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冲压工艺论文模板(10篇)
时间：2023-03-17 18:13:43
导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇冲压工艺论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
篇1
2排样设计
排样的合理与否，会影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项重要工作。本模具采用自动送料器送料，冲裁件的排样图如图3所示。由于件小料薄，形状复杂，精度要求高，在冲裁和弯曲制件外形时，如将凸模做成整体式，则模具制造困难，加工精度不能保证。所以从保证制件精度和模具制造方便的角度考虑，将冲压区分为10个区域。其中A、D、E、H、J阴影区域为5个冲裁加工区，B、C、F、G、I为5个弯曲加工区。本排样图共设45个工位，主要工位排列如下:第1工位:冲小缺口;冲上、下深度为0.05mm的小缺口，作用是在使用制件时容易将制件从载体上折下来;第3工位:侧刃切边;第5工位:冲Ф1.2mm导正销孔;第10工位:冲A区外形;第14工位:弯曲B部分，r=0.3mm;第19工位:弯曲C部分，r=0.2mm;第23工位:冲裁D区外形。第28工位:冲裁E区外形。第31工位:弯曲F部分，r=0.1mm;第34工位:弯曲G部分，r=0.15mm;第37工位:冲裁H区外形;第41工位:冲裁J区外形;第45工位:弯曲I部分，r=0.1mm;此弯曲部分为卷料时的支撑。其余工位是空工位。
3级进模结构与设计要点
设计的级进模总装结构如图4所示，设计要点如下:①利用侧搭边载体卷料，制件始终和侧搭边载体相连，使用时折下即可。②采用弹性卸料装置，坯料在压紧状态冲压，保证了制件的平直度。③利用小导柱与小导套导向，使凸模与凹模正确配合，确保冲压精度。④下模设有局部导料板可避免较薄条料送进过程中产生过大阻力。⑤考虑到弯曲回弹，各部位弯曲设计时均考虑了相应的补偿角，通过试模修正来保证角度精度。⑥为节约材料，便于装配调整和更换，部分凸、凹模采用镶拼结构。⑦采用侧刃粗定位+导正销精定位达到精确控制每次送料步距的目的。
4主要零部件的结构设计
4.1A区凸、凹模刃口设计A区轮廓结构复杂，凸、凹模采用配合加工法。先加工好凸模作为基准件，然后配做凹模，使它们保持最小双面间隙Zmin。其公差不再受凸、凹模间隙大小限制，制造容易，并容易保证凸、凹模间的间隙。A区冲裁凸模刃口计算如图5所示。图示尺寸中，第1～4、6段模具磨损后尺寸不变，采用公式(1)。第5段模具磨损后尺寸变小，采用公式(2)。第7段非刃口尺寸，直接取其基本尺寸。
4.2凹模固定板设计凹模固定板用于固定相关凹模及镶件。由于该级进模工位数较多，若模具累积误差过大，会造成凸、凹模间隙不均，影响冲压质量和模具寿命，故应将其制造精度提高。考虑到该固定板上孔位尺寸较多，结合加工经济性，确定如下:在送料方向的刃口孔位尺寸按IT7级制造;其他位置刃口孔位尺寸按IT8～9级制造，各紧固螺孔、销孔位置尺寸按IT14级制造。各型孔位置关系见图6。
4.3导料装置的设计在级进模开始的几个工位上放置4个导向槽浮顶器，两边非对称放置。导向槽浮顶器结构如图7所示。其作用是在导向的同时具有向上浮料的作用，使条料运行过程中从凹模上浮起3.5mm，以利于条料运行。
4.4弯曲凸模镶件的设计本模具中的弯曲凸模均属细长杆件，容易折断或产生压杆失稳影响弯曲精度，并且磨损较快，所以为了延长弯曲凸模寿命，便于拆卸、更换和维修，采用弯曲凸模镶件结构，其装配关系如图8所示。由于经第4工位冲裁后条料的一侧被切除，该侧无法再用导向槽浮顶器，所以在弯曲凸模镶件上安装局部导料板，以保证条料的顺利运行。而经过弯曲变形后，在条料厚度方向上会有一定高度的弯曲凸起，为了顺利送进条料，必须将已被成形的带料托起，使弯曲凸起部位离开凹模洞壁并略高于凹模工作表面，因此，图8中镶件底部需装托料弹簧做弹顶装置。
篇2
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状等一系列优点，在机械行业的应用非常广泛，占有十分重要的地位[1]。但是冲压模具的设计主要依据工程师长期积累的经验。对于复杂的成形工艺和模具，设计质量难以得到保证;一些关键性的设计参数要在模具制造出来之后，通过反复的调试、修改才能确定。这样就浪费了大量的人力、物力和时问[2-3]。随着有限元技术和计算机技术的发展，数值模拟已逐渐成为工艺分析及优化设计的有效工具。
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。 转贴于
