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篇1
用板、条、带、卷料一模成形,直接冲制出各种齿型、不同模数和带孔或不带孔、轮辐加厚或减薄的圆形、扇形与特定任意形状的片齿轮等,其冲压加工的技术难点如下:
(1)齿型冲切面即齿廓啮合面质量,往往因材质金相组织结构不良、不到位和模具刃口出现不均匀磨损等因素而使冲件冲切面塌角过大,塌角深度超过25%T;冲切面完好率不足75%,低于Ⅳ级而影响使用;冲切面局部毛刺过大,难以彻底清除;冲切面的整体表面粗糙度值大于RA1.6“m,无后续加工工序时小于RA1.6”m,就无法使用。
(2)料厚t<1mm的小尺寸片齿轮,尤其当t≤0.5mm时,各种精冲方法都难以加工;用高精度普通冲模冲制,冲切面质量,特别是冲切面表面粗糙度值如何减小到符合要求。
(3)小模数片齿轮,如模数m<0.25mm的渐开线片齿轮,其冲裁模齿形冲切刃口,包括凸模与凹模的齿形刃口在冲裁过程中,要承受较大的压力载荷,容易出现崩刃、压塌、局部过量磨损……,冲制的工件,齿顶部位塌角大,料厚减薄明显,而且模数越小减薄越严重。在齿顶刃口处过量磨损而失效。也有在齿根圆的位
(4)所有冲制片齿轮的冲模,寿命都很低。多数都置,凸模出现了裂纹。由于齿形模数小,节圆上的齿宽B远小于零件料厚,冲裁时凸模齿形部位的压力峰值数倍于凸模的平均压应力,因而大幅度增加了齿形部位的摩擦力以及由此产生的成倍磨耗,必然导致冲模提前刃磨。
(5)料厚t≥1mm-3mm的薄板片齿轮,多采用各种精冲方法,直接从原材料冲制成品片齿轮零件。由于模数小,节圆齿宽B大多都小于t,多数仅为B≤60%T,甚至40%T或更小。不仅凸模齿形承载压力大,而且冲出齿形齿顶部位减薄,塌角深达20%T-25%T,软料更为严重。
(6)片齿轮的齿形精度、整体的线性尺寸精度以及齿形外廓与孔,尤其是中心孔的同轴度、轮辐群孔的位置度等,受冲压工艺、冲模结构型式、冲模制造精度的制约;冲件材料的力学性能对冲切面质量影响较大。采用连续冲裁工艺冲制的带孔或轮辐厚度与齿形不同需要减薄轮辐或齿形部位的工件,可采用多工位连续冲压工艺:先在压形打扁减薄的工位内外两旁边切口,容纳多余材料及料厚减薄增大的面积,而后才能精冲孔或扩孔、精冲齿形,与只有冲裁工位的连续冲裁模一样,精准的定位系统是确保工件形位精度的关键。齿形与尺寸精度则主要靠提高制模精度保证。
2超薄料片齿轮的冲制
料厚t≤0.5mm的片齿轮,采用V形齿圈强力压板精冲,即FB精冲有难度,特别是t≤0.3mm时,因标准齿圈的V形齿最小高度hmIN为0.3mm,压入材料过深会将材料咔断,故不能实施精冲。其他精冲方法,如对向凹模精冲,也不能精冲t≤0.5mm的零件。这些厚度不大的各种材料的片齿轮,特别是t≤0.5mm-1mm或更薄一些的片齿轮,仪表产品中使用较多。
下文笔者举例一种与安徽电影机械厂合作,在普通压力机上推广应用精冲技术而设计的精冲模结构之一。该模具为电影放映机输片齿零件在普通压力机上进行精冲的固定凸模式FB精冲模。该模具有推件滞后结构,能避免因滑块回程将工件推入废料腔内而刮坏断面的缺陷,确保精冲件的断面质量。
推件滞后机构由硬橡胶圈、球面接头、调节垫和碟形弹簧组成。当上模上行时,硬橡圈把模柄弹起,碟形弹簧放松,推件块不动。上模继续上行,通过杠杆的作用使推件块动作,推出工件。使用这种机构时需严格控制反推加压行程及对模深度,否则会损坏推件块或碟形弹簧。该模具采用通用模架,更换模芯,可冲制不同的工件。
对于t≤0.5mm的片齿轮,使用高精度普通全钢冲模,冲制薄料、超薄料零件,只要制模精度高、冲裁间隙小、冲裁刃口锋利,也能获得高质量零件。
精冲件与普通冲裁件相比,冲切面光洁、平整,表面粗糙度值一般为RA0.63!m-0.25∮m;尺寸精度可达IT7-9级。而普通冲裁件冲切面质量随料厚t增加,波动很大:t=1mm时,其表面粗糙度值为RA3.0-3.2∮m;T≤0.5mm时,可达RA2.5m-2.0m,尺寸精度可达IT9-10级。因此,对于料厚t<1mm的片齿轮零件,尤其t≤0.5mm的片齿轮零件,推荐采用图5所示高精度固定卸料导板式冲裁模或连续冲裁模冲制片齿轮,可以收到精冲效果,达到IT8-IT9级冲压精度。3薄板与中厚板片齿轮的冲制
料厚t>1mm-3mm的薄板与t>3mm-4.75mm中厚板片齿轮零件,当投产批量达到大批大量生产的水平,推荐采用FB精冲,即用V形齿圈强力压板精冲工艺加工。实施FB精冲,采用专用CNC精冲机组,不仅效率高、自动化
程度高、操作安全性高,更主要的是以人为本,劳动强度低,无噪声与污物对环境污染,精冲在封闭空间进行,外扩散噪声控制在85dB(A)以下。专用CNC精冲机或成套CNC精冲机组过去一直靠进口,价格高昂,维修技术要求高,配套水、电、空调、压缩空气等动力系统及设施投资巨大,专用精冲机与CNC精冲机国内也有几家生产,售价仍觉偏高。建议外委协作加工。同时,对于尺寸不大的小型精冲件,也可用特殊结构的冲模,在普通压力机上实施FB精冲。
下图所示是齿弧板零件在专用CNC精冲机上精冲的冲孔——落料复合冲裁精冲模。该模具采用顺装-结构型式,齿圈压板件6亦是冲裁凸模件13的导板,虽采用滑动导向导柱模架,但有嵌装在模座沉孔中的V形齿圈压板为内嵌式凸模导向,两者原本同轴度极好,导向也可达到零偏差或接近零偏差导向,精度极高。
4厚板齿轮、凸轮与类似零件的精冲、整修及后续加工
料厚超过t≥4.75mm的片齿轮,如果产量达到成批和大量生产的水平,采用CNC专用精冲机组生产最合算,不仅仅是发展与深化了科学发展观的理念,坚持以人为本的宗旨,获得巨大经济技术效益和良好的社会与环保效益,而且确保冲压生产安全,消除了多项安全隐患。所以,推广厚板零件,包括片齿轮、凸轮、棘轮等,用精冲工艺生产,扩大无削加工范围,使冲压生产技术得到提升。
目前国内已有内江锻压机床厂、徐州特种锻压设备厂、武汉华夏精冲公司等企业制造多种规格的精冲机。其性能比世界一流的瑞FEINTOOL公司CNC精冲机有一些差距,但实际使用效果还不错,其售价也远低于进口机。用国产精冲机实际精冲,效益也会很好的。对普通冲裁的齿轮、凸轮、棘轮等零件,经过后续整修获得高的尺寸与形位精度、光洁平整的冲切面。实践证明,该工艺行之有效。对于厚板高精度片齿轮等零件,不仅可行,而且经济,特别适合小型零件的多品种生产。
诸如凸轮、多边形型板、标准孔板、基座等精冲件,厚度虽都较大,一般t≥4.75mm属于厚板零件,但其外廓形状简单,有利于冲裁后整修加工。微间隙整修变形过程有些类似的负间隙整修工艺,用于形状简单、材料强度不大的低碳钢、有色金属零件加工,效果很好。例如有种模具是采用负间隙修整,凸模、凹模间负间隙为(0.1-0.2)T,凹模刃口带有小圆角,其圆角半径取R0.05-R0.1mm。卸料板既起卸料作用又起毛坯的定位作用,故下端面离凹模刃面应小于料厚(约取0.8T),以保证毛坯定位,又能排屑。排屑需用压缩空气吹掉。由于凸模刃口大于凹模刃口,故用两限位柱,以防凹、凸模的刃口啃伤。整修完毕,工件没有全部挤入凹模,由下一个工件整修时将它全部推入并推出凹模。
篇2
河南科技大学(原洛阳工学院,下同。)材料科学与工程学科始建于1958年,是原机械部重点学科、河南省第一层次重点学科。1983年开始招收硕士研究生,1986年获得硕士学位授予权;1990年与西安交通大学、北京科技大学等高校联合培养博士研究生。冲压工艺及模具课程是材料加工专业一门十分重要的必修专业课。河南科技大学将冲压工艺及模具作为一门独立而又完整的课程最早是由金属压力加工专业提出的。在全国高等学校材料成形及控制工程本科专业指导性培养计划中,冲压工艺及模具始终是作为一门必不可少的专业技术课。河南科技大学从1976年开始为金属压力加工(锻压)专业开出此课,后逐渐拓展到模具类专业方向(本科),课程名称由冲压工艺学发展到现在的冲压工艺及模具,至今已有三十多年的历史。冲压工艺及模具课程授课的模具和塑性成形专业本科生每年100多人,其中4个是模具专业班,1个是塑性成形专业班。通过不断的教学实践和传、帮、带,已逐步建设了一支具有较高教学、学术水平的师资队伍,对课程性质的认识和课程内容的改革也已经达到了一个较高的深度,形成了鲜明的特色。冲压工艺及模具课程2009 年被评为学校精品课程,任课教师以科研促教学,提高冲压工艺及模具课程教育质量。冲压工艺及模具课程依据洛阳独特的产学研基地,在人才培养模式上锐意改革,建立了产学研一体的人才培养体系。以科研促教学推动课程群建设,构建了多层次的具有国际交流能力的培养体系[1-5],在复合型人才培养模式的探索和实践方面取得了一定成效。
一、科研促进专业培养体系的完善
通过科研实践活动,模具和塑性专业的冲压工艺及模具课程办出了特色,专业培养体系不断完善。从单一的中文教学到双语教学,模具专业冲压工艺及模具A、56学时,塑形成形专业冲压工艺及模具B、48学时,采用双语教学,教学方法和手段采用多媒体教学,有力地促进了教学效果和教学质量的提高。
冲压工艺及模具课堂教学主要讲授:(1)冲压基本工序:冲裁、弯曲、拉深、胀形与翻边。(2)板料的冲压成形性能及成形极限。(3)冲模结构与设计。(4)冲压工艺设计:编制冲压工艺过程的主要内容和步骤,冲压件工艺过程方案编制实例。冲压工艺及模具课程针对所授内容,布置相应的思考题和作业,促进教学内容的理解和掌握。
实践教学主要包括:(1)1周的认识实习,4周的生产实习。生产实习是专业教学计划中的重要组成部分,它为实现专业培养目标起着重要作用;也是毕业后参加实际工作的一次预演。生产实习是学生获得专业知识的重要环节之一。得天独厚的洛阳地域和行业环境为学校开展实习提供了广阔的空间,具有中国一拖集团、洛阳LYC轴承、中信重工、中铝洛阳铜业等一批在行业中占据龙头地位的国家特大型和大型企业。(2)进行4 个具
有典型意义的冲压工艺及模具实验:冲裁实验、拉深实验、板材的冲压成形极限实验和冲模拆装实验。(3)3周的课程设计,选择生产中的零件作为设计内容,让学生从原材料板材开始到零件的整个过程进行设计:分析冲压件的工艺性;确定冲压件的最佳工艺方案;确定冲压模具的结构形式;选择合理的冲压设备;绘制冲压模具零件和冲压模具装配图;编写冲压工艺文件和设计计算说明书。
科研与教学相结合,使教师把在科研中获得的新知识和新成果转化到教学内容中,形成了理论水平高、实用性强、特色鲜明的日常课堂教学内容。教学内容强调了塑性成形原理及其与各类冲压工序之间的关系。通过认识实习,冲压实验、生产实习,冲压课程设计,学生能初步分析各类冲压成形的变形规律,认识典型冲压成形工艺方法、模具结构,掌握冲压工艺与模具设计方法、冲压模具制造工艺编制方法。
