導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇沖壓工藝論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

2排樣設計

排樣的合理與否，會影響到材料的經濟利用率，還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項重要工作。本模具采用自動送料器送料，沖裁件的排樣圖如圖3所示。由于件小料薄，形狀復雜，精度要求高，在沖裁和彎曲制件外形時，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，將沖壓區分為10個區域。其中A、D、E、H、J陰影區域為5個沖裁加工區，B、C、F、G、I為5個彎曲加工區。本排樣圖共設45個工位，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容易將制件從載體上折下來;第3工位:側刃切邊;第5工位:沖Ф1.2mm導正銷孔;第10工位:沖A區外形;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區外形。第28工位:沖裁E區外形。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區外形;第41工位:沖裁J區外形;第45工位:彎曲I部分，r=0.1mm;此彎曲部分為卷料時的支撐。其余工位是空工位。

3級進模結構與設計要點

設計的級進模總裝結構如圖4所示，設計要點如下:①利用側搭邊載體卷料，制件始終和側搭邊載體相連，使用時折下即可。②采用彈性卸料裝置，坯料在壓緊狀態沖壓，保證了制件的平直度。③利用小導柱與小導套導向，使凸模與凹模正確配合，確保沖壓精度。④下模設有局部導料板可避免較薄條料送進過程中產生過大阻力。⑤考慮到彎曲回彈，各部位彎曲設計時均考慮了相應的補償角，通過試模修正來保證角度精度。⑥為節約材料，便于裝配調整和更換，部分凸、凹模采用鑲拼結構。⑦采用側刃粗定位+導正銷精定位達到精確控制每次送料步距的目的。

4主要零部件的結構設計

4.1A區凸、凹模刃口設計A區輪廓結構復雜，凸、凹模采用配合加工法。先加工好凸模作為基準件，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區沖裁凸模刃口計算如圖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凹模固定板設計凹模固定板用于固定相關凹模及鑲件。由于該級進模工位數較多，若模具累積誤差過大，會造成凸、凹模間隙不均，影響沖壓質量和模具壽命，故應將其制造精度提高。考慮到該固定板上孔位尺寸較多，結合加工經濟性，確定如下:在送料方向的刃口孔位尺寸按IT7級制造;其他位置刃口孔位尺寸按IT8～9級制造，各緊固螺孔、銷孔位置尺寸按IT14級制造。各型孔位置關系見圖6。

4.3導料裝置的設計在級進模開始的幾個工位上放置4個導向槽浮頂器，兩邊非對稱放置。導向槽浮頂器結構如圖7所示。其作用是在導向的同時具有向上浮料的作用，使條料運行過程中從凹模上浮起3.5mm，以利于條料運行。

4.4彎曲凸模鑲件的設計本模具中的彎曲凸模均屬細長桿件，容易折斷或產生壓桿失穩影響彎曲精度，并且磨損較快，所以為了延長彎曲凸模壽命，便于拆卸、更換和維修，采用彎曲凸模鑲件結構，其裝配關系如圖8所示。由于經第4工位沖裁后條料的一側被切除，該側無法再用導向槽浮頂器，所以在彎曲凸模鑲件上安裝局部導料板，以保證條料的順利運行。而經過彎曲變形后，在條料厚度方向上會有一定高度的彎曲凸起，為了順利送進條料，必須將已被成形的帶料托起，使彎曲凸起部位離開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。

篇2

由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩定、成本低以及可加工復雜形狀等一系列優點，在機械行業的應用非常廣泛，占有十分重要的地位[1]。但是沖壓模具的設計主要依據工程師長期積累的經驗。對于復雜的成形工藝和模具，設計質量難以得到保證;一些關鍵性的設計參數要在模具制造出來之后，通過反復的調試、修改才能確定。這樣就浪費了大量的人力、物力和時問[2-3]。隨著有限元技術和計算機技術的發展，數值模擬已逐漸成為工藝分析及優化設計的有效工具。

1. 有限元模型的建立和參數設定

一般汽車覆蓋件工藝設計流程具體分析如下: (1) 根據產品圖及產品沖壓工藝設計，進行詳細的車身產品工藝性分析。為了實現拉延或創造良好的拉延條件，必須合理考慮沖壓方向、工藝補充部分形狀以及壓料面形式、拉延筋布置等重要工藝因素。其中包括利用計算機進行的工藝補充面三維設計。(2) 在滿足產品使用的前提下，將過剩的質量要求及時反饋給產品設計部門，進行研討，力爭把產品完善到最簡單、最合理的工藝要求，以克服產品的過剩質量，減少不必要的工裝投入。(3) 利用計算機進行車身產品的沖壓工藝性分析，進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、把握產品使用性能要求的前提下，考慮用戶使用和維修，利用塑性加工原理、沖壓工藝知識和模具設計結構的有關知識，設計沖壓工藝過程圖。在設計過程中，同時要分析沖壓工藝方案，發現不足之處，進行必要的修正。(4) 模具設計人員按照沖壓工藝過程圖的基本要求進行模具設計，模具CAD設計包括上、下模座，工作部分零件，導向部件，定位零件和進出料裝置等設計。數控編程和模型人員按照沖壓工藝過程圖和模具圖進行數控編程和模型制造，最后按照沖壓工藝過程模具圖要求進行機械加工和模具裝配調試，最終調試出合格的產品。

選用某轎車內部地板零件產品圖，此零件是一個比較復雜的中小型車身結構件。由于零件拉延深度深，并且具有局部反拉延，因此成形過程估計會出現問題，為了驗證問題所在我們利用CAE軟件進行模擬成形計算。對于復雜沖壓零件的成形過程，不但同一時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定對變形路徑和各部分的變形程度的影響也非常明顯。

一般劃分網格時，首先建立一個拓撲結構模型。這一步驟是連接分離的型面，使你可以在網格劃分的時候得到連續的網格(兩個相連的元素在分界線之問共同享用相同的節點)。系統能通過你所定義的公差自動辨認普通表面之問的分界線，以建立我們所說的拓撲模型。建立好拓撲結構以后，應定義網格劃分的參數，并進行網格的自動劃分。一般情況下要求用戶最少確定四個參數，包括最小元素大小，最大元素大小，兩個相連的元素之問的法向夾角，網格的弦高。最小元素的大小影響著網格劃分中最小元素的尺寸。當模型的型面比較平坦時它最大元素的大小則受最大元素參數的影響。兩個相連的元素之問的法向夾角所起的作用是規定了兩個相連元素之問的最大法向夾角，即當兩個元素的夾角大于用戶給定的值時，這兩個元素會分裂為更多的元素，故它影響著倒角和小圓角部分的網格密度，它的值越小網格則越密。例如:一般我們在劃分模具網格時，它的拉延圓角最好有五行元素，這時調整法向夾角的參數就可以達到目的。弦高的大小則影響著大網格半徑表面上的網格密度，它的值越大，則網格越少。在汽車覆蓋件模擬中，板料數據一般都是曲線，因此板料的網格劃分與模具的劃分不一樣。 轉貼于

根據實際需要確定板料特性，應力應變關系=537(0.0102+)0.23MPa，法向各項異性系數為1.8。其他參數如下:揚氏模量2.07E+5 MPa;屈服極限210 MPa;泊松比0.28;板材厚度0.8mm;板料質量密度7.83E-9;r0=1.87， r45=1.27，r90=2.17。由于摩擦系數必須有實驗得出，特別是幾種常用材料在工業生產中的實際摩擦系數。考慮到汽車覆蓋件生產廠家和模具生產廠家的實際，一般不考慮使用油，在拉延前要使用清潔防銹油清理兼。因此我們必須通過試驗來得出在幾種不同條件下的摩擦系數，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。測定為此我們設計了覆蓋件模具的摩擦系數和實際拉延筋拉延阻力的測定的試驗，詳細試驗結果在第六章中。摩擦系數根據測量結果給定0.175 ，拉延筋選取單圓筋，拉延阻力為0.178KN/mm。

2. 汽車覆蓋件沖壓的有限元模擬結果分析

經過計算后，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，而在應變云圖中紅色表示正應變，深藍表示副應變。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。通過主應變和次應變云圖可以看出在突起的鼓包頂端處為雙向拉應變發生破裂，并目_從板料輪廓的變化發現在有拉延筋的地方板料兒乎沒有流動，形成過度脹形，凹坑底部破裂處也同樣出現脹形過度問題。而模具拉延直壁處的破裂卻是不同形式的，該處的主應變為拉應變，次應變為壓應變，為明顯的拉深破裂狀態。之所以只有這個直壁角破裂是因為這個角離大鼓包最近，并且通過成形過程的模擬我們發現這個直角壁首先成形，從而在凹坑成形前破裂。其它四個角由于拉延高度低并且沒有復雜的凸凹變形，都有足夠的板料流動量，板料的流動情況良好，所以沒有破裂。