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
篇3
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状等一系列优点,在机械行业的应用非常广泛,占有十分重要的地位[1]。但是冲压模具的设计主要依据工程师长期积累的经验。对于复杂的成形工艺和模具,设计质量难以得到保证;一些关键性的设计参数要在模具制造出来之后,通过反复的调试、修改才能确定。这样就浪费了大量的人力、物力和时问[2-3]。随着有限元技术和计算机技术的发展,数值模拟已逐渐成为工艺分析及优化设计的有效工具。
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
篇4
关键词毕业论文；模具设计；复合模；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
本次设计中，只对模具中的一个重要零件进行简单的工艺路线的分析，其余的零件将不在具体分析和计算。在这里选择导套为加工对象。
导套、护套及套类凸模均为套类零件，其加工工艺基本相同。导套和导柱一样，是模具中应用最广泛的导向零件。尽管其结构形状因应用部位不同而各异，但构成导套的主要表面是内、外圆柱表面，可根据其结构形状、尺寸和材料的要求，直接选用适当尺寸的热轧圆钢为毛坯。
在机械加工过程中，除保证导套配合表面的尺寸和形状精度外，还要保证内外圆柱配合表面的同轴度要求。导套的内表面和导柱的外圆柱面为配合面，使用过程中运动频繁，为保证其耐磨性，需有一定的硬度要求。因此，在精加工之前要安排热处理，以提高其硬度。
本次设计成功地设计出一副落料、正反拉深复合模，在设计过程中对很多工艺力进行了详细的计算，在压力机的选择上参照了现行选择压力机的通用法则。这次设计解决了采用双动压力机进行正反拉深的传统模式，将落料、正拉深及反拉深同时在一副装在开式单动压力机上的模具中完成，很大程度的提高了生产效率和制造精度。很适合中国现在模具高速自动化发展的趋势。
目录
1分析零件的工艺性1
2确定工艺方案2
2.1计算毛坯尺寸2
2.2计算拉深次数4
2.2.1正拉深4
2.2.2反拉深5
2.3确定工艺方案5
3主要工艺参数的计算6
3.1确定排样、裁板方案6
3.2确定各中间工序尺寸8
3.3计算工艺力、初选设备9
3.3.1落料、正拉深过程9
(1)落料力9
(2)卸料力9
(3)拉深力10
(4)压边力10
3.3.2反拉深过程11
(1)反拉深力11
(2)顶料力11
3.3.3拉深功的计算11
3.3.4初选压力机11
4模具的结构设计13
4.1模具结构形式的选择13
4.2模具工作部分尺寸计算13
4.2.1落料13
4.2.2正拉深15
4.2.3反拉深16
5选用模架、确定闭合高度16
5.1模架的选用16
5.2模具的闭合高度16
5.3压力中心17
6模具的主要零部件结构设计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上垫板23
6.7凹模固定板24
7模具的整体安装25
7.1模具的总装配25
7.2模具零件26
8选定冲压设备27
8.1压力机的规格27
8.2电动机功率的校核28
9附加工序29
10主要零件的加工29
11总结32
参考文献33
致谢34
参考文献
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篇5
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.011
1 后桥壳工序介绍
后桥壳是汽车的重要零件之一，当在动载荷条件下时，要求桥壳在具有足够的强度和刚度，因为它起着支承汽车荷重的作用，同时它还是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳。再同等条件下还应该力求减小桥壳的总体质量。另外桥壳还应具备结构简单，制造成本低，便于保证主减速器拆装、维修、保养、调整等等优点。
现今在微车行业中因三段式冲压焊接整体式桥壳制造工艺简单、制造成本低等优势，使其成为是后桥壳最普遍使用的结构形式，其结构组成如图1。
桥壳中段主要构件：一、后桥上下半壳焊接体，见图2。二、背盖，见图3。
2 后壳盖工艺技术分析
后桥上下壳体是一个外形非常复杂的零件，成型后不需要整形、切割就直接焊接上/下半壳体以目前的制造技术是不太可能实现的，生产中要得到合格的冲压壳体，一般要经过以下几道冲压工艺：一、落料；二、拉延成形；三、打平；四、切两端头；五、切两边；六、冲孔。
