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XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 1 頁 第一章 緒論 1 1 沖壓工藝的特點(diǎn) 沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對金屬 或非金屬 板料施加壓力使其產(chǎn)生分 離或塑料變形 從而得到一定形狀 并且滿足一定使用要求的零件的加工方法 由于通常是在常溫 冷態(tài) 下進(jìn)行的 所以又稱為冷沖壓 又由于它主要用于 加工板料零件 所以有時(shí)也叫板料沖壓 日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的 比如搪瓷面盆 它 是用一塊圓形金屬板料 在壓力機(jī)上利用模具對板料加壓力而沖出來的 1 沖壓加工的三要素 1 沖床 供給變形所需的力 2 模具 沖壓所用的用具是各種形式的沖模 沖模對材料塑性變形 加以約束 并直接使材料變形所需的零件 3 原材料 所用的原材料多為金屬和非金屬的板料 2 沖壓生產(chǎn)特點(diǎn) 沖壓是一種先進(jìn)的板料加工方法 與其他加工方法 切削 比較 在技 術(shù)上 經(jīng)濟(jì)上有如下優(yōu)點(diǎn) 1 它是無屑加工 被加工的金屬在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形 不產(chǎn)生切屑 變形中金屬產(chǎn)生加工硬化 2 在壓力機(jī)的簡單沖壓下 能得到形狀復(fù)雜的零件 而這些零件用 其他的方法是不可能或者很難得到的 3 制得的零件一般不進(jìn)一步加工 可直接用來裝配 而且有一定的 精度 具有互換性 4 在耗料不大的情況下 能得到強(qiáng)度高 足夠剛性而質(zhì)量輕的零件 由于加工過程中不損壞原材料的表面質(zhì)量 制得的零件外表光滑 美觀 5 生產(chǎn)效率高 沖床一次一般可得一個零件 而沖床一分鐘的行程 少則幾十次 多則幾百次 千次以上 同時(shí) 毛坯和零件形狀規(guī) 則 便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn) 6 沖壓零件的質(zhì)量主要靠沖模保證 所以操作簡單 便于組織生產(chǎn) 7 在大量生產(chǎn)的條件下 產(chǎn)品的成本低 沖壓工藝存在的不足之處有 對于批量較小的制件 模具費(fèi)用使得 成本明顯增高 所以一般要有經(jīng)濟(jì)批量 同時(shí) 模具需要一個生產(chǎn)準(zhǔn)備 周期 沖壓生產(chǎn)會產(chǎn)生噪聲和振動 勞動保護(hù)不到位時(shí) 還存在安全隱 患 沖壓件的精度取定于模具精度 如零件的精度要求過高 用冷沖壓 生產(chǎn)就難以達(dá)到 總體上看 沖壓是一種制件質(zhì)量較好 生產(chǎn)效率高 成本低 其他 加工方法無法替代的加工工藝 在機(jī)械 車輛 電機(jī) 電器 儀器儀表 農(nóng)機(jī) 輕工 日用品 航空航天 電子 通信 船舶 鐵道 兵器等制 造業(yè)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用 表 1 1 各類產(chǎn)品中沖壓加工零件所占比例 產(chǎn)品 汽車 儀器儀表 電子 電機(jī)電器 家用電器 自行車 手 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 2 頁 表 比例 60 70 70 70 85 70 80 90 80 工業(yè)發(fā)達(dá)國家 如美國 日本等 模具工業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè) 從 這些國家鋼材品種的構(gòu)成可看出冷沖壓的發(fā)展趨勢 如表 1 2 所示 其 中鋼帶和鋼板占全部品種的 67 說明沖壓加工方法已成為現(xiàn)代工業(yè)生 產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向 表 2 2 工業(yè)發(fā)達(dá)國家鋼材品種構(gòu)成 鋼材品種 鋼帶 鋼板 棒材 型材 線材 管材 其他 比例 50 17 13 9 7 2 2 1 2 沖壓工藝的分類 生產(chǎn)中為滿足沖壓零件形狀 尺寸 精度 批量大小 原材料性能 的要求 沖壓加工方法是多種多樣的 但是 概括起來可分為分離工序 和成形工序兩類 分離工序又可分為落料 沖孔和剪切等 目的是在沖 壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓相互分離 成形工序可分為彎曲 拉深 翻孔 翻邊 脹形 縮口等 目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件 下發(fā)生塑性 并轉(zhuǎn)化成所需制件形狀 在實(shí)際生產(chǎn)中 為生產(chǎn)批量大時(shí) 如果僅以基本工序組成沖壓工藝 過程 生產(chǎn)率可能很低 不可能滿足生產(chǎn)需要 因此 一般采用組合工 序 即把兩個以上的單獨(dú)工序組成一道工序 構(gòu)成所謂的復(fù)合 級進(jìn) 復(fù)合 級進(jìn)的組合工序 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 3 頁 第二章 沖壓件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求分析 2 1 設(shè)計(jì)題目 鐵心片零件沖裁復(fù)合模設(shè)計(jì) 工件尺寸如圖 2 1 所示 圖 2 1 鐵心片 零件名稱 鐵心片 材 料 硅鋼板 料 厚 0 35mm 生產(chǎn)批量 大批量 精 度 IT12 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 4 頁 2 2 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析該零件的結(jié)構(gòu) 該零件有落料 沖孔兩個工序 在一套模具中 若一次完 成落料 沖孔 拉深 彎曲等工序中的兩個或兩個以上工序 這樣的模具稱為 復(fù)合模 沖孔落料復(fù)合模的基本結(jié)構(gòu) 在模具的一方是落料凹模 中間裝著沖 孔凸模 另一方面是凸凹模 外形是落料的凸模 內(nèi)孔是沖孔的凹模 若落料 凹模裝在上模上 稱為倒裝復(fù)合模 反之 稱為順裝復(fù)合模 復(fù)合模廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn) 尤其適合于形狀復(fù)雜 對精度和表面質(zhì)量要求 較高的零件 1 復(fù)合模的特點(diǎn) 生產(chǎn)效率高 由于一套模具能完成若干個工序 所以大大地減少了沖壓設(shè)備的 占用 減少了操作人員 減少了周轉(zhuǎn)時(shí)間 提高了生產(chǎn)率 提高了沖裁件的質(zhì)量 在復(fù)合模中幾道沖壓工序是在同一共位上完成的 不用 重新定位 可以避免重新定位產(chǎn)生的誤差 從而保證了沖壓見的位置精度 A 對模具制造要求要高 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比單工序模復(fù)雜 要求模具制造應(yīng) 有較高的精度 早周期相對較長 因此模具制造成本顯著增加 B 對復(fù)雜形狀零件 用復(fù)合模比用級進(jìn)模的制造難度低 C 通用性差 適用于形狀復(fù)雜 尺寸不大 精度要求較高零件的大批量生 產(chǎn) 2 選擇復(fù)合模的原則 確定是否采用復(fù)合模要考慮以下幾個方面 A 生產(chǎn)批量 由于復(fù)合模成本較高 小批量生產(chǎn)時(shí)易采用單工序模 幾個 單工序?？赡鼙纫惶讖?fù)合模成本低 在大批量生產(chǎn)時(shí)適合采用復(fù)合模 B 沖壓零件的精度 當(dāng)沖壓件的尺寸或同軸度 對稱度等位置精度要求較高 時(shí) 應(yīng)該考慮采用復(fù)合模 對于形狀復(fù)雜 重新定位可能產(chǎn)生較大誤差的沖壓 工件 也應(yīng)采用復(fù)合模 C 復(fù)合工序數(shù)量 一般復(fù)合模工序數(shù)量在四道工序以下 否則模具過于復(fù) 雜 同時(shí)模具的強(qiáng)度 剛度 可靠性也隨之降低 結(jié)合復(fù)合模的特點(diǎn)和復(fù)合模的選用原則 該工件是大批量生產(chǎn) 形狀也比 較簡單 只有落料 沖孔兩個工序 它能依次完成落料 沖孔兩個工序 所以 決定采用復(fù)合模 進(jìn)一步確定該復(fù)合模采用倒裝形式 即凸凹模裝在下模 倒裝式復(fù)合模的 優(yōu)點(diǎn)是沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下 無頂件裝置 結(jié)構(gòu)簡單 操作方便 但如果采用直刃壁凹模洞口 凸凹模內(nèi)有積存廢料 脹力較大 當(dāng) 凸凹模壁厚較小時(shí) 可能導(dǎo)致凸凹模脹裂 擋料裝置采用活動擋料銷 卸料裝置采用彈性卸料裝置 彈性卸料裝置的 基本零件是卸料板 彈性元件 選用橡膠 卸料螺釘?shù)?2 3 沖裁工藝分析 沖裁件的工藝性 是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性 即沖裁件的結(jié)構(gòu) 尺 寸 形狀及公差等技術(shù)要求是否符合加工的工藝要求 工藝性是否合理 對沖 裁件的質(zhì)量 模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響 良好的沖裁工藝性應(yīng)保證材料 利用率高 工序數(shù)目少 