毕业设计是学生对大学四年所学知识的综合运用,可以获得理论知识转化成科研的能力。经过毕业设计,学生的知识变得更加系统,并且让学生学会了综合运用课程知识、查阅资料、设计计算等许多在工作中有用的东西,也提高了学生分析问题和解决问题的能力。塑性和模具专业的教师还经常邀请一些企业高工指导毕业设计,使学生学到生产实践中最实际的内容。模具和塑性专业本科毕业设计研究方向,与冲压工艺及模具相关的占30%左右。如2008年至2013年,毕业设计每年冲压工艺及模具选题人数分别为43,37,51,32,34,50人,每年模具和塑性专业相应的总人数分别为138,134,135,106,121,160人,毕业设计选择冲压工艺及模具方向的比例分别为31.2%,27.6%,37.8%,30.2%,28.1%,35%,远高于挤压工艺及模具、锻造工艺及模具、塑料成型工艺及模具、超塑成形工艺及模具等所占比例。如拖拉机油箱拉深成形工艺分析及模具设计, 后壁板拉深成形工艺分析及数值模拟研究等等。
材料学院对毕业论文有严格的程序要求:指导教师下达任务书、学生写开题报告,学校督导检查组在毕业设计期间不定时抽查。指导教师之间互相审阅学生的论文,给出定量评价。论文格式审核员对每篇论文进行审查。模具和塑性专业教师对毕业生论文(设计)进行量化综合评定:优秀、良好、中等、及格和不及格。评为不及格的毕业论文(设计)推迟毕业,与下一届学生一起再次进行毕业设计。
二、科研促进教材建设
为了保持冲压工艺及模具课程的国内领先水平,适应双语教学的需要,课程选用国内外最新的同类课程教材,如:华南理工大学夏琴香教授编著的《Stamping Forming Technology and Die Design》双语教材,国外John A.Waller编著的《Press Tools and Presswork》。在引进教材的同时,学院教师积极编写进教材。塑性和模具专业的教师在科研中不断探索与创新,并将其科研成果编写进教材中。早在2002 年,苏娟华教授参编了由机械工业出版社出版的《冷冲模设计及制造》教材, 并在上海电机技术高等专科学校、成都航空职业技术学院、天津理工学院、哈尔滨理工大学、包头职业技术学院等多所职业技术学院使用,取得了良好的社会效益。2004年陈拂晓教授参与编著《超塑性应用技术》,由机械工业出版社出版。2007年马老师参编了由机械工业出版社出版的《锻压手册》(第3版)。2008年杨永顺教授和郭俊卿博士主编出版全国规划教材《塑料成型工艺与模具设计》,由哈尔滨工业大学出版社出版。2009年张彦敏博士主编教材《有限元数值模拟在金属塑性成形中的应用》,由化学工业出版社出版。
三、科研提高教师的综合水平
学院长期重视科研工作,学科建设基础好。目前材料科学与工程已获一级博士学位授权学科点。曾荣获国家级材料成型与控制工程特色专业、国家级材料成型及控制工程教学团队。塑性和模具专业有17名教师,具有博士学位的教师11人,分别毕业于北京科技大学,上海交通大学、西北工业大学、西安交通大学、北京航空航天大学、华中科技大学等。他们承担了多项国家级和省部级的科研项目,先进的科研究成果充实、融入到教学的各个环节,促进了教学改革。陈拂晓教授主持国家级精品课程“金属材料成形基础”,同时主持河南科技大学教改课题“材料成型及控制工程专业人才培养模式的综合研究与实践”。苏娟华教授主持河南科技大学教学教改基金项目“冲压工艺及模具课程双语教学探讨与实践”;河南科技大学精品课程项目“冲压工艺及模具”;参加河南省高等学校双语教学示范课程项目。宋志真副教授主持河南科技大学教学教改项目“塑性成形专业课程设计教学基础研究与实践”。
四、科研促进学生创新实践活动
教师的科研工作有力地带动了学生的课外科技活动,提高了学生的科技创新能力。河南科技大学十分重视学生科技活动, 每年都要组织一次大学生研究训练计划(SRTP)项目的评审。冲压工艺及模具精品课程一贯注重同学开展课外科研活动, 申请多项大学生研究训练计划(SRTP),取得了丰硕成果。2009年张彦敏博士指导了大学生沈丽的“基于VB的专业课程设计系统制
作”; 2012年杨正海博士指导了大学生杨晓倩的“塑性
变形工艺对铜基粉末冶金载流摩擦材料性能的影响”;宛琼老师指导大学生赵运运“的点焊拼接板拼对线受拉剪作用的实验与模拟研究”。
冲压工艺及模具课程在30多年的办学历程中,主动适应国家经济建设和社会发展需要,充分发挥地域和行业办学优势,体现教学和科研相结合的特点,不断提升教学水平,形成了具有双语教学特色的本科教育培养体系,提高了冲压工艺及模具课程教育质量。
参考文献:
[1]桂萍.以科研促教学不断提高教育质量[J].中国农业教 育,2005,(4).
[2]黄海午.精品课程建设与教学改革探索[J].高教论坛, 2011,(12).
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1. 有限元模型的建立和参数设定
一般汽车覆盖件工艺设计流程具体分析如下: (1) 根据产品图及产品冲压工艺设计,进行详细的车身产品工艺性分析。为了实现拉延或创造良好的拉延条件,必须合理考虑冲压方向、工艺补充部分形状以及压料面形式、拉延筋布置等重要工艺因素。其中包括利用计算机进行的工艺补充面三维设计。(2) 在满足产品使用的前提下,将过剩的质量要求及时反馈给产品设计部门,进行研讨,力争把产品完善到最简单、最合理的工艺要求,以克服产品的过剩质量,减少不必要的工装投入。(3) 利用计算机进行车身产品的冲压工艺性分析,进行图面形状的分析探讨和尺寸公差的分析研究,在充分理解、把握产品使用性能要求的前提下,考虑用户使用和维修,利用塑性加工原理、冲压工艺知识和模具设计结构的有关知识,设计冲压工艺过程图。在设计过程中,同时要分析冲压工艺方案,发现不足之处,进行必要的修正。(4) 模具设计人员按照冲压工艺过程图的基本要求进行模具设计,模具CAD设计包括上、下模座,工作部分零件,导向部件,定位零件和进出料装置等设计。数控编程和模型人员按照冲压工艺过程图和模具图进行数控编程和模型制造,最后按照冲压工艺过程模具图要求进行机械加工和模具装配调试,最终调试出合格的产品。
选用某轿车内部地板零件产品图,此零件是一个比较复杂的中小型车身结构件。由于零件拉延深度深,并且具有局部反拉延,因此成形过程估计会出现问题,为了验证问题所在我们利用CAE软件进行模拟成形计算。对于复杂冲压零件的成形过程,不但同一时刻不同位置的板坯所承受的变形方式和变形程度不同,而且不同时刻同一位置的板坯所承受的变形方式和变形程度也不同;另外,冲压工艺边界条件的设定对变形路径和各部分的变形程度的影响也非常明显。
一般划分网格时,首先建立一个拓扑结构模型。这一步骤是连接分离的型面,使你可以在网格划分的时候得到连续的网格(两个相连的元素在分界线之问共同享用相同的节点)。系统能通过你所定义的公差自动辨认普通表面之问的分界线,以建立我们所说的拓扑模型。建立好拓扑结构以后,应定义网格划分的参数,并进行网格的自动划分。一般情况下要求用户最少确定四个参数,包括最小元素大小,最大元素大小,两个相连的元素之问的法向夹角,网格的弦高。最小元素的大小影响着网格划分中最小元素的尺寸。当模型的型面比较平坦时它最大元素的大小则受最大元素参数的影响。两个相连的元素之问的法向夹角所起的作用是规定了两个相连元素之问的最大法向夹角,即当两个元素的夹角大于用户给定的值时,这两个元素会分裂为更多的元素,故它影响着倒角和小圆角部分的网格密度,它的值越小网格则越密。例如:一般我们在划分模具网格时,它的拉延圆角最好有五行元素,这时调整法向夹角的参数就可以达到目的。弦高的大小则影响着大网格半径表面上的网格密度,它的值越大,则网格越少。在汽车覆盖件模拟中,板料数据一般都是曲线,因此板料的网格划分与模具的划分不一样。
根据实际需要确定板料特性,应力应变关系=537(0.0102+)0.23MPa,法向各项异性系数为1.8。其他参数如下:扬氏模量2.07E+5 MPa;屈服极限210 MPa;泊松比0.28;板材厚度0.8mm;板料质量密度7.83E-9;r0=1.87, r45=1.27,r90=2.17。由于摩擦系数必须有实验得出,特别是几种常用材料在工业生产中的实际摩擦系数。考虑到汽车覆盖件生产厂家和模具生产厂家的实际,一般不考虑使用油,在拉延前要使用清洁防锈油清理兼。因此我们必须通过试验来得出在几种不同条件下的摩擦系数,例如干摩擦和加清洁防锈油后的摩擦。还有就是拉延筋的拉延阻力在不同形状拉延筋情况下的取值。测定为此我们设计了覆盖件模具的摩擦系数和实际拉延筋拉延阻力的测定的试验,详细试验结果在第六章中。摩擦系数根据测量结果给定0.175 ,拉延筋选取单圆筋,拉延阻力为0.178KN/mm。
2. 汽车覆盖件冲压的有限元模拟结果分析
经过计算后,板料的FLD如图2所示。在FLD图中,红色表示破裂,粉红色表示起皱,而在应变云图中红色表示正应变,深蓝表示副应变。从FLD图中我们可以看出四处破裂,分别是大鼓包处,凹坑底部,最下方的小鼓包处,右上方的直壁处。通过主应变和次应变云图可以看出在突起的鼓包顶端处为双向拉应变发生破裂,并目_从板料轮廓的变化发现在有拉延筋的地方板料儿乎没有流动,形成过度胀形,凹坑底部破裂处也同样出现胀形过度问题。而模具拉延直壁处的破裂却是不同形式的,该处的主应变为拉应变,次应变为压应变,为明显的拉深破裂状态。之所以只有这个直壁角破裂是因为这个角离大鼓包最近,并且通过成形过程的模拟我们发现这个直角壁首先成形,从而在凹坑成形前破裂。其它四个角由于拉延高度低并且没有复杂的凸凹变形,都有足够的板料流动量,板料的流动情况良好,所以没有破裂。
3. 汽车覆盖件冲压工艺改进方案
在去掉拉延筋,变化压边力后还是无法缓解,于是决定改变模型,我们把拉延直壁消除降低了模具拉延高度;把型面中那一个接近大直角型面过渡改为一个小缓坡,减缓了陡峭程度;由于模具进料困难,所以去掉拉延筋,然后设定压边力为400KN,摩擦系数为0.12,进行模拟后如图4所示。可以看出与未改前的情况有很大的不同,破裂情况明显改善,尤其是右上角直壁处的破裂变得很小,这是由于降低了它的拉延高度。
4. 结论
