复杂工艺范文（精选8篇）
复杂工艺 第1篇
地质钻探技术可以用于地质矿产勘查、开发地下水资源、防治地质灾害、工程的建设等领域。第一、地质钻探技术可用于多种矿产的钻探, 像矿产中的有色金属、黑色金属以及稀贵金属都离不开地质勘探技术。第二、化学工业生产中的一些原材料也需要依赖于地质勘探技术工艺取得, 化学生产行业中所需的金刚石、云母和石墨等材料都需要建立在地质钻探技术上。第三、开发水资源。地质勘探技术可以运用于水资源的开发过程中, 通过地质钻探先了解到一个地区的地下水资源储藏的量和质量, 并根据相关的岩体和土壤分析该地区的地质分布状况, 进而确定有效的实施方案, 促进水资源的合理、有效开发。第四、地质钻探技术可以用于地质灾害的防治。通过地质钻探了解相关地区的地质特征, 进而能够预测该地区可能发生什么地质灾害, 并进行有效的防范, 做到防范以为然。假如自然灾害已经发生也要借助地质钻探技术才能确立良好的施救措施, 所以说地质钻探在防治自然灾害方面功不可没。第五、地质钻探技术用于工程建设。在建筑工程的建设中, 可以通过地质钻探技术对工程建设处的地质状况进行充分了解, 为工程地基、桩基牢固建设提供一定的参考数据, 有利于整项工程的有效施工, 保障工程的顺利竣工, 提高工程建设的质量。文章主要以地质钻探在矿产开发过程中为例进行论述。
2 地质钻探
地质钻探是地质勘探的重要组成要素, 地质钻探需要相关的钻探机械设备, 在钻探的过程中利用钻探器械从地表向地下钻孔, 进而获取地层中岩石和矿样, 并对这些获得的岩石矿样进行分析比对, 能够对地层中的矿藏种类, 质量和埋藏位置进行有效判断, 然后采取有效的开采方案, 促进开采工程的实施。地质钻探在我国最先运用于寻找水资源和盐资源。随着地质钻探技术的发展和其他领域对该技术的需要, 钻探技术被引入其他领域的地质钻探中去。随着人们生产生活的不断发展, 对能源的需求量不断增大, 人们对地质钻探技术更加地重视起来。
3 地质钻探的现状分析
地质钻探在国外的应用中, 目前主要以小口径金刚石绳索取心钻探技术为主, 对特殊地质条件和矿种采用一些与之相符合的钻探工艺。很多国家主要采用金刚石回转钻进、三牙轮钻进、气动潜孔锤钻进。而常规提钻取心、绳索取心、反循环取样是它们常用的提钻取心方法, 其中绳索取心和反循环取样用得最多。液体、压缩空气和泡沫被用作冲洗介质, 振动钻的使用取消了冲洗的工艺流程, 是比较方便快捷的取心技术。漏失地层钻进问题得力于水基成膜钻井液体系以及微泡钻井液体防漏、堵漏技术来解决。使用的地质钻探设备各个国家都有所不同, 从瑞典、加拿大、澳大利亚各个国家的地质钻探都不尽相同, 但是它们的共同点是钻机为全液动力头长行程给进。柴油机或电动机是钻机动力来源, 靠履带自行式、卡车自行式、轮胎拖挂式来移动。地质钻探的信息技术化的水平较高, 基本实现智能化钻探。钻探工艺和方法不局限于单一的哪种模式, 并且在注重健康和安全方面也有了完整的防范措施。我国的地质钻探技术较之国外发展较晚, 但是也取得了不少成果, 特别是“中国大陆科学钻探工程”5158m“科钻一井”的实施, 取得了一系列钻探技术成果, 在国际上也能堪称先进水平。这套系统技术中的硬岩深井取心钻进技术、扩孔钻井技术、泥浆技术以及井斜控制技术。螺杆马达、液动锤和金刚石取心钻进系统共同构成的地质钻探系统, 在国际上处于领先的位置。它具有高效、优质、安全、经济的特点, 这套系统算得上取心钻探系统技术的重大突破。
4 复杂地质钻探的意义
我国的矿藏经过数十年的开采之后, 容易开采的矿床几乎开采殆尽, 很多矿床已经在粗放型的开采模式中, 现行和今后的人们面临着地质结构复杂, 难以开采的难题。对这种地质结构复杂, 开采难度较大的矿床开采需要复杂地质开采的相关理论作为有力支撑, 另一方面要对现行的钻探技艺进行改进, 以适应开采难度不断加大的矿藏开采需求。复杂地质的有效钻探能够弥补因为钻探技术问题带来的能源需求缺口。突破复杂地质钻探难题能够对我国不断加大的能源需求提供有效保障。复杂地质钻探将成为未来我国地质钻探需要攻破的技术难题, 所以我们要清楚地意识到我国矿藏开采的现状, 预先对复杂地质中的钻探技艺进行研究和改善, 避免在复杂地质钻探中因为技术性的问题而阻碍钻探顺利开展, 为能源安全提供有效保障。所以说研究复杂地质钻探意义重大, 不仅是矿藏开采的需要, 更是能源安全保障的需要。
5 不同的钻探工艺技术
随着我国钻探工艺的不断发展和逐渐完善, 很多钻探工艺都取得了十足的发展, 主要体现在:
5.1 振动钻探工艺
振动钻探工艺一般用于较硬地质的钻探, 如:第四世纪冲击层中的砾石层、黏土层和卵石层的钻探。振动钻探通过取岩心和去取岩屑法实现对地质概况进行了解。振动钻探中有包括回转钻探、冲击回转钻探和冲击钻探, 在使用的过程中可以根据相关的地质的软硬程度采用不同的钻探方法。而根据钻探的深浅又分为浅钻和岩心钻, 可以根据需要采用不同深度的钻探方法。
5.2 金刚石钻探工艺
金刚石钻探采用金刚石作为钻探工具的钻头, 由于金刚石超硬的特点, 在岩体进行钻探的过程中效果好, 孔内意外少。并且金刚石钻探工具较之其他材料的钻探设备具有轻便的特点, 适合野外作业时采用, 是受勘探队员们欢迎的钻探工艺。金刚钻中的钻头也分很多种类, 我国用得最多的是人造金刚石孕镶钻头。
5.3 多工艺空气钻进技艺
空气钻进在钻探的过程中采用空气、泥浆和泡沫来代替水作为冲洗介质的钻进法, 这种钻探方法多用于干旱缺水的地区的钻探。在钻探的过程中, 我们要实施钻探的地区往往不是我们自己的愿望能够左右的, 干旱确属的地方只要有钻探的需要, 我们都要进行钻探, 采用这种钻探方法是符合该地区的地理特征的, 能够实现顺利钻探。
地质钻探工艺发展到目前为止, 已经在多种钻探工艺上都取得了卓著的成就, 在复杂地质钻探的过程中, 可以根据该地的地貌特征、地理气候环境, 钻取的深浅等使用不同的钻进技艺, 以求实现高效钻探的目的。地质钻探本身是一项复杂的工程, 而复杂地质的钻探更是存在难度, 需要钻探队员在多种钻探技艺中进行分析比对, 在实践过程中不断总结, 最终确立一种行之有效的钻探方法, 攻克复杂地质钻探的难关, 为人们的能源需求提供更大的安全保障。
参考文献
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T形梁复杂变形的矫正工艺 第2篇
关键词：T形梁变形 矫正工艺 矫正措施
一、T型梁变形情况图
T形梁变形情况见图1。
二、T形梁变形分析
焊接过程中，焊接中心及周围的各个点被加热到各种不同的温度，电弧区的金属温度可达到1500°C以上，热影响区则为450°C至熔点的范围，离电弧区越远，温度越低，形成梯度极大的温度场。随着电弧前移，在不同的瞬时，这些点有着不同的温度分布，由于在加热过程中有塑性的压缩应变，因此，在焊接过程终了时，温度恢复到了原来温度，结构中产生了焊接应力，同时，结构的形状尺寸发生了畸变，即焊接变形。在变形图中，T形梁焊后发生上挠、旁弯和角变形，经分析可得焊缝的纵向收缩引起了梁的上挠和旁弯，焊缝的横向收缩引起梁的角变形，三种变形为一种总体复杂变形。
