前言:我们精心挑选了数篇优质模具设计国家标准文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
机械设计: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。
机械加工:是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。
CAD机械制图:以机械制图为主线,结合国家标准,介绍了以投影法为基础的投影理论和机械制图,同时以AutoCAD为平台,介绍了通过AutoCAD软件实现机械制图的操作方法和技巧。
机械制图Pro:PRO是PSP的一种自制系统目前已经更新到PRO-C。
(1)注塑机型号的错误及其附属装置(设备)内容的缺失。对于常用注塑机的型号,目前的教材上几乎都是模糊的介绍是引用国家标准及轻工部、机械部标准,对于注塑机具体型号表示,还给出了相应字母所代表的意义,例如S表示塑料机械、Z表示注塑机、Y表示螺杆式等等。但是,在目前企业中使用的注塑机的型号,几乎和教材中所述型号完全不符。目前,注塑机的型号,几乎都是各个公司根据自身的编号规格进行编号,每个公司间产品型号没有可比性,只能根据型号规格参数表进行注塑机之间的比较。对于注塑机,还有一些配套的附属装置(设备),教材中没有给出。例如,料斗中用于去除铁削的磁力架;装在料斗上方的干燥机;用于自动上料的自动输送机;用于模具安装的吊模架;用于强化冷却的冰水机等等。这些内容的缺失,会让学生在接触注塑机实际生产时举手无措,对学生正常掌握塑件注射成型生产产生不良影响。
(2)注射成型工艺参数的设定与注塑机实际参数设定内容不一致。对于注射成型工艺参数的设定,现行教材中都是温度、压力、时间三个参数。但是,在进行注射成型生产时,注塑机的实际控制参数远不止以上三项。在注塑机进行参数设置时,还有注射速度、螺杆行程、保压阶段速度与时间参数的控制选项、顶出装置的压力及运动速度、位置的设置等等工艺参数的设置。这些工艺参数的设置在塑件的成型质量上产生很大的影响,但是现行教材中该部分内容全部没有涉及,因此学生在实际接触到注射生产时根本对注塑机无法进行操作,需要再次进行培训学习后才能了解掌握实际生产中的注射工艺参数的设置。
(3)注射成型塑件缺陷的识别、诊断及消除相关内容不全面。对于注射成型塑件的缺陷,目前有些教材一点都没有涉及;有些教材进行了讲解,但是内容极其简单,不能反映实际塑件的缺陷全貌,并且缺少对于缺陷的消除办法的讲解。注射成型塑件的缺陷种类很多,例如溢边、翘曲、顶白、斑点、纹路等等,这些缺陷的产生需要诊断,并提出改进措施来消除缺陷,这方面的内容对以后学生实际生产中对塑件质量的控制有很大的作用。
2注射模结构设计
(1)引用的相关国家标准与现行标准不一致。目前,教材中关于注射模的标准的引用几乎全部错误,全部采用的是老标准而不是最新的修订版本。在2007年4月1日起,新版关于注射模的标准全面实施。其中新版国家标准将原塑料模中小型模架、大型模架及零件等标准合并修订,标准包括:GB/T8846-2005《塑料成型模术语》,GB/T12554-2006《塑料注射模技术条件》,GB/T12555-2006《塑料注射模模架》,GB/T12556-2006《塑料注射模模架技术条件》,GB/T4169.1-2006~GB/T4169.23-2006《塑料注射模零件》、GB/T4170-2006《塑料注射模零件技术条件》。由于新版标准对模架和零件的尺寸规格作了全面的修改,符合当前国内模具行业的生产实际,因此应在教材中正确引用。
(2)标准件的介绍及选用内容不全面。对于模具设计,模具零件的标准化意义非常重大,我们在教学中应该及时说明注射模在设计时可以选用的标准件类别及型号,以便提高模具设计及制造水平。但在目前的教材中,除了引用的相关标准是过期标准外,还缺少对注射模中使用的标准件的正确选用知识。例如,注射模模架、现行23项塑料注射模零件标准中的标准件:推杆、直导套、带头导套、带头导柱、带肩导柱、垫块、推板、模板、限位钉、支承柱、圆形定位元件、推板导套、复位杆、推板导柱、扁推杆、带肩推杆、推管、定位圈、浇口套、拉杆导柱、矩形定位元件、圆形拉模扣、矩形拉模扣等。除了专用塑料模国标件外,还有螺栓、弹簧等其他通用标准件。这部分内容的缺失,对学生在注射模设计中提高标准件的使用率非常不利。
(3)模具基本结构介绍与实际常用模具结构的差异。这个差异,主要体现在3个方面。第一,是模具成型零件的设计部分。现在实际设计生产中的模具结构几乎采用的是整体嵌入式的型腔、型芯设计,并采用沉孔嵌入法进行固定。但是,这种模具结构在现行塑料模教材中几乎没有进行整体介绍。第二,是双分型面模具的结构设计部分。现行塑料模教材,对于双分型面模具的基本结构,还是以定距拉板式、摆钩式或者弹簧定距拉杆式模具结构为主。但是现实的生产中,二次分型机构目前采用的几乎都是拉模扣设计;模架选用的是标准点浇口模架或者简化点浇口模架。第三,是模具的一般结构零件部分。目前的注射模设计中几乎全部采用的是标准模架,教材中选用模具的基本结构应和实际标准模架相同。但是现行教材中的模具结构图不规范,有很多模具典型示意图甚至还采用模脚结构,完全不符合实际。以上这些部分的内容几乎与现实设计的模具结构不符,导致学生几乎对这些常用模具结构不熟悉,会在刚进入模具设计工作时常常陷入被动的状态。
(4)模具成型零件工作尺寸计算与实际设计过程不符。目前教材中关于模具成型零件工作尺寸计算都是采用公式进行分类计算,即按照型腔的径向尺寸、深度尺寸;型芯的径向尺寸、深度尺寸;中心距尺寸等5类尺寸进行公式计算。该计算方法有典型的缺陷,就是计算尺寸数值多、计算出的塑件放大模型需要重构、塑件中大量圆弧过渡尺寸无法分类计算等问题,在现实设计中该类计算方法几乎不能被使用。实际设计中,一般采用的是对于塑件直接整体进行收缩率的放大,再根据塑件的尺寸公差确定模具制造公差。这部分内容,教材内容是与实际设计过程完全不符合,需要在教材中进行说明。
(5)侧向成型与抽芯机构中的斜顶抽芯结构内容缺失。在实际模具设计中,对于塑件的外侧倒扣一般采用斜导柱抽芯机构,对于塑件内侧的倒扣一般采用斜顶抽芯机构,也可称为斜推杆或斜销抽芯机构。斜顶抽芯机构的特点就是能在成型倒扣的同时也能在塑件脱模时推出塑件,并且占用模具空间小。这种在日常广泛使用的抽芯结构,在目前的大多数的塑料模具教材中没有出现过,或者是没有仔细进行讲解过,值得广大教材编者思考。
(6)热流道模具设计相关内容较简单。目前,热流道技术在注射模使用越来越广泛,大有取代普通注射模的趋势,因此关于热流道模具设计的内容应该增加并加以细化。现行教材中关于热流道模具设计,就是进行了简单的分类,并没有对于现在常用的热流道结构进行仔细讲解,不能符合现行注射模需要。由于热流道模具设计中关于热流道的零件均为外购件,所以可以侧重于热流道零件的选用及浇注系统中流道的设计。
(7)模具设计的名称术语与实际企业使用名称不符。由于目前国内的注射模的设计与制造主要以外资及港台企业为主,因此在这些企业中关于注射模所使用的名称术语及英文缩写也具有其独特的名称,但是这些名称并没有在国内的塑料模具的教材中出现,因此学生在毕业后进入相关企业工作时会出现迷茫,搞不清本公司所使用名词的实际意思。例如,模仁、入子、靠破、插破、司筒、大水口、细水口等等这些港台地区的模具术语名称,以及英文缩写SP、KO、G.B.、EGP等,应该在教材中进行添加说明,与国内的模具名称进行对接。
(8)模具设计中的一些细节部分与实际脱节并部分内容欠缺。例如,用于模具精定位的圆形定位元件、矩形定位元件;用于模具运输过程中防止模具动定模移动的锁模片;用于模具起吊用的螺纹孔;用于冷却水道的快接水嘴及堵头;用于推出机构复位用的弹簧的类型及其相应的颜色;整体嵌入式模具设计中的动定模板间隙、开框尺寸及固定螺栓等等,这些关于注射模设计的内容在现行的教材中,与实际设计内容是脱节的并有些部分欠缺。
3改进措施
通过以上分析,总结了现行塑料模具相关教材中的与实际设计生产中不符合的内容以及缺少的内容,因此要在以后的教材编写过程中认真加以改进,对相应教材内容进行修改和增添,要采取以下改进措施:
(1)确保引用标准的有效性。对于教材中引用的国家标准、行业标准等信息,要及时与当前有效标准保持一致,切不可引用过期标准,保证教材内容的正确性及有效性。
(2)跟踪市场保证标准件的可采购性。对于模具标准件,应当根据市场供应情况进行及时的增删,证教材中的标准件能在市场上买到,也要尽量保证市场上供应的标准件能够在教材中进行说明。
(3)关注最新设备、原料信息。对于出现的新设备、新原料信息应尽快在教材修订时增加相应内容进去使得现实生产与教材的零距离。
(4)选用实际设计案例保证教材内容的现实性及可靠性。在教材的编制及修订过程中,应避免随手画一张图纸就作为教学模具示意图,尽量选用实际生产中应用过的实际设计案例,。这样可确保教材内容实用型,又增加了教材内容的现实性及可靠性。
(5)保证教材内容与实际模具发展方向一致。由于科学技术的不断进步,模具设计与制造技术也日新月异,因此我们要紧跟注射模的发展前沿,把现实生产中应用的新技术、新设备、新材料介绍给学生,让学生在学习教科书的同时就能够掌握最新注射模技术。
4结束语
关键词:工作过程导向 重构 Pro/E模具设计
中图分类号:G718.5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)03(b)-0247-03
当前我国职业教育正面临着新的突破性发展,2006年教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》的16号文件颁布后,全国各地各级高职院校都积极的进行教学改革,探索高职教学新模式以提高教学质量。
《Pro/E模具设计》课程是模具专业的主干专业课。在学习这门课时,传统的教材是先讲菜单和命令的使用,最后再画整体图形,这种传统的教学方法学习效果不佳,因为教师讲的多,学生练的少,结果是学生上完课了,没能学到多少东西。为适应当前高等职业教育发展的客观需要,推进教育教学改革的不断深化,因此,笔者采用采用基于工作过程导向的方法,对《Pro/E模具设计》课程进行了重构,以先进的教学方法来充分调动学生的学习积极性。
1 教改理念
高职教育比较先进的教学理念和方法是基于工作过程系统化导向的项目式教学法。所谓工作过程是指在企业里为完成一件工作并取得成果而进行的一个完整的工作程序,它是一个处于动态中的、结构相对固定的系统[1]。基于工作过程导向的教学法的核心是以能力为本位,以学生为主体,做中学、学中做、做中通。美国学者Eric L.Wang编著的《ENGINEER ING W ITH LEGO BRICKS AND ROBOLAB》书中有一段话:“Tell m e and I forget;Show me and I remember;Involve me and I understand”基于此,本文进行课程重构的教改理念是:动脑思考,动手去做,全程参与[2]。
2 《Pro/E模具设计》课程重构
2.1 模具专业岗位分析
经过市场调研及整理分析后,模具设计与制造专业岗位群主要包括就业岗位和迁移岗位。具体的岗位群有:模具设计员、数控机床操作员、电火花机床操作员、线切割机床操作员、Pro/E制图员、Pro/E模具设计师与产品结构设计师等,如(图1)所示。其中加矩形框的岗位为学完《冷冲压、塑料模具设计》课程之后可应聘的岗位。加椭圆框的为学完《Pro/E模具设计》课程和前面相关模具设计课程后可直接应聘的岗位。
2.2 课程目标设计
在模具专业岗位群里,本课程对应的岗位是Pro/E制图员和Pro/E模具设师,具体设计课程目标如下。
2.2.1 总体目标
通过《Pro/E模具设计》的课程教学,使学生对专业基础知识和技能得到进一步的深化、理解、巩固、提升和扩展,使学生能灵活运用PRO/E软件,解决模具设计和制造中的具体问题,并能将其应用于企业生产实际,满足企业与市场对专业职业能力的要求,同时为学生在未来就业的岗位上不仅能与其相适应,而且能导引企业走在行业技术发展的前列奠定扎实的基础。
通过本课程之项目一Pro/E冷冲压模具设计的学习,使学生能掌握基本的二维草绘命令和方法;能对零部件结构进行分析,能确定正确的建模顺序,选择合适的建模特征,掌握三维建模命令、方法和技巧;能分析零部件间的装配约束关系和连接关系,装配中等复杂程度的模具产品;能生成符合机械制图国家标准的零件工程图及模具装配工程图;通过本课程之项目二Pro/E塑料模设计的学习,使学生能掌握Pro/E塑料模具设计的一般步骤、EMX的安装和配置、参照模型的加载、分型面与浇注系统的建立、模具工作零件的设计以及模架及其它模具机构设计(塑料模具总体结构设计)。通过本课程之项目三Pro/E工程图设计的学习,能生成符合机械制图国家标准的模具零件工程图及模具装配工程图。从而培养学生创新思维,能用现代设计方法设计产品,同时增强团队合作意识,培养学生耐心、细心、科学严谨的工作作风,为以后参加工作打下扎实的基础。
2.2.2 能力目标和知识目标
能力目标和知识目标按照职业成长规律,由易到难设计,如图2所示。
2.3 课程项目设计
本课程分课内、课外两条线进行能力训练,共设计了三个必修项目和二个拓展项目。课内必修项目为冷冲模设计和塑料模设计,课外拓展项目为风扇设计和花洒逆向造型设计。为了培养学生进行创新思维和创造能力,课外项目不规定产品具体尺寸和造型方法,任由学生发挥。其中冷冲模设计项目中,零件设计内容涵盖了工程中轴类、盘盖类、标准件、常用件等四大类零件。通过对各零件的造型和装配,不仅强化训练了学生进行产品平面建模的能力,也锻炼了学生冷冲压模具设计的能力,在建模过程中,授以设计的思想;塑料模设计项目主要强化参考件的加载、模仁分模设计、工作零件结构设计、浇注系统设计以及标准模架及其它标准结构的选用能力;工程图项目主要强化学生的Pro/E软件参数配置和产品零件图及装配图的出图能力;拓展项目之风扇设计主要锻炼学生的曲面设计能力;拓展项目之花洒逆向造型设计主要锻炼学生的逆向曲面造型设计,让学生运用现代设计方法里的逆向工程思想和方法进行设计。具体项目设计如图3所示。
3 结语
把《Pro/E模具设计》课程进行基于工作过程导向重构后,采用分组项目驱动,在教学过程中,不能让一部分基础差的学生依赖能力强的学生,要让他们在项目推进过程中有事可做,所以在项目分工中任务明确,并推行“一帮一”的措施,对部分学生及时帮助纠正,提高教学质量。在《Pro/E模具设计》课程进行基于工作过程导向重构后,能够充分调动起学生学习兴趣,而且取得明显的效果,在职业院校的专业课教学中,有其独特的优势,具有进一步大力推广的意义。
参考文献
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[2] 刘萍萍.基于工作过程导向的《模具CAD》教学设计与实践[J].机械制造与自动化,2011(1):84-86.