模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命高 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 一般情況下 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 5 頁 對沖裁件工藝性影響最大的是精度要求和幾何形狀及尺寸 1 沖裁的工藝分析 該零件形狀簡單 對稱 是由圓弧和直線組成 查參考文獻(xiàn) 3 表 2 3 表 2 5 可知 沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT12 IT13 孔中心與邊緣距 離尺寸公差為 0 5mm 將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較 可以認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證 其他尺寸標(biāo)注 生產(chǎn) 批量等情況 也符合沖裁的工藝要求 故決定采用沖孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn)行加 工 且一次沖壓成形 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 3 1 排樣圖設(shè)計(jì) 3 1 1 排樣 排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置的方法 工件的合理布置 即材料 的經(jīng)濟(jì)利用 與零件的形狀有密切關(guān)系 排樣的合理與否不但影響材料的利用 率 而且影響模具的壽命與生產(chǎn)率 排樣時(shí)應(yīng)考慮下面兩個問題 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 6 頁 1 材料利用率 力求在相同的材料面積上得到最多的工件 以提高材料的利 用率 一個進(jìn)距的材料利用率 k 的計(jì)算式 k nA bh 100 式中 k 材料利用率 n 個進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目 b 條料寬度 mm h 進(jìn)距 mm 2 生產(chǎn)批量 排樣時(shí)必須考慮生產(chǎn)批量的大小 決定排樣方案時(shí)應(yīng)遵循的原則 保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn) 率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件 同時(shí)要考慮方便生產(chǎn)操作 沖模結(jié)構(gòu)簡 單 壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)情況等 從各方面權(quán)衡利弊 以選 擇出較為合理的排樣方案 1 方案一 采用直對排 根據(jù)材料厚度 t 0 35mm 查參考文獻(xiàn) 2 表 2 7 可得最小搭邊值 a 2 5mm 工件間搭邊值 a1 2 5mm 查參考文獻(xiàn) 2 表 2 18 得條料寬度 公差 0 6mm 1 計(jì)算沖壓件毛坯面積 A 60 15 2 60 25 105 15 2 3 5 4798mm22 2 條料寬度 b 75 3 2 5 15 0 6 98 1mm 3 進(jìn)距 h 105 2 5 25 140mm 4 一個進(jìn)距的材料利用率 K n A b h 100 2 4798 98 1 140 100 69 87 2 方案二 采用直排 條料寬度 b 105 2a 105 2 2 5 110mm 進(jìn)距 h 75 2 5 77 5mm 一個進(jìn)距的材料利用率 K n A b h 100 1 4798 110 77 5 100 56 26 從材料的利用率和經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮 選用方案一作為本設(shè)計(jì)的排樣 方式 3 1 2 排樣圖 按零件的不同幾何形狀 可得出其相適合的排樣類型 而根據(jù)排樣類型又 可分為有搭邊與無搭邊兩種 根據(jù)零件的形狀分析和考慮到?jīng)_裁時(shí)的工藝合理 性與經(jīng)濟(jì)合理性 采用有搭邊的排樣方案比較合理 方案一的排樣圖 見圖 3 1 所示 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 7 頁 圖 3 1 排樣圖一 方案二排樣圖見圖 3 2 所示 圖 3 2 排樣圖二 3 1 3 搭邊 排樣時(shí)工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊 搭邊雖然是 廢料 但在工藝上卻有很大的作用 搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差 保證沖出合 格的零件 搭邊還可以保證條料有一定的剛度 利于送進(jìn) 搭邊值要合理確定 搭邊值過大 材料利用率低 搭邊值過小 在沖裁中 有可能被拉斷 使零件產(chǎn)生毛刺 嚴(yán)重時(shí)會拉入凸模與凹模間隙之中 損壞模 具刃口 搭邊值的大小通常與材料的機(jī)械性能 工件的形狀和尺寸 材料的厚 度以及送料和擋料方式等因素有關(guān) 硬材料的搭邊值比軟材料的搭邊值可小一 些 工件尺寸大或是有尖突的復(fù)雜形狀時(shí) 搭邊值取大些 厚材料的搭邊值應(yīng) 取大些 用手工送料 有側(cè)壓裝置時(shí) 搭邊值可取小一些 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 8 頁 搭邊值大小的確定 目前是由經(jīng)驗(yàn)確定的 實(shí)際生產(chǎn)中 考慮材料的利用 率 可根據(jù)條料的長度作適當(dāng)?shù)脑鰷p 3 2 沖裁力的計(jì)算 在沖裁過程中 沖裁力是隨著凸模進(jìn)入材料的深度 凸模行程 而變化的 用平刃口模具沖裁時(shí) 其落料力 F1 一般按下式計(jì)算 F1 K Lt b 式中 F1 落料力 N L 沖裁周邊長度 mm t 材料厚度 mm b 材料抗剪強(qiáng)度 Mpa K 系數(shù) 由于 K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中 模具間隙值的波動 刃口的磨損 板料力 學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù) 一般取 K 1 3 為方便計(jì)算 也可按下式 F1 L1t b 式中 b 材料的抗拉強(qiáng)度 該工件材料是硅鋼片 它的抗剪強(qiáng)度 b 190Mpa 經(jīng)計(jì)算 該工件沖裁周 邊長度 L1 75 2 105 60 4 25 3 15 2 600mm 計(jì)算落料力 F1 K L1t b 1 3 600 0 35 190 51 87 103N 沖孔力 F2 K L2t b L2 4 3 5 43 96mm 則 F2 1 3 43 96 0 35 190 3 8 103N 3 3 推件力和卸料力的計(jì)算 沖裁過程中 材料由于彈性變形和摩擦使帶孔部分的板料緊在凸模上 而 沖落部分的板料緊卡在凹模洞口內(nèi) 為繼續(xù)下一步的沖裁工作 必須將在凸模 上的板料卸下 將卡在凹模洞口的板料推出 從凸模上卸下緊著的板料叫卸料 所需的力叫卸料力 順著沖裁方向?qū)⒖ㄔ诎寄６纯趦?nèi)的板料推出叫推件 所需 的力叫推件力 有時(shí)需將卡在凹模洞口內(nèi)的板料逆著沖裁方向頂出 這就叫頂 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 9 頁 件 頂件所需的力叫頂件力 推件力 頂件力和卸料力是從沖床 卸料裝置或頂件器獲得的 所以 選 擇設(shè)備噸位或設(shè)計(jì)沖模的卸料裝置以及頂件器時(shí) 都需要對卸料力 推件力及 頂件力進(jìn)行計(jì)算 影響推件力 頂件力和卸料力的因素很多 主要有材料的機(jī)械性能 材料 厚度 模具間隙 零件的形狀和尺寸以及潤滑條件等 大間隙沖裁時(shí) 由于板 料所受拉伸變形大 故沖裁后的彈性回復(fù)使落料件比凹模尺寸小 而沖下的孔 比凸模尺寸大 因此卸料力 推件力都有顯著下降 要準(zhǔn)確地計(jì)算這些力是困 難的 生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算 推件力 Ft n Kt F 卸料力 Fx KxF 式中 F 沖裁力 Kt Kx 推件力和卸料力系數(shù) n 同時(shí)卡在凹模洞口的零件數(shù) n h t 式中 h 凹模洞口的直刃壁高度 查參考文獻(xiàn) 2 表 2 8 取凹模刃口直壁高度 h 4mm 則 n h t 4 0 35 11 由文獻(xiàn) 2 表 2 5 當(dāng) t 0 35mm 時(shí) Kx 0 05 Kt 0 063 推件力 Ft n Kt F 11 0 063 3 8 10 2 63 10 N33 卸料力 Fx KxF 0 05 51 87 10 2 6 10 N 采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模 F 總 F1 F2 Ft Fx 51 87 10 3 3 8 103 2 63 10 2 6 10 60 9 10 N333 3 4 壓力機(jī)公稱壓力的確定 壓力機(jī)公稱壓力必須大于或等于沖壓力 由于確定模具結(jié)構(gòu)為倒裝復(fù)合模 卸料裝置為彈性卸料裝置 出料方式是下出料 則計(jì)算沖壓力為 F 總 F1 F2 Ft Fx 60 9 10 N3 因計(jì)算出沖壓力為 60 9 10 N 查 13 表 1 3 及以后模柄孔徑的標(biāo)準(zhǔn) 