時(shí)間：2022-02-21 15:21:51
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關(guān)鍵詞：片齒輪；精沖；工藝分析；模具設(shè)計(jì)
1沖制片齒輪的技術(shù)難點(diǎn)
用板、條、帶、卷料一模成形，直接沖制出各種齒型、不同模數(shù)和帶孔或不帶孔、輪輻加厚或減薄的圓形、扇形與特定任意形狀的片齒輪等，其沖壓加工的技術(shù)難點(diǎn)如下：
(1)齒型沖切面即齒廓嚙合面質(zhì)量，往往因材質(zhì)金相組織結(jié)構(gòu)不良、不到位和模具刃口出現(xiàn)不均勻磨損等因素而使沖件沖切面塌角過(guò)大，塌角深度超過(guò)25%T；沖切面完好率不足75%，低于Ⅳ級(jí)而影響使用；沖切面局部毛刺過(guò)大，難以徹底清除；沖切面的整體表面粗糙度值大于RA1.6“m，無(wú)后續(xù)加工工序時(shí)小于RA1.6”m，就無(wú)法使用。
(2)料厚t<1mm的小尺寸片齒輪，尤其當(dāng)t≤0.5mm時(shí)，各種精沖方法都難以加工；用高精度普通沖模沖制，沖切面質(zhì)量，特別是沖切面表面粗糙度值如何減小到符合要求。
(3)小模數(shù)片齒輪，如模數(shù)m<0.25mm的漸開(kāi)線(xiàn)片齒輪，其沖裁模齒形沖切刃口，包括凸模與凹模的齒形刃口在沖裁過(guò)程中，要承受較大的壓力載荷，容易出現(xiàn)崩刃、壓塌、局部過(guò)量磨損……，沖制的工件，齒頂部位塌角大，料厚減薄明顯，而且模數(shù)越小減薄越嚴(yán)重。在齒頂刃口處過(guò)量磨損而失效。也有在齒根圓的位
(4)所有沖制片齒輪的沖模，壽命都很低。多數(shù)都置，凸模出現(xiàn)了裂紋。由于齒形模數(shù)小，節(jié)圓上的齒寬B遠(yuǎn)小于零件料厚，沖裁時(shí)凸模齒形部位的壓力峰值數(shù)倍于凸模的平均壓應(yīng)力，因而大幅度增加了齒形部位的摩擦力以及由此產(chǎn)生的成倍磨耗，必然導(dǎo)致沖模提前刃磨。
(5)料厚t≥1mm-3mm的薄板片齒輪，多采用各種精沖方法，直接從原材料沖制成品片齒輪零件。由于模數(shù)小，節(jié)圓齒寬B大多都小于t，多數(shù)僅為B≤60%T，甚至40%T或更小。不僅凸模齒形承載壓力大，而且沖出齒形齒頂部位減薄，塌角深達(dá)20%T-25%T，軟料更為嚴(yán)重。
(6)片齒輪的齒形精度、整體的線(xiàn)性尺寸精度以及齒形外廓與孔，尤其是中心孔的同軸度、輪輻群孔的位置度等，受沖壓工藝、沖模結(jié)構(gòu)型式、沖模制造精度的制約；沖件材料的力學(xué)性能對(duì)沖切面質(zhì)量影響較大。采用連續(xù)沖裁工藝沖制的帶孔或輪輻厚度與齒形不同需要減薄輪輻或齒形部位的工件，可采用多工位連續(xù)沖壓工藝：先在壓形打扁減薄的工位內(nèi)外兩旁邊切口，容納多余材料及料厚減薄增大的面積，而后才能精沖孔或擴(kuò)孔、精沖齒形，與只有沖裁工位的連續(xù)沖裁模一樣，精準(zhǔn)的定位系統(tǒng)是確保工件形位精度的關(guān)鍵。齒形與尺寸精度則主要靠提高制模精度保證。
2超薄料片齒輪的沖制
料厚t≤0.5mm的片齒輪，采用V形齒圈強(qiáng)力壓板精沖，即FB精沖有難度，特別是t≤0.3mm時(shí)，因標(biāo)準(zhǔn)齒圈的V形齒最小高度hmIN為0.3mm，壓入材料過(guò)深會(huì)將材料咔斷，故不能實(shí)施精沖。其他精沖方法，如對(duì)向凹模精沖，也不能精沖t≤0.5mm的零件。這些厚度不大的各種材料的片齒輪，特別是t≤0.5mm-1mm或更薄一些的片齒輪，儀表產(chǎn)品中使用較多。
下文筆者舉例一種與安徽電影機(jī)械廠(chǎng)合作，在普通壓力機(jī)上推廣應(yīng)用精沖技術(shù)而設(shè)計(jì)的精沖模結(jié)構(gòu)之一。該模具為電影放映機(jī)輸片齒零件在普通壓力機(jī)上進(jìn)行精沖的固定凸模式FB精沖模。該模具有推件滯后結(jié)構(gòu)，能避免因滑塊回程將工件推入廢料腔內(nèi)而刮壞斷面的缺陷，確保精沖件的斷面質(zhì)量。
推件滯后機(jī)構(gòu)由硬橡膠圈、球面接頭、調(diào)節(jié)墊和碟形彈簧組成。當(dāng)上模上行時(shí)，硬橡圈把模柄彈起，碟形彈簧放松，推件塊不動(dòng)。上模繼續(xù)上行，通過(guò)杠桿的作用使推件塊動(dòng)作，推出工件。使用這種機(jī)構(gòu)時(shí)需嚴(yán)格控制反推加壓行程及對(duì)模深度，否則會(huì)損壞推件塊或碟形彈簧。該模具采用通用模架，更換模芯，可沖制不同的工件。
對(duì)于t≤0.5mm的片齒輪，使用高精度普通全鋼沖模，沖制薄料、超薄料零件，只要制模精度高、沖裁間隙小、沖裁刃口鋒利，也能獲得高質(zhì)量零件。
精沖件與普通沖裁件相比，沖切面光潔、平整，表面粗糙度值一般為RA0.63!m-0.25∮m；尺寸精度可達(dá)IT7-9級(jí)。而普通沖裁件沖切面質(zhì)量隨料厚t增加，波動(dòng)很大：t=1mm時(shí)，其表面粗糙度值為RA3.0-3.2∮m；T≤0.5mm時(shí)，可達(dá)RA2.5m-2.0m，尺寸精度可達(dá)IT9-10級(jí)。因此，對(duì)于料厚t<1mm的片齒輪零件，尤其t≤0.5mm的片齒輪零件，推薦采用圖5所示高精度固定卸料導(dǎo)板式?jīng)_裁?；蜻B續(xù)沖裁模沖制片齒輪，可以收到精沖效果，達(dá)到IT8-IT9級(jí)沖壓精度。3薄板與中厚板片齒輪的沖制
料厚t>1mm-3mm的薄板與t>3mm-4.75mm中厚板片齒輪零件，當(dāng)投產(chǎn)批量達(dá)到大批大量生產(chǎn)的水平，推薦采用FB精沖，即用V形齒圈強(qiáng)力壓板精沖工藝加工。實(shí)施FB精沖，采用專(zhuān)用CNC精沖機(jī)組，不僅效率高、自動(dòng)化
程度高、操作安全性高，更主要的是以人為本，勞動(dòng)強(qiáng)度低，無(wú)噪聲與污物對(duì)環(huán)境污染，精沖在封閉空間進(jìn)行，外擴(kuò)散噪聲控制在85dB(A)以下。專(zhuān)用CNC精沖機(jī)或成套CNC精沖機(jī)組過(guò)去一直靠進(jìn)口，價(jià)格高昂，維修技術(shù)要求高，配套水、電、空調(diào)、壓縮空氣等動(dòng)力系統(tǒng)及設(shè)施投資巨大，專(zhuān)用精沖機(jī)與CNC精沖機(jī)國(guó)內(nèi)也有幾家生產(chǎn)，售價(jià)仍覺(jué)偏高。建議外委協(xié)作加工。同時(shí)，對(duì)于尺寸不大的小型精沖件，也可用特殊結(jié)構(gòu)的沖模，在普通壓力機(jī)上實(shí)施FB精沖。
下圖所示是齒弧板零件在專(zhuān)用CNC精沖機(jī)上精沖的沖孔——落料復(fù)合沖裁精沖模。該模具采用順裝-結(jié)構(gòu)型式，齒圈壓板件6亦是沖裁凸模件13的導(dǎo)板，雖采用滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)е＜?，但有嵌裝在模座沉孔中的V形齒圈壓板為內(nèi)嵌式凸模導(dǎo)向，兩者原本同軸度極好，導(dǎo)向也可達(dá)到零偏差或接近零偏差導(dǎo)向，精度極高。
4厚板齒輪、凸輪與類(lèi)似零件的精沖、整修及后續(xù)加工
料厚超過(guò)t≥4.75mm的片齒輪，如果產(chǎn)量達(dá)到成批和大量生產(chǎn)的水平，采用CNC專(zhuān)用精沖機(jī)組生產(chǎn)最合算，不僅僅是發(fā)展與深化了科學(xué)發(fā)展觀(guān)的理念，堅(jiān)持以人為本的宗旨，獲得巨大經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益和良好的社會(huì)與環(huán)保效益，而且確保沖壓生產(chǎn)安全，消除了多項(xiàng)安全隱患。所以，推廣厚板零件，包括片齒輪、凸輪、棘輪等，用精沖工藝生產(chǎn)，擴(kuò)大無(wú)削加工范圍，使沖壓生產(chǎn)技術(shù)得到提升。
目前國(guó)內(nèi)已有內(nèi)江鍛壓機(jī)床廠(chǎng)、徐州特種鍛壓設(shè)備廠(chǎng)、武漢華夏精沖公司等企業(yè)制造多種規(guī)格的精沖機(jī)。其性能比世界一流的瑞FEINTOOL公司CNC精沖機(jī)有一些差距，但實(shí)際使用效果還不錯(cuò)，其售價(jià)也遠(yuǎn)低于進(jìn)口機(jī)。用國(guó)產(chǎn)精沖機(jī)實(shí)際精沖，效益也會(huì)很好的。對(duì)普通沖裁的齒輪、凸輪、棘輪等零件，經(jīng)過(guò)后續(xù)整修獲得高的尺寸與形位精度、光潔平整的沖切面。實(shí)踐證明，該工藝行之有效。對(duì)于厚板高精度片齒輪等零件，不僅可行，而且經(jīng)濟(jì)，特別適合小型零件的多品種生產(chǎn)。
