时间：2022-05-29 07:11:53
关键词：冲压模具；设计；应用
中图分类号：B819文献标识码： A
引言
冲压工艺对整个钢材加工制作有着重要的影响。尽管随着技术研究的深入和经验的总结，冲压工艺取得了较快发展，但在实际加工和运用中仍然存在着一些值得进一步研究和改进的地方，未来应该进一步加强研究工作，注重经验的总结，提高工艺水平，节约冲压工艺成本，提高其工艺性和经济性。
一、冲压工艺的种类及优势
1、冲压工艺的种类
在对冲压进行分类的时候，主要是按照工艺的不同进行，主要将其分为分离工序和成形工序，这两类不同的工艺各有着自己的特点。分离工序又被称为冲裁，通过该道工序，能够使冲压件沿着一定的轮廓线从板料上分离，还能够确保分离断面的质量要求。成形工序与此有着不同的特点，其主要目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，然后根据所需要的工件形状和尺寸完成加工，满足工件制作的尺寸和形状要求。事实上，在实际制作工作中，通常是多种工序综合运用于一个工件，每道工序发挥不同的作用，从而完成工件的加工制造，满足设计和制造的要求。冲裁、弯曲、剪切、拉伸、矫正是最为重要的几种工艺，必须做好每道工序的加工制作，以确保整个模具制造质量。同时为了提高制作质量，还要确保冲压用板料的表面和内在性能良好，冲压材料厚度应该精确、均匀，材料表面光洁，没有斑痕，没有擦伤与表面裂纹，以确保加工制作工件的质量和美观。另外，用板料的屈服强度应该均匀，没有明显的方向性，均匀延伸率高，屈服强度比低，加工硬化性低。只有所用的板料达到上述质量要求，才能更好的进行加工制造，提高工件质量。
2、冲压工艺的优势
冲压工艺适应了钢材加工制造的需要，在实际运用中有着显著的优势，具体来说，这些优势主要体现在以下几个方面。第一、操作简单。冲压工艺通过冲压模具、冲压设备来完成各项工序，操作简单方便，并且容易实现机械自动化。普通压力机每分钟行程量只有几十次，而高速压力机每分钟行程量能够达到几百甚至上千，同时压力机的每次行程都可能获取一个冲件，从而实现了加工的顺利进行，并且大大提高了加工工艺的生产效率。第二、质量稳定。冲压工艺具有良好的稳定性，在进行加工的时候利用冲压模具，从而有利于保证冲压件的形状尺寸和精度。一般来说，冲压件表面的质量会得到较好的保护，同时利用冲压模具制造的工件质量较好，使用寿命长。并且利用同一冲压模具制造的冲压件形状和尺寸能够一模一样，有利于确保冲压件的标准化，满足加工制造的需要。第三、性能良好。冲压工艺能够加工出形状复杂，尺度跨度大的零件，同时板料在加工过程中有冷变形硬化效应，从而提高了冲压件的硬度和刚度，确保冲压件的质量。第四、省料节能。冲压工艺既能够节能，又能够省料，在整个加工过程中几乎没有碎料产生，大大提高了材料的利用效率。另外加工中不需要其他设备，也降低了加工的成本，提高了加工效益。
二、冲压模具设计
1、冲压模具设计结构的基本原则
（1）安全原则
在设计冲压模具的结构的时候第一要考虑到的就是安全，绝对不能因为冲压模具的结构设计出现错误而引起事故。即使是冲压模具的实际操作人员也绝对不允许将自己置于危险境界中。在冲压模具结构的设计过程中，一定保证设计操作人员的安全感。在加工时，模具也应该具有一定承受强度。
（2）基本要求
这个结构框架的要有均匀的厚度；模具工作的部分的厚度要保持均匀，不能太薄；冲压模具的设计要达到承受力的标准；所采用的冲压模具的结构的质量要保持平衡；冲压模具结构的框架的材质、工作部分的材质也要注意选择，因为这些东西都是容易磨损的，所以要算好成本；冲压模具结构的承受能力；零部件的结构最好用计算的方法来计量。
在确定冲压模具的结构之前一定要先确定冲压模具的送料方式，还有卸料方式，以及冲压模具的模架形式。
2、冲压模具设计的基本思路
作为一种技术密集型产品的冲压模具是冲压工艺中的关键要素，其结构和精度直接影响着冲压件的成形和精度，直接关系到冲压件质量的优劣，因此对于冲压模具的设计需要严格的专业控制要求。本文将冲压模具设计的基本思路简介如下。
（1）转换图纸。所谓的转换图纸（或图纸转换工序）就是将任何所给定的零件图或产品测绘出来，进而转换成国内企业中所使用的国家标准零件图纸。
（2）绘制零件图。对于所给定的零件图绘制，通常运用三维软件来实现，将所绘制的零件图转换为带有展开图的工程图，并将其存储为CAD制图的dwg格式作为相关的参考图进行调用。
（3）设计工艺图。根据工程图中的展开图，将其排样图（或单工序图）绘制出来之后，再根据相关的展开排样图将其各步骤的产品零件图即工艺图进行有效的设计。
（4）转换工程图。将CAD排样图导入三维软件中画出排样图的实体之后，再转换成相应的工程图并另存为CAD的dwg格式留作参考图进行调用。
（5）绘制模具图。根据相关的参考图/工艺图将各零件工艺图的模具图进行有效的设计。
（6）设计模具的零件图。根据相关的模具图对每个模具零件的模具零件图进行相应的设计。
三、汽车零件冲压模具设计在制造业中的应用
1、冲压模具的现状及发展
近几年来，我国的汽车生产企业开始越来越多的和国际接轨，加快了市场上的竞争，人们逐渐的认识到了汽车产品的质量、成本和产品研发技术的重要性。对于冲压模具的发展，主要表现在以下几方面：（1）模具CAD/CAM技术是模具技术中的主要的发展趋势，随着网络技术的发展，使得CAD/CAM/CAE技术不断的实现跨企业、跨地区在整个行业中逐渐得到使用，最终实现整个行业间的技术资源的整合，将虚拟化为现实。（2）模具“逆向工程”的发展很迅速，模具的扫描系统使得从模型开始一直到加工出期望的模型所需要的很多方面的可能，很大程度上缩短了模具研发制造的时间。同时一些快速扫描的系统，能够迅速的安装在加工中心上，最终能够实现自动生成各种数控系统和快速的收集数据的加工系统，使模具的逆向工程广泛的应用于汽车等行业中。近几年来很多的模具生产企业加大了技术的投入，一些国内模具企业逐渐普及了二维CAD中，开始使用国际通用软件，成功的用于冲压模型的设计中。
2、模具发展中的关键问题
在我国模具的自动加工生产系统是我国发展中的一项关键问题，模具的自动加工系统需要有多台的机床进行合理的组合，并且需要配备定位盘等装置，需要有完整的刀具数控库和完整的空柔性同步系统，还要有质量监测控制系统。尤其是因为模具行业发展比较成熟，给我国的模具冲压行业带来了很大的挑战，由于在环保方面又有了更高的要求，因此给冲压带来了很大的压力，同时产品集约化生产和个性化的发展，以及环保方面的要求，还有节能方面的控制，需要在冲压行业进行新一轮的技术改造和创新。同时仿真技术的应用是当前冲压技术发展的重要的技术，需要考虑自动化和灵活性方面的要求，使冲压成型更加的数字化、自动化和科学化，在整个行业中冲压模具的发展更加向着技术性的发展靠近。
结束语
总之，冲压工艺对整个钢材加工制作有着重要的影响。尽管随着技术研究的深入和经验的总结，冲压工艺取得了较快发展，但在实际加工和运用中仍然存在着一些值得进一步研究和改进的地方，未来应该进一步加强研究工作，注重经验的总结，提高工艺水平，节约冲压工艺成本，提高其工艺性和经济性。
参考文献
[1]徐政坤.冲压模具设计与制造[J].化学工业出版社，2009，（06）.