選用開3 式固定臺壓力機(jī) 所選壓力機(jī)的基本參數(shù)是 公稱力 KN 160 滑塊行程 mm 70 滑塊行程次數(shù) 次 min 120 最大封閉高度 mm 205 封閉高度調(diào)節(jié)量 mm 45 喉深 mm 160 兩立柱距離 mm 220 工作臺尺寸 mm 前后 300 左右 450 墊板厚度 mm 40 最大傾斜角 35 模柄孔尺寸 mm 直徑 40 深度 60 電動機(jī)功率 kw 1 5 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 10 頁 3 5 沖模壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心 為保證沖模正確和平衡地工作 沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合 以免滑塊 受偏心載荷 從而減少沖模和壓力機(jī)導(dǎo)軌的不正常磨損 提高模具壽命 避免 沖壓事故 確定復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心 常用下面幾種 方法 1 按比例畫出沖壓件形狀 2 選定坐標(biāo) XOY 3 將工件沖裁周邊分成若干基本線段 求出各段長度 并同時(shí)求出各 段重心 按比例畫出零件行狀 選定坐標(biāo)系 XOY 如圖所示 因零件左右對稱 即 X c 0 故只需計(jì)算 Yc 將零件沖裁周邊分成 L1 L2 L6 基本線段 求 出各段長度及各段的重心位置 圖 3 3 壓力中心 L1 105mm Y1 0mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 11 頁 L2 150mm Y2 37 5mm L3 30mm Y3 75mm L4 240mm Y4 45mm L5 50mm Y5 15mm L6 43 96mm Y6 7 5mm L7 25mmm Y7 75mm Yc L1 Y1 L2 Y2 L3 Y3 L6 Y6 L7 Y7 L1 L6 L7 33 59mm 計(jì)算出的壓力中心 0 33 59 3 6 沖模閉合高度的計(jì)算 沖模的閉合高度 H 是指模具在最低的工作位置時(shí) 下模座的底面至上模座 的頂面的距離 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 應(yīng)與壓力機(jī)的閉合高度相協(xié)調(diào) 壓力機(jī)的閉合高度 h 是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí) 工作臺面至滑塊的距離 大多 數(shù)壓力機(jī) 其連桿長度可以調(diào)節(jié) 即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整 當(dāng)連桿調(diào)至 最短時(shí) 壓力機(jī)閉合高度最大 稱為最大閉合高度 Hmax 連桿調(diào)至最長時(shí) 壓 力機(jī)閉合高度最小 稱為最小的閉合高度 Hmin Hmax Hmin M 其中 M 為 連桿的調(diào)節(jié)量 沖模閉合高度 H 一般應(yīng)滿足如下關(guān)系 Hmin 10mm H Hmax 5mm 無特殊情況 H 應(yīng)取上限值 最好取在 H Hmin M 3 這是為里避免連桿 調(diào)節(jié)過長 螺紋接觸面過小容易被壓壞 如果沖模閉合高度小于壓力機(jī)的最小 閉合高度 則可以在壓力機(jī)工作臺面上加墊板 查 13 附表 8 1 所選壓力機(jī)最大閉合高度 Hmax 205mm 最小閉合高度 Hmin 135 mm 計(jì)算模具的閉合高度為 H 188mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 12 頁 Hmin 10 145mm H Hmax 5mm 200mm 滿足要求 3 7 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3 7 1 凹模及凸凹模刃口尺寸計(jì)算 根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)的不同 刃口尺寸的計(jì)算方法如下 1 落料 落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件來配作凸模 凹模磨損后刃口尺寸有變 大 變小 不變?nèi)N情況 故凹模刃口尺寸也應(yīng)分三種情況進(jìn)行計(jì)算 第一類 凹模磨損后變大的尺寸 按一般落料凹模尺寸公式計(jì)算 即 Ad A x d 0 第二類 當(dāng)凹模磨損后變小的尺寸 按一般沖孔凸模尺寸公式計(jì)算 即 Bd B x 0 第三類 當(dāng)凹模磨損后沒有變化的尺寸 可分為三種情況 1 沖裁件尺寸標(biāo)注為 C 時(shí) Cd C 0 5 d 2 沖裁件尺寸標(biāo)注為 C 時(shí) Cd C 0 5 d 3 沖裁件尺寸標(biāo)注為 C 時(shí) Cd C d 各式中各符號的意義 Ad Bd Cd 凹模尺寸 mm A B C 相應(yīng)沖裁件基本尺寸 mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 13 頁 沖裁件的公差 凸模制造偏差 mm 當(dāng)標(biāo)注為 d 或 d 時(shí) d 4 當(dāng)標(biāo)注形式為 d 時(shí) d 4 8 以上是落料時(shí)凹模尺寸的計(jì)算方法 相應(yīng)的凸模尺寸按凹模尺寸配作 并 保證最小間隙 Zmin 故在凸模上只標(biāo)基本尺寸 不標(biāo)注偏差 同時(shí)在圖樣技術(shù) 要求上注明 凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制 保證雙面間隙值為 Zmin Zmax 1 落料凹模 工件精度為 IT12 時(shí) 磨損系數(shù) x 0 75 a 落料凹模磨損后尺寸變大 按 2 式 2 4 得 即 Ad A x 其中 d 按 2 表 2 4 取值d 0 Ad2 75 0 75 0 3 74 78 mm03 03 圖 3 4 落料凹模刃口尺寸圖 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 14 頁 Ad3 15 0 75 0 2 14 85 mm02 02 Ad4 25 0 75 0 2 24 85 mm 025 025 b 凹模尺寸磨損變小的尺寸 按參考文獻(xiàn) 2 式 2 4 得 Bd B x 0d B25 25 0 75 0 2 25 15 mm025 025 Ad1 104 85 mm03 c 凹模尺寸磨損沒有變化的尺寸 沖裁件尺寸標(biāo)注為 C 時(shí) 可按參考文獻(xiàn) 2 式 2 6 得 Cd C 0 5 d Cd1 60 0 5 0 3 0 03 60 15 0 03mm 2 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 落料時(shí)相應(yīng)的凸凹模尺寸按凹模尺寸配作 并保證最小間隙 Zmin 0 02mm 則 Ap2 74 78 0 02 74 76mm Ap3 14 85 0 02 14 83mm Ap4 24 85 0 02 24 83mm Ap25 25 15 0 02 25 13mm Ap5 60 15 0 02 60 13mm Ap90 90 0 035 90 0 035mm Ap1 14 83 2 25 13 2 24 83 104 75mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 15 頁 3 7 2 沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算 設(shè)計(jì)沖孔凸模時(shí) 因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸 應(yīng)先確定凸模刃口尺寸 間隙取在凹模上 考慮到?jīng)_裁中模具的磨損 凸模刃口尺寸越磨越小 因此 凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸 再增大凹模刃口尺 寸 以保證最小合理間隙 對沖孔 7mm 采用凸 凹模配作 其凸 模刃口尺寸部分計(jì)算如下 查參考文獻(xiàn) 2 表 2 10 得間隙值 Zmin 0 02 Zmax 0 05 工件精度為 IT12 磨損系數(shù) 0 75 查 2 表 2 4 得凸 凹模制造公差 p 0 02mm d 0 02mm 凸模磨損后尺寸變小 則 Dp 7 04 0 02mm Dd Dp Zmin 7 04 0 02 7 06mm 3 8 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 確定凹模孔口的結(jié)構(gòu)形式 凹?？卓谛问接兄比斜谛问胶托比斜谛问?直刃壁凹模特點(diǎn)是刃口強(qiáng)度高 修模后刃口尺寸不變 制造較方便簡單 但是在廢料或沖件向下推出的模具結(jié) 構(gòu)中 廢料或沖件會積存在孔口內(nèi) 凹模脹力大 增加沖裁力和刃壁的磨損 磨損后每次修模量較大 斜刃壁凹?？