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河南機電高等專科學校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 劉攀攀 學 號 111304308 指導教師 楊占堯 課題名稱 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 2014 年 3 月 5 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 劉攀攀 學 號 111304308 設 計 題 目 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 起 迄 日 期 2013 年 11 月 2 日 2014 年 4 月 13 日 指 導 教 師 楊占堯 2013 年 11 月 2 日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1 本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的 該課題來源于一來自于前端蓋零件沖壓工藝分析與修邊沖孔模設計 在完成該課 題之后 應對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉 能熟練掌握相關設計手冊的使用 能獨立完成 一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制 能夠運用模具設計軟件完成模具裝 配圖及零件圖的繪制 2 本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術要求 工作 要求等 課題資料 厚度 1 5mm 材料 08 鋁 批量 大批量 設計任務 1 了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 分析筒形件拉深沖壓成形工藝并確定其工藝方案 3 成形設備的選用及校核 4 模具的整體設計 繪制模具總裝圖與拆畫非標準件零件圖 5 編寫設計說明書一份 6 編制主要零件加工工藝過程卡 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 03 零件名稱 修邊凸模 零件號 00 20 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 Cr12 48 52HRC 鍛 件 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉(zhuǎn) 速 切 削速 度 基 本工 時 二次 2 銑上 下平面 30 面銑刀 游標 卡尺 2 0 2mm 200 min 2000r min 二次 1 銑四周面 10 立銑刀 游標卡尺 2 0 5mm 60 min 2000r mi 設 計 者 指 導 教 師 楊占堯 共 1 頁 第 1 頁 零件號 零 件 名 稱 模具號 00 20 修邊凸模 牌 號 硬 度 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 XYZ 003 Cr12 48 52HRC 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 02 鍛造達尺寸 130 mm 130 mm 20mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸 125mm 125 mm 14 6mm 立式銑 床 虎鉗 30 面 銑刀 10 立銑 刀 游標卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆 床 虎鉗 鉆頭 鉸刀 絲錐 高度尺 游標卡尺 06 熱處理 淬火 回火 保證硬度 48 52HRC 熱處理 爐 硬度儀 游標卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 08 線切割各個型孔留余量 0 02mm 線切割 慢走絲 機床 復式支 撐 0 2mm 黃銅絲 千分表 游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 粗銑六面 工序號 03 零件名稱 修邊凹模 零件號 00 08 零件重量 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 種 類 重 量 Cr12 48 52HRC 鍛 件 設 備 名 稱 型 號 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 銑床 虎鉗 墊塊 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉(zhuǎn) 速 切 削速 度 基 本工 時 二次 2 銑上 下平面 30 面銑刀 游標 卡尺 2 0 2mm 200 min 2000r min 二次 1 銑四周面 10 立銑刀 游標卡尺 2 0 5mm 60 min 2000r mi 設 計 者 指 導 教 師 楊占堯 共 2 頁 第 2 頁 零件號 零 件 名 稱 模具號 00 08 修邊凹模 牌 號 硬 度 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 XYZ 003 Cr12 48 52HRC 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工序號 工 序 名 稱 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 工 時 01 下料 02 鍛造達尺寸 130 mm 130 mm 20mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸 125mm 125 mm 14 6mm 立式銑 床 虎鉗 30 面 銑刀 10 立銑 刀 游標卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆 床 虎鉗 鉆頭 鉸刀 絲錐 高度尺 游標卡尺 06 熱處理 淬火 回火 保證硬度 48 52HRC 熱處理 爐 硬度儀 游標卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨 床 磁力夾 具 精 密平口 鉗 砂輪 游標卡尺 刀口尺 08 線切割各個型孔留余量 0 02mm 線切割 慢走絲 機床 復式支 撐 0 2mm 黃銅絲 千分表 游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 113 班 學生姓名 劉攀攀 學 號 111304308 指導教師 楊占堯 2014 年 4 月 16 日 I 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 摘 要 本文分析了前端蓋零件的沖壓工藝方案 詳細說明了前端蓋零件修邊沖 孔模的結(jié)構和設計過程 具體內(nèi)容包括沖壓工藝的確定 工藝參數(shù)的計算 壓 力機的選擇等 并且對模具結(jié)構中的輔助設計進行了說明 對模具制造 操作及 維護要點進行了闡述 本設計對指定工件進行的復合模設計 利用 Auto CAD 軟件對制件進行設計繪圖 明確了設計思路 確定了沖壓成型工藝過程并對各 個具體部分進行了詳細的計算和校核 如此設計出的結(jié)構可確保模具工作運用 可靠 保證了與其他部件的配合 并繪制了模具的裝配圖和零件圖 本課題通過對工件的沖壓模具設計 鞏固和深化了所學知識 取得了比較 滿意的效果 達到了預期的設計意圖 關鍵詞 修邊 沖孔 模具 設計 II THE DESIGN OF THE FRONT COVER TRIMMING AND PUNCHING MOLD ABSTRACT This article analyzes the front cover process Detailed description of the front cover trimming and punching mold design and structure Including specific the certain of trimming process process of parameters calculation the choice of press and so on and explain the mold structure of computer aided design Mold on the manufacture operation and maintenance of the main points discussed more over The design of the suspension by the progressive die design the use of Auto CAD soft ware to design parts drawing Clear design ideas determine the process of stamping an d forming part of the various specific details of the calculation and verification The st ructure of such a design die is used to ensure reliability ensure coordination with her components