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（2007屆） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 學(xué) 院、系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 粟 向 班 級： 0302 學(xué)號(hào) 26030202 指導(dǎo)教師姓名： 曾立平 職稱 教授 最終評定成績： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 二○○六年九月制  目 錄 第一部分 過程管理資料 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書 ( 3 ) 二、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 ( 6 ) 三、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展情況記錄 (13 ) 四、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告 (15 ) 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評閱表 (16 ) 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱教師評閱表 (17 ) 七、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯及最終成績評定表 (18 ) 第二部分 設(shè)計(jì)說明書 八、設(shè)計(jì)說明書 (19 ) - 20 -  2007屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 第一部分 過程管理資料  2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書 院(系)： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 曾立平 學(xué)生姓名 粟 向 課題名稱 端蓋的落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 內(nèi)容： 1. 沖壓件零件圖一張（包括零件尺寸、精度、材料等）。 2. 生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。 3. 零件材料為20號(hào)鋼。 4. 材料厚度為2mm。 任務(wù)： 1. 落料、拉深復(fù)合?？傮w設(shè)計(jì)。 2. 設(shè)計(jì)說明書一份。 3. 設(shè)計(jì)圖紙齊全。 4. 自選一個(gè)重要模具零件編制加工工藝過程。 擬 達(dá) 到 的 要 求 或 技 術(shù) 指 標(biāo) 一、模具 1. 保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時(shí)，力求成本低、模具壽命長。 2. 設(shè)計(jì)的模具必須保證操作安全、方便。 3. 沖模零件必須具有良好的工藝性，即制造裝配容易、便于管理。 4. 便于搬運(yùn)、安裝、緊固到?jīng)_床上并且方便、可靠。 5. 保證模具強(qiáng)度的前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。 二、說明書 1. 資料數(shù)據(jù)充分。 2. 計(jì)算過程詳細(xì)、完全。 3. 公式的字母含義應(yīng)標(biāo)明，有時(shí)還應(yīng)標(biāo)注公式的出處。 4. 內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。 5. 說明書要求由計(jì)算機(jī)打印出來。 三、設(shè)計(jì)圖紙 1. 模具總裝圖一張。 2. 全部模具零件圖紙，總圖紙量不少于3張零號(hào)圖面。 進(jìn) 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 2006.12.20～2007.01.06 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題和開題報(bào)告 2006.01.07—2007.02.26 對設(shè)計(jì)的相關(guān)資料進(jìn)行整理。 2007.02.27—2007.03.01 進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期計(jì)算。 2007.03.02—2007.04.09 設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)。 2007.04.10—2007.05.09 繪制裝配圖和零件圖。 2007.05.10—2007.05.20 對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性檢查 2007.05.21—2007.05.26 設(shè)計(jì)說明書的輸入以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備。 2007.05.28—2007.06.02 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 主 要 參 考 資 料 ［１］鄭家賢. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. Zheng Jiaxian. Ramming craft and mold design practical technology［Ｍ］.Beijing: Mechanical industry Press,2005.(in Chinese) ［２］沖模設(shè)計(jì)手冊編寫組.沖模設(shè)計(jì)手冊［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999. Dies the design handbook compilation group. Dies the design handbook［Ｍ］. Beijing: Mechanical industry Press,1999.(in Chinese) ［３］劉心治.冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)［Ｍ］.重慶：重慶大學(xué)出版社，1995. Liu Xinzhi. Cold ramming craft and mold design［Ｍ］.Chongqing: Chongqing University Press,2005.(in Chinese) ［４］盧險(xiǎn)峰.沖壓工藝模具學(xué)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997. Lu Xianfeng. Ramming craft mold study［Ｍ］.Beijing: Mechanical industry Press,1997.(in Chinese) ［5］中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì).鍛壓手冊［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. China mechanical engineering academic society forging and stamping academic society. Forging and stamping handbook［Ｍ］.Beijing: Mechanical industry Press,2002.(in Chinese) ［6］鐘毓斌.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. Zhong Yubin. Ramming craft and mold design［Ｍ］.Beijing: Mechanical industry Press,2002.(in Chinese) ［7］彭建聲.簡明模具工實(shí)用技術(shù)手冊［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. Peng Jiansheng. Concise mold labor practical technical manual［Ｍ］.Beijing: Mechanical industry Press,2004.(in Chinese) 教研室 意見 簽名： 年 月 日 院(系)主管領(lǐng)導(dǎo)意見 簽名： 年 月 日  湖 南 工 業(yè) 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 （2007屆） 學(xué) 院、系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 粟 向 班 級： 0302 學(xué)號(hào) 26030202 指導(dǎo)教師姓名： 曾立平 職稱 教授 2007年 0 1 月 14 日 題目：端蓋的落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述。 一、本選題的目的和意義?? 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個(gè)體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。因此我選擇了模具設(shè)計(jì)的課題，即設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)端蓋的模具，并且結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中能熟練使用PRO/E?、AUTOCAD?等機(jī)械、模具相關(guān)繪圖軟件。 二、國內(nèi)外發(fā)展情況 1、國內(nèi)方面： 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。中國經(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(dòng)力。近10年來，中國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。但與發(fā)達(dá)國家相比，中國模具工業(yè)無論在技術(shù)上，還是在管理上，都存在較大差距。特別在大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具技術(shù)上，差距尤為明顯。中國每年需要大量進(jìn)口此類模具，在模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，中低檔模具相對過剩，市場競爭加劇價(jià)格偏低，降低了許多模具企業(yè)的效益。