鎖殼沖裁模具設(shè)計-沖壓模具【含15張CAD圖紙和文檔全套】

ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計購買設(shè)計請充值后下載，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預(yù)覽，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。帶三維備注的都有三維源文件，由于部分三維子文件較多，店主做了壓縮打包，都可以保證打開的，三維預(yù)覽圖都是店主用電腦打開后截圖的，具體請見文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:1304139763 第 22 頁 共 23 頁設(shè)計用紙在沖壓過程模擬 - 產(chǎn)品和工藝設(shè)計最新應(yīng)用摘 要 工藝產(chǎn)品和工藝設(shè)計仿真都是目前正在實行產(chǎn)業(yè)。然而，一個變量數(shù)目會對輸入的準(zhǔn)確性和計算機(jī)預(yù)測的可靠性產(chǎn)生重大的影響。 曾經(jīng)進(jìn)行一項有關(guān)沖壓模擬能力評估預(yù)測的特點和其工藝條件部分的復(fù)雜形面形成了復(fù)合、工業(yè)零件的研究。在工業(yè)應(yīng)用中，下面是沖壓過程的進(jìn)行模擬測試達(dá)到的兩個目標(biāo)：（1）通過分析在產(chǎn)品設(shè)計階段、成形性及預(yù)測來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計；（2）在模具設(shè)計的前期階段減少試模時間和在沖壓加工過程中降低生產(chǎn)成本。為了達(dá)到這兩個目標(biāo)，有兩種方法可以選擇：一種是Pam-Stamp應(yīng)用法，一種是Intl工程系統(tǒng)有限元增量的動態(tài)程序法。很明顯第二個目標(biāo)方法比較好，因為它可以處理的實際沖壓中的大多數(shù)參數(shù)。FAST_FORM3D，一個單步有限元程序的成型技術(shù)，匹配第一個目標(biāo)，因為它只需零件幾何形狀復(fù)雜的過程，而不是信息。在以往的研究表明，這些兩個沖壓守則也適用于制造汽車和工程機(jī)械所使用的復(fù)雜形狀部件。對在沖壓成形性預(yù)測問題的能力進(jìn)行了評價。本文回顧了這一研究結(jié)果，并總結(jié)了有限元模擬程序所取得結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。 在另一項研究中，對控制壓邊力（BHF）在半球狀圓頂平底杯拉深中的影響進(jìn)行了研究。高性能的標(biāo)準(zhǔn)汽車材料鋁鎮(zhèn)靜高質(zhì)量鋼（AKDQ），以及如高強(qiáng)度鋼板、烘烤硬鋼、鋁6111等。已經(jīng)確認(rèn)不同的壓邊力可以改善圓頂杯的應(yīng)變分布。關(guān)鍵詞：沖壓；過程刺激；工藝設(shè)計1.簡介對于形狀復(fù)雜的板材（如汽車覆蓋件金屬沖壓件的設(shè)計過程，包括決策的許多階段）的設(shè)計過程是一個非常昂貴和耗時的過程。在目前的工業(yè)上，許多工程決策是基于工作人員的經(jīng)驗和他們的知識，這些決策通常是經(jīng)過軟工裝模具成型階段和硬模選拔賽驗證階段后才做出的。很多時候軟、硬工具必須重新編制，甚至重新設(shè)計和提供的零件到達(dá)可接受的質(zhì)量水平。 現(xiàn)在將最好的設(shè)計過程列在圖1中。在這個設(shè)計過程中，經(jīng)驗豐富的產(chǎn)品設(shè)計人員會使用一個稱為一步有限元法的專門設(shè)計的軟件來估計其設(shè)計成形性。這將使產(chǎn)品的設(shè)計者在確定設(shè)計路線之前，以及昂貴的模具已經(jīng)制造出來之前做必要的修改。一步法有限元法特別適合用于產(chǎn)品分析，因為它不需要粘結(jié)劑、附錄、甚至絕大多數(shù)工藝條件。通常方法不可用在產(chǎn)品設(shè)計階段。一步法有限元法也很容易掌握，計算速度快，這使得設(shè)計人員能夠發(fā)揮“如果”沒有太多的時間投資。 圖- 1 金屬薄板沖壓件的參考設(shè)計過程。 一旦產(chǎn)品已經(jīng)設(shè)計和經(jīng)過驗證，開發(fā)項目將進(jìn)入“零時間”階段，并傳遞到模具設(shè)計階段。模具設(shè)計人員會確認(rèn)他們自己的增量有限元程序的有關(guān)設(shè)計并進(jìn)行必要的設(shè)計變更，甚至優(yōu)化工藝參數(shù)，確保不只是最低的可接受的零件質(zhì)量，而是最高達(dá)到的質(zhì)量。這增加了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且增加過程的成品率。增量有限元法特別適合于模具設(shè)計分析，因為它確實需要粘合劑，附錄，以及已知的模具設(shè)計或渴望被人知道的過程。驗證制造模具的設(shè)計后就會直接進(jìn)入了艱苦的生產(chǎn)加工和被驗證階段，在此期間，將與物理原型零件對比著進(jìn)行，試用時間應(yīng)該減少由于先前的數(shù)值驗證。重新設(shè)計和成型，由于不可預(yù)見的問題，再制造模具應(yīng)該是過去的事情。試用時間減少和消除重新設(shè)計/再制造所用的時間應(yīng)該超過彌補(bǔ)進(jìn)行數(shù)值驗證、試模、加工過程所用的時間。對于薄板沖壓件生產(chǎn)商而言，沖壓工藝的優(yōu)化也是非常重要的。通過適度增加壓力機(jī)設(shè)備的投資、并使用模具成型、一個人可以控制多個沖壓過程。據(jù)記載，壓邊力是板料成形過程中最敏感的工藝參數(shù)之一，因此可用于精確控制變形過程。通過控制壓邊力在功能和壓應(yīng)力的位置等有效措施,提高粘結(jié)劑的外圍的應(yīng)變分布的小組提供了新增的強(qiáng)度和剛度,降低了面板和殘余應(yīng)力的回彈程度,提高產(chǎn)品品質(zhì)和穩(wěn)定性。通過控制作為壓應(yīng)力和周圍的粘結(jié)劑邊緣位置的函數(shù)壓邊力，可以提高面板強(qiáng)度和剛度，減少面板回彈和殘余應(yīng)力應(yīng)變分布，提高產(chǎn)品質(zhì)量和過程的穩(wěn)定性。一種廉價的工業(yè)質(zhì)量體系，目前正在制定在緊急救濟(jì)協(xié)調(diào)員/ NSM采用了液壓和氮的結(jié)合，如圖2所示。使用壓邊力控制也可以允許工程師設(shè)計更具有侵略性的板窗利用所提供的增加壓邊力控制成形性。 圖2. 壓邊力控制系統(tǒng)和模具正在開發(fā)的ERC / NSM實驗室1.對設(shè)計過程的三個獨立階段研究進(jìn)行了研究將會在下一節(jié)描述產(chǎn)品的設(shè)計階段，其中一個步驟是有限元程序FAST_FORM3D（成型技術(shù)）的驗證，作為實驗室和工業(yè)的一部分，用來預(yù)測毛坯最佳形狀的研究。第4節(jié)總結(jié)了模具的設(shè)計階段，其中一個實際的工業(yè)平板是用來驗證的增量有限元程序的PAM Stamp系統(tǒng)（國際工程系統(tǒng)）的研究。第5節(jié)覆蓋了在實驗室研究壓邊力控制應(yīng)變分布在深沖、半球形、圓頂平底杯的影響。2 產(chǎn)品仿真 - 應(yīng)用這項調(diào)查的目的是為了驗證FAST_FORM3D系統(tǒng)，確定FAST_FORM3D對毛坯形狀預(yù)測的能力，并確定一步有限元法在產(chǎn)品設(shè)計過程中是怎么實施的。成型技術(shù)提供了他們的一步法有限元代碼和培訓(xùn)中心的FAST_FORM3D / NSM為目的的基準(zhǔn)和研究。FAST_FORM3D并不等同于變形歷史。相反，它將項目上一個平面或可展曲面零件幾何形狀和重新定位的最后節(jié)點和元素，直至達(dá)到最低能量狀態(tài)。這個過程是計算速度比就像是PAM Stemp的增量模擬，也使得假設(shè)增多。FAST_FORM3D能評價和估計最優(yōu)毛坯矩形件的結(jié)構(gòu)，也是一個強(qiáng)有力的工具，產(chǎn)品設(shè)計師由于其速度和使用的安逸性，但是在這時期的幾何是不可用的。為了驗證FAST_FORM3D，我們比較分析其與毛坯形狀預(yù)測預(yù)報方法的毛坯形狀。該零件的幾何形狀如圖3所示是一個長15英寸、寬5英寸、深12英寸有一個1英寸直角法蘭盤英寸。表1列出了工藝條件下使用，圖4顯示了使用Romanovski零件毛坯形狀的實證法和滑移線場的方法來預(yù)測毛坯形狀的原理。 圖. 3 矩形幾何用于FAST_FORM3D驗證表1 為FAST_FORM3D矩形驗證過程中使用參數(shù)圖4。使用手工計算毛坯長方形盤的外形設(shè)計。 （一）Romanovski的經(jīng)驗方法；（二）滑移線場分析方法。圖5（a）給出了預(yù)測從Romanovski法，滑移線場方法，幾何形狀和FAST_FORM3D空白?？瞻仔螤钔庠诮锹淅锏貐^(qū)，但不同的側(cè)面區(qū)域很大。圖5（二）- （c）顯示抽簽中模式后的矩形繪制過程。平移由Pam-Stemp模擬預(yù)測空白的每個形狀。抽簽中地區(qū)在彎道很好匹配所有三個長方形盤模式?；凭€場方法，雖然沒有達(dá)到目標(biāo)區(qū)域在身邊1英寸法蘭，而Romanovski和FAST_FORM3D方法實現(xiàn)了1英寸法蘭在身邊地區(qū)相對較好。此外，只有FAST_FORM3D毛坯同意在角落里/側(cè)過渡區(qū)。此外，F(xiàn)AST_FORM3D毛坯比Romanovski具有較好的應(yīng)變分布和更低的峰值應(yīng)變比，由圖6中可以看到。圖5 各種毛坯形狀預(yù)測和帕姆印花仿真結(jié)果為長方形鍋。 （一）三預(yù)測空白形狀;（二）變形滑移線領(lǐng)域的毛坯;（三）畸形Romanovski毛坯;（四）畸形FAST_FORM3D毛坯圖6 比較應(yīng)變泛用長方形的PAM Stemp形狀分布的各種毛坯。 （一）變形Romanovski毛坯;（二）畸形FAST_FORM3D毛坯。若要繼續(xù)此驗證研究，從小松制作工業(yè)部分被選中，并在圖7（a）所示。我們預(yù)計的一個最優(yōu)幾何FAST_FORM3D空白的實驗裝置，正如所見，毛坯很相似，但有一些差異，最終的零件毛坯形狀,如圖7(b)。圖7 儀器FAST_FORM3D模擬結(jié)果包括最終驗證。 （一）FAST_FORM3D成形性能的比較；（二）預(yù)測與實驗的毛坯形狀比較。接下來,我們模擬了沖壓的毛坯和FAST_FORM3D使用Pam-Stamp實驗毛坯。