汽車剎車片壓制模具設計【帶CAD圖紙和說明書文檔】

汽車剎車片壓制模具設計【帶CAD圖紙和說明書文檔】,帶CAD圖紙和說明書文檔,汽車,剎車片,壓制,壓抑,模具設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單,文檔 1課題名稱汽車剎車片模具設計主要任務與目標1）汽車剎車片成形方案設計分析汽車剎車片的結構特點、尺寸精度，利用 CAD 和 Pro/E繪制二維圖、三維圖，最終確定汽車剎車片的工藝成型方案和模具結構設計；2)根據汽車剎車片的工藝方案，結合汽車剎車片的公差等級、制作模具的成本、精度要求和生產效率等因素，確定模具總體結構形式，完成模具的結構設計。3）零件設計和相關計算；目標：得出相關二維零件圖，裝配圖，三維零件，裝配圖，仿真相關動畫及相關分析圖，寫出設計論文。主要內容與基本要求主要設計內容有：1）測繪模型零件，并繪制零件的二維圖和三維造型；2）用 pro/e 軟件對制件進行成形工藝性分析，確定最佳成形工藝方案；3）沖壓模具設計，完成三維、二維圖紙；基本要求：零件三維造型結構合理，連接位置的形狀和尺寸正確，能夠進行裝配，完成注塑模具的總體結構方案，完成三維、二維裝配圖和零件圖，總計不少于 5 張圖紙；完成畢業(yè)設計要求的各種文檔，包括文獻綜述、開題報告、外文翻譯及畢業(yè)設計論文等。嚴格按照進度安排，保質保量完成所承擔的任務；遵守實驗室規(guī)定。主要參考資料及文獻閱讀任務1 牟紅霞模具材料的發(fā)展與動向現代制造技術與裝備，2006，4：83842劉全坤，王成勇，劉傳經模具技術的現狀與未來發(fā)展重點模具工業(yè)，2011，37(5)143馬超，淺談我國沖壓模具的發(fā)展趨勢，2012,35；4孔炎，梁辰。趙蒙，聶愛琴，汽車端蓋零件的沖壓模具設計，文章編號：16746457(2012)060129035 洪慎章，曾振鵬密封蓋落料拉伸沖孔切邊復合模設計J模具工業(yè)，2OOl(11)：23266 郝濱海沖壓模具簡明設計手冊(第 2 版)M北京：化學工業(yè)出社，2009：1944，1651827 朱家誠機械設計課程設計M合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2005：2502518 周淑容沖裁間隙對沖裁件質量的影響及其選擇方法J科技信息，2009(12)：22259崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術M.機械工業(yè)出版社，2003.10劉緒功.基于特征的汽車覆蓋件沖壓成形性研究D. 南京:南京航空航天大學，2005.11 朱 東 波 ， 王 伊 卿 等 . 電 弧 噴 涂 汽 車 覆 蓋 件 沖 壓 模 具 快 速 制 造 方 法 P. 中 國 專利:03134500，2004.4.12程應潮，范國輝.國內外橋車覆蓋件沖壓模具設計概括.1672-0121（2004）04-0026-0413李體彬.沖壓成型工藝. 化學工業(yè)出版社. 2008. 023458 號：119814李德群，肖祥芷.模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢J.模具工業(yè)，2005（7）：9-1215中國模具工業(yè)協會.模具行業(yè)“十一五”規(guī)劃J.模具工業(yè)，2005（7）：3-816李大鑫，張秀錦.模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述J.模具制造，2005 （2）：1-417張春水. 國內外冷沖模技術現狀及發(fā)展趨勢，1991，第 1 期18Richard W.Sorenson . Push button switch with compound contac lever action.Ameica:4640998，1987-02-03.19王華，尚振國.Solid Works 在沖壓模具設計中的應用，中國科技信息 2008 年，第 15期：141-142.20聶蘭啟，聶伯揚. 薄壁深錐零件的拉伸成形.模具制造，2008 年，第 8 期，29-32.21鄧明，呂琳.沖壓成形工藝及模具.第 1 版.北京：化學工業(yè)出版社，2006 年：117-125.2322 ZHOU Li-Qun,LI Yu-Ping,ZHOU Yi-Chun.A Mechanics Model for Stamping a Sheeton Elastic Die with Large Deformation.Journal of Shanghai Uniwersity(EnglishEdition),2002,6(2):130-135.23彭建聲.冷沖壓技術問答（上冊）.第 3 版.北京：機械工業(yè)出版社，2006 年：336-340.外文翻譯任務閱讀 10000 字符以上的外文文獻，并至少翻譯 5000 漢字的兩篇外文文獻，若一篇篇幅較長，則另一篇只需翻譯開頭部分。計劃進度：起止時間內容2013.2.12013.2.25前期資料準備、畢業(yè)設計任務書、文獻綜述、外文翻譯布置。2013.2.252013.3.3查閱資料(包括外文資料)，撰寫文獻綜述、開題報告及外文資料翻譯。2013.3.32013.3.8完成開題報告。開題報告答辯。2013.3.92013.4.5總體方案設計，分析計算，結構設計。2013.4.52013.4.12方案設計，分析計算，結構設計，圖紙繪制，撰寫說明書。2013.4.132013.4.18畢業(yè)設計中期檢查完成情況及表格與記錄的填寫。2013.4.182013.5.10完成圖紙繪制，說明書撰寫。提交畢業(yè)設計（論文）。2013.5.112013.5.18畢業(yè)設計（論文）的審閱；評議小組分組審閱。2013.5.192013.5.30畢業(yè)設計答辯。實習地點指導教師簽 名年 月 日系 意見系主任簽名：年 月 日學院蓋章主管院長簽名：年 月 日剎車片模具設計1 選題的背景與意義汽車剎車片是汽車制動的一個重要零件，對汽車的安全性能和質量都有重要影響，通過對生產實際中鈑金件零部件的設計，可以掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)綜合分析和解決專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，對于了解掌握沖壓成形技術和設計制造沖壓模具有很大的幫助。目前隨著汽車模具行業(yè)的快速發(fā)展，沖壓成形技術不斷應用于汽車覆蓋件、汽車側圍等方面，同時也被廣泛應用于能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)1要方法，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產品性能好、生產效率高和成本低等顯著特點。所以熟練掌握沖壓成形技術對于個人以后發(fā)展和從事機械制造業(yè)至關重要，為以后順利的走向工作崗位做準備。1.1 國內外研究現狀和發(fā)展趨勢1.1.1 沖壓成形技術介紹沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具，是在冷沖2和日常生活的生產之中。采用模具生產毛坯或產品零件，是材料成型的一種重壓加工中，將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。一般冷沖壓的基本工序分為兩大類分離工序：沖壓工件與板料沿要求的輪廓線相互分離。如切斷、中裁、切舌、切邊、剖切、整修、精中。成形工序毛坯在不被壞的條件下發(fā)生塑性變形，獲得防需形狀，尺寸和精度的 30T 方法。如彎曲、卷邊、拉彎、扭彎、拉深、變薄拉深、翻邊、翻孔、卷緣、脹形、起伏、擴口、縮口、縮徑、旋壓、校平整形，冷擠壓、冷鐓、壓花。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量生產成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行,沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。1.1.2 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢沖壓工藝是一種成形加工方法，通常依靠外在壓力和模具對相關的板料施加力，使其板料發(fā)生分離或塑性變形，從而實現所需形狀和尺寸的沖壓件的有效獲取。與其他的機械、塑性等加工方法比較而言，沖壓加工工藝在其技術上和經濟上具備了諸多的獨特優(yōu)勢，具體表現在以下幾個方面。1)沖壓加工工藝的操作便利，易于實現工藝的機械自動化。由于沖壓加工工藝的實現是通過沖壓模具、沖壓設備而完成的，而普通壓力機每分鐘的行程量可達到幾十次，若是高速的壓力機每分鐘的行程量則可為上百至千次，并且壓力機的每次行程都有可能獲取一個沖件，從而使其加工工藝的生產效率得到了大大的提高。2)沖壓工藝的質量穩(wěn)定，具有良好的互換性。這是因為在進行沖壓加工時，沖壓模具使其沖壓件的形狀尺寸的精度得到了良好的保證，沖壓件的表面質量通常都會受到較好的保護，再加之所使用的沖壓模具的使用壽命較長，從而使得同一沖壓模具制成的沖壓件具有一模一樣的特點。3)小到秒表大到汽車覆蓋，沖壓加工工藝可加工出形狀復雜、尺寸跨度大的零件，再加上板料在沖壓加工工藝過程中的冷變形硬化效應，使其所得沖壓件的剛強度較高。