[3] 胡斌杰.基于工作过程导向的《发酵工艺》精品课程建设与实践[J].职业技术教育,2010(8):45-47.
[4] 徐文华,叶久新主编.Pro/E4.0模具设计实用教程[M].北京:北京理工大学出版社,2009-06.
[5] 郑克俊.基于工作过程的高职课程学习情境设计―― 以“仓储管理”课程为例[J].职教论坛,2009(5):33-35.
在第1~2学期,依托校内各种教学资源,学习基本知识、训练基本技能、培养基本素质。在第一学年暑期,进行企业认知实习,让学生熟悉企业、了解市场,认识技术、技能的重要性,激发学习热情,找准自己将来定位。第3~4学期,依托校内各实训中心,学习专业知识、训练专业技能、培养专业素质。第5学期,依托校内生产性实训基地,进行生产实习,让学生基本具备职业岗位综合能力。第6学期,依托校外深度合作企业,学生进行顶岗实习,使学生综合职业能力得到进一步训练和培养。 “职业活动导向技能三段式”人才培养模式培养过程如图1所示。
图1“职业活动导向技能三段式”人才培养模式培养过程
卞平:模具设计与制造专业人才培养模式技能等级标准研究十堰职业技术学院学报2012年第6期第25卷第6期二、三种技能内涵、培养手段及观测点
模具设计与制造专业的整个培养过程以学生职业能力形成为主线,能力培养以职业活动为导向,校企合作,工学结合,实现与就业岗位的无缝对接。
基本技能阶段是指通过学习公共必修课和专业基础课后,获得公共必修人文科学知识、企业文化知识、专业基础知识;获得计算机、外语应用能力、模具制图、识图能力、机械设计与加工基本能力、应用写作能力等;获得作为高职学生应具备世界观、人生观、道德观、健康的体魄和心理等。培养时段约需2个学期,技能的获得体现在获得各种基础证书上。
专业技能是指通过本专业核心课程的学习后获得模具设计、加工、装配与调整、生产管理与质量控制等知识和能力;获得空间想象、专业语言表达、严格执行规范、团队协作精神等。本专业各分项技能之间虽有一定联系,但都能独立进行,教学时采用分项教学;培养时段约需2个学期,技能的获得体现在获得各种分项的技能证书上。
综合技能是指通过校内综合实训和校内外顶岗实习,获得现代企业管理知识、国家方针、产业政策、先进技术、设备知识;模具设计与制造综合能力;质量成本效率意识、市场意识、创新意识等。即各种技能和社会能力的综合应用。培养时段约需2个学期,技能的获得体现在综合能力证书和高质量就业上。模具设计与制造专业三种规格要求、培养手段(课程安排)、观测点(考核要求)如表1所示。表1模具设计与制造专业三种技能内涵、培养手段及观测点培养
时段技能
层次规格要求培养手段
(课程安排)观测点
(考核要求)第一段基本技能基本知识(公共必修人文科学知识、企业文化知识、专业基础知识)
基本技能(计算机、外语应用能力、模具制图、识图能力、机械设计与加工基本能力、应用写作能力等)
基本素质(世界观、人生观、道德观、健康的体魄和心理)公共必修课学习
校内机械加工基本技能实训
模具制图、机械设计、公差与配合、模具材料与热处理等专业基础课学习
企业认知实习达到:
外语三级
计算机一级
普通车、铣、钳工中级工
中级绘图员
第二段专业技能专业知识(模具设计、加工、装配与调整、生产管理与质量控制知识)
专业能力(模具设计、加工、装配与调整、生产管理与质量控制能力)
专业素质(空间想象、专业语言表达、严格执行规范、团队协作精神等)
模具修配
模具零件机械加工学习与训练
模具零件特种加工与训练
模具零件数控加工学习与训练
模具零件数控编程学习与训练
模具制造工艺编制学习与训练
冲压模具设计训练、塑料模具设计训练达到:
模具钳工中级
模具设计师三级
电切削中级
数控铣中级工、高级工
第三段综合技能综合知识(现代企业管理知识、国家方针、产业政策、先进技术、设备知识)
综合技能(模具设计与制造综合能力)
综合素质(质量成本效率意识、市场意识、创新意识、自学能力等)
专业拓展课程学习
校内模具设计与制造综合实训
校内生产性实训
校外顶岗实习达到模具制造工三级能力要求
高质量就业三、专业技能等级标准
等级标准是指培养的学生应该达到的质量标准,其标准由其具备的知识、能力、素质共同构成,知识包括专业知识和文化知识;能力指解决某种问题的个性心理特征、胜任某项工作,是实现目标的主观条件;素质指一个人思想态度方面的综合修养。知识是能力和素质形成的基础,能力是在掌握知识过程中培养形成的,素质由知识和能力升华而成。
高等职业教育培养的人才知识、能力和素质结构应具有以下特征。
1.知识特征
应用性特征,基础理论知识注重对实践活动的指导和引导,不注重知识的全面性和深刻性;针对性特征,知识能解决在岗位工作中的实际问题,理论和实践是结合的;先进性特征,知识反映了先进的工艺、设备、技术、服务和管理水平,能很快适应工作。
2.能力特征
经验性特征,实践活动中积累的经验称为隐性知识,对人能力的形成有着潜移默化的作用;职业性特征,专业就是未来的职业,在具有职业氛围的职业活动中做到理实一体、手脑并用,是能力形成的必需条件;技能性特征,高技能人才应该不只具备一种技术能力,有可能需要多种工作技能或者综合技能才能解决生产中的实际问题。
3.素质特征
全面发展的性格,稳定的心态、职业道德、思想意志、价值观念和进取精神;学习行为的指向性,是指岗位群所需要的态度、理解力、消息、行为等方面的长进;知识和技能的互用性,两者是辨证统一的关系,知识和技能是相辅相成,共同促进素质的提高。
每一层次的技能等级按规格要求都可分为知识要求、技能要求和素质要求。这里以第二段专业技能为例,专业技能的知识、能力、素质标准要求如下。
知识要求:
(1)了解冲压、塑料模具设计、加工、装调的国家标准和行业标准;
(2)了解冲压、塑料材料的类型和性能;
(3)了解模具行业及目前的发展;
(4)熟知冲压、塑料模具的类型、成形特点及应用;
(5)熟知机床的日常保养、安全文明生产知识和车间管理规章制度;
(6)掌握模具成型工艺设计、模具设计的方法;
(7)掌握加工工艺制定、编程、后处理、机床操作、工艺装备设计使用的相关知识;
(8)掌握各类工具使用及模具装配、调试和维修的方法;
(9)掌握生产管理和质量管理的相关知识。
技能要求:
(1)会查阅相关国家标准等技术资料;
(2)会进行模具各个环节的生产协调和最终的质量检验;
(3)能完成典型模具的装配调试和判断冲压模和注塑模常见的失效形式,制定维修方案并进行简单修复;
(4)能进行加工工艺分析、编制加工工艺规程、编制数控程序、操作各类机床、加工中等复杂的模具零件和进行零件的质量检验;
(5)能对中等复杂冲压件与塑料件进行成形工艺分析和工艺方案设计、编制冲压与塑料成型工艺规程、应用三维设计软件进行模具整体结构设计、零件设计和应用办公软件编写模具设计说明书等技术文件。
素质要求:
(1)爱岗敬业,工作态度认真,具有高度责任心,自觉遵守操作规范,具有一定的观察能力和分析解决问题的能力;
(2)具有较强的动手能力,空间想象能力,表达能力和团体合作能力;
摘要:在我国汽车制造业的发展过程中,越来越注重标准化的设计和制造,在汽车覆盖件模具标准化水平提升的同时,也应该采取更好的设计措施。本文主要针对汽车覆盖件模具的标准化设计展开探讨,并进一步探讨了在制造的过程中需要注意的一些具体的措施,希望可以为今后的相关制造设计工作带来参考借鉴。
关键词:汽车覆盖件模具,标准化水平,措施
前言:汽车制造业的流程众多,在汽车覆盖件模具制造过程中,必须要制定更加科学合理的设计方案,才能够保证在设计更加的有质量,同时确保标准化水平符合我们的要求,这是今后需要进一步研究的课题。
1、汽车覆盖件模具概述
汽车覆盖件是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的薄金属板料制成的异形体表面和内部零件。覆盖件的制造是汽车车身制造的重要环节。外覆盖件包括:四门、两盖、左右翼子板、左右侧围、顶盖。其表面质量要求为不允许有波纹、褶皱、凹痕、划伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀,覆盖件之间的棱线衔接要吻合流畅。这样的一个标准就已经决定了汽车覆盖件模具也需要达到相关标准,对形位精度和表面质量都提出了一些更高的要求。一个汽车覆盖件一般需要经过拉延、修边、冲孔、整形翻边等工序才能完成冲压成型,因此汽车覆盖件模具大致分为拉延模、修边冲孔模、整形翻边模,每一套的模具又由不同部分组成。具体如下:拉延模:凸模、凹模、压边圈等;修边冲孔模:凸模、压料芯、修边刀、冲头等;翻边整形模:凸模、压料芯、翻边刀(整形刀)等。
2、汽车覆盖件模具制造工艺
2.1确定加工工艺
加工工艺涉及的范围较广,小至装夹,大到加工制造,这些均由各个工艺构成。装夹时应加工压板压在垫块上方,千斤顶叠加时禁止超过两个,即便压板下方不可放置垫铁,也应加设千斤顶进行辅助支撑,在利用千斤顶时,一定要使用百分表在该模具位置校验零位,再旋转千斤顶,并观察百分表指针是否发生变动。一个科学、可行且完整的工应包含具体的加工对象名称、确切的公差精确度要求、全面的加工工序、严格的核对程序。
2.2选用设备参数
先进的加工技术与新型设备是提升生产效率和保障产品质量的基础。现阶段,数控加工已经由原来的单纯的型面加工过渡到型面与结构面的综合加工。日本大隈机床和沈阳机床是最为常用的机床。模具的加工可分为精加工、半精加工和粗加工,对于不同的加工方式应在不同的机床中操作。
2.3选择编程策略
在数据、加工工艺和设备近似完善的前提下,编程策略是最能反映模具表面质量的指标,刀具轨迹在模具表面的加工状态最能反映质量,本文列举了以下几项内容:科学开粗方式如何稳步实现,进而提高生产效率,节省成本;外形不同的产品如何选择合理的加工方式,进而提高产品质量。这是现阶段我国汽车覆盖件制造厂家共同面临的问题,因产品要求日益严格、模具质量要求逐渐提高,绝大部分生产商家无法避免地面临上述问题。
3、汽车覆盖件模具的标准化建设措施
3.1借鉴先进的模具设计标准
在汽车覆盖件模具设计方面,欧美等发达国家已经形成了较为完善的模具设计标准,可以为国内覆盖件模具设计标准的制定提供指导。具体来讲,就是结合国外先进模具设计技术,完成模具设计技术条件和验收技术条件等标准的制定。而汽车覆盖件模具设计技术标准应包含基础标准和应用技术标准。在基础标准建设方面,需要完成制图和公差与配合等标准的制定。而在应用技术标准方面,则可以引入国外的3D造型设计标准,从而利用统计图表形式将模具设计中的标准部件表示出来,继而降低模具的实型铸造难度。实际上,汽车覆盖件除了拥有复杂的型面,其他部分都具有一定的相似性、对称性或重复性。在模具设计中进行模具特征结构标准件的应用,则能够促使模具设计向着标准化的方向发展。利用参数间的关联使安装台尺寸随着标准件规格变化而变化,然后将标准件装配到模具文件中,就可以生成标准件单元体。在此基础上,将需要的标准件调入,就能够实现模具的标准化设计,从而避免出现搭配错误。
3.2建立科学的模具制造标准
相较于传统切削工艺,高速切削可以依靠较高的切削速度、加工质量和进给速度实现模具加工,能够为模具加工标准的建立提供支持。根据高速切削的数据软件,并结合覆盖件模具的加工特点,可以进行具有完整品种、精度和质量要求的加工规范的制定。而在规模设备和生产方法方面,也需要建立有关加工效率和加工方法的规范,以便利用最短时间、最少的人力和物力投入完成各种覆盖件模具的制造。就目前来看,汽车覆盖件模具通用标准有国际标准、国家标准和行业标准。在模具加工生产方面,还要结合加工效率、加工方法和专用模具等内容进行企业生产加工标准的完善。
3.3完善行业和企业的模具管理标准
在汽车覆盖件模具的管理方面,还要实现现有管理标准的完善,以便实施模具的标准化管理。一方面,需要以模具结构标准为基础完成企业模具设计标准的编制,即完成标准件结构和零件图的统一绘制,然后利用图形和参数实现模具形状和加工公差的标准化管理。另一方面,企业需要在机床空闲时间进行预制标准件的加工,从而缩短企业常用模具的制造周期,并且对机床工作量实施平衡管理。此外,在加工设备管理方面,需要完成不同机床的不同加工规范的制定,以便对模具制造进行规范化的管理。
4、结束语
提升汽车覆盖件模具的标准化水平,是汽车制造生产的过程中必要的要求,而当前在研究的过程中,我们针对汽车覆盖件模具的标准化措施进行了研究,可以为今后的相关设计和制造工作带来有价值的思路。
参考文献:
Abstract: Starting from the occupation post and main work task of mold design and manufacture specialty, the paper states its curriculum system construction based on work process which has a distinct occupational characteristic, serving as a reference for curriculum system construction of higher vocational colleges.