我們通過比較兩者的計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)預(yù)測的零件幾何形狀 (圖8)，發(fā)現(xiàn)FAST_FORM3D是更精確的。一個不錯的特征是,FAST_FORM3D能顯示“失敗”的部分情節(jié)的輪廓曲線，對失敗限制示于圖7(A)?？傊? FAST_FORM3D在預(yù)測的實驗室和工業(yè)部件的最佳形狀成功的毛坯。這表明，F(xiàn)AST_FORM3D可以成功地用于評估產(chǎn)品設(shè)計成形性的問題。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯誤實驗多小時可能被淘汰使用FAST_FORM3D和更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開發(fā)出來。圖 8。比較FAST_FORM3D和實驗儀器的零件形狀。 （一）實驗開發(fā)毛坯形狀和CAD幾何;（二）優(yōu)化毛坯形狀和FAST_FORM3D的CAD幾何。3 模具和工藝模擬- 應(yīng)用為了在研究模具設(shè)計過程中緊密合作，一個由日本小松制作所和ERC/ NSM組成的小組。與形成問題的一個生產(chǎn)小組選擇了小松。該面板是挖掘機(jī)的駕駛室左側(cè)內(nèi)板，如圖9所示。是的幾何簡化為一個實驗實驗室死亡，同時保持該小組的主要特征。在實驗進(jìn)行過程中小松使用表2所示的條件。一個成形極限圖（FLD）研制了用于繪圖品質(zhì)采用穹頂鋼和視覺測試應(yīng)變測量系統(tǒng)，并在圖10所示。在實驗中使用三壓邊力分別是（10，30，50噸）以確定其效果。每個模擬實驗條件進(jìn)行了增量在ERC/ NSM使用PAM-Stemp。圖9 挖掘機(jī)的駕駛室，左側(cè)內(nèi)板表2機(jī)艙內(nèi) 的工藝條件調(diào)查圖10 在機(jī)艙內(nèi)調(diào)查所使用的繪圖優(yōu)質(zhì)鋼成形極限圖。在10噸的條件下發(fā)生起皺的實驗部分，如圖11所示。在30噸條件下發(fā)生皺紋被淘汰，如圖12所示。對這些實驗結(jié)果進(jìn)行了PAM Stemp模擬預(yù)測，如圖13所示。 30噸壓力的測量小組以確定材料畫中的模式。這些測量結(jié)果進(jìn)行了比較與預(yù)測材料繪制在圖14研究。效果是非常良好，只有10毫米，最大的錯誤。一個輕微的頸部，觀察小組的30噸，如圖13所示。在50噸時，面板上會出現(xiàn)明顯的骨折起皺。圖11 皺褶實驗室機(jī)艙內(nèi)板，壓邊力= 10噸圖12 壓邊力=30噸機(jī)艙內(nèi)的實驗室和頸縮變形階段。 （一）實驗毛坯;（二）實驗小組，形成了60;（三）實驗小組，完全形成;（四）實驗小組，縮頸細(xì)節(jié)。圖13 預(yù)測和在實驗室客艙內(nèi)消除皺紋。 （a）預(yù)期的幾何形狀，壓邊力= 10噸;（二）預(yù)測的幾何形狀，壓邊力= 30噸圖14 在實驗室內(nèi)艙預(yù)測與實測比較所得出的結(jié)果，壓邊力= 30噸。應(yīng)變測量系統(tǒng)測量了每個小組的結(jié)果，其結(jié)果如圖15所示。從每個小組有限元模擬的預(yù)測在圖16所示。這些預(yù)測和測量吻合有關(guān)的應(yīng)變分布，不同的壓邊力對結(jié)果的影響不大。雖然趨勢是代表，壓邊力的影響往往在模擬的壓力更多的本地化的方式相比，測量。然而，這些預(yù)測表明， PAM Stemp正確預(yù)測了頸縮和斷裂在30和50噸時發(fā)生。關(guān)于摩擦應(yīng)變分布的影響進(jìn)行了研究,如圖17模擬圖所示。圖 15 機(jī)艙內(nèi)的實驗室試驗應(yīng)變測量。 （一）測量應(yīng)變，壓邊力= 10噸（面板皺）（二）測量應(yīng)變，壓邊力= 30噸（面板頸）;（三）測量應(yīng)變，壓邊力=50噸（面板裂縫）。圖。16。機(jī)艙內(nèi)的實驗室應(yīng)變有限元預(yù)測。 （a）預(yù)期的壓力，壓邊力= 10噸;（二）預(yù)測的壓力，壓邊力= 30噸;（三）預(yù)測的壓力，壓邊力= 50噸。圖17 實驗室內(nèi)預(yù)測效應(yīng)摩擦機(jī)艙內(nèi)，壓邊力= 30噸。 （a）預(yù)期的壓力，=0.06；（二）預(yù)測應(yīng)變，=0.10。它們的比較結(jié)果摘要列于表3中，此表顯示，模擬預(yù)測了在實驗條件下每一株測量系統(tǒng)實驗觀測結(jié)果。這表明，PAM-Stemp可以用來評估成形模具設(shè)計相關(guān)的問題。表3客艙內(nèi)的研究結(jié)果摘要4. 壓邊力控制- 應(yīng)用這次調(diào)查的目的是確定各種高性能材料在半球狀，圓頂平底，深拉杯深沖性能（見圖18），并探討不同時間的變壓邊力上進(jìn)行了拉伸試驗，以確定這些材料進(jìn)行分析和模擬輸入到流動應(yīng)力和各向異性特征（見圖 19和表5）。在被調(diào)查的材料包括AKDQ鋼、高強(qiáng)度鋼、烘烤硬鋼、鋁6111（見表4）。圖18 巨形杯模具的幾何形狀表4用于材料研究的圓頂杯圖19 鋁6111，AKDQ，強(qiáng)度高，烤硬鋼的拉伸試驗結(jié)果。 （一）拉伸試樣裂隙；（二）應(yīng)力/應(yīng)變曲線。表5 鋁6111、AKDQ、烤硬鋼的高強(qiáng)度拉伸試驗數(shù)據(jù)值得注意的是流動應(yīng)力和AKDQ烤硬鋼曲線非常類似，但是在5的時候伸長率減少類似烤硬。雖然高強(qiáng)度鋼和鋁6111的伸長率很相似，但是其N值比鋁6111的值大兩倍。此外， AKDQ的R值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，而烤硬接近1，鋁6111遠(yuǎn)小于1。在這次調(diào)查中的壓邊力用型材時間變量中包含常數(shù)，線性減少，脈動（見圖20）。為AKDQ鋼的實驗條件進(jìn)行了模擬使用的PAM -Stemp增量代碼。斷裂、皺紋的例子，和良好的實驗室杯圖21所示以及對模擬圖像皺杯。圖20.用于研究剖面圓頂杯的壓邊力時間。 （一）固定壓邊力;（二）斜壓邊力;（三）脈動壓邊力。圖 21。模擬實驗和圓頂杯。 （一）實驗好杯；（b）實驗裂隙杯；（三）實驗皺杯；（四）模擬皺杯對深沖性能進(jìn)行了實驗研究限制使用固定壓邊力。這項研究的結(jié)果顯示在表6 此表顯示，AKDQ的沖壓性能最大，而鋁的最小而烤硬、高強(qiáng)度鋼的性能中等。對AKDQ的連續(xù)應(yīng)變分布、脈動壓邊力進(jìn)行了比較實驗圖22，模擬圖23。這兩個模擬和實驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斜坡的壓邊力軌跡對于提高應(yīng)變分布情況是最好的。不僅減少了骨折的可能性降低峰值高達(dá)5，而且還降低應(yīng)變地區(qū)的增加。這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性。表6。恒定壓邊力限制的頂燈杯的沖壓性能圖22。時間變量對AKDQ鋼圓頂杯壓邊力變化的實驗圖23。時間變量對AKDQ鋼圓頂杯壓邊力變化的模擬實驗脈動壓邊力在調(diào)查的頻率范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)有對應(yīng)變分布的影響。這可能是由于這一事實的脈動頻率進(jìn)行了測試只有1赫茲。從其他研究人員以前的實驗可知，適當(dāng)?shù)念l率范圍是從5到25赫茲。AKDQ從模擬和實驗載荷行程曲線比較圖24所示。良好的協(xié)議被發(fā)現(xiàn)的情況下=0.08。這表明，有限元模擬可以用來評估成形性，可以通過使用壓邊力控制技術(shù)獲得改善。圖24.KDQ穹頂鋼杯的比較實驗與模擬負(fù)載沖程曲線5 結(jié)論和未來工作在本文中，我們評價一個復(fù)雜的沖壓件的改進(jìn)設(shè)計過程中，涉及消除了軟模具相結(jié)合的產(chǎn)品和工藝驗證使用單步和增量有限元模擬。此外，改進(jìn)工藝，提出了壓邊力控制實施以提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性組成三個獨立的調(diào)查分析，總結(jié)其在設(shè)計過程的各個階段。首先，產(chǎn)品設(shè)計階段進(jìn)行了調(diào)查與實驗室和一個步驟有限元程序FAST_FORM3D和評估的能力，在產(chǎn)品設(shè)計成形性問題所涉及的工業(yè)驗證。 FAST_FORM3D在預(yù)測中矩形工業(yè)儀表盤和蓋形狀最佳空白成功。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯誤實驗多小時可能被淘汰使用FAST_FORM3D和更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開發(fā)出來。 其次，模具設(shè)計階段進(jìn)行了調(diào)查實驗室和增量代碼的PAM Stemp系統(tǒng)的工業(yè)驗證和評估的能力，形成與模具設(shè)計有關(guān)的問題。這項調(diào)查表明，PAM的郵票可以預(yù)測應(yīng)變分布，起皺，頸縮和斷裂，至少一個遠(yuǎn)景以及應(yīng)變各種條件下的實驗測量系統(tǒng)。 最后，工藝設(shè)計階段的調(diào)查，對質(zhì)量可與壓邊力控制技術(shù)的實現(xiàn)實現(xiàn)改善的實驗研究。在此調(diào)查，半球狀，圓頂平底高峰株，杯子的拉伸值都被減少了5，從而減少了皺折的可能性，并降低了應(yīng)變區(qū)強(qiáng)度。這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的穩(wěn)定性?？梢灶A(yù)計，深沖性能將會在不斷優(yōu)化的壓邊力中逐漸增強(qiáng)。此外，在實驗測量和數(shù)值模擬預(yù)測中發(fā)現(xiàn)負(fù)載行程曲線，表明有限元模擬可以用來評估成形性，可控制壓邊力技術(shù)，使用得到改善。 1模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展將起越來越大的作用。1989年3月國務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備)，確立模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。據(jù)統(tǒng)計，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)和無線電行業(yè)，這個比例也超過60。