4)沖壓加工工藝是一種省料、節(jié)能的加工方法，在其沖壓加工過程中幾乎沒有碎料的產生，使得材料的利用率較高，并且在此過程中無需外來其他的加熱設備，3因而所得沖壓件的成本也較低。由于沖壓加工工藝中所用的模具具有一定的專業(yè)性，沖壓模具是一種制造精度、技術要求都較高的技術密集型產品，而加工成形一個復雜零件時所需要的模具也較多，因此， 沖壓工藝的優(yōu)越性只有在沖壓件大量生產的情況下也會得到充分的體現，其所獲取的經濟效益也會隨之體現的更為突出。1.1.3 國內外現狀隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產；隹備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。模具制造技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。為滿足這一要求，模具制造沖壓成型技術的發(fā)展趨勢 21 世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)展，模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。沖壓成型技術將更加科學化、數字化、可控化。注重產品制造全過程，最大程度的實現多目標全局綜合優(yōu)化，優(yōu)化將從傳統的單一成型環(huán)節(jié)向產品制造全過程及生命期的系統整體發(fā)展，汽車模具行業(yè)的發(fā)展，沖壓成型工藝在汽車覆蓋件、側圍等方面應用越來越多。隨著模具 CAD/CAM 技術的不斷發(fā)展，作為改造傳統模具生產方式的關鍵技術，模具 CAD/CAM 技術將會越來越多的應用于沖壓成型工藝。1.1.4 技術的發(fā)展方向沖壓模具數字化設計制造技術沖壓模具數字化設計制造技術是國際公認的提高模具整體水平的有效手段。該技術包括模具優(yōu)化設計與CADCAMCAE一體化技術，尤其是三維技術和計算機4仿真模擬分析技術、模具模塊化、集成化、協同化設計技術；模具企業(yè)ERP、PDM、PLM 、MES等信息化管理技術；快速成型與快速制模技術：虛擬網絡技術及公共服務平臺的建立等。沖壓模具大型化和精密化制造技術沖壓模具大型化和精密化一直是模具的重要發(fā)展趨勢。該技術包括汽車大型覆蓋件模具生產技術；汽車零部件大型多工位級進模生產技術；高強度板及不等厚焊接板冷沖模生產技術；高強度板熱壓成形及模具生產技術；厚板精沖模具生產技術等。沖壓模具標準件制造技術模具標準件是模具的重要組成部分，是模具基礎。模具標準化程度和應用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標志。該技術包括：球鎖式快換凸模及固定板、固體潤滑導板和導套、斜楔機構及其零部件，氨氣主彈簧等技術含量高、結構先進、性能優(yōu)異、質量上乘、更換便捷的具有個性化的產品。2 研究的基本內容與擬解決的主要問題2.1 基本內容本次畢業(yè)設計中主要完成的內容包括：1）汽車剎車片成形方案設計；分析汽車剎車片的結構特點、尺寸精度，利用 CAD 和 Pro/E 繪制二維圖、三維圖，最終確定汽車剎車片的工藝成型方案。2）模具結構設計；根據汽車剎車片的工藝方案，結合汽車剎車片的公差等級、制作模具的成本、精度要求和生產效率等因素，確定模具總體結構形式，完成模具的結構設計。3）零件設計和相關計算；2.2 擬解決的主要問題1) 汽車剎車片尺寸結構的解決分析2)汽車剎車片模具的設計3)該模具的制作剎車片工藝過程過程2.3 解決方案1）根據已知的剎車片背板的圖紙，仔細研究剎車片的工作原理，配合公差尺寸等，設計出相對應的剎車片，確定相應的尺寸和公差標準。52）畫出摩擦片的三維圖并加以修正。3）根據所確定的剎車片模具的尺寸。4）確定模具所用的材料為常用的模具鋼，使用的模具為壓制模。5）設計出剎車片模具的三維圖。6）對所設計的模具進行強度和壽命校核與計算。3 總體研究思路及預期研究成果本畢業(yè)設計擬采用理論分析與三維建模與仿真實驗的方法，在前人的基礎上，通過三維 Pro/E 環(huán)境完成汽車剎車片的三維成型，并對其進行初步的沖壓模具設計。3.1 總體研究思路3.1.1 成形方法的選用根基零件的結構特點和設計要求，選擇使用沖壓模，考慮到人工成本、生產效率等因素，可以選用壓制模。3.1.2 設計的思路及步驟1)設計沖壓件。拉深毛坯展開計算：為了減少鈑金件變形程度及方便定位，應根據汽車剎車片的形狀及尺寸，選用與汽車剎車片毛坯展開后相同的尺寸，其具體數據可通過軟件計算得到。2)確定毛坯形狀及兩孔尺寸距離。毛坯形狀及尺寸對沖壓件的充填性能和模具壽命影響很大。根據汽車剎車片的形狀特點，計算孔間距離和汽車剎車片的外形尺寸。3)驗算許可變形程度。沖壓變形時，必須要進行材料的許可變形程度，否則，將得到破碎外形的制件。同時，根據汽車剎車片外形對板材的沖壓次數進行預算。4)計算沖壓變形力。沖壓的變形力是設計模具的基礎，選擇設備的依據，并可借以衡量擠壓變形的難易程度，分別對所許拉深力和沖裁力以及相關的其它力進行計算。在考慮應變力的情況下，同時要考慮半成品件的回彈變形，因此要對沖壓變形力進行綜合考慮。5)模具結構設計。根據汽車剎車片的形狀、尺寸及加工工藝的要求，設計出完成其相關功能的模具結構。根據以上選用的成型方法，要設計級進模具結構來完成其主要功能，這需要借助軟件對其模具進行實體造型。66)對設計出來的模具的經濟和使用性進行分析探討，考慮其可否用于工業(yè)生產。3.2 可行性分析汽車剎車片是 汽車制動中的一個重要零件，對汽車安全性、質量都有重要影響，是使用沖壓模具加工生產出的一種零件。經過國內外的研究與發(fā)展，沖壓成形技術取得很大的進展且日漸成熟，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產之中。在前人研究工作基礎上，本設計論文進行汽車剎車片模具設計，在基本原理上是可行的。指導老師曾教學我們沖壓成形工藝，并在沖壓成形技術相關研究方面具有很多成功的經驗，本設計的研究方法思路經過深思熟慮，切實可行，能夠確保畢業(yè)設計的順利完成并取得預期的研究成果。3.3 預期研究成果設計出汽車剎車片的沖壓模具，完成三維建模。通過 pro/E 鈑金件設計分析，保證設計能較好的滿足設計要求。4 研究工作計劃參考文獻71 牟紅霞模具材料的發(fā)展與動向現代制造技術與裝備，2006，4：83842劉全坤，王成勇，劉傳經模具技術的現狀與未來發(fā)展重點模具工業(yè)，2011，37(5)143馬超，淺談我國沖壓模具的發(fā)展趨勢，2012,35；4孔炎，梁辰，趙蒙，聶愛琴.汽車端蓋零件的沖壓模具設計，文章編號：16746457(2012)060129035 洪慎章，曾振鵬密封蓋落料拉伸沖孔切邊復合模設計J模具工業(yè)，2OOl(11)：23266 郝濱海沖壓模具簡明設計手冊(第 2 版)M北京：化學工業(yè)出社，2009：1944，1651827 朱家誠機械設計課程設計M合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2005：2502518 周淑容沖裁間隙對沖裁件質量的影響及其選擇方法J科技信息，2009(12)：22259崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術M.機械工業(yè)出版社，2003.10劉緒功.基于特征的汽車覆蓋件沖壓成形性研究D. 南京:南京航空航天大學，2005.11 朱 東 波 ， 王 伊 卿 等 . 電 弧 噴 涂 汽 車 覆 蓋 件 沖 壓 模 具 快 速 制 造 方 法 P. 中 國 專利:03134500，2004.4.12程應潮，范國輝.國內外橋車覆蓋件沖壓模具設計概括.1672-0121（2004）04-0026-0413李體彬.沖壓成型工藝. 化學工業(yè)出版社. 2008. 023458 號：119814李德群，肖祥芷.模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢J.模具工業(yè)，2005（7）：9-1215中國模具工業(yè)協會.模具行業(yè)“十一五”規(guī)劃J.模具工業(yè)，2005（7）：3-816李大鑫，張秀錦.模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述J.模具制造，2005 （2）：1-417張春水. 國內外冷沖模技術現狀及發(fā)展趨勢，1991，第 1 期18Richard W.Sorenson . Push button switch with compound contac lever action.Ameica:4640998，1987-02-03.9王華，尚振國.Solid Works 在沖壓模具設計中的應用，中國科技信息 2008 年，第 15 期：141-142.20聶蘭啟，聶伯揚. 薄壁深錐零件的拉伸成形.模具制造，2008 年，第 8 期，29-32.21鄧明，呂琳.沖壓成形工藝及模具.第 1 版.北京：化學工業(yè)出版社，2006 年：117-125.22 ZHOU Li-Qun,LI Yu-Ping,ZHOU Yi-Chun.A Mechanics Model for Stamping a Sheet on891班 級課題名稱汽車摩擦片模具設計目錄1.