3. 汽車覆蓋件沖壓工藝改進方案

在去掉拉延筋，變化壓邊力后還是無法緩解，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;把型面中那一個接近大直角型面過渡改為一個小緩坡，減緩了陡峭程度;由于模具進料困難，所以去掉拉延筋，然后設定壓邊力為400KN，摩擦系數為0.12，進行模擬后如圖4所示。可以看出與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. 結論

世界上每年的鋼材有半數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、船舶及許多民用工業中都占有相當重的比例。因此，提高相應的成形技術和制造水平是一個具有普遍意義的大課題。因此，文章在汽車覆蓋件數值模擬和試驗研究的基礎上，采用有限元的數值模擬及試驗研究的方法，對汽車覆蓋件拉延過程中的成形進行了數值模擬和試驗研究。

參考文獻

篇3

    由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩定、成本低以及可加工復雜形狀等一系列優點,在機械行業的應用非常廣泛,占有十分重要的地位[1]。但是沖壓模具的設計主要依據工程師長期積累的經驗。對于復雜的成形工藝和模具,設計質量難以得到保證;一些關鍵性的設計參數要在模具制造出來之后,通過反復的調試、修改才能確定。這樣就浪費了大量的人力、物力和時問[2-3]。隨著有限元技術和計算機技術的發展,數值模擬已逐漸成為工藝分析及優化設計的有效工具。

    1. 有限元模型的建立和參數設定

    一般汽車覆蓋件工藝設計流程具體分析如下: (1) 根據產品圖及產品沖壓工藝設計,進行詳細的車身產品工藝性分析。為了實現拉延或創造良好的拉延條件,必須合理考慮沖壓方向、工藝補充部分形狀以及壓料面形式、拉延筋布置等重要工藝因素。其中包括利用計算機進行的工藝補充面三維設計。(2) 在滿足產品使用的前提下,將過剩的質量要求及時反饋給產品設計部門,進行研討,力爭把產品完善到最簡單、最合理的工藝要求,以克服產品的過剩質量,減少不必要的工裝投入。(3) 利用計算機進行車身產品的沖壓工藝性分析,進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、把握產品使用性能要求的前提下,考慮用戶使用和維修,利用塑性加工原理、沖壓工藝知識和模具設計結構的有關知識,設計沖壓工藝過程圖。在設計過程中,同時要分析沖壓工藝方案,發現不足之處,進行必要的修正。(4) 模具設計人員按照沖壓工藝過程圖的基本要求進行模具設計,模具CAD設計包括上、下模座,工作部分零件,導向部件,定位零件和進出料裝置等設計。數控編程和模型人員按照沖壓工藝過程圖和模具圖進行數控編程和模型制造,最后按照沖壓工藝過程模具圖要求進行機械加工和模具裝配調試,最終調試出合格的產品。

    選用某轎車內部地板零件產品圖,此零件是一個比較復雜的中小型車身結構件。由于零件拉延深度深,并且具有局部反拉延,因此成形過程估計會出現問題,為了驗證問題所在我們利用CAE軟件進行模擬成形計算。對于復雜沖壓零件的成形過程,不但同一時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定對變形路徑和各部分的變形程度的影響也非常明顯。

    一般劃分網格時,首先建立一個拓撲結構模型。這一步驟是連接分離的型面,使你可以在網格劃分的時候得到連續的網格(兩個相連的元素在分界線之問共同享用相同的節點)。系統能通過你所定義的公差自動辨認普通表面之問的分界線,以建立我們所說的拓撲模型。建立好拓撲結構以后,應定義網格劃分的參數,并進行網格的自動劃分。一般情況下要求用戶最少確定四個參數,包括最小元素大小,最大元素大小,兩個相連的元素之問的法向夾角,網格的弦高。最小元素的大小影響著網格劃分中最小元素的尺寸。當模型的型面比較平坦時它最大元素的大小則受最大元素參數的影響。兩個相連的元素之問的法向夾角所起的作用是規定了兩個相連元素之問的最大法向夾角,即當兩個元素的夾角大于用戶給定的值時,這兩個元素會分裂為更多的元素,故它影響著倒角和小圓角部分的網格密度,它的值越小網格則越密。例如:一般我們在劃分模具網格時,它的拉延圓角最好有五行元素,這時調整法向夾角的參數就可以達到目的。弦高的大小則影響著大網格半徑表面上的網格密度,它的值越大,則網格越少。在汽車覆蓋件模擬中,板料數據一般都是曲線,因此板料的網格劃分與模具的劃分不一樣。

    根據實際需要確定板料特性,應力應變關系=537(0.0102+)0.23MPa,法向各項異性系數為1.8。其他參數如下:揚氏模量2.07E+5 MPa;屈服極限210 MPa;泊松比0.28;板材厚度0.8mm;板料質量密度7.83E-9;r0=1.87, r45=1.27,r90=2.17。由于摩擦系數必須有實驗得出,特別是幾種常用材料在工業生產中的實際摩擦系數。考慮到汽車覆蓋件生產廠家和模具生產廠家的實際,一般不考慮使用油,在拉延前要使用清潔防銹油清理兼。因此我們必須通過試驗來得出在幾種不同條件下的摩擦系數,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。測定為此我們設計了覆蓋件模具的摩擦系數和實際拉延筋拉延阻力的測定的試驗,詳細試驗結果在第六章中。摩擦系數根據測量結果給定0.175 ,拉延筋選取單圓筋,拉延阻力為0.178KN/mm。

    2. 汽車覆蓋件沖壓的有限元模擬結果分析

    經過計算后,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,而在應變云圖中紅色表示正應變,深藍表示副應變。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。通過主應變和次應變云圖可以看出在突起的鼓包頂端處為雙向拉應變發生破裂,并目_從板料輪廓的變化發現在有拉延筋的地方板料兒乎沒有流動,形成過度脹形,凹坑底部破裂處也同樣出現脹形過度問題。而模具拉延直壁處的破裂卻是不同形式的,該處的主應變為拉應變,次應變為壓應變,為明顯的拉深破裂狀態。之所以只有這個直壁角破裂是因為這個角離大鼓包最近,并且通過成形過程的模擬我們發現這個直角壁首先成形,從而在凹坑成形前破裂。其它四個角由于拉延高度低并且沒有復雜的凸凹變形,都有足夠的板料流動量,板料的流動情況良好,所以沒有破裂。

    3. 汽車覆蓋件沖壓工藝改進方案

    在去掉拉延筋,變化壓邊力后還是無法緩解,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;把型面中那一個接近大直角型面過渡改為一個小緩坡,減緩了陡峭程度;由于模具進料困難,所以去掉拉延筋,然后設定壓邊力為400KN,摩擦系數為0.12,進行模擬后如圖4所示。可以看出與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. 結論

    世界上每年的鋼材有半數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、船舶及許多民用工業中都占有相當重的比例。因此,提高相應的成形技術和制造水平是一個具有普遍意義的大課題。因此,文章在汽車覆蓋件數值模擬和試驗研究的基礎上,采用有限元的數值模擬及試驗研究的方法,對汽車覆蓋件拉延過程中的成形進行了數值模擬和試驗研究。

    參考文獻

篇4

關鍵詞畢業論文；模具設計；復合模；正反拉深

ABSTRACT

DevelopsunceasinglyalongwiththeChineseindustry,themoldprofessionalsoappearsmoreandmoreimportantly.Thepresentpaperthenisdesignstheprocessingairfiltershellthemold.Firsthascarriedontheprocessingcraftandthestructurecraftanalysistotheprocessingcomponents.Proposedthroughthecomputationsemifinishedmaterialssizeandthedrawingcoefficientfourkindofplans,finallydeterminedusesfallsthematerial,theproandcondrawingsuperposabledie.Hasmadethereasonablearrangementtothemoldplatoontype,enablesthematerialusefactortoachievethehighlevel.Hascalculatedeachrammingcraftstrengthwhichintherammingprocessneeds,includingfallsnearbythematerialstrength,theex-denningstrength,thepressurethestrength,thedrawingstrength,thetopmaterialstrengthandsoon,andhascarriedonthereasonabletonnageprimaryelectiontothepress.Thesuperposablediehasusedthetruethingforminthestructure,calculatedfellthematerial,thedrawingandthecounter-drawingeffectiverangesize.Closedhascarriedonthereasonabledeterminationhighlytothemold,butalsodesignsthemoldthemajorpartstofallthematerialconcavemold,theconvex-concavemold,thecounter-drawingraisedmold,thecounter-drawingconcavemold,theconcavemolddeadplateandsoon.Listedthemoldtoneedthecomponentsthedetaileddetailedlist,andhasproducedthereasonableassemblydrawing.Becausethedrawingdepthisbig,alsocarriedonthepowertothepresselectricalmachinerytoexamineandtoproposethelubricationattachmentworkingprocedure,couldcausethedrawingsmoothlytocomplete.Finallyledthewraptomoldmajorpartstocarryonthesimpleprocessingcraftrouteformulation.Thisdesignregardingusesthesingleactingpresstocarryontheproandcondrawingtohavethecertainreferencefunction.