第一道工序：落料，经过实践，把其形状设计为带角带圆弧的可以避免拉延成形时纵向和横向严重起邹。见下图4。落料工序边角毛刺必须保持在图纸要求的公差范围内，否则对后面的工序会有不同程度的影响！
第二道工序：拉延成形，根据桥壳应力分布情况的不同，将桥壳分为三个区域进行分析，如图5所示
拉延成形工序是上凸模在冲压机滑块的作用下把落料件送入下凹模里的过程。在成形前用定位块完全限制好它的平面自由度，当冲压机滑块下行时，上凸模与落料件接触，并开始弯曲成形。随着冲压机滑块的进一步下行，上凸模压着落料件进入下凹模中，最后压紧成形。冲压机滑块上行后，成形后的零件由于钢材的回弹作用与退料块留在凹模中，最后推料块成形的零件顶出凹模，再由人工或机械手取出。
Ⅰ区域可以把它近似看成U形零件的弯曲，主变形是区圆角部分，受压应力是材料的内层，受拉应力是材料外层。
Ⅱ区域在零件成形的过程中材料厚度有变小的趋势。零件底面部分因为受到较大压应力作用，所以在零件成形的过程易于产生失稳而出现凹陷变形。
Ⅲ区域圆角部分应力、应变与弯曲相似，侧壁在径向受拉应力的同时，周向受到压应力的作用，因此侧壁材料厚度有增大的趋势，在成形过程中零件容易产生起皱现象。
在生产过程中模具的凸凹模间隙值的大小对弯曲件质量有直接影响。间隙过大，则回弹也大，零件的尺寸和形状不易保证；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低模具寿命，且弯曲力大，必须选择合理的凸凹模间隙，间隙小一些，起皱区域小，桥壳的质量和后续加工性能得到保证而随着间隙值的减小，工艺力却大幅增加，对成行设备和模具提出了更高的要求，需要更高吨位的设备和更高质量的模具。在实际应用中应该综合考虑设备条件，包括成形设备和后续切割焊接设备条件，以及对桥壳零件的精度、质量等的要求确定合理的凸凹模间隙值。
在这道工序中必须保证整个零件最高高度值与把零件平铺在水平面上的平面度符合图纸要求。
综上所述，拉延成形工序注意事项是预防侧面起皱，零件表面发生拉伤等。同时，如图6所示开口处的尺寸必修保持在一定的尺寸范围，才能保证下一道工序打平时得到开口处的尺寸在合格范围，面1，2，3，4的平面度也要保持在一定的尺寸范围，以保证后面切边工序时有足够的边料。同时，成形阶段零件表面不允许有拉伤，否则也会影响后面的工序！
第三道工序，打平，首先，该工序常出现的问题是定位不稳，打平出来的各个零件误差大，这样就会引起切两端和切两边时主要尺寸无法保证。在打平过程中一旦调好模具就得把定位点焊死；其次，因为该零件的表面是过度面，很难保证打平模上下模能很好地接触，常出现有些点打不着的现象，该现象也只能靠现场人工修复，同时加强整个模具纵横向的定位；再次，如果拉延成形时壳体开口尺寸太大，在打平过程中因为材料的回弹性，也无法把零件打平到合格的尺寸！
第四道工序，切两端头，第一、该工序必须保证刃口锋利，切后的零件不能有毛刺，否则会严重影响到下到工序的，如果上模的型腔不合格在切两端时零件的开口尺寸会变大，这时得对型腔进行人工修复！第二、零件的定位必须保证零件对称切两端头，一般调好定位后就点焊死！
第五道工序，切两边，这道工序常引起的问题是切两边后，上下壳体合并时左右互相错开、上下面互相错开达不到图纸要求，左右错开一般是由模具的左右定位引起的，一般需要调好定位后点焊死，上下错一般是由切边时模具间隙难于保证或者刃口不锋利引起切边时把壳体的开口尺寸拉大，这样我们只能加大模具的修复工作！另外为了保证切边时零件尺寸的稳定性，还得增加一个气夹定位装置来实现零件的稳定性。
第六道工序，冲孔，该工序容易在冲孔的过程让零件的开口尺寸增大，引起该问题的主要原因是零件与下模的接触不稳定造成的，出现该问题时需要我们及时修复下模，保证零件的定位接触良好。
后盖冲压主要工艺如下：一、落料；二、拉延成形；三、打平；四、切边冲孔；五、手工去毛刺。后盖冲压工艺常出现的问题如下：
（1）后盖选用的材料是为一定厚度的的钢材，刚开始落料为正方形状，经过批量生产我们发现该零件在拉延成形中会出现撕裂现象，图7所示。
过现场工艺技术分析：发现该零件在拉延成形过程中侧壁变薄不一致，特别是成形四个角对应的壁厚出现严重拉延变薄现象。经过不断的现场实践及分析，我们发现当把落料改为圆形即落料为圆板材料时发现后盖拉延成形的壁厚得到大大的改善，因此我们决定采用落料为圆板料来拉延成形，此后的批量生产再也没有出现过后盖侧壁被拉裂的现象过。
（2）后盖打平位置如图8所示，该地方的平边度要求比较高，一般不能大于0.05mm，在切边冲孔工序时，废料切断刃口要保持锋利并及时清除废料，否则在该工序会引起零件报废，冲出的孔大小要在图纸要求的公差范围内，并且毛刺要小，否则就得调整修复凹凸模。
参考文献：
[1]于斌.冲压焊接式驱动桥壳成形过程数值仿真研究[D].山东：山东大学硕士学位论文，2007.