諸如凸輪、多邊形型板、標(biāo)準(zhǔn)孔板、基座等精沖件，厚度雖都較大，一般t≥4.75mm屬于厚板零件，但其外廓形狀簡(jiǎn)單，有利于沖裁后整修加工。微間隙整修變形過(guò)程有些類(lèi)似的負(fù)間隙整修工藝，用于形狀簡(jiǎn)單、材料強(qiáng)度不大的低碳鋼、有色金屬零件加工，效果很好。例如有種模具是采用負(fù)間隙修整，凸模、凹模間負(fù)間隙為(0.1-0.2)T，凹模刃口帶有小圓角，其圓角半徑取R0.05-R0.1mm。卸料板既起卸料作用又起毛坯的定位作用，故下端面離凹模刃面應(yīng)小于料厚(約取0.8T)，以保證毛坯定位，又能排屑。排屑需用壓縮空氣吹掉。由于凸模刃口大于凹模刃口，故用兩限位柱，以防凹、凸模的刃口啃傷。整修完畢，工件沒(méi)有全部擠入凹模，由下一個(gè)工件整修時(shí)將它全部推入并推出凹模。
參考文獻(xiàn)
制件基本工序有沖孔、落料、彎曲，按組合程度不同，有單工序、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模3種方案。3種方案比較如下:方案1單工序沖壓，由于工件小，工序多，定位難以達(dá)到精度，質(zhì)量難以保證，生產(chǎn)率較低，故不宜采用。方案2復(fù)合模沖壓，由于制件小料薄，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致模具裝配較困難，且強(qiáng)度受模具最小壁厚限制，壽命不高，也不宜采用。方案3級(jí)進(jìn)模沖壓，特別適合加工寬度極小的異形件，能夠保證制件精度，工序間自動(dòng)送料，連續(xù)沖壓，生產(chǎn)效率高，操作方便安全。綜上所述，確定采用級(jí)進(jìn)模沖壓具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。對(duì)該級(jí)進(jìn)模，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:①工位數(shù)的確定。該制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有許多轉(zhuǎn)角且不對(duì)稱(chēng)，尺寸小，又要保證其形位精度，故宜采用分區(qū)沖裁，把外形成型分解在多個(gè)工位完成，以減小模具復(fù)雜程度，提高整體精度。②空工位的設(shè)計(jì)原則。級(jí)進(jìn)模中增設(shè)空工位是為了保證模具強(qiáng)度，提高使用壽命。該制件最寬處2.1mm，最窄處0.7mm，步距很小，故需在兩工位間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)空工位，以防凸模干涉和凹模壁厚強(qiáng)度不夠。③對(duì)此類(lèi)復(fù)雜非對(duì)稱(chēng)彎曲件，為提高尺寸精度，不可一次彎曲所有部位，其45°、90°和95°彎曲應(yīng)分開(kāi)成型。④沖裁和彎曲的先后順序。如先加工完所有沖裁部分，再加工彎曲部分，則制件有一段狹長(zhǎng)部分處于懸臂狀態(tài)，在進(jìn)行彎曲加工時(shí)不易保證精度，且凹模容易損壞。所以將沖裁、彎曲加工交叉進(jìn)行，既保證了制件質(zhì)量，又延長(zhǎng)了模具壽命。
2排樣設(shè)計(jì)
排樣的合理與否，會(huì)影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要工作。本模具采用自動(dòng)送料器送料，沖裁件的排樣圖如圖3所示。由于件小料薄，形狀復(fù)雜，精度要求高，在沖裁和彎曲制件外形時(shí)，如將凸模做成整體式，則模具制造困難，加工精度不能保證。所以從保證制件精度和模具制造方便的角度考慮，將沖壓區(qū)分為10個(gè)區(qū)域。其中A、D、E、H、J陰影區(qū)域?yàn)?個(gè)沖裁加工區(qū)，B、C、F、G、I為5個(gè)彎曲加工區(qū)。本排樣圖共設(shè)45個(gè)工位，主要工位排列如下:第1工位:沖小缺口;沖上、下深度為0.05mm的小缺口，作用是在使用制件時(shí)容易將制件從載體上折下來(lái);第3工位:側(cè)刃切邊;第5工位:沖Ф1.2mm導(dǎo)正銷(xiāo)孔;第10工位:沖A區(qū)外形;第14工位:彎曲B部分，r=0.3mm;第19工位:彎曲C部分，r=0.2mm;第23工位:沖裁D區(qū)外形。第28工位:沖裁E區(qū)外形。第31工位:彎曲F部分，r=0.1mm;第34工位:彎曲G部分，r=0.15mm;第37工位:沖裁H區(qū)外形;第41工位:沖裁J區(qū)外形;第45工位:彎曲I部分，r=0.1mm;此彎曲部分為卷料時(shí)的支撐。其余工位是空工位。
3級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)
設(shè)計(jì)的級(jí)進(jìn)?？傃b結(jié)構(gòu)如圖4所示，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:①利用側(cè)搭邊載體卷料，制件始終和側(cè)搭邊載體相連，使用時(shí)折下即可。②采用彈性卸料裝置，坯料在壓緊狀態(tài)沖壓，保證了制件的平直度。③利用小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套導(dǎo)向，使凸模與凹模正確配合，確保沖壓精度。④下模設(shè)有局部導(dǎo)料板可避免較薄條料送進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大阻力。⑤考慮到彎曲回彈，各部位彎曲設(shè)計(jì)時(shí)均考慮了相應(yīng)的補(bǔ)償角，通過(guò)試模修正來(lái)保證角度精度。⑥為節(jié)約材料，便于裝配調(diào)整和更換，部分凸、凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)。⑦采用側(cè)刃粗定位+導(dǎo)正銷(xiāo)精定位達(dá)到精確控制每次送料步距的目的。
4主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1A區(qū)凸、凹模刃口設(shè)計(jì)A區(qū)輪廓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凸、凹模采用配合加工法。先加工好凸模作為基準(zhǔn)件，然后配做凹模，使它們保持最小雙面間隙Zmin。其公差不再受凸、凹模間隙大小限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。A區(qū)沖裁凸模刃口計(jì)算如圖5所示。圖示尺寸中，第1～4、6段模具磨損后尺寸不變，采用公式(1)。第5段模具磨損后尺寸變小，采用公式(2)。第7段非刃口尺寸，直接取其基本尺寸。
4.2凹模固定板設(shè)計(jì)凹模固定板用于固定相關(guān)凹模及鑲件。由于該級(jí)進(jìn)模工位數(shù)較多，若模具累積誤差過(guò)大，會(huì)造成凸、凹模間隙不均，影響沖壓質(zhì)量和模具壽命，故應(yīng)將其制造精度提高?？紤]到該固定板上孔位尺寸較多，結(jié)合加工經(jīng)濟(jì)性，確定如下:在送料方向的刃口孔位尺寸按IT7級(jí)制造;其他位置刃口孔位尺寸按IT8～9級(jí)制造，各緊固螺孔、銷(xiāo)孔位置尺寸按IT14級(jí)制造。各型孔位置關(guān)系見(jiàn)圖6。
4.3導(dǎo)料裝置的設(shè)計(jì)在級(jí)進(jìn)模開(kāi)始的幾個(gè)工位上放置4個(gè)導(dǎo)向槽浮頂器，兩邊非對(duì)稱(chēng)放置。導(dǎo)向槽浮頂器結(jié)構(gòu)如圖7所示。其作用是在導(dǎo)向的同時(shí)具有向上浮料的作用，使條料運(yùn)行過(guò)程中從凹模上浮起3.5mm，以利于條料運(yùn)行。
4.4彎曲凸模鑲件的設(shè)計(jì)本模具中的彎曲凸模均屬細(xì)長(zhǎng)桿件，容易折斷或產(chǎn)生壓桿失穩(wěn)影響彎曲精度，并且磨損較快，所以為了延長(zhǎng)彎曲凸模壽命，便于拆卸、更換和維修，采用彎曲凸模鑲件結(jié)構(gòu)，其裝配關(guān)系如圖8所示。由于經(jīng)第4工位沖裁后條料的一側(cè)被切除，該側(cè)無(wú)法再用導(dǎo)向槽浮頂器，所以在彎曲凸模鑲件上安裝局部導(dǎo)料板，以保證條料的順利運(yùn)行。而經(jīng)過(guò)彎曲變形后，在條料厚度方向上會(huì)有一定高度的彎曲凸起，為了順利送進(jìn)條料，必須將已被成形的帶料托起，使彎曲凸起部位離開(kāi)凹模洞壁并略高于凹模工作表面，因此，圖8中鑲件底部需裝托料彈簧做彈頂裝置。
