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班 級(jí) 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 09 機(jī)械類(lèi) 4 班 姓 名 趙天星 課題名稱(chēng) 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告 包括選題意義 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題 總體研究思路與可行性分析 預(yù) 期研究成果 研究工作計(jì)劃等內(nèi)容 非藝術(shù)類(lèi)不少于 3000 字 目 錄 1 選題的背景與意義 1 1 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1 1 2 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢(shì) 1 1 3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1 1 4 技術(shù)的發(fā)展方向 2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題 2 1 基本內(nèi)容 2 2 擬解決的主要問(wèn)題 3 總體研究思路及預(yù)期研究成果 3 1 總體研究思路 3 2 可行性分析 3 3 預(yù)期研究成果 4 研究工作計(jì)劃 參考文獻(xiàn) 開(kāi)題報(bào)告全文附后 成績(jī) 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 開(kāi)題報(bào)告 1 和日常生活的生產(chǎn)之中 采用模具生產(chǎn)毛坯或產(chǎn)品零件 是材料成型的一種重 從選題 任務(wù)工作量 質(zhì)量預(yù)期 可行性等 幾個(gè)方面 系 主 任 審 答 意 辯 見(jiàn) 答辯組長(zhǎng)簽名 核 意 見(jiàn) 簽名 年 月 日 年 月 日 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 趙天星 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 09 機(jī)械類(lèi) 4 班 B09300426 1 選題的背景與意義 汽車(chē)剎車(chē)片是汽車(chē)制動(dòng)的一個(gè)重要零件 對(duì)汽車(chē)的安全性能和質(zhì)量都有重要 影響 通過(guò)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中鈑金件零部件的設(shè)計(jì) 可以掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī) 范和方法 培養(yǎng)綜合分析和解決專(zhuān)業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力 對(duì)于 了解掌握沖壓成形技術(shù)和設(shè)計(jì)制造沖壓模具有很大的幫助 目前隨著汽車(chē)模具行業(yè)的快速發(fā)展 沖壓成形技術(shù)不斷應(yīng)用于汽車(chē)覆蓋件 汽車(chē)側(cè)圍等方面 同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于能源 機(jī)械 信息 航空航天 國(guó)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(chǎn)品性能好 生產(chǎn)效率 高和成本低等顯著特點(diǎn) 所以熟練掌握沖壓成形技術(shù)對(duì)于個(gè)人以后發(fā)展和從事機(jī) 械制造業(yè)至關(guān)重要 為以后順利的走向工作崗位做準(zhǔn)備 1 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1 1 1 沖壓成形技術(shù)介紹 沖壓 是在室溫下 利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力 使其產(chǎn)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 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(chēng)為冷沖壓模具 俗稱(chēng)冷沖模 一般冷沖壓的基本工序分為兩大類(lèi)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(kuò)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(chēng)為沖壓模具 簡(jiǎn)稱(chēng)沖模 沖模是將材料 金屬或非金屬 批量 生產(chǎn)成所需沖件的專(zhuān)用工具 沖模在沖壓中至關(guān)重要 沒(méi)有符合要求的沖模 批 量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行 沒(méi)有先進(jìn)的沖模 先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn) 沖壓工 藝與模具 沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素 只有它們相互結(jié)合才能 得出沖壓件 1 1 2 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢(shì) 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(duì)相關(guān)的板料施加 力 使其板料發(fā)生分離或塑性變形 從而實(shí)現(xiàn)所需形狀和尺寸的沖壓件的有效獲 取 與其他的機(jī)械 塑性等加工方法比較而言 沖壓加工工藝在其技術(shù)上和經(jīng)濟(jì) 上具備了諸多的獨(dú)特優(yōu)勢(shì) 具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 1 沖壓加工工藝的操作便利 易于實(shí)現(xiàn)工藝的機(jī)械自動(dòng)化 由于沖壓加工工藝 的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)沖壓模具 沖壓設(shè)備而完成的 而普通壓力機(jī)每分鐘的行程量可達(dá) 到幾十次 若是高速的壓力機(jī)每分鐘的行程量則可為上百至千次 并且壓力機(jī)的 每次行程都有可能獲取一個(gè)沖件 從而使其加工工藝的生產(chǎn)效率得到了大大的提 高 2 沖壓工藝的質(zhì)量穩(wěn)定 具有良好的互換性 這是因?yàn)樵谶M(jìn)行沖壓加工時(shí) 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(zhì)量通常 都會(huì)受到較好的保護(hù) 再加之所使用的沖壓模具的使用壽命較長(zhǎng) 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(diǎn) 3 小到秒表大到汽車(chē)覆蓋 沖壓加工工藝可加工出形狀復(fù)雜 尺寸跨度大的零 件 再加上板料在沖壓加工工藝過(guò)程中的冷變形硬化效應(yīng) 使其所得沖壓件的剛 強(qiáng)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(guò)程中幾乎沒(méi)有 碎料的產(chǎn)生 使得材料的利用率較高 并且在此過(guò)程中無(wú)需外來(lái)其他的加熱設(shè)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(zhuān)業(yè)性 沖壓模具是一種制造精 度 技術(shù)要求都較高的技術(shù)密集型產(chǎn)品 而加工成形一個(gè)復(fù)雜零件時(shí)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(chǎn)的情況下也會(huì)得到 充分的體現(xiàn) 其所獲取的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)隨之體現(xiàn)的更為突出 1 1 3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇 人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí) 到產(chǎn)品質(zhì)量 成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性 而模具制造是整個(gè)鏈條中最基 礎(chǔ)的要素之一 模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo) 志 模具的精度和結(jié)構(gòu)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(zhì)量的重要因素 模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間 這就延長(zhǎng)了 新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間 模座 模架 導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具 供小 批量生產(chǎn) 復(fù)合模 多工位級(jí)進(jìn)模 供大量生產(chǎn) 以及研制快速換模裝置 可 減少?zèng)_壓生產(chǎn) 隹備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間 能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓 技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn) 模具制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品 交貨期短 精度高 質(zhì)量好 價(jià)格低 的要求服務(wù) 為滿足這一要求 模具制造沖壓成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 21 世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)展 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品 交貨期短 精度高 質(zhì)量好 價(jià)格 低 的要求服務(wù) 沖壓成型技術(shù)將更加科學(xué)化 數(shù)字化 可控化 注重產(chǎn)品制造 全過(guò)程 最大程度的實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化 優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成型環(huán)節(jié)向 產(chǎn)品制造全過(guò)程及生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展 汽車(chē)模具行業(yè)的發(fā)展 沖壓成型工藝 在汽車(chē)覆蓋件 側(cè)圍等方面應(yīng)用越來(lái)越多 隨著模具 CAD CAM 技術(shù)的不斷發(fā)展 作為改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù) 模具 CAD CAM 技術(shù)將會(huì)越來(lái)越多的應(yīng)用 于沖壓成型工藝 1 1 4 技術(shù)的發(fā)展方向 沖壓模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù) 沖壓模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的提高模具整體水平的有效手段 該 技術(shù)包括模具優(yōu)化設(shè)計(jì)與CAD CAM CAE一體化技術(shù) 尤其是三維技術(shù)和計(jì)算機(jī) 4 仿真模擬分析技術(shù) 模具模塊化 集成化 協(xié)同化設(shè)計(jì)技術(shù) 模具企業(yè)ERP PDM PLM MES等信息化管理技術(shù) 快速成型與快速制模技術(shù) 虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及公共 服務(wù)平臺(tái)的建立等 沖壓模具大型化和精密化制造技術(shù)沖壓模具大型化和精密化一直是模具的重 要發(fā)展趨勢(shì) 該技術(shù)包括汽車(chē)大型覆蓋件模具生產(chǎn)技術(shù) 汽車(chē)零部件大型多工位 級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)技術(shù) 高強(qiáng)度板及不等厚焊接板冷沖模生產(chǎn)技術(shù) 高強(qiáng)度板熱壓成形 及模具生產(chǎn)技術(shù) 厚板精沖模具生產(chǎn)技術(shù)等 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件制造技術(shù)模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具的重要組成部分 是模具基礎(chǔ) 模 具標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標(biāo)志 該技術(shù)包括 球鎖式 快換凸模及固定板 固體潤(rùn)滑導(dǎo)板和導(dǎo)套 斜楔機(jī)構(gòu)及其零部件 氨氣主彈簧等 技術(shù)含量高 結(jié)構(gòu)先進(jìn) 性能優(yōu)異 質(zhì)量上乘 更換便捷的具有個(gè)性化的產(chǎn)品 2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題 2 1 基本內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要完成的內(nèi)容包括 1 汽車(chē)剎車(chē)片成形方案設(shè)計(jì) 分析汽車(chē)剎車(chē)片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 尺寸精度 利用 CAD 和 Pro E 繪制二維圖 三 維圖 最終確定汽車(chē)剎車(chē)片的工藝成型方案 2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片的工藝方案 結(jié)合汽車(chē)剎車(chē)片的公差等級(jí) 制作模具的成本 精度要求和生產(chǎn)效率等因素 確定模具總體結(jié)構(gòu)形式 完成模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 零件設(shè)計(jì)和相關(guān)計(jì)算 2 2 擬解決的主要問(wèn)題 