[2]刘为.汽车后驱动桥壳有限元分析[D].合肥：合肥工业大学硕士学位论文，2012.
篇6
1.冲压过程中机械运动的概述
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。
篇7
[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）05-0061-03
0 引言
模具工艺设计类课程包括《冲压工艺及模具设计》、《塑料成型工艺及模具设计》、《锻造工艺及模具设计》等三门核心主干课程，同时又是实践性和实用性很强的专业课程，其教学效果的好坏将直接关系到后续各教学环节质量的高低，进而影响到实践能力及创新人才的培养目标，因此在模具人才培养计划中占有重要地位。多年来，三大模具工艺设计类课程一直在进行课堂教学和实践教学的改革，激发了学生的学习兴趣，增强了学生的实践能力及科技创新能力，为后续课程的学习奠定了扎实的理论基础。
1 融合多种教学手段和方法，建立“4+4”课堂教学模式，提高教学效果和教学质量
模具工艺设计类课程的共同特点是：模具结构复杂，种类繁多，动作过程难于理解；教学概念众多，知识点分散，难以形成完整的知识链；知识涵盖面宽，内容交叉性强，课程涉及到诸如工程制图、机械设计、冲压设备、模具制造工艺、工程材料等课程，增加了学习和讲授的难度[1]。课题组在多年的教学工作中，根据模具工艺设计类课程的特点，逐步形成了4种教学手段加4种教学方法的“4+4”课堂教学模式，提高了教学效果和教学质量。
1.1 四种教学手段并用，强化教学效果
工艺设计类课程不能单纯盲目地追求现代化教学手段，不同的教学内容应灵活采用传统板书、实物样件、模型教具及实验设备、多媒体等教学手段，才能起到良好的辅助教学效果[2]。
传统板书即“粉笔+黑板”，其可以给学生充分的思考空间，因此，理论公式推导、工艺参数分析等工艺设计类教学内容非它莫属。
实物样件主要是来自工厂、生活中的各种金属薄板冲件、塑料制件等，这些样件的展示，更能激发学生的专业兴趣，而兴趣则是最好的老师。
模型教具及实验设备即实验用金属材质或塑料材质的冲压模、塑料模以及冲床、注射机等，对于实践性较强的模具安装与调试、设备使用与操作等教学内容，需要采用现场教学方法，这样既能充分调动起学生的主观能动性，又能提高学生的动手能力和实践能力，教学效果好于纯课堂授课。
多媒体辅助教学课件可将复杂的模具结构、工作过程通过三维造型、动画仿真加以展示，生动、形象又直观，它可变繁为简，变抽象为具体，易于理解和掌握，提高了学生学习的积极性。
1.2 融合四种教学方法，提高教学质量
工艺设计类课程有很强的实用性，需采用各种教学方法，包括讨论式、启发式、专题讲座式、设计案例式等，激发学生学习兴趣，引导学生思考并提出问题，增强模具设计能力，提高教学质量。
1）重点内容启发式。模具工艺参数的设计及工艺方案的确定是课程的重点内容，通过实物样件，引导和启发学生利用所学知识，分析参数设置的利弊，提出若干工艺方案，并总结出各种方案的适用范围，重点内容吃透弄懂，印象深刻。
2）疑难问题讨论式。各种成形缺陷的影响因素，除了理解记忆还要知道“为什么”。利用实物缺陷件，组织学生分析和讨论其特点和成因，加深学生对相关理论知识的理解和认识。
3）高新科技讲座式。将本行业先进的成形技术和成形装备、科技成果引入课堂，聘请企业工程师对学生进行专题讲座，了解相关理论在企业的应用情况、企业产品、企业对人才的具体要求等等，拓展视野，激发学习热情。
4）设计内容案例式。课程的教学目标是完成模具设计，设计内容始终贯穿整个教学过程。采用案例式教学，将模具设计和理论教学同步进行，促使学生紧紧围绕产品的设计来思考和分析每个教学内容，学习目的明确，设计思路清晰。
2 改革实践教学模式，增强实践能力和创新意识的培养
河北科技大学模具毕业生面向企业者居多，而企业急需的是具有较强的实践能力及创新精神的应用型人才，实践教学正是工科学生工程实践能力及创新精神培养的主要途径。针对模具方向的具体情况，对实践教学的内容、方法进行了改革，取得了较好的效果。
2.1 搭建专业实验平台，开设数控技能培训周，增 强综合实验能力