前言2.國產轎車覆蓋件模具開發(fā)能力3.覆蓋件模具設計及技術31 軟件環(huán)境32 修正回彈的對策33 新斜楔機構在外覆蓋件模具上的應用3.4 汽車覆蓋件沖壓模具的制造技術4.總結參考文獻指導教師審批意見簽名：年 月 日汽車摩擦片沖壓模具設計 1.前言近幾年來，我國轎車市場發(fā)展十分迅猛，2002 年在轎車銷售超過 100 萬輛的基礎上，2003 年則向 200 萬輛大關邁進，達到了 197 萬輛。然而，在轎車熱迅速升溫的同時，不得不尷尬地面對這樣的現實市場上熱銷的絕大多數車型是直接從國外引進的。由手國內轎車覆蓋件模具設計制造能力從總體上看還比較薄弱，為了生產這些車型，各大汽車公司不得不耗資幾億、十幾億元采購海外模具。與國外大汽車公司相比，由于生產規(guī)模比較小，這就造成單車均攤的模具成本遠高于國外車，這也是造成國產車整車制造成本居高不下的主要原因之一1。2.國產轎車覆蓋件模具開發(fā)能力國內主要的轎車模具制造商有：一汽模具制造有限公司、東風汽車模具廠、天津汽車模具有限公司、成飛集成科技股份有限公司、南京模具裝備有限公司、上海千緣汽車車身模具有限公司等等。作為國內最大轎車生產銷售商上海大眾汽車有限公司，也有自己的模具設計制造部門(TMM部)。目前，雖然國內模具商在轎車內覆蓋件模具設計制造方面已小有能力，并可承接整車廠的部分模具開發(fā)項目，但對于有很高型面精度和表面質量要求的外覆蓋件，特別是中高檔轎車的外覆蓋件，整車廠很少會將這類模具交由國內開發(fā)。上海大眾汽車有限公司為了降低整車生產成本，同時也為了提高公司的核心技術能力，從2001年開始，涉足轎車沖壓模具設計制造領域。2001年2002年完成2了POL0轎車在手動壓機線上生產的10只簡單零件的模具，通過了公司質保部門驗收并投產。2002年開始向大型化、復雜化、自動化發(fā)展，設計制造了6000kN自動線上生產的POLO轎車備胎座模具(該零件外形尺寸大、拉深深度深、形狀復雜)。2003年，為進一步提高模具設計制造的能力和水平， 他們涉足20000kN多工位壓力機和10000kN自動線生產使用的模具設計。過去上海大眾在20000kN多工位壓力機上使用的模具，全部需進口，國內模具商還沒有能力設計制造這樣的模具。為此，他們選擇了POLO轎車中柱內板的模具進行設計。10000kN多工位壓力機是世界上最先進的壓力機之一，集成化自動化程度非常高，當然這對模具設計的要求也相應地提高。零件的送料高度、步距、機械手的位置有嚴格的要求，還要保證機械手在運動過程中與模具無干涉，這樣給予模具設計的空間就小了很多。在考慮諸多因素之后，他們最終完成了整套模具的設計。另外，他們還完成了PoLo轎車在10000kN自動線上生產的后輪罩的模具設計，在去年的基礎上更進一步。這些工作的順利完成，標志著上海大眾模具設計能力已經達到了國內先進水平，從而為今后上海大眾汽車模具國產化 打 下 了 堅 實 的 基 礎 。 盡 管 如 此 ， 與 國 際 先 進 水 平 比 較 ，圖1 內板模具裝配示意圖仍有較大差距，比如在轎車外覆蓋件具設計方面還是空白。 POLO轎車中柱內板模具裝配示意圖(a)上模裝配示意圖(b)下模裝配示意圖在轎車沖模中，難度最大的是外覆蓋件模具設計，主要表現在以下兩個方面：（1)克服由回彈造成的零件型面偏差破裂、起皺、回彈是轎車沖壓件成形過程中的3主要缺陷。由于轎車外覆蓋件外形尺寸大、拉深深度淺、塑性變形程度低，一般不易拉裂，因而回彈就成為該類零件制造過程中的主要問題，它將嚴重影響零件間的相互配合關系。有限元模擬軟件在沖壓模具設計中得到普遍應用，已經能夠比較準確地預測破裂和起皺，從而有助于設計合適的工藝補充面來改善拉深過程中材料的流動狀況，提高零件的成形性。然而，迄今為止，大多數有限元軟件還不能精確地預測沖壓件從模具當中取出后的回彈變形。因此，對外覆蓋件回彈問題的處理，主要還是依靠經驗來修改模具型面，使沖壓件過正成形，來抵消由于回彈導致的變形2。(2)沖壓件的取件由于外覆蓋件(如前蓋外板、車頂、翼子板)都需進行復雜的翻邊整形或預卷邊工藝，這就使得在模具結構設計時，必須考慮沖壓件成形后的取件問題，目前，大都依靠復雜的多斜楔機構聯動來實現模具工作部分對零件讓位，以實現方便取件，由此造成整個模具的結構十分復雜3。3.覆蓋件模具設計及技術目前，國外大汽車公司為了降低模具開發(fā)、制造成本，縮短生產周期，將除轎車外覆蓋件之外的大部分轎車沖壓件的模具都交由專業(yè)模具公司 (如FontanaPietro、Kuka、Laepple、Schuler Cartec、Ogihala、Fuji Techniaca等等)設計和制造，這些公司都有很強的開發(fā)能力，并在某些零件的模具制造方面擁有獨到的優(yōu)勢。但作為整車廠，考慮到新車型開發(fā)過程中的保密，對諸如翼子板、行李箱蓋、車門、側圍、車頂、前蓋等敏感零部件的模具，則都由自己的模具制造部門來設計和制造4。31軟件環(huán)境沖壓模具設計，除了必要的CAD軟件之外，還大量應用了有限元模擬軟件，如AutoForm、PamStamp、DynaForm、Indeed等，來輔助沖壓工藝設計。下面，以AutoForm為例，說明如何利用CAE軟件來設計拉深I序工藝補充面。AutoForm是一款由瑞士開發(fā)的專業(yè)薄板成形快速模擬軟件，可以用于薄板、拼焊板的沖壓成形、液壓脹形等過程的模擬，配合不同的功能模塊，還可以進行沖壓件單步法成形模擬以及拉深工序工藝補充面(Addendum)的設計。轎車沖壓件中，約有23可以利用AutoForm的Diedesigner Module模塊設計Addendum，該模塊根據由設計者指定的或由軟件自動4產生的壓邊圈型面，以及工藝補充面的多條截面線(Profile)，能夠快速地生成工藝補充面，用于拉深工序的模擬，如圖2所示。壓邊圈型面、Profile均可進行參數化式的調整。這種快速設計是建立在對Addendum曲面的粗略構造上的，即曲面面片本身以及曲面面片之間的連續(xù)并非十分光順，盡管這種曲面不能夠直接用于模具表面的機械加工，但是對于模擬精度的影響卻不是很大。根據模擬結果，設計者可以很方便地對工藝補充面進行調整，直到模擬結果滿足設計要求。最后，將壓邊圈、Addendum曲面和Profile以中性數據格式IGS或VDA輸出，在CAD軟件中進行曲面重構，并結合產品數模，就能夠得到機加工可以使用的拉深工序模具數模5。圖2 AutoForm設計工藝補充面示意沖壓工藝傳統設計方法：首先，在經驗基礎上，利用CAD設計工藝補充面；其次，將CAD數模傳遞給AutoForm等CAE軟件進行拉深過程模擬；根據模擬結果，在CAD中對工藝補充面進行調整，并將新的CAD數模傳遞給CAE，開始新的模擬，直到滿足要求為止。這是一個從CAD到CAE再回到CAD的不斷反復的過程。由于每次在CAD中構造曲5面都遠較在AutoForm中復雜，因此，整個過程所花費的時間就多得多。而新方法在沖壓工藝設計初期，就用Diedesigner Module在AutoForm軟件中設計并調整拉深工藝補充面，與傳統的設計方法相比，就能夠大大提高設計效率6。由于AutoForm是一款快速模擬軟件，為了在較短的時間內對復雜沖壓件的成形過程進行評價，采用了膜單元來離散幾何模型，必然要降低模擬精度，因此，有些汽車公司在模具設計開始之前還要利用模擬精度高的CAE軟件，如德國大眾就采用了Indeed軟件，對拉深工序進行再次模擬(Indeed軟件的計算是基于帶厚度的殼單元的，能夠得到更為準確的計算結果，但是其計算所花費的時間通常是AutoForm的幾到十幾倍，該軟件比較適用于最終驗證 7，所有拉深工藝必須通過Indeed模擬并驗證為是可行的，才可用于模具設計。模具設計完備，應通過圖紙結合泡沫模型進行驗收(圖3)，各道工序用不同顏色的線條標記在泡沫模型上，這樣做直觀而清晰。還應組織包括工藝設計者、項目規(guī)劃員、模具調試人員、模具操作者等相關人員進行討論驗收。對于在沖壓工藝上難以解決的成形問題，還應邀請產品開發(fā)人員一同討論，尋求對產品進行更改設計的n-I能性8。圖 3 沖壓工藝泡沫模型32 修正回彈的對策由前已知，回彈是轎車外覆蓋件成形過程中的主要問題，現以前蓋外板為例，對此進行詳細分析。通常外覆蓋件的回彈有以下兩類：6大片平坦曲面由彈性回復造成的拱起或塌陷，如圖 4 中 C 部放大所示，虛線表示零件從模具中取出并發(fā)生回彈后的位置。這類問題，工藝設計時通常不加以考慮，工藝數模中產品型面部分的數據與來自于產品開發(fā)部門的數據相一致，并用于模具制造。待試模之后，將試件與檢具進行對比測量，根據偏差對拉深模型面進行修正。如果設計人員對于這類問題的控制擁有非常豐富經驗的話，也可以事先估計出曲面彈性回復的方向以及偏移量，并將其反向疊加到產品數模上去，求得考慮回彈變形的拉深工藝曲面，這個計算過程需要由專門的計算機軟件來完成，在德國大眾，采用的是 ICEM。翻邊整形部分由彎曲變形回彈造成的折邊轉圖 4 平坦曲面由彈性示意圖角變化，如圖 4 中 B 部放大所示。對于這類問題，該處除拉深和剪邊外，還包括翻邊和斜楔整形，整形工藝需過正成形 23，以抵消彎曲回彈。該工藝由工藝設計完成，并體現在工藝方案的數模中9。3.3 新斜楔機構在外覆蓋件模具上的應用目前，新車型的很多外覆蓋件，如翼子板前蓋外板、車頂等的翻邊整形工序中，采用了一種稱之為“旋轉斜楔”的新工藝16。其工作原理為旋轉進程。斜楔上的凹槽部分是沖壓件需整形的區(qū)域，當整形過程完成后，氣缸驅動的托架推動旋轉斜楔繞滾筒轉動，從而達到對零件讓位的目的，方便整形后的零件從模具上取出。