5結(jié)語(yǔ)
項(xiàng)目化教學(xué)法由教師與學(xué)生共同參與完成，在此過(guò)程中實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”的統(tǒng)一。教材中的內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)即為選取教學(xué)項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)，教師需依據(jù)模具設(shè)計(jì)的過(guò)程將本學(xué)科的主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)的優(yōu)化重組，并按照由淺入深、由易到難的順序設(shè)置各個(gè)教學(xué)項(xiàng)目。每個(gè)教學(xué)項(xiàng)目又包含若干個(gè)子項(xiàng)目，這樣形成了項(xiàng)目化教學(xué)的整個(gè)總體框架，其涵蓋了《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程的絕大部分知識(shí)點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中逐步實(shí)現(xiàn)把過(guò)去的“教師為主體”變?yōu)?ldquo;學(xué)生為主體”，從而達(dá)到對(duì)學(xué)生的預(yù)期要求。教學(xué)項(xiàng)目多選自源于企業(yè)的實(shí)際問(wèn)題，或與工廠(chǎng)的實(shí)際工作有較高的貼近程度。每個(gè)教學(xué)項(xiàng)目既要考慮到知識(shí)點(diǎn)的覆蓋程度，又要考慮到在生產(chǎn)中的實(shí)用程度。教學(xué)項(xiàng)目不易太難也不要太簡(jiǎn)單，應(yīng)包含豐富且多樣化的內(nèi)容，這樣既可使學(xué)生的綜合能力得到提升，又能保證學(xué)生可以完成任務(wù)。根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合工廠(chǎng)工作實(shí)際情況，本著理論與實(shí)踐相結(jié)合的思路，可將課程教學(xué)內(nèi)容安排為沖裁模具設(shè)計(jì)、彎曲模具設(shè)計(jì)與拉伸模具設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。
2實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)
在對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的過(guò)程中，教師主要起指導(dǎo)作用，由小組的學(xué)生自主安排、組織工作，工作中學(xué)生獨(dú)立分析并解決遇到的問(wèn)題與困難，這極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生探索新知識(shí)的積極性，他們的學(xué)習(xí)興趣有了提高，不但對(duì)書(shū)中的知識(shí)點(diǎn)有了更好的理解與深化，而且學(xué)生的溝通合作能力與創(chuàng)新思維同時(shí)得到了良好的發(fā)展，下面通過(guò)引入一個(gè)工作任務(wù)去說(shuō)明本門(mén)課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的步驟:
2.1引入教學(xué)案例
此零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)稱(chēng)、無(wú)尖角，這對(duì)沖裁加工比較有利。零件中部有一異形孔，孔的最小尺寸為6mm，滿(mǎn)足沖裁最小孔徑的要求。另外，經(jīng)計(jì)算異形孔距零件外形之間的最小孔邊距為5.5mm，滿(mǎn)足沖裁件最小孔邊距的要求，因而此零件的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足沖裁要求。
2.2分析工作任務(wù)
任務(wù)的目標(biāo)為設(shè)計(jì)落料沖孔復(fù)合模，要求運(yùn)用AutoCAD軟件繪制模具的零件圖與裝配圖，并且編寫(xiě)出計(jì)算說(shuō)明書(shū)。此工件材料為Q235鋼，厚度是2mm，生產(chǎn)批量為大批量，工件上有4個(gè)尺寸標(biāo)注了公差要求，從公差表查得其公差要求都屬I(mǎi)T13，因而普通沖裁即可達(dá)到零件的精度要求，對(duì)于未注公差尺寸按IT14精度等級(jí)查補(bǔ)。
2.3任務(wù)相關(guān)知識(shí)
為使學(xué)生能夠圓滿(mǎn)地完成任務(wù)，他們應(yīng)先了解與復(fù)合模有關(guān)的理論知識(shí)、落料沖孔復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等內(nèi)容，在此階段對(duì)于有難度的內(nèi)容，應(yīng)發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，達(dá)到學(xué)生掌握與任務(wù)有關(guān)的理論知識(shí)的目的，同時(shí)摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中按章節(jié)講授的方法。
2.4實(shí)施工作任務(wù)
首先對(duì)工件確定沖裁工藝方案，文中零件為落料沖孔件，提出3種加工方案:①先落料，后沖孔，采用兩套單工序模生產(chǎn);②落料－沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn);③沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)3種方案進(jìn)行分析比較，確定采用方案②。其次進(jìn)行零件工藝計(jì)算，例如刃口尺寸計(jì)算、排樣計(jì)算、沖壓力計(jì)算等等，最后進(jìn)行模具零部件結(jié)構(gòu)的確定，繪制模具裝配圖與模具零件圖。此道工序需要學(xué)生的溝通與合作，既發(fā)展每個(gè)人的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，又使他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神得到加強(qiáng)。
2.5結(jié)果考核評(píng)價(jià)
“項(xiàng)目化教學(xué)法”的考核評(píng)價(jià)是一種對(duì)學(xué)生能力、素質(zhì)綜合且全方位的評(píng)估，也是對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施效果的檢驗(yàn)。它是一種過(guò)程評(píng)價(jià)，包含教師點(diǎn)評(píng)、小組間相互評(píng)價(jià)及組內(nèi)自評(píng)三個(gè)方面，主要考慮學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中所表現(xiàn)出的分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力、專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力及思維創(chuàng)新能力等幾個(gè)方面，教師可通過(guò)預(yù)先公布評(píng)分的要求及注意事項(xiàng)，以期達(dá)到學(xué)生全身心投入到鉆研項(xiàng)目之中的效果。
2.6拓展學(xué)生思維
在工作任務(wù)已經(jīng)完成的情況下，教師要求學(xué)生進(jìn)一步、更深層次地去思考與本次工作任務(wù)相關(guān)的一些問(wèn)題，這樣不僅使學(xué)生的思維得到了開(kāi)發(fā)性的拓展，而且他們的工程意識(shí)也可得到加強(qiáng)。
3項(xiàng)目化教學(xué)效果
