南汽WQ14電阻支架沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+三維UG+文檔】
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文獻(xiàn)綜述
引言
模具是制造業(yè)中不可或缺的特殊基礎(chǔ)裝備, 主要用于高效大批量生產(chǎn)工業(yè)件和制件,是裝備制造業(yè)的重要組成部分, 其產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高, 技術(shù)、 資金密集, 是制造業(yè)各有關(guān)行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步的重要保障之一。
模具作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在現(xiàn)代制造業(yè)中越來越重要。有了模具，企業(yè)有可能向社會(huì)提供品種繁多、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的商品，滿足人么日益增長的多方面的消費(fèi)需要。用模具生產(chǎn)的制品所表現(xiàn)的高質(zhì)量、高精度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低能耗，是其它制造方法所不能比擬的。模具企業(yè)直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)，并已成為高新技術(shù)的重要組成部分。同時(shí)，模具水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。其關(guān)系到現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度。大力提高制造模具水平，是提升模具技術(shù)檔次的關(guān)鍵[1]。
1．模具在現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀
1.1模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位
模具是工業(yè)生產(chǎn)中極其重要而又不可或缺的特殊基礎(chǔ)工藝裝備, 其生產(chǎn)過程集精密制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制和綠色制造為一體, 既是高新技術(shù)載體, 又是高新技術(shù)產(chǎn)品。由于使用模具批量生產(chǎn)制件具有高生產(chǎn)效率、高一致性、低耗能耗材,以及較高的精度和復(fù)雜程度, 因此已越來越被國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)生產(chǎn)部門所重視, 被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、通信、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫(yī)療、生物、能源等制造領(lǐng)域,在為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)中起到了十分重要的支撐作用, 也為我國經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的節(jié)能降耗作出了重要貢獻(xiàn)。模具工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)。工業(yè)要發(fā)展, 模具須先行。沒有高水平的模具就沒有高水平的工業(yè)產(chǎn)品?，F(xiàn)在, 模具工業(yè)水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志, 也是一個(gè)國家的工業(yè)產(chǎn)品保持國際競爭力的重要保證之一[2]。
1.2模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
在中國 模具市場的需求以每年10%的速度增長 對(duì)于大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具的需求更是超過這個(gè)比例 汽車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半以上 特別是汽車覆蓋件模具 塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展更是前景廣闊 其他行業(yè)如家電 電子 通訊和建筑材料對(duì)模具的需求 都將對(duì)中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用同時(shí)我們也應(yīng)看到 目前我國技術(shù)含量低的模具已經(jīng)供過于求 市場空間狹小 而技術(shù)含量較高的中 高檔模具還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求 精密 復(fù)雜的沖壓模具和塑料模具 汽車覆蓋模具也依靠大量進(jìn)口 這表明我國模具行業(yè)發(fā)展的潛力依然巨大[3]。
1.3模具行業(yè)存在的問題和差距
我國模具工業(yè)與國際先進(jìn)水平相比, 由于在理念、設(shè)計(jì)、工藝、技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)等方面存在差距,因此在企業(yè)的綜合水平上, 特別是產(chǎn)品水平方面必然會(huì)有差距。差距雖然正在不斷縮小,但從總體來看,目前我們還處于以向先進(jìn)國家跟蹤學(xué)習(xí)為主的階段,創(chuàng)新不夠,尚未到達(dá)信息化生產(chǎn)管理和創(chuàng)新發(fā)展階段,只處于世界中等水平,仍有10年以上的差距,其中模具加工在線測量和計(jì)算機(jī)輔助測量及企業(yè)管理的差距在 15年以上。
存在的主要問題大致有如下方面:
(1) 研發(fā)及自主創(chuàng)新能力薄弱。基礎(chǔ)差、能力不足、投入少、不夠重視、缺乏長期可持續(xù)發(fā)展觀念等都是造成模具產(chǎn)品及其生產(chǎn)工藝、工具(包括軟件)、裝備的設(shè)計(jì)、研發(fā)(包括二次開發(fā)) 及自主創(chuàng)新能力薄弱的重要原因。
(2)企業(yè)管理水平落后于技術(shù)的進(jìn)步。管理水平落后主要體現(xiàn)在生產(chǎn)組織方式及信息化采用方面。國內(nèi)雖然已經(jīng)有不少企業(yè)完成了從作坊式和承包方式生產(chǎn)向零件化現(xiàn)代生產(chǎn)方式的過渡,但沿用作坊式生產(chǎn)的小企業(yè)還不少;已實(shí)行零件化生產(chǎn)的企業(yè)中只有少數(shù)企業(yè)采用了信息化管理, 且層次也還不高。行業(yè)和企業(yè)的專業(yè)化水平都比較低, 企業(yè)技術(shù)特長少。
(3)數(shù)字化、信息化水平還較低。國內(nèi)多數(shù)企業(yè)數(shù)字化、信息化大都停留在CAD/CAM的應(yīng)用上,CAE、CAPP尚未普及,許多企業(yè)數(shù)據(jù)庫尚未建立或正在建立;企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)水平和軟件應(yīng)用水平都低,軟件應(yīng)用開發(fā)跟不上生產(chǎn)需要。
(4)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)滯后于模具生產(chǎn)的發(fā)展。模具行業(yè)現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有不少已經(jīng)落后于生產(chǎn)(有些模具種類至今無國標(biāo),不少標(biāo)準(zhǔn)多年未修訂);生產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)化還剛起步;大多數(shù)企業(yè)缺少企業(yè)標(biāo)準(zhǔn);標(biāo)準(zhǔn)件品種規(guī)格少,應(yīng)用水平低,高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)件還主要依靠進(jìn)口;為高端汽車沖壓模具配套的鑄件質(zhì)量問題也不少,這些都影響和制約著模具生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量的提高[7]。
1.4具體的發(fā)展戰(zhàn)略
突出調(diào)整結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變發(fā)展方式, 通過創(chuàng)新與培育帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和技術(shù)升級(jí), 著力推進(jìn)信息化與工業(yè)化的融合, 切實(shí)提高發(fā)展質(zhì)量和效益,努力實(shí)現(xiàn)發(fā)展速度與質(zhì)量提升、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化、 效益提高相協(xié)調(diào)。
(1)大力推進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。 許多國家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)都需要模具予以支撐, 例如發(fā)展新能源、 海洋工程、 生物工程、 物聯(lián)網(wǎng)、 智能電網(wǎng)以及醫(yī)療和交通等產(chǎn)業(yè)都需要大量的模具, 而且其中的許多模具需要用新的材料、新的成形技術(shù)、新的模具結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn), 有些甚至是完全新型的模具產(chǎn)品。這也是行業(yè)發(fā)展的新的增長點(diǎn),對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)有重大意義,十二五期間模具工業(yè)要進(jìn)一步積極主動(dòng)尋求發(fā)展。因此,十二五期間模具工業(yè)要進(jìn)一步大力發(fā)展技術(shù)附加值高的中高檔模具產(chǎn)品,不斷提高它們在模具總量中的比例,鼓勵(lì)發(fā)展高品質(zhì)模具標(biāo)準(zhǔn)件和高性能模具材料,以提高為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)、國家重點(diǎn)工程、重點(diǎn)項(xiàng)目及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)的能力。
(2) 積極推動(dòng)企業(yè)向大而強(qiáng)和小而專的方向發(fā)展。大力支持重點(diǎn)骨干企業(yè), 特別是大型重點(diǎn)骨干企業(yè)的發(fā)展, 提升它們的水平和行業(yè)引領(lǐng)能力; 引導(dǎo)和培育一大批中小企業(yè)向?qū)?、精、特方向發(fā)展;鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行資本運(yùn)作、專業(yè)化整合、優(yōu)化重組,發(fā)展各種形式的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,促進(jìn)行業(yè)發(fā)展;鼓勵(lì)有條件的企業(yè)發(fā)展以模具為核心的產(chǎn)業(yè)鏈, 擴(kuò)大服務(wù)范圍。
(3)努力開拓市場。多方面開發(fā)國際、國內(nèi)兩個(gè)市場,積極提高模具產(chǎn)品出口比例, 進(jìn)一步提高出口產(chǎn)品的檔次和附加值,通過增加出口來帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)水平的提升,鼓勵(lì)替代進(jìn)口產(chǎn)品的發(fā)展,適當(dāng)注意發(fā)展技術(shù)服務(wù)出口。通過開拓市場新領(lǐng)域來實(shí)現(xiàn)新的增長。