Keywordsgraduationthesis;molddesign;superposabledie;proandcondrawing

本次設計中，只對模具中的一個重要零件進行簡單的工藝路線的分析，其余的零件將不在具體分析和計算。在這里選擇導套為加工對象。

導套、護套及套類凸模均為套類零件，其加工工藝基本相同。導套和導柱一樣，是模具中應用最廣泛的導向零件。盡管其結構形狀因應用部位不同而各異，但構成導套的主要表面是內、外圓柱表面，可根據其結構形狀、尺寸和材料的要求，直接選用適當尺寸的熱軋圓鋼為毛坯。

在機械加工過程中，除保證導套配合表面的尺寸和形狀精度外，還要保證內外圓柱配合表面的同軸度要求。導套的內表面和導柱的外圓柱面為配合面，使用過程中運動頻繁，為保證其耐磨性，需有一定的硬度要求。因此，在精加工之前要安排熱處理，以提高其硬度。

本次設計成功地設計出一副落料、正反拉深復合模，在設計過程中對很多工藝力進行了詳細的計算，在壓力機的選擇上參照了現行選擇壓力機的通用法則。這次設計解決了采用雙動壓力機進行正反拉深的傳統模式，將落料、正拉深及反拉深同時在一副裝在開式單動壓力機上的模具中完成，很大程度的提高了生產效率和制造精度。很適合中國現在模具高速自動化發展的趨勢。

目錄

1分析零件的工藝性1

2確定工藝方案2

2.1計算毛坯尺寸2

2.2計算拉深次數4

2.2.1正拉深4

2.2.2反拉深5

2.3確定工藝方案5

3主要工藝參數的計算6

3.1確定排樣、裁板方案6

3.2確定各中間工序尺寸8

3.3計算工藝力、初選設備9

3.3.1落料、正拉深過程9

(1)落料力9

(2)卸料力9

(3)拉深力10

(4)壓邊力10

3.3.2反拉深過程11

(1)反拉深力11

(2)頂料力11

3.3.3拉深功的計算11

3.3.4初選壓力機11

4模具的結構設計13

4.1模具結構形式的選擇13

4.2模具工作部分尺寸計算13

4.2.1落料13

4.2.2正拉深15

4.2.3反拉深16

5選用模架、確定閉合高度16

5.1模架的選用16

5.2模具的閉合高度16

5.3壓力中心17

6模具的主要零部件結構設計17

6.1落料凹模17

6.2凸凹模18

6.3反拉深凸模19

6.4反拉深凹模20

6.6上墊板23

6.7凹模固定板24

7模具的整體安裝25

7.1模具的總裝配25

7.2模具零件26

8選定沖壓設備27

8.1壓力機的規格27

8.2電動機功率的校核28

9附加工序29

10主要零件的加工29

11總結32

參考文獻33

致謝34

參考文獻

［1］鄭家賢.沖壓工藝與模具設計實用技術［M］.北京：機械工業出版社，2005.

ZhengJiaxian.Rammingcraftandmolddesignpracticaltechnology［M］.Beijing:MechanicalindustryPress,2005.(inChinese)

［2］沖模設計手冊編寫組.沖模設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1999.

Diesthedesignhandbookcompilationgroup.Diesthedesignhandbook［M］.Beijing:MechanicalindustryPress,1999.(inChinese)

［3］劉心治.冷沖壓工藝及模具設計［M］.重慶：重慶大學出版社，1995.

LiuXinzhi.Coldrammingcraftandmolddesign［M］.Chongqing:ChongqingUniversityPress,2005.(inChinese)

［4］盧險峰.沖壓工藝模具學［M］.北京：機械工業出版社，1997.

LuXianfeng.Rammingcraftmoldstudy［M］.Beijing:MechanicalindustryPress,1997.(inChinese)

［5］周大雋.沖模結構設計要領與范例［M］.北京：機械工業出版社，2005

ZhouDajun.Diesthestructuraldesignmainpointandthemodel［M］.Beijing:MechanicalindustryPress,2005.(inChinese)

［6］中國機械工程學會鍛壓學會.鍛壓手冊［M］.北京：機械工業出版社，2002.

Chinamechanicalengineeringacademicsocietyforgingandstampingacademicsociety.Forgingandstampinghandbook［M］.Beijing:MechanicalindustryPress,2002.(inChinese)

［7］鐘毓斌.沖壓工藝與模具設計［M］.北京：機械工業出版社，2002.

ZhongYubin.Rammingcraftandmolddesign［M］.Beijing:MechanicalindustryPress,2002.(inChinese)

［8］彭建聲.簡明模具工實用技術手冊［M］.北京：機械工業出版社，2004.

篇5

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.011

1 后橋殼工序介紹

后橋殼是汽車的重要零件之一，當在動載荷條件下時，要求橋殼在具有足夠的強度和剛度，因為它起著支承汽車荷重的作用，同時它還是主減速器、差速器及驅動車輪傳動裝置的外殼。再同等條件下還應該力求減小橋殼的總體質量。另外橋殼還應具備結構簡單，制造成本低，便于保證主減速器拆裝、維修、保養、調整等等優點。

現今在微車行業中因三段式沖壓焊接整體式橋殼制造工藝簡單、制造成本低等優勢，使其成為是后橋殼最普遍使用的結構形式，其結構組成如圖1。

橋殼中段主要構件：一、后橋上下半殼焊接體，見圖2。二、背蓋，見圖3。

2 后殼蓋工藝技術分析

后橋上下殼體是一個外形非常復雜的零件，成型后不需要整形、切割就直接焊接上/下半殼體以目前的制造技術是不太可能實現的，生產中要得到合格的沖壓殼體，一般要經過以下幾道沖壓工藝：一、落料；二、拉延成形；三、打平；四、切兩端頭；五、切兩邊；六、沖孔。

第一道工序：落料，經過實踐，把其形狀設計為帶角帶圓弧的可以避免拉延成形時縱向和橫向嚴重起鄒。見下圖4。落料工序邊角毛刺必須保持在圖紙要求的公差范圍內，否則對后面的工序會有不同程度的影響！

第二道工序：拉延成形，根據橋殼應力分布情況的不同，將橋殼分為三個區域進行分析，如圖5所示

拉延成形工序是上凸模在沖壓機滑塊的作用下把落料件送入下凹模里的過程。在成形前用定位塊完全限制好它的平面自由度，當沖壓機滑塊下行時，上凸模與落料件接觸，并開始彎曲成形。隨著沖壓機滑塊的進一步下行，上凸模壓著落料件進入下凹模中，最后壓緊成形。沖壓機滑塊上行后，成形后的零件由于鋼材的回彈作用與退料塊留在凹模中，最后推料塊成形的零件頂出凹模，再由人工或機械手取出。

Ⅰ區域可以把它近似看成U形零件的彎曲，主變形是區圓角部分，受壓應力是材料的內層，受拉應力是材料外層。

Ⅱ區域在零件成形的過程中材料厚度有變小的趨勢。零件底面部分因為受到較大壓應力作用，所以在零件成形的過程易于產生失穩而出現凹陷變形。

Ⅲ區域圓角部分應力、應變與彎曲相似，側壁在徑向受拉應力的同時，周向受到壓應力的作用，因此側壁材料厚度有增大的趨勢，在成形過程中零件容易產生起皺現象。

在生產過程中模具的凸凹模間隙值的大小對彎曲件質量有直接影響。間隙過大，則回彈也大，零件的尺寸和形狀不易保證；間隙過小，會使零件邊部壁厚減薄，降低模具壽命，且彎曲力大，必須選擇合理的凸凹模間隙，間隙小一些，起皺區域小，橋殼的質量和后續加工性能得到保證而隨著間隙值的減小，工藝力卻大幅增加，對成行設備和模具提出了更高的要求，需要更高噸位的設備和更高質量的模具。在實際應用中應該綜合考慮設備條件，包括成形設備和后續切割焊接設備條件，以及對橋殼零件的精度、質量等的要求確定合理的凸凹模間隙值。

