基于J23-25A压力机试验冲裁模具设计与制造创新实践

　　摘 要： 冲裁模具设计与制造是模具设计与制造专业学生的基本技能，也是将来的主要工作岗位。为了培养学生的创新思维和动手实践能力，倡导学生科研，开展学术活动，营造科技创新氛围，作者指导学生独立完成E形零件连续冲裁模设计与制造。在模具设计和制造过程中，学生既学习了理论知识，又提高了实践技能，激发了创新热情，为以后的工作打下了基础。
　　关键词： 模具设计与制造专业 连续冲裁模 设计与制造
　　
　　1.引言
　　创新能力的培养是新时期高职教育的一项内容［１］。在高职教学实践中，不仅要培养学生的技能，提高他们的个人素质，而且要激发他们的创新热情。经济时代和信息时代的到来，对大学生的创新能力提出了严峻的挑战，也孕育着大学生创新能力培养的宝贵契机。高等职业教育既是培养高素质技能型人才，又是培养创新型人才的渠道。因此，做好高职大学生创新能力的培养工作，努力提高他们的创新意识、创造能力和创业精神，造就一代适应新时期要求的高素质技能人才就显得特别重要。
　　2.冲裁模具设计
　　为了加强实践教学，提高学生的实际工作能力［２］，模具设计与制造专业配备了J23-25A曲柄压力机，主要用于《成形设备》结构教学和作为《冲压模具设计》、《模具制造技术》等课程的实验设备。在该设备购进时由设备厂家配置了简易的冲压模具，但该模具结构过于简单，不具有典型性，因而没有实现预期的教学效果。为了激发学生的创新热情，充分发挥设备的效能，我们在想积极投身到科研创新实践中去的学生中挑选了两位优秀的学生，进行连续冲裁模的设计与制造工作。
　　2.1工件确定
　　在工件形状的选择上，既要有一定的复杂外形，又要有内孔，必须具有典型性。经过筛选，我们选择了典型E形的零件，参见图1。在我们的指导下，学生进行冲裁模设计与制造。
　　2.2工艺分析和方案确定
　　该零件材料为08F钢板，是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能［３］；其形状比较复杂，外形呈E字形，既有悬臂，又有槽口，同时还有一个?覫8的孔。冲裁件内、外形有尖锐清角。零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由公差，可按IT14级确定工件尺寸的公差。根据以上分析，该零件无论从形状、尺寸、精度等方面，都能满足冲裁加工工艺要求。
　　该工件冲压生产所需要的冲压工序有冲孔、落料两道基本工序。因此可能的冲压方案有：
　　（1）采用落料、冲孔两个单工序生产
　　（2）采用冲孔、落料复合模生产
　　（3）采用冲孔、落料连续模生产
　　经过对以上三个方案的分析，结合本模具主要是用于教学，因此决定采用方案3，即冲孔、落料连续模生产。在该方案中，模具结构较为复杂，定位精度要求高，制造难度较大，但却能锻炼学生，对提高学生综合素质有很大的帮助。
　　2.3模具结构形式的确定
　　（1）操作方式的选择
　　本模具中，条料的送进选择手工由前向后的送料方式。
　　（2）定位方式的选择
　　粗定位：开始冲孔时，采用始用挡料销定位，导料板控制条料的送进方向；以后冲孔、落料时采用固定挡料销控制送料步距。
　　精定位：采用导正销导正，控制零件位置精度。
　　（3）卸料方式的选择
　　采用固定卸料装置。
　　2.4模具设计计算
　　冲裁模具的设计计算主要包括以下内容：
　　（1）排样设计与计算，主要计算条料宽度及确定步距
　　（2）计算总冲压力
　　（3）确定压力中心
