基于J23-25A壓力機試驗沖裁模具設計與制造創新實踐

　　摘 要： 沖裁模具設計與制造是模具設計與制造專業學生的基本技能，也是將來的主要工作崗位。為了培養學生的創新思維和動手實踐能力，倡導學生科研，開展學術活動，營造科技創新氛圍，作者指導學生獨立完成E形零件連續沖裁模設計與制造。在模具設計和制造過程中，學生既學習了理論知識，又提高了實踐技能，激發了創新熱情，為以后的工作打下了基礎。
　　關鍵詞： 模具設計與制造專業 連續沖裁模 設計與制造
　　
　　1.引言
　　創新能力的培養是新時期高職教育的一項內容［１］。在高職教學實踐中，不僅要培養學生的技能，提高他們的個人素質，而且要激發他們的創新熱情。經濟時代和信息時代的到來，對大學生的創新能力提出了嚴峻的挑戰，也孕育著大學生創新能力培養的寶貴契機。高等職業教育既是培養高素質技能型人才，又是培養創新型人才的渠道。因此，做好高職大學生創新能力的培養工作，努力提高他們的創新意識、創造能力和創業精神，造就一代適應新時期要求的高素質技能人才就顯得特別重要。
　　2.沖裁模具設計
　　為了加強實踐教學，提高學生的實際工作能力［２］，模具設計與制造專業配備了J23-25A曲柄壓力機，主要用于《成形設備》結構教學和作為《沖壓模具設計》、《模具制造技術》等課程的實驗設備。在該設備購進時由設備廠家配置了簡易的沖壓模具，但該模具結構過于簡單，不具有典型性，因而沒有實現預期的教學效果。為了激發學生的創新熱情，充分發揮設備的效能，我們在想積極投身到科研創新實踐中去的學生中挑選了兩位優秀的學生，進行連續沖裁模的設計與制造工作。
　　2.1工件確定
　　在工件形狀的選擇上，既要有一定的復雜外形，又要有內孔，必須具有典型性。經過篩選，我們選擇了典型E形的零件，參見圖1。在我們的指導下，學生進行沖裁模設計與制造。
　　2.2工藝分析和方案確定
　　該零件材料為08F鋼板，是優質碳素結構鋼，具有良好的可沖壓性能［３］；其形狀比較復雜，外形呈E字形，既有懸臂，又有槽口，同時還有一個?覫8的孔。沖裁件內、外形有尖銳清角。零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬自由公差，可按IT14級確定工件尺寸的公差。根據以上分析，該零件無論從形狀、尺寸、精度等方面，都能滿足沖裁加工工藝要求。
　　該工件沖壓生產所需要的沖壓工序有沖孔、落料兩道基本工序。因此可能的沖壓方案有：
　?。?）采用落料、沖孔兩個單工序生產
　　（2）采用沖孔、落料復合模生產
　　（3）采用沖孔、落料連續模生產
　　經過對以上三個方案的分析，結合本模具主要是用于教學，因此決定采用方案3，即沖孔、落料連續模生產。在該方案中，模具結構較為復雜，定位精度要求高，制造難度較大，但卻能鍛煉學生，對提高學生綜合素質有很大的幫助。
　　2.3模具結構形式的確定
　?。?）操作方式的選擇
　　本模具中，條料的送進選擇手工由前向后的送料方式。
　?。?）定位方式的選擇
　　粗定位：開始沖孔時，采用始用擋料銷定位，導料板控制條料的送進方向；以后沖孔、落料時采用固定擋料銷控制送料步距。
　　精定位：采用導正銷導正，控制零件位置精度。
　　（3）卸料方式的選擇
　　采用固定卸料裝置。
　　2.4模具設計計算
　　沖裁模具的設計計算主要包括以下內容：
　　（1）排樣設計與計算，主要計算條料寬度及確定步距
　?。?）計算總沖壓力
　?。?）確定壓力中心
