挤压模具(精选8篇)
一、申请开模
1、按照客户或销售人员提供的的图纸或样品由公司委托模具生产厂家制图,图纸经审核后由模具管理员或销售经理提出开模申请,再经公司领导批准后开模。如果属于用户提供的图纸或样品,需开模具的图纸必须经过客户的认可并签字。
2、模具订购单经公司领导签字后生效并传真至模具生产厂家,五金库房、模具管理员和销售经理各执一份。
二、模具验收
1、模具发到公司后,由五经库房根据订购单进行数量验收,与订单不相符合或无订单的模具不予验收。
2、经五金库房验收并办好入库手续后,由模具管理员在五金库房办理领用手续。模具管理员和修模工共同进行检查验收,验收内容包括:检查模具的外形尺寸、断面是否和图纸相符以及模具的硬度等。每付模具建立模具跟踪随行卡,并在电脑上建立模具台帐。
三、试模
1、由模具管理员开《试模通知单》,交予生产排产员,由生产排产员下达生产指令安排挤压车间试模,挤压车间主任确定试模时间。
2、新模试模尽可能安排在白班,可以将容易出料、难度系数小的模具安排在夜班试模。试模时,模具主管及修模工亲临现场。特殊品种试模时,挤压车间主任和公司领导也需参加。
3、试模前的准备工作要充分:(1)筒温、模温和棒温要符合生产工艺要求;(2)挤压机中心调整,三心同一,即挤压轴、盛锭筒、模座中心在一条线上;(3)工装具;(4)量器具及产品图纸。
4、试模的铝棒不能太长,挤压上压不能太快,试模的料头30-50mm长,标注上下面、模具编号及出料方向。填好模具使用记录。
5、由试模的挤压班长负责取好样品,模具管理员对样品质量进行检测,特殊模具需出具《试模检验报告》。一式三份,一份自留,一份交排产员,一份交挤压车间。向客户提供的样品,质量检测达到用户要求,保证客户要求的长度及数量。
6、每次模具的试模情况在模具随行卡和模具台帐上如实填写。
7、如果新模具修三次试四次不合格,将模具退回模具生产厂家,要求模具生产厂家重新开模具,模具车间主任将信息及时反馈到销售部、排产员或直接反馈给客户。
四、生产用模
1、生产班组根据生产计划单的要求到修模房领用模具,模具和模具随行卡同行到机台。
2、机台的模具暂时不需加热的,要放到机台模具专用架上,不得直接放在水泥地面上。
3、需要加热的模具,用专用工具将模具横放到模具加热炉内,严禁平放在炉内,更不能用力扔在炉内,避免砸坏模具炉或模具。须填写模具加热时间。
4、模具加热温度及加热时间符合工艺要求,才允许上机使用。需用专用垫的模具必须使用相应的专用垫。
5、原则要求在哪个机台试的模具就只能在哪个机台使用,严禁不同机台模具混用。使用中,要取好模具料头,长度一般20-30mm,并做好标识。在《模具使用原始记录》上填写清楚。
6、已完成计划或暂时不用的模具,在炉内加热或未加热的模具都要送回模具房。
7、在模具炉模具连续加热不得超过12小时。如果有生产计划而加温超过12小时,要把模具从炉内夹出来冷却,需要加热时再进行加热。
8、从挤压机上卸下来的模具,煲模工及时把模具上的料头铲掉。模具冷却后再
送往模具房进行煲模。
五、煲模
1、煲模池的碱水浓度适宜,不要太浓,且进行加热。
2、需煲的模具往池中放的时候要注意安全,避免碱水溅出伤人。
3、模具煲到一定时候,要把组合模具敲开,注意不要损伤模具。能敲出的铝块尽量敲出,减少不必要的铝损耗。
4、煲干净的模具用清水冲洗干净后,送到修模房。
5、煲模要及时,当班用的模具在机台停留时间不得超过1小时。加急的模具需立即煲模。
六、修模
1、修模工根据挤压车间生产班组的模具使用原始记录和取的料头认真判定情况,科学、合理修复模具。
2、模具抛光要全面彻底。抛光工未经同意不得修复模具。
3、修复好的模具,在模具上标注清楚模具的编号、壁厚和机台,及时发往机台或者直接上架。
4、修模工必须对长时间未用的模具做好维护工作,要定期对模具涂油,避免模具工作带生锈。
1模具种类及结构的选择
图1是一种H形型材, 左端的长宽比λ=13/8=1.625, 右端的长宽比λ=33/3.8=8.68, 此种模具如果是按照常规设计应该是导流模形式, 导流口深15mm, 模具总厚度60mm, 由小悬臂的受力状况和破坏形式, 我们可知, 危险断面在小悬臂的根部, 小悬臂可视为悬臂梁, 弯曲破坏是主要的破坏形式。小悬臂出现裂角现象, 主要是由于拉应力引起, 根部的危险截面上模具型腔角处是拉应力的最大点, 即该点最容易出现裂纹, 此型材的两端均属于危险范围, 经过研究, 决定不采用常规的平模带导流口形式, 而是采用分流模结构, 分流模一般由上下模组成, 分流模的结构从根本上避免了小悬臂出现危险裂纹的可能性, 因为它将悬臂处变为上模模芯与下模型孔, 这种分流模具有强度好、加工和维修方便、易成型等特点, 缺点是侧面部位易使型材内表面出现起线、毛刺、损伤等现象。
2分流孔
分流孔是分流模的基本结构部分, 分流孔的断面形状有圆形、腰子形、扇形及异形等多种形式, 一般有2孔、3孔、4孔, 分流孔的布置原则是与型材的形状相似性, 同时, 各个分流孔的面积应相应很小, 此次设计中, 因为型材形状类似条形, 故采取上下两个流口的形式。如图2, 而且上下两个流口面积均等。
3分流比的选择
分流比为分流孔总面积与型材断面积之比, 用к表示, к=S分/S型, 空心型材的分流比一般取10~30, 经计算, 这套模具的к值为12.4, 分流比大, 分流孔也就大, 有利于金属流动, 但是, 会导致表面条纹缺陷, 氧化铝进入变形区, 所以分流孔应离挤压筒壁有一段距离, 一般最小取3~10mm。
4分流桥
分流桥的结构和尺寸对金属流动速度、焊合质量、挤压力大小和模具强度等都会产生明显的影响。分流桥的宽度太大将减小分流比, 增加受压面积, 在这里采取传统的水滴式断面形式, 宽厚定位20mm, 如图2所示。
