沖壓模具-蓋帽沖壓工藝與模具設計-文獻綜述

..沖壓的概念及其優(yōu)點………………課題國內外現狀………………………三、課題研究主要成果………………四、未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢………………五、中國汽車沖壓技術發(fā)展存在的問題………………六、主要參考文獻………………七、指導教師意見……………一、沖壓的概念及其優(yōu)點〔1沖壓的概念冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力,使其產生分離或變形,從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。它是一種壓力加工方法,是機械制造中的先進加工方法之一。沖壓模具是一個特殊的,一次性的一類精密工具,通過切割與塑形的方式使金屬成為一個理想的形狀或外形。大多數模具構造有幾個基本組成部分,包括模板,防磨裝置,模套,導向銷,軸襯,墊塊,墊板,螺釘,銷釘,和螺栓。模具還需要沖孔模板,壓力和沖壓成型板,以及可用來保護它們---轉子,肩螺栓,銜鐵,保持架;和氣體,線圈,或聚氨酯彈簧的工具。〔2沖壓的優(yōu)點冷沖壓和線切割相比較,具有生產效率高、加工成本低、材料利用率高、產品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡單容易實現機械化和自動化等一系列有點,特別適合于大批量生產。沖壓模具成形作為現代工業(yè)中一種十分重要的加工方法,用以生產各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢,其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產過程便于實現機械自動化及生產效率高等優(yōu)點,是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術,在制造業(yè)中具有很強的競爭力,被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產之中。在吸收了力學、數學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后,已經形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產品為龍頭,以模具為中心,結合現代先進技術的應用,在產品的巨大市場需求刺激和推動下,沖壓成形技術在國民經濟發(fā)展、實現現代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用?，F代沖壓模具生產是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式,由于高新技術的參與和介入,沖壓生產方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造。生產過程逐步實現機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現自動化沖壓作業(yè),體現安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點,已經是沖壓模具生產的發(fā)展方向。日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的,例如不銹鋼飯缸,它就是用一塊圓形金屬板料在壓床上利用模具對圓形板料加壓而沖出來的。可以看出,冷沖壓是一種在常溫下利用沖模在壓床上對各種金屬〔或非金屬板料施加壓力使其分離或者變形而得到一定形狀零件的金屬壓力加工方法。近幾十年來,沖壓技術有了飛速的發(fā)展,它不僅表現在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上,如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等,更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍。二、課題國內外現狀近年來,我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內也能生產了。精度達到1~2μm,壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模,大尺寸〔Φ≧300mm精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。1.模具CAD/CAM技術狀況我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和XX733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及,現在具有一定生產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,降低生產成本,提高產品質量,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,數控加工的使用率也越來越高,并陸續(xù)引進了相當數量的CAD/CAM系統。如美國EDS的UG,美國ParametricTechnology公司的Pro/Engineer,美國CV公司的CADS5,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AutoCAD、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。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術。DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現二維CAD,多數企業(yè)已經向三維過渡,總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發(fā)的領域。2.模具設計與制造能力狀況在國家產業(yè)政策的正確引導下,經過幾十年努力,現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。這些主要表現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已基本達到了國際水平,模具結構功能方面也接近國際水平,在轎車模具國產化進程中前進了一大步,但在制造質量、精度、制造周期等方面,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、模具結構和功能上,仍存在一定差距。3.專業(yè)化程度及分布狀況我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低,模具自產自配比例過高。國外模具自產自配比例一般為30%,我國沖壓模具自產自配比例為60%。這就對專業(yè)化產生了很多不利影響?，F在,技術要求高、投入大的模具,其專業(yè)化程度較高,例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高,所以沖壓模具生產能力的分布基本上跟隨沖壓件生產能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布,而往往取決于主要投資者的決策。例如XX有較大的汽車覆蓋件模具的能力,XX有較強的精密沖模的能力,而模具的用戶大都不在本地。三、課題研究主要成果沖壓模具成形作為現代工業(yè)中一種十分重要的加工方法,用以生產各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢,其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產過程便于實現機械自動化及生產效率高等優(yōu)點,是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術,在制造業(yè)中具有很強的競爭力,被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產之中。在吸收了力學、數學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后,已經形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產品為龍頭,以模具為中心,結合現代先進技術的應用,在產品的巨大市場需求刺激和推動下,沖壓成形技術在國民經濟發(fā)展、實現現代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。進幾十年來,沖壓技術有了飛速的發(fā)展,它不僅表現在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上,如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等,更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍[1]?，F代沖壓模具生產是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式,由于高新技術的參與和介入,沖壓生產方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造〔圖1-1。生產過程逐步實現機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現自動化沖壓作業(yè),體現安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點,已經是沖壓模具生產的發(fā)展方向。四、未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢<1>全面推廣CAD/CAM/CAE技術模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步,普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能,實現技術資源的重新整合,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。高速銑削加工技術的發(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>模具掃描及數字化系統高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統,可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上,實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據,用于模具制造業(yè)的"逆向工程"。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用,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也稱為電火花創(chuàng)成加工技術,這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術,它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工<像數控銑一樣>,因此不再需要制造復雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。<5>提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高,估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。<6>優(yōu)質材料及先進表面處理技術選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術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發(fā)展工藝先進的氣相沉積<TiN、TiC等>、等離子噴涂等技術。<7>模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響,研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作,以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。<8>模具自動加工系統的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監(jiān)測控制系統。六、主要參考文獻[1]李碩本等編著.沖壓工藝理論與新技術[M].北京：機械工業(yè)出版社,2002.11[2]肖景榮、姜奎華等編著《沖壓工藝學》機械工業(yè)出版社,1999[3]李大鑫,張秀錦.模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造,2005[4]李德群,肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況及趨勢[J].模具工業(yè),2005〔7[5]杜繼濤,甘屹.支架精密多工位級進模設計[J].模具工業(yè),2005〔9[6]姜奎華主編.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社,1998.5[7]薛啓翔等編著.沖壓模具設計制造難點與竅門[M].北京：機械工業(yè)出版社,2003.7[8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