鎖殼沖裁模具設(shè)計(jì)-沖壓模具【含15張圖紙】
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第 22 頁(yè) 共 23 頁(yè)設(shè)計(jì)用紙?jiān)跊_壓過(guò)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(duì)輸入的準(zhǔn)確性和計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)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(píng)估預(yù)測(cè)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(guò)程的進(jìn)行模擬測(cè)試達(dá)到的兩個(gè)目標(biāo):(1)通過(guò)分析在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段、成形性及預(yù)測(cè)來(lái)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(guò)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Intl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(guò)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(duì)在沖壓成形性預(yù)測(cè)問(wèn)題的能力進(jìn)行了評(píng)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(duì)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(guò)程刺激;工藝設(shè)計(jì)1.簡(jiǎn)介對(duì)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(guò)程,包括決策的許多階段)的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)非常昂貴和耗時(shí)的過(guò)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(guò)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(guò)程列在圖1中。在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)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(lái)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(méi)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(guò)程。 一旦產(chǎn)品已經(jīng)設(shè)計(jì)和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,開(kāi)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(guò)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(guò)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(duì)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(jiàn)的問(wèn)題,再制造模具應(yīng)該是過(guò)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(guò)彌補(bǔ)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證、試模、加工過(guò)程所用的時(shí)間。對(duì)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(guò)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(guò)程。據(jù)記載,壓邊力是板料成形過(guò)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(guò)程。通過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)發(fā)的ERC / NSM實(shí)驗(yàn)室1.對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)預(yù)測(cè)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(lái)驗(yàn)證的增量有限元程序的PAM Stamp系統(tǒng)(國(guó)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(duì)毛坯形狀預(yù)測(cè)的能力,并確定一步有限元法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(píng)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(cè)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(zhǎng)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(chǎng)的方法來(lái)預(yù)測(cè)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(guò)程中使用參數(shù)圖4。使用手工計(jì)算毛坯長(zhǎng)方形盤的外形設(shè)計(jì)。 (一)Romanovski的經(jīng)驗(yàn)方法;(二)滑移線場(chǎng)分析方法。圖5(a)給出了預(yù)測(cè)從Romanovski法,滑移線場(chǎng)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(guò)程。平移由Pam-Stemp模擬預(yù)測(cè)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(zhǎng)方形盤模式。滑移線場(chǎng)方法,雖然沒(méi)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(duì)較好。此外,只有FAST_FORM3D毛坯同意在角落里/側(cè)過(guò)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(cè)和帕姆印花仿真結(jié)果為長(zhǎng)方形鍋。 (一)三預(yù)測(cè)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(zhǎng)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(jiàn),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(cè)與實(shí)驗(yàn)的毛坯形狀比較。接下來(lái),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(guò)比較兩者的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)預(yù)測(cè)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(duì)失敗限制示于圖7(A)。總之, FAST_FORM3D在預(yù)測(cè)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(píng)估產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形性的問(wèn)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(kāi)發(fā)出來(lái)。圖 8。比較FAST_FORM3D和實(shí)驗(yàn)儀器的零件形狀。 (一)實(shí)驗(yàn)開(kāi)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(guò)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(wèn)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(jiǎn)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(guò)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(jué)測(cè)試應(yīng)變測(cè)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(duì)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了PAM Stemp模擬預(yù)測(cè),如圖13所示。 30噸壓力的測(cè)量小組以確定材料畫中的模式。這些測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較與預(yù)測(cè)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(cè)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(cè)的幾何形狀,壓邊力= 30噸圖14 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)艙預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)比較所得出的結(jié)果,壓邊力= 30噸。應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)測(cè)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(cè)在圖16所示。這些預(yù)測(cè)和測(cè)量吻合有關(guān)的應(yīng)變分布,不同的壓邊力對(duì)結(jié)果的影響不大。