【关键词】课程改革 设计 实施 考核
一、课程改革的必要性
《冲压模具设计与制造》是模具设计与制造专业的一门专业核心课程。该课程授课内容比较多，并且有些内容比较抽象，连贯性又不强，加上学生多数是高中起点，对模具概念还不十分清晰，也缺少感性的认识，如果按照传统的教学方法进行讲解的话，对于现在的学生来讲，学习的积极性得不到较好的调动，教学的效果也和理想的效果相差甚远。这就要求我们要将这门课的授课思路从传统的教学方法中走出来，来适应当今社会和学生的发展。
首先，设定学生的就业岗位
对于高职院校的学生，首先我们要求模具专业学生对就业的岗位有明确的认识，学生的就业范围可以在模具制造、机械装备制造、汽车零部件制造、通用零部件制造等方面，就业的岗位可以是：模具设计员、冲压工、模具钳工、工艺员、质检员、数控机床操作工等。而本课程所支撑的岗位有：模具设计员、冲压工、模具钳工等。这门课程的学习不仅要重视理论知识的学习，更要注重实践能力的掌握，这对于模具专业的学生以后从事模具方面的工作都有一定的作用。
其次，明确课程地位
在完成这门课程的学习之前，要完成《模具识图与制图》、《公差与测量》、《金属材料与热处理》、《机械CAD技术》等课程的学习，为《冲压模具设计与制造》课程的学习提供较好的基础。为对该课程进一步的学习，后续还应开设《电加工技术》、《模具制造工艺学》、《Proe/E软件设计》（或其他设计软件），将该课程的理论知识得以进一步实践。该课程在整个教学计划中属于承上启下的课程。
其三，设定教学目标及能力的培养
对于高职院校的学生，仅仅掌握相关的理论知识是不够的，还要有一定的设计能力和解决简单问题的能力。这就需要我们在进行课程改革的时候要注意以下几个能力的培养：
能够识读零件图及模具结构图纸；正确识别模具结构类型；对冲压零件进行合理的工艺分析，选择合理的冲压加工工序；选用合理的冲压模具结构；合理选用冲压模具的各零部件；选择合适的冲压加工设备的专业能力；具有独立学习、查阅分析资料、获取冲压模具设计所需信息、制订工作计划与组织实施工作、分析与解决冲压模具设计中出现的问题的基本方法能力；社会能力：具有良好的语言表达与沟通能力、良好的组织与协调能力、良好的团队合作精神；良好的职业道德与行为操守；良好的环境保护意识；节约资源、降低生产成本的社会责任感。
二、课程的设计与实施
（一）对课程的设计
为满足企业工作需求，根据学生的学习现状，我们对课程进行了相应的设计，根据课程的特点及模具设计与制造工作过程的特点，对教学内容进行了序化，将工作岗位必需的冲压理论知识、行业标准融入各学习情境中，从而突出能力目标的培养。
（二）课程的实施
在课程实施的过程中，我们按以下几个步骤进行：
1.任务分析：分析完成工作任务用到的知识以及具体实施过程。
2.（资讯）知识准备：通过教师讲解以及学生自学、查询资料来掌握为了完成任务需要的知识。
3.决策计划：为给定的零件图进行工艺分析，并选择合适的模具类型。
4.任务实施：学生为主体，教师辅导。
5.检查评价：分析总结模具总体设计方案，查找需调整与优化之处，撰写小组工作总结报告，学生自评，教师点评。转贴于
通过这种以学生为主体的方式进行教学，提高了学生学习的兴趣，也提高了学生的学习效率以及对知识的掌握程度、设计的能力以及动手操作的能力，同时也促进了学生之间的交流以及学生和教师之间的交流。
（三）课程的考核
课改后的课程考核主要以过程考核为主，具体比例如下：
三、结束语
高职院校的课程要根据高职院校设定人才培养目标进行相应的改革，给学生一个好的定位，课堂上不再以教师为主，要让学生作为课堂的主体，教师辅助，充分培养学生自主学习的能力和动手操作能力以及与人沟通的能力。
【参考文献】
为了更好地适应及加快海西建设,福建铁路运输事业呈现飞速发展的全新局面,尤其高铁发展更是如雨后春笋,高效快速动车组成为人们出行的首选,而且舒适新颖及服务周到的优越性更受到了人们的青睐。而与此同时相比之下我们既有的老铁路又如何继续做到“老当益壮”而不成为淘汰品,让我们的新老铁路做到各尽其能、双驾齐驱,共同为我省的海西建设增添光辉。对此如何更好地促进老铁路(鹰厦线)客车快速、平稳、舒适被提到了更加显著的位置,同时对火车司机的开车水平提出了更新、更高的要求。促进老铁路(鹰厦线)旅客列车平稳操纵水平的与时俱进,创造更好的旅客列车安全正点、平稳舒适的运输环境已迫在眉捷。
2选题理由
鹰厦线地处福建省的山区,属丘陵地带、起伏坡道多且大、弯道多、长大坡道多等特殊地形,这其中还不包括牵引区段分相器多等诸多因素。鹰厦线区间旅客列车对正点要求较高,而且对运缓抓得很紧。在这种情况下,既要确保安全正点,又要保证平稳操纵,因此对我们的平稳操纵提出了更高的要求。尤其是全国第六次大提速后,由于列车的运行时分变化、线路允许速度变化、小半径限速变化、线路变速增多,原来的操纵已不适应,特别是提速一个月来列车冲动的信息反馈,因乘务员操纵不适应而发生的自停、常用的件数明显增多。同时思想重视程度的不同得到列车操纵的质量明显不同,特运、专运等重点列车或有重点交待的列车,那么在冲动方面就明显减少。总之,在提速后列车冲动就日趋增多,平稳操纵没有得到规范化。所以为了更好地平稳操纵,我们必须了解产生冲动的原因,并及时纠正,从而规范我们的操纵方法,达到平稳操纵列车的目的。
3分析问题
做为一名火车司机,要想让操纵列车做到平稳有序,最关键一点就是对“冲动”要有一定的了解。列车冲动最主要来源于车辆与车辆之间的车钩拉伸、压缩的变化,之后相互之间抵抗一定的作用下,出现了刚性冲击,就是所谓的“冲动”。通过实践可知,冲动是难免的,但通过合理正确的操纵是可以减小和减少冲动的。
通过阅读相关的操纵专业书本及实践可知,列车在运行过程中产生的冲动原因很多。就制动机来讲,在它产生制动作用而引起冲动大小的影响就有五小点:速度低,减压量大,制动力过强,冲动越大;速度高,减压量小,造成追加减压量大,冲动越大;连续追加或间隔时间短则冲动就大;列车编组车辆越多,就越影响制动波和缓解波的传播,冲动越大;线路纵段面的影响,在“鱼背形或锅底形”路段进行制动和缓解,也会加大列车的冲动。
列车冲动从总体上可分为两大类:主观、客观因素。主观因素指我们的司机必须具备干一行、爱一行、专一行的热情,认真做好本职工作,系统学习操纵理论知识,在实践中不断提高操纵水平,在主观上消灭不平稳因素。客观因素就相对多些,例如机车、车辆设备、线路条件、天气、外界环境等等,都会对列车的平稳操纵产生影响,对此的了解就是主观上我们尽可能多把握。而我们所操纵的鹰厦线区段,它所包括的特殊因素几乎包涵客观因素的大部分。正因为它的特殊,我们在学好操纵知识外,更应该结合几条外在因素进行针对性的操纵。
其实我们在了解列车产生冲动的各方面原因同时,可以看出减少机车和车辆加速度的变化差值或减少车钩间隙的变化量是减少冲动产生的根本。而我们也是从人为的角度,并根据设备、线路、气候的实际情况进行较科学的操纵,进而最大程度减少冲动。
4解决问题的措施
从我们司机个人业务素质出发,要认真钻研本职工作的专业知识;从科学管理的角度出发,我们司机要全面掌握平稳操纵知识和其它方面的技术理论知识,把线路示意图、信号机设置地点、线路纵断面情况,各车站、曲线、坡道、桥涵等的限制速度标注得清清楚楚、明明白白。尤其对各车站平稳操纵有关数据,如初制动的速度、全制动的距离、初次减压量、初制动时距出站信号机的距离、停车标距出站信号机的距离和有关注意事项等都做了详尽的了解,在操纵时掌握和参考。通过本人的具体实践及参考相关的资料,本人对平稳操纵小结出以下几点。
首先要对所担当区段的线路情况进行实地考查,了解掌握操纵规律,然后统一分类整理,为下一步平稳操纵办法的制定提供依据。 本人将平稳操纵总结为以下的“五步平稳操纵法”。
起车稳。要求列车起动时SS3型电力机车主手柄放在“*”位稍作停留,在列车刚缓解的同时,施以50MA的电流缓慢起动,在列车走行4米左右后,再逐步加大电流。
加速快。当列车车钩拉抻平稳起动后,在线路限制速度允许的情况下,要在短时间内提高牵引力,达到理想的速度,经济合理地使用手柄,保证列车正点平稳运行。
进站停车时定下闸地点、定速度、定初减压量。列车在运行中时常受坡道、曲线、慢行等速度限制,所以调速不可避免。经过调查摸索,建议列车速度在80Km/h以上时,初减压量定为80KPa;80Km/h以下时,初减压量定为60KPa。这样操作比较理想,列车不易产生冲动。即:“速度高低看距离,减压多少按比例,百分之一减点二,根据速度调减压,一闸到底最合理,缓解地点看准确,均匀降速长距离。”进站停时,一是要选好参照物,二是要利用监控装置与出站信号机显示的距离,作为下闸点。此时地点不变,列车速度不变,初减压量也不变,就能保证列车停车既平稳,又能达到规定停车位置。追加减压时,减压次数不超过二次,一次停妥较为理想。第二次追加必须在第一次追加排风后进行,否则仍会使列车产生冲动。因此建议二次追加以不超过初减压量的二分之一为宜。
列车先制动、机车缓上闸。机车缓上闸的目的是为了尽量使车辆与机车同步产生制动,办法是制动时先操作电控制动器最小减压,之后将小闸放运转位,在之后的追加减压使机车缓上闸而与车辆同时产生制动,这样就可以使列车初减时避免冲动。
延长列车制动距离。经过一段时间反复调查论证,可以看出旅客列车平稳操纵的有效办法是小减压量、长距离制动,特别是大编组的旅客列车,平稳操纵的原则是早减、少减、少带(机车少带闸)、早追、少追、一次停稳。把长距离制动停车与“短平快”停车做具体比较,结果在列车运行时刻上没有太大的影响。速度在70Km/h时,长距离制动比“短平快”制动多运行3s左右,速度在80Km/h时,多运行8s左右,而长距离制动降速均匀,列车平稳,停车准确。
通过以上“五步平稳操纵法”的总结学习,我们就可以很好地运用到实际的行车当中。本人认为“五步平稳操纵法”在鹰厦线上可转换为如下实际操纵。
4.1 列车起车
上坡道车站,先缓解车辆制动,待车辆全部缓解,车钩处于拉伸状态时,再缓解小闸,缓慢给流。
平坡道车站,缓解大小闸,待全列车缓解后,缓解给流,电流保持100A,列车移动6米(每车钩自由间隙以20MM计算,编组18辆约需4米距离)后,再行加速。
下坡道车站,先缓解小闸,使机车后钩处于拉伸状态,再缓解大闸,待车车辆未完全缓解之前缓慢给流,电流保持100A,列车移动6米以上再稳步给流加速。
4.2 途中运行
上坡转下坡时要待列车2/3进入下坡道后,方可逐渐解除机车牵引力,必须控制牵引电流在100A停留片刻再缓慢回零。
