余德志

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430080)

模具制造實(shí)訓(xùn)課的設(shè)計(jì)與實(shí)施

余德志

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430080)

模具設(shè)計(jì)與制作課程將實(shí)踐教學(xué)與理論知識(shí)相結(jié)合，通過(guò)學(xué)生完成模具設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程，使學(xué)生完全處于生產(chǎn)模式中，必須全力任用所學(xué)知識(shí)才能完成制作過(guò)程，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)能力，掌握加工工藝過(guò)程，熟練技能操作。

模具設(shè)計(jì)；流程；模具制造；加工；實(shí)訓(xùn)

模具制造實(shí)訓(xùn)是模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)課程，一般安排在第二學(xué)年的下學(xué)期進(jìn)行。通過(guò)模具制造實(shí)訓(xùn)，旨在使學(xué)生了解模具的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理，理解模具的設(shè)計(jì)步驟與方法，掌握模具的制造過(guò)程和零部件的加工工藝。要達(dá)到這樣的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，單純的模具制造是難以實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)基于模具的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，在指導(dǎo)教師的幫助和指引下，由學(xué)生根據(jù)制件產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，完成模具加工圖紙，再根據(jù)圖紙制定模具零部件的加工工藝，完成模具零部件的加工，直至模具最后裝配，通過(guò)裝模、試模，制件合格才算完成模具制造實(shí)訓(xùn)練習(xí)。這種基于設(shè)計(jì)過(guò)程的模具制造實(shí)訓(xùn)，對(duì)學(xué)生真正掌握模具的設(shè)計(jì)與制造工藝技術(shù)有很大的幫助，學(xué)生對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造工藝的認(rèn)識(shí)更直觀更全面，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)模具技術(shù)的理解和增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣。在模具的設(shè)計(jì)與加工過(guò)程中，由于是獨(dú)立完成作業(yè)任務(wù)，學(xué)生的積極性更高，興趣更大，更主動(dòng)，也是對(duì)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論課的一次重新認(rèn)識(shí)和梳理。下面對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行具體說(shuō)明。

1 模具制件的確定

模具制件如圖1所示。根據(jù)制件圖進(jìn)行必要的工藝分析，確定模具設(shè)計(jì)類(lèi)型與設(shè)計(jì)流程，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，繪制模具零件圖。進(jìn)行零部件的加工工藝分析，制定加工工藝流程。零部件的機(jī)械加工，完成裝配任務(wù)。指導(dǎo)教師在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行具體的分工，指導(dǎo)學(xué)生完成模具從設(shè)計(jì)到出圖，再按圖樣加工。

圖1 擋片 材料Q235，厚度1mm

2 模具設(shè)計(jì)流程

2.1 模具制件工藝分析

根據(jù)圖1分析沖壓件成型的結(jié)構(gòu)工藝性，分析沖壓件的形狀、尺寸精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求。圖1所示制件形狀較簡(jiǎn)單，兩孔中心距和孔與邊延距經(jīng)查相關(guān)模具設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)，符合模具設(shè)計(jì)要求。

2.2 確定工藝方案

通過(guò)工件的工藝性分析，確定模具類(lèi)型。因?yàn)楣ぜ門(mén)形且有對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)孔，模具必須為先有沖孔再落料，模具類(lèi)型為多工序落料沖裁模(級(jí)進(jìn)模)。主要有工作零件、定位零件、卸料與導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件組成。

2.3 沖裁工藝計(jì)算

凸、凹模間隙值的確定。沖裁間隙的確定：沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差即為沖裁間隙。 根據(jù)材料厚度可通過(guò)查相關(guān)模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表可得。

凸、凹模刃口尺寸的確定。根據(jù)凸、凹模刃口尺寸三原則確定。該模具為沖裁模，落料為工件，取值應(yīng)在凹模上。應(yīng)先決定凹模尺寸。由于模具的加工和測(cè)量方法的不同，凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算和制造公差一般采用以下兩種方式：

第一種是凸、凹模分開(kāi)加工的方法。這就要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差，這種方法適用于圓形或簡(jiǎn)單形狀的工件，但必須滿足下列條件：