三、矫正工艺分析
由于该变形是受热不均匀引起的，如果采用机械冷矫正则因腹板稍宽，刚性不好，压制或锤击都可能会产生新的变形，或变形仍不能完全消除。利用火焰适度加热对低碳钢性能影响不大的规律，采用气体火焰热矫正变形，遵循焊接变形原理，用新的变形来抵消焊接变形，以达到矫正焊接变形目的。该方法的关键在于掌握工件变形的规律，确定合理加热位置和温度，一般情况下，在生产实际中，加热位置、温度、方法选得合适，对于低碳钢，采用600～700°C加热温度，加热处板材呈黑色，效果较好。
四、针对各种变形情况采取不同措施
1.矫正角变形
如图2所示，用两把相同焊炬同时从两条焊缝的背面进行纵向线状加热，温度控制在650°C以下，板材加热带的宽度等于两焊缝所控制范围的宽度，加热深度为平板厚板的2/3左右，注意不要太深，且焊炬匀速移动，移动速度为250mm/min左右，切记加热过程不宜浇水，须随空气自然冷却，这样角变形即可消除。
2.矫正上挠
如图2所示，由于立板较厚（δ18），宜进行三角形加热，温控650°C左右，三角形的底边在立板的上半缘，三角形高度约为立板的1/4～1/3，宽度不应超出板厚的2倍，且从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热到三角形的底部为止，随空气自冷。如果上挠均匀，则加热三角形可均匀布置，并可适当减小加热三角形。如果上挠均匀，则加热三角形可均匀布置，并可适当减小加热三角形。如果上挠不均匀时，则加热三角形应布置在最高点，经一次矫正后仍有上挠现象，可进行第二次加热，但加热的位置应在第一次加热三角形之间，注意同一加热位置加热次数不应超过两次，否则会造成材料的脆化。
3.旁弯矫正
如图2所示，在平板的背面进引三角形加热，加热三角形应分布在平板外凸的一侧，与上挠矫正相同。若平板平面收缩均匀，则加热三角形可均匀布置。若不均匀，加热三角形应布置在平板最外凸处，可第二次加热，但加热位置应在第一次加热三角形之间，应当指出，矫正旁弯后可能出现上挠，此时可采用矫正上挠方法，再次矫正。
焊接引起变形在所难免，变形现象较多且复杂，针对不同变形要分析其变形性质及原因，从而采取相应的矫正措施，并且要有丰富的实践经验，才能做到经济实用，简易有效，真正提高生产工作效率。
复杂条件下综采面支架拆除工艺 第3篇
关键词：综采工作面,复杂条件,支架回撤
综采工作面设备的拆除是煤矿安全生产的重要组成部分, 受设备多、运输环节复杂及其他条件影响等, 综采工作面的拆除工作难度加大, 如何安全、快速地完成综采工作面的拆除[1,2,3,4,5,6,7,8]成为煤矿科技工作者研究的一项重要课题。陈四楼煤矿通过采取拉底、扩帮、堵水等一系列措施, 完成了受复杂条件影响的21501综采工作面设备的拆除工作。
1 工作面概况
陈四楼煤矿21501工作面位于十五采区, 北为FS1正断层;南为南十五胶带下山、-560 m水平轨道巷及其保护煤柱;西为实体煤, 东为21304工作面采空区。工作面走向长774 m, 倾斜长81~169 m。2013年8月底, 工作面推进到停采位置, 具备回撤条件, 工作面待回撤ZY3800-16/35型液压支架共116架。
2 液压支架回撤主要影响因素
(1) 轨道巷原设计断面为矩形 (4.0 m×2.6m) , 受机尾断层以及相邻采空区的影响, 机尾压力较大, 巷道变形严重, 断面收缩为2.2 m×1.8 m, 致使支架无法从轨道巷回撤。而胶带巷两侧为实体煤, 巷道变形量小, 满足运输要求, 故将支架改为从胶带巷回撤, 需要在胶带巷重新铺设轨道, 改变通风路线, 增加了回撤的工作量。
(2) 受机尾断层影响, 机尾90#—116#支架 (工作面支架从机头至机尾编号依次为1#—116#) 采空区有出水现象, 工作面整体为俯采, 且机尾高机头低, 涌出的水冲刷回撤通道, 给回撤带来一定影响。
(3) 工作面收尾时所扩通道规格为:自支架顶梁头距煤帮柱内侧净宽1.8 m, 顶梁下侧距底板净高2.0 m, 受机尾断层和相邻采空区影响, 工作面压力较大, 回撤通道机尾段出现底鼓、帮鼓现象, 变形严重, 致使机尾段84#—116#架处回撤通道高度、宽度均不够, 机尾84#—116#支架全部“压死” (支架明柱伸缩量不足400 mm) , 回撤通道变形前支护如图1所示。
3 回撤前的准备工作
(1) 在机尾84#—116#支架下方打设2根合适高度的木支柱, 一端打在支架底座上, 另一端打在支架大立柱柱窝前, 并在支架的前梁下打2根合适高度的单体支柱, 以支撑支架, 防止支架再被下压。
(2) 拆除胶带巷胶带输送机与转载机, 铺设胶带巷轨道 (型号为22 kg/m) 150 m;安装回撤所需的7部绞车;安装XRB2B-80/20乳化泵, 回撤时给工作面供液;安装2BKJ-No.4.5局部通风机2部, 回撤时给工作面供风;安装起吊棚, 用于装车时起吊液压支架、槽子等各种设备。回撤期间绞车布置如图2所示。
(3) 改变工作面的通风路线, 在胶带巷胶带头处打1道木板墙 (带调节风窗) , 打开胶带巷车场的2道风门, 在轨道巷车场处打设2道风门, 让新鲜风流改为从胶带巷进入。
4 液压支架的回撤
(1) 回撤前机尾段通道的二次拉底、扩帮。回撤通道机尾段出现底鼓、帮鼓, 通道变形严重, 高度、宽度均不够, 回撤支架前首先要进行二次拉底、扩帮工作。拉底步骤:工作面通排铺设1部SGW-40T输送机, 用于外运拉底、扩帮清出的渣块和煤, 且将机头处铺设的轨道下落, 并将铺设的SGW-40T输送机的机头抬高, 以使输送机拉过来的渣可以直接装车, 减少人工清渣量。拉底高度要保证从支架顶梁下侧到回撤通道的底板大于2.0 m, 拉底方法为人工用风镐开挖, 实际拉底深度为:100#—116#架平均1.2m, 为煤底;84#—99#架平均0.7 m, 为砂岩底板。拉底工作完成后, 进行扩帮, 扩帮宽度保证从支架的顶梁头到煤帮柱内侧的距离大于1.8 m, 扩帮方法为人工用风镐扩帮, 扩帮工作完成后拆除铺设的SGW-40T输送机。
