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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鈑金加工,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
在鈑金加工作業過程中,選擇正確、科學的鈑金加工工藝能夠很好的保證產品加工質量,此外也可有效的規范和指導鈑金加工工作。所以這就要求我們在鈑金加工過程中,應對加工工藝進行有效的、深入的研究,確保所使用的鈑金加工工藝能夠滿足鈑金加工的需要。本文就結合鈑金加工的不同方式,對鈑金加工工藝進行簡單介紹與討論。
所謂電子機械鈑金加工主要是指對于一些電子設備中的鈑金件比如機柜、控制臺以及插件還有面板、導軌等器件的加工作業。這些器件作為電子、電氣模塊中的載體,對于電子設備的整體性能有著較大影響。因此這就要求我們應切實做好鈑金件加工工藝的研究和應用工作。
1.沖壓件加工工藝
在電子機械鈑金件加工過程中,沖壓加工通常是指依據某種壓力設備,利用專業模具對相應的板材進行加壓和拉力作業,確保板材塑性成型的加工活動。從某種程度上講,模具是鈑金加工作業過程中最為重要的一道“工序”,因此研究鈑金加工工藝的本質實際是如何研究模具的使用。
1.1模具走刀方向以及加工次序
在進行鈑金加工作業過程中,多選擇先小后大、先圓后方以及先里后外的加工次序。如果在作業過程中,沒有成型的專業模具,那么可將切邊作為最后一道工序。這樣就可以確保在鈑金件加工過程中,合理的安排模具排列順序,方便日后的安裝與使用。另外如果有成型的專業模具,像導向槽或者是橋形等,就須要“先切邊,后模具”的方式,以便板材在加工過程中所受到的阻力最小。
1.2選擇模具
在對鈑金件加工作業過程中,選擇合適模具十分重要。而選擇的內容包括上下模間隙、模具工位以及模具類型等。應該說,選擇合適的加工模具能夠很好的降低和縮短模具設置時間以及設備運行時間,并能有效提高板材利用效率,實現在提高生產效率的同時,降低相應的加工成本。
(1)選擇模具類型。有些設備上的鈑金件零件,可以利用專業模具實現一次沖載成形。比如某些設備上的φ10mm圈可以通過專業的φ10mm模具一次成形。但大部分零件都需要通過多次沖裁或者是步沖才能成形,這就會涉及到怎樣選擇加工方式或者加工模具。
(2)選擇模具上下模間隙。所謂模具上下模間隙是指模具上模直徑與下模直徑之間的實際差值。比如,上模直徑為10mm,而下模直徑為10.3mm,那么其間隙則為0.3mm。
在對模具上下模間隙進行選擇時,應依據板材實際材質以及厚度。如果選擇了不合理的間隙那么就會使得加工的鈑金件產生較多的毛刺,并極大縮短模具的實際使用壽命。
(3)選擇模具工位。這方面主要指兩方面內容:一是零件加工時具體工位選擇;另一種是選擇相應沖裁力。
在進行鈑金件加工作業時,就需要將模具所選擇的工位確定好,以減少作業人員的模具更換使用時間。另外如果在加工作業過程中,選擇了上沖程模具,那么禁止在該模具周圍放置任何沖裁模具,以免造成零件報廢或者模具損壞。
另外加工鈑金件所需要的沖裁力需要依據其切邊長度以及材料厚度還有材質進行最終確定,公式如下:
P=Atr/1000
在該項公式中,P表示沖裁力,而A表示切邊長度,t代表著材料厚度,而r代表著材料系數。
2.翻邊孔加工
在電子機械鈑金件加工過程中,翻邊孔加工是指沿著內孔周邊將鈑金件依據一定標準翻成側立凸緣的加工活動?,F階段常用的翻孔沖壓加工方式分為兩種類型:一種是無預孔翻空,而另一種是有預孔翻孔。
(1)有預孔的翻孔
事先先沖好預孔,然后再利用拋物線中的翻孔凸模進行翻孔,由于這類凸模具備一定的光滑圓弧過渡,所以翻孔質量相對較好。但對于存有預孔的翻邊孔,則先需沖孔,然后再進行翻孔。這樣不僅增加了一道工序,同時也會對生產效率造成一定影響,不符合當前的減員增效要求。
(2)無預孔的翻孔
這種翻孔加工通常包括穿刺翻孔形式以及沖孔翻孔形式。穿刺翻孔形式,其凸模端部大都選擇60度錐形結構,且相應的沖制翻邊孔邊緣不夠齊整,因此容易割傷手,無法滿足客戶的全部要求。
沖孔翻孔形式,其凸模選擇使用階梯形式,且后段翻孔、前段沖孔,可一性全部完成,不需要額外增加工序,不僅確保了沖制孔邊緣的齊整,同時也滿足了大部分客戶要求。
(3)變薄翻孔
鈑金件螺釘在進行連接時,為了確保連接牢固,要盡量使得螺釘孔翻孔的實際凸緣高度超過2mm,而當板料厚度相對較小,且常規性翻孔凸緣無法滿足既定要度要求時,只能使用變薄翻孔形式。
這里所說的變薄翻孔是指利用讓孔壁變薄來提高翻孔凸緣高度的一種新型翻孔方式,隨著其日益成熟,被廣泛的應用到鈑金件連接作業中的螺釘孔沖壓工序。綜合質量、效率以及安全等方面的原因,在對電子機械鈑金件螺釘連接作業中的翻邊孔應選擇使用沖孔翻孔的形式進行加工,最好是變薄翻孔。
3.彎曲件加工
在電子機械鈑金件加工過程中,所謂彎曲是指在作業過程中將板料依據某種形式完成一定形狀或者角度的加工活動,這種加工方式在電子機械鈑金件加工作業時經常用到。需要注意的是,在對鈑金件進行彎曲作業時,最好不要使用較高性能的彈性材料,盡可能的選擇使用擁有較高彈性模量、塑性較強以及屈服點較低的材料。與此同時,在加工作業過程中還應對折彎半徑以及折彎尺寸進行正確確定。
(1)選擇最小彎曲半徑
在進行彎曲加工過程中,彎曲半徑是非常重要的一項加工參數,如果彎曲半徑過大則很容易受回彈影響,不易確保彎曲件半徑;如果想對過小時,則很容使得鈑金件產生裂紋。因此,折彎機上所指的折彎通常是間隙折彎,而其彎曲內半徑則主要由下模開口寬度所決定。如果下模體開口寬度發生改變,那么其內彎曲角半徑也會隨之發生一定變化。彎曲內半徑同模具開口矩公式如下:
R=0.516M
其中,公式里的R代表著下模開口寬度時所能夠最終確定的實際彎曲內半徑,而M則是指下模體v形槽開口寬度。需要注意的是在進行間隙折彎作業時,對于超過12.7mm厚度的板料,其模具開口寬度大約是板料厚度的7倍左右。
【關鍵詞】鈑金工藝;激光;應用
剪板、沖裁、折彎都是傳統的鈑金工藝方法,使用這些方法加工時都離不開模具,往往在一個產品的生產過程中需要配備的模具有幾十套上百套。大量使用模具,不僅增加了產品的時間成本和資金成本,而且模具本身的回彈效應,還會降低產品加工的精確度,影響產品的重復性,還不利于生產工藝的變更,不利于生產效率的提高。隨著市場競爭壓力的增大,傳統鈑金工藝已不能夠滿足市場的需求,急需一種新型的加工方法來改變這種局面。激光加工技術是一種全新的無模具加工技術,將激光加工技術應用到鈑金工藝中,能夠節省大量模具,縮短生產時間,減少生產成本,增加產品的精確度,是適應市場發展需要的新型工藝技術。
1.激光加工技術的特點
