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河南亚兴精锻股份有限公司
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简叙锻造模具设计及其发展（下）模架设计模架又称模座，夹持器。模架是用于定位和紧固模块并传递设备锻造力和锻件**出运动的主要部件，它承受锻造过程中的全部载荷。四种通用模锻设备（模锻锤、螺旋压力机、热模锻压力机和模锻液压机）中，除模锻锤没有模架外，其他三种模锻设备均有模架。模架型式很多，按模具定位方式分类有窝座式、十字键槽式等。在压力机上模锻，模块是经常更换的，而模架则长期使用，模架属于装备。一般模架使用年限应在20年以上。而且模架重量较重，制造复杂，价格高。一旦制成就难以改动。通用模架重量：MP型16MN热模锻压力机窝座式通用模架重量5～6t；25MN热模锻压力机模架重量6～8t；40MN热模锻压力机模架重量11～16t（其中十字键槽式模架重量约11t，而窝座式模架重量约16t）；而125MN热模锻压力机模架重量50～65t。因此对模架设计、制造和使用必须足够重视。模架重量由设备封闭高度和模架结构确定。模架结构和制造精度直接影响模具结构和锻件精度，应引起高度重视。为了确保模架精度，应定期对模架进行检测和维护，并定期检修（一般应每年检测和维护）。模架种类及其用途模架按用途分类，有通用模架和模架，模架按模块定位方式分类，有十字键槽模架和窝座式模架。⑴通用模架。通用模架系指各类锻件开式模锻和闭式模锻的模具均可在其上安装生产。一般有窝座式通用模架和十字键槽式通用模架。⑵模架。一般用于大批量单品种生产，锻件精度高。常用的模架有：1)挤压成形模架；2)闭塞模锻模架（带活动模座，具有水平或垂直可分凹模结构）；3)机械化模架（具有步进梁传送装置）。通用模架设计基本要求⑴通用模架组。模架由上模座和下模座（又称模板或底板）、上垫板和下垫板、上模块和下模块、**出装置、导向装置及模具定位与紧固件组成。对于螺旋压力机，模架应拥有独立承击块，由于模块不设承击面，模块体积小，降低模具材料成本和制造成本。另外，还提高模具使用寿命。⑵通用模架设计基本要求。1)模架结构力求具有较大通用性、**性，以适应多品种生产。2)模架应具有足够的强度、刚度和韧性，防止模架变形和断裂。为此，模架内各种承受锻造负荷的零部件，包括上模座和下模座，均应采用合金钢制造并进行热处理。上模座和下模座以及垫板建议采用5CrNiMo模具钢。3)模架导向装置务必达到高精度，一般采用导柱导套装置，若是精密模锻，还需要匹配X导轨导向装置，其导向精度达到0.02～0.05mm。4)模架内设置的**出装置应**出顺畅有延时，有足够**出行程和**出力，并达到可靠、耐用，便于修理和更换。5)模架应确保模块定位准确，紧固可靠，又操作（含调整和装卸）方便。6)模架上应设有起重孔或起重棒。窝座式通用模架⑴特征。图7是热模锻压力机窝座式通用模架，在上模座和下模座内具有安装模具的窝座，模块紧靠模架窝座内的三个相互垂直的平面定位，采用斜面压板紧固。若是摩擦或电动螺旋压力机模架，还应在模架上设计独立承击块，这样模具就不需要设计承击面，不仅模块体积小，而且提高模具使用寿命。⑵优点。1)模块定位准确，紧固牢靠。窝座式模架是压力机使用广泛的典型结构。2)适用于锻件批量大、精度高的生产场合。3)模架制造精度高。模架上模座和下模座三个相互垂直的模具定位基准平面的尺寸制造公差为为±0.02mm，形位公差为0.02～0.05mm。若模具对应的三个相互垂直的定位基准平面尺寸制造公差也达到±0.02mm，形位公差为0.02～0.05mm，则模具安装后即可开始生产，模具做到安装免调整，提高劳动生产率。4）模架导向精度高。模架一般采用“导柱导套”导向装置，若是精密模锻，则还需要增加X导轨导向机构，较大提高导向精度。⑶缺点。需要有较强模具制造能力和较高制模精度。通用性和互换性没有十字键式通用模架好。十字键式通用模架图8是热模锻压力机十字键式通用模架，模具十字键定位，用T字形螺栓和L形压板紧固。⑴特征。