在這道工序中必須保證整個零件最高高度值與把零件平鋪在水平面上的平面度符合圖紙要求。

綜上所述，拉延成形工序注意事項是預防側面起皺，零件表面發生拉傷等。同時，如圖6所示開口處的尺寸必修保持在一定的尺寸范圍，才能保證下一道工序打平時得到開口處的尺寸在合格范圍，面1，2，3，4的平面度也要保持在一定的尺寸范圍，以保證后面切邊工序時有足夠的邊料。同時，成形階段零件表面不允許有拉傷，否則也會影響后面的工序！

第三道工序，打平，首先，該工序常出現的問題是定位不穩，打平出來的各個零件誤差大，這樣就會引起切兩端和切兩邊時主要尺寸無法保證。在打平過程中一旦調好模具就得把定位點焊死；其次，因為該零件的表面是過度面，很難保證打平模上下模能很好地接觸，常出現有些點打不著的現象，該現象也只能靠現場人工修復，同時加強整個模具縱橫向的定位；再次，如果拉延成形時殼體開口尺寸太大，在打平過程中因為材料的回彈性，也無法把零件打平到合格的尺寸！

第四道工序，切兩端頭，第一、該工序必須保證刃口鋒利，切后的零件不能有毛刺，否則會嚴重影響到下到工序的，如果上模的型腔不合格在切兩端時零件的開口尺寸會變大，這時得對型腔進行人工修復！第二、零件的定位必須保證零件對稱切兩端頭，一般調好定位后就點焊死！

第五道工序，切兩邊，這道工序常引起的問題是切兩邊后，上下殼體合并時左右互相錯開、上下面互相錯開達不到圖紙要求，左右錯開一般是由模具的左右定位引起的，一般需要調好定位后點焊死，上下錯一般是由切邊時模具間隙難于保證或者刃口不鋒利引起切邊時把殼體的開口尺寸拉大，這樣我們只能加大模具的修復工作！另外為了保證切邊時零件尺寸的穩定性，還得增加一個氣夾定位裝置來實現零件的穩定性。

第六道工序，沖孔，該工序容易在沖孔的過程讓零件的開口尺寸增大，引起該問題的主要原因是零件與下模的接觸不穩定造成的，出現該問題時需要我們及時修復下模，保證零件的定位接觸良好。

后蓋沖壓主要工藝如下：一、落料；二、拉延成形；三、打平；四、切邊沖孔；五、手工去毛刺。后蓋沖壓工藝常出現的問題如下：

（1）后蓋選用的材料是為一定厚度的的鋼材，剛開始落料為正方形狀，經過批量生產我們發現該零件在拉延成形中會出現撕裂現象，圖7所示。

過現場工藝技術分析：發現該零件在拉延成形過程中側壁變薄不一致，特別是成形四個角對應的壁厚出現嚴重拉延變薄現象。經過不斷的現場實踐及分析，我們發現當把落料改為圓形即落料為圓板材料時發現后蓋拉延成形的壁厚得到大大的改善，因此我們決定采用落料為圓板料來拉延成形，此后的批量生產再也沒有出現過后蓋側壁被拉裂的現象過。

（2）后蓋打平位置如圖8所示，該地方的平邊度要求比較高，一般不能大于0.05mm，在切邊沖孔工序時，廢料切斷刃口要保持鋒利并及時清除廢料，否則在該工序會引起零件報廢，沖出的孔大小要在圖紙要求的公差范圍內，并且毛刺要小，否則就得調整修復凹凸模。

參考文獻：

[1]于斌.沖壓焊接式驅動橋殼成形過程數值仿真研究[D].山東：山東大學碩士學位論文，2007.

[2]劉為.汽車后驅動橋殼有限元分析[D].合肥：合肥工業大學碩士學位論文，2012.

篇6

1.沖壓過程中機械運動的概述

冷沖壓就是將各種不同規格的板料或坯料，利用模具和沖壓設備（壓力機，又名沖床）對其施加壓力，使之產生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產都是采用立式沖床，因而決定了沖壓過程的主運動是上下運動，另外，還有模具與板料和模具中各結構件之間的各種相互運動。

機械運動可分為滑動、轉動和滾動等三種基本運動形式，在沖壓過程中都存在，但是各種運動形式的特點不同，對沖壓的影響也各不相同。

既然沖壓過程存在如此多樣的運動，在沖壓模具設計中就應該對各種運動進行嚴格控制，以達到模具設計的要求；同時，在設計中還應當根據具體情況，靈活運用各種機械運動，以達到產品的要求。

沖壓過程的主運動是上下運動，但是在模具中設計斜楔結構、轉銷結構、滾軸結構和旋切結構等，可以相應把主運動轉化為水平運動、模具中的轉動和模具中的滾動。在模具設計中這些特殊結構是比較復雜和困難，成本也較高，但是為了達到產品的形狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。

2.沖裁模具中機械運動的控制和運用

沖裁工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼續下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動導致板料分離，然后凸、凹模分開，卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運動。卸料板的運動是非常關鍵的，為了保證沖裁的質量，必須控制卸料板的運動，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命減少。

按通常的方法設計落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開。在不影響工件質量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊，以使落料沖孔運動完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來，工件與廢料也就自然分開了。

對于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模，同時施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時先使材料變形達到壓型目的，再繼續落料沖孔運動，往往可以減少一個工步的模具，降低成本。

有些沖孔模具的沖孔數量很多，需要很大沖壓力，對沖壓生產不利，甚至無足夠噸位的沖床，有一個簡單的方法，是采用不同長度的2～4批沖頭，在沖壓時讓沖孔運動分時進行，可以有效地減小沖裁力。

3.彎曲模具中機械運動的控制和運用

彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿的運動是非常關鍵的，為了保證彎曲的質量或生產效率，必須首先控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應特別注意一點，最好在彎曲運動中，要有一個運動死點，即所有相關結構件能夠碰死。

有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模上脫落，這時，往往需要用到斜楔結構或轉銷結構，例如，采用斜楔結構，可以完成小于90度或回鉤式彎曲，采用轉銷結構可以實現圓筒件一次成型。

值得一提的是，對于有些外殼件，如電腦軟驅外殼，因其彎曲邊較長，彎頭與板料間的滑動，在彎曲時，很容易擦出毛屑，材料鍍鋅層脫落，頻繁拋光彎曲沖頭效果也不理想。通常的做法是把彎曲沖頭鍍鈦，提高其光潔度和耐磨性；或者在彎曲沖頭R角處嵌入滾軸，把彎頭與板料的彎曲滑動轉化為滾動，由于滾動比滑動的摩擦力小得多，所以不容易擦傷工件。

4.拉深模具中機械運動的控制和運用

拉深工藝的基本運動是，卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸，并繼續下降，進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料體積成形，然后凸、凹模分開，凹模滑塊把工件推出，完成拉深運動。卸料板和滑塊的運動非常關鍵，為了保證拉深件的質量，必須控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則拉深件容易起皺，甚至裂開；其次應確保凹模滑塊壓力足夠，以保證拉深件底面的平面度。拉深復合模設計合理，可以很好地控制結構件的運動過程，達到多工序組合的目的。例如典型的落料拉深切邊沖孔復合模具的設計。

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[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634（2013）05-0061-03

0 引言

模具工藝設計類課程包括《沖壓工藝及模具設計》、《塑料成型工藝及模具設計》、《鍛造工藝及模具設計》等三門核心主干課程，同時又是實踐性和實用性很強的專業課程，其教學效果的好壞將直接關系到后續各教學環節質量的高低，進而影響到實踐能力及創新人才的培養目標，因此在模具人才培養計劃中占有重要地位。多年來，三大模具工藝設計類課程一直在進行課堂教學和實踐教學的改革，激發了學生的學習興趣，增強了學生的實踐能力及科技創新能力，為后續課程的學習奠定了扎實的理論基礎。