关键词: 职业岗位;工作任务;课程体系构建
Key words: occupational status;work tasks;curriculum system construction
中图分类号:G423.02 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)28-0268-02
0 引言
目前,湖南省的高等职业技术学院有60多家,其中有半数以上职业院校都开设了模具设计与制造专业,为湖南乃至全国各地培养了大批模具设计与制造专业人才。但是,从对企业调查的情况表明,普遍存在学校所学与企业需求之间还不相适应,毕业生到企业后的上岗前培训周期过长,专业技能、综合素质与岗位要求还有一定的差距。专业建设模式有待更新、课程体系有待完善、师资队伍建设有待加强,应用性人才培养质量急待提高。基于以上现状,不少学校都在积极探索高技能模具设计与制造专业人才培养模式,本文从模具设计与制造专业职业岗位与主要工作任务分析入手,介绍了模具设计与制造专业基于工作过程的课程体系构建的过程,为模具专业人才的培养提供借鉴。
1 职业岗位与主要工作任务分析
通过市场调研、企业调研,确定本专业主要对应模具设计工程师、产品设计与开发工程师、机加工设备操作中、数控加工技术员、模具装配钳工、成型技术员、模具生产与管理员等7个职业岗位。最终我们根据毕业生就业情况,确定我院模具设计与制造专业对应的核心职业岗位为模具设计工程师(注塑模具、冷冲模具)、产品设计与开发工程师、模具数控加工技术员、机加工设备操作员等4个职业岗位。(表1)
2 基于模具设计与制造工作过程的课程体系构建
分析模具设计与制造典型工作过程为:模具设计——工艺编制——模具制造——模具装配调试四个过程,分析各岗位所需的能力和技能,确定模具设计与制造专业学习领域课程,构建以模具设计与制造工作过程为导向的课程体系,形成三大专业核心能力模块体系——通用制造技术模块、模具设计模块、现代制造技术模块。
①通用制造技术模块:图1所示为通用制造技术模块分析图,它是进入制造业的入门模块,完成此模块的学习,即可获得模具钳工中(高)级证、普通机床操作工证、绘图员证。具备从事普通机床加工、模具钳工和绘图员的上岗能力。
考核方式:完成中等难度的钳工单件合格零件考核;完成简单模具配合件考核;完成模具标准件加工考核;完成合格的生产准备过程和良好的职业习惯考核。
②模具设计模块:图2所示为模具设计模块分析图,学生在完成第一模块学习的基础上,对机械制造工艺过程有较清晰的了解,为模具设计奠定了基础。通过该模块的学习,学生可获得三维模具设计绘图员证、模具设计师证,具备了进行成套模具设计及产品开发的基本能力。
考核方式:运用计算机辅助设计完成一套中等难度的注塑模、冷冲模和压铸设计,设计工程图应符合国家标准,合格的设计过程和良好职业习惯的考核。
③现代制造技术模块:图3所示为现代制造技术模块分析图,完成该模块的学习,学生可以获得数控车、铣、加工中心操作工证。具备运用高精设备,高效率、高质量、低成本地完成成套模具制造工作的基本能力。
考核方式:运用掌握的各种制造技术制造一套中等难度、质量符合图纸技术要求的注塑模模具,并生产一件塑料制品;运用掌握的各种制造技术制造一套中等难度、质量符合图纸技术要求的冷冲模模具,并生产一件冲压制品;合格的生产工艺过程设计与工装准备以及良好的职业习惯考核。
3 结束语
我们通过深入企业调研、历届毕业生的信息反馈、模具企业高管及技术专家来学院讲座及座谈、用人单位来学院招聘交谈、教师去企业顶岗实习、互联网的查询等,明确本专业各岗位工作任务,根据岗位能力要求,构建了基于模具设计与制造工作过程的课程体系,在充分考虑了职业岗位的相关性和迁移性的基础上,将专业学习领域及拓展领域课程整合为三大模块——通用制造技术模块、模具设计模块及现代制造技术模块,使学生的职业能力呈现螺旋式循序上升的趋势,同时课程内容对接职业标准,将模具设计师、制图员、工具钳工等职业标准引入教学中。企业专家参与专业及课程建设。同时,我们将拿学分与考证并举,从而保证了毕业生与所从事工作岗位的无缝对接,学生学习完各模块后,能胜任多个就业岗位,在今后找工作时就可左右逢源,保证了学生职业生涯的可持续发展。
参考文献:
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[5]周玉蓉,徐益,赵平.基于工作过程的模具设计与制造专业课程体系构建与实施[J].教育与职业,2010(14).
关键词 塑件注射设计;通用型盆型型腔注塑模;注塑机
中图分类号TQ320 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)65-0095-01
据行业数据统计:我国应用最多为塑料橡胶模具,其次才是冲压模具。从行业调研得出我国模具外贸行业进出口逆差在不断缩减,塑料模具在市场中提升迅速,发展速度远高于模具行业总体水平。但由于国内模具生产业参差不齐,造成模具行业混乱,需要亟待解决模具行业的标准化规范、标准件设计及标准化生产和需要加大模具设计和生产的创新能力,实现数控加工设备、模具制造全自动加工,积极应用先进制模技术和先进加工设备,积极向海外学习。综上所诉显示模具行业前景看好、特别是塑件注射模具设计行业发展迅速提高。
塑件注射模具是用来成型具有一定形状和尺寸的各种塑件制品的重要工艺设备,优点:生产率超高、质量好、无切削、节能减排、成本低,通用型盆型塑件模具设计应用更为广泛。塑料以合成高分子聚合物为主要成分,在一定温度压力下具有流动可塑性,能够变形流动,塑造成为制成品后,在一定条件下保持形状尺寸不变,满足使用性。塑料制成品需满足四条件:塑料原料、成型机械、成型工艺、模具。模具结构要求为环形冷料,倒锥脱模时禁止侧向移动。根据通用型盆型腔注塑模设计任务目标收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料,备于设计制造过程中使用。首先,需要分析通用型盆型模具的工艺性、尺寸精度。即制件外形、色泽、透明程度、使用性能四方面的具体要求,塑件内部结构、有无嵌件,成型缺陷的最大限度,有无钻孔、胶接、电镀、涂装需加工。审核成型公差低于制件公差要求,决定是否可生产出合格塑料制件,选择最高精度尺寸精确分析。最后还需要分析塑化和成型参数。其次,审核模具结构类型、材料类型、成型方法、加工设备是否合乎实际制造流程,塑件成型材料应有良好的强度、良好的流动性、均匀性与导向统一性,可电镀金属外涂层、满足涂装需求,具有良好的塑性与弹性、透明性,可以胶接或焊接。注射成型设备需要规范注射容量、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、锁模压力、注射喷嘴孔径、注射喷嘴球面径、浇口套定位圈尺寸、注射模具max厚度、注射模具min厚度、注射模具模板具体行程,预估注射模具外形数据,判定模具是否配套注射机安装于注射。最后制定具体方案,确定为注射模具的精确数据。
影响模具制造具体因素比较复杂。根据塑料制件结构要求、尺寸要求、批量数目、模具制造难易程度先确定型腔的数目和位置排列,确定好型腔布置;分型面确定的位置要便于模具加工、排气、脱模和具体操作与最后出模的塑件表面光滑程度;设计高速高效的主浇道、分浇道、及浇口位置形状大小与排气系统;选择快速的顶出方式,侧凹处理和抽芯方式;精确定位冷却、加热位置和冷却、加热器件的安装;根据模具材料及需求强度确定模具壁厚及尺寸和全部连接、定位、导向件,决定结构件结构和成型件,根据各位置需求强度计算出成型件的工作尺寸。按国家标准进行模具图绘制,设计工艺流程,完善模注射模具总装图。
模具总装图组成:模具成型部分结构、浇注排气系统结构、分型面分模取件方式、模具外部结构及所有连接件定位与导向件的位置、型腔高度尺寸和模具外表总体数据、取模及校正工具、零件工艺流程编号、标注技术要求和使用说明。技术要求:对顶出系统、滑块抽芯结构给出具体性能要求;对模具装配后分型面的贴合面贴合间隙小雨0.05mm的上下平行面的精度要求;对装配决定的尺寸要求;模具安装拆卸的方法;模具防氧化油封处理要求;模具实验要求。依托总装图顺序先内后外、先繁后简、先成型后结构进行绘制,绘制过程按比例放大缩小,合理选择视图;标注统一规格,顺序按先标注零件尺寸和出模斜度,然后标注配合和全部尺寸,最后标注非主要零件的配合尺寸和全部尺寸。表面粗糙度标注于图纸右上角,其它粗糙度在对应各自零件表面按具置标注。最后对上述工艺进行校对送晒。
进行注射模具工艺成型。通用型盆型型腔注射模,试进行塑件成型工艺和模具设计,选择加工方法与工艺。塑件材质为热塑性增强型PE,该材料具有高刚度、耐高热、绝缘和防水性,成型率高、吸水率低、熔融后流体性好、成型极佳,但收缩率高,易产生形变缩孔与凹痕,成型方向明显、凝固度迅速易产生内部应力。所以过程中需高度控制温度,而且浇注与冷却速度均不宜过快。通用盆型零件为圆锥型,需设置侧向分型抽芯机构,上口高度为18mm凸耳,凸耳内部为凹形,外部为圆环,带15mm×9mm凸台。该零件尺寸主要尺寸精度为3级,次要尺寸精度为4、5级,该零件尺寸精度为中上级精度,模具加工零件尺寸得到有效保证。模具壁厚max2.4mm、min0.95mm,加工制件表面没有凹痕、毛刺和导电介质,由上述工艺过程可得注射时符合上述规程可获得良好的成型零件。
选用注射剂确定型腔数目,首先计算塑料制件体积V,然后计算其质量,根据设计手册可查热塑性增强型PE密度,既得塑料制件质量W=VG,进而确定注射剂型号。选择好热塑性增强型PE成型温度和注射压力,在试模过程中根据实际情况进行调试。选择好分型面、模具型腔数目和确定型腔的排列方式与冷却水道布局及浇口具置、模具工作结构、侧向分型设计、抽芯机构设计、推出机构设计。
注射成型工艺过程需要进行对热塑性增强型PE外面检验、预热干燥、注射剂料筒清洗、嵌入件预热和脱模剂的挑选及对模具预热。注射过程包括加PE料、塑化制剂、充模、保压、倒流及冷却与脱模步骤。塑料件后处理需进行退火及调湿。
参考文献
[1]赵伟阁模具设计[M].西安电子科技大学出版社.