激光是一種相干光源,具有單色性、平行性和相干性的特點,能量密度高,方向性好。激光束聚焦在被加工材料表面的某一點時,激光的光能會瞬間轉化為熱能,產生上萬攝氏度的高溫,再堅硬的材料都會在瞬間達到熔點溫度迅速熔化,溫度再繼續升高達到沸點,材料發生汽化,使得被切除的地方形成了一個小孔洞,被切除的余料在汽化過程中被蒸發掉,沒有殘余。激光加工材料的過程實際上是待加工材料局部因溫度急劇迅速升高持續發生液化和汽化現象的過程[1]。
激光加工技術可以實現傳統的鈑金加工方法難以完成的零件加工。當要在一個箱體較大的鋼件上鉆許多大小不一的孔時,傳統鈑金工藝方法無法做到,但激光加工技術就能夠輕松完成。而且,在連續加工同樣的零件時,激光加工技術比傳統工藝技術的準確度更高,速度更快,市場競爭力更強。
在二維平面中,激光加工更有柔性。例如在使用激光切割機切割時,工件是固定的,切割機的割頭是可移動的,這樣不僅可以避免加工出現死角,提高加工材料的利用率,還能夠簡化加工設備。激光加工設備不是靠控制零件、設置模具或改變加工路線來進行加工的,而是由計算機系統整體控制來完成的,因此,激光加工工藝中不存在刀具的磨損、變形等問題,過程可以能夠通過數控來完成,而且完成精度高,質量好。
2.鈑金工藝中的激光加工技術
2.1 激光切割技術
近年來,激光切割技術的應用十分廣泛,據相關技術研究分析表明,激光切割技術占激光加工技術的近70%。激光切割機主要由激光器、機床主體和控制系統三大部分組成,常用于激光切割的有CO2激光器和YAG激光器,其特點是切割精度高。根據切割要求不同,激光光源的功率從5W到90KW不等,切割鈑金工件所采用的激光光源功率一般是在100W到1500W之間。當切口寬度要求在0.15mm至0.2mm之間時,激光光源的輸出功率應該小于1500W,此時激光光源的振蕩模式為單模振蕩,切割面也會相對比較平整;當切口寬度在1mm左右時,激光光源的輸出功率應選擇大于1500KW,此時激光光源的振蕩模式為多模振蕩,切割面會留下少許污物。當在使用激光技術切割厚板時,則需要采用空氣、氧氣、氮氣等輔助氣體來配合完成,氮氣是一種惰性氣體,用它來輔助切割,能夠有效避免切面發生氧化;在對厚度較大的板進行切割的時候,使用氧氣作為輔助氣體,能夠加快切割的速度。
激光切割工藝中可使用CAD技術結合CAM技術來提供加工工件所需要的工藝參數和加工信息,高效、連續地完成自動化切割和生產。激光切割不需要大量更換模具,工藝參數變更簡單,可廣泛應用于各種高硬度、高熔點、硬質、脆性、粘性、柔性材料及薄壁管件的切割,而且還具有切縫窄、速度快、熱變形小、切口平整的優良特性。
2.2 激光打孔技術
激光打孔技術是最早大規模運用到實際生產中的激光加工技術。和電子束打孔、超聲波打孔、電化學打孔、射流打孔、電火花打孔、機械打孔等方法相比,激光打孔技術明顯表現出了通用性強、效率高、成本低、效果好的優良特性,孔的平均精度為±0.02mm,表面粗糙度Ra約為1.6μm,若是采用數控激光打孔,孔的精度能夠達到5μm,精確度極好。
在鈑金工藝中,激光打孔所采用的激光是功率密度為104至105KW/cm2的脈沖激光,作用時間只有0.01至1μs,能夠加工出直徑為1μm的小孔。激光打孔技術不僅能夠精準地打出與表面成各種不同角度的孔,而且對薄壁材料、復合材料、脆性材料、粘性材料等各種不同性質材料的工件都能夠打深小孔和微小孔。
在用激光技術對鈑金工件打孔時,孔直徑的大小主要取決于激光聚焦光斑的大小,通??梢酝ㄟ^激光的功率密度和鈑金工件的熱系數計算得到固體激光打孔的最大孔深。不是所有的工件都適合采用激光打孔。對于那些激光反射能力強、導熱性能好、熔點高蒸汽壓力低的工件,采用激光打孔效率很低;激光打孔的孔徑一般都在1μm至1.524mm之間,當孔徑大于1.524mm時,應該采用激光套料法打孔;在加工大孔和臺階孔時,不能采用激光打孔。
2.3 激光焊接技術
激光焊接技術近年來迅速發展并廣泛應用于航天、航空、汽車工業中,可以焊接各種金屬、合金、復合材料和陶瓷材料。與傳統的焊接方法相比,激光焊接方法可使單位長度的焊縫在瞬間迅速獲得更大密度的能量,焊接速度更快,焊縫受到熱量和形變的影響更小,焊接頭的物理力學性能不會因焊接而變差。
當功率密度為100至1000KW/cm2的激光作用在金屬材料上,進行激光焊接的過程為:金屬熔化產生液態熔池形成空洞金屬汽化蒸汽壓力擴張形成焊縫。激光焊接的焊縫深度及形狀受金屬材料的熱力學性能影響。一般情況下,激光束與液態熔池外表面張角在70°左右時能量密度最大,焊縫深度也最大,此時連續激光焊接速度V與焊接深度H形成正比例關系。當激光焊接的輸出功率在0.1至5KW之間時,焊機速度V與輸出功率P呈線性關系。
2.4 激光成形技術
激光成形技術作為一種無模具成形的新技術近年來已有所發展。傳統的鈑金工藝成形方法有沖裁、彎曲和擠壓等,但這些方法對模具的依賴性很強,而激光成形技術讓鈑金工藝實現了無模具生產的可能,目前常用的激光成形技術有激光沖擊成形技術和激光彎曲成形技術。
激光沖擊成形技術是指利用激光對鈑金工件的覆蓋層進行照射,通過覆蓋層受熱蒸發產生沖擊波而達到使工件發生塑性形變目的的技術[2]。在對工件進行激光沖擊成形操作之前,需要做以下準備工作:首先,在工件表面涂一層不透明的材料,如黑漆,形成覆蓋層;然后,在覆蓋層上方覆蓋一層透明物質,比如水,形成透明層。然后使用激光照射,激光透過透明層照射在覆蓋層上,覆蓋層吸收了激光的能量,一部分覆蓋層材料受熱蒸發后,仍然吸收著激光的能量,激光的能量轉化為蒸汽的內能,蒸汽立即變成了高壓氣體。由于透明層的限制,高壓氣體形成沖擊應力波,一部分作用在工件上,使工件發生形變,另一部分穿透透明層作用在工件表面,使得表層產生殘余壓應力,使工件表面得到強化。雖然在這個過程中會有大量的熱量產生,但是一般工件表面溫度只有150攝氏度左右,而且持續的時間也只有零點幾秒,材料的微觀結構沒有改變,激光沖擊成形技術是一種冷加工工藝技術,適合用于自動化生產中。
激光彎曲成形技術是指鈑金工件的局部表面在激光光束的照射下受熱,再使用冷卻水等冷卻介質將工件迅速冷卻,使局部產生溫度應力而產生形變的技術[3]。激光彎曲成形所需要的時間長短取決于工件的材料特性和工藝參數,零件的形變方式和形變程度是由計算機程序來控制的,故激光彎曲成形工藝中,要注意及時維護計算機數據庫和物理影響因素庫,確保信息的準確性和完整性。
2.5 激光刻蝕技術
由于激光刻蝕技術具有高效、節能、環保、無接觸、無磨損、靈活性高、標記永久的特點,激光刻蝕技術已廣泛應用于材料加工、制造、測繪、科研等眾多領域。在鈑金工藝中,若是要用激光刻蝕出理想的標記或符號,只需要在控制系統中設置好程序和參數即可達到目的,產品完全由設計思路來控制,可做到成本可控,產品可控,經濟效益顯著,而且全過程無污染,也符合綠色環保的要求。
3.結論
激光加工技術產品具有優質、高效、節能的優點,激光加工技術已逐漸使用到鈑金工藝生產中,但激光技術的全面推廣仍受技術理論和加工設備等因素的制約,許多方面的應用還有待進一步深入。
參考文獻
[1]劉淑敏,椽度仁.激光加工技術的地位、特點和發展趨勢[J].國外激光,2011(3):18-19.