　?。?）沖模刃口尺寸及公差的計算
　?。?）確定各主要零件結構尺寸
　?。?）壓力機相關參數的校核
　　2.5設計并繪制總裝配圖
　　沖裁模具制造
　　沖裁模具制造，包括模架的制造和凸模和凹模的制造。模座采用標準模座，可以外購。因而模具零件的制造關鍵是凸模和凹模的制造。根據模具的制造順序，先制造凹模。凹模是典型的多孔型板類零件，如圖4所示。
　　3.1落料凹模的制造
　　落料凹模的制造工藝路線為：
　　下料—鍛造—退火—銑六方—磨六方，對90°—鉗工劃線，去毛刺，鉆銷孔及螺紋孔—淬火和回火—平磨上下表面—線切割型孔—鉗工研磨各型孔。
　　3.2凸模的制造
　　凸模包括沖孔凸模和落料凸模。其中沖孔凸模是圓形回轉體零件，制造比較方便。其工藝路線為：
　　下料—粗車—精車——鉆頂錐孔——淬火和回火——磨削——鉗工研磨。
　　落料凸模是非回轉體零件，如圖4所示。工藝路線為：
　　下料—鍛造—退火—銑六方—磨六方，對90°—鉗工劃線，去毛刺，鉆孔—鏜孔—鉗工鉸孔—工具銑外形—淬火和回火—平磨上下表面—鉗工研磨圓孔—成形磨削外工作型面，與凹模實配，保證間隙0.132—0.240mm。
　　其它零件的加工參照凹模的基準尺寸進行配作。
　　4.模具的裝配與調試
　　模具的裝配包括上模的裝配和下模的裝配。
　　4.1下模裝配
　　將凹模安放在下模座上，找正中心位置；用平行夾頭夾緊，通過凹模上的螺釘孔在鉆床上對下模座預鉆螺紋孔錐窩；拆去凹模，按推窩在模座上鉆螺紋底孔并攻絲，再重新將凹模置于下模座上找正，用螺釘緊固；鉆鉸銷孔，并裝入銷釘定位。
　　4.2上模的裝配過程
　　將沖孔凸模和落料凸模裝入固定板，然后鉚接凸模尾部，在平面磨床上磨平。將墊板置于凸模固定板上，再將模座放在墊板上，用平行夾頭夾緊，以凸模固定板上的孔定位，在模座上鉆錐窩。然后拆開以錐窩定位鉆孔，用螺釘將上模座、墊板、凸模入固定板連接并稍加緊固。
　　4.3調試
　　將凸模放入凹模，調整凸、凹模的配合間隙，將裝好的上模部分套在導柱上，用手錘輕輕敲擊固定板的側面，使凸模插入凹模的型孔中；將模具翻轉，從下模板的漏料孔觀察凸、凹模的配合間隙，用手錘敲擊凸模固定板的側面進行調整使配合間隙均勻。調整好沖裁間隙后，以紙作沖壓材料，用錘子敲擊模柄，進行試沖。如果沖出的紙樣輪廓齊整，沒有毛刺或毛刺均勻，說明凸、凹模間隙是均勻的。如果只有局部毛刺，則說明間隙是不均勻的，應重新進行調整，直到間隙均勻為止。
　　4.4試模
　　沖模裝配完成后，在壓力機上進行試沖，通過試沖可以發現模具的設計和制造缺陷，找出產生原因，對模具進行適當的調整和修理后再進行試沖，直到模具能正常工作，沖出合格的制件，模具的裝配過程即告結束。
　　5.結語
　　近半年的模具設計與制造創新實踐，給了我們這樣的啟示：專業知識的教學，既要夯實基本理論知識，同時又要加強實踐。教師要激發學生對所學習的專業內容或將來從事的工作事務的好奇心、追求創新的欲望和有冒險精神，這樣才能使學生成為社會所需要的高素質技能型人才。
　　
　　參考文獻：
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　　［2］朱正才.高職院校項目制教學改革探析［J］.文教資料，2002，（6）：235-237.
　　［3］丁松聚.冷沖模設計［M］.北京：機械工業出版社，2007，12.
　　
　　本文系2010江蘇省高等學校大學生實踐創新項目研究成果之一（編號：cx1018）。