7旋轉斜楔的優(yōu)點是：因整形部分與沖壓件托料部分的拼接處非常光順，故零件上無明顯壓痕；模具結構簡單；維修保養(yǎng)簡便且費用低。3.4 汽車覆蓋件沖壓模具的制造技術汽車覆蓋件沖壓模具的制造技術方法有很多，具體用那種方法要看汽車覆蓋件沖壓模具的難易程度和制造精度。3.4.1 快速成型技術快速成型技術是基于離散、堆積成形思想的新型成形技術，即由三維 CAD 模型直接驅動的快速制造復雜形狀三維物理實體的技術，這是繼數字驅動設計（CAD）和數字驅動制造（CAM）之后的又一項為制造業(yè)帶來巨大變革的數字化制造技術10?？焖俪尚图夹g中，三維形體在離散過程中被沿著一至三個方向分解，生成形體的各個離散面、離散線和離散點，將這些離散體（面、線和點）轉換成實體，并將它們依照原先的順序堆積還原成三維形體的實體形狀15。通過離散獲得材料堆積的路徑、順序和方式，生成一系列二維層面數據，再將分層后的數據進行處理，加入加工參數，生成數控代碼，在數控系統控制下將材料逐層“迭加”起來形成三維實體，實現數字化成形，構成三維物理實體。快速成形技術的特點有：（1）高度柔性。不需要傳統的專用工具和生產裝備，而利用信息技術把生產加工的重組集成到制造系統中；（2）各種先進技術的高度集成；（3）快速性。傳統加工方式開發(fā)一個復雜形狀的產品，從設計、工藝規(guī)劃到加工完成，可能需要幾天、幾個月甚至上年的時間，而采用快速成形技術，從實體建模到原型或零件加工完成，可以在幾十小時或幾個小時內完成；（4）自由成形性。因此能夠制造特別復雜的實體；（5）材料的廣泛性。不同的工藝可制造樹脂、塑料、紙、石蠟、復合材料、金屬材料、陶瓷等原型。采用分層實體制造工藝。分層實體制造將激光用于箔材（主要是涂敷紙）的切割，逐層粘切完成后，清除被切割的廢料，就獲得了所需要的原型。該技術可保證原型件精度；能制造出大型甚至超大型的設備，得到最大尺寸，運行費用設備中為最低。3.4.2.電磁成型技術電磁成型技術最先起源于美國。隨著科學技術的進步和制造業(yè)的發(fā)展，電磁8成型技術逐漸發(fā)展成為制造業(yè)中一種新型的金屬塑性加工方法。它是利用瞬間的高壓脈沖磁場迫使金屬產生塑性變形達到成型金屬零件的目的。電磁成型加工是一種高速能的工藝，目前，電磁成型技術已廣泛應用于航空航天、原子能、汽車、儀器儀表、電子以及玩具等領域11，主要是金屬板材的沖孔、壓印或壓花以及管材的脹形、縮頸、沖孔、翻邊等。電磁成型的理論基礎是物理學中的電磁感應定律，在電場周圍會產生變化的磁場，而隨時間變化的磁場在其周圍空間激發(fā)渦旋電場，所以當有導體處于此電場中時就會產生感應電流(渦流)。在電磁成形過程中，磁場力是工件成型的動力。電磁成型是利用脈沖磁場力來使金屬坯料變形的，脈沖磁場力是由電容器通過工作線圈瞬間放電所產生的。脈沖磁場里是磁場間相互排斥或相互吸引的作用。電磁成型加工的工藝特點：非機械接觸性加工，電磁力是工件變形的動力，它不同于一般的機械力，工件變形時施力設備無需與工件進行直接接觸，因此工件表面無機械擦痕，也無需添加潤滑劑，工件表面質量較好；工件變形源于工件內部帶電粒子受磁場力的作用14。因此，工件變形受力均勻，殘余應力小，疲勞強度高，使用壽命長，加工后不影響零件的力學、物理、化學性能，也不需要熱處理；施力元件(線圈)相對壓力機尺寸小，易在真空和氣保下進行，將感應加壓一次完成；由電磁力的控制精度其誤差可在 0.5%以內，因此加工精度高；加工效率高、時間短、成本低，便于實現生產的自動化；電磁成型設備可實現工件的多步、多點、多工位成型，有助于實現生產的柔性化；污染較輕，有利于環(huán)境的保護。電磁成型加工作為一種新型的金屬塑性加工技術，不同于傳統的冷鍛、溫鍛和熱鍛等加工方法，它以其獨特的加工特點展現出巨大的發(fā)展?jié)摿?2。3.4.3.無模多點成形無模多點成形就是將多點成形技術和計算機技術結合為一體的先進制造技術。該技術利用一系列規(guī)則排列的、高度可調的基本體，通過對各基本體運動的實時控制，自由地構造出成形面，實現板材的三維曲面成形。它是對三維曲面扳類件傳統生產方式的重大創(chuàng)新。實現無模成形：取代傳統的整體模具，節(jié)省模具設計、制造、調試和保存所需人力、物力和財力，顯著地縮短產品生產周期，降低生產成本，提高產品的競爭力。與模具成形法相比，不但節(jié)省巨額加工、制造模具的費用，而且節(jié)省大量的修模與調模時間，與手工成形方法相比，成形的產品精度高、質量9好，并且顯著提高生產效率。優(yōu)化變形路徑：通過基本體調整，實時控制變形曲面，隨意改變板材的變形路徑和受力狀態(tài)，提高材料成形極限，實現難加工材料的塑性變形，擴大加工范圍。實現無回彈成形：可采用反復成形新技術，消除材料內部的殘余應力，并實現少無回彈成形、保證工件的成形精度。小設備成形大型件：采用分段成形新技術，連續(xù)逐次成形超過設備工作臺尺寸數倍的大型工件。易于實現自動化：曲面造型、工藝計算。壓力機控制、工件測試等整個過程全部采用計算機技術，實現 cad cam cat 一體化生產，工作效率高，勞動強度小，極大地改善勞動者作業(yè)環(huán)境13。3.4.4.其它技術采用低熔點合金澆鑄，快速制造汽車蓋件試制模具。合金的熔點低至，且凝固時幾乎沒收縮，是其兩個明顯的特點。提出工藝路線為：根據模型制造原型，再將翻制為具有足夠尺寸精度的陶瓷型，對陶瓷型進特殊處理后，在接近的溫度下，澆鑄出低熔點合金汽車覆蓋件拉延模具。此拉延模具以制造件汽車覆蓋件零件，完全滿足試制模具的需要。主要應注意：低熔點合金的設計；低熔點合金的澆鑄工藝；低熔點合金模具的試模與調試。采用等離子噴涂技術，也可快速制造汽車車身試制模具。在電弧噴涂研究的基礎上，進行的主要研究與開發(fā)技術為采用原型制造汽車噴涂模具的工裝8；紙原型與工藝轉化原型的設計與制造；噴涂工藝參數的選擇；噴涂型殼與紙原型的分離；噴涂模具背襯材料的選擇與制備；噴涂模具背襯的制造及后處理；噴涂模具的試模與調試。4.總結近年來，通過不懈的努力，國內轎車沖壓模具的設計制造能力取得了顯著的進步。但是，在轎車特別是中高檔轎車外覆蓋件模具的開發(fā)上，我們與國際水平仍有較大差距。不過，這種差距并非不能縮小，只要我們多加強國際交流，多吸取國外同行的設計制造經驗，一定能夠加快轎車覆蓋件模具的國產化進程。105.參考文獻1陳炎嗣.郭景儀.沖壓模具設計與制造技術.北京：北京出版社，1991042郭春生.湯寶駿.孫繼明.汽車大型覆蓋件模具.北京：國防工業(yè)出版社，1993103楊玉英.大型薄板成型技術.北京：國防工業(yè)出版社，1996024鄧仕珍.汽車車身制造工藝學.北京：北京理工大學出版社，1997-095Gang Liu，Zhongqin Liu，Youxia gaoOptimization desing of drawbead in drawing toolsof autobody cover paneljournal of Engineering mateials and Technology6劉罡.基手回彈控翩的提高轎車沖壓成形精度方法研究上海交通大學博士論文20017程迎潮,劉罡,范國輝.國內外轎車覆蓋件沖壓模具設計概況，(上海大眾汽車有限公司，上海201805)8樊小年，試談汽車覆蓋件沖壓模具的制造技術，岳陽職業(yè)技術學院，湖南岳陽 4140009崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術M.機械工業(yè)出版社，2003.10劉緒功.基于特征的汽車覆蓋件沖壓成形性研究D. 南京:南京航空航天大學，2005.11朱東波,王伊卿等.電弧噴涂汽車覆蓋件沖壓模具快速制造方法P.中國專利:03134500，2004.4.12程應潮，范國輝.國內外橋車覆蓋件沖壓模具設計概括.1672-0121（2004）04-0026-0413李體彬.沖壓成型工藝. 化學工業(yè)出版社. 2008. 023458 號：119814李德群，肖祥芷.模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢J.模具工業(yè)，2005（7）：9-1215中國模具工業(yè)協會.模具行業(yè)“十一五”規(guī)劃J.模具工業(yè)，2005（7）：3-816李大鑫，張秀錦.模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述J.模具制造，2005 （2）：1-411摘要粉末冶金是一種不需要將材料融化的冶金方法，是冶金和材料科學的一個分支。而隨著經濟的發(fā)展，粉末冶金工藝具有生產效率高、質量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，使其在現代工業(yè)中的地位也越來越高。相應的，粉末冶金模具作為現代高速成型技術在工藝裝備中起到越來越大的作用。特別是在汽車行業(yè)中應用的比例越來越重,是現代汽車行業(yè)發(fā)展的重要支柱之一, 現代工業(yè)發(fā)展的一個方向.本次設計了一套汽車剎車片的壓制模。本課題主要是查找剎車片的壓坯到模具模架的選擇準則，了解各個零件的具體要求。從對零件壓坯的尺寸，密度，質量和高度等計算，來確定陰模與模沖的類型，再通過對壓機的選擇設計所需要的模具，頂出方式的選擇,加熱方式的選擇,加熱元件規(guī)格的計算與選擇，對模具的材料進行選擇,強度校核,粗糙度的確定,最后畫出零件圖和裝配圖。