And the mapping of the mold assembly and part drawings Suspension of the project through the stamping die design consolidate and deepe n the knowledge and achieved satisfactory results to achieve the desired design inten t Keywords trimming punching die design 目 錄 III 1 緒論 1 1 1 課題背景及意義 1 1 2 課題目標與工作內(nèi)容 1 2 當前國內(nèi)外模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 2 2 1 國內(nèi)外模具技術現(xiàn)狀 2 2 2 國內(nèi)外模具技術上存在的差距 8 2 1 1 產(chǎn)需矛盾 8 2 1 2 企業(yè)結(jié)構方面 8 2 1 3 產(chǎn)品水平 8 2 1 4 工藝裝備水平 8 2 3 模具技術的發(fā)展趨勢 9 2 4 數(shù)字化成形技術的發(fā)展 15 3 零件結(jié)構工藝性分析 17 4 工藝計算及主要參數(shù)確定 18 4 1 主要工藝參數(shù)計算 18 4 2 主要工作部分尺寸確定 20 4 2 1 修邊 落料 刃口尺寸計算 21 4 2 2 沖孔工作部分尺寸計算 21 4 3 彈性元件的設計計算 22 4 4 模具的總體設計 22 4 5 模架閉合高度的校核 23 5 模具結(jié)構方案的確定 25 5 1 修邊模設計的基本原則 25 5 2 模具結(jié)構方案 25 5 3 模具功能分析 26 5 4 模具總體結(jié)構 27 IV 5 4 1 模架的選擇 27 5 4 2 緊固件的選擇 27 5 4 3 模柄的選擇 29 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻 32 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 1 1 緒論 1 1 課題背景及意義 本課題內(nèi)容為來自于前端蓋零件沖壓工藝分析與修邊沖孔模設計 產(chǎn)品零 件外形及整體零件結(jié)構較為簡單 其間有孔 拉延及翻邊等結(jié)構 設計中將對 外形及內(nèi)部結(jié)構進行深入的工藝分析 并以此為基礎進行后序俢沖模具設計 本次畢業(yè)設計過程中的工藝分析及模具設計將綜合整理大學期間所學習的 專業(yè)理論知識并將其運用于實踐設計之中 從而提高自己的動手能力 以做到 學以致用 融會貫通 通過本次設計過程 我將對沖壓模具的設計有更深的體 會和認識 全面整體的了解沖壓模具設計的過程 以及在設計中通過各種軟件 對零件及模具進行分析優(yōu)化 從而獲得較為完善的加工工藝和理想的模具結(jié)構 以適應生產(chǎn) 滿足各方面要求 1 2 課題目標與工作內(nèi)容 擬訂其工藝路線 根據(jù)其合理的工藝方案 設計出適用生產(chǎn)的整套模具 通過本次沖壓模設計進一步鞏固理論知識 能根據(jù)實際情況提出個幾種可行方 案 并根據(jù)實際情況進行綜合分析 比較確定最優(yōu)方案 撰寫設計說明書 說 明書中要求盡量使用三維圖凸顯制件要求和模具 包括典型零件 結(jié)構 設計 說明書內(nèi)容要求全面分析得理 計算無誤 結(jié)論正確符合書寫要求 2 當前國內(nèi)外模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 2 2 1 國內(nèi)外模具技術現(xiàn)狀 模具在國民經(jīng)濟中所占據(jù)的地位日益顯著 可以說人類的衣 食 住 行 沒有哪一方面離得開模具 模具是機械 汽車 電子 通訊 家電等工業(yè)產(chǎn)品 的基礎工藝裝備 屬于高新技術產(chǎn)品 作為基礎工業(yè) 模具的質(zhì)量 精度 壽 命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用 在國際上稱為 工業(yè)之母 隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展 作為工業(yè)品基礎的模具工業(yè) 也得到了蓬 勃發(fā)展 已成為國民經(jīng)濟建設中的重要產(chǎn)業(yè) 模具工業(yè)不但在國民經(jīng)濟中占捬 重要地位 在世界市場上也是獨樹一枝 世界模具市場總體上供不應求 市場 需求在600到650億美元 如今 模具工業(yè)的發(fā)展甚至已經(jīng)超過了新興的電子工 業(yè) 模具按制造的產(chǎn)品分類 可以分為塑料模具 又分為注塑模具 鑄壓模具 和吹塑模具 沖壓模具 鑄造模具 橡膠模具和玻璃模具等 其中 尤以注塑 模具和沖壓模具用途廣 技術成熟 占據(jù)的比重大 伴隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)也提出了越來越高的要求 汽 車 摩托車 家電行業(yè)等是模具最大的市場 占整個模具市場的60 以上 例如 一種型號的生產(chǎn)線共需要模具4000 6000套 價值達2億 10億元 一臺電冰 箱需要模具生產(chǎn)的零件約150個 共需要模具約350套 價值約400萬元 單臺彩 電大約有150個零件需用模具生產(chǎn) 共需模具140套 價值達700萬元 其中所需 模具大部分為注塑模具和沖壓模具 預計2005年 僅汽車行業(yè)就需要各種塑料 制件36萬噸 電冰箱 洗衣機和空調(diào)年產(chǎn)量均超過1000萬臺 彩電的產(chǎn)量已超 過3000萬臺 到2010年 在建筑和建材行業(yè)方面 塑料門窗的普及率達到30 塑料管的普及達到50 這些都會大大增加對模具的需求重 與國有經(jīng)濟需求和世界先進水平相比 差距仍很大 一些大型 精度 復 雜 長壽命的高檔模具每年仍大量進口 特別是中高檔轎車的覆蓋件模具 目 前仍主要依靠進口 一些低檔次的簡單沖模 已趨供過于求 市場竟爭激烈 現(xiàn)將2004年我國沖壓模具市場情況簡介如下 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計 材料 2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元 其中出口0 75億美元 約合6 2 億元 根據(jù)我國海關統(tǒng)計資料 2004年我國共進口沖壓模具5 61億美聯(lián)社元 約合 46 6億元 從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266 6億元 其中國內(nèi)市場需求為260 4億元 總供應約為213 8億元 市場滿足率為82 在上述供求總體情況中 有幾個具體情況必須說明 一是進口模具大部分是 技術含量高的大型精密模具 而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具 因 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 3 此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率 這些模具的發(fā) 展已滯后于沖壓件生產(chǎn) 而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具 市場總體滿足率 二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多 具有一定 的竟爭力 因此其在國際市場前景看好 2005年沖壓模具出口達到1 46億美元 比 2004年增長94 7 就可說明這一點 三是近年來港資 臺資 外資企業(yè)在我國發(fā) 展迅速 這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料 因此未能 計入上述數(shù)字之中 近年來 我國的模具工業(yè)一盶以每年13 左右的增長速度快速發(fā)展 據(jù)預測 我國模具行業(yè)在 十五 期間的增長速度將達到13 15 模具鋼的需求量也 將以每年12 的速度遞增 全國年需求量約70萬噸左右 而國產(chǎn)模具鋼的品種只 占現(xiàn)有國外模具鋼品種的60 每年進口模具鋼約6萬噸 我國每年進口模具約 占市場總量的20 左右 已超過10億美元 其中塑料與橡膠模具占全部進口模具 50 以上 沖壓模具占全部進口模具約40 由此可見我國的模具工業(yè)的發(fā)展?jié)?