1 汽車(chē)剎車(chē)片尺寸結(jié)構(gòu)的解決分析 2 汽車(chē)剎車(chē)片模具的設(shè)計(jì) 3 該模具的制作剎車(chē)片工藝過(guò)程過(guò)程 2 3 解決方案 1 根據(jù)已知的剎車(chē)片背板的圖紙 仔細(xì)研究剎車(chē)片的工作原理 配合公差尺寸 等 設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的剎車(chē)片 確定相應(yīng)的尺寸和公差標(biāo)準(zhǔn) 5 2 畫(huà)出摩擦片的三維圖并加以修正 3 根據(jù)所確定的剎車(chē)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(shè)計(jì)出剎車(chē)片模具的三維圖 6 對(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核與計(jì)算 3 總體研究思路及預(yù)期研究成果 本畢業(yè)設(shè)計(jì)擬采用理論分析與三維建模與仿真實(shí)驗(yàn)的方法 在前人的基礎(chǔ) 上 通過(guò)三維 Pro E 環(huán)境完成汽車(chē)剎車(chē)片的三維成型 并對(duì)其進(jìn)行初步的沖壓模 具設(shè)計(jì) 3 1 總體研究思路 3 1 1 成形方法的選用 根基零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求 選擇使用沖壓模 考慮到人工成本 生產(chǎn)效 率等因素 可以選用壓制模 3 1 2 設(shè)計(jì)的思路及步驟 1 設(shè)計(jì)沖壓件 拉深毛坯展開(kāi)計(jì)算 為了減少鈑金件變形程度及方便定位 應(yīng)根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片的形狀及尺寸 選用與汽車(chē)剎車(chē)片毛坯展開(kāi)后相同的尺寸 其 具體數(shù)據(jù)可通過(guò)軟件計(jì)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(duì)沖壓件的充填性能和模 具壽命影響很大 根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片的形狀特點(diǎn) 計(jì)算孔間距離和汽車(chē)剎車(chē)片的外 形尺寸 3 驗(yàn)算許可變形程度 沖壓變形時(shí) 必須要進(jìn)行材料的許可變形程度 否則 將得到破碎外形的制件 同時(shí) 根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片外形對(duì)板材的沖壓次數(shù)進(jìn)行預(yù)算 4 計(jì)算沖壓變形力 沖壓的變形力是設(shè)計(jì)模具的基礎(chǔ) 選擇設(shè)備的依據(jù) 并 可借以衡量擠壓變形的難易程度 分別對(duì)所許拉深力和沖裁力以及相關(guān)的其它力 進(jìn)行計(jì)算 在考慮應(yīng)變力的情況下 同時(shí)要考慮半成品件的回彈變形 因此要對(duì) 沖壓變形力進(jìn)行綜合考慮 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片的形狀 尺寸及加工工藝的要求 設(shè)計(jì)出 完成其相關(guān)功能的模具結(jié)構(gòu) 根據(jù)以上選用的成型方法 要設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模具結(jié)構(gòu)來(lái) 完成其主要功能 這需要借助軟件對(duì)其模具進(jìn)行實(shí)體造型 6 6 對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的模具的經(jīng)濟(jì)和使用性進(jìn)行分析探討 考慮其可否用于工業(yè)生 產(chǎn) 3 2 可行性分析 汽車(chē)剎車(chē)片是 汽車(chē)制動(dòng)中的一個(gè)重要零件 對(duì)汽車(chē)安全性 質(zhì)量都有重要 影響 是使用沖壓模具加工生產(chǎn)出的一種零件 經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外的研究與發(fā)展 沖壓 成形技術(shù)取得很大的進(jìn)展且日漸成熟 被廣泛應(yīng)用于汽車(chē) 能源 機(jī)械 信息 航空航天 國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中 在前人研究工作基礎(chǔ)上 本設(shè)計(jì)論 文進(jìn)行汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 在基本原理上是可行的 指導(dǎo)老師曾教學(xué)我們沖壓成形工藝 并在沖壓成形技術(shù)相關(guān)研究方面具有很 多成功的經(jīng)驗(yàn) 本設(shè)計(jì)的研究方法思路經(jīng)過(guò)深思熟慮 切實(shí)可行 能夠確保畢業(yè) 設(shè)計(jì)的順利完成并取得預(yù)期的研究成果 3 3 預(yù)期研究成果 設(shè)計(jì)出汽車(chē)剎車(chē)片的沖壓模具 完成三維建模 通過(guò) pro E 鈑金件設(shè)計(jì)分析 保證設(shè)計(jì)能較好的滿足設(shè)計(jì)要求 4 研究工作計(jì)劃 參考文獻(xiàn) 7 1 牟紅霞 模具材料的發(fā)展與動(dòng)向現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 2006 4 83 84 2 劉全坤 王成勇 劉傳經(jīng) 模具技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)模具工業(yè) 2011 37 5 1 4 3 馬超 淺談我國(guó)沖壓模具的發(fā)展趨勢(shì) 2012 35 4 孔炎 梁辰 趙蒙 聶愛(ài)琴 汽車(chē)端蓋零件的沖壓模具設(shè)計(jì) 文章編號(hào) 1674 6457 2012 06 0129 03 5 洪慎章 曾振鵬 密封蓋落料拉伸沖孔切邊復(fù)合模設(shè)計(jì) J 模具工業(yè) 2OOl 11 23 26 6 郝濱海 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 2 版 M 北京 化學(xué)工業(yè)出社 2009 19 44 165 182 7 朱家誠(chéng) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) M 合肥 合肥工業(yè)大學(xué)出版社 2005 250 251 8 周淑容 沖裁間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響及其選擇方法 J 科技信息 2009 12 22 25 9 崔令江 汽車(chē)覆蓋件沖壓成形技術(shù) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 10 劉緒功 基于特征的汽車(chē)覆蓋件沖壓成形性研究 D 南京 南京航空航天大學(xué) 2005 11 朱 東 波 王 伊 卿 等 電 弧 噴 涂 汽 車(chē) 覆 蓋 件 沖 壓 模 具 快 速 制 造 方 法 P 中 國(guó) 專(zhuān) 利 03134500 2004 4 12 程應(yīng)潮 范國(guó)輝 國(guó)內(nèi)外橋車(chē)覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)概括 1672 0121 2004 04 0026 04 13 李體彬 沖壓成型工藝 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 023458 號(hào) 1 198 14 李德群 肖祥芷 模具 CAD CAE CAM 的發(fā)展概況及趨勢(shì) J 模具工業(yè) 2005 7 9 12 15 中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì) 模具行業(yè) 十一五 規(guī)劃 J 模具工業(yè) 2005 7 3 8 16 李大鑫 張秀錦 模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述 J 模具制造 2005 2 1 4 17 張春水 國(guó)內(nèi)外冷沖模技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1991 第 1 期 18 Richard W Sorenson Push button switch with compound contac lever action Ameica 4640998 1987 02 03 9 王華 尚振國(guó) Solid Works 在沖壓模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 中國(guó)科技信息 2008 年 第 15 期 141 142 20 聶蘭啟 聶伯揚(yáng) 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(xué)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 on 8 Elastic Die with Large Deformation Journal of Shanghai Uniwersity English Edition 2002 6 2 130 135 23 彭建聲 冷沖壓技術(shù)問(wèn)答 上冊(cè) 第 3 版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 年 336 340 9 班 級(jí) 09 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 4 班 姓 名 趙天星 課題名稱(chēng) 汽車(chē)摩擦片模具設(shè)計(jì) 目錄 1 前言 2 國(guó)產(chǎn)轎車(chē)覆蓋件模具開(kāi)發(fā)能力 3 覆蓋件模具設(shè)計(jì)及技術(shù) 3 1 軟件環(huán)境 3 2 修正回彈的對(duì)策 3 3 新斜楔機(jī)構(gòu)在外覆蓋件模具上的應(yīng)用 3 4 汽車(chē)覆蓋件沖壓模具的制造技術(shù) 4 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 指導(dǎo)教師 審批意見(jiàn) 簽名 1 年 月 日 汽車(chē)摩擦片沖壓模具設(shè)計(jì) 趙天星 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 09 4 班 B09300426 1 前言 近幾年來(lái) 我國(guó)轎車(chē)市場(chǎng)發(fā)展十分迅猛 2002 年在轎車(chē)銷(xiāo)售超過(guò) 100 萬(wàn)輛的基 礎(chǔ)上 2003 年則向 200 萬(wàn)輛大關(guān)邁進(jìn) 達(dá)到了 197 萬(wàn)輛 然而 在轎車(chē)熱迅速升溫 的同時(shí) 不得不尷尬地面對(duì)這樣的現(xiàn)實(shí) 市場(chǎng)上熱銷(xiāo)的絕大多數(shù)車(chē)型是直接從國(guó) 外引進(jìn)的 由手國(guó)內(nèi)轎車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)制造能力從總體上看還比較薄弱 為了生 產(chǎn)這些車(chē)型 各大汽車(chē)公司不得不耗資幾億 十幾億元采購(gòu)海外模具 與國(guó)外大汽 車(chē)公司相比 由于生產(chǎn)規(guī)模比較小 這就造成單車(chē)均攤的模具成本遠(yuǎn)高于國(guó)外車(chē) 這也是造成國(guó)產(chǎn)車(chē)整車(chē)制造成本居高不下的主要原因之一 1 2 國(guó)產(chǎn)轎車(chē)覆蓋件模具開(kāi)發(fā)能力 國(guó)內(nèi)主要的轎車(chē)模具制造商有 一汽模具制造有限公司 東風(fēng)汽車(chē)模具廠 天 津汽車(chē)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(chē)車(chē)身模具有限公司等等 作為國(guó)內(nèi)最大轎車(chē)生產(chǎn)銷(xiāo)售商 上海大眾汽車(chē) 有限公司 也有自己的模具設(shè)計(jì)制造部門(mén) TMM部 目前 雖然國(guó)內(nèi)模具商在轎車(chē)內(nèi) 覆蓋件模具設(shè)計(jì)制造方面已小有能力 并可承接整車(chē)廠的部分模具開(kāi)發(fā)項(xiàng)目 但對(duì) 于有很高型面精度和表面質(zhì)量要求的外覆蓋件 特別是中高檔轎車(chē)的外覆蓋件 整 車(chē)廠很少會(huì)將這類(lèi)模具交由國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā) 上海大眾汽車(chē)有限公司為了降低整車(chē)生產(chǎn)成本 同時(shí)也為了提高公司的核心 技術(shù)能力 從2001年開(kāi)始 涉足轎車(chē)沖壓模具設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域 2001年 2002年完成 2 了POL0轎車(chē)在手動(dòng)壓機(jī)線上生產(chǎn)的10只簡(jiǎn)單零件的模具 通過(guò)了公司質(zhì)保部門(mén)驗(yàn)收 并投產(chǎn) 2002年開(kāi)始向大型化 復(fù)雜化 自動(dòng)化發(fā)展 設(shè)計(jì)制造了6000kN自動(dòng)線上 生產(chǎn)的POLO轎車(chē)備胎座模具 該零件外形尺寸大 拉深深度深 形狀復(fù)雜 2003年 為進(jìn)一步提高模具設(shè)計(jì)制造的能力和水平 他們涉足20000kN多工位壓力機(jī)和 10000kN自動(dòng)線生產(chǎn)使用的模具設(shè)計(jì) 過(guò)去上海大眾在20000kN多工位壓力機(jī)上使用 的模具 全部需進(jìn)口 國(guó)內(nèi)模具商還沒(méi)有能力設(shè)計(jì)制造這樣的模具 為此 他們選 擇了POLO轎車(chē)中柱內(nèi)板的模具進(jìn)行設(shè)計(jì) 10000kN多工位壓力機(jī)是世界上最先進(jìn)的壓 力機(jī)之一 集成化自動(dòng)化程度非常高 當(dāng)然這對(duì)模具設(shè)計(jì)的要求也相應(yīng)地提高 零 件的送料高度 步距 機(jī)械手的位置有嚴(yán)格的要求 還要保證機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 與模具無(wú)干涉 這樣給予模具設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 另外 他們還完成了PoLo轎車(chē)在10000kN自動(dòng)線上生產(chǎn) 