3.1提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在傳統(tǒng)的教法中，教師作為教學(xué)的中心控制著整個(gè)課堂，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為消極被動(dòng)，造成學(xué)生的潛在能力與學(xué)習(xí)主動(dòng)性得不到充分發(fā)揮，教學(xué)效果不良。通過(guò)對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，通過(guò)查閱有關(guān)資料、與同學(xué)共同商討研究等手段使問(wèn)題得到解決，他們的潛能與學(xué)習(xí)興趣都得到了提高。
3.2提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)
通過(guò)對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，可使學(xué)生自我去探索新知識(shí)與新技能的能力得到提高，進(jìn)一步達(dá)到理論與實(shí)踐較好的結(jié)合，磨練了他們持之以恒的毅力與恒心。同時(shí)，在做項(xiàng)目的過(guò)程當(dāng)中學(xué)生還學(xué)會(huì)了如何與他人溝通與協(xié)作，綜合素質(zhì)得到了全面提高。
3.3使學(xué)生體驗(yàn)到了成就感
學(xué)生在做項(xiàng)目的過(guò)程當(dāng)中不辭辛苦直至最后完成設(shè)計(jì)，這有效地提高了他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，挖掘出他們的潛能，使學(xué)生不但體驗(yàn)到了成功的辛苦，而且也體驗(yàn)到了辛苦當(dāng)中的樂(lè)趣，從而使他們對(duì)于取得成就的滿(mǎn)足感有了較深的體會(huì)。
3.4使學(xué)生體會(huì)到工作崗位
通過(guò)對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)可以使學(xué)生將理論知識(shí)與工作技能更好地融為一體，培養(yǎng)了他們對(duì)于日后工作的責(zé)任心、細(xì)心以及耐心，使學(xué)生的工作態(tài)度與工程意識(shí)在校期間就得到了培訓(xùn)，為日后到工廠(chǎng)去工作打下基礎(chǔ)。
4結(jié)語(yǔ)
1.1現(xiàn)狀分析
針對(duì)試制及小批量制件，根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)裝備，沖壓件下料方面常采用剪機(jī)和數(shù)控等離子切割的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但小件下料存在以下缺點(diǎn)：（1）剪機(jī)剪切的工件因?yàn)樘?，由于存在安全隱患，后續(xù)無(wú)法沖角，只能通過(guò)手工方法處理，效率低，粉塵污染大。（2）數(shù)控等離子切割小件對(duì)設(shè)備損耗大，工件容易掉到篦子下，飛濺黏貼在工件表面，需打磨處理，外觀(guān)質(zhì)量差。
1.2沖壓件下料工藝方法改進(jìn)
針對(duì)上述問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有工藝裝備，對(duì)于沖壓小件下料采用200t壓力機(jī)模具落料為最佳方案，模具落料具有效率高、工件質(zhì)量好、成本低的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)沖壓件批量生產(chǎn)的任務(wù)。
2落料模具設(shè)計(jì)
2.1落料件的確定
通過(guò)對(duì)32m3罐式集裝箱沖壓件進(jìn)行分析，根據(jù)板厚、大小、材質(zhì)確定其沖裁力，將可采用模具落料的工件進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì)，厚度從2.5~4mm，長(zhǎng)寬在20~60mm，共計(jì)7種。
2.2模具設(shè)計(jì)
2.2.1模具結(jié)構(gòu)
該模具主要有上模板、下模板、凸模鑲塊、凹模鑲塊、卸料版、聚氨酯彈性卸料塊、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成。
2.2.2凸、凹模鑲塊設(shè)計(jì)
采用落料形式，凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)件，應(yīng)首先計(jì)算。根據(jù)刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口尺寸應(yīng)靠近落料件的最小尺寸。同時(shí)為了確保壓力機(jī)和模具正常、平衡的工作，模具的壓力中心（沖裁時(shí)的和一座用電或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)）應(yīng)盡力與壓力機(jī)中心重合。凸、凹模間隙（凸模與凹模工作部分沖裁方向投影尺寸之差）直接影響其使用壽命和制件質(zhì)量，所以間隙的確定尤為重要，參照美國(guó)ASTME工具和加工工程師協(xié)會(huì)確定的間隙分類(lèi)及使用經(jīng)驗(yàn)，采取間隙（6~8）%（tt為料厚）。同時(shí)凸、凹模鑲塊的材質(zhì)、加工制造精度、熱處理等也影響其壽命。
2.2.3模具設(shè)計(jì)
針對(duì)本方案設(shè)計(jì)多套凸、凹模鑲塊使用在同套模體上，即通過(guò)在1副模具上通過(guò)更換凸、凹模鑲塊、卸料板，來(lái)實(shí)現(xiàn)多種制件的落料工序，縮短模具制造周期、節(jié)約制造成本。凸、凹模鑲塊的高度、固定部位需統(tǒng)一，中心一致，達(dá)到互換性。模具的閉合高度H0（指上模板在最低的工作位置時(shí)，下模板的地面到上模板的頂面的距離）與壓力機(jī)閉合高度H（指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離），壓力機(jī)有最大閉合高度Hmzx和最小閉合高度Hmin之分，設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具閉合高度H0的數(shù)值。
3結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：沖壓工藝及模具；科研；教學(xué)質(zhì)量
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2013）08-0036-02
河南科技大學(xué)（原洛陽(yáng)工學(xué)院，下同。）材料科學(xué)與工程學(xué)科始建于1958年，是原機(jī)械部重點(diǎn)學(xué)科、河南省第一層次重點(diǎn)學(xué)科。1983年開(kāi)始招收碩士研究生，1986年獲得碩士學(xué)位授予權(quán)；1990年與西安交通大學(xué)、北京科技大學(xué)等高校聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生。沖壓工藝及模具課程是材料加工專(zhuān)業(yè)一門(mén)十分重要的必修專(zhuān)業(yè)課。河南科技大學(xué)將沖壓工藝及模具作為一門(mén)獨(dú)立而又完整的課程最早是由金屬壓力加工專(zhuān)業(yè)提出的。在全國(guó)高等學(xué)校材料成形及控制工程本科專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)性培養(yǎng)計(jì)劃中，沖壓工藝及模具始終是作為一門(mén)必不可少的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課。河南科技大學(xué)從1976年開(kāi)始為金屬壓力加工（鍛壓）專(zhuān)業(yè)開(kāi)出此課，后逐漸拓展到模具類(lèi)專(zhuān)業(yè)方向（本科），課程名稱(chēng)由沖壓工藝學(xué)發(fā)展到現(xiàn)在的沖壓工藝及模具，至今已有三十多年的歷史。沖壓工藝及模具課程授課的模具和塑性成形專(zhuān)業(yè)本科生每年100多人，其中4個(gè)是模具專(zhuān)業(yè)班，1個(gè)是塑性成形專(zhuān)業(yè)班。通過(guò)不斷的教學(xué)實(shí)踐和傳、幫、帶，已逐步建設(shè)了一支具有較高教學(xué)、學(xué)術(shù)水平的師資隊(duì)伍，對(duì)課程性質(zhì)的認(rèn)識(shí)和課程內(nèi)容的改革也已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較高的深度，形成了鮮明的特色。沖壓工藝及模具課程2009 年被評(píng)為學(xué)校精品課程，任課教師以科研促教學(xué)，提高沖壓工藝及模具課程教育質(zhì)量。沖壓工藝及模具課程依據(jù)洛陽(yáng)獨(dú)特的產(chǎn)學(xué)研基地，在人才培養(yǎng)模式上銳意改革，建立了產(chǎn)學(xué)研一體的人才培養(yǎng)體系。以科研促教學(xué)推動(dòng)課程群建設(shè)，構(gòu)建了多層次的具有國(guó)際交流能力的培養(yǎng)體系[1-5]，在復(fù)合型人才培養(yǎng)模式的探索和實(shí)踐方面取得了一定成效。