變?nèi)不易積存廢料 磨損后修模量較小 刃口強(qiáng)度較低 修模后孔口尺寸會變大 由于設(shè)計(jì)時(shí)采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu) 凹模固定在上模座 不會出現(xiàn)沖件積存 在孔口的情況 所以凹模孔口采用直刃壁形式 如圖 3 5 所示 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 16 頁 2 凹模厚度的確定 可按下式計(jì)算 凹模厚度 H 凹 Kb 15mm 式中 K 修正系數(shù) 考慮坯料厚度影響的系數(shù) 其值可查 2 表 2 9 b 沖裁件最大外形尺寸 mm 查 2 表 2 9 得 K 0 15 算的 H 凹 0 15 105 15 75mm 取 H 凹 16mm 3 凹模壁厚 凹模壁厚即刃口到邊緣的距離 凹模壁厚 C 1 5 2 0 H 30 40mm C 1 5 2 0 16 24 32mm 取 C 32mm 4 凹模周邊尺寸的確定 L 凹 2C b B 寬 2C b1 式中 L 凹 凹模的長度 mm B 寬 凹模的寬度 mm b 沖裁件最大外形尺寸 mm b1 沖裁件最大外寬度尺寸 mm 則 L 凹 2C b 2 32 105 169mm 取 L 凹 170mm B 寬 2C b1 2 32 75 139mm 取 B 寬 140mm 圖 3 5 凹模尺寸 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 17 頁 再根據(jù)以后模架的標(biāo)準(zhǔn)選擇 確定凹模長度尺寸為 200mm 凹模寬度尺寸 為 160mm 3 9 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 9 1 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 長度計(jì)算及固定方法 凸模的結(jié)構(gòu)總的來說包括兩大部分 即凸模的工作部分與安裝部分 用凸 模固定板將凸模連接固定在模板的正確位置上 其平面尺寸除保證能安裝凸模 外 還應(yīng)該能夠正確安放定位銷和緊固螺釘 凸模和固定板之間采用過渡配合 凸模裝入固定板后 端面進(jìn)行磨平 凸模長度 L 應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定 L 凸 H1 H2 H3 h 式中 H1 凸模固定板厚度 mm H2 凹模厚度 mm H3 凹模固定板厚度 mm h 附加長度 1mm 2mm 凸模固定板厚度 H1 0 6 0 8 H 凹 0 6 0 8 16 9 6mm 12 8mm 取 H1 12mm 卸料板厚度 H2 0 8 1 H 凹 16 mm 凹模固定板厚度 H3 1 0 1 5 H 凹 16 mm L 凸 H1 H2 H3 h 12 16 16 1 2 45mm 46mm 取標(biāo)準(zhǔn) 45mm XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 18 頁 圖 3 6 凸 模示意 圖 按標(biāo)準(zhǔn) h mm D mm D1 13mm d mm 圖 3 7 沖孔凸模 3 9 2 凸模強(qiáng)度校核 一般情況下 凸模的強(qiáng)度是足夠的 沒有必要作強(qiáng)度校核 但對于特別細(xì)長 的凸模則必須進(jìn)行凸模承載能力和抗縱向彎曲能力的校核 1 承載能力校核 沖裁時(shí) 凸模承受的壓應(yīng)力 c 必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力 c 即 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 19 頁 c c c F Amin c 對于圓形凸模 根據(jù) 2 式 2 22 得 Amin c F c 式中 F 沖孔力 N Amin 凸模最小截面積 mm 2 c 凸模材料的許用壓應(yīng)力 MPa 由前面計(jì)算 F 3 8 10 N 3 Amin 38 465 mm 2 故 c F Amin 98 79 MPa 凸模材料選用 Cr12MoV 查得許用壓應(yīng)力 c 1 0 1 6 10 3Mpa 取 c 1 2 103Mpa 因 c c 所以強(qiáng)度條件符合 2 抗縱向彎曲能力的校核 為了凸模在沖裁時(shí)不致縱向彎曲失穩(wěn) 凸模的自由長度必須受到限制 根 據(jù)參考文獻(xiàn) 2 式 2 27 L 95 d 2F 式中 L 凸模最大自由長度 mm d 凸模的最小直徑 mm F 沖裁力 N L 95 7 75 5mm2380 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 20 頁 凸模長度為 45mm 故凸模的彎曲強(qiáng)度也滿足 3 10 凸凹模設(shè)計(jì) 當(dāng)復(fù)合沖裁模中 凸 凹模的內(nèi)外緣均為刃口 由于設(shè)計(jì)時(shí)選擇將凸凹模 固定在下模座上 凸凹?？變?nèi)會積存廢料 積存廢料的凸凹模 壁厚最小值可 查 2 表 2 10 得 最小壁厚 a 1 4mm 分析該工件圖 最小壁厚為 3mm 完全 符合最小壁厚要求 如圖所示 圖 3 8 凸凹模 3 11 其它零件的設(shè)計(jì) 1 墊板的采用與厚度 是否采用墊板 視模座所承受的應(yīng)力是否超過模座材料的許用應(yīng)力 而定 當(dāng)壓應(yīng)力 則應(yīng)采用墊板 反之可以不加墊板 F A 式中 F 凸模所承受的壓力 N A 凸模與上下模板的接觸面積 mm 2 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 21 頁 模板的允許抗壓強(qiáng)度 Mpa 則 F A 3 8 10 13 4 28 64Mp 32 查參考文獻(xiàn) 7 表 7 11 90 140 Mpa 所以不需要使用墊板 2 彈性卸料板 彈性卸料裝置一般由卸料板 橡膠 卸料螺釘組成 卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致 卸料板的厚度與制件尺寸和卸料力有 關(guān) 一般為 H 卸 0 8 1 H 凹 16mm 3 橡膠的選用與計(jì)算 1 橡膠的自由高度 根據(jù)工件材料厚度為 0 35mm 沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度為 1mm 與凸模的 總修磨量為 4 6mm 模具開啟時(shí)推件塊高出凸模 1mm 因此 總的工作行程 為 Hz t 1 4 5 35mm 根據(jù) 15 式 7 42 橡膠的自由高度 Ho Hz 0 25 0 3 式中 Hz 橡膠的工作行程 mm Ho 橡膠的自由高度 mm 則 Ho Hz 0 25 0 3 5 35 0 25 0 3 18 4 22 12mm 取標(biāo)準(zhǔn) Ho 20 mm 2 橡膠墊的橫截面積 A 為使橡膠滿足壓力的要求 則 F 預(yù) AP F 卸 則 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 22 頁 A F 卸 P 式中 F 卸 卸料力 P 橡膠單位壓力 與橡膠墊的壓縮量 形狀及尺寸大小 有關(guān) 查參考文獻(xiàn) 15 表 7 9 P 2 1 A F 卸 P 2600 2 1 1238mm 2 初選圓柱橡膠 4 塊 則單個橡膠的截面積 A0 A 4 332 mm 則選2 D 25 mm 的圓柱橡膠 膠墊的自由高度 0 5 Ho D 1 5 取 D 25mm 則 Ho D 0 8 滿足要求 3 橡膠墊的安裝高度 由 16 普通橡皮預(yù)壓量 H 預(yù) 10 15 Ho 0 1 0 15 20 2 0 3 0mm 取 H 預(yù) 2mm 則 H 裝 Ho H 預(yù) 18mm 4 推料件 頂料件或打料桿 采用剛性推件裝置 一般裝于上模 其推件是靠壓力機(jī)中滑塊內(nèi)的橫梁作用 推件力大且可靠 通常由推桿 推板 推銷和推件塊組成 推桿的長度應(yīng)高出壓力機(jī)滑塊模柄孔 5 10mm 取 10 mm 推件塊須高出 凹模刃口平面 0 5 1mm 取 1 mm 為了使推件力均衡分布 長短一致 推板 一般裝在上?？變?nèi) 其厚度與工件尺寸和推件力有關(guān) 5 固定零件設(shè)計(jì) 1 模柄 中 小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上 模柄的結(jié)構(gòu)形式很 多 主要有 旋入式模柄 壓入式模柄 凸緣模柄和浮動模柄 據(jù)實(shí)際情況 采用凸緣模柄 用 3 個或 4 個螺釘固定在上模板的窩孔內(nèi) 多用 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 23 頁 于較大型模具 查文獻(xiàn) 13 表 1 7 模柄孔徑 直徑 深度 mm 40 60 則 d 40mm d1 122mm L 91mm L1 23mm L2 4mm d2 11mm d3 81mm d4 9mm d5 15mm h 9mm 2 螺釘與銷釘 螺釘是用于緊固模具的傳統(tǒng)零件 主要承受拉應(yīng)力 一般按經(jīng)驗(yàn)選用 對 于中 小型模具螺釘?shù)某叽缈筛鶕?jù)凹模厚度選用 螺釘?shù)臄?shù)量視被緊固零件的 外型尺寸及其受力大小而定 一般采用 6 個 也可采用 4 個 螺釘?shù)牟贾脩?yīng)對 稱 使緊固的零件受力均衡 沖模上的螺釘常用圓柱內(nèi)六角螺釘 這種螺釘緊 固牢靠 且螺釘埋在凹模內(nèi) 使模具結(jié)構(gòu)緊湊 外形美觀 螺釘擰入最小深度 采用鋼時(shí)與螺紋直徑相等 采用鑄鐵時(shí)為螺紋直徑的 1 5 倍 銷釘起定位作用 防止零件之間發(fā)生錯移 銷釘本身承受切應(yīng)力 銷釘一 般用兩個 多用圓柱銷 與零件上的銷孔采用過渡配合 其直徑與螺釘?shù)闹睆?