5模芯
传统的模芯结构有三种, 锥式、锥台式、凸台式, 而由于这套模具的特殊性, 我采用了锥式搭台形式, 搭台处的高度为15.80+0.05mm, 与下模16mm的焊合室高度有0.02mm的间隙, 搭台在装配中直接搭到下模焊合室处, 将下模型孔左右两端分别堵死, 这样, 挤出的型材自然就是小悬臂的形状, 这里要注意的是, 搭台处15.8mm的尺寸一定要保证, 否则, 如果间隙太大, 在挤压时, 就会产生挤出铝线现象, 从而保证不了型材尺寸精度。如图2所示。
6模孔尺寸的确定
模孔尺寸的确定主要考虑尺寸偏差、模具制造偏差、型材装配的关系、收缩率、模具弹性变形的影响、金属流动的状况和模具可否修复。在传统中, 较少注意金属流动状况对产品尺寸的影响, 一般采取A=A0 (1+K) , 其中A为模孔尺寸, A0为型材各尺寸, K为模孔系数, 一般取1%。
7金属流速调整方法
金属流速的调整方法通常是工作带选择、分流孔布局, 在合理布置分流孔的前提下, 通过调整工作带可以使金属得到有效调整。工作带选择是经验性较强的工作, 要注意避免工作带过渡突然, 在这套分流模的设计中, 由于分流孔所对部分流量大, 从而工作带厚一些, 依次向两边递减的原则。如图3。
8模具强度的校核
抗弯强度校核:
式中:L为分流桥两个危险断面之间的距离;Pmax为挤压机最大的比压, 即最大单位压力;[σb]为模具材料的许用抗弯强度, 取[σb]=1000MPa。
经计算:Hmax=34.4mm, 上模厚度为60mm>34.4mm。故符合强度要求。
经过实际检验, 这种搭台式的分流模彻底解决了小悬臂的强度问题, 挤压一次成型, 从而提高了生产效率, 节约了成本, 缩短了生产周期。
参考文献
[1]刘静安.轻合金挤压工具与模具[M].北京:冶金工业出版社, 1990.
【摘要】从当前铝型材的生产现状来看,常规铝型材模具的设计已趋于成熟,只有提高其加工质量,才能为铝型材的生产提供更为有力的支持。基于这一认识,我们不但要对铝挤压模具的加工引起足够的重视,还要认真分析铝挤压模具的加工特点,并根据铝挤压模具加工的实际过程,制定具体的质量控制措施,保证铝挤压模具加工过程的质量得到全面有效的控制,进而提升铝挤压模具加工质量,更好的为铝型材生产服务,为铝型材生產提供有力的技术支持和铝挤压模具支持。
【关键词】铝挤压模具;铝型材生产;质量控制措施
一、前言
考虑到铝挤压模具的特点,在模具加工过程中,做好质量控制不但能够有效提升铝挤压模具的整体质量,而且能降低铝挤压模具的质量缺陷,对解决铝挤压模具的质量问题和满足铝挤压模具的加工需要具有重要的促进作用。基于这一认识,我们应立足铝挤压模具的加工实际,对工艺流程进行全面分析,并认真总结铝挤压模具加工过程中的质量影响因素,根据质量影响因素制定具体的质量控制措施,保证铝挤压模具加工的整体质量得到全面提高。因此,制定具体的质量控制措施,对铝挤压模具而言具有重要意义。
二、铝挤压模具加工的工艺流程分析
从目前铝挤压模具加工实际来看,铝挤压模具加工的工艺流程主要可以见下图:
其工艺特点主要可以概括为以下几点:
1、铝挤压模具加工的工艺程序多,工艺流程较长,质量控制难度较大。从目前铝挤压模具的加工工序来看,其工艺流程主要包括17个环节,这17个环节的作用特殊,对铝挤压模具的质量有着重要影响,只有做好每一个环节的加工,才能保证铝挤压模具的整体质量满足实际需要。
2、铝挤压模具加工涉及的工艺环节相对复杂,影响质量的因素多。在铝挤压模具的工艺流程中,铝挤压模具的所有加工环节都具有特殊作用,都是不可替代的,做好铝挤压模具工艺流程控制,并正确分析工艺流程中影响质量的因素,对解决铝挤压模具加工质量问题具有重要作用。
3、铝挤压模具加工对工艺要求较高,工艺过程对质量有着重要影响。考虑到铝挤压模具的重要作用,铝挤压模具对质量要求较高。要想满足质量要求,在铝挤压模具加工过程中,就要加强对模具质量的控制。基于这一认识,认真分析模具加工工艺过程对质量的重要影响是十分重要的。
三、铝挤压模具加工过程中影响质量的主要因素
结合铝挤压模具加工实际,影响铝挤压模具质量的因素较多,具体表现在以下几个方面:
1、原材料的缺陷。目前,铝挤压模具的材料主要以重融棒料和锻坯料为主。重融棒料用于小模具加工,而直径大于473mm的模具多采用锻造坯料;这两种坯料的主要问题是内部夹渣、裂纹和气泡,如前期检测不到位,将会对模具的加工造成不可挽回的损失。
2、CNC粗铣与设计要求不符。实际生产中,为提高设计效率,铝挤压模具的设计图纸往往不符合机械制图的规范,这就造成CNC编程人员对设计要求理解不够,同时没有及时与设计人员进行沟通,最终造成CNC粗铣与设计要求不符。
3、热处理硬度过高、过低、或不均。热处理工艺使用不当、操作者不规范操作或本身设备有缺陷,无法达到工艺技术要求,这些都可能造成热处理的模具硬度达不到所设计要求,严重影响模具的使用。
4、出料空刀打偏、供料孔(槽)不顺畅。对于悬臂较大或者是散热器型材来说,出料空刀起到关键性的支撑作用,实际操作中,人为因素是决定空刀打偏与否的关键因素;对于有加强筋的型材模具来讲,供料孔(槽)加工的是否顺畅、到位,也是由人为因素决定的。
5、工作带精度不高。在后工抛光的过程中,工作带往往存在角度不正,平面度不够的问题,工作带被抛成促流角或阻碍角,使模具在使用中出料变得加快或减慢,给修模和设计人员造成误导,使后期修模变得困难。
四、铝挤压模具加工过程中的质量控制措施