(2) 液压支架的回撤。 (1) 100#—116#支架的回撤。以116#支架的回撤为例, 受机尾断层影响, 100#—116#支架底座下为煤底, 在回撤支架前, 采用人工用风镐开挖的办法掏支架底座下的底煤, 掏底高约0.5 m、深约0.7 m;掏底工作完成后, 给支架供液, 升高支架, 由于支架底座下的煤底被掏空了, 升架时, 支架底座会下栽, 这样支架大立柱会有一段行程, 支架就不再“死架”, 接着降架, 收平衡千斤顶, 支架前梁就可以降低, 落过115#支架的侧护板, 然后将1根合适高度的单体支柱的柱根放在115#架底座立柱前, 柱头放在116#架顶梁所带的孔上, 并供液升紧, 停止向液枪供液, 将液枪手把用绳绑住, 防止液枪脱落。拉回撤通道内SDJ-14绞车钩头, 把钩头拴在116#架顶梁上。单独接通116#架的供液管路将操作手把打至降架位置, 对单体柱进行远距离控制供液, 同时点动SDJ-14绞车, 在降架的过程中, 支架脱离受压状态, 依靠单体柱的推力和绞车的拉力将支架向前抽出, 并调向。在调向过程中, 为避免116#架靠向115#架, 可在两支架间适当位置打设1根单体支柱, 边调向边向单体支柱供液, 使116#架顺利完成调向工作。然后调节平衡千斤顶和立柱, 将116#支架调至最低高度, 用机头SDJ-28绞车和起吊棚外SDJ-14绞车将支架拖到起吊棚下装车, 升井。 (2) 84#—99#支架的回撤。以99#支架的回撤为例, 受机尾断层影响, 84#—99#支架底座下为砂岩底板, 人工用风镐挖不动, 故需采用放炮的方式清除支架底座下的渣底。具体方法:在99#架底座前下方打2个深1 800 mm的炮眼, 两炮眼间距为750 mm, 炮眼与底板夹角约20°顺向支架方向, 向采空区侧延伸。支架底座下炮眼布置如图3所示。
每眼装药量0.25 kg (1卷水胶炸药, 实际装药可根据现场情况适当调整) , 采用反向装药, 放炮后, 人工再用风镐清理渣块;掏底工作完成后, 回撤99#支架的方法与回撤116#支架的方法相同。装药结构如图4所示。
(3) 回撤支架期间采空区涌水的处理方法。90#—116#支架采空区有出水现象, 工作面整体为俯采, 且机尾标高大于机头标高, 涌出的水流入回撤通道, 冲刷回撤通道底板, 尤其是煤底段, 向外拖拉支架时, 支架底座下会堆积大量的煤, 给支架的拖运带来一定的困难, 也增加了清煤工作量。为解决这一问题, 采取以下方法: (1) 采空区涌水的治理。在回撤通道机尾采空区出水段, 沿煤墙开挖一个水沟, 把水引到90#架煤墙处, 在此处用废旧的水泥袋装碎煤, 垛成一个矩形水坑, 然后把1根152 mm的塑料水管透过所垛的、装有碎煤的水泥袋插入水坑。由于工作面整体标高为机尾高于机头, 故可以将水引到机头去, 在机头掘一个泵坑, 用水泵将水排出。在支架回撤过程中, 每隔20架, 垂直于通道方向用废旧水泥袋装碎煤打隔水墙, 用于阻止未被完全引出的采空区涌水。 (2) 为了不让涌出的水冲刷84#—116#架底板, 尤其是对底板为煤底段通道的冲刷, 以防止拖拉支架时支架底座下堆积大量的煤和渣。首先在底板上铺上一层废旧的风筒布用来隔水, 然后在风筒布上再铺上一层4m的半圆木, 并用铁丝把相邻的2根半圆木两两固定, 当支架在木料上拖运时就不会拖拉煤底了。便于支架往外拖运, 也减少了工人清煤的工作量。
5 结语
陈四楼煤矿21501工作面支架的回撤受到断层、采空区水以及巷道变形严重等因素的影响, 但通过拉底、扩帮、放炮、水治理等方法, 成功回撤了工作面的支架, 尤其是机尾段32台“死架子”的安全回撤, 为今后类似条件工作面液压支架的回撤积累了经验。
参考文献
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射灯罩复杂件成形工艺及模具 第4篇
本文所述射灯灯罩零件经尺寸简化后如图1所示,其主要功能是安装灯管和反射光线,用于户外广告或建筑物外墙景观照明,零件形状要求平滑、光整,以保证良好的反光度,此零件使用量很大。零件材料为5A03铝合金板,料厚0.5mm。此零件形状复杂和不规则,为空间曲面,而且尺寸精度和表面精度要求较高,表面无皱折及明显伤痕,毛刺要小,端口要平整,在圆弧顶部开有φ4mm小孔,两侧面开有φ50mm大孔。
1 射灯罩成形工艺分析[1]
制件口部形状基本成正方形带凸缘,底部宽度方向成弧线形,长度方向两边折弯成盒形,所以,制件基本上可按带凸缘的盒形件成形工艺来考虑。由于制件的形状复杂,要准确计算其毛坯尺寸比较困难。但可以参照盒形件毛坯尺寸的计算方法来估算。在成形工艺上,简单的做法可以先拉深成形,再用切边模切出口部凸缘,这样就需要一道端口切边的工序,从而增加了制造的成本,经工艺分析,拟将端口切边工序放在拉深之后同一模具完成,也就是将整个制件制造工艺分为成形和切边两道工序,第一部分是灯罩形状成形;第二部分为灯罩口部切边。通过调整拉深凹模与下顶板高度差尺寸,满足制件高度尺寸的问题不大。而且由于拉深完成后直接切边,毛坯可以控制到最小的尺寸。拉深切边工序完成后,在冲孔模上再进行冲孔的工序。结合工厂条件及生产批量,制订盘盖成形工艺如下:
工序1:剪料,用剪板机剪裁条料,以备后工序使用;
工序2:拉深成形,如图3所示;
工序3:拉深成形到位,切边尺寸202 mm×201 mm;
工序4:冲孔,以制件内形及底面定位,冲两侧横向孔2-φ50 mm和圆弧顶φ4 mm。
2 工艺计算及设备选用
2.1 毛坯尺寸计算
本案制件相对高度H/B=0.47,属于低盒形件,故可以一次拉深成形。根据盒形拉深成形特点,圆角部分为拉深变形,直边部分为弯曲变形件,长度方向按最长处尺寸计算(图1主视图),宽度方向(图1左视图)按弧线段和支线段展开尺寸计算,毛坯形状尺寸如图2所示,按带凸矩形件毛坯尺寸计算如下[2,3](如图2):
式(1)~(4)中,Ay—凸缘长度;Ry—凸缘圆弧角半径;rg—底部圆角半径;ry—壁部与凸缘间圆角半径;rcp—平均半径,r—工件角部圆角半径;A、B为矩形件长、宽尺寸。
本案制件宽度方向B为圆弧和直线段组成,按弯曲展开公式计算所得:B=270mm。将数据代上述公式计算所得:R=39.96mm,L=360.82mm,K=278.82mm。
考虑到切边余量和毛坯加工的方便性,以及H/r=8.5≥5~5.5的角部变形特形,取R=43mm,L=366mm,K=286mm,直线连接长宽方向边角,如图2上部所示。
2.2 成形工艺力计算
制件成形工艺力是由压边力和拉深力等组成。
制件成形压边力计算:
式(5)中,P1为压边力,N;S为压边圈面积直径,mm2;p为单位面积压边力,MPa,查表取1.2~1.8。
将相关数值代入式(5)经计算得P1=11 490 N。制件成形拉深力计算:
式(6)中,P2为拉深力,N;A、B分别为制件的长宽尺寸,mm;σb为材料抗拉强度,MPa,查表取200MPa;Ka为系数,查表取0.7。
将相关数值代入式(6)经计算得P2=55 216 N。
综合上述两项知,成形工艺力总和约为66.7k N。
因此,成形工序选用1 000 k N液压压力机,经过生产检验满足要求。
3 模具结构及工作过程
根据上述的工序安排,设计出如图3所示的成形复合模。模具中,压料圈7由数个螺纹顶杆吊装,由内置弹簧提供压边力,拉深凸模采用销钉20、螺钉21吊装结构,方便加工和节省成本。该复合模具有拉深和切边功能(从工序2至工序3)。
模具工作时,毛坯由下模弹性卸料板承托,用圆销定位,由压边圈7压边,上模下行,拉深凸模(下称凸模)19和拉深切边凸凹模(下称凸凹模)13进行拉深;当拉深深度达到尺寸要求,即制件成形及顶板14到达下止位时,凸凹模与切边凹模(下称凹模)进行冲裁,便完成制件口部切边的工序。如图3所示,左半图为拉深到下止位和切边工作状态,右半图为模具工作起始状态。拉深切边完成后,上模上行,由顶板14将制件从凸凹模内顶出,切边废料由卸料板10从凸模退出。至此,完成一个冲压流程[2,3]。
