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專(zhuān) 業(yè)：模具設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
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國(guó)際期刊的精密工程和制造第十三卷,第7號(hào),第1239 - 1242頁(yè)。2012年7月/1239
DOI:10.1007 / s12541 - 012 - 0164 – 6
綠色替代處理技術(shù)彈簧定位銷(xiāo)的沖壓模組
Myeong-Sik Jeong1, Sang-Kon Lee1, Ji Hyun Sung1, Kang-Eun Kim1, Shinok Lee2,
Kang-Won Lee2, andTae-Hoon Choi1,#
1綠色轉(zhuǎn)型技術(shù)中心、韓國(guó)工業(yè)技術(shù)研究所,大邱,大韓民國(guó),704 - 230
2大邱韓國(guó)慶北區(qū)域劃分、韓國(guó)工業(yè)技術(shù)研究所,大邱,大韓民國(guó),704 - 230
#通訊作者/電子郵件:?thchoi@kitech.re.kr,電話:+ 82-53-580-0131 ,傳真:+ 82-53-580-0130
關(guān)鍵詞:綠色制造、可持續(xù)生產(chǎn)、多級(jí)鍛造,彈簧定位銷(xiāo),有限元分析
在這個(gè)研究中,一個(gè)多級(jí)冷鍛過(guò)程為一個(gè)彈簧定位銷(xiāo)的沖壓模組設(shè)計(jì)通過(guò)替代可持續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。高能源和材料消耗過(guò)程需要轉(zhuǎn)換成能量保存過(guò)程。到目前為止,一個(gè)彈簧定位銷(xiāo)對(duì)沖壓模組通常的制造加工過(guò)程為了實(shí)現(xiàn)較高的尺寸精度。然而,加工過(guò)程有一些缺點(diǎn)如過(guò)度的物質(zhì)損失,低生產(chǎn)力和可憐的機(jī)械性能。為了克服這些問(wèn)題,一個(gè)多級(jí)冷鍛過(guò)程用于制造彈簧定位銷(xiāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)更少的物質(zhì)損失和更高的生產(chǎn)力。多級(jí)鍛造過(guò)程需要仔細(xì)設(shè)計(jì)措施防止缺陷的最終產(chǎn)品。因此,設(shè)計(jì)必須考慮材料流在整個(gè)過(guò)程和裝載的壓力限制，為了避免產(chǎn)品缺陷如折疊和填充不足。開(kāi)發(fā)多級(jí)鍛造工藝對(duì)彈簧導(dǎo)銷(xiāo)成形載荷和材料流動(dòng)在每一步都分析了使用的商業(yè)有限元變形代碼。該導(dǎo)銷(xiāo)由發(fā)展的多級(jí)鍛造工藝制造,并與仿真結(jié)果對(duì)比。利用率也是發(fā)達(dá)鍛造工藝和加工過(guò)程進(jìn)行對(duì)比。發(fā)達(dá)過(guò)程是一種綠色制造工藝減少材料損耗,這可以達(dá)到降低成本通過(guò)提高材料的利用率和生產(chǎn)率，相比之下更能廣泛使用的加工過(guò)程。
手稿收到:2011年12月30日/接受:2012年1月25日
1.介紹
一個(gè)彈簧定位銷(xiāo)對(duì)新聞模組通常是制造通過(guò)加工過(guò)程如切割和車(chē)削為了實(shí)現(xiàn)空間的精度和足夠的強(qiáng)度?！?】然而加工過(guò)程是高能源消耗,因?yàn)樗褂闷饋?lái)需要很多材料和時(shí)間。還需要額外的步驟如熱處理以達(dá)到必要的強(qiáng)度。圖1(b)顯示了彈簧定位銷(xiāo)通過(guò)加工過(guò)程產(chǎn)生的,和有關(guān)于60%的物質(zhì)損失和加工過(guò)程(圖1(a))。制造技術(shù)的典范是轉(zhuǎn)向可持續(xù)的生產(chǎn)(圖2)在這個(gè)時(shí)代的能源危機(jī)。可持續(xù)生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)通過(guò)最小化環(huán)境下影響整個(gè)生產(chǎn)周期的產(chǎn)品。這樣生產(chǎn)設(shè)計(jì)可以通過(guò)最少的生產(chǎn)使用最少的材料和能源之上而產(chǎn)生最小數(shù)量的浪費(fèi)。有多項(xiàng)研究會(huì)有關(guān)由于制造方法的環(huán)境影響?！?-4】?