传统的实验教学多是随堂安排，跟着教学进度，多为小型、单个的验证性和演示性实验，学生只是按照实验指导书被动地实验，缺乏主动性和实验热情，少有动手实践的机会，更无法体现创新意识的培养[3]。因此，从2010年开始，河北科技大学对实践教学环节进行改革，搭建了两周的专业实验平台，将分散在塑模、冲模、锻模等专业课程中的30学时15个实验从理论教学中独立出来，纳入专业实验周。学生按照实验大纲要求，自行设计实验方案，由任课教师审核，实验教师与任课教师共同指导，学生自行完成。另外，开设了数控技能培训周，学生在教师的指导下，运用多学科的理论知识，经过了“绘图-编程-操作-加工”的全面训练，充分调动了学生的学习主动性和学习热情，增强了综合实验能力和创新意识的培养。
2.2 建立多功能模具拆装室，提高动手能力和模具设计能力
模具结构种类繁多、结构复杂，教材中的静态图例说明简略，学生读图、看图均感吃力，给专业课的教学及后续课程设计和毕业设计造成不利影响。因此河北科技大学筹建了集挂图、模型、仿真动画三位为一体，以实现模具拆装、测绘、现场教学等多功能的模具拆装室。
模具室现有塑模、冲模等20余套教具模型，工厂下线的小型冲压模近十套，各种测量工具数十件，基本保证一个标准班学生在专业实验平台中人手使用一套模具。通过对模具的反复拆装和测绘，加强学生对模具结构的感性认识，解决理论课中难以消化的模具细节的设计问题，提高学生的动手能力和模具的设计能力。
2.3 推进校企合作，理论与实践相结合，提高学生科技创新能力
为提高学生独立思考自主创新的能力，在毕业设计实践环节中，着重强调课题的实用性和创新性。对已签约的同学，可以直接进入用人单位，从企业中选用实际课题作为设计题目，教师掌握难度和工作量，由教师和企业技术人员双重指导，理论指导实践并在实践中得以检验；教师也可以将自己纵、横向科研课题或博、硕的研究项目，拆分为若干个难度适中的子课题作为设计题目，如“高强度钢板冲压性能的研究”、“液压缸筒体挤压成形”、“冲模标准件数据库开发”等，激发学生的创新意识和科研兴趣。另外，依托大学生科技创新项目与教师的科研项目，鼓励并引导学生进入研究室，参与科学研究工作，将专业理论知识运用到实际问题解决中。几年来，共有5篇毕业论文获河北科技大学优秀论文奖，其中来源于河北省自然科学基金项目《大口径直缝焊管成型机理与工艺优化》的毕业设计论文连续三年被评为河北科技大学优秀论文。
3 将计算机技术引入教学环节，进一步丰富教学内容，强化教学效果
多年来，课题组老师花费了大量的心血，通过多种途径搜集素材，以工厂录像、网络视频、3D（或2D）动画及文字图片等多种形式开发制作了专业主干课的多媒体教学系列课件，结合“4+4”课堂教学模式，取得了良好的教学效果，深得学生喜爱和欢迎。学生对课程评价均为优良，多媒体教学课件“锻造工艺及模具设计”、“冲压工艺及模具设计”、“塑料成型工艺及模具设计”、“模具方向辅助实习”课件先后获得河北省课件大赛两项二等奖及两项三等奖，冲压和锻造的课堂教学一直使用课题组教师参编的十一五规划教材。其中，《冲压工艺及模具设计》教材采用三维实体造型技术描绘模具实体结构，便于学生理解，并率先在教材中引入先进的计算机模拟软件分析的章节，丰富了教学内容，拓展了学生的知识面。
参考文献
篇8
中图分类号：F407.471 文献标识码： A
1引言
我国社会经济全面化发展进程中，人们的物质生活水平在不断提高，从而汽车的需求量在不断加大，所以需要汽车生产与制造车间能够提供更多的产品，随着汽车产品的更新换代，要求汽车冲压车间的产能达到最大化，在这一要求下，就必须对冲压车间的设备进行阶段性的调整和优化，以达到产能最大化的基本要求，使冲压车间的产能与社会需求能够有效衔接，同时创造最大的经济效益。
2汽车冲压车间设备布局调整优化的研究
2.1 汽车冲压车间设备布局存在问题
A汽车冲压车间负责的工作是生产两种不同车型的冲压零件，每一年的生产效能可以达到五万台。汽车冲压车间一共有19台压力机，设备布局的主要方式是将油压机集中排列、机械压力机集中排列。
A汽车冲压车间自东向西的车间主跨为：
12MN油压机、8MN油压机、6MN油压机、油压机、8MN油压机、6MN油压机、5MN油压机、13MN机械压力机、8MN机械压力机、5MN机械压力机、5MN机械压力机、5MN机械压力机、13MN机械压力机、8MN机械压力机、8MN机械压力机。
A汽车冲压车间自西向东的车间副跨为：6MN机械压力机、6MN机械压力机、6MN机械压力机、6MN机械压力机。