列车在平道上运行可适当调整机车牵引力,保证列车以均衡速度运行。列车在起伏坡道区段(“鱼背形”和“锅底形”)应采取低手柄位牵引,尽量避免惰力运行造成车钩伸缩量变化而引起列车冲动。
途中调速和站内停车应尽量使用带载制动即大闸减压列车产生制动作用并稳定降速后,再解除机车牵引力。
过分相器前应控制牵引电流在100A停留片刻后再缓慢下降,最后惰力通过,分相器前后进退不得过快,必须控制牵引电流在100A停留片刻后再缓慢回手柄或给流,防止机车牵引力急速变化而引起列车冲动。其中对上坡道的分相,以华桥站的分相点为例,对上行的运行列车可按以下操作,可减少列车上坡过分相的冲动。此时可将牵引风速开关置故障位,这样可快速给流。在过完分相合主断后,就可根据列车当时的速度,将主手柄放置大约临界的位置,这样由电子柜自动给流,平稳牵引列车,减少人为给流而引起的冲动,这是建立在牵引风机工作良好的情况下方可进行的。对下行的运行列车,在列车即将接近分相点前大闸施以最小减压,在列车稳定降速后,主手柄缓慢回零,在过完分相后,在挂上电阻制动之后在缓解列车,尽可能的减少列车制动引起的冲动。
在长大下坡道线路上运行,应采用电阻制动和空气制动相结合,当电阻制动不能满足控制列车速度的要求时,特别是雨天、雾天,不能强行增加制动电流,否则机车会产生滑行,造成列车冲动甚至会发生常用和自停,应及早使用空气制动配合。
4.3 进站停车
站外调速后应保持有足够的充风时间,一般控制距进站信号机300米左右缓解,进站速度掌握在38KM/H左右,根据调速情况(减压40kPa)判断列车制动力的强、中、弱,见表1。
根据“10.V+X”的经验制动模式(停车标为距出站100米),算出初减压的大概时机,其中V和X分别是初减压时的速度和估算值(当制动力为强、中、弱时,X取值分别为0―50米、50―80米、100―180米,如遇上下坡道取值范围可适当减增),再根据列车减速情况,进行追加减压进行对标或靠标,如遇“V”小于30KM/H,“X”一般取0或负值。对于站内对标,本人经过请教职教科的老师、师傅及本人的多次实验,认为对标可总结为三小点。对于站内对标可分为三个速度判断点:以100米标为准,列车施以最小减压(40)后,对标过程中,要结合降速曲线选择降比较点,速度降为28 KM/H时,一般可走180米,在此种情况下正常情况下便可靠标或对标;当速度降为25 KM/H时,一般可走100米;当速度降为20 KM/H,一般可走50米。以上的三个速度及走行范围值,是在正常的制动力情况下进行校正的参考数值,对于强或弱的制动力走行的距离可相应的增加或减少,这点可参照X取值。对三个速度及走行范围值仅是参考,旅客列车必须对标停车,但对标停车不是一件容易的事。偶尔停车对上标并不难,但若做到90%以上的停车都能稳准地对标就难了。只有通过数百次乃至上千次的追加对标练习,才能找到感觉,最后练出过硬的对标停车基本功。
5总结
通过对列车产生冲动的原因分析,及相应的采取理论学习和实际操纵,本人总结出以上相应的操纵措施。对列车的平稳操纵,作为一名司机首先要有高度的责任心,在此基础上认真学习机车的操纵相关的理论知识,对《操规》进行全面系统的学习,在实践中不断摸索适合本区段内列车平稳操纵方法,最大程度地做到平稳有序,让旅客感到安全舒适。
关键词：冷冲压工艺与模具设计；教学内容；改革；教学效果
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2012）06-0137-03
根据技工院校突出技能型专业人才培养的目标，《冷冲压工艺与模具设计》课程的教学改革应按照冲压模具制造工作岗位的需求，以模块教学为主旨和特征改革教学模式，使冲压工艺、模具设计和模具制造有机衔接，以冲压制件的工艺分析和模具设计的实际工作过程为基础设计教学过程，从冲压工艺制定、模具结构设计、设备选择应用和模具制造的教学流程，对学生进行模具专业核心知识和职业能力的培养。
开展工学结合实践，以模块教学、顶岗实习的学习方式，使学生能够较快地适应生产实际的要求，突出对学生综合职业能力的培养；依托技术先进、环境真实的实习实训平台，使理论教学与实践教学有机结合，可培养学生熟练掌握冲压模具设计、制造及设备应用操作的能力，强化学生对职业技术能力、创新工作能力关键性的知识和技能的掌握，培养学生的冲压工艺分析、冲模设计和模具制造的能力。
教学内容改革
教学内容分为课程教学、项目实训、冲模拆装与测绘、模具制造、顶岗实习五大部分，具体分解如下。
课程教学内容课程教学具体内容如表1所示。
实训内容在进行模块教学时，从校外实训工厂选题或接受校外工厂的委托，以真实产品设计模具，学生作为一个项目来完成实训。学生需要收集原始资料、分析产品的工艺性、确定冲压工艺方案、确定模具结构总体方案、冲压工艺计算、编写设计说明书、绘制总装图、零件图，具体过程如表2、表3所示。
模具制造内容学生模块实训的内容经教师审核后，进行模具制造，具体过程如表4所示。
顶岗实习内容以上课程内容教学完成后，安排10周的时间让学生下厂顶岗实习，让学生在企业进行社会实践，完成本课程的延伸教学。在工作现场，学生学习知识和技术，可培养实践动手能力和专业技术应用能力，提升职业素质，加强学生对职业岗位的认识，提高学生学习本专业知识、技能的主动性和迫切性。具体如下：（1）专业能力。培养学生制定冲压工艺和分析模具结构的能力；培养学生选择、使用冲压设备的能力；培养学生对冲压模具加工制造、装配、调整开发和创新能力。（2） 职业素质。培养学生的沟通能力，自我发展能力，自学能力，解决问题的和使用技术的能力，团队协作精神，及勇于创新、敬业乐业、吃苦耐劳的工作精神。
教学内容组织与安排的改革
课程内容总体设计学习情境构建表（载体：冲压制件）如表5所示。
教学内容组织及学时安排教学内容组织及学时具体安排如表6、表7所示。
教学改革效果
通过在《冷冲压工艺与模具设计》课程中实践教学环节所进行的尝试性教改，笔者从重视研究“教法”转向了重视研究学生的“学法”，并从“如何指导学生明确问题”、“如何引导学生开展研究”、“如何对学生进行评价”、“如何结合学科特点开展实践教学活动”几个角度进行了研究。在组织教学的时候，笔者有时不自觉地偏重学生学科知识的建构和深化，却忽略了实践教学过程中学生探究能力和实习态度的培养与发展，通过教学中的反思不断改正自己的不足，使自己的教学水平得到了一定的提高。通过实施新的教学模式以及采用新的教学方法，笔者感受到了一些改变，学生从以前的不愿意问问题，变为追着教师问问题，在模块实践过程中，学生能够理解和把握课程要求的知识和技能，体验了创新的艰辛与乐趣，培养了分析问题和解决问题的思想和方法，进一步提升了学生的专业技能。
通过教学改革，不仅能有效地调动学生的学习主动性，使之产生强烈的学习动机，而且培养了学生检索文献能力、独立思考能力、文字表达能力和文字组织能力等，从而大大提高了学生的综合素质。当然，在本课程教学过程中，有极个别学生由于集体意识不强或有惰性，导致其不适应该教学模式。所以教学改革还需进一步探索、完善，以便调动所有学生都参与到教学中，取得更好的教学效果。
参考文献：
[1]余姚．项目教学的研究与实践[J]．中国职业技术教育，2003，（4）．
[2]汪菊英，徐盛学，陈超丽．《冲压工艺与模具设计》课程中的项目化教学[J]．职业教育研究，2009，（8）.
[3]汤习成．冷冲压工艺与模具设计[M]．北京：中国劳动社会保障出版社，2008.
作者简介：
关键词：工业机器人；冲压自动化；生产线；应用
中图分类号：TP242 文献标识码：A
作为工业生产中的重要工艺生产线的冲压自动化生产线，利用工业机器人可以提高生产效率，在一定程度上对工业生产成本进行优化控制，维护工业生产的综合效益。工业机器人作为自动化设备中的执行机构，在冲压自动化生产线上利用具有良好的应用价值，以下对该系统进行分析。
1.工业机器人概述
1.1 概念。工业机器人是指在工业领域内所应用的机械手或机器人，其具有多关节和多自由度。在实际应用中，通过对工业机器人的运行程序进行预先设定，即可实现自动执行具体工作，并基于自身控制系统和动力系统实现预定功能，从而保证工业机器人的规范操作。可以通过现场对工业机器人控制或者通过预先编辑好程序来控制工业机器人，是其达到完成指定任务的目的。
1.2 结构类型。工业机器人主要包含控制系统、机器人主体以及动系统等组成部分，其中机器人主体作为执行器件，其性能非常关键，它一般包含机座与执行机构。而要想机器人本体动起来还需有驱动系统，它由传动机构和动力装置组成。工业机器人的关节位的动作大多包含1～3个自由度，自由度总数可在3～6个左右。工业机器人作业过程中，基于技术人员在控制系统中编制程序实现对驱动系统及机器人主体发号施令，并控制机器人的执行动作，从而确保工业机器人的规范操作。
1.3 特性分析。多数情况下我们可以通过将数控伺服轴，遥控操作器等进行有序连接，再利用预先设置好的程序驱动电路控制机器人本体，让机器人动作有效地进行。一般应用于冲压自动化生产线中的工业机器人具有行走功能，由于其内部具有模拟人类感知系统，在执行动作的过程中能够基于此系统完成各项操作，在保证冲压自动化生产质量与效率的同时，达到控制生产成本的目的。工业机器人具有较高的柔性，在控制程序修改上有一定可操作性，从而促进各项功能与动作的顺利实现，更好地满足冲压自动化生产线的对工业机器人的应用需求。
2.机器人冲压系统的设计
工业生产具有一定复杂性和危险性，工业机器人的应用，大多是代替人来从事危险系数较高以及重复率较高的动作，以促进工业生产的高效开展。其应用如图1所示。工业机器人在冲压生产环节中主要体现在5个方面：拆垛系统、涂油机、对、压力机兼上下料系统以及线尾输送系统。
2.1 系统的运行方式。冲压自动化生产的环节中，工业机器人需要有规范、合理的工作流程，精确到位的动作，才能确保工业机器人准确可靠的完成指定任务，这是安全生产、可靠生产的基础。在生产过程中工业机器人的首要任务是垛料拆垛，之后进行板料对中操作，应用上料机器人进行放料相关操作，待冲压后，利用下料机器人进行取料放料，再次冲压后，结合生产中所需工序的数量循环进行，末端冲压后，利用线尾机器人进行取料放料，并以人工方式进行码垛处理。