圖1?彈簧導(dǎo)銷(xiāo)由加工過(guò)程:(一)之前和(b)在加工過(guò)程
圖2?范式轉(zhuǎn)變的制造技術(shù)
2012年7月國(guó)際期刊的精密工程和制造第13卷,7號(hào),1240
因此,這類(lèi)能源消耗過(guò)程需要轉(zhuǎn)換成一個(gè)節(jié)能過(guò)程。為了這個(gè)目的鍛造過(guò)程是應(yīng)用于制造彈簧定位銷(xiāo)的實(shí)現(xiàn)更少的物質(zhì)損失和更高的生產(chǎn)力。然而一個(gè)廣泛蔓延的過(guò)程由兩個(gè)壁壘有限:幾何精度和強(qiáng)度不夠造成的填充不足和折疊等缺陷。 這些障礙是可以克服的如果物質(zhì)流是完全符合給定的幾何形狀。
在這項(xiàng)研究中,多級(jí)鍛造工藝對(duì)彈簧定位銷(xiāo)的一個(gè)按模組設(shè)計(jì)考慮到材料流動(dòng)使用有限元分析。設(shè)計(jì)多級(jí)鍛造工藝對(duì)彈簧導(dǎo)桿銷(xiāo)成形載荷和材料流動(dòng)在每一步分析利用商業(yè)有限元代碼變形。然后,結(jié)果會(huì)由設(shè)計(jì)的冷鍛過(guò)程和原工藝效率的評(píng)估開(kāi)發(fā)的過(guò)程做對(duì)比。
2.設(shè)計(jì)的冷鍛過(guò)程
2.1發(fā)展階段的鍛造
在冷鐓的軸對(duì)稱(chēng)物體,最大應(yīng)變是依賴(lài)于數(shù)量的形成階段。為了避免等缺陷在鐓粗過(guò)程與大翹曲變形,許多成形階段需要確定基于幾何的塑性變形。初始直徑(D0)和長(zhǎng)度(LT)?為彈簧定位銷(xiāo)的鋼坯是24.5毫米和分別為219毫米。而破壞比s = 10 / D0是2.95塑性變形長(zhǎng)度63.5毫米(圖3)。這種情況下需要一個(gè)雙沖程過(guò)程?！?】但增加為一個(gè)三階段的過(guò)程初始階段的頭直徑減少的多級(jí)成形性能冷鍛過(guò)程?(圖4)。
圖3?初始和目標(biāo)維度對(duì)彈簧定位銷(xiāo)
圖4?三階段鍛造工藝對(duì)彈簧定位銷(xiāo)
2.2為有限元分析的條件
彈簧定位銷(xiāo)的材料是AISI1020,有效應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系為有限元分析是與Capan and Bran的結(jié)果相符的.【6】流動(dòng)應(yīng)力可以表達(dá)成冪律公式，見(jiàn)公式(1):
有限元模擬的多是采用鍛造工藝一個(gè)隱式有限元代碼變形。這個(gè)過(guò)程是模擬在2 d,因?yàn)樗且粋€(gè)軸對(duì)稱(chēng)變形模式。這個(gè)工件被認(rèn)為是完美的塑料材料,穿孔和鋼模是假定為剛性。一個(gè)剪切摩擦系數(shù)m = 0.12工件之間和穿孔是用于仿真。沖頭速度是100 mm / s和工件的網(wǎng)格數(shù)量為3000。?表1總結(jié)了仿真條件為有限元分析。
圖5顯示了沖頭的三個(gè)階段每個(gè)階段過(guò)程的形狀。多級(jí)鍛造工藝的半徑R是顯示在圖5(d)。預(yù)成型的形狀的中間階段是決定的半徑R2第二拳,半徑R2決心從仿真結(jié)果考慮到裝載限制和缺陷在第三階段。
2.3有限元模擬的結(jié)果
圖6是有限元模擬結(jié)果的第一和第二階段鍛造過(guò)程使用穿孔設(shè)計(jì)在圖5。鋼坯的頭直徑減少到22.47毫米24.5毫米后第一階段,是證實(shí)沒(méi)有缺陷如裝桶和爆炸發(fā)生。鋼坯的頭直徑減少到20.16毫米在第二階段。預(yù)測(cè)的負(fù)載的鐵分析待低于250噸裝載限制的媒體圖6所示(d)。然而這個(gè)預(yù)成型與R2 = 5導(dǎo)致折疊缺陷在第三鍛造階段如圖8。這是由于物料流的在徑向方向比在軸向方向更慢。
表1?模擬條件的有限元分析
仿真模式
等溫
幾何
軸對(duì)稱(chēng)
沖壓速度
100 mm/s
網(wǎng)格的數(shù)量
3000
摩擦值
0.12
圖5?每個(gè)穿孔的多級(jí)鍛造工藝形狀
國(guó)際期刊的精密工程和制造第13卷,7號(hào)，2012年7月，1241
圖6?多級(jí)鍛造工藝的有限元結(jié)果
圖7有限元分析結(jié)果:第二穿孔R(shí)2= 5
圖8?為第三階段鍛造的粗加工
為了避免折疊缺陷的預(yù)成型幾何的最后階段需要修改,這是通過(guò)重新設(shè)計(jì)的在第二階段沖壓試驗(yàn)。優(yōu)化設(shè)計(jì)的預(yù)制塊,預(yù)成型形狀與半徑從5 r - 15 r，而設(shè)計(jì)和觀察變形行為結(jié)果如圖8所示?？梢钥闯稣郫B缺陷發(fā)生在半徑為R的第二次沖壓低于12 r。 而當(dāng)半徑大于14 r的撞擊載荷極限時(shí)圖9總結(jié)了這個(gè)結(jié)果,?多級(jí)冷鍛的第二次沖壓的適當(dāng)半徑確定為?13r?到?12r。
3.多級(jí)冷鍛結(jié)果
3.1工藝條件實(shí)驗(yàn)
評(píng)估沖床和模具形狀的多級(jí)鍛造實(shí)驗(yàn)的有效性，結(jié)果如圖10所示。第二次沖壓的半徑設(shè)置為12 r和材料的形狀在每個(gè)階段顯示在圖11。沒(méi)有缺陷如滾磨和爆炸發(fā)生在多級(jí)鍛造過(guò)程,沒(méi)有裂縫和有裂縫發(fā)現(xiàn)在最終的產(chǎn)品上。但有少量的反射形成和有限元分析顯示了類(lèi)似的結(jié)果(圖12)。這樣的反射可能影響一生的彈簧定位銷(xiāo),需要做更多的工作最小化反射。這可以通過(guò)修改模具的幾何形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖9?負(fù)載在第三次沖壓的函數(shù)R2
圖10?穿孔的多級(jí)鍛造工藝對(duì)彈簧定位銷(xiāo)
圖11?每個(gè)階段的彈簧定位銷(xiāo)
國(guó)際期刊的精密工程和制造第13卷,7號(hào)，2012年7月，1242
3.2比較開(kāi)發(fā)過(guò)程和原始過(guò)程
表2顯示了發(fā)達(dá)過(guò)程比原工藝的改進(jìn)情況。當(dāng)發(fā)達(dá)多級(jí)冷鍛過(guò)程應(yīng)用于彈簧定位銷(xiāo)比一個(gè)沖壓模組初始坯直徑降低了50%,材料使用增加到100%。同樣的處理能力是每分鐘二百倍的原始過(guò)程。這些改進(jìn)使單位成本下降了50%。換句話說(shuō),開(kāi)發(fā)過(guò)程是一個(gè)節(jié)能過(guò)程，因?yàn)槲镔|(zhì)損失最小化,使生產(chǎn)原始材料使用減少能源、。
