模具生产研究

2024-12-01

模具生产研究(共5篇)

模具生产研究 篇1

摘要:通过目前模具生产中存在的影响生产周期的问题, 从标准化、加工设备、管理等四个方面提出了控制模具生产周期的方法, 实现了模具生产周期的有效控制, 得出了控制模具生产周期的方法。

关键词:模具生产周期,设计周期,制造周期,标准化

模具生产周期, 即供模期, 是指从接受模具订货任务开始到模具试模鉴定后交付合格模具所用的时间[1]。模具生产周期是在用户合同中明确规定的主要内容之一, 也是反映模具企业模具生产能力和水平的主要标志。模具生产周期取决于模具设计周期和模具制造周期, 其中模具设计周期约占整个模具生产周期的20%左右, 模具制造周期要占到50%以上。因此, 控制模具生产周期的重点在于控制设计和制造这两个过程, 只有这样才会取得根本的效果。

一、设计工作标准化

模具设计是模具生产的基础, 设计结果将直接影响到模具的精度、质量、使用性能和模具制造过程的长短, 因此, 在进行模具设计时不仅要控制设计周期, 更要注重模具结构的合理性, 并且使模具零件在满足使用要求的前提下, 具有良好的加工工艺性, 为整个生产周期的控制打好基础。影响模具设计周期的因素主要有模具设计人员的专业知识、实践经验以及产品的复杂程度, 而控制模具设计周期的最佳方法就是做好设计工作标准化。目前, 我国已经制定了冷冲模、塑料模、压铸模和锻模等国家标准, 规定了相关模架和模具零件的标准。在模具设计时, 可以查阅国家标准, 根据标准模架和模具零件进行设计, 不仅能迅速提高设计效率, 减少设计时间, 还能广泛采用可以直接到市场上购买的标准件, 从而大大缩短加工制造时间。

二、进行专业化、标准化生产

模具只搞标准化设计还不够, 还必须进行专业化、标准化生产。发达国家的经验表明:实现专业化、标准化生产是控制模具生产周期的必要保证。目前, 美国模具专业化程度已达90%以上, 日本为80%左右, 而我国仅为10%左右。实现模具专业化的前提是模具标准化, 模具零件的标准化直接影响到模具的制造周期、制造成本及制造质量[2]。国外发达国家模具标准化率达80%, 我国仅为20%左右, 因此提高模具标准化率才能对模具生产周期进行有效的控制。要提高模具零件的标准化率, 一方面要依据模具国家标准进行设计, 提高标准模具零件的采用率;另一方面要对标准模具零件进行大批量专业化生产, 降低制造成本, 只有售价降低了, 模具制造厂家才会乐于购买使用。除此之外, 还要对模具标准不断完善, 扩大模具零件的规格、品种。

三、采用先进的制造技术

采用先进的加工设备和技术是缩短加工时间, 提高生产效率, 保证加工质量的必要保障。目前, 我国模具生产在很大程度上改变了凭手工制造的局面, 某些模具厂也采用了一些先进的加工设备和技术, 但就整个模具工业来说, 模具制造的技术水平仍是落后的, 模具的制造周期、加工精度、表面粗糙度和自动化程度仍不能达到国外先进水平。因此, 应改变模具加工设备以通用的车、铣、刨、磨为主的局面, 向高效、自动、精密、专用的方向发展。如模具毛坯下料方面可采用高速锯床、高速磨床、阳极切割、激光切割等高效设备;粗加工方面可采用高速铣床、高速磨床、万能工具铣床、多用磨床等设备;精加工方面可采用数控电气仿形铣、数控连续轨迹坐标磨床、数控光学曲线磨床、带缩放尺的成型磨床、CNC等低速走丝精密线切割、数控电火花机、镜面电火花机、高精度坐标电火花机、精密小型电解加工、精密双孔镗、数控导柱导套研磨机、数控雕刻机等精密加工设备;在抛光设备中可采用挤压、珩磨、超声抛光、电解抛光、电动机械抛光、液体喷射抛光、化学抛光、复合抛光等先进技术;在自动化方向可采用各种数控铣床、仿形与数控组合加工铣床、CNC单片机、加工中心、自动线切割、电火花、电解、抛光等复合加工装置。另外, 为了控制模具制造周期, 还应研究和推广各种快速制模和简易制模技术, 如超塑成形、冷挤成形、快速电铸成形、易熔合金浇注成形、喷镀成形、聚氨酯成形等, 这些工艺不仅可将制模周期缩短一半以上, 还可降低成本50%以上, 从而使经济效益明显提高。

