锻造工艺及模具设计论文

2022-04-23

今天小编给大家找来了《锻造工艺及模具设计论文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。摘要:针对“锻造工艺及模具设计”课程的教学现状,改革了课程的教学方法和考核方式。提出了以任务驱动式教学法为主、以多媒体教学为辅的教学思路,使理论和实践有机地结合在一起,提高了学生的学习兴趣,增强了实践能力的培养。建立了多种形式的考核方式并贯穿整个教学过程,促进了学生主动学习的热情。

锻造工艺及模具设计论文 篇1:

工程教育专业认证背景下锻造工艺及模具设计课程教学改革探索

摘  要 在工程教育认证背景下,针对“锻造工艺及模具设计”这门专业课程目前存在的问题,从课程教学内容、教学方法和考核方式等方面进行改革探索,探讨如何建立以学生为中心、产出为导向、持续改进为机制的教学体系,促进学生专业素质以及课程教学质量的改进和提升。

关键词 工程教育认证;锻造工艺及模具设计;教学改革;CDIO

Exploration of Teaching Reform of Forging Process and Die De-

sign Course under Background of Engineering Education Pro-fessional Certification//DU Zhaoxin

and evaluation methods of the Forging Technology and Die Design

course based on the background of engineering education certifica-tion and the existing problems. Discussing how to establish a student-

centered, output-oriented and continuous improvement-oriented tea-ching system to improve the professional quality of students and the teaching quality.

Key words engineering education certification; forging process and die design; teaching reform; CDIO

1 前言

中国成为工程教育本科专业国际互认协议《华盛顿协议》的正式会员,表明我国工程教育质量得到国际社会的认可,对于中国工程技术领域应对国际竞争、走向世界具有重要意义。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度,也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求,是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价[1]。近年来,我国在工程教育实践方面取得较大的进步与发展,但现行的工程教育仍存在教学模式落后、教学内容陈旧、师资力量薄弱以及学生参与度低等诸多问题[2]。

而“锻造工艺及模具设计”课程是内蒙古工业大学材料成型及控制工程专业塑性成形方向学生的必修课,是一门与实践密切结合且服务于生产的课程。课程内容主要涉及实际生产过程中需要的锻造工艺及相应模具设计,内容零散度高、体系繁杂、经验性强。而伴随着工业环境的不断发展,这门课程的教学体系正面临诸多需要改革的问题。同时,基于工程教育专业认证背景,为使教学符合工程專业认证和专业发展需求,必须进行基于以学生为中心、产出为导向、持续改进为机制的课程教学改革。

2 课程现状及面临的问题

“锻造工艺及模具设计”是一门专业性强、与实践紧密结合的专业课程,教学过程主要以教师为中心,单向灌输知识。随着高校工程教育专业认证的开展,课程面临教学内容调整、考核办法落后、教学要求提高等问题。而在工程教育认证背景下,本门课程要求学生具备能够合理运用专业知识进行分析及合理解决专业问题的能力,从根本上说,就是要求学生能将所学用于实践。目前,本门课程教学面临的问题包括:课时压缩,教学内容亟待调整;教学脱离实践,学生综合运用专业知识分析及解决问题的能力有待提升;专业自信度不高,学生缺乏对相关行业规章政策及发展趋势等的认识与了解;教学方法有待改进;考核评价方式落后,不能满足毕业要求。

3 基于工程教育认证需求的改革

教学内容调整  “锻造工艺及模具设计”课程与实践息息相关,是直接服务于生产的一门课程。基于工程教育专业认证背景,以及近年来本门课程教学所面临的问题,教学内容的改革主要有以下两点。

1)课时压缩条件下教学内容调整。新的教学课时相较原有课时缩减八学时,因此需要对教学内容进行调整。调整后的内容以锻造技术为主线,以锻造工艺、模具设计为重点,对相似教学内容进行归纳总结。

2)新形势下的教学内容增加。通过近几年的教学经验总结发现,学生对塑性成形方向的行业发展不了解,对专业存在不自信的现象。对此,基于以学生产出为导向、使学生能够更加适应就业环境的目的,新的教学内容增加以下几方面。