圖14顯示了能量消耗金額之間加工和冷鍛生產(chǎn)單個(gè)彈簧定位銷(xiāo)。計(jì)算是通過(guò)使用工具與SolidWorks可持續(xù)性計(jì)算方法符合ISO 1444。當(dāng)冷鍛工藝應(yīng)用,能源的消耗量可以減少了大約10%。這意味著,發(fā)達(dá)的過(guò)程比加工工藝過(guò)程生產(chǎn)彈簧導(dǎo)銷(xiāo)更加綠色化。
圖12?最終在的產(chǎn)品上的反射
圖13?彈簧導(dǎo)銷(xiāo)(a)和(b)鍛造加工結(jié)果
表2?比較的發(fā)展進(jìn)程和原始過(guò)程
項(xiàng)目
原始過(guò)程
發(fā)展過(guò)程
材料
直徑
φ50
φ25
鋼種
A283-C
AISI1020
制造過(guò)程
機(jī)械加工
多級(jí)冷鍛造
物料消耗（%）
40
100
生產(chǎn)率(EA/min)
1
200
單價(jià)
1
1/2
圖14?原始過(guò)程和冷鍛加工生產(chǎn)一個(gè)彈簧定位銷(xiāo)之間能源消耗
4.總結(jié)
在這項(xiàng)研究中,多級(jí)冷鍛工藝彈簧導(dǎo)針沖壓模組開(kāi)發(fā)考慮到在制造周期的節(jié)能。這個(gè)過(guò)程是設(shè)計(jì)使用鐵分析和預(yù)成型形狀優(yōu)化的考慮到材料流和裝載限制的沖壓。合適的半徑第二沖頭是12r到13r,發(fā)達(dá)過(guò)程通過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程的有效性。發(fā)達(dá)過(guò)程是一種綠色制造工藝不僅減少材料損失還節(jié)約能源。此外，這個(gè)過(guò)程通過(guò)高材料使用和高生產(chǎn)率達(dá)到降低成本相比更廣泛使用于加工過(guò)程。
致謝
這項(xiàng)研究是由“在大邱和尚慶北道省技術(shù)創(chuàng)新的中小型制造企業(yè)” 提供技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)
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開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 材料成型及控制工程（模具設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化）
題 目 遮陽(yáng)罩連接件模具設(shè)計(jì)
姓 名
指導(dǎo)教師（簽名）
20xx年3月25日
擬選題目
遮陽(yáng)罩連接件的沖壓模具設(shè)計(jì)
選題依據(jù)及研究意義
冷沖壓是在常溫下，利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)板料或坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得零件所需的形狀、尺寸的一種加工方法。利用沖壓模具生產(chǎn)可以保證產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品的表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制港胞或鋼帶為配料，且在生產(chǎn)中不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、質(zhì)量輕、成本低且節(jié)約能源和材料等一系列優(yōu)點(diǎn)。而模具則是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。由于模具業(yè)與各行業(yè)都密切相關(guān)，所以，精密模具已使模具行業(yè)成為一個(gè)與高新技術(shù)產(chǎn)品互為依托的行業(yè)。例如，制造集成電路引線框架的精密級(jí)進(jìn)沖模和精密的集成電路塑封模，計(jì)算機(jī)的機(jī)殼、接插件和許多元器件制造中的精密塑料模具與精密沖壓模具等，都是電子產(chǎn)品生產(chǎn)中不可或缺的工藝裝備。隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加速升級(jí)，必將對(duì)先進(jìn)模具制造技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)裝備提出更高的要求。這些中心目前絕大多數(shù)發(fā)展成為行業(yè)排頭兵，有的已成為世界排頭兵，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)了解，現(xiàn)在我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)中至少有70%為民營(yíng)企業(yè)，為我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展的主力軍。我國(guó)逐步成為世界模具加工大國(guó)和出口大國(guó)，并且已成為世界五金生產(chǎn)大國(guó)之一，擁有廣闊的市場(chǎng)和消費(fèi)潛力。模具業(yè)還是增值率高、增值稅較重的基礎(chǔ)行業(yè)。據(jù)國(guó)家稅務(wù)總局對(duì)一萬(wàn)多家工業(yè)企業(yè)流轉(zhuǎn)稅平均負(fù)擔(dān)率的統(tǒng)計(jì)，模具行業(yè)比其它行業(yè)高出5.07%，這與現(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)高投入的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)不協(xié)調(diào)，限制了模具工業(yè)的發(fā)展。目前，技術(shù)含量低的模具已供過(guò)于求，市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)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(chē)覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具這類(lèi)高檔模具，仍有很大一部分依靠進(jìn)口。這些表明我國(guó)模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。鑒于模具工業(yè)的特點(diǎn)和重要性，政府對(duì)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為重視，并采取了多種措施給予大力扶持。