闭式套筒模改进设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 第７卷第３期　２００７年６月　泰州职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｖｏ１．７　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２００７　闭式套简模改进设计　朱正才　（南京交通职业技术学院，江苏南京２１００３２）　摘要：通过对闭式套筒模结构的仔细分析，阐述了模具各零件之间的定位应符合六点定位原　则，并对原闭式套筒模结构进行了改进设计，从而大大改善了模具使用效能，取得了　预期效果。　关键词：套筒模；定位；改进；设计　中图分类号：ＴＨ１２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—０１４２（２００７）０３—０００１—０２　齿轮等饼类锻件的锻造，正常的方法是在模锻锤或在摩擦压力机上模锻　ｊ，因而能获得非常高的锻　造精度。但在有些小型锻造厂，由于条件的限制，没有用于模锻的设备，为此，他们只有在空气锤上采用　套筒模进行胎模锻Ｉ１２．１。以前，某锻造厂所使用的闭式套筒模，锻出的锻件精度不高，锻件的错差很大，加　工余量大，模垫和锻件从模套中取出非常困难，模具使用寿命低下。后来，经过研究分析，发现模具结构　存在很大问题，即模套结构违反了六点定位原则，因而造成了锻件质量不高和锻件出模困难等问题。为　此，我们对原胎模结构作了改进设计，经过试用，效果良好。　１对原闭式套筒模结构进行定位分析　图１是原闭式套筒模结构，锻造之前，首先把套筒模的模套２放　在下砧面上，然后把下模垫４装入模套２中，接着将经加热达到始锻　温度的坯料放人到模套２中，最后将上模垫１放人模套中进行锻打。　出坯时，由于砧面的凸凹不平，使锻出的毛坯产生厚度不均匀现　象，常表现为马蹄形毛坯Ｉｌ　１２】。如将这马蹄形毛坯再放人胎模中进行锻　造时，就会使得套筒模中的上模垫发生倾斜，从而使上、下模垫在套　筒中的定位变得很复杂。因此，为了满足机械加工的需要，不得不加　大加工余量，使锻件“肥头大耳”；另外，为了方便装取上下模垫和取　出锻件，还得增加模垫和套筒之间的间隙，使得锻件水平错差很大，　锻件质量不高，模具使用寿命低下。　经过分析研究，发现该模套结构违反了六点定位原则，分析如下：　假设上、下模垫和锻件都是同心的，可以把三者假想成一个整体　长圆柱，这样一来，定位就相当于长圆柱在套筒中的定位。根据六点　定位原则可知，长圆柱在套筒中就有四个支承点（参见图２中的１、２、　３、４点），限制长圆柱沿Ｘ、Ｙ坐标轴移动和绕它们坐标轴转动的四个　图ｌ闭式套筒模结构　ｌ一上模垫２—模套　３一锻件４－下模垫　自由度。锻造时，上下模垫连同锻坯要被打到与下砧面接触，而与下　砧面接触的下模垫下端面的面积往往是面积比较大的平面，同样，此　水平面也存在三个支承点（参见图２中的５、６、７点）。这三点也限制　长圆柱沿Ｘ、Ｙ、ｚ坐标轴方向移动的三个自由度，共有七个支承点来　限制长圆柱的五个自由度，也就是限制了长圆柱沿Ｘ、Ｙ、ｚ坐标轴方　作者简介：朱正才（１９６２一），男，江苏南京人，高级工程师　Ｙ　图２原闭式套简模定位情况　维普资讯 http://www.cqvip.com ２　泰州职业技术学院学报　第３期　向移动和绕ｘ、Ｙ轴转动，这样定位便成了过定位，按六点定位原则是不允许的。　以前，技术人员也对锻模结构作了分析，采用两种结构，结果都不理想。其一是采用短套筒模，结果　在锻造时，在锻锤的打击下，上模垫经常弹跳出模套，既不安全，又会发生偏斜现象，锻出质量不高；其二　是采用长套筒模，希望能提高其导向精度，由于长套筒模是过点定位，则多出的定位点在定位中起很坏　的作用。因坯料的歪斜、锤砧的不平、凹心等，使得模具经常处于偏斜状态，这样一来，在锻锤的强烈冲击　下，将迫使上模垫歪斜下降，并联着锻坯、下模垫瞬时与下锤砧表面相撞。因此，模垫和模套之间产生翘　曲、擦伤，也就是因过点定位引起的干涉作用。锻后在取出锻件时，出现难以取出锻件的现象，结果不得　不采用强行取出的“笨”方法。这样必然使已翘曲的模具出现擦伤，并涨大模套，更为甚者，使模垫连同锻　件都卡死在模套之中。　为了改善这种模垫和模套之间产生翘曲、擦伤现象，采取加大模垫与模套之间的间隙，但问题依然　存在，于是再加大间隙，结果锻件形成了“肥头大耳”和工人操作困难的恶性循环。　２闭式套简模改进设计　因找到了原闭式套筒模结构存在的缺陷所在，为了防止过定位，我们将原闭式套筒模结构作了改进　设计，见图３。　图中的ｈ是模垫与套筒内壁的导向长度，它的数值一般取ｌ５～　２０ｍｍ，模套内径与模垫外经之间的双面间隙８取０．５～０．８ｍｍ，而　上、下模垫端部与模套内径的单边间隙取３～５　ｍｍ。　对闭式套筒模改进设计后的定位分析如下：　（１）原闭式套筒模改进设计后，因模垫导向面长度ｈ的数值较　小，因而它们的侧面分别只存在两个支承点（见图４中的１…２　３　４　点），再加上底平面上的三个支承点，共有五支承点来限制模垫在模　套中的五个自由度，按六点定位原则的要求是允许的不完全定位。　这种定位方法，使模垫在套筒中始终保持运动灵活、自如。即使锤砧　有些不平，因导向长度ｈ的数值较小，模垫依然能绕ｘ、ｖ、ｚ轴转动。　即使模垫发生一定的倾斜，它反映在ｈ的数值上的量也是很小的，　图３改进后的闭式套筒模结构　１一上模垫２一模套　不会超过间隙数值８的。所以，模垫在模套中的运动是自由的，锻造　３一锻件４一下模垫　时能校正因毛坯的歪斜而造成锻件的厚度不均缺陷和模套壁的擦　伤现象，使模垫和毛坯的放入及锻件的取出变得更加容易，给锻工　的操作带来了极大的方便，大大改善了他们的劳动条件。　（２）因模套内径与模垫外经之间的双面间隙８只有０．５～０．８　ｍｍ，从而大大减小的错移量，因而可减少单边加工余量，提高了锻　件的精度，并节约了大量的材料。　（３）因消除了模垫与模套之间翘曲和擦伤，这样一来，既提高了　模具的使用寿命，也提高了班产量。降低了成本，提高了经济效益。　（４）缺点是锻造时模垫易从模套中弹跳出来，需注意安全。　