式中δ凸、δ凹分別為：凸模的制造公差、凹模的制造公差。

第二種是凸模與凹模配合加工的方法。對(duì)于形狀復(fù)雜或料薄的沖裁件，為了保證凸、凹模之間的間隙值，必須采用配合加工。即先加工好其中的一件(凸?；虬寄?作為基準(zhǔn)件，去配作另一件，并保證配合間隙。

考慮到制件材料較薄和實(shí)際加工情況選擇第二種方法，采用凸模與凹模配合加工的方法。凸、凹模刃口尺寸計(jì)算參照相關(guān)模具設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

排樣設(shè)計(jì)。塔邊值的計(jì)算。查表可得。

沖裁工藝力的計(jì)算，模具壓力中心的確定可參照模具相關(guān)計(jì)算公式可得。

2.4 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。凸模結(jié)構(gòu)根據(jù)工件形狀和刃口計(jì)算原則確定外形尺寸，長(zhǎng)度為凸模固定板、卸料板、凹模模具閉合高度之和。

凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。刃口尺寸采用配合間隙和刃口計(jì)算公式確定。凹模厚度：H=Kb=12mm， 凹模壁厚：C=(1.5～2)H=24mm。式中K：為系數(shù)，查表可得。B：為制件最大長(zhǎng)度。

凹模外形尺寸長(zhǎng)為：24×2+34≈80mm； 寬為：24×2+22≈60mm；

上模板厚度：(1～1.5)H凹；

墊板厚度：6～8mm；

凸模固定板厚度：(0.6～0.8)H凹；

卸料板厚度：(1～1.5)H凹；

下模板厚度：(1～1.5)H凹；

以上部件除下模板之外，其外形尺寸與凹模外形尺寸一致。下模板的外形尺寸在凹模外形尺寸長(zhǎng)和寬基礎(chǔ)上各加40mm。

定位零件的設(shè)計(jì)。因?yàn)樵摏_裁模為多工序的級(jí)進(jìn)沖裁模。為保證導(dǎo)正材料的送進(jìn)方向，需設(shè)計(jì)導(dǎo)料板和擋料銷(xiāo)、導(dǎo)正銷(xiāo)，導(dǎo)料板一側(cè)固定，擋料銷(xiāo)設(shè)計(jì)在送止端，導(dǎo)正銷(xiāo)設(shè)計(jì)在凸模上。在第一次沖裁后，條料進(jìn)給時(shí)，由導(dǎo)正銷(xiāo)定位導(dǎo)正，完成二次沖裁成形。導(dǎo)正銷(xiāo)的入端一般為圓錐過(guò)度，定位端為圓柱面。擋料銷(xiāo)的安裝位置尺寸注意塔邊值。為保證下模部分的精度要求與模具強(qiáng)度和剛度需要，需設(shè)計(jì)四個(gè)定位銷(xiāo)和定位螺孔。上模部分由四個(gè)定位螺絲固定。

模柄的選用。一般中、小型沖裁模通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。根據(jù)該沖裁模設(shè)計(jì)要求，采用旋入式模柄。通過(guò)螺紋與上模板聯(lián)接，旋入螺紋為M12，模柄直徑為35mm。

3 完成模具設(shè)計(jì)圖紙

按模具設(shè)計(jì)流程完成模具設(shè)計(jì)后，根據(jù)相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)，進(jìn)行該模具非標(biāo)準(zhǔn)零部件的繪制。圖紙幅面尺寸按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定選用，并按規(guī)定畫(huà)出圖框，最小圖幅為A4。

模具視圖主要用來(lái)表達(dá)模具的主要結(jié)構(gòu)形狀，工作原理及零部件的裝配關(guān)系。視圖數(shù)量一般為主視圖和俯視圖兩個(gè)；視圖的表達(dá)方法以剖視為主，以表達(dá)清楚模具內(nèi)部組成和裝配關(guān)系。主視圖應(yīng)畫(huà)模具閉合時(shí)的工作狀態(tài)，而不能將上下模分開(kāi)來(lái)畫(huà)。主視圖的布置一般應(yīng)與模具的工作狀態(tài)一致。