根據(jù)官方的文件，模具業(yè)在今后的發(fā)展方向主要有已下3點(diǎn)：1、更加注意其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。2、模具協(xié)會(huì)積極推進(jìn)中西部地區(qū)模具行業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)的差距。3、積極推進(jìn)模具企業(yè)，特別是國(guó)有企業(yè)的體制創(chuàng)新，轉(zhuǎn)換經(jīng)營(yíng)體制，大力發(fā)展混合所有制經(jīng)濟(jì)，明晰產(chǎn)權(quán)和完善法人治理結(jié)構(gòu)。模具的設(shè)計(jì)過(guò)程是和生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程分不開(kāi)的，所以設(shè)計(jì)的方法是要在深入學(xué)習(xí)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、CAD/CAM、UG、沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)等相關(guān)在課題研究中需要掌握的理論知識(shí)，應(yīng)用理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)踐推動(dòng)理論的研究方法進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)工作。冷沖壓模具多為安裝在壓力機(jī)上的，對(duì)放置在內(nèi)的板料在室溫下施加變形力，使其產(chǎn)生變形，從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的特殊專(zhuān)用工具。
文獻(xiàn)綜述（對(duì)已有相關(guān)代表性研究成果的綜合介紹與評(píng)價(jià)）
在模具制造的方法中，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨(dú)到的特點(diǎn)：操作工藝方便，便于組織生產(chǎn)，是一種高效低耗的加工方法，適合大批量生產(chǎn)。沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。在近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的冷沖壓工藝和其它生產(chǎn)工藝一樣，得到了迅速的發(fā)展。在一些工廠中，建立了具有現(xiàn)代規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)的冷沖壓生產(chǎn)車(chē)間，并建立了專(zhuān)門(mén)研究冷沖壓技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)及專(zhuān)業(yè)性工廠，培養(yǎng)了大批從事冷沖壓生產(chǎn)的科技人員，廣泛地開(kāi)展了冷沖壓生產(chǎn)的科技及學(xué)術(shù)活動(dòng)，編輯出版了各種冷沖壓技術(shù)資料，從而使冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在冷沖壓生產(chǎn)中，出現(xiàn)了很多可喜的高科技成果。沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷地發(fā)展，例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動(dòng)沖壓、高速成形、液壓成形、超塑沖壓等，把冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)提高到了新的水平。為了適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高，我國(guó)對(duì)沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。近年來(lái)，出現(xiàn)了很多制造周期短、使用壽命長(zhǎng)的新型沖模結(jié)構(gòu)。并且，模具加工工藝及模具材料也相應(yīng)地在不斷革新，例如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金或低熔點(diǎn)合金澆注模具、采用電加工技術(shù)及計(jì)算機(jī)制造沖模等以適用于不同的生產(chǎn)條件。而且沖壓出的零件制品一般不需要進(jìn)一步機(jī)械加工，互換性好，在耗費(fèi)不大的情況下能獲得強(qiáng)度高、剛度大而重量輕的零件。所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)都越來(lái)越多地次采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如機(jī)械制造、車(chē)輛生產(chǎn)、航空航天、電子、電器、輕工、儀表及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，不少過(guò)去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。
目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)中高檔家電、汽車(chē)、塑料制品模具的需求量很大，但要求國(guó)產(chǎn)模具必須在質(zhì)量、交貨期等方面滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。我國(guó)加入WTO后，伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的一體化浪潮，全球制造業(yè)加速向中國(guó)大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移已是大勢(shì)所趨，中國(guó)也將逐步發(fā)展成為世界級(jí)的制造業(yè)基地。中低檔的模具國(guó)際市場(chǎng)潛力十分巨大，只要國(guó)產(chǎn)模具的質(zhì)量能夠有提高，交貨期能夠保證，模具出口的前景是十分樂(lè)觀的。優(yōu)勢(shì)明顯的廣東特別是珠三角地區(qū)，將在十年之內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。