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在专业基础课教学中如何强化学生对模具的认识

<DIV>模具是制造业的主要工艺装备，而模具制造亦已成为机械制造的一个重要方面。就我们县而言，大大小小的专业模具加工企业已达上百家。我们学校为了适应企业的需求，已连续开办了几届模具加工专业，培养社会急需的模具工。但由于学生们都刚刚由初中毕业而来，从未接触过机械加工，对模具制造尤为陌生。为了强化他们对模具的认识，使他们在上专业课时能尽快掌握模具知识，我们在专业基础课教学时就要结合课本内容对专业知识进行渗透。特别是在现行课程设置的条件下，学生接触专业方面的时间少，有关模具的知识面狭窄，因此，在专业基础课教学过程中，就向学生灌输模具制造的有关知识，显得尤为重要。笔者根据已往几届学生的教学实践，谈谈在《机械制造工艺基础》课教学过程中，加强这方面教学的几个实例。
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 我们知道，模具是加工许多零件的重要工艺装备，其结构一定与各零件相应的制造方法有较大的联系，在《机械制造工艺基础》课的教学过程中，我们如果能结合加工工艺的特点来分析有关模具的结构特点，就不仅能使学生较好地认识模具的结构特点，同时亦能更好地理解有关制造工艺的特点，继而为合理制订模具加工工艺，生产优质模具打好基础。
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 一、铸造模
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 《机械制造工艺基础》教材的第一章第一节，就“模样与芯盒”的内容作了简单的介绍，主要介绍了有关的概念，一些参数，以及制造模样时应注意的一些问题，如教材中提到，制造模样教学时，要使学生着重掌握以下几点：
分型面；&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
收缩量和加工余量；
起模斜度；
铸造圆角；
型芯头；
事实上，以上提及的几点，恰恰是由铸造工艺本身所决定的，如果结合一个实例，学生们就能够很容易理解上述的问题，并能加强对模样结构的了解。
现在，我们假设要用砂型铸造的方法加工如图（1）所示的零件，那么我们在制造模样时应该注意些什么问题呢？
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 首先，我们知道，模样的主要作用是形成铸件的外轮廓。在图（1）上，我们可方便地找到铸件的外轮廓。见图（2），图（2）所示的轮廓就是模样的基础形状。
然后，我们结合铸造工艺的特点，来探讨对模样有哪些具体的要求：
1、砂型铸造，首先要造型，造型时我们用型砂作为造型材料，借助模样，将模样四周的型砂紧实，然后取出模样。
这里就产生二个问题：
（1）如何将模样从砂型中取出而又不破坏砂型；
（2）造型时，如何给模样提供一个稳定的支撑平面；
要解决以上这些问题，就应该对模样分型，即将模样分成二部分或更多。一方面，分型后便于将模样从砂型中取出；另一方面，能够在造型过程中，为模样提供一个可靠的支撑平面。因此，分型面一般应选择在零件的最大截面处，并以平面为多。这样，学生既了解了分型面的作用，即分型面的选择主要是为了保证造型方便，取模容易，从而保证产品质量，同时又能理解分型面选择的一般原则。
很显然，图（2）中，我们应该将分型面选择在图示位置。
2、由于铸件的形成是一个由高温到常温的过程，学生们都知道物体都具有热胀冷缩的特点，因此，在制造模样时就应该考虑这个问题；另外，铸件一般是作为机械加工的毛坯，在制成成品之前，有些表面都需要经过切削加工，那么，这些表面就应该有切削余量。考虑上述二个因素后，模样在尺寸方面较图（2）就会发生一些变化，如图（3）所示。
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
其中：L11=L1（1+ε）+δ1
L21=L2（1+ε）+δ2
L31=L3（1+ε）+δ3
L41=L4（1+ε）+δ4
其中：ε为铸造材料的线收缩率
δ1、δ2、δ3、δ4为各表面的加工余量
3、造好型以后，就应该将模样从砂型中取出来，即起模。起模时，由于模样相对砂型要作直线运动，因此有可能损坏型腔壁，从而影响铸件的质量。为了解决这个问题，工艺上就在起模的方向上设置起模斜度，如图（4）所示。这样，即方便操作，又能保证产品质量。
4、铸件在冷却过程中，会产生热应力，这种应力会导致铸件产生变形，甚至开裂，而开裂往往发生于应力集中处。如果铸件中存在尖角，也会引起应力集中，因此，铸件结构上一般不允许有尖角等存在，所以，在制造模样时，面之间的过渡，我们都采用圆角，这样，即容易保证铸件质量，有效避免产生裂纹的可能，同时，也能有效消除造型过程中产生掉砂等现象，方便操作。考虑这一因素后，对图（4）稍作改变，形成图（5）的样子。
 5、对于内部存在空腔的铸件，其空腔的形成，一般都需要借助型芯。为了保证空腔的位置正确，在合箱时，必须保证型芯准确定位，合箱后，型芯能可靠地固定在安装位置上。在工艺上，我们采用型芯头来解决这一问题。见图（6）。
以上，我们将图（1）所示的铸件，通过分析铸造工艺的特点，一步一步将之变成了生产该铸件的模样。如果将沿分型面分开的模样的各部分固定在模板上，再加上浇冒口系统，就成为了机器造型（或手工造型）的模板。
对于芯盒的结构，其分析过程与模样相同。但我们要根据铸件的内轮廓，即空腔来确定其结构。因为芯盒是用于制造型芯的，因此其内部结构是一具空腔，这个空腔应根据铸件的内轮廓，结合铸造工艺的特点所确定的。
以上，我们分析的是砂型铸造用的模具，事实上，对于通过用浇注方法获得零件的模具，注塑模等，都具有类似的特点。
二、冲压模
我们知道，切削加工是获得零件的重要方法，其特点就是去除毛坯上的多余材料，冷冲压加工中的分离工序，就属于这一类。并且，由于冲压件具有尺寸精确，表面光洁，不再需机械加工可直接使用及能制造出形状复杂件等特点，在汽车、拖拉机制造及仪器仪表生产中，有广泛的应用。同样，冷冲压模具的制造，也是模具制造的一个重要内容。
教材中，对冲压模作了简单的介绍，如冲孔、落料、凸模、凹模等，但如果离开对冲压工艺特点的了解，光要弄清这些概念，就有一定的难度，更不要说了解模具的结构了。现在我们结合图（7）所示的零件，来探讨冲压模的结构。
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图（7）所示为一板类零件，用冷冲压方法加工即可获得。从图（7），我们可以知道该零件是由内、外两条轮廓面构成，内、外轮廓面之间的实体部分，就是该零件。
了解了上述这一特点后，我们就可以推断出，冲模中的凹模和凸模的作用，就是为了形成这两轮廓面，其中，凹模的作用是形成外部的轮廓曲面；凸模的作用是为了形成内部的轮廓曲面。（当%D

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发表于:2007-04-24 ┆ 阅读(310) ┆ 评论(0)