雖然趨勢(shì)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(cè)量。然而,這些預(yù)測(cè)表明, PAM Stemp正確預(yù)測(cè)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(cè)量。 (一)測(cè)量應(yīng)變,壓邊力= 10噸(面板皺)(二)測(cè)量應(yīng)變,壓邊力= 30噸(面板頸);(三)測(cè)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(cè)。 (a)預(yù)期的壓力,壓邊力= 10噸;(二)預(yù)測(cè)的壓力,壓邊力= 30噸;(三)預(yù)測(cè)的壓力,壓邊力= 50噸。圖17 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)預(yù)測(cè)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(cè)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(cè)了在實(shí)驗(yàn)條件下每一株測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果。這表明,PAM-Stemp可以用來(lái)評(píng)估成形模具設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(zhǎng)率減少類似烤硬。雖然高強(qiáng)度鋼和鋁6111的伸長(zhǎng)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(jiàn)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)AKDQ鋼圓頂杯壓邊力變化的實(shí)驗(yàn)圖23。時(shí)間變量對(duì)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(duì)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(cè)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(lái)評(píng)估成形性,可以通過(guò)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(lái)工作在本文中,我們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè)復(fù)雜的沖壓件的改進(jìn)設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(píng)估的能力,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形性問(wèn)題所涉及的工業(yè)驗(yàn)證。 FAST_FORM3D在預(yù)測(cè)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(kāi)發(fā)出來(lái)。 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(píng)估的能力,形成與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題。這項(xiàng)調(diào)查表明,PAM的郵票可以預(yù)測(cè)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(cè)量系統(tǒng)。 最后,工藝設(shè)計(jì)階段的調(diào)查,對(duì)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(cè)量和數(shù)值模擬預(yù)測(cè)中發(fā)現(xiàn)負(fù)載行程曲線,表明有限元模擬可以用來(lái)評(píng)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(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來(lái)越大的作用。1989年3月國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。1997年以來(lái),又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了當(dāng)前國(guó)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(guó)務(wù)院批準(zhǔn),從1997年到2000年,對(duì)80多家國(guó)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(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門對(duì)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(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè),從1997年開(kāi)始,我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)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(wú)線電行業(yè),這個(gè)比例也超過(guò)60。例如飛機(jī)制造業(yè),某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過(guò)三萬(wàn)套,其中主機(jī)八千套、發(fā)動(dòng)機(jī)二千套、輔機(jī)二萬(wàn)套。從產(chǎn)值看,80年代以來(lái),美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床行業(yè),并又有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),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(guò)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(lái)的。19世紀(jì),隨著軍火工業(yè)(槍炮的彈殼)、鐘表工業(yè)、無(wú)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(guó)的沖壓技術(shù)走在前列許多模具先進(jìn)技術(shù),如簡(jiǎn)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(guó);而瑞士的精沖、德國(guó)的冷擠壓技術(shù),蘇聯(lián)對(duì)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(duì)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(kāi)發(fā)時(shí)代對(duì)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(chǎng)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(guò)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(jí)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(jí),模具壽命,合金工具鋼制造的模具達(dá)到了幾千萬(wàn)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(shuō)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(duì)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(lái)越不能滿足模具生產(chǎn)的需要。90年代以來(lái),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(lái)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(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),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(guò)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(guò)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(wàn)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(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造,其中包括零件圖形輸入、毛坯展開(kāi)、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CADCAM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(duì)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,CADCAMCAE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(guó)外僅有少數(shù)廠家能夠做到。3我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征,我國(guó)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(guó)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(wàn)從業(yè)人員,年模具總產(chǎn)值達(dá)200億元人民幣。但是,我國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前,國(guó)內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)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(wàn)美元。