　　（4）冲模刃口尺寸及公差的计算
　　（5）确定各主要零件结构尺寸
　　（6）压力机相关参数的校核
　　2.5设计并绘制总装配图
　　冲裁模具制造
　　冲裁模具制造，包括模架的制造和凸模和凹模的制造。模座采用标准模座，可以外购。因而模具零件的制造关键是凸模和凹模的制造。根据模具的制造顺序，先制造凹模。凹模是典型的多孔型板类零件，如图4所示。
　　3.1落料凹模的制造
　　落料凹模的制造工艺路线为：
　　下料—锻造—退火—铣六方—磨六方，对90°—钳工划线，去毛刺，钻销孔及螺纹孔—淬火和回火—平磨上下表面—线切割型孔—钳工研磨各型孔。
　　3.2凸模的制造
　　凸模包括冲孔凸模和落料凸模。其中冲孔凸模是圆形回转体零件，制造比较方便。其工艺路线为：
　　下料—粗车—精车——钻顶锥孔——淬火和回火——磨削——钳工研磨。
　　落料凸模是非回转体零件，如图4所示。工艺路线为：
　　下料—锻造—退火—铣六方—磨六方，对90°—钳工划线，去毛刺，钻孔—镗孔—钳工铰孔—工具铣外形—淬火和回火—平磨上下表面—钳工研磨圆孔—成形磨削外工作型面，与凹模实配，保证间隙0.132—0.240mm。
　　其它零件的加工参照凹模的基准尺寸进行配作。
　　4.模具的装配与调试
　　模具的装配包括上模的装配和下模的装配。
　　4.1下模装配
　　将凹模安放在下模座上，找正中心位置；用平行夹头夹紧，通过凹模上的螺钉孔在钻床上对下模座预钻螺纹孔锥窝；拆去凹模，按推窝在模座上钻螺纹底孔并攻丝，再重新将凹模置于下模座上找正，用螺钉紧固；钻铰销孔，并装入销钉定位。
　　4.2上模的装配过程
　　将冲孔凸模和落料凸模装入固定板，然后铆接凸模尾部，在平面磨床上磨平。将垫板置于凸模固定板上，再将模座放在垫板上，用平行夹头夹紧，以凸模固定板上的孔定位，在模座上钻锥窝。然后拆开以锥窝定位钻孔，用螺钉将上模座、垫板、凸模入固定板连接并稍加紧固。
　　4.3调试
　　将凸模放入凹模，调整凸、凹模的配合间隙，将装好的上模部分套在导柱上，用手锤轻轻敲击固定板的侧面，使凸模插入凹模的型孔中；将模具翻转，从下模板的漏料孔观察凸、凹模的配合间隙，用手锤敲击凸模固定板的侧面进行调整使配合间隙均匀。调整好冲裁间隙后，以纸作冲压材料，用锤子敲击模柄，进行试冲。如果冲出的纸样轮廓齐整，没有毛刺或毛刺均匀，说明凸、凹模间隙是均匀的。如果只有局部毛刺，则说明间隙是不均匀的，应重新进行调整，直到间隙均匀为止。
　　4.4试模
　　冲模装配完成后，在压力机上进行试冲，通过试冲可以发现模具的设计和制造缺陷，找出产生原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试冲，直到模具能正常工作，冲出合格的制件，模具的装配过程即告结束。
　　5.结语
　　近半年的模具设计与制造创新实践，给了我们这样的启示：专业知识的教学，既要夯实基本理论知识，同时又要加强实践。教师要激发学生对所学习的专业内容或将来从事的工作事务的好奇心、追求创新的欲望和有冒险精神，这样才能使学生成为社会所需要的高素质技能型人才。
　　
　　参考文献：
　　［1］岳晓东.大学生创新能力培养的内涵和方法.高等教育研究，2004，（1）：32-41.
　　［2］朱正才.高职院校项目制教学改革探析［J］.文教资料，2002，（6）：235-237.
　　［3］丁松聚.冷冲模设计［M］.北京：机械工业出版社，2007，12.
　　
　　本文系2010江苏省高等学校大学生实践创新项目研究成果之一（编号：cx1018）。