關鍵詞:鈑金加工;工藝流程;數控機床
在我國的鈑金行業中,由于其加工的成本比較低,產出的產品具有體積小、重量輕、性能高等特性,在各個行業中被廣泛的應用。但是隨著現代的用戶對產品的要求越來越高,傳統工藝生產的產品已經不能滿足用戶的需求,因此產業中的一些行業開始向鈑金加工的自動化方向靠攏。隨著鈑金行業自動化的企業越來越多,之間的競爭也開始加劇,因此,鈑金行業的機械自動化開始向著更高的技術發展。
1、鈑金加工工藝分類
鈑金件根據不同的要求選擇不同的落料方式,其中有激光剪切,數控等離子切割,剪板機加工等不同方式。通常從成本上考慮多數會采用剪板機剪切加工。為了保證剪切質量,根據板材的厚度的不同,剪板機的刀刃之間要調整好間隙,否則板材會有毛邊產生,并且刀刃要定期修磨,一是延長刀具的使用壽命,二是保證板材的剪切質量。激光剪切因為其數控程序是由CAD圖形-幾何位圖以非均勻有理B樣條曲線為基礎的PLC控制程序同步轉化的,機械精度理論上誤差在±0.02mm,由于環境原因實際上誤差在±0.05mm左右,材料利用率通常≥80%。采用激光切割,切割出的零件外形尺寸,精度、粗糙度、熱影響區都完全符合設計要求。數控等離子切割,一般數控切割機在執行切割前需要完成作圖及切割工藝的編輯及處理,為保證工件質量,一般不在工件輪廓上直接安排穿透點(即打火點),而是使其離開工件一段距離,經過一段切割線后再進入工件輪廓,這段線通常稱之為切割引線或引入線。一般來講,引線的長度隨厚度的增加而加長。
2、鈑金加工流程中的注意事項
對鈑金制品的后期處理,主要是對鈑金制品表面的處理。鈑金制品表面處理主要包括電鍍、磷化皮膜、烤漆、氧化等。鈑金加工的后期處理主要是為了保護料件,而在其表面涂上一層膜,防止氧化,還可以增強烤漆的附著力,其中,磷化皮膜主要是用于電解板類和冷軋板,經過后期處理,鈑金料品就基本成形了。因此,一定要注意對料件的保護,不能劃碰傷,否則就不能算是合格的產品。鈑金加工的過程是理論與實踐的結合,是將有關機械制造的基本工藝知識、基本工藝方法和基本工藝實踐等有機結合起來的一道制作過程。在鈑金加工的過程中,要注意以下方面:在使用樣本圖紙時,展開方式要便于節省材料和加工的及時性;壓鉚、撕裂、沖凸點(包)等位置方向,要畫出剖視圖,便于加工的便利性,也能更直觀地理解;要核對板厚、材質以及板厚公差等參數;特殊角度,如折彎角內半徑(一般R=0.5)要試折而定展開;如果有容易出錯的地方,應該重點表明,以示提示;如果有尺寸較多、較復雜的地方,應該把此部分圖放大;有需要烤漆或保護的,也應做好提示。鈑金加工是通過沖壓、彎曲、拉伸等手段來加工零件的,因此,在加工過程中,必須嚴格按照加工工序來完成。
3、鈑金加工的流程
3.1下料
下料分為很多種,其中最主要的是以下幾種方式:剪床下料:利用剪床剪切料件,它主要是為模具落料成形、準備加工,成本低,精度低于0.2 mm,但只能加工無孔、無切角的條料或塊料;沖床下料:利用沖床分一步或多步在板材上將零件展開后的平板件沖裁成各種形狀料件,其優點是耗費工時短,精度高,成本低,效率高,適用于大批量生產;鐳射下料:利用激光切割技術,在大平板上將其平板的結構形狀切割出來,但是需編寫鐳射程式,它可下各種復雜形狀的平板件,成本高,精度小于0.1 mm;鋸床下料:主要用于鋁型材、方管、圓管、圓棒料之類,成本低,精度低。
3.2 折彎
折彎就是將2D的平板件,折成3D的零件。金屬板料在折彎機上模或下模的壓力下,首先要經過彈性變形,接著進入塑性變形,在塑性彎曲的開始階段,板料是自由彎曲的,隨著上?;蛳履Π辶蠅毫Φ脑黾?,板料與下模V型槽內表面逐漸靠緊,同時曲率半徑和彎曲力臂也逐漸變小,繼續加壓直到行程終止,使上下模與板材三點靠緊全接觸,此時完成一個V型彎曲。其加工需要有折彎機及相應折彎模具完成,它也有一定的折彎順序,其原則是對下一刀不產生干涉的先折,會產生干涉的后折。折彎模具分為彎刀和直刀。鋁板折彎時,有裂紋,可增加下模槽寬或增加上模R(退火可避免裂紋)。折彎時注意事項:1.圖樣:板材數量、厚度;2.折彎方向;3.折彎角度;4.折彎尺寸。
3.3 拉伸
在鈑金的加工過程中,經常需要將其展開拉伸,這種延長料件稱為拉伸。拉伸主要是針對一些有特色要求的樣本料件。拉伸件由于各處所受應力大小各不相同,使拉伸后的材料厚度發生變化。一般來說,底部中央保持原來的厚度,底部圓角處材料變薄,頂部靠近凸緣處材料變厚,矩形拉伸件四周圓角處材料變厚。
3.4 成形
成形是指鈑金經過下料、翻邊攻絲、沖床加工、壓鉚、折彎、焊接等一系列加工程序后,再經過后期處理(表面加工),形成的最終鈑金件。成形是鈑金件加工的最終形態,也是我們所需要達到的形態。有時料品是多個零件時,還應按照一定的方式把它們組合在一起。
4、結束語
隨著社會經濟的發展,工業的進步,鈑金件在我們日常的生產、生活中的使用越來越廣泛。汽車上,機器上、各種生活用具如排油煙機、燃氣灶等等均要使用到各種各樣的鈑金件,因此如何制作出質量好外觀美觀的鈑金件,加工工藝也就顯得尤為重要了。鈑金的加工流程每個環節都很重要,一個環節出現問題都會影響到產品的加工質量,因此必須確保每道工序的準確性,只有這樣才能做出外觀精美、質量合格的鈑金件。
參考文獻:
關鍵詞:冷作鈑金加工;課程體系;授課方法方式;轉變
在課程體系建設中,我校的課程體系是構建“理實一體化”的課程體系。
在構建過程中,我校根據教育部精神,職業學校要改革創新的總體目標:“形成一批代表國家職業教育辦學水平的中等職業學校,大幅度提高這些學校辦學的規范化、信息化和現代化水平,使其成為全國中等職業教育改革創新的示范、提高質量的示范和辦出特色的示范,在中等職業教育改革發展中發揮引領、骨干和輻射作用。”筆者作為“冷作鈑金加工”專業建設人,在構建課程體系中,一直以為,課程體系改革是重點,授課方法方式是難點,只有老師們授課方法方式改進了,課程體系的改革離成功也就不遠了。
一、老師授課方法方式的改進
老師授課方法方式的改進 在這一點上,我校黨委書記楊偉謙,在教學改革的會議中已明確地講過,授課方法方式的改革是每一位老師的事,是一個人人都要參與的過程。大家要記住,學生的知識不是靠老師填鴨式的灌輸得到的,也不是你一支粉筆在黑板上寫,而是要走“產學研”一體化的人才培養模式,學生的知識是通過項目教學法、案例教學法、情景教學法、任務驅動法、現場情景模擬得來的。楊書記的這段話,也使我們認識到,一定要加強教學方法方式的改革,實現由知識技能導向的教學方法向工作過程導向方法的改變,讓學生在“做中學、學中做”中提升專業素質。
作為我校重點專業建設的“冷作鈑金加工”專業,在構建課程體系的改革中,針對我校隸屬于中國十九冶集團公司,是世界五百強企業中冶集團子公司的行業優勢,在企業中進行了廣泛的調研,并和企業專家合作,共同進行了課程體系的重構。改革后,將打破原有的基礎課、拓展課、專業課、技能課體系,建立以基本素質和能力及專業素質和能力為核心內容的“理實一體化”課程體系,實現理論教學與實踐教學的融通合一、能力培養與工作崗位對接合一、實習實訓與頂崗工作學做合一的嶄新的課程體系。在課程體系的改革中,無疑對老師的授課方式提出了更高的要求,那每一位老師又如何來適應課程體系的改革呢?毫無疑問,那就只有兩個字:學習!只有通過學習,才能跟上構建課程體系的改革;只有通過學習,才能適應授課方式的改革。有俗語說,給人一碗水,自己要有一桶水。只有自己的學習跟上了,才能適應課程體系的改革。也只有學習了,才能有授課方式的改進,也就是說,老師轉變了,改革了,構建課程體系的改革也就成功了。
二、我的轉變
我的轉變 在授課方法方式上,作為整體中的“我”,又該如何做呢?那就是“我”的轉變,“我”轉變了,才能使學生轉變;“我”轉變了,才能使授課方法方式有所轉變。
全國職業教育教學改革創新指導委員會楊克教授在成都的示范校建設研討會上就說過,課程體系的改革很難,老師們一定要轉變觀念。他比喻說,以前的體育課,都是圍著操場跑,都是順著桿子往上爬,大家都一樣。現在咱們叫《崗位體能與體育訓練》,就是要讓學生結合本專業進行體育訓練,如焊工,有意識的鍛煉臂力;如電工,有意識的增加登高練習……再如德育,現在咱們叫《職業觀與職業道德》,也不能像從前,就坐在教室里講好人好事,德育就應該走出課堂、融入社會、進入社區,宣傳身邊的人,宣傳本專業的人和事。還有技能課,就應該是站在車間或工地上,干什么,學什么……楊克教授的這席話,給人感觸很深,如何改革教學模式,如何提升授課方式,對每一個職業學校的老師都提出了要求,敲響了警鐘。
針對“冷作鈑金加工”專業,在計算鋼板的重量時,我就有過體會。以前講的時候,就是在黑板上進行,告訴學生,一塊鋼板的重量應該是這樣計算的。偏巧教科書上又用的是文縐縐的詞“質量”,而一般生活中大家又都是說的重量。每一次我還要先給學生說,書上說的“質量”,也就是大家常說的重量,只是叫法不同罷了。這也正如生活當中,大家買個菜都說“斤”,而在書面語言中,又要用“公斤”是一個道理。但每次在黑板上講完,效果似乎都不佳,學生們一時都還是轉不過彎兒。聽了楊克教授的講座后,在教學時,我就把學生帶到了要用的鋼板前,告訴他們說,就眼前這塊鋼板,我們要用它,先要知道它的重量,這是最基本的,也很簡單(一定要告訴學生,這個簡單、好學、不難、工作的時候要用)。比如說你以后當了私人老板,你干了一批活,你自己總要會算吧,總要知道自己干了多少噸吧,要是不會算,你被騙了都還要幫別人數錢!這樣一來,學生也就有了興趣。我就又引導,來看這塊鋼板,有長、有寬、還有本身的厚度。一塊鋼板,跑不出這三個數字,簡單吧,只要知道了這三個數, 重量也就知道了。再看,一塊鋼板,長有了,寬有了、厚度也有了,長和寬相乘,面積就有了,有了面積,面積再和厚度相乘,又有了體積。有了體積,體積再乘以7.85,鋼板的重量就算出來了。最后再告訴學生,7.85是鋼材的密度,是理論上的數據,是不會變的,每次記得算重量時候乘以7.85就成了。再就是單位的換算要注意一下,不過,這就要在實際操作的時候多鍛煉了,最終要讓學生明白,這個很簡單,好掌握。在現場這么一折騰,還行,學生的興趣就上來了。針對不同規格的鋼板,多練習幾次,實用效果更好,記得更牢了。中職學校的學生,數學基礎普遍比較差,要是還像以前那樣在課堂上給他們說,這個要算,這個要這么算,學生肯定有所抵觸,你不如把他們拉到鋼板跟前,告訴他:這個東西,在工廠里就是這么算的,以后要用的。這樣的話,可能會好得多。
通過以上事例,筆者認為,在技能課中,能結合現場實際的,一定要進行實踐教學,把工作過程引入到實踐教學中去,讓學生體會到真實的生產場景。而這個過程的轉變,就是構建課程體系中的重要環節,這也就意味著老師們授課方式一定要跟上。美國學者阿歷克斯.英格爾斯曾說:“假如一個國家的人民缺乏一種能賦予這些制度以真實生命力的廣泛的現代心理基礎,如果執行和運用這些現代制度的人,自己還沒有從心理、思想、態度和行為方式上經歷一個現代化的轉變,失敗和畸形發展的悲劇結局是不可避免的”。在構建課程體系的建設中,也許,這段話能給大家一些啟示,愿和大家共勉。
以上是在構建“理實一體化”的課程體系中的一些感受,希望得到同仁們的指正,謝謝!