的后輪罩的模具設(shè)計(jì) 在去年的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步 這些工作的順利完成 標(biāo)志著上 海大眾模具設(shè)計(jì)能力已經(jīng)達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平 從而為今后上海大眾汽車(chē)模具國(guó)產(chǎn) 化 打 下 了 堅(jiān) 實(shí) 的 基 礎(chǔ) 盡 管 如 此 與 國(guó) 際 先 進(jìn) 水 平 比 較 圖1 內(nèi)板模具裝配示意圖 仍有較大差距 比如在轎車(chē)外覆蓋件具設(shè)計(jì)方面還是空白 POLO轎車(chē)中柱內(nèi)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(chē)沖模中 難度最大的是外 覆蓋件模具設(shè)計(jì) 主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)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(chē)沖壓件成形過(guò)程中的 3 主要缺陷 由于轎車(chē)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(lèi)零件制造過(guò)程中的主要問(wèn)題 它將嚴(yán)重影響零件間的相互配合 關(guān)系 有限元模擬軟件在沖壓模具設(shè)計(jì)中得到普遍應(yīng)用 已經(jīng)能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè) 破裂和起皺 從而有助于設(shè)計(jì)合適的工藝補(bǔ)充面來(lái)改善拉深過(guò)程中材料的流動(dòng)狀況 提高零件的成形性 然而 迄今為止 大多數(shù)有限元軟件還不能精確地預(yù)測(cè)沖壓件 從模具當(dāng)中取出后的回彈變形 因此 對(duì)外覆蓋件回彈問(wèn)題的處理 主要還是依靠 經(jīng)驗(yàn)來(lái)修改模具型面 使沖壓件過(guò)正成形 來(lái)抵消由于回彈導(dǎo)致的變形 2 2 沖壓件的取件 由于外覆蓋件 如前蓋外板 車(chē)頂 翼子板 都需進(jìn)行復(fù)雜的翻邊整形或預(yù)卷邊 工藝 這就使得在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) 必須考慮沖壓件成形后的取件問(wèn)題 目前 大 都依靠復(fù)雜的多斜楔機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)模具工作部分對(duì)零件讓位 以實(shí)現(xiàn)方便取件 由此造成整個(gè)模具的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜 3 3 覆蓋件模具設(shè)計(jì)及技術(shù) 目前 國(guó)外大汽車(chē)公司為了降低模具開(kāi)發(fā) 制造成本 縮短生產(chǎn)周期 將除 轎車(chē)外覆蓋件之外的大部分轎車(chē)沖壓件的模具都交由專(zhuān)業(yè)模具公司 如Fontana Pietro Kuka Laepple Schuler Cartec Ogi hala Fuji Techniaca等等 設(shè)計(jì) 和制造 這些公司都有很強(qiáng)的開(kāi)發(fā)能力 并在某些零件的模具制造方面擁有獨(dú)到的 優(yōu)勢(shì) 但作為整車(chē)廠 考慮到新車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中的保密 對(duì)諸如翼子板 行李箱蓋 車(chē)門(mén) 側(cè)圍 車(chē)頂 前蓋等敏感零部件的模具 則都由自己的模具制造部門(mén)來(lái)設(shè)計(jì) 和制造 4 3 1軟件環(huán)境 沖壓模具設(shè)計(jì) 除了必要的CAD軟件之外 還大量應(yīng)用了有限元模擬軟件 如 AutoForm PamStamp DynaForm Indeed等 來(lái)輔助沖壓工藝設(shè)計(jì) 下面 以AutoForm 為例 說(shuō)明如何利用CAE軟件來(lái)設(shè)計(jì)拉深I(lǐng)序工藝補(bǔ)充面 AutoForm是一款由瑞士開(kāi) 發(fā)的專(zhuān)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(guò)程的模擬 配合不同的功能模塊 還可以進(jìn)行沖壓件單步法成形模擬以及拉深工 序工藝補(bǔ)充面 Addendum 的設(shè)計(jì) 轎車(chē)沖壓件中 約有2 3可以利用AutoForm的 Diedesigner Module模塊設(shè)計(jì)Addendum 該模塊根據(jù)由設(shè)計(jì)者指定的或由軟件自動(dòng) 4 產(chǎn)生的壓邊圈型面 以及工藝補(bǔ)充面的多條截面線 Profile 能夠快速地生成工藝 補(bǔ)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(jìn)行參數(shù)化 式的調(diào)整 這種快速設(shè)計(jì)是建立在對(duì)Addendum曲面的粗略構(gòu)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(jī)械加工 但是對(duì)于模擬精度的影響卻不是很大 根據(jù)模擬結(jié)果 設(shè)計(jì)者可以很 方便地對(duì)工藝補(bǔ)充面進(jìn)行調(diào)整 直到模擬結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求 最后 將壓邊圈 Addendum曲面和Profile以中性數(shù)據(jù)格式IGS或VDA輸出 在CAD軟件中進(jìn)行曲面重構(gòu) 并結(jié)合產(chǎn)品數(shù)模 就能夠得到機(jī)加工可以使用的拉深工序模具數(shù)模 5 圖2 AutoForm設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充面示意 沖壓工藝傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 首先 在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上 利用CAD設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充面 其次 將CAD數(shù)模傳遞給AutoForm等CAE軟件進(jìn)行拉深過(guò)程模擬 根據(jù)模擬結(jié)果 在CAD中對(duì) 工藝補(bǔ)充面進(jìn)行調(diào)整 并將新的CAD數(shù)模傳遞給CAE 開(kāi)始新的模擬 直到滿足要求 為止 這是一個(gè)從CAD到CAE再回到CAD的不斷反復(fù)的過(guò)程 由于每次在CAD中構(gòu)造曲 5 面都遠(yuǎn)較在AutoForm中復(fù)雜 因此 整個(gè)過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間就多得多 而新方法在 沖壓工藝設(shè)計(jì)初期 就用Diedesigner Module在AutoForm軟件中設(shè)計(jì)并調(diào)整拉深工 藝補(bǔ)充面 與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比 就能夠大大提高設(shè)計(jì)效率 6 由于AutoForm是一款快速模擬軟件 為了在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)復(fù)雜沖壓件的成 形過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià) 采用了膜單元來(lái)離散幾何模型 必然要降低模擬精度 因此 有 些汽車(chē)公司在模具設(shè)計(jì)開(kāi)始之前還要利用模擬精度高的CAE軟件 如德國(guó)大眾就采用 了Indeed軟件 對(duì)拉深工序進(jìn)行再次模擬 Indeed軟件的計(jì)算是基于帶厚度的殼單元 的 能夠得到更為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果 但是其計(jì)算所花費(fèi)的時(shí)間通常是AutoForm的幾 到十幾倍 該軟件比較適用于最終驗(yàn)證 7 所有拉深工藝必須通過(guò)Indeed模擬并驗(yàn) 證為是可行的 才可用于模具設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)完備 應(yīng)通過(guò)圖紙結(jié)合泡沫模型進(jìn)行驗(yàn)收 圖3 各道工序用不同顏 色的線條標(biāo)記在泡沫模型上 這樣做直觀而清晰 還應(yīng)組織包括工藝設(shè)計(jì)者 項(xiàng)目 規(guī)劃員 模具調(diào)試人員 模具操作者等相關(guān)人員進(jìn)行討論驗(yàn)收 對(duì)于在沖壓工藝上 難以解決的成形問(wèn)題 還應(yīng)邀請(qǐng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員一同討論 尋求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更改設(shè)計(jì) 的n I能性 8 圖 3 沖壓工藝泡沫模型 3 2 修正回彈的對(duì)策 由前已知 回彈是轎車(chē)外覆蓋件成形過(guò)程中的主要問(wèn)題 現(xiàn)以前蓋外板為例 對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)分析 通常外覆蓋件的回彈有以下兩類(lèi) 6 大片平坦曲面由彈性回復(fù)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(lèi)問(wèn)題 工藝設(shè)計(jì)時(shí)通常不加以考 慮 工藝數(shù)模中產(chǎn)品型面部分的數(shù)據(jù)與來(lái)自于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部門(mén)的數(shù)據(jù)相一致 并用于 模具制造 待試模之后 將試件與檢具進(jìn)行對(duì)比測(cè)量 根據(jù)偏差對(duì)拉深模型面進(jìn)行 修正 如果設(shè)計(jì)人員對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題的控制擁有非常豐富經(jīng)驗(yàn)的話 也可以事先估計(jì) 出曲面彈性回復(fù)的方向以及偏移量 并將其反向疊加到產(chǎn)品數(shù)模上去 求得考慮回 彈變形的拉深工藝曲面 這個(gè)計(jì)算過(guò)程需要由專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成 在德國(guó)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(zhuǎn) 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(duì)于這類(lèi)問(wèn)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(guò)正成形 2 3 以抵消彎曲回彈 該工藝由工藝 設(shè)計(jì)完成 并體現(xiàn)在工藝方案的數(shù)模中 9 3 3 新斜楔機(jī)構(gòu)在外覆蓋件模具上的應(yīng)用 目前 新車(chē)型的很多外覆蓋件 如翼子板前蓋外板 車(chē)頂?shù)鹊姆呎喂ば?中 采用了一種稱(chēng)之為 旋轉(zhuǎn)斜楔 的新工藝 16 其工作原理為旋轉(zhuǎn)進(jìn)程 斜楔上 的凹槽部分是沖壓件需整形的區(qū)域 當(dāng)整形過(guò)程完成后 氣缸驅(qū)動(dòng)的托架推動(dòng)旋轉(zhuǎn) 斜楔繞滾筒轉(zhuǎn)動(dòng) 從而達(dá)到對(duì)零件讓位的目的 方便整形后的零件從模具上取出 7 旋轉(zhuǎn)斜楔的優(yōu)點(diǎn)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(wú) 明顯壓痕 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 維修保養(yǎng)簡(jiǎn)便且費(fèi)用低 3 4 汽車(chē)覆蓋件沖壓模具的制造技術(shù) 汽車(chē)覆蓋件沖壓模具的制造技術(shù)方法有很多 具體用那種方法要看汽車(chē)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(shù) 快速成型技術(shù)是基于離散 堆積成形思想的新型成形技術(shù) 即由三維 CAD 模 型直接驅(qū)動(dòng)的快速制造復(fù)雜形狀三維物理實(shí)體的技術(shù) 這是繼數(shù)字驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) CAD 和數(shù)字驅(qū)動(dòng)制造 CAM 之后的又一項(xiàng)為制造業(yè)帶來(lái)巨大變革的數(shù)字化制造技術(shù) 10 快速成型技術(shù)中 三維形體在離散過(guò)程中被沿著一至三個(gè)方向分解 生成形體的各 個(gè)離散面 離散線和離散點(diǎn) 將這些離散體 面 線和點(diǎn) 轉(zhuǎn)換成實(shí)體 并將它們 依照原先的順序堆積還原成三維形體的實(shí)體形狀 15 通過(guò)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(shù)據(jù) 再將分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 加入加工參 數(shù) 生成數(shù)控代碼 在數(shù)控系統(tǒng)控制下將材料逐層 迭加 起來(lái)形成三維實(shí)體 實(shí) 現(xiàn)數(shù)字化成形 構(gòu)成三維物理實(shí)體 快速成形技術(shù)的特點(diǎn)有 1 高度柔性 不需要傳統(tǒng)的專(zhuān)用工具和生產(chǎn)裝備 而利用信息技術(shù)把生產(chǎn)加 工的重組集成到制造系統(tǒng)中 2 各種先進(jìn)技術(shù)的高度集成 3 快速性 傳統(tǒng)加工方式開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜形狀的產(chǎn)品 從設(shè)計(jì) 工藝規(guī)劃到加 工完成 可能需要幾天 幾個(gè)月甚至上年的時(shí)間 而采用快速成形技術(shù) 從實(shí)體建 模到原型或零件加工完成 可以在幾十小時(shí)或幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成 4 自由成形性 因此能夠制造特別復(fù)雜的實(shí)體 5 材料的廣泛性 不同的工藝可制造樹(shù)脂 