一、科研促進(jìn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系的完善
通過(guò)科研實(shí)踐活動(dòng)，模具和塑性專(zhuān)業(yè)的沖壓工藝及模具課程辦出了特色，專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系不斷完善。從單一的中文教學(xué)到雙語(yǔ)教學(xué)，模具專(zhuān)業(yè)沖壓工藝及模具A、56學(xué)時(shí)，塑形成形專(zhuān)業(yè)沖壓工藝及模具B、48學(xué)時(shí)，采用雙語(yǔ)教學(xué)，教學(xué)方法和手段采用多媒體教學(xué)，有力地促進(jìn)了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的提高。
沖壓工藝及模具課堂教學(xué)主要講授：（1）沖壓基本工序：沖裁、彎曲、拉深、脹形與翻邊。（2）板料的沖壓成形性能及成形極限。（3）沖模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)。（4）沖壓工藝設(shè)計(jì)：編制沖壓工藝過(guò)程的主要內(nèi)容和步驟，沖壓件工藝過(guò)程方案編制實(shí)例。沖壓工藝及模具課程針對(duì)所授內(nèi)容，布置相應(yīng)的思考題和作業(yè)，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握。
實(shí)踐教學(xué)主要包括：（1）1周的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，4周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)是專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的重要組成部分，它為實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)起著重要作用；也是畢業(yè)后參加實(shí)際工作的一次預(yù)演。生產(chǎn)實(shí)習(xí)是學(xué)生獲得專(zhuān)業(yè)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)之一。得天獨(dú)厚的洛陽(yáng)地域和行業(yè)環(huán)境為學(xué)校開(kāi)展實(shí)習(xí)提供了廣闊的空間，具有中國(guó)一拖集團(tuán)、洛陽(yáng)LYC軸承、中信重工、中鋁洛陽(yáng)銅業(yè)等一批在行業(yè)中占據(jù)龍頭地位的國(guó)家特大型和大型企業(yè)。（2）進(jìn)行4 個(gè)具
有典型意義的沖壓工藝及模具實(shí)驗(yàn)：沖裁實(shí)驗(yàn)、拉深實(shí)驗(yàn)、板材的沖壓成形極限實(shí)驗(yàn)和沖模拆裝實(shí)驗(yàn)。（3）3周的課程設(shè)計(jì)，選擇生產(chǎn)中的零件作為設(shè)計(jì)內(nèi)容，讓學(xué)生從原材料板材開(kāi)始到零件的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)：分析沖壓件的工藝性；確定沖壓件的最佳工藝方案；確定沖壓模具的結(jié)構(gòu)形式；選擇合理的沖壓設(shè)備；繪制沖壓模具零件和沖壓模具裝配圖；編寫(xiě)沖壓工藝文件和設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
科研與教學(xué)相結(jié)合，使教師把在科研中獲得的新知識(shí)和新成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)內(nèi)容中，形成了理論水平高、實(shí)用性強(qiáng)、特色鮮明的日常課堂教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)了塑性成形原理及其與各類(lèi)沖壓工序之間的關(guān)系。通過(guò)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，沖壓實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，沖壓課程設(shè)計(jì)，學(xué)生能初步分析各類(lèi)沖壓成形的變形規(guī)律，認(rèn)識(shí)典型沖壓成形工藝方法、模具結(jié)構(gòu)，掌握沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)方法、沖壓模具制造工藝編制方法。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，可以獲得理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成科研的能力。經(jīng)過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生的知識(shí)變得更加系統(tǒng)，并且讓學(xué)生學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用課程知識(shí)、查閱資料、設(shè)計(jì)計(jì)算等許多在工作中有用的東西，也提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。塑性和模具專(zhuān)業(yè)的教師還經(jīng)常邀請(qǐng)一些企業(yè)高工指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生學(xué)到生產(chǎn)實(shí)踐中最實(shí)際的內(nèi)容。模具和塑性專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)研究方向，與沖壓工藝及模具相關(guān)的占30%左右。如2008年至2013年，畢業(yè)設(shè)計(jì)每年沖壓工藝及模具選題人數(shù)分別為43，37，51，32，34，50人，每年模具和塑性專(zhuān)業(yè)相應(yīng)的總?cè)藬?shù)分別為138，134，135，106，121，160人，畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇沖壓工藝及模具方向的比例分別為31.2%，27.6%，37.8%，30.2%，28.1%，35%，遠(yuǎn)高于擠壓工藝及模具、鍛造工藝及模具、塑料成型工藝及模具、超塑成形工藝及模具等所占比例。如拖拉機(jī)油箱拉深成形工藝分析及模具設(shè)計(jì)， 后壁板拉深成形工藝分析及數(shù)值模擬研究等等。
材料學(xué)院對(duì)畢業(yè)論文有嚴(yán)格的程序要求：指導(dǎo)教師下達(dá)任務(wù)書(shū)、學(xué)生寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，學(xué)校督導(dǎo)檢查組在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間不定時(shí)抽查。指導(dǎo)教師之間互相審閱學(xué)生的論文，給出定量評(píng)價(jià)。論文格式審核員對(duì)每篇論文進(jìn)行審查。模具和塑性專(zhuān)業(yè)教師對(duì)畢業(yè)生論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)行量化綜合評(píng)定：優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。評(píng)為不及格的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）推遲畢業(yè)，與下一屆學(xué)生一起再次進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。