关键词 注射塑制件模具设计;UG NX8.0;塑制件;CAD/CAE/CAM
中图分类号TQ320.5 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)65-0165-02
模具制造对塑件进行模具设计之前的初步构思,主要,是模仁的部分设计满足塑件要求的设计。主要是成型的浇口、分型面,侧抽芯的设计。
DFM顺序:
1)浇口设计:应用Pro/E-Plastic Advisor对塑件进行浇口位置及填充性分析,找出进胶位置。浇口设置于塑件外表面,需减少浇注痕迹,又需考虑模具自行拉断流道废料,采用点进胶;
2)分型面的选择:塑件开模方向垂直向上,脱模斜度设置为1°,分型面选择在塑件底面,利于脱模且不影响塑件外观质量,还可利用间隙与型芯、顶针、入子等间隙排气。为方便加工提高精度,在塑件侧面钩槽使用入子成型,可使分型面为一平面;
3)抽芯机构设计:采用斜导柱滑块侧向分型抽芯机构,槽位用滑块成型便于开模;
4)模仁部分的设计:(1)分型前准备设计过程第一步加载产品和对设计项目初始化。初始化过程中,自动产生模具装配结构,装配结构由构成模具的标准元素组成。将塑件加载进去,设置工作坐标系,选择材料及相应的收缩率;(2)型腔布局根据经验值数据计算模仁的尺寸数据。从塑件的工艺分析得出塑件形状复杂、尺寸小、精度高。为提高生产效率、降低成本、模具简单、降低加工难度,所以应用双腔同模设计方案;(3)补孔分模过程就是做出一个面,然后用此面将模仁分割为型芯和型腔两部分,但这样的面要让UG这个软件识别出来,首先要把面上开放的孔和槽覆盖起来,那些需要覆盖的孔和槽就是需要 修补的地方,因此修补零件是分模以前需要完成的工作。修补包括实体修补和片体修补。在实际操作中,注意总结经验,灵活地运用各种方法,才能更好地完成设计工作。塑件上一共有15个孔和槽是必须要修补的,侧面的钩槽是为了简化分型线而去修补的,不补也是可以分型的。在不断学习软件和尝试各种修补方法的过程中,经过许多次失败和经验的累积,做出了两种可以成功分模的方案。从而完成所有成型零件的设计。
5)初选注塑机根据塑料制品的体积或质量等参数来确定的,选择注塑机之前要对型腔内塑料的体积和质量进行估算。
6)型腔内部冷却和排气流道设计:(1)主流道设计是根据注塑机参数喷嘴前端孔径φ核对数据;根据模具主流道与喷嘴R=SR+(1~2)mm及P=d+(0.5~1)mm,取主流道球面半径R,小端直径P,为了便于将凝料拔出,设置主流道脱模斜度为1°;(2)分流道设计:主分流道的截面形状采用梯形,因为其加工较容易,且热量损失与压 力损失均不大,需开设在 A 板顶面。次分流道的截面形状采用圆形,因为其比表面积(流道表面积和体积的比)最小,在温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积,温度下降少,阻力亦小,流道的效率最高。次分流道的起始位置与主分流道末端 留有一段距离,这样可以利用主分流道末端存储冷料;(3)浇口设计:浇口类型采用前面DFM提到的点浇口,其直径取为d长度L。
7)注塑抽芯结构:拟将塑模型芯从塑制件成型位置抽移到远离塑制件脱模处计算出抽芯距,抽芯距是滑块及型芯的运动数据。实际生产中,抽芯距=塑制件侧面内孔尺寸+安全数值,塑制件侧面内孔尺寸为测试中最高数值。注塑模具倾斜导向柱角度数值影响塑制件遭受的的曲向应力与产生品后的拔出力度,并影响到倾斜导向柱的数值、抽芯距和开模行程。确定斜导柱直径塑件在模具中冷却定型由于体积收缩将型芯或凸模抱紧,塑件在脱模时须克服抱紧力及抽芯机构产生的摩擦力、抽拔力F。塑件在硬化时单位时间释放的热量为Q。冷却水的体积流量可根据公式计算。模具每分钟所需得冷却水体积流量较大,需设置冷却水道系统。根据经验原则计算出本套模具冷却水孔中心线与型腔壁的距离,使塑件冷却效果达到较佳,尽量使水孔离塑件都保持最小左右,采用三条冷却水道成环形包围塑件。
8)推出形式应用最快速、通用的推出装置进行推出。加工标准件形式的推出顶针和标准件形式孔按国家标准使用、加工。推出件设计位置保持平衡,在塑料模具槽孔凹陷与凸起处安置更多的推出机构。顶针推出塑料制件时,继续反向退至起始原点,继而循环往复加工。注射塑件模具反向返程推杆附着长形弹簧,其半径远高过注塑模具框架返程杆件半径。加长柔性弹簧压制到模具制件垫板底面,保证长形弹簧恢复后为原位。
注射塑件模具开模生产流程:首先把塑件模具浇注部分与凝结材料采取主动分离。生产开始后注塑模具保持原有分型面, 主动模板与定模板按生产流程分开产出塑料制件,固定座板和分割凝料两部分对应的模具分型面分开抽离出浇注部位的凝胶原料。采用金属纤维工件、纤维扣进行模具分离。模具分离,第一从注塑模具固定板件处与剥离件的隔隙进行剥离,应用位于模具固定板的限位工件。
CAD/CAE/CAM工程辅助设计软件在塑料注射模设计制造广泛应用,UG NX8.0凭借超前强大和日益不断完善的工程设计功能及前卫设计理念帮助工程模具设计人员快速掌握塑料注塑模具设计软件及应用、 准确地完成注射塑料模具设计工作,比照原手工设计及制作模具缩短注塑模设计周期百分之七十时间、提高注塑模设计制造质量成倍增长、增加成品合格率、降低模具表面缺陷,工程软件辅助设计既灵活适应市场要求的模具性状又满足了各大中小企业的产业升级目的,并且比照模具行业原生产高耗能、高浪费的原状有质的飞跃,注射塑制件模具设计领域在工程软件辅助设计新技术的应用与不断创新下迅速发展,为日益增长刚性需求量的模具行业给予坚定支持。
参考文献
[1]史铁梁.模具设计指导[M].机械工业出版社.
[2]朱光力,万金保,等.塑料模具设计[M].清华大学出版社.
模具设计是一门既要有一定理论知识又具有很强实践性的专业课程,经过一段时间的实践探索后,发现任务驱动教学法在模具设计课程实施中同样存在着一定的问题,直接影响了任务驱动教学法的实施效果。
一任务驱动教学法在模具设计课程实施中存在的问题
1任务选取不合适
选取的任务难易程度不合适。选取任务太难,学生感觉吃力,容易打消学生的学习积极性;选取的任务太容易,使学生不易获得应有的知识,不易培养学生的综合能力。
选取的任务脱离生活,使用性不强,激发不起学生的兴趣。来源于生活、应用于生活。
2任课教师的工程实践能力和经历有待于进一步提高
在任务驱动教学法中,对任课教师的工程实践能力要求较高,不仅具备模具设计制造必须的理论知识结构,还要具备现代模具企业一线的工作经历和丰富、熟练的实践工作经验,否则,容易造成选取的任务实用性不强,讲授照本宣科,指导学生完成任务的过程不符合企业的生产流程、步骤、要求,学生完成任务的图纸成果存在图形表达不完整、尺寸漏标、尺寸标注错误、形位公差标注不合理、技术要求不会表达、装配结构不严密、零件结构工艺性欠佳等问题时,老师也不能及时提出来进行指导,导致学生的工程实践应用能力不能全面提高,因此就不能实现真正意义上的“任务驱动教学法”。
3任务驱动教学法的配套教材尚未开发
传统的模具设计教材基本上都是一个个理论知识点的罗列,没有涉及完整模具设计制造的真正流程、步骤等知识,更没有按照模具企业模具设计制造的流程、步骤安排知识顺序,缺乏模具设计中使用较多的模具国家标准、压力机型号选择及校核、文献资料检索查阅、模具设计成果正确表达等相关内容,因此不能满足任务驱动教学法的教学要求。
4任务驱动教学法的实施造成原课程学时数明显不足
按模具设计教学大纲的要求,课程学时总数为40学时,没有实验,只是纯理论讲授时间,涵盖的内容也较多,既有冲裁、弯曲、拉深等多种冲压工艺和模具设计知识,又有塑料成型工艺及塑料模具设计知识,还有模具制造基础知识等内容,知识点多、杂,探索实施任务驱动教学法后,要求学生边学边干、边干边学,因此学生学习理论知识只是一部分内容,关键是系统应用理论知识完成给定任务的工艺分析、方案拟定、工艺计算、装配图及零件图的设计绘制、模具零件的加工工艺规程编制及加工操作、装配等过程,使学生通过完成具体任务的锻炼过程系统掌握模具设计制造的完整流程,提高学生的工程实践能力;同时,每组大方案还要在课堂上讨论,以提升学生的口头表达能力、团结协作精神、对理论知识举一反三的应用能力,因此造成原定学时数明显不足。
5课程设计与理论课学习存在时间上的脱节
模具设计课程设计是学生在理论课程学完之后进行的一项实践教学环节,主要是应用所学理论知识,对给定的具体零件进行工艺分析、工艺计算、方案拟定、模具结构确定、模具零件设计等,是承上启下的必要教学环节,是课堂教学的必要补充,是综合应用基础知识和基本技能解决实际问题的一项模拟训练。但传统的课程设计都是安排在学期末,与理论课学习结束至少间隔1个月时间,很多学生已将部分理论知识遗忘,使理论学习和实际应用存在断档、脱节,学生在做课程设计时,需要重新复习理论知识,浪费时间,影响学习效果。
6缺乏模具制造实训环节
在实际模具企业,模具设计制造是一个完整的流程,模具制造是一个非常重要的环节。但在模具设计教学大纲中,分配给模具制造部分的时间只有4个学时,只能简单讲解模具制造基础知识、典型模具零件加工工艺和模具装配工艺等理论内容,缺乏模具制造实训环节,学生学完之后还是不知道具体模具零件加工工艺如何编制、如何加工,模具装配工艺如何编制、如何装配等,缺乏模具制造能力的锻炼和培养,造成与模具实际制造环节的严重脱节。
二关于任务驱动教学法在模具设计实施中存在问题的解决对策
1选取真实的、实用的、难易程度合适的任务
根据我校应用型本科毕业生面向地方企业、面向生产第一线的目标定位,模具设计课程的任务选取既要以课程教学大纲主要知识点为依据,参照教材内容,而又不完全拘泥于教材,同时还要与冲压模具企业实际工作中的具体任务为参考、来源,做到紧扣实际,面向运用,使任务具有很强的实用性、真实性和可操作性。
为激发学生的参与意识和兴趣,任务也可由学生从日常生活中接触到的零件中选取,但难易程度需经老师把关。
2增加教师的模具企业工作经历和实践工作经验
提高教师的模具企业工作经历和实践工作经验是推进“任务驱动教学法”的关键,可以选聘有模具企业工作经历的老师担任该课程的主讲老师,或聘任模具企业的设计人员作兼职教师,或组织专业教师到模具企业进行现场参观、考察学习、挂职锻炼或进行模具企业和模具任课老师的校企合作,经常性组织专业课老师和企业设计人员的经验交流,不断提升、增长任课老师的模具企业工作经验,真正了解模具设计制造的流程。同时在教学中,任课老师应注重塑造以渊博的知识、丰富的经验、高尚的师德为核心的人格魅力,感染学生,缩短师生之间的心理距离,使选取的任务来源于生活,应用于生活,引起学生情感上的共鸣,激发学生解决实际问题的兴趣和愿望,大幅提高任务驱动教学法在《模具设计》课程中的实施效果。
3开发适应任务驱动教学法的配套教材
教材建设是教学改革和创建新型教学体系的关键之一。成立以模具设计专业课老师、大型模具企业知名专家、模具企业设计人员为成员的教材建设队伍,依据模具设计必备的理论知识,按照模具企业模具设计、制造流程、步骤,编写与任务驱动教学法配套的模具设计教材,并增加相关模具标准及标准件选用、压力机型号选择及校核、符合企业要求的实际模具设计过程及实际模具装配图、零件图设计成果展示等内容,以提升教材知识的系统性、指导性、应用性,满足任务驱动教学法的教学要求。
4采用一体化教学模式
一体化教学模式,就是理论与实践紧密结合,教中学,学中做,教、学、做一体化的教学模式。具体措施为:
(1)教学内容的改进
