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第一章绪论第一章绪论选题依据模具在产品制造过程中占据重要地位。模具设计水平的高低,在很大程度上决定了生产率的高低。有效的模具设计可以降低资源调整次数和调整时间,为生产计划与调度提供更大的优化空间,以达到提高生产效率的目的[1]。模具设计是工装系统的重要组成部分,它影响着产品生产的效率和质量。对模具设计进行深入的研究有着重要意义。模具行业是工业的基础行业,工业的各个领域都广泛地使用模具[2l。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中,60%一8%0的零部件都要依靠模具成形。用模具生产零件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力,并且己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[3]。模具作为工业生产的基础工艺装备,在国民经济中占有重要的地位。近10年来,模具CAD技术发展很快,应用范围日益扩大。模具CAD技术给模具的设计和制造提供了一个高效、经济而且快速的方法,大幅度地提高了模具的质量,缩短了模具的设计和制造周期,降低了模具成本[’]。目前国内外己经有许多模具CAD系统,这些系统虽然具有较强的分析计算能力与图形处理能力,可以提供交互式设计5]l。但是在这些系统中,模具设计过程主要采用人机交互方式进行,大多数的设计是依靠操作者的设计经验,计算机只是进行一些规则匹配以及计算工作,而对于前人成功设计的模具不能有效的利用,造成模具设计周期很长,成本较高,开发效率很低。基于实例推理技术(Case一basdeReasoning,CBR)的模具设计可以使设计者利用以往的设计经验,通过组合、修改以往的设计方案来构造新的设计方案;同时在现实生产中,己积累有许多模具零件的类型以及装配关系完全相同的模具族,可以成为新设计的基础6]I。cRB技术抛弃了以往对抽象的知识规则的构建和演算操作,直接借助己有实例来解决问题,通过对旧实例的证实和修正来达到对新模具的设计[7]。在基于实例推理系统中,以前的经验是以实例的形式按照某种组织结构保存于实例库中8]t,当要解决一个新问题时,通过相关属性采用适当的算法检索实例库,找出与新问题最相似的一个或几个实例,再修改实例来达到对新问题的解决[9l。在模具设计中应用CRB方法,利用计算机模具人脑在设计中的思维活动,完成了以往由设计师完成的任务,不仅充分利用了模具专家的设计经验,适合工程中的实际情况,也符合人类的思维习惯。同时,用这种方法得到的模具基于以前已经设计成功的实例,因此减少了新模具不能正常工作的可能性,并且缩短了开发周期。模具CAD发展现状和趋势模具CA。系统国内外发展概况模具CAD系统是随着以D技术以及现代设计理论与方法的发展而不断发展的,从最初的以二维图形技术为基础的系统发展到了目前以三维图形技术及特征构型为主要特点的阶段110,川。国外于20世纪60年代末开始模具以D研究,70年代初已投入生产中使用。如美国Diecomp公司于1973年研制成功计算机辅助设计级进模的PDDc系统[’21。该系统中已经包括产品图形与材料特性的输入:在输入的基础上,再进行模具结构类型选择,凹模排样、凸模和其他嵌件设计;最后绘制模具总装图和零件图以及NC编程。1978年,日本机械工程实验室研制成冲裁级进模CAD系统,该系统由产品图输入、模具类型选择、毛坯排样、条料排样、凹模布置、工艺计算、绘图等10个模块组成。进入20世纪80年代随着计算机技术的发展,使用模具CAD技术的厂家大大增加。在弯曲成型级进模和汽车覆盖件模具CAD系统中,应用了塑性成形模拟技术。代表是日本日立公司于1982年研制成弯曲级进模以D/以M系统,采用人工与计算机设计相结合的批处理方式。20世纪90年代出现了许多商品化CAD/CAM系统如Pro/E,SolidWorks等。由于我国计算机技术发展较晚,20世纪80年代才开始模具CAD研究。华中科技大学、机电研究院、上海交通大学等单位相继展开冲裁模系统的研究。20世纪90年代中期,华中科技大学的基于特征的设计的级进模CAD系统是这个时期的代表产口口口。模具CAO的发展趋势近年来,全球制造业正向亚太地区转移,我国正成为世界制造业的重要基地[3]l。制造业模式的变化,必将产生对新技术的需求,也必将推动CAD技术的发展;网络技术应用的普及将在更大程度上改变我们的生活,改变制造业的模式。随着我国加入WTO,要求我们的产品要有创新性,并且具有更高的质量、更低的成本,并在更快的时间内提供给用户[4l1。作为产品制造的重要工艺装备,国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外,还需要更多的“高技术”来保证。(1)协同创新设计将成为模具设计的主要方向制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、产品设计、产品生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期,使模具设计充分理解产品设计的意图,在产品的设计阶段,模具设计也同时开始,产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。另外,模具制造商需要的模具标准件一般都由模具标准件厂提供,最好在模具设计阶段就参照各类标准,充分利用模具标准件厂提供的数据进行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的CAD系统不一定相同,这就要求以D系统要具备协同的能力,能够随时交换上下游的数据,能够处理彼此的数据,数据产生及处理标准化。目前,模具制造商己经较广泛地采用数控加工技术。