①增加与本专业相关的规章政策、行业发展概况及趋势等。在课堂教学过程中,关于行业发展、行业形势及相关规章政策等相关的教学内容很少甚至缺乏,因而学生对这些内容的了解有限,造成对就业前景的困惑。因此,在占有很少学时的情况下,应向学生提供行业发展、行业形势及相关规章政策等相关方面的信息,增加学生对专业的认识深度。

②增加专业技术在实际生产过程中的应用与分析,将实践引入课堂。在这方面,要求授课教师甚至授课单位增加与相关企业的密切联系,了解企业在专业技术方面的需求与困难,并将这些问题与相关知识点对接、归纳、引入课堂,在课堂上进行分析探讨,加深学生对专业知识的掌握与运用程度。

③介绍行业领域的一些新技术、新应用以及新发展。在近年来的专业实习过程中发现,专业技术在实际生产中的应用日新月异。因此,除在课堂上教授已有教学内容外,还应将行业领域的一些新技术、新应用以及新发展不断加入教学内容,做到持续改进,进而加深学生的专业认知,建立学生的专业自信。

增加工程能力训练教学  在教学过程中除了帮助学生掌握本门课程的专业知识外,还应着重培养学生综合利用专业知识分析及解决专业问题的能力。CDIO(Conceive,Design,Implement,Operate)理念被认为是一种新的工程教育模式,旨在提升学生的工程应用能力,改善就业效果[3]。因此,在本门课程中引入CDIO理念,依据以下两点进行改革。

1)由教师依据所学知识点单元,给出某一典型零件,让学生以锻造工艺规程为路线,以所掌握的专业知识点为基础,从而制定相应锻件的变形工艺,并设计锻造模具。实施过程以分组模式进行,组内成员既有单独完成任务,又有团队共同完成的内容。这样既能锻炼与考核学生单独运用专业知识解决实际问题的能力,又可提高学生的团队协作能力。

2)针对能力训练的教学,还应加强教学人员甚至学生与企业之间的联系与沟通,将企业实际需求以及产品质量等存在的工程问题引入课堂,从而加深学生对专业工程实践的认知与关联。因此,增加教学过程中的工程能力训练,是更加有益于以学生为中心、以产出为导向、以持续改进为机制的教学改革。

教学方法改革  根据课程特点,教学方法主要采用多媒体教学、案例教学、分组教学等方式。

1)锻造工艺及模具设计课程涉及较多的锻造工艺过程,而这些过程在课本中只能以图片显示及文字描述形式出现,学生无法直观了解锻造工艺动作流程。因此,在教学过程中应采用多媒体教学方法,并且可以将课程中自由锻、胎膜锻及模锻工艺中的各种工艺动作采取动画方式展示,这样更方便学生直观了解各种锻造工艺的含义。

2)在教学活动中引入案例教学,针对知识点单元,可设置小知识点单元案例和综合知识点单元案例。如在讲授完小知识点单元“影响余量及锻件公差的因素”后,可布置课堂案例,选取某厂家生产的低速轴,给出其材质、轮廓尺寸、精度等级等参数,要求学生根据锻件查找锻件余量及公差等。在这个过程中,需要学生计算锻件形状复杂系数、材质系数,并学会锻件余量及公差的确定方法,既能加深学生对专业知识的掌握程度,又能锻炼学生的动手能力。而对于一些大的知识点单元,可布置课下任务,主要针对某一具体锻件的锻造工艺及模具设计。如给定某一具体自由锻锻件,要求学生课下分析零件特点,绘制锻件图,确定坯料质量和尺寸,制定变形工艺,选择锻造设备,确定锻造温度范围,制定热处理规范,制定技术条件和检验要求,填写工艺卡片。

3)课下作业任务完成后,在课堂中抽取典型进行讨论,采用分组模式进行分析讨论,由作业完成组组员描述工艺过程,再由其他组组员分析工艺规程的合理性、优缺点等。通过整个任务的完成,既锻炼了学生的工程设计能力,又加深了学生对专业知识的掌握程度。