2.2 系统组成。根据冲压工艺，系统主要包含拆垛系统、上下料系统、线尾输送系统、对、压力机等组成。工业机器人能够为拆垛系统的安全高效运行提供可靠保证。自动拆垛系统主要由走带电机、拆垛小车、自动涂油装置等组成，料台为双垛可循环式，确保生产连续进行，分料通过分张器将量分成单张，确保每次进料。在不同的位置条件下，走带电机也处于不同状态，板料通过导出式传送带传到，在导入式传送带的作用下，从拆垛机中取出物料放入涂油机中。在冲压自动化生产线中，拆垛小车的作用是停放于上料后或上料区中，为后续机器人开展取料等操作提供极大的便利。当板料置于自动涂油机中时对板材表面进行涂油，保证涂油操作的规范性，从而提高板件抗腐蚀能力和程度。对可方便的定位固件，这样确保冲压的正确性和可靠性。确保板件在冲压自动化生产线中能够得到良好应用。
2.3 控制系统。控制系统作为系统的中心环节有着非常重要的作用，它的有效性和可靠性直接影响着工业机器人在冲压过程中的实际应用效果，通过研究可知，在工业冲压自动化生产线中，先进且可靠的控制系统能够为工业机器人各项功能的发挥以及动作的准确执行提供可靠的保证。该冲压自动化控制系统中的主要工作是实现上下料系统、线尾输送系统以及系统等的统一监管、调度和控制。为了能最大程度地发挥工业机器人的作用，在系统中我们设置有数据层和物理层，根据实际情况，通过调节软硬件的参数设置。
2.3.1 数据层。数据层的主要作用是完成数据的传输和处理，在系统中我们主要通过利用现场总线技术来实现个物理层或各设备之间的连线自控，而总线有多种，如Profibus总线EPA以太网总线等。为了提高系统运行的有效性和可靠性，数据层的数据传送和处理非常关键，我们选择用线少，方便，快捷，可靠的EPA技术。连接各EPA设备，配备Ethernet Card相关的网络设备实现机器人控制系统接，监控网络系统的对接，通过DCS控制系统实现集中管理分散控制的功能。这样可以减少机器人因反复动作或其他原因而造成的数据层损坏错误等情况，达到系统安全、稳定、有效、可靠的运行的目的。
2.3.2 物理层。物理层主要作用是采集数据和处理数据，是软件系统运行的基础，它的先进性和可靠性非常关键，它主要包括控制站、操作站、数据转换接口、现场控制层、现场数据采集、执行机构等设备组成。现场设备通过现场总线和现场控制层连接。现场控制设备主要采用西门子PLC，数据采集和相应的EPA设备主要采用浙大中控设备为主。所选择的物理层设备要有较强的开放能力，EPA通信，能够将数据层的PLC开展数据交换，便于系统对各项设备数据有序采集，以确保控制系统能够对工业机器人动作准确控制，提高各项动作执行的规范性。
2.3.3 人机交互平台。人机交互平台作为直接操作的界面，他的整洁性、方便性、操作性、功能齐全性等非常重要。在计算机组成的中控操作站中，我们主要利用浙大中控提供的Configuratiom和AdvanTrol Pro相关软件进行。现场操作站可选择西门子提供的触摸屏。其操作面要具备给单元及功能模块的检测信息及错误报警，各环节操作流程和操作提示，各环节相关参数的显示和操作，相关操作的互锁功能及动画界面等。在具有一定特殊性的基础上，利用总线实现不同控制单元的有序连接，对诊断信息M行准确分析，并显示出工业机器人的错误操作并进行预警，便于相关技术人员发现问题的第一时间进行妥善处理，以便在短时间内对故障问题进行妥善处理，从而保证控制系统的高效运行，提高冲压自动化生产线的生产效率。
2.4 安全系统。安全系统是自动控制系统自动生成，安全生产的命门，在物理层，我们需要利用安全栅等硬件来确保安全，在硬件的使用和软件方面采取冗余结构，在它们的设置方面采用互锁功能来保障安全。利用声光报警灯方式及时提醒。在各关键环节如上下料，冲压等环节设置好启动和急停按钮。利用这些手段做到提前预知故障，故障及时知晓，故障出现时做到自动恢复或安全处理停机处理，便于工作人员及时维修处理，为安全生产保驾护航。
2.5 仿真模拟系统。仿真模拟系统是用于投运、教学演练、生产调试等。它的作用主要是在生产投运前做到有问题提前及时发现，不将问题带入生产。在员工或学员培训时能方便直观地了解和操作系统，做到在最短的时间内熟练操作的目的。在生产调试过程中可以反复地模拟后再实践，减少设备磨损和故障，缩短现场的调试时间。
结语
总而言之，随着现代科学技术的不断进步，技术方面和设备方面也越来越科学新颖，使得冲压技术也得到优化，工业机器人的出现和应用，有效地代替了人工劳动，促进了工业生产效率的不断提升，为工业产品质量控制打下良好的基础。尤其是在冲压自动化生产线中，工业机器人的应用促进了自动化生产水平的提升，并且将工业生产成本控制在最佳范围内，在工业生产领域受到广泛关注。
参考文献
[关键词]25B、25G车底；冲便器；加压冲水改造
中图分类号：TQ023 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0382-01
一、加压冲水改造的车型选择
1、中国铁路现有普速客运车辆
在中国铁路几十年的不断发展过程中，设计、制造和运用了数十种普速客运车辆，其中的一些型号得到了长时间、大范围的运用。
22型客车是中国第二代主型铁路客车，车体长23.6m，构造速度100km/h，曾经在中国铁路客运中长期占据着主导地位。22型客车于1956年开始设计、试制，1959年生产，1994年停产。22B型客车是22型的改进型号，于1988年投产，构造速度提升到120km/h。22、22B型客车车身涂装为绿色底色和黄带，侧面有加强筋。25B型客车是总结22各型客车的设计、制造、运用经验的基础上开发的非空调客车升级换代车型，于1994年全面投产。车体长25.5m，最大允许速度120km/h。车体涂装和22型客车相同，只是取消了车厢侧面的加强筋。上述几种车型由于其墨绿色涂装，习惯上被人们称为“绿皮车”，成为了上个年代中国铁路客运的标志。目前，22、22B型车正逐渐减少甚至停止运用，25B型车主要运用于没有空调的普快列车上。
25G型客车（G代表改进型）是与25B型同时研制的空调客车，其设计技术条件如尺寸、车体、转向架、构造速度、制动装置等均与25B型相同。不同之处在于其车顶安装有空调装置，供电方式也由25B型的本车供电改为发电车或机车集中供电。25G型客车的标准涂装主色调为橘红色和白色，因此也俗称为“红皮车”。25G型客车是目前保有量最大、使用最为广泛的普速客运车辆，运用于新型空调快速列车（K字头）上。
25K型客车（K代表快速型）是1996年各客车厂根据铁道部要求设计制造的快速空调客车。其构造速度为160km/h，最高运营速度140km/h，采用了双管制供风、空气弹簧和盘式制动等一系列新技术、新工艺，为其后设计制造新型提速客车打下了良好基础。25K型客车涂装为蓝色外加车窗下的红带，目前运用于新型空调特快列车（T字头）上。25K型车已经停产，不过其开创了中国铁路提速之路。
25T型客车（T代表提速型）是为中国铁路第五次大提速而设计，是25K型客车的后续型号。其能满足以160km/h持续运行20h不停站，一次库检作业5000公里无需检修，主要部件200万公里内无需修换的要求。采用了机车供电技术，实现了机车向客车供电，编组取消了发电车。25T型车采用了蓝色白色涂装，主要运用于直达特快列车（Z字头）和部分特快列车上，是我国目前等级最高的铁路普速客车。[1]
我国铁路客运车辆还有25A、25C、25Z等型号，由于其并未得到广泛运用，在此不多作介绍。
2、车底厕所污物的处理方式
传统上，我国铁路客运车辆都是直排式的，即厕所污物通过一根较粗的管道直接排往铁路沿线，从25T型车开始，才开始装用真空集便器。随着真空集便器的运用逐渐成熟，又在新造的25G型车和部分老25K型车上安装了真空集便器。直排车的冲便装置结构简单、维修方便，不过飘散到铁路上的污物给沿线环境造成了破坏。并且其冲便不干净，严重影响列车环境卫生，增加了乘务员的工作量。
铁路客车真空集便器是适应列车提速的需要，以整机方式从国外引进的客车新装备。其利用压缩空气从高速喷射到突然扩张的过程中产生的负压差，使污物箱中产生足够的真空度，足以将污物从便池吸入污物箱中[2]。等到列车进入有条件的大站，再统一进行吸污作业，避免了对铁路沿线的污染。真空集便器冲洗效果好，保证了列车厕所的干净卫生，减轻了乘务员的清洁工作量。不过其结构复杂，造价昂贵，使用不当容易损坏，并不适合在全路客车上推广。
3、25B和25G非集便车底为主要改造对象
为了满足广大旅客对乘车环境越来越高的要求，减轻铁路员工对车辆的清洁维护工作量，有必要对部分列车的直排式冲便器进行改造。22、22B型车即将淘汰，已无改造价值；25K型车作为一种过渡产品，已经停产，宜挑选出车况较好的车辆加装集便器，其余的维持现状；25T及新造25G型车已普及了真空集便器。而25B和老25G型车保有量巨大，仍将继续运用较长时间，因此有必要对这部分车辆进行较为经济的改造。
二、加压冲水改造的具体方式
经过观察发现，现有非集便车底冲便器冲洗效果差主要是因为水压不足。其利用客车水箱高度、依靠水的重力自流冲洗[3]，几乎没有水压，所以加压冲水是提高冲洗效果的有效途径。列车上有现成的压力来源，就是风管中的压缩空气，以此设计了一种加压冲水装置。
本装置主要由一个密封水箱和其上的进气管、进水管和排水管组成，通过电磁阀分别控制三条管路与水箱间的通断。进气管连接列车的总风管，提供压缩空气；进水管连接车顶水箱，并设有通气支管，保证水能够顺利注入密闭的水箱，以上两管都从密封水箱的上壁接入。排水管从密封水箱下壁接入，连接冲便器出水口，实现加压冲水。密封水箱宜采用底面积较大而高度较小的形状，以在相同的气压下进一步提高出水口处的压力。三个电磁阀的开闭具有逻辑顺序，通过简单的时序电路得以实现。
一次冲水结束后，进气管、排水管关闭，进水管开，水得以注入水箱。当水位到达指定位置时，进水管关闭，随后进气管打开，充入压缩空气，约1s后进气管关闭。列车正常行驶时，风管风压为600kPa，所以充入压缩空气前后，水箱液面上方的压强由一个大气压提升到600kPa。当要冲厕时，排水管打开，加压的水从冲便器出水口排出，实现了一个工作循环。需要指出的是，当列车制动或停车时，总风管中风压会降低甚至等于大气压，此时冲便器仍能工作，只是出水口水压降低，冲便效果下降。
三、改造的积极效果和待解决的问题
经过上述加压冲水改造，能显著提高冲便器的冲便效果，提升列车的环境质量，降低乘务员的劳动强度。本方案具有改造方便，实用经济的优势，可在车辆的厂修过程中完成，适于大范围推广。本方案用到了总风管来提供压缩空气，总风管主要用于列车制动，风压是否正常关系到列车的运行安全。而较早期的车型往往是单管供风，因此要求冲便器工作时不能对风压造成太大影响。可以通过缩短充气时间、减小充气体积来降低该影响，相关的设计计算仍有待进一步深入研究。
参考文献
[1] 莫荣利，丁玮彦.谈25型客车的发展[J].铁道车辆，2003，（8）：4-8.