(4)積極推進(jìn)模具生產(chǎn)信息化、數(shù)字化、精細(xì)化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化;加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合,促進(jìn)研發(fā)與創(chuàng)新能力的提高。
(5)大力發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)(生產(chǎn)性服務(wù)業(yè))。支持模具產(chǎn)業(yè)集聚地建設(shè) (應(yīng)注意與產(chǎn)品制造業(yè)相協(xié)調(diào)的合理布局) , 推動(dòng)中小企業(yè)服務(wù)平臺(tái)建設(shè); 積極穩(wěn)妥地延伸發(fā)展以模具制造為核心的上下游產(chǎn)業(yè)鏈,逐步形成優(yōu)勢互補(bǔ)、 協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局[4]。
2．模具行業(yè)的發(fā)展趨勢
2.1中國模具市場前景廣闊
模具應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大、已應(yīng)用領(lǐng)域?qū)δ＞咛岢龅母嗪透咭螅鼓＞吖I(yè)發(fā)展速度快于其他制造業(yè)的發(fā)展速度已成為普遍規(guī)律，目前世界模具市場供不應(yīng)求，近幾年，市場總量一直在600～650億美元之間，而我國模具出口尚不到8％，“十一五”期間完全可以擴(kuò)大這個(gè)份額，同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，模具制造業(yè)逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具采購趨向日趨明顯，外資和民營資本繼續(xù)看好我國模具行業(yè)，我國模具行業(yè)機(jī)遇大于挑戰(zhàn)，未來國際模具市場前景廣闊，我國模具仍有較大發(fā)展空間[5]。
2.2模具市場全球化，模具生產(chǎn)周期進(jìn)一步縮短
模具市場全球化是當(dāng)今模具工業(yè)最主要的特征之一，模具的購買者和生產(chǎn)商遍布全世界，模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡單、精度低的模具加工企業(yè)向技術(shù)相對(duì)落后、生產(chǎn)率較低的國家遷移，發(fā)達(dá)國家的模具生產(chǎn)企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水準(zhǔn)的模具上，模具生產(chǎn)企業(yè)必須面對(duì)全球化的市場競爭，同時(shí)模具生產(chǎn)廠家不得不千方百計(jì)地加快生產(chǎn)進(jìn)度，努力簡化和廢除不必要的生產(chǎn)工序，模具的生產(chǎn)周期將進(jìn)一步縮短[6]。
2.3模具CAD/CAM向集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
軟件的功能模塊越來越齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，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。有的系列化軟件包括了曲面/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、模具設(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；模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無紙化使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(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享；同時(shí)，隨著競爭、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。
2.4模具技術(shù)向高速加工、硬銑削和復(fù)合加工方向發(fā)展[9]
隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過1μm的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景。高速加工使工件獲得光滑表面，節(jié)省加工時(shí)間，典型的步進(jìn)距僅有0.0254mm，而尖點(diǎn)只有0.001mm高，經(jīng)過高速加工的工件表面大多數(shù)都非常光潔，無需鉗工的進(jìn)一步加工。目前，機(jī)加工工具制造商都熱衷于生產(chǎn)為高速加工而專門設(shè)計(jì)的加工中心，在美國采用高速加工技術(shù)以減少或省去鉗工工序是一種效益相當(dāng)可觀的措施，這種技術(shù)在歐洲和日本也頗受歡迎。另外，用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工業(yè)發(fā)展的另一個(gè)重要趨勢。高主軸轉(zhuǎn)速及小的刀具半徑所進(jìn)行的輕度切削形成了足夠的轉(zhuǎn)矩，可以用來加工硬度高達(dá)64HRC的金屬材料，由于不需要再進(jìn)行熱處理，常規(guī)熱處理后的回火以及抵消由熱處理引起的幾何變形所進(jìn)行的磨削加工也都不需要了，該技術(shù)在日本倍受青睞，如今在美國也受到了廣泛的關(guān)注并正向歐洲傳播。
隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動(dòng)加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多臺(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)控庫和數(shù)控柔性同步系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)[7]。
2.5中國模具向精密高效和多功能等方向發(fā)展