3.1 成形复合模的设计要点
拉深模采用正装结构,有利于压边、毛坯的定位及提高制件的质量,且出料取件顺畅。
这里有几个相关尺寸需要关注:(1)拉深凸模与切边凹模的高度配合应满足制件拉深高度;(2)拉深凹模内部顶板的高度差应等于制件的高度,并且可通过调整此尺寸来满足制件高度尺寸要求;(3)凸模端面与切边凹面高度差应满足在拉深下止位时,凸凹模刚好嵌入凹模深度略大于板料料厚,从而保证有效的切边冲裁而又不至嵌入过深;(4)压边圈与凹模的配合,在冲压过程中,应保证压力圈能畅顺进出凹模型腔,所以压力圈上表面周边要倒角,压边圈与凹模高度差,要保证在拉深下止位,模具在完成切边的时候,压力圈上表面与垫板8之间有一定2~3mm的空位[6,7]。
3.2 弹性卸料板设计
弹性卸料板的安装高度要求与凹模平齐,不能凸出凹模表面,以免影响拉深成形,所以卸料板对冲裁压边力不大,只在冲压初始阶段起承托板料的作用和在开模时又起卸除废料的作用。
3.3 退料机构设计
本模具容易卡涩在凸凹模,所以在凸凹模内设置了顶板,以便将制件从凸凹模中顶出,同时作为拉深深度的调节零件,保证制件拉深高度尺寸要求。
3.4 冲孔模的设计要点
冲孔模如图4所示,横向冲孔采用卸楔滑块模结构。模具工作时,以制件外形和底面定位,一次性将各型孔冲出,以保证各型孔的精度。由于制件在不同的平面上有型孔,必需严格配制异形凹模各冲裁平面与制件的配合,要保证冲孔废料的顺利排出等。横向水平冲孔装置要注意模具结构的强度和刚度。
4 结束语
该灯罩成形模和冲孔模已经试模成功,制件的质量符合图样要求。整个生产过程只用两副模具,模具结构简单,生产效率高,证明工艺方案和模具设计是合理的。
摘要：常用的广告牌射灯灯罩是一种复杂成形件,由于灯光反射度的要求,表面要求比较高,所以成形难度较大,通过对其结构和冲压工艺分析和计算,制定了一套可行的成形工艺,设计了一种复合模具,拉深成形和凸缘切边一次完成,再通过一副横向和纵向冲孔模完成冲孔,全套生产工艺仅需两副模具。介绍了该成形复合模具的结构、灯罩的冲压过程和模具的设计要点。
关键词：射灯罩,复杂成形件,复合模具,凸缘切边,冲孔模
参考文献
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古471-2-平某井复杂钻井工艺 第5篇
1、施工处理方案
大斜度井段施工中出现较严重的遇卡现象, 其主要原因是水基钻井液润滑性较差, 对泥岩段抑制性不强, 携屑能力差;柴油机带泵排量低, 不利于携屑;该区姚家组泥岩夹层井径扩大率小。针对第一次出现卡钻的原因分析, 现场制定的应变措施是:
1) 定向钻进2-4m, 大幅度活动钻具, 可反复划眼达到扩大井径破坏岩屑床的目的。
2) 水平段以复合钻为主, 钻进100m, 短起下钻150m。
3) 钻进异常时通井, 向井内打入高粘度、高切力的钻井液10m3 (稠塞) , 清理干净井内的岩屑。
4) 通井时采取双泵 (φ150m m钢套) 循环的方式, 提高钻井泵的排量至2.4m3。
5) 降低钻井液摩阻。加大渣油、润滑剂混入量, 控制摩阻系数≤0.05
6) 在保证井眼稳定前提下降低钻井液密度至1.30g/cm3。
7) 遇卡时, 一方面采取大排量循环, 另一方面采用转盘施加正扭矩活动与上提下放活动钻具相结合。
2、施工技术难点
(1) 由于没有陀螺测斜仪, 在转盘面将斜向器斜面定准方位是开窗作业的关键。
(2) 开窗后, 因为有255m侧钻裸眼段 (850-1105m) , 为了防塌, 要求钻井液具有良好的携砂能力、良好的井眼稳定性、润滑性和较低的摩阻, 确保井眼畅通, 防止井下事故的发生。
(3) 侧钻井眼是水平井的直井段, 既要打直, 又需与老井眼防碰, 更增加了施工难度。
(4) 该水平井使用的硅基阳离子钻井液体系, 在钻井施工中, 托压现象严重, 摩阻大, 携屑能力较差, 易泥包钻具, 卡钻频繁
(5) 该水平井2138m着陆, 2215m出油层。因目的层油气显示差, 甲方地质导向人员决定降井斜, 找下一个层。现场更改了水平井钻井设计, 井斜从89.77°降到了81°, 垂降幅度较大 (34m) , 有时还要增井斜, 井眼轨迹出现了2个阶梯, 给钻井施工和完井作业增加了很大的难度。
3、施工过程
由于在导眼井完钻后的回填封固 (井段1480-2104m) 中, 固井加入的缓凝剂失效, 出现钻具固在井内的事故, 经过倒扣、套铣, 落鱼总长507m, 鱼顶911m。由于钻具固在技术套管内, 且紧靠套管壁, 事故处理较为复杂。我们采取了在技术套管内开窗、侧钻的措施。开窗点的选择结合了声变曲线, 选择水泥封固质量好、且无套管接箍的井段, 确定在井深850m。经过刮管、通井、井口转盘面定方位、斜向器座封、开窗磨铣、修理窗口等工艺, 开窗施工成功。
开窗后的直井段防碰施工, 采用钻具组合为:φ215mmPDC+φ165mm螺杆 (0.75°双螺扶) +M W D仪器+φ159m m无磁钻铤1根+φ159mm钻铤4根+φ127mm加重钻杆+φ127mm斜坡钻杆。MWD仪器跟踪的方式, 随时调整井眼轨迹, 为下一步定向段的施工打好基础, 实现了远离老井眼, 避免了与老井眼相碰。
为减少卡钻几率定向段钻具组合:φ215mmPDC+φ165mm螺杆 (1.25°单螺扶) +LWD
仪器+φ159mm无磁钻铤1根+φ159mm钻铤4根+φ127mm加重钻杆+φ127mm斜坡钻杆。
水平段控制要求钻具组合要有较强的稳平能力, 并且具有随时调整井眼轨迹的应变能力。水平段钻具组合:φ215mmPDC+φ165mm螺杆 (0.75°双螺扶) +LWD仪器+φ127mm无磁加重钻杆1根+φ127mm加重钻杆+φ127mm斜坡钻杆。钻进参数:钻压30-40KN, 转数30-40r/min, 排量30l/s, 钻井液密度1.30g/cm3。
具体卡钻情况如下:
⑴井深2183.6m, 正常复合钻进, 上提钻具出转盘面活动钻具, 发生卡钻。上提1200KN。钻井液比重1.32g/cm3, 粘度76s。
采取的措施:钻井液始终保持循环状态, 并处理钻井液, 加入2吨润滑剂。钻具始终保持活动。3小时10分钟后解卡, 现场决定长起下φ215mm牙轮加φ214mm螺扶通井。
⑵钻进到2230m时, 2215m出油层。进行短起下钻, 起到直井段。下完钻, 循环钻井液, 在活动钻具的过程中, 发生卡钻。上提1300-1400KN活动钻具, 循环3小时30分钟后解卡。混渣油12m3, 循环均匀后, 起钻, 检查钻具 (泥包) 。
⑶井深2303m时, 上提活动钻具遇卡。上提1200-1500KN活动钻具循环解卡, 钻井液比重1.28g/cm3, 粘度71s。
⑷井深2303m下完钻, 活动钻具循环钻井液时, 遇卡显示1200K N。在井口甩掉1个单根, 增加活动范围。在循环钻井液1小时后, 发生卡钻, 遇卡1400KN。钻头距离井底5m。密度1.29g/cm3, 含砂2%, 泥饼1.4mm。2小时10分钟后, 上提活动1250KN解卡。