围绕模具设计课程实践性强、重点培养学生工程实践能力的要求,根据学生完成给定任务的实际需要,结合模具企业设计、制造模具的具体步骤、流程,调整、改进理论教学内容和顺序,如增加具体零件的结构工艺性分析知识,模具结构、尺寸确定后增加压力机型号校核内容,增加现代模具设计中较为重要的标准模架及标准件选取知识,将压力机简介及压力机型号选择内容调整到冲压工序力计算之后,增强知识学习目的性和连贯性;将冲压工艺设计部分从最后总结讲解调整穿插到前期及具体设计过程中讲解,针对性强,学生便于理解和应用。
(2)教学模式的改进
为使学生边学边干、边干边学,传统的、分散的、纯理论式的课堂教学模式,显然不能满足要求,因此从时间安排上,一改传统的每周4学时、需要10周才能讲授完的纯课堂教学模式,而采用集中4周时间上这一门课程,并将理论教学、课程设计、模具制造实训有机融合在一起的教学模式改进。4周时间安排为:前2周,老师一边讲,学生一边练,完成分配给的设计任务,后2周时间,学生根据老师讲解的模具制造工艺知识,完成设计图纸的工艺编制、具体加工、装配等实际操作。这种教学模式改进,使理论讲授学时与课程设计时间有机地柔和、连贯在一起,时间衔接紧凑,使学生所学理论知识能及时得到实际应用,使学生感到学有所用,增加知识连贯性,增强学习兴趣,提升学习效果,有效解决了原来学时数不足的问题;同时学生一气呵成、真刀真枪地完成给定任务的设计工作,亲身经历了一次企业实景训练,增加了成就感,使任务完成具有连续性、完整性,有效克服了课程设计环节与理论教学的脱节问题;后2周时间的工艺编制、具体加工、装配等实际操作练习,既锻炼了学生的动手能力,增强教学直观性,又让学生亲身体验了结构设计过程中的工艺性优劣问题,及时验证了自己的设计成果,增强了学生的成功感,更为重要的是学生亲身经历了一次企业实景训练,大幅提升了学生的工程实践能力,
这种一体化教学模式采用理论教学与实践能力培养相互结合、相互穿插,较好解决了实践性较强课程的理论教学和实践教学脱节问题,减少理论课之间及理论与实践课之间知识的重复,充分体现学生主体参与作用,有助于教学质量的提高和应用型高技能人才的培养。
模具设计是一门实践性很强的专业课程,采用“以任务为驱动、教师为引导、学生为主体,使学生边学边干,边干边学”的任务驱动教学法后,学生学习目标明确,主动性增强,学习兴趣浓厚,工程实践能力提高,是一种行之有效的方法。针对任务驱动教学法在模具设计课程实施过程中存在的任务选择不合适、任课教师本身工程实践能力不高、相配套的课程教材尚未开发、课程教学大纲学时数明显不足、实践环节与理论课学习存在时间上脱节、缺乏模具制造实训环节等问题,直接影响了实施效果,经过一段时间的实践探索后,分析了问题产生的根源,找到了相应的解决对策:提升任课教师工程实践能力,开发相配套的课程教材,采用一体化教学模式等,这些措施可以有效提升任务驱动教学法在模具设计课程中的实施效果。
参考文献
[1]朱仁盛,申倚洪.任务驱动教学法在数控专业教学中的探索[J].装备制造技术,2007(3):100102.
[关键词]模具 设计能力 培养方法
[中图分类号] TG76;G712 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)14-0039-02
高职院校模具设计与制造专业学生模具设计能力的培养除相关课程中专业理论知识基础学习外,还必须经过设计应用训练内化与升华的过程。一般分为四个部分,一是通过模具课程设计培养学生模具设计的基本应用能力;二是通过模具制作实训提升模具设计的理性分析能力;三是学习计算机应用软件,应用计算机软件进行模具设计,进一步提高模具的计算机辅助设计能力;四是通过毕业设计,强化模具设计的综合应用能力。模具设计能力的培养是一个从简到繁、由易到难,循序渐进的系统化进程,需经过由理论基础到应用训练对知识和技能的综合职业能力培养的过程。
一、模具设计能力的培养方法
注射模与冲压模是当前高职模具专业中两大主要模具设计与制造相关知识与技能培养的方向,其模具设计能力的培养在方法和过程上有一定的相似性,这里主要针对注射模课程设计与课程教学相融合进行模具设计能力的培养与大家探讨。
为了适应高职模具专业对模具设计能力注重工学结合、理实一体、与企业无缝对接的培养特色,我们将注射模课程设计训练和与之对应的专业核心课程《塑料成型工艺与模具设计》糅合在一起,以集中专周的形式展开教学,它们是在进行了相关的基础课程学习、并在校内企业或校外企业进行了模具认识实习和专业实习的基础上开设的。
在学习过程中,将塑料成型设备、成型工艺、模具结构与模具设计融合在一起,先进行注射模具的拆装、测绘,在学生了解注射模具的基本结构、特点的前提下,按照设计顺序进行讲授、讨论,同期开始设计训练,在完成课程基本内容学习的同时完成注射模课程设计工作。
二、模具设计能力的培养过程
模具设计采用分组进行,原则上按优化组合,每小组3~5人,指定组长。在教学之初,向每个小组分发课程设计题目,并提供可以借阅的模具结构图册和模具国家标准作为自主学习的参考。
(一)开展模具拆绘,认知模具结构组成
在课程设计前期介绍基本模具结构组成后,即开展模具拆绘的训练活动。通过对典型模具结构的拆装和测绘,了解模具结构组成及其各部件间的工作关系,从而建立起对模具总体结构及其工作原理等的综合认知。
(二)了解学习计划,理清设计脉络
课程基本内容的学习和设计训练是按照设计顺序进行的,教师讲授内容和学生自主训练内容计划如下表。据此,可让学生了解模具设计总体过程,理清设计脉络,把握学习重点。
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在教学与训练的过程中,强调各自的模具设计方案不能像模具成型产品那样是一模一样的,每个人的设计方案应该有自己的特点,有别于其他同学的设计方案。同时指出,任何一个塑料零件的模具结构并不是只有唯一的一种方案,只要所设计的模具结构合理、工作可靠,根据设计方案,能够制造出模具,最终能够成型合格的零件就行。所以,在教学过程中,特别要注意引导学生集思广益,发散思维,分析不同的结构,做出不同的方案,逐步培养和提高学生的设计能力。
(三)探讨优选设计方案,培养设计分析能力
在学习过程中,学生应自主完成训练内容,对设计方案进行充分准备,在此基础上,各小组在组长的组织下,指导教师参与,全组成员一起分析、讨论各种不同的设计方案,总结各种设计方案的优缺点,优化出几种可行的方案。在讨论过程中,指导教师可适时进行讲评。应根据学习内容分阶段地多次进行讨论。
例如,对于如图1所示多用工作灯前盖为方形塑件,所用材料为ABS,要求编制该塑件的成型工艺并设计模具结构。
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图1 塑件
对于这个塑件,首先要分析所用材料ABS的使用性能和成型性能,然后分析塑件的结构特点、尺寸精度和表面质量要求,确定型腔数目、型腔布局和模具结构。
对于这个塑件,其内侧凸台的成型是难点,可能的成型方案有很多,如斜导柱内侧抽芯、斜滑块内侧抽芯、斜导杆内侧抽芯、活动镶件等结构形式。同时,型腔数目可设计成一模一件或一模多件。还有浇口形式,可选择侧浇口、潜伏式浇口、点浇口或轮辐浇口。塑件的推出方式,可设计成推杆推出、推件板推出或活动镶件推出等形式。基于这样的分析,组合起来就有很多种不同的设计方案,因此要进一步讨论分析并从这些方案中选择可行的、易于制造模具、易于成型塑件、易于保证塑件质量、易于控制模具制造成本的最佳方案。
由于每个人考虑问题的侧重点不一样,选择的方案就会不一样。例如,在讨论内侧凸台的成型方案时,有同学建议采用活动镶件的结构形式,其他同学提出如何脱模、如何取出活动镶件的问题。有同学考虑斜导柱内侧抽芯的结构形式,其他同学又提出内侧抽芯时侧型芯滑块是否有足够的运动空间的疑问。有同学提出斜滑块内侧抽芯时,其他同学则提出,斜滑块推出行程和斜滑块倾斜角度相互协调的问题,还有两个斜滑块在推出时是否会发生干涉以及如何解决的问题。另外塑件的推出方式和模具的复位方式也是需要考虑的问题。由此,可逐步推演出各类具体实施的设计方案,让学生拓展思维去探求分析和解决问题的方案,最后小组成员每人选择一种可行的方案进行计算和设计。
(四)结合模具制作,评价模具设计方案
在完成塑料模课程基本内容学习和注射模课程设计工作后,我们安排6周的时间分组进行模具制作实训,各小组成员与模具设计小组相同。所要制作的模具图样是从各小组成员的课程设计中选取、并经指导老师审定的。根据模具制作过程中出现的问题,对原先的设计方案进行分析、评价,总结经验教训,以进一步提高模具设计能力。
几年来,我们对模具专业学生按照以上过程展开教学实践,最后每个同学都完成了课程设计任务,从平常的学习过程和最后交上来的课程设计分析,尽管仍有个别学生并不是自己独立完成的,但总体来讲,绝大部分学生所完成的设计方案是各不相同的,都有自己的特点、思想和解决方法。这充分说明,这种模具设计能力培养方法切实可行并且取得了较好的效果。
三、结束语
以上课程学习中对模具设计能力的培养,从认知模具结构、收集模具信息,到了解学习训练计划以熟悉模具设计的流程,再通过各种形式的讨论活动对模具部件结构展开各种实现方式的分析,以逐步推演出优化的设计方案,在此基础上自主进行模具的计算和设计,最后结合模具制作过程中出现的问题,对设计方案的合理性和可行性进行评价,并由此改进自己的设计方案。这一过程充分体现了工学结合、学做一体的高职课程教学特色,既参照了企业进行模具设计的实施进程,让学生对模具设计能力要求有全方位的理解,同时通过对多种方案讨论的优选分析及制作结果的验证评价,拓宽了设计思路,找到了解决问题的办法,极大地提升了学生自主设计能力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张信群.高职院校模具设计与制造专业课程体系研究[J].模具工业,2012,(4):61-65.
[2] 韩森和等.基于工作过程的高职模具专业课程体系[J].职教论坛,2012,(2):48-49.
[3] 蒋继宏等.注塑模具典型结构100例[M].北京:中国轻工业出版社,2000:100-101.
Abstract: Based on the features of higher vocational education and the constructing demand of state-grade model college, for mold manufacture technique curriculum as an example, the process of specialty construction and curriculum reform is introduced in this paper. The process consist of analysis of market needs, analysis of working post, analysis of working ability demand, curriculum development, curriculum design, put into practice the curriculum, summing up and improvement and so on. So we developed a method of teaching reform for training excellent talents.