考核办法改革  “锻造工艺及模具设计”是一门实践性和应用性很强的课程,通过单一试卷考核很难反映学生的真实专业水平和能力[4]。而在工程专业教育认证背景下,更强调对学生专业技能的培养。结合课程特点及毕业要求,考核应主要反映学生专业知识掌握程度及应用能力。专业知识可通过课堂表现、作业情况、专业实践以及期末考试体现。专业能力主要反映学生综合运用专业知识分析和解决问题的能力,此项内容可以通过作业完成情况以及期末试卷得以体现。因此,本门课程的考核办法主要增加以下两方面改革内容。

1)增加學生专业技能考核方面的比重,使学生成绩更加能够反映他们的专业能力水平。以往的考核以期末测试为主,且测试内容主要为对专业知识掌握程度的考核。而改革后的考核成绩除了能够反映学生对专业知识的掌握程度,还能够在更高程度上体现学生对专业知识的运用能力,因此也更加符合基于CDIO理念的教学模式。

2)在考核办法中增加学习过程考核与评价,即将考核贯穿整个学习过程[5]。如针对课程某一知识单元内容布置单元测试作业,作业内容主要体现学生对专业知识的利用能力。通过单元测试,既能加固学生专业知识掌握程度,又能提高学生成绩及优良率[6]。同时,授课教师还能够依据单元测试成绩掌握学生学习动态,从而调整教学侧重,弥补教学过程中的不足。

据此,本门课程考核办法改革为由出勤、实验、单元测试及期末测试四部分组成,各部分内容在原有考核办法的基础上更注重考查学生的专业技术能力。

4 结语

在工程专业教育认证背景下,传统的“锻造工艺及模具设计”课程教学模式已经不能满足学生的毕业要求。因此,本文主要从教学内容调整、工程能力培养、教学方法及考核办法等几个方面进行探索,改革后的教学模式突出体现了以学生为中心、以产出为导向、以持续改进为机制的教学理念,有效提升了学生的专业素质和课程教学质量。■

参考文献

[1]卫巍.《华盛顿协议》及其对工科院校创新创业教育的启示[J].中国教育技术装备,2017(21):1-2,9.

[2]刘大勇.工程教育认证背景下计算机类专业实践教学体系改革[J].内江科技,2018(8):145-146.

[3]BAI J, HU L, LI Y, et al. The progress of CDIO engineering education reform in several China univer-

sities: A review[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences,2013(93):381-385.

[4]吕知清,傅万堂,金淼,等.“锻压工艺及模具设计”实践性教学改革[J].中国冶金教育,2010(5):51-53.

[5]王致嫣,毛凯楠.比较视野下高等教育课程考核浅析及改进研究[J].六盘水师范学院学报,2018(4):107-110.

[6]杨学南.专业课程考核指标体系分析与实践[J].当代教育实践与教学研究,2018(9):107-108.

作者:杜赵新

锻造工艺及模具设计论文 篇2:

“锻造工艺及模具设计”课程的教学改革探索

摘要:针对“锻造工艺及模具设计”课程的教学现状,改革了课程的教学方法和考核方式。提出了以任务驱动式教学法为主、以多媒体教学为辅的教学思路,使理论和实践有机地结合在一起,提高了学生的学习兴趣,增强了实践能力的培养。建立了多种形式的考核方式并贯穿整个教学过程,促进了学生主动学习的热情。

关键词:任务驱动式教学;教学改革;考核方式;多媒体教学

“锻造工艺及模具设计”是模具学生的重要专业课,课程要求学生掌握常用锻造方法,能够正确设计一般的锻造模具,具有初步分析产品缺陷、解决锻件质量问题的能力。与生产实践有着十分紧密的联系,是直接服务于生产的一门学问。[1]随着教育部专业目录的调整,各院校的教学计划也随之进行了相应的改变,河北科技大学“锻造工艺及模具设计”课程由于学时压缩改为选修课程,并取消了课程设计,给教学带来了一系列新问题,尤其是实践能力的培养大打折扣。因此笔者在河北科技大学教研项目支持下,对“锻造工艺及模具设计”课程的教学方法和考核形式进行了改革,以提高学生兴趣,加强实践能力的培养,为应用型本科院校同类专业选修课提供可供借鉴的教学经验。