力是巨大的 雖然近幾年來 我國模具工業(yè)的技術水平已取得了很大的進 步 但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距 例如 精密加工設備還 很少 許多先進的技術如 CAD CAE CAM 技術的普及率還不高 特別是大型 精密 復雜和長壽命模具遠遠不能滿足國民經(jīng)濟各行業(yè)的發(fā)展需要 縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視 我們感受到制造理念陳舊則是我 國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因 模具技術水平的高低 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力 它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 因此 模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術和產(chǎn)品 現(xiàn)代模具是多學科知識 集聚的高新技術產(chǎn)業(yè)的一部分 是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè) 其技術 資金與勞動 相對密集 目前 我國模具工業(yè)的當務之急是加快技術進步 調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構 增加高 檔模具的比重 質(zhì)中求效益 提高模具的國產(chǎn)化程度 減少對進口模具的依賴 現(xiàn)代模具技術的發(fā)展 在很大程度上依賴于模具標準化 優(yōu)質(zhì)模具材料的研究 先進的設計與制造技術 專用的機床設備 更重要的是生產(chǎn)技術的管理等 21世紀模具行業(yè)的基本特征是高度集成化 智能化 柔性化和網(wǎng)絡化 追 求的目標是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率 縮短設計及制造周期 降低生產(chǎn)成本 最大限度地提高模具行業(yè)的應變能力 滿足用戶 可見 未來我國模具工業(yè)和 技術的主要發(fā)展方向?qū)⑹?河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 4 大力普及 廣泛應用 CAD CAE CAM 技術 逐步走向集成化 現(xiàn)代模具設 計制造不僅應強調(diào)信息的集成 更應該強調(diào)技術 人和管理的集成 提高大型 精密 復雜與長壽命模具的設計與制造技術 逐步減少模具的 進口量 增加模的出口量 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 模具標準件是模具基礎 其 大量應用可縮短模具設計制造周期 同時也顯著提高模具的制造精度咎使用性 能 大大地提高模具質(zhì)量 我國模具商品化 標準化率均低于30 而先進國家 均高于70 每年我們要從國外進口相當數(shù)量的模具標準件 其費用約占年模具 進口額的3 8 發(fā)展快速制造成型和快速制造模具 即快速成型制造技術 迅速制造出產(chǎn) 品的原型與模具 降低成本推向市場 積極研究與開發(fā)模具的拋光技術 設備與材料 滿足特殊產(chǎn)品的需要 推廣應用高速銑削 超精度加工和復雜加工技術與工藝 滿足模具制造的 需要 開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術 提高模具的可靠性 研究和 應用模具的高速測量技術 逆向工程與并行工程 最大限度地提高模具的開發(fā) 效率與成功率 開發(fā)新的成型工藝與模具 以滿足未來的多學科多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)設計 技術 在科技發(fā)展中 人是第一因素 因此我們要特別注重人才的培養(yǎng) 實現(xiàn) 產(chǎn) 學 研相結(jié)合 培養(yǎng)更多的模具人才 搞好技術創(chuàng)新 提高模具設計制造 水平 在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術 逐步走向網(wǎng)絡化 智能化環(huán) 境 實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造 動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟吆部門發(fā)展的重 要基礎之一 模具訟計水平的高低 加工設備的好壞 制造能力的強弱 模具 質(zhì)量的優(yōu)劣 直接影響著許多新老產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代 影響著產(chǎn) 品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高 工業(yè)先進的發(fā)達國家 其模具工業(yè)的年產(chǎn)值早已超 過機床行業(yè)的產(chǎn)值 美國工業(yè)界認為 模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石 日本 模具協(xié)會認為 模具是促進社會繁榮富裕的動力 國際模具專家認為 模具是金屬加工業(yè)的帝王 難怪模具工業(yè)贏得了 不衰亡工業(yè) 之稱 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 5 在對模具 模具產(chǎn)品 模具工業(yè)有了比較全面的認識之后 我們可以得出 一個很明確的認識 在科技飛速發(fā)展的今天 模具作為一個高科技產(chǎn)業(yè)對國民 經(jīng)濟 人們生活和國防建設都起著極其重要的作用 我國的模具工業(yè)在近年來 得到了長足的發(fā)展 但是總體上和國際先進水平比起來還存在較大的差距 我 國經(jīng)濟的高速發(fā)展給模具工業(yè)的發(fā)展提供了一個廣闊的空間和巨大的發(fā)展?jié)摿?我國模具 CAD CAM 技術的發(fā)展已有20多年歷史 由原華中工學院和武漢 733廠于1984年共同完成的精沖模 CAD CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD CAM 系統(tǒng) 由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模 CAD CAM 系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模 CAD CAM 系統(tǒng) 上海交通大學開發(fā)的冷沖模 CAD CAM 系統(tǒng)也于同年完成 20世紀90年代 以來 國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用 CAD CAM 技術 國家科委 863計劃將東風汽車公司作為 CIMS 應用示范工廠 由華中理工大學作為技術依 托單位 開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具 CAD CAPP CAM 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了工作站和 CAD CAM 軟件 系統(tǒng) 并在模具設計制造中實際應用 取得了顯著效益 1997年一汽引進了板 料成型過程計算機模擬 CAE 軟件并開始用于生產(chǎn) 21世紀開始 CAD CAM 技 術逐漸普及 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 CAD CAM 技 術 其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE 能力 模具 CAD CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期 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 已有一大批模具 企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術 數(shù)控加工的使用率也越來越高 并陸續(xù)引進 了相當數(shù)量 CAD CAM 系統(tǒng) 如美國 DS 的 UG 美國 Parametric Technology 公 司 Pro Engineer 美國 CV 公司的 CADSS 英國 DELCAM 公司的 DOCT5 日 本 HZS 公司的 CRADE 及 space E 以色列公司的 Cimatron 還引進了 Auto CAD CATIA 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)普邊采用了 CAD CAM 技術 DL 圖 的設計和模具結(jié)構圖的設計均已實現(xiàn)二維 CAD 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)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技 術開發(fā)的領域 快速原型 RP 傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合 快速制造大型汽車覆蓋件模 具 解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具 模具精度低 制件精度低 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 6 樣樣制作難等問題 實現(xiàn)了以三維 CAD 模型作為制模依據(jù)的快速模具制造 它 標志著 RPM 應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功 在國家產(chǎn)業(yè)政策 的正確引導下 經(jīng)過幾十年努力 現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到 較高水平 包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企 