同時(shí)，由于近年來(lái)我國(guó)每年用近10億美元進(jìn)口模具，其中精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以從減少進(jìn)口角度出發(fā)，這類(lèi)高檔模具在市場(chǎng)的分額比例也將逐步增大。現(xiàn)代模具其高技術(shù)、人才密集、高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)的特點(diǎn)，是在新型工業(yè)化道路上走在前面的產(chǎn)業(yè)，模具作為重要的制造裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)，模具在制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新和生產(chǎn)中所具有的獨(dú)特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低也成為國(guó)家創(chuàng)新能力的重要標(biāo)志。
冷沖壓更是在汽車(chē)生產(chǎn)中占有絕對(duì)重要的地位.據(jù)悉，2009年我國(guó)乘用車(chē)換型就達(dá)到221款(其中轎車(chē)175款)，比2008年多114款。自主車(chē)型120款，而像中檔帕薩特的全套沖模價(jià)值就超過(guò)2.5億元人民幣，大型塑料模具價(jià)值約3500萬(wàn)至4000萬(wàn)；從汽車(chē)的心臟發(fā)電機(jī)的缸體壓鑄到汽車(chē)白車(chē)身沖壓件，從加快我國(guó)節(jié)能環(huán)保型汽車(chē)的研發(fā)進(jìn)程(如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)塑料進(jìn)氣歧管?chē)?guó)外已占80%，注塑模具的實(shí)現(xiàn))，到新材料超強(qiáng)鋼板熱壓成形模，都需要模具帶動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)核心零部件的國(guó)產(chǎn)化，中高檔轎車(chē)覆蓋件模具，汽車(chē)輕量化新型材料成形模具及多工位級(jí)進(jìn)模具均是推進(jìn)汽車(chē)自主品牌發(fā)展的保障，模具裝備是汽車(chē)裝備中的重要組成部分。
多級(jí)鍛造過(guò)程需要仔細(xì)設(shè)計(jì)措施防止缺陷的最終產(chǎn)品。因此,設(shè)計(jì)必須考慮材料流在整個(gè)過(guò)程和裝載的壓力限制，為了避免產(chǎn)品缺陷如折疊和填充不足。能源消耗過(guò)程需要轉(zhuǎn)換成一個(gè)節(jié)能過(guò)程。為了這個(gè)目的鍛造過(guò)程是應(yīng)用于制造彈簧定位銷(xiāo)的實(shí)現(xiàn)更少的物質(zhì)損失和更高的生產(chǎn)力。然而一個(gè)廣泛蔓延的過(guò)程由兩個(gè)壁壘有限:幾何精度和強(qiáng)度不夠造成的填充不足和折疊等缺陷。 這些障礙是可以克服的如果物質(zhì)流是完全符合給定的幾何形狀。
在這項(xiàng)研究中,多級(jí)鍛造工藝對(duì)彈簧定位銷(xiāo)的一個(gè)按模組設(shè)計(jì)考慮到材料流動(dòng)使用有限元分析。設(shè)計(jì)多級(jí)鍛造工藝對(duì)彈簧導(dǎo)桿銷(xiāo)成形載荷和材料流動(dòng)在每一步分析利用商業(yè)有限元代碼變形。然后,結(jié)果會(huì)由設(shè)計(jì)的冷鍛過(guò)程和原工藝效率的評(píng)估開(kāi)發(fā)的過(guò)程做對(duì)比。
我國(guó)的模具市場(chǎng)主要分布在浙江、江蘇、上海、廣東、山東和臺(tái)灣等地方，其中浙江和廣東最為突出。浙江人的市場(chǎng)操作意識(shí)相當(dāng)強(qiáng)，從當(dāng)初的火鍋產(chǎn)品、不銹鋼保溫杯到去年風(fēng)靡一時(shí)的滑板車(chē)，給他們帶來(lái)了滾滾財(cái)源。目前，在深圳周邊及珠三角地區(qū)聚集了6000多家模具企業(yè)，從業(yè)人員超過(guò)20萬(wàn)人。已連續(xù)在深圳舉辦了五屆的華南國(guó)際模具展，吸引了25個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1000多家企業(yè)參加，是當(dāng)今中國(guó)最具專(zhuān)業(yè)化、國(guó)際化水準(zhǔn)的模具工業(yè)展會(huì)。
隨著模具技術(shù)的發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展都十分重視，但由于基礎(chǔ)和體制的不同，其發(fā)展的速度及水平狀態(tài)也有明顯的差距。當(dāng)今世界模具工業(yè)的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國(guó)家作為世界模具技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)頭羊，占據(jù)了世界模具市場(chǎng)的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的模具制造設(shè)備，特別是近幾年這些國(guó)家把 系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的勢(shì)頭如日中天。在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天 , 我國(guó)的模具設(shè)計(jì)加工和制造技術(shù)落后于國(guó)際水平 , 我們的模具企業(yè)管理技術(shù)更落后于國(guó)際水平的現(xiàn)實(shí)必須引起我們足夠的重視 。正確合理地選用模具標(biāo)準(zhǔn)件 , 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度可以極大地縮短模具制造周期 、 提高質(zhì)量和降低成本 。 因此模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高 。要快速提高我國(guó)模具工業(yè)水平 , 我國(guó)模具行業(yè)全體職工必須努力學(xué)習(xí) , 牢牢掌握世界模具技術(shù)的發(fā)展方向 ,充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性 , 腳踏實(shí)地 、 充滿(mǎn)信心地去創(chuàng)造美好的未來(lái) 。