四、采用有效的管理

管理也是生产力, 向管理要时间, 从加强管理, 改进管理方法入手, 采用有效的管理来控制模具生产周期是大有潜力可挖的。

1. 做好计划、调度工作。

模具是单件生产, 为保证与控制模具制造周期, 必须强调以单付模具为基础制订模具的生产计划。模具的生产计划包括根据用户合同制订的以季、半年为期的大计划, 以及由模具的制造工艺规程为依据制订的模具月生产计划, 即作业计划。为确保模具生产计划的完成, 必须强调模具制造工艺规程的控制与管理, 即强调其关键环节或各工序的质量和完成期限的控制和管理。由于模具在加工过程中偶然因素较多, 这会干扰计划的正常进行, 因此计划调度人员要每日掌握加工进展的实际情况。发现问题要及时解决, 及时调整, 确保生产进度的如期完成。

2. 零件分类管理。

将模具零件分成三类来进行管理和加工。第一类是加工难度高、加工工艺流程长的零件, 如凹模板、型腔、型芯零件、装镶件的模板等, 这类零件要优先投入、优先加工, 尽量让他们始终处于加工状态。第二类是加工难度相对较低、加工工艺流程中等的零件, 如小型芯、镶件等, 在不影响第一类零件加工的情况下, 要及时加工、随时备用。第三类是结构简单的、单工序加工的零件和装配最后用的零件, 以不影响装配进度为原则来安排加工。在模具生产中, 将模具零件进行分类管理、分类加工, 可以有效控制模具的制造周期, 避免因部分零件未完成加工而延误装配时间。

3. 应用网络计划技术组织生产。

网络计划技术是以网络图为基础, 通过网络分析计算, 制订网络计划, 并进行实施管理[1]。网络图表达模具计划任务的进度安排和各个零件工序间的关系, 通过网络分析计算网络时间参数, 找出其中关键工序和关键时间, 利用加工周期的时差不断改变网络计划, 在计划执行过程中, 通过进度反馈信息进行调度, 最终保证生产周期。在运用网络技术控制模具制造周期时, 必须搞好关键设备的负荷平衡, 因为网络图是以单付模具编制的, 为了避免同一时间内多付模具同时集中在某一关键设备上, 必须编制关键设备负荷平衡图。在编制某一关键设备负荷平衡图时, 将该设备有效工作时间按日程划出方格图, 按加工零件的定额工时在方格图上画出作业计划线, 凡已画的日程方格中不允许有第二条线出现, 后续零件加工开始位置线与前一零件加工结束位置线首尾相接, 从而达到平衡任务的目的。在编制时, 由于种种原因发生重叠, 应按任务缓急进行调整。在实施中, 由于各种因素的干扰, 出现变化也必须及时调整, 从而保证加工周期的控制。

当前, 模具使用单位要求模具的生产周期越来越短, 以满足市场竞争和更新换代的需要。模具生产周期的长短是衡量一个模具企业生产能力和技术水平的综合标志之一, 也关系到一个模具企业在激烈的市场竞争中有无立足之地。因此, 我们可以从以上四个方面入手, 切实控制好模具的生产周期。

参考文献

[1]甄瑞麟.模具制造技术[M].北京:机械工业出版社, 2007, (7) .

[2]张荣清.模具设计与制造[M].北京:高等教育出版社, 2003, (8) .