參考文獻:
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全國職業教育教學改革創新指導委員會委員 楊克 博士 教授 博士生導師
【關鍵字】數控機床;零部件
現代企業面臨著越來越多的競爭力,只用運用科技含量更高的設備才能在競爭當中具有更多的實力,而對于一個工業企業來說,數控機床的應用更是占有重要的地位,本文所要論述的是數控機床鈑金零部件在結構上的特點有哪些。
1、引言
所謂鈑金指的是針對金屬薄板進行的一種綜合冷加工工藝,它具有的一個最顯著的特征,那就是相對同一個零件來說在厚度上要求是一致的。在現代化的工藝制造當中,數控機床鈑金零部件被廣泛地應用于汽車、飛機的制造行業當中,這就對整個數控機床鈑金零部件的結構要求提出了比較高的要求,例如說整個零件要在外觀上有好的造型,還要防水、防塵、環保。同時對焊接的借口,要做一定的處理。甚至不能產生毛邊,也就是說整個數控機床的鈑金零部件在結構上具有相對較高的要求。而且相對整個鈑金工藝來說,給整個企業也帶來了很多好處,例如說在廢料的回收方面,生產的安全方面等等都相對較高。同時在生產過程中,要有配套的相應設施來與鈑金加工相匹配。
2、鈑金零部件整體設計、加工特點
2.1鈑金加工有哪些工序
鈑金加工具有剪切、折彎、成型、焊接、連接等工序,需要工人設計者都有具備一定的幾何知識,零件零件的加工原料都是一些具有一定厚度的薄板,薄板的特點是可以通過各種加工手段對其進行加工,例如說彎曲、沖壓、拉伸等等。其實簡單來說就是對一個厚度不變的薄板進行一些剪切、折邊、焊接等工序,使其成為想要達成的鈑金零部件。
2.2鈑金零部件的設計思想
通常機床鈑金零件的設計師們大多數都會采用從上到下的設計理念。設計師們會以零件的整體視覺效果去出發,首先去頂整體的造型,之后會依據整體的風格再去對各部件進行造型以達到統一的風格,這樣在外觀上看起來會比較協調。然而鈑金零部件的設計師大多數對防護罩鈑金零件的結構工了解的比較少。數控機床的整體風格被確定之后實施每一個細部設計的時侯,機床鈑金零部件在工藝造型上往往無法同最開始的設計相一致,設計師們就不得不再去花費大量的時間和精力去重新考量設計方案,甚至在有的時候加工被迫會停下來。如果設計師們從下到上的設計理念,設計師首先考量的是機床鈑金的零部這個時候他們更多地把注意力集中在對零部件的單純覆蓋上面。在這樣的情況下,設計師所要解決的問題是形成并將機床的時間造型,如何使一些零部件同整體的風格相一致。這樣的設計多數都是具有可制造性,但在整體上來說缺沒有一個完整的具有一定風格的形態。所以說,機床鈑金零部件的如何進行分塊設計方案是所以的機床設計人員能否設計好整個機床的關鍵、對整體風格會產生非常大的影響。
2.3鈑金零部件基本結構要求
下面通過數控機床的防護罩來說明一下鈑金零部件的基本結構,保護罩板材一般采用的是具有表面質量較好特點的冷軋板。鈑金零部件在展開以后它的尺寸必須小于板材尺寸,要盡可能不用板材去焊接。數控機床防護罩通常是利用一些數控的鈑金設備同一些手工操作相配合來完成的。對于加工的尺寸首先要考慮的是整個設備的加工能力如何,只有這樣才能避免由于零件的尺寸而超出設備的加工能力而時加工產生誤差。在對防護罩鈑金零件在制造精度上往往沒有過多的要求。但是如果鈑金零件過大的話,這樣手工操作那部分的誤差也會相對增大,也就會相應的影響到裝配精度,結果就是鈑金零件在結合縫上沒有一致的寬窄度,從而影響機床的整體外觀。如果鈑金零件過小,那么相應的零件數目也就增加了,雖然這樣當零件的加工誤差減少了,但是由于零件的數目增多,所以累積的誤差也會變大,同樣很難保證各鈑金零件都是平整的。
3、鈑金零部件的整體結構
我們同樣還是以機床保護罩為例,來說明鈑金零部件的整體機構。在實際的數控機床當中,為了便于拆卸及安裝整個設備,機床保護罩大多數都是螺外露的螺紋連接。這樣就會使個機床的整體效果受到影響,所以第一個要求就是螺釘不可以外露;機床防護罩兩個緊鄰的鈑金件邊緣向里面折,同時兩個零件一高一低,進行重疊包邊的連接方式。這樣就使板材和螺釘的毛邊都隱藏在防護罩內,這就是第二個要求板材的毛邊不可以外露;第三個要求是板材的結合縫同棱邊不能重合在一起,如果重合在一起了那么就違背了第二個要求;第四個要求是零件在曲面的結合縫盡量避免存在于一個曲面上,這樣可以提高原料的使用率,使成本降低,還可以減少一定的工序;第五個要求是:盡量不讓三條以上的結合縫交匯于在同一點上,因為如果多條的結合縫交匯于一點那么要求每一個鈑金零部件都要具有相對非常高的制造精度有相關的;第六個要求就是各個鈑金零部件具有同一種顏色,這樣就可以使噴涂工序的難度降低增強設備的整體效果。
4、鈑金零部件的外形結構
形面的整體效果,在保護罩外門的下方如果結合縫的位置是不同的,那么整個外觀字形體上的分割效果是具有不同效果的。結合縫的位置決定了保護罩的整體效果,從而會形面的完整性從而影響機床的整體效;視覺上的影響,在防護罩門的下方有兩個相互呼應的機床鈑金零件,它們的作用是相互承接,它的結合縫從視覺的角度上來看是用來承受整臺機床的作用力的,這樣再視覺上來說就非常的不感,我們可以將三個鈑金零部件放在一起,這樣承接的明顯得到了增強,同時也與機床的整體造型一致,這樣在視覺上看起來會相對協調,同時增加了穩定感;形面看起來要簡潔,我們可以想象一下,如果在機床的正立面兩側有結合縫那么機床整體看起來就會感覺被分開了,沒有整體感。如果在設計的時候將結合縫放在側面這樣機床正立面的看起來就會比較整潔統一。形面要保持均衡,如果用來結合鈑金零部件的結合縫全部放在機床的正立面位置,在設計的時候有沒有注意左右是對稱的,那么整個機床看起來就會明顯的不協調。如果將結合縫放在機床的側面,這樣整個機床在視覺上看起來就會很均衡。
關鍵詞: 數控機床;鈑金;加工工藝
機床鈑金零部件通常都不采用成型模具批量加工,因此零部件的設計一定要充分考慮到零部件的可加工性,并使其具有最佳的加工工藝路線,在一定程度上,可以說是設備的加工能力和工藝路線決定了零部件的具體結構。本文主要闡述了機床鈑金類零部件的結構及其工藝性,希望能對鈑金類零部件的設計與加工提供一點參考和借鑒。
1 鈑金類零件結構的基本要求
機床外觀要求各鈑金零件間的連接螺釘及板材端面不外露,一般相鄰鈑金件向內折邊,并且相互包邊,這樣即加強了鈑金件的強度又具有防水的作用,在控制電柜殼體等IP防護等級要求較高的地方還通常折邊壓密封條的方式,這樣即防水又防塵。機床外觀要求各面棱邊盡量保持圓滑一致,零件間接合縫均勻一致,因此相鄰鈑金零件間的接縫最好不與棱邊重合,也不能處在圓弧的曲面上。拼焊時一般將接縫位置放在頂面、底面、背面等不外露或看不到的地方,并采用斜接縫,以使三條棱邊均為一致的折彎成形的光滑圓弧。當然,機床外觀和機床造型對鈑金零件的結構還有其他多方面的要求和限制。
2 鈑金類零件結構在加工中的影響
機床鈑金類零件的展開尺寸也不能超出現有設備的加工能力,例如:剪鈑機的刀口寬度;折彎機的最大折彎寬度及最大壓力,折彎模具的最大承載力;激光切割機最大加工范圍及最大切割厚度;轉塔沖現有沖模的規格等。以下僅以折彎加工為例,簡要說明如下。