1、保证原材料质量的稳定。对于铝挤压模具而言,原材料是决定其整体质量的重要因素,只有做好原材料的质量控制,并保证原材料的整体质量达标,才能达到提高铝挤压模具加工质量的目的;实际生产中,多采用超声波探伤的方式对坯料内部缺陷进行检测,以避免不合格坯料进入下一道工序。
2、保证CNC粗铣符合设计要求。数控加工的应用极大了提高了铝挤压模具的加工质量和效率,为保证CNC粗铣效果与设计要求一致,CNC编程人员在三维造型的过程中要与设计人员进行沟通确认,以免偏离设计要求;同时,模具设计人员要做好现场跟踪,及时了解模具的加工情况。
3、制定更为合理的热处理工艺。一是合理装炉,模具的装炉量和摆放方式应符合工艺要求;二是大模具与小模具应分开装炉,以保证淬火硬度均匀;三是合理设置回火次数,大模具据和结构复杂的模具回火次数要在3次以上;四是合理利用热处理炉的温控区,硬度高的模具至于高温区,硬度低的至于低温区,以保证回火硬度均匀。
4、采用粗打和精打相结合的方式、引进多轴加工设备。对于悬臂较大或者是散热器模具,电火花工序在加工出料孔的过程中,要充分利用好先粗打、后精打的工艺,同时降低放电电流,以较慢的速度完成成型加工;对于供料槽的加工,可引进4轴或5轴加工中心,最大限度的降低人为因素对模具加工质量的影响。
5、合理设置抛光余量、加强后工质检。实际生产中,线割余量可控制在1丝以内,为后工抛光提供便利,避免由于抛光造成工作带角度不正;同时,加强对工作带的检测,避免出现加工缺陷。
五、结论
模具的加工质量是由每一道工序质量来保证的,只有建立完整的质量控制体系,加强对操作工的技能培训和责任心培养,减少加工过程中人为因素的影响,才能促进模具加工质量的提升;同时,引进高性能、高精度的机床设备,提高铝挤压模具加工的自动化水平,推动铝挤压行业的不断发展。
参考文献
[1]王智祥,张建新.影响铝挤压模具寿命的因素分析[J].模具工业,2013年02期
[2]于玲,张治民.复杂杯形件温挤压数值模拟[J].CMET.锻压装备与制造技术,2014年03期
[3]周小平.真空粉末烧结法在模具钢表面制备的硬质覆层的组织和性能[D].武汉理工大学,2013年
一、员工需按要求穿好工作衣,戴好工作帽。严禁穿拖鞋
上班。
二、员工必须遵守上下班作息时间,按时参加点名,不迟
到不早退不旷工,有事请假,违者按考勤管理制度规定处理。
三、机台人员每日上岗前必须将机器设备及工作岗位清扫
干净,保证工序内的工作环境的卫生整洁,机台四周不得杂乱无章。对环境卫生不达标者,每次罚车间主管和带班长各50元。
四、树立“安全第一”观念,时刻注意人身安全,设备安
全,对安全规定必须无条件服从。
五、员工上班后必须服从领导,听从指挥,尽职尽责做好
本岗位工作。对不服从领导消极怠工者,现场主管有权停止其工作,交上级主管处理。
六、机台人员必须按照生产任务书和现场主管的安排组织
生产,不得挑肥拣瘦自作主张,违者罚带班长50元。
七、机台人员在生产过程中应严格按照质量标准、工艺规
程进行操作,不得擅自更改工艺。
八、废料及锯切后的料头、料尾应按工艺规定捆扎,过磅
后送入指定的废料区。
九、挤压过程中铝棒、模具及刚出模的型材严禁随意触摸,以免烫伤。
十、带班长需搞好本班成品和废料的计量工作,认真填写
原始记录、产品随行卡、本班出勤人数及人员名单。
十一、员工有事离岗,须向带班长请假,准许后方能离开。
十二、车间现场严禁踩踏敲打产品及机器设备。
十三、搞好机器设备的维护与保养,严格按照机器设备的操作规程进行作业。对不按规程操作,造成事故的,由操作人员承担事故直接损失的50%。
十四、车间物品要按标志线摆放,做到整洁有序。
十五、严禁在车间各白板(墙及机体)上乱涂乱画,违者
一次罚款50。
十六、员工上班时间允许用手机打接电话,但严禁玩手机
(如玩游戏,看小说,听音乐,上网聊天等),发现一次本人罚款100元,带班长和邻岗员工各罚50元。
班级:
姓名:
组长: 组员:
日期:2012.5
目录
一、问题描述与分析
如图所示,T2纯铜圆柱体毛坯和挤压模具示意图,圆柱体几何参数,材料参数以及模具材料参数如下: 弹性模量:108 Gpa 泊松比: 0.30 流变应力:
摩擦系数:0.15 材料尺寸:D=21mm L=60mm 模具过渡面:15度
图1.1 建模图 分析:该问题属于非线性大变形接触问题,分析过程中根据轴对称性,选择坯料的纵截面(长方形)和模具纵截面的1/4建立有限元分析模型。模拟过程中,将坯料和模具的温度看作室温20摄氏度,将毛坯看作塑性变形体,模具看作刚体,整个变形过程即为冷挤压过程。建模图如图1.1所示:
二、解题过程模拟思路
1.创建三维模型:
利用UG软件画出三维模型,并将坯料、上模、下模分别导出,分别命名为piliao.stl、topdie.stl和bottomdie.stl。2.创建新问题 将文件夹命名为LZ 3.设置模拟控制初始条件 :
Main: Simulation Title: cucoldjy 单位:SI Mode:Deformation 4.几何体导入: 分别导入piliao.stl、topdie.stl和bottomdie.stl 5.材料属性定义
设置T2紫铜流变应力、杨氏模量和泊松比 6.坯料网络划分
按绝对方式划分:(1)Size ratio: 4(2)min element size:0.9mm 7.对称边界条件设置:
(1)坯料对称面(2)凸模对称面(3)凹模对称面 8.调整物体的空间位置(1)上模与坯料(2)下模与坯料 9.凸模运动设置 :Z方向V=10mm/s 10.设置对象间关系:
将凸模与坯料、坯料与凹模的摩擦因数为0.15
11.设定模拟控制信息