明細(xì)表。明細(xì)表中的件號(hào)自下而往上編見(jiàn)表1，從1開(kāi)始為下模板，接著按沖壓標(biāo)準(zhǔn)件、非標(biāo)準(zhǔn)件的順序編寫(xiě)序號(hào)。同類(lèi)零件應(yīng)排在一起。備注欄中應(yīng)標(biāo)出材料熱處理及其他要求在制件圖右下方注明制件名稱(chēng)、材料及料厚。并標(biāo)上繪圖人的姓名。

表1 沖裁模材料明細(xì)表

模具設(shè)計(jì)裝配圖如圖2所示。

圖2 裝配圖

4 模具零部件的加工

按要求完成模具部件零件圖，經(jīng)過(guò)指導(dǎo)教師的審核，達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣要求。再根據(jù)零件圖制定加工工藝，如圖3所示，以凹模為例，確定各零部件加工工藝。凹模加工工步：

圖3 凹模加工步驟

(1)加工基準(zhǔn)面①達(dá)平面度要求；

(2)以平面①為基準(zhǔn)加工平面②達(dá)尺寸精度要求；

(3)以平面①為基準(zhǔn)加工平面③達(dá)要求；

(4)以平面③為基準(zhǔn)加工平面④達(dá)要求；

(5)同樣使平面均達(dá)圖樣要求；

(6)劃凹模刃口部分加工線；鉆孔、排料；

(7)以平面①為基準(zhǔn)加工凹模刃口部分。

5 模具的裝配與試模

5.1 模具的裝配

完成模具零部件的加工后，根據(jù)圖樣要求進(jìn)行裝配，其裝配工藝如下：

(1)按上模部分、下模部分進(jìn)行組裝；

(2)凸模與凸模固定板采用H7/m6過(guò)渡配合；

(3)按凸模配作凹模，保證配合間隙要求；

(4)卸料板?？装赐鼓７糯?mm配作加工完成后，先與凹模組裝，鉆銷(xiāo)孔；

(5)凹模銷(xiāo)孔與卸料板銷(xiāo)孔配鉆，配鉸；

(6)上模部分組裝后，用沖頭在手動(dòng)螺旋壓力機(jī)上擠壓凹模沖孔并加工；

(7)所有銷(xiāo)孔、螺孔按圖樣要求配鉆、配鉸；

(8)表面光潔，無(wú)明顯敲痕，棱邊倒棱。

5.2 模具的試模

在完成模具的裝配之后，指導(dǎo)教師檢查模具裝配質(zhì)量，再在壓力機(jī)上裝夾模具進(jìn)行試模，由于模具并沒(méi)有進(jìn)行熱處理，只能用馬糞紙代替鋼板進(jìn)行試沖，也可用相等厚度的鋁板試沖，通過(guò)檢查制件質(zhì)量，評(píng)判模具制作是否合格，并對(duì)模具進(jìn)行評(píng)分。

6 結(jié)束語(yǔ)

基于設(shè)計(jì)過(guò)程的模具制作實(shí)踐，實(shí)踐的過(guò)程就是模具設(shè)計(jì)與加工的過(guò)程，學(xué)生完全掌握模具是怎樣生產(chǎn)的，從模具的設(shè)計(jì)、出圖、加工、裝配到試模，這一系列工藝過(guò)程，涉及到很多的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐加工工藝技能，全面提升學(xué)生專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力，達(dá)到與社會(huì)生產(chǎn)的無(wú)縫對(duì)接，使學(xué)生走上社會(huì),順應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)，勝任工作職能要求。

[1] 王芳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2] 翁其金.沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[3] 楊關(guān)全.模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社.

(責(zé)任編輯：李文英)

Design & Implementation of Practical Training of Mould Manufacturing

YU Dezhi

(Wuhan Engineering Institute, Wuhan 430080, Hubei)

The focus of the higher vocational education is to train skilled personnel, and how to cultivate qualified personnel is one of the most important topics of vocational education. This requires that educators explore new ideas and methods constantly and perfect the teaching mode. The paper aims to elaborate the teaching process, help students to complete the whole process of mold design and manufacture, making the students completely involve themselves in production mode, improving students' learning ability and grasping the machining process and operation skills.

die design; technological process; mold manufacturing; processing; practical training

2014-10-27

2015-03-10

余德志(1966～)，男，高級(jí)技師.E-mail:xsdz92@163.com

G712

A

1671-3524(2015)02-0102-03