pagenumber_ebook=40,pagenumber_book=56图7 热模锻压力机导柱导套窝座式通用模架pagenumber_ebook=41,pagenumber_book=57图8 十字键槽式通用模架上模座和下模座均为平面，模座上放置垫板，垫板上放置模具。在模具、垫板、模座之间原先均采用互成直角、呈十字的键进行前后、左右定位和调整（图8）。即模块用十字键定位，T字形螺栓和L形压板紧固。垫板上面和下面均加工有互成直角、呈十字的键槽，并采用键定位，这样就削弱了垫板强度。为了提高垫板强度宜采用将垫板放置在上模座和下模座窝座内，并采用螺栓紧固。⑵优点。1)通用性和**性较好，适应多品种、不同尺寸锻件，故适合中、小批量以及需要经常进行反复生产场合。2)模架制造比较简单，不需要大型龙门铣床。3)模架重量较轻，因为上、下模座均为平面，没有框，故比窝座式模架重量约轻20%～25%。(3)缺点。1)模具十字键定位，刚性差，键槽磨损较快，影响锻件精度，增加生产过程模具调整工作量（调整锻件错差）。2)垫板强度弱，因为垫板上面加工有十字键槽，削弱了垫板强度，易发生开裂。模具也易开裂。锻件发展方向是锻件精度不断提高，不仅锻件公差不断减小，而且加工余量也不断减小，锻件属精化毛坯（省略粗加工）。为了提高锻件精度和缩短换模时间，提高模锻设备生产能力，提高生产率。宜采用窝座式通用模架，并开始采用自动液压锁紧窝座式通用模架，故十字键式通用模架正在逐步淘汰。自动液压锁紧窝座式通用模架为了快速定位和紧固模具，并达到免调整安装模具，近年来产生自动液压锁紧窝座式通用模架，模块靠窝座内三个相互垂直的平面定位，采用自动液压斜面压板紧固模具，可以快速换模，一般仅需要20～30分钟。这种模架由机构将模块推入模架窝座内，并紧靠模架窝座内三个相互垂直的定位平面，然后采用自动液压锁紧的斜楔块将模块压紧。做到模块快速安装，并免调整安装模具。但是模具模膛和定位面制造精度要求高，模架窝座定位平面尺寸公差为±0.02mm，垂直度、平行度和平面度等形位公差为0.02～0.05mm。这种自动液压锁紧窝座式通用模架将是模锻企业今后发展方向。伴随着加工设备的快速发展，模具及模架制造精度的提高，锻造模具已经向着安装免调整方向发展，实现减少更换模具的调整时间，从而提高生产率。另外，由于模架和模具导向精度高，取消模具导向锁扣，减少模块体积和模具材料成本，并应避免安装繁琐，调整困难。模架设计应做到导向精度高、**出装置动作顺畅有延时，具有足够的**出行程和**出力，还要做到模具定位精确、紧固牢靠，并能快速装卸模具等。据调研，已经有锻造企业开始采用自动锁紧窝座式通用模架，做到模具安装免调整。一体式全封闭高强度侧围加强板冲压工艺研究导读：本文主要介绍了某车型不拼焊一体式全封闭侧围加强板，阐述了其在工艺、成本、生产稳定性、余废料利用等方面的优越性，既提升了整车材料利用率，又推动了一体式全封闭高强板侧围加强板的应用。全封闭侧围加强板具有提升白车身材料利用率，车身安全强度高，尺寸稳定性高，匹配关系简单，生产效率高，车身轻的优点。经过几个车型的应用，虽然全封闭侧围加强板优点众多，但是其拼焊成本高、生产稳定性差的问题一直是困扰行业的难题。本文介绍的一体式全封闭侧围加强板，就很好的克服了这两个问题，具有一定的推广应用价值。侧围加强板传统的侧围加强板是由几个简单的高强板组合拼接而成，这种方式的侧围加强板总成尺寸稳定性较低，降低了汽车白车身的尺寸合格率。整体封闭结构的侧围加强板(图1），相对于多个小零件点焊合成的侧围加强板总成具有整车减重、总成强度高、尺寸相对稳定、板料成本低、大幅度降低生产设备总吨位、减少工装数量和制造成本、降低生产成本、减少生产准备的匹配时间等优势。pagenumber_ebook=40,pagenumber_book=47图1 整体式拼焊加强板整体式拼焊加强板在冲压成形过程中，**问题有两个：⑴激光拼焊焊缝端头引起的开裂问题，导致尺寸稳定性较差、废品率高。⑵生产中焊缝区域模具镀层磨损严重问题。而采用不拼焊的一体式封闭侧围加强板很好的了这两个问题。产品特性某车型侧围加强板采用不拼焊的一体式全封闭侧围加强板，如图2所示。