2.1 折彎壓力的計算
計算公式: P=650Lδ2\V
式中 P為折彎壓力,KN;
L為板料折彎寬度,m;
δ板料厚度,mm;
V為折彎下模V形開尺寸,mm。
此式以Q235鋼為例,按σb=450MPa計算。折彎時板料折彎壓力P應小于折彎機的最大壓力,并應小于折彎模具的最大承載力(1/m),否則將會損壞機床或壓壞模具。
2.2V形開口與折邊尺寸的關系
Q235鋼板折彎時,下模V形開口尺寸一般為料厚的6-8倍,則零件折邊尺寸A與下模V形開口的關系如圖1所示。式中,V、δ與上式相同;Z與下模V形開口處的倒角大小及板料厚度有關,一般取0.5-1倍的板料厚度,因此不同板料厚度的零件或下模V形開口選擇的不同,則其最小折邊尺寸A是不同的,一般以同一板料厚度下最小適用折彎V形開口所允許的尺寸為此料厚的最小折邊尺寸;但如果折邊上有孔,則如圖2所示,孔中心距離邊沿的尺寸K>R+d/2,避免折彎時孔拉伸變形,這時最小折邊尺寸還應根據孔的大小及其距板料邊沿的工藝允許最小距離C進行相應的調整。C值可查閱《機械設計手冊》等資料。
2.3 模具形狀與零件折彎結構的關系
折彎件的各折邊尺寸及折彎形狀,均受加工模具的限制。折彎時零件不能與下模發生干涉,但有時可巧妙利用下模側面的V形槽來擴大零件的加工范圍,或調整折彎件的折彎順序,以滿足某些折彎件的特殊結構要求。同樣,各道折彎時零件均不能與上模發生干涉。
3 鈑金類零件結構加工路線的影響
機床鈑金類零件的加工工藝路線對零件結構也有很大的影響。例如,具有型腔結構的零件要設計溢水孔,以免在表面處理過程中將槽液帶出造成各槽液之間相互污染。零件表面噴涂懸掛時應盡量借用已有孔,但已有孔不合適或較重的零件還應設計適宜吊裝的工藝孔,并考慮零件重心位置,避免因零件重心偏移傾斜超過噴涂線最大允許通過尺寸而發生磕碰。對需要焊接的機床鈑金類零件,設計時還應考慮到焊接的工藝性,盡量使接縫位置不外露,并盡可能使接縫長度最短,這樣可以減少焊接工作量和零件的焊接變形。焊接時應優先選用點焊(電阻焊)和氣體保護焊,這兩種焊接方式適于焊接薄板,且零件焊后變形較小。機床鈑金類零件設計時還應考慮到折彎加工的便利,零件的兩邊A1、B1及A1、B2折彎尺寸均不同,在折彎加工時,需分別定位才可折彎,改進為兩邊A、B折彎尺寸相同,則折彎時兩邊可一次定位同時折彎,定位基準一致,折彎次數減少。
4 機床鈑金類零件設計中應注意的問題
機床鈑金類零件設計中還應注意以下問題:機床鈑金類零件設計中不可盲目加大零件材料厚度來提高零件強度或剛度,應首先考慮用增加零件折邊或加大其折邊尺寸的辦法;其次可以考慮增加相應的筋板或“幾字形”加強槽鋼的辦法,這樣零件的強度或剛度可以提高很多,而重量卻不會增加太多;對于可以直接折彎成形的零件,切不可人為再拆分成分件進行拼焊,設計時應將零件是否能夠直接折彎成形搞清楚,避免過度拆分零件;除配做孔外,對于零件上的各種孔,在拆分分件時,均應在分件上給出,以便在進行板料加工時由數控激光切割機或數控轉塔沖機床直接加工完成,避免和減少人為手工配做孔;機床鈑金類零件設計時還應注意,必要和適當地改變零件結構,可極大地提高材料利用率。以某立板零件用數控激光切割機自動排樣下料為例進行對比驗證,雖加工時間有所增加,但節約的成本遠高于所增加的費用。
5 結語
以上就機床鈑金類零件的結構特點及其受機床外觀需要、加工設備的限制及加工工藝的要求等各方面因素的影響做了簡要論述,有些影響因素甚至是相互矛盾的,除以上應注意的問題外,還有許多要考慮的問題。因此實際設計過程中,應根據企業加工設備和零件的具體特點進行全面的權衡,在處理具體問題時,還應具體情況具體分析,靈活應用,不斷完善和改進設計,才能收到較好的效果。
參考文獻:
[1] 張新華,數控機床鈑金加工的探析[J],2007(4)
[2] 龔健沖,楊雪玲,數控機床零部件加工模式的建立[J],2008
1.1鈑金結構對分塊的具體影響
數控機床鈑金分塊時一般要遵循幾條原則:第一,螺絲釘不允許外露。數控機床的防護罩一般采用的是螺紋連接,這種方法可以便于防護罩的拆卸和安裝。螺絲釘如果露在外面會對數控機床的整體外觀造成一定的影響,因此在設計過程中要避免螺絲釘露在外面。第二,板材的毛邊不要外露。鈑金零部件的連接方式一般都是向內折邊、在折邊上穿螺絲釘。折邊可以提高板材的剛度,還可以讓螺絲釘和板材的毛邊都藏在防護罩里面。第三,棱邊和結合縫不能重合。如果兩者一旦重合,棱邊處至少會有一塊鈑金零部件的毛邊會露在外部,這種情況沒有辦法避免。第四,避免結合縫位于曲面之上。曲面上的零部件在安裝的過程中找到所需要的調整環節相對復雜。兩個鈑金零部件如果能在曲面的位置上拼合,那么就要求各個零部件都必須具備準確并且相同的外部結構。如果零部件的外部結構出現一點誤差,拼合之后的整體結構就會受到影響。這樣會增大加工難度系數。另外,曲面上的零部件在成形后通常會有一段平直的導引段,如果強迫零部件只留下曲面的部分,去掉平直的部分會降低材料的使用率,同時還會增加加工工序的次數以及加工成本。第五,一定要防止三條及三條以上的結合縫相聚在一點。太多的結合縫相聚在同一點就必須要求所有的鈑金零部件都具備很高的精確度。其中只要有一塊零部件的精確度不好就會導致結合縫斷裂和偏折,進而影響機床整個外部結構的精密感。因此,在鈑金分塊過程中,要把結合縫的匯聚點錯開,這樣才能分散誤差。第六,不要噴兩種或者兩種以上的顏色在同一塊鈑金零部件上。設計過程中要把不同的顏色噴在不同的鈑金零部件上,否則會增加噴涂工藝的難度系數,機床的整體效果也就沒有辦法得到保證。
1.2板材和設備對分塊的影響
數控機床防護罩所用的板材大部分都是表面質量很好的冷軋板?,F有板材的供貨尺寸不能小于鈑金零部件展開的尺寸,一定不要用多個小尺寸的板材去拼成大尺寸的板材。數控機床的防護罩大部分都不是用模具成形的,是用數控設備再加上手工操作共同完成的。在加工最大尺寸的分塊前一定要考慮到設備的成形能力,防止分塊尺寸太大超出加工設備的加工能力。鈑金零部件的制造精確度不高。過大的鈑金零部件分塊會增加手工加工的誤差,不但影響加工的精確度,還會造成鈑金零部件結合縫的寬窄不一,從而影響機床的整體結構。鈑金分塊的尺寸過小雖然可以增加零部件的數目,但是加工過程中的誤差會增加,很難確保鈑金的各個零部件都位于設計表面內,從而導致防護罩的表面不平整。
2、結合縫與機床整體結構的關系
鈑金分塊過程中必須要知道結合縫對機床整體結構的作用,主要有以下幾點:第一,機床形面上的完整性。結合縫的位置會對形體產生不同的分割效果。結合縫將數控機床的正立面分割成幾個規則的形體,這樣從形面上看就會顯得更加完整。第二,在視覺上的穩定性。防護門下方的兩個鈑金零部件,它們之間的結合縫從視覺上看好像要承擔整個機床對其產生的彎矩作用,讓人感覺不但不牢固而且不安全。如果設計成讓三個鈑金零部件共同起承接作用,在外型上就能與整個機床相協調,從而提高在視覺上的穩定性。第三,形面上的簡潔性。機床兩側的結合縫影響了正立面的整體效果。如果把結合縫設置在機床的側面,不但可以保持機床正立面的簡潔,還可以把有可能出現的裝配誤差隱藏起來。第四,形面上的平衡性。結合縫如果都位于機床的正立面,同時左右又不協調,這樣從視覺上看就會左重右輕,或者右重左輕。如果把將結合縫設置在機床的側面,同時把防護門下方的鈑金零部件留下,這樣就能讓鈑金分塊和機床的整體結構協調統一。