由此我们能够看出A汽车冲压车间的总体设备布局的方式是传统型的功能式布局，随着生活水平的提高，消费群体的多样化，消费者对汽车的追求越来越个性化，小批量多车型的生产是汽车企业面临的新问题，为此，对冲压车间提出了更高要求。当汽车冲压车间产能提高到三种车型的冲压零件生产时，就会看出A汽车冲压车间的设备与效率都是不能完全符合的，因为三种不同车型的冲压零件需要七百套大型冲压模具来生产，如果车间的作息三班制的话，每年能够生产10-12万台左右。针对这种产生效能的要求，汽车冲压车间首要解决的问题就是冲压设备的布局调整和优化。
2.2冲压车间设备布局调整优化的研究方法
本文制定汽车冲压车间设备布局调整优化方案主要遵循三个要素：产品冲压工艺、压力机设备排列组合以及物流路径，之后采用静态与动态的定性、定量分析，从而得出A汽车冲压车间设备布局调整优化的整体方案。
第一，以汽车冲压车间的工艺为主体，组织生产单元设备布局的整体构建。
第二，汽车冲压车间的优化目标设定为最低物流费用、设备最小占用面积等成本最小化。
满足以上两点，结合汽车冲压车间整体安全性、美观性，就能够为A汽车冲压车间制定出全面的、综合的设备布局调整优化方案。
3以汽车冲压车间的工艺为主体，组织生产单元设备布局的整体构建
A汽车冲压车间原有19台压力机设备，为了适应更高的生产效能要求，再增添9大压力设备。A汽车冲压车间生产项目有三种，结合不同的产量要求，可以制作成一个整体的制造系统，我们将二十八台压力机组成起来，之后有效分为单元，可以成组分类，分为七个小单元，单元中的压力机设备的布局和构建参见表1与图2。在这种布局状态下，能够有效提高A汽车冲压车间的生产效能。
表1汽车冲压车间成组生产单元设备布局基本框架表
生产单元
号
排号 设备类型及规格
工作台面长×宽/m×m
主要生产零件
备注
1线
1
2
3
4 12MN油压机
8MN机械压力机
8MN机械压力机
8MN机械压力机
4.200x2.400
4.000x2.240
3.350x2.134
3.350x2.134
卡车系列驾驶室、商务车和轿车的车身等人型内外板覆盖件
2线
1
2
3
4 8MN油压机
SMN机械压力机
SMN机械压力机
SMN机械压力机
3.500x2.000
3.150x1.800
3.150x1.800
3.150x1.800
卡车系列驾驶室、商务车和轿车的车身等中等内板件
3线
1
2
3
4
5 10MN油压机
6MN机械压力机
6MN机械压力机
6MN机械压力机
6MN机械压力机
3.500x2.000
3.040x2.181
3.040x2.181
3.040x2.181
3.040x2.181
卡车系列驾驶室、商务车和轿
车的车身等门盖类内外板件
4线
1
2
3
4 6MN油压机
5MN机械压力机
5MN机械压力机
5MN油压机
3.000x1.800
3.052x1.065
3.052x1.065
3.000x1.800
卡车系列驾驶室、商务车和轿车的车身等梁类件和加强板件
新增加
新增加
5线
1
2
3 8MN油压机
6MN机械压力机
6MN油压机
3.500x2.000
3.040x2.181
3.040x2.181
卡车系列驾驶室、商务车和轿车的车身等中型外板件
新增加
6线
1
2
3
4 8MN机械压力机
5MN机械压力机
5MN机械压力机
5MN机械压力机
3.350x1.800
3.052x1.065
3.052x1.065
3.052x1.065
卡车系列驾驶室、商务车和轿车的车身等人型、特人型内外板覆盖件
新增加
新增加
7线
1
2
3
4 16MN油压机
8MN机械压力机
8MN机械压力机
10MN油压机
5.200x2.500
4.200x2.200
4.200x2.200
5.200x2.500
卡车系列驾驶室、商务车和轿车的车身等梁类与加强板件
新增加
新增加
新增加
新增加
图2汽车冲压车间成组生产单元设备布局基本框架图
4汽车冲压车间的优化目标设定为最低物流费用、设备最小占用面积等成本最小化
在这一部分中可以采用Flexsim仿真软件对A汽车冲压车间成本最小化、效益最大化进行设计与分析。
（1）首先需要对上文中A汽车冲压车间二十八台压力机的布局方式进行仿真验证，采用Flexsim软件中的三维模型效果，这样能够分析出不同种类的压力机组成与排列，不同的成组生产单元形式经过试验之后，可以得出比较适合A汽车冲压车间的生产效能要求，使调整优化方案的效果更好。仿真实验中设备的动态布局能够分析出适合A汽车冲压车间的设备布局最佳方案，以此来降低压力机正常运行时遭遇的风险指数，有效节省车间整体的运行成本，具体可以参见表2.