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程,相当一部分的模具制造商开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工以及基于快速原型的模具制造等方法。因为制造设备的丰富,制造信息的增加,今后的制造信息将不仅仅是数控编程加工的代码,更重要的是,从设计开始就考虑制造过程,即提供模具制造的工艺流程,其中不仅包含工艺表格、加工参数,还包括模具加工的夹具设计、加工的装夹过程及各工序的代码。各工序过程均进行仿真,并利用网络实现共享。(2)模具CAD技术的ASP模式将成为发展方向今天的模具行业己经成为高技术密集的行业。任何一个企业,要掌握全部先进的技术,成本都将非常高昂,要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。于是,模具CAD的APS模式就应运而生了,即由拥有各种专门技术的应用服务单位为模具企业提供技术服务。这样整个社会就形成了一个大的模具制造企业,按照价值链和制造流程分工,将制造资源最优发挥。应用服务包括如、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。近20年来,由于不断采用新技术,制造模具已经远不是人们印象中的“手工作坊”了。模具CAO系统的特点和优越性(1)模具设计的特点与传统的单个零件的设计不同,模具是多个零件的装配体,模具设计是一个极为复杂的过程,包括产品建模、工艺性分析、制定模具方案、选择模架、模具总装图设计、工作部件设计、辅助装置设计和零件详细设计等部分,要求最终能够生成总装图、部装图及模具零件图.模具造型的特殊性有以下几点:a.大多数模具是进行复杂零件加工的,模具造型较复杂。b,一般模具加工零件的工序比较少,大部分是一次成型,所以模具的外形必须要有加工零件的所有细节描述。C.模具设计的反复机率高,所以模具CAD几何模型应能反复更新并能及时修复。(2)模具cAD的造型特点[4]模具CAD造型技术是精确造型技术,可分为实体造型和曲面造型:a.实体造型技术对于结构简单的模具来说己经能够满足设计要求,但对于结构复杂、细节描述精度要求高的零件来说就显得不够,如在拔模面、面圆角过渡、型腔设计上受到了一定的限制。b.曲面造型技术是由不同的曲面构造特征,产生光顺的曲面模型。主要包括多曲面的等变圆角过渡处理技术、曲面自动修剪技术、曲面编辑、曲面分析技术和光顺处理等核心技术,它能辅助实体造型技术完成模具设计中所有细节描述的设计。曲面造型技术适合于外形复杂和细节描述精度要求高的产品的模具设计。(3)模具CAD的优越性[’“}模具CAD的优越性赋予了它无限的生命力,使其得以迅速发展和广泛应用。无论是在提高生产率、改善质量方面,还是在降低成本、减轻劳动强度方面,以D技术的优越性是传统的模具设计方法所不能比拟的。可提高模具设计质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识,为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与设计人员交互作用,有利于发挥人一机各自的特长,使模具设计和制造工艺更加合理化。可以节省时间,提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。质量提高,可靠性增强,装修时间明显减少,模具的交货时间大大缩短。可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运行和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省。技术将技术人员从繁冗的计算绘图中解放出来,从事其他创造性的劳动。论文的研究内容系统地提出基于实例推理的模具设计的理论与方法,对CRB技术在模具设计上的应用进行了深入的研究。在理论研究的基础上,开发了基于实例推理的模具设计系统,有力地证实了应用CRB技术可以提高模具设计效率。本文研究内容主要包括:第一章绪论:概述了论文的研究意义,介绍了课题的来源与选题背景,简要的描述了CRB技术在模具设计中的应用,研究了模具CAD的国内外概况和发展趋势。第二章模具CAD系统总体设计:主要包括对模具CAD的流程分析,系统需求分析,以及体系结构的定制和功能模块的划分。第三章基于实例推理的关键技术:描述了基于实例推理技术,详细介绍了实例的表示,实例的检索策略以及实例的存储等一些关键技术。第四章基于实例的模具设计:介绍了模具实例的表示内容以及方法,并对模具实例的存储于检索提出了方案。第五章原型系统开发:介绍了UG开发平台和开发工具,对系统业务流程进行了描述。第六章结论与展望。对本文的研究内容进行总结和展望
模具专业毕业设计模式的实践与探讨以模具专业学生的毕业设计模式的改革为例,探讨计算机技术在模具专业学生毕业设计中的应用范围、步骤及结果,明确指出了模具设计理论同先进设计方法相结合在模具专业学生毕业设计教学环节的重要性和必然性。 关键词:模具设计 毕业设计 计算机技术 1 引言 模具是一种技术密集、资金密集型产品,在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业,并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展,促使模具技术不断进步,对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。 根据社会发展对模具专业学生的新要求以教学生的实际情况,探圳大学工程技术学院对99级模具设计方向学生的毕业设计的进行了较大的改节,并取得了较好的效果。 2 模具专业学生培养目标 深圳大学模具设计专业隶属于深圳大学工程技术学院机械制造及其自动化专业,主要是从事注射模的设计与制造。