关键词: 高等职业教育;模具制造技术;工作过程;课程设计
Key words: higher vocational education; mold manufacture technique; work process; curriculum design
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)13-0239-02
0 引言
高技能人才是国家核心竞争力的体现,是我国人才队伍的重要组成部分,是技术工人队伍的核心骨干,在加快产业优化升级、提高企业竞争力、推动技术创新和科技成果转化等方面具有重要的作用。“高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命,在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用”(教育部[2006]16号文件)。我国的高职教育走过了30年的发展历程,期间根据形式的发展进行过几次重要的改革,但随着改革开放的深入和经济形势快速发展,高职高技能人才培养还存在一些问题,主要表现在:课程体系不能自成一类,课程体系与职业教育目标脱节,是本科教育的缩影,是基于学科完整的学习;实训条件与高技能培养要求不匹配没有真实的情境,不参加真实的生产,无法练就企业需求的技能,高技能形成受到实训条件限制。本文以模具制造技术课程为例,在多年课程开发与建设的基础上,结合国家级示范校建设,进行高职教育课程改革的探索。
1 人才培养模式的改革
1.1 人才培养模式 要培养高素质技能型人才首先要确定人才培养模式。人才培养模式强调要在实践教学、校企合作、工学结合、顶岗实习、双证书制度、订单式培养等各方面创新,其中最重要的是强化学生实践能力的培养。而人才培养模式改革与创新的重点是教育教学过程的开放性和职业性,这就必须重视校内学习与实际工作的一致性,校内评价与企业评价相结合,探索课堂与实习地点的一体化。以笔者所在学校模具专业为例,学习德国的“双元制”模式,以模具专业的就业市场为导向,确定模具专业对应的岗位群,界定岗位的核心能力,形成专业培养的核心能力和核心课程,从而构建课程体系。在人才培养过程中,积极推行“订单式”培养,探索任务驱动、项目导向等教学模式,强调企业不但提供场地和设备,还派专业技术骨干参与实践教学及管理评价。
1.2 人才培养方案 人才培养方案是学校实现人才培养目标和总体计划的实施方案,是学校组织和管理教育教学过程的主要依据,是学校对教育教学质量进行监控和评价的基础性文件,是各种人才培养模式的具体体现。人才培养方案的制订步骤:①在充分调研的基础上,界定本专业的毕业生就业范围和就业岗位。②根据就业岗位,借助于企业工程技术人员的力量,界定这些岗位所需要的能力。③针对以上技能要求,将技能分解为形成技能构成要素,也就是说针对一个技能,通过怎样的知识点才能形成。④将以上的知识点归纳,形成课程,并将这些课程进行有机整合,形成课程体系。⑤根据课程体系的衔接关系和学校资源情况,编写教学进程表,从而形成最终人才培养方案。在人才培养方案制定过程中,应根据专业课程的性质和完成这些课程所需要的条件,确定实践教学、校企合作、工学结合、顶岗实习、双证书制度、订单式培养等各方面的灵活运用。
2 课程体系的构建
高职课程不是系统化的学科知识,也不是简单化的学科知识应用,而是依靠工作过程串联起来的源于实际工作、高于实际工作的应用性知识系统或工作过程系统化的知识体系。高职课程体系本质上是一个开放的系统,并由理念、模式和技术三个关键要素构成。在新的课程体系中,将过去知识储备的学习过程改变为基于工作过程的完整学习过程。其特点如下:
2.1 以就业为导向,突出针对性 以就业为导向,就是针对地区、行业经济和社会发展的需要,按照技术领域和职业岗位(群)的实际要求设置课程。以笔者所在学校模具专业为例,专业教师到天津及周边地区的模具行业企业开展模具设计与制造专业就业岗位及核心能力的广泛调研,了解模具行业人才结构现状、专业发展趋势、人才需求状况,工作过程、岗位对知识能力的要求、相应的职业资格、学生就业去向等,取得模具专业就业岗位及核心能力需求的第一手资料,为确定教学改革思路,制定更加贴近就业市场的课程大纲和人才培养方案提供可靠的依据与基础。调研表明,模具设计与制造专业所对应的岗位,主要可分为三大类:模具设计,模具制造,模具装配。对应的工作任务包括:模具设计,模具加工设备操作,模具装配、安装、调试等。应具备的职业能力包括:机械制图,设计软件使用,加工工艺编制,数控机床操作,钳工技能等。
2.2 以国家职业标准为依据,突出技能性 国家职业标准是以职业活动为导向、以职业技能为核心的国家职业标准体系,是实施职业资格证书制度的基础,是开展职业教育培训和职业技能鉴定的依据,反映了企业和用人单位的用人要求。高职院校培养的是高素质技能型人才,课程体系必须以国家职业标准为依据。
2.3 以服务为宗旨,突出工作过程完整性 职业教育是要教会学生如何工作,课程体系构建必须基于工作过程。模具设计与制造专业课程体系构建以模具设计与制造过程为纲,以模具设计和加工技能为主线,将岗位、标准及工作过程结合进行课程的解构与重构。
3 模具制造技术课程设计
3.1 课程设计的方法 第一步,工作任务分析。从工作岗位或岗位群出发,对其进行工作任务分析,并在此基础上确定典型工作任务。常采用问卷调查、现场访谈、案例分析等方法。第二步,行动领域归纳。在对典型工作任务做进一步分析的基础上,通过能力整合,将典型工作加以归纳形成能力领域,或叫行动领域。它是工作过程系统化课程开发的平台,是与本专业紧密相关的职业情境中构成职业能力的工作任务的总和。第三步,学习领域转换。所谓学习领域即课程,它包括:由职业能力描述的学习目标、工作任务陈述的学习内容和实践理论综合的学习时间(学时)三部分。由学习领域构成的职业教育课程体系,其排序必须遵循两个规律:一个是认知学习的规律;一个是职业成长的规律。第四步,学习情境设计。学习领域的课程要通过多个学习情境来实现。所谓学习情境,是在工作任务及其工作过程的背景下,将学习领域中的能力目标及其学习内容进行基于教学论和方法论转换后,在学习领域框架内构成的多个主题学习单元。学习情境的设计必须遵循两个原则:一是具有典型的工作过程特征,要凸显工作的对象、内容、手段、组织、产品和环境六要素特征;二是实现完整的思维过程训练,要完成资讯、决策、计划、实施、检查、评价的六步法训练。
情境设计需要课程载体,课程载体是学习情境的具体化。课程载体包括两个要素:一个是载体呈现的形式,对于专业课程,载体的形式设计可以是项目、案例、模块、任务等;另一个是载体呈现的内涵,对专业课,载体的内涵设计可以是设备、现象、零件、产品等。载体设计必须遵循三个原则:可迁移性(典型性、代表性),可替代性(规律性、普适性、开放性),可操作性(现实性、合理性、实用性)。
3.2 模具制造技术课程设计
3.2.1 课程目标设计 通过《模具制造技术》课程学习,使学生掌握模具制造的基础知识、模具的加工工艺、模具的装配工艺,具备编制中等复杂模具零件制造工艺规程的能力,熟悉模具制造的各种加工方法、原理和特点,了解模具制造的新工艺、新技术及其发展方向。让学生养成独立思考、崇尚科学的学习习惯,养成严格遵守行业标准、机械设计国家标准及求真务实、踏实严谨的职业习惯,为学习新知识、从事模具制造工作和技术创新奠定基础。
3.2.2 课程内容设计 课程内容包括:模具制造工艺设计,模具零件加工,模具装配,模具制造实训四个学习情境。对应的工作项目包括:加工工艺设计,普通机加工,数控加工,特种工加工,光整加工,典型零件加工,模具装配,特定模具的制造与装配。
4 模具制造技术课程实施
4.1 突出职业素质教育 高素质技能型人才培养,以技能培养为主线,在技能培养同时注重提高职业素质。高素质要体现在文化素质和职业素质两方面。高素质的培养一是通过课程教学实现,更重要的是融入技能培养过程中。
4.2 突出工学结合 工学结合就是要把学习过程与工作过程结合起来。表现为其一,基于工作过程构建课程体系。其二,课程目标为应用,课程内容融入企业需求和国家职业标准要求。其三,校企合作。如订单培养、企业实习。其四,教学做一体的教学模式。在真实的生产情境或模拟的生产情境中,以生产任务或工作项目为中心学习理论和技能,理论与实践相结合。
4.3 突出双证教育 课程体系的核心是形成模具设计与制造能力。技能培养以达到数控机床操作工或模具钳工中级工水平为目标,以中级工职业资格证书考核标准进行评价。操作技能分金工实习、数控实训及顶岗实习三个阶段逐步形成。
5 结束语
通过示范校建设,在借鉴德国职业教育先进经验的基础上,吸收我国职业教育课程改革的成果,遵循教学系统设计的基本规律,形成了高职课程开发的方法;有力地推进了专业人才培养方案、课程教学标准的开发,促进了高职教育改革发展。
参考文献:
[1]教育部.关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见:教高[2006]16号.2006-11-16.
[2]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007,1.
[3]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究:理论,实践与创新[M].北京:清华大学出版社,2007.
[4]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2007,6.
[5]欧盟Asia-Link项目“关于课程开发的课程设计”课题组.学习领域课程开发手册[M].北京:高等教育出版社,2007,6.
[6]郭扬.近年来高职教育人才培养模式的七大转变[J].中国高教研究,2009(5):63-65.
关键词: 冲压工艺与模具设计 校本教材 任务驱动
冲压工艺与模具设计是我院模具设计与制造专业的一门主干核心课程,其主要任务是培养学生掌握冲压工艺编制和模具设计等相关知识。通过该课程的学习,学生会具有一般复杂程度的冷冲压工艺编制与模具设计的基本能力,掌握冲压模具设计的程序、规范、方法和技巧等。冲压工艺与模具设计课程的教学重点主要有两方面:一是冲压工艺规程编制及现场工艺的施工;二是能进行一般冲模,如冲裁模、弯曲模、拉深模等的设计。因而教师要围绕这两个主题组织教学工作。
一、现有教材概况
现有的冲压工艺与模具设计教材虽然基本内容来自实践,也符合先基础后专业、先理论后实践的常规教学顺序,但这些教材内容基本是沿用本科的学科体系来编写,理论偏多,案例偏少,对基础相对较差的高职学生来说,学习上有一定难度。目前也有许多所谓项目化教材、任务引领式教材,大多数只是在学科体系的教材的基础上改变一下章节的叫法,将章节改为项目,换汤不换药,不是真正意义上的任务驱动教材。课程学完后,在学生进行课程设计和毕业设计时,教材不能起示范指导作用。所以校本教材、教参的开发建设是当务之急[1]。
按照专业改革试点方案[2],冲压工艺与模具设计课程属于学校控制课程(校本课程)。在开发教材之前,要进行市场调研,了解社会需求,仔细记录该专业毕业生的就业岗位,每个岗位需要的知识、技术、能力与素质。在此基础上,以学校教师为主,结合企业的工程师、技师等的意见,从而确定教学目标,围绕这个目标编写校本教材。教材的内容要体现冲压件工艺性分析、冷冲模结构认识、冷冲模设计方法等内容,删除纯理论的塑性成形原理部分。在教材的最后,安排常用的一些相关的国家标准,以便学生在课程设计、毕业设计时参考。
二、校本教材内容选取
根据走访企业情况,结合学习领域的认知规律,选择四大模块作为教材的主要内容。
1.成形设备
冲压生产所使用的设备主要是各种机械压力机,其中以曲柄压力机为主。因而,该模块安排曲柄压力机为主要内容,主要包括曲柄压力机的组成、工作原理、各组成部分的作用,曲柄压力机类型和应用场合,曲柄压力机的参数和选择原则,等等。
2.冲裁模设计
冲裁是冲压生产中应用最广的工序,它既可以直接生产成品零件,又可以为弯曲、拉深、成形等工序提供工序件。企业中大部分零件是由冲裁加工而得,因而学习冲裁模具的设计是学习其他冲压模具设计的前提。为了学习好冲裁模具设计,需将冲裁模设计作为几大模块的重点内容,安排落料、冲孔等工序为主要内容。在这些工序中还要将单工序模设计、连续模设计、复合模设计作为核心内容来安排,让学生通过该模块的学习,能掌握一般复杂程度冲裁模的设计方法。
3.弯曲模设计
弯曲模设计是冲压模具设计的重要内容。许多产品中的零件,比如汽车上的各类梁都是用弯曲工序完成的。弯曲模设计不同于冲裁模设计,准确的工艺计算难,模具动作复杂、结构设计规律性不强。为了学好该模块的知识和技能,需选用典型的弯曲件做案例来编排教学内容,这样可使学生通过案例掌握弯曲模的设计方法。
4.拉深模设计
拉深是成形工序中的主要工序,许多开口空心件是用拉深的方法来完成的,是成形生产的基础。该工序结合弯曲、成形等工序,可以完成极为复杂的成形件,比如汽车的覆盖件等。拉深工序中的工艺计算比较复杂,为了让学生学习好拉深模具的设计,必须学习好拉深工艺计算。为此,需安排典型需多次拉深才能成形的筒形件作为案例来组织课程内容,让学生学习该模块后能熟练计算工序件的尺寸和模具尺寸,为拉伸模具设计打下基础。
三、教材内容组织
本教材按照模具设计的顺序,用典型零件作为各模块的媒介,以任务驱动的形式,将该典型零件模具设计贯穿每个模块的始终。把所有模具设计涉及的理论和知识都渗透到模具的设计过程中。具体个模块的任务为:
模块一:选择曲柄压力机的型号;
模块二:托板冲裁模设计;
模块三:支架弯曲模设计;
模块四:杯盖拉深模设计。
现以模块二为案例,介绍托板冲裁模设计。
首先介绍工作任务:针对如图1所示托板零件,其概况为,材料:Q235;板料厚度:1.5mm;生产批量:大批量。试编制冲压工艺与模具设计。
冲裁模设计的步骤为:
冲裁件的工艺性分析;冲裁工艺方案的确定;选择模具的结构形式;进行必要的工艺计算;模具的主要零部件设计;校核模具闭合高度及压力机有关参数;绘制模具总装图和零件图。
教材编写按照冲裁模设计步骤展开。为了对托板零件进行冲裁件的工艺性分析,就要安排冲压工序的相关知识,此时需链接到基本知识的学习,包括冲压的基本工序;冲裁、落料、冲孔等概念;介绍冲裁件的工艺性分析知识,根据知识分析托板的冲裁工艺性,得出结论:托板零件的冲压工序为冲孔、落料。
冲裁工艺方案的确定,链接单工序、多工序(包括连续冲裁、复合冲裁)等相关知识的学习。根据所学知识对托板拟定工艺方案,并分析该方案,选择最适合的方案,最后得出结论:采用冲孔、落料连续生产。
选择托板模具的结构形式,就要链接到模具结构的学习上,安排单工序模具、连续模具和复合模具等结构的学习。根据所学知识,选择托板需要选择的模具结构形式为:用始用挡料销初定位,固定挡料销粗定位,导正销精定位的导板式冲孔、落料连续模结构。
工艺计算包括:排样设计与计算;冲压力的计算;模具压力中心的计算;凸、凹模工作部分尺寸及其制造公差的计算;弹性元件计算与选用等内容;根据该内容需要链接以上相关知识,根据所学知识完成托板冲裁工艺和模具设计的相关工作任务。
模具的主要零部件设计,需链接到模具零件的分类,各零件的作用和设计方法,从而安排相关内容。根据所学知识设计、计算各零件的结构和尺寸。
当模具零件设计完成后,绘制出模具的总装配图,校核模具闭合高度及压力机有关参数,确认选择的压力机是否符合要求,最后绘制出全部非标零件图。到此,本工作任务完成。其他几个模块的内容组织与此类同。
四、结语
本教材以任务驱动的方式编写,经过企业工程技术人员的精心审核和润饰,已经完成了样稿。我院本届有模具设计专业两个平行班级,一个班采用一般教材,另一个班使用本教材。从使用的效果和学生的反应看,使用校本教材的学生普遍反映该教材更适合他们的学习习惯,效果非常好。而另一个班在知识的学习和模具设计的技能上都不及采用前者,这一点从课程设计、期末考试的成绩中得到了有力的证明。
总之,为了培养高等职业院校学生的综合素质,适应各类企业对模具设计专业学生的要求,开发适合高职学生学习特点的以任务驱动式的校本教材,既很及时,又很必要。
参考文献:
[1]朱正才.高等院校教学改革思考.教师教育研究,2008.6.
