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关键词:材料;热处理;配合
1概况
自从公司技改后,带式输送机也适应市场需求,向着大功率、大运量、长运距跨越式发展。成批量的零件需要冲孔、折弯,原来的小型冲床已无法满足要求,于是新增了400吨压力的冲床,基本满足了生产需要。到现在公司已设计了20多套模具,有小冲床用的,有大冲床用的;有冲孔的,有压弯成型的;有板材,有型材;有单孔,有多孔;有单序模,有复合模;有螺栓连接的,有镶嵌的;板厚从6mm到14mm,现在略作总结与大家交流学习。
首先了解模具的结构组成,如图1,这是设计的一个通用配盘冲孔模具,处在下死点位置,只需更换上下模具就可以了,闭合高度380mm。
(1)上下底板是主要的工作平台,材料为HT20-40、ZG45、QT40-17,具有良好的吸震性能,板上有两个导套孔和冲床固定的T形螺栓孔,还有模具安装孔。铸件不得有气孔、夹砂、缩松等缺陷,在500°C~650°C内人工时效处理。上下平面平行度公差等级IT7、IT8,对应导套、导柱配合精度分别为H6/h5、H7/h6。
(2)采用滑动导向模架,滑动导柱、导套采用20#钢,经过渗碳、淬火达到硬度HRC58~62,比较耐磨。要求导柱和导套配合后的间隙值0.007~0.022,圆柱度、跳动度、同轴度、粗糙度都有较高的要求,保证平稳滑动,无偏斜紧涩现象,工作时每班要用油一次。
(3)垫板、模座板、卸料板材料为45#钢,垫板留槽形口,便于马上底板安装。同时与模座板配钻,预留定位凸台便于安装。模座板是安装凸模用的,预留安装孔便于拆卸更换模具。卸料板安装于下模座上抬高10~20mm 就可以了,便于拆卸设计螺栓连接。
3凸模、凹模设计。
a.首先可行性分析,板料最常见Q235-A,厚度不超过14mm。
b.计算成形工艺力,普通平刃冲裁P=1.3Ltζ≈Ltδb
L为刃口周长,t为材料厚度,均以毫米计。
δ值(kg/mm2)k=0.4~0.65,波形刃口高度差大时取小值。
c.间隙尺寸公差。
d凸=(dmin+x)-δ凸
D凹=(dmin+x+Zmin)-δ凹δ凸、δ凹为凸、凹模制造偏差、按不同加工方法取值。
普通冲裁参照IT6~7级取值。
d.凸、凹模配置加工基准件的制造偏差取冲裁件的1/4。
Dmin――冲裁件内形的最小极限尺寸。
Δ――冲裁体公差。
e.冲裁模材料为40Cr、T10A,调质硬度HRC48-52或HRC56-60。模具材料要求具有磨损抗力、变形抗力、断裂抗力、和抗擦伤、抗咬合能力,和一定的使用寿命。
f.压弯模具要考虑回弹量,一般为1-130″左右,板材最小折弯半径相当于板厚,产品试制后要进行压力试验,满足产品要求。冲裁模要检查切边是否光滑无毛刺、变形等,方为合格。
以上对冲模设计的要点做了介绍,希望能对大家有所帮助。
参考文献:
[1]成虹.冲压工艺与模具设计[M].电子科技大学出版社,2000.
【关键词】冲压模具设计;机械运动;控制;灵活运用
【Abstract】Be stamping process middle , mechanical movement transfixion all the time. Various stamping handicraft realization all has it's basic to move mechanism , that this moves is closely related to the mould , that various mould physical design composes in reply Mechanics design all is for satisfied it's the request being able to realize specially appointed motion ultimately. The mould being able to accomplish realization strictly or not designing that stamps required motion of handicraft , has direct impact to the quality arriving at the stamping document , controls therefore answering mechanical movement in design for die and mould being in progress. Demand at the same time for reaching the product form dimension's , not being able to rigidly adhere to or be confined to various fundamental handicraft motion pattern middle, but to respond to uninterrupted growth and be innovative , direct on mechanical movement flexible application in design for die and mould.