pagenumber_ebook=41,pagenumber_book=48图2 一体式全封闭加强板如图3所示，零件板材尺寸大小为1.6mm×1475mm×1830mm，重量为37.97kg，材质为TRIP600。pagenumber_ebook=41,pagenumber_book=48图3 零件板材示意图工艺分析该产品工序内容如图4所示。pagenumber_ebook=41,pagenumber_book=48图4 工序流程图通过使用计算机模拟技术，识别产品开裂、起皱、回弹状态，对制件进行模拟分析，分析图如图5所示。pagenumber_ebook=42,pagenumber_book=49图5 CAE模拟分析效果图余废料利用一体式全封闭加强板在落料过程中，门洞废料尺寸较大，二次利用价值高，如表1所示。表1 废料参数pagenumber_ebook=42,pagenumber_book=49如图6所示，根据门洞废料的大小和形状，确定落料时门洞废料的收集方式，通过与相同的材料、以及类似材料的制件进行对比，将侧围加强板、侧围内板综合评价，确定了门洞废料的利用方案：门洞废料收集用于侧围内板T02。此方案得到产品试验认可，单车降成本56.8元。pagenumber_ebook=42,pagenumber_book=49图6 废料利用板料性能测试机分析前期通过模拟分析，一体式全封闭侧围加强板，需采购材质为TRIP600、厚度为1.6mm、卷宽为1570mm的卷料，属于**宽类钢板。经过与国内外钢材生产厂家技术沟通后，目前正在试验阶段，在此项目调试阶段可以满足需求，如表2所示。表2 模拟数据表及拉伸试验报告pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=50pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=50成本分析在产品设计初期，关于侧围加强板产品设计，采用何种方式，我们也进行了充分论证，关键点是设计为整体式还是拼焊式，为此我们进行了详细的分析和论证，主要涉及下面三个方案：⑴不等厚激光拼焊全封闭结构。⑵等厚激光拼焊全封闭结构。⑶一体式全封闭结构。三种方案在材料利用率、钢加成本、拼焊成本、开卷落料成本、制件调试难度、预计冲压废品、模具国产化难易程度、尺寸精度控制、投资成本等方面进行对比，如表3所示。表3 侧围加强板不同拼焊方式对比估算表pagenumber_ebook=44,pagenumber_book=51通过综合对比，一体式全封闭侧围加强板投资成本低于其他方案。实施效果该侧围加强板量产以来，各项性能指标均达到或**出项目目标。⑴板料成本：单车板料成本165元，较以往车型降低33%。⑵生产效率：预计生产效率5次/分，实际单批次生产效率达到5.63次/分，较预期提升近12.6%。⑶生产废品率：预计废品率控制在0.3%以下，实际废品率在0.054%。⑷余废料利用：达成预计效果，单车降成本56.8元。总结整体高强度封闭结构拼焊板冲压生产，存在成形激光拼焊焊缝端头引起的开裂问题，导致尺寸稳定性较差、废品率高，这些问题在已经量产的车型中不同程度地制约了整体结构侧围加强板优势的展现。不拼焊的一体式全封闭侧围加强板可以完避免这个问题，同时生产成本大幅降低。结束语⑴本项目通过对某车型侧围加强板的工艺结构进行优化，消除以往车型生产稳定性差的问题，同时通过余废料利用，提升了整车材料利用率，保证了侧围加强板的工艺先进性，大大的推动了一体式全封闭加强板的应用，为**宽TR类高强钢的应用提供了数据支撑。⑵从长远来看，提高白车身尺寸精度、提高高强板应用率是个永恒不变的话题，产品质量决定了产品的竞争力。⑶从内部来看，能够快速提高工艺人员生准的水平，提高工艺人员对零件、材料的掌握能力，提高工艺人员对产品质量的控制能力；从横向来看，行业内均能够进行推广，提高企业整体实力。浅谈激光切割技术在汽车行业中的应用激光是一种因产生辐射而强化的光。由于其具有方向性好、亮度高、单色性好等特性，使得激光的应用非常广泛，如激光切割、激光焊接、激光雕刻、激光打孔、激光打标等等，激光应用也成为目前有发展空间的领域之一。