世界上每年的钢材有半数以上被轧制成板料和管料。金属板、管的成形和加工在航空、航天、汽车、船舶及许多民用工业中都占有相当重的比例。因此,提高相应的成形技术和制造水平是一个具有普遍意义的大课题。因此,文章在汽车覆盖件数值模拟和试验研究的基础上,采用有限元的数值模拟及试验研究的方法,对汽车覆盖件拉延过程中的成形进行了数值模拟和试验研究。
参考文献
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汽车车身件的设计,特别是行李舱盖曲面形状复杂,同时其在冲压等条件要求精度较高。在模具开发方面,表面质量和精度等都有着严格的要求,行李舱盖模具设计是轿车车身设计的重要一环,涉及到舱盖与其他车身件的匹配,匹配精度的高低影响到模具开发设计的成败。行李舱盖模具设计软件主要是用CAD/CAE软件进行有效设计,应用CAD/CAE技术能有效提高行李舱盖曲面形状设计精度和效率,同时能减少整车开发的时间和成本。
1 覆盖件冲压工艺的基本工序
由于覆盖件形状复杂、轮廓尺寸大,故不可能在以、两道冲压工序中制成,需要多道工序才能完成。覆盖件冲压工艺基本工序有:落料、拉伸、整形、修边、翻边和冲孔等。实际生产需要和可能性可将一些工序合并,如落料拉伸、修边冲孔、修边翻边、翻边冲孔等。冲压工艺设计时应考虑:冲压方向、送料方向、工序间的定位。
冲压工艺卡是指导覆盖件冲压生产过程的技术文件,其包括的内容有:以及工序编号、工序名称、工序内容、所用设备、简图、各冲压工序的加工形状和加工部位、各工序的加工基准等等。
其中,拉深工艺的冲压机选择计算如下:
行李舱盖零件展开后尺寸为:741.126mm×1 534.76mm。
设计工艺补充部分之后,胚料的尺寸为(取整):815mm×1 615mm。
压边圈面积大小:0.178676mm2。
冲压力计算:F0=L・h・t=1 458kN。
式中:F0――冲载力(kN);
L――件周长(mm);
h――厚度(mm);
t――抗剪强度(Mp)。
于是选取J36―800双动压力机,其主要参数为:
公称压力:8 000kN;滑块行程:500mm;工作台垫板尺寸(前后,左右,厚度):4 000mm×1 800mm×210mm。
2 冲压方向的设计
车身覆盖件拉深成形时,所选择的拉深冲压方向是否合理,将直接影响到凸模能否进入凹模。
本设计利用CATIA软件进行冲压方向设计,对汽车行李舱盖拉伸模具设计时并制定冲压方向,在设计冲压件的同时,下一步骤就是对汽车行李舱盖模具进行设计,根据压料面设计原则和实际零件的尺寸大小,设计出模具压料面形状如图1所示。
模具零件要具有较好的形状精度和刚度,模具表面质量要求较高的拉深件最好加一段直壁。根据设计原则和实际零件尺寸,选取适当的数据,在本设计中选取的数据为:
b=8°C=15mm R=6mm F=8mm D=50mm
3 拉深筋的设计
模具设计中采用的拉深筋的形式,在用CATIA进行行李舱盖拉伸模具设计时,选用该类型拉深筋时所采用的参数为:
b=8mm r=2mm h=5mm
拉深筋设计步骤如下:
将行李舱盖的边界线投影到设计好的压料面上,向外扩展50mm,留出压边圈的部分,最后制定好修边线。拉深筋选定之后的形状设计草图及位置安排在此同时对部分的工艺进行有效补充。如图2所示。
4 模具零件及装配设计
依据已确定的冲压方向、压料面、工艺补充部分和拉深筋,利用CATIA设计出拉深件的外形。在拉深件的基础上,根据模具设计的原则和具体的参数进行行李舱盖拉深模具的设计。
凹模设计根据行李舱盖的大小,确定凹模的尺寸为1650mm×750mm,高度为450mm。其减轻筋设计,厚度为20mm,间隔为100mm。凸模尺寸为1600mm×600mm,高度为550mm。减轻筋厚度为20mm,间距为100mm。凸模圆角半径为6mm。其CATIA三维模具设计如图3。
装配设计根据拉伸过程确定整个拉伸模的零件的装配。保证压边圈与凹模上的压料面完全重合。凸模在与压边圈内滑动便面相配合的同时,要注意是凹模与凸模能够完全接触,以保证工件的成型精度。
完成各零件间约束后,CATIA设计的行李舱盖拉伸模装配图如图4和显示其冲压过程的模具装配爆炸图如图5。
5 结论
利用CATIA齐全的曲面造型工具,得到预期的各种曲面。同时运用不同的模块对曲面进行处理,得到近乎实际的效果图片,并得到各个零件以及整车爆炸图,到达实际生产需要。部分重点阐述了车身覆盖件冲压成形的力学特点。
本文讨论了车身覆盖件冲压成形的冲压方式,分析了车身覆盖件冲压成形中存在的一些缺陷及其应对之策。
参考文献
[1]曹岩.CATIA曲面建模实例精解.北京:机械工业出版社,2006.
[2]常方李,孙广建.轿车车身结构的轻量化设计[D].中国科技论文,2006.
[3]李江雄,柯映林,程耀东.基十实物的复杂曲而产品反求工程中的CAD建模技术.中国机械工程.1999,10(4):390-394.
篇5
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。
2.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。
3.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。
4.弯曲模具中机械运动的控制和运用
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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。
2.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。
3.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。
有些工件弯曲形状较奇特,或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落,这时,往往需要用到斜楔结构或转销结构,例如,采用斜楔结构,可以完成小于90度或回钩式弯曲,采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。
值得一提的是,对于有些外壳件,如电脑软驱外壳,因其弯曲边较长,弯头与板料间的滑动,在弯曲时,很容易擦出毛屑,材料镀锌层脱落,频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛,提高其光洁度和耐磨性;或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴,把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动,由于滚动比滑动的摩擦力小得多,所以不容易擦伤工件。
4.拉深模具中机械运动的控制和运用
拉深工艺的基本运动是,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,导致板料体积成形,然后凸、凹模分开,凹模滑块把工件推出,完成拉深运动。卸料板和滑块的运动非常关键,为了保证拉深件的质量,必须控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则拉深件容易起皱,甚至裂开;其次应确保凹模滑块压力足够,以保证拉深件底面的平面度。拉深复合模设计合理,可以很好地控制结构件的运动过程,达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。
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在传统的冲压拉深工艺中,拉深系数查表得出,影响拉深系数的因素有:材料、压边力、坯料相对厚度、模具圆角半径、条件等。但到底有多大的影响并不知道。针对这一状况,本文推导出拉深系数公式,从而可以量化以上因素对拉深系数的影响,更方便有效地指导模具设计和试模工作。
二、论文研究的意义
一)理论意义:
冲压拉深史上首次提出拉深系数公式化,它可以量化各因素的影响,极大地丰富了拉深理论。
二)实践意义:
更方便有效地指导模具设计和试模工作。
三、论文研究的理论依据
由于拉深刚开始时,筒壁所受的拉应力将近达到最大。因此,我们就分析拉深刚开始时的筒壁上A点的拉应力。
(1)
[1](1a),是使变形区产生塑形变形所必须的径向拉应力;
[2](1b)是由压边力Fy所引起摩擦阻力?滋Fy而产生的筒壁附加拉力;
( , 1c)[2], 是材料绕过凹模圆角克服弯曲阻力引起的附加拉应力, 是材料反弯曲(由圆弧变成直线)所引起的附加拉应力,
(1d),是材料与凹模壁的摩擦而产生的附加应力;
凸模圆角处C点是最易拉裂的点,因为C点的径向拉应力:
(2)
当 (3)时,材料不被拉破( 为抗拉强度)。不等式(3)全部写为:
(3a)
设K为拉深比,m为拉深系数,互为倒数。由于首次拉深系数接近0.5,K约等于2,所以根据泰勒公式:
(3b)
这样不等式(4a)化为: (3c)
a,b,c为系数,具体数据如下:
(3c1); (3c2);
(3c3)
不等式(3c)表面上看拉深比K与拉深直径d有关,但是,我们代入数据后会惊异的发现,d取不同的值,K变化并不大,总的来说接近于2,与实际相符。这反映以上的公式是可行的。
四、讨论
一)假定材料10钢,其抗拉强度430MPa,屈服强度340MPa,厚度1,摩擦系数0.2,压边力2MPa,凸凹模圆角半径3,材料与凹模壁产生的附加应力33.5MPa。则:a=148.8,b=0.264,c=345.3;
对不同的圆筒直径,得到的拉深比及拉深系数如下:1.如果圆筒直径100,则拉深比为1.87,拉深系数 0.53;2.如果圆筒直径50,则拉深比为2.1,拉深系数 0.48;3.如果圆筒直径20,则拉深比为2.3,拉深系数 0.44。
以上计算的拉深系数比查表所得约小0.02至0.04。其原因是我们以拉深刚开始时的筒壁所受的拉应力为最大拉应力,但由于冷作硬化的原因,筒壁所受的最大拉应力在凸缘直径为毛坯直径的0.7至0.9时,因此计算结果合理,公式有效;另外,随着筒壁直径的减小拉深系数减小。这是因为坯料相对厚度的增大而抗失稳能力的增强所致。
二)摩擦系数的影响:
改变摩擦系数,一)的其它条件不变,同时脱模力也改变。取摩擦系数0.1,则a=130.8,b=0.116,c=353.