【Key words】Stamp design for die and mould; Mechanical movement; Under the control of; Flexible application
【中图分类号】G610 【文章标识码】B 【文章编号】1326-3587(2012)01-0058-01
一、引言
本论文是以冲压工艺学基本理论为依据,通过对各种冲压工艺基本运动的分析,提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中,机械运动的基本概念,然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理,指出模具设计中应着重控制到的内容,并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法,并强调在模具设计中,对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。
二、冲压过程中机械运动的概述:中国塑料模具网
冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料,利用模具和冲压设备(压力机,又名冲床)对其施加压力,使之产生变形或分离,获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床,因而决定了冲压过程的主运动是上下运动,另外,还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。
机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式,在冲压过程中都存在,但是各种运动形式的特点不同,对冲压的影响也各不相同。
既然冲压过程存在如此多样的运动,在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制,以达到模具设计的要求;同时,在设计中还应当根据具体情况,灵活运用各种机械运动,以达到产品的要求。
冲压过程的主运动是上下运动,但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等,可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难,成本也较高,但是为了达到产品的形状、尺寸要求,却不失为一种有效的解决方法。
三、冲裁模具中机械运动的控制和运用
冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢,凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离,然后凸、凹模分开,卸料板把工件或废料从凸模上推落,完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的,为了保证冲裁的质量,必须控制卸料板的运动,一定要让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则冲裁件切断面质量差,尺寸精度低,平面度不良,甚至模具寿命减少。
按通常的方法设计落料冲孔模具,往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下,可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块,以使落料冲孔运动完成后,凹模卸料板先把工件从凹模中推出,然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落,这样一来,工件与废料也就自然分开了。
对于一些有局部凸起的较大的冲压件,可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模,同时施加足够的弹簧力,以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的,再继续落料冲孔运动,往往可以减少一个工步的模具,降低成本。
有些冲孔模具的冲孔数量很多,需要很大冲压力,对冲压生产不利,甚至无足够吨位的冲床,有一个简单的方法,是采用不同长度的2~4批冲头,在冲压时让冲孔运动分时进行,可以有效地减小冲裁力。
对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔(例如对侧弯曲上两孔的同心度等)的冲压件,如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的,必须设计斜楔结构,在弯曲后再冲孔,利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的,也可以采用类似的结构设计。
四、弯曲模具中机械运动的控制和运用
弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死,凸模下降至与板料接触,并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动,导致板料变形折弯,然后凸、凹模分开,弯曲凹模上的顶杆(或滑块)把弯曲边推出,完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的,为了保证弯曲的质量或生产效率,必须首先控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力一定要足够,否则弯曲件尺寸精度差,平面度不良;其次,应确保顶杆力足够,以使它顺利地把弯曲件推出,否则弯曲件变形,生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件,应特别注意一点,最好在弯曲运动中,要有一个运动死点,即所有相关结构件能够碰死。
结合专业人才培养方案,根据钳工、操作员、管理员、设计员岗位需求,结合学生现有知识、能力、素质状况,以常见的垫圈、连接板、支撑板、手机外壳、后盖、拉深件等多个典型零件为模具设计工作任务零件。逐步地实现本课程的培养目标。将冲压工艺及模具设计理论与学习任务有机联系在一起,有针对性地练习设计了冲压材料及其选用、冲压件制品的工艺性、冲压设备选择、冲压工艺制定、冲压模具设计、冲压模的设计程序与过程、装模试模、缺陷分析调整修改模具等8个实际工作过程模拟。将理论基础知识的学习与模具设计计算及后续模具制造、装模试模有机结合在一起,实现“模拟实际工作过程”的“教、学、做”一体化。教学保障:课程组教师均为省级模具设计与制造专业教学团队成员,专兼职教师比例、学历结构合理。课程组非常注重教师的教学能力和职业能力提高,多位教师具备相关企业工作经历,具有职业资格证书,符合“双师”结构及“双师”素质。校内外实习条件:拥有校内实习基地:模具拆装实习室和模具装调实习室,有大量模具实物(企业生产过产品的模具)及模具拆装工具,开式双柱可倾曲柄压力机2台及模具装调工具;CNC仿真实习室及专业软件。能满足教学和技能培训需要。本课程组利用学院与多家企业建立的校企合作平台,建立了多家稳定的校外实习基地,以开阔学生视野,并将实际生产过程与学习、顶岗实习结合起来。拓展学习平台:学生在教师指导下通过模具网站及现代化通讯工具,利用业余时间自主学习,互相学习,开阔了知识面,提升了学习技能。另外,机械学院举办“模具拆装”技能大赛,激发了学生自主学习的兴趣,并为学生提供了技能大比武的平台。
2教学组织与实施的改革探索
根据本课程的目标“模拟实际工作过程”和内容特点,本课程教学主要分为二个阶段,第一阶段“学习设计”阶段,进行“教、学、做”交替进行的课程教学;以典型零件的设计制造为学习任务,将本课程的基础理论与学习任务有机联系在一起。第二阶段是:“自主设计”阶段,通过“课程设计专用周”强化能力教学。教学的组织安排:教师以技术主管身份为学生下达工作任务书,提供中等复杂程度的制件图或制件。例如项目一连接板产品,如图1所示,学生以技术员身份,通过“接受任务书——亲自动手设计——从中发现问题——实践中学习知识——实际解决问题——获得专业技能——完成具体任务——成果评价”的学习过程,获得与实际工作任务相一致的专业知识和专项技能,完成装配图,
3课程特色与创新探索
通过改革和探索,本课程形成了如下特色:实施“模拟实际工作过程”的“教、学、做”一体化教学。
(1).在“学习设计”阶段。以实际生产、生活中常见的典型制件为工作任务展开,在具体的教学活动中,按实际工作的思路,通过教师指导和学生实习有机结合、做与学有机结合、教室和实习基地有机结合,有效地培养学生的职业能力和素质。
(2).在“自主设计”阶段。以学生感兴趣的典型制件或生产中中等复杂的制件,将真实的设计过程引入教学过程,实现教学项目与教学地点“动态化”,学生在感性的任务中真实地工作,得到真实的成果。在设计过程中,将学过的有关课程有机地结合起来,并结合先进的现代模具设计方法,在Pro/E、UG或其它软件平台下进行计算机CAD/CAE/CAM模具设计,提高了实际动手能力,感受实际职业氛围。通过这种方式,使本课程教学任务真实化、教学地点动态化、成果评价职业化。提高了计算机运用能力,增强了分析问题、解决问题的能力,利于综合素质的培养。
4结语
近年来,随着国民经济的快速发展,我国机械制造业发展迅猛,我国的冲压模具企业逐渐实现数字化、智能化,且随着数字化技术的应用,我国机械冲压模具设计水平不断提高,但其与发到国家仍旧存在一定的差异,文章研究冲压模具设计和制造中的数字化技术应用,以此来改善传统的模具,促使我国冲压模具的高速发展。
关键词:
冲压模具;数字化技术;设计应用
0前言
目前我国以航空制造业和汽车工业为主的机械类制造业发展迅速,促使我国冲压模具以年20%的速度持续增长。冲压模具本质上属于技术密集型产品,冲压生产中的冲压产品的智联、生产效率等与模具设计具有较大的关联,大力发展模具的数字化设计与制造技术的分析与研究,将数字化技术广泛应用在模具工业中,促使现代机械制造业得到快速发展。
1冲压模具设计和制造中的数字化关键技术