研究?jī)?nèi)容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）
1.工藝性分析
1）分析零件的尺寸、形狀，加工要求，表面粗糙度等。分析零件的材料以及材料的性能 和制件的用途；
2）分析工藝資料及件的變形方式 ，成型可能性分析等；
3）分析材料是否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，是否滿(mǎn)足材料性能的成形性關(guān)系等。
4）了解工件的生產(chǎn)批量（決定模具的形式、結(jié)構(gòu)、材料等）
5）了解工件原材料的規(guī)格與毛坯情況；
6）分析沖壓車(chē)間的設(shè)備資料或情況；
7）分析車(chē)間制造模具的技術(shù)能力和設(shè)備條件以及可采用的模具標(biāo)準(zhǔn)件情況；
2.運(yùn)用UG繪制零件圖，分析零件的成型原理，選擇成型設(shè)備
1）學(xué)習(xí)UG軟件，運(yùn)用UG進(jìn)行繪制零件圖。
2）根據(jù)零件的成形特點(diǎn)及成形原理分析，以及工藝性分析的結(jié)果，再根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備選出適合的成形設(shè)備。
3.確定具體的工藝方案
1）根據(jù)制件本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇零件件沖壓成形基本工序，如沖孔、落料、彎曲、成型等。
根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的工藝性，并根據(jù)零件測(cè)繪出的彎曲件圖，確定最合理的方案，確定總工序數(shù)、工序順序、各工序的加工內(nèi)容、沖壓方向等。根據(jù)彎曲件的結(jié)構(gòu)、形狀尺寸，選擇合適的毛坯。對(duì)彎曲件展開(kāi)，初步確定毛坯的形狀和外形尺寸，制定材料消耗定額。選定各個(gè)工序的模具結(jié)構(gòu)形式，選定毛坯和各工序制件的送、卸料方向和方法。
4.模具主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)
制件模具結(jié)構(gòu)的零件主要有：沖孔凸、凹模刃口尺寸和落料凸、凹模刃口尺寸以及彎曲凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。根據(jù)制件結(jié)構(gòu)形式對(duì)模具主要零件尺寸進(jìn)行計(jì)算，并繪制出相應(yīng)的模具的結(jié)構(gòu)。
選擇定位裝置的形式及位置，選擇卸料和推件裝置，選擇導(dǎo)向零件，如選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向或者導(dǎo)板導(dǎo)向等。選擇安裝、緊固零件，如模柄、上下模座的結(jié)構(gòu)形式?？紤]各個(gè)零件的安裝位置。
5.利用UG進(jìn)行模具各個(gè)主要結(jié)構(gòu)的繪制以及最終的裝配。
研究進(jìn)程安排
第一階段：查資料寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；英文翻譯；零件測(cè)繪以及根據(jù)所測(cè)繪的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維造型，把造型的零件圖轉(zhuǎn)換成二維工程圖
第二階段：排樣圖的設(shè)計(jì)以及材料利用率的計(jì)算；沖裁力和壓力中心計(jì)算；對(duì)成型零部件的尺寸計(jì)算；其他零部件的計(jì)算和設(shè)計(jì)；根據(jù)計(jì)算結(jié)果，正確繪制冷沖模模具結(jié)構(gòu)圖。
第三階段：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯
主要參閱文獻(xiàn)
?????[參考文獻(xiàn)數(shù)量不少于15篇，其中外文文獻(xiàn)不少于3篇]
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其它說(shuō)明
指導(dǎo)教師是否同意開(kāi)題
?????
簽名:
年 月 日
教研室教學(xué)負(fù)責(zé)人簽署
?????
簽名:
年 月 日
說(shuō)明：
1、開(kāi)題報(bào)告工作從第七學(xué)期學(xué)生確定畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目后開(kāi)始，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)調(diào)研、收資后，于第八學(xué)期第四周前完成。
2、紙張?zhí)顚?xiě)不夠可另加附頁(yè)。
附 錄
沖壓工藝過(guò)程卡片
廠
名
冷沖壓
工藝
卡片
產(chǎn)品型號(hào)
YHH-00
零件名稱(chēng)
遮陽(yáng)罩連接件沖壓模具設(shè)計(jì)
共 頁(yè)
產(chǎn)品名稱(chēng)
遮陽(yáng)罩連接件級(jí)進(jìn)模具
零件型號(hào)
第 頁(yè)
材料牌號(hào)
及規(guī)格
材料技術(shù)
要求
毛坯
尺寸
每毛坯可制
件數(shù)
毛坯
重量
輔助
材料
08F
條料
850mm*1500mm*1mm
320
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
加 工 簡(jiǎn) 圖
設(shè)備
工藝
裝備
工時(shí)
0
下料
剪床上裁板
105mm*1500mm
1
沖導(dǎo)正孔
沖一個(gè)?5的導(dǎo)正孔和切側(cè)刃，還有部分的沖裁
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
2
沖裁
沖制件外形部分
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
3
空工步
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
4
彎曲
對(duì)制件的兩邊進(jìn)行彎曲
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
5
彎曲
對(duì)制件的前半部分進(jìn)行初步彎曲
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
6
彎曲
對(duì)制件的前半部分進(jìn)行再?gòu)澢?
