固定塊連續(xù)模設計【含CAD圖紙+文檔】

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　　　　　　　　　　　 文獻綜述 學院（系） 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 冷沖模的現(xiàn)狀和發(fā)展 0引言 沖壓工藝在工業(yè)生產中的應用十分廣泛，而沖壓模具是實現(xiàn)沖壓工藝必不可少的工藝裝備。沖模設計水平將直接影響到產品的質量、生產效率、生產成本與操作者的安全。 級進沖模是冷沖壓模具中的一種先進、高效的沖壓模具。對某些形狀較為復雜的，具有沖裁、彎曲、拉深、成形等多種工序的沖壓零件可在一副級進沖模上沖制完成。級進沖模是實現(xiàn)自動化、半自動化生產，確保沖壓加工質量穩(wěn)定的一種模具結構形式。 級進沖模較一般沖壓模具而言，結構較為復雜，模具的制造難度及精度要求相對較高，制作周期較長，因而對模具設計及工藝編排專業(yè)技術人員的要求更高[2]。 1冷沖模具工業(yè)在歷史上的背景 冷沖壓加工工藝，在我國已有悠久的歷史。據(jù)文獻記載：我國勞動人民遠在青銅時期就發(fā)現(xiàn)了金屬具有錘擊變形的性能；到了戰(zhàn)國時代（公元前403-221年）已經(jīng)能煉劍淬火?？梢钥隙ǎ覀兊淖嫦?，在2300年前已掌握了錘擊金屬制造兵器和各種日用品技術。在漫長的封建社會時期，我國勞動在金、銀、銅裝飾品和日用品的制作中，顯示出精巧的工藝技術和高超的藝術水平[1]。 2冷沖模具工業(yè)的現(xiàn)狀 沖模是模具的重要組成部份。點模具總量的40%～45%，沖壓加工具有優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點，因而在汽車、機械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領域的產品生產中獲得了廣泛應用，其中60%～80%的零件采用沖模加工生產，作用不可替代。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，冷沖壓技術得到迅速發(fā)展。 在冷沖壓工藝方面，因為研究和推廣應用旨在提高生產率和產品質量，降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種沖壓新工藝成為沖壓技術發(fā)展的重要趨勢。目前國內外涌現(xiàn)并迅速用于生產的沖壓先進工藝。高效、精密、多功能、長壽命多工位級進模和汽車覆蓋件沖模的設計制造水平代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。我國能夠設計制造出機電一體化的達到國際先進水平的高效、精密、長壽命多工位級進模，工作零件精度達到2～5，步距精度達到2～3，總壽命達到1億模次以上[3]。 我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關注，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展，2003年，我國模具總產值超過400億元人民幣[4]。模具工業(yè)的發(fā)展和進步，在很大程度上取決于模具加工設備、軟件及切削刀具的制造水平。如今，人們對手機、電腦、汽車、手表、數(shù)碼電子等商品的要求一點也不低于發(fā)達國家。但另一方面，我國生產這些商品所需模具的工作母機即模具加工設備的制造水準，從總體上來說還是比較低的。這就出現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，這些年我國模具生產所需的先進加工設備、制造軟件及切削刀具進口越來越多。去年，我國機床進口約60億美元，其中用于模具生產的就占十分之一；去年我國模具生產所需超硬質合金和陶瓷等超硬刀具銷售額約12億元，其中90%依賴進口[5]。 計算機技術、信息技術等先進技術在模具技術中得到了廣泛的應用，使模具設計制造水平發(fā)生了深刻的革命性的變化。目前最為突出的是模具CAD/CAE/CAM。在這方面，國際上有許多應用成熟的計算機軟件，我國不但能消化、應用國外的有關軟件，少數(shù)單位還能自行開發(fā)或正在開發(fā)模具CAD/CAE/CAM軟件。在一些行業(yè)，如汽車行業(yè)的主要模具企業(yè)，實現(xiàn)了模具CAD/CAE/CAM一體化。盡管其總體水平與國際上的還有差距，但它代表了我國模具技術的發(fā)展成果與發(fā)展方向。 3本設計的目的與意義 固定塊的形狀、尺寸和表面質量是由模具保證的，所以在大量生產中可以獲得穩(wěn)定的加工質量，可以滿足一般的裝配和使用要求。沖壓加工可通過使材料產生塑性變形制造復雜形狀的工作，這是其他工藝方法難以實現(xiàn)的。沖壓加工工具由很高的生產率。一般在一臺沖壓設備上每分鐘可以生產小尺寸工件幾件到幾十件，高速沖床可達幾百件，這是其它任何方法都無法實現(xiàn)的。[6]此外，沖壓加工所用胚料是板材或卷料，通常又是在常溫下加工，故易于實現(xiàn)機械化與自動化，可大幅度的提高生產率。沖壓工藝具有生產率高、生產成本低、材料利用率高、能成型復雜零件、適合大批量生產的優(yōu)點，在某些領域已取代機械加工，并逐漸擴大其工藝范圍。因此，研究沖壓工藝技術對發(fā)展生產、增強效益、更新產品等方面具有重要作用。 固定塊生產批量很大，若采用單工序沖壓，工裝投入多，成本大，生產效率低。而且難以滿足零件較高的尺寸精度要求。為此。采用沖孔、落料、彎曲級進模。通過本設計，學習沖壓模具設計的特點和全過程，訓練工程設計能力，并對大學四年所學知識來一個很好的綜合，查漏補缺。