为了明确本方向的培养目标,我们对珠江三角洲,特别是深圳周边地区模具企业进行了比较广泛的社会调查,调查结果表明,用人单位要求毕业生有较高的思想品质和道德修养,爱岗敬业和较好的与人协调共事能力,要求毕业生基础理论扎实,着重基本技能的掌握和再学习能力,要求毕业生熟练掌握外语,有一定的计算机软件应用和开发能力。 根据调查结果分析,我们把模具专业人才培养的规格定位于:面向各类型企业,培养爱岗敬业,具备机械及各类模具设计与制造基础知识,具有较强的再学习能力和创造能力,能在模具生产第一线从事模具设计制造、技术开发、应用研究和经营销售的应用型工程技术和管理人才。据此把拓宽专业口径,课程体系合理,教学内容优化、实验研究能力强,社会适应面宽,作为本方向教学的基本指导思想,将模具设计理论、实践与及计算机应用融合为一体。 3 计算机技术在注射模中的应用领域 塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程,它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师.模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成,它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用,正在各方面取代传统的手工设计方式,并取得了显著的经济效益。计算机技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面: (1)塑料制品的设计:基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台,而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。 (2)结构分析:利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析,改善制品的结构设计。 (3)模具结构设计:根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量,模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择.计算公式以及标准模架等,最后给出全套模几结构设计图。 (4)模具开合模运动仿真:运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真,从而检查出模具结构设计的不合理处,并及时更正,以减少修模时间。 (5)注射过程数值分析:采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程,其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义,同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。 (6)数控加工:利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据,同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴,五轴数控铣削刀具轨迹等。 目前,国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、SolidWorks等;结构分析软件有MSC、Analysis等;注射过程数值分析软件有MoldFlow等;数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。 4 模具专业毕业设计模式 模具专业的学生要求综合知识和实践能力较强,它既是学生大学四年所学的机械制图、工程材料、公差配合与技术测量、塑料成型工艺与设备等技术基础课、专业课的综合应用,又需要学生了解大量的实践经验。 通过毕业设计,应使学生在下述基本能力上得到培养和锻炼:①塑料制品的设计及成型工艺的选择;②一般塑料制品成型模具的设计能力;③塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力;④了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合, 以往的毕业设计严格来说只能算是模具设计这门课的课程设计;老师指定一个塑料产品,有时甚至连产品模型图都交给学生,学生按照谍本上的模具设计步骤一步步做下去,由于没有实践经验,学校也不可能将学生的设计变成实际产品,因此,设计的合不合理,学生不知道,即使有经验的老师指不出不合理处,学生也没有感性认识,只能是纸上谈兵。学生踏人社会,从事实际产品设计,往往会发现无从下手,即使设计出来也是废纸一张,通常都要通过1到2年的时间才能入门。因此,学生常会感叹:在学校什么也没学到这不能不说是我们教育的失败。 为了改变这种状况,在99级的毕业设计中,我们采取将模具设计内容同CAD/CAM/CAE紧密结合在一起,学生通过先进的软件仿真,可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处,会找出各种解决方案让设计趋于合理,同时掌握了最先进的设计,加上及分析技术,提高了学生的学习兴趣和创新能力,使毕业设计真正成为了学生实际工作前的一次全过程模拟。设计流程如图1所示。为了保证毕业设计的质量,我们专门成立了一个 由4名老帅组成的模具设计指导小组,每个老师负责设计流程的一个步骤。此次参加模具设计毕业课题的学生共15人,我们分成5组,每组3人。 