二、科研促進(jìn)教材建設(shè)
為了保持沖壓工藝及模具課程的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，適應(yīng)雙語(yǔ)教學(xué)的需要，課程選用國(guó)內(nèi)外最新的同類(lèi)課程教材，如：華南理工大學(xué)夏琴香教授編著的《Stamping Forming Technology and Die Design》雙語(yǔ)教材，國(guó)外John A.Waller編著的《Press Tools and Presswork》。在引進(jìn)教材的同時(shí)，學(xué)院教師積極編寫(xiě)進(jìn)教材。塑性和模具專(zhuān)業(yè)的教師在科研中不斷探索與創(chuàng)新，并將其科研成果編寫(xiě)進(jìn)教材中。早在2002 年，蘇娟華教授參編了由機(jī)械工業(yè)出版社出版的《冷沖模設(shè)計(jì)及制造》教材， 并在上海電機(jī)技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校、成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院、天津理工學(xué)院、哈爾濱理工大學(xué)、包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院等多所職業(yè)技術(shù)學(xué)院使用，取得了良好的社會(huì)效益。2004年陳拂曉教授參與編著《超塑性應(yīng)用技術(shù)》，由機(jī)械工業(yè)出版社出版。2007年馬老師參編了由機(jī)械工業(yè)出版社出版的《鍛壓手冊(cè)》（第3版）。2008年楊永順教授和郭俊卿博士主編出版全國(guó)規(guī)劃教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版。2009年張彥敏博士主編教材《有限元數(shù)值模擬在金屬塑性成形中的應(yīng)用》，由化學(xué)工業(yè)出版社出版。
三、科研提高教師的綜合水平
學(xué)院長(zhǎng)期重視科研工作，學(xué)科建設(shè)基礎(chǔ)好。目前材料科學(xué)與工程已獲一級(jí)博士學(xué)位授權(quán)學(xué)科點(diǎn)。曾榮獲國(guó)家級(jí)材料成型與控制工程特色專(zhuān)業(yè)、國(guó)家級(jí)材料成型及控制工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。塑性和模具專(zhuān)業(yè)有17名教師，具有博士學(xué)位的教師11人，分別畢業(yè)于北京科技大學(xué)，上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)等。他們承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)和省部級(jí)的科研項(xiàng)目，先進(jìn)的科研究成果充實(shí)、融入到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，促進(jìn)了教學(xué)改革。陳拂曉教授主持國(guó)家級(jí)精品課程“金屬材料成形基礎(chǔ)”，同時(shí)主持河南科技大學(xué)教改課題“材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式的綜合研究與實(shí)踐”。蘇娟華教授主持河南科技大學(xué)教學(xué)教改基金項(xiàng)目“沖壓工藝及模具課程雙語(yǔ)教學(xué)探討與實(shí)踐”；河南科技大學(xué)精品課程項(xiàng)目“沖壓工藝及模具”；參加河南省高等學(xué)校雙語(yǔ)教學(xué)示范課程項(xiàng)目。宋志真副教授主持河南科技大學(xué)教學(xué)教改項(xiàng)目“塑性成形專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)基礎(chǔ)研究與實(shí)踐”。
四、科研促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)
教師的科研工作有力地帶動(dòng)了學(xué)生的課外科技活動(dòng)，提高了學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。河南科技大學(xué)十分重視學(xué)生科技活動(dòng)， 每年都要組織一次大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP）項(xiàng)目的評(píng)審。沖壓工藝及模具精品課程一貫注重同學(xué)開(kāi)展課外科研活動(dòng)， 申請(qǐng)多項(xiàng)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP），取得了豐碩成果。2009年張彥敏博士指導(dǎo)了大學(xué)生沈麗的“基于VB的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)系統(tǒng)制
作”； 2012年楊正海博士指導(dǎo)了大學(xué)生楊曉倩的“塑性
變形工藝對(duì)銅基粉末冶金載流摩擦材料性能的影響”；宛瓊老師指導(dǎo)大學(xué)生趙運(yùn)運(yùn)“的點(diǎn)焊拼接板拼對(duì)線(xiàn)受拉剪作用的實(shí)驗(yàn)與模擬研究”。
沖壓工藝及模具課程在30多年的辦學(xué)歷程中，主動(dòng)適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需要，充分發(fā)揮地域和行業(yè)辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)教學(xué)和科研相結(jié)合的特點(diǎn)，不斷提升教學(xué)水平，形成了具有雙語(yǔ)教學(xué)特色的本科教育培養(yǎng)體系，提高了沖壓工藝及模具課程教育質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：筆記本電腦外殼，沖壓工藝，拉伸模，修邊模
DesignoftheStampingDiefortheMagnesiumAZ31
OuterShelloftheNotebookPC
Author:BoFengxia
Tutor:HuangChanging
Abstract
ThestampingprocessfortheoutershellofthenotebookPCisanalyzedandasetofsimplyconstructedformingdieusedonliquid-presswasdesigned.Thearticleintroducesthestructureandworkingprocessofthedieoneachoperationfromthestructureandthefunctionoftheproduct.Andthepointsforattentioninthedesignandmanufactureofthediesarelisted.TheefficiencyofmagnesiumAZ31isanalyzedinsheetmetalformingandthatitcan’tdrawinnormaltemperature.Theproblemisresolvedbyheatingthedieandworkpieceduringdrawing,afterdetailedanalyzingandrelativetechnicaldataconsulting.Theproducthastobetrimmedintwodirections.Afteranalyzingthetechnicoftheproduct,weknow:Ifthetwodirectionsarecarriedoutatonetime,itishardtomakesuretheprecision.Onthecontrary,ifwemakeonedirectionatonetime,itiseasytosatisfythetechnicalrequirementoftheproduct.