相同 若零件受到的錯移力較大時(shí) 可選用較大的銷釘 銷釘?shù)淖钚∨浜祥L度 是銷釘直徑的 2 倍 上模座和下模座所用的螺釘 查 14 表 9 7 得 上模 型號 M12 70mm 數(shù)量 4 個 下模 型號 M8 45mm 數(shù)量 4 個 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 24 頁 圓柱銷 14 表 9 27 得 上模座 D 型銷 10 70mm 數(shù)量 2 個 下模座 D 型銷 6 50mm 數(shù)量 2 個 4 擋料銷 定位零件采用擋料銷 擋料銷的形式較多 它與條料的進(jìn)料邊一端或與條 料上搭邊相接觸 限定條料在送進(jìn)方向的移動距離 主要起定位的作用 擋料 銷有固定擋料銷和活動擋料銷 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu) 由于卸料板采用的是彈壓卸 料板 所以擋料銷采用活動擋料銷 活動擋料銷能根據(jù)外界條件自由伸縮 比 較方便 不用在凹模上鉆相應(yīng)的讓位孔 3 12 模架及其零件設(shè)計(jì) 對于生產(chǎn)批量大 要求模具壽命長 便于安裝 精度高的沖壓模具 都應(yīng)采 用導(dǎo)向裝置 常采用的導(dǎo)向裝置有 導(dǎo)板式 導(dǎo)柱導(dǎo)套式和滾珠導(dǎo)套式 本設(shè) 計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式 導(dǎo)柱導(dǎo)套的布置方式常見的有后側(cè)布置 中間兩側(cè)布置 對角布置和四角布置等幾種 采用后側(cè)布置時(shí) 送料操作方便 容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械 化 自動化生產(chǎn) 根據(jù)沖壓工序性質(zhì)工件精度及模具壽命等要求 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合精度可 分為 H6 h5 或 H7 h6 兩種 對于沖裁模 導(dǎo)柱與導(dǎo)套間隙應(yīng)小于凸 凹模間隙 凸 凹模間隙小于 0 03mm 時(shí) 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合取 H6 h5 大于 0 03mm 時(shí) 取 H7 h6 對于硬質(zhì)合金模或復(fù)雜的連續(xù)模 應(yīng)取 H6 h5 一般模具取 H7 h6 導(dǎo)柱 導(dǎo)套既要耐磨 又要具有足夠的韌度 一般選用 20 號鋼經(jīng)滲碳淬 火處理 硬度為 HRC58 62 滲碳層深度 0 8 1 2mm 根據(jù)參考文獻(xiàn) 11 表 22 4 30 上模座 L mm B mm H mm 200 160 40 下模座 L mm B mm H mm 200 160 45 導(dǎo)柱 d mm L mm 28 170 導(dǎo)套 d mm L mm D mm 28 100 38 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 25 頁 第四章 設(shè)計(jì)小結(jié) 在本次學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)中 我對模具的設(shè)計(jì)與制造有了一定的了解 對模具的 工作原理也有掌握 尤其是對沖壓模的典型結(jié)構(gòu) 凸凹模的固定方式 復(fù)合模 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題有了進(jìn)一步的了解與認(rèn)識 同時(shí) 在設(shè)計(jì)過程中還 查閱了模具制造加工技術(shù)相關(guān)的資料 本次設(shè)計(jì)我主要設(shè)計(jì)的是簡單的落料沖孔復(fù)合沖裁模 在設(shè)計(jì)過程中我學(xué) 到了很多關(guān)于倒裝復(fù)合模的知識 通過對導(dǎo)料 定距 卸料 擋料等機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì) 使我學(xué)到了很多實(shí)用的東西 沖壓模具有精度高 生產(chǎn)效率高的特點(diǎn) 并且它能夠制造范圍很廣的零件 因而在工業(yè)制造中句有非常重要的地位 沖壓模具是模具中的主導(dǎo)產(chǎn)品 沖壓 模具的設(shè)計(jì)有十分重要的意義 模具具有很多相似的地方 如導(dǎo)向 定位 出 料等 因此沖壓模具的設(shè)計(jì)也為其他的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ) 在這次的設(shè)計(jì)中 需要查找很多的相關(guān)資料 設(shè)計(jì)重要的目的就是要學(xué)會查 手冊 而在這次的設(shè)計(jì)中讓我跟進(jìn)一步的熟悉了這項(xiàng)技能 在此過程中也有很 多不明白的問題 在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下 問題才得以一一解決 模具設(shè)計(jì)綜合了大學(xué)所學(xué)的各種課程的各方面的知識 如材料力學(xué) 工程 材料 模具制造工藝等 使我們將所學(xué)的知識運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)中 也在設(shè)計(jì)學(xué) 到更多的知識 重溫一遍所學(xué)的東西 在這次設(shè)計(jì)中 我的計(jì)算機(jī)繪圖的水平 也大有提高 在這次的設(shè)計(jì)中 我學(xué)到了很多東西 這使得我知道不管在以后的學(xué)習(xí)或 是工作中 要在實(shí)踐中不斷的總結(jié)分析 遇到問題想辦法解決 只有這樣才能 讓自己的能力得到一定的提高 積累一定的經(jīng)驗(yàn) 我相信這次的設(shè)計(jì)將對我即 將走上工作崗位會有很大的幫助 XXXXXXXXXXX 畢業(yè)論文 第 26 頁 參考文獻(xiàn) 1 萬戰(zhàn)勝 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 中國鐵道出版社 1995 1 2 黨根茂 駱志斌 李集仁 模具設(shè)計(jì)與制造 西安 西安電子科技大學(xué)出版社 1995 2 3 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 6 4 王同海 孫勝 實(shí)用沖壓技術(shù)手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 6 5 顧圣巖 沖壓設(shè)計(jì)資料 中國鐵道出版社 2000 7 6 劉湖云 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 航空工業(yè)出版社 2004 9 7 肖白白 沖壓模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 10 8 王孝培 沖壓手冊 第二版 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 10 9 成虹 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 成都 電子科技大學(xué)出版社 2000 11 10 翁其金 冷沖壓技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 11 11 夏巨諶 李志剛 中國模具設(shè)計(jì)大典 電子版 12 賈俐俐 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 人民郵電出版社 2008 9 13 李奇 朱江峰 模具設(shè)計(jì)與制造 北京 人民郵電出版社 2006 1 14 洪家娣 李明 黃興元 機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo) 江西 江西高校出版社 2006 7 15 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 電子版 16 沖裁模橡膠卸料裝置設(shè)計(jì)方法 電子版 設(shè)計(jì)用紙 第 0 頁 共 23 頁 在沖壓過程模擬 產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)最新應(yīng)用 摘 要 工藝產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)仿真都是目前正在實(shí)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(jì)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(xiàng)有關(guān)沖壓 模擬能力評估預(yù)測的特點(diǎn)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(jì)階段 成形性及預(yù)測來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 2 在模具設(shè)計(jì)的 前期階段減少試模時(shí)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 Int l 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?yàn)樗梢蕴幚淼?實(shí)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?yàn)樗恍枇慵缀涡螤顝?