目前我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力,是我國(guó)國(guó)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(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分,我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)沖壓模大多為簡(jiǎn)單模、單工序模和符合模等,精沖模,精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多,模具平均壽命不足100萬(wàn)次,模具最高壽命達(dá)到1億次以上,精度達(dá)到35um,有50個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位,與國(guó)際上最高模具壽命6億次,平均模具壽命5000萬(wàn)次相比,處于80年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)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(jiǎn)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(wàn)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(wàn)次,型腔數(shù)量已超過(guò)100腔,達(dá)到了80年代中期至90年代初期的國(guó)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(guó)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(lái)講,與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)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(wú)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(kāi)繪圖板還有漫長(zhǎng)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(lái)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(lái)才開(kāi)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(guó)才剛起步。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā),尚處于較低水平,需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。我國(guó)大部分模具廠、車間的模具加工設(shè)備陳舊,在役期長(zhǎng)、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(jiǎn)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(lái)也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備,但過(guò)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(guó)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(lái)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(lái),特別是“八五”以來(lái),國(guó)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(kāi)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(guó)外模具鋼材近年來(lái)相繼在國(guó)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(lái)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(rùn)滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤(rùn)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(guó)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(chǎng)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(kāi)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(guó)的模具工業(yè)相對(duì)較落后,至今仍不能稱其為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。我國(guó)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(guó)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(méi)有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國(guó)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(guó)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(guó)模具價(jià)格長(zhǎng)期以來(lái)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?!案赡>叩牟蝗绺赡>邩?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”之類不正常現(xiàn)象存在。4模具的發(fā)展趨勢(shì)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(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程,達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國(guó)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(jí)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(cè)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(guó)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(lái)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(wú)紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺(jué)來(lái)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(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過(guò)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(píng)和應(yīng)用。國(guó)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(duì)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(shì) 隨著模具在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國(guó)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(guó)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(kāi)發(fā)周期從40個(gè)月縮短到4個(gè)月。4.2 模具檢測(cè)、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展(1)模具檢測(cè)設(shè)備的日益精密、高效 精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展,對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來(lái)越高?,F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)23m,目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國(guó)、日本等國(guó)的高精度三坐標(biāo)測(cè)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)3250mm3250mm三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀,率先在國(guó)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(cè)量實(shí)物建立數(shù)學(xué)模型輸出工程圖紙模具制造全過(guò)程,成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括:英國(guó)雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),激光掃描精度為0.05mm,接觸式測(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm。另外德國(guó)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(guó)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510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)8m,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)2500mm5000mm1800mm,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(kāi)發(fā)周期是贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shù)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(wú)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(shù)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?jiǎn)卧M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(guò)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(guó)H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等;常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國(guó)P20)、時(shí)效硬化型鋼(如美國(guó)P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國(guó)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(shì)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(duì)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。畢業(yè)設(shè)計(jì)課 題 名 稱 鎖殼沖裁模具設(shè)計(jì) 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明目錄前言 3 第1章 工藝分析工藝方案的確定101.3 零件材料性能分析及工件工藝性分析101.4 零件工藝性的分析 121.6 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式14第2章 工作原理16第3章 工藝設(shè)計(jì)及排樣方案 173.2 確定排樣方式和計(jì)算材料利用率19第4章 工作零件設(shè)計(jì) 22第5章 參考資料 30第6章 總結(jié) 31 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明 前 言模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中,是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備,他它以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原材料成形。例如,沖壓件和鍛件是通過(guò)沖壓和鍛造方式使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形而獲得的;金屬壓鑄件、粉末冶金零件以及塑件、陶瓷、橡膠、玻璃等非金屬制件,絕大多數(shù)也是通過(guò)模具成形的。由于模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料、低成本等特點(diǎn),現(xiàn)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門,特別是汽車、拖拉機(jī)、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)在,模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一,研究和發(fā)展模具技術(shù),對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量的提高,并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益,因此引起各個(gè)國(guó)家的高度重視和贊賞。在日本,模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”,在德國(guó)則冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”,在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”。因此可以斷言,隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高,模具技術(shù)也會(huì)不斷發(fā)展,并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。模具是高科技含量的產(chǎn)品,是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù),并用于特定產(chǎn)品生產(chǎn)而被特殊制作的工藝裝備,隨著工業(yè)產(chǎn)品向多樣化發(fā)展,模具生產(chǎn)從形狀、尺寸、數(shù)量、材料、結(jié)構(gòu)、精度、使用條件及壽命等方面,向著多樣化發(fā)展的傾向也日趨明顯。模具基本上是按訂貨合同單件生產(chǎn),因此,模具產(chǎn)品的多樣性及單件生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)十分突出。所以,工廠的設(shè)計(jì)、工藝、工藝裝備和管理等,都要適應(yīng)這個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。大部分精密復(fù)雜模具都需要高精度機(jī)床加工,檢測(cè)設(shè)備要求精密度更高。模具加工技術(shù)集中了機(jī)械、電子乃至化學(xué)和光學(xué)等工業(yè)技術(shù)的精華。同時(shí),模具對(duì)熟練技工的依賴程度遠(yuǎn)比其他加工業(yè)要大。因此,技術(shù)的先進(jìn)性及對(duì)熟練技巧的依靠性也是模具產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)。隨著技術(shù)的快速發(fā)展,特別是信息技術(shù)等高新技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用日漸廣泛和高新技術(shù)對(duì)模具提出的要求越來(lái)越高,模具的高新技術(shù)特點(diǎn)將日益明顯,而對(duì)熟練技巧的依靠性將逐步淡化。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備,模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位,模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。80年代以來(lái),我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求,也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來(lái),中國(guó)模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。目前,中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn),從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二,作為商品銷售的約占三分之一。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中,沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%,壓鑄模具約占6%,其它各類模具約占11%。改革開(kāi)放以來(lái),中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國(guó)有專業(yè)模具廠外,其他所有制形式的模具廠家,包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè),都得到了快速發(fā)展,集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如,浙江寧波和黃巖地區(qū),從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家,成為國(guó)內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東,一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,紛紛加入了對(duì)模具制造的投入,例如科龍、美的、康佳和威力等集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū),現(xiàn)已有幾千家。例如,江蘇無(wú)錫的微研有限公司為一日本獨(dú)資企業(yè),員工有200余人,擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備60余臺(tái),1998年其模具產(chǎn)值超過(guò)2億元。中國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來(lái)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前,國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級(jí)進(jìn)模,工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè),壽命12億次。在大型塑料模具方面,現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5K大容量洗衣機(jī)的塑料模具,以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面,國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面,國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面,現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具,例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等,也都達(dá)到了較高的水平,并可替代進(jìn)口模具。 雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)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(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高,許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距,這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求,因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。但是,由于我國(guó)的模具行業(yè)起步較晚,與國(guó)外相比,仍存在不小的差距,主要體現(xiàn)在: 產(chǎn)需矛盾:隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高,工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快,對(duì)模具的需求越來(lái)越大。無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量都無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,只達(dá)到70左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低,生產(chǎn)周期長(zhǎng)。另外,設(shè)計(jì)和制造工藝水平還不能完全適應(yīng)發(fā)展的需要。 企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理:我國(guó)很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠或車間內(nèi),模具的商品化程度低,而國(guó)外70以上都是專業(yè)模具廠,且走的是“小而精”的道路,因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益俱佳。 產(chǎn)品水平 :衡量模具的產(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(fù)雜程度,以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項(xiàng)指標(biāo)與國(guó)外相比的差距都十分明顯。 此外,模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對(duì)落后,利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏,產(chǎn)品的綜合開(kāi)發(fā)能力還急需加強(qiáng)。 針對(duì)不足和模具市場(chǎng)巨大的潛力,根據(jù)我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀,并聯(lián)系國(guó)際先進(jìn)水平,中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)協(xié)助政府制定了我國(guó)模具行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃,確定模具工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域有三方面:一是對(duì)整個(gè)模具行業(yè)發(fā)展有重要影響的主要模具標(biāo)準(zhǔn)件;二是技術(shù)含量高,反映模具制造水平和發(fā)展方向的模具;三是目前大量進(jìn)口的中高檔模具。重點(diǎn)發(fā)展的模具產(chǎn)品主要有:模架,包括冷沖模架、塑料模架和壓鑄模架等;模具導(dǎo)向件,包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板及無(wú)油潤(rùn)滑 說(shuō)明 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明導(dǎo)向件等;推桿、推管,包括塑料模用及壓鑄模用的異型推桿等;熱流道元件,包括內(nèi)熱式、外熱式、閥式和管式等;彈性元件,包括矩形彈簧、聚氨酯彈性體和氮?dú)飧椎?;小型?biāo)準(zhǔn)件,包括標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、澆口套、定位圈和拉鉤等;汽車覆蓋件模具,特別是轎車所需的覆蓋件模;精密沖壓模,包括多工位級(jí)進(jìn)模、厚板精沖模和硬質(zhì)合金多功能復(fù)合模等;大型塑料模,包括汽車飾件模和家電塑殼模等;精密塑料模,包括塑封模和多層多腔、多材質(zhì)、多色精密塑料模;大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模,包括用于鋁、鎂、鋅、銅及其合金壓鑄的模具;大型、精密鍛模;子午線輪胎橡膠模;長(zhǎng)壽命玻璃、陶瓷模;快速經(jīng)濟(jì)模具;多工位冷鐓模及擠壓模;塑料型材及塑料管路模具。希望在模具企業(yè)的整體實(shí)力有進(jìn)一步提升,重點(diǎn)、骨干企業(yè)可以達(dá)到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年,如果做不到60%任務(wù)的完成,那么計(jì)劃就會(huì)失敗,而模具失敗了,對(duì)整個(gè)工業(yè)都會(huì)有影響。 近年來(lái),外企進(jìn)入中國(guó), 加劇了競(jìng)爭(zhēng),也出現(xiàn)一些價(jià)格方面的惡性競(jìng)爭(zhēng)。為了避免因?yàn)闀簳r(shí)的利益而損失長(zhǎng)遠(yuǎn)和整體的發(fā)展,未來(lái)一年中,行業(yè)協(xié)會(huì)也將加強(qiáng)模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào),制定合理的價(jià)格水平。同時(shí),研究國(guó)際模具價(jià)格水平,以對(duì)行業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和信息溝通。在中國(guó),人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位,認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展,加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外,許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。目前,從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家,從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過(guò)50余家。其中,獲得國(guó)家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海交通大學(xué)CAD國(guó)家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國(guó)家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明 研究中心等。經(jīng)過(guò)多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 (1)沖模技術(shù) 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步,東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。在設(shè)計(jì)制造方法和技術(shù)手段方面不斷改善,在轎車模具國(guó)產(chǎn)化方面邁出了可喜的步伐。 多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。目前,國(guó)內(nèi)已可制造具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具。生產(chǎn)的電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模的步距精度可達(dá)20m,壽命達(dá)到1億次以上。其他的多工位級(jí)進(jìn)模,如用于集成電路引線框架的2030工位的級(jí)進(jìn)模,用于電子槍零件的硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模和空調(diào)器散熱片的級(jí)進(jìn)模,也已達(dá)到較高的水平。 (2)塑料模具技術(shù) 近年來(lái),塑料模具發(fā)展很快,在國(guó)內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴(kuò)大。電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。重量達(dá)1020噸的汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具和多達(dá)600腔的塑封模具已可自行生產(chǎn)。在精度方面,塑料尺寸精度可達(dá)IT6-7級(jí),型面的粗糙度達(dá)到Ra0.05-0.025m,塑料模使用壽命達(dá)100萬(wàn)次以上。 在塑料模具的設(shè)計(jì)制造中,CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及,CAE軟件已經(jīng)在部分廠家應(yīng)用。熱流道技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開(kāi)始成功應(yīng)用。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明(3)CAD/CAE/CAM技術(shù) 目前,國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多的廠家普及了計(jì)算機(jī)繪圖,并陸續(xù)引進(jìn)了高檔CAD/CAE/CAM,UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國(guó)模具工業(yè)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。