業(yè)得到應用 雖然如此 我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比 仍有較大差距 這一些主要表現(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 無論在設計還是加工工藝和能力方面 都有較大差距 轎車覆蓋件 模具 具有設計和制造難度大 質(zhì)量和精度要求高的特點 可代表覆蓋件模具 的水平 雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平 模具結(jié)構周期等方 面 與國外相比還存在一定的差距 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和 多功能模具 是我國重點發(fā)展的精密模具品種 有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具 已基本達到 國際水平 但總體上和國外多工位級進模相比 在制造精度 使用壽命 模具 結(jié)構和功能上 仍存在一定差距 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美 高精度 高效益加工設 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用已越來 越多 NC DNC 技術的應用越來越成熟 可以進行傾角加工超精加工 這些 都提高了模具面加工精度 提高了模具的質(zhì)量 縮短了模具的制造周期 模具 表面強化技術也得到廣泛應用 工藝成熟 無污染 成本適中的離子滲氮技術 越來越被認可 碳化物被覆處理 TD 處理 及許多鍍 涂 層技術在沖壓模具 上的應用日益增多 真空處理技術 實型鑄造技術 刃口堆焊技術等日趨成熟 激光切割和激光焊技術也得到了應用 隨著與國際接軌的腳步不斷加快 市場競爭的日益加劇 模具制造技術現(xiàn) 已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 并在很大程度上決定企業(yè)的 生存空間 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度 將技術進步視 為企業(yè)發(fā)展的重要動力 一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD 并陸續(xù)開始使用 UG Pro Engineer I DEAS Euclid IS 等國際通用軟件 個別廠家還引進了 Moldflow C Flow DYNAFORM Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件 并 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 7 成功應用于沖壓模的設計中 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步 我 國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具 如東風汽車公司沖模廠 已設計制造了富康 轎車部分內(nèi)覆蓋件模具 一汽模具中心生產(chǎn)了捷達王轎車外覆蓋件模具 轎車覆蓋件模具 具有設計和制造難度大 質(zhì)量和精度要求高的特點 可 代表覆蓋件模具的水平 在設計制造方法 手段上面已基本達到了國際水平 模具結(jié)構功能方面也接近國際水平 在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步 但在制造質(zhì)量 精度 制造周期和成本方面 與國外相比還存在一定的差距 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具 是我國重點發(fā)展的 精密模具品種 有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動疊片多功能模具 已達到國際水平 如南京長江機器制造廠的電機鐵芯自動疊鉚硬質(zhì)合金多工位 級進模具有自動沖切 疊壓 鉚合 計數(shù) 分組 轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜 安全保護等 功能 凹模采用拼塊式 零備件可互換 常州寶馬集團公司的步進電機定轉(zhuǎn)子帶雙回疊片硬質(zhì)合金級進模 具有轉(zhuǎn) 子沖片落料 旋轉(zhuǎn) 72 再疊片 定子沖片落料 回轉(zhuǎn) 90 再疊片 以消除 料厚誤差 等功能 這兩項模具精度達 2 m 步距精度 2 3 m 雙回轉(zhuǎn)精度 1 壽命達到 1 億次以上 制造周期 5 6 個月 而價格僅為同類進口模具的 1 2 1 3 已達到國際先進水平 完全可以替代進口 其他如 48 54 68 條腿 集成電路框架多工位級進模 電子槍硬質(zhì)合金多工進級進模 別克轎車安全帶 座式工位級進模 空調(diào)器散熱片多工位級進模 均達到國外同類產(chǎn)品水平 但 總體上和國外多工位級進模相比 在制造精度 使用壽命 模具結(jié)構和功能上 仍存在一定差距 在一般沖模方面 浙江慈溪鴻達電面模具制造中心的鐵芯片復合沖模 實 現(xiàn)系列化 標準化 專業(yè)化生產(chǎn) 質(zhì)量穩(wěn)定 模具費用較一般低 30 50 交 貨周期 7 20 天 并備有現(xiàn)貨供應 在適應市場經(jīng)濟方面邁出了可喜的一步 此 外 許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā) 經(jīng)過多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技術方面取得了顯著進步 在 提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻 例如 吉林大學汽 車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 KMAS 軟件 華中理 工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模 汽車覆蓋件模具和級進模 CAD CAE CAM 軟件 上海交通大學模具 CAD 國家工程研究中心開發(fā)的冷沖 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 8 模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模 CAD 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少 的用戶 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)達國家相比仍有較大的差距 例如 精密加工設備在模具加工設備中的 比重比較低 CAD CAE CAM 技術的普及率不高 許多先進的模具技術應用 不夠廣泛等等 致使相當一部分大型 精密 復雜和長壽命模具依賴進口 2 2 國內(nèi)外模具技術上存在的差距 2 2 1 產(chǎn)需矛盾 盡管經(jīng)過半個世紀的發(fā)展 我國模具工業(yè)取得較大進步 但無論是數(shù)量還 是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要 主要原因有三 設計和工藝技術落后 如模具 CAD CAM 技術采用不普遍 加工設備數(shù)控 化率低等 專業(yè)化 標準化程度低 模具生產(chǎn)效率不高 周期長 不能滿足市場的需要 2 2 2 企業(yè)結(jié)構方面 模具生產(chǎn)企業(yè)結(jié)構不合理 主要生產(chǎn)模具能力集中在各主機廠的模具分廠 或車間 內(nèi) 模具商品化率低 模具自產(chǎn)自用比例高達 70 以上 而國外 70 以上模具是商品化 可見在我國冷沖壓模具占居主導地位 作沖壓模設計十分 必要 2 2 3 產(chǎn)品水平 衡量模具產(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 的復雜程度 模具的使用壽命和制造周期等 國內(nèi)外模具產(chǎn)品水平仍有很大差 距 2 2 4 工藝裝備水平 我國機床工具行業(yè)已可提供比較成套的高精度模具加工設備 如 加工中 心 數(shù)控銑床 座標磨床 三座標測量機等 但在加工和定位精度 加工表面 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 9 粗糙度 機床剛性 可靠性等方面 跟國外仍有較大差距 2 3 模具技術的發(fā)展趨勢 進入 90 年代以來 高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技 術的形成和發(fā)展 21 世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展 發(fā)展的方向?qū)?