而中高檔模具能力不足，模具的開發(fā)能力較弱，技術(shù)人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)投入少等一系列問題，嚴(yán)重制約了中國模具行業(yè)的發(fā)展。 由于近年市場需求的強(qiáng)大拉動(dòng)，中國模具工業(yè)高速發(fā)展，市場廣闊，產(chǎn)銷兩旺。2003年我國模具產(chǎn)值達(dá)到450億元人民幣以上，約折合50多億美元，按模具總量排名，中國緊隨日本、美國其后，位居世界第三。中國模具已涵蓋了各種用于金屬和非金屬成形的特殊裝備，被分為10大類、46小類。1996年至2002年間，中國模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長14%左右，2003年增長25%左右，廣東、江蘇、浙江、山東等模具發(fā)達(dá)地區(qū)的增長在25%以上。近兩年，我國的模具技術(shù)有了很大的提高，生產(chǎn)的模具有些已接近或達(dá)到國際水平。2003年模具出口3.368億美元，比上年增長在33.5%，形勢喜人。 總的來看，我國技術(shù)含量低的模具已供過于求，市場利潤空間狹小，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，精密、復(fù)雜的沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等高檔模具仍有很大一部分依靠進(jìn)口。 近五年來，我國平均每年進(jìn)口模具約11.2億美元，2003年就進(jìn)口了近13.7億美元的模具，這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來的模具。中國現(xiàn)有模具企業(yè)超過2萬家，從業(yè)人數(shù)50多萬人。中國的模具生產(chǎn)目前主要集中在華南和華東，大約占了全國模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額的三分之二，每年平均增長在20%左右。 2、國外方面： 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！?、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.7﹕1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國家。 3、未來沖壓模具制造技術(shù)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”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (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。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 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)。 2.選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。 這次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)端蓋的一副模具，并繪出模具裝配圖、模具零件圖以及編寫設(shè)計(jì)說明書。 首先我們需要知道模具在加工中的作用和設(shè)計(jì)的基本要求。模具的作用是將壓力機(jī)的作用力通過模具傳遞給金屬板料，在其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，使板料毛坯發(fā)生變形，從而獲得滿足一定性能要求的及符合所需尺寸及形狀的制品。在生產(chǎn)實(shí)際中,模具的作用在于保證沖件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本等。為此除了采用行之有效的工藝手段、進(jìn)行正確的模具設(shè)計(jì)及選擇合理的模具結(jié)構(gòu)之外，還必須滿足以下幾個(gè)要求：①制造精度高 ②操作性能良好 ③使用壽命長 ④制造周期短 ⑤模具成本低。 對于端蓋，它屬于帶凸緣圓筒型件，從結(jié)構(gòu)上我們可以得知需要落料、拉深和沖孔三個(gè)工序過程。從零件的工藝性分析可以看出此零件對落料是很適合的。但從拉深方面考慮就需要計(jì)算出拉深系數(shù)，判斷能否一次拉深成功，這也是本設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)分析的地方。其次對于零件是否可以成型方面也要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和核算校核,再有對模具結(jié)構(gòu)和壓力機(jī)的選擇也是重點(diǎn)。在模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，也需要注意很多細(xì)小而不可忽視的問題。 對于整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以按以下的方法來設(shè)計(jì)計(jì)算。 1、 取得必要的資料 ① 取得注明具體技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖。 ② 收集工件加工的工藝工藝過程卡片。 ③ 了解工件的生產(chǎn)批量。 ④ 確認(rèn)工件原材料的規(guī)格及毛坯情況。 ⑤ 熟悉沖壓車間的設(shè)備和情況。 2、 確定工藝方案 ① 對零件進(jìn)行工藝性分析。 ② 根據(jù)工藝計(jì)算，確定工序數(shù)目。 ③ 計(jì)算拉深系數(shù)，確定拉深次數(shù)。 ④ 根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求選擇合理的加工方案。 3、 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算。 ① 設(shè)計(jì)材料的排樣和計(jì)算毛坯尺寸。 ② 計(jì)算落料力、卸料力、壓邊力、拉深力和頂件力等。 ③ 計(jì)算或估算模具各主要零件的厚度。 ④ 計(jì)算凸、凹模的工作部分尺寸。 4、 模具的總體設(shè)計(jì) 在上述分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)，估算出外形尺寸。 5、 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ① 工作部分零件的設(shè)計(jì)。（凸模、凹模、凸凹模等） ② 定位零件的設(shè)計(jì)。（擋料銷） ③ 卸料零件的設(shè)計(jì)。（卸料板） ④ 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)。（導(dǎo)柱、導(dǎo)套） 6、 選定沖壓設(shè)備 ① 壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力必須大于沖壓的工藝力。 ② 壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具的閉合高度的要求。 ③ 壓力機(jī)的行程要符合要求。 7、 繪制模具總圖 ① 主視圖 ② 俯視圖 ③ 工件圖 ④ 排樣圖 ⑤ 列出明細(xì)表 ⑥ 技術(shù)要求及說明 8、 繪制各非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖 9、分析一個(gè)主要零件的加工工藝路線。 3.工作進(jìn)度及具體安排。 2006.12.20—2007.01.06 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題和開題報(bào)告。 2006.01.07—2007.02.26 對設(shè)計(jì)的相關(guān)資料進(jìn)行整理。 2007.02.27—2007.03.01 進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期計(jì)算。 2007.03.02—2007.04.09 設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)。 2007.04.10—2007.05.09 繪制裝配圖和零件圖。 2007.05.10—2007.05.20 對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性檢查。 2007.05.21—2007.05.26 設(shè)計(jì)說明書的輸入以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備。 2007.05.28—2007.06.02 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 4.指導(dǎo)教師意見。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 說明：開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報(bào)告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師審查后簽署意見生效。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展情況記錄 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 端蓋的落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 班級：__0302_____學(xué)號(hào)：26030202學(xué)生：__粟向___指導(dǎo)教師： 曾立平 時(shí) 間 任務(wù)完成情況 指導(dǎo)教師意見 第 一 周 至 第二周 和指導(dǎo)老師溝通，討論相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)劃和具體安排。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 三 周 至 第 四 周 準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)的相關(guān)書籍，對以前學(xué)過的模具知識(shí)進(jìn)行溫習(xí)，以此來熟悉自己設(shè)計(jì)的大概內(nèi)容。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 五 周 至 第 六 周 開始對設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的計(jì)算。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注：教師監(jiān)督學(xué)生如實(shí)記錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過程中根據(jù)《課題任務(wù)書》擬定的進(jìn)度與進(jìn)展情況以及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。  