一些廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件,并成功應(yīng)用于塑料模、沖壓模和壓鑄模的設(shè)計(jì)中。近年來(lái),我國(guó)自主開(kāi)發(fā)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)有很大發(fā)展。例如,華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件,上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件,北京機(jī)電研究所開(kāi)發(fā)的鍛模CAD/CAE/CAM軟件,北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)CAXA軟件,吉林汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的商品化覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。 (4)快速成形/快速制模技術(shù) 快速成形/快速制模技術(shù)在我國(guó)得到重視和發(fā)展,許多研究機(jī)構(gòu)致力于這方面的研究開(kāi)發(fā),并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開(kāi)發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備,生產(chǎn)出分層物體(LOM)、立體光固化(SLA)、熔融沉積(FDM)和選擇性燒結(jié)(SLS)等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國(guó)內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面。 快速制模技術(shù)也在國(guó)內(nèi)多家單位開(kāi)展研究,目前研究較多的有電弧噴涂成形模具技術(shù)和等離子噴涂制模技術(shù)。中、低熔點(diǎn)合金模和樹(shù)脂沖壓模制造技術(shù)已獲得成功應(yīng)用,硅橡膠模也應(yīng)用于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中。 (5)其他相關(guān)技術(shù) 近年來(lái),國(guó)內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)相繼引進(jìn)和裝備了一些先進(jìn)的工藝設(shè)備,使模具鋼的品種規(guī)格和質(zhì)量都有較大的改善。在模具制造中已較廣泛地采用新的鋼材,如冷作模具鋼D2、D3、A1、A2、LD、65Nb等;熱作模具鋼H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi等;塑料模具鋼P(yáng)20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明這些模具材料的應(yīng)用在提高質(zhì)量和使用壽命方面取得了較好的效果。 國(guó)內(nèi)一些單位對(duì)多種模具拋光方法開(kāi)展研究,并開(kāi)發(fā)出專用拋光工具和機(jī)械?;y蝕刻技術(shù)和工藝水平提高較快,在模具飾紋的制作中廣泛應(yīng)用。 高速銑削加工是近年來(lái)發(fā)展很快的模具加工技術(shù)。國(guó)內(nèi)已有一些公司引進(jìn)了高速銑床,并開(kāi)始應(yīng)用。國(guó)內(nèi)機(jī)床廠陸續(xù)開(kāi)發(fā)出一些準(zhǔn)高速的銑床,并正開(kāi)發(fā)高速加工機(jī)床。但是,高速銑削的應(yīng)用面在國(guó)內(nèi)尚不廣泛。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。 未來(lái)的十年,中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括: 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平; 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù); 大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù); 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù);提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率; 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù); 逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用; 進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備; 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程; 開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明 第1章 工藝分析一 沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來(lái)衡量其設(shè)計(jì)是否合理。一般的講,在滿足使用的要求的條件下,能以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來(lái),就說(shuō)明該件的沖壓工藝性好,否則,該件的工藝性就差。工藝性的好壞是相對(duì)的,它直接受到工廠的沖壓技術(shù)的水平和設(shè)備條件等因素的影響。二 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益觀念 改革開(kāi)放以前,我國(guó)企業(yè),特別是在軍工生產(chǎn)中,只要產(chǎn)品,不講經(jīng)濟(jì)效益是很普通的。那時(shí),模具技術(shù)工作者在確定工藝方案,設(shè)計(jì)模具時(shí),主要考慮的是滿足產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的要求,很少考慮經(jīng)濟(jì)效益。今天,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的條件下,常常需要他們參與對(duì)生產(chǎn)的預(yù)測(cè)與決策。因此,必須具有現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益觀念。在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中,還應(yīng)考慮節(jié)省能源、減少材料消耗、降低生產(chǎn)成本,實(shí)施安全生產(chǎn),保證獲得利潤(rùn)等等。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的條件下,充分發(fā)揮企業(yè)技術(shù)與設(shè)備的優(yōu)勢(shì),爭(zhēng)取獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。三 零件材料性能分析及工件工藝性分析(1.3)(一)該產(chǎn)品的基本工序?yàn)槁淞稀_孔。(二)它對(duì)零件尺寸公差特殊要求,采用IT12級(jí),利用普通加工方式可達(dá)到圖樣要求。(三)零件材料性能分析鎖殼零件圖如下: 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí),首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝,設(shè)計(jì)沖壓模具前,必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能,以便設(shè)計(jì)。現(xiàn)將摩擦片零件材料為10號(hào)鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下: 1)應(yīng)力:材料單位面積上所受的內(nèi)力,單位是N/mm,用Pa表示。10Pa=1MPa;1MPa = 1N/mm;10Pa = 1GPa。 2)屈服點(diǎn)s。材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值,單位是N/mm。彎曲、拉深、成形等工序中,材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取s = 206 MPa。 3)抗拉強(qiáng)度b。材料受到拉深作用,開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值,單位是MPa。b = 294432MPa。 4)抗剪強(qiáng)度b。材料受到剪切作用,開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值,單位是MPa。取b = 255333MPa。5)彈性模量E。材料在彈性范圍內(nèi),表示受力與變形的指標(biāo),彈性模量大,表示材料受力后變形較小,或者說(shuō),產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10MPa。 6)屈服比s/b。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比,其值越小,表示材料允許的塑性變形區(qū)越大,在拉深工序中,材料的屈服比較小時(shí),所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小,有利于提高成形極限。7)伸長(zhǎng)率。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí),試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后,對(duì)接起來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度,其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度之比稱為伸長(zhǎng)率,其數(shù)值用“”表示,其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得,材料為10號(hào)鋼的伸長(zhǎng)率=29。