(1)Step:用凸模每步的移动距离定义求解步数,凸模每步移动距离为0.3mm,挤压过程中共移动30mm,所以共有100步,每2步保存一次,同时设Primary Die为上模
(2)Iteration :选择Sparse,再点击Newton-Raphson 12.检查生成数据库文件:
三、DEFORM前处理(Pre Processer)
3.1 创建三维模型
利用UG软件画出三维模型,并将坯料、上模、下模分别导出,分别命名为PiLiao.stl、TopDie.stl和BottomDie.stl。
3.2.创建新问题
1.开始-程序-DEFORM3D Ver6.1–DEFORM-3D,进入DEFORM-3D的主窗口。
2.File-New Problem 3.在接着弹出的窗口中默认进入普通前处理(Deform 3D-preprocessor)4.接下来在弹出的窗口中用第四个选项“Other Place”,选择工作目录然后点击“Next”
5.在下一个窗口中输入题目的名称(Problem name)CuColdJy,点击Finish。
图3.2 创建问题示意图
3.3.设置模拟控制初始条件 : 1.点击Control)窗口。
2.在Simulation Title一栏中把标题改为Cu-Cold-Jy。3.设置Units 为SI, Mode为Deformation,其它模拟选项均为默认设置,如图3.3所示。
按钮进入模拟控制参数设置(Simulation
图3.3 模拟设置图
3.4.几何体导入: 3.4.1.导入坯料
(1)在前处理的物体操作窗口中点击按钮Geometry,然后再选择Import,选择piliao.stl。
(2)点击General,设置Object Type为Plastic,温度为20摄氏度,并将坯料的名字改为cu,结果如图3.4所示。
图3.4 坯料设置图
3.4.2.导入上模
(1)在前处理控制窗口中点击增加物体
Insert objects 进入物体窗口,可以看到在Objects列表中增加了一个名为 Top Die 的物体。
(2)在当前选择默认Top Die物体的情况下,直接选择Geometry 后选择Import,导入TopDie.stl。
(3)设置Object Type为Rigid,温度为20摄氏度,如图3.5所示。
图3.5 上模设置图
3.4.3.导入下模
重复第2步,导入凹模的几何文件,系统会自动命名该物体为Bottom Die,相应的STL文件为BottomDie.stl;同时设置Object Type为Rigid,温度为20摄氏度,如图3.6所示。
图3.6 下模设置图
最后我们可以在显示窗口中看到上下模和坯料,如图3.8所示。
图3.8 三维建模图
3.5.定义铜的材料并加载 3.5.1定义材料 点击Material,建立新材料,将名字改为ColdCu 1.设置流变应力
点击Plastic,Flow Stress选择第三个双曲正弦公式,参数如图3.9所示,另外,屈服极限准则选择米塞斯。
图3.9 流变应力设置图
2.设置杨氏模量和泊松比
点击Elastic,杨氏模量为10800MPa,泊松比为0.3。设置完成后关闭窗口。3.5.2.加载材料
选择坯料,点击General,在Material选择选择ColdCu。
Assign Material,图3.10 Cu加载示意图
3.6.坯料网络划分
采取绝对划分网格方式划分。1.网格设置
选中坯料,点击Mesh-Detailed Settings,type选择Absolute,Size Ratio设定为4,Minimum element Size设为0.9mm,如图3.11所示。
图3.11 网格设置图
2.生成网格
点击Surface Mesh,生成表面网格;点击Solid Mesh,生成实体网格,如图3.12所示。
图3.13 坯料网格划分结果示意图
3.7.对称边界条件设置: 3.7.1.坯料边界条件 选中坯料,单击
按钮进入边界条件窗口,在B.C.Type中选中Symmetry Plane,用鼠标单击分别选定毛坯中心两个对称面,并单击,结果如图3.14所示。
图3.14 坯料对称面(之一)示意图
3.7.2.凸模边界条件 选中上模,点击
,选择Symmetric Surface,在Symmetry Type中选Planar Symmetry,用鼠标单击分别选定上模中心两个对称面,并单击
Add,结果如图3.15所示。
图3.15 上模对称面(之一)示意图
3.7.3.凹模边界条件
重复第2步,选择下模,结果如图3.16所示。
图3.15 下模对称面(之一)示意图
3.8.调整物体的空间位置
在前处理控制窗口的右上角点击 按钮的窗口,会弹出新的窗口: 3.8.1.定义上模与坯料 的位置
(1)首先选择Interface,这个功能能够将两个物体自动接触上;
(2)Position object选择ColdCu,Reference选择Top Die,Approach Direction 选择 为“Z”,Interference选择0.0001,选择“Apply”,如图3.16所示。
Object Positioning
图3.16 上模与坯料位置关系设置图
3.8.2.定义下模与坯料的位置
方法同第1步类似,在Interface窗口下,Position object选择ColdCu,Reference选择Bottom Die,Approach Direction 选择 为“Other”:1,1,0,选择“Apply”,如图3.16所示。
图3.16 下模与坯料位置关系设置图
3.9.上模运动设置 :