1 融合多種教學手段和方法，建立“4+4”課堂教學模式，提高教學效果和教學質量

模具工藝設計類課程的共同特點是：模具結構復雜，種類繁多，動作過程難于理解；教學概念眾多，知識點分散，難以形成完整的知識鏈；知識涵蓋面寬，內容交叉性強，課程涉及到諸如工程制圖、機械設計、沖壓設備、模具制造工藝、工程材料等課程，增加了學習和講授的難度[1]。課題組在多年的教學工作中，根據模具工藝設計類課程的特點，逐步形成了4種教學手段加4種教學方法的“4+4”課堂教學模式，提高了教學效果和教學質量。

1.1 四種教學手段并用，強化教學效果

工藝設計類課程不能單純盲目地追求現代化教學手段，不同的教學內容應靈活采用傳統板書、實物樣件、模型教具及實驗設備、多媒體等教學手段，才能起到良好的輔助教學效果[2]。

傳統板書即“粉筆+黑板”，其可以給學生充分的思考空間，因此，理論公式推導、工藝參數分析等工藝設計類教學內容非它莫屬。

實物樣件主要是來自工廠、生活中的各種金屬薄板沖件、塑料制件等，這些樣件的展示，更能激發學生的專業興趣，而興趣則是最好的老師。

模型教具及實驗設備即實驗用金屬材質或塑料材質的沖壓模、塑料模以及沖床、注射機等，對于實踐性較強的模具安裝與調試、設備使用與操作等教學內容，需要采用現場教學方法，這樣既能充分調動起學生的主觀能動性，又能提高學生的動手能力和實踐能力，教學效果好于純課堂授課。

多媒體輔助教學課件可將復雜的模具結構、工作過程通過三維造型、動畫仿真加以展示，生動、形象又直觀，它可變繁為簡，變抽象為具體，易于理解和掌握，提高了學生學習的積極性。

1.2 融合四種教學方法，提高教學質量

工藝設計類課程有很強的實用性，需采用各種教學方法，包括討論式、啟發式、專題講座式、設計案例式等，激發學生學習興趣，引導學生思考并提出問題，增強模具設計能力，提高教學質量。

1）重點內容啟發式。模具工藝參數的設計及工藝方案的確定是課程的重點內容，通過實物樣件，引導和啟發學生利用所學知識，分析參數設置的利弊，提出若干工藝方案，并總結出各種方案的適用范圍，重點內容吃透弄懂，印象深刻。

2）疑難問題討論式。各種成形缺陷的影響因素，除了理解記憶還要知道“為什么”。利用實物缺陷件，組織學生分析和討論其特點和成因，加深學生對相關理論知識的理解和認識。

3）高新科技講座式。將本行業先進的成形技術和成形裝備、科技成果引入課堂，聘請企業工程師對學生進行專題講座，了解相關理論在企業的應用情況、企業產品、企業對人才的具體要求等等，拓展視野，激發學習熱情。

4）設計內容案例式。課程的教學目標是完成模具設計，設計內容始終貫穿整個教學過程。采用案例式教學，將模具設計和理論教學同步進行，促使學生緊緊圍繞產品的設計來思考和分析每個教學內容，學習目的明確，設計思路清晰。

2 改革實踐教學模式，增強實踐能力和創新意識的培養

河北科技大學模具畢業生面向企業者居多，而企業急需的是具有較強的實踐能力及創新精神的應用型人才，實踐教學正是工科學生工程實踐能力及創新精神培養的主要途徑。針對模具方向的具體情況，對實踐教學的內容、方法進行了改革，取得了較好的效果。

2.1 搭建專業實驗平臺，開設數控技能培訓周，增 強綜合實驗能力

傳統的實驗教學多是隨堂安排，跟著教學進度，多為小型、單個的驗證性和演示性實驗，學生只是按照實驗指導書被動地實驗，缺乏主動性和實驗熱情，少有動手實踐的機會，更無法體現創新意識的培養[3]。因此，從2010年開始，河北科技大學對實踐教學環節進行改革，搭建了兩周的專業實驗平臺，將分散在塑模、沖模、鍛模等專業課程中的30學時15個實驗從理論教學中獨立出來，納入專業實驗周。學生按照實驗大綱要求，自行設計實驗方案，由任課教師審核，實驗教師與任課教師共同指導，學生自行完成。另外，開設了數控技能培訓周，學生在教師的指導下，運用多學科的理論知識，經過了“繪圖-編程-操作-加工”的全面訓練，充分調動了學生的學習主動性和學習熱情，增強了綜合實驗能力和創新意識的培養。

2.2 建立多功能模具拆裝室，提高動手能力和模具設計能力

模具結構種類繁多、結構復雜，教材中的靜態圖例說明簡略，學生讀圖、看圖均感吃力，給專業課的教學及后續課程設計和畢業設計造成不利影響。因此河北科技大學籌建了集掛圖、模型、仿真動畫三位為一體，以實現模具拆裝、測繪、現場教學等多功能的模具拆裝室。

模具室現有塑模、沖模等20余套教具模型，工廠下線的小型沖壓模近十套，各種測量工具數十件，基本保證一個標準班學生在專業實驗平臺中人手使用一套模具。通過對模具的反復拆裝和測繪，加強學生對模具結構的感性認識，解決理論課中難以消化的模具細節的設計問題，提高學生的動手能力和模具的設計能力。

2.3 推進校企合作，理論與實踐相結合，提高學生科技創新能力

為提高學生獨立思考自主創新的能力，在畢業設計實踐環節中，著重強調課題的實用性和創新性。對已簽約的同學，可以直接進入用人單位，從企業中選用實際課題作為設計題目，教師掌握難度和工作量，由教師和企業技術人員雙重指導，理論指導實踐并在實踐中得以檢驗；教師也可以將自己縱、橫向科研課題或博、碩的研究項目，拆分為若干個難度適中的子課題作為設計題目，如“高強度鋼板沖壓性能的研究”、“液壓缸筒體擠壓成形”、“沖模標準件數據庫開發”等，激發學生的創新意識和科研興趣。另外，依托大學生科技創新項目與教師的科研項目，鼓勵并引導學生進入研究室，參與科學研究工作，將專業理論知識運用到實際問題解決中。幾年來，共有5篇畢業論文獲河北科技大學優秀論文獎，其中來源于河北省自然科學基金項目《大口徑直縫焊管成型機理與工藝優化》的畢業設計論文連續三年被評為河北科技大學優秀論文。

3 將計算機技術引入教學環節，進一步豐富教學內容，強化教學效果

多年來，課題組老師花費了大量的心血，通過多種途徑搜集素材，以工廠錄像、網絡視頻、3D（或2D）動畫及文字圖片等多種形式開發制作了專業主干課的多媒體教學系列課件，結合“4+4”課堂教學模式，取得了良好的教學效果，深得學生喜愛和歡迎。學生對課程評價均為優良，多媒體教學課件“鍛造工藝及模具設計”、“沖壓工藝及模具設計”、“塑料成型工藝及模具設計”、“模具方向輔助實習”課件先后獲得河北省課件大賽兩項二等獎及兩項三等獎，沖壓和鍛造的課堂教學一直使用課題組教師參編的十一五規劃教材。其中，《沖壓工藝及模具設計》教材采用三維實體造型技術描繪模具實體結構，便于學生理解，并率先在教材中引入先進的計算機模擬軟件分析的章節，豐富了教學內容，拓展了學生的知識面。

參考文獻

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中圖分類號：F407.471 文獻標識碼： A

1引言

我國社會經濟全面化發展進程中，人們的物質生活水平在不斷提高，從而汽車的需求量在不斷加大，所以需要汽車生產與制造車間能夠提供更多的產品，隨著汽車產品的更新換代，要求汽車沖壓車間的產能達到最大化，在這一要求下，就必須對沖壓車間的設備進行階段性的調整和優化，以達到產能最大化的基本要求，使沖壓車間的產能與社會需求能夠有效銜接，同時創造最大的經濟效益。

2汽車沖壓車間設備布局調整優化的研究

2.1 汽車沖壓車間設備布局存在問題

A汽車沖壓車間負責的工作是生產兩種不同車型的沖壓零件，每一年的生產效能可以達到五萬臺。汽車沖壓車間一共有19臺壓力機，設備布局的主要方式是將油壓機集中排列、機械壓力機集中排列。

A汽車沖壓車間自東向西的車間主跨為：

12MN油壓機、8MN油壓機、6MN油壓機、油壓機、8MN油壓機、6MN油壓機、5MN油壓機、13MN機械壓力機、8MN機械壓力機、5MN機械壓力機、5MN機械壓力機、5MN機械壓力機、13MN機械壓力機、8MN機械壓力機、8MN機械壓力機。