綜上所述,對(duì)鎖殼零件材料10號(hào)鋼的力學(xué)性能分析,主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算,故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。(四)零件工藝性的分析 該零件為鎖殼,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)稱,是典型的拉深件。在拉深過(guò)程中要注意控制拉深程度,加工時(shí),根據(jù)零件的結(jié)構(gòu),形狀等一些技術(shù)要求,應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):1)拉深件圓角半徑:拉深件的圓角半徑要適合,應(yīng)盡量大些,以便于成形和減少拉深次數(shù),避免在拉深過(guò)程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足r1t。而在此設(shè)計(jì)中圓角半徑R3t,故滿足設(shè)計(jì)要求。2)考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象:在拉深過(guò)程中,一般為不變薄拉深,從理論分析上說(shuō)是不符合的,在拉深過(guò)程中壁厚應(yīng)有少量的變化,如果在拉深件精度要求不高時(shí),一般可以忽略不計(jì),而在此設(shè)計(jì)當(dāng)中我們應(yīng)該考慮壁厚不均勻現(xiàn)象問(wèn)題,加工出符合圖樣要求的零件。3)拉深見(jiàn)的孔位布置:根據(jù)示圖所示,該零件的孔位布置合理,處于中心部位。在沖孔時(shí),要注意孔與拉深件的同心度的問(wèn)題,孔到拉深底部邊緣的距離dd1-2r1-t。 根據(jù)零件圖,初步分析可以知道鎖殼零件的沖壓成形需要多道工序才能完成,首先進(jìn)行一次正拉深,形成外形尺寸形狀。其次進(jìn)行反拉深。底部還要沖小孔。綜上所述,鎖殼由平板毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有:(1) 落料+拉深 (2)修邊 (3) 沖孔 (4)翻邊. 由于是多道工序,多套模具成形,還要特別注意各工序間的定位。(五)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇,保證有一定的模具壽命。工藝毛坯的極限偏差: 尺寸 凸模偏差 凹模偏差58 -0.020 +0.03088 -0.025 +0.025參考沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.5P45,46 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明 (六) 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式根據(jù)制件工藝分析,其基本工序有:落料沖孔。完成鎖殼的設(shè)計(jì),根據(jù)所需基本工序可,得到如下幾種方案:方案一1) 落料2) 拉深3) 修邊4) 沖孔25) 沖11.8的翻邊孔1個(gè)6) 翻邊7) 沖6的孔2個(gè) 8) 沖不規(guī)則形狀的孔1個(gè)方案二1) 落料+拉深2) 沖11的孔2個(gè)及不規(guī)則形狀的孔1個(gè)3) 翻邊4) 修邊5) 沖側(cè)孔方案三1) 落料+拉深+非翻邊孔+沖2孔2) 翻邊3) 修邊4) 沖11孔5) 沖側(cè)孔 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明 綜合以上三種方案,方案一最合理。采用三種模具即可解決一些問(wèn)題,第一種是方案,工藝好,精度高;第二種方案,是先沖孔后翻邊,會(huì)造成尺寸偏差,精度減低.第三種方案會(huì)造成尺寸偏差,精度減低,工序不易操作.故選擇的是方案一。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明第2章 工作原理首先由壓力機(jī)帶動(dòng)模柄,模柄再帶動(dòng)上模座下行,上模座帶著凸凹模下行,凸凹模與落料凹模完成落料的動(dòng)作,凸凹模繼續(xù)下行,拉深凹將條料拉入凸凹模,完成拉深動(dòng)作過(guò)程,再由頂桿帶動(dòng)壓邊圈拉制件頂出。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō)明 第3章 工藝計(jì)算及排樣方案1、尺寸的確定已知b1=88 b=58 t=1.2 r底=6 r1=3.8 r2=7.3 h0=28 r1/b=3.8/58=0.066 h0/b=28/58=0.483由圖472查得該件屬 區(qū)的低矩形件,又根據(jù)t/bx100=1.2/58x100=2.172 ,可按表433所得的第一種方法計(jì)算。1) 選取修邊余量h,確定矩形件的計(jì)算高度。當(dāng)h0/r1=28/3.8=7.368h=0.5h0/r1=0.5x7.368=3.684(mm)h=h0+h=28+3.684=31.684(mm)2) 假想毛坯尺寸直徑。D=1.13 =112.418mm3) 毛坯長(zhǎng)度 r=D+(b1-b)=112.418+(88-58)=142.418(mm) 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明4) 毛坯寬度K=D-(b-2r1)+【b-2x(h-0.43xr底)】(b1-b)/(b1-2r)=112.418x(58-2x3.8)+【58+2x(31.684-0.43X6)】(88-58)/(88-2x3.8) =113.832mm5) 毛坯直徑 R=0.5K=0.5x113.832=56.916(mm)圓整毛坯直徑為11.25mm。毛坯長(zhǎng)度為142.5mm,毛坯寬度為114mm。毛坯半徑為57mm。6) 毛坯尺寸如下圖示: 由h0/b=28/58=0.483m1 所以屬于一次拉深成形。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明2、確定排樣方式和計(jì)算材料利用率。(2.1)排樣類型與排樣方法 (一)排樣的目的與作用沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣法,簡(jiǎn)稱排樣。排樣的結(jié)果要畫出排樣圖。排樣是否合理,直接影響到材料利用率,零件質(zhì)量,生產(chǎn)率,模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此,在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中,排樣是一項(xiàng)極為重要的,技術(shù)性很強(qiáng)的工作。(二)排樣的基本類型按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少,排樣可分為有廢料排樣與少,無(wú)廢料排樣兩大類。按零件在條料上的布置形式,排樣又可分為直排、對(duì)排、對(duì)頭斜排、多排、混合排等形式。1有廢料排樣 落料時(shí)沖裁輪廓是封閉的,在工件與工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間,都留出了作為剪切支撐面的工藝余料,簡(jiǎn)稱搭邊。搭邊就是廢料,從降低材料消耗考慮,希望搭邊小些。但搭邊值太小,支撐面剛度不足,將使工件質(zhì)量變壞、模具壽命降低。有廢料排樣有如下幾種形式:(1)直排 排樣時(shí),優(yōu)先選用直排,因?yàn)橹迸诺哪>咦詈?jiǎn)單。但對(duì)于三角形、角尺形等工件,采用直排會(huì)造成較大的材料浪費(fèi),可考慮選取斜排或?qū)ε?。?)斜排 斜排將使制模工作量增大,可達(dá)15%。因此,如果節(jié)省材料不超過(guò)5%,采用斜排的意義不是很大的。(3)對(duì)排 選取對(duì)排省料幅度較大,比直排省料可達(dá)30%50%。但需注意如下問(wèn)題:如果采取送一次料沖一件的方案,即用單凸模,模具結(jié)構(gòu)與直排時(shí)基本相同,模具費(fèi)也相差不大,但只適用與條料,不能卷料,因?yàn)樵跊_完一次后,需要調(diào)頭沖另一行。沖另一行時(shí),條料的剛度很差,給送料造成困難,有時(shí)根本無(wú)法送料,操作者普通不愿意采用這種方案。因此,只有在生產(chǎn)量不大,且調(diào)頭沖時(shí)能保證足夠的剛度時(shí)才可考慮采用此方案。如果采取一次沖兩件的方案,即用雙凸模,則模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜了,模具長(zhǎng)度增大了,因而模具費(fèi)用也增加了??梢酝ㄟ^(guò)盈虧平衡點(diǎn),對(duì)各方案進(jìn)行比較,并作出選擇。(4)多排 采用多排是為了省料,但省料有限。對(duì)于圓形件,采用單排、雙排、三排的材料利用率分別78%、84%、86%。采用四排以上時(shí),每增加一排,材料利用率提高不到2%。然而,增加排數(shù),將使模具復(fù)雜化,由于受到凹模強(qiáng)度的限制,相鄰兩件上不允許同時(shí)沖出的,必須設(shè)置空工位,結(jié)果使模具沿送料方向增長(zhǎng)長(zhǎng)度,造成模具費(fèi)用增加。所以,只有在大量生產(chǎn)圓形小件,并且材料較貴重(主要是各種銅板)時(shí),才能考慮采用多排。(5)混合排 如果將一種零件落料后的廢料作為另一種工件的原材料,當(dāng)然也可以提高材料的利用率。但這種排樣對(duì)于小型件既不方便又不安全。2少?gòu)U料與無(wú)廢料排樣 就是使一個(gè)工件落料形狀的一邊或數(shù)個(gè)邊成為另一工件的邊緣,取消了工件之間的搭邊,成為少?gòu)U料排樣。如果條料的邊緣能作為工件的邊緣,則可以完全取消搭邊而成為無(wú)廢料排樣。少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣,沖裁輪廓都是非封閉的。能進(jìn)行少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣的工件是不多見(jiàn)的,常常需要對(duì)工件的形狀作些修改才能實(shí)現(xiàn)。顯然,這種排樣材料的利用率是很高的。但這種排樣也存在缺點(diǎn),突出的一個(gè)問(wèn)題是一個(gè)工件上的毛刺和塌角可能處在不同的板的平面上,而毛刺和塌角在相反的方向上工件,在使用上常常是不允許的,選用時(shí)要特別注意。另一個(gè)缺點(diǎn)是工件尺寸不容易準(zhǔn)確,因?yàn)橐粋€(gè)工件的輪廓形狀可能分幾次才沖出,由于定位誤差較大,沖出的工件尺寸和形狀就不如沖封閉輪廓的落料精確。但由于它具有省料的突出優(yōu)點(diǎn),在工件尺寸精度要求不高時(shí),特別是大量生產(chǎn)時(shí),還是應(yīng)該優(yōu)先考慮的。(2.2) 排樣設(shè)計(jì)上圖的毛坯形狀和尺寸較大,為便于手工送料,選用單排沖壓,有兩種排樣方式如圖示。 