例如飛機(jī)制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過三萬套，其中主機(jī)八千套、發(fā)動機(jī)二千套、輔機(jī)二萬套。從產(chǎn)值看，80年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，到2000年，產(chǎn)品盡件粗加工的75%、精加工的50將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成，50以上的金屬板材、80以上的塑料都特通過模具轉(zhuǎn)化成制品。 2模具的歷史發(fā)展模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來的。19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)(槍炮的彈殼)、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展，沖模得到廣泛使用。二次大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車、電子儀器、照相機(jī)、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時美國的沖壓技術(shù)走在前列許多模具先進(jìn)技術(shù)，如簡易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動化技術(shù)，大多起源于美國；而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(shù)，蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。50年代，模具行業(yè)工作重點是根據(jù)訂戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具。模具設(shè)計多憑經(jīng)驗，參考已有圖紙和感性認(rèn)識，對所設(shè)計模具零件的機(jī)能缺乏真切了解。從1955年到1965年，是壓力加工的探索和開發(fā)時代對模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分橋，并把這些知識不斷應(yīng)用于現(xiàn)場實際，使得沖壓技術(shù)在各方面有飛躍的發(fā)展。其結(jié)果是歸納出模具設(shè)計原則，并使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、梅具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)，從而使沖壓加工從儀能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階段。進(jìn)入70年代向高速化、啟動化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、商壽命、高精度助多功能自動校具。其代表是多達(dá)別多個工位的級進(jìn)模和十幾個工位的多工位傳遞模。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出既有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機(jī)彎曲機(jī)。在此期間，日本站到了世界最前列其模具加工精度進(jìn)入了微米級，模具壽命，合金工具鋼制造的模具達(dá)到了幾千萬次，硬質(zhì)合金鋼制造的模具達(dá)到了幾億次p每分鐘沖壓次數(shù)，小型壓力機(jī)通常為200至300次，最高為1200次至1500次。在此期間，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新快、用期短(如汽車改型、玩具翻新等)的需要，各種經(jīng)濟(jì)型模具，如鋅落合金模具、聚氨酯橡膠模具、鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展。從70年代中期至今可以說是計算機(jī)輔助設(shè)計、輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時代。隨著模具加工精度與復(fù)雜性不斷提高，生產(chǎn)周期不斷加快，模具業(yè)對設(shè)備和人員素質(zhì)的要求也不斷提高。依靠普通加工設(shè)備，憑經(jīng)驗和手藝越來越不能滿足模具生產(chǎn)的需要。90年代以來，機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)緊密結(jié)合，發(fā)展了NC機(jī)床，如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花機(jī)床、數(shù)控銑床、數(shù)控坐標(biāo)磨床等。而采用電子計算機(jī)自動編程、控制的CNC機(jī)床提高了數(shù)控機(jī)床的使用效率和范圍。近年來又發(fā)展出由一臺計算機(jī)以分時的方式直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床的NNC系統(tǒng)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)也逐步進(jìn)入模具生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，包括設(shè)計、制造、管理等。國際生產(chǎn)研究協(xié)會預(yù)測，到2000年，作為設(shè)計和制造之間聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動設(shè)計的最根本點是必須確立模具零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。要擺脫過去以人的思考判斷和實際經(jīng)驗為中心所組成的設(shè)計方法，就必須把過去的經(jīng)驗和思考方法，進(jìn)行系列化、數(shù)值化、數(shù)式化，作為設(shè)計準(zhǔn)則儲存到計算機(jī)中。因為模具構(gòu)成元件也干差萬別，要搞出一個能適應(yīng)各種零件的設(shè)計軟件幾乎不可能。但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大，模具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律，放可總結(jié)歸納，為自動設(shè)計提供軟件。如日本某公司的CDM系統(tǒng)用于級進(jìn)模設(shè)計與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模板尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序(為數(shù)控加工中心和線切割編程)等，所用時間由手工的20%、工時減少到35小時；從80年代初日本就將三維的CADCAM系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具。目前，在實體件的掃描輸入，圖線和數(shù)據(jù)輸入，幾何造形、顯示、繪圖、標(biāo)注以及對數(shù)據(jù)的自動編程，產(chǎn)生效控機(jī)床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達(dá)到較高水平；計算機(jī)仿真(CAE)技術(shù)也取得了一定成果。在高層次上，CADCAMCAE集成的，即數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，可以互相直接傳輸信息實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。目前國外僅有少數(shù)廠家能夠做到。3我國模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國大部分企業(yè)均設(shè)有模具車間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個概念。生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟(jì)效益較差。模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達(dá)200億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的60左右，還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，國內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長壽命的模具還主要依靠進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，1997年進(jìn)口模具價值6.3億美元，這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具；1997年出口模具僅為7800萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力，是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。3.1 模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計算，目前我國沖壓模占50左右，塑料成形模約占20，拉絲模（工具）約占10，而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40以上。我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到35um，有50個以上的級進(jìn)工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進(jìn)水平。我國的塑料成形模具設(shè)計，制作技術(shù)起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達(dá)70以上，仍占主導(dǎo)地位。