一、“锻造工艺及模具设计”课程教学现状分析

“锻造工艺及模具设计”课程目前的现状是:

第一,作为专业选修课的“锻造工艺及模具设计”没有了课程设计,既降低了课程的重要性,又弱化了实践能力的训练,课程基本上是纯理论授课变成了名副其实的“纸上谈兵”。

第二,课程压缩至32学时,在教学内容变化不大的情况下,学时的减少使得一些设计计算内容不得不删除,加之缺乏实践环节的支撑,定义、概念及原则学了不少,但却不知学有何用、怎样用,慢慢就丧失了学习的兴趣。

第三,授课对象由模具转为成型专业(铸造、模具、焊接),受众面增加,但学生对选修课重视不够,许多同学认为毕业后不会从事锻造相关工作,混学分现象比较严重。虽然教师将平时考勤计入总成绩加以约束,但留住人留不住心,课堂效果不佳。

基于此,本课程的改革思路是:以任务驱动式教学为主线,通过任务的完成,将理论知识和实践训练相结合,让学生所学知所用,提高实践能力;以多媒体教学为手段,增强课程的趣味性,提高学生的学习兴趣,牢牢抓住学生的心;改革课程考核方式,重视过程考核,调动学生参与学习的热情,避免“一考定成败”。经过教学应用与实践取得了一定的效果。

二、利用多媒体教学,全面提高学生的学习兴趣

随着信息技术的发展和普及,多媒体作为先进的教学手段已广泛运用于各学科的课堂教学中,它具有传统的教学方法无法比拟的优势。通过图片、模型、仿真动画及视频等向学生展示平时无法看到金属流动规律、设备、模具及专业发展的前沿信息,开阔学生视野,激发学生的兴趣和积极性。在有限的时间内增加教学信息量,提高教学效率,[2]尤其适用于像“锻造工艺及模具设计”这样的专业选修课的理论教学。

1.利用多媒体上好第一课

兴趣是最好的老师,而兴趣往往来源于第一课。本课绪论的内容之一是介绍锻造的发展历史和发展现状。通过计算机网络、新闻报道、图书资料等多种途径收集素材,以多媒体形式让学生了解中国古代锻造的悠久历史及现代的重大成就。从商代中期的“铁刃铜钺”到隋代赵州桥的“铁拉杆”,[3]从第一台万吨水压机的诞生到大型船用曲轴的国产化,都见证了古人的智慧和现代的成就。同样,在每个知识单元的第一课将相关的新技术、新装备等学科前沿信息及探索性专题的视频资料剪辑后放给学生观看,例如:中央电视台新闻报道“36000吨黑色金属巨型垂直挤压机诞生记”、探索与发现栏目的“百兵之神-龙泉剑”等,增加了课程的趣味性,提高了学生学习的兴趣,同时开阔了学生的视野,拓展了学生的知识面。

2.利用多媒体了解典型锻件的应用背景

锻造工艺是为零件提供机加工毛坯的,锻件与最终零件仅形状就有很大的差别,无法一目了然。由于锻件是机器设备内部的重要零件,日常生活难见真容,例如大型锻件水轮发电机主轴,汽车发动机曲轴、连杆、凸轮轴等模锻件。因此课前通过多媒体展示水轮发电机组或汽车发动机的结构、原理等内容,让学生了解相关锻件的工作环境、所处位置及作用,则有助于提高相关知识学习的针对性,从而加深印象,提高教学效果。

3.利用多媒体将生产实景引入课堂

锻造很重要的教学内容是锻造工序及其操作方法、典型锻件的锻造工艺过程,完全的口头讲解及图片展示,枯燥而缺乏真实感。利用工厂的真实生产录像加以展示,例如汽车前桥热模锻压机锻造生产自动线、汽车连杆热模锻压机锻造等,学生会有身临其境的感觉,加深对理论知识的理解,提高教学质量。