3、ICAID系統中的鈑金分塊
數控機床的ICAID系統中設置了結構知識庫和造型知識庫,這樣可以更加方便的對設計師在鈑金分塊設計過程中遇到的知識缺陷進行及時補充,工程師以及工業設計師還可以把數控機床防護罩的結構設計和造型設計作為一種輔的設計工具,同時還可以為二者提供一個可以隨時溝通的網絡平臺。在數控機床ICAID系統中所搭建的防護罩鈑金零部件分塊程序是該系統非常重要的一個組成部分,而分塊程序最核心的算法就是結合縫的合理化設置。對結合縫的設置算法要從特征線的提取開始。當數控機床的整體結構設計方案定下來之后,數控機床防護罩幾何形體的對稱軸線、棱線以及色彩方案中的色塊邊界線等都會被該算法充分的提取出來,之后把它們作為結合縫的初始特征線。在機床防護罩幾何形體的各個表面上,用不同的美學比例關系產生特征線的網格,數控機床防護罩鈑金分塊的結合縫就可以參考這些網格得出。根據上文所提及的鈑金在分塊過程中要遵循的幾條原則分別對網格中的每一條線段進行考察,之后幫助這些線段完成過濾、裁剪、倒角等動作,從而形成多個結合縫設置的方案。第一、二條原則不進入算法,它們要對機床防護罩的整體設計方案做出點評;剩下的幾條原則進入算法作為判據。接下來有很多的工業設計師會對上述結合縫的設置方案與機床整體結構的設計進行考察,最后會定下來一兩個數控機床鈑金分塊的方案。
4、結語
【關鍵詞】工程車;鈑金設計;工藝;
中圖分類號:TG38 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
工程車駕駛室框架主要是由鈑金下料、折彎、焊接而成,鈑金設計是工程車駕駛室設計的重要組成部分。而鈑金零件的折彎,經常會發生折彎碰刀的情況;落料的外圓角、半圓凸臺、異型孔的規格太多,以及一些不合理的形狀設計,導致加工廠要多開很多不必要的落料模,大大增加模具的加工和管理成本。很多可以避免焊接的鈑金零件,往往設計成角焊的結構形式,焊接和打磨都非常麻煩,不僅效率較低,而且外觀質量也經常得不到保證,等等。諸多工藝性的問題不斷地重復發生,無論對產品質量還是產品的生產和進度,都會產生不良的影響。
在我國目前工程車駕駛室鈑金設計仍屬經驗設計,沒有過多的技術資料和標準借鑒。設計人員需充分熟悉現有設備工藝能力和工藝方法來設計零件的形狀和結構,保證工藝最簡、成本最低。
本文針對工程車駕駛室鈑金設計的工藝性進行總結分析,對工程車駕駛室的設計起到一定的指導作用。
概念
1.1駕駛室不僅是駕駛人員指揮和操縱的工作場所,也是整個車的重要組成部分,其設計好壞影響到車的性能和安全性。
1.2鈑金是針對金屬薄板(通常在6mm以下)一種綜合冷加工工藝,包括剪、沖/切/復合、折、焊接、鉚接、拼接、成型(如汽車車身)等。冷作鈑金件具有強度高、質量小、加工簡單、外形平整、加工余量少等優點。
鈑金設計工藝性
2.1鈑金選材設計原則:冷作鈑金的原材按材質分,有碳素結構鋼,合金結構鋼,鋁銅等。按軋制的斷面形狀特征分,有板材,型材,線材。
1)經軋制的型材,質量可靠,尺寸較準確,表面平整,光潔,價格低,采用采用型材還可以減少焊接及成型加工費用,具有效率高,成本低的優點,因而在結構件中得到廣泛應用。
2)按受力情況不同和工作情況的不同,在保證零件功能的耐磨性、耐腐蝕等性能的前提下,同時充分考慮材料性能能否滿足工藝要求,比如沖壓性能、可焊性能。具體可查材料手冊。
3)盡量選擇公司材料常用范圍內的材料;盡可能減少材料品種和板材厚度規格(如強度要求較高科采用薄板上壓筋如圖1或焊接加強筋的方式實現);并盡量選用廉價的材料品種并降低材料的消耗,以降低材料成本。
2.2彎曲結構設計原則:普通折彎機所配備的折彎模的工作原理加上多年的實踐經驗證明,如下圖所選的折彎高度a、b、c,具有良好的工藝性,可簡化工藝過程,并能提高彎曲零件的精度。
2.2.1單邊折彎高度a的確定
如圖2,設計時根據板厚d和折彎圓角r來確定最小邊距a的問題。經驗設計如表1,在普通折彎機所配備的折彎模上其最優化關系符合生產工藝性。
2.2.2雙邊折彎高度b、c的確定
經驗設計需要滿足b≥a,c≥a,c≥h+2d(h如圖4所示,該值的范圍一般在9~30之間)。
2.2.3板材在彎曲機上各角度正常加工后的內R約等同于料厚,所以在圖紙中可不注明內R值,與折彎件內R配合件的倒角應大于內R值以免配合干涉。
2.2.4關于孔到彎曲線的最小距離,見圖5
2.2.5為避免折彎件的撕裂和突起,對于t≥2.5的零件,可設計寬度為1~1.5t的工藝缺口。
2.3鈑金焊接結構的設計原則:
2.3.1應首先考慮整個結構形狀、強度、剛度的連續性,并按“對稱地布置焊縫”的原則,合理布置焊縫,避免匯交,讓主要焊縫連續、次要焊縫中斷,使焊縫盡量避開應力集中部位等,并盡可能減少焊縫的數量和長度。焊點焊縫應設計在相對次要的表面,尤其是非外觀面上
2.3.2“盡量少用焊接”原則:焊接后會引起變形,而且焊接表面處理不美觀,影響生產效率??赏ㄟ^改變工藝來減少焊接的負面效果。
1)用鉚接代替焊接,不變形,省時美觀。
2)用沖壓代替焊接,不變形,但有時需開簡易模具。
3)取消作用不大的焊接,對于受力較小或僅起鏈接作用的焊接,可采用間接斷續焊代替連續焊縫。
4)并注意焊接先后順序,如對于由許多鈑金零件焊接而成的部件,在整體焊接以前,盡量不要對單個零件的折彎邊進行焊接,這樣不僅避免了每個零件變形給整體焊接帶來的困難,還可以減少整體焊接的變形。
結語
只有生產工藝性好的設計,制造時才會省時省力,外觀精美并且價格相對便宜。設計人員只有深入生產一線充分熟悉現有的設備、模具以及工藝方法,才能設計出工藝性合理的產品,也只有這樣的產品才能經得起市場的考驗。
本文針對工程車駕駛室鈑金設計的工藝性進行總結分析,對工程車駕駛室的設計起到一定的指導作用。
參考文獻:
【1】周百靈.電子設備工藝設計手冊. 電子科技大學出版社 2000.10
【關鍵詞】數控機加;鈑金零件;加工工藝
【Abstract】This article involves making to a processing technology of energy saving and high efficiency, it has lower production cost, improved production efficiency, the process which belongs to the technical field of high voltage electrical equipment,suitable for cabinet manufacturers use similar situation.