⑸钻进到井深2430m时, 划眼1次后, 上提发生卡钻。最高上提1450KN, 循环状态下活动钻具并转盘反复施加正扭矩, 2小时30分钟后解卡。钻进至井深2450m完钻。
4、结论及认识
(1) 开窗侧钻技术是解除此类封井事故的有效手段, 可避免套铣倒扣等复杂工序, 节省钻井成本, 快速解除事故。
(2) 在没有陀螺仪的情况下, 使用单点测斜仪在开窗下斜向器前定方位, 既准确又节余了较高的仪器租用成本, 是个成功的尝试。
(3) 本井使用的φ215.9mmPDC钻头, 在古龙地区姚家组井径扩大率小。在今后的水平井施工中, 建议使用φ218mm PDC钻头, 以增加井径扩大率, 减少卡钻几率。
(4) 应提高钻井泵的排量, 对于解决大斜度井段岩屑床的问题, 有很好的效果。
(5) 准确把握地质导向, 有利于水平井井眼轨迹控制和事故预防。
(6) 滑动钻进时, 应该经常上下活动钻具, 钻进完一个单根要划一遍, 保证井眼畅通, 施工中要落实好工程技术措施, 防止复杂、事故的发生。
(7) 建议该区采用油基钻井液钻水平井或完善水基钻井液体系。
(8) 封固导眼井技术措施一定要完善, 预防事故发生。
非轴对称复杂构件的成形工艺优化 第6篇
近年来,随着新型飞机、导弹、舰船和汽车等向小型化、轻量化、精密化、高性能和低成本的方向发展,薄腹高筋类构件以其重量轻、占用空间小等优点受到青睐。这类构件通常被设计成带有高筋或复杂的截面,整体成形载荷较大[1,2,3]。
如图1所示为非轴对称复杂构件的六分之一模型,该构件截面复杂,内表面有加强筋,经常用于承受瞬间冲击载荷。由于该构件截面复杂,成形过程中容易发生金属流动的不规律,一次成形载荷可能会比较大。本文通过Deform-3D有限元模拟与实验验证对非轴对称复杂构件进行成形工艺优化,达到降低载荷的目的[4]。
1一次整体成形有限元模拟
1.1数值模拟参数设置
以非轴对称复杂构件的实际尺寸在UG中建立数值模拟几何模型,并生成STL图形数据文件,导入到Deform-3D有限元软件中。为了提高有限元模拟效率,使用模型的六分之一进行模拟,如图2所示。模型选为刚塑性有限元模型,模具为刚性,不发生变形和破坏。模拟时假设坯料与周围环境没有热交换,坯料温度设定为460°C,坯料材料选定为铝合金7A04。上模下降速度为5mm/s,摩擦模型为剪切模型,坯料与模具之间的摩擦因子为0.25。坯料网格尺寸的设置会影响模拟精度与时间消耗。网格尺寸太小,模拟精度会提高,但需要较长的模拟时间。所以坯料网格绝对最大尺寸定为6mm,绝对最小网格尺寸定为3mm,坯料网格数为20000[5,6,7]。
1.2模拟结果分析
图3为非轴对称复杂构件一次整体成形模拟过程,图4为一次整体成形的速度流动场分布,图5为一次整体成形行程载荷曲线。由图3和图4可以看出,一次整体成形过程中坯料变形比较均匀,最终成形没有产生缺陷。但是由图5可以看出,该构件最终成形载荷较大,所提供的设备并不能满足所需的载荷,所以一次整体成形是不现实的。
2两次局部加载成形过程模拟
一次整体成形需要更大的压力,如果载荷非常大的话,很容易损坏模具,而且现有的设备并不能满足所需载荷需要,所以研究通过两次局部加载成形来降低载荷是很有意义的。
如图6所示为非轴对称复杂构件两次局部加载成形过程,模拟过程中的主要参数设置不变。一次整体成形过程中载荷较大的原因是随着上模向下移动,坯料与上模的接触面积越来越大,模具的充填能力减小,导致成形载荷增大。两次局部加载成形过程中,先减小上模与坯料的接触面积,如图6a所示为预成形,预成形上模与终成形上模最大的区别就是接触平面,其目的是减小与坯料的接触面积,提高模具的充填能力。首先坯料向下挤压,然后金属沿着上模侧面向上流动,可认为是反向挤压。图6b所示为终成形,终成形也是局部加载,在终成形上模的压力下,预成形件的侧面金属通过局部加载充满模具的模膛。如图7所示为两种不同成形方案的行程载荷曲线,可以看出局部加载成形所需的最大载荷明显低于一次整体加载成形所需 最大载荷。所以局部加载成形能有效降低成形载荷[8,9]。
3两次局部加载成形实验
为验证模拟结果,进行非轴对称复杂构件两次局部加载成形实验。实验坯料为 铝合金7A04,模具材料为H13,成形过程中润滑剂为水溶石墨。预成形阶段坯料的锻压温度为460℃,模具温度为440℃;终成形阶段预成形件温度为470℃,模具温度为445℃[10]。上模的移动速度为5mm/s。成形过程需要一定的 保压时间。成形过程如图8所示。
该构件在12000k N压力下压成,采用两次局部加载成形工艺没有发现缺陷,构件质量和尺寸都满足后续处理的规定。通过T6热处理工艺提高该构件的机械性能。在室温下测试该构件的力学性能,抗拉强度大于540MPa,屈服强度大于460MPa,延伸率大于8%,机械性能完全符合要求。实验结果与模拟结果相吻合,验证了模拟结果与理论分析的可行性。
4结论
通过有限元模拟与实验验证对非轴对称复杂构件成形工艺进行优化。模拟结果与实验结果证明两次局部加载成形所需载荷明显降低,现有设备可以满足成形所需最大载荷,实验得到的成形件力学性能完全符合要求,尺寸精度也满足后续处理的规定,没有发现缺陷。
摘要：通过有限元模拟与实验验证对非轴对称复杂构件成形工艺进行优化。带有V形高筋的复杂形状构件作为关键承重部位被广泛应用。模拟了一次整体加载成形和两次局部加载成形的成形过程,研究了金属的流动特点。模拟结果显示,两次局部加载成形明显降低了成形载荷,提高了金属的充填成形能力,所需的成形载荷明显低于一次成形所需载荷。本文研究了金属成形时所需的成形载荷和速度流动场分布。实验结果表明两次局部加载成形明显降低了成形载荷,成形件满足尺寸精度与机械性能要求。
复杂工艺 第7篇
关键词：加工监控,复杂零件,工艺信息,OPC
0 引言
数控加工过程中,难免因刀具磨损破损、刀轨错误等原因导致零件质量出现问题,若能对加工过程进行实时监控,及时发现并控制异常加工状态,对保障零件加工质量和交付周期,以及降低生产成本具有重要意义。
目前,在汽车制造等行业中一些零件批量大、加工工艺简单稳定的自动化生产过程中,商业化监控系统已经得到成熟应用,如以色列OMA-TIVE自适应控制系统、德国ARTIS刀具监控系统等。但是这些监控系统对加工状态的识别完全基于物理信号,在飞机结构件等复杂零件的加工过程中易受加工状态波动的影响,频繁产生误报警而影响正常生产。
近年来,国内外均对数控加工监控技术开展了大量研究,多元线性回归[1]、神经网络[2,3,4]、贝叶斯网络[5]、马尔可夫模型[6]、粗糙集[7]、自适应神经模糊推理系统[8]等多种方法被用于加工状态识别[9]。但是,这些研究主要还是对物理信号进行分析,并未考虑工艺的影响;此外,受应用环境限制,多数研究成果还未能转化到实际工程应用中。
因此,本文从实际生产出发,提出融合零件工艺信息和物理信号的方法来提高复杂零件加工状态的识别准确率。为验证该方法的可行性,基于西门子数控系统OPC接口开发了一套远程监控系统原型,结合工艺信息和主轴实时切削功率对加工状态进行识别,一旦发现异常,立即控制机床停止加工;并在典型飞机结构件上开展了应用验证,结果表明融入工艺信息后,加工状态识别准确率明显提升了。