关键字：车架纵梁压型模设计 工艺分析 制造工艺
中图分类号： U463文献标识码：A
近几年来，随着我国社会经济的飞速发展，生产技术也得到不断提高。为了能够更好的适应农用拖拉机市场的发展需求，本文特以北京某个生产公司为例子，介绍车架冲压件冲压模具的设计。
1车架纵梁压型模具
车架纵梁是车架构件中的重要组成部分，其设计质量直接对车架产品的整体质量造成影响。加上，纵梁是车架构件中最长的一个工作件，其冲压难度较大，相应增加了工作量。因此，对于车架纵梁的冲压要求尤为严格。通过生产实践证明，可采用钻孔模板保证孔位的精准度。另一方面，由于纵梁的截面形状属于槽型双直角弯曲成形，可采用自由弯曲成形、双直角接触弯曲成形。
2制造工艺的分析
车架纵梁的设计一种分为左、右两个，没有变截面的纵梁可以直接通过一套模具分别冲压成形，但是如果纵梁构件出现变截面的时候，需要进行较为系统的冲压安排。首先是下图显示的就是变截面纵梁：
然后我们把模具一种分为前段、中段和后段三部分，其中前段和中段冲压纵梁的右侧，后段和中段冲压纵梁的左侧。选择这样的工作方式是因为可以很好的节省模具制造损耗的费用，提升冲压的工作效率。经过这样的设计之后，我们得出了下图的冲压效果图，A+B就是冲压纵梁的右侧画面，B+C就是冲压纵梁的左侧画面：
如果在工作的时候受到冲压设备面积影响的时候，可以分别对左侧变截面和右侧变截面加装不一样的镶板，目的是确保左侧和右侧的冲压成形的效果。
3部分冲压件的分析
3.1横梁冲压模具的制造
在横梁冲压模具的设计方面，可参照以下两个图形来设计。一般情况下，农用运输的车架有6道横梁，并且对于没有变截面的总车架来讲，每一个横梁幅面宽度都相同。因此，在冲压设计中可采用一套模具来进行设计。但是，对于纵梁变截面的车架来将，每一个横梁幅面的宽度相差则较大，且模具的使用通用性也将受到较大的限制。由于可制造出不同的二队镶板完成整个冲压过程。其车架则要求横梁中段作为变截面的横梁。为此，该模具的设计可分为三大部分所组成，即：前中后段三大部分。中段可按照变截面的不同来制作，但前段与后段的设计则可确保其稳定性，最终更好的适应每一种类型的横梁弯曲成形要求。
3.2其余部分冲压模具设计
下图图形就是U形双直角弯曲成形的一个工件，是利用Q235钢板冲压形成的，利用的冲压设备是30t～100t，使用的模具是30mm厚的Q235钢板焊接形成的。
变速箱的吊架 简单弯曲形成的成形模具
钢板在进行切割工作以后，并没有对精度很高的工件进行加工，只是简单利用手持砂轮机磨平焊接制成。简单的模具中没有专门的卸料装置，这对于实际工作来说非常有影响。但是之后通过实际生产的经验和需要证明，我们分析两种卸料方法。第一种观察工件设置在凹模内的时候，我们选用刮板卸料的方法。第二种是观察工件设置在凸模内的时候，利用的是拉动卸料的方法。
所谓的刮板卸料则是在凹模模座的位置上加固一个刮板，该刮板不能够实现上下移动，但可实现左右的移动。当刮板拉开后，则可形成冲压成形，并且在凸上形时，应及时将刮板推往到凸模上行处，则刮板A包住整个凸模的工件，从而实行刮下。如下图所示，
拉动卸料就是在凹模底座的位置上加设了一个底板，冲压形成工作之后，将其固定于凸模上行的拉线B套住凹模的底板，然后凸模上行，拉动底板上行，则可拉出卡在凹模内的工件。
4总结
通过上述材料的具体分析，我们大致了解了车架纵梁压型模具的设计原理和独特的设计工艺，解决了制造车架纵梁压型模具所利用的冲压设备等专业性的问题，文章最后还大致的介绍了横梁冲压模具的制造方面的相关知识。纵观全文，其实都是在讲述一个关于制造设备落后的问题，化解和分析先进生产力和落后生产设备之间的矛盾。
参考文献：
[1]江长堆.471039，王筱！471039，任灿营！471039，舒乐华！471039.？？农用运输车车架设计思路[J].？拖拉机与农用运输车.？2010，（25）：100-110.
[2]王彦生.471039.？？履带拖拉机车架动强度的有限元分析[J].？拖拉机与农用运输车.？2011，（14）：200-203.
模具是工业生产的基础工艺装备，是进行少无切削加工的主要工具。模具技术水平的高低，直接影响到产品质量、产量、成本、新产品的投产及老产品更新换代的周期以及企业产品结构调整速度与市场竞争力。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60％-80％的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”， 用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
模具工业在国民经济中的重要地位和作用表现在以下几点：
第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。
第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域，用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD／CAE／CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。
第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。1998年l1月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。
二、冲压模具在国内的现状与发展
我国冲压模具市场的情况是：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率要低于冲压模具市场总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场价格低很多，具有一定的竞争力，因此国际市场前景看好。
模具CAD/CAM技术状况：21世纪开始，CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本上都有CAD/CAM技术，其中部分骨干重点企业还具备CAE能力。
模具设计制造能力状况：部分高精度多工位级进模和多功能模已达到世界水平，且模具制造周期也已达到国外同类模具水准；信息工程等现代制造技术已在许多模具厂得到应用等。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。
模具质量状况：模具质量主要反映在精度和寿命方面，其次是结构和外观方面。当然，一套好模具，维修还应该是方便的。由于我国冲压件批量偏小，所以我国冲压模具在国内市场上寿命问题相对来说并不十分突出，而精度达不到要求、结构不合理、外观差往往成为质量的主要问题。
模具行业专业化程度及分布状况：我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30％左右，我国冲压模具自产自配比例约为60％。这就对专业化产生了很多不利影响。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。
冲压模具的发展趋势有以下几点：
1全面推广CAD/CAM/CAE技术；2模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展；3模具加工设备向高速、一体化方向发展；4一体化加工中心是目前正在发展的新技术；5模具材料及表面处理技术发展迅速；6模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到认同。
三、级进模的应用
先进模具之一的多工位级模具是当代所有模具中冲压功能最多、结构最复杂、生产效率和自动化程度最高的一种冲模。由于采用高硬度硬质合金等材料制造模具和采用先进的精密加工技术，多工位级进模也是使用寿命最长和模具精度很高的一种精密模具。因此，越来越被人们重视而广泛使用起来。转贴于
使用级进模的条件：
1、制件的产量比较大(一般不少于5万件，但这个数不是绝对的)。
2、制件的精度适中，一般为大于IT10级，近几年随着模具加工技术的进步，多工位级进模的制造精度明显有了提高，从而使制件精度也提高，有的在IT8级以内。
3、用单工序模不经济，用复合模又难于冲压加工的情况下，只能用多工位级进模。
4、用单工序模不便定位和冲压加工，只能用多工位级进模生产的某些小而复杂的微型或超小型件。这种情况下，制件的产量大小往往不去过多考虑。
四、模具设计中模具CAD的优越性
在模具设计与制造中采用CAD/CAM技术，是模具技术发展的一个显著特点。采用CAD/CAM技术，无论在提高生产率、改善挤压件产品质量，还是在降低制件成本、减轻劳动强度发面，都比传统的模具设计与制造过程有绝对优势。其优越性主要表现在以下几方面：
(1)提高挤压件产品质量。过去，在人们凭经验设计计算时，不可能进行多方案综合分析比较。而采用CAD之后，由于计算机的最显著特点是不怕千万次重复计算，而且效率又极高，所以能进行多方案论证，多变参数模拟。又由于在计算机系统内，可以存储模具设计标准和设计准则等各种有关设计资料，为挤压模具设计提供了科学的数据，并可极大的减少人为因素对设计质量的影响。采用优化设计方法也可使模具的参数和结构更加合理化。通过CAD设计数据直接生成数控加工程序和采用数控机床加工，也可使加工出的挤压模具质量得到进一步的提高。总之，采用CAD/CAM技术可大幅度的提高挤压件质量。