一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達(dá)到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達(dá)到了80年代中期至90年代初期的國際先進(jìn)水平。3.2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。 在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計與制造模具方面，無論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近10多年來引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計算機(jī)制式（IBM微機(jī)及其兼容機(jī)、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運(yùn)算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設(shè)備近年來才開展這項工作；在應(yīng)用CAPP技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在我國才剛起步。計算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設(shè)備簡陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識面寬、知識結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8%12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識老化，知識結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計、制造的技術(shù)水平難以提高。3.3 模具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應(yīng)上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點，但因渠道不暢、技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應(yīng)用不多。模具加工的輔助材料和專用技術(shù)近年來雖有所推廣應(yīng)用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術(shù)，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術(shù)、模具表面熱處理技術(shù)、模具導(dǎo)向副潤滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤滑技術(shù)、模具去應(yīng)力技術(shù)、模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)也還缺少知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。 我國的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應(yīng)，模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差。3.4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀我國的模具工業(yè)相對較落后，至今仍不能稱其為一個獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù)；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相類似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關(guān)，跨行業(yè)，跨部門管理困難很多。 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車間、分廠在內(nèi)，技術(shù)改造后不能很快收回其投資，甚至負(fù)債累累，影響發(fā)展。 雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車間、分廠技術(shù)力量強(qiáng)，設(shè)備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設(shè)備利用率低。 我國模具價格長期以來同其價值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟(jì)效益小，社會效益大”的現(xiàn)象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩?biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類不正常現(xiàn)象存在。4模具的發(fā)展趨勢4.1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展（1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計高級渲染、塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。（2）模具設(shè)計、分析及制造的三維化傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設(shè)計軟件，可進(jìn)行交互式3D型腔、型芯設(shè)計、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計。澳大利亞Moldflow公司的三維真實感流動模擬軟件MoldflowAdvisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。國內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的Z-mold軟件。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗等。（3）模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。美國在其21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略中指出，到2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。4.2 模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展（1）模具檢測設(shè)備的日益精密、高效 精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設(shè)備的要求越來越高。現(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)23m，目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標(biāo)測量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250mm3250mm三坐標(biāo)測量機(jī)，還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀，率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現(xiàn)了從測量實物建立數(shù)學(xué)模型輸出工程圖紙模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括：英國雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實現(xiàn)激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補(bǔ)，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測頭掃描精度達(dá)0.02mm。另外德國GOM公司的ATOS便攜式掃描儀，日本羅蘭公司的PIX-30、PIX-4臺式掃描儀和英國泰勒霍普森公司TALYSCAN150多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價化和功能復(fù)合化等特點。（2）數(shù)控電火花加工機(jī)床 日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅(qū)動反應(yīng)快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制、PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術(shù)。（3） 高速銑削機(jī)床(HSM)銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的510倍)及可加工硬材料(60HRC)等諸多優(yōu)點。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動加工中心，其機(jī)床定位精度可達(dá)8m，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉(zhuǎn)速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床，其加工范圍達(dá)2500mm5000mm1800mm，轉(zhuǎn)速達(dá)20500r/min，切削進(jìn)給速度達(dá)20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。4.3 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比，快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)具有制模周期短、成本較低的特點，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的模具制造技術(shù)，具體主要有以下一些技術(shù)。 (1)快速原型制造技術(shù)(RPM)。它包括激光立體光刻技術(shù)(SLA) ；疊層輪廓制造技術(shù)(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù)(SLS) ；熔融沉積成形技術(shù)(FDM) 和三維印刷成形技術(shù)(3D-P)等。 (2)表面成形制模技術(shù)。它是指利用噴涂、電鑄和化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)。 (3)澆鑄成形制模技術(shù)。主要有鉍錫合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、樹脂復(fù)合成形模具技術(shù)及硅橡膠制模技術(shù)等。 (4)冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)。 (5)無模多點成形技術(shù)。 (6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術(shù)。(7)模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實型鑄造、負(fù)壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造及失蠟精鑄等技術(shù)。 (8)其他方面技術(shù)。如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓單元組合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。4.4 模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。4.5 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復(fù)合化、超塑性成形、塑性精密成形技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形技術(shù)等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。畢業(yè)設(shè)計課 題 名 稱 鎖殼沖裁模具設(shè)計 計 算 內(nèi) 容說 明目錄前言 3 第1章 工藝分析工藝方案的確定101.3 零件材料性能分析及工件工藝性分析101.4 零件工藝性的分析 121.6 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式14第2章 工作原理16第3章 工藝設(shè)計及排樣方案 173.2 確定排樣方式和計算材料利用率19第4章 工作零件設(shè)計 22第5章 參考資料 30第6章 總結(jié) 31 計 算 內(nèi) 容說 明 前 言模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，他它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓和鍛造方式使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的；金屬壓鑄件、粉末冶金零件以及塑件、陶瓷、橡膠、玻璃等非金屬制件，絕大多數(shù)也是通過模具成形的。由于模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料、低成本等特點，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟(jì)各部門，特別是汽車、拖拉機(jī)、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)在，模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因此引起各個國家的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會的原動力”，在德國則冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”。因此可以斷言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，模具技術(shù)也會不斷發(fā)展，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。模具是高科技含量的產(chǎn)品，是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，并用于特定產(chǎn)品生產(chǎn)而被特殊制作的工藝裝備，隨著工業(yè)產(chǎn)品向多樣化發(fā)展，模具生產(chǎn)從形狀、尺寸、數(shù)量、材料、結(jié)構(gòu)、精度、使用條件及壽命等方面，向著多樣化發(fā)展的傾向也日趨明顯。模具基本上是按訂貨合同單件生產(chǎn)，因此，模具產(chǎn)品的多樣性及單件生產(chǎn)的技術(shù)特點十分突出。所以，工廠的設(shè)計、工藝、工藝裝備和管理等，都要適應(yīng)這個技術(shù)特點。大部分精密復(fù)雜模具都需要高精度機(jī)床加工，檢測設(shè)備要求精密度更高。模具加工技術(shù)集中了機(jī)械、電子乃至化學(xué)和光學(xué)等工業(yè)技術(shù)的精華。同時，模具對熟練技工的依賴程度遠(yuǎn)比其他加工業(yè)要大。因此，技術(shù)的先進(jìn)性及對熟練技巧的依靠性也是模具產(chǎn)品的技術(shù)特點。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，特別是信息技術(shù)等高新技術(shù)在模具設(shè)計制造上的應(yīng)用日漸廣泛和高新技術(shù)對模具提出的要求越來越高，模具的高新技術(shù)特點將日益明顯，而對熟練技巧的依靠性將逐步淡化。 計 算 內(nèi) 容說 明作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備，模具在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。80年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入，例如科龍、美的、康佳和威力等集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。例如，江蘇無錫的微研有限公司為一日本獨資企業(yè)，員工有200余人，擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備60余臺，1998年其模具產(chǎn)值超過2億元。中國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進(jìn)步。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個，壽命12億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5K大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的計 算 內(nèi) 容說 明比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口。但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在： 產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對模具的需求越來越大。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要，只達(dá)到70左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，生產(chǎn)周期長。另外，設(shè)計和制造工藝水平還不能完全適應(yīng)發(fā)展的需要。 企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，而國外70以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益俱佳。 產(chǎn)品水平 ：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項指標(biāo)與國外相比的差距都十分明顯。 此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強(qiáng)。 針對不足和模具市場巨大的潛力，根據(jù)我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀，并聯(lián)系國際先進(jìn)水平，中國模具工業(yè)協(xié)會協(xié)助政府制定了我國模具行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃，確定模具工業(yè)重點發(fā)展領(lǐng)域有三方面：一是對整個模具行業(yè)發(fā)展有重要影響的主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；二是技術(shù)含量高，反映模具制造水平和發(fā)展方向的模具；三是目前大量進(jìn)口的中高檔模具。重點發(fā)展的模具產(chǎn)品主要有：模架，包括冷沖模架、塑料模架和壓鑄模架等；模具導(dǎo)向件，包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板及無油潤滑 說明 計 算 內(nèi) 容說 明導(dǎo)向件等；推桿、推管，包括塑料模用及壓鑄模用的異型推桿等；熱流道元件，包括內(nèi)熱式、外熱式、閥式和管式等；彈性元件，包括矩形彈簧、聚氨酯彈性體和氮氣缸等；小型標(biāo)準(zhǔn)件，包括標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、澆口套、定位圈和拉鉤等；汽車覆蓋件模具，特別是轎車所需的覆蓋件模；精密沖壓模，包括多工位級進(jìn)模、厚板精沖模和硬質(zhì)合金多功能復(fù)合模等；大型塑料模，包括汽車飾件模和家電塑殼模等；精密塑料模，包括塑封模和多層多腔、多材質(zhì)、多色精密塑料模；大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模，包括用于鋁、鎂、鋅、銅及其合金壓鑄的模具；大型、精密鍛模；子午線輪胎橡膠模；長壽命玻璃、陶瓷模；快速經(jīng)濟(jì)模具；多工位冷鐓模及擠壓模；塑料型材及塑料管路模具。