[2]王伟廉等.高等学校教学改革的理论研究[M].昆明:云南教育出版社,1993.
关键词:冲压模具;设计;应用
中图分类号:B819文献标识码: A
引言
冲压工艺对整个钢材加工制作有着重要的影响。尽管随着技术研究的深入和经验的总结,冲压工艺取得了较快发展,但在实际加工和运用中仍然存在着一些值得进一步研究和改进的地方,未来应该进一步加强研究工作,注重经验的总结,提高工艺水平,节约冲压工艺成本,提高其工艺性和经济性。
一、冲压工艺的种类及优势
1、冲压工艺的种类
在对冲压进行分类的时候,主要是按照工艺的不同进行,主要将其分为分离工序和成形工序,这两类不同的工艺各有着自己的特点。分离工序又被称为冲裁,通过该道工序,能够使冲压件沿着一定的轮廓线从板料上分离,还能够确保分离断面的质量要求。成形工序与此有着不同的特点,其主要目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形,然后根据所需要的工件形状和尺寸完成加工,满足工件制作的尺寸和形状要求。事实上,在实际制作工作中,通常是多种工序综合运用于一个工件,每道工序发挥不同的作用,从而完成工件的加工制造,满足设计和制造的要求。冲裁、弯曲、剪切、拉伸、矫正是最为重要的几种工艺,必须做好每道工序的加工制作,以确保整个模具制造质量。同时为了提高制作质量,还要确保冲压用板料的表面和内在性能良好,冲压材料厚度应该精确、均匀,材料表面光洁,没有斑痕,没有擦伤与表面裂纹,以确保加工制作工件的质量和美观。另外,用板料的屈服强度应该均匀,没有明显的方向性,均匀延伸率高,屈服强度比低,加工硬化性低。只有所用的板料达到上述质量要求,才能更好的进行加工制造,提高工件质量。
2、冲压工艺的优势
冲压工艺适应了钢材加工制造的需要,在实际运用中有着显著的优势,具体来说,这些优势主要体现在以下几个方面。第一、操作简单。冲压工艺通过冲压模具、冲压设备来完成各项工序,操作简单方便,并且容易实现机械自动化。普通压力机每分钟行程量只有几十次,而高速压力机每分钟行程量能够达到几百甚至上千,同时压力机的每次行程都可能获取一个冲件,从而实现了加工的顺利进行,并且大大提高了加工工艺的生产效率。第二、质量稳定。冲压工艺具有良好的稳定性,在进行加工的时候利用冲压模具,从而有利于保证冲压件的形状尺寸和精度。一般来说,冲压件表面的质量会得到较好的保护,同时利用冲压模具制造的工件质量较好,使用寿命长。并且利用同一冲压模具制造的冲压件形状和尺寸能够一模一样,有利于确保冲压件的标准化,满足加工制造的需要。第三、性能良好。冲压工艺能够加工出形状复杂,尺度跨度大的零件,同时板料在加工过程中有冷变形硬化效应,从而提高了冲压件的硬度和刚度,确保冲压件的质量。第四、省料节能。冲压工艺既能够节能,又能够省料,在整个加工过程中几乎没有碎料产生,大大提高了材料的利用效率。另外加工中不需要其他设备,也降低了加工的成本,提高了加工效益。
二、冲压模具设计
1、冲压模具设计结构的基本原则
(1)安全原则
在设计冲压模具的结构的时候第一要考虑到的就是安全,绝对不能因为冲压模具的结构设计出现错误而引起事故。即使是冲压模具的实际操作人员也绝对不允许将自己置于危险境界中。在冲压模具结构的设计过程中,一定保证设计操作人员的安全感。在加工时,模具也应该具有一定承受强度。
(2)基本要求
这个结构框架的要有均匀的厚度;模具工作的部分的厚度要保持均匀,不能太薄;冲压模具的设计要达到承受力的标准;所采用的冲压模具的结构的质量要保持平衡;冲压模具结构的框架的材质、工作部分的材质也要注意选择,因为这些东西都是容易磨损的,所以要算好成本;冲压模具结构的承受能力;零部件的结构最好用计算的方法来计量。
在确定冲压模具的结构之前一定要先确定冲压模具的送料方式,还有卸料方式,以及冲压模具的模架形式。
2、冲压模具设计的基本思路
作为一种技术密集型产品的冲压模具是冲压工艺中的关键要素,其结构和精度直接影响着冲压件的成形和精度,直接关系到冲压件质量的优劣,因此对于冲压模具的设计需要严格的专业控制要求。本文将冲压模具设计的基本思路简介如下。
(1)转换图纸。所谓的转换图纸(或图纸转换工序)就是将任何所给定的零件图或产品测绘出来,进而转换成国内企业中所使用的国家标准零件图纸。
(2)绘制零件图。对于所给定的零件图绘制,通常运用三维软件来实现,将所绘制的零件图转换为带有展开图的工程图,并将其存储为CAD制图的dwg格式作为相关的参考图进行调用。
(3)设计工艺图。根据工程图中的展开图,将其排样图(或单工序图)绘制出来之后,再根据相关的展开排样图将其各步骤的产品零件图即工艺图进行有效的设计。
(4)转换工程图。将CAD排样图导入三维软件中画出排样图的实体之后,再转换成相应的工程图并另存为CAD的dwg格式留作参考图进行调用。
(5)绘制模具图。根据相关的参考图/工艺图将各零件工艺图的模具图进行有效的设计。
(6)设计模具的零件图。根据相关的模具图对每个模具零件的模具零件图进行相应的设计。
三、汽车零件冲压模具设计在制造业中的应用
1、冲压模具的现状及发展
近几年来,我国的汽车生产企业开始越来越多的和国际接轨,加快了市场上的竞争,人们逐渐的认识到了汽车产品的质量、成本和产品研发技术的重要性。对于冲压模具的发展,主要表现在以下几方面:(1)模具CAD/CAM技术是模具技术中的主要的发展趋势,随着网络技术的发展,使得CAD/CAM/CAE技术不断的实现跨企业、跨地区在整个行业中逐渐得到使用,最终实现整个行业间的技术资源的整合,将虚拟化为现实。(2)模具“逆向工程”的发展很迅速,模具的扫描系统使得从模型开始一直到加工出期望的模型所需要的很多方面的可能,很大程度上缩短了模具研发制造的时间。同时一些快速扫描的系统,能够迅速的安装在加工中心上,最终能够实现自动生成各种数控系统和快速的收集数据的加工系统,使模具的逆向工程广泛的应用于汽车等行业中。近几年来很多的模具生产企业加大了技术的投入,一些国内模具企业逐渐普及了二维CAD中,开始使用国际通用软件,成功的用于冲压模型的设计中。
2、模具发展中的关键问题
在我国模具的自动加工生产系统是我国发展中的一项关键问题,模具的自动加工系统需要有多台的机床进行合理的组合,并且需要配备定位盘等装置,需要有完整的刀具数控库和完整的空柔性同步系统,还要有质量监测控制系统。尤其是因为模具行业发展比较成熟,给我国的模具冲压行业带来了很大的挑战,由于在环保方面又有了更高的要求,因此给冲压带来了很大的压力,同时产品集约化生产和个性化的发展,以及环保方面的要求,还有节能方面的控制,需要在冲压行业进行新一轮的技术改造和创新。同时仿真技术的应用是当前冲压技术发展的重要的技术,需要考虑自动化和灵活性方面的要求,使冲压成型更加的数字化、自动化和科学化,在整个行业中冲压模具的发展更加向着技术性的发展靠近。
结束语
总之,冲压工艺对整个钢材加工制作有着重要的影响。尽管随着技术研究的深入和经验的总结,冲压工艺取得了较快发展,但在实际加工和运用中仍然存在着一些值得进一步研究和改进的地方,未来应该进一步加强研究工作,注重经验的总结,提高工艺水平,节约冲压工艺成本,提高其工艺性和经济性。
参考文献
[1]徐政坤.冲压模具设计与制造[J].化学工业出版社,2009,(06).
由于历史原因,我国大部分企业均设有模具车间,但处于本厂的配套地位,自70年代末才有了模具工业和生产专业化这个概念。模具工业主要生产能力分散在各部门主要产品厂内的工模具车间,所生产的模具基本自产自用。我国模具工业现有能力只能满足需求量的60%左右,还不能适应国民经济发展的需要。一般模具国内可以自行制造,但很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模、大型精密塑料模、复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口,近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。改革开放30年,我国内地的模具工业获得了飞速的发展,设计、制造加工能力和水平、产品档次都有了很大的提高。
按照中国模具工业协会的划分,我国模具基本分为10大类,其中,冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。从总体上来讲,与发达国家的技术水平,还有较大的差距。目前仅有约10%的模具在设计中采用了CAD技术。在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面,也才处于试用和动画游戏阶段;在应用CAM技术制造模具方面,缺乏先进适用的制造装备,在应用CAPP技术进行工艺规划方面,基本上处于空白状态,需要进行大量的标准化基础工作;在模具共性工艺技术,如模具快速成型技术、抛光技术、表面处理技术等方面的CAD/CAM也才刚起步。中国模具行业中的技术人员,只占从业人员的8%~12%左右,使得我国模具设计、制造的技术水平难以提高。 (一)模具的发展趋势
1.模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。传统的模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具,所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化,以及计算机软硬件技术的迅速发展,网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要,也有可能 。
2.快速经济制模技术。缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一。与传统模具加工技术相比,快速经济制模技术具有制模周期短、成本较低的特点,精度和寿命又能满足生产需求,是综合经济效益比较显著的模具制造技术,具体主要有以下一些技术。
(1)快速原型制造技术(RPM)。
(2)表面成形制模技术。
(3)浇铸成形制模技术。
(4)冷挤压及超塑成形制模技术。
(5)无模多点成形技术。
(6)KEVRON钢带冲裁落料制模技术。
(7)模具毛坯快速制造技术.