1.如果圆筒直径100,则拉深比为2.31,拉深系数 0.43;2.如果圆筒直径50,则拉深比为2.47,拉深系数 0.40;3.如果圆筒直径20,则拉深比为2.60,拉深系数 0.39;
三)屈强比较大的材料:
假设材料为硬铝2A31且已经冷作硬化,其抗拉强度430MPa,屈服强度340MPa,其它与一)同,则a=246.84,b=0.264,c=459.4。如果圆筒直径100,则拉深比为1.67,拉深系数 0.60;
四)压边力的影响:
1.压边力3MPa,其它条件等同一)。计算得:a=148.8,b=0.396,c=345.2;1)如果圆筒直径100,则拉深比为1.76,拉深系数 0.57;2)如果圆筒直径50,则拉深比为1.95,拉深系数 0.51;3)如果圆筒直径20,则拉深比为2.13,拉深系数 0.47;
2.压边力3MPa,其它条件等同一)。计算得:a=148.8,b=0.528,c=345.2;设圆筒直径100,则拉深比为1.68,拉深系数 060;
五)圆角半径的影响:
1.圆角相对半径为2,其它与一)相同,计算得a=148.8,b=0.264,c=325.71)如果圆筒直径100,则拉深比为1.79,拉深系数 0.56;2)如果圆筒直径50,则拉深比为1.94,拉深系数 0.52;
3)如果圆筒直径20,则拉深比为2.08,拉深系数 0.48;
2.圆角相对半径为1,其它与一)相同,计算得a=148.8,b=0.264,c=280.31)如果圆筒直径100,则拉深比为1.6,拉深系数 0.62;2)如果圆筒直径50,则拉深比为1.71,拉深系数 0.58;
3)如果圆筒直径20,则拉深比为1.81,拉深系数 0.55;
3.圆角相对半径为5,其它与一)相同,计算得a=148.8,b=0.264,c=362.8.圆筒直径100,则拉深比为1.95,拉深系数 0.51;
五、结论
通过以上分析计算,我们得出如下结论:
1. 圆筒形件拉深系数可以用公式表示,它是一个二次方程。对于屈强比较小的材料拉深系数约为0.5,且拉深直径的减小拉深系数减小。
2. 摩擦系数越小,拉深系数减小较为明显。摩擦系数减小一倍,其拉深比可增大0.13到0.23倍;
3. 材料的屈强比对拉深系数影响尤为显著。屈强比减小0.2,拉深比约增大0.14倍。
4. 压边力的大小对拉深系数的影响与摩擦系数的影响接近,比较明显。压边力增大1Mpa,拉深比约减小0.06倍。
5. 当凸凹模相对圆角半径为>=3时,拉深系数影响不大,当它
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一、《冲模设计与案例分析》课程在模具设计和制造专业人才培养中的地位
通过广泛的社会需求调研,与江铃集团模具分厂、香港惠迪股份有限公司华高电子五金厂等行业企业技术专家座谈、研讨,明确了模具设计与制造专业的主要技术岗位,从而确定出模具设计与制造专业的人才培养目标。模具设计与制造专业的主要技术岗位为:在机电领域内从事产品开发、模具设计、模具制造与维修、设备维护、机床操作与加工等工作。模具设计与制造专业的人才培养目标为:培养德、智、体全面发展,掌握必须的基础知识和专业知识,具有良好的职业素质和综合职业能力,具有较强的创新精神和实践能力,能够独立完成机电领域的产品开发、模具设计、制造、管理、应用研究、机床操作等工作的高级应用型人才。根据模具设计和制造专业的人才培养目标确定《冲模设计与案例分析》为模具设计和制造专业的专业核心主干课程,通过《冲模设计与案例分析》课程教学可以使学生掌握冲压工艺的编制方法、冲压模具的设计、制造和维修理论和实践知识,同时能够掌握冲压件的质量检验和分析方法。
二、《冲模设计与案例分析》课程体系构建的基本原则
(一)在课程目标和课程内容的设置过程中应该坚持以就业为导向的理念,根据模具设计和制造专业人才培养的基本要求,确定出人才必须具备的职业技能,并且设置相应的职业技能实训课。在课程建设过程中应该积极地和企业进行协作,提出课程开发、课程设计、课程执行和课程评价的相关措施。并且关注《冲模设计与案例分析》课程的综合化、模块化以及项目化的建设。
(二)设置和课程对应的“体验课”,给学生提供实践操作的环境,通过实际的操作过程,使学生得到技能上的训练,并且逐步地掌握未来工作所必备的技能。在教学过程的真正主体是学生,学生带着问题进行学习,并在学习的过程中,回答问题,完成设计,从而达到“做中学,学中做”的教学效果。
(三)加大“双师型”师资队伍的建设力度,专业师资是制定和实施科学课程体系的保证。双师型师资的确定,不仅仅是指参加教育部门组织的一些相关培训,而是高职院校能够为教师争取到一些可以参与企业实际生产的机会。通过在企业的实际训练,能够使高职院校的教师发现自身在课程教学中的缺陷,从而能够使以后的教学可以和企业的实际需求更加紧密,从而能够有利于课程目标的实现。
三、工学结合模式下《冲模设计与案例分析》课程建设的策略
(一)加强《冲模设计与案例分析》课程的理论教学和实践教学的结合。在教学过程中,可以将理论教学和实践教学比例设置为1:1,或者使实践教学的比重更大一些。通过开展项目化的课程教学,提高学生的参与教学的主动性,并且逐步地把实际项目中相关的知识点进行讲解,突出课程的重点和难点。在理论教学中,加强模具设计基本理论的深入研究,加强模具设计相关工作过程的介绍;在实践教学中,加强学生的实际操作能力,根据工作的实际过程,对职业技能的教学进行精心的指导,通过理论教学和实践教学的相结合,提高学生的冲压工艺的编制、冲压模具设计、模具的装配和维护以及冲压件质量检测与分析等专业能力,同时,提高学生的学习新知识和技能、分析和解决问题以及查找资料和文献的方法能力。
(二)完善《冲模设计与案例分析》课程的教学内容
通过和企业专家以及课程专家进行沟通和交流,总结出具有普遍适应性的、和《冲模设计与案例分析》课程有关的教学内容。
1.主要包括冲压生产和冲压模具,前者可以通过生产情景录像来进行教学;后者可以通过典型模具的工作过程录像来进行教学。
2.主要包括冲裁件质量问题分析、弯曲件质量问题分析、拉深件质量问题分析和成形件质量问题分析,可以通过一些实际生产中的次品件进行演示教学。
3.主要包括工艺性分析、生产方案的制订、冲裁模总体结构设计、工艺计算和冲裁模零部件结构设计。可以通过冲载件(托板)进行教学。
4.主要包括工艺性分析、生产方案的制定、弯曲模总体结构设计、工艺计算、弯曲模零部件结构设计。可以通过弯曲件(支架)进行教学。
5.主要包括工艺性分析及拉深次数的确定、罩壳的生产方案的制、拉深模总体结构设计、罩壳的工艺计算、拉深模零部件结构设计。主要通过拉深件(罩壳)来进行教学。
6.主要包括气瓶的成形工艺分析和气瓶的缩口模设计。主要通过成形件(气瓶)来进行教学。
(三)开发出适合“工学结合”模式的课程教材。通过和行业、企业技术专家及一线员工开展研讨,对模具设计与制造职业岗位的工作内容及工作过程进行了深入细致的分析和整理,在此基础上,与江铃集团模具分厂、香港惠迪股份有限公司合作开发了“以工作过程为导向” 、突出学生职业能力培养的新型《冲压工艺与模具设计》教材,教材内容的制订以冲压件的工艺性分析、工艺规程的制定、冲压模具的设计、制造过程中的工作任务为主线,将典型零件的冲压加工方法归类为冲裁模设计、弯曲模设计、拉深模设计及成形模具设计,新教材结构清晰,教学目标明确,内容选择恰当,教材难度适中,选取的工作任务真实,具有代表性且实践性强,满足学生专业能力,方法能力和社会能力的培养。
(四)不断完善教学方法。在完成教学设计后,我们按照“工学结合”的精神,遵循“基于工作过程的课程体系”,采用“项目导向,任务驱动,教师引导,学生主体”教学模式进行教学。项目导向是指依托来源于企业真实的冲压件模具设计项目为载体;任务驱动是指以分配任务的形式,使学生按照实际工作流程进行设计,并在设计过程中自主学习;教师引导是指在教学过程中,教师的角色由知识的灌输者转换成解决问题的引导者,提出问题,并给学生相应的引导文件;引导学生学习与掌握与职业岗位所要求的基本理论、基本知识和操作规则。学生主体是指在教学过程的真正主体是学生,学生带着问题进行学习,并在学习的过程中,回答问题,完成设计,从而达到“做中学,学中做”的教学效果。
针对不同的教学内容,采用不同的教学方法,并注重培养学生的群体化协作学习能力。学生群体化协作精神的培养是一个漫长的过程,可通过一些相关的实例(如实验实训、综合实训、学科技能竞赛、体育比赛和辩论赛等)来引导学生群体化协作学习和工作,从而使学生能够树立团队协作意识,提高学生群体化合作能力。利用BBS、微博和QQ群等网络的形式,进行充分地沟通和交流,并且形成一致意见,从而能极大地提高学生的团队精神。
(五)完善课程考核方式。将以前片面对理论知识的考核改革为对学生的综合能力的考核,可以利用过程性的评价方式,将学生在理论教学和实践教学过程中体现出的学习态度、平时作业情况、实践操作情况、以及工学结合模式下下厂实习等都在考核的范围内,从而能够提高评价的全面性,进而提高学生的自主学习能力,培养学生的创新意识,最终达到提高高职学生综合素质的目的。
四、结论
经过工学结合和校企合作的实施,构建了模具设计与制造专业的基于工作过程的课程体系,精心选择并组织以真实冲压件模具设计和制造为载体的教学内容,采取现代先进的教学方法和手段,使学生对冲压生产及其规律有生动、直观、全面的认知。尤其是在教学过程中采用“项目导向、任务驱动、教师引导、学生主体”的教学模式,使学生在自主学习的过程中完成设计,达到“学中做、做中学”的效果,不仅培养了学生的综合能力,实现了与企业的零距离对接;而且还节省了企业的二次培训,因此使得模具设计与制造专业的毕业生深受用人单位的好评。
参考文献
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1.绪论
在金属薄板成形中,建模与仿真可用于许多的领域,例如,预测测量流、分析应力、应变分布与温度分布、确定成形力、预测潜在的缺陷与失效根源、改善零件品质与复杂性,以及降低制造费用。现今,常常将建模与仿真作为集成制造环境中,产品和过程设计的整体部分。在决定整个制造费用的早期阶段做出重大决策时,虽然设计费用通常仅在总生产费用的5%与15%之间,但设计阶段中采用建模与仿真,却是至关重要的。因此,金属薄板成形的新近研究均侧重于应用建模和过程仿真。在仿真中,应考虑若干参数和影响因素。材料特性和组成律以及摩擦条件具有显著重要性,而且,为了在金属薄板成形中节约成本,提升可靠进行,建模与仿真时还应考虑几何表示法和计算时间。