Keywords:theoutershellofthenotebookPC,stampingprocess,drawingdie,
trimmingdie
論文構(gòu)成
(1)選題背景和研究方法和。
(2)沖壓工藝規(guī)程通過(guò)對(duì)工件的工藝分析和工藝計(jì)算，考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性的前提下，確定工藝方案。
(3)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)拉深模設(shè)計(jì)和修邊模設(shè)計(jì)。
(4)設(shè)計(jì)總結(jié)總結(jié)本次設(shè)計(jì)之后所得到的收獲和改進(jìn)意見(jiàn)。
金屬鎂及其合金是迄今在工程應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，常規(guī)鎂合金比鋁合金輕30%~50%，比鋼鐵輕70%以上，應(yīng)用在工程中可大大減輕結(jié)構(gòu)件質(zhì)量。同時(shí)鎂合金具有高的比強(qiáng)度和比剛度，尺寸穩(wěn)定性高，阻尼減震性好，機(jī)械加工方便，尤其易于回收利用，具有環(huán)保特性。20世紀(jì)80年代以來(lái)鎂合金的研究得到飛速發(fā)展，隨著鎂合金應(yīng)用面的不斷擴(kuò)大鎂合金的研究和開(kāi)發(fā)也進(jìn)入了新時(shí)代。然而鎂合金的研究和發(fā)展還很不充分，很多工作還處于摸索階段，很多有關(guān)鎂合金性能的研究還沒(méi)有得到完全發(fā)展。對(duì)鎂合金的成型技術(shù)的研究目前主要在金屬型鑄造，砂型鑄造，低壓鑄造，差壓鑄造，熔模鑄造，壓力鑄造和技?jí)鸿T造等方面，對(duì)鎂合金的沖壓工藝研究較少。但是，鎂合金沖壓方面的應(yīng)用前景較好，除了可以減輕質(zhì)量，外觀(guān)漂亮外，特別是電磁屏蔽能力好。
本文結(jié)合省自然科學(xué)基金項(xiàng)目—鎂合金深加工研究，主要進(jìn)行變形鎂合金的板材成型性分析設(shè)計(jì)。
鎂合金在常溫下的塑性很低，因此不適于常溫下沖壓成形。鎂合金在熱態(tài)下具有較好的塑性，甚至在一些不利于其他材料成形的應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)下也可以成形，但變形速度不宜太大。鎂合金板材在250℃左右拉深時(shí)其拉深比超過(guò)鋁合金和低碳鋼板的常溫拉深成形極限。在175℃鎂合金板形件拉深的拉深比可達(dá)2.0，225℃可達(dá)3.0。
本次設(shè)計(jì)主要是根據(jù)鎂合金AZ31板材加熱時(shí)的拉深性能來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，鎂合金AZ31板材拉深成形時(shí)主要工藝參數(shù)有拉深力、成形速度、坯料溫度、模具預(yù)熱溫度、方式、模具圓角、模具間隙、壓邊力等，這些因素對(duì)坯料的拉深成形結(jié)果均有不同程度的影響。
目錄
1緒論……………………………….…………………………………………….…1
1.1選題背景及目的…………………………………….……..…………………1
1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況…………………………………….………………………..1
1.3課題研究方法………………………………….……………………………..2
1.4論文構(gòu)成………………………………….…………...……………………...2
2沖壓工藝規(guī)程的編制………………………………….……………………..3
2.1沖壓件的工藝分析…………………………………………………………3
2.1.1材料………………………………………………………………….4
2.1.2結(jié)構(gòu)工藝性分析……………………………………………………5
2.2毛坯形狀、尺寸的確定……………………………………………………6
2.2.1盒形件的修邊余量………………………………….………………6
2.2.2盒形件毛坯尺寸計(jì)算……………………………………………….7
2.3排樣設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算……….………………………………….…..8
2.3.1排樣方式……………….………………….………………………...8
2.3.2材料利用率計(jì)算……….…………………………………………...9
2.4確定工藝方案……………………………………………………………….9
2.4.1基本工序的確定………………………………….…………………9
2.4.2不同工藝方案的比較……………………………………………….9
2.5工藝計(jì)算……………………………………………………………………10
2.5.1落料工序…………………………………………………………...10
2.5.2拉深工序…………………………………………………………...11
2.5.3沖孔工序……………………………………………………………12
2.5.4修邊工序……………………………………………………………13
2.6沖壓工藝過(guò)程卡片………………………………………………………...14
3拉深模設(shè)計(jì)……………………………………….…………………………..17
3.1模具的結(jié)構(gòu)形式……………………………………….………………….17
3.2模具刃口尺寸計(jì)算…………………………………….…………………18
3.2.1上下模刃口尺寸計(jì)算…………………….……………………….18
3.2.2壓力中心計(jì)算……………………………………………………..19
3.3零件設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)件選擇…………………………………………………..19
3.3.1凸模的設(shè)計(jì)…………………………..……………………………19
3.3.2凹模的設(shè)計(jì)…………………………………..….………………….21
3.3.3定位板的計(jì)………………………………...……………………...21
3.3.4彈性壓圈的設(shè)計(jì)…………………………...………………………21
3.3.5拉深筋的設(shè)計(jì)……………………………………………………….22
3.3.6上下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)…………………….……………….22
3.3.7出件裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………..22
3.4模具閉合高度的計(jì)算……………………………………………………...23
3.5繪制裝配圖及零件圖……………………………….……………………..23
3.6壓力機(jī)校核………………………………………….……………………..23
4修邊模設(shè)計(jì)……………………………………….…………………………...24
4.1模具的結(jié)構(gòu)形式………………………………………..…………………24
4.2壓力中心計(jì)算…………………………………….……………………….25
4.3零件設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)件選擇…………………………….………………………25
4.3.1斜楔和滑塊的設(shè)計(jì)………………………………………………..25
4.3.2滑塊返回行程的復(fù)位機(jī)構(gòu)………………….…………………….27
4.3.3出件裝置的設(shè)計(jì)……………………………….…………………..27
4.3.4上模座的設(shè)計(jì)……………………………………………………...28
4.3.5下模座的設(shè)計(jì)………………………………………………………28
4.3.6壓料板的設(shè)計(jì)………………………………………………………28
4.3.7防磨板的設(shè)計(jì)…………………………….….…………………….29
4.3.8導(dǎo)板的設(shè)計(jì)………………………………….………………………29
4.4模具閉合高度的計(jì)算…………………………………………………….…29
4.5裝配圖及零件圖的繪制………………………………………………….….30
4.6壓力機(jī)校核…………………………………………………………………..30
設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………………………………31
【論文摘要】：針對(duì)汽車(chē)覆蓋件沖壓的有限元模擬方面的具體問(wèn)題進(jìn)行了研究，采用彈塑性有限元的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究的方法，對(duì)汽車(chē)覆蓋件拉延過(guò)程中的成形進(jìn)行了研究。針對(duì)拉延模擬結(jié)果進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，尋找工藝參數(shù)的優(yōu)化方案，改進(jìn)的工藝方案使破裂情況明顯改善。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位[1]。但是沖壓模具的設(shè)計(jì)主要依據(jù)工程師長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于復(fù)雜的成形工藝和模具，設(shè)計(jì)質(zhì)量難以得到保證;一些關(guān)鍵性的設(shè)計(jì)參數(shù)要在模具制造出來(lái)之后，通過(guò)反復(fù)的調(diào)試、修改才能確定。這樣就浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)問(wèn)[2-3]。隨著有限元技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬已逐漸成為工藝分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效工具。