塑料 紙 石蠟 復(fù)合材料 金 屬材料 陶瓷等原型 采用分層實(shí)體制造工藝 分層實(shí)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(shù)可保證原型件精度 能制造出大型甚至超大型的設(shè)備 得到最大尺寸 運(yùn)行費(fèi)用設(shè)備中為最低 3 4 2 電磁成型技術(shù) 電磁成型技術(shù)最先起源于美國(guó) 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和制造業(yè)的發(fā)展 電磁 8 成型技術(shù)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(chǎng)迫使金屬產(chǎn)生塑性變形達(dá)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(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天 原子能 汽車(chē) 儀器 儀表 電子以及玩具等領(lǐng)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(chǔ)是物理學(xué)中的電磁感應(yīng)定律 在電 場(chǎng)周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 而隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g激發(fā)渦旋電場(chǎng) 所以 當(dāng)有導(dǎo)體處于此電場(chǎng)中時(shí)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 渦流 在電磁成形過(guò)程中 磁場(chǎng)力是 工件成型的動(dòng)力 電磁成型是利用脈沖磁場(chǎng)力來(lái)使金屬坯料變形的 脈沖磁場(chǎng)力是 由電容器通過(guò)工作線圈瞬間放電所產(chǎn)生的 脈沖磁場(chǎng)里是磁場(chǎng)間相互排斥或相互吸 引的作用 電磁成型加工的工藝特點(diǎn) 非機(jī)械接觸性加工 電磁力是工件變形的動(dòng)力 它 不同于一般的機(jī)械力 工件變形時(shí)施力設(shè)備無(wú)需與工件進(jìn)行直接接觸 因此工件表 面無(wú)機(jī)械擦痕 也無(wú)需添加潤(rùn)滑劑 工件表面質(zhì)量較好 工件變形源于工件內(nèi)部帶 電粒子受磁場(chǎng)力的作用 14 因此 工件變形受力均勻 殘余應(yīng)力小 疲勞強(qiáng)度高 使用壽命長(zhǎng) 加工后不影響零件的力學(xué) 物理 化學(xué)性能 也不需要熱處理 施力 元件 線圈 相對(duì)壓力機(jī)尺寸小 易在真空和氣保下進(jìn)行 將感應(yīng)加壓一次完成 由 電磁力的控制精度其誤差可在 0 5 以內(nèi) 因此加工精度高 加工效率高 時(shí)間短 成本低 便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化 電磁成型設(shè)備可實(shí)現(xiàn)工件的多步 多點(diǎn) 多工位 成型 有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化 污染較輕 有利于環(huán)境的保護(hù) 電磁成型加工作 為一種新型的金屬塑性加工技術(shù) 不同于傳統(tǒng)的冷鍛 溫鍛和熱鍛等加工方法 它 以其獨(dú)特的加工特點(diǎn)展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?12 3 4 3 無(wú)模多點(diǎn)成形 無(wú)模多點(diǎn)成形就是將多點(diǎn)成形技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的先進(jìn)制造技 術(shù) 該技術(shù)利用一系列規(guī)則排列的 高度可調(diào)的基本體 通過(guò)對(duì)各基本體運(yùn)動(dòng)的實(shí) 時(shí)控制 自由地構(gòu)造出成形面 實(shí)現(xiàn)板材的三維曲面成形 它是對(duì)三維曲面扳類(lèi)件 傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的重大創(chuàng)新 實(shí)現(xiàn)無(wú)模成形 取代傳統(tǒng)的整體模具 節(jié)省模具設(shè)計(jì) 制造 調(diào)試和保存所需人力 物力和財(cái)力 顯著地縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期 降低生產(chǎn)成 本 提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力 與模具成形法相比 不但節(jié)省巨額加工 制造模具的費(fèi)用 而且節(jié)省大量的修模與調(diào)模時(shí)間 與手工成形方法相比 成形的產(chǎn)品精度高 質(zhì)量 9 好 并且顯著提高生產(chǎn)效率 優(yōu)化變形路徑 通過(guò)基本體調(diào)整 實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)難加工材料的塑性 變形 擴(kuò)大加工范圍 實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形 可采用反復(fù)成形新技術(shù) 消除材料內(nèi)部的 殘余應(yīng)力 并實(shí)現(xiàn)少無(wú)回彈成形 保證工件的成形精度 小設(shè)備成形大型件 采用 分段成形新技術(shù) 連續(xù)逐次成形超過(guò)設(shè)備工作臺(tái)尺寸數(shù)倍的大型工件 易于實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)化 曲面造型 工藝計(jì)算 壓力機(jī)控制 工件測(cè)試等整個(gè)過(guò)程全部采用計(jì)算機(jī)技 術(shù) 實(shí)現(xiàn) cad cam cat 一體化生產(chǎn) 工作效率高 勞動(dòng)強(qiáng)度小 極大地改善 勞動(dòng)者作業(yè)環(huán)境 13 3 4 4 其它技術(shù) 采用低熔點(diǎn)合金澆鑄 快速制造汽車(chē)蓋件試制模具 合金的熔點(diǎn)低至 且凝 固時(shí)幾乎沒(méi)收縮 是其兩個(gè)明顯的特點(diǎn) 提出工藝路線為 根據(jù)模型制造原型 再 將翻制為具有足夠尺寸精度的陶瓷型 對(duì)陶瓷型進(jìn)特殊處理后 在接近的溫度下 澆鑄出低熔點(diǎn)合金汽車(chē)覆蓋件拉延模具 此拉延模具以制造件汽車(chē)覆蓋件零件 完 全滿足試制模具的需要 主要應(yīng)注意 低熔點(diǎn)合金的設(shè)計(jì) 低熔點(diǎn)合金的澆鑄工藝 低熔點(diǎn)合金模具的試模與調(diào)試 采用等離子噴涂技術(shù) 也可快速制造汽車(chē)車(chē)身試制 模具 在電弧噴涂研究的基礎(chǔ)上 進(jìn)行的主要研究與開(kāi)發(fā)技術(shù)為采用原型制造汽車(chē) 噴涂模具的工裝 8 紙?jiān)团c工藝轉(zhuǎn)化原型的設(shè)計(jì)與制造 噴涂工藝參數(shù)的選擇 噴涂型殼與紙?jiān)偷姆蛛x 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(diào)試 4 總結(jié) 近年來(lái) 通過(guò)不懈的努力 國(guó)內(nèi)轎車(chē)沖壓模具的設(shè)計(jì)制造能力取得了顯著的進(jìn) 步 但是 在轎車(chē)特別是中高檔轎車(chē)外覆蓋件模具的開(kāi)發(fā)上 我們與國(guó)際水平仍有 較大差距 不過(guò) 這種差距并非不能縮小 只要我們多加強(qiáng)國(guó)際交流 多吸取國(guó)外 同行的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn) 一定能夠加快轎車(chē)覆蓋件模具的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程 10 5 參考文獻(xiàn) 1 陳炎嗣 郭景儀 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 北京 北京出版社 1991 04 2 郭春生 湯寶駿 孫繼明 汽車(chē)大型覆蓋件模具 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 1993 10 3 楊玉英 大型薄板成型技術(shù) 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 1996 02 4 鄧仕珍 汽車(chē)車(chē)身制造工藝學(xué) 北京 北京理工大學(xué)出版社 1997 09 5 Gang Liu Zhongqin Liu Youxia gao Optimization desing of drawbead in drawing tools of autobody cover paneljournal of Engineering mateials and Technology 6 劉罡 基手回彈控翩的提高轎車(chē)沖壓成形精度方法研究 上海交通大學(xué)博士論文 2001 7 程迎潮 劉罡 范國(guó)輝 國(guó)內(nèi)外轎車(chē)覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)概況 上海大眾汽車(chē)有限公司 上海 201805 8 樊小年 試談汽車(chē)覆蓋件沖壓模具的制造技術(shù) 岳陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南岳陽(yáng) 414000 9 崔令江 汽車(chē)覆蓋件沖壓成形技術(shù) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 10 劉緒功 基于特征的汽車(chē)覆蓋件沖壓成形性研究 D 南京 南京航空航天大學(xué) 2005 11 朱東波 王伊卿等 電弧噴涂汽車(chē)覆蓋件沖壓模具快速制造方法 P 中國(guó)專(zhuān)利 03134500 2004 4 12 程應(yīng)潮 范國(guó)輝 國(guó)內(nèi)外橋車(chē)覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)概括 1672 0121 2004 04 0026 04 13 李體彬 沖壓成型工藝 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 023458 號(hào) 1 198 14 李德群 肖祥芷 模具 CAD CAE CAM 的發(fā)展概況及趨勢(shì) J 模具工業(yè) 2005 7 9 12 15 中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì) 模具行業(yè) 十一五 規(guī)劃 J 模具工業(yè) 2005 7 3 8 16 李大鑫 張秀錦 模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述 J 模具制造 2005 2 1 4 11 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 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(xué)的一個(gè)分 支 而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 粉末冶金工藝具有生產(chǎn)效率高 質(zhì)量穩(wěn)定 成本低以及 可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn) 使其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位也越來(lái)越高 相應(yīng) 的 粉末冶金模具作為現(xiàn)代高速成型技術(shù)在工藝裝備中起到越來(lái)越大的作用 特 別是在汽車(chē)行業(yè)中應(yīng)用的比例越來(lái)越重 是現(xiàn)代汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的重要支柱之一 現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向 本次設(shè)計(jì)了一套汽車(chē)剎車(chē)片的壓制模 本課題主要是查找剎車(chē)片的壓坯到模 具模架的選擇準(zhǔn)則 了解各個(gè)零件的具體要求 從對(duì)零件壓坯的尺寸 密度 質(zhì) 量和高度等計(jì)算 來(lái)確定陰模與模沖的類(lèi)型 再通過(guò)對(duì)壓機(jī)的選擇設(shè)計(jì)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(jì)算與選擇 對(duì)模具的 材料進(jìn)行選擇 強(qiáng)度校核 粗糙度的確定 最后畫(huà)出零件圖和裝配圖 關(guān)鍵字 粉末冶金 壓制成形 剎車(chē)片模具 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) Abstract Powder 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 it s 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 part s size density height and mass to design the mild s stamping type Then basis on press machine to choice mold s 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 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 1 1 粉末冶金概述 1 1 2 模具工業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 4 1 3 粉末冶金模具的現(xiàn)狀 4 第 2 章 粉末冶金模具設(shè)計(jì)的原則 5 2 1 通用粉末成形壓機(jī)的選擇原則 5 2 2 壓坯的選用原則 5 2 3 壓制成形模具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 6 第 3 章 模具的設(shè)計(jì)和材料選擇 6 3 1 壓坯的要求和壓制方式的選擇 6 3 1 1 壓制方式的選擇 9 3 1 2 頂出方式的決定 11 3 1 3 加熱管的排布方案與選擇 12 3 2 陰模的設(shè)計(jì) 13 3 3 上下模沖的設(shè)計(jì) 13 3 3 1 下模沖長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 13 3 3 2 上模沖的設(shè)計(jì) 