更加突出 精 省 凈 的需求 沖壓成形技術將更加科學化 數(shù)字化 可控化 科學化主要體現(xiàn)在對成形 過程 產(chǎn)品質(zhì)量 成本 效益的預測和可控程度 成形過程的數(shù)值模擬技術將 在實用化方面取得很大發(fā)展 并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成 人工智能技術 智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形 從而真 正進入實用階段 模具是用來成型物品的工具 這種工具有各種零件構成 不同的模具由不同 的零件構成 它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工 沖壓與沖模沖壓是在室溫下 利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力 使其產(chǎn)生分離或塑性變形 從而獲得所需零件的一種加工方法 在沖壓加工中 將材料 金屬或非金屬 加工成零件 或半成品 的一種特殊工藝裝備 稱為沖壓模 具 沖模在實現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備 與沖壓件是 一模一樣 上 午關系 若沒有符合要求的沖模 就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件 沒有先進的沖模 先進的沖壓成形工藝就無法實現(xiàn) 在沖壓零件的生產(chǎn)中 合理的沖壓成形工藝 先進的模具 高效的沖壓設備是必不可少的三要素 沖壓加工與其他加工方法相比 無論在技術方面 還是在經(jīng)濟方面 都具有許 多獨特的優(yōu)點 生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度 高復雜程度 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 但需要指出的是 由于進行 沖壓成形加工必須具備相應的模具 而模具是技術密集型產(chǎn)品 其制造屬單位小 批量生產(chǎn) 具有難加工 精度高 技術要求高 生產(chǎn)成本高的特點 所以 只有 在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下 沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn) 從而獲得 好的經(jīng)濟效益 由于沖壓加工具有上述突出特點 因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛 的應用 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位 是國防工業(yè)及民用工業(yè)中必不 可少的加工方法 沖模分類根據(jù)工藝性質(zhì)可分為 沖裁模 彎曲模 拉深模 成型模 沖裁模 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 10 是指沿封閉或長空的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具 如落料模 沖孔模 切斷 模 切口模 切邊模 剖切模等 彎曲模是指板料毛坯或其他坯料沿著直線或彎 曲線產(chǎn)生彎曲變形 從而獲得一定角度或形狀的工件的磨具 拉深模是把板料毛 坯制成開口空心件進一步改變形狀和尺寸的模具 成型模具是指將毛坯或半成品 工件按凸凹模的形狀直接復制成形 而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具 根據(jù)工序組合成都分 可分為單工序模 復合模 和級進模 單工序模是指 在壓力機的一次行程中 只完成一道沖壓工序的模具 復合模是指只有一個工位 在壓力機的一次行程中 在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具 級 進模又稱連續(xù)模 是指在毛坯的送進方向上 具有兩個或更多的工位 在壓力機的 一次行程中 在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具 沖模的零部件通常模具由兩類零件組成 一類是公益零件 這類零件直接參 與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸 包括工作零件 定位零件 卸料與壓料 零件等 另一類是結(jié)構零件 這類零件不直接參與完成工藝過程 也不和坯料直接 接觸 只對模具完成工藝過程起保證作用 或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?包括導向零 件 緊固零件 標準件及其他零件等 沖壓件工藝分析產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù) 設計沖 壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手 分析零件圖包括技術和經(jīng)濟兩個方面 沖壓加工的經(jīng)濟性分析沖壓加工方法是一種先進的工藝方法 因其生產(chǎn)率高 材 料利用率高 操 作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛使用 由于模具費用高 生產(chǎn)批量 的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用 批量越大 沖壓加工的單件成本就 越低 批量小時 沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯 這時采用其他方法制作該零件可能 有更好的經(jīng)濟效果 例如在零件上加工孔 批量小時采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟 有 些旋轉(zhuǎn)體零件 采用旋壓比拉深會有更好的經(jīng)濟效果 所以 要根據(jù)沖壓件的生 產(chǎn)綱領 分析產(chǎn)品成本 闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度 在技術方面 主要分析該零件的形狀特點 尺寸大小 精度要求和材料性能等因素 是否符合沖壓工藝的要求 良好的工藝性應保證材料消耗少 工序數(shù)目少 模具 結(jié)構簡單 且壽命長 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 操作簡單 方便等 在一般情況下 對沖壓件 工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構尺寸和精度要求 如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好 則 應在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下 向設計部門提出修改意見 對零件圖作出適 合沖壓工藝性的修改 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 11 沖壓件零件圖的分析分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點所在 對于零件 圖上的極限尺寸 設計基準以及變薄量 翹曲 回彈 毛刺大小和方向要求等要特 別注意 因為這些因素對所需工序的性質(zhì) 數(shù)量和順序的確定 對工件定位方法 模具制造精度和模具結(jié)構形式的選擇 都有較大影響 沖壓工藝設計沖壓工藝設計是針對具體的沖壓零件 首先從其生產(chǎn)批量 形 狀結(jié)構 尺寸精度 材料等方面入手 進行沖壓工藝性審查 必要時提出修改意 見 然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件 并綜合分析研究各方面的影響因素 制定出技術經(jīng) 濟性好的沖壓工藝方案 其設計流程主要包括沖壓件的工藝分析和沖壓工藝方 案制定兩大方面的內(nèi)容 在綜合方析 研究零件成形性的基礎上 以材料的極限 變形參數(shù) 各種變形性質(zhì)的復合程度及趨向性 當前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì) 量要求為依據(jù) 提出各種可能的零件成形總體工藝方案 根據(jù)技術上可靠 經(jīng)濟 上合理的原則對各種方案進行對比 分析 從而選出最佳工藝方案 包括成形工序 和各輔助工序的性質(zhì) 內(nèi)容 復合程度 工序順序等 并盡可能進行優(yōu)化 國內(nèi) 外沖壓模具發(fā)展趨勢及其行業(yè)特點 國內(nèi)沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向目前 我國沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還相 當落后 主要原因是我 國在沖壓基礎理論及成形工藝 模具標準化 模具設計 模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距 導致我國模具在 壽命 效率 加工精度 生產(chǎn)周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距 相當大 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高 沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種 少批量 復雜 大型 精密 更新?lián)Q代速度快的變化特點 沖壓模具正向高效 精密 長 壽命 大型化方向發(fā)展 為適應市場變化 隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展 