2.仿真方法及其主要特征
金属薄板成形中采用的有限元仿真,正在迅猛发展。早期的冲压件数字仿真仅利用计算机了解如何改善成形过程,主要侧重于尝试不同的方法。中期,已推广了相当多的有限元法成功,可达到足以用于解决普通的复杂工业问题。今天,已获得了若干用于成形仿真的商业编码软件。近来,除利用诸如MARC、COSMOS或ABAQUS之类通用软件之外,还更广泛和更经常采用专门针对金属薄板成形的专用软件。在这些专用软件中,PAM-STAMP、AutoFORM、DYNA3D、ITS-3D、OPTRIS、FAST FORM3D是主要工具。
关于几何复杂性,就金属薄板成形工艺而言,在有些情况下,可按二维轴对称问题予以仿真,但在大多数情况下,要求三维解。由于零部件在成形过程中,通常会经历不小的塑性变形,随着仿真继续进行,网格的变形也十分显著,因此,必须重新划分网格,并在旧网格与新网格之间内插数据,以获得精确的结果。该特点使仿真软件不可或缺的自动及自适应重划网格能力,成为其内置技术。目前,在金属薄板成形中所用到商业软件包内,包括了该内置技术。在这方面,自动重划网格应完成以下两个基本任务:(1) 确定符合零件几何特点和复杂性的最佳网格密度分布;(2) 按照该点以前获得的变形生成新网格。
3.有限元仿真在冲压工艺中的预期作用
设计和制造复杂金属薄板件通常非常耗时费钱。传统制造方式是通过实验方法或根据设计人员的实践经验,确定各种零件的可成形性,这样做也会导致可成形性的问题。当引入新材料或制造一款全新零件时,设计人员没有任何经验可资依赖。对于这些零件,要基于工装设计工程师的经验,制造其原型模具。在加工出合格的优质零件之前,需测试原型模具和零件。这样做,需要进行大量变更和调整,以提供硬模具,同样,在生产出优质成品之前,硬模具应经历包括次要(或在许多情况下为主要)调整的一系列试验。这种方法在冲制实践中,会导致研制周期长且研制期费用高。
大多数工业企业迫切希望缩短新制造冲压成套模具的时间,以便在后来节约费用和资源,有限元仿真就能满足这些要去,达到预期目的。在不同的设计和制造阶段,均可有效进行仿真,用以支持决策。在设计阶段需要进行首次仿真。该阶段的仿真旨在大致估计可成形还是不可成形待制造零件。如果答案为“不能”,则必须修改设计。但是,在此阶段,尚未用CAD系统充分描述零件的几何形状,且无工装资料,因而,不可能进行完整仿真。所谓的一步仿真法特别适合这些用途,这是因为产品分析不需要联编程序、补充约定,乃至许多工艺参数和条件。一步有限元法仿真还易于使用和快速提供结果,从而让产品设计人员在正确的时间进行必要变更。
当已设计产品,并确认其“可成形”时,开发循环便进入了需要更精确仿真的过程和模具设计阶段。在此阶段,必须确定冲制步骤(工步)数,例如,第一次拉伸、第二次拉伸、修整、折边,以及设计各冲制工步所用模具的几何形状。在该阶段,通过CAD表面描述对模具几何形状建模,便可依照仿真结果修改模具数据。整合CAD和仿真系统,在有限的生产工装设计时间内,充分获得最佳冲制工步和模具几何形状,是至关重要的。此类分析需要考虑联编程序、补充约定和工艺条件等因素,而有限元仿真适用于必要变更,乃至优化工艺参数,可以确保工艺的可行性以及产品质量的合格率。
有限元仿真在过程控制和过程优化中,也起到了十分重要的作用。例如,许多研究论文均涉及了在伸拉工艺中通过控制压边力,进行过程优化。利用过程仿真,以及通过控制压边力所做过程优化的结果,可提供进一步设计更主动成形工艺的可能性,从而提高产品质量和增强工艺稳健性。
在试验阶段,为了找到解决避免成形缺陷的方案,也需要进行仿真。为了探究缺陷的起始和发展机理,应进行一系列系统性仿真,所获信息应有效地用于下一新模型的制造。不断加强有限元仿真的功能,使之足以预测所有成形缺陷,提供最佳冲制模具和条件,则完全可以从设计与制作程序中取消原型工装,且试验和修改次数可显著减少。从而可大大缩短该过程。这是工业上金属薄板成形中最理想的有限元仿真方案。
4.金属薄板成形仿真的新要求和新近发展
传统的冲压仿真的应用,主要集中于应变预测和推广冲压件的相关技能,是通过“单纯应用”有限元仿真,帮助了用户降低费用和缩短各种零部件的研制期。在现今,也还有无数这方面的实例。仿真不仅能够利用上述方法预测后续问题的费用,而且还容许减少实际测试。
4.1 零件几何形状
如前所述,根据几何复杂性,在有些情况下可按二维仿真金属薄板成形,而在大多数情况下,则需要解三维轴对称的问题。为了进行有效仿真,常可能(及在某些情况下必须)忽略对金属流没有显著影响的所有次要几何特点。不过,在某些特殊问题中,如液压成形,或在许多伸拉工艺中,应考虑尺寸影响。在既定工业中,零件件设计已发生急剧变化。零件几何形状明显受到美学设计的影响。大多数传统形状已为具有混合扫掠曲线和锐角的未来派设计所取代。因而,须引入具有更广泛派生品种和延伸定制化的模型。由于零件几何形状对于任何进一步的设计与仿真具有基准作用,所以,还需要更复杂的零件几何描述。
4.2 工件材料与模具材料
未来精确预测材料流和成形载荷,必须利用可靠数据。在大多数仿真中,均认为模具是刚性的,因而忽略了模具变形和应力。但是,在许多情况下,尤其是在某些薄板成形过程中,相对不大的模具弹性变形,可影响模具―工件接触面处的接触应力分布。因此,只要条件需要,就必须考虑模具的弹性变形。
随着我国高效节能等需求日渐增加,制造厂家必须评估并采用用于结构件的新材料。基于这些需求,已开发了新铝合金和新钢种,例如,超高强钢和双向钢,以及TRIP (相变诱导塑性)钢,可增加先前利用传统钢种的可能约束。采用这些新材料就必须研究材料的特性,利用这些新材料的主要优点是,有助于减轻重量等。对于拟有效制造的零部件,这些新材料需要更高的精确度和参数化程度,以满足成形仿真的需求。保持零件材料历史和参数(例如,应变率、硬化等)溯源的可定制模型,已成为基本要求。
模具与工件之间接触面处的摩擦(及此处的适当传热条件),可显著影响材料流和生产零部件所需的成形载荷。因此,对于大多数金属薄板成形操作而言,从可靠仿真的观点来看,可靠的接触面条件和参数非常重要。
4.3 制造过程
在最近数年里,已发明和引进了加速生产的新设备及新成形机。同样,在最近十年间,成功引入了若干新创新的成形方法,例如,成形修正坯料等的液压成形。这些新研究的目的始终是为了减少零部件数,而同时优化成形工步数。从可行性阶段到最终确认,对于聚集材料供应商和设备供应商而言,仿真都是必不可少的。新设备已改善了生产过程本身,于是又产生了新的问题,坯料传送、定位和坯料修整以及废料处置(图1)。
根据焊接技术的发展,可看到仿真新要求的另一个实例。随着利用激光焊接的增多,要求更复杂的合模方式和极小的翻边公差。该技术对公差控制的确有极大影响,从而,仿真转变为成形阶段零件的回跳问题。过程中的这种演变,再次说明必须提高冲制仿真期间的精度和更加严格的控制。
4.4 协作环境方面的不断改进
前面的章节已阐明了成形过程发展的一些实例,根据新设计,改善了材料、更新了设备和先进工艺。因而,成形仿真已变得并不完善。侧重点已从初始目标(可成形性分析)转移到了全面质量的控制和整合。成形仿真必须适应这些新要求。这些要求中的最重要之处在于:
(i)提供围绕从早期可行性到最终确认每一步过程中的可伸缩革新环境;
(ii)提高评估新工艺和新材料及其特性,以及精确预测回弹性能与表面质量问题的整个模型参数化精度;
(iii)无缝传送与管理仿真数据,保持过程中每阶段溯源零件历史,以便核查产品性能和稳健性,也检查其一致性;
(iv)在可定制的延伸协作环境中,优化开发可利用的计算机资源。
5.结束语
篇10
以产品对象的模具设计作为项目展开教学和学习。
2.采用启发式、讨论式教学
加强启发性、探索性和创造性思维的培养。
3.将CAD/CAE以及动画演示引入课堂教学
将模具主要零部件和典型结构三维化,并进行动态拆装,使教学内容形象化、立体化;通过CAE技术将塑性变形过程进行动态演示,使抽象的问题形象化,激发学生学习兴趣,便于学生理解。
(二)考核方法改革
1.调整原有课程成绩构成比例,降低期末考试成绩所占比例。
2.考核形式多样化,变终结性考核为全程性考核。
3.改革期末考试考核内容,突出应用能力的考核。
(三)实施情况
1.项目设计与课程教学资源建设。
本次项目化教学主要以冲压工艺及模具设计为主,包括冲裁、弯曲、拉深模具设计各一套。进行教学方法改革后,原来的教学资源已不能完全适应当前需要,所以,对原有资源进行了调整、补充和整合。主要完成了教学内容的调整、项目解决方案及考评体系建设、模具零件三维建模及装配、经典模具动画选择与制作以及材料成形过程CAE分析等。
2.项目教学法的实施。
以冲裁模具设计为例,在讲解冲裁工艺及模具设计的引言时引出项目任务。要求学生在学完本章内容后完成该零件的工艺分析、方案制定、工艺计算、模具总体设计及主要零部件设计,绘制二维零件图和装配图,并进行模具零件的三维造型和装配。教学和学生自学均围绕该项目任务进行,将启发式、讨论式教学方法穿插于项目教学过程,教师主要对重要知识点进行讲解,留出足够的时间让学生自学、查阅资料和完成项目。这样既保持课堂教学的紧凑、重点突出,又时刻抓住学生的关注点,充分发挥学生的积极性和主动性。在项目化教学过程中对学生进行分组,每组6个学生。分组时注意合理搭配,保证小组有良好的学习和讨论氛围,利于提高项目完成质量。学生通过课堂听课、课后自学、查阅教材及工具书、网络媒介、小组讨论等方式按模具设计流程完成零件的模具设计任务。通过上述过程学生完成知识的自主构建过程,这种在实践中学到的知识比课堂听课要深刻得多。每个任务完成过程中进行阶段汇报和教师检查,督促学生及时完成项目任务。每个项目汇报分两部分:一部分是工艺分析、工艺方案制订以及必要的工艺计算;另一部分是模具总体设计和主要零部件设计。这样每个小组6个同学各汇报一次,保证全员参与。学生汇报后进行答辩,指出项目中的不足,检查学生对知识的掌握程度,避免抄袭、代做等现象。项目评价主要包括学生自评、小组互评、教师评价,其占项目成绩的比例分别为:学生自评占15%、小组互评占15%,项目汇报及答辩占70%(教师评定)。项目成绩以一定比例计入总成绩。