【Key words】CNC machining;Sheet metal parts;Processing technology
0 背景
隨著計算機和微電子技術的日益成熟,其在某種程度上也大大推動了我國數控技術的發展。國產數控系統相繼開發成功,使我國數控機床在性能上、品質上得到了保障。
由于數控機床有著對工件加工制造的適應性強、生產效率高、加工精度高等優點,因此數控技術在制造領域的鈑金機床上得到了廣泛應用,它解決了鈑金加工中存在的批量大、形狀復雜、零件精度高等問題。
數控技術的發展,同時也為制造領域的鈑金零件加工在量的飛躍上起到了巨大的促進作用。但如何合理地利用現有數控設備尋求一種節能高效的加工工藝,則成為數控機加行業亟需解決的問題。
數控機加行業對于要求較高的雙折類鈑金零件,為了保證對穿孔等零件設計的精度要求,一般采用的傳統加工工藝為:下料后4邊套沖加工工藝,而4邊套沖時必須在下料尺寸的Y方向多加60mm,因為機床夾鉗保護范圍為60mm,所以傳統工藝的下料尺寸為:零件展開尺寸的Y方向+80mm(考慮數控機床夾鉗保護范圍為60mm,同時還要考慮刀具與加強筋尺寸,所以一般需要多加80mm);零件展開尺寸的X方向+60mm(考慮刀具與加強筋尺寸,一般需要多加60mm)。
傳統工藝弊端為:材料消耗大、刀具磨損快、生產成本高、加工周期長。下面提出的新型加工工藝恰恰解決了這些弊端,有望使數控機加行業鈑金零件的加工事半功倍、經濟效益明顯。
1 內容
1.1 本新型加工工藝解決的技術問題
本加工工藝解決了傳統數控機加雙折類鈑金零件加工工藝的各項弊端,提供了一種節能高效的新型加工工藝。本工藝具有材料消耗小、刀具磨損慢、生產成本低、加工周期短、經濟效益顯著等突出優點,給機柜制造廠家提供了一種新的加工工藝。
1.2 本新型加工工藝采用的技術方案
針對傳統加工工藝的弊端,經過試驗摸索與實踐驗證后,總結出這種全新的節能高效的加工工藝,此工藝為無余料產生的三邊毛刺套沖新型工藝。
改進后的新工藝下料尺寸為:零件展開尺寸的Y方向+4mm,零件展開尺寸的X方向左右各+4mm。采用此工藝,既可保證零件精度,又可縮短零件生產周期、降低生產成本,同時還可以減少刀具磨損,經濟效益明顯。
2 附圖說明
下面結合附圖對本工藝進行說明:
如圖1所示:傳統工藝,考慮到夾鉗保護范圍與加強筋的因素,零件下料尺寸明顯較大,余料多,而且需要沖切4個邊,刀具磨損較快。
如圖2所示:采用新工藝后,零件下料尺寸明顯減小,無余料,而且刀具只需沖切3個邊。將1個邊的空檔處用于夾鉗夾持,新工藝使零件的材料成本顯著降低,效率明顯提高。
通過上述新工藝的運用,可以大幅降低生產成本,減少刀具磨損,縮短鈑金零件生產周期,對成本控制與生產進度控制起到很好的推動作用。
圖1 傳統工藝沖切示意圖
圖2 新工藝沖切示意圖
3 優點和效果
本新型工藝具有降低生產成本、縮短零件生產周期、減少機床刀具磨損、效益顯著等突出優點,給機柜制造廠家提供了一種新的加工工藝。經驗證,這種全新的加工工藝可操作性強,適宜推廣。
關鍵詞:SolidWorks 鈑金零件 機器人防護外殼 展開
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)08(a)-0075-02
鈑金件是機械工業尤其是輕工業的主要零件類型之一[1],指厚度均一的金屬薄板(通常在6 mm以下)利用金屬的可塑性通過沖壓、折彎、成形等工藝,先生產制造出單個零件,然后在經過焊接、拉鉚等形式組裝成完整的機械構件[2]。具有質量輕便、材料利用率高、互換性好等特點,能夠滿足常規性工業生產的裝配及使用要求,因此在機械設備的外殼防護設計時,鈑金件的結構形式被普遍采用。
隨著機械設計自動化水平的不斷進步,三維設計已廣泛應用到鈑金設計領域[3], SolidWorks中的鈑金設計模塊,為我們提供了強大的、全相關的鈑金設計能力,可以直觀快捷地建立鈑金件的三維模型,能夠簡潔高效的對其完成模擬裝配及折彎、展開,能夠準確生成數控設備識別的二維圖,完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。
該文首先介紹了SolidWorks鈑金模塊的相關知識,接下來以機器人防護外殼鈑金件為例,詳細介紹SolidWorks軟件在鈑金設計中的應用過程和方法。
1 SolidWorks鈑金模塊簡介
SolidWorks軟件是一款基于Windows操作平臺的三維CAD系統,具有功能強大、易學易用和技術創新三大特點,使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD大型工程技術軟件[4]。
其中的鈑金模塊為用戶提供了一款基于三維模型環境下的鈑金設計工具,能夠模擬完成諸如折彎、成型、切割和沖孔等常用鈑金特征的設計,還能提供鈑金展開,建立止裂槽等一系列各具特色的造型手段[5],用戶能夠方便地在該模塊下進行鈑金件的三維設計。
2 機器人防護外殼的分析與設計
因為鈑金件通常都是當做安裝或保護其他關鍵部件而使用的。為了能夠實現兩者的精密配合,在設計時需要參照該關鍵部件的外形和大小來進行設計相關的鈑金件設計,如圖1所示,是一款碼垛機器人的本體結構,我們的任務是為其設計鈑金形式的防護外殼。在圖中黃色的部分是機器人的四連桿機構,該機構能夠在伺服電機的帶動下在水平和豎直方向上運動,因此,在防護罩設計時要注意在其運動軌跡上要避讓開,藍色部分為主架體,是安裝四連桿及防護罩的載體,同時要考慮到安裝時輕靈與便捷性、產品的外形美觀與成品造價,綜合以上因素,經過反復篩選,確定使用0.8 mm的冷軋鋼板,將該防護罩設計成左右兩部分,通過螺釘的連接的方式以便于安裝與維護,在折彎上采用直角配合大圓角過度的形式以增強產品的外形美觀度,具體設計步驟如下文所述。
2.1 零件的三維建模及模擬裝配
在SolidWorks鈑金模塊中我們可以應用相應的鈑金特征命令直接生成鈑金零件,在這樣需要注意的是,要根據機器人主機體尺寸及四連桿運動軌跡為基礎,合理的設計出防護罩的左右兩部分,為此,我們基于這種方式,使用基體法蘭、邊線法蘭、折彎等鈑金特征完成碼垛機器人防護外殼的三維建模,如圖2所示。為了能夠方便的與主機進行連接以便于機器人的維護保養,防護罩設計成左、右兩部分,在每一部分中都是由側板和大圓拱經折彎后焊接而成。同時在在左右側的大圓拱件中各設計了7個R40的折彎圓角過渡,避免了直角折彎的呆板,增強了防護罩的美觀程度。
在防護罩左右兩部分裝配完成后,為了能夠實現與機器人本體的密切配合,還需要對這兩部分進行模擬裝配,以進行模型分析及干涉檢查,要與碼垛機器人進行模擬裝配以進行干涉檢查,來判斷設計是否合理。如圖3所示。
通過檢查我們得知,兩者配合良好,左右兩部分中的避讓槽有效避開了四連桿的運動,沒有干涉現象,質量輕盈、外形美觀、經濟實用,設計達到了設計要求??梢赃M行鈑金展開與出圖了。
2.2 鈑金件展開圖
當鈑金零件設計完成之后,需要對其進行展開,以確定所需板料的大小尺寸及形狀等數據以便于生產加工[6],Solidworks鈑金模塊提供了強大的鈑金展開命令,讓這項在傳統生產中非常棘手的工藝變得非常簡單。首先進入單個零件模式下,再單擊工具欄中的“展開”命令,軟件就會自動為我們生成該零件的三維展開圖了。按照這種方式,對左、右側大圓拱進行展開,如圖4所示,其余的零件都可參照這種方式進行。
3 數據交換
利用Solidworks鈑金模塊強大的二維圖繪制功能可以方便、快捷、準確地制作出各種需要的工程圖,以方便鈑金的沖壓、折彎、焊接機產品檢驗[1]。為了能方便地與數控設備進行圖形文件的數據交換,軟件也能以DXF、DWG、IGES等多種圖形文件格式輸出,達到鈑金零件格式轉換后能直接用于編程的目的。
4 結語