而激光切割作为激光加工中重要的一项技术应用，其主要有两种：一种是脉冲激光，适用于金属材料；*二种是连续激光，适用于非金属。下面就来介绍一下激光切割技术中的汽车行业中的应用。激光切割原理及优点激光切割是利用高功率密度的激光束扫描材料表面，在较短的时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，以达到切割的目的。激光切割在汽车零部件的生产中具有以下优点：⑴精度高，定位精度在0.05mm左右。⑵切缝窄，激光束聚焦成很小的光点，使得焦点处达到很高的功率密度，材料加热至气化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。⑶切割面光滑，刺。⑷速度快，比线切割速度要快很多。⑸切割质量好，无接触切割，切边受热影响很小，基本不存在工件热变形现象，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。⑹不损伤工件，激光切割头不会与工件表面接触，保证不划伤工件。⑺不受被切材料的硬度的影响，激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等材料进行加工。⑻不受工件外形的影响，柔性好，可以加工任意图形，也可以切割管材及其他型材。⑼节约模具的投资，激光加工不需要模具，没有模具损耗，*修理模具，节约模具的更换时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本。⑽节省材料，采用计算机编程，可以把不同形状的产品进行整板材料套裁，提高材料的利用率。⑾可以缩短新产品的开发周期，新产品的试制，一般数量较少，结构不确定，不用制造模具，降低浪费，缩短新产品的制作周期。⑿可以切割非金属的材料。因此在生产中采用这种设备是非常可行的，并且这种设备也适用于生产小批量工件，为零部件的前期试制开发提供了方便，节约了成本。激光切割的设备激光切割设备种类繁多：⑴平面激光切割机，主要切割平面工件。⑵三维激光切割机，可以切割三维空间的工件。⑶激光切割机器人(图1），可以切割更复杂的三维立体工件等。pagenumber_ebook=16,pagenumber_book=23图1 激光切割机器人工作站随着汽车行业的发展，激光切割机器人的应用越来越多，而且这种类型的激光切割设备也可以切割平面工件和简单的三维工件，因此下面重点介绍激光切割机器人工作站的组成部分：⑴高精度轨迹机器人，实现了高精度、高速度、立体加工以及成本的降低。⑵激光发生器，有固体激光发生器、气体激光发生器和光纤激光发生器，是产生激光源的装置。⑶冷却器，用于冷却激光发生器。⑷光纤维电缆。⑸切割头，主要包括腔体、聚焦透镜座、聚焦镜、电容式传感器和辅助气体喷嘴等零件。⑹工作台，用于安放被切割的工件，并能按照控制程序正确而精准的进行移动，是由伺服电机驱动的。⑺数控系统，控制工作台实现X、Y、Z轴的运动，同时也控制激光器的输出功率。⑻操作台，用于控制整个切割装置的工作过程。⑼气瓶，包括激光切割机工作介质气瓶和辅助气瓶。⑽空压机。⑾空气冷却干燥机、过滤器。⑿抽风除尘机等辅助设备。激光切割机器人在汽车制造中的实践下面列举阐述一下激光切割机器人在汽车零件加工中的应用。管材零件的切割如图2所示，该零件是激光切割管材上所有的孔(左件4个孔，右件5个孔），因孔数量较多，孔径尺寸也各不相同，采用模具来冲裁的话，模具比较复杂并且模具数量也比较多，投资相对较大，而且后期的模具维修频率也较高，会占用大量的时间和人力，并且还会产生不合格品，影响零件的质量，还要有专门的质检人员进行检验，以防止不合格品的流出。而采用激光切割技术不但可以减少大量的模具资金的投入，还可以带来以下几点好处：⑴保证零件质量；零件切割位置准确，并且这种无接触加工可以避免塌角的发生。⑵节省操作工人与设备的占用；采用激光切割，程序调好之后，只需要一名工人就可以完成取件、上件、下件等一系列工作；如果用模具来实现少需要3套模具，3名操作工，3台冲压设备。