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
7
彎曲
對(duì)制件的后半部分進(jìn)行彎曲
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
8
沖孔和落料
沖出兩個(gè)?3的孔和切側(cè)刃，還有讓制件脫離板料
250KN壓力機(jī)
級(jí)進(jìn)模
5
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
專(zhuān) 業(yè)：模具設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
姓 名：
指 導(dǎo) 教 師：
申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：
提 交 日 期：
學(xué)位授予單位：
為了更好的理解和應(yīng)用自己所學(xué)到的知識(shí)，就得通過(guò)實(shí)踐，而畢業(yè)實(shí)習(xí)無(wú)非給了我們這樣一個(gè)機(jī)會(huì)。學(xué)校與職場(chǎng)、學(xué)習(xí)與工作、學(xué)生與員工之間存在著巨大的差異，人們的觀點(diǎn)、行為方式、心理等方面都要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，讓我能夠接觸到真實(shí)的職場(chǎng)。我從2013年2月25日至2013年3月17日在天津科技大學(xué)塑料廠完成畢業(yè)實(shí)習(xí)。雖然時(shí)間短暫，但是我還是了解了一些東西，比如做事要認(rèn)真，待人需誠(chéng)懇。通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固所學(xué)的知識(shí)，提高處理實(shí)際問(wèn)題的能力，了解設(shè)計(jì)專(zhuān)題的主要內(nèi)容，為畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行做好充分的準(zhǔn)備，并為自己能順利與社會(huì)環(huán)境接軌做準(zhǔn)備。而且我在2013年3月7日參觀了第九屆中國(guó)（天津）國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)，并通過(guò)自己的所見(jiàn)所聞和機(jī)床展的參觀，以及同當(dāng)?shù)厮芰蠌S員工的交流，增進(jìn)我對(duì)于注塑成型的基本原理和注射機(jī)的認(rèn)識(shí)，以及了解了一些先進(jìn)的成型設(shè)備和機(jī)床，為今后正式從事該行業(yè)增添點(diǎn)見(jiàn)識(shí)。
注塑成型工程中心擁有國(guó)內(nèi)先進(jìn)的電腦控制注射設(shè)備，鎖模力從80噸到400噸，共計(jì)12臺(tái)，同時(shí)擁有三十多年經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員和完備的質(zhì)量保證體系，可向客戶(hù)提供滿(mǎn)意的產(chǎn)品和良好的售后服務(wù)。
該中心主要產(chǎn)品有:聚碳酸脂巧克力模板1000多個(gè)品種,各種PS食品盒、糖盒、茶葉盒、工業(yè)配件、電器配件、燈具塑件、摩托配件、 日用制品、工具盒、玩具及包裝桶等。該中心可根據(jù)用戶(hù)的需要，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)各種塑料模具和加工塑料制品。
圖1 400C注塑成型 圖2 PC巧克力模板
圖3 PS糖盒 圖4 汽車(chē)、摩托車(chē)燈具罩
成型工程中心，擁有從日本引進(jìn)的青木固一步法注射延伸吹塑成型機(jī)，國(guó)產(chǎn)注吹、擠吹和兩步法吹瓶機(jī)，可加工30-2500毫升中空瓶類(lèi)制品，共有100多個(gè)品種。
主要產(chǎn)品有：
礦泉水瓶、飲料瓶、藥瓶、酶制劑瓶、純牛奶瓶、濕巾紙筒、化妝品瓶、醬油瓶、樣品瓶、墨水瓶、消毒液瓶、農(nóng)藥瓶、PET寬口瓶等。
圖5 擠吹成型機(jī) 圖6 引進(jìn)日本注拉吹成型機(jī)
圖7 各種規(guī)格PET瓶 圖8 各種規(guī)格擠吹中空制品
模具工程中心以天津科技大學(xué)模具專(zhuān)業(yè)為依托，主要從事各類(lèi)模具研究設(shè)計(jì)、制造與加工，該中心擁有雄厚的技術(shù)力量，有多名專(zhuān)家、教授和工程技術(shù)人員，擁有一流的加工與檢測(cè)設(shè)備，能夠承接各種類(lèi)型的模具研究、設(shè)計(jì)和加工。
該廠中心的主要加工設(shè)備有：
數(shù)控加工中心、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割加工機(jī)床、數(shù)控雕刻機(jī)床等數(shù)十臺(tái)。
注塑成型過(guò)程大致可以分為以下階段：加料塑化、合模注射、保壓冷卻、開(kāi)模頂出。上述工藝反復(fù)進(jìn)行，就可批量生產(chǎn)出制品。注塑成型離不開(kāi)注射機(jī)，注射機(jī)通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成。注射機(jī)根據(jù)合模裝置的排列方式可分為立式、臥式及角式。注射機(jī)常用的注射裝置有柱塞式、螺桿預(yù)塑式和往復(fù)螺桿式。在塑料廠中，多為往復(fù)螺桿式的注射機(jī)。注射機(jī)的常見(jiàn)的合模裝置有液壓式和液壓-曲肘式。頂出裝置有機(jī)械頂出、液壓頂出和氣動(dòng)頂出。
圖9 立式數(shù)控銑床 圖10 XH716A立式加工中心
工作臺(tái)尺寸：400*800mm 工作臺(tái)尺寸：630*1250mm
坐標(biāo)行程：630*400*500mm 坐標(biāo)行程：1000*630*700mm
主軸錐孔：ANSI B5.50 CAT-40 （XK714B） 主軸錐孔：ANSI B5.50 CAT-40
MAS403 BT40 MAS403 BT40
控制系統(tǒng)： FANUC-- 0MD
圖11 數(shù)控車(chē)床 圖12 HCKX320/MDVIC數(shù)控快走絲線切割機(jī)