3.考核方式改革。
以往的考核中,总评成绩由期末成绩(占70%)、平时成绩(出勤、纪律、作业,共占15%)和实验成绩(占15%)综合评定。这种方式操作方便,但弊端是期末成绩所占比重大,学生将主要精力放在临考前的突击上,对平时的教学过程不够重视,不能全身心融入到课堂教学,教学效果差。本次考核改革后,总评成绩构成为:平时成绩(考勤5%,课堂表现5%)占10%、小论文(主要是关于模具行业现状、发展趋势以及材料成型新技术、新工艺等主题)占3%、期中考核占7%(平时测验4次,每次占1%,期中考试1次,占3%)、项目考核成绩占15%、实验成绩占15%、期末成绩占50%。通过调整成绩构成及比例,降低期末成绩比重,加大教学过程中的考核,使课程考核分散在各个阶段,在不同的教学阶段都有考核环节,且与课程的教学过程密切相关,不同考核方式侧重点不同,从而使学生重视整个教学过程,积极参与,保持一贯的学习态度,起到信息反馈和激励鞭策作用。此外,改革期末考试考核内容,突出应用能力的考核,加大综合分析题的比重,减少识记性内容的考核。
二、改革效果
(一)分析问题、解决问题的能力提高
通过上述教学和考核方法改革,学生融入到了平时的教学过程,针对模拟实际工作环境的项目任务,更能激发学生思考,通过逐步完成项目任务,使学生分析问题、解决问题的能力得到提高,不仅掌握了牢固的基础理论,知识的灵活运用能力和实践能力都得到了提高。
(二)学习态度转变,积极性和主动性提高
学习态度是影响学生学习效果的重要因素之一,教学中要注意对学生学习态度的训练,端正的学习态度是教学成功的重要条件。在教学教学过程中教师要以不同的教学形式显现有趣的教学内容,提高学生的学习积极性和主动性。每堂课后都有具体的项目任务需要完成,考核多样化和全程化,学生不能再把主要精力放在考前突击上,而是在平时就要完成各项任务,并按时参与考核,学生学习态度明显转变。完成项目任务不能仅仅依靠一本教材,需要查阅大量的文献和工具书,甚至需要不断讨论和交流,学生由过去被动接受知识变为自主构建知识,自主获取知识的能力提高。
(三)沟通协作能力提高
沟通协作能力在项目化教学中非常重要,可以增强教学团队的凝聚力,使教师和学生互相信任,无阻碍沟通,做到友好相处。项目化教学的优点是边学边做,在学中做,在做中学,对于每一个项目任务,工作量都较大,涉及知识面广,很难由一个人在短期内完成,需要小组成员间密切协作,这与未来的工作环境是相似的。在此过程中,培养了学生的协作意识和沟通能力。
篇11
考核(答辩)地点
联系电话
3020109国际贸易
00094外贸函电(实践)
02636国际金融实务(实践)
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00983餐饮服务实践
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10215餐饮管理专科毕业实习报告
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3020209旅游管理
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3020215电子商务
00895计算机与网络技术基础(实践)
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10267电子商务专科毕业实习与毕业论文
宁波大学
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3020228物流管理
06998毕业实习
07034物流设备应用(实践)
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10286采购与仓储管理实践
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3020313销售管理
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10513销售案例研究(实践)
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057188297197
3030111律师
10235律师专科实习
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3030301行政管理
10237行政管理理论与实践综合作业
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0571-88320108
3040101学前教育
00857学前儿童美术教育(实践)
00858学前儿童音乐教育(实践)
05195信息技术基础(实)
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20035学前教育专科毕业论文设计
浙江师范大学
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3040103小学教育
05195信息技术基础(实)
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10243小学教育综合实践活动
10244小学教育专科毕业论文设计
浙江师范大学
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3040109心理健康教育
05195信息技术基础(实)
06055心理咨询与辅导(实验)
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10246心理健康量表的运用(实践)
10247心理健康教育社会实践与毕业论文设计
浙江师范大学
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3040124义务教育
09280小学课堂教学案例评析(实践)
09281小学综合实践活动课程开发(实践)
东北师范大学
3040301体育教育
10172田径(实践)
10174武术(实践)
10175健身体操实践
10176体育教育实习
10248篮球(实践)
10249排球(实践)
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浙江师范大学
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3050104汉语言文学
10253秘书写作实践
10254汉语言文学专科毕业论文
浙江师范大学
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3050207英语
00593听力(实践)
00594口语(实践)
05348初级口译(实)
10221英语专科毕业实习
浙江师范大学
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3050208日语
00490日语听说
20040日语综合技能
宁波职业技术学院
0574-86891291、86891253
3050301广告
00638企业形象与策划(实践)
00755广告设计与创意(实践)
08711电脑图文设计基础(实)
08712广告文案写作实践
08714广告市场调查(实)
08716广告摄影与摄像(实)
08717平面广告设计与制作(实)
08718新闻采编业务(实践)
10273广告专科毕业实践
浙江工商大学
0571-88071024-8305
3050308新闻学
06785新闻摄影(一)(实)
浙江大学
ce.zju.edu.cn0571-88981102
3050322网络编辑
00909网络营销与策划(实践)
01782视频编辑技术基础(实践)
03341网站建设与管理实践
06387网页设计与制作(实践)
08711电脑图文设计基础(实)
08718新闻采编业务(实践)
11571网络编辑实务(实践)
11572数字资源检索(实践)
11573网络编辑专科毕业实习(实践)
浙江工商大学
0571-88071024-8305
3050407音乐教育
00722视唱练耳(实践)
00723声乐(实践)
07095形体与舞蹈训练(实)
10183键盘与和声(一)实践
10184钢琴(实践)
10185合唱与指挥基础实践
10186音乐教育实习
浙江师范大学
0579-82282367(cjy.zjnu.net.cn)
3050409美术教育
00698素描(四)(实践)
00737色彩画(实践)
00739书法篆刻(实践)
00740应用美术(实践)
04314速写(实)
10077企业形象设计(CIS)(实践)
10160美术教育实习
10274中国美术作品欣赏(实)
10275西方美术作品欣赏(实)
10276中国画基础(实)
10277油画基础(实)
浙江师范大学
0579-82282367(cjy.zjnu.net.cn)
3050444环境艺术设计
00706画法几何及工程制图
00707建筑设计基础(实)
01150效果图表现技法
01152内部空间设计
01153庭院设计
01154公共景观艺术设计
04315色彩
04317素描
04859设计构成(实)
21100环境艺术设计专科毕业设计
中国美术学院
0571-86652216
3050445动漫设计
01155角色设定和场景设定
01156photoshop
01157painter
01158漫画与插图(实)
01159表演
01160动画运动规律
01161影片剪辑premiere
011623DS MAX软件
01163MAYA软件
01164Softimage xsi软件
01165After effect
01166combustion
03432动画剧本创作(实)
04849色彩
04850素描
07217形态构成(实践)
07930动画制作
21098动漫设计专业专科毕业设计
中国美术学院
0571-86652216
3080604电力系统及其自动化