希望在模具企業(yè)的整體實力有進(jìn)一步提升，重點、骨干企業(yè)可以達(dá)到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年，如果做不到60%任務(wù)的完成，那么計劃就會失敗，而模具失敗了，對整個工業(yè)都會有影響。 近年來，外企進(jìn)入中國, 加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價格方面的惡性競爭。為了避免因為暫時的利益而損失長遠(yuǎn)和整體的發(fā)展，未來一年中，行業(yè)協(xié)會也將加強(qiáng)模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價格水平。同時，研究國際模具價格水平，以對行業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和信息溝通。在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室，上海交通大學(xué)CAD國家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國家工程 計 算 內(nèi) 容說 明 研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 (1)沖模技術(shù) 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。在設(shè)計制造方法和技術(shù)手段方面不斷改善，在轎車模具國產(chǎn)化方面邁出了可喜的步伐。 多工位級進(jìn)模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密模具品種。目前，國內(nèi)已可制造具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密自動疊片多功能模具。生產(chǎn)的電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級進(jìn)模的步距精度可達(dá)20m，壽命達(dá)到1億次以上。其他的多工位級進(jìn)模，如用于集成電路引線框架的2030工位的級進(jìn)模，用于電子槍零件的硬質(zhì)合金級進(jìn)模和空調(diào)器散熱片的級進(jìn)模，也已達(dá)到較高的水平。 (2)塑料模具技術(shù) 近年來，塑料模具發(fā)展很快，在國內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴(kuò)大。電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國內(nèi)生產(chǎn)。重量達(dá)1020噸的汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具和多達(dá)600腔的塑封模具已可自行生產(chǎn)。在精度方面，塑料尺寸精度可達(dá)IT6-7級，型面的粗糙度達(dá)到Ra0.05-0.025m，塑料模使用壽命達(dá)100萬次以上。 在塑料模具的設(shè)計制造中，CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及，CAE軟件已經(jīng)在部分廠家應(yīng)用。熱流道技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開始成功應(yīng)用。 計 算 內(nèi) 容說 明(3)CAD/CAE/CAM技術(shù) 目前，國內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多的廠家普及了計算機(jī)繪圖，并陸續(xù)引進(jìn)了高檔CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國模具工業(yè)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。一些廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于塑料模、沖壓模和壓鑄模的設(shè)計中。近年來，我國自主開發(fā)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)有很大發(fā)展。例如，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件，北京機(jī)電研究所開發(fā)的鍛模CAD/CAE/CAM軟件，北航華正軟件工程研究所開發(fā)CAXA軟件，吉林汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的商品化覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。 (4)快速成形/快速制模技術(shù) 快速成形/快速制模技術(shù)在我國得到重視和發(fā)展，許多研究機(jī)構(gòu)致力于這方面的研究開發(fā)，并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備，生產(chǎn)出分層物體(LOM)、立體光固化(SLA)、熔融沉積(FDM)和選擇性燒結(jié)(SLS)等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面。 快速制模技術(shù)也在國內(nèi)多家單位開展研究，目前研究較多的有電弧噴涂成形模具技術(shù)和等離子噴涂制模技術(shù)。中、低熔點合金模和樹脂沖壓模制造技術(shù)已獲得成功應(yīng)用，硅橡膠模也應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)中。 (5)其他相關(guān)技術(shù) 近年來，國內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)相繼引進(jìn)和裝備了一些先進(jìn)的工藝設(shè)備，使模具鋼的品種規(guī)格和質(zhì)量都有較大的改善。在模具制造中已較廣泛地采用新的鋼材，如冷作模具鋼D2、D3、A1、A2、LD、65Nb等；熱作模具鋼H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi等；塑料模具鋼P(yáng)20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。 計 算 內(nèi) 容說 明這些模具材料的應(yīng)用在提高質(zhì)量和使用壽命方面取得了較好的效果。 國內(nèi)一些單位對多種模具拋光方法開展研究，并開發(fā)出專用拋光工具和機(jī)械?；y蝕刻技術(shù)和工藝水平提高較快，在模具飾紋的制作中廣泛應(yīng)用。 高速銑削加工是近年來發(fā)展很快的模具加工技術(shù)。國內(nèi)已有一些公司引進(jìn)了高速銑床，并開始應(yīng)用。國內(nèi)機(jī)床廠陸續(xù)開發(fā)出一些準(zhǔn)高速的銑床，并正開發(fā)高速加工機(jī)床。但是，高速銑削的應(yīng)用面在國內(nèi)尚不廣泛。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。 未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括： 提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平； 在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)； 大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)； 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用； 進(jìn)一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備； 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程； 開發(fā)新的成形工藝和模具。 計 算 內(nèi) 容說 明 第1章 工藝分析一 沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量其設(shè)計是否合理。一般的講，在滿足使用的要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)的水平和設(shè)備條件等因素的影響。二 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益觀念 改革開放以前，我國企業(yè)，特別是在軍工生產(chǎn)中，只要產(chǎn)品，不講經(jīng)濟(jì)效益是很普通的。那時，模具技術(shù)工作者在確定工藝方案，設(shè)計模具時，主要考慮的是滿足產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的要求，很少考慮經(jīng)濟(jì)效益。今天，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與市場經(jīng)濟(jì)的條件下，常常需要他們參與對生產(chǎn)的預(yù)測與決策。因此，必須具有現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益觀念。在工藝設(shè)計過程中，還應(yīng)考慮節(jié)省能源、減少材料消耗、降低生產(chǎn)成本，實施安全生產(chǎn)，保證獲得利潤等等。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的條件下，充分發(fā)揮企業(yè)技術(shù)與設(shè)備的優(yōu)勢，爭取獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。