更重要的親身經(jīng)歷整個設計過程，認真分析設計的每一部分，更或觸類旁通，在精神上、思想上有一個明悟，為將來的工作、生活打下良好的基礎。 4本課題在國內外發(fā)展概況及存在的問題 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。目前，國內已可制造具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、轉子鐵芯扭斜和安全保護等功能的安全保護功能的鐵芯精密自動疊片多功能模具。生產的電機定轉子雙回轉疊片硬質合金級進模的步距精度可達20μm，壽命達到1億次以上。[7]其他的多工位級進模，如用于集成電路引線框架的20～30工位的級進模，用于電子槍零件的硬質合金級進模和空調器散熱片的級進模，也已達到較高水平。 我國精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到3～5um，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進水平。[8]目前，國內已能生產精度達2微米的精密國工位級進模，工位最多已達160個，壽命達到1～2億次。[9]有代表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合金多工位級進模具有自動沖切、疊壓、鉚合、計數(shù)、分組、轉子鐵芯扭斜，安全保護功能，凹模采用拼塊式，零配件可互換。常州寶馬集團公司的步進電機定轉子帶雙回疊片硬質合金級進模。具有轉子沖片落料、旋轉72o再疊片，定子沖片落料、回轉90o再疊片等功能。這兩項模具精度達到2oμ m，步距精度2-3μ m，雙回轉精度11，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。而其他如48、54、68條腿集成電路柜架多工位級進模、電子槍硬質合金多工位級進模、別克轎車安全帶座式工位級進模、空調器散熱片多工位級進模，均達到國外同類產品水平。[10]總體上和國外級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模具覆蓋面大增,已從電機、電器鐵芯模具擴大到接插件、電子元器件、汽車零件、空調器散熱片等家用電器零件模具上。模具質量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短。模具CAD/CAM技術相當廣泛地得到應用，并開發(fā)出了自主版權的模具CAD/CAMA軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術得到了進一步發(fā)展，尤其是這一領域的高新技術快速原型制造技術（RPM）進展很快，國內有多家企業(yè)已自行開發(fā)出達到國際水平的相關設備。[11]在“八五”、“九五”期間。我國已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的使用率越來越高，特別是以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。我國自主開發(fā)的CAD/CAM系統(tǒng)也有很大發(fā)展。我國整個模具工業(yè)的發(fā)展趨勢來看，雖然經(jīng)過改革開放20年來的努力，在飛速縮小與先進國家的差距，但這個差距還是明顯的，不論是設計水平還是制造工藝水平方面，都還需要急起直追，例如我國目前模具產品的自給率僅為70% ，產品的專業(yè)化、標準化程度低，先進制造技術NC、CNC加工設備層次低、數(shù)量少，開發(fā)利用率低，CAD/CAM技術采用不普遍，其他如大型化、精密化模具、多功能復合模具、熱流道塑料模具、氣體輔助注射模具、高壓注射成型模具以及快速經(jīng)濟模具產品以待開發(fā)。[12]另外，模具設計與制造先進工藝的引進和普及也勢在必行，如模具優(yōu)質材料的應用及先進的表面處理和智能化、自動化拋光技術、快速原型制造技術(RPM)、模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)、模具加工柔性同步系統(tǒng)等。 近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應用，用級進模直接把卷材加工成型零件和拉伸件，加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。[13]級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應用，其優(yōu)點是生產率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約30%，但是，級進組合沖模技術的應用受拉伸深度、導向和傳輸?shù)膸Р谋砻嬗不南拗浦饕糜诶焐疃缺容^淺的簡單零件，因此不能完全代替多工位壓力機，絕大多數(shù)零件應優(yōu)先考慮在多工位壓力機上加工。 5應解決的主要問題及應達到的技術要求 1）成型設備選擇：根據(jù)沖壓工藝的性質、生產和批量大小，制件的幾何形狀、尺寸及精度要求，以及安全操作等因素來確定； 2）排樣設計：通過幾種排樣方案的設計，確定最佳的排樣方案; 3)卸料裝置設計：工作穩(wěn)定，并能確保凸模與板料順利分離； 4）定位裝置設計、托料裝置設計：確保板料順利送進，準確定位； 5）凸、凹模設計：凸、凹模結構設計合理，強度足夠，刃口尺寸精確，確保能生產出合格制件。 