三、采用任务驱动式教学法,理论联系实践,增强实践能力

任务驱动式教学法是以具体的、实用的“任务”为学习动力,以完成“任务”的过程为学习过程,在学中做,在做中学;以“任务”为主线,以教师为主导,以学生为主体的一种科学而合理的教学方法。在整个教学过程中,教师将传统课程中的知识内容转化为若干个“任务”,并围绕具体的“任务”展开教学,学生直接参与“任务”的全过程,在完成指定“任务”的同时也完成了新知识的学习,在实践操作中培养发现问题和解决问题的能力。[4,5]

“任务”的设计是任务驱动教学法成败的关键。教师应根据学生具体情况及教学大纲要求制订“任务”,要具有难度适中、较强的可操作性和实用性、涉及知识的全面性等特点,让学生通过努力既能顺利完成又能提高综合能力。笔者最终选择长轴类锻件的自由锻造生产工艺、锤上模锻生产工艺及锻模设计作为本课程的“任务”(如表1所示),通过设置不同材质、不同形状、不同尺寸的锻件来避免“任务”的雷同。

表1 中小型阶梯轴锻件锻造工艺设计和锻模设计的任务分解

任务编号 任务名称 相关理论知识 提交成果

任务1 自由锻件图绘制 自由锻件的分类,自由锻造工序及其分析,自由锻件图的绘制方法 自由锻件图

任务2 自由锻造工艺卡片绘制(协作完成) 中小型自由锻的生产工艺流程(下料、加热、锻造工序、热处理),锻造设备及选择,自由锻工艺规程的制订内容 自由锻造工艺卡片

任务3 锤上模锻冷锻件图绘制 模锻件分类,模锻工艺类型,冷锻件图的作用及绘制方法 冷锻件图

任务4 计算毛坯图的绘制,制坯模膛的设计 模锻工步的分类,计算毛坯图的计算与绘制,制坯工步的选择,制坯模膛的结构、组成、作用及尺寸设计 计算毛坯图,制坯模膛截面图

任务5 热锻件图的绘制,终锻模膛的设计 冷热锻件图的区别,热锻件图的作用及绘制,终锻模膛的结构、组成、作用及尺寸设计,模锻工艺方案及切断模膛的设计 热锻件图,终锻模膛截面图

任务6 锤锻模结构设计 锤锻模结构要素,模膛排布方式,错移力平衡及锁扣设计,模块设计要点 锻模结构及模膛排布图

任务7 锤上模锻工艺卡片绘制(协作完成) 毛坯计算,锻前加热,锻造后续工序,锻造设备的选择 锤上模锻工艺卡片

组织和实施是任务驱动教学法顺利进行的保证。“任务”应在第一课布置给学生,以便学生能够以“任务”为中心,有的放矢地进行后面相关知识的学习。学生4~5人组成任务小组,可自愿组队,实行组长制,组长负责全组分工协作。分组应本着“组内互补、组间平衡”的原则以有利于学生相互协作、优势互补。在教师的主导下,任务小组通过借阅资料、查阅手册,学习相关知识要点并完成各项任务,提交各项任务的图纸、工艺卡片等成果。任务驱动教学法给了学生一个由表及里、由浅入深、循序渐进的学习途径,有利于充分调动学生积极性,培养自主学习及独立分析问题和解决问题的能力。

任何一个“任务”都不可能涵盖所有的课程知识点。首先教师应根据“任务”的进程,打破传统的以教材为中心、以章节为顺序的授课方式,应以“任务”为主线,通过课堂讲授、师生讨论、辅导答疑等方式完成相关的理论知识学习,实现边干边学,边学边干。其次“任务”未直接涉及到的知识点则利用多媒体穿插讲解,形式多样,例如绪论、锻造设备的结构原理等内容用多媒体教学;大锻件自由锻、其他压力机模锻等内容采用讲座式教学并以小论文方式结题;锻造加热和热处理方法及缺陷、部分后续锻造工序等内容采用自学方式以缓解学时紧张的状况。受课时限制,“任务”会挤占学生课下时间,因此辅导答疑必不可少;阶段性检查、监督进度是确保“任务”保质保量完成的法宝。