14 3 4 其它模架零件的設(shè)計(jì) 14 3 5 連接方式的設(shè)計(jì) 15 3 5 1 上下模座與固定板之間的連接 15 3 5 2 下模座與陰模固定板之間的連接 15 3 6 陰模材料的選擇 15 3 7 模沖材料的選擇 16 3 8 模架的材料選擇 16 第 4 章 強(qiáng)度的校核 17 4 1 壓機(jī)的選擇 17 4 2 模沖強(qiáng)度校核 17 第 5 章 模具間的余量的計(jì)算 18 5 1 下模沖的彈性變形余量 18 5 2 陰模與下模沖的間隙 18 5 3 壓坯燒結(jié)率與回彈率的總收縮率計(jì)算 19 5 3 1 壓坯的回彈率 19 5 3 2 回彈率的影響因素 20 5 3 3 燒結(jié)收縮率 20 第 6 章 主要零件加工后應(yīng)達(dá)到的要求 21 6 1 陰模 21 6 2 模沖 22 6 3 其他零件 22 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 總結(jié)與展望 24 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 29 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 第 1 章 緒論 1 1 粉末冶金概述 粉末冶金是一門(mén)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(jié)制造材料或制品的技術(shù)學(xué)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(jié)制造材料或制皮的技術(shù) 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(guò)程中 所用的成型模具是如何設(shè)計(jì)的 模具設(shè)計(jì)與所 使用的粉末原料的性能 使用的成形工藝與設(shè)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(guān) 特別是 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái) 鐵基粉末冶金零件的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展非?？?一句 對(duì)所制造零件的技術(shù)性能要求 研發(fā)出了各種各樣的金屬粉末成形技術(shù)與設(shè)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(wú)模成形等 其 中多種成型工藝都涉及到模具設(shè)計(jì)問(wèn)題 粉末冶金是一門(mén)古老的冶金技術(shù) 我國(guó)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(xiàn)在還原鐵粉的生產(chǎn)工藝相似 故可稱(chēng)之為早期的粉末鍛造技術(shù) 這項(xiàng)技術(shù) 后來(lái)由于煉鐵技術(shù)的興起而從歷史舞臺(tái)上消失 進(jìn)入 18 世紀(jì)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(shù)開(kāi)始進(jìn)入現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)發(fā)展的行列 繼金屬鉑之后 在 19 世紀(jì)后期至 20 世紀(jì)初 用粉末冶金方法制取了具有劃時(shí) 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(xiàn)代電子和電 光源工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 20 世紀(jì)初 繼難熔金屬之后 用粉末冶金技術(shù)陸續(xù)研制成功了硬質(zhì)合金 多 孔性金屬含油軸承 鎢 鋼與鎢 鋼鎳復(fù)合材料等 1 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 2003 年全球粉末貨運(yùn)總量約為 88 萬(wàn)噸 其中美國(guó)占 51 歐洲 18 日本 13 其他國(guó)家和地區(qū) 18 汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展推動(dòng)了現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)的進(jìn)步 汽車(chē)制 造業(yè)現(xiàn)已經(jīng)成為粉末冶金工業(yè)最大的用戶 20005 年歐洲生產(chǎn)的粉末冶金結(jié)構(gòu)零 件 80 用于汽車(chē)制造 在日本為 90 北美為 75 一方面汽車(chē)的產(chǎn)量在不斷增 加 另一方面粉末冶金零件在單輛汽車(chē)上的用量也在不斷增加 北美平均每輛汽 車(chē)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(guó)由于汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展 擁有巨大的粉末冶金零部件市場(chǎng)前景 已經(jīng) 成為眾多國(guó)際粉末冶金企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn) 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(jī) 日本電子行業(yè)用的粉末冶 金產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)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(xiàn)代粉末冶金工業(yè) 除了通常所講的生產(chǎn)鐵粉 銅粉等金屬粉末和生產(chǎn)鐵基 銅基粉末冶金制品等產(chǎn)業(yè)外 廣義的講 還應(yīng)包括用粉末冶金技術(shù)制造的所有產(chǎn) 品門(mén)類(lèi)的產(chǎn)業(yè) 諸如難熔金屬制品 硬質(zhì)合金 金剛石 金屬制品 軟磁與硬磁 鐵氧體元件 技術(shù)陶瓷 電觸頭材料 多孔性金屬過(guò)濾器 金屬 石墨材料等產(chǎn) 業(yè) 現(xiàn)在用粉末冶金技術(shù)制造的材料或制品 大體上可以分為五類(lèi) 1 粉末冶金機(jī)械零件 其中包括燒結(jié)金屬自潤(rùn)滑軸承 燒結(jié)金屬結(jié)構(gòu)零件及 燒結(jié)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(zhì)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(diǎn)金屬材料與制品 諸如鎢 鉬 鉭 鈮 5 精細(xì)陶瓷材料與制品 粉末冶金機(jī)械零件是當(dāng)前粉末冶金工業(yè)的主導(dǎo)性產(chǎn)品 廣泛使用的粉末冶金機(jī) 械零件材料有燒結(jié)鐵 燒結(jié)碳鋼 燒結(jié)低合金鋼 燒結(jié)合金鋼 燒結(jié)不銹鋼 燒 結(jié)鋁和燒結(jié)鋁和金 燒結(jié)同和燒結(jié)銅合金 燒結(jié)鎳合金等 早期的粉末冶金機(jī)械零件主要是含油軸承與墊圈之類(lèi)的制品 形狀簡(jiǎn)單且力學(xué) 性能較低 近 40 年來(lái) 由于鋼鐵粉末 粉末成形壓機(jī) 模具 燒結(jié)爐等的不斷 改進(jìn) 組合燒結(jié) 粉末鍛造 注射成形 溫壓及冷 熱等靜壓等工藝技術(shù)的相繼 開(kāi)發(fā) 制造的粉末冶金結(jié)構(gòu)零件形狀愈來(lái)愈復(fù)雜 材料的力學(xué)性能越來(lái)越高 像 2 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中承受動(dòng)態(tài)應(yīng)力最高的連桿 現(xiàn)在不但可用粉末鍛造生產(chǎn) 甚至可用 一次壓制 燒結(jié)工藝制造 利用溫壓技術(shù) 用一次壓制 燒結(jié)就可以使鐵基粉末冶 金零件的材料密度達(dá)到 7 4g cm3以上 從而使材料的力學(xué)性能顯著增高 因此 粉 末冶金機(jī)械零件的市場(chǎng)一直在不斷擴(kuò)大 1 2 模具工業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具因其生產(chǎn)效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 材料消耗低 操作簡(jiǎn)單 生產(chǎn)過(guò)程易于實(shí) 現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化 生產(chǎn)成本低而獲得廣泛的應(yīng)用 利用模具可以加工出薄壁 重量輕 剛性好 形狀復(fù)雜的零件 產(chǎn)品質(zhì)量有模具保證 具有一模一樣的特點(diǎn) 這是其它加工制造業(yè)所無(wú)法完成的 模具是現(xiàn)代工業(yè) 特別是汽車(chē) 摩托車(chē) 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(jù)資料統(tǒng)計(jì) 利用模具制造的零件數(shù)量 在飛機(jī) 汽 車(chē) 摩托車(chē) 拖拉機(jī) 電機(jī) 電器 儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占 80 以上 在電冰 箱 洗衣機(jī) 空調(diào) 電風(fēng)扇 自行車(chē) 手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占 90 以上 在子彈 槍支等兵器產(chǎn)品中占 95 以上 在日用金屬產(chǎn)品中占 95 以上 可見(jiàn) 研究和發(fā) 展模具技術(shù) 對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化具有特別重要的意義 目前 模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造的水平的重要標(biāo)志之一 1 3 粉末冶金模具的現(xiàn)狀 80 年代后 我國(guó)的一些主要粉末冶金機(jī)械零件生產(chǎn)企業(yè) 先后從日本 歐洲 及美國(guó)引進(jìn)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(jī)械式與液壓式粉末冶金壓機(jī) 網(wǎng)帶式 推進(jìn)式及步移梁式燒結(jié)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(chǎn)線 噴撒法生產(chǎn) 銅基摩擦片生產(chǎn)線 以及鐵基結(jié)構(gòu)零件 微型精密銅基含油軸承 電機(jī)車(chē)受電弓 滑板 銅基過(guò)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(shù) 通過(guò)消化 吸收這些引進(jìn)技術(shù)與設(shè)備 有力地推動(dòng)了我國(guó)粉末冶金機(jī)械零件工業(yè) 的技術(shù)進(jìn)步 使其生產(chǎn)技術(shù)水平有了明顯提高 例如 1 hl 含油軸承洗衣機(jī) 電 機(jī)用含油軸承 1983 年以前全部從日本進(jìn)口 1987 年北京粉末冶金工業(yè)公司實(shí)驗(yàn) 廠試制成這種軸承后 擋住了進(jìn)口 現(xiàn)在該廠年產(chǎn)量數(shù)以百萬(wàn)計(jì) 微型精密含油 軸承是音像機(jī)器和微小型電機(jī)不可替代的關(guān)鍵零件 我國(guó)生產(chǎn)這種含油軸承的能 力已超過(guò) 2 億件 年 材料有銅基 鐵基及鐵銅合金等 3 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 80 年代后期 我國(guó)家用電冰箱生產(chǎn)發(fā)展迅速 電冰箱的心臟是壓縮機(jī) 而 壓縮機(jī)的一些主要零件都是用粉末冶金制造的 諸如往復(fù)式壓縮機(jī)中的連桿 活 塞 軸套 閥板 旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)中的缸體 缸蓋 平衡塊 葉片等 現(xiàn)在寧波粉 末冶金廠等一些廠家已能批量生產(chǎn)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(guó)內(nèi)已研制成功 并開(kāi)始小批量生產(chǎn) 寧波粉末 冶金廠經(jīng)過(guò) 4 年研制 已試制成功大發(fā)車(chē)的曲軸正時(shí)齒輪 凸輪軸正時(shí)齒輪 平 衡塊 主動(dòng)與從動(dòng)鏈輪 止推板等 有的零件已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段 上海粉末冶 金廠為上海桑塔納轎車(chē)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(chǎn) 飛速發(fā)展的粉末冶金制品 也給模具制造帶來(lái)了飛速的發(fā)展 有單一的整體式 的模具到復(fù)雜的組合式的模具一應(yīng)俱全 產(chǎn)品數(shù)量直線上升 這就為現(xiàn)在的模具 設(shè)計(jì)提出了新的要求 高的壽命 高的強(qiáng)度 高的耐磨性 高的韌性 高的耐熱 性等 這就給設(shè)計(jì)工作者提出了更高的要求 這不僅要求對(duì)模具制造工藝了如指 掌 而且要對(duì)材料的性能及特點(diǎn)非常熟悉 第 2 章 粉末冶金模具設(shè)計(jì)的原則 2 1 通用粉末成形壓機(jī)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(shí)的裝粉速度 壓 制壓力 密度曲線以及可達(dá)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(gè)數(shù) 3 制品的尺寸公差 4 批量大小 生產(chǎn)批量大時(shí) 模具更換少 反之亦然 5 粉末冶金生產(chǎn)廠可利用的壓機(jī)和模具的結(jié)構(gòu) 氣候條件和建筑特性等 6 操作和維修人員的素質(zhì) 7 快速采購(gòu)備件的可能性 8 對(duì)自動(dòng)化程度的要求 2 2 壓坯的選用原則 1 材質(zhì) 根據(jù)所要求的強(qiáng)度 硬度 耐磨性 耐蝕性 氣密性 磁性等物理 力學(xué)特性 來(lái)選擇材料的組成 密度 后續(xù)處理等 4 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 零件尺寸 根據(jù)對(duì)象零件的尺寸計(jì)算成形加壓面積 然后依靠材質(zhì)選定的密 度 確定所需要的單位面積壓力 從而計(jì)算出所需要的總壓制力 3 零件形狀 關(guān)鍵在于是否能壓制成型 若整體無(wú)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(lái) 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(chǎn)成本 5 精度 零件形狀確定之后 在選定的材質(zhì) 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(jīng)濟(jì)性 最好用模具壓制成形來(lái)保證各項(xiàng)精度 2 3 壓制成形模具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1 陰模型腔內(nèi)各個(gè)部位都必須可靠地充填以數(shù)量精確的粉末 2 壓坯內(nèi)的密度分布應(yīng)盡量均一 3 為保證鄰接部分粉體間充分連接 對(duì)陰模型腔內(nèi)各處的粉體應(yīng)同時(shí)進(jìn)行密 實(shí) 應(yīng)注意密實(shí)粉體僅只很微量向側(cè)向移動(dòng) 4 必須將壓坯完好的從成型模具中脫出 5 對(duì)模具零件的所有必要的動(dòng)作都必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?