首先在布置毕业设计题目时,不给出具体的塑件制品,只是告诉学生要做一个开关按钮,学生根据自己的兴趣,确定自己的设计产品:游戏机手柄按钮、眼镜盒开关按钮、电灯墙壁开关按钮以及鼠标按钮等。通过市场调研、查阅大量的文献资料,确定自己塑件的外形及内部结构。采用三维造型软件Pro/E设计出塑件的内外结构,用AutoCAD绘出二维图,在结构设计过程中,运用结构分析软件MSCPatran分析按钮受力后的结构强度、刚度及应力等,对结构进行不断修正,学生会发现机械设计、工业产品设计、材料力学、理论力学等课程的知识在这个阶段都有所体现,对以前所学课程也是一个综合应用的过程。图2为某学牛设计的游戏机按钮装配图及爆炸图,图3为按钮对角两点受力时的最大变形和最大应力图。塑料制品设计完成后,进行模具结构设计,采用的是Prom/E下的模具设计模块对产品建立工件进行分型、分割、抽取得到型芯、型腔文件;通过专家模座系统EMX(Pro/E,系统外挂程序之一)建立标准模座零件及滑块、斜销等其它附件。这个过程实际上并没有结束,它要同后续的注塑过程数值分析紧密联系起来,所采用的注射流动分析软件是MoldFlow,根据熔体在浇注系统和型腔中的流动过程的动态图,改进模具浇注系统、调整注射工艺参数,使模具各系统的设计达到最佳。图4为分析出的最佳浇注位置以及采用圆形排列的流道方式进行注塑,最后注塑出来的结果。图5为按钮模具的装配图及爆炸图。模具结构完成后,进行数控加工,我们采用的是加工软件,完成模具的虚拟加工过程,并自动编制数控加工的NC代码,利用仿真模块可以查看加工完后工件的合理性。 最后学生要提供详细的设计说明书以及完整的二维、三维图纸。在论文撰写阶段和答辩过程中,学生还采用了ACDSee图像软件,用来截取设计图像并辅助介绍整个设计过程;采用Office软件用来做文字的处理,写出分析报告。 每位学生在整个设计完成后,都必须对自己的没计 过程及结果做一个总结,提出本设计的创新与特色在何处。例如在建模部分或流道设计部分,同时也要考虑设计中存在问题以及相应的解决方法,从大多数学生的总结来看,学生迫切体会到了实践经验的欠缺,因此,在下一届学生的毕业设计中我们力争多请企业的设计人员同学生交流,多让学生接触到实际的设计、生产过程, 至此,学生完成了一个项目的全过程:塑料制品设计--模具设汁--模具加工.学生可以在计算机上看到自己设计、加工出来的最终产品,体会到成功的感觉。5 结束语 通过对此次毕业设计模式的改革,学生既对大学四年课程的学习做了—个总结,同时又掌握了最流行的、同社会实际最靠近的设计、加工方法。因此,本届模具专业方向的毕业生受到了社会的欢迎,深圳某大型台资公司模具部一次意愿接受本校的毕业生5名.取得了很好的社会效益。 (end)
世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈,企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,已成为企业竞争能力的一个标志。模具被称为工业之父,模具质量的高低,将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投产及老产品更新换代的周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力,因此经济形势对模具的质量提出了越来越高的要求。那么如何才能更合理地提高模具质量呢?也就是说,怎么样才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下,更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件呢?这已经越来越成为人们关注的焦点。模具质量并不是一个简单的话题,它包括以下几个方面:⑴制品质量:制品尺寸的稳定性、符合性,制品表面的光洁度、制品材料的利用率等等;⑵使用寿命:在确保制品质量的前提下,模具所能完成的工作循环次数或生产的制件数量;⑶模具的使用维护:是否属最方便使用、脱模容易、生产辅助时间尽可能的短;⑷维修成本、维修周期性等等。提高模具质量的基本途径:⑴首先制件的设计要合理,尽可能选用最好的结构方案,制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。⑵模具的设计是提高模具质量的最重要的一步,需要考虑到很多因素,包括模具材料的选用,模具结构的可使用性及安全性,模具零件的可加工性及模具维修的方便性,这些在设计之初应尽量考虑得周全些。①模具材料的选用既要满足客户对产品质量的要求,还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度,当然还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。例如:冲裁模的主要失效形式是刃口磨损,就要选择表面硬度高、耐磨性好的材料;冲压模主要承受周期性载荷,易引起表面疲劳裂纹,导致表层剥落,那就要选择表面韧性好的材料;拉深模应选择磨擦系数特别低的材料;压铸模由于受到循环热应力作用,故应选择热疲劳性强的材料;对于注塑模,当塑件为ABS、PP、PC之类材料时,模具材料可选择预硬调质钢,当塑件为高光洁度、透明的材料时,可选耐蚀不锈钢,当制品批量大时,可选择淬火回火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具材料,以防粘模加剧模具零件的磨损,从而影响模具的质量。②模具结构设计时,尽量结构紧凑、操作方便,还要保证模具零件有足够的强度和刚度;在模具结构允许时,模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡,以避免应力集中;对于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用组合或镶拼结构来消除应力集中,细长凸模或型芯,在结构上需采取适当的保护措施;对于冷冲模,应配置防止制件或废料堵塞的装置(如:弹顶销、压缩空气等)。