02151工程制图(实践)
02270电工原理实验
02272电机学实验
02274电子技术基础(二)实验
02276计算机基础与程序设计实验
02278微型计算机原理及应用实验
02303电力系统继电保护实验
浙江大学
ce.zju.edu.cn 0571-88981102
3080704电子技术
02270电工原理实验
02276计算机基础与程序设计实验
02341线性电子电路实验
02343非线性电子电路实验
02345数字电路实验
02359单片机原理及应用实验
杭州电子科技大学
0571-88809040
3080801房屋建筑工程
02386土木工程制图(实践)
02388工程测量实验
02390建筑材料实验
02392工程力学(二)实验
02395房屋建筑学课程设计
02397混凝土与砌体结构课程设计
02399土力学与地基基础实验
02401建筑施工(一)课程设计
10096生产实习
浙江大学
ce.zju.edu.cn 0571-88981102
3081301印刷包装技术
02494印刷机械(实践)
02497印品质量控制(实践)
06383图文信息处理(实践)
09269印刷概论(实践)
09270彩色数字印前技术(实践)
09271印后加工技术(实践)
09272新技术知识讲座(实践)
09273印刷制版与打样工艺(实践)
09274数字印刷(实践)
义乌工商职业技术学院
057983803592
3100701护理学
02896病原生物学与免疫学基础实验
02900生理学实验
02902病理学实验
10268人体解剖学实践
10285药物学(一)实践
10288生物化学(三)实践
10289护理学基础实践
10290内科护理学(一)实践
10291外科护理学(一)实践
20022临床考核(面试)
浙江大学
ce.zju.edu.cn0571-88981102
3100803中药学
03036有机化学(四)实验
03039中药化学实验
03041中药鉴定学实验
03043中药炮制学实验
03045中药药剂学实验
浙江中医药大学
0571-86613544
4020105金融
10103公司报表分析
10218统计学概论实践
10270金融专科毕业论文
浙江财经大学
0571-88923845
4020166会展策划与管理
08723会展策划与组织实践
08724会展项目管理实践
08726会展客户关系管理实践
08728会展信息技术实践
08730会展经典案例分析(实)
08731会展设计实践(实)
浙江树人大学
057188297197
4020201工商企业管理
05857商务沟通与谈判(实)
10216工商企业管理专科专题调研
10218统计学概论实践
10222基础会计学实践
浙江工商大学
0571-88071024-8305
4020203会计
06131电算化会计信息系统(实践)
10217会计专科毕业设计
10218统计学概论实践
10222基础会计学实践
浙江财经大学
0571-88923845
4020211饭店管理
08640饭店礼貌礼节(实)
08643客房与前厅服务技能(实)
08644餐饮服务技能(实)
10097毕业实习报告
10271饭店康乐服务技能(实)
10272饭店管理实务(实)
浙江商业职业技术学院
0571-58108373
4020234物业管理
05568房屋机电基础知识实践
05569房屋维修与管理(实践)
浙江工业大学
0571-88320108
4020311空中乘务
00510秘书实务(实践)
01429民航乘务英语(实践)
01432空中乘务基础(实践)
01434形体训练(实践)
01435普通话与播音技巧(实践)
01611沟通技巧(实践)
03920茶艺实训(实践)
03957形象塑造(实践)
04572民航安全与应急处理(实践)
04575航空服务技能实训(实践)
09420航空服务礼仪概论(实践)
浙江育英职业技术学院
057186877035
4050102秘书
00347办公自动化原理及应用实践
00510秘书实务(实践)
00903电子商务案例分析(实践)
03334电子政务概论实践
10251公关礼仪实践
10252公共关系口才实践
浙江工商大学
0571-88071024-8305
4050224韩国语
01106韩国语会话(实践)
01107韩国语听力(实践)
06916韩语综合技能考核(实践)
09268外贸单证操作(实践)
浙江树人大学
057188297197
4050226商务英语
00094外贸函电(实践)
00593听力(实践)
00594口语(实践)
05857商务沟通与谈判(实)
温州职业技术学院
057788373414
4050303公共关系
00510秘书实务(实践)
00638企业形象与策划(实践)
01611沟通技巧(实践)
04106公共关系实务(实践)
中国计量学院
0571-86875601
4050402服装艺术设计
00673素描(二)(人物线描为主)
00674色彩
00675构成(平面、色彩、立体)
00676基础图案
00678服装效果图
00679服装工艺
00680服装结构设计
00681服装款式设计
00682服装CAD(一)
00684服装纸样放缩
10091毕业设计
浙江科技学院
0571-85121904
4050404工业设计
00694设计素描
00695设计色彩
01594基础构成
01596效果图表现
01607设计初步
01608产品CAD
01609产品工艺基础
01610结构基础
03842工业设计专科专业专题设计
04107机械制图(三)(实践)
06217人机工程学
07943工业设计专科专业综合设计
10211工业设计专科专业毕业设计及论文
中国美术学院
0571-86652216
4050405室内设计
00640平面广告设计
00673素描(二)(人物线描为主)
00674色彩
00675构成(平面、色彩、立体)
00692计算机辅助图形设计
00705表现图技法
00709室内设计
00713字体设计
00714插画技法
00715包装结构与包装装潢设计
00718标志设计
10072摄影
10074室内设计制图
10075环境设计
10077企业形象设计(CIS)(实践)
10078毕业设计
浙江科技学院
0571-85121904
4080301机械制造及自动化
02183机械制图(一)(实践)
02186机械设计基础实验
02188电工与电子技术实验
02190机械制造基础实验
02192机械制造技术实验
02195数控技术及应用
03197理论与实践(毕业设计)
10278三维CAD设计与实践(实)
10280互换性与测量技术基础实践
浙江工业大学
0571-88320108
4080304模具设计与制造
01619机械工程基础实践
01621模具材料与热处理实践
01623冷冲压工艺与模具设计实践
01625模具软件(UG)实践
01627模具软件(PRO/E)实践
01629模具数控加工实践
01631级进模与自动模实践
01633压铸模及其它模具实践
02183机械制图(一)(实践)
02221塑料成型工艺与模具设计实践
05512现代模具制造技术实践
10213模具设计与制造专科专业毕业设计
杭州职业技术学院
0571-86916822
4080306机电一体化
02183机械制图(一)(实践)
02195数控技术及应用
02231机械制造实验
02235电子技术基础(一)实验
02359单片机原理及应用实验
10080电气控制及PLC技术实验
10082CAD/CAM技术(实践)
10083综合设计
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篇12
一、引言
随着全球经济一体化进程的加快,中国以其独特的资源优势,正在成为世界制造业的中心。在这一过程中,市场需要大量应用型人才。独立学院是按新机制、新模式举办的高等教育机构。独立学院实施“应用型”理论教学和以应用能力培养为主线的实践教学相结合的培养体系,注重突出学生的实践能力和创新意识的培养。
北京科技大学天津学院作为独立学院,教育目标就是要培养高级应用型人才。自建校起就非常注重学生实践能力的培养,在很多课程中均配有实践课程。为突出办学特色,培养应用型人才,北京科技大学天津学院正努力构建应用型课程体系。应用型课程要求高校培养学生应用能力、实践能力和操作技能,不同于一般的实践课程,是综合了应用、实践、技能的知识的课程体系。北京科技大学天津学院以机械工程专业综合实训为试点课程,改革课程体系,以培养适应市场需要的应用型人才。
二、专业基础课教学方法改革
独立学院在课程组织方式上必须有别于母体高校,特别是要破除母体高校那种大而全、宽而广的课程组织方式。独立学院可以建立灵活、高效的课程组合方式。打破传统的基础课+专业基础课+专业核心课的老三段课程组合方式,建立交叉融合的组合方式,以加强课程之间的融合和渗透。
专业基础课是为学生可持续发展奠定基础的,注重拓宽学生就业面。专业基础课主要包括机械制图、电工电子学、机械设计基础等课程,其中机械设计基础整合了力学、公差、机械原理与机械零件等课程的内容。这些课程是后续学习专业核心课的基础。
机械设计是是机械生产的第一步,是决定机械性能的最主要的因素。《机械设计》课程作为机械工程专业的重要课程,前后承接的课程有《机械制图》、《互换性与测量技术》、《液压传动》等。要求学生掌握根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
根据课程特点和独立学院的教育特色,教师可以对教学方法和课堂组织形式进行改革。机械工程专业作为典型的应用型工科专业,有很多相关联的课程,比如“机械设计”,“机械制图”,“互换性与测量技术”等,这些课程的知识是紧密联系的。如果单独讲授,很难达到很好的教学效果。这些课程的组合方式采取交替排列的办法,使这些课程中的相关知识整合在一起,将几门课的知识综合到一个大作业上,从而使学生牢固地掌握相关知识。
比如“互换性课程”中安排了一个综合设计,在所给的零件图上标注几何公差,确定尺寸公差,根据零件加工的特点,确定表面粗糙度值。根据装配图的特点,确定配合类型,并进行标注。这样把机械设计、机械制图和互换性课程的知识都揉合在一起,难度加大,通过实践,教学效果要比单一讲授理论好得多。