沖壓模具設計與 制造技術正由手工設計 依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設 計 CAD 數(shù)控切削加工 數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造 CAD CAM 技術轉(zhuǎn)變 至今 我國模具制造行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)超過機床工業(yè) 有 關板料沖壓技術方面的問題愈來愈為人們所關注 相應的沖壓工藝理論的研究及 沖壓加工機理的探討也隨之不斷深化 如何從沖壓工序基本應力與變形狀態(tài)的分 析著手 改善沖件的質(zhì)量精度 并提高模具的使用壽命也就顯得愈為重要 國外模具發(fā)展趨勢 1988 年美國日本 西德的模具產(chǎn)值分別達到 62 億美元 83 億美元 4 億美元 比 1957 年增長了約 100 倍 并超過了這些國家機床工業(yè) 的產(chǎn)值 據(jù)有關資料介紹 工業(yè)發(fā)達國家的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中 對模具的需求量日 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 12 益增多 美國 日本約有 4050 的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需用模具國際市場中模具的貿(mào) 易量十分可觀 近年來 由于工業(yè)發(fā)達國家的工費用增加 模具生產(chǎn)有向東南亞國 家轉(zhuǎn)移的趨勢 日本的生產(chǎn)以高 精模具為主 需要人工勞動量大的模具則依靠 進口解決 以模具出口大國日本為例 其 1980 年模具進口額為 24 98 億日元 至 1989 年已上升到 132 32 億 11 元 十年間提高了 5 3 倍由此可見 中低 檔模具的國際市場潛力十分巨大 只要我國模具的質(zhì)量能有提高 交貨期能有保 證 模具出口的前景是十分樂觀的 此外 國際市場對塑料模具模架及模具標準件 的需求量也很大 目前我國只有塑料模具模架有少量出口 模具行業(yè)特點 隨著科學技術的發(fā)展 模具行業(yè)已由勞動密集型逐步轉(zhuǎn)化為 技術勞動密集型 盡管模具行業(yè)已應用了先進的數(shù)控設備 檢驗儀器和計算機輔 助設計 分析 制造軟件 但仍然需要高技藝的勞動 所以 模具行業(yè)又是高技術 和高技藝緊密結(jié)合的一十行業(yè) 為適應不同制品的需要 模具的種類繁多 從設 計 制造工藝 裝備以至原材料都各不相同所以企業(yè)生產(chǎn)的模具宜專而不宜全 規(guī) 模宜小而不宜大 模具基本上是單件生產(chǎn) 即使是生產(chǎn)專業(yè)化的模具企業(yè) 在生 產(chǎn)同一類 模具時 也會由于不同模具的精度要求 復雜程度 加工難度等的不同 而需要變化設備的配置和工程的安排 因此 模具企業(yè)還應在專業(yè)化的基礎上實 現(xiàn)生產(chǎn)的素性化三 市場分析據(jù)國際生產(chǎn)協(xié)會預測 到 2009 年工業(yè)品零件粗加 工的 75 精加工的 5 將由模具成型 可見模具在工業(yè)生產(chǎn)中的作用將日益重要 工 業(yè)發(fā)達國家的模具行業(yè)在近四十年來取得了異常迅速的發(fā)展 已擺脫了屬地位而 成為獨立的行業(yè) 并成為基礎工業(yè)的重要組成部分 模具設計及加工技術的現(xiàn)狀 模具設計技術 1 工業(yè)發(fā)達國家在模具設計上已經(jīng)大量使用計算機輔助設計軟件進行模具的 結(jié)構設計 并普及了計算機繪圖 據(jù)有差資料介紹 美國和日本 75 的模具廠已 使用了技術 香港的模具廠也開始采用這項技術 2 在注塑模具設計中 已開始普及應用計算機輔助工程分析軟件 對塑料的流 動 填充 冷卻情況及模具的澆口配置 澆道大小 冷卻加熱系統(tǒng)和模具的剛度 強 度等進行科學的分析和計算 從而保證注塑制品的質(zhì)量與合理的生產(chǎn)節(jié)拍 3 國外的注塑模具中 多型腔 多層 大型精密模具已占 50 不僅提高了生產(chǎn) 效率 而且節(jié)省了大量塑料原料 模具加工技術國外已大量使用數(shù)控機床 應用計算機輔助加工軟件和數(shù)控編 程技術對模具 特別是對具有復雜型腔 三維曲面 的模具進行加工 使模具的質(zhì) 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 13 量和附加值大為提高 模具的加工周期減少 6 以上 成本降低 3 以上 生產(chǎn)效率 提高 60 以上為了提高加工效率及滿足各種復雜曲面加工的要求 國外已開發(fā)出 四軸和五軸的數(shù)控自動編程軟件并且進了實用階段 模具標準化程度日益提高 模具標準模架及模具標準件的應用日益普及 已實現(xiàn)商品化 模具結(jié)構更多地采 用新技術 如注塑模具的熱流道技術等 針對不同制品的要求 開發(fā)出適用于各 種不同模具的專用模具鋼 并實現(xiàn)商品化 根據(jù)模具生產(chǎn)的特點 模具企業(yè)向小 而專的方向發(fā)展 如日本現(xiàn)有 11656 家模具企業(yè) 小廠有 11142 家 占總數(shù)的 95 5 百人以上的僅有 65 家 占總數(shù)的 54 韓國有 1570 家模具企業(yè)僅占總數(shù) 的 9 新加坡有 460 家模具企業(yè)僅占總數(shù)的 3 香港有 6500 家模具企業(yè)也占總 數(shù)的 0 46 復合模具復合模具是在壓力機的一次行程下 可以同時完成多道工序的沖裁 模 復合模具具有生產(chǎn)效率成倍提高 提高沖壓件的質(zhì)量 對模具制造精度要 求較高等的特點 復合模具可分為以下幾類 沖裁類復合模如落料 沖孔復合模 切 斷 沖孔復合模等 成形類復合模如彎曲復合模 復合擠壓模等 沖裁與成形復 合模如落料 拉深復合模 沖孔 翻邊復合模 拉深 切邊復合模 落料 拉深 沖孔 翻邊復合模等 選擇復合模的原則由以下幾點因素決定 生產(chǎn)批量復合?？梢猿杀兜靥岣呱?產(chǎn)效率 生產(chǎn)批量越大 提高生產(chǎn)效率就越顯得重要 沖壓工件精度當沖壓工件 的尺寸精度或同軸度 對稱度等位置精度要求較高時 應考慮采用復合模 復合 工序的數(shù)量一般復合模的復合工序數(shù)量在四工序以下 更多的工序?qū)е履＞呓Y(jié) 構過于復雜 同時模具的強度 剛度 可靠性也將隨之下降 制造和維修更加困 難 模具結(jié)構的大小復合模的大小不同 其采用的結(jié)構和板塊會有繁簡的差異 而且脫料裝置也不一樣 注重產(chǎn)品制造全過程 最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜 合優(yōu)化 優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整 體發(fā)展 對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展 以便從 產(chǎn)品初步設計甚至構思時起 就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度 作出快速分析評估 沖壓技術將具有更大的靈活性或柔性 以適應未來小指量多品種混流生產(chǎn) 模式及市場多樣化 個性化需求的發(fā)展趨勢 加強企業(yè)對市場變化的快速響應 能力 重視復合化成形技術的發(fā)展 以復合工藝為基礎的先進成形技術不僅正在 從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展 也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 14 整體的方向發(fā)展 加入 WTO 以后 中國的汽車工業(yè) 航空航天工業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)必將有大的 發(fā)展 我國的沖壓行業(yè)既充滿發(fā)展的機遇 又面臨進一步以高新技術改造傳統(tǒng) 技術的嚴峻挑戰(zhàn) 國民經(jīng)濟和國防建設事業(yè)將向沖壓成形技術的發(fā)展提出更多 更新更高的要求 我國的板料加工領域必須加強力量的聯(lián)合 加強技術的綜合 與集成 加快傳統(tǒng)技術從經(jīng)驗向科學化轉(zhuǎn)化的進程 加速人才培養(yǎng) 提升技術 創(chuàng)新能力 提高沖壓技術隊伍的整體素質(zhì)和生產(chǎn)企業(yè)的競爭力 2 4 數(shù)字化成形技術的發(fā)展 先進成形技術是在傳統(tǒng)成形技術的基礎上 以計算機為支柱 綜合利用信 息 電子 材料 能源 環(huán)境工程等各項高新技術及現(xiàn)代管理技術 有利于最 終實現(xiàn)產(chǎn)品全生命期綜合優(yōu)化的沖壓成形技術 是能越大程度地達到 精 省 凈 目標 獲得高綜合效益的成形技術 發(fā)展先進成形技術的關鍵在于 大力發(fā)展沖壓成形過程的計算機分析仿真技術 CAE 并行工程 CE 并行工作模式逐步取代傳統(tǒng)的串行順序式工作模式 計算機輔助過程分析仿真 CAE 是 20 世紀后期對于金屬成形最具重大意 義的技術進步之一 其核心是有限元分析技術 以有限元法為基礎的沖壓成形過程中計算機仿真技術或數(shù)值模擬技術 