(2)缩短模具设计和制造周期及提高生产效率。采用CAD的工艺分析和绘图，大大缩减了模具设计时间，而CAD与CAM的集成则可显著的缩短模具从设计到制造的周期。由于模具质量的提高，可靠性增加，调整及修模时间明显减少，实际上也就是提高了生产率。
(3)减少对熟练工程技术设计人员的需求。由于设计及计算工作采用人机交互型系统，因此，对操作人员的技术水平要求不高，明显的减少了对熟练工程技术人员的需求；并且，大量的工程计算及模具图样设计都由计算机、自动绘图机来完成，所以设计人员从繁冗的设计和绘图的工作中解放出来，大大节省了劳动力，使设计人员能更好的从事其他创造性的劳动。
关键词：冲击矿压；微震监测；冲击危险性预测；矿山动力危险
“SOS”是Seismological Observation System的简称，该系统是从波兰引进的，主要用于矿山震动监测。冲击矿压现象是严重威胁煤矿安全生产的灾害之一，它是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生的爆炸性事故。动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体震动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等情况。冲击矿压常见的情况有“岩爆”、“煤爆”、“矿山冲击”、“冲击矿压”等。
一、砚北煤矿现状概述
砚北煤矿隶属于甘肃华亭煤电股份有限公司，年产600万吨。目前正在开采二水平2502采区250205上工作面，该工作面为2502采区首采第一分层，所采煤层为煤5层，开采深度450-462米。工作面南部为背斜轴部，北部位于向斜西翼，倾角13-16度。煤层底板沿走向次级褶曲发育，底板起伏不平。工作面在向斜轴部附近，水平应力达到垂直应力的1.7倍左右。厚度近40米的煤层，具有强冲击倾向性。老顶为坚硬的粉砂岩，厚度18米，工作面内无断层、岩浆浸入体等其他构造。另外，地表是山区，山谷落差达100多米。250205上工作面自2006年3月10日开始回采以来至今，累计发生强矿压显现多达30次，对矿井安全生产造成了严重的威胁。
由于砚北煤矿强矿压灾害严重，强矿压灾害与褶曲构造、煤层的厚度及力学特性、顶板岩层、地表形态等密切相关，而我国对于强矿压的研究起步较晚，没有完全成熟的强矿压防治理论和控制经验提供参考。为此，砚北煤矿在中国矿业大学的配合下，对强矿压的预测与控制进行了长期的理论研究和实践探索，对工作面进行了强矿压的监测与防治，实现了安全生产，取得了较好的效果。
二、监测原理
一台DLM-SO信号采集站由16个“OS”微震信号采集器组成，每个采集器与一个DLM2001型检波测量探头相连，也就是说1套采集站能够控制16个DLM2001型检波测量探头。砚北煤矿使用了1套采集站，其中井下安装15个探头，地面安装1个探头，覆盖了矿井的各个采区，每个探头与采集站之间的最大距离为10km。为了接收到明显的震动信号，测站尽可能接近待测区域，避免较大断层及破碎带的影响，并且能和其他探头构成环形包围（包括主站在内的至少3个探头），尽量在重点区域多布置探头，按监测环境与要求选择探头监测方向，这样定位结果的准确性将会大大提高，为进一步分析预报奠定坚实基础。
由于砚北井田面积较大，所以在工作面回采过程中，要根据需要移动探头。微震监测系统的主要功能是对全矿范围进行微震监测，是一种区域性监测方法。自动记录微震活动，对实时记录的震动信号进行震源定位和微震能量计算，能为评价全矿范围内的冲击矿压危险提供依据。
三、监测方式
震动是由地下开采引起的，是煤岩体断裂破坏的结果。与大地地震相比，震动震中浅，强度小，震动频率高，影响范围小，故称之为微震。微震法就是记录采矿震动的能量，确定和分析震动的方向，具体来说，就是记录震动的地震图，确定已发生的震动参数，例如震动发生的时间，震中的位置，释放能量的大小等。其原理是利用拾震仪站接收的直达P波起始点的时间差，在特定的波速场条件下进行二维或三维定位，以判定破坏点，同时利用震相持续时间计算所释放的能量和震级，并标入采掘工程图，圈定出震动频繁的区域，以便及时采取措施。
“SOS”微震监测仪用于矿山震动监测，可以对矿井工作面前方及其周围微震事件通过连接的DLM2001型检波测量探头，把接收到的震动信号以电流的形式传输到地面的DLM-SO信号采集站，进而对记录的震动信号进行定位和能量计算，可以较准确地确定10-100焦的低能量震动的位置，从而为矿山震动危险性的分析预测提供可靠资料。
四、“SOS”微震监测系统的优点
微震监测系统监测范围可大可小，且具有较高的定位精度，已成为矿山开采诱发动力灾害监测的主要技术手段。利用微震监测系统，在发生微震活动的矿区内布设微震探头（传感器），探测微破裂所发出的地震波，确定发生地震波的位置，还可以给出地震活动性的强弱和频率，通过微震监测获得的微破裂分布位置，判断潜在的矿山动力灾害活动规律，通过识别矿山动力灾害活动规律实现预警。
五、应用结果
“SOS”微震监测系统自2007年6月25日在砚北煤矿运行以来，在250205上工作面，共发生103焦以上的震动1763次，其中有1次强冲击发生在2007年7月1日10：26分，震动能量达1.9×107焦，来压位置在工作面附近辅运顺槽侧，对巷道和设备造成严重破坏，有7次弱冲击，震动能量在5.3×106焦左右，这些冲击将早晨恶搞巷道同程度的底鼓或顶下沉。下面以1次典型的来压为例分析来压规律：
图1是2007年7月1日的来压前震动变化趋势，日震动总能量和震动次数之间的变化在正常情况下很吻合，并且直线变化斜率基本相同，6月28日到6月30日震动总能量变化趋势较大，结合图2，6月29日到6月30日，产量和推进度出现变化趋势相反的情况，7月1日早班10：26分来压，来压位置在250205辅运顺槽侧工作面前方20米，震动能量1.9×107焦，致巷道严重底鼓和顶下沉，部分设备压坏，未造成人员受伤。
六、总结
通过对砚北矿区各采区的多次来压分析总结，用“SOS”微震监测系统预测、预报冲击矿压，可以得出以下结论：
第一，震动与煤岩体的变形破坏存在一定的耦合关系，通过对采掘工作面的震动进行自动连续监测，利用煤岩体的动态变化特性，为冲击危险性提供可靠信息。
第二，正常情况下，每天震动总能量与震动次数、产量和推进度的变化斜率或变化趋势是一致的，偶尔有一天出现异步变化，但只是短暂的。如果震动参数的变化出现连续一天以上的异步趋势（一般3天左右），再结合其他两种变化曲线，如果有一种曲线出现不同步的现象时，近日就有冲击危险发生。
第三，微震法联合电磁辐射法、钻屑法及采煤工作面支架阻力法，成功预报出了多次冲击危险，效果较好。
第四，煤层地质构造以及煤柱区，对冲击矿压有直接影响，在此区域震动次数明显增多，来压频繁，来压造成的破坏性也大。
第五，来压位置以工作面辅运顺槽前后30米为主，回风顺槽很少来压。
参考文献
1、窦林名，何学秋.采矿地球物理学[M].中国科学文化出版社，2002.
2、窦林名，何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M].中国矿业大学出版社，2001.
3、毛仲玉，张修峰.深部开采冲击地压治理的研究[J].煤矿开采，1996(3).
【关键词】冲击碾压法
一、冲击碾压法概述
冲击碾压是利用三边形或五边形重轮来产生集中冲击能量对填筑土石方进行压实。与传统的振动压路机相比，冲击碾压将一般碾压机具的高频率、低振幅振动改为低频率、高振幅振动，压实冲击能量可增加10倍（以25kJ三边形冲击压实机为例），在2m深度内压实效果明显。[1]冲击碾压也能有效改善浅部土层的强度和承载力特性，明显提高浅部土层的强度指标。
二、研究现状
冲击压实技术最早于上世纪50年代由Aubrey Berrange提出，经历多年研究之后，80年代该技术趋于成熟。90年代之后该技术在全世界范围内开始推广，1995年由南非兰派公司将这种压实设备传入我国，引起了我国科技人员的重视，道路与机场科技等人员对它经历了从不了解到逐步推广，直到广泛应用的过程。日本、美国、德国等发达国家在20世纪90年代便将冲击压实技术广泛地应用于机场工程、地基加固、水坝填筑、地基填筑等工程实践中，并制定了相关的标准。
目前，冲击压实技术己在我国14个省、市共60多项工程中得到了应用。这些工程在专业类型方面涉及机场、道路、水坝等。机场工程包括香港新赤腊角机场、首都机场、广州白云机场、重庆万州机场、贵州兴义机场、新疆且末机场和华北某军用机场等；在公路方面有八达岭高速公路、京珠高速公路、河北宣大高速公路和石黄高速公路、宁夏桃同高速公路、甘肃天兰高速公路、青海以及新疆东部的西徨、马平高速公路和西塔公路及平阿公路、陕西地区的西禹高速公路和陕北地区的黄延高速公路、广东莞深高速公路、重庆渝黔高速公路、黑龙江大齐高速公路等高等级公路。[2]在工程性质方面涉及填土压实、软土处理、地基补强、破碎原道面等。在土质方面涉及黄土、块片石、砂土、粘土、软弱土等。