1 商业化监控系统问题分析
德国ARTIS刀具监控系统是目前国际上最优秀的加工监控系统之一。笔者开展了该系统在飞机结构件数控铣削加工过程中的应用研究,发现该系统提供的两种主要监控模型均不适用于类似小批量、复杂零件的加工过程。
(1)Standard模式。Standard模式是通过对前两次加工进行学习来确定放大系数和参考曲线,之后将每次加工的信号曲线与参考曲线进行对比来判断加工状态的,适用于钻孔等简单加工过程的大批量自动化加工。但在飞机结构件等难加工材料大型复杂零件小批量铣削加工中,多数零件的加工时间很长,学习量太大,更重要的是:监控曲线和参考曲线是通过时间对齐的,任何的人工干预均会导致学习或监控失效,甚至影响正常加工。
(2)DX/DT模式。DX/DT模式是通过采集一段时间内的信号来确定上下动态极限的,通过动态极限来识别后续加工中异常的快速信号变化,适用于加工过程稳定的单件、小批量零件加工过程。而在复杂零件的铣削加工过程中,很难避免加工状态的波动,这些波动很容易导致ARTIS刀具监控系统误报警,从而影响正常生产。
通过ARTIS刀具监控系统在飞机结构件中的应用研究可以发现,复杂零件加工过程中,工艺波动导致的信号变化远大于刀具磨损/破损引起的变化。因此,如何分离工艺波动的影响是实现准确监控的关键。而当前的商业监控系统仅基于物理信号对加工过程进行识别,难以适应复杂零件加工过程。
2 融入工艺信息的加工状态识别方法
基于ARTIS刀具监控系统在飞机结构件数控铣削加工中的应用分析,为解决工艺波动导致的误报警问题,从工程实用的角度出发,本文提出以下两种融合工艺信息和物理信号的加工状态识别方法。
(1)基于加工坐标对齐信号。ARTIS刀具监控系统的Standard模式中,实时信号曲线与参考曲线基于时间对齐。因此,加工过程不能受到任何人工干预,只适用于完全自动化的生产过程。然而,目前飞机结构件等复杂零件的数控加工过程尚未完全实现自动化,难免会有人工干预。但是,若将实时信号与参考信号基于加工坐标对齐,对每一个加工位置都参考正常加工时的信号进行监控,这样虽然需要更多的查询时间,但可避免改变倍率、暂停加工等人为干预对监控产生影响。即
if
then
控制条件为
式中,X、Y、Z为当前采集到的信号对应的X、Y、Z轴坐标值;Xi、Yi、Zi为第i个参考信号对应的X、Y、Z轴坐标值;Xi+1、Yi+1、Zi+1为第i+1个参考信号对应的X、Y、Z轴坐标值;Pmax为当前加工位置的信号极限值;η为允许的监控信号上升比例;Pi为第i个参考信号值;P为当前采集到的信号值。
(2)随工艺变化自动调整监控极限。正常加工过程中,加工状态的波动通常是由工艺参数(主轴转速S、进给速度F、切宽Ae和切深Ap以及刀具直径等)的变化引起的。因此,通过在加工过程中实时采集工艺参数,根据工艺参数的变化自动调整监控极限,即可消除工艺波动对监控的影响,从而准确识别出异常状态。各种工艺参数下的极限值需要通过试验或从实际生产中积累。
此外,为避免主轴转速变化、进刀等导致的信号突变引起误报警,可采用延迟时间进行过滤。即当实时采集的监控信号满足下式:
时,报警并控制机床停止加工。其中,T为实时采集的信号值连续超过极限值的持续时间;Tmax为报警延迟时间。
3 远程监控系统原型开发
为验证上述识别方法的可行性,本文基于数控系统OPC接口和以太网,采用VB开发了一个远程监控系统原型。
3.1 系统软硬件结构与配置
系统硬件结构如图1所示,主要包含数控系统PCU、数控机床PLC及PC三个部分,相互之间通过以太网连接。监控软件运行在PC上,执行机床运行数据远程采集、加工状态识别和PLC远程控制。系统软硬件配置如下。
(1)PLC硬件配置。通常机床PLC的CPU不带网口,需要加装以太网接口模块。本系统基于西门子840D数控系统搭建,采用的PLC为S7-300,因此加装CP343-1模块,并完成组态。
(2)PCU软件配置。通常数控机床PCU都带有以太网口,不需要额外加装,但是若要在PCU上进行PLC组态,需要安装组态软件。根据CP343-1模块的版本,本系统安装Step 7V5.5。
(3)PC软硬件配置。(1)硬件配置。PC需要分别与数控系统PCU和PLC进行以太网连接,因此需要安装2个以太网卡。(2)软件配置。(a)安装组态软件,以组态PC Station站点,软件版本根据硬件组态需求选择,本系统安装Step 7V5.5。(b)安装OPC接口,以运行基于OPC接口开发的监控软件。对西门子数控系统,可安装SIMATIC NET,安装后自带西门子OPC接口以及连接测试工具OPC Scout。软件版本根据PC操作系统选择,本系统安装SIMATIC NET2006。(c)安装VB或VC开发平台(分别对应OPC自动化接口和定制接口),以满足监控软件的开发与调试修改。本系统采用OPC自动化接口,因此安装Visual Basic 6.0。
3.2 监控软件开发
OPC服务器有两类接口:定制接口和自动化接口。本文采用更为方便的自动化接口,使用VB6.0编写监控软件。安装接口后,在VB的“工程-引用”中勾选Siemens OPC DAAutomation2.0即可引用OPC自动化数据接口。
西门子数控系统内部变量的OPC服务器为OPC.SINUMERIK.Machineswitch;PC与PLC的通信通过本地OPC.SimaticNET服务器建立S7连接。使用OPC自动化接口函数,很容易编写OPC客户端软件采集数控系统内部变量数据、读写PLC变量值。
已有研究表明,切削力、刀具磨损状态等与主轴切削功率相关。因此,本系统采用主轴切削功率作为监控信号;为保证实时性,采用门限法为控制决策方法;采用报警延迟时间过滤信号瞬间突变。对应于本文提出的两种识别方法,软件包含了两种监控模式,其运行流程分别如图2和图3所示。软件主要功能如下:
(1)机床运行数据采集。实时读取、显示、保存数控系统内部的机床运行数据,如程序名称,主轴功率、主轴转速、进给速度、各轴坐标值等。
(2)数据曲线绘制。实时绘制主轴功率曲线及监控极限。
(3)加工过程控制(可选)。当实时采集的主轴功率大于设定极限值、且持续时间大于给定延迟时间时,控制PLC停止机床加工。
3.3 OPC远程连接配置
本系统中OPC远程连接配置包含两个部分:(1)通过以太网建立OPC服务器与PLC的S7连接配置;(2)远程访问OPC Server的DCOM配置。其中,西门子S7PLC与PC的OPC通信连接与测试方法可参见其帮助文档[10];远程访问OPC Server的配置可参考DCOM配置相关资料,需要注意的是:必须保证PCU与PC具有相同的用户名和密码。
4 应用验证
为验证该系统的可行性,在几项典型飞机结构件数控铣削加工过程中进行了应用测试,实时采集机床运行数据、写PLC值控制机床停止加工及数据显示、保存、曲线绘制等功能均能有效运行。