A汽車沖壓車間自西向東的車間副跨為：6MN機械壓力機、6MN機械壓力機、6MN機械壓力機、6MN機械壓力機。

由此我們能夠看出A汽車沖壓車間的總體設備布局的方式是傳統型的功能式布局，隨著生活水平的提高，消費群體的多樣化，消費者對汽車的追求越來越個性化，小批量多車型的生產是汽車企業面臨的新問題，為此，對沖壓車間提出了更高要求。當汽車沖壓車間產能提高到三種車型的沖壓零件生產時，就會看出A汽車沖壓車間的設備與效率都是不能完全符合的，因為三種不同車型的沖壓零件需要七百套大型沖壓模具來生產，如果車間的作息三班制的話，每年能夠生產10-12萬臺左右。針對這種產生效能的要求，汽車沖壓車間首要解決的問題就是沖壓設備的布局調整和優化。

2.2沖壓車間設備布局調整優化的研究方法

本文制定汽車沖壓車間設備布局調整優化方案主要遵循三個要素：產品沖壓工藝、壓力機設備排列組合以及物流路徑，之后采用靜態與動態的定性、定量分析，從而得出A汽車沖壓車間設備布局調整優化的整體方案。

第一，以汽車沖壓車間的工藝為主體，組織生產單元設備布局的整體構建。

第二，汽車沖壓車間的優化目標設定為最低物流費用、設備最小占用面積等成本最小化。

滿足以上兩點，結合汽車沖壓車間整體安全性、美觀性，就能夠為A汽車沖壓車間制定出全面的、綜合的設備布局調整優化方案。

3以汽車沖壓車間的工藝為主體，組織生產單元設備布局的整體構建

A汽車沖壓車間原有19臺壓力機設備，為了適應更高的生產效能要求，再增添9大壓力設備。A汽車沖壓車間生產項目有三種，結合不同的產量要求，可以制作成一個整體的制造系統，我們將二十八臺壓力機組成起來，之后有效分為單元，可以成組分類，分為七個小單元，單元中的壓力機設備的布局和構建參見表1與圖2。在這種布局狀態下，能夠有效提高A汽車沖壓車間的生產效能。

表1汽車沖壓車間成組生產單元設備布局基本框架表

生產單元

號

排號 設備類型及規格

工作臺面長×寬/m×m

主要生產零件

備注

1線

1

2

3

4 12MN油壓機

8MN機械壓力機

8MN機械壓力機

8MN機械壓力機

4.200x2.400

4.000x2.240

3.350x2.134

3.350x2.134

卡車系列駕駛室、商務車和轎車的車身等人型內外板覆蓋件

2線

1

2

3

4 8MN油壓機

SMN機械壓力機

SMN機械壓力機

SMN機械壓力機

3.500x2.000

3.150x1.800

3.150x1.800

3.150x1.800

卡車系列駕駛室、商務車和轎車的車身等中等內板件

3線

1

2

3

4

5 10MN油壓機

6MN機械壓力機

6MN機械壓力機

6MN機械壓力機

6MN機械壓力機

3.500x2.000

3.040x2.181

3.040x2.181

3.040x2.181

3.040x2.181

卡車系列駕駛室、商務車和轎

車的車身等門蓋類內外板件

4線

1

2

3

4 6MN油壓機

5MN機械壓力機

5MN機械壓力機

5MN油壓機

3.000x1.800

3.052x1.065

3.052x1.065

3.000x1.800

卡車系列駕駛室、商務車和轎車的車身等梁類件和加強板件

新增加

新增加

5線

1

2

3 8MN油壓機

6MN機械壓力機

6MN油壓機

3.500x2.000

3.040x2.181

3.040x2.181

卡車系列駕駛室、商務車和轎車的車身等中型外板件

新增加

6線

1

2

3

4 8MN機械壓力機

5MN機械壓力機

5MN機械壓力機

5MN機械壓力機

3.350x1.800

3.052x1.065

3.052x1.065

3.052x1.065

卡車系列駕駛室、商務車和轎車的車身等人型、特人型內外板覆蓋件

新增加

新增加

7線

1

2

3

4 16MN油壓機

8MN機械壓力機

8MN機械壓力機

10MN油壓機

5.200x2.500

4.200x2.200

4.200x2.200

5.200x2.500

卡車系列駕駛室、商務車和轎車的車身等梁類與加強板件

新增加

新增加

新增加

新增加

圖2汽車沖壓車間成組生產單元設備布局基本框架圖

4汽車沖壓車間的優化目標設定為最低物流費用、設備最小占用面積等成本最小化

在這一部分中可以采用Flexsim仿真軟件對A汽車沖壓車間成本最小化、效益最大化進行設計與分析。

（1）首先需要對上文中A汽車沖壓車間二十八臺壓力機的布局方式進行仿真驗證，采用Flexsim軟件中的三維模型效果，這樣能夠分析出不同種類的壓力機組成與排列，不同的成組生產單元形式經過試驗之后，可以得出比較適合A汽車沖壓車間的生產效能要求，使調整優化方案的效果更好。仿真實驗中設備的動態布局能夠分析出適合A汽車沖壓車間的設備布局最佳方案，以此來降低壓力機正常運行時遭遇的風險指數，有效節省車間整體的運行成本，具體可以參見表2.

表2汽車沖壓車間設備布局的最佳方案

成組生產單元 組合類別 設備布局位置 備注

1線

2線

3線 A A1

A2

A3 A區為車間的第一主跨

4線

5線 B B1

B2 B區為車間的副跨

6線

7線 C C1

C2 C區為車間的第二主跨

（2）得出適合A汽車沖壓車間的設備布局方案之后，需要制定的是汽車沖壓車間的物流路線。運用Flexsim軟件中的仿真實驗步驟，對生產物流進行實驗，從運行開始能夠觀察出仿真運行的細節，這樣針對實際生產物流過程中出現的弊端和錯誤，可以早期發現、早期判斷、早期解決，及時的制定出預防與解決措施，使A汽車沖壓車間的投入成本降低、同時保證經濟效益最大化。

（3）采用Flexsim仿真軟件的實驗，最終能夠得出A汽車沖壓車間設備布局調整優化的相關數據以及報表，根據這些因素制定出符合A汽車沖壓車間的方案，使其具有合理性、物流暢通性、生產操作安全性和整齊美觀性，最終還是要利用Flexsim軟件對整體的方案進行利用率的數據進行實驗，這樣能夠得出方案的綜合性評價，使A汽車沖壓車間設備布局調整優化的方案具有科學性、合理性，也是對此方案的驗證與完善，保證生產的效率與運行的安全性，如圖3所示。

圖3汽車沖壓車間設備布局的優化方案圖

五、結語

綜上所述，在社會經濟的發展下，推動科技的發展是必然要求，對生產效能是社會發展中必須提高的一個因素，這樣才能夠滿足社會大眾的需求。文中利用Flexsim軟件技術實現了A汽車沖壓車間設備布局調整優化的方案制定，從中我們可以根據科學的數據與模型來實現最低成本投入、最大經濟效益的生產過程，這也說明在生產效能被提高的前提下，合理應用科學技術與信息技術，也是提高經營效益最有效的方式。

參考文獻:

[1] 張曉萍. 系統仿真軟件Flexsim3.0實用教程[M]. 北京: 清華大學出版社, 2006.

[2] 孫軍艷. 基于Flexsim的車間設備布局優化設計[J]. 起重運輸機械, 2008(09).

[3] 孫洪華. 基于Flexsim的制造單元仿真研究[J]. 中國現代教育裝備, 2009(07).