經(jīng)過(guò)分析計(jì)算:(a)的排樣方式,材料利用率最高。3、搭邊值的確定由于工藝所采用的送料方式為手工送料,且為非圖形,查表2-17得 a=2.5mm a1=2mm4、沖壓設(shè)備的選擇,由于本套模具為落料拉伸模,計(jì)算參數(shù)如下:1) 落料力F落=1.3Lz 將t=1.2mm及08鋼材料的搞剪強(qiáng)度=260Mpa代入上式,得 參考沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.5P55 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明F推=1x122849.99x0.035 =4299.750NF總=F落+F推=127149.74N根據(jù)壓力,可選用160的開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。根據(jù)資料得其主要參數(shù)及大小如下:最大沖壓力 160KN滑塊行程 70mm滑塊行程次數(shù) 120次/min最大封閉高度 220mm封閉高度調(diào)節(jié)量 45mm工作臺(tái)尺寸 300mmx450mm模柄尺寸 直徑40x605、落料拉深先后的確定F0=127149.7 4拉深力F拉=(2b1+2b-1.72r)tbk4查表4-23得k4=0.7b=420Mpa代入公式得F拉=(2x88+2x58-1.72x6)x1.2x420x0.7 =104376.704所以F總F拉所以本復(fù)合模為先沖裁后拉深 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明第4章 工作零件設(shè)計(jì)1凹模的設(shè)計(jì)1) 模的材料選Cr12,凹模是在強(qiáng)壓連續(xù)使用和有很大沖壓力的條件下工作臺(tái)的,且伴有溫度的升高,工作條件惡劣,要求凹模材料有好的耐磨性,耐沖擊性,淬透性和切耐性。2) 凹模的硬度要求較高,一般應(yīng)進(jìn)行淬為熱處理,使其硬度達(dá)到期HRC58-62。3) 凹模設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如下圖所示: 4)刃口尺寸的確定由表尺寸2-23表得 Zmax=0.180 Zmin=0.126 Zmax-Zmin=0.180-0.126=0.054根據(jù)表2-32表得 A凹=(A-x)+0凹 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明根據(jù)表2-30得 x=0.75 =0.4 則: A凹1=(58-0.75x0.4) 0+0.030=57.70+0.030 A凹2=(88-0.75x0.4)+00.035=87.70+0.0355)、強(qiáng)度的校核凹模強(qiáng)度校核主要是栓查高度h,因?yàn)榘寄O旅娴哪W驂|板一的洞口較凹模洞口大,合凹模工作時(shí)彎曲,若凹高度不夠便會(huì)產(chǎn)生彎曲變形,以致?lián)p壞。查表2-45得彎=1.5F/h2【彎】h最小=凹模厚度 H=K6 查表2-24得K=0 .2H=142.5x0.2=28.5mm考慮到工件及凸凹模的影響取取H=0.32mm【彎】=490Mpa彎=1.5X122849.99/322=179.956Mpa【彎】 經(jīng)校核,凹模強(qiáng)度足夠。2、凸模的設(shè)計(jì)1) 凸模的材料為Cr12mov2) 凸模硬度要求低于凹模硬度,但其硬度還是較高的,要經(jīng)過(guò)回火的熱處理方法,使其硬度達(dá)到HRC56-60。 該凸模為拉深模具,且凸模的長(zhǎng)度,寬度應(yīng)根據(jù)拉深件具體結(jié)構(gòu)確定。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明3) 圓角半徑 rprd=8trp=(0.61)rd4) 所以該凸模圓角半徑rp為rp=0.6x8t =0.6x8x1.2 =6mm5) 凸模刃口的尺寸B凸=(B-X-Z)0-P查表2-30得x=0.75 =0.4 Z=(1.01.1)tB凸1=(58-0.75x0.4-1.2x2)0-0.020B凸2=(88-0.75x0.4-1.2x2)0-0.025=85.30-0.0256) 拉深凸模出氣口的尺寸查表4-35得:通孔直徑dd=6.5mm7) 凸模強(qiáng)度校核p=F/A【p】沖裁時(shí),凸模承受的壓力,必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力【p】p=F/A122849.99/55.3x85.3=260Mpap【p】=9801569所以凸模強(qiáng)度足夠。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明3凸凹模具的設(shè)計(jì)1) 材料選用Cr12。2) 熱處理硬度達(dá)到HRC58-62,尾部回火HRC40-45。3) 凸凹模的尺寸如圖所示: 凸凹模的最小壁厚一般由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定,倒裝復(fù)合凸凹模最小壁厚:對(duì)于黑色金屬和硬材料約為工件的料厚的1.5倍,但不小于0.7mm;對(duì)于有色金屬用軟材料約等于工件壁厚,但不小于0.5mm正裝復(fù)合模凸凹模的最小可參考表2-27 t=1.2 最小壁厚 3.2 最小直徑 18 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明4、卸料板的設(shè)計(jì)1) 材料為45號(hào)鋼。2) 裝置形式如下圖所示。 5、打桿的長(zhǎng)度 考慮到墊板的高度是10mm,推板的高度是12mm,模柄的尺寸是40 x100。螺母的寬度為8mm。且需2個(gè)螺母,還需留一定的余量。所以打桿的長(zhǎng)度L=10+12+100+2x8+10=148mm 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明6、壓邊裝置的設(shè)計(jì) 在拉深過(guò)程中,壓邊圈的作用是用來(lái)防止工件邊壁或凸緣起皺的。隨著拉深增加還需要減少的壓邊力應(yīng)減少。t/D=1.2/112.418=1.1% m1=0.050查表4-11 t/D1.5% m10.60應(yīng)采用壓邊圈裝置。壓邊力Fy=AP查表4-27得P=2.5-3MPa根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)壓邊圈的面積為:A=R2+30x114=x572+3420=13627(mm2)Fy=22.5x13627=34067.5N 一般情況下采用彈簧墊或橡皮墊,本設(shè)計(jì)選擇橡皮墊。采用平面壓邊圈,一般拉深模中采用平面壓邊圈。7、頂桿的長(zhǎng)度 頂桿的長(zhǎng)度取決于工件的高度,在保證制件頂出的情況下,頂桿的長(zhǎng)度為:L=32+45+10=87mm取L=90mm8、橡皮墊的設(shè)計(jì)1)、選用的原則為保證橡皮不致于過(guò)早失去彈性損壞,其允許最大壓縮量應(yīng)不超過(guò)其自由高度的45%一般取h總=(0.35-0.45)h自由 故工作行程 h工作= h總- h預(yù)=(0.25-0.30)h自由2)橡皮高度 h自由=h工作/0.25-0.30 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明3)橡皮的結(jié)構(gòu)形式如下圖: D= =132mm根據(jù)工件的厚度1.2mm,拉深時(shí)凸模進(jìn)入凸凹模深度為35mm,考慮模具維修時(shí)刃磨留量2mm,則總的工作行程。 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明H工作=1.2+35+2=38.2mmH自由=38.2/0.25-0.30=127.3152.8mm 取自由高度為150h預(yù)期=(10%15%)h自由 =1522.5mm 取h預(yù)=22mm模具中橡皮高度為128mm9、模具的選擇 根據(jù)制件的毛坯尺寸可選凹模周界為250mm,B為125mm,H為160220mm,的后側(cè)導(dǎo)柱模深 根據(jù)模架可知上模座 250X125X40 GB2855.5-81下模座 250X125X45 GB2855.6-81導(dǎo)柱 28X150 GB2861.1-81導(dǎo)套 28X100X38 GB2861.6-81 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明第5章 參 考 資 料1肖景容 姜奎華編的沖壓工藝學(xué)北京:機(jī)械加工出版社會(huì)性 1999。2王孝培主編沖壓手冊(cè)第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社。3王芳主編冷沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社。4 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.6 5 李紹林,馬長(zhǎng)福主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè).上海:上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2000.6 6 華北航天工業(yè)學(xué)院,鐘 斌主編沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)。北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.5 計(jì) 算 內(nèi) 容說(shuō) 明 第6章 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是每位大學(xué)生畢業(yè)之前必經(jīng)之路, 經(jīng)過(guò)了此次畢業(yè)設(shè)計(jì),我初步了解了設(shè)計(jì)模具的各道工序,清楚了模具的各個(gè)結(jié)構(gòu),了解了各個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),具備了一定的設(shè)計(jì)能力,學(xué)到了真正的實(shí)踐知識(shí),但這還不夠,在以后的工作中,還要繼續(xù)努力的為中國(guó)的模具設(shè)計(jì)與制造水平上升而努力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是大學(xué)三年所學(xué)之結(jié)晶,在此,我真誠(chéng)的感謝老師們?nèi)陙?lái)對(duì)我的教誨。 30第 30 頁(yè) 共 31 頁(yè)
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