三 零件材料性能分析及工件工藝性分析(1.3)（一）該產(chǎn)品的基本工序為落料、沖孔。（二）它對零件尺寸公差特殊要求，采用IT12級，利用普通加工方式可達(dá)到圖樣要求。（三）零件材料性能分析鎖殼零件圖如下： 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復(fù)合模、級進(jìn)模等各種模具。設(shè)計這些模具時，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計時各種計算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計?，F(xiàn)將摩擦片零件材料為10號鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下： 1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是N/mm，用Pa表示。10Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。 2）屈服點s。材料開始產(chǎn)生塑性變形時的應(yīng)力值，單位是N/mm。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取s = 206 MPa。 3）抗拉強(qiáng)度b。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應(yīng)力值，單位是MPa。b = 294432MPa。 4）抗剪強(qiáng)度b。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時的應(yīng)力值，單位是MPa。取b = 255333MPa。5）彈性模量E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表示材料受力后變形較小，或者說，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10MPa。 6）屈服比s/b。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。7）伸長率。在材料性能實驗時，試件由拉伸試驗機(jī)拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量與原長度之比稱為伸長率，其數(shù)值用“”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為10號鋼的伸長率=29。綜上所述，對鎖殼零件材料10號鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計中各參數(shù)的計算，故在后序的模具設(shè)計中各參數(shù)的計算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計算。（四）零件工藝性的分析 該零件為鎖殼，結(jié)構(gòu)簡單，對稱，是典型的拉深件。在拉深過程中要注意控制拉深程度，加工時，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點：1）拉深件圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡量大些，以便于成形和減少拉深次數(shù)，避免在拉深過程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足r1t。而在此設(shè)計中圓角半徑R3t，故滿足設(shè)計要求。2）考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象：在拉深過程中，一般為不變薄拉深，從理論分析上說是不符合的，在拉深過程中壁厚應(yīng)有少量的變化，如果在拉深件精度要求不高時，一般可以忽略不計，而在此設(shè)計當(dāng)中我們應(yīng)該考慮壁厚不均勻現(xiàn)象問題，加工出符合圖樣要求的零件。3）拉深見的孔位布置：根據(jù)示圖所示，該零件的孔位布置合理，處于中心部位。在沖孔時，要注意孔與拉深件的同心度的問題，孔到拉深底部邊緣的距離dd1-2r1-t。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道鎖殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，首先進(jìn)行一次正拉深，形成外形尺寸形狀。其次進(jìn)行反拉深。底部還要沖小孔。綜上所述，鎖殼由平板毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：(1) 落料+拉深 (2)修邊 (3) 沖孔 (4)翻邊. 由于是多道工序，多套模具成形，還要特別注意各工序間的定位。（五）重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證有一定的模具壽命。工藝毛坯的極限偏差： 尺寸 凸模偏差 凹模偏差58 -0.020 +0.03088 -0.025 +0.025參考沖壓工藝與模具設(shè)計。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5P45,46 計 算 內(nèi) 容說 明 (六) 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式根據(jù)制件工藝分析，其基本工序有:落料沖孔。完成鎖殼的設(shè)計,根據(jù)所需基本工序可,得到如下幾種方案:方案一1） 落料2） 拉深3） 修邊4） 沖孔25） 沖11.8的翻邊孔1個6） 翻邊7） 沖6的孔2個 8） 沖不規(guī)則形狀的孔1個方案二1） 落料+拉深2） 沖11的孔2個及不規(guī)則形狀的孔1個3） 翻邊4） 修邊5） 沖側(cè)孔方案三1） 落料+拉深+非翻邊孔+沖2孔2） 翻邊3） 修邊4） 沖11孔5） 沖側(cè)孔 計 算 內(nèi) 容說 明 綜合以上三種方案，方案一最合理。采用三種模具即可解決一些問題，第一種是方案,工藝好,精度高;第二種方案，是先沖孔后翻邊,會造成尺寸偏差,精度減低.第三種方案會造成尺寸偏差,精度減低，工序不易操作.故選擇的是方案一。 計 算 內(nèi) 容說 明第2章 工作原理首先由壓力機(jī)帶動模柄，模柄再帶動上模座下行，上模座帶著凸凹模下行，凸凹模與落料凹模完成落料的動作，凸凹模繼續(xù)下行，拉深凹將條料拉入凸凹模，完成拉深動作過程，再由頂桿帶動壓邊圈拉制件頂出。 計 算 內(nèi) 容說明 第3章 工藝計算及排樣方案1、尺寸的確定已知b1=88 b=58 t=1.2 r底=6 r1=3.8 r2=7.3 h0=28 r1/b=3.8/58=0.066 h0/b=28/58=0.483由圖472查得該件屬 區(qū)的低矩形件，又根據(jù)t/bx100=1.2/58x100=2.172 ，可按表433所得的第一種方法計算。1） 選取修邊余量h，確定矩形件的計算高度。當(dāng)h0/r1=28/3.8=7.368h=0.5h0/r1=0.5x7.368=3.684(mm)h=h0+h=28+3.684=31.684(mm)2） 假想毛坯尺寸直徑。D=1.13 =112.418mm3） 毛坯長度 r=D+(b1-b)=112.418+(88-58)=142.418(mm) 計 算 內(nèi) 容說 明4） 毛坯寬度K=D-(b-2r1)+【b-2x（h-0.43xr底）】（b1-b）/（b1-2r）=112.418x(58-2x3.8)+【58+2x（31.684-0.43X6）】（88-58）/（88-2x3.8） =113.832mm5） 毛坯直徑 R=0.5K=0.5x113.832=56.916(mm)圓整毛坯直徑為11.25mm。毛坯長度為142.5mm,毛坯寬度為114mm。毛坯半徑為57mm。6） 毛坯尺寸如下圖示： 由h0/b=28/58=0.483m1 所以屬于一次拉深成形。 計 算 內(nèi) 容說 明2、確定排樣方式和計算材料利用率。（2.1）排樣類型與排樣方法 （一）排樣的目的與作用沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣法，簡稱排樣。排樣的結(jié)果要畫出排樣圖。排樣是否合理，直接影響到材料利用率，零件質(zhì)量，生產(chǎn)率，模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計中，排樣是一項極為重要的，技術(shù)性很強(qiáng)的工作。（二）排樣的基本類型按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少，無廢料排樣兩大類。按零件在條料上的布置形式，排樣又可分為直排、對排、對頭斜排、多排、混合排等形式。1有廢料排樣 落料時沖裁輪廓是封閉的，在工件與工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間，都留出了作為剪切支撐面的工藝余料，簡稱搭邊。搭邊就是廢料，從降低材料消耗考慮，希望搭邊小些。但搭邊值太小，支撐面剛度不足，將使工件質(zhì)量變壞、模具壽命降低。有廢料排樣有如下幾種形式：（1）直排 排樣時，優(yōu)先選用直排，因為直排的模具最簡單。但對于三角形、角尺形等工件，采用直排會造成較大的材料浪費(fèi)，可考慮選取斜排或?qū)ε?。?）斜排 斜排將使制模工作量增大，可達(dá)15%。因此，如果節(jié)省材料不超過5%，采用斜排的意義不是很大的。（3）對排 選取對排省料幅度較大，比直排省料可達(dá)30%50%。但需注意如下問題：如果采取送一次料沖一件的方案，即用單凸模，模具結(jié)構(gòu)與直排時基本相同，模具費(fèi)也相差不大，但只適用與條料，不能卷料，因為在沖完一次后，需要調(diào)頭沖另一行。沖另一行時，條料的剛度很差，給送料造成困難，有時根本無法送料，操作者普通不愿意采用這種方案。因此，只有在生產(chǎn)量不大，且調(diào)頭沖時能保證足夠的剛度時才可考慮采用此方案。如果采取一次沖兩件的方案，即用雙凸模，則模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜了，模具長度增大了，因而模具費(fèi)用也增加了?？梢酝ㄟ^盈虧平衡點，對各方案進(jìn)行比較，并作出選擇。（4）多排 采用多排是為了省料，但省料有限。對于圓形件，采用單排、雙排、三排的材料利用率分別78%、84%、86%。采用四排以上時，每增加一排，材料利用率提高不到2%。