在冲压模具的使用上,要将数字化技术应用在模具制造的全过程,实现自动化制造和精确化制造,促使冲压模具的高效开发。模具制造的数字化技术主要是将计算机技术应用在模具制造的过程中,实现每一制造环节的精确控制,从而满足冲压生产的要求。数字化关键技术具体包括以下几种:(1)冲压成形CAE技术。冲压成形CAE技术本质上是利用计算机技术制造计算机软件,并将计算机通用软件应用在模具自动化质量控制过程中,促使该技术能够满足模具制造的精确度要求,也显著提高冲压模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP软件应用在模具制造过程中,通过计算机分析、模拟机械用材的流动、厚度的变化以及材料的破坏、起皱等,以此来对模具产品零件的成形、工艺设计进行准确的预见和建议,实现模具的形变。(2)模块化的快速设计系统。对于冲压模具的制造与设计,要重视结果设计,能够将技术系统应用于模具制造上,提高模具设计的质量。如随着现代计算机技术的发展,冲压CAD/CAM的一体化技术应用在模具设计上,可以有效避免单一软件使用的弊端。CAD通用软件主要是应用在交互绘图和造型层次的设计上,一般是以模具设计人员的设计经验为主来进行模具绘图和造型设计,这种软件设计方法不能够及时发现模具设计中的不足之处,一定情况下会延误模具设计周期,影响模具的设计质量。因此在数字化关键技术的使用上,可以将模具设计的技术结合起来,弥补单一技术应用中的不足之处。
2冲压模具设计和制造中的数字化技术的优点
(1)数字化装配技术的优点。冲压模具的装配方法一般分为4种,包括互换装配法、分组装配法、修配装配法以及调整装配发等具体内容,在模具设计上,可以将这四种装配法按照先后顺序应用在设计环节中,有利于进行精加工,减少装配过程中模具标准件的损毁。(2)计算机仿真技术的优点。在传统的冲压模具设计上,高度钢材在循环加载条件的作用下,会产生较强的包辛格效应,而计算机仿真技术的应用极大程度上改变了冲压设计现状,通过计算机仿真模拟将设计参数设计在固定范围内,进行冲压设计,提高了模具设计的精确度。(3)数字化参数的程编优点。参数化程编应用在冲压模具的加工制造上,在数字化技术的作用下,逐渐从单纯的型面加工扩展到结构面加工,由中低速加工变化为高速加工,从小切深变为高进给,有效改善工件加工质量,减少加工打磨面;减少试模的工作量,提高模具制造的精度;刀具使用上以小型加工模具为主,注重细节制造,以此既满足模具的设计精确度要求,也有效降低使用费用。
3冲压模具设计和制造中的数字化技术的应用
3.1软件技术在模具产品设计同步工程中的应用
在模具产品的同步开发中,要想满足冲压模具的建设要求,就要将冲压工艺贯穿于冲压模具的同步开发过程中。在冲压模具的开发设计上,要求设计人员全员参与,从冲压模具的生产工艺、产品的冲压技术再到模具的具体开发,都要依据冲压成形的物理规律进行模具设计,借助计算机数字化技术真实的反映模具与板料的的关系,并将计算机软件应用在模具变形设计的全过程中。在冲压模具的设计上,可以应用非线性理论、有限元方法以及各项计算机软硬件,以此来对产品零件的成行进行精确的预算,全面提高冲压模具的技术机控制质量与效率。
3.2模块结构化的快速设计应用
在数字化技术使用上,要预先消化模具的任务要求(冲压要求),结合现场模具生产经验,应用模具结构库,进行模具的初设计;其次再要进行模面设计,这一阶段调用标准机械件库,组装成一套完整的模具。在参数化模块设计上,要实现典型结构模板化和重复工作智能化,以此来提高冲压模具的制造水平。典型结构模块化,主要是基于模块化的思想,对冲压模具的典型结构进行分类总结,应用数字化技术进行模具设计参数的控制,生成智能化模板,以此在模具设计过程中完成建模;重复工作智能化应用上,主要是将模具设计过程的重复工作利用智能化模板和二次开发工具来实现缩短设计周期的目的,以此来实现冲压模具的智能化、自动控制化进程。
3.3信息系统的应用
在冲压模具设计上,要将数字化技术应用在制造业的每一环节中,如可以将数字化技术应用在机械自动化管理、绘图设计、参数分析、模具制造以及模具检测中,在这一过程中应用信息化系统,可以实现产品信息的共享,并将模具制造信息以计算机信息化的形式固定下来,从而为冲压模具的制造设计提供借鉴意见,降低模具设计人员的工作量。
4结语
随着信息技术以及科学技术的发展,我国的冲压模具已经由传统的机械模具形式转变为机械自动化体系,将先进的数字化技术应用在模具制造上,极大提高了我国冲压模具的发展速度,也提高了冲压模具的精确度和使用周期,推进了我国冲压模具的行业的发展进程。
参考文献:
[1]潘宇祥.探讨数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用[J].工程技术:全文版,2016(07):00258.
[2]肖乐.数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用[J].工业c,2016(06):00201.
关键词:翻转课堂 冲压工艺与模具设计 solidworks软件
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(a)-0195-01