表2汽车冲压车间设备布局的最佳方案
成组生产单元 组合类别 设备布局位置 备注
1线
2线
3线 A A1
A2
A3 A区为车间的第一主跨
4线
5线 B B1
B2 B区为车间的副跨
6线
7线 C C1
C2 C区为车间的第二主跨
（2）得出适合A汽车冲压车间的设备布局方案之后，需要制定的是汽车冲压车间的物流路线。运用Flexsim软件中的仿真实验步骤，对生产物流进行实验，从运行开始能够观察出仿真运行的细节，这样针对实际生产物流过程中出现的弊端和错误，可以早期发现、早期判断、早期解决，及时的制定出预防与解决措施，使A汽车冲压车间的投入成本降低、同时保证经济效益最大化。
（3）采用Flexsim仿真软件的实验，最终能够得出A汽车冲压车间设备布局调整优化的相关数据以及报表，根据这些因素制定出符合A汽车冲压车间的方案，使其具有合理性、物流畅通性、生产操作安全性和整齐美观性，最终还是要利用Flexsim软件对整体的方案进行利用率的数据进行实验，这样能够得出方案的综合性评价，使A汽车冲压车间设备布局调整优化的方案具有科学性、合理性，也是对此方案的验证与完善，保证生产的效率与运行的安全性，如图3所示。
图3汽车冲压车间设备布局的优化方案图
五、结语
综上所述，在社会经济的发展下，推动科技的发展是必然要求，对生产效能是社会发展中必须提高的一个因素，这样才能够满足社会大众的需求。文中利用Flexsim软件技术实现了A汽车冲压车间设备布局调整优化的方案制定，从中我们可以根据科学的数据与模型来实现最低成本投入、最大经济效益的生产过程，这也说明在生产效能被提高的前提下，合理应用科学技术与信息技术，也是提高经营效益最有效的方式。
参考文献:
[1] 张晓萍. 系统仿真软件Flexsim3.0实用教程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2006.
[2] 孙军艳. 基于Flexsim的车间设备布局优化设计[J]. 起重运输机械, 2008(09).
[3] 孙洪华. 基于Flexsim的制造单元仿真研究[J]. 中国现代教育装备, 2009(07).
篇9
中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0034-02
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
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2012）06-0028-02
随着我国经济的快速发展，模具行业已经成为现代工业发展的支柱产业，被称为制造业中的“皇冠产业”。模具行业具有良好的发展前景，模具行业急需技能型人才和高素质的劳动者。但我国现行的模具专业教育面临诸多问题，主要体现在不能满足模具企业对该专业人才的需求。笔者拟从模具专业学生的就业取向出发，探讨适合现行社会及企业发展需求的模具专业课程体系的建设途径，以使学生在毕业时即成为“零适应期”的技术型人才。
高职院校模具专业的就业取向
模具集合了机械、电子、材料和信息网络等诸多技术，我国模具工业的发展现状要求培养实用型模具专业人才。在我国从事模具技术教育的院校中，高职院校模具专业的毕业生最具就业优势。高职模具专业的学生毕业后与该专业相关的就业取向及要求大致如下：（1）模具设计方面的工作。要求具有创新的设计理念，掌握现代设计方法与手段；（2）模具加工操作方面的工作。包括操作机床加工模具或利用模具加工零件以及数控编程；（3）编制模具加工工艺的工作。如确定工艺方案、编制工艺规程和相关工艺技术文件等；（4）模具技术经济分析的工作。包括模具价格估算和营销管理等环节，由于生产方式的特殊性决定了其流通、定价方式等的特殊性；（5）模具失效分析及使用维护的工作。包括模具的安装与调试、失效分析与修复技术，以及模具寿命期内的故障分析、日常保养维护和报废管理等；（6）制件设计及设备维护方面的工作。与模具相关的工作，包括用模具生产的制件的结构工艺性设计和安装模具的相关设备的故障分析及维护保养等。（7）模具生产管理的工作。如加工模具或利用模具进行制件生产的相关管理工作等。
高职院校模具专业培养方案定位
高职院校模具设计与制造专业的培养目标是：培养德、智、体、美全面发展，能够从事模具设计（CAD）、模具制造（CAM）、模具工程分析（CAE）、装配、调试和维修，会编制模具制造工艺规程，懂得企业生产管理的高素质技能型专门人才。高职院校只有以此目标组织教学，才能使该专业的培养模式真正满足社会需求，使我国高职教育顺应社会发展的潮流，走上良性循环的道路。
构建模块化课程体系是关键
