水壺殼體成型工藝及模具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】
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XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 院(系)名稱工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱 材料成型及控制工程 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師20xx年3月10日 沖壓模具的發(fā)展歷史及趨勢1 引言沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備,是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等,與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低,是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。2005年2008年,我國沖壓模具產(chǎn)品均出口較大幅度的增長。2009年在全球高壓鍋爐管市場總需求量下降的情況下,國際采購商通過國內(nèi)某網(wǎng)站采購沖壓模具的數(shù)量仍逆勢上揚(yáng)。我國沖壓模具的國際競爭力正在不斷提升。根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示,2005年2008年,我國沖壓模具產(chǎn)品均出口較大幅度的增長。2008年,即使遭受全球金融危機(jī),我們沖壓模具出口金額達(dá)4.11億美元,比2007年的3.26億美元增長了26%。另外,2009年在全球高壓鍋爐管市場總需求量下降的情況下,國際采購商通過國內(nèi)某網(wǎng)站采購沖壓模具的數(shù)量仍逆勢上揚(yáng)。從全年采購情況來看,總體趨于上漲的趨勢。其中,2009年下半年回暖明顯,國際采購商借此網(wǎng)站采購頻次約616頻次,比上半年的288頻次增長了114。雖然近年來我國模具行業(yè)發(fā)展迅速,但是離國內(nèi)的需要和國際水平還有很大的差距。差距較大主要表現(xiàn)在:(1)標(biāo)準(zhǔn)化程度低。 (2)模具制造精度低、周期長。解決這些問題主要體現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)上,故改善模具設(shè)計(jì)的水平成為拉近差距的關(guān)鍵性問題。若要很好的設(shè)計(jì)出一副沖壓模具,就必須去了解沖壓模具的歷史、現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。2 主體2.1 沖壓模具的發(fā)展歷史我國考古發(fā)現(xiàn),早在2000多年前,我國已有沖壓模具被用于制造銅器,證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年,長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間,該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后,目前我國已形成了300多億元(未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字,下同)各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”;廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。2.2 沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工,并正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測,到本世紀(jì)中,機(jī)械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具來完成。因此,沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。市場競爭劇烈,加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代,加快了模具制造的發(fā)展。近年來,我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)1-2m,壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模,大尺寸(300mm)精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。(1)模具DBD/DBM技術(shù)狀況我國模具DBD/DBM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模DBD/DBM系統(tǒng)是我國第一個(gè)自行開發(fā)的模具DBD/DBM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模DBD/DBM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個(gè)沖載模DBD/DBM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模DBD/DBM系統(tǒng)也于同年完成。20世界90年代以來,國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用DBD/DBM技術(shù)。國家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為DIMS應(yīng)用示范工廠,由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位,開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具DBD/DBPP/DBM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間,一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和DBD/DBM軟件系統(tǒng),并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用,取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬DBE軟件并開始用于生產(chǎn)。21世紀(jì)開始DBD/DBM技術(shù)逐漸普及,現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了DBD/DBM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各DBE能力。模具DBD/DBM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制作周期,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間,已有大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù),數(shù)控加工的使用率也越來越高,并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的DBD/DBM系統(tǒng)。如美國EDS的UG,美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer,美國DV公司的DBDSS,英國DELDBM公司的DODT5,日本HZS公司的DRBDE及space-E,以色列公司的Dimatron,還引進(jìn)了ButoDBD、DBTIB等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了DBD/DBM技術(shù)。DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維DBD,多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡,總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型DBE軟件方面,除了引進(jìn)的軟件外,華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件,并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用,產(chǎn)生了良好的效益??焖僭停≧P)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合,快速制造大型汽車覆蓋件模具,解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具,模具精度低、制件精度低,樣件制作難等問題,實(shí)現(xiàn)了以三維DBD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造,并且保證了制件的精度,為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證,它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造,今年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法,例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用俄無模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。(2)模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況_H.zEeg0泊頭鑄造工業(yè)網(wǎng)HA4ZNdr2R9Cr在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下,經(jīng)過幾十年努力,現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平,包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此,我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面,無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力反面,都有較大差距。轎車覆蓋件模具,具有設(shè)計(jì)和制造難度大,質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn),可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方面和手段方面已基本達(dá)到了國際水平,模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平,在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步,但在制造質(zhì)量、進(jìn)度、制造周期等方面,與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具,是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具,已基本達(dá)到國際水平。