与此同时,还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具质量的影响。③在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围,特别是易损件更换时,尽可能减少其拆装范围。⑶模具的制造过程也是确保模具质量的重要一环,模具制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具整体装配情况,除掉设备自身精度的影响外,则需通过改善零件的加工方法,提高钳工在模具磨配过程中的技术水平,来提高模具零件的加工精度;若模具整体装配效果达不到要求,则会在试模中让模具在不正常状态下动作的几率提高,对模具的总体质量将会有很大影响。因此,为保证模具具有良好的原始精度—原始的模具质量,在制造过程中首先要合理选择高精度的加工方法,如电火花、线切割、数控加工等等,同时应注意模具的精度检查,包括模具零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具的精度,在检查时还需尽量选用高精度的测量仪器,对于那些成形表面曲面结构复杂的模具零件,若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据,这时就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备,来确保测量数据的准确性。⑷对模具主要成形零部件进行表面强化,以提高模具零件表面耐磨性,从而更好地提高模具质量。对于表面强化,要根据不同用途的模具,选用不同的强化方法。例如:冲裁模可采用电火花强化、硬质合金堆焊等,以提高模具零件表层的耐磨性和抗压强度;压铸模、塑料模等热加工模具钢零件可采用渗氮(硬氮化)处理,以提高零件的耐磨性、耐热疲劳性和耐磨蚀性;拉深模、弯曲模可采用渗硫处理,以减少摩擦系数,提高材料的耐磨性;碳氮共渗(软氮化)可应用于各类模具的表面强化处理。另外,近几年发展起来的一种称为FCVA真空镀金刚石膜技术,能在零件表层形成一层与基体结合异常牢固又十分光滑均匀密实的保护膜,这种技术特别适合于模具表面保护性处理,也是提高模具质量的一种效果显著的方法。当然,如果制件属试制产品或生产批量相当小的话,就不一定非要进行模具零件的表面强化处理。⑸模具的正确使用与维护,也是提高模具质量的一大因素。例如:模具的安装调试方式应恰当,在有热流道的情况下,电源接线要正确,冷却水路要满足设计要求,模具在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。在正确使用模具时,还需对模具进行定期维护保养,模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油,对于锻模、塑料模、压铸模之类模具在每模成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。对模具进行有计划的防护性维护,并通过维护过程中的数据处理,则可预防模具在生产中可能出现的问题,还可提高维修工作效率。总之,要想提高模具的质量,首先必须每个环节都要考虑到对模具质量的影响,其次还须通过各部门的通力合作。模具的质量是模具企业自身实力的真实体现。结束语质量是一个古老而又常新的话题!模具的质量,无论是模具的设计者和制造者、制件的设计者,还是模具的使用者都应积极关心的问题,随着技术的不断创新、新材料的广泛采用、加工工艺的不断变革,使用与维护条件的差异等等都不同程度的影响模具的质量。“模具质量”的涉及面很广泛,相当复杂,提高模具质量的方法有多种,途径也很多,本文仅从自己的观点略作阐述,应该能使模具行业的读者们对“如何提高模具质量”有更广泛、更深刻的认识。
摘要:在冲压过程中,机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理,这种运动是与模具密切相关的,各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动,直接影响到冲压件的品质,所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求,不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中,而应不断发展和创新,在模具设计中对机械运动灵活运用。摘要:在冲压过程中,机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理,这种运动是与模具密切相关的,各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动,直接影响到冲压件的品质,所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求,不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中,而应不断发展和创新,在模具设计中对机械运动灵活运用。 关键词:冲压模具设计 机械运动 控制 灵活运用 1.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。 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 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。
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