在物体窗口的物体列表中,选中TOP DIE,点击Movement按钮。在运动控制窗口中,设置参数Direction为-Z , Speed为10mm/sec,如图3.17所示。
图3.17 上模运动设置
3.10.设置对象间关系
在前处理控制窗口的右上角点击
Inter object 按钮,会出现一个提示,选择Yes 弹出Inter Object窗口。物间从属关系采用默认设置,如图3.18所示。
图3.18 Inter-Object窗口
3.10.1.设置凸模与坯料的关系
点击按钮Edit,进入新的窗口。选择剪切摩擦方式Shear,输入常摩擦系数constant:0.15,点击Close按钮,关闭窗口,回到Inter Object窗口,如图3.19所示。
图3.19 凸模与坯料关系设置图
3.10.2设置凹模与坯料的关系
重复第一步操作的操作,将Bottom Die 和ColdCu的摩擦系数也设为0.15。
3.10.3.在Inter-Object窗口中点击按钮Generate All,关闭窗口。
3.11 设定模拟控制信息 点击Control)窗口。
3.11.1.设置步数Step 点击Step。用凸模每步的移动距离定义求解步数,凸模每步移动距离为0.3mm,挤压过程中共移动30mm,所以共有100步,每2步保存一次,同时设Primary Die为上模,如图3.20所示。
按钮,进入模拟控制参数设置(Simulation
图3.20 模拟步数设置
3.11.2.设置Iteration :
点击Sparse,再选择Newton-Raphson,关闭窗口如图3.21所示。
图3.21 模拟方法设置
3.12 检查生成数据库文件:
1.在前处理控制窗口点击
Database按钮
2.在弹出的Database Generation窗口中点击Check按钮,检查数据库是否能生成。系统会提示“3.单击Generate,生成数据库,如图3.22所示。
”。
图3.22 建立数据库
三、DEFORM求解(Simulator Processer)
数据库生成后,退出前处理程序,回到Deform主界面,选择“CuColdJy.DB”文件,选择Run,进行计算。
当系统提示NORMAL STOP: The assigned steps have been completed,模拟计算过程完成。
四、DEFORM后处理(Post Processer)
点击Post Professor,进入Deform后处理窗口。在Step Setup中点击4.1 模拟过程动画图
我们以坯料刚进入模具圆弧面、斜面、竖直面以及模拟完成后
(Play Forward),观看动画演示。的动画图为代表,大致展示坯料在整个模拟过程的动态变化。
图4.1 坯料进入圆弧段
图4.2 坯料进入斜面
图4.3 坯料进入竖直圆柱面
图4.4 模拟终止
4.2 模拟结果图 4.2.1 坯料重构图
在Posttools工具栏中,点
击Mirror/Rot Symmetry按钮,选择Add,分别点击坯料和模具生成完整的坯料与模具。
图4.5 坯料重构图
4.2.2节点应力应变图
选中坯料,点击
只 显示坯料。点击STATEVARTOOLS中的State Variable,在左侧选择Deformation-Stress-Effective,Display选择Shaded,点击Apply,即为节点应力图,如图4.6所示。
图4.6 节点等效应力图
之后在State Variable左侧选择Strain-Effective,单击Apply,即为节点应力图,如图4.7所示。
图4.7 节点等效应变图
4.2.3 单元应力应变图 在Rendering Type选择
并在State Variable窗口左侧选择Deformation-Stress-Effective,Display选择Elemental,点击Apply,即为单元应力图,如图4.8所示。
图4.8 单元等效应力图
在State Variable窗口左侧选择Strain-Effective,单击Apply,即为单元应变图,如图4.9所示。
图4.9 单元等效应变图
4.2.3 查看载荷一行程曲线
在后处理中点击按钮
在出现的Lode-stroke窗口中,只选择Top Die和Z方向,出现一个新的窗口,显示上模的载荷行程曲线如图4.10所示。
图4.10 上模载荷行程曲线
之后选择Bottom Die和Z方向,出现一个新的窗口,显示下模的载荷行程曲线,如图4.11所示。
图4.10 上模载荷行程曲线
4.2.4
图4.11
五、模拟结果分析 5.1 坯料分析
5.2 模具应力分析
5.2.1 操作步骤
1、创建新项目
(1)在Deform主界面选中“CuColdJy.DB”,点击Pre Processor中的Die Stress Analysis,输入问题新名称CuColdJy_DieStressAnalysis,点击next,进入模具应力分析,如图所示。
图
选择模具应力
图
建立新问题
分析模块
(2)点击窗口左下角project处的Next按钮,其它按系统默认值设定,单击Next。
2.加载数据库模拟步
单击Browse,载入“CuColdJy.DB”,选择第100模拟步
输入,如图所示,单击Next按钮。
图5.加载数据库模拟步对话框
3.选定分析对象
点击上模和下模,使其高亮显示,点击Next。将Extra Die Components设为0,单击Next。
4.上模设置
(1)设置模具类型
Object Type选择Elastic,单击Next。(2)输入几何对象
接受系统默认值,单击Next。(3)划分网格