1. 有限元模型的建立和參數(shù)設(shè)定
一般汽車(chē)覆蓋件工藝設(shè)計(jì)流程具體分析如下: (1) 根據(jù)產(chǎn)品圖及產(chǎn)品沖壓工藝設(shè)計(jì)，進(jìn)行詳細(xì)的車(chē)身產(chǎn)品工藝性分析。為了實(shí)現(xiàn)拉延或創(chuàng)造良好的拉延條件，必須合理考慮沖壓方向、工藝補(bǔ)充部分形狀以及壓料面形式、拉延筋布置等重要工藝因素。其中包括利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的工藝補(bǔ)充面三維設(shè)計(jì)。(2) 在滿(mǎn)足產(chǎn)品使用的前提下，將過(guò)剩的質(zhì)量要求及時(shí)反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)，進(jìn)行研討，力爭(zhēng)把產(chǎn)品完善到最簡(jiǎn)單、最合理的工藝要求，以克服產(chǎn)品的過(guò)剩質(zhì)量，減少不必要的工裝投入。(3) 利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行車(chē)身產(chǎn)品的沖壓工藝性分析，進(jìn)行圖面形狀的分析探討和尺寸公差的分析研究，在充分理解、把握產(chǎn)品使用性能要求的前提下，考慮用戶(hù)使用和維修，利用塑性加工原理、沖壓工藝知識(shí)和模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，同時(shí)要分析沖壓工藝方案，發(fā)現(xiàn)不足之處，進(jìn)行必要的修正。(4) 模具設(shè)計(jì)人員按照沖壓工藝過(guò)程圖的基本要求進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，模具CAD設(shè)計(jì)包括上、下模座，工作部分零件，導(dǎo)向部件，定位零件和進(jìn)出料裝置等設(shè)計(jì)。數(shù)控編程和模型人員按照沖壓工藝過(guò)程圖和模具圖進(jìn)行數(shù)控編程和模型制造，最后按照沖壓工藝過(guò)程模具圖要求進(jìn)行機(jī)械加工和模具裝配調(diào)試，最終調(diào)試出合格的產(chǎn)品。
選用某轎車(chē)內(nèi)部地板零件產(chǎn)品圖，此零件是一個(gè)比較復(fù)雜的中小型車(chē)身結(jié)構(gòu)件。由于零件拉延深度深，并且具有局部反拉延，因此成形過(guò)程估計(jì)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，為了驗(yàn)證問(wèn)題所在我們利用CAE軟件進(jìn)行模擬成形計(jì)算。對(duì)于復(fù)雜沖壓零件的成形過(guò)程，不但同一時(shí)刻不同位置的板坯所承受的變形方式和變形程度不同，而且不同時(shí)刻同一位置的板坯所承受的變形方式和變形程度也不同;另外，沖壓工藝邊界條件的設(shè)定對(duì)變形路徑和各部分的變形程度的影響也非常明顯。
一般劃分網(wǎng)格時(shí)，首先建立一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型。這一步驟是連接分離的型面，使你可以在網(wǎng)格劃分的時(shí)候得到連續(xù)的網(wǎng)格(兩個(gè)相連的元素在分界線(xiàn)之問(wèn)共同享用相同的節(jié)點(diǎn))。系統(tǒng)能通過(guò)你所定義的公差自動(dòng)辨認(rèn)普通表面之問(wèn)的分界線(xiàn)，以建立我們所說(shuō)的拓?fù)淠Ｐ?。建立好拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以后，應(yīng)定義網(wǎng)格劃分的參數(shù)，并進(jìn)行網(wǎng)格的自動(dòng)劃分。一般情況下要求用戶(hù)最少確定四個(gè)參數(shù)，包括最小元素大小，最大元素大小，兩個(gè)相連的元素之問(wèn)的法向夾角，網(wǎng)格的弦高。最小元素的大小影響著網(wǎng)格劃分中最小元素的尺寸。當(dāng)模型的型面比較平坦時(shí)它最大元素的大小則受最大元素參數(shù)的影響。兩個(gè)相連的元素之問(wèn)的法向夾角所起的作用是規(guī)定了兩個(gè)相連元素之問(wèn)的最大法向夾角，即當(dāng)兩個(gè)元素的夾角大于用戶(hù)給定的值時(shí)，這兩個(gè)元素會(huì)分裂為更多的元素，故它影響著倒角和小圓角部分的網(wǎng)格密度，它的值越小網(wǎng)格則越密。例如:一般我們?cè)趧澐帜＞呔W(wǎng)格時(shí)，它的拉延圓角最好有五行元素，這時(shí)調(diào)整法向夾角的參數(shù)就可以達(dá)到目的。弦高的大小則影響著大網(wǎng)格半徑表面上的網(wǎng)格密度，它的值越大，則網(wǎng)格越少。在汽車(chē)覆蓋件模擬中，板料數(shù)據(jù)一般都是曲線(xiàn)，因此板料的網(wǎng)格劃分與模具的劃分不一樣。 轉(zhuǎn)貼于
根據(jù)實(shí)際需要確定板料特性，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系=537(0.0102+)0.23MPa，法向各項(xiàng)異性系數(shù)為1.8。其他參數(shù)如下:揚(yáng)氏模量2.07E+5 MPa;屈服極限210 MPa;泊松比0.28;板材厚度0.8mm;板料質(zhì)量密度7.83E-9;r0=1.87， r45=1.27，r90=2.17。由于摩擦系數(shù)必須有實(shí)驗(yàn)得出，特別是幾種常用材料在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際摩擦系數(shù)。考慮到汽車(chē)覆蓋件生產(chǎn)廠(chǎng)家和模具生產(chǎn)廠(chǎng)家的實(shí)際，一般不考慮使用油，在拉延前要使用清潔防銹油清理兼。因此我們必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)得出在幾種不同條件下的摩擦系數(shù)，例如干摩擦和加清潔防銹油后的摩擦。還有就是拉延筋的拉延阻力在不同形狀拉延筋情況下的取值。測(cè)定為此我們?cè)O(shè)計(jì)了覆蓋件模具的摩擦系數(shù)和實(shí)際拉延筋拉延阻力的測(cè)定的試驗(yàn)，詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果在第六章中。摩擦系數(shù)根據(jù)測(cè)量結(jié)果給定0.175 ，拉延筋選取單圓筋，拉延阻力為0.178KN/mm。
2. 汽車(chē)覆蓋件沖壓的有限元模擬結(jié)果分析
經(jīng)過(guò)計(jì)算后，板料的FLD如圖2所示。在FLD圖中，紅色表示破裂，粉紅色表示起皺，而在應(yīng)變?cè)茍D中紅色表示正應(yīng)變，深藍(lán)表示副應(yīng)變。從FLD圖中我們可以看出四處破裂，分別是大鼓包處，凹坑底部，最下方的小鼓包處，右上方的直壁處。通過(guò)主應(yīng)變和次應(yīng)變?cè)茍D可以看出在突起的鼓包頂端處為雙向拉應(yīng)變發(fā)生破裂，并目_從板料輪廓的變化發(fā)現(xiàn)在有拉延筋的地方板料兒乎沒(méi)有流動(dòng)，形成過(guò)度脹形，凹坑底部破裂處也同樣出現(xiàn)脹形過(guò)度問(wèn)題。而模具拉延直壁處的破裂卻是不同形式的，該處的主應(yīng)變?yōu)槔瓚?yīng)變，次應(yīng)變?yōu)閴簯?yīng)變，為明顯的拉深破裂狀態(tài)。之所以只有這個(gè)直壁角破裂是因?yàn)檫@個(gè)角離大鼓包最近，并且通過(guò)成形過(guò)程的模擬我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)直角壁首先成形，從而在凹坑成形前破裂。其它四個(gè)角由于拉延高度低并且沒(méi)有復(fù)雜的凸凹變形，都有足夠的板料流動(dòng)量，板料的流動(dòng)情況良好，所以沒(méi)有破裂。
3. 汽車(chē)覆蓋件沖壓工藝改進(jìn)方案
在去掉拉延筋，變化壓邊力后還是無(wú)法緩解，于是決定改變模型，我們把拉延直壁消除降低了模具拉延高度;把型面中那一個(gè)接近大直角型面過(guò)渡改為一個(gè)小緩坡，減緩了陡峭程度;由于模具進(jìn)料困難，所以去掉拉延筋，然后設(shè)定壓邊力為400KN，摩擦系數(shù)為0.12，進(jìn)行模擬后如圖4所示?？梢钥闯雠c未改前的情況有很大的不同，破裂情況明顯改善，尤其是右上角直壁處的破裂變得很小，這是由于降低了它的拉延高度。
4. 結(jié)論
世界上每年的鋼材有半數(shù)以上被軋制成板料和管料。金屬板、管的成形和加工在航空、航天、汽車(chē)、船舶及許多民用工業(yè)中都占有相當(dāng)重的比例。因此，提高相應(yīng)的成形技術(shù)和制造水平是一個(gè)具有普遍意義的大課題。因此，文章在汽車(chē)覆蓋件數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用有限元的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究的方法，對(duì)汽車(chē)覆蓋件拉延過(guò)程中的成形進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。
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