關鍵字：粉末冶金；壓制成形；剎車片模具AbstractPowder metallurgy is a branch of metallurgy and materials science who is an undesirable material melting metallurgy method.With the development of economy,Because of powder metallurgy process with high efficiency, stable quality, low cost and can be processed with complicated shapes advantages,so that its position in modern industry are more and more important. Accordingly, powder metallurgy die as a modern high-speed molding technology play an increasingly important tole in the process equipment.Especially in the automotive industry, an increasing proportion of re-application,is one of the important pillars of the modern automobile industry and also is a direction of Modern industrial development.This design is a press die of brake pads.The project must basis on parts size, density, height and mass to design the milds stamping type.Then basis on press machine to choice molds type. Then I choice the best way for pushing-out and boiling. Next step are Selecting the material of the mold and Strength check. The last way, I must determine the roughness and draw the parts and assembly drawings finally.Key Words:Powder metallurgy; stamping shape; Brake pads mold目錄摘要Abstract第 1 章 緒論11.1 粉末冶金概述11.2 模具工業(yè)在現代工業(yè)國民經濟中的地位41.3 粉末冶金模具的現狀4第 2 章 粉末冶金模具設計的原則52.1 通用粉末成形壓機的選擇原則52.2 壓坯的選用原則52.3 壓制成形模具設計準則6第 3 章 模具的設計和材料選擇63.1 壓坯的要求和壓制方式的選擇63.1.1 壓制方式的選擇93.1.2 頂出方式的決定113.1.3 加熱管的排布方案與選擇123.2 陰模的設計133.3 上下模沖的設計133.3.1 下模沖長度的設計133.3.2 上模沖的設計143.4 其它模架零件的設計143.5 連接方式的設計153.5.1 上下模座與固定板之間的連接153.5.2 下模座與陰模固定板之間的連接153.6 陰模材料的選擇153.7 模沖材料的選擇163.8 模架的材料選擇16第 4 章 強度的校核174.1 壓機的選擇174.2 模沖強度校核17第 5 章 模具間的余量的計算185.1 下模沖的彈性變形余量185.2 陰模與下模沖的間隙185.3 壓坯燒結率與回彈率的總收縮率計算195.3.1 壓坯的回彈率195.3.2 回彈率的影響因素205.3.3 燒結收縮率20第 6 章 主要零件加工后應達到的要求216.1 陰模216.2 模沖226.3 其他零件22總結與展望24參考文獻27致謝29第 1 章 緒論1.1 粉末冶金概述粉末冶金是一門制造金屬粉末，以金屬粉末（包括混入有廢金屬粉末者）為原料，用成形-燒結制造材料或制品的技術學科。廣義上，它也包括以氧化物、氮化物、碳化物等非金屬化合物粉末為原料，用成形-燒結制造材料或制皮的技術。這里所講的成形，系指賦予金屬粉末等原料粉末以所要求的金屬制品的形狀與尺寸。在制造粉末冶金零件的過程中，所用的成型模具是如何設計的。模具設計與所使用的粉末原料的性能、使用的成形工藝與設備以及所制造的零件的材料性能、 形狀和尺寸大小等密切相關。特別是 20 世紀 70 年代以來，鐵基粉末冶金零件的生產技術發(fā)展非常快，一句對所制造零件的技術性能要求，研發(fā)出了各種各樣的金屬粉末成形技術與設備， 除常規(guī)的單軸向剛性模具壓制工藝之外，還有粉末鍛造、注射成型、溫壓、熱壓、 冷等靜壓、熱等靜壓、擠壓、粉末軋制、粉漿澆注、噴射成形及無模成形等。其中多種成型工藝都涉及到模具設計問題。粉末冶金是一門古老的冶金技術。我國早在 2500 多年前的春秋末期，就已用塊煉鐵（即海綿鐵）鍛造法制造鐵騎了。塊煉鐵是用木炭還原鐵礦制成海綿鐵， 這和現在還原鐵粉的生產工藝相似，故可稱之為早期的粉末鍛造技術。這項技術后來由于煉鐵技術的興起而從歷史舞臺上消失。進入 18 世紀后，為制取金屬鉑， 粉末冶金重新煥發(fā)了青春。從而，使粉末冶金這么古老的冶金技術開始進入現代科學技術發(fā)展的行列。繼金屬鉑之后，在 19 世紀后期至 20 世紀初，用粉末冶金方法制取了具有劃時代意義的鎢。之后粉末冶金方法制取了鉬、鈮等難熔金屬，從而為現代電子和電光源工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。20 世紀初，繼難熔金屬之后，用粉末冶金技術陸續(xù)研制成功了硬質合金，多孔性金屬含油軸承、鎢-鋼與鎢-鋼鎳復合材料等。92003 年全球粉末貨運總量約為 88 萬噸，其中美國占 51%，歐洲 18%，日本 13%， 其他國家和地區(qū) 18%。汽車工業(yè)的發(fā)展推動了現代粉末冶金技術的進步。汽車制造業(yè)現已經成為粉末冶金工業(yè)最大的用戶，20005 年歐洲生產的粉末冶金結構零件 80%用于汽車制造，在日本為 90%，北美為 75%。一方面汽車的產量在不斷增加，另一方面粉末冶金零件在單輛汽車上的用量也在不斷增加。北美平均每輛汽車粉末冶金零件用量最高，為 19.5 公斤，歐洲平均為 9 公斤，日本平均為 8 公斤。中國由于汽車工業(yè)的高速發(fā)展，擁有巨大的粉末冶金零部件市場前景，已經成為眾多國際粉末冶金企業(yè)關注的焦點。信息行業(yè)的發(fā)展也為粉末冶金工業(yè)提供了新的契機。日本電子行業(yè)用的粉末冶金產品已經達到了每年4.3 億美元，其中熱沉材料占23%，發(fā)光和電極材料占30%。現代粉末冶金工業(yè)，除了通常所講的生產鐵粉、銅粉等金屬粉末和生產鐵基、銅基粉末冶金制品等產業(yè)外，廣義的講，還應包括用粉末冶金技術制造的所有產品門類的產業(yè)，諸如難熔金屬制品、硬質合金、金剛石-金屬制品、軟磁與硬磁鐵氧體元件、技術陶瓷、電觸頭材料、多孔性金屬過濾器、金屬-石墨材料等產業(yè)?，F在用粉末冶金技術制造的材料或制品，大體上可以分為五類：1） 粉末冶金機械零件，其中包括燒結金屬自潤滑軸承、燒結金屬結構零件及燒結金屬摩擦材料與制品等；2） 鐵氧體磁性材料，其中包括永磁鐵氧體材料、軟磁鐵氧體材料；3） 硬質合金材料與制品，其中包括工具材料、耐磨材料、耐高溫與耐腐蝕材料；4） 難熔金屬或高熔點金屬材料與制品，諸如鎢、鉬、鉭、鈮；5） 精細陶瓷材料與制品。粉末冶金機械零件是當前粉末冶金工業(yè)的主導性產品。廣泛使用的粉末冶金機械零件材料有燒結鐵、燒結碳鋼、燒結低合金鋼、燒結合金鋼、燒結不銹鋼、燒結鋁和燒結鋁和金、燒結同和燒結銅合金、燒結鎳合金等。早期的粉末冶金機械零件主要是含油軸承與墊圈之類的制品，形狀簡單且力學性能較低。近 40 年來，由于鋼鐵粉末、粉末成形壓機、模具、燒結爐等的不斷改進，組合燒結、粉末鍛造、注射成形、溫壓及冷、熱等靜壓等工藝技術的相繼開發(fā)，制造的粉末冶金結構零件形狀愈來愈復雜，材料的力學性能越來越高，像汽車發(fā)動機中承受動態(tài)應力最高的連桿，現在不但可用粉末鍛造生產，甚至可用一次壓制-燒結工藝制造。利用溫壓技術，用一次壓制-燒結就可以使鐵基粉末冶金零件的材料密度達到 7.4g/cm3 以上,從而使材料的力學性能顯著增高.因此,粉末冶金機械零件的市場一直在不斷擴大。1.2 模具工業(yè)在現代工業(yè)國民經濟中的地位模具因其生產效率高、產品質量好、材料消耗低、操作簡單、生產過程易于實現機械化與自動化、生產成本低而獲得廣泛的應用，利用模具可以加工出薄壁、 重量輕、剛性好、形狀復雜的零件；產品質量有模具保證，具有一模一樣的特點； 這是其它加工制造業(yè)所無法完成的；模具是現代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通信、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據資料統計，利用模具制造的零件數量，在飛機、汽車、摩托車、拖拉機、電機、電器、儀器儀表等機電產品中占 80%以上；在電冰箱、洗衣機、空調、電風扇、自行車、手表等輕工業(yè)產品中占 90%以上；在子彈、槍支等兵器產品中占 95%以上；在日用金屬產品中占 95%以上?？