模具生产研究 篇2

目的:为了规范生产用模具采购、验收、保管、维护、发放及报废的管理、特制订本制

度。

范围:适用于本公司生产用模具的管理。

责任人:生产部长、工艺员、车间管理人员、QA、班组长。

内容:

1.生产用模具有:

小容量注射剂车间:洗烘灌联动线规格件、全自动灯检机规格件、贴签机规格件、泡罩模板。

固体制剂车间:压片的冲头冲模、泡罩模板、胶囊填充模具等。

2.采购

2.1生产用模具的采购,由车间根据生产情况和模具的使用情况,提前一个月填写请购单交供应部,设备部确认审批,由供应部统一安排采购。

2.2因申报不及时而影响正常生产时,追究车间的责任,因采购到位不及时而影响正常生产时,由供应部追究采购人员的责任。

3.验收

3.1生产用模具到货后,4.保管、维护、发放

4.1车间设模具室、由中间站管理员负责模具的核对、维护、保管、发放,并做好相应记录。建立冲模使用档案,记录追踪模具的使用、清洁保养和质量情况,保证模具质量,提高模具使用率。

4.2 灯检机的规格件在不使用的情况下,用洁净

4.3 模具的存放按设备型号、规格分区定置管理,挂上标示牌。

4.4暂不使用的冲头冲模应放置在有盖的容器内,使模具全部浸入食用油中(勿使生锈和碰伤)。

4.5模具使用前后均应检查规格、光洁度、数量、检查有无凹槽、卷皮、缺角、爆冲和磨损等现象,发现问题应追查原因并及时更换。

4.6采用刻字冲头时,使用前必须核对品名、规格,冲头应字迹清晰,表面光洁。

5.报废

5.1生产用模具的报废须由车间提出申请,经生产部审核、生产副总批准后,统一交仓库作报废处理。

模具生产研究 篇3

关键词:模具冲压技术;汽车;冲压模;应用;发展现状

中图分类号:TG385.2 文献标识码:A

模具冲压是汽车冲压生产的重要手段,模具冲压技术的应用和快速发展为汽车冲压生产技术的发展提供了新的机遇,因此,需要充分地利用模具生产技术和改进模具冲压技术。下面将对,如此才能降低生产成本,达到生产顺畅。以下就生产中常见的冲压不良现象其产生的原因及处理对策分析进行详细地阐述。

1.废料阻塞

(1)原因:a.漏料孔偏小;b.漏料孔偏大,废料翻滚或者翻转角度;c.刀口磨损,毛刺较大;d.冲压油滴太快,油粘;e.凹模直刃部表面粗糙,粉屑烧结附着于刃部;f.材质较软;g.应急措施。 (2)对策:a.修改漏料孔;b.修改漏料孔;c. 刃修刀口;d.控制滴油量,更换油种;e.表面处理,抛光,加工时注意降低表面粗糙度;更改材料,f.修改冲裁间隙;g.凸模刃部端面修出斜度或弧形(注意方向),在垫板落料孔处加吹气。

2.下料偏位尺寸变异

(1)原因:a.凸凹模刀口磨损,产生毛边(外形偏大,内孔偏小);b.设计尺寸及间隙不当,加工精度差;c.下料位凸模及凹模镶块等偏位,间隙不均;d.导正销磨损,销径不足;e. 导向件磨损;f.送料机送距、压料、放松调整不当;g.模具闭模高度调整不当;h.脱料镶块压料位磨损,无压料(强压)功能(材料牵引 翻料引发冲孔小);i.卸料镶块强压太深,冲孔偏大;j.冲压材料机械性能变异(强度延伸率不稳定);k.冲切时,冲切力对材料牵引, 引发尺寸变异。(2)对策:a.研修刀口;b.修改设计,控制加 工精度;c.调整其位置精度,冲裁间隙;d. 更换导正销;e.更换导柱、导套;f.重新调整 送料机;g.重新调整闭模高度;h.研磨或更 换脱料镶块,增加强压功能,调整压料;i.减小强压深度;j.更换材料,控制进料质量;k. 凸模刃部端面修出斜度或弧形(注意方向),以 改善冲切时受力状况。许可时下料部位于卸料镶块上加设导位功能。