四、改革课程考核形式,摒弃“一考定成败”

课程考核是教学过程中的一个重要环节,它是评价学生学习效果的主要手段,也是教师获取反馈信息,检查自身教学效果的重要方法和途径,对教学过程起着重要的引导和监控作用。[6,7]随着课程教学方式的改革,传统的期末闭卷考核方式难以达到全面评价学生的目的,因此课程的考核方式也将随之改变。变知识型闭卷考试为贯穿始终的过程考核;将单一考核变成平常考核、期中小论文、“任务”考核、知识小结、抽签答辩等多种形式相结合(如表2所示),全面考核学生在整个学习过程中对知识的理解、掌握和完成“任务”的能力,激发学生的学习热情,调动学生的积极性。

表2 课程考核任务一览表

考核任务 分数所占比例 考核内容

平时成绩 10% 出勤、课堂问答等

“任务”完成 50% 工作态度、学习能力、任务贡献、团队协作、成果质量

期中小论文 15% 针对大锻件自由锻造方向

知识小结 5% 其他压力机上模锻

抽签答辩 20% 针对“任务”成果及理论知识

课程考核中占比最大的是“任务”完成一项,这是由于“任务”完成需要课程绝大部分理论知识的支撑,要做到在学中做,在做中学,过程的参与至关重要。学生完成“任务”过程中的态度、能力、贡献、协作及质量都是考核的内容,力求考核客观、公正和全面。最后学生需携带“任务”成果及抽签题卡参加答辩,教师针对“任务”及题卡上的理论知识面询,对学生知识的掌握及“任务”完成中的水分进一步过滤和把关,体现考核的公平性和合理性。

五、结束语

经过教学实践证明,任务驱动教学法和多媒体辅助教学对于专业选修课“锻造工艺及模具设计”是可行的,它将理论和实践很好地结合在一起,所学知所用,充分调动了学生主动学习的积极性和运用理论知识解决问题的实践能力;贯穿始终的多种形式的考核方式,避免了“一考定成败”,对于促进学生参与“任务”主动学习起到了重要的作用。

参考文献:

[1]鲁素玲,王丽娟,韩鹏彪.锻造工艺及模具设计的案例教学方法[J].科技信息,2010,(12):257-258.

[2]于琳华,殷秋菊,周超梅.多媒体技术在模具专业课教学中的应用[J].辽宁高职学校,2009,(4):50-51.

[3]王德拥,王丽娟.追溯中国古代的锻造[J].塑性工程学报,2006,

13(3):115-117.

[4]林红旗,杨样.任务驱动教学法在模具设计课程实施中存在的问题与解决对策[J].教学研究,2013,(5):94-95.

[5]傅宝根.项目教学法在冲压模具设计课程教学中的问题与对策[J].职业教育研究,2011,(1):110-111.

[6]陈胡兰,陈海红,黄珍,等.《有机化学》课程考核方式改革的探索[J].成都中医药大学学报(教育科学版),2012,15(1):46-47.

[7]李江昊,常丹华,张宝荣.议“随堂考”的公平性与效果性[J].教学研究,2013,(4):108-110.

(责任编辑:王意琴)

作者:王丽娟?鲁素玲

锻造工艺及模具设计论文 篇3:

关节轴承套圈锻造工艺优化

摘 要 根据关节轴承产品的结构特点和生产实际情况,主要从套圈形状对传统的轴承套圈锻造工艺进行优化改进,从而提高材料利用率,减少车加工留量,以达到降本增效的目的。阐述了工艺改进的过程及要点。经过生产实践验证,改进后的工艺切实可行。

关键词 关节轴承;轴承套圈;辗扩;模具设计

关节轴承广泛应用于工程液压油缸、锻压机床、工程机械、自动化设备、汽车减震器,水利机械及航空航天等行业。主要是由一个有外球面的轴圈和一个有内球面的座圈组成的,球形滑动接触面积大、倾斜角大。套圈锻造工艺普遍采用普通辗扩工艺,材料利用率低,车加工余量较大、加工效率低。因此有必要对关节轴承套圈锻造工艺进行优化改进,以提高材料利用率、减少车加工余量及提高生产效率,最高限度降低生产成本,提高企业的经济效益。