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(jià) 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(xiàng)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(jì) 設(shè)計(jì)用紙 第 1 頁 共 23 頁 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(jì)過程 包括決策的 許多階段 的設(shè)計(jì)過程是一個非常昂貴和耗時(shí)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(yàn)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(yàn)證階段后才做出的 很多時(shí)候軟 硬工具必須重新 編制 甚至重新設(shè)計(jì)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(jì)過程列在圖 1 中 在這個設(shè)計(jì)過程中 經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品 設(shè)計(jì)人員會使用一個稱為一步有限元法的專門設(shè)計(jì)的軟件來估計(jì)其設(shè)計(jì)成形性 這將使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者在確定設(shè)計(jì)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?yàn)樗恍枰辰Y(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(jì)階段 一步法有限 元法也很容易掌握 計(jì)算速度快 這使得設(shè)計(jì)人員能夠發(fā)揮 如果 沒有太多的 時(shí)間投資 圖 1 金屬薄板沖壓件的參考設(shè)計(jì)過程 一旦產(chǎn)品已經(jīng)設(shè)計(jì)和經(jīng)過驗(yàn)證 開發(fā)項(xiàng)目將進(jìn)入 零時(shí)間 階段 并傳遞 到模具設(shè)計(jì)階段 模具設(shè)計(jì)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(jì) 并進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)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(jì)分析 因?yàn)樗_實(shí)需要粘合劑 附錄 以及 已知的模具設(shè)計(jì)或渴望被人知道的過程 驗(yàn)證制造模具的設(shè)計(jì)后就會直接進(jìn)入了艱苦的生產(chǎn)加工和被驗(yàn)證階段 在 此期間 將與物理原型零件對比著進(jìn)行 試用時(shí)間應(yīng)該減少由于先前的數(shù)值驗(yàn) 設(shè)計(jì)用紙 第 2 頁 共 23 頁 證 重新設(shè)計(jì)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(shí)間減少和消除重新設(shè)計(jì) 再制造所用的時(shí)間應(yīng)該超過彌補(bǔ)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證 試模 加工過程所用的時(shí)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(jià)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(jì)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(shí)驗(yàn)室 1 對設(shè)計(jì)過程的三個獨(dú)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(jì)階段 其中一個步驟是有限元程序 FAST FORM3D 成型技術(shù) 的驗(yàn)證 作為實(shí)驗(yàn)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(jì)階段 其中一個實(shí)際的工業(yè)平 板是用來驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)調(diào)查的目的是為了驗(yàn)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(jì)過程中是怎么實(shí)施的 成型 設(shè)計(jì)用紙 第 3 頁 共 23 頁 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(xiàng)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(diǎn)和元素 直至達(dá)到最低能量 狀態(tài) 這個過程是計(jì)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(jià)和估計(jì)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(jì)師由于其速度和使用的安逸性 但是在這時(shí)期的幾何是不可用 的 為了驗(yàn)證 FAST FORM3D 我們比較分析其與毛坯形狀預(yù)測預(yù)報(bào)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(shí)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(yàn)證 表 1 為 FAST FORM3D 矩形驗(yàn)證過程中使用參數(shù) 設(shè)計(jì)用紙 第 4 頁 共 23 頁 圖 4 使用手工計(jì)算毛坯長方形盤的外形設(shè)計(jì) 一 Romanovski 的經(jīng)驗(yàn)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 空白形狀同意在角落里地區(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 滑移線場方法 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(shí)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 FAST 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(yàn)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(jì)的一個最優(yōu)幾何 FAST FORM3D 空白的實(shí)驗(yàn)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 設(shè)計(jì)用紙 第 5 頁 共 23 頁 圖 7 儀器 FAST FORM3D 模擬結(jié)果包括最終驗(yàn)證 一 FAST FORM3D 成形性能的比較 二 預(yù)測與實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn) 毛坯 我們通過比較兩者的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 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 總之 FAST FORM3D 在預(yù)測的實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)部件的最佳形狀成功的毛坯 這表明 FAST FORM3D 可以成功地用于評估產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形性的問題 在儀器的覆蓋情 況下 審判和錯誤實(shí)驗(yàn)多小時(shí)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(shí)驗(yàn)儀器的零件形狀 一 實(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室死亡 同時(shí)保 持該小組的主要特征 在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了增量在 ERC NSM 使用 PAM Stemp 設(shè)計(jì)用紙 第 6 頁 共 23 頁 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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí) 面 板上會出現(xiàn)明顯的骨折起皺 圖 11 皺褶實(shí)驗(yàn)室機(jī)艙內(nèi)板 壓邊力 10 噸 設(shè)計(jì)用紙 第 7 頁 共 23 頁 圖 12 壓邊力 30 噸機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室和頸縮變形階段 一 實(shí)驗(yàn)毛坯 二 實(shí)驗(yàn)小組 形成了 60 三 實(shí)驗(yàn)小組 完全形成 四 實(shí)驗(yàn)小組 縮頸細(xì)節(jié) 圖 13 預(yù)測和在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)艙預(yù)測與實(shí)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 設(shè)計(jì)用紙 第 8 頁 共 23 頁 了頸縮和斷裂在 30 