在黄土地区，由宣大高速公路所得施工技术参数表明，即冲击碾压40遍以后，土的干密度增加很少，甚至有稍许减少。不同碾压遍数下，深度80cm以上的干密度明显地低于上部的数值，160cm处为1.29-1.41g/cm3和天然状态的1.29-2.34 g/cm3相差无几；西惶公路湿陷性黄土地基冲压处理得到参数，当冲压遍数由10遍增加到30遍后，地表下80cm以内平均压实度明显提高：而80cm-120cm内平均压实度提高较小。冲压前后，孔隙比在80cm以内明显降低：80cm以下无明显变化。压缩系数和压缩模量的影响深度也在80cm左右。从消除湿陷性来看，80cm深范围内的土体在处理后湿陷性基本消失，80cm之下仍有湿陷性存在。综合各种指标即得冲击碾压法在西宁至惶源高速公路湿陷性黄土地基处理的有效影响深度在80cm左右，冲压遍数以30遍为宜；马场垣至平安高速湿陷性黄土地基冲击碾压处理的有效影响深度也在80cm左右，而冲压遍数以30～40遍为宜。
三、冲击碾压法加固原理
土体在压实过程中，压实机械所产生的应力使一定深度范围内的土体颗粒重新排列并挤密，土的密度和强度随之提高，土体渐渐由塑性状态变为弹塑性状态，直到弹性状态。土体只有在弹性状态下才一能够承受一定的荷载而不变形。很显然，加大作用于土体的冲击能量，可以增加影响深度，提高土体的密实度，从而更容易使上体达到弹性状态。冲击碾压技术正是应用了这种原理。[3]
冲击压实机械最显著的特点是压实轮形状是将传统圆形轮改为非圆形（三边形、四边形或五边形），这种轮子有一系列交替排列的凸点和冲压面。在行进过程中，由配套的大功率牵引车带动"凸轮"滚动前进。冲击压实轮的凸点交替抬升与下落。从而在行驶滚动中产生集中冲击能量，同时辅以滚压、揉压的综合作用，连续对土体产生碾压作用而使土体达到密实。
冲击压实机的三叶凸形轮在轮胎式或履带式牵引机车快速的拖动下运动，其局部面积上发生了瞬间的竖向振动荷载，振动荷载向地基快速传递能量，传给地基的能量是由压缩波（即纵波）、剪切波（s波即横波）和瑞利波（R波）联合传递的。体波（压缩波与剪切波）沿着一个半球波阵面径向的向外传播，而瑞利波则沿着一个圆柱波阵面径向地向外传播。压缩波的质点运动是属于平行波阵面方向的一种拖拉运动，这种波使孔隙水压力增大，同时还使土粒错位，土的结构发生变化，由疏松变为紧密；剪切波的质点运动引起和波阵面方向正交的横向位移；而瑞利波的质点运动则由水平和竖向分量组成。剪切波和瑞利波的水平分量使土颗粒间受剪，导致土的密实。[4]对于均质各向同性弹性空间表面上竖向振动的振源，三种弹性波占总输入能量的百分比分别为：瑞利波67%，剪切波26%，压缩被7%。瑞利波占了来自竖向振动的总输入能量的2/3，该波随距离的增加而衰减，但比体波慢得多，从而对位于和接近地面的地基土，瑞利波的竖向分量起到松动、降低表层土强度的作用，因此，冲击压实后，地基土应有强度恢复期。
四、冲击碾压法适用范围
根据前人大量的试验研究，地基1.5m深度范围内冲压后的波速值比冲压前波速值有明显提高，表明冲击碾压技术在1.5m深度范围具有较好的冲压效果，并在其下约3.0m深度范围内对地基的压实度均有一定的提高和影响。并且冲击碾压的压实功率大大地超出常规压实机械，压实效果即在较大的深度范围内整体地提高了地基的压实度。[5]
宣大公路、西惶公路、马平公路、西塔公路及平阿公路试验段所展开的冲击压实试验研究表明，采用冲击压实技术处理路段的压实度、湿陷性、沉降量及孔隙比等指标均表明，在地基土表面1.2m以内，冲压前后各种指标数值的变化很大，并在冲压约30遍后，各种指标均能达到要求。而在1.3m以下，冲压前后各种指标数值的变化很小，并且大多数不能达到要求。因而，冲击压实技术只适合于浅层湿陷性及湿软性黄土地基的处理，且其有效影响深度一般不超过1.2m，冲压遍数以30-40遍左右为宜。但湿陷性可完全消除的深度仅为80cm。为对振碾的土体进行补充冲击压实，定为20遍是比较合适的。补压的影响深度亦为1.0-1.2m。
五、结论
首先，国内外对于软土地基处理中的冲击碾压法研究已经很多，研究成果丰硕，然而由于各地区环境差异较大，土质条件等因素决定了冲击碾压法在不同地区不同的效果，需要更多的试验更多的研究。其次，根据冲击碾压法原理，分析了该方法在软土地基处理中的特点。最后根据冲击碾压法的原理及特点找到该方法对地址等条件的要求，确定其适用范围。
参考文献：
[1] 徐超，青.冲击碾压法处理粉土地基试验研究[J].岩土力学，2011，32（2）：389-392.
[2] 范国兵，张震.冲击碾压技术在高速公路软基处理中的应用[J]. 山西建筑，2011（06） ：120-121.
关键词：冲击碾压、路基
中图分类号：U213文献标识码： A
一、冲击压路机的各种型号及特点。
冲击压路机与传统压路机相比，最大特点是其非圆形的冲击轮外形，为了行驶的平稳和最低的能量消耗，其外形主要为三、四、五边的正多边形。冲击轮有一个或两个，分别称为单或双轮冲击压路机。牵引方式有自行式和拖式。三边形双轮冲击压路机能量大（25KJ），有效影响深度大（为1.4m左右），适合于提高路基的压实度，但因冲击轮外形曲线平缓，与地表的接触面较大，作用力不集中，因此不适合旧水泥混凝土的破碎冲压。20KJ的三边形冲击压路机能量小，有效影响力小。迄今为止尚未对不同型号的冲击压路机进行过详细的效能实验，综合分析河北、甘肃、河南、青海等省的冲击工程实例，20KJ的三边形冲击压路机处理湿陷性黄土地基的有效影响深度为1.1m左右，而25KJ为1.4m左右，差异明显。因此，应结合工程实际铺筑实验路，根据实验路的结果分析总结，提出合理可行的施工工艺、检测方法及质量控制标准。
二、 试验段冲击压路机的一般施工工艺。
1、实验路段应选择土质或路面状况具有代表性的路段：工作面平坦，交通及实验条件好，实验路段的直线段长度不小于120m，宽度不宜小于6m，牵引式冲击压路机单块施工面积不宜小于1500。冲击碾压时土的含水量控制如下：一般情况下，当细粒土含量大于50%时，冲击碾压时含水量（W）范围：Wopt-4%< W < Wopt + 2%；当细粒土含量小于50%时，Wopt-3% < W < Wopt + 2%；而高液限土冲击碾压的含水量上限可放宽至30%；当含水量超出以上范围时，需经实验论证确定控制范围。对于浅层软弱地基的冲击碾压：含水量偏高的地基，可经翻松晒干后压实，也可在地基上铺后30～60cm的砂砾后碎石垫层，其厚度可根据地基的软弱程度和含水量确定。
2、提出各区段检测点的平面布置图。图中应标出实验范围、桩号、埋设仪标的断面桩号、仪标平面布设位置以及观测控制点的布设位置。
3、测点位置断面图，应标出压实度等参数在各个观测断面中的平面与垂直检测位置。提出各种指标的检测时间、标准要求、施工配合要求及注意事项，实验前根据实验内容编制记录表格
4、对于细粒土的冲击压应配备平地机、洒水车等、对于填石路基、土石混填路堤等应配备推土机等。
5、测试仪器、设备等应经过检验、性能可靠、精度满足实验要求。观测用的所有仪器应于实验工程开始前准备完毕。
6、实验人员应经培训，熟悉相关实验方法与操作程序，分工明确。根据冲击碾压性质确定检测项目与检测组，检测人员一人多职，另尚需配置一定数量的民工。
7、注意对构造物的保护。使用冲击碾压前，应查明冲压范围内的地下管线及附近各种构造物，并应根据构造物的类型采取相应的保护措施。冲击碾压施工应精心组织，严格按设计要求施工，不断总结完善施工工艺、检测方法与质量管理措施，加强施工过程的检查和记录，确保和记录，确保工程质量。冲击碾压施工应制订相关安全保障措施，杜绝违章施工，做到安全生产。
8、冲击碾压的简易流程图： ① 冲压场地平整② 检测含水量和密实度 ③ 埋设高程测点④ 冲击碾压5遍⑤ 检测沉降量⑥ 冲击碾压至第N遍⑦ 检测压实度及其它参数
三、试验段冲击碾压检测项目要求与频数
1、沉降量：定点沉降量检测包括冲压前及每冲压5遍后的标高。沉降量的检测简便易行，其结果也直观可靠，对冲击碾压效果表现力强，是确定压实效果的主要指标。对此，条文要求每冲压5遍观测一次。对于旧水泥混泥土路面的冲压，第10遍只后，每隔2遍应测一次沉降量，检测样本数不少于20个，水准仪的测量精度不大于1mm，计算采用算术平均值。对于地基与路堑冲压、分层压实、路基的补压、砂石与沥青路面改建冲压宜用长6cm铁钉系红布条作明标记，准确定点，对旧水泥混凝土路面的标高检测位置可用红漆标记。平地机刮平时应注意保护带有红布条铁钉的检5测点，距检测点20cm范围内不得扰动。
2、压实度：压实度检测的平面点数不少于4个，没个点的检测位置不同。比如，地基和路堑冲压，检测地表下20cm、50cm、80cm、120cm四个点。对于基底的冲压，主要目的是确定不同冲压遍数下的有效影响深度曲线，故须对不同深度的压实度进行检测。压实度检测方法应采用灌砂或环刀法。其检测结果可靠；面波仪检测压实度，速度快，效率高，无破损，但其结果的可靠性目前尚未得到普遍认可，可作为辅助手段，其结果不宜作为主要评价依据。
3、土的物理力学参数：土的基本物理力学参数有：天然含水量、塑限、天然密度、粒径组成、湿陷系数。
4、层厚：压实层厚在60-100cm之间，根据具体情况选择2-3个不同的压实厚度实验，松铺系数根据实验确定。当路基填土高度大于150cm以上的路基应分层冲击，分层压实厚度通过实验确定。一般情况下，填石路堤的压实层厚度为80cm,风化砂砾土。砂砾的压实层厚为60cm。填料的最大粒径不应超过40cm，每层冲压不宜超过30遍，否则应减薄层厚。
5、DN值：大于5mm的颗粒含量不超过30%时可采用DCP检测，DN值的检测时间与压实度相同。DCP的检测比沉降观测相对费时，但结果的离散性较小，故其检测频率与样本数比沉降观测要小，而根据以往的经验与成果，6个测点的样本数已能满足实验要求。若粗颗粒含量较多，DCP检测结果离散性大，对仪器也会造成损伤，因而条文规定不必检测粗粒土的DN值。对于细粒土的冲击效果检测也可以采用静力触探，检测深度不必超过2.5m.