3.卡料

(1)原因:a.送料机送距、压料、放松调整不当;b.生产中送距产生变异;c.送料机故障;d.材料弧形,宽度超差,毛边较大;e. 模具冲压异常,镰刀弯引发;f.导料孔径不足,上模拉料;g.折弯或撕切位上下脱料不顺;h.导料板之脱料功能设置不当,料带上带;i.材料薄,送进中翘曲;j.模具架设不当,与送料机垂直度偏差较大。(2)对策:a.重新调整;b.重新调整;c.调整及维修;d.更换材料,控制进料质量;e.消除料带镰刀弯;f.研修冲导正孔凸、凹模;g.调 整脱料弹簧力量等;h.修改导料,防料带上带;i.送料机与模具间加设上下压料,加设上下挤料安全开关;j.重新架设模具。

4.冲件毛边、毛刺

(1)常见原因:a.刀口磨损;b.上下刀口间隙过大;c.刀口崩角;d.间隙不合理上下偏移或松动;e.上下错位,模具导向不精确;f.设备老化,冲压过程中导向不精确 (2)对策:a.研修刀口;b.控制凸凹模加工精度或修改设计间隙;c.补焊研修刀口;d.调整冲裁间隙确认模板穴孔磨损或成型件加工精度等问题;e.更换导向件或重新组模;f.更换设备

5.压伤、压痕

(1)原因:a.间隙偏大;b.送料未放到位;c.冲压油滴太快,油粘废料;d.模具未退磁;e.凸模磨损,屑料压附于凸模上;f.模具脏,里面有屑料,料片未下滑;g.材质较硬,冲切形状简单;h.应急措施。(2)对策:a.控制凸凹模加工精度或修改设计间隙;b.送至适当位置时冲裁并及时清理模具废料;c.控制冲压油滴油量,或更换油种降低粘 度;d.模具、研修后必须退磁(冲铁料更须注 意);e.研修凸模刀口;f.清洗模具,擦拭干净;g.更换材料,修改设计。凸模刃入端面装顶出或修出斜面或弧性(注意方向)。减少凸模刃部端面与屑料之贴合面积;h.减小凹模刃口的锋利度,减小凹模刃口的研修量,增加凹模直刃部表面的粗糙度(被覆)。降低冲速,减缓跳屑。

6.料带镰刀弯

(1)原因:a.冲压毛边(特别是载体上);b. 材料毛边,模具无切边;c.冲床深度不当(太深或太浅);d.冲件压伤,模内有屑料;e.局部压料太深或压到部局部损伤;f.模具设计。(2)对策:a.研修下料刀口; b.更换材料,模具 加设切边装置;c.重调冲床深度;d.清理模具,解决跳屑和压伤问题;e.检查并调整各位脱料及凹模镶块高度尺寸正确,损伤位研修;f.采用整弯机构调整。

7.维护不当

(1)原因:a.模具无防呆功能,组模时疏忽导致装反方向、错位(指不同工位)等;b.已经偏移过间隙之镶件未按原状复原。(2)对策: a.修改模具,增防呆功能;b.采模具上做记号等方式,并在组模后对照料带做必要的检查、确认,并做出书面记录,以便查询。在冲压生产中,模具的日常维护作业至关重要,即日常注意检查冲压机及模具是否处于正常状态,如冲压油的供给导向部的加油。模具上机前的检查,刃部的检查,各部位锁紧的确认等,如此可避免许多突发性事故的产生。修模时一定要先想而后行,并认真做好记录积累

综上所述,冲压生产效率和成本对模具的依赖性很大。对生产过程中模具出现的故障,应具体问题具体分析,制定正确的维修方案。处理好模具维修与报废的关系,才能减少停产修模时间,缩短生产周期,保证冲压生产的正常进行。