第 七 周 至 第 九 周 設(shè)計(jì)模具的主要結(jié)構(gòu)，并繪出零件圖和裝配圖。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 十 周 至 第 十 一 周 對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理性檢查。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 十二 周 至 第 十三 周 設(shè)計(jì)說明書的輸入以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注：教師監(jiān)督學(xué)生如實(shí)記錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過程中根據(jù)《課題任務(wù)書》擬定的進(jìn)度與進(jìn)展情況以及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告 填表日期： 2007 年 5 月 28 日 院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 班級 0302 學(xué)生姓名 粟 向 課題名稱： 端蓋的落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 課題主要任務(wù)： 了解模具的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造， 對模具進(jìn)行系統(tǒng)的分析，做出一套完善的模具 1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進(jìn)展或成果 開題以來，認(rèn)真查閱了一系列的參考文獻(xiàn)和與設(shè)計(jì)相關(guān)的書籍，對課題有了初步的整體了解，并通過參考各種資料書中有關(guān)冷沖模的設(shè)計(jì)過程，對設(shè)計(jì)步驟和方法有了更深層次的了解。通過前段時(shí)間的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)分析以及在曾立平教授的認(rèn)真指導(dǎo)下，端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是此課題最為重要的，也是難點(diǎn)之處，所以這對下一步的工作有著深刻的意義。 2、下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排 1．對結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，做出初步的結(jié)構(gòu)方案。 2．在做出的初步方案上進(jìn)行修改，使其進(jìn)一步完善。 3．確立方案后，接下來就是繪圖和說明書的整理。 3、存在的具體問題 個(gè)人對模具設(shè)計(jì)的了解深度有限，存在的主要問題是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常遇到一些不起眼的問題，需同學(xué)和老師的指導(dǎo)，在整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還不完善，需進(jìn)一步的修改和完善。 4、指導(dǎo)教師對該生前期研究工作的評價(jià) 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評閱表 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)生姓名 粟向 學(xué) 號(hào) 26030202 班 級 0302 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 姓 名 曾立平 課題名稱 端蓋的落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 評語：（包括以下方面，①學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況；②檢索和利用文獻(xiàn)能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；③學(xué)術(shù)水平或設(shè)計(jì)水平、綜合運(yùn)用知識(shí)能力和創(chuàng)新能力；） 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導(dǎo)教師評定成績 分值： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱教師評閱表 院、系： 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)生姓名 粟向 學(xué) 號(hào) 26030202 班 級 0302 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及自動(dòng)化 課題名稱 端蓋的落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 評語：（對論文學(xué)術(shù)評語，包括選題意義；文獻(xiàn)利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性） 針對課題內(nèi)容給設(shè)計(jì)者（作者）提出3個(gè)問題，作為答辯時(shí)參考。 1. 2. 3. 評 分： 是否同意參加答辯 是□ 否□ 評閱人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯及最終成績評定表 院、系（公章）： 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)生姓名 粟向 學(xué)號(hào) 26030202 班級 0302 答辯 日期 課題名稱 端蓋的落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 指導(dǎo) 教師 曾立平 成 績 評 定 分值 評 定 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計(jì) 課題介紹 思路清晰，語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確，實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)（論文）有應(yīng)用價(jià)值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準(zhǔn)確大、深入,知識(shí)面寬。 70 合 計(jì) 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績a： × ％＝ 指導(dǎo)教師評分 分值： 指導(dǎo)教師評定成績b： × ％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： × ％＝ 最終評定成績： 分?jǐn)?shù)： 等級： 答辯委員會(huì)主任簽名： 年 月 日 說明：最終評定成績＝a+b+c，三個(gè)成績的百分比由各院、系自己確定。 2007屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 第二部分 設(shè)計(jì)說明書（或畢業(yè)論文） 第 22 頁 共 23 頁 設(shè)計(jì)用紙 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(gè)變量數(shù)目會(huì)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(gè)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(gè)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(dòng)態(tài)程序法。很明顯第二個(gè)目標(biāo)方法比較好，因?yàn)樗梢蕴幚淼膶?shí)際沖壓中的大多數(shù)參數(shù)。FAST_FORM3D，一個(gè)單步有限元程序的成型技術(shù)，匹配第一個(gè)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(gè)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) 1.簡介 對于形狀復(fù)雜的板材（如汽車覆蓋件金屬?zèng)_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(gè)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(shí)，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(gè)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員會(huì)使用一個(gè)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(huì)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(huì)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)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(gè)人可以控制多個(gè)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(gè)獨(dú)立階段研究進(jìn)行了研究 將會(huì)在下一節(jié)描述產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，其中一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)長15英寸、寬5英寸、深12英寸有一個(gè)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) 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?？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(gè)形狀。