篇9

中圖分類號：TG386 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0034-02

1.緒論

在金屬薄板成形中，建模與仿真可用于許多的領域，例如，預測測量流、分析應力、應變分布與溫度分布、確定成形力、預測潛在的缺陷與失效根源、改善零件品質與復雜性，以及降低制造費用。現今，常常將建模與仿真作為集成制造環境中，產品和過程設計的整體部分。在決定整個制造費用的早期階段做出重大決策時，雖然設計費用通常僅在總生產費用的5%與15%之間，但設計階段中采用建模與仿真，卻是至關重要的。因此，金屬薄板成形的新近研究均側重于應用建模和過程仿真。在仿真中，應考慮若干參數和影響因素。材料特性和組成律以及摩擦條件具有顯著重要性，而且，為了在金屬薄板成形中節約成本，提升可靠進行，建模與仿真時還應考慮幾何表示法和計算時間。

2.仿真方法及其主要特征

金屬薄板成形中采用的有限元仿真，正在迅猛發展。早期的沖壓件數字仿真僅利用計算機了解如何改善成形過程，主要側重于嘗試不同的方法。中期，已推廣了相當多的有限元法成功，可達到足以用于解決普通的復雜工業問題。今天，已獲得了若干用于成形仿真的商業編碼軟件。近來，除利用諸如MARC、COSMOS或ABAQUS之類通用軟件之外，還更廣泛和更經常采用專門針對金屬薄板成形的專用軟件。在這些專用軟件中，PAM-STAMP、AutoFORM、DYNA3D、ITS-3D、OPTRIS、FAST FORM3D是主要工具。

關于幾何復雜性，就金屬薄板成形工藝而言，在有些情況下，可按二維軸對稱問題予以仿真，但在大多數情況下，要求三維解。由于零部件在成形過程中，通常會經歷不小的塑性變形，隨著仿真繼續進行，網格的變形也十分顯著，因此，必須重新劃分網格，并在舊網格與新網格之間內插數據，以獲得精確的結果。該特點使仿真軟件不可或缺的自動及自適應重劃網格能力，成為其內置技術。目前，在金屬薄板成形中所用到商業軟件包內，包括了該內置技術。在這方面，自動重劃網格應完成以下兩個基本任務：（1） 確定符合零件幾何特點和復雜性的最佳網格密度分布；（2） 按照該點以前獲得的變形生成新網格。

3.有限元仿真在沖壓工藝中的預期作用

設計和制造復雜金屬薄板件通常非常耗時費錢。傳統制造方式是通過實驗方法或根據設計人員的實踐經驗，確定各種零件的可成形性，這樣做也會導致可成形性的問題。當引入新材料或制造一款全新零件時，設計人員沒有任何經驗可資依賴。對于這些零件，要基于工裝設計工程師的經驗，制造其原型模具。在加工出合格的優質零件之前，需測試原型模具和零件。這樣做，需要進行大量變更和調整，以提供硬模具，同樣，在生產出優質成品之前，硬模具應經歷包括次要（或在許多情況下為主要）調整的一系列試驗。這種方法在沖制實踐中，會導致研制周期長且研制期費用高。

大多數工業企業迫切希望縮短新制造沖壓成套模具的時間，以便在后來節約費用和資源，有限元仿真就能滿足這些要去，達到預期目的。在不同的設計和制造階段，均可有效進行仿真，用以支持決策。在設計階段需要進行首次仿真。該階段的仿真旨在大致估計可成形還是不可成形待制造零件。如果答案為“不能”，則必須修改設計。但是，在此階段，尚未用CAD系統充分描述零件的幾何形狀，且無工裝資料，因而，不可能進行完整仿真。所謂的一步仿真法特別適合這些用途，這是因為產品分析不需要聯編程序、補充約定，乃至許多工藝參數和條件。一步有限元法仿真還易于使用和快速提供結果，從而讓產品設計人員在正確的時間進行必要變更。

當已設計產品，并確認其“可成形”時，開發循環便進入了需要更精確仿真的過程和模具設計階段。在此階段，必須確定沖制步驟（工步）數，例如，第一次拉伸、第二次拉伸、修整、折邊，以及設計各沖制工步所用模具的幾何形狀。在該階段，通過CAD表面描述對模具幾何形狀建模，便可依照仿真結果修改模具數據。整合CAD和仿真系統，在有限的生產工裝設計時間內，充分獲得最佳沖制工步和模具幾何形狀，是至關重要的。此類分析需要考慮聯編程序、補充約定和工藝條件等因素，而有限元仿真適用于必要變更，乃至優化工藝參數，可以確保工藝的可行性以及產品質量的合格率。

有限元仿真在過程控制和過程優化中，也起到了十分重要的作用。例如，許多研究論文均涉及了在伸拉工藝中通過控制壓邊力，進行過程優化。利用過程仿真，以及通過控制壓邊力所做過程優化的結果，可提供進一步設計更主動成形工藝的可能性，從而提高產品質量和增強工藝穩健性。

在試驗階段，為了找到解決避免成形缺陷的方案，也需要進行仿真。為了探究缺陷的起始和發展機理，應進行一系列系統性仿真，所獲信息應有效地用于下一新模型的制造。不斷加強有限元仿真的功能，使之足以預測所有成形缺陷，提供最佳沖制模具和條件，則完全可以從設計與制作程序中取消原型工裝，且試驗和修改次數可顯著減少。從而可大大縮短該過程。這是工業上金屬薄板成形中最理想的有限元仿真方案。

4.金屬薄板成形仿真的新要求和新近發展

傳統的沖壓仿真的應用，主要集中于應變預測和推廣沖壓件的相關技能，是通過“單純應用”有限元仿真，幫助了用戶降低費用和縮短各種零部件的研制期。在現今，也還有無數這方面的實例。仿真不僅能夠利用上述方法預測后續問題的費用，而且還容許減少實際測試。

4.1 零件幾何形狀

如前所述，根據幾何復雜性，在有些情況下可按二維仿真金屬薄板成形，而在大多數情況下，則需要解三維軸對稱的問題。為了進行有效仿真，常可能（及在某些情況下必須）忽略對金屬流沒有顯著影響的所有次要幾何特點。不過，在某些特殊問題中，如液壓成形，或在許多伸拉工藝中，應考慮尺寸影響。在既定工業中，零件件設計已發生急劇變化。零件幾何形狀明顯受到美學設計的影響。大多數傳統形狀已為具有混合掃掠曲線和銳角的未來派設計所取代。因而，須引入具有更廣泛派生品種和延伸定制化的模型。由于零件幾何形狀對于任何進一步的設計與仿真具有基準作用，所以，還需要更復雜的零件幾何描述。

4.2 工件材料與模具材料

未來精確預測材料流和成形載荷，必須利用可靠數據。在大多數仿真中，均認為模具是剛性的，因而忽略了模具變形和應力。但是，在許多情況下，尤其是在某些薄板成形過程中，相對不大的模具彈性變形，可影響模具―工件接觸面處的接觸應力分布。因此，只要條件需要，就必須考慮模具的彈性變形。

隨著我國高效節能等需求日漸增加，制造廠家必須評估并采用用于結構件的新材料。基于這些需求，已開發了新鋁合金和新鋼種，例如，超高強鋼和雙向鋼，以及TRIP （相變誘導塑性）鋼，可增加先前利用傳統鋼種的可能約束。采用這些新材料就必須研究材料的特性，利用這些新材料的主要優點是，有助于減輕重量等。對于擬有效制造的零部件，這些新材料需要更高的精確度和參數化程度，以滿足成形仿真的需求。保持零件材料歷史和參數（例如，應變率、硬化等）溯源的可定制模型，已成為基本要求。

模具與工件之間接觸面處的摩擦（及此處的適當傳熱條件），可顯著影響材料流和生產零部件所需的成形載荷。因此，對于大多數金屬薄板成形操作而言，從可靠仿真的觀點來看，可靠的接觸面條件和參數非常重要。

4.3 制造過程

在最近數年里，已發明和引進了加速生產的新設備及新成形機。同樣，在最近十年間，成功引入了若干新創新的成形方法，例如，成形修正坯料等的液壓成形。這些新研究的目的始終是為了減少零部件數，而同時優化成形工步數。從可行性階段到最終確認，對于聚集材料供應商和設備供應商而言，仿真都是必不可少的。新設備已改善了生產過程本身，于是又產生了新的問題，坯料傳送、定位和坯料修整以及廢料處置（圖1）。

根據焊接技術的發展，可看到仿真新要求的另一個實例。隨著利用激光焊接的增多，要求更復雜的合模方式和極小的翻邊公差。該技術對公差控制的確有極大影響，從而，仿真轉變為成形階段零件的回跳問題。過程中的這種演變，再次說明必須提高沖制仿真期間的精度和更加嚴格的控制。

4.4 協作環境方面的不斷改進

前面的章節已闡明了成形過程發展的一些實例，根據新設計，改善了材料、更新了設備和先進工藝。因而，成形仿真已變得并不完善。側重點已從初始目標（可成形性分析）轉移到了全面質量的控制和整合。成形仿真必須適應這些新要求。這些要求中的最重要之處在于：