参考文献:

[1]李长庚.模具冲压技术在汽车冲压模中的应用研究[J].世界家苑,2013.12(23):110-111

[2]李光耀、王琥、杨旭静、郑刚.板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术[J].机械工程学报,2012.11(21);190-191

关于冲压模具技术的研究 篇4

关键词:高品质 高性能 低成本

中图分类号:TG385 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(c)-0000-0091-01

1 冲压模具技术概述

冷冲压模具主要指先进多工位与多功能冲压模具、精密冲压模具和汽车车身冲压模具等。

先进多工位与多功能冲压模具的代表主要有精密多工位级进模、精密多工位冲压传递模、复杂精密多功能冲压模具等,是汽车、电子电器等制造业的关键工艺装备。这类模具的总体水平与国际先进水平接近,一部分模具已出口到工业发达国家和地区。但是与国外先进冲压模具水平相比,仍然有差距,如模具寿命较低,模具试模周期长,模具调整和维修时间较长,模具材料、标准件等模具基础技术水平差距较大,特别是缺乏设计和制造相关基础理论技术的支撑等。

精冲模具是采用负间隙或零间隙冲裁金属板材类零件的模具,在精密零件成形领域的应用越来越广泛。我国在精冲模具方面具备了一定的开发能力,而在复杂精冲模具,特别是精冲复合成形模具的开发方面仍缺乏经验,水平不高,进口模具仍占较大比重。

汽车冲压模具主要用于汽车的外形件、结构件以及内饰件成形制造等。国内模具企业已经可以设计制造B 级轿车的全套模具,开始向C级轿车的高难度复杂模具进军。

冷冲压模具技术的总体发展是“由模具自身的品质提升向冲压件产品的控形控性方向发展”。即客户要求从主要考虑模具本身品质向使用模具生产的最终冲压产品品质控制方向发展,从对冲压模具品质的单一要求向企业产品的系统解决方案发展。多领域交叉技术的应用以及以模具为核心的系统解决方案将是今后模具技术发展的主要特征。冲压模具技术的主要方向:特大型高精、超高速冲压、超薄、超强和微细型零件成形冲压模具设计、制造关键技术;多功能复合模具技术以及该类模具的试模技术、模具可靠性技术等。

未来20年,我国冲压模具设计制造综合水平达到当时国际先进水平,差距缩短到5年左右。

2 未来市场需求及产品

随着汽车、电子电器等制造业快速发展及产品更新换代周期加快,先进多工位与多功能冲压模具,特别是大型高精、超高速冲压、超薄、超强和微细型零件成形冲压模具的市场需求将稳定增长。

随着客户要求从主要考虑模具本身品质向使用模具生产的最终冲压产品品质控制方向转移,向用户企业提供产品冲压系统解决方案的技术服务方式将得到快速发展。

3 关键技术

3.1 冲压模具产品的信息化和智能化

(1)现状:目前冲压模具主要考虑的是冲压件的“控形”问题,同时考虑“控形和控性”尚缺乏冲压成形“控形和控性”技术理论研究、模具产品的信息化和智能化等基础条件。

(2)挑战:需掌握冲压件的成形形状智能控制技术、冲压件强度、刚度和厚度合理分布的控制技术与模具设计技术、冲压成形过程及零部件质量的控制技术等。

(3)目标:预计到2030年,突破冲压件的控形和控性理论、掌握冲压模具成形过程的信息获取、应用与冲压件的控形控性模具设计实现方法等关键技术,达到世界先进水平。

3.2 新型工艺及冲压模具理论与技术

(1)现状:新材料和新工艺不断出现,如硼钢板热冲压技术、管材的内高压成形技术、镁合金板的冲压技术等,而现有的模具成形理论与技术不能完全适应新材料和新工艺对模具的要求,也缺乏综合工程研发机构。