３结论　图４改进后的模套定位　改进后的闭式套筒模，由于对原模具结构作了改进，模垫在模套中的定位符合了六点定位原则，因　而结构更加合理，锻出的锻件精度显著得到了提高，避免了原模具生产出的锻件加工余量大、错差严重　的缺陷，克服了模垫和锻件从模套中取出困难和模具使用寿命低下的缺点，圆满地解决了这一难题。该　结构系列模具经过长期的使用，效果很好。　（下转第１　１页１　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　胡慧之：ＦＰＧＡ在图像处理器中的应用　图２给出了具体的实现框图。从图２可以看出，ＦＩＦＯ主要由　锁相环、标志控制、译码器、ＢＬＯＣＫＲＡＭ以及外部的ｌＯＢ（Ｉｎｐｕｔ　Ｏｕｔｐｕｔ　Ｂｕ　ｒ１组成。标志控制是整个ＦＩＦＯ的核心，它在其中主要　起标志控制的作用，标志控制主要对地址进行控制，产生读写地　址并产生空信号和满信号。译码器主要对不同的ＢＬＯＣＫＲＡＭ进　行控制，对ＦＰＧＡ内部的ＢＬ．ＯＣＫＲＡＭ分别控制。外部的ＩＯＢ主要　是与不同的接口形式进行匹配，进行输入输出缓冲。　３结语　本文主要分析了ＦＰＧＡ在图像处理器中的应用优势，并对基　于ＦＰＧＡ的异步ＦＩＦＯ提出了具体实现方案。在具体实现中，考虑　图２　ＦＩＦＯ的实现框图　到图像处理器中的ＦＩＦＯ需为高速异步ＦＩＦＯ，采用了格雷码解决了空满标志易发生错误的问题；实现过　程中采用原理图和ＶＨＤＬ语言描述相结合的方式，提高了电路的工作频率，减小了输入输出延迟。　参考文献：　【ｌ】侯伯亨，顾新．ＶＨＤＬ硬件描述语言与数字逻辑电路设计【Ｍ】．西安：西安电子科技大学出版社，２０００　【２】朱明程．Ｘ１ＬＩＮＸ数字系统现场集成技术【Ｍ】．南京：东南大学出版社，２００１．　ＦＰＧＡ’ｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ＨＵ　Ｈｕｉ—ｚｈｉ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｐｔ．Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２２５３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ＦＰＧＡ’ｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ＦＩＦＯ’ｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｙｎｃｈｒａｏｎｏｕｓ　ＦＩＦＯ，ｔｈｅ　ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ　ａｄｄｒｅｓｓ　ｃｈｏｏｓｅｓ　ｇｒａｙ　ｃｏｄｅ　ｔｏ　ｒｅｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｅｍｐｔｙ／ｆｕｌｌ　ｆｌａｇ；ａｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｅｎｔｒｙ，ｔｈｅ　ｇｒａｐｈｉｃ　ｅｄｉｔｉｎｇ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ＶＨＤＬ　ｅｄｉｔｉｎｇ　ｉｓ　ｃｈｏｓｅｎ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆｅｑｕｅｎｃｙ．ｒ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ＦＩＦＯ；ｉｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　（责任编辑崔洁）　（上接第２页）　参考文献：　【１】张志文．锻造工艺学【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９５．　【２】《锻压手册》编委会．锻压手册　二版）［Ｍ１．北京：机械工业出版社，２００２　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｃｌｏｓｅｄ－ｓｌｅｅｖｅ　Ｄｉｅｓ　ＺＨＵ　Ｚｈｅｎｇ－ｃａｉ　（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｉｓｔｉｎｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１００３２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｌｏｓｅｄ－ｓｌｅｅｖｅ　ｄｉｅｓ，ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｓｉｘ—ｐｏｉｎｔ　ｌｏｃａｔｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｔｏ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｔｏｏｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｃｏｎｆｏｒｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｈａｓ　ｍａｄｅ　ａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｉｇｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｃｌｏｓｅｄ—ｓｌｅｅｖｅ　ｄｉｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｈａｓ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ａｎ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｓｅ—ｓｌｅｅｖｅ　ｄｉｅｓ；ｌｏｃａｔｉｎｇ；ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎ　（责任编辑崔洁）