⑶节省时间，操作简单；根据实践，该零件可以切割400套，并且工人不会太累，效率较高；如果采用模具实现，正常情况也可以生产400套，但是如果模具出现问题，维修、装模具、调试会耗费大量的时间和人力。⑷避免漏切、错切；激光切割如果出现漏切、错切，设备会报警，因此不会有不合格品流出的现象；如果模具出现漏冲，不容易被发现，这样不合格品流出，会带来更大的损失。pagenumber_ebook=16,pagenumber_book=23图2 管材零件为保证零件质量，零件定位要准确，因此需要制作零件的定位夹具(图3），该夹具结构分为三部分：⑴固定板，固定在工作站的工作台上，固定方式为螺钉和销钉。工作台上有固定位置的螺钉和销钉的，因此夹具的设计要与工作台尺寸相结合，不能盲目进行设计。⑵零件的定位装置，根据零件的使用特性，该零件在使用时孔距端头的位置重要，因此将定位设置在零件端头。⑷零件的夹紧装置，因零件在各个方向上均有切割部分，零件需要跟随工作台进行翻转，为防止工作台旋转时零件脱落，需设置四套夹紧气缸来实现。总体上来讲，该夹具结构简单易操作，并且投入的成本也很低，但是却能带来很大的收益，可以说是比较实用的。pagenumber_ebook=17,pagenumber_book=24图3 制作管材零件的定位夹具异型型材的切割如图4所示，该零件需要切割两个大孔及两个端头，孔及端头采用模具冲裁时会产生变形，因此为保证零件质量，采用激光切割的方式来避免零件变形。该零件孔的切割是比较容易实现的，但是型材的端头切割加工就会有难度，该型材截面为B字形状，切割方向360度每个方向都有，所以就要求激光切割头可以360度旋转，并且要有足够的空间可以让切割头旋转，如果法线方向上空间不够，那么在不影响零件使用的情况下，可以采用小的带角度切割，因此切割头的切割轨迹的设置需要不断的进行尝试，终保证零件质量，同时降件成本，提高生产效率。pagenumber_ebook=17,pagenumber_book=24图4 异型型材零件该零件的激光切割夹具如图5所示，该夹具的结构同管材的夹具相似，也分为三个部分：⑴固定板，同管材的固定板固定方式一样。⑵零件定位装置，该零件上有两个很重要的安装孔，因此采用孔定位的方式使零件位置准确，定位结构采用气缸带动定位销，可以前后移动，方便工件的取放。⑶零件的夹紧装置，夹紧装置同管材件相似，只是夹紧头随零件的形状做了改变。pagenumber_ebook=17,pagenumber_book=24图5 固定在工作台上的定位夹具以上两个例子，激光切割夹具相对模具比较简单，都是由三部分组成：固定板、定位装置和夹紧装置。同时说明了激光切割机器人的应用可以解决很多汽车零件制作的难题，并且带来了很多方面的优点。结束语综上所述，激光切割在汽车加工领域中优点很**，适应了汽车的降低成本，提高质量的发展趋势，并且激光加工机器人工作站在汽车行业的应用越来越普遍，不仅仅是应用于激光切割，激光焊接，激光打标，激光雕刻等也比较多，甚至于在非金属材料中的应用也是非常普遍的。耙斗机使用前需要准备哪些耙斗机使用前选用相匹配的四芯软电缆50—70米，一端接入装载机控制电箱(或防爆磁力起动器)位置，另一端接在带漏电保护的三相交流电源和接地电阻小于2Ω的接地网上。矿用扒渣机作业前检查漏电断路器是否灵敏可靠，电压是否正常，电缆是否完好，接线端有无松动脱落，否则禁止工作，须停机进行修复。检查操纵系统：各操纵手柄应处于中立位置，操纵应灵活，无卡滞现象。查看矿用扒渣机液压系统：液压系统的元件及其联接管路之间连接应紧固，无明显渗漏现象，液压管路应符合规定 液压油必须保持清洁，不允许用不干净的容器来盛装，且必须从加油的液压空气滤清器处加入。油面不足及时补充。 推荐使用L-HM46号抗磨液压油，冬季推荐使用L-HM32号抗磨液压油。山西耙斗机耙斗：耙斗由尾帮、侧板、拉板、筋板焊接而成整体，组成马蹄形半箱形结构，耙齿用铆钉固定在尾帮下端，耙齿磨损后可更换。料槽：料槽是容纳耙取(煤)矸的，耙取的岩石以此通过进料槽、中间槽、卸料槽底部的卸料口卸入矿车。中间槽安装在台车的支架和支柱上，而进料槽、卸料槽则分别在其前后与之衔接。