我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。目前,電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中 ,60 % - 80 %的零部件都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、 高復(fù)雜性、 高一致性、 高生產(chǎn)率和低消耗,是其他加工制造方法所無法比擬的。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、 效益和開發(fā)能力。專家認(rèn)為 ,我國模具產(chǎn)品日趨大型化 ,而且精度將越來越高。10年前 ,精密模具的精度一般為 5 μm ,現(xiàn)在已達(dá) 2 -3 μm。再隔不久 ,1 μm精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高 ,有些模具的加工精度公差要求在 1μm以下 ,這就要求發(fā)展超精加工。專家認(rèn)為 ,我國模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具 ,一套多功能模具除了沖壓成型零件外 ,還擔(dān)負(fù)疊壓、 攻絲、 鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能的模具生產(chǎn)出來的不再是成批零件 ,而是成批的組件 ,如觸頭與支座的組件、 各種微小電機(jī)、 電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期 ,今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。
由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好 ,因此開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具;用環(huán)氧、 聚酯或在其中填充金屬、 玻璃等增強(qiáng)物制作簡易模具。這類模具制造工藝簡單 ,精度易控制 ,收縮率較小 ,價(jià)格便宜 ,壽命較高。還可用水泥塑料制作汽車覆蓋件模具。中、 低熔點(diǎn)合金模具 ,噴涂成型模具 ,電鑄模 ,精鑄模 ,層疊模 ,陶瓷吸塑模及光造型和使用熱硬化橡膠快速制造低成本模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q模架、 快換沖頭等也將日益發(fā)展。
另外 ,采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。專家認(rèn)為 ,模具行業(yè)中壓鑄模的比例將不斷提高。隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展 ,對(duì)壓鑄模的數(shù)量、 壽命和復(fù)雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑代鋼、 以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復(fù)雜程度的不斷提高 ,塑料模的比例將不斷提高 ,其精度和復(fù)雜程度也將隨著相應(yīng)提高[13]。
2.6汽車、IT電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響模具市場景氣
中國模具的進(jìn)口首次出現(xiàn)負(fù)增長，模具行業(yè)受“一大一小”的拉動(dòng)，這兩年發(fā)展確實(shí)很好?！耙淮蟆笔侵钙嚠a(chǎn)業(yè)，汽車產(chǎn)業(yè)指的不僅僅是整車，還有汽車零部件，例如目前中國首次成為對(duì)美國汽車零部件的第二大出口國，這就意味著中國汽車模具市場已經(jīng)發(fā)揮了不可替代的作用。它的快速發(fā)展對(duì)模具的拉動(dòng)起了重要的作用，“一小”是指IT電子產(chǎn)業(yè)。2006年的模具進(jìn)口總量為20.47億美元，比2005年20.68億美元降低了2100萬美元，首次出現(xiàn)了負(fù)增長，止住了進(jìn)口年年增幅擴(kuò)大的勢頭；出口總量為10.41億美元，比2005年增長了41.06%，首次突破10億美元，進(jìn)口減少，逆差下降，是非?？上驳腫14]。
3.結(jié)束語
伴隨著各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)的更新進(jìn)步，模具行業(yè)面臨著新一輪的優(yōu)勝劣汰。我國的沖壓行業(yè)既充滿機(jī)遇又面臨著極大的挑戰(zhàn)。雖然我國的冷沖壓模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。今后中國模具行業(yè)應(yīng)提高冷沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和冷沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；不斷提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命冷沖壓模具的設(shè)計(jì)制造水平；在冷沖壓模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，不斷改進(jìn)管理方法，提升管理水平；發(fā)展優(yōu)質(zhì)冷沖壓模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；進(jìn)一步研究開發(fā)冷沖壓模具的拋光技術(shù)和設(shè)備；開發(fā)新的成形工藝和冷沖壓模具；加強(qiáng)企業(yè)信息化人才培養(yǎng)，提高企業(yè)素質(zhì)；爭取政府支持，建立模具行業(yè)信息化共性技術(shù)研發(fā)中心；建立模具行業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)和信息化應(yīng)用示范單位；加強(qiáng)模具行業(yè)的國內(nèi)、國際交流。
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