SolidWorks鈑金模塊提供了強大的鈑金設計能力,使我們能夠非常快捷準確的完成三維模型及裝配的設計,在此基礎上能方便高效地進行鈑金件的展開,同時也能夠生成數控設備識別的二維圖,完成三維設計與鈑金加工之間的數據轉換。接下來以碼垛機器人防護罩的設計為例可以看出,利用SolidWorks鈑金模塊進行鈑金件的造型、裝配及展開擺脫了傳統工藝的諸多弊病,能夠非常方便地完成鈑金件的設計,縮短了設計周期,提高了生產效率,這種設計方式必將在鈑金設計領域得到更加廣泛的應用。
參考文獻
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摘要:現代車身制造除了大量使用高強度鋼和超高強度鋼等材料外,有些車身的局部或者整體采用了鋁質板材等新型材料。如果在鈑金加工過程中選用的焊接方法不當,則有可能極大地影響車身強度。本文以轎車為例,對職業院校汽車鈑金工藝教學中常用的焊接方法進行整理解讀,旨在通過交流,提高汽車鈑金工藝教學質量,使學生在鈑金修復操作中能夠正確地運用焊接方法。
關鍵詞 :汽車鈑金教學焊接質量
在大多數職業院校的汽車鈑金工藝教學中,焊接是必須要掌握的基本技能。然而鈑金加工中常用的焊接方法,和普通的焊接方法又有所不同,這就要求教師在教學過程中要針對鈑金修復件的特點,指導學生合理地運用焊接方法。
一、轎車車身碰撞易損壞部件
汽車的碰撞通常來自正面、側面和后面(追尾)三個方向。我們結合轎車車身的結構分析發現,容易發生損壞的部件有前后保險杠、發動機罩、前后翼子板、前后車門、車門支柱和行李箱蓋等。如果這些部件發生變形,我們則可以用焊接的方法對其進行鈑金修復。
二、鈑金修復中常用的焊接方法
1.CO2氣體保護焊
(1)CO2氣體保護焊的特點。CO2氣體保護焊是一種用CO2作為保護氣體的熔化極焊接操作方法,其具有保護效果好、生產效率高、成本低、焊接質量好的優點。特別是焊接適應范圍比較廣,可以進行全位置的焊接,最大焊接厚度幾乎不受限制(可采用多層多道焊),最薄可以焊接1mm左右的薄板,因此非常適合對損壞的車身板件進行修復。
(2)焊機的選用及焊接電流的調整。汽車鈑金修復應選用車身焊接專用焊機,但大多數小汽修廠所用的CO2氣體保護焊機都是工業焊機。此時若電流調節不當就會造成燒穿或焊不透現象,并且工業焊機在進行焊接時的電流也不夠平穩,受電網電壓的影響較大,這樣對薄板件的焊接修復是很不利的,因此應該把電流調到較小的值(35~40A)。
(3)焊絲的選用。選用車身焊接專用焊絲,牌號為AWS-ER70S-6,直徑為0.6mm。一些較小的汽修廠選用的焊絲很隨意,焊絲的牌號各種各樣,此時應根據待修復件的厚度選擇焊絲牌號。若焊接厚度小于或等于1mm,可選用直徑為0.8mm的焊絲;若板厚為1.5~3mm,可選用直徑為1mm的焊絲。
(4)氣體純度及氣體流量的選擇。CO2氣體純度應不低于99.5%,否則會影響焊接質量。氣體的流量也會影響焊接的質量,要根據焊絲伸出的長度、焊接速度、噴嘴直徑、焊接電流來選擇。當焊絲伸出的長度越長,焊接速度、電流越大時,氣體的流量應大一些。一般氣體流量的數值應為焊絲直徑數值的10倍,如:φ0.8mm的焊絲選擇8L/min的氣體流量。如果采用較大的電流快速焊接,或者仰焊以及在室外焊接時,要適當地提高氣體流量。
2.電阻焊
(1)電阻焊的特點。電阻焊具有低成本、效率高、操作簡便、節省材料等特點。汽車側圍、車架、車門和車頂等部位的焊裝,大量采用電阻點焊焊接。
(2)焊接工藝。電阻點焊要在持續壓力的作用下才能完成,一般要經過加壓、通電、保持和卸壓四個階段。
①加壓階段。在焊接時,正確地對板件施加壓力對焊接質量有著重要的影響,如果壓力太大,會造成加熱不足,焊透率減小,焊點尺寸變小及強度降低,嚴重者會造成不能形成焊點;如果壓力太小,板件間接觸不良會難以焊接,并導致焊點減小。
②通電電流。電阻熱與焊接時通電電流值的平方成正比關系,所以焊接電流要控制在8000~13500A范圍內,過低將難以形成焊點,降低焊點強度;電流過高,熔化的金屬將會被擠出,在板件的表面出現凹坑,降低焊接質量。電極頭也會因燒蝕而影響使用壽命。
③保持時間。電阻熱和保持時間成正比,保持時間越短,焊點越小,強度越低;隨著保持時間變長,焊點逐步增大,焊接強度快速提高;如果繼續延長保持時間,焊接強度基本不變,焊點增大也不明顯。
④焊點間距。焊點間距過小會導致分流,降低焊接強度;焊點間距過大,也會降低焊接強度。所以要根據待焊板件的厚度來確定焊點間距和焊點到板件邊緣的距離。其參考尺寸見下表。
三、小結
關鍵詞:鈑金件;應力集中;有限元分析與優化
鈑金件具有重量輕、強度高、成本低、大規模量產等特點,在電子電器、通信、汽車工業、醫療器械等領域得到了廣泛應用,如在電腦機箱、手機中,鈑金是必不可少的組成部分[1]。現階段鈑金件得到了極其廣泛的應用,對鈑金件進行設計也就逐漸變成產品在開發過程當中極其重要的一個環節。鈑金件加工屬于一種冷加工工藝,其中包含焊接,拼接以及成型等各個方面。
一、優化模型
優化設計的數學模型可以表述為:
最小化:
約束條件:
其中:X為設計變量,X=x1,x2……,xn;f(x)為目標函數;gi(x)為約束函數;L、U為上、下限。
形狀優化技術主要是將網格節點進行移動或變形到另外一個新位置,這樣就使得零件CAD設計得到優化,從而增強鈑金的模態與剛度,并有效降低應力集中等[1]。同時,本文主要是通過自由形狀優化,其與形狀優化技術在基本思想方面有一定的差異。對自由形狀優化中的外部邊界點進行移動時,是軟件按照上述優化模型在三維空間當中,自動的進行確定與計算,無需用戶通過定義節點來進行擾動,只需用戶選擇邊界節點集合以及設定邊界節點的變形方式,隨后Optistruct求解器會自動確定能夠實現最佳優化目標的邊界幾何形狀。同時,內部節點會通過自適應變形的方式來有效減少單元扭曲[2]。
二、鈑金件應力集中有限元分析與優化
本文就以某廠生產的起釘器為例闡述其優化過程和方法。鈑金件是構成起釘器的主要成分,在進行設計時就需要對其受力進行分析,從而有效降低應力集中,并提升其剛度與強度,使得其在進行使用時更為穩固。
(一)建立起釘器幾何模型
首先根據實際尺寸,通過三維造型軟件Pro/Engineer來建立幾何模型。參考實際使用狀況,在保證不影響其分析后得出結果的準確性的基礎上,對幾何模型進行適當的約束,簡化,加載荷以及網格劃分等,從而得到有限元模型。
(二)預分析
通過預分析能夠探尋出哪個區域應力集中過大。通過求解器Optistruct對有限元模型進行分析,就能夠得到如圖1、2所示的應力與位移分布圖
(三)定義設計變量
設計的變量X為一種矢量,其是根據優化類型來進行選擇的,在筆者所舉例子當中通過自由幾何形狀優化,將應力集中的區域內的邊界點設計為變量,從本質上來看就是優化節點的一種幾何坐標。
(四)創建響應
為了確保應力計算結果的準確度,可以在應力集中的區域構建一層殼單元,然后在殼單元上創建一個坐標系,如圖3所示。從而將殼單元上存在的邊界點應力當作優化響應。
(五)定義優化目標
在對目標函數進行定義前,需要事先定義一個目標來作為參照,利用參照能夠更加便捷的控制優化前的比值以及需要進行優化的目標。而這里需要注意的是幾何形狀,因此就不設置該值。而是將應力的最小和最大話作為優化目標。
(六)執行優化
構建載荷步,通過靜態線性分析,然后由Optistruct求解器進行優化求解。經過觀察優化區域中的幾何形狀,能夠發現網格上翹,而這樣是鈑金件不允許的,因此就需要對邊界點采取適當的約束,使得其在同一平面當中進行移動。使用的方法是利用Gridcon子面板將網格的移動類型設置為Planar,來進行重新計算[2]。并且,在符合鈑金件工藝要求的約束下,通過改變幾何形狀來使得應力集中降低的優化結果如圖4所示。
三、結束語
綜上所述,通過自由形狀優化的方式,可以使得鈑金件中的應力集中得到有效降低。而鍛件以及鑄件等就需要根據情況來進行平面約束。其次,進行優化過后的邊界點坐標,即(x,y)能夠通過相關處理軟件HyperView得到,將其當成設計過程中的參考尺寸。
參考文獻:
[1]洪清泉.Optistruct&HyperStudy理論基礎與工程應用[M].北京:機械工業出版社,2012.