为什么你教胀形总讲不清楚?我在课上试了个笨办法

上周整理实验柜,翻出来一叠前年学生做坏的胀形试样,裂得歪歪扭扭,放在那堆合格样里特别扎眼。想起三年前第一次讲这个内容,我也踩了坑。

课上卡了三次的地方

每次讲冲压成形,胀形这块总能卡住一半学生。大家刚学完拉深,脑子里全都是‘材料流动拉薄成形’,直接就把胀形和拉深混了。 我第一次讲,对着PPT念定义,说胀形是利用模具使板料拉伸变薄、局部表面积增大获得所需形状,讲完提问,没人能说清和拉深到底差在哪。 有个往届做毕设的学生,做不锈钢保温杯内胆的胀形模,把余量按拉深留的,结果试模的时候,十个裂了八个。
不锈钢保温杯内胆胀形开裂试样图
不锈钢保温杯内胆胀形开裂试样图
他来找我改的时候,还一脸懵,说材料参数对的,压力也对,为什么会裂?我问他,你为什么不给压边圈加足够的力把四周锁死?他说,拉深不就是要材料流进来吗? 哦,原来问题在这。核心误区就是,胀形根本不需要材料流进来,它的核心就是限制材料整体流动,靠局部厚度减薄实现胀大成形。这句话我当时写在黑板上,擦了三遍,还是有人记不住。

一张纸试出来的改变

后来我想,反正讲定义也讲不清,不如不讲,直接做实验。我上课前就让助教买了一包A4纸,一版一元硬币,上课直接发。 让大家先做第一个动作:两只手拉纸的两端,使劲拉,看看纸怎么断的。再做第二个动作:把纸铺在空矿泉水瓶口,四周用手攥紧压死在瓶身上,拿硬币从上面往下顶纸的中心,看看纸怎么变形。 说实话,做完这个实验,教室一下子就安静了,然后就炸锅了。大家一下子就看出来区别了。第一个拉纸,是材料整体被拉长,断在拉力最大的地方。第二个顶纸,四周动不了,只有中间被顶的地方变薄,越顶越薄,最后才破。
机械课堂手工胀形演示A4纸实验图
机械课堂手工胀形演示A4纸实验图
我就站在讲台上,等他们聊完,再把定义拿出来,哦,原来那堆绕口的话,就是这么回事。之前卡了几节课的点,十几分钟就通了。 我那时候才反应过来,我们搞教学的,总喜欢把简单的道理往复杂了说,把工程里摸得着的东西,变成一堆公式和定义,学生哪能不懵啊。我刚教书那会,也犯这个毛病,生怕显得自己不专业,把能讲的不能讲的全堆给学生,结果学生接不住,我还怪学生不用心。现在想想,真的挺可笑的。

设计里藏着的隐形坑

设计里藏着的隐形坑
设计里藏着的隐形坑
懂了原理,不代表做设计不踩坑。我见过太多学生,甚至工作了几年的工艺员,都在同一个地方摔过。 第一个坑就是,忘了锁死四周材料。刚才说的那个毕设学生就是,他学完拉深,习惯了让材料流动,胀形的时候留了流动空间,结果该胀的地方胀不起来,不该薄的地方薄了,最后直接开裂。 第二个坑就是,对厚度减薄没概念。胀形允许的减薄率一般不能超过10%,很多人为了做到要求的胀形高度,硬顶,减薄到15%甚至20%,零件成形看着没问题,用不了多久就会应力开裂,强度根本不够。 还有一个容易忽略的小细节,就是凸模的圆角半径。很多学生画图的时候,随手给个1mm圆角,觉得无所谓,结果圆角太小,圆角那里应力集中,一胀就裂,把圆角放大0.5mm,一下子就好了。就差半毫米,结果天差地别。 上次有个来厂里进修的师傅,说他做空调出风栅的局部凸筋胀形,改了三次模具才成。第一次就是压边力不够,材料流过来,凸筋高度不够,第二次压够力了,圆角太小,边缘全裂了,第三次改了圆角,留好了减薄余量,才合格。前前后后花了小十万,就是两个小细节没注意。 对吧?干机械这行就是这样,差一丝一毫都不行。那些写在设计手册里的参数,不是给出题人凑字数的,都是前辈拿真金白银堆出来的经验。 我现在改了教案,每次讲完原理,就把这些踩过的坑摆出来,把坏的试样传下去让大家摸,摸过那个开裂的断口,再捏捏合格零件的厚度,印象比什么都深。之前学期末考试,考胀形和拉深的区别,正确率不到四成,改了教法之后,上次考,正确率快九成了。真的挺惊喜的。 不过话说回来,还是有学生错,错的点还是那个,总觉得胀形就是拉大,忘了锁死流动。也正常,没自己踩过坑,哪能那么容易记牢。 胀形这东西,说难不难,说容易也不容易。别上来就扔公式堆定义,先摸一摸实物,做个小破实验,比什么都强。
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