对机械设计基础中齿轮传动的讲解,如果将课堂放在车间,直接面对车床的主轴箱进行讲解,这样既增强学生的感性认识,又可以激发学生的专业求知欲望。
三、专业核心课教学方式改革
专业核心课是整个课程体系中最重要的一部分,它以市场就业为导向,根据职业岗位要求,设置了以能力培养为本位,理论和实践有机结合的几门核心课程包括:机械加工工艺基础、数控机床编程与操作、数控机床控制技术基础、CAD/CAM软件应用基础这几门核心课程是专业教学的重点,是技能培养的重点。其中每一门核心课程都综合了传统课程体系下的数门课程,这就为增加较多的实训环节提供了保证。
专业核心课的相关专业知识和实践技能的组成如下:
(1)通过学习《计算机辅助设计》、《计算机辅助制造》并训练相应的软件,使学生初步掌握运用三维CAD软件造型的技能,并学会一种CAM软件的使用方法,为今后的发展打好基础。目前,根据市场需求结合我院实际情况,主要安排Pro―E和CAXA制造工程师两种软件的教学。
(2)通过学习《机械加工工艺基础》,学生掌握材料、热处理工艺、机械加工工艺、机床和刀具等加工常识;通过《金工实习》实践训练,使学生掌握车、铣等机床的基本操作技能,了解相关工种操作的基本知识和工艺特点;通过学习和专门训练《数控机床与编程》,使学生具备编制中等复杂零件加工程序和操作较高档数控机床的技能,了解数控机床的分类、结构、工艺特点、加工范围、刀具选用、一般操作技术和数控机床的日常维护保养知识。
(3)通过《PLC可编程控制器》、《传感器与测试技术》理论学习,使学生掌握相关机电控制基础知识;通过实践项目训练,使学生初步掌握相关的编程与调试、传感器的选型及应用等技能。
四、实训课教学方式改革
机械工程专业很多课程更加强调实践学习,才能领会所学的理论知识。机械工程专业专门开设有实训课,比如金工实习,数控加工,计算机辅助制造(CAM),液压传动,PLC编程等,这些实训都是在学完相应课程后完成的。而教学中实训类课程均是每门课程之间独立讲授,导致学生学完很难将这些课程关联起来,在实际应用中这些数控类课程存在紧密的联系,每门课程的内容作为实际应用的一个阶段进行学习。
综合实训类课程的学习是一个多学科的综合工作,其内容多,分类细。涉及的课程包括机械制图、机械设计、机械原理、计算机辅助设计、工程材料及成型工艺、互换性与测量技术、机械制造工艺学、数控机床与编程、计算机辅助制造CAM/CAPP、及冲压工艺及模具设计等。这些课程要占到专业基础和专业必修课程的一半以上,故这些课程学习效果的好坏对学生来说至关重要。
为增强实训类教学的学习效果,需要加强课程之间的联系使之更符合实际的工程应用。可以在具体的项目的引导下,带着目的和自己的疑问去实习和实训,能够更好地应用和领会理论知识,做到理论学习与实践并重。北京科技大学天津学院拟在学生第七学期开设专业综合实训课,结合已学完的相应课程,训练学生的实践能力为主要内容,培养学生的创新素质和严谨求实的科学态度以及自学能力。制定综合实训课的教学大纲,大纲分两条主线,一条为机械设计制造,一条为机电控制。
机械设计制造方向具体的实训内容包括:
若干零件的实际测绘一计算机二维绘图一绘制完整零件图和装配图一建立三维模型一编制工艺路线一计算机编程一数控机床加工等。
机电控制方面具体的实训内容包括:
电力电子实验(熟悉继电器等元件)一可编程控制器软件编程学习一PLC实验室进行电控实验(包括:彩灯、交通信号灯基础实验、电梯升降控制、温度传感控制、邮件分拣控制、搅拌机控制、电机正反转调控、电机调速控制等)。
机械工程专业的综合实训课要求学生通过教师设立的课题,在教师的引导下逐步解决具体项目遇到的问题,并对学生解决项目的结果进行评价,和实践课程成绩结合,给出成绩。在实际的项目中学习和领会理论知识,锻炼学生的动手和协调能力,从而激发学生的自信心,调动学习的积极性和主动性。
五、企业项目与课程教学相结合
构建产学研合作的人才机制非常重要,它既可以保证专业培养目标符合市场需求,又可以制定满足人才能力培养需要的课程体系,还可以保证人才培养方案的实施。在教学过程中,充分利用学校现有的实践条件,积极联系校外的企业和实训基地,并建立相应的测绘实训室,将具体项目与各门教学内容挂钩,使教学内容更加贴合工程实际。具体做法是:
第一、依托北京科技大学母体高校的工程训练中心,建立稳定的校外实训基地。
第二、广泛开展校企合作。北京科技大学天津学院与天津中德培训中心签订了建教合作协议,开展培训,建立了良好的合作关系。
第三、大四毕业生的毕设设计论文和校外工厂及职业培训基地联系,学生在工厂实习,并完成相应的毕业论文,实现双赢的价值。
篇13
所谓模具,就是安装在各种压力机上,通过压力机带动而使材料变形的金属模型的总称。
复合冲裁模具,也称为多工序模具,是指冲床在一次冲裁过程中,在模具的同一位置上能同时完成冲孔和落料两个不同的冲裁工序的模具。它的优点是结构紧凑、生产效率高、产品质量高。它也有一些缺点,首先,此模具结构比较复杂,这就给安装和调试带来了较大的困难,其次,为了保证高的冲裁精度,需要有高精度的冲裁设备来保证,这就要求组成模具的零件精度高,当然制造高精度的零件就会花费比较大的人力财力,同时制造周期相对也比较长,这些原因造成了复合冲裁模具制造成本大大提高,正是由于这个原因,使它只适用于大批量零件生产中。
在装配加工过程中,首先要按照设计者给出的图纸、工艺加工尺寸,同时还必须要了解模具的结构以及在使用过程中可能会出现的使用缺陷,进行预判,并准确的进行调试,从而降低返修率,降低成本。
模具组成:
1.1.工作部分。
这部分是指模具中直接参与冲压工作的零件,包括凸模、凹模和凹凸模。
1.2.定位部分。
这部分是保证工件在冲裁模过程中有准确定位的零件。其包括有挡料销、导正销、挡料板等。
1.3.退料部分。
这部分主要包括卸料零件、顶料零件和缓冲零件。
1.3.1.卸料零件。其主要作用是指将已经冲裁好的工件从凸模上卸下来的零件部分。如象卸料螺钉、卸料板等。
1.3.2.顶料零件。其主要作用是将材料由凹模内顶出的零件部分。如顶杆、顶板、顶料销、顶出器等。
1.3.3.缓冲零件。它是在冲裁过程中不但起压料作用,同时又起卸料和顶料作用的部分。主要包括弹簧、橡皮、气垫和顶杆等零件。
1.3.4.模架零件。模架零件包括三种零件,导向零件、支撑零件和紧固零件。导向零件包括有导柱、导套和导板三种零件;支撑零件包括模座、模板、垫板、固定板、模柄等零件;紧固零件包括各种螺钉、销钉等。
了解了模具的基本结构后,我重点阐述冲裁复合模在装配前的准备工作、上下模座的装配以及凹凸模的装配及间隙的调整方法。
2.装配前的准备工作。
模具在装配之前首先要有准备阶段,如:熟悉产品装配图纸、工艺和技术要求,了解产品的结构、零件的作用以及相互之间的连接关系,从而确定装配的具体方法和顺序以及选择装配所需的工具等。同时在装配之前还要对装配的单个零件进行清洗,去掉零件上的毛刺、铁锈切屑和油污等影响装配效果的东西,对于一些有特殊要求的零件还要进行平衡试验等。还有就是将两个或两个以上的零件进行一些小的组装,组成一些小的装配单元,这种小组装称为部件装配,这是模具装配之前不可省略的部分。
2.1.上下模座的装配。
完成了装配前的准备工作后就开始进行上下模座的安装了。一套模具能否工作,首先得有导柱和导套的配合,导柱和导套与上下模座之间均采用过盈配合连接,装配时首先要擦干净导柱、导套和上下模座的配合表面,并涂上机油,然后在进行装配。具体的装配方法分两种:
2.1.1.先压入导柱的装配。
2.1.2.先压入导套的装配。
装配时可根据上下模座的形状、重量和所用工具及个人习惯,可任选一种方法进行装配。但是必须遵从一个原则,即导柱、导套与上下模座之间的垂直度和平行度必须满足要求,这样才能算是完成了装配的初期目标。
2.2.凹凸模的装配及间隙的调整。
在完成了复合冲裁模的初期目标后就进入了装配的关键部分,凹凸模的装配及间隙调整。凹凸模是冲裁模具中的关键零件,它直接影响模具的制造周期、精度和使用寿命。在装配过程中,安装凹凸模虽然关键,但也容易,关键中的关键是间隙调整,必须将凹凸模刃口整个周长上的间隙调整的很均匀,只有这样才能保证装配的质量,才能使冲制件的尺寸精度和表面质量符合要求,并能使模具的使用寿命得以延长。
调整间隙是在模具的上下模座已经分别装配好,并通过导柱和导套组合起来以后进行的,一般是将凹模固定,调整凸模的位置以达到调整间隙的目的。
调整凹凸模间隙的方法有多种,在这里我介绍我在实际工作中常用到的三种方法:
方法一:透光法。
本方法比较适合一些小型的模具,我们将组合好的模具翻转过来,把模柄夹在老虎钳上,用灯光照射,然后从下模座的漏料孔中观察凸模和凹模之间的配合间隙的大小,看看是否均匀。当间隙不均匀时,可以用铜锤轻轻敲打凸模固定板的侧面,利用螺钉与螺钉过孔之间的间隙使凸模向指定方向移动,直到刃口的整个周长上的均匀为止。这种方法简便,但是不容易掌握,只有安装经验丰富的师傅才经常用到,一般的新人最好不要用。
方法二:垫片法
这种方法是在凹模刃口四周适当的地方安放铜或者铝垫片,垫片厚度等于单边间隙值,用两块等高垫块垫好后,让凸模慢慢下降,观察凸模是否顺利地进入凹模,并与四周垫片接触良好,如果间隙不均匀时,也用敲打凸模固定板的方法进行调整,直到间隙均匀为止。
方法三:切纸法
此方法适用与精度比较高的模具的间隙调整。它是在凸模和凹模之间放上一张薄厚均匀的纸,以纸代替毛坯,用铜锤敲打摸柄使模具闭合,根据所切的纸片周边是否切断,有无毛边和毛边的均匀程度来判断间隙的大小是否均匀。纸的薄厚根据间隙的大小确定,间隙愈小纸就愈薄,一般可用厚度为0.05mm厚的纸进行试切。
通过这次论文,使我对复合模具的装配有了进一步的认识。钳工装配不仅仅是把单一零件组合到一起这么简单,而是应该按照整套产品的性能要求,既要考虑关重零部件的顺利运转,又要考虑其他零部件的合理配合。按照先“关重”后“其他”的顺序逐步装配,并且边装配边调试边修改。还有就是要先了解产品的实际使用情况,各个零部件在工作中的运行情况以及相关的技术参数,才能更好的完成装配工作。
以上是我在复合冲裁模具装配工作中的工作总结,由于时间仓促、知识水平有限,阐述不足之处还希望各位读者给予指正
参考文献:
[1]《机械制造工艺学》—机械工业出版社 郑修本 冯冠大 1998年第1版 第264页