和 50 噸時(shí)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(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)條件下每 一株測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果 這表明 PAM Stemp 可以用來評估成形模具設(shè) 計(jì)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(shí)間的變壓邊力上進(jìn)行了拉伸試驗(yàn) 以確定這些 設(shè)計(jì)用紙 第 9 頁 共 23 頁 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(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)用紙 第 10 頁 共 23 頁 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(shí)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(shí)間變量中包含常數(shù) 線性減少 脈動 見 圖 20 為 AKDQ 鋼的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)間 一 固定壓邊力 二 斜壓邊力 三 脈動壓邊力 設(shè)計(jì)用紙 第 11 頁 共 23 頁 圖 21 模擬實(shí)驗(yàn)和圓頂杯 一 實(shí)驗(yàn)好杯 b 實(shí)驗(yàn)裂隙杯 三 實(shí)驗(yàn)皺杯 四 模擬皺杯 對深沖性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究限制使用固定壓邊力 這項(xiàng)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(shí)驗(yàn)圖 22 模擬圖 23 這兩個模擬和實(shí)驗(yàn)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(shí)間變量對 AKDQ 鋼圓頂杯壓邊力變化的實(shí)驗(yàn) 圖 23 時(shí)間變量對 AKDQ 鋼圓頂杯壓邊力變化的模擬實(shí)驗(yàn) 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(shí)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(shí)驗(yàn) 可知 適當(dāng)?shù)念l率范圍是從 5 到 25 赫茲 AKDQ 從模擬和實(shí)驗(yàn)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 設(shè)計(jì)用紙 第 12 頁 共 23 頁 圖 24 KDQ 穹頂鋼杯的比較實(shí)驗(yàn)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(jià)一個復(fù)雜的沖壓件的改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中 涉及消除了軟 模具相結(jié)合的產(chǎn)品和工藝驗(yàn)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(shí)施以提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性組成 三個獨(dú)立的調(diào)查分析 總結(jié)其在設(shè)計(jì)過程的各個階段 首先 產(chǎn)品設(shè)計(jì)階 段進(jìn)行了調(diào)查與實(shí)驗(yàn)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(jì)成形性問題所涉及的工業(yè)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)多小時(shí)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(jì)階段進(jìn)行了調(diào)查實(shí)驗(yàn)室和增量代碼的 PAM Stemp 系統(tǒng)的 工業(yè)驗(yàn)證和評估的能力 形成與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的問題 這項(xiàng)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(shí)驗(yàn)測量系統(tǒng) 最后 工藝設(shè)計(jì)階段的調(diào)查 對質(zhì)量可與壓邊力控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)改善 的實(shí)驗(yàn)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 可以預(yù)計(jì) 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(shí)驗(yàn)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 設(shè)計(jì)用紙 第 13 頁 共 23 頁 材料等一系列優(yōu)點(diǎn) 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 現(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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(jì) 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) 設(shè)計(jì)用紙 第 14 頁 共 23 頁 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(shí)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(diǎn)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(jì)多憑經(jīng)驗(yàn) 參考已有圖紙和感性認(rèn)識 對所設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí) 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(yàn)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(jì)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(jì)算機(jī)以分時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 計(jì)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(jì) 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(jì)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(jì)的最根本點(diǎn)是必須確立模具 零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 要擺脫過去以人的思考判斷和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心所組成的 設(shè)計(jì)方法 就必須把過去的經(jīng)驗(yàn)和思考方法 進(jìn)行系列化 數(shù)值化 數(shù)式化 作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則儲存到計(jì)算機(jī)中 因?yàn)槟＞邩?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(jì)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(jì)提供軟件 如日本某公司的 設(shè)計(jì)用紙 第 15 頁 共 23 頁 CDM 系統(tǒng)用于級進(jìn)模設(shè)計(jì)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(shí)間由手工的 20 工時(shí)減少到 35 小時(shí) 從 80 年代 初日本就將三維的 CAD CAM 系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具 目前 在實(shí)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(jì)算機(jī)仿真 CAE 技術(shù)也取得了一定成果 在高層次上 CAD CAM CAE 集成的 即數(shù)據(jù)是 統(tǒng)一的 可以互相直接傳輸信息 實(shí)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 設(shè)計(jì)用紙 第 16 頁 共 23 頁 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(jì) 