图4所示为某飞机结构件某铣削工步加工中采用加工坐标对齐模式进行监控时的软件运行情况(此例中只读取了X、Y坐标和主轴功率值),从图中可以看出,每一加工位置处的极限值都是根据正常加工时的参考值计算的,从而消除了工艺波动引起的信号变化对监控的影响。该工步加工过程中,刀具未发生严重磨损或断裂,系统未发生报警。相比之下,采用ARTIS监控,会在多处发生误报警。
图5所示为某飞机结构件加工中对某外形侧铣工步采用自动调整极限模式进行监控时的监控曲线。从图5中可以看出,主轴功率极限(图5中直线表示设定的功率极限,曲线表示实时采集的功率)随加工参数(包括切深、切宽、进给速度、主轴转速、刀具直径等)的变化而变化,避免了加工参数变化造成的工艺波动引起的误报警;此外,通过延迟时间消除了进刀等原因造成的信号突变引起的误报警。
应用测试表明,本文提出的两种融入工艺信息的加工状态识别方法能有效减少复杂零件加工监控中的误报警。但是,要实现既不漏报、又不误报的最佳监控效果,需从实际加工过程中不断积累,获得最佳的极限参数值。
此外,受数控系统厂商对OPC接口数据采集频率的限制(采用以太网,西门子数控系统最大为10Hz),该系统的控制实时性稍差,对刀具磨损等情况可满足要求,但是若出现刀轨错误、机床故障等情况,其对零件/机床的保护能力有限,特别是在高速加工中。
5 结论
(1)提高加工状态识别的准确率是监控系统有效运行的关键。在物理信号采集的基础上,融合具体的零件工艺信息,是一种有效、可行的手段。
(2)基于数控系统OPC接口,用户可以很容易地结合自己的零件工艺以及生产模式开发适用的远程加工监控系统,一方面可以追溯零件加工过程,另一方面,也可减少零件质量事故,降低成本。
(3)要实现最佳的监控效果,需要从实际生产中积累大量基础数据,逐步逼近最优的参数设置。
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大型复杂多工位级进模装配工艺研究 第8篇
随着汽车工业的迅猛发展, 多工位级进模因其“高精度、高效率、高寿命”的独特优点在汽车零部件加工中得到了广泛应用, 大尺寸、结构复杂零部件也开始使用多工位级进模进行成形, 目前在汽车零部件多工位级进模技术领域, 大型复杂多工位级进模工位数可达几十个, 最大长度可超过6 m, 单套模具重达100 t[1,2]。多工位级进模的装配工艺方法及装配质量将直接影响级进模冲压稳定性、制件精度和模具寿命[3,4], 故实际生产对级进模, 尤其是大型复杂级多工位进模装配工艺有着极高的要求。
本文首先对大型复杂多工位级进模的装配工艺及要求进行叙述, 然后根据生产实践经验对装配过程中的准备工作、工艺流程及工序安排、操作要点等进行了总结, 本文的研究将对大型复杂多工位级进模的装配工作起到较强的实际指导作用。
1 大型复杂多工位级进模的装配要求
1.1 级进模外观和安装尺寸要求
模具外观质量将直接影响冲压件成形质量及工人的操作安全;为保证级进模的装配质量及精度, 还要求模具零件尺寸保持在设计加工的尺寸范围[5]。级进模外观和安装尺寸要求主要包括:
(1) 模具外露部分锐角应倒钝, 安装面应光滑平整, 螺钉、销钉头部不能高出安装基面, 并无明显毛刺及击伤痕迹[6];
(2) 模具的闭合高度、安装于压力机上的各配合部位尺寸, 应符合选用设备的规格;
(3) 装配后冲模应刻有模具编号和产品零件图号, 并设有起吊孔。
1.2 总体装配精度要求
模具装配是级进模具制造中的关键过程, 为获得良好的装配质量和精度, 除了需严格控制模具各装配零件的加工制造尺寸和精度外, 还应对模具装配精度提出以下要求[7]:
(1) 模具各零件的材料、几何形状、尺寸精度、表面粗糙度和热处理硬度等均应符合图纸要求, 各零件的工作表面不容许有裂纹和机械损伤;
(2) 模具装配后, 必须保证各零件间的相对位置精度, 如模板之间的平行度, 以及凸凹模同其固定板间的垂直度等;
(3) 模具的所有活动部位, 应保证位置准确、配合间隙适当、动作可靠、运动平稳;
(4) 模具的紧固零件, 应牢固可靠, 不得出现松动和脱落;
(5) 模具在装配后, 上模座沿导套上、下移动时, 应平稳无滞涩现象, 导柱与导套的配合精度应符合规定标准要求, 且间隙均匀;
(6) 装配后的凸模与凹模间隙应均匀, 并符合图样上的要求;
(7) 制件冲压时, 定位要准确、可靠、安全;
(8) 装配后, 要确保送料、出件、废料排出顺畅。
2 级进模装配前的准备工作
为了使级进模的装配工作得以顺利进行, 在进行装配前须彻底熟悉模具的总体装配工艺规程, 检查核对模具零件并准备好标准件及相关材料, 以及掌握模具验收技术条件[8]。级进模装配前应着手的准备工作主要包括:
(1) 认真阅读产品图纸、工序图, 了解产品的材料特性及关键尺寸公差、外观要求等;
(2) 仔细阅读模具装配图、排样图等, 掌握模具的装配关系、装配技术要求、配用设备等, 对不清楚的、发现错误的、判断可能出现的失效, 要及时与模具设计人员沟通;
(3) 对照模具装配图零件明细表, 检查、清点模具零件是否配套齐全;
(4) 仔细检查模具零部件, 了解模具零件图纸的异常处理信息, 注意检查模具主要零部件的尺寸、配合、外观质量等, 防止不合格的零件进入装配;
(5) 所有模具零件要进行合理的消磁处理, 消磁方法为:小零件放在消磁器上来回推3~5次, 对于大零件, 使用消磁器在零件上来回运动, 直到磁性完全消失;
(6) 所有淬火过的螺纹孔必须用丝锥重攻一次, 消除淬火引起的螺纹变形;
(7) 按图纸及相关要求严格进行拉深模、压形模、翻边模等成形模的凸、凹模、压料板工作表面的抛光工作, 达到模具要求的表面粗糙度要求;
(8) 按图纸及相关规范完成模具零件非工作边的倒钝 (一般为C2~C3) , 清理毛刺、清洁零件表面;
(9) 对照模具标准件清单, 检查标准件是否按要求准备到位。
3 级进模装配工艺流程及工序
3.1 级进模装配工艺流程
多工位级进模具的装配工艺流程通常为:上、下模架的装配→凸、凹模间隙、型面的检配→下模的装配→上模的装配→上、下模的合装→进入试模 (对于成形模、级进模成形部分, 装配检查无干涉后, 要先试冲出初始样件, 再在FIT模机上飞模合格后, 才能上机试模出样件) , 中间根据具体情况穿插部分零件的组合加工[9]。级进模基本结构如图1所示。
3.2 装配各工序的要求
模具装配图样和技术要求, 将模具零件按一定的工序顺序进行配合、定位、连接、固定等使其成为一体, 最终成为完整的模具结构。各装配工序的偏差均将对模具整体装配精度造成影响。
(1) 组合加工:根据加工工艺要求, 需进行组合加工的零件要优先安排装配配送加工, 保证加工进度。各零件在组合加工前必须打定位销孔, 并按图纸检查零件, 保证配装到位。
(2) 上、下模架的装配:首先按图安装模板吊耳, 要求吊耳拧紧到位, 安全可靠;以模板上的导柱、导套安装孔或销孔为基准配装导柱、导套及其附件;合上、下模架, 用红丹检查导向件是否均匀配合, 若配合不良, 则需调整;按模架图装配上、下模筋板、装夹板等, 检查筋板是否与导柱、模板废料孔干涉。