3.模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。在成形工艺方面,主要有冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。
二、课程设置是品牌专业的关键
讲实际.超越时空局限一切从实际出发、理论联系实际,根据实际情况来制订政策、解决问题是高职教育在激烈竞争中立于不败之地的一个法宝。具体来说,高职教育在调整专业设置时,要充分考虑到社会、学校、学生等各方面的实际情况,切实保证学校的一切出发点都符合实际需要.在世界经济日趋一体化的今天,职业教育在本着着眼于当地经济建设.从当地实际出发,突出地方特色的同时,在空间上不能过分强调只为本地经济建设服务,在立足为当地经济建设和社会发展培养人才的前提下,根据全国经济发达地区对人才需求面向经济发达地区设置专业,以需定培,向经济发达地区搞劳务输出,乃至走出国门。向国际劳动力市场进行劳务输出。这样才能培养走向世界的人才,与经济全球化、教育国际化、文化多元化、劳动力市场世界化的时代相适应。
高职教育是根据生产建设管理和服务第一线的实际需要,培养既有一定专业理论知识,又有较强实践能力的实用性人才。企业和用人单位对这类人才的一个重要标准就是“实用”,即职校学生毕业就要能“上岗”顶岗。所谓“实用”就是要能在实际中应用。专业课程内容既不能过时,又不能超现实太远;知识和专业技能既要够用,又要有一定发展潜力。从人才合格性的角度和职业学员就业的角度出发,高职教育在专业设置的调整过程中与人文教育加以整合是高职教育发展的必然选择。
求实效,超越急功近利。在追求效益最大化的目标指引下调整高职教育的专业设置,当然是个正确的思路和方向。但在办学实践中,迫于现实的竞争压力和就业压力,高职教育人才培养模式仅是单纯地被动适应劳动力市场的需求培养大批的就业者,对专业的设置、调整工作也出现了某些短期行为和急功近利的心态,缺乏可持续发展的理念,这对于专业设置的完善和高职教育的长远发展是极为不利的。因此,高职教育的专业设置在调整、优化的过程中必须在求实效的基础上超越急功近利,力图创新,确立可持续发展的理念。将可持续发展的理念具体体现在人与自然、社会的关系上、高职院校的可持续发展上和学生个人的可持续发展上。
三、建设专业教师队伍是打造品牌专业的核心
教师专业发展已成为世界教师教育改革的趋势,也是当前职教改革实践提出的一个具有重大意义的课题。高职院校教师专业发展旨在通过对教师专业意识的养成和专业素质的培养来促进教学能力的发展与提升其职业地位。伴随着高职教育的发展和变革,高职院校教师专业发展作为一个内涵不断获得丰富和充实的过程,也是不断从专业不成熟逐步走向专业成熟的动态生成过程.
对于民办高职院校来说,要把专业教师队伍建设作为头等大事来抓。当前,首要的任务是重视学科带头人的选用、培养和提高。有些学科可以直接引进学科带头人,有些学科可能需要自己培养。学科带头人不仅对学科和专业建设及发展至关重要,同时对教师队伍建设也具有带动意义。民办高校要逐步做到多数学科或全部学科都有带头人,还要有一定比例的骨干教师,以形成学术梯队。教师的年龄结构、学历结构、职称结构等,同样需要经过建设和调整,逐步趋于合理。专职教师是民办高职院校教学的主力军、办学的主要依靠力量,对他们应加大重视和培养力度,特别是应扩大中、青年教师中“双师型+管理型”教师所占的比例。 为此,不仅需要为他们提供理论学习的环境,更需要为他们提供现代工业、信息产业和服务业的实践学习场所,鼓励和引导教师积极开展对高等职业技术教育的教学法、课程内容和教材等方面的研究,摆脱陈旧教学模式的影响,使之更贴近高职院校学生,贴近实际,贴近社会需求,逐步提高教学质量。 兼职教师应多从企业、公司等一线聘请有实践经验的各类专业技术人才,补充专职教师在讲授应用性课程方面的不足,扩充授课内容,加强针对性和实践性,加强与社会的联系。
民办高校教师的首要任务就是苦练教学基本功,加强自身的知识储备,提高驾驭课堂的能力,以便能够从容地站在讲台上“传道、授业、解惑”。教学方法要灵活多样,授课要生动有趣,力争最大限度地吸引学生,使他们在课堂上能够汲取更多的知识。民办高校的教师还应该具备较强的学习能力,在学习中接受新知识、借鉴新方法,逐步完善提高自己,这样才能不断提高自身的能力,以适应工作的挑战。
四 、冲压模具设计程序及步骤
(一)冲压模设计的准备工作 根据课程设计目的,设计课题由指导教师用“设计任务书”的形式下达,课题难度以轻度复杂《冲孔落料复合模》为宜。设计工作量根据课程设计时间安排情况,由指导教师酌定。
1.研究设计任务
学生应充分研究设计任务书,了解产品用途,并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析,对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的,必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上,可按以下步骤进行冲压总体方案的论证。 第一步,酝酿冲压工序安排的初步方案,并画出各步的冲压工序草图; 第二步,通过工序安排计算及《冷冲压模具结构图册》等技术资料,验证各步的冲压成型方案是否可行,勾画该道工序的模具结构草图。 第三步,勾画模具的结构草图,进一步推敲上述冲压工序安排方案是否合理可行。 第四步,冲压工序安排方案经指导教师过目后,即可正式绘制各步的冲压工序图,并着手按照“设计任务书”上的要求进行课程设计。
2.资料及工具准备 课程设计开始前必须预先准备好《冷冲模国家标准》《模具设计与制造简明手册》《冷冲压模具结构图册》等技术资料,及图板、图纸、绘图仪器等工具。也可将课程设计全部或部分工作安排在计算机上用Auto CAD等软件来完成,相应地需事前调试设备及软件、准备好打印用纸及墨盒等材料。
3.设计步骤 冲压模课程设计按以下几个步骤进行
(1)拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图(阶段考核比例为15%)。
(2)计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周界、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等,初选压力机吨位(25%)。
(3)确定压力机吨位(5%)。
(4)设计及绘制模具装配图(25%)。
(5)设计及绘制模具零件图(25%)。
(6)按规定格式编制设计说明书(5%)。
(7)课程设计面批后或答辩(建议对总成绩在10%的范围内适度调整)。
4.明确考核要求
根据以上6个阶段应该形成的阶段设计成果实施各阶段的质量及考核,从而形成各阶段的考核成绩。其中课程设计面批或答辩不仅有助于当面指出学生的各类设计错例,也是课程设计考核的重要手段。最终的考核成绩在6个阶段考核成绩的基础上,由指导教师结合考勤记录及面批或答辩记录对总成绩在10%左右的范围内适度调整。
五、总结
进入21世纪,我们已经进入了一个新的充满机遇与挑战的时代。而我国的高等教育体制正经历着一场深刻的革命。以高等职业教育为主导的各种形式的培养应用型人才的教育发展到与普通高等教育等量齐观的地步,也就是我们长期以来所关注的教育目的的问题。在目前经济全球化的形势下,随着资本、技术和劳动力市场的重新整合,我国装备制造业在加入WTO以后,已成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、交货期短、低成本的迫切要求,模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步,满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。
参考文献:
[1]颜莉芝,朱双华.《浅谈高等职业教育专业设置的基本思路》
[2]《 模具工业发展趋势综述》.有为模具设计学校
[3]魏正平.《模具设计与制造基础》
关键词 冲压工艺;发展现状;冲压模具设计;基本思路
中图分类号 TG386 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0232-02
1 冲压工艺发展的优势及其种类
1.1 冲压工艺的发展优势
冲压工艺是一种成形加工方法,通常依靠外在压力和模具对相关的板料施加外力,使其板料发生分离或塑性变形,从而实现所需形状和尺寸的冲压件的有效获取。与其他的机械、塑性等加工方法比较而言,冲压加工工艺在其技术上和经济上具备了诸多的独特优势,具体表现在以下几个方面。
1)冲压加工工艺的操作便利,易于实现工艺的机械自动化。由于冲压加工工艺的实现是通过冲压模具、冲压设备而完成的,而普通压力机每分钟的行程量可达到几十次,若是高速的压力机每分钟的行程量则可为上百至千次,并且压力机的每次行程都有可能获取一个冲件,从而使其加工工艺的生产效率得到了大大的提高。
2)冲压工艺的质量稳定,具有良好的互换性。这是因为在进行冲压加工时,冲压模具使其冲压件的形状尺寸的精度得到了良好的保证,冲压件的表面质量通常都会受到较好的保护,再加之所使用的冲压模具的使用寿命较长,从而使得同一冲压模具制成的冲压件具有一模一样的特点。
3)小到秒表大到汽车覆盖,冲压加工工艺可加工出形状复杂、尺寸跨度大的零件,再加上板料在冲压加工工艺过程中的冷变形硬化效应,使其所得冲压件的刚强度较高。
4)冲压加工工艺是一种省料、节能的加工方法,在其冲压加工过程中几乎没有碎料的产生,使得材料的利用率较高,并且在此过程中无需外来其他的加热设备,因而所得冲压件的成本也
较低。
由于冲压加工工艺中所用的模具具有一定的专业性,冲压模具是一种制造精度、技术要求都较高的技术密集型产品,而加工成形一个复杂零件时所需要的模具也较多,因此,冲压工艺的优越性只有在冲压件大量生产的情况下也会得到充分的体现,其所获取的经济效益也会随之体现的更为突出。
1.2 冲压工艺的种类
在实际生产中,为了满足冲压件在其形状、精度、尺寸等各方面的相关要求,所采用的冲压加工工艺也各式多样,将其概括起来可将冲压工艺划分为分离工序和成形工序两大类。
其中,分离工序也被称为冲裁,其目的是将冲压件沿着相应的轮廓线从板料上实现有效的分离,与此同时还需满足其分离断面的质量要求(如表1所示);而成型工序则是在不破坏坯的前提下,使其板料发生塑性变形,从而制成所需规格的冲压件(如表2所示)。
2 冲压工艺的发展现状
近年来,随着对先进制造技术发展的重要性共识的形成,将其特征与现代化高新技术相结合,冲压工艺在其深度和广度上都取得了突飞猛进的进展。本文以汽车车身覆盖件的加工为对象,阐述冲压工艺的发展现状。
1)就产品的冲压工艺性及经济性而言,冲压加工工艺的序数是用以衡量其工艺水平的重要标志,是决定冲压件加工制造成本、投资规模的关键因素。
当前我国汽车冲压件是根据其结构来确定冲压加工工艺的序数的,在其产品的开发设计中,由于过度注重汽车的性能和效果,致使在其相关的冲压工艺性和经济性方面欠缺有效的考虑,从而导致其冲压工序数较大(如表3所示)。
由上表可看出,我国的汽车制造在开发设计时,在注重其性能效果的同时,还需要考虑其冲压工艺性和经济性,应使得所采用的冲压工序数尽量的减少。
2)就冲压工艺的原材料而言,目前我国汽车冲压件所用的原材料以牌号为08A1、10、P1等冷轧钢板为主,其中,绝大部分的钢板为板料,只有较少冲压工艺产家使用卷料,而采用卷料的利用率可提高2%~6%,成本价格低,其相应的运输、存储也较方便。因此,对于大型汽车厂来说,可将其发展由生产批量转换为经济批量的发展。
当前国内大部分企业所采用冲压工艺较为传统,使我国冲压工艺水平得到有效提高,需要从行业人员素质的提高和信息化技术的应用两方面着手,在其信息技术的应用上则应将CAD/CAM/CAE一体化技术的推广作为发展的重点。
3 冲压模具设计的基本思路
作为一种技术密集型产品的冲压模具是冲压工艺中的关键要素,其结构和精度直接影响着冲压件的成形和精度,直接关系到冲压件质量的优劣,因此对于冲压模具的设计需要严格的专业控制要求。本文将冲压模具设计的基本思路简介如下。
1)转换图纸。所谓的转换图纸(或图纸转换工序)就是将任何所给定的零件图或产品测绘出来,进而转换成国内企业中所使用的国家标准零件图纸。
2)绘制零件图。对于所给定的零件图绘制,通常运用三维软件来实现,将所绘制的零件图转换为带有展开图的工程图,并将其存储为CAD制图的dwg格式作为相关的参考图进行调用。
3)设计工艺图。根据工程图中的展开图,将其排样图(或单工序图)绘制出来之后,再根据相关的展开排样图将其各步骤的产品零件图即工艺图进行有效的设计。
4)转换工程图。将CAD排样图导入三维软件中画出排样图的实体之后,再转换成相应的工程图并另存为CAD的dwg格式留作参考图进行调用。
5)绘制模具图。根据相关的参考图/工艺图将各零件工艺图的模具图进行有效的设计。
6)设计模具的零件图。根据相关的模具图对每个模具零件的模具零件图进行相应的设计。
4 小结
就冲压工艺的发展现状而言,虽然随着现代化技术的发展取得了较大的进步,但在实际的工艺加工中还是存在不少的问题,因此,在未来的发展中可从其存在的工艺性、经济性等具体问题中着手发展;对于作为冲压工艺关键设备的冲压模具,其相关的设计在遵循相关原则的同时,还需要注重实际的设计经验,其设计的基本思路需要具有一定的灵活性。
参考文献