抽簽中地區(qū)在彎道很好匹配所有三個(gè)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(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，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(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(gè)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)。 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(gè)不錯(cuò)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(shí)驗(yàn)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(jì)成形性的問題。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯(cuò)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(gè)由日本小松制作所和ERC/ NSM組成的小組。與形成問題的一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)模擬實(shí)驗(yàn)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(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(cuò)誤。一個(gè)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(huì)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 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(gè)小組的結(jié)果，其結(jié)果如圖15所示。從每個(gè)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(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，μ=0.06；（二）預(yù)測應(yīng)變，μ=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)，以確定這些材料進(jìn)行分析和模擬輸入到流動(dòng)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) 值得注意的是流動(dòng)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(dòng)（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(dòng)壓邊力。 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(dòng)壓邊力進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)圖22，模擬圖23。這兩個(gè)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(dòng)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(dòng)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μ=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(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(gè)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(gè)獨(dú)立的調(diào)查分析，總結(jié)其在設(shè)計(jì)過程的各個(gè)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(gè)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(cuò)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(gè)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?？梢灶A(yù)計(jì)，深沖性能將會(huì)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?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(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(huì)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(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)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(gè)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(dòng)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(huì)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(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(dòng)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(shí)，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(shí)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(dòng)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(dòng)化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個(gè)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(dòng)校具。其代表是多達(dá)別多個(gè)工位的級進(jìn)模和十幾個(gè)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(dòng)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(tái)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(gè)領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等。國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)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(dòng)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(chǔ)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(gè)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(dòng)設(shè)計(jì)提供軟件。如日本某公司的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(dòng)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(gè)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(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(huì)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(gè)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。 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(tái)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(dòng)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(shí)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(shí)面寬、知識(shí)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(shí)老化，知識(shí)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(shí)、經(jīng)驗(yàn)匱乏，動(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)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(gè)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(huì)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(huì)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。 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(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(gè)月縮短到4個(gè)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)2～3μm，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(tái)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(dòng)的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)加工中心，其機(jī)床定位精度可達(dá)8μm，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。 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。 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。