(2)挑战:需协调新材料变形特性研究、新成形工艺开发和模具设计制造间的关系。

(3)目标:新材料成形模具的设计制造技术、新成形工艺所需模具的设计制造技术达到国际先进水平。

4 汽车覆盖件成形数值模拟技术( CAE分析)

4.1 汽车覆盖件成形数值模拟技术(CAE分析)的优点

(1)缩短开发周期。如某汽车地板总成的模具开发由44周缩短为20周;(2)降低开发成本;(3)提高产品质量;(4)深化对成形过程的科学认识。

4.2 CAE技术的数值模拟的核心思想——有限元法

起源:有限元法是随着计算机技术发展而出现的一种基于变分原理来求解偏微分方程的有效数值计算方法。

基本思想:把连续体视为离散单元的集合体。

“化整为零”。将连续体分解为有限个性态比较简单的“单元”。对这些单元分别进行分析。

“积零为整”。将各个单元重新组合为原来的连续体的简化“模型”,求解得到基本未知量(位移)在若干离散点的数值解。

根据数值解再回到各单元中计算其他物理量(应变、应力、温度等)。

引入CAE数值仿真的模具开发。

结合板料CAE数值模拟在模具开发中的作用。

4.3 金属塑性有限元法的实施步骤

(1)用假想的线、面将连续体分成若干具有简单几何形状的“有限单元”。

假设这些单元在且仅在其边界上的若干个离散节点处互相连接。将这些节点的位移(速度)作为问题的基本未知量。

(2)选择适当的插值函数,以便由每个“有限单元”的节点位移(速度)唯一地确定该单元中的位移(速度)分布。

(3)利用位移(速度)函数对坐标的偏导数可根据节点位移(速度)唯一地确定一个单元中的应变(或应变速率)分布。由单元的应变(或应变速率)以及材料的本构关系,可确定单元的应力分布。

(4)根据虚功原理可建立每个单元中节点位移(速度)和节点力的关系,即单元刚度方程。

(5)将每个单元所受的外载荷根据作用力等效的原则移置到该单元的节点上,形成等效节点力。

(6)按照各节点整体编号及节点自由度的顺序,将各单元的刚度方程迭加,组装成问题的整体刚度方程。

(7)根据边界节点必须满足的位移(速度)条件,修改整体刚度方程。

(8)求解整体刚度方程,得到节点位移(速度)。根据求得的节点位移(速度),计算各单元的应变(或应变速率)和应力。

参考文献

[1]工业和信息化部装备工业司.模具行业“十二五”发展规划[R].北京:工业和信息化部,2011.

[2]李志刚.模具制造业信息化的现状与发展[C]//中国模具工业协会,中国模具工业年鉴2008.北京:机械工业出版社,2008.

机压耐火砖模具设计研究 篇5

关键词:模具设计;机压耐火砖;压砖机;加压方式;模板

中图分类号:TH161 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2014)07-0042-03

随着我国冶金工业的迅猛发展,耐火砖的需求量越来越大,要求也越来越高。在耐火砖生产中,若采用半干法机压成型,模具设计是重要一环,关系到质量、成本、生产效率、劳动条件和安全等诸多方面。

1 机压耐火砖模具设计

1.1 技术分析

耐火砖的复杂程度(形状和尺寸要求)、批量(包括长期的需求情况)等是模具设计的原始资料之一,也是设计时选择模具材质、确定压制方向、选用受压方式的重要依据。

若砖形复杂,不宜采用机压成型方式,因为不仅脱模困难,而且增加过量的模具附件,提高了生产成本。这种情况应采取手工、浇注、离心等成型方式。

若批量大,模具费用分摊在每件产品上的成本相应增加。如批量过小,采用机压也是不适宜的(特殊需要除外)。最少批量应根据具体情况经多方综合分析后确定。设计模具时必须考虑模具的互换性、耐磨性、切削加工性及热处理、装配、修复、操作等因素。总之,在设计模具前,对砖型进行经济因素综合分析是必不可少的,它关系到生产厂家的经济效益、生产效率等。