而且必須能以足夠 高的精度進(jìn)行重復(fù) 6 模具的模沖盡量少 7 在壓制過(guò)程中 模沖不得與陰?；蛐景?或相互卡住 8 在壓制過(guò)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(yīng)具有最高的可預(yù)期壽命 9 模具的所有功能都必須最好的利用壓機(jī)的相應(yīng)功能 10 模具的設(shè)計(jì)應(yīng)便于組裝和安裝在壓機(jī)上 以將組裝的時(shí)間縮短到最短 11 磨損的模具零件應(yīng)盡量容易更換 以將停工時(shí)間縮小到最短 12 就預(yù)期的模具使用壽命和生產(chǎn)壓坯數(shù)量而言 模具的制造成本必須合理 5 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 第 3 章 模具的設(shè)計(jì)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(chē)片如圖 3 1 所示 需要在壓制的過(guò)程中進(jìn)行和剎車(chē)片背板的燒結(jié) 圖 3 1 剎車(chē)片與背板的組合圖 實(shí)際零件類(lèi)似于圖 3 2 6 粉末種類(lèi) 3松裝密度 0 g cm 范圍 常用值 還原鐵粉 2 0 2 8 2 4 霧化鐵粉 2 5 3 2 2 8 霧化 6 6 3 青銅粉 2 4 3 1 2 7 電介銅粉 1 7 1 9 1 8 選擇比還原鐵粉還要小一些的松裝密度2 0g cm而壓制之后的剎車(chē)片壓坯密度 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 圖 3 2 剎車(chē)片 經(jīng)查閱資料 剎車(chē)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(shù)脂 利于燒結(jié)的各種成分在其中 查閱各階段鐵 粉的密度如表 1 表 1 3 根據(jù)圖表 2 7 分類(lèi) 3密度 g cm 孔隙度 單位壓力 Mpa 低密度零件 20 825 高密度零件 7 6 1 或 H T 3 時(shí) 通常采用雙向壓制和雙向壓模 3 當(dāng) H T 4 時(shí) 最好采用壓制時(shí)芯桿和陰模能相對(duì)移動(dòng)的壓模 4 當(dāng) H T 6 10 時(shí) 可采用摩擦芯桿壓?；驂褐茣r(shí)陰模 芯桿和上模能相對(duì) 8 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 下模沖移動(dòng)的壓模結(jié)構(gòu) 一般浮動(dòng)芯桿的移動(dòng)速度約等于陰模移動(dòng)速度的二分之 一 但上模沖的移動(dòng)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(chē)片的高徑比 H D 14 5 110 1 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(dòng)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(dòng) 移動(dòng)至下模沖的上表面 最終頂出 之后取出零件 問(wèn)題是動(dòng)作過(guò)于繁瑣 速度較慢 不適于大批量生產(chǎn) 的要求 方案二 頂出式 陰模不動(dòng) 下模沖在壓制完成之后繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)到陰模的上表面 頂出 零件完成取出零件的要求 如圖 3 4 9 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 圖 3 4 如圖所示 下推板推動(dòng)下模沖完成壓制動(dòng)作 之后在下推板的作用下繼續(xù)向上 運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)到陰模上表面 是零件完成脫模動(dòng)作 該動(dòng)作簡(jiǎn)單快捷 由于是借助 壓床的動(dòng)力 對(duì)于一些脫模力較大的零件也可以應(yīng)用 非常適合大批量生產(chǎn) 缺 點(diǎn)在于陰模內(nèi)腔會(huì)加速磨損 綜合兩種方案 再根據(jù)零件是一種大批量生產(chǎn) 只要求一定的平面度 對(duì)陰模 壓制的外輪廓并沒(méi)有很高的要求 所以即使是有一定的磨損也在承受范圍內(nèi) 決 定選擇使用下模沖向上運(yùn)動(dòng)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(gè)模具全部加熱 如圖 3 5 10 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 圖 3 5 幾乎在所有的相關(guān)零件上都設(shè)有加熱元件的孔 優(yōu)點(diǎn)是加熱速度非?？?擁有 很快的加工便捷性 相對(duì)的 缺點(diǎn)也非常大 浪費(fèi)資源嚴(yán)重 相比于一般的模架 來(lái)說(shuō) 整體強(qiáng)度下降很多 抗彎曲的強(qiáng)度也有所下降 方案二 在關(guān)鍵性的局部位置添加加熱板或者在強(qiáng)度比較高的模沖內(nèi)加工可放置加熱 元件的深孔 如圖 3 6 11 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 圖 3 6 如圖 僅僅在下模沖和上模沖的墊板之上加設(shè)了加熱元件 相對(duì)于全體加熱 加 熱速度相對(duì)較慢 但是考慮到只是加工時(shí)的預(yù)熱速度較慢 等加熱到可加工溫度 持續(xù)加工的時(shí)達(dá)到所需要的溫度很快 如此一來(lái) 將大大節(jié)省能源的消耗 節(jié)約 資源 各方面的強(qiáng)度壽命也沒(méi)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(shì)在于 1 直徑小 可以做到3 25MM 2 長(zhǎng)度不受限制 可以做到20 2000MM 3 功率高 國(guó)內(nèi)可以做到表面積20瓦特 平方厘米 4 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 機(jī)械強(qiáng)度高 熱效率高 安全可靠 安裝簡(jiǎn)便 使用壽命長(zhǎng) 無(wú) 污染 價(jià)格便宜等特點(diǎn) 同時(shí)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(shí)間 在試驗(yàn)電壓下 元件從環(huán)境溫度升至試驗(yàn)溫度時(shí)間應(yīng)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(yīng)不超過(guò)下列規(guī)定的范圍 對(duì)額定功率小于等于100W 的元件為 10 對(duì)額定功率大于100W 的元件為 5 10 或10W 取兩者中的較大值 12 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 泄露電流 冷態(tài)泄露電流以及水壓和密封試驗(yàn)后泄露電流應(yīng)不超過(guò)0 5mA 工作溫度下的熱態(tài)泄露電流應(yīng)不超過(guò)公式中的計(jì)算值 但最大不超過(guò)5mA I 1 6 tT 0 00001 3 1 I 熱態(tài)泄露電流 mA t 發(fā)熱長(zhǎng)度 mm T 工作溫度 多個(gè)元件串聯(lián)到電源中時(shí) 應(yīng)以這一組元件為整體進(jìn)行泄露電流試驗(yàn) 4 絕緣電阻 出廠檢驗(yàn)時(shí)冷態(tài)絕緣電阻應(yīng)不小于50M 密封試驗(yàn)后 長(zhǎng)期存放或者使用后的絕緣電阻應(yīng)不消與 M 工作溫度下的熱態(tài)絕緣電阻應(yīng)不低于公式中的計(jì)算值 但最小應(yīng)不小于1M R 10 0 015T t 0 001 3 2 R 熱態(tài)絕緣電阻 M t 發(fā)熱長(zhǎng)度 mm T 工作溫度 5 絕緣耐壓強(qiáng)度 元件應(yīng)在規(guī)定的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)電壓下保持1min 而無(wú)閃絡(luò)和 擊穿現(xiàn)象 6 經(jīng)受通斷電的能力 元件應(yīng)能在規(guī)定的試驗(yàn)條件下經(jīng)歷2000次通斷電試驗(yàn) 而 不發(fā)生損壞 7 過(guò)載能力 元件在規(guī)定的試驗(yàn)條件和輸入功率下應(yīng)承受30次循環(huán)過(guò)載試驗(yàn) 而 不發(fā)生損壞 8 耐熱性 元件在規(guī)定的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)電壓下應(yīng)承受1000次循環(huán)耐熱性試驗(yàn) 而不發(fā)生損壞 3 單端電熱管的參數(shù) 功率 20w cm2 45cm2 900w 陰模選擇直徑20mm 長(zhǎng)110mm 的單端電熱管 上模座選擇直徑為25mm 長(zhǎng)350mm 的單端電熱管 其他性能要符合基本技術(shù)要求 13 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 3 2 陰模的設(shè)計(jì) 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(lái)計(jì)算零件部分所需要的裝粉密度 比率 Q 可以根據(jù)如下公式計(jì)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 H Q 14 5 2 65 38 5mm 假定對(duì)與下模沖在陰模型腔內(nèi)導(dǎo)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(biāo)注在上端面邊緣以距離為 A F 30mm 70mm 處 最后 考慮模沖的長(zhǎng)度 因?yàn)槟_的必須要足以能夠?qū)号鲝年幠Ｖ型耆?出 即它們的長(zhǎng)度至少為 84mm 對(duì)于這個(gè)長(zhǎng)度 還應(yīng)加大裕度 5 10mm 以便能 夠修正磨損的模沖輪廓外形 所以最終定為長(zhǎng)度為 90mm 3 3 上下模沖的設(shè)計(jì) 3 3 1 下模沖長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 形狀與剎車(chē)片的形狀一致 由于之前決定使用的頂出方式為下模沖運(yùn)動(dòng)至陰模 面來(lái)頂出加工零件 且選用了直徑為 25mm 長(zhǎng)度為 100mm 的加熱元件 并且需要留 出 30mm 以上的壁厚和 5 10mm 的磨損余量 最終確定下模沖長(zhǎng)為 150mm 3 3 2 上模沖的設(shè)計(jì) 上模沖在壓制時(shí)起到固定剎車(chē)片背板 并且通過(guò)剎車(chē)片背板參與剎車(chē)片壓制和 燒結(jié)的過(guò)程 而且由于在上模沖背面設(shè)有一套加熱原件 所以在不必要的情況下 可以設(shè)計(jì)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(guò) 來(lái) 上模沖的外輪廓與剎車(chē)片一致 但是需要通過(guò)剎車(chē)片背板的的兩個(gè)孔進(jìn)行固 定和定位 所以需要有兩個(gè) 14 的圓形凸臺(tái) 所以長(zhǎng)度為 35mm 加上厚度為 15mm 的連接板 注 陰模型腔的硬度約為 62 65HRC 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 60 63HRC 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(shí)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(xiàn)表明 精細(xì)研磨的硬質(zhì) 14 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 合金陰模型腔表面 可時(shí)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(guān)的任何表面 粗糙度上都 是越小越好 以不大于 Ra0 125 m 為宜 3 4 其它模架零件的設(shè)計(jì) 下模沖與下模座之間需要一段空間來(lái)保證下模沖的壓制運(yùn)動(dòng)能夠順暢進(jìn)行 所 以在下模座與陰模之間需要一組陰模固定塊來(lái)支撐陰模一下模座之間的這片空 間 下模沖長(zhǎng)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 10 20mm 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(dǎo)柱和放置桿 而導(dǎo)柱在 MISUMI 的標(biāo)準(zhǔn)件中查 詢到大于 350mm 長(zhǎng)度的導(dǎo)柱直徑需要 60mm 所以設(shè)定放置桿的直徑也設(shè)計(jì)為相 同的 60mm 最終確定上下模座的面積為 700mm 550mm 厚度為 50mm 加熱板上表面設(shè)計(jì)成略小于上模座 以便于連接 而下表面用來(lái)傳遞熱量 為 了盡量不浪費(fèi)資源 設(shè)計(jì)成與上模沖大小一樣 厚度暫時(shí)定為 90mm 3 5 連接方式的設(shè)計(jì) 3 5 1 上下模座與固定板之間的連接 圖 3 7 使用 M10 90 的內(nèi)六角螺釘 方便拆卸 連接緊密 強(qiáng)度高 3 5 2 下模座與陰模固定板之間的連接 15 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 圖 3 8 使用 M8 50 的內(nèi)六角螺釘連接 并且每一側(cè)用兩個(gè) M12 20 