将网格划分为8888个单元,单击Preview生成表面网格,之后单击Generate Mesh生成实体网格,在之后的提示框点击Yes,同意导入对称信息。网格划分如图所示。
图
上模网格划分结果
(4)插入力
在Force Interpolation对话框中,单击
按钮,设置容差,单击Interpolate force,弹出图所示的信息表,单击OK,则上模的插入力如图所示,单击Next,完成力的插入。
图
插入力信息表
图
上模插入力
(5)设置速度边界条件
选择BBC中的Velocity,并在Fix direction中选取Z方向。之后鼠标单击上模的上表面,该表面红色高亮显示,再单击设置边界条件。在Velocity下有“Z,Fixed”字符,单击Next。边界条件如图所示。
图
上模速度边界条件设置
(6)定义材料
从网上查资料得,AISI D3是国外材料牌号,对应我国的Cr12。因此从材料库中选择AISI-D3,单击Next。
5.下模设置
步骤与上模设置步骤相同,只是设置速度边界条件时,选择下模的下表面增加Z向固定。各步骤的示意图如下所示。
图
下模网格划分
图
插入力信息表
图
下模插入力
图
下模速度边界条件设置
6.模具定位
接受系统默认值,单击Next。
7.设置接触关系
主从关系设为Master-Slave,模具之间的摩擦设为0.12(cold forming(steel dies)),点击Next。如图所示。
图
接触关系设置
8.设置模拟控制信息
(1)在“Starting step number”输入栏中输入“-1”(2)在“Number of simulation”输入10(3)在“Step Increment to Save”中输入1(4)在“Max elapsedprocess time per step”输入0.5(5)接受系统默认值,单击Next。如图所示。
图
模拟控制信息设置对话框
9.检查并生成数据库
单击Check data,在提示“Database can be generated”之后,单击Generate database,再点击Finish,并退出窗口,回到主界面。
10.模具应力分析求解
选定“CuColdJy-DieStressAnalysis.DB”,点击Run按钮。直到提示“The assigned steps have been completed.”,运算结束。
5.2.2 模具应力分析结果
点击STATEVARTOOLS中的State Variable,在左侧选择Deformation-Stress-Effective,Display选择Shaded,点击Apply,即为节点应力图,如图所示。
图
节点等效应力图
在Rendering Type选择
并在State Variable窗口左侧选择Deformation-Stress-Effective,Display选择Elemental,点击Apply,即为单元应力图,如图4.8所示。
图
单元等效应力图
5.2.3 结果分析
六、紫铜的热挤压过程及结果分析
紫铜的热挤压实际上就是在冷挤压的基础上加上热的传导条件。具体过程就是将紫铜加热到100-200摄氏度,考虑坯料与模具、空气间、模具与空气间的传热过程,由于应力与温度有一定的关系,所以坯料在热挤压时受到的应力与冷挤压时有所不同。因为与冷挤压过程相差不多,为减少篇
幅,在相同的地方予以简化。6.1 模拟过程
6.1.1.创建新问题 将新问题命名为CuHotJy。6.1.2设置模拟控制初始条件 : 1.点Control)窗口。
2.在Simulation Title一栏中把标题改为CuHotJy。3.设置Units 为SI, Mode为Deformation 和Heat Transfer,其它模拟选项均为默认设置,如图3.1所示。
击按钮进入模拟控制参数设置(Simulation
图6.1 模拟设置图
6.1.3.几何体导入: 1.导入坯料
(1)在前处理的物体操作窗口中点击按钮Geometry,然后再选择Import,选择piliao.stl。
(2)点击General,设置Object Type为Plastic,温度为160
摄氏度,并将坯料的名字改为HotCu,结果如图3.4所示。
图6.2 坯料设置图
2.导入上模
(1)在前处理控制窗口中点击增加物体
Insert objects 进入物体窗口,可以看到在Objects列表中增加了一个名为 Top Die 的物体。
(2)在当前选择默认Top Die物体的情况下,直接选择Geometry 后选择Import,导入TopDie.stl。
(3)设置Object Type为Rigid,温度为20摄氏度,如图3.3所示。
图6.3 上模设置图
3.导入下模
重复第2步,导入凹模的几何文件,系统会自动命名该物体为Bottom Die,相应的STL文件为BottomDie.stl;同时设置Object Type为Rigid,温度为20摄氏度,如图3.6所示。
图6.4 下模设置图
最后我们可以在显示窗口中看到上下模和坯料,如图3.8所示。
图6.5 三维建模图
6.1.4.定义材料并加载
1.定义铜材料 点击Material,建立新材料,将名字改为HotCu(1)设置流变应力 与冷变形的设置相同(2)设置杨氏模量和泊松比
与冷变形设置相同。点击Elastic,杨氏模量为10800MPa,泊松比为0.3。设置完成后关闭窗口。
(3)设置铜的散热参数
点击Thermal,将Thermal Conductivity设为温度的函数,填入图6.6所示的数据;将Heat Capacity设为温度的函数,填入图
6.7所示的数据;将Emissivity设为0.3。