依据就业取向和专业培养目标，应匹配相应的模块化课程体系。根据笔者多年来在企业一线从事技术工作的实践和近年来在模具设计与制造专业的教学累积，对模具专业模块化教学课程体系提出以下建议：根据模具企业对模具专业学科的知识要求，将相关知识按企业实际工作过程设计模块与项目，使理论与实践高度结合，构建高职模具专业课程结构体系，如图1所示。
（一）理论体系
与就业取向挂钩的教学课程安排及调整要求（1）提高对机械制图方面的要求。培养学生的识图能力、绘图能力（包括装配图）、正确的尺寸及公差标注和测绘能力，至少掌握一种机械制图软件和造型设计软件，强化机械制图与计算机绘图、CAD/CAM/CAE技术、公差配合与测量技术课程的学习。（2）强化对工艺的要求。培养学生的工艺意识，加强工艺环节的教学，尤其是工艺实践环节，强化金属工艺学、机械制造基础、模具制造工艺、模具工程材料及表面处理技术、先进制造技术、模具制造工艺与装备等课程的学习。（3）强化模具安装、调试与保养修复技术。模具调试环节至关重要，要加强模具的保养和修复，开设模具技术经济分析、制件缺陷分析、模具失效分析与维护理论课程及实训。（4）重视实训环节，并实现与实际生产真正挂钩，在加大校内实验实训硬件建设的同时，更注重校企合作的软件建设。
高职院校模具专业课程设置理论以“够用”为度，不宜过深，加强实践环节的比例，理论课与实践课程穿行，课堂教学与现场教学相互支撑，将实践环节融入顶岗实习、项目驱动综合实训中。根据以上课程调整要求，模具专业课程安排如下：（1）专业基础课。包括机械制图、机械制造工艺、公差与配合、机械零件设计与课程设计、机械制造基础、工程力学等；（2）专业核心课。包括先进制造技术、模具制造工艺、冲压工艺与模具设计、塑料成型工艺与模具设计、模具造型设计、模具失效分析、模具技术经济分析等；（3）实训项目。包括机加工机床操作、绘图及识图能力训练、电子图纸软硬件工具的应用训练等综合技能训练和冲压模、注塑模等典型模具设计制造，以及制件生产实习的专项技能训练。
（二）实践体系
加强校内实训环节（1）典型模具拆装实验。要求学生加强精密机械零件的测绘能力，并加深对模具结构的了解；（2）工作零件的数控加工实习。包括凸、凹模，型芯、型腔等典型零件的加工编程；（3）生产实习。包括操作压力机、注塑机等典型机床，了解生产过程、工艺参数调整及注意事项和模具安装调试维护过程中的细节；（4）将毕业论文安排为毕业设计，“一人一题”，真正使每个学生都能从制件工艺性分析、相应工艺计算、模具结构设计、模具的制造维护等角度，认真细致地了解模具设计与制造工艺的整个流程。
加强实践环节与实际生产现场的联系（1）实际生产现场参观，即加工模具及利用模具生产零件的现场参观，加强对加工图纸的认识；（2）增加大型作业练习，选题针对现行生产要求和实际，进行强化“仿真”练习；（3）对专业性强的课程，聘请部分生产一线技师或工程师进行现场专题讲座或进行实训指导，强化实践意识，使学生如临生产现场，提高学习的主动性，以收到最佳的教学效果；（4）尽可能实现校企合作、工学结合，使学生真正在高职院校得到培训，掌握技能，实现校企双赢。在学生毕业前安排其参加国家职业技能鉴定考试，取得模具设计师等职业资格证书，培养出受企业欢迎的高技能型模具人才。
（三）打造专业化的师资体系，提高专业建设的软实力
师资是专业人才方案的具体实施者，建设模具专业教师队伍是打造专业品牌的关键，要培养既有企业实践经历，又有一定理论知识水平的“双师型”教师。鉴于此，可安排教师到企业挂职锻炼，逐步分批安排专业教师到模具车间参与实习实训基地建设，并承担实践性教学任务，提高教学实践能力；加强校企、校际合作，聘请模具企业技术人员、高校教授、高级技师等定期授课，进行理论与实践指导，形成一支高水平、高素质的专兼职教师队伍；从福利、人事等方面制定向“双师型”教师倾斜的激励机制，充分发掘教师潜能，从而打造专业化的师资体系，提高模具专业建设的软实力。
融入职业道德意识教学
职业道德意识包括职业理想、职业态度、职业荣誉等，反映从业者的价值目标，劳动态度、责任感和自信力，体现从业者的敬业、乐业意识。意识观念是行为的前提和统帅。
因此，在高职院校模具专业的教学过程中，应融入工艺意识和职业道德意识教学，使学生形成良好的职业道德和敬业精神，养成良好的职业素质，包括作为技术人员态度严谨的意识、与人合作的意识、谦逊求知的意识、不断优化创新的意识，以及爱岗敬业、诚实守信、尊重并服务于群众、奉献社会等社会责任意识。
目前，模具行业技术人才稀缺，高职模具专业课程体系建设应顺应模具企业对人才的需求，逐步与就业取向挂钩，合理安排理论与实践课程的内容和比例，凸显实践环节技能的锻炼和职业道德意识的培养，从提高高职院校专业建设的软硬件方面同时着手，使学生在学习阶段“零距离”接触企业工作过程，从而提高学生的职业技能，培养学生综合解决工程实际问题的能力，为模具行业的发展培养更多更好的实用型人才。
参考文献：
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