的定位銷(xiāo)來(lái)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(shí) 陰模承 受巨大內(nèi)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(jìn)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 105 106 次或更多 同時(shí)在使 用過(guò)程中不得斷裂或產(chǎn)生塑性變形 而且在負(fù)載作用下不會(huì)彈性脹大到擠進(jìn)陰模 型腔中的程度 就量一個(gè)壓制周期中產(chǎn)生很小量的塑性變形 經(jīng)過(guò)若干的壓縮周 期后 也會(huì)使模沖發(fā)生相當(dāng)大的縮短與增厚 其后果可以想象 模沖縮短時(shí) 壓 坯的高度會(huì)相應(yīng)的增高 而當(dāng)模沖增厚時(shí) 最終會(huì)擠進(jìn)陰模型腔與斷裂 而且 可能會(huì)損壞整套模具 于是 模沖必須具有高壓縮屈服強(qiáng)度 高的剛度及高的疲勞強(qiáng)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(chǎng)合 模沖表面的硬度還必須足 16 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 夠高 必要時(shí) 可十分精細(xì)的將模沖進(jìn)行表面硬化 以免發(fā)生脆裂和表面開(kāi)裂 只有剛度最高的一類(lèi)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(shí) 切削性能好 2 淬火硬化后 具有最高可能的剛度與疲勞強(qiáng)度 3 在淬火硬化過(guò)程中 具有最高可能的尺寸穩(wěn)定性和最小 可能的對(duì)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(chǎn)生缺陷與壓痕的硬度是必要的 由于它們的尺寸余裕的場(chǎng)合居多 故在 強(qiáng)度方面 沒(méi)有必要采用像模具那么高級(jí)的材料 可使用 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(hào)鋼 硬度與模沖一樣 第 4 章 強(qiáng)度的校核 4 1 壓機(jī)的選擇 金屬粉末的壓制力通常由其單位流動(dòng)壓力所決定 P nFp 4 1 式中 p 金屬粉末平均單位流動(dòng)壓力 F 壓制坯截面積 n 壓制模中型腔數(shù)量 對(duì)一次多件壓制 由于該剎車(chē)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 45 4500 202500N 確定壓制力后 可選擇壓機(jī)的噸位 PT CpP 式中 Cp 壓力機(jī)噸位裕度系數(shù) Cp 1 25 1 30 17 4 2 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 而壓制后制件的頂出力有側(cè)壓力 pc 粉體側(cè)表面面積 Fc 和粉體與模壁的摩擦系 數(shù) 0 1 0 2 確定 Pout Fcpc 4 3 頂出力為 Pout 0 15 3804 10 6 45 106 30kN 所以選用 SX 40 壓機(jī) 主要技術(shù)參數(shù)數(shù)據(jù) 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 6 24 件 min 上壓頭 下 速頭速度比 1 1 1 4 4 2 模沖強(qiáng)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(duì)主要受力件進(jìn)行強(qiáng) 度校核 沖頭一般處于壓應(yīng)力狀態(tài) 其強(qiáng)度校核式為 P Fmin 式中 P 金屬粉末壓制力 Fmin 沖頭最小截面積 工具鋼許用應(yīng)力 220000 4500 48Mpa 180MPa 下模沖為剎車(chē)片的外輪廓 則 400000 4500 88Mpa 180MPa 陰模強(qiáng)度校核 Pout F 30000 3804 7 8Mpa 180MPa 對(duì)支撐模座和固定板也需要進(jìn)行抗壓強(qiáng)度校核 P F 加熱板的強(qiáng)度校核 4000000 77392 5 16MPa 80MPa 模座的強(qiáng)度校核 4000000 370000 1 1MPa5 6 6 1 6 1 6 5 6 5 7 2 1 2 7 6 范圍 常 用 值 范圍 常 用 值 范圍 常 用 值 范圍 常 用 值 鐵基 0 1 0 2 0 1 5 0 15 0 25 0 1 0 0 20 0 30 0 2 5 鐵基 0 05 0 15 0 2 0 0 10 0 20 0 1 5 0 15 0 25 0 2 0 6 6 3 青 銅 0 08 0 12 0 1 0 0 10 0 20 0 1 5 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 5 3 壓坯燒結(jié)率與回彈率的總收縮率計(jì)算 5 3 1 壓坯的回彈率 常見(jiàn)的鐵 銅壓坯的回彈率見(jiàn)表 4 鐵 銅壓坯的回彈率 g 表 4 5 3 2 回彈率的影響因素 粉末的塑性 不僅與其成分有關(guān) 而且相同成分但加工工藝不同時(shí) 塑性 差異易較大 如粉末破碎時(shí)的應(yīng)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(cè)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(duì)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(shí) 高度對(duì)回彈率影響不大 但當(dāng)高度小于一定值時(shí) 則高度對(duì)回彈率的影響逐漸明顯 當(dāng)壓坯高度小于 3 5mm 以下時(shí) 回彈率大大 降低 燒結(jié)收縮率及其影響因素 5 3 3 燒結(jié)收縮率 常見(jiàn)的鐵 銅壓坯的燒結(jié)收縮率見(jiàn)表 5 20 成分 密度 3 g cm 收縮率 工藝條件范圍 常用 值 純鐵 5 6 6 1 6 1 6 5 6 5 7 1 0 5 0 8 0 3 0 7 0 2 0 4 0 6 0 5 0 3 燒結(jié)溫度 1080 1150 鐵 碳 5 6 6 1 6 1 6 5 6 5 7 1 0 5 1 0 0 4 0 8 0 3 0 5 0 8 0 6 0 4 含碳 1 3 燒結(jié)溫度 1080 1120 6 6 3 青銅 6 5 7 1 1 2 2 1 5 燒結(jié)溫度 780 830 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 鐵 銅壓坯的燒結(jié)收縮率 c 表 5 收縮率的影響因素 化學(xué)成分對(duì)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(duì)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(jié)工藝對(duì)收縮率影響最為明顯 提高燒結(jié)溫度 收縮率增大 這因素最 敏感 尤其對(duì)于收縮率大的材料 延長(zhǎng)保溫時(shí)間 是收縮率增大 保護(hù)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(duì)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(huì)氧化 銅基材料對(duì)油污染氣氛較敏感 燒結(jié)氣氛中有油污的揮發(fā)存在 則 阻礙收縮 甚至根本燒結(jié)不好 無(wú)論采用哪些燒結(jié)措施 均可增大收縮率 如鐵 銅基材料的預(yù)氧化燒結(jié) 氣氛中加有少量的鹵族化合物以及物理措施 在加工時(shí)需要留出燒結(jié)之后的形變量之后的余量 在經(jīng)過(guò)復(fù)壓整形之后成為最 終的產(chǎn)品 21 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 余量計(jì)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(yīng)達(dá)到的要求 6 1 陰模 1 陰模的高度應(yīng)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(dǎo)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(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 6 根據(jù)產(chǎn)品的批量和復(fù)雜程度 選擇模具材料的優(yōu)劣 7 結(jié)構(gòu)上應(yīng)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(yīng)考慮有適當(dāng) 的韌性 2 上下模沖對(duì)陰模和芯棒應(yīng)有良好的定位與導(dǎo)向 并有合理的配合間隙 復(fù)合的模沖 應(yīng)能脫出壓件 3 上下模沖的工作面和配合面應(yīng)有良好的粗擦度 非工作段的外徑可適當(dāng) 縮小 內(nèi)孔可適當(dāng)?shù)姆糯?以減少精加工與陰模的摩擦 4 有關(guān)部位應(yīng)能保障不垂直度 不平行度和不同心度等技術(shù)要求 5 平磨后須退磁 6 3 其他零件 名 材 料 技術(shù)要求 長(zhǎng)度單位為 mm 稱(chēng) 22 上 模 座 Cr12 1 不平行度允差為 0 02 2 不垂直度允差為 0 015 0 030 3 熱處理硬度 HRC50 55 墊 板 Cr12 1 不平行度允差為 0 01 0 02 2 熱處理硬度 HRC52 56 導(dǎo) 柱 45 1 不平行度允差為 0 015 0 030 2 不垂直度允差為 0 015 0 030 3 調(diào)制處理硬度 HRC28 32 4 長(zhǎng)度每組幾件允差為 0 02 0 03 下 模 座 45 1 不平行度允差為 0 02 2 熱處理硬度 HRC40 50 壓 座 45 1 不平行度允差為 0 02 2 熱處理硬度 HRC40 45 接 桿 45 1 不垂直度允差為 0 02 2 調(diào)制熱處理硬度 HRC28 32 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 表 6 23 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 總結(jié)與展望 剛剛拿到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候相當(dāng)自信 覺(jué)得學(xué)了兩年的模具設(shè)計(jì) 一個(gè)不算 太復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)還不是手到擒來(lái) 隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的慢慢深入 之前的自信也一 點(diǎn)點(diǎn)的消減 到了最后只知道學(xué) 不停地看書(shū) 不停地思考 沉浸在模具設(shè)計(jì)這 門(mén)深且廣的學(xué)科之中 首先 我做的開(kāi)題報(bào)告的相關(guān)資料的查閱與收集 每讀一篇學(xué)術(shù)大拿們發(fā)表的 文章 就不得不對(duì)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)家們的奇思妙想所震驚 越加的是自己感覺(jué)到在 學(xué)校里學(xué)的那些自以為很到家的簡(jiǎn)陋知識(shí)簡(jiǎn)直連皮毛都算不上 各種前沿的技 術(shù) 各種可預(yù)期的發(fā)展 都使我這個(gè)見(jiàn)識(shí)淺薄的菜鳥(niǎo)對(duì)這些技術(shù)了解的欲望愈加 的強(qiáng)烈 也是我對(duì)模具設(shè)計(jì)的興趣也愈加的濃厚 特別是沖壓模具這一類(lèi)的大型 模具 幻想如果自己有一天能設(shè)計(jì)出一款幾十上百頓的大型模具并且能夠很好地 完成預(yù)定的工作 壽命比同類(lèi)的長(zhǎng) 價(jià)格比同類(lèi)的低 那是何等的一種享受 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 首先我查閱了大量關(guān)于模具設(shè)計(jì)的一些資料 模具行業(yè)的發(fā)展 是呈一個(gè)上升的趨勢(shì) 并且速度很快 可以說(shuō)是一個(gè)很有前景的產(chǎn)業(yè) 模具在工 業(yè)生產(chǎn)中的地位也越加的重要 生活中使用的生活用品 可以說(shuō) 90 以上都是由 模具生產(chǎn)出來(lái)的 地上跑的汽車(chē) 海里跑的輪船 天上飛的飛機(jī) 外殼或者許多 零件也都是模具中的沖壓模具做出來(lái)的 而另一個(gè)高速發(fā)展的模具行業(yè) 粉末冶 金模具 也由于汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展跟著迎來(lái)了的春天 如今許多高強(qiáng)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(lái)的 而且種類(lèi)也越 來(lái)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(jìn) 入這個(gè)行業(yè)并不是一個(gè)錯(cuò)誤的選擇 接下來(lái)根據(jù)老師給予的題目 剎車(chē)片的壓制成形 本來(lái)以為是沖壓模具的領(lǐng)域 但是經(jīng)過(guò)大量的查閱資料和了解 發(fā)現(xiàn)這是粉末冶金模具的領(lǐng)域 由于之前對(duì)粉 末冶金的知識(shí)接觸的并不是很多 但為了做好本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 在圖書(shū)館和網(wǎng)上耗 費(fèi)大量的時(shí)間自學(xué)了許多關(guān)于粉末買(mǎi)冶金和粉末冶金模具設(shè)計(jì)的只是 大大的充 實(shí)了自己 并對(duì)自己后一步模具設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ) 對(duì)于模具設(shè)計(jì) 我們首先就要先知道設(shè)計(jì)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(shí)際的設(shè)計(jì) 所以古往今來(lái)前人 總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)是必須要看的 比如 壓機(jī)的選用原則 需要根據(jù)壓坯的壓力 24 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 壓機(jī)的速度 批量的大小等等來(lái)進(jìn)行合理的選擇 同理 壓坯的設(shè)計(jì)和模具的選 擇也有許多在實(shí)際選擇中要遵守的準(zhǔn)則 