用户提出的砖型和尺寸要求,压机工艺大多数能够适应,但也有需要对局部稍加修改的情况。有些需要进行较大改动,但不影响使用。在这种情况下,必须和用户取得联系,征求其同意后修改原合同,确定适于压制的砖型图。

根据经验,需要修改砖坯形状和尺寸的情况主要有:利于模具加工、装配、更换、返修、压制、填料、脱模;节约材料;消除、减少模具和砖坯的局部内应力,增强其强度和密度的均匀性,减少烧成后变形,提高产品合格率。需要修改砖坯形状和尺寸的内容主要有:增大空心砖壁厚;改尖角为平直面;避免局部薄壁;增加小圆弧;改尖角棱和凹角槽为过渡圆弧;增加台阶砖台阶厚度;改圆弧面为平直面;改变锥度或斜度的方向。

1.2 耐火砖有关计算

耐火砖的计算主要包括单质量和中心的计算。

坯料的质量等于砖坯体积和密度的乘积:G=Vρ。式中:G为坯料的重量;V为砖坯体积;ρ为砖坯的密度。

在设计模具时,必须保证砖坯中心与模具中心、受压中心以及压机的中心一致,否则会产生额外弯矩,使压机活动滑块承受扭矩,对导轨滑道产生划伤;严重时可能使锤头和上下板变形,导致砖坯不合格以及整套模具报废、压机机体损伤。对称几何形状截面的压力中心为几何中心;非对称几何形状截面的压力中心为截面中心,其计算方法参阅相关资料。

2 压砖机的选择

压砖机有液压压砖机和机械压砖机两大类,选用时需考虑以下因素:1) 所需压力除参考相关规定外,主要依靠决策者的生产实践经验。2) 选用液压压砖机时,必须使压机额定压力大于砖坯成型所需压力。一般来说,压力为压机额定压力的60%~80%。使用压力过低,则未充分利用设备造成浪费;使用压力过大,有可能减少压力机的使用寿命。选用机械压力机时,要结合一些综合因素考虑其实际压力。3) 工作台平面尺寸、压机行程,要方便模具安装、拆卸及操作。4) 生产效率。总体来说,机械压力机比液压压砖机的生产效率低。在两种压机都能压制的情况下,采用那种方式要看砖坯数量和其他指标。批量大的循环订单宜采用液压机,其压制生产效率高,砖坯质量也比较稳定。数量少的砖型宜选用机械压力机,以降低成本。

3 加压方式确定

加压形式是指外力(压机打砖时所产生的压力)对砖坯施加压力的形式,可分为单面加压式、局部弹簧浮动式、整体弹簧浮动式、复合弹簧浮动式、局部解体式、悬挂式、多功能可调式等。

选择加压方式时,主要根据客户要求的产品质量、指标(主要是物理指标),结合单位现有的生产能力(材料、机械加工、设备等)综合分析确定。生产厚度在50 mm以内的普型砖,采用单面加压方式就能满足砖坯强度、体密等要求。尺寸较长或较高的砖(漏斗砖、多孔中心砖等),不宜采用弹簧浮动式。其主要原因是:此种方式压制的砖坯中间部位的强度和密度低于上部和下部,在中心砖中间布满侧孔的情况下,成型后外力消除,弹簧复位给模具的反力易使侧孔交接处产生裂纹或从中间断裂。

加压方式确定后,结构零件材料的选择尤为重要。压机成型时的压力在10 MPa以上,且成型时每分钟冲击振动次数达几十次。所以材料必须满足相应的强度要求。

A、15#、20#、25#钢在普通生产条件下均能焊接,没有工艺限制,对焊接前后热处理及焊接规范无特殊要求,且焊接变形容易矫直,厚度大于20 mm的结构刚度大。

4 出砖器顶头设计

以机械压砖机出砖器为例,讨论出砖器顶头设计方法。

出砖杆顶头联接方式有螺纹式、焊接式、销轴式、铆接式、复合式等。其中螺纹式应用较多,其特点是加工工序少、装配及更换容易,缺点是打砖时易松动。

顶头样式有圆弧式、一点圆柱式、矩形式、两点圆柱式、两点V形式、两点矩形式、三点圆柱式、三点V形式、三点矩形式等。

设计顶头时应考虑的问题有:根据砖坯的形状、重心及加工等因素综合选择顶头样式;材料一般选用钢管或者25~45#钢;在顶部100~200 mm处热处理,硬度要求达到HRC 58以上。