图6.6 铜的Thermal Conductivity数据
图6.7 铜的Heat Capacity数据
2.加载材料
(1)加载坯料材料
选择坯料,点击General,在Material选择选择HotCu。
Assign Material,图6.8 Cu加载示意图
(2)加载上模材料
选择上模,点击General,在Material选择AISI-D3材料,如图6.9所示。,从数据库加载
图6.9 上模材料加载示意图
(3)加载下模材料 与加载上模材料步骤相同。6.1.5 网络划分
采取相对划分网格方式划分。1.坯料网格划分
选中坯料,点击Mesh窗口,单元数量设为8800,默认Size Ratio
为2,点击Preview,再点击Solid Mesh,生成实体网格,如图3.12所示。
图6.10 坯料网格划分示意图
2.上模网格划分
与坯料网格划分方法相似,单元数量设为8100,网格划分如图6.11所示。
图6.11 上模网格划分示意图
3.下模网格划分
5月23日凌晨3时许,挤压车间3000机组班长王强在没有电焊上岗证的情况下,擅自动用明火对油管进行焊接,致使液压油受热膨胀喷射,造成脸部烫伤。
虽然这次没有酿成严重的伤亡事故,但其中隐藏着的安全隐患,触目惊心。为增强各级领导的安全意识,从根本上预防和杜绝更严重事故的发生,经公司管理层研究决定,对相关责任人作如下处理:
1、第一责任人吴耀辉,在车间电话通知其到现场的情况下,推脱责任,是酿成这一事故的根源所在。为给予警示,处以500元的经济处罚;
2、第二责任人人赵永波,没按公司的规定,放任没有电焊上岗证的员工,从事电焊作业,没有尽到应有的监管责任,处以300元的经济处罚;
3、第三责任人王德昌,作为车间主任,对安全生产没有尽到教育和监管的责任,处以200元的经济处罚;
4、设备管理部部长李文元,没有制定设备检修的安全操作规程和车间动用明火的具体规定,负有直接领导责任,处理200元的经济处罚;
5、生产运营副总周秋明,没有对公司的安全管理制度进行很好的梳理和规范,负有主要的领导责任,处以200元的经济处罚;
6、生产管理部长钱永平,没有注重安全生产的宣导和教育,负有次要的领导责任,处以100元的经济处罚; 7、3000机组班长王强,虽然是受伤害人,其动机也是为迅速恢复生产,但在没有电焊上岗证的情况下,不经车间领导同意,擅自动用焊接设备实施操作。处以100元的经济处罚。
8、责成设备管理副总李文元在5月25日下班前,起草完成《动用明火管理规定》
9、责成生产管理部部长,在5月30日之前,完成《安全生产责任制》的制定。安全生产是生产制造型企业永恒的主题,公司从事的这一行业又是安全隐患较多的行业,从最近一段时间来看,小的安全事故呈上升势头,如果不加以抑制的话,就有可能你酿成大的安全事故。因此安全生产这根玄时刻不能放松。
希望这一事故能引起各级领导和全体员工的高度重视,举一反三,常抓不懈,既要亡羊补牢,更要未雨绸缪,从根本上消除各种安全隐患,杜绝类似事故的重复发生。
生产管理部:
监察部:
人力资源部:
关键词:挤压模具,使用寿命,模具材料,热处理技术
1 引言
模具是挤压生产中的必不可少工艺装备, 随着铝合金挤压材向大型化、复杂化、精密化、多品种、多用途方向发展, 对挤压工模具提出了更高的要求。一般来说, 在挤压铝合金制品时, 模具要承受挤压环境下的恶劣因素, 使得模具的强度变低, 容易产生裂纹、变形等缺陷, 最后导致工模具失效、报废, 缩短了工模具使用寿命, 增加了成本, 因而, 如何提高模具的质量、延长使用寿命和降低生产成本已成为各个厂家迫切需要解决的问题。
2 模具的失效
挤压工模具质量的好坏, 特别是使用寿命的高低, 很大程度上取决于材料的选用和热处理。据统计, 因材料和模具热处理问题造成的失效占整个失效的60%左右。
裂纹、磨损、塑性变形是铝合金挤压模具失效的主要原因, 而裂纹造成模具失效的危害相比其他两种要大的多。
2.1 裂纹
无论是空心还是实心型材模具, 在模子模孔的角部都会产生裂纹, 并会沿着径向扩展, 裂纹扩展到一定的程度, 将严重削弱模具的承载能力而引起断裂。造成模具产生裂纹有模具设计、模具材料、加工工艺等诸多因素, 如图1。
2.2 磨损
一旦模具本身的工作带光洁度达不到要求, 加之铝料在高温高压下经过模孔, 产生摩擦, 就会产生磨损, 它产生的模具失效形式主要是压坑、麻面、擦伤和尺寸超差等。
2.3 变形
模具在使用中如果出现型材中心与模具中心偏心、模孔达不到垂直度或平行度要求, 使挤压出来的制品出现尺寸或形状发生变化等现象, 就是变形失效。
3 挤压模具材料的选择
挤压模具要有热稳定性、热强性、热耐磨性和热疲劳强度等性能要求才能满足其恶劣的工作环境。
因挤压模具的工作条件差, 故选择模具钢非常严格, 一般模具钢要有适应挤压环境所必需的性能如高强度、硬度、高的耐热性等等。还要结合实际条件选择材料, 不能盲目的看价格高低。选择的模具钢要满足工模具设计的技术要求, 要求锻造的必须锻造, 否则, 加工的模具达不到设计者初期要求。
4 模具设计要合理
挤压模具设计是否合理将直接影响模具的使用寿命、产品的表面质量等因素。无论是型材模具, 还是棒材模具, 在模具设计时都要遵循一定的原则。因此, 要使模具设计的合理, 应着重做好以下几方面的工作。
(1) 型材模具比较复杂, 在设计模具时因为模孔的尖角容易产生应力集中, 因此, 要考虑模子的强度, 避免模孔间距和模孔边缘距离太小。