6、碾压遍数：冲击碾压遍数计算方法目前还不统一，基于冲击碾压技术的特点，避免引起误解，予以解释规定。冲击碾压采用来回错轮的方式，轮迹之间不重叠，由于轮隙宽度大于轮宽，错轮时横向上留有26cm的空隙，纵向上由于冲击碾压时落点的面积有限，也不可能压到每个点，但冲击压力呈（45°―φ/2）的角度扩散，表层下面的压实效果相互交叉重叠。软地基与路堑一般冲压40遍，路基冲击补压25遍。
7、实验结果：对各检测参数应及时进行整理分析，汇总成图表。例如：冲压遍数――沉降量曲线、冲压遍数――压实度曲线等。根据实验结果提出冲击碾压遍数、含水量控制范围、冲击压路机的型号、松铺系数、构造物的安全保护措施、冲压行驶速度、质量检测方法、质量控制检测标准等指导全线设计、施工与质量控制的结论性意见与建议。
四、结语
冲击碾压属于新技术，除做好实验段外，还应在施工过程中积极探索，总结经验，对于与原设计不一致的地方，应及时反馈给设计单位，设计单位根据实际情况，做出相应的设计变更，即树立动态设计的理念。冲击碾压的效果已为广大工程技术人员认可，但冲压效果的质量检测与管理方面的措施明显滞后。从现有的检测手段与方法分析来看，还没有一种是令人满意的。因此，应用冲击碾压技术必须在试验段成果的基础上加强施工过程的检查与记录，严格按设计施工，否则好的技术不一定有好的工程质量。冲击压路机行驶速度快，必须由专业机手经过培训合格后方可进行操作，否则容易出事故。因此，必须制订相关的规章制度，做到安全生产。冲击碾压技术是实现工程要求的技术手段，公路工程中的设计、施工与检验评定的国家及行业有关标准规范等应遵照执行。
关键词:高速公路；路基施工；冲击碾压
Abstract: at present, the percussive compaction technology is widely used in highway subgrade construction in, as a engineering and technical personnel, familiar with the relevant technology and master percussive compaction continuously summarize problem, the application level of ascensi
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国国民经济的快速发展，高速公路建设也进入了一个崭新的发展阶段；从已建成的高速公路行车状况来看，存在着由于交通量急剧增大、通行车辆载重吨位过重而导致许多路段过早损坏的现象；其中相当一部分是由于路基整体质量原因，路基的施工质量是影响道路整体质量的重要因素。如何改善路基整体施工质量，减少由于路基因素而形成的道路病害，改善高速公路建成以后的使用性能，是摆在我们公路从业人员面前的一个重要课题。本文作者结合自己的工作实践，以某高速公路使用冲击压路机进行路基施工工艺研究的角度，阐述了在高速公路路基施工采用冲击碾压工艺方面的研究结果等相关问题。
一、冲击碾压技术原理
作为一种崭新的压实方式，冲击碾压技术在影响土壤压实效果的诸因素中具有其他普通压实机械所不具备的独特优点；例如碾压速度是决定压路机面积生产率的重要因素之一，压实度和铺层厚度也是影响压实效果和压实生产率的重要参数。通常，振荡压路机的最佳碾压速度为3--6KM／H，最佳压实厚度一般不超过0．5m。而冲击式压路机较为合适的碾压速度可达10"--15km／h，铺层厚度也可达到1～1．5m。
冲击压路机是将当前振动压实高频率、低振幅改为高振幅、低频率。冲击压路机是用三边形、四边形、五边形“轮子”来产生集中的冲击能量达到压实土石填料的目的。冲击压路机可由配套的牵引机在前方牵引。
图1所示为三边冲击压路机的基本原理，它是利用动能转化为冲击能来压实土体，其特征是将巨大的动能在很短时间内转化为冲量，进而形成瞬时作用的巨大冲击力，在土体中产生很大的剪切应力和法向应力，从而有效地克服土壤的内聚力，压缩土体并排除土体中的空气和水分，达到压实土体的最终目的。
图1 冲击压实基本原理
二、冲击碾压技术的特点分析
(1)冲击压路机以非圆形轮沿地面对土石材料进行静压、搓揉、周期性冲击的连续作业，产生强烈的冲击波，向下具有地震波的传播特性。以25KJ三边形双轮冲击压路机在宕渣、砂砾路基上冲击压实为例，压路机按12KM／H速度冲碾30遍后，实测深度0．8m处的平均垂直动土压力为1366KPA，相当于对地面产生冲击力200T--250T．产生的冲击功能达到超重型击实功，可使地下深层土体的密实度不断累积增加，达到重型标准90％以上压实度。有些土石材料性状有效压实厚度达1．5M，比现有振动压实机械有更好的压实功效，使被冲压的土石填料更接近于弹性状态。
(2)冲击压路机较常规压路机有不同的压实工艺，基本上不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法，而是按冲击力向士体深层扩散分布的性状，提出新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0．9M，两轮内边距1．17M，行驶两次为一遍，其冲碾宽度4M。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以(45°-Φ／2)夹角向土体内分布土压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过，形成的理论冲碾间隙双边各0．13M。当第二遍的第一次向内移动0．2M冲碾后，即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再恢复到第一遍的位置冲碾，依次进行至最终遍数。各种土石路基冲碾20-40遍可以使路基形成厚1.0m～1.5m的均匀加固层。
(3)提高路基整体强度与均匀性。使用冲击压路机分层冲击碾压高路堤与补压振碾达标路床工程。能较好地提高路基的整体强度与均匀性，有利于避免路面的早期损坏，延长路面的良好服务水平。
三、冲击碾压技术的应用举例
下面作者以一工程实例具体分析冲击碾压技术在高速公路路基施工中的应用问题。
3.1工程背景
某高速公路施工段设计全长55km，我项目部所在的第七合同段，长度为 6.0km，在路基填筑施工中遇到高填方路基，因路基沉降在高填方地段表现得特别突出，高填方路基段采用冲击碾压进行补强压实处治，路堤每填高4米碾压一次，在该段路基设三处沉降与稳定检测断面，对碾压后的效果进行观测、对比、分析。下面作者就这一工程的冲击碾压施工相关问题进行分析介绍。
3.2 进行冲击碾压试验路段施工的目的
(1)通过试验路段施工，确定劳动力、碾压机具、摊铺机械、检测、试验，收集有关试验及测量资料，并进行整理分析，总结确定最佳的施工工艺和冲碾遍数。并以此为依据指导后续路基冲击碾压施工，确保路基冲击碾压补强工程质量。
(2)试验所获得的各项参数：压实设备型号、填料最佳含水量、压实遍数与相对应的压实度及最佳的施工工艺等。
3.3 施工方法
冲击压实机的技术特性与现行常规压路机具有不同的压实工艺，是以冲击力向土体深层扩散分布的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0．9 m，两轮内边距1．17 m，行驶两次为一遍，并冲击碾压宽度4 m。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以45°夹角向土体内分布土碾压。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过，形成的理论冲碾间隙双边各0．13 m，当第二遍的第一次向内移动0．2 m冲击碾压后，即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再加复到第一遍的位置冲击碾压，依次进行至最终遍数。冲击压路机向前行驶在纵向冲击碾压地面所形成的峰谷状态，应以单双遍为一冲压单元，当双数遍冲压时，调整转弯半径，达到对形成的波峰与波谷进行交替冲击碾压，使地面峰谷减小，表面接整。冲击压路机一般行驶按顺时针与逆时针方向每五遍进行交换作业。冲击时自边坡坡脚一侧开始顺(逆)时针行驶，以冲压面中心线为轴转圈，而两轮按纵向错轮冲压，全路幅排压后再自行向内冲压。排压遍数和沉降量由试验确定，一般不宜少于20遍，冲击压实10遍左右后用平地机大致整平，再冲击压实至最终达到的效果。
3.4 试验主要步骤
(1)用平地机对冲压工作面进行清理，整平；
(2)埋设观测点标志，冲击前观测沉降标志的标高，并做好记录；
(3)检测冲击碾压前的路基含水量，并保证含水量在最佳含水量的±4％范围内；
(4)冲击碾压前检测点的检测压实度。检测位置在填土表面以下20厘米处，并做好记录；
(5)冲击压路机进行冲击碾压，机械行进速度在l0-15km／h之间。从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边，后中间”错轮进行，轮迹覆盖整个路基表面为冲碾一遍。冲碾过程中如果因轮迹过深而影响压实进行时，可用平地机平整后再进行冲击碾压，若路基表面扬尘，可用洒水车适量均匀洒水继续冲碾；
(6)冲碾结束，用平地机整平施工冲碾路段，然后采用重型钢轮压路机将路基表面碾压密实平整，若表土干燥，下道应适量洒水，以保证压实效果。
3.5 冲击碾压施工
冲击压路机依照拟定的行驶速度(10 km／h-15 km／h)，从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边，后中间”错轮进行，轮迹覆盖整个路基表面为冲碾一遍。采用不同的碾压参数进行碾压，直至找到最佳的压实遍数为止。碾压过程中要及时跟踪记录碾压的遍数，并根据标准规定检测土石比例和土的含水量及压实度。
表1路基冲击碾压压实度、填料最小强度及最大粒径要求
3.6 检测
碾压结束后试验人员和测量人员对路基进行随机抽样检查。试验人员主要检测闩毛实度及含水量，测量人员要对路基的中心线、高程、宽度、平整度、横坡等项目进行检测，若有不合格的部分立即进行补压或采用其它有效措施。
3.7 试验结果与推荐工艺组合
通过检测结果及压实遍数得出，冲击碾压10遍压实度可以达到93．9％以上，比碾压前增加了0．9个百分点；冲击碾压15遍压实度可以达到95．1％以上，比冲击碾压前增加了2．1个百分点；冲击碾压20遍压实度可以达到95．9％以上，比冲击碾压前增加了2．9个百分点；冲击碾压25遍压实度可以达到96．3％以上，比冲击碾压前增加了3．3个百分点；冲击碾压测量检测碾压lO遍，沉降量最大为33mm，最小11 mm，平均沉降量25mm；碾压15遍后检测路基，其沉降量最大为54 mm，最小为28 mm，平均42mm；碾压20遍后检测路基，其沉降量最大为67 mm，最小为43mm，平均56mm；碾压25遍后检测路基，其沉降量最大为70 mm，最小为51 mm，平均60 mm。
根据试验成果，在确保压实度满足设计和规范要求的前提下，综合考虑碾压作业的经济性，推荐本施工段路堤冲击碾压施工工艺组合及各项参数如下：以160 kW平地机先整平――冲击压路机YCT25――20t钢轮压路碾压密实，碾压遍数为l-15-1，冲击碾压适宜含水量9．8±4％，适宜的碾压行走速度10-15km／h。
参考文献
[1]杨世基，等．冲击碾压技术的应用特性[J]．交通世界，2006(1)．
[2]中华人比共和国行业标准，公路路基路在现场测试规程(JTG E60--2008)，人氏交通出版社，2008.