顶头长度应该满足下列两个条件:要使顶头能顺利将砖从模内顶出;顶头连同出砖杆落下后不得将下板托、下板及模具悬空于受压座上,因此,其长度H=h+h1-h2。式中:h为模具高度;h1为受压座的受压板高度;h2为常数,取5~10 mm。

5 锤头设计

锤头与上板之间的联接方式有强压式、法兰式、双联式、顶针式、移动式、螺纹式、铆接式等。生产中比较常用的是螺纹式。

锤头高度H的计算公式为:

H=H模-δ上板-δ下板-δ下板托+e-c (1)

式中:H为锤头高度;H模为模板(端侧板)高度;

δ上板为上板厚度;δ下板为下板厚度;δ下板托为下板托厚度;e为常数;c为砖坯厚度。

为便于上下板装配,锤头小于上下板尺寸6~10 mm,内孔尺寸大于芯子6~10 mm。根据砖型的几何形状、尺寸、产量和需要时间选择锤头材质。几何尺寸、形状复杂、产量多和长期需求的模具,选用铸钢或45#钢;几何尺寸、形状简单、产量少及短期需求的模具,应选用价格便宜的材料,如Q345b或铸铁。

6 模板设计

端侧板分为整体式、螺纹联接式、解体式、活动式、镶嵌式、固定式、凹凸式、子母口式等。

端侧板高度的计算公式为:

H=1.7H砖坯+δ上板+δ下板+δ下板托 (2)

式中:H砖坯为砖坯厚度;δ上板为上板厚度;δ下板为下板厚度;δ下板托为下板托厚度。

在模具设计中,既要保证模具有较大的磨损余量,以增加使用寿命,又要保证砖坯的几何尺寸达到客户要求。机械压机端侧板一般取端侧板高度的0.5%~1.0%为出砖稍度。

端板宽度的设计公式为:

A上口=A砖坯-0.5+(H端板-δ下板托-δ下板-δ上板)×1% (3)

式中:A上口为端板上口宽度;A砖坯为砖坯宽度;

H端板为端板高度;δ下板托为下板托厚度;0.5为装模涨箱系数;δ下板为下板厚度;δ上板为上板厚度;1%为出砖稍度取1%。

侧板长度B侧板=B砖坯+2B端板。式中:B侧板为侧板长度;B砖坯为砖坯长度;δ端板为端板厚度。

在耐火砖生产实践中,上下板与端侧板之间的间隙应适宜。间隙过大,砖坯有飞边;间隙过小,不利于打砖排气,而且模具之间磨损严重,造成不必要的浪费,严重的可導致砖坯层裂。实践证明,打砖时上下板与端侧板之间的间隙应为0.3~0.4 mm。

不同材质的耐火砖所用模具的材质不同。设计模具时,根据砖坯的数量、材质、供货期确定材质,以降低模具成本、方便生产、使利润最大化。

7 结语

耐火砖模具设计是一个比较复杂的过程,融耐火材料工艺学、机械学、力学、金属材料学于一体。想做好模具设计,除积累数据、资料外,还应不断实践,改进设计思路和方法,以减小模具的投入成本,提高经济效益。

参考文献

[1] 王永平,熊志坚,赵锋,等.耐火砖模具CAD系统智能化设计方法的研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2003(6):769-772.

[2] 孔德升,孙化祥,李福文.延长耐火砖寿命的探索与研究[J].小氮肥,2013(11):3-4.

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