梢?，研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經濟的發(fā)展和工業(yè)現代化具有特別重要的意義。目前， 模具技術已成為衡量一個國家產品制造的水平的重要標志之一。1.3 粉末冶金模具的現狀80 年代后，我國的一些主要粉末冶金機械零件生產企業(yè)，先后從日本、歐洲及美國引進了高壓縮性霧化鐵粉成套霧化裝備，鐵粉精還原爐，臥式霧化銅粉裝置，機械式與液壓式粉末冶金壓機，網帶式、推進式及步移梁式燒結爐，氮基氣氛裝置，水蒸汽處理爐，連續(xù)式雙金屬帶材和 CM(DU)帶材生產線，噴撒法生產銅基摩擦片生產線，以及鐵基結構零件、微型精密銅基含油軸承，電機車受電弓滑板，銅基過濾元件，銅基摩擦材料，雙金屬帶材和 CM(DU)帶材等的制造技術。通過消化、吸收這些引進技術與設備，有力地推動了我國粉末冶金機械零件工業(yè)的技術進步，使其生產技術水平有了明顯提高。例如:1.hl 含油軸承洗衣機、電機用含油軸承 1983 年以前全部從日本進口，1987 年北京粉末冶金工業(yè)公司實驗廠試制成這種軸承后，擋住了進口?，F在該廠年產量數以百萬計，微型精密含油軸承是音像機器和微小型電機不可替代的關鍵零件。我國生產這種含油軸承的能力已超過 2 億件/年，材料有銅基、鐵基及鐵銅合金等。80 年代后期，我國家用電冰箱生產發(fā)展迅速。電冰箱的心臟是壓縮機，而壓縮機的一些主要零件都是用粉末冶金制造的，諸如往復式壓縮機中的連桿、活塞、軸套、閥板，旋轉式壓縮機中的缸體、缸蓋、平衡塊、葉片等?，F在寧波粉末冶金廠等一些廠家已能批量生產這些零件。這些零件是由易切削鐵粉制造的。 易切削鐵粉的主要添加劑 MnS，國內已研制成功，并開始小批量生產。寧波粉末冶金廠經過 4 年研制，已試制成功大發(fā)車的曲軸正時齒輪、凸輪軸正時齒輪、平衡塊、主動與從動鏈輪，止推板等，有的零件已進入批量生產階段。上海粉末冶金廠為上海桑塔納轎車配套的粉末冶金零件 17 種 33 件，已有 14 件(包括二次配套件)先后投入批量生產。飛速發(fā)展的粉末冶金制品，也給模具制造帶來了飛速的發(fā)展。有單一的整體式的模具到復雜的組合式的模具一應俱全，產品數量直線上升。這就為現在的模具設計提出了新的要求：高的壽命，高的強度，高的耐磨性，高的韌性，高的耐熱性等。這就給設計工作者提出了更高的要求。這不僅要求對模具制造工藝了如指掌，而且要對材料的性能及特點非常熟悉。第 2 章 粉末冶金模具設計的原則2.1 通用粉末成形壓機的選擇原則1）壓制成形用原料粉末的特性，原料粉末的特性影響壓制時的裝粉速度、壓制壓力-密度曲線以及可達到的尺寸公差；2)零件壓坯的幾何形狀，決定了所需模沖的個數；3） 制品的尺寸公差；4） 批量大小，生產批量大時，模具更換少，反之亦然；5） 粉末冶金生產廠可利用的壓機和模具的結構、氣候條件和建筑特性等；6） 操作和維修人員的素質；7） 快速采購備件的可能性；8） 對自動化程度的要求。2.2 壓坯的選用原則1） 材質 根據所要求的強度、硬度、耐磨性、耐蝕性、氣密性、磁性等物理- 力學特性，來選擇材料的組成、密度、后續(xù)處理等；2） 零件尺寸 根據對象零件的尺寸計算成形加壓面積。然后依靠材質選定的密度，確定所需要的單位面積壓力，從而計算出所需要的總壓制力；3） 零件形狀關鍵在于是否能壓制成型，若整體無法壓制成形，可以考慮分割成 2 部分以上分別壓制成形再組合起來；4） 成本 盡量將功能用不上的零件部分去除，以節(jié)約材料，降低生產成本；5） 精度 零件形狀確定之后，在選定的材質、后續(xù)處理等條件下，確定壓坯精度。為了充分利用粉末冶金零件的經濟性，最好用模具壓制成形來保證各項精度。2.3 壓制成形模具設計準則 1）陰模型腔內各個部位都必須可靠地充填以數量精確的粉末； 2）壓坯內的密度分布應盡量均一； 3）為保證鄰接部分粉體間充分連接，對陰模型腔內各處的粉體應同時進行密實。應注意密實粉體僅只很微量向側向移動； 4）必須將壓坯完好的從成型模具中脫出；5） 對模具零件的所有必要的動作都必須進行適當的控制，而且必須能以足夠高的精度進行重復；6） 模具的模沖盡量少；7） 在壓制過程中，模沖不得與陰模或芯棒，或相互卡住；8） 在壓制過程中，所有模具零件都必須能承受施加于其上的載荷。所有零件都必須盡量耐磨，而且應具有最高的可預期壽命；9） 模具的所有功能都必須最好的利用壓機的相應功能；10） 模具的設計應便于組裝和安裝在壓機上，以將組裝的時間縮短到最短；11） 磨損的模具零件應盡量容易更換，以將停工時間縮小到最短；12） 就預期的模具使用壽命和生產壓坯數量而言，模具的制造成本必須合理。第 3 章 模具的設計和材料選擇3.1 壓坯的要求和壓制方式的選擇該零件為剎車片如圖 3-1 所示，需要在壓制的過程中進行和剎車片背板的燒結。圖 3-1 剎車片與背板的組合圖實際零件類似于圖 3-2圖 3-2 剎車片粉末種類3松裝密度0 （g/cm ）范圍常用值還原鐵粉2.0 2.82.4霧化鐵粉2.5 3.22.8霧化 6 6 3青銅粉2.4 3.12.7電介銅粉1.7 1.91.8經查閱資料，剎車片材料除了大約 50%左右的金屬材料如還原鐵粉、鋼纖維等， 還有一定量的各種纖維，酚醛樹脂，利于燒結的各種成分在其中，查閱各階段鐵粉的密度如表-1：表-1選擇比還原鐵粉還要小一些的松裝密度 2.0g/cm3 而壓制之后的剎車片壓坯密度根據圖表-2，分類密度（g/cm3)孔隙度(%)單位壓力(Mpa)低密度零件20825高密度零件7.61 或 H/T3 時,通常采用雙向壓制和雙向壓模;（3） 當 H/T4 時，最好采用壓制時芯桿和陰模能相對移動的壓模；（4） 當 H/T610 時，可采用摩擦芯桿壓?；驂褐茣r陰模、芯桿和上模能相對下模沖移動的壓模結構。一般浮動芯桿的移動速度約等于陰模移動速度的二分之一。但上模沖的移動速度要比陰模和芯桿打，才能保證壓坯密度分布均勻。該剎車片的高徑比 H/D=14.5/1101，但由于有凹孔，所以選擇使用單向壓制。3.1.2 頂出方式的決定方案一，拉下式：陰模浮動至下模沖的高度，使壓坯脫出，如圖 3-1圖 3-3壓制完成后，陰模繼續(xù)由上模座的壓力繼續(xù)向下移動，移動至下模沖的上表面， 最終頂出，之后取出零件。問題是動作過于繁瑣，速度較慢，不適于大批量生產的要求。方案二，頂出式：陰模不動，下模沖在壓制完成之后繼續(xù)向上運動，運動到陰模的上表面，頂出零件完成取出零件的要求，如圖 3-4：圖 3-4如圖所示，下推板推動下模沖完成壓制動作，之后在下推板的作用下繼續(xù)向上運動，運動到陰模上表面，是零件完成脫模動作。該動作簡單快捷，由于是借助壓床的動力，對于一些脫模力較大的零件也可以應用，非常適合大批量生產，缺點在于陰模內腔會加速磨損。綜合兩種方案，再根據零件是一種大批量生產，只要求一定的平面度，對陰模壓制的外輪廓并沒有很高的要求，所以即使是有一定的磨損也在承受范圍內，決定選擇使用下模沖向上運動使零件脫模的方案。3.1.3 加熱管的排布方案與選擇（1） 接熱管的排布方案方案一：整個模具全部加熱，如圖 3-519圖 3-5幾乎在所有的相關零件上都設有加熱元件的孔，優(yōu)點是加熱速度非?？欤瑩碛泻芸斓募庸け憬菪?，相對的，缺點也非常大，浪費資源嚴重，相比于一般的模架來說，整體強度下降很多，抗彎曲的強度也有所下降。方案二：在關鍵性的局部位置添加加熱板或者在強度比較高的模沖內加工可放置加熱元件的深孔，如圖 3-6圖 3-6如圖，僅僅在下模沖和上模沖的墊板之上加設了加熱元件，相對于全體加熱，加熱速度相對較慢，但是考慮到只是加工時的預熱速度較慢，等加熱到可加工溫度， 持續(xù)加工的時達到所需要的溫度很快，如此一來，將大大節(jié)省能源的消耗，節(jié)約資源，各方面的強度壽命也沒有太大的影響，所以選擇方案二。（2） 加熱元件的選擇 1）選擇單端電熱管，其優(yōu)勢在于：1、直徑小，可以做到3-25MM。2、長度不受限制，可以做到20-2000MM。3、功率高，國內可以做到表面積20瓦特/平方厘米。4、結構簡單，機械強度高、熱效率高、安全可靠、安裝簡便、使用壽命長、無污染、價格便宜等特點，同時節(jié)省電能，使用安全，可以彎成各種形狀、輕便、 拆裝方便。2） 性能要求1. 升溫時間：在試驗電壓下，元件從環(huán)境溫度升至試驗溫度時間應不大于15min。2. 額定功率偏差在充分發(fā)熱的條件下，元件的額定功率的偏差應不超過下列規(guī)定的范圍。對額定功率小于等于100W 的元件為：10%。對額定功率大于100W 的元件為+5%-10%或10W，取兩者中的較大值。3. 泄露電流：冷態(tài)泄露電流以及水壓和密封試驗后泄露電流應不超過0.5mA。工作溫度下的熱態(tài)泄露電流應不超過公式中的計算值，但最大不超過5mA。I=1/6（tT0.00001）（3-1）I熱態(tài)泄露電流 mA t發(fā)熱長度mmT-工作溫度多個元件串聯到電源中時，應以這一組元件為整體進行泄露電流試驗。4.絕緣電阻：出廠檢驗時冷態(tài)絕緣電阻應不小于50M。密封試驗后，長期存放或者使用后的絕緣電阻應不消與 M。工作溫度下的熱態(tài)絕緣電阻應不低于公式中的計算值，但最小應不小于1M。R=（10-0.015T）/t0.001（3-2）R熱態(tài)絕緣電阻 M t發(fā)熱長度 mmT工作溫度5. 