6總結 目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個模具設計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本的發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。存在的問題和差距主要表現(xiàn)在下列5個方面：（1）總量供不應求。（2）企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構都不合理。（3）模具產品水平低很多，生產周期長。（4）開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益較差。（5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后[14]。 由此可得，我國模具制造，應該向以下所述的幾點進行實行。這樣對我國的模具行業(yè)有巨大的歷史意義，這影響著我國能不能走到世界的前列和引領模具技術潮流。1.CAD/CAE/CAM計算機輔助設計、模擬、制造一體化2.先進設備在現(xiàn)代模具制造中的作用3.模具材料及表面處理技術。模具技術未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產與高精度化發(fā)展。(1)使計算機輔助設計/加工/工程技術得到廣泛使用。(2)讓大型模具企業(yè)擁有高速數(shù)控加工/加工中心/數(shù)控機床等先進的加工工藝與裝備,可以開展RP/RT或模具逆向工程工作,使硬件裝備站在與世界基本同步的水平線上。(3)在沖模的表面精整加工技術方面,要開展積極探索、積累經(jīng)驗。借助高速、精密的加工設備加工生產,獲得良好的尺寸精度和表面粗糙度,用新型的研磨或拋光方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質量。 在模具制造的方法中，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點：操作工藝方便，便于組織生產，是一種高效低耗的加工方法，適合大批量生產。而且沖壓出的零件制品一般不需要進一步機械加工，互換性好，在耗費不大的情況下能獲得強度高、剛度大而重量輕的零件。所以在工業(yè)生產中，尤其在大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門都越來越多地次采用冷沖壓加工產品零部件，如機械制造、車輛生產、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)部門中，沖壓件所占的比重都相當大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質量輕、剛度好的沖壓件所代替[15]。通過沖壓加工，大大提高了生產率，降低了成本。可以說，如果在生產中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產品要提高生產率、提高質量、降低成本，進行產品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。 我國沖壓模具產品的質量和生產工藝水平,總體上比國際先進水平低許多,而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多。產品質量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上;生產工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面。在模具壽命上，合理選擇模具材料是非常重要的[16]。壓力容器作為沖壓模具的產品之一，其分析標準一定要與國際相符合。為此，國內較有實力的壓力容器制造廠為了使生產的壓力容器產品能順利進入國際市場,陸續(xù)取得ASME認證證書[17]。 模具制造產業(yè)是制造產業(yè)之一，而制造產業(yè)標志著一個國家的綜合國力及技術水平。因此大力發(fā)展模具制造產業(yè)是國家經(jīng)濟建設中所必須計劃到的。本次設計固定塊連續(xù)模雖然不能為整個行業(yè)做出什么貢獻，但我希望能夠通過本次的設計制作有所體會和認識，發(fā)現(xiàn)一些問題，提供一些有用的資料。 參考文獻 [1] 張六玲. 國內外模具工業(yè)的基本現(xiàn)狀與市場預測. 模具制造 , 2002,(01) [2] 姜伯軍. 級進沖模設計與模具結構實例. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.10 [3] 翁其金、徐新成. 沖壓工藝及沖模設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.7 [4] 周永泰. 模具設計和加工技術的發(fā)展方向. 制造技術與機床 , 2003,(05) [5] 李雙義.冷沖模具設計.清華大學出版社 [6] 吳詩惇編《沖壓工藝及模具設計》，西北工藝大學出版社2001.09 [7]?付宏生.冷沖壓成形工藝與模具設計制造[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004， [8] 薛啓翔.冷沖壓實用技術. 北京：機械工業(yè)出版社，2006,1 [9] 李和平、吳霞.現(xiàn)代模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J]. 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