以 沖壓模具設計 沖壓過程設計與工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學的新途徑 將是解決 復雜沖壓過程設計和模具設計的最有效手段 國外大型企業(yè)的應用步伐非常迅 速 而汽車工業(yè)走在前列 現(xiàn)已逐漸成熟 用于模具設計和試模的時間減少 50 以 上 美國 GM 居世界領先地位 數(shù)值模擬技術的發(fā)展趨勢可概括如下 進一步提高模擬計算的精度和速度 重點突破回彈精確預測 發(fā)展快速有 限元模擬技術 實現(xiàn) 當天工程 甚至 2 小時工程 同時加強基礎研究 解決復雜變形路徑等基礎性問題 降低軟件對人員專業(yè)素質(zhì)的要求 目前市場軟件功能強大 主要面向分析 師 買了先進軟件系統(tǒng) 不一定能獲得好的模擬結(jié)果 面向中小企業(yè) 推廣更 加困難 降低軟件對硬件平臺的要求 目前 幾乎著名的沖壓模擬軟件都已完成向 微機版的轉(zhuǎn)化 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 15 加強初始化設計環(huán)節(jié)的研究 初始化設計環(huán)節(jié) 初始方案 作為計算分 析的起點和修改的基礎 至今仍需要靠有經(jīng)驗的人員完成 迫切需要發(fā)展知識 庫工程 KBE 將專家系統(tǒng) ES 人工智能技術 AI 與有限元模擬軟件 相結(jié)合 實現(xiàn)智能化初始工作 減少對工藝專家的依賴 加強基礎試驗 材料性能本構關系 摩擦狀態(tài) 缺陷判據(jù)等數(shù)據(jù)來自試驗 其真實性 準確性是限制模擬分析達到可靠精度的重要因素 進一步向產(chǎn)品沖壓制造系統(tǒng)擴展 實現(xiàn)制造全過程 全生命期的綜合優(yōu)化 目前 成形過程分析 仍重在解決成 形 問題 未來 將同時向改 性 發(fā) 展 實現(xiàn)變形方式 成形過程及成形后性能的綜合優(yōu)化 普及 CAE 技術勢在必行 CAD 技術經(jīng)過 5 10 年的大力普及 基本解決了 手工繪圖問題 未來 5 10 年 CAE 技術的普及將勢在必行 中小機械制造企 業(yè) 70 多萬家 沖壓 模具企業(yè)為數(shù)甚大 以高新技術改造傳統(tǒng)技術的任務十分 艱巨 結(jié)合產(chǎn)業(yè)調(diào)整 統(tǒng)籌規(guī)劃 需要提上日程 3 零件結(jié)構工藝性分析 零件如圖 3 1 所示 零件名稱 前端蓋 零件簡圖 如下圖3 1所示 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 16 生產(chǎn)批量 大批量 零件材料 08鋁 材料厚度 1 5mm 圖3 1 4 工藝計算及主要參數(shù)確定 4 1 主要工藝參數(shù)計算 沖壓力的計算 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 17 a 修邊 落料 力 F 修 1 3Lt 式中 F 修 修邊 落料 力 N t 板料厚度 mm 材料抗剪強度 由有關手冊查得 300Mpa L 工件輪廓周長 mm L D 則修邊力 F 修 1 3Lt 1 3 3 14 248 1 5 300N 455551 2 N b 卸料力 F 卸 K 卸 F 落 式中 K 卸 卸料力系數(shù) 其值由 沖模設計技法及典型 實例解析 表 3 17 查得 K 卸 0 04 則卸料力為 F 卸 0 04 455551 2N 18222 05 N c 沖孔力 F 沖 1 3Lt L D 3 14 26 81 64 mm 則沖孔力為 F 沖 1 3 81 64 1 5 300 47759 N d 沖孔卸料力 F 卸 沖 K 卸 F 沖 式中 K 卸 卸料力系數(shù) 其值由表 3 17 查得 K 卸 0 04 則卸料力為 F 卸 沖 0 04 47759 1910 36 N e 推料力 F 推 n K 推 F 沖 式中 F 推 推料力 N n 卡在凹模里工件的個數(shù) n h t 其中 h 為凹模刃壁垂直部分高度 mm t 為料厚 mm 選擇如圖所示 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 18 圖 4 1 刃口形式 取 h 6 則 n h t 6 1 5 4 個 查表 3 17 取 K 推 0 05 故 F 推 4 0 05 47759 9551 8 N 故總沖壓力為 F 總 F 修 F 卸 F 沖 F 卸 沖 F 推 455551 2 18222 05 47759 1910 36 9551 8 N 532994 41 N 533 KN 沖壓設備的選擇 按公稱壓力來選取壓力機 這里選用公稱壓力為 630KN 也就是 63 噸的壓 力機 的開式雙柱可傾壓力機 J23 63 其主要技術參數(shù)為 公稱壓力 630KN 滑塊行程 130mm 最大閉合高度 360mm 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 19 閉合高度調(diào)節(jié)量 80mm 工作臺尺寸 480mm 710mm 模柄孔尺寸 50mm 80mm 4 2 主要工作部分尺寸確定 4 2 1 修邊 落料 刃口尺寸計算 根據(jù) 沖模設計技法及典型實例解析 表 3 7 查得 沖裁刃口的雙面間隙 Zmin 0 15mm Zmax 0 19mm 248mm 凸 凹模的制造公差由 沖模設計技法及典型實例解析 表 3 18 查得 凸 0 03mm 凹 0 045mm 零件公差 0 46mm 由于 凸 凹 Zmax Zmin 故采用凸模與凹模配合加工方法 系數(shù) x 由表 3 19 查得 x 0 5 則 D 凹 D x 0 248 0 5 0 46 0 045 0 247 77 0 045 0 mm D 凸按凹模配作 其雙面間隙為 0 15 0 19mm 其工作部分結(jié)構尺寸如圖 4 2 4 3 所示 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 20 凸 模 凹 模 按 凸 模 配 作 留 雙 面 間 隙 0 15 0 19 圖 4 2 凸模 圖 4 3 凹模 4 2 2 沖孔工作部分尺寸計算 對于工件未注公差可按 IT14 級計算 26mm 的 IT14 級的公差查 互換 性與技術測量 表 2 1 得 0 52mm 26mm 凸凹模的制造公差由表 沖模設計技法及典型實例解析 表 3 18 查得 凸 0 020mm 凹 0 025mm 由于 凸 凹 Zmax Zmin 故采用凸模與凹模配合加工方法 系數(shù) x 由 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 21 表 3 19 查得 x 0 5 則 d 凸 d x 0 凸 26 0 5 0 52 0 0 02 25 74 0 0 02 mm d 凹按凸模配作 其雙面間隙為 0 15 0 19mm 4 3 彈性元件的設計計算 已知前端蓋零件修邊 沖孔復合模所需要的沖孔卸料力 1910 36N 初步確 定彈簧數(shù)量為 4 個 根據(jù)該模具已確定 4 根彈簧 得到每根彈簧分擔的卸料力為 F0 F 卸 沖 n 1910 36 4 477 59N 從 沖模設計技法及典型實例解析 表 2 15 初步選用 45 號規(guī)格圓鋼絲彈 簧 得 D 40mm d 6mm t 9 9mm F2 1200N H2 20 4mm H 60mm 則由公式 H0 F0 H2 F2 得到彈簧的預壓縮量 H0 477 59 20 4 1200 8 1mm 因推件塊 卸料板 的工作行程 H 工 t 1 1 5 1 2 5mm 取凸凹模修磨量 H 修 5mm 則由公式 H2 H 0 H 工 H 修 8 1 2 5 5 15 6 H2 20 4 所以選彈簧基本滿足要求 裝配高度 H H0 60 8 1 51 9mm 由公式 n1 H d t 得 n1 60 6 9 9 5 5 圈 4 4 模具的總體設計 前端蓋零件修邊 沖孔復合模結(jié)構如圖所示 主要由上模座和下模座 修 邊凸模和修邊凹模 沖孔凸模和凹模 切刀 上頂塊 打桿 上墊板和下墊板 彈簧等零件組成 根據(jù)主要工作部分尺寸 結(jié)構及彈性元件的尺寸 參照有關 資料的標準 選取 I 級精度的中間導柱圓形模架 即 模架 400 245 290 I GB T 2851 6 凹模周界 D0 400mm 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 22 閉合高度 H 245 290mm 上模座 400mm 55mm HT200 GB T 2855 11 下模座 400mm 65mm HT200 GB T 2855 12 導柱 A45h5 230 mm 40Cr GB T 2861 1 A50h5 230mm 40Cr GB T 2861 1 導套 A45h6 140 53mm 40Cr GB T 2861 6 A50h6 140 53mm 40Cr GB T 2861 6 下墊板厚度 30mm 上頂塊兼卸料板厚度 37 5mm 上墊板厚度 12mm 切刀 30 20 28 T10A GB T 2868 1 1981 模具閉合高度 H 模 261mm 導柱 導套滲碳深度為 0 8 1 2mm 硬度為 58 62HRC 修邊凸模和修邊凹模 沖孔凸模和凹模材料采用 Cr12 熱處理硬度凸模為 58 60HRC 凹模為 60 62HRC 上下墊板 上頂塊 打桿等均采用 45 鋼 熱處理硬度 43 48HRC 4 5 模架閉合高度的校核 模架整體閉合高度 Hm 261mm 壓力機的最大閉合高度為 249mm 封閉高度調(diào)節(jié)量為 80mm 壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求 即 Hmax 5mm Hm H min 10mm 式中 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 23 Hmax 壓力機的最大裝模高度 mm Hmin 壓力機的最小裝模高度 mm Hm 模具閉合高度 mm 考慮到上下模座的高度有 290 5 H m 249 10 故模具的閉合高度滿足要 求 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 24 5 模具結(jié)構方案的確定 5 1 修邊模設計的基本原則 1 模具結(jié)構和模具材料應與制件批量相適應 2 盡量選用標準模架和模具零件 3 模架的平面尺寸 除與凹模尺寸相符 還應與壓力機臺面尺寸及開孔大小 相符 4 刃口尖角處宜用鑲塊 既便于加工 也可防止應力集中導致開裂 5 安裝于模具內(nèi)的彈簧 在結(jié)構上應能保證彈簧斷裂時不致蹦出傷人 6 修邊模的定位 7 對于大型落料與修邊模或沖件內(nèi)孔有窄小凸出與凹槽時 應采用鑲塊結(jié)構 5 2 模具結(jié)構方案 修邊沖孔?？