由于自身能力水平的有限 許多要求也 可能沒(méi)有考慮進(jìn)去 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我會(huì)盡量注意 并且隨時(shí)隨地查閱資料來(lái)進(jìn) 行糾正 之后的就進(jìn)入了真正的模具設(shè)計(jì)和材料選擇的環(huán)節(jié) 在此過(guò)程中 我借鑒了許 多前輩的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 深刻的理解各種方案的優(yōu)缺點(diǎn) 并且在此基礎(chǔ)上 合理的 加入了自己的想法 經(jīng)過(guò)零件壓制的要求和實(shí)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(shè)計(jì) 根據(jù)書(shū)中的裝粉高度公式 計(jì)算出了陰模的 高度 再由陰模的高度 計(jì)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(jù)前輩們總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式和行業(yè)中的一些內(nèi)部規(guī)定 設(shè)定了各個(gè)部件的厚 度 并且 確定了連接方式 之后對(duì)于模具材料的選擇 也選擇了如今應(yīng)用最廣 并且各方面性能都很出色的 Cr12MoV 模具鋼來(lái)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(yīng)用最廣的 45 號(hào)鋼 應(yīng)用最廣并不代表最差 而是綜合性能最出色的體現(xiàn) 還有一方面就是模具設(shè)計(jì)并不能只看重模具的工作 性能出色與否 還要考慮當(dāng)零件損壞后更換是否方便并且便宜的情況 而 Cr12MoV 和 45 號(hào)鋼在這些方面可以說(shuō)是占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)的 當(dāng)全部設(shè)計(jì)完畢 選定了材料之后 并不是完結(jié) 之后還有許多事情要做 比 如接下來(lái)要做的強(qiáng)度的校核 選定了模具的形狀和材料 他們?cè)趬簷C(jī)下是否能在 規(guī)定的情況下完好地完成需要的動(dòng)作和能否承受壓機(jī)的壓力等等 由于經(jīng)驗(yàn)技術(shù) 和知識(shí)的限制 如壽命的計(jì)算并沒(méi)有科學(xué)的計(jì)算公式 只有每個(gè)師傅自己掌握的 一些經(jīng)驗(yàn)公式 使得本人沒(méi)有辦法對(duì)一些方面進(jìn)行校核 慚愧的同時(shí)并表示遺憾 之后是在加工和裝配式需要注意的問(wèn)題 其中最重要的就是各模具零件之間的 間隙問(wèn)題了 間隙的預(yù)留不能太小 否則會(huì)嚴(yán)重影響零件間的工作狀態(tài)并且使得 零件在壓機(jī)的壓力下加速磨損 大大減小使用壽命 還有出現(xiàn)崩裂的危險(xiǎn)情況 間隙過(guò)大會(huì)出現(xiàn)粉末泄露 運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)等狀況 所以間隙的適當(dāng)也是在模具設(shè)計(jì) 的過(guò)程中必須加以慎重考慮的 由于水平的限制 有許多應(yīng)該考慮的因素可能沒(méi) 有考慮到 希望在不遠(yuǎn)的將來(lái)能夠更進(jìn)一步 接下來(lái)要考慮的就是零件的粗糙度問(wèn)題了 特別是工作零件表面的粗糙度 一 定要加以重視 因?yàn)樵谫Y料中顯示 當(dāng)陰模粗糙度降低到一定程度時(shí) 零件的脫 25 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 模力竟然可以降到原來(lái)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(gè)很重要考慮因素 陰模型腔的硬度約為 62 65HRC 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 60 63HRC 為宜 其他零件的加工要求并不像主要零件這么嚴(yán) 但是粗糙度和平面度的要求也有 嚴(yán)格的要求 為了保證壓制出來(lái)的零件滿足初始的要求 各個(gè)零件的要求也不是 可有可無(wú)的陪襯 限于水平 各種計(jì)算出來(lái)的平面要求會(huì)有一定的錯(cuò)誤 感謝老 師的指正 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中 我深切的體會(huì)到了模具行業(yè)的旺盛活力和無(wú)限的發(fā)展 前景 每天都有新的技術(shù)出現(xiàn) 各種能夠用應(yīng)用于模具的新材料層出不窮 模具 的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地深入各個(gè)領(lǐng)域 制作的零件的復(fù)雜程度也越來(lái)越高 制作 出來(lái)的各方面的指標(biāo)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他制作方法 真正貫徹了多 快 好 省的各 項(xiàng)大環(huán)境的要求 把模具發(fā)展水平看成是一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平的體現(xiàn)之一還是有 一定的科學(xué)依據(jù)在里面的 這么一個(gè)在工業(yè)領(lǐng)域里極具代表行的產(chǎn)業(yè) 確實(shí)是一 個(gè)很好地標(biāo)志 在大學(xué)里選擇了模具方向的課程并沒(méi)有讓我感到失望 相信在不 遠(yuǎn)的將來(lái) 模具的發(fā)展不僅會(huì)在產(chǎn)量高 質(zhì)量好 材料省這些方面越來(lái)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(yuǎn)的將來(lái)就會(huì)實(shí)現(xiàn) 26 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 參考文獻(xiàn) 1 王樹(shù)勛 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè) M 華南理工大學(xué)出版社 1995 850 986 2 趙忠 周康 丁仁亮 金屬材料及熱處理 M 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 95 123 3 趙占西主編 材料成形技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社出版 2001 2 157 186 4 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 3 4 卷 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 258 291 5 Hydro froming Congress Hydroforming for large volume productionBochum Nov 4 5 1997 134 142 6 Keyes K A Pressworking Stampingsand dies Soc of Mfg Engrs 1980 57 65 7 LI Xiong ZHANG Hong bing RUAN Xue yu LUO Zhong hua ZHANG Yan Heat Treatment of Die and Mould Oriented Concurrent Design J Journal of Iron and Steel Research 2006 40 43 74 8 MPIF Powder Metallurgy Design Manual 3rd Edition Published by MPIF 1998 78 80 9 美國(guó)金屬協(xié)會(huì)主編 金屬手冊(cè) 第七卷 粉末冶金 第九版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 68 69 10 粉末冶金模具設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 粉末冶金模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1978 34 36 11 中國(guó)材料工程大典 第十四卷 粉末冶金材料工程 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 年 1 月 349 353 12 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 第四卷 鍛模與粉末冶金模具設(shè)計(jì) 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2003 13 韓鳳麟編著 粉末冶金機(jī)械零件 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1987 14 粉末冶金常用標(biāo)準(zhǔn)匯編 上 下冊(cè) 機(jī)械工業(yè)粉末冶金制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 2000 15 韓 鳳 麟 粉 末 冶 金 零 件 壓 制 成 形 中 裂 紋 的 成 因 與 對(duì) 策 粉 末 冶 金 技 術(shù) 1999 VOL 17 NO 3 209 215 16 余志勇 李亞軍 金屬粉末件鋼模壓制成形模具設(shè)計(jì)計(jì)算方法 鍛壓技術(shù) 2000 第 2 期 17 陳晨 粉末冶金模具設(shè)計(jì)中的印象因素 粉末冶金模具技術(shù) 2006 第 12 期 18 楊宏亮 粉末冶金模具設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用 模具制造 2003 第 11 期 19 韓鳳麟主編 粉末冶金模具模架使用手冊(cè) 中國(guó)機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會(huì) 北京 冶金工 業(yè)出版社 1998 27 汽車(chē)剎車(chē)片模具設(shè)計(jì) 20 韓鳳麟主編 中國(guó)模具工程大典第 6 卷 粉末冶金零件模具設(shè)計(jì) 北京 電子工業(yè)出版 社 2007 5 21 李書(shū)常 新編工模具鋼 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 38 28 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 致 謝 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 在理論知識(shí)的指導(dǎo)下 結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí) 和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 在老師和同學(xué)的幫助下 認(rèn)真獨(dú)立地完成了本 次畢業(yè)設(shè)計(jì) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 有很多實(shí)際操作和計(jì)算的地方 是我對(duì)本專(zhuān)業(yè) 的知識(shí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí) 深刻的認(rèn)識(shí)到模具行業(yè)不只是涇渭分明的塑料模具和 沖壓模具這種在學(xué)校分的很清晰的種類(lèi) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 還應(yīng)用了許多粉末 冶金模具的只是和理念 其中還夾雜著機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)算 強(qiáng)度的校核 材料的加 熱之后的熱效應(yīng)等等等等 可以說(shuō) 實(shí)際上模具是模具設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì) 材料學(xué) 熱工學(xué) 粉末冶金等許多學(xué)科綜合起來(lái)的一個(gè)高難度科目 做一個(gè)模具 說(shuō)簡(jiǎn)單很簡(jiǎn)單 幾塊鋼板拼出個(gè)零件的樣子 壓力機(jī)上下一沖就 完事了 但是在實(shí)際的生產(chǎn)中 由產(chǎn)量和精度還有壽命的要求 說(shuō)白了就是經(jīng)濟(jì) 性的要求 各種加工產(chǎn)業(yè)對(duì)模具的要求也越來(lái)越高 使得我們不得不想盡一切辦 法來(lái)提高模具各方面的性能 而且類(lèi)別也越來(lái)越細(xì) 說(shuō)實(shí)話 本來(lái)我學(xué)的只是塑 料模具和沖壓模具 幾乎沒(méi)怎么想過(guò)粉末冶金模具 可以說(shuō)思維已經(jīng)距現(xiàn)在了這 兩個(gè)方面 而這次粉末冶金模具的設(shè)計(jì) 通過(guò)大量的查閱資料 細(xì)細(xì)的琢磨 一 點(diǎn)一滴的積累 使我的思維打破了思維定勢(shì) 發(fā)現(xiàn)原來(lái)模具的領(lǐng)域有這么多可以 用來(lái)借鑒的交叉學(xué)科 而且其中的內(nèi)容是那么的豐富多彩 這一下是我的學(xué)習(xí)熱 情又一次高漲了起來(lái) 同業(yè)也深深為自己狹隘的思想感到慚愧 直到現(xiàn)在在才體 會(huì)到老師說(shuō)的那句話 模具看似簡(jiǎn)單 其實(shí)其中每一個(gè)邊角都蘊(yùn)含著無(wú)數(shù)的心 血 確實(shí)是這樣 為了完成一個(gè)成型動(dòng)作 真的可以說(shuō)是讓人煞費(fèi)苦心 抓破 頭皮 就連做夢(mèng)都能夢(mèng)到各種方案 從某中意義上來(lái)說(shuō) 這次意義非凡的經(jīng)歷 不僅培養(yǎng)和鍛煉了我查閱資料 獲取有價(jià)值信息的能力 還使得自己對(duì)信息的概 括整合多方面發(fā)散思考的有了很大的提高 總之 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉 是我對(duì)模具設(shè)計(jì)和模具制造的整個(gè)過(guò)程都有 了深刻的認(rèn)識(shí) 經(jīng)過(guò)一次次地修改 是我接受了一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)的學(xué)生應(yīng)該有 的鍛煉和考察 我很感謝老師和學(xué)校能給我這次機(jī)會(huì) 我是認(rèn)認(rèn)真真做完這次畢 業(yè)設(shè)計(jì)的 也是認(rèn)真對(duì)待自己的最后一次也是最重要的一次在校設(shè)計(jì)的 由于水 平有限 錯(cuò)誤和不足之處在所難免 希望各位老師和同學(xué)能夠指正 非常感謝 29