(3) 凸、凹模间隙、型面的检配:按图纸要求的间隙用塞尺、切纸逐件配对检查冲裁凸、凹模间隙, 用红丹垫料片、铅丝检查成形模的型面配合及间隙, 若间隙不均匀或型面干涉, 则要加工返工或修配, 要求成形模型面配合的研合率达到85%以上。
(4) 下模的装配:按照图纸以下模板上的定位基准 (定位销孔、定位键等) 依次配装垫板、固定板、下模 (凸、凹模) 或下模镶件、退料板等。注意检查下模镶件同固定板的配合是否符合图纸H7/m6的配合要求;注意暂不安装退料板弹簧, 以便合模后检查是否有干涉问题存在;针对个别需要配钻孔的区域, 应先检查打点位置后再钻孔配装。
(5) 上模的装配:按照图纸以上模板上的定位基准 (定位销孔、定位键等) 依次配装垫板、固定板、上模 (凸、凹模) 或上模镶件、退料板等;部分上模刃口 (工艺要求的上模板定位销未加工部分) , 以下模为基准调配间隙装配。注意检查上模镶件同固定板的配合是否符合图纸H7/m6的配合要求;注意安装退料板弹簧前务必先检查合模后是否存在干涉问题;并按配装位置在相应点分配钻孔以便于配装。
(6) 上、下模的合装:将上、下模慢慢合模, 仔细检查各部位是否有干涉。打开后装上卸料板弹簧、卸料螺钉、浮料机构等, 再次合模进入试模阶段。
(7) 抛光:工作面型配完成后对工作表面进行抛光, 要求第一次试模前达到看不到加工刀纹的标准。试模完成后, 根据制件情况对成形凸模、凹模、压边圈等进一步抛光。表面粗糙度达到Ra0.2, 如图2所示。
(8) 运动部件的装配:斜楔滑块等运动部件, 通常控制配合间隙为0.01~0.02 mm, 要求滑动自如, 没有阻滞感及晃动。注意斜锲滑块各导轨面、摩擦面应涂润滑油。如图3所示。
(9) 螺钉、销钉装配:所有螺丝不能强行拧入、烂牙, 啮合长度至少为1.5倍的螺纹直径。螺钉应达到要求的拧紧力矩 (用定力矩扳手检查) , 严防螺钉未拧紧及滑牙、偏心错位。所有螺丝头须低于模板面, 冲裁部分的螺丝头必须低于模面3 mm。销钉与销孔按H7/m6过渡配合要求配制, 销钉配制既不能过紧, 又不能过松, 保证装拆自如。上模板及镶件的外露销钉需加弹簧堵塞防掉。
4 大型精密级进模装配操作要点
级进模装配过程涉及到的型面配模、凸凹模卸料板的装配、料带导正销的安装、钻孔、制件定位及其他零件的安装、调整和装拆操作[10,11]时应注意的事项主要包括以下方面。
(1) 型面配模
模具型面指凸凹模闭和状态时接触的部分, 是影响冲压成形质量的重要决定因素, 模具型面装配过程主要应注意以下要点。
1) 对于成形工步, 经装配检查无干涉后, 要先上机试冲出2件初始样件, 再在合模机上开始fit模。fit模方法是:选择上模为基准来配, 上模型面先进行粗抛光, 然后在合模机上进行下模的研配, 此时压边圈、弹簧等均不装配。先在制件正反面均匀涂上红丹或蓝丹, 再放入下模的相应位置, 加载合适压力进行合模。打开合模机, 检查上、下模型面红丹印情况, 其间要用修磨工具不断修磨下模型面, 使上、下模型面红丹均匀布满, 达到研合率85%以上为合格, 如图4、图5、图6所示。
2) 上下模型面配模完成后, 开始配上模压边面与压边圈型面, 此时可将下模型芯拆除, 采用同样的方法进行研磨。
3) 研磨好后, 将其余零件装配完成, 并上机试模。试模调试过程中, 在试制件上下两个面均匀涂满红丹, 检查上、下模型面贴合情况。如图7所示, 级进模在试模过程中涂红丹, 在料带上检查模具各部分的贴合情况。
4) 试模完成后, 再进行型面的加硬处理, 如火焰喷火、TD处理等, 此时由于热处理局部产生变形, 型面配合仍会产生误差, 还要进行修配。由于型面已热处理, 可通过修配镶件底面或垫片, 使型面研合率达85%以上。只有经过精心研磨, 模具生产的制件质量才能稳定。
(2) 凸凹模卸料板的装配
冲裁及成形凸凹模同卸料板的间隙控制单边为0.3 mm。如图8所示, 配模时涂红丹或用塞尺检查凸凹模同卸料板之间的间隙。如间隙过紧则立即返工卸料板。
(3) 料带导正销的安装
首先要检查各导正销的步距是否符合图纸要求, 装配时要确保各步距符合要求, 否则要进行返工。导正销安装在上模固定板上。合模状态时, 导正销露出上压料板压料面直线段不超过1.5倍的料厚, 如图9所示。
(4) 钻孔 (一般在机加工工段已完成, 钳工只钻部分配钻的孔)
1) 卸料螺钉的沉头孔:要求严格按图纸保证沉孔深度一致。如深浅不一, 会导致卸料螺钉与模板各部分配合的松紧程度不一致, 冲压过程中易发生卸料螺钉掉下的问题。
2) 弹簧孔:要求倒角, 否则将导致弹簧压缩过程中刮伤严重, 弹簧易断。弹簧安装孔的深度公差为±0.1 mm, 孔的直径单边间隙不小于0.5 mm。
(5) 制件定位的安装:先按图预装定位, 试模确定位置尺寸后调整定位销的大小或定位块的位置, 定位块确定位置后要求加销钉固定。
(6) 弹簧的安装:要加弹簧定位杆, 保证弹簧运动自如, 尤其对压缩量较大的弹簧;要求采用标准弹簧, 不允许采用改制弹簧;注意弹簧要有安全防护装置;检查普通弹簧预压不小于2 mm, 氮气弹簧不允许有预压。
(7) 浮料块 (销) 的安装:控制无导柱浮料块双边间隙0.05~0.08 mm, 要求装配后运动自如, 不能有阻滞现象。
(8) 镶件装拆要求:装配时考虑装拆方便, 要求配合的小镶件或超过5 kg的镶件必须有起吊工艺螺孔, 小镶件可考虑在沉孔的过孔中加起吊牙, 大板要求4个M16以上的工艺起吊螺孔。
(9) 模具调整垫片的相关要求
原则上, 模具的凸凹模镶件、固定板、垫板、限位柱的底部不得垫薄片。模具结构上需要调整高度的部位, 设计时应考虑增加调整垫片, 装配时钳工通过修磨调整垫片配模, 不允许焊接修模。
由于模具更改、调试需要调整凸凹模镶件高度的, 可通过垫相应厚度 (大于1 mm) 的垫片来解决, 垫片大小应与凸、凹模底部形状一致, 并加工出螺钉、销钉过孔。且垫片需点焊防止拆模时掉落, 特别注意不得垫零星碎垫片。垫片材料同凸凹模材料一致。
5 结束语
本文针对大型复杂多工位级进模的装配关键问题、工艺流程及操作要点等进行了系统阐述和归纳, 以指导级进模具装配工人正确执行模具装配步骤, 快速高效率地装配出合格的、高质量的模具, 实现其“工业之母”的功能。在大型复杂多工位级进模实际装配过程中, 应严格参照以上要求执行, 才能基本保证模具装配的质量达到要求, 装配制作出合格的多工位级进模。
摘要：工程实际对大型复杂多工位级进模装配质量及装配工艺方法有着极其严格的要求。针对大型复杂多工位级进模的装配要求进行了叙述, 并进一步根据生产实践经验对装配过程中的装配准备工作、工艺流程安排、装配操作要点进行了论述和总结, 对大型复杂多工位级进模的装配工作具有一定的指导作用。
关键词：多工位级进模,装配要求,工艺流程,操作要点
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