在《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》課程中引入U(xiǎn)G軟件教學(xué)的實(shí)踐與探索

蒙以嫦

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，廣西 柳州 545006）

《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》是我院模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋了沖壓工藝、模具設(shè)計(jì)、模具制造、模具安裝與調(diào)試等方面內(nèi)容，其是一門綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。本課程主要以培養(yǎng)從事汽車板金零件生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場的模具制造人員、模具運(yùn)行維護(hù)人員職業(yè)能力為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生對沖壓模具開發(fā)與維護(hù)的能力。

汽車工業(yè)是柳州市第一支柱產(chǎn)業(yè)，汽車80%以上零件為沖壓件，在課程教學(xué)中，我們根據(jù)中、小型汽車板金零件的主要成形工藝，分別設(shè)計(jì)了板類零件沖裁模設(shè)計(jì)與制造、舉升泵固定板彎曲模設(shè)計(jì)與制造、罩蓋拉深模設(shè)計(jì)與制造等四個學(xué)習(xí)情境，每個學(xué)習(xí)情境按照沖壓模具的實(shí)際生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)了工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具零件加工、模具裝配、模具的安裝與調(diào)試等五個學(xué)習(xí)任務(wù)。在此之前，前兩個學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，我們主要是通過采用多媒體教學(xué)完成，而后三個學(xué)習(xí)任務(wù)，主要是在實(shí)訓(xùn)車間通過實(shí)踐教學(xué)完成。這樣的教學(xué)方式，雖然解決了原來課程體系中理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)操作相互脫節(jié)的問題，學(xué)生的的各方面能力也較課程改革前有了一定程度的提高，但由于受到設(shè)計(jì)周期長、理論計(jì)算、推理內(nèi)容較多，學(xué)生的理解、接受能力不足等因素的影響，模具設(shè)計(jì)一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，與企業(yè)的實(shí)際要求還是存在一定差距。

針對這一情況，我們再次深入企業(yè)調(diào)研，主要了解現(xiàn)代企業(yè)模具設(shè)計(jì)的運(yùn)作流程，同時還針對本課程的教學(xué)，展開了畢業(yè)生調(diào)查問卷、企業(yè)專家調(diào)查問卷等活動，綜合以上三種不同的途徑，我們得出了同一結(jié)論，就是提高學(xué)生模具設(shè)計(jì)能力最直接、最有效的途徑就是在模具設(shè)計(jì)中結(jié)合UG、CATIA等三維軟件教學(xué)。所以，本學(xué)期我們嘗試了在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造課程教學(xué)中引入U(xiǎn)G軟件輔助教學(xué)，并取得了較好的學(xué)習(xí)效果。

本文將以企業(yè)真實(shí)任務(wù)，后懸彈簧支座成型模設(shè)計(jì)為例，按照企業(yè)模具設(shè)計(jì)的基本流程：零件沖壓工藝性分析→工法圖→模具3D數(shù)模→模具2D圖，在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造課程教學(xué)中利用UG軟件輔助教學(xué)的具體實(shí)施過程。

1 工法分析

如圖1所示為后懸彈簧支座零件圖，屬于回轉(zhuǎn)體零件，其形狀、尺寸和材料性能均符合沖壓加工要求。所需的基本工序有：落料、成形、沖Φ40孔、沖3-Φ7孔，其中，成形深度最高為27 mm，而該處直徑尺寸為Φ70 mm，滿足一次成形條件。為了在成形工序中方便材料流動及準(zhǔn)確定位，考慮成形前在零件中心部位先預(yù)沖一個Φ16底孔，根據(jù)以上基本工序，可以擬定該零件的沖壓工藝方案為：落料與沖Φ16孔復(fù)合→成形1→成形2→沖Φ40孔及3-Φ7孔，從而得出該零件的工法圖，如圖2所示。

圖1 后懸彈簧支座（材料：Q235，料厚3.2，批量生產(chǎn)）

圖2 后懸彈簧支座工法圖

2 第二次成形模具結(jié)構(gòu)確定

該零件材料厚度為3.2 mm，形狀簡單對稱，不容易起皺，可不采用壓邊圈，而且口部有10°的撥模角度，成形前已沖有Φ16孔，故成形模考慮采用Φ16孔定位，彈性頂件卸料，頂件器與凹模單邊間隙為0.5 mm，同時，通過沖壓總力及行程計(jì)算，可選用J23-100壓力機(jī)，模具閉合高度應(yīng)在255～285 mm之間，從而確定該零件的成形模結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 后懸彈簧支座成形模（3D）

3 模具主要零件設(shè)計(jì)

凸模設(shè)計(jì)

（1）材料選擇：根據(jù)生產(chǎn)批量及模具的工作條件，凸模材料選擇Cr12MoV，熱處理硬度HRC58-60。

（2）工作部分型面及外形尺寸設(shè)計(jì)

步驟一：創(chuàng)建修剪面：利用曲面抽取命令抽取零件的內(nèi)側(cè)表面→有界平面（補(bǔ)孔）→縫合所抽取的所有曲面→延伸曲面至合適高度。

步驟二：創(chuàng)建凸模圓柱基體。以修剪曲面為對稱面，創(chuàng)建一準(zhǔn)175的圓柱體，長度以保證凸模最小厚度不小于50為準(zhǔn)。

步驟三：修剪體。利用修剪體命令修剪準(zhǔn)175圓柱體，保留上半部分，得到凸模實(shí)體，采用相似的方法，得到頂件塊、凹模的零件。如圖4所示。

圖4 后懸彈簧支座成形模工作零件

4 導(dǎo)出CAD二維圖

完成所有模具零件的設(shè)計(jì)及模具總圖實(shí)體建模后，利用UG中的文件導(dǎo)出功能，將模具總圖導(dǎo)出為DXF文檔文件，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模瓿蓸?biāo)注，從而得到該模具的2D圖，如圖5所示。

圖5 后懸彈簧支座成形模（2D）

5 結(jié)束語

經(jīng)過一個學(xué)期的實(shí)踐證明，在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造課程中引入U(xiǎn)G軟件應(yīng)用，嚴(yán)格按照企業(yè)模具設(shè)計(jì)流程進(jìn)行教學(xué)實(shí)施，由傳統(tǒng)抽象的理論設(shè)計(jì)變?yōu)橹庇^的三維建模，所有的模具零件設(shè)計(jì)都將利用軟件實(shí)現(xiàn)，其操作簡單、快捷，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，簡化模具設(shè)計(jì)難度，縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高學(xué)習(xí)效率，而且通過這樣的授課方式，有效地將課堂教學(xué)和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際有機(jī)結(jié)合，使得學(xué)生的課程學(xué)習(xí)和實(shí)際工作保持一致。學(xué)生在該課程的學(xué)習(xí)中，專業(yè)知識既能得到系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，又能獲得模具行業(yè)職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，這對提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識能力，實(shí)現(xiàn)能力的遷移，快速適應(yīng)企業(yè)環(huán)境與企業(yè)需求有著非常積極的意義。