1 普通辗扩锻造工艺流程图如下图所示

2 锻造工艺改进后采用仿形辗扩工艺流程

1)轴圈锻造工艺流程如图2所示。

2)座圈锻造工艺流程如图3所示。

3 效果分析与应用预测

3.1 效果分析

1)对轴承套圈锻造工艺优化后,采用仿形辗扩预制大倒角,锻坯形状更接近成品形状,可大幅降低材料消耗,提高节材料利用率。

2)减少车加工余量,提高车加工效率。

3)降低工人劳动强度。

4)延长轴承使用寿命

3.2 应用预测

此锻造工艺在GE、GEZ、GEEM等系列向心关节轴承及角接触球面轴承套圈锻造中被广泛应用,节能降耗效果显著,为企业降低大量生产成本。

4 设计实例

以GAC130S/K为例详细介绍关节轴承套圈锻造工艺优化设计流程及模具设计要点:

1)设计锻坯图:根据产品图要求,考虑套圈留磨量、留车量及热处理变形量,设计锻坯图。

2)计算锻件重量、下料重量及材料消耗定额。

3)挤压模具设计:

仿形辗扩锻坯成形时,如何预制坯料,合理分配料重是仿形辗扩成功与否的关键,因此有必要对挤压模具设计作简单

介绍。

(1)设计说明:ξ—火耗系数;—下料重量公差系数;γ—下料消耗系数;轴圈挤压冲头选用d。

(2)轴圈挤压模设计:

①锻件重量、下料重量及材料消耗定额确定:根据体积不变定律来确定下料重量G锻;根据所选用的挤压冲头直径及料芯厚度计算料芯重量G芯;同时根据锻造加热方式选择火耗系数、下料重量公差系数及下料消耗系数确定材料消耗定额G定。

②挤压模尺寸设计:

D即为常温状态下的经挤压工序后的坯料外径,再考虑热膨胀系数的影响,设挤压外模的内径为即:。

3)根据轴圈锻件图设计辗压轮槽形尺寸。

5 经济效益和社会效益

锻造工艺优化后,采用仿形辗扩预制大倒角锻坯取得了良好的经济效益,同时也验证了该工艺是正确、可行的。其具体体现在以下几个方面。

5.1 节约材料

锻造工艺优化后,采用仿形辗扩预制大倒角锻坯降低了材料消耗,提高材料利用率约20%。

5.2 提高车加工生产效率

采用仿形辗扩生产的锻坯,可预制出大倒角,这样即可大大减少车内平或外平及车球面工序的工作量。原GAC130S/K采用普通辗扩的锻件,车加工在车球面时,采用粗车球面两道,精车球面一道;而采用仿形辗扩后的锻件,车加工在车球面时,采用粗车球面一道,精车球面一道,省掉一道粗车球面工序。生产效率提高10%。

5.3 降低劳动

由于采用仿形辗扩,减少套圈锻件重量,操作工的劳动强度也大幅降低。

5.4 经济效益

以每吨Φ90 mm轴承钢的价格5500元计算,GAC130S/K每年可节省材料费用为(34.44+42.6)*5500=42.37万元。

5.5 有效提高轴承的使用寿命

采用仿形辗扩预制锻坯可改善锻件内部组织纤维走向,提高了轴承球面的抗疲劳剥落性能,有效延长轴承的使用寿命。

6 总结

在轴承套圈锻造的过程中,使用仿形辗扩预制大倒角工艺,能够有效地降低材料消耗,提高材料的利用率,减少车加工余量,使生产效率得到有效提升,并且减轻操作工人的劳动强度,延长轴承的使用寿命,降低企业生产成本,促进企业良性发展,值得锻造行业借鉴和推广。

参考文献

[1]机械设计手册[M].机械工业出版社出版.

[2]机械工程手册[M].机械工业出版社出版.

作者简介

林艺辉(1976-),男,汉族,福建龙海人,工程师,大专,研究方向:锻造。

作者:林艺辉

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