我有幸參加了天津梅江會(huì)展中心舉辦的中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)。在這次展會(huì)中，參展的有來(lái)自中國(guó)各省各市的公司，他們將該公司的一些先進(jìn)設(shè)備展示在每位觀眾的眼前。有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心以及和我自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的沖床、雙動(dòng)液壓拉伸機(jī)、線切割機(jī)，此外還有各種磨床、鉆床等等。此次會(huì)展中心展出最多的就是數(shù)控機(jī)床，各種數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床及數(shù)控加工中心。其中數(shù)控機(jī)床多數(shù)都能實(shí)現(xiàn)3軸聯(lián)動(dòng)，有些甚至出現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)。部分的數(shù)控機(jī)床自身刀庫(kù)能夠存的刀的數(shù)量有12~30左右，有的甚至帶到40把刀。而且極個(gè)別的機(jī)床還有變頻調(diào)節(jié)，帶有伺服系統(tǒng)。
在這次展會(huì)中還遇見(jiàn)了三臺(tái)沖床和一臺(tái)雙動(dòng)液壓拉伸機(jī)，其中還有看見(jiàn)了3套模具，其中一套拆開(kāi)的。第一臺(tái)沖床的工作行程有459spm，其沖出的件非常小，其模具采用了滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，該模具為級(jí)進(jìn)模，凹模采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，有沖孔落料、彎曲等工序。由于產(chǎn)品尺寸較小，凸模尺寸也非常小，所以模具在合模沖裁的過(guò)程中由另一組滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行凸模導(dǎo)向，以便于完成精確沖裁。
圖13 沖床 圖14 模具
第二臺(tái)沖床雖沒(méi)有裝上模具，但是其采用了吸盤(pán)來(lái)完成自動(dòng)送料和取件，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的生產(chǎn)。而且搭配了兩臺(tái)沖床，采用3對(duì)吸盤(pán)能合理的實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)沖床的送料和取件。
圖15 自動(dòng)送料與取件
第三臺(tái)沖床主要加工一些電子產(chǎn)品的金屬配件。給沖床所裝載的模具，也是級(jí)進(jìn)模，所含工序有沖孔、落料、彎曲以及卷緣，其條料的送進(jìn)也通過(guò)一個(gè)自動(dòng)送料的裝置，將條料送入模具當(dāng)中。
此外有一臺(tái)雙動(dòng)液壓拉伸機(jī)，其主要生產(chǎn)一些金屬盆或桶等開(kāi)口空心件。該設(shè)備備有自動(dòng)退料裝置、可有效增大壓邊力，四支點(diǎn)雙曲桿斜排列銷(xiāo)模裝置，大行程啟閉模速度快。還有一些攻絲機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、水切割設(shè)備以及一些磨床等等。這些設(shè)備都是本次展會(huì)中出現(xiàn)的一些先進(jìn)設(shè)備。大部分的設(shè)備自己都沒(méi)有接觸過(guò)，所以這一次的展會(huì)使我開(kāi)闊了視野，擴(kuò)展了我的見(jiàn)識(shí)。
通過(guò)這次實(shí)習(xí)和參觀，我學(xué)會(huì)了許多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，能夠把書(shū)本上的理論運(yùn)用到實(shí)際上，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一方法，只有到實(shí)際中去，才能真正認(rèn)識(shí)理論其中的意義。以前我認(rèn)為實(shí)習(xí)很簡(jiǎn)單，只是去那里看看就好，明白就好，工作是個(gè)很簡(jiǎn)單的事情，但是實(shí)習(xí)之后我就改變了自己的想法。工作不僅僅是工作，還教會(huì)了我們?nèi)绾巫鋈?，如何去和別人相處即為人處事的道理。在這里實(shí)習(xí)結(jié)束使我懂得無(wú)論做什么事情，都要從小事做起，往往大的錯(cuò)誤都是從小的錯(cuò)誤演變的;做什么事情，都要有不怕困難，勇于拼搏的頑強(qiáng)作風(fēng)，都要有主動(dòng)做事，效率第一的團(tuán)隊(duì)精神，都要有追求卓越、勇于創(chuàng)新、品質(zhì)至上的精益文化理念。非常感謝這個(gè)難得的機(jī)會(huì)，讓我受益匪淺;也非常感謝學(xué)校給了我這個(gè)機(jī)會(huì)，讓我為我將來(lái)的工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也讓我對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)有了更深的認(rèn)識(shí)也讓我們懂得什么是生活什么是社會(huì)，我們也不再是一個(gè)單純的學(xué)生了，我們有了自己的責(zé)任。在實(shí)習(xí)中我們學(xué)會(huì)了自己去適應(yīng)環(huán)境，而不是讓環(huán)境來(lái)遷就自己;我們要努力付出，而不是被動(dòng)的等待索取;我們要主動(dòng)的接受錘煉增強(qiáng)自身的綜合素質(zhì)，而不是面對(duì)困難望而卻步;我們要學(xué)會(huì)包容，要有一個(gè)好的脾氣也要有一個(gè)理智的頭腦，而不是以自我為中心，什么都要順從自己的意愿。我們要學(xué)會(huì)在這個(gè)社會(huì)中生存，而且還是要活得很精彩。
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