(2) 实心型材由于形状比较复杂、大多型材存在不对称性或型材各处的壁厚相差很大, 往往由于模孔离挤压筒中心的距离不同, 金属流出模孔时的速度有差异而造成型材的扭拧、波浪、弯曲及裂纹等废品, 因此在模具设计时应考虑将金属难以流动型材壁薄的部分靠近模子中心, 而壁厚的部分靠近模子边缘, 如图2。
设计模具的模孔尺寸时我们考虑不同铝合金的性质和模具材料的冷收缩率, 不同的铝合金, 它的收缩率各不相同, 在设计模子时, 也应该根据不同合金来确定模孔的尺寸。
为了对延长模具使用寿命, 定径带的长度也要设计的得当。定径带长度过短, 制品尺寸就不能保证在很稳定的范围, 而且容易产生波纹、椭圆等废品, 同时, 模具在挤压制品时所承受的挤压力相当大, 定径带也容易磨损或被压塌, 会大大降低模具的使用寿命;但也不能过长, 过长会增大与金属的摩擦, 定径带易粘金属, 如果定径带表面光洁度达不到要求, 制品表面出现划伤、毛刺、麻面、波浪等缺陷的几率就会大大增加。
5 提高模具的热处理质量与表面处理
挤压工模具质量的好坏, 使用寿命的长短, 热处理的质量起很大的作用。近年来, 为了不断提高模具的质量、寿命, 广泛采用先进的真空炉加热技术, 其优点是:模具受热均匀, 热处理变形只是常规热处理变形的1/5~1/3, 抑制了表面氧化脱碳程度, 模具表面清洁, 提高了耐磨性和抗疲劳强度。
模具因为在加工过程中会产生加工缺陷, 我们一般通过热处理来消除, 是模具寿命大大增加, 比如在尖角、拐点等处会产生过高应力或裂纹, 必须要经过热处理来保护。
模具要在使用前进行表面氮化处理, 使表面达到足够的硬度、耐磨性、抗黏附性、耐疲劳性及抗腐蚀性等, 而且能减少工模具的模孔磨损而模具的心部仍保持足够的韧性。
6 工作条件与挤压工艺
要按照制定的挤压操作规程来挤压产品;挤压工艺参数, 如挤压力, 挤压温度、挤压速度等要进行优化, 严格控制挤压设备中心。改善恶劣的挤压环境, 以减轻工模具的工作负荷, 若出现质量事故, 应及时分析事故原因和模具失效原因, 采取有效措施提高模具的使用寿命。
7 使用管理
模具的合理使用和及时正确的修理, 以及对模具科学规范的管理也是提高模具使用寿命的必要措施。任何工模具都有管理、使用、维修的合理规定, 一套合理的工模具使用管理规范, 才能保证企业在工模具方面创造效益。
8 结束语
综上所述, 影响挤压模具寿命的因素是多种多样的, 我们在平时的工作中应总结经验, 努力使工模具的消耗降到最低。
参考文献
零库存梦想
美的虽多年名列空调产业的“三甲”之位,但是不无一朝城门失守之忧。自2000年以来,在降低市场费用、裁员、压低采购价格等方面,美的频繁变招,其路数始终围绕着成本与效率。在广东地区已经悄悄为终端经销商安装进销存软件,即实现“供应商管理库存”(以下简称VMI)和“管理经销商库存”中的一个步骤。
对于美的来说,其较为稳定的供应商共有300多家,其零配件(出口、内销产品)加起来一共有3万多种。从2002年中期,利用信息系统,美的集团在全国范围内实现了产销信息的共享。有了信息平台做保障,美的原有的100多个仓库精简为8个区域仓,在8小时可以运到的地方,全靠配送。这样一来美的集团流通环节的成本降低了15%~20%。运输距离长(运货时间3~5天的)的外地供应商,一般都会在美的的仓库里租赁一个片区(仓库所有权归美的),并把其零配件放到片区里面储备。
在美的需要用到这些零配件的时候,它就会通知供应商,然后再进行资金划拨、取货等工作。这时,零配件的产权,才由供应商转移到美的手上——而在此之前,所有的库存成本都由供应商承担。此外,美的在ERP(企业资源管理)基础上与供应商建立了直接的交货平台。供应商在自己的办公地点,通过互联页(WEB)的方式就可登录到美的公司的页面上,看到美的的订单内容;品种、型号、数量和交货时间等等,然后由供应商确认信息,这样一张采购订单就已经合法化了。
实施VMI后,供应商不需要像以前一样疲于应付美的的订单,而只需做一些适当的库存即可。供应商则不用备很多货,一般有能满足3天的需求即可。美的零部件年库存周转率,在2002年上升到70~80次/年。其零部件库存也由原来平均的5~7天存货水平,大幅降低为3天左右,而且这3天的库存也是由供应商管理并承担相应成本。
库存周转率提高后,一系列相关的财务“风向标”也随之“由阴转晴”,让美的“欣喜不已”;资金占用降低、资金利用率提高、资金风险下降、库存成本直线下降。
消解分销链存货
在业务链后端的供应体系进行优化的同时,美的也正在加紧对前端销售体系的管理进行渗透。在经销商管理环节上,美的利用销售管理系统可以统计到经销商的销售信息(分公司、代理商、型号、数量、日期等),而近年来则公开了与经销商的部分电子化往来,以前半年一次的手工性的繁杂对帐,现在则进行业务往来的实时对帐和审核。
在前端销售环节,美的作为经销商的供应商,为经销商管理库存。这样的结果是,经销商不用备货了,“即使备也是五台十台这种概念”——不存在以后淡季打款。经销商缺货,美的立刻就会自动送过去,而不需经销商提醒。经销商的库存“实际是美的自己的库存”。这种存货管理上的前移,美的可以有效地削减和精准销售渠道上昂贵的存货,而不是任其堵塞在渠道中,让其占用经销商的大量资金。
2002年,美的以空调为核心对整条供应链资源进行整合,更多的优秀供应商被纳入美的空调的供应体系,美的空调供应体系的整体素质有所提升。依照企业经营战略和重心的转变,为满足制造模式“柔性”和“速度”的要求,美的对供应资源布局进行了结构性调整,供应链布局得到优化。通过厂商的共同努力,整体供应链在“成本”、“品质”、“响应期”等方面的专业化能力得到了不同程度的发育,供应链能力得到提升。
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