然而，增加排數(shù)，將使模具復(fù)雜化，由于受到凹模強(qiáng)度的限制，相鄰兩件上不允許同時沖出的，必須設(shè)置空工位，結(jié)果使模具沿送料方向增長長度，造成模具費(fèi)用增加。所以，只有在大量生產(chǎn)圓形小件，并且材料較貴重（主要是各種銅板）時，才能考慮采用多排。（5）混合排 如果將一種零件落料后的廢料作為另一種工件的原材料，當(dāng)然也可以提高材料的利用率。但這種排樣對于小型件既不方便又不安全。2少廢料與無廢料排樣 就是使一個工件落料形狀的一邊或數(shù)個邊成為另一工件的邊緣，取消了工件之間的搭邊，成為少廢料排樣。如果條料的邊緣能作為工件的邊緣，則可以完全取消搭邊而成為無廢料排樣。少廢料和無廢料排樣，沖裁輪廓都是非封閉的。能進(jìn)行少廢料和無廢料排樣的工件是不多見的，常常需要對工件的形狀作些修改才能實現(xiàn)。顯然，這種排樣材料的利用率是很高的。但這種排樣也存在缺點，突出的一個問題是一個工件上的毛刺和塌角可能處在不同的板的平面上，而毛刺和塌角在相反的方向上工件，在使用上常常是不允許的，選用時要特別注意。另一個缺點是工件尺寸不容易準(zhǔn)確，因為一個工件的輪廓形狀可能分幾次才沖出，由于定位誤差較大，沖出的工件尺寸和形狀就不如沖封閉輪廓的落料精確。但由于它具有省料的突出優(yōu)點，在工件尺寸精度要求不高時，特別是大量生產(chǎn)時，還是應(yīng)該優(yōu)先考慮的。(2.2) 排樣設(shè)計上圖的毛坯形狀和尺寸較大，為便于手工送料，選用單排沖壓，有兩種排樣方式如圖示。 經(jīng)過分析計算：（a）的排樣方式，材料利用率最高。3、搭邊值的確定由于工藝所采用的送料方式為手工送料，且為非圖形，查表2-17得 a=2.5mm a1=2mm4、沖壓設(shè)備的選擇，由于本套模具為落料拉伸模，計算參數(shù)如下：1） 落料力F落=1.3Lz 將t=1.2mm及08鋼材料的搞剪強(qiáng)度=260Mpa代入上式，得 參考沖壓工藝與模具設(shè)計。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5P55 計 算 內(nèi) 容說 明F推=1x122849.99x0.035 =4299.750NF總=F落+F推=127149.74N根據(jù)壓力，可選用160的開式雙柱可傾壓力機(jī)。根據(jù)資料得其主要參數(shù)及大小如下：最大沖壓力 160KN滑塊行程 70mm滑塊行程次數(shù) 120次/min最大封閉高度 220mm封閉高度調(diào)節(jié)量 45mm工作臺尺寸 300mmx450mm模柄尺寸 直徑40x605、落料拉深先后的確定F0=127149.7 4拉深力F拉=(2b1+2b-1.72r)tbk4查表4-23得k4=0.7b=420Mpa代入公式得F拉=(2x88+2x58-1.72x6)x1.2x420x0.7 =104376.704所以F總F拉所以本復(fù)合模為先沖裁后拉深 計 算 內(nèi) 容說 明第4章 工作零件設(shè)計1凹模的設(shè)計1） 模的材料選Cr12，凹模是在強(qiáng)壓連續(xù)使用和有很大沖壓力的條件下工作臺的，且伴有溫度的升高，工作條件惡劣，要求凹模材料有好的耐磨性，耐沖擊性，淬透性和切耐性。2） 凹模的硬度要求較高，一般應(yīng)進(jìn)行淬為熱處理，使其硬度達(dá)到期HRC58-62。3） 凹模設(shè)計的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 4）刃口尺寸的確定由表尺寸2-23表得 Zmax=0.180 Zmin=0.126 Zmax-Zmin=0.180-0.126=0.054根據(jù)表2-32表得 A凹=（A-x）+0凹 計 算 內(nèi) 容說 明根據(jù)表2-30得 x=0.75 =0.4 則： A凹1=（58-0.75x0.4） 0+0.030=57.70+0.030 A凹2=（88-0.75x0.4）+00.035=87.70+0.0355）、強(qiáng)度的校核凹模強(qiáng)度校核主要是栓查高度h，因為凹模下面的模座或墊板一的洞口較凹模洞口大，合凹模工作時彎曲，若凹高度不夠便會產(chǎn)生彎曲變形，以致?lián)p壞。查表2-45得彎=1.5F/h2【彎】h最小=凹模厚度 H=K6 查表2-24得K=0 .2H=142.5x0.2=28.5mm考慮到工件及凸凹模的影響取取H=0.32mm【彎】=490Mpa彎=1.5X122849.99/322=179.956Mpa【彎】 經(jīng)校核，凹模強(qiáng)度足夠。2、凸模的設(shè)計1） 凸模的材料為Cr12mov2） 凸模硬度要求低于凹模硬度，但其硬度還是較高的，要經(jīng)過回火的熱處理方法，使其硬度達(dá)到HRC56-60。 該凸模為拉深模具，且凸模的長度，寬度應(yīng)根據(jù)拉深件具體結(jié)構(gòu)確定。 計 算 內(nèi) 容說 明3） 圓角半徑 rprd=8trp=（0.61）rd4） 所以該凸模圓角半徑rp為rp=0.6x8t =0.6x8x1.2 =6mm5） 凸模刃口的尺寸B凸=（B-X-Z）0-P查表2-30得x=0.75 =0.4 Z=（1.01.1）tB凸1=（58-0.75x0.4-1.2x2）0-0.020B凸2=（88-0.75x0.4-1.2x2）0-0.025=85.30-0.0256） 拉深凸模出氣口的尺寸查表4-35得：通孔直徑dd=6.5mm7） 凸模強(qiáng)度校核p=F/A【p】沖裁時，凸模承受的壓力，必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力【p】p=F/A122849.99/55.3x85.3=260Mpap【p】=9801569所以凸模強(qiáng)度足夠。 計 算 內(nèi) 容說 明3凸凹模具的設(shè)計1） 材料選用Cr12。2） 熱處理硬度達(dá)到HRC58-62，尾部回火HRC40-45。3） 凸凹模的尺寸如圖所示： 凸凹模的最小壁厚一般由經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合凸凹模最小壁厚：對于黑色金屬和硬材料約為工件的料厚的1.5倍，但不小于0.7mm；對于有色金屬用軟材料約等于工件壁厚，但不小于0.5mm正裝復(fù)合模凸凹模的最小可參考表2-27 t=1.2 最小壁厚 3.2 最小直徑 18 計 算 內(nèi) 容說 明4、卸料板的設(shè)計1） 材料為45號鋼。2） 裝置形式如下圖所示。 5、打桿的長度 考慮到墊板的高度是10mm，推板的高度是12mm，模柄的尺寸是40 x100。螺母的寬度為8mm。且需2個螺母，還需留一定的余量。所以打桿的長度L=10+12+100+2x8+10=148mm 計 算 內(nèi) 容說 明6、壓邊裝置的設(shè)計 在拉深過程中，壓邊圈的作用是用來防止工件邊壁或凸緣起皺的。隨著拉深增加還需要減少的壓邊力應(yīng)減少。t/D=1.2/112.418=1.1% m1=0.050查表4-11 t/D1.5% m10.60應(yīng)采用壓邊圈裝置。壓邊力Fy=AP查表4-27得P=2.5-3MPa根據(jù)設(shè)計時壓邊圈的面積為：A=R2+30x114=x572+3420=13627(mm2)Fy=22.5x13627=34067.5N 一般情況下采用彈簧墊或橡皮墊，本設(shè)計選擇橡皮墊。采用平面壓邊圈，一般拉深模中采用平面壓邊圈。7、頂桿的長度 頂桿的長度取決于工件的高度，在保證制件頂出的情況下，頂桿的長度為：L=32+45+10=87mm取L=90mm8、橡皮墊的設(shè)計1）、選用的原則為保證橡皮不致于過早失去彈性損壞，其允許最大壓縮量應(yīng)不超過其自由高度的45%一般取h總=（0.35-0.45）h自由 故工作行程 h工作= h總- h預(yù)=（0.25-0.30）h自由2)橡皮高度 h自由=h工作/0.25-0.30 計 算 內(nèi) 容說 明3)橡皮的結(jié)構(gòu)形式如下圖： D= =132mm根據(jù)工件的厚度1.2mm，拉深時凸模進(jìn)入凸凹模深度為35mm，考慮模具維修時刃磨留量2mm，則總的工作行程。 計 算 內(nèi) 容說 明H工作=1.2+35+2=38.2mmH自由=38.2/0.25-0.30=127.3152.8mm 取自由高度為150h預(yù)期=(10%15%)h自由 =1522.5mm 取h預(yù)=22mm模具中橡皮高度為128mm9、模具的選擇 根據(jù)制件的毛坯尺寸可選凹模周界為250mm，B為125mm，H為160220mm，的后側(cè)導(dǎo)柱模深 根據(jù)模架可知上模座 250X125X40 GB2855.5-81下模座 250X125X45 GB2855.6-81導(dǎo)柱 28X150 GB2861.1-81導(dǎo)套 28X100X38 GB2861.6-81 計 算 內(nèi) 容說 明第5章 參 考 資 料1肖景容 姜奎華編的沖壓工藝學(xué)北京：機(jī)械加工出版社會性 1999。2王孝培主編沖壓手冊第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社。3王芳主編冷沖壓模具設(shè)計手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社。4 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 5 李紹林，馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊.上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2000.6 6 華北航天工業(yè)學(xué)院，鐘 斌主編沖壓工藝與模具設(shè)計。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5 計 算 內(nèi) 容說 明 第6章 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計是每位大學(xué)生畢業(yè)之前必經(jīng)之路， 經(jīng)過了此次畢業(yè)設(shè)計，我初步了解了設(shè)計模具的各道工序，清楚了模具的各個結(jié)構(gòu)，了解了各個設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，具備了一定的設(shè)計能力，學(xué)到了真正的實踐知識，但這還不夠，在以后的工作中，還要繼續(xù)努力的為中國的模具設(shè)計與制造水平上升而努力。這次畢業(yè)設(shè)計可以說是大學(xué)三年所學(xué)之結(jié)晶，在此，我真誠的感謝老師們?nèi)陙韺ξ业慕陶d。 30第 30 頁 共 31 頁