但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比,在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上,仍存在一定差距。汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善,高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。ND、DND技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟,可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度,提高了模具的質(zhì)量,縮短了模具的制造周期。模具表面強(qiáng)化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可,碳化物被覆處理(TD處理)及許多鍍(涂)層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。(3)專業(yè)化程度及分布狀況我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低,模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%,我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?,F(xiàn)在,技術(shù)要求高、投入大的模具,其專業(yè)化程度較高,例如覆蓋件模具、多工位級進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高,所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布,而往往取決于主要投資者的決策。例如四川 有較大的汽車覆蓋件模具的能力,江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力,而模具的用戶都不在本地。目前全世界模具總產(chǎn)值約為680億美元,中國只占8%左右,自2002年以來,貿(mào)易逆差均在10億美元以上,致使我國仍為世界上模具進(jìn)口量較大的國家。我國目前的模具產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步調(diào)整,增長方式也需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變。泊頭鑄造工業(yè)網(wǎng) 2/yt5Ez2.3 沖壓模具的發(fā)展趨勢模具技術(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)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng):(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能,實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合,使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并可獲得極高的表面光潔度。另外,還可加工高硬度模塊,還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展,對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪P退璧闹T多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng),可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上,實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù),這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù),它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣),因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高,估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。(7)模具研磨拋光 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作,以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫;有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng);有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。CNC雕刻機(jī)在國內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展,相關(guān)加工廠和使用單位時(shí)刻以敏銳的眼光盯著廠家的動(dòng)向,這也是身為雕銑機(jī)主機(jī)生產(chǎn)廠一點(diǎn)也不敢松懈的真正原因所在。作為用戶當(dāng)然要選合適的設(shè)備,如果選型不當(dāng),不但不能賺錢反而令陷入為機(jī)器打工的苦澀局面。那么什么樣的機(jī)床才是好機(jī)床?我們認(rèn)為好機(jī)床的定義是這樣的:能夠在短期內(nèi)收回投資的機(jī)床才是好機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)使用壽命一般為7年,主要是數(shù)控方面的使用壽命為準(zhǔn),這樣花錢和掙錢的比例關(guān)系將直接影響您的生意,所以仔細(xì)分析功能進(jìn)行選型是有效投資的必要條件。在國外很早就有雕銑機(jī)的名詞(CNC engraving and milling machine),嚴(yán)格地講雕是銑的一部分,是購買雕刻機(jī)還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外,還有目前盛行的高速切削機(jī)床(HSC MACHINE)。三個(gè)機(jī)型主要區(qū)別是:數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備;數(shù)控雕銑機(jī)用于完成較小銑削量,或軟金屬的加工設(shè)備;高速切削機(jī)床用于完成中等銑削量,并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備。 模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說,發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用,并持續(xù)提高效率,特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAE技術(shù)應(yīng)向宣人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平,建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性 十分重要。從加工技術(shù)來說,發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高度加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電 加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Pa0.1m的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度,搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。為了提高沖壓模具的壽命,模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案,提供模具開發(fā)與工程服務(wù),全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量,這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。3 總結(jié)目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快,但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上,與德國、美國、日本的發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。存在的問題和差距主要表現(xiàn)在下列5個(gè)方面:(1)總量供不應(yīng)求。(2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不合理。(3)模具產(chǎn)品水平低很多,生產(chǎn)周期長。(4)開發(fā)能力較差,經(jīng)濟(jì)效益較差。(5)與國際水平相比,模具企業(yè)的管理落后。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會(huì)提供的資料顯示,機(jī)械零件粗加工的75%和精加工的50%都將由模具成形來完成。因此模具被譽(yù)為“金屬加工中的帝王”,是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”、“模具就是黃金”。在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天,在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下,我國沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展,采取各種有效措施,在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下,我國沖壓模具也一定會(huì)不斷提高水平,逐漸縮小與世界先進(jìn)水平的差距。“十一五”期間,在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下,不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅(jiān)持改革開放、走新型工業(yè)化道路,將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來,我國的沖壓模具的水平也必然會(huì)更上一層樓。本次參與的墊圈沖壓模具設(shè)計(jì)包含了產(chǎn)品的工藝分析、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件尺寸的計(jì)算以及大量CAD制圖任務(wù)等,可以讓人更深入的了解整個(gè)設(shè)計(jì)過程。雖然不會(huì)給模具業(yè)帶來什么影響,但對于我來說是一次不錯(cuò)的體驗(yàn),希望能有更深的認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)。參考文獻(xiàn)1 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