刹捎靡话愕幕窘Y(jié)構形式 修邊凹模鑲塊和沖孔凸模裝在上 模座 修邊凸模和廢料刀裝在下模座 凸模旁對稱布置 4 個廢料切刀 切刀刃 口應低于凸模刃面約 3 5 倍料厚 其他結(jié)構設計如下 導向裝置 導柱和導套導向 頂件裝置 使用頂出器頂件 卸料裝置 采用彈簧以及推件快進行卸料 連接與固定 大部分零件用螺釘連接固定 定位裝置 通過形狀對板料定位 廢料切刀 廢料切刀是修邊鑲塊的組成部分 修邊廢料是用廢料刀切斷的 鑲 塊式廢料刀是利用修邊凹模鑲塊的結(jié)合作為一個廢料刀刃口 相應的在修邊凸 模鑲塊外面裝廢料刀作為另一個廢料刃口組成鑲塊式廢料刀 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 25 5 3 模具功能分析 本套模具是修邊沖孔模 模具裝在開式雙柱可傾壓力機 J23 63 上 模具閉 合高度為 261mm 上下底板的尺寸為 400 55mm 400 65mm 設計出的模具 要在壓床上運動 因此 模具的設計要考慮到壓床上 下臺面的形狀和尺寸 以便設計出的模具能夠正確的安裝在壓床上 壓床的上下臺面上都有螺栓 它 是用來固定上 下模板的 因此上下模板上都有用來固定的壓板槽 綜合考慮模具結(jié)構和成本 該模具采用鑲塊結(jié)構 對于大型和復雜形狀的 沖模 采用鑲塊結(jié)構是合理的 這不但節(jié)約貴重的工具鋼 使模具易損部位更 換方便 且能解決無法鑄造大鋼料 熱處理變形等問題 并便于采用成型磨削 是制造簡單化 但模具的裝配比較困難 為了便于制造和維修 修邊凸模鑲塊和沖孔凹模鑲塊應做成兩體 這時 還可以將凸模鑲塊局部開槽或開孔 放入沖孔凹模 但是必須考慮是否會影響 凸模鑲塊強度和熱處理變形等 在這種情況下鑲塊可設計的短一些 以便更換 模具的修邊凸模 修邊凹模關系如圖所示 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 26 凹 模凸 模 按 凹 模 配 作 留 雙 面 間 隙 0 15 9 5 4 模具總體結(jié)構 5 4 1 模架的選擇 由新編實用沖壓模具設計手冊表 10 32 可知 本次沖壓模具設計的模架應 選為中間導柱圓形模架 5 4 2 緊固件的選擇 沖模中用到的緊固件主要是螺釘和銷釘 都是標準件 本次沖壓模具設計 的螺釘?shù)囊?guī)格參考新編實用沖壓模具設計手冊表 2 70 螺釘?shù)墓Q直徑可按與 螺釘大徑相同或小一規(guī)格來選取 螺釘?shù)男肷疃纫话闳∑涔Q直徑的 1 5 2 倍 5 4 3 模柄的選擇 由壓力機的型號 J23 6 3 開式雙柱可傾壓力機 可查得模柄孔的直徑為 50 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 27 深度為 80 為了不和導柱相沖突 所以該模柄大徑要加工為 65 由裝配要求 模 柄與模柄孔配合為 H7 m6 模柄長度比模柄孔深度小 5 10mm 由于凹模周界所 以根據(jù) GB2862 3 81 模具的裝配圖如圖所示 模具的工作過程如下 當沖床在上止點時將制件放入凹模 制件依靠周邊 廢料刀及型面定位 機床上滑塊下行 壓件器首先將制件壓貼在凸模上 彈簧 被壓縮 落料凸模與制件接觸 進行沖孔工序 廢料直接從模具底部卸出 隨 后進行修邊工序 即彈簧壓縮 推件塊上移 進行修邊的處理 沖裁下來的廢 料為圓形 套在修邊凸模上 并在切刀的作用下分成 4 個圓弧形廢料 實現(xiàn)廢 料的卸出 機床滑塊正好到下止點 此時廢料被完全切斷并滑落到工作臺面上 沖孔 修邊工序完成后上模座上移 凸模 凹模分開 制件卡在凸模沖孔里 在打桿 推件塊和彈簧的作用下滑塊回程 制件從凸模中托起 取出制件 完 成整個修邊沖孔過程 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 28 模具制造操作及維護 由于模具的制造成本比較高 所以在模具制造和操 作及維護中都要求用科學的方法去選擇制造模具的材料和制造模具的合理科學 的工藝過程 這樣可以使得模具的壽命延長 減少零件的制造成本 對模具材料的要求是必須有足夠的硬度和耐磨性 模具工作部分的材料的 硬度 經(jīng)過熱處理后必須高于材料的兩倍以上 因此 沖壓模具的工作部分的 硬度一般要求達到 54HRC 以上 沖壓模的正常失效方式是磨損 凸 凹模在使用一段時間后 有時可以明 顯的看出其磨損現(xiàn)象 例如 沖裁凸模和凹模刃口變鈍 棱角變圓 在刃口附 近的平面或規(guī)則曲面因磨損變成凹面或凸面和不規(guī)則曲面 在拉深凹?；驔_裁 凸 凹模的工作表面上出現(xiàn)粘結(jié)瘤和剝落坑等 這些現(xiàn)象的大多數(shù)是因黏著磨 損造成的 少數(shù)為磨粒磨損 表面疲勞磨損和腐蝕磨損較少 所以在選擇材料 時應當重點從降低黏著磨損的角度去考慮 模具在使用中 因磨損使工作部分尺寸發(fā)生變化 影響沖壓質(zhì)量 所以要 求模具材料有良好的耐磨性 以保證磨具的壽命 模具的耐磨性以及模具材料 的硬度及碳化物的種類 數(shù)量 形狀 分布等有關 對模具材料的要求必須滿足一定的硬度和韌度 模具在工作的時候 往往 受到很大的沖擊 所以要求模具材料有足夠的強度和韌性 此外 還要求模具 要有良好的加工工藝性能 結(jié)論 前端蓋零件的修邊沖孔模設計 29 沖壓模具課程設計即將結(jié)束 在這次課程設計中通過參考查閱有關模具設 計方面的資料 請教各位老師有關方面的問題 使我對各種沖壓模具的各種成 型方法 成型零件的設計 成型零件的加工工藝 主要工藝參數(shù)的計算 產(chǎn)品 缺陷及其解決辦法 模具的總體結(jié)構設計及零部件的設計都有了進一步的理解 和掌握 在這次課程設計中我學會了許多課本之外的東西 那就是遇事多動腦 密切與其他同學合作 并且注意學習其他人的長處 吸收老師的經(jīng)驗 找到解 決問題的途徑 進入 90 年代以來 高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技 術的形成和發(fā)展 21 世紀的沖壓技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展 沖壓成形技術 將更加科學化 數(shù)字化 可控化 科學化主要體現(xiàn)在對成形過程 產(chǎn)品質(zhì)量 成本 效益的預測和可控程度 成形過程的數(shù)值模擬技術將在實用化方面取得 很大發(fā)展 與機械加工及塑性加工的其它方法相比 沖壓加工無論在技術方面 還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點 沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中 尤其是大 批量生產(chǎn)中應用十分廣泛 相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件 如汽車 農(nóng)機 儀器 儀表 電子 航空 航天 家電及輕工等行業(yè) 在這些工業(yè)部門中 沖 壓件所占的比重都相當?shù)拇?少則 60 以上 多則 90 以上 不少過去用鍛造 鑄造和切削加工方法制造的零件 現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕 剛度好的沖壓件所 代替 因此可以說 如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝 許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效 率和產(chǎn)品質(zhì)量 降低生產(chǎn)成本 快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的 沖 模在沖壓中至關重要 沒有符合要求的沖模 批量沖壓生產(chǎn)就難以進行 沒有 先進的沖模 先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn) 沖壓工藝與模具 沖壓設備和沖壓 材料構成沖壓加工的三要素 只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件 致謝 經(jīng)過一段時間的畢業(yè)設計 最終能得以順利完成