絕緣耐壓強度：元件應在規(guī)定的試驗條件和試驗電壓下保持1min，而無閃絡和擊穿現象。6. 經受通斷電的能力:元件應能在規(guī)定的試驗條件下經歷2000次通斷電試驗，而不發(fā)生損壞。7. 過載能力:元件在規(guī)定的試驗條件和輸入功率下應承受30次循環(huán)過載試驗，而不發(fā)生損壞。8. 耐熱性:元件在規(guī)定的試驗條件和試驗電壓下應承受1000次循環(huán)耐熱性試驗， 而不發(fā)生損壞。3） 單端電熱管的參數功率：20w/cm245cm2=900w陰模選擇直徑20mm，長110mm 的單端電熱管上模座選擇直徑為25mm，長350mm 的單端電熱管其他性能要符合基本技術要求3.2 陰模的設計首先，陰模的高度必須高于裝粉的高度，所以利用壓坯密度和粉末填充密度之間的比率 Q 來計算零件部分所需要的裝粉密度，比率 Q 可以根據如下公式計算： Q=壓坯密度/充填密度=充填深度/壓坯高度（3-3） Q=5.3/2.0=2.65.則所要求出的裝粉高度 F 為：F=HQ=14.52.65=38.5mm。假定對與下模沖在陰模型腔內導引距離需要 25mm，則陰模至少要比裝粉深度高30mm。于是，將陰模下端面的邊緣標注在上端面邊緣以距離為 A=F+30mm=70mm 處。最后，考慮模沖的長度。因為模沖的必須要足以能夠將壓坯從陰模中完全脫出，即它們的長度至少為 84mm。對于這個長度，還應加大裕度 510mm，以便能夠修正磨損的模沖輪廓外形。所以最終定為長度為 90mm.3.3 上下模沖的設計3.3.1 下模沖長度的設計形狀與剎車片的形狀一致,由于之前決定使用的頂出方式為下模沖運動至陰模面來頂出加工零件,且選用了直徑為 25mm,長度為 100mm 的加熱元件,并且需要留出 30mm 以上的壁厚和 510mm 的磨損余量,最終確定下模沖長為 150mm.3.3.2 上模沖的設計上模沖在壓制時起到固定剎車片背板,并且通過剎車片背板參與剎車片壓制和燒結的過程,而且由于在上模沖背面設有一套加熱原件,所以在不必要的情況下, 可以設計的盡量短一些,便于加熱元件的熱量能夠更快且盡量減少消耗的傳遞過來.上模沖的外輪廓與剎車片一致,但是需要通過剎車片背板的的兩個孔進行固定和定位,所以需要有兩個14 的圓形凸臺，所以長度為 35mm，加上厚度為 15mm 的連接板。注：陰模型腔的硬度約為 6265HRC，不得低于 60HRC。模沖除和陰模型腔一樣必須耐磨以外，還必須具有韌性，故模沖的硬度可比陰模稍低一些，一般以 6063HRC 為宜。模具表面粗糙度愈小愈好。這不僅可以減少壓制成型時粉末與陰模型腔間的摩擦力，且可增高壓坯密度的均勻性，減低脫模壓力。文獻表明，精細研磨的硬質合金陰模型腔表面，可時脫模力減到 1/7.因此，陰模型腔及模沖端面粗糙度極為重要。理論上，粉末壓制成形模具中與粉末成形相關的任何表面，粗糙度上都是越小越好，以不大于 Ra0.125m 為宜。3.4 其它模架零件的設計下模沖與下模座之間需要一段空間來保證下模沖的壓制運動能夠順暢進行，所以在下模座與陰模之間需要一組陰模固定塊來支撐陰模一下模座之間的這片空間。下模沖長為 150mm，陰模高度為 90mm，陰模的裝粉高度為 40mm，所以固定塊的高度至少為：150-（90-40）=100mm，再留出至少 1020mm 的余量，最終確定陰模固定塊的高度為 120mm。下模座和上模座由于需要裝置導柱和放置桿，而導柱在 MISUMI 的標準件中查詢到大于 350mm 長度的導柱直徑需要 60mm，所以設定放置桿的直徑也設計為相同的 60mm，最終確定上下模座的面積為 700mm550mm，厚度為 50mm。加熱板上表面設計成略小于上模座，以便于連接，而下表面用來傳遞熱量，為了盡量不浪費資源，設計成與上模沖大小一樣，厚度暫時定為 90mm。3.5 連接方式的設計3.5.1 上下模座與固定板之間的連接圖 3-7使用 M1090 的內六角螺釘，方便拆卸，連接緊密，強度高。3.5.2 下模座與陰模固定板之間的連接圖 3-8使用 M850 的內六角螺釘連接，并且每一側用兩個 M1220 的定位銷來確定位置和承受陰模的壓力。3.6 陰模材料的選擇陰模是成形零件壓坯輪廓形狀的模具，耐磨性特別重要。粉末成形時，陰模承受巨大內壓。為防止破損，陰模大多以熱裝狀態(tài)使用。因此，主要采用主要采用高硬度材料制造，并進行熱處理。在這里使用合金工具鋼 Cr12MoV，且硬度要高于 60HRC。3.7 模沖材料的選擇模沖壓制成形用的模沖都不只是使用一次，二是 105106 次或更多，同時在使用過程中不得斷裂或產生塑性變形，而且在負載作用下不會彈性脹大到擠進陰模型腔中的程度。就量一個壓制周期中產生很小量的塑性變形，經過若干的壓縮周期后，也會使模沖發(fā)生相當大的縮短與增厚。其后果可以想象：模沖縮短時，壓坯的高度會相應的增高，而當模沖增厚時，最終會擠進陰模型腔與斷裂，而且， 可能會損壞整套模具。于是，模沖必須具有高壓縮屈服強度、高的剛度及高的疲勞強度。除了上述性能外，再由模沖形成壓制成型模具壁的一部分的場合，模沖表面的硬度還必須足夠高。必要時，可十分精細的將模沖進行表面硬化，以免發(fā)生脆裂和表面開裂。 只有剛度最高的一類工具鋼適用于制造模沖，最理想的情況是，制造模沖的材料具備以下性能：（1） 軟化退火時，切削性能好；（2） 淬火硬化后，具有最高可能的剛度與疲勞強度；（3） 在淬火硬化過程中，具有最高可能的尺寸穩(wěn)定性和最小可能的對裂紋的敏感性；（4） 最高可能的耐磨性； 所以選擇使用工具鋼 Cr12MoV。3.8 模架的材料選擇制作與模沖托板都是模架的一部分，即便是跟換模具，他們也都是通用的，故具有不產生缺陷與壓痕的硬度是必要的。由于它們的尺寸余裕的場合居多，故在強度方面，沒有必要采用像模具那么高級的材料?？墒褂?SK5（T8Mn)或 SK3（T10），硬度和模沖相同或略高即可。這里選擇材料為 45 號鋼，硬度與模沖一樣。第 4 章 強度的校核4.1 壓機的選擇金屬粉末的壓制力通常由其單位流動壓力所決定:P=nFp(4-1)式中 p金屬粉末平均單位流動壓力F壓制坯截面積n壓制模中型腔數量(對一次多件壓制)由于該剎車片只需要 45Mpa 左右的壓力，截面積為 4500mm2，所需壓制力使用原料粉末的成型壓力乘以該零件的截面積，所以壓力 F=454500=202500N，確定壓制力后,可選擇壓機的噸位:PT=CpP(4-2)式中 Cp壓力機噸位裕度系數，Cp=1.251.30而壓制后制件的頂出力有側壓力 pc、粉體側表面面積 Fc 和粉體與模壁的摩擦系數（=0.10.2）確定：Pout=Fcpc（4-3）out頂出力為：P =0.15380410-645106=30kN所以選用 SX-40 壓機，主要技術參數數據：額定壓制力 400kN（45tf）；脫出力 180kN(20tf);陰模最大裝粉深度 120mm；壓制速度范圍 624 件/min；上壓頭/下速頭速度比 1:11:4。4.2 模沖強度校核由于壓制成形模具在周期高載荷下工作，因此，必須對主要受力件進行強度校核。沖頭一般處于壓應力狀態(tài)，其強度校核式為：=P/Fmin（4-4）式中 P金屬粉末壓制力Fmin沖頭最小截面積工具鋼許用應力=220000/4500=48Mpa180MPa下模沖為剎車片的外輪廓,則=400000/4500=88Mpa180MPa陰 模 強 度 校 核 : =Pout/F=30000/3804=7.8Mpa180MPa對支撐模座和固定板也需要進行抗壓強度校核: =P/F加 熱 板 的 強 度 校 核 : =4000000/77392=5.16MPa80MPa模 座 的 強 度 校 核 : =4000000/370000=1.1MPa5.66.16.16.56.57.21.27.6（g/cm3）粉 末 種類范圍常用值范圍常用值范圍常用值范圍常用值鐵基0.10.20.150.150.250.100.200.300.25鐵基0.050.150.200.100.200.150.150.250.206-6-3 青銅0.080.120.100.100.200.15表-45.3.2 回彈率的影響因素粉末的塑性，不僅與其成分有關，而且相同成分但加工工藝不同時，塑性差異易較大。如粉末破碎時的應力大小，退火充分與否，粉末含氧量及其他因素等。塑性好，則回彈率小。壓坯密度高，則壓制壓力大，側壓力亦大。模具型腔隨之增大，回彈率也就增大陰模的剛性對回彈率影響較大，剛性差則變形大，回彈率也大。壓坯高度大于一定值時，高度對回彈率影響不大。但當高度小于一定值時， 則高度對回彈率的影響逐漸明顯。當壓坯高度小于 35mm 以下時，回彈率大大降低。燒結收縮率及其影響因素5.3.3 燒結收縮率常見的鐵、銅壓坯的燒結收縮率見表-529鐵、銅壓坯的燒結收縮率 c成分密度（g/cm3）收縮率（%）工藝條件范圍常用值純鐵5.66.16.16.5 6.57.10.50.80.30.70.20.40.60.50.3燒結溫度 10801150鐵 碳5.66.16.16.5 6.57.10.51.00.40.80.30.50.80.60.4含碳 13%，燒結溫度108011206-6-3青銅6.57.11.221.5燒結溫度 780830表-5收縮率的影響因素化學成分對收縮率有一定影響。不僅不同的金屬粉末收縮率差異較大，而且少量的合金元素添加劑，對收縮率也有一定的影響。例如，在鐵基材料中，添加碳、硒、鋁、硼等元素，使收縮率增大；添加銅，可阻礙收縮，一定條件下可使收縮率接近零，甚至脹大。在銅基材料中，添加錫、磷等元素，可增大收縮率； 添加鋅，在一定條件下，有阻礙收縮的作用。