《冲压模具设计》是材料成型与控制专业的一门核心专业课程,课程既具有很强的理论性,又具有较强的实践性和应用性,是一门综合性很强的课程。根据这一情况结合学院的实际情况我们确定课程的教学目标是:1.使学生能够掌握冲压工艺与冲模设计的基本知识,熟悉冲压模具设计的过程和步骤;2.能够对来自生产实际的冲压零件图进行工艺分析;3.使学生能够熟悉冲压模具的典型结构,并能够熟练的识图;4.能够进行零部件的工艺计算、设计并利用三维软件(Solidworks,Pro-E等)绘制相关的图纸。从而使学生们在进入企业之后能够快速的适应企业生产环境。如何实现以上的教学目标已经成为我们教授冲压工艺及模具设计课程的一个关键课题。而近年来翻转课堂的教学模式在国内外都受到了广泛的关注,且在国外的一些课程中的实施结果也相当不错。因此,对于翻转课堂教学模式在高校冲压工艺与模具设计课程中进行教学应用的可行性进行分析研究以及探索是非常有必要的。
1 当前冲压工艺与模具设计课程的教学现状分析
当前,在冲压模具设计的课程教学中,主要采用多媒体教学加实验教学相结合的教学模式。多媒体教学虽然可以为学生展示冲压模具的二维及三维图形所以学生直观的了解课程内容,有助于学生更好的学习。但是多媒体教学还存在着很多的不足之处,因为在使用多媒体教学时,学生每次只能看到当前的一页,而且教学改革后课时缩减,课堂时间紧张所以老师们在播放时往往是一页一闪而过,学生们思维稍慢便跟不上老师讲课的节奏,一旦学生跟不上教学的节奏落下了部分课程以后便会对该课程失去信心,从而进入恶性循环,最终导致教学效果不佳。最关键的还是采用多媒体教学时,主要是老师灌输而不是学生自己去积极地学习,这不利于学生将知识消化吸收。
实验教学是在实验老师的指导下,学生动手拆装模具,并进行冲裁、弯曲、拉伸等实验从而实现将课堂知识消化吸收的作用。但是在实验课时有限,学生较多的情况下,只能进行分组实验,这样的情况下就很难保证每个学生都能认真地去做实验,同时在有限的实验时间内老师们也很难做到及时处理每一位学生在实验中遇到的问题。所以实验教学的效果也不是很理想。
在这样情况下,有必要探索其他的教学模式来改变目前的教学状态,解决教学中存在的问题。
2 翻转课堂教学模式的特征与现状
翻转教学是一种新的教学模式,它与传统的教学模式不同,这种新的教学模式以学生课下自主学习为主和以课堂上老师与学生、学生之间的协作学习为辅。翻转教学的具体实施方法是,学习者在课前观看老师指定的教学视频(可以是老师自制的视频也可以是网络环境中的教学视频),学习者根据视频内容提出学习中遇到的问题,老师在上课前要收集学生的问题,总结出有概括性且有意义的问题,依据学生提出问题的差异进行分组,把不同问题的同学分到同一组,然后进行分组讨论,达到协作学习的目的,如果学生在分组讨论中不能够解决提出的问题,那么再由老师进行剖析讲解。通过这样的一种学习、讨论、再学习的过程达到知识的内化。
3 冲压工艺与模具设计课程翻转课堂教学模式的可行性
虽然翻转课堂在国外的教学中取得了一定的成效,但是并不是所有的学科和课程都进行过实践,也有可能有些课程不适合采用翻转课堂的教学模式,另外,在国内翻转教学这一教学模式无论对于老师还是学生都是一个全新的事物。所以我们对于翻转课堂的教学模式是否能够适用于大学中冲压工艺与模具设计的教学进行一次论证。
首先从教师层面出发来看,近年来我国教育界一直提倡对于大学教育要因材施教,老师不仅要传授学生知识,更要教会学生如何去学习,正如韩愈所说:师者传道授业解惑者也,所谓传道应该就是教会学生怎样去学习,授业是向学生传授知识,解惑是解决学生所不能解决的问题。这正好与翻转课堂教学的模式相类似。因此,翻转教学中老师的角色依然和以前没有很大的区别,是完全可以适应的。
其次从学生层面来看,要学好冲压模具设计这门课程,学生必须要有一定的设计经验,那么在传统的教学中学生都是通过实验或者去参观学习来实现这一目的,但是效果不佳,而在翻转课堂教学中可以让学生去观看冲压模具设计的视频,然后自己根据老师提供的题目去设计一个模具,在模具设计的过程中记录下所遇到的问题,然后在上课时向老师求助,从而达到真正的知识内化。一方面随着科技的发展和人民生活水平的提高,现在的大学生特别是高年级学生90%以上都拥有电脑,而几乎所有的学校都为学生提供了校园网络。因此学生可以利用网络随时可以观看老师提供的视频进行自主学习并利用电脑上的三维软件进行模具设计。另一方面,大学生中95%以上的人都达到了18岁,因此具有较好的自控能力和学习能力,同时大学生思维活跃,具有很强的创新能力和发现问题的能力,这些特点都与翻转课堂的教学模式相符合。因此可以看出,冲压模具设计课程应该可以采用翻转课堂的教学模式。
4 结语
翻转课堂的教学模式能够更好的利用学生的主观能动性,培养学生自主学习的习惯,能够更好的帮助学生实现知识的内化,而教师则能够更好的为学生传道授业解惑。因此将翻转课堂教学引入冲压模具设计课程教学是可行的,并将培养出既具备冲压模具设计理论知识,又具有一定设计经验的模具行业人才。
参考文献
[1] 钟晓流,宋术强,焦力珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J]. 开放教育研究,2013(1):58-64.
[2] 张金磊,王颍,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012(4):46-51.