（i）提供圍繞從早期可行性到最終確認每一步過程中的可伸縮革新環境；

（ii）提高評估新工藝和新材料及其特性，以及精確預測回彈性能與表面質量問題的整個模型參數化精度；

（iii）無縫傳送與管理仿真數據，保持過程中每階段溯源零件歷史，以便核查產品性能和穩健性，也檢查其一致性；

（iv）在可定制的延伸協作環境中，優化開發可利用的計算機資源。

5.結束語

篇10

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1672-5727（2012）06-0028-02

隨著我國經濟的快速發展，模具行業已經成為現代工業發展的支柱產業，被稱為制造業中的“皇冠產業”。模具行業具有良好的發展前景，模具行業急需技能型人才和高素質的勞動者。但我國現行的模具專業教育面臨諸多問題，主要體現在不能滿足模具企業對該專業人才的需求。筆者擬從模具專業學生的就業取向出發，探討適合現行社會及企業發展需求的模具專業課程體系的建設途徑，以使學生在畢業時即成為“零適應期”的技術型人才。

高職院校模具專業的就業取向

模具集合了機械、電子、材料和信息網絡等諸多技術，我國模具工業的發展現狀要求培養實用型模具專業人才。在我國從事模具技術教育的院校中，高職院校模具專業的畢業生最具就業優勢。高職模具專業的學生畢業后與該專業相關的就業取向及要求大致如下：（1）模具設計方面的工作。要求具有創新的設計理念，掌握現代設計方法與手段；（2）模具加工操作方面的工作。包括操作機床加工模具或利用模具加工零件以及數控編程；（3）編制模具加工工藝的工作。如確定工藝方案、編制工藝規程和相關工藝技術文件等；（4）模具技術經濟分析的工作。包括模具價格估算和營銷管理等環節，由于生產方式的特殊性決定了其流通、定價方式等的特殊性；（5）模具失效分析及使用維護的工作。包括模具的安裝與調試、失效分析與修復技術，以及模具壽命期內的故障分析、日常保養維護和報廢管理等；（6）制件設計及設備維護方面的工作。與模具相關的工作，包括用模具生產的制件的結構工藝性設計和安裝模具的相關設備的故障分析及維護保養等。（7）模具生產管理的工作。如加工模具或利用模具進行制件生產的相關管理工作等。

高職院校模具專業培養方案定位

高職院校模具設計與制造專業的培養目標是：培養德、智、體、美全面發展，能夠從事模具設計（CAD）、模具制造（CAM）、模具工程分析（CAE）、裝配、調試和維修，會編制模具制造工藝規程，懂得企業生產管理的高素質技能型專門人才。高職院校只有以此目標組織教學，才能使該專業的培養模式真正滿足社會需求，使我國高職教育順應社會發展的潮流，走上良性循環的道路。

構建模塊化課程體系是關鍵

依據就業取向和專業培養目標，應匹配相應的模塊化課程體系。根據筆者多年來在企業一線從事技術工作的實踐和近年來在模具設計與制造專業的教學累積，對模具專業模塊化教學課程體系提出以下建議：根據模具企業對模具專業學科的知識要求，將相關知識按企業實際工作過程設計模塊與項目，使理論與實踐高度結合，構建高職模具專業課程結構體系，如圖1所示。

（一）理論體系

與就業取向掛鉤的教學課程安排及調整要求（1）提高對機械制圖方面的要求。培養學生的識圖能力、繪圖能力（包括裝配圖）、正確的尺寸及公差標注和測繪能力，至少掌握一種機械制圖軟件和造型設計軟件，強化機械制圖與計算機繪圖、CAD/CAM/CAE技術、公差配合與測量技術課程的學習。（2）強化對工藝的要求。培養學生的工藝意識，加強工藝環節的教學，尤其是工藝實踐環節，強化金屬工藝學、機械制造基礎、模具制造工藝、模具工程材料及表面處理技術、先進制造技術、模具制造工藝與裝備等課程的學習。（3）強化模具安裝、調試與保養修復技術。模具調試環節至關重要，要加強模具的保養和修復，開設模具技術經濟分析、制件缺陷分析、模具失效分析與維護理論課程及實訓。（4）重視實訓環節，并實現與實際生產真正掛鉤，在加大校內實驗實訓硬件建設的同時，更注重校企合作的軟件建設。

高職院校模具專業課程設置理論以“夠用”為度，不宜過深，加強實踐環節的比例，理論課與實踐課程穿行，課堂教學與現場教學相互支撐，將實踐環節融入頂崗實習、項目驅動綜合實訓中。根據以上課程調整要求，模具專業課程安排如下：（1）專業基礎課。包括機械制圖、機械制造工藝、公差與配合、機械零件設計與課程設計、機械制造基礎、工程力學等；（2）專業核心課。包括先進制造技術、模具制造工藝、沖壓工藝與模具設計、塑料成型工藝與模具設計、模具造型設計、模具失效分析、模具技術經濟分析等；（3）實訓項目。包括機加工機床操作、繪圖及識圖能力訓練、電子圖紙軟硬件工具的應用訓練等綜合技能訓練和沖壓模、注塑模等典型模具設計制造，以及制件生產實習的專項技能訓練。

（二）實踐體系

加強校內實訓環節（1）典型模具拆裝實驗。要求學生加強精密機械零件的測繪能力，并加深對模具結構的了解；（2）工作零件的數控加工實習。包括凸、凹模，型芯、型腔等典型零件的加工編程；（3）生產實習。包括操作壓力機、注塑機等典型機床，了解生產過程、工藝參數調整及注意事項和模具安裝調試維護過程中的細節；（4）將畢業論文安排為畢業設計，“一人一題”，真正使每個學生都能從制件工藝性分析、相應工藝計算、模具結構設計、模具的制造維護等角度，認真細致地了解模具設計與制造工藝的整個流程。

加強實踐環節與實際生產現場的聯系（1）實際生產現場參觀，即加工模具及利用模具生產零件的現場參觀，加強對加工圖紙的認識；（2）增加大型作業練習，選題針對現行生產要求和實際，進行強化“仿真”練習；（3）對專業性強的課程，聘請部分生產一線技師或工程師進行現場專題講座或進行實訓指導，強化實踐意識，使學生如臨生產現場，提高學習的主動性，以收到最佳的教學效果；（4）盡可能實現校企合作、工學結合，使學生真正在高職院校得到培訓，掌握技能，實現校企雙贏。在學生畢業前安排其參加國家職業技能鑒定考試，取得模具設計師等職業資格證書，培養出受企業歡迎的高技能型模具人才。

（三）打造專業化的師資體系，提高專業建設的軟實力

師資是專業人才方案的具體實施者，建設模具專業教師隊伍是打造專業品牌的關鍵，要培養既有企業實踐經歷，又有一定理論知識水平的“雙師型”教師。鑒于此，可安排教師到企業掛職鍛煉，逐步分批安排專業教師到模具車間參與實習實訓基地建設，并承擔實踐性教學任務，提高教學實踐能力；加強校企、校際合作，聘請模具企業技術人員、高校教授、高級技師等定期授課，進行理論與實踐指導，形成一支高水平、高素質的專兼職教師隊伍；從福利、人事等方面制定向“雙師型”教師傾斜的激勵機制，充分發掘教師潛能，從而打造專業化的師資體系，提高模具專業建設的軟實力。

融入職業道德意識教學

職業道德意識包括職業理想、職業態度、職業榮譽等，反映從業者的價值目標，勞動態度、責任感和自信力，體現從業者的敬業、樂業意識。意識觀念是行為的前提和統帥。

因此，在高職院校模具專業的教學過程中，應融入工藝意識和職業道德意識教學，使學生形成良好的職業道德和敬業精神，養成良好的職業素質，包括作為技術人員態度嚴謹的意識、與人合作的意識、謙遜求知的意識、不斷優化創新的意識，以及愛崗敬業、誠實守信、尊重并服務于群眾、奉獻社會等社會責任意識。

目前，模具行業技術人才稀缺，高職模具專業課程體系建設應順應模具企業對人才的需求，逐步與就業取向掛鉤，合理安排理論與實踐課程的內容和比例，凸顯實踐環節技能的鍛煉和職業道德意識的培養，從提高高職院校專業建設的軟硬件方面同時著手，使學生在學習階段“零距離”接觸企業工作過程，從而提高學生的職業技能，培養學生綜合解決工程實際問題的能力，為模具行業的發展培養更多更好的實用型人才。

參考文獻：

[1]石衛平.我國職業教育課程改革中的問題與思路[J].中國職業技術教育，2006，（1）.

[2]王榮，等.對高職模具設計與制造專業建設的思考[J].河北職業技術學院學報，2007，（2）.

[3]錢應平，劉小鵬，葉紅，王勁青.模具專業課程內容改革[J].理工高教研究，2003，（4）：87-89.

[4]王琪.模具制造技能訓練的模塊化教學漫議[J].職業教育研究，2008，（11）：137-139.