提高壓坯密度，可是收縮率減小，反之亦然。燒結工藝對收縮率影響最為明顯。提高燒結溫度，收縮率增大。這因素最敏感，尤其對于收縮率大的材料。延長保溫時間，是收縮率增大。保護氣氛是不能忽略的因素，真空和良好的還原氣氛可增大收縮率，反之則阻礙收縮率，甚至脹大。尤其對于加有硅、鋁、錳合金元素的鐵基材料，哪怕是少量的水蒸氣的存在亦會氧化。銅基材料對油污染氣氛較敏感，燒結氣氛中有油污的揮發(fā)存在，則阻礙收縮，甚至根本燒結不好。無論采用哪些燒結措施，均可增大收縮率，如鐵、 銅基材料的預氧化燒結；氣氛中加有少量的鹵族化合物以及物理措施。在加工時需要留出燒結之后的形變量之后的余量，在經過復壓整形之后成為最終的產品。余量計算如下：104（0.6%-0.15%）=0.47mm 所以加工之后要增加 0.5mm 左右的余量。第 6 章 主要零件加工后應達到的要求6.1 陰模（1） 陰模的高度應能容納壓坯所需要的松散粉末，并使上下模沖有良好的定位和導向。（2） 能保證壓坯的幾何形狀和尺寸精度。（3） 工作表面要有良好的粗糙度。（4） 工作表面要有高的硬度和良好的耐磨性。（5） 在工作壓力下應有足夠的強度和剛度。（6） 根據產品的批量和復雜程度，選擇模具材料的優(yōu)劣。（7） 結構上應便于制造和維修，便于安裝操作方便。（8） 能使壓件完好的脫出壓膜。（9） 平磨后須退磁6.2 模沖（1） 工作表面要有足夠的硬度和耐磨性，材料的選擇與熱處理應考慮有適當的韌性。（2） 上下模沖對陰模和芯棒應有良好的定位與導向，并有合理的配合間隙， 復合的模沖應能脫出壓件。（3） 上下模沖的工作面和配合面應有良好的粗擦度，非工作段的外徑可適當縮小，內孔可適當的放大，以減少精加工與陰模的摩擦。（4） 有關部位應能保障不垂直度，不平行度和不同心度等技術要求。（5） 平磨后須退磁6.3 其他零件名稱材料技術要求（長度單位為 mm）上模座Cr121.不平行度允差為 0.022.不垂直度允差為 0.0150.0303.熱處理硬度 HRC5055墊板Cr121.不平行度允差為 0.010.022 熱處理硬度 HRC5256導柱451.不平行度允差為 0.0150.0302.不垂直度允差為 0.0150.0303. 調制處理硬度 HRC28324. 長度每組幾件允差為 0.020.03下模座451. 不平行度允差為 0.022. 熱處理硬度 HRC4050壓座451. 不平行度允差為 0.022. 熱處理硬度 HRC4045接桿451. 不垂直度允差為 0.022. 調制熱處理硬度 HRC2832表-6總結與展望剛剛拿到本次畢業(yè)設計的時候相當自信，覺得學了兩年的模具設計，一個不算太復雜的模具設計還不是手到擒來。隨著畢業(yè)設計的慢慢深入，之前的自信也一點點的消減，到了最后只知道學，不停地看書，不停地思考，沉浸在模具設計這門深且廣的學科之中。首先，我做的開題報告的相關資料的查閱與收集，每讀一篇學術大拿們發(fā)表的文章，就不得不對學術領域的專家們的奇思妙想所震驚，越加的是自己感覺到在學校里學的那些自以為很到家的簡陋知識簡直連皮毛都算不上，各種前沿的技術，各種可預期的發(fā)展，都使我這個見識淺薄的菜鳥對這些技術了解的欲望愈加的強烈。也是我對模具設計的興趣也愈加的濃厚。特別是沖壓模具這一類的大型模具，幻想如果自己有一天能設計出一款幾十上百頓的大型模具并且能夠很好地完成預定的工作，壽命比同類的長，價格比同類的低，那是何等的一種享受。本次畢業(yè)設計，首先我查閱了大量關于模具設計的一些資料，模具行業(yè)的發(fā)展， 是呈一個上升的趨勢，并且速度很快，可以說是一個很有前景的產業(yè)。模具在工業(yè)生產中的地位也越加的重要。生活中使用的生活用品，可以說 90%以上都是由模具生產出來的，地上跑的汽車，海里跑的輪船，天上飛的飛機，外殼或者許多零件也都是模具中的沖壓模具做出來的，而另一個高速發(fā)展的模具行業(yè)粉末冶金模具，也由于汽車行業(yè)的高速發(fā)展跟著迎來了的春天，如今許多高強度的零件不如行星輪，軸承，各種齒輪，都是由粉末冶金模具加工出來的，而且種類也越來越繁多。各種各樣的資料從各方面證明了模具行業(yè)的發(fā)展前景是很廣闊的，進入這個行業(yè)并不是一個錯誤的選擇。接下來根據老師給予的題目，剎車片的壓制成形，本來以為是沖壓模具的領域， 但是經過大量的查閱資料和了解，發(fā)現這是粉末冶金模具的領域，由于之前對粉末冶金的知識接觸的并不是很多，但為了做好本次畢業(yè)設計，在圖書館和網上耗費大量的時間自學了許多關于粉末買冶金和粉末冶金模具設計的只是，大大的充實了自己，并對自己后一步模具設計奠定了良好的基礎。對于模具設計，我們首先就要先知道設計的東西有什么要求，特別是主要的零部件，如果什么都不知道，那也就談不上是真正實際的設計，所以古往今來前人總結出來的經驗是必須要看的，比如：壓機的選用原則，需要根據壓坯的壓力，壓機的速度，批量的大小等等來進行合理的選擇。同理，壓坯的設計和模具的選擇也有許多在實際選擇中要遵守的準則。由于自身能力水平的有限，許多要求也可能沒有考慮進去，在設計的過程中我會盡量注意，并且隨時隨地查閱資料來進行糾正。之后的就進入了真正的模具設計和材料選擇的環(huán)節(jié)，在此過程中，我借鑒了許多前輩的設計的優(yōu)點，深刻的理解各種方案的優(yōu)缺點，并且在此基礎上，合理的加入了自己的想法，經過零件壓制的要求和實際的一些客觀要求，選擇了最佳的加熱和頂出方案。之后的陰模設計，根據書中的裝粉高度公式，計算出了陰模的高度，再由陰模的高度，計算出了下模沖的高度并且合理的選擇了上模沖的高度， 再根據前輩們總結的經驗公式和行業(yè)中的一些內部規(guī)定，設定了各個部件的厚度。并且，確定了連接方式。之后對于模具材料的選擇，也選擇了如今應用最廣并且各方面性能都很出色的 Cr12MoV 模具鋼來作為核心零件陰模和上下模沖的材料。其他模架的零件也選用了應用最廣的 45 號鋼。應用最廣并不代表最差， 而是綜合性能最出色的體現，還有一方面就是模具設計并不能只看重模具的工作性能出色與否，還要考慮當零件損壞后更換是否方便并且便宜的情況， 而Cr12MoV 和 45 號鋼在這些方面可以說是占有絕對的優(yōu)勢的。當全部設計完畢，選定了材料之后，并不是完結，之后還有許多事情要做，比如接下來要做的強度的校核，選定了模具的形狀和材料，他們在壓機下是否能在規(guī)定的情況下完好地完成需要的動作和能否承受壓機的壓力等等。由于經驗技術和知識的限制，如壽命的計算并沒有科學的計算公式，只有每個師傅自己掌握的一些經驗公式，使得本人沒有辦法對一些方面進行校核，慚愧的同時并表示遺憾。之后是在加工和裝配式需要注意的問題，其中最重要的就是各模具零件之間的間隙問題了，間隙的預留不能太小，否則會嚴重影響零件間的工作狀態(tài)并且使得零件在壓機的壓力下加速磨損，大大減小使用壽命，還有出現崩裂的危險情況。 間隙過大會出現粉末泄露，運動不平穩(wěn)等狀況，所以間隙的適當也是在模具設計的過程中必須加以慎重考慮的，由于水平的限制，有許多應該考慮的因素可能沒有考慮到，希望在不遠的將來能夠更進一步。接下來要考慮的就是零件的粗糙度問題了，特別是工作零件表面的粗糙度，一定要加以重視，因為在資料中顯示，當陰模粗糙度降低到一定程度時，零件的脫模力竟然可以降到原來的 1/7，因此，陰模型腔及模沖端面粗糙度極為重要。而硬度也是一個很重要考慮因素，陰模型腔的硬度約為 6265HRC，不得低于 60HRC。模沖除和陰模型腔一樣必須耐磨以外，還必須具有韌性，故模沖的硬度可比陰模稍低一些，一般以 6063HRC 為宜。其他零件的加工要求并不像主要零件這么嚴，但是粗糙度和平面度的要求也有嚴格的要求，為了保證壓制出來的零件滿足初始的要求，各個零件的要求也不是可有可無的陪襯。限于水平，各種計算出來的平面要求會有一定的錯誤，感謝老師的指正。在做畢業(yè)設計的過程中，我深切的體會到了模具行業(yè)的旺盛活力和無限的發(fā)展前景，每天都有新的技術出現，各種能夠用應用于模具的新材料層出不窮，模具的應用領域也在不斷地深入各個領域，制作的零件的復雜程度也越來越高，制作出來的各方面的指標也遠遠高于其他制作方法，真正貫徹了多、快、好、省的各項大環(huán)境的要求，把模具發(fā)展水平看成是一個國家的工業(yè)水平的體現之一還是有一定的科學依據在里面的，這么一個在工業(yè)領域里極具代表行的產業(yè)，確實是一個很好地標志。在大學里選擇了模具方向的課程并沒有讓我感到失望。相信在不遠的將來，模具的發(fā)展不僅會在產量高，質量好，材料省這些方面越來越好，也一定能在環(huán)保，清潔等方面做出一定的突破，相信在不遠的將來就會實現。參考文獻1 王樹勛. 模具實用技術設計綜合手冊M.華南理工大學出版社 1995 8509862 趙忠、周康、丁仁亮.金屬材料及熱處理M.機械工業(yè)出版社 2006951233 趙占西主編，材料成形技術基礎，北京：機械工業(yè)出版社出版，2001.2 157186 4 徐灝.機械設計手冊(第 3,4 卷)M.北京:機械工業(yè)出版社，1991.2582915 Hydro froming Congress， Hydroforming for large volume productionBochum ,Nov.45,19971341426 Keyes,K.A.Pressworking:Stampingsand dies. 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