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(jì) 1997 年進(jìn)口模具價(jià)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(jì)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 3 5um 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(jì) 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(jì)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 設(shè)計(jì)用紙 第 17 頁 共 23 頁 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(jì)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(jì)模具方面 僅有 約 10 的模具在設(shè)計(jì)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(jì)和分析計(jì)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(jì)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(xiàng)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(jì)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(yàn)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(yàn) 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(jì) 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(yàn)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(jì) 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(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù) 規(guī)格品種較少 大型模具和特種模具 設(shè)計(jì)用紙 第 18 頁 共 23 頁 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(diǎn) 但因渠道不暢 技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價(jià)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(yàn)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(dú)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(shí) 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(jià)格長期以來同其價(jià)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 干模具的不如干模具標(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?，F(xiàn)象存在 設(shè)計(jì)用紙 第 19 頁 共 23 頁 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(shí)各功能模塊采用 同一數(shù)據(jù)模型 以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享 從而支持模具設(shè)計(jì) 制造 裝 配 檢驗(yàn) 測試及生產(chǎn)管理的全過程 達(dá)到實(shí)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(shí)體幾何造型 復(fù)雜形體工程制圖 工業(yè)設(shè)計(jì)高級渲染 塑料模設(shè)計(jì)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(jì) 分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì) 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(jì)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(jià)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(diǎn) 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(jì)軟件 可進(jìn) 行交互式 3D 型腔 型芯設(shè)計(jì) 模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 澳大利亞 Moldflow 公司的三維真實(shí)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(shí)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(shí)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(yàn)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(jì) 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(jì) 敏捷制造技 設(shè)計(jì)用紙 第 20 頁 共 23 頁 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(shí)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) 2 3 m 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) 3250mm 3250mm 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(shí)現(xiàn)了從測量 實(shí)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(shí)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(shí)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(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn) 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(diǎn) 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 5 10 倍 及可加 工硬材料 60HRC 等諸多優(yōu)點(diǎn) 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) 8 m 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) 2500mm 5000mm 1800mm 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 設(shè)計(jì)用紙 第 21 頁 共 23 頁 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(diǎn) 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(diǎn)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(shí)型鑄造 負(fù)壓實(shí)型鑄造 樹脂砂實(shí)型 鑄造及失蠟精鑄等技術(shù) 8 其他方面技術(shù) 如采用氮?dú)鈴椈蓧哼?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(shí)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(shí)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(shí)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 設(shè)計(jì)用紙 第 22 頁 共 23 頁 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(jì) 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(diǎn)的柔性制造技術(shù) 創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)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(jì)與制造等