沖壓模具蓋帽沖壓工藝與模具設(shè)計

1、一、 沖壓的概念及其優(yōu)點(diǎn)二、 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀 三、 課題研究主要成果四、 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢五、 中國汽車沖壓技術(shù)發(fā)展存在的問題六、 主要參考文獻(xiàn)七、 指導(dǎo)教師意見 一、沖壓的概念及其優(yōu)點(diǎn)（1）沖壓的概念冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對材料施加壓力，使其產(chǎn)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(jī)械制造中的先進(jìn)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(shù)模具構(gòu)造有幾個基本組成部分，包括模板，防磨裝置，模套，導(dǎo)向銷，軸襯，墊塊，墊板，螺釘，銷釘，和螺栓。模具還需要沖孔模

2、板，壓力和沖壓成型板，以及可用來保護(hù)它們-轉(zhuǎn)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(diǎn)冷沖壓和線切割相比較，具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡單容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化等一系列有點(diǎn)，特別適合于大批量生產(chǎn)。沖壓模具成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日

3、常生活的生產(chǎn)之中。 在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計算機(jī)技術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)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(xiàn)代沖壓模具生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓模具生產(chǎn)的發(fā)展方向。日常生活中人們使用的很多用具

4、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?？梢钥闯?，冷沖壓是一種在常溫（冷態(tài)）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(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)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(shù)的認(rèn)識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。二、課題國內(nèi)外現(xiàn)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(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽命2億次左右

5、的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1. 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng) 21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五

6、”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology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(jìn)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(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實(shí)現(xiàn)二維CA

7、D，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 2. 模具設(shè)計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)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(shè)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(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法

8、和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)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(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技

9、術(shù)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(jìn)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(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)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(chǎn)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。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強(qiáng)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(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于

10、實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計算機(jī)技術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)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(jìn)幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成

11、形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認(rèn)識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍1。 現(xiàn)代沖壓模具生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造（圖1-1）。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓模具生產(chǎn)的發(fā)展方向。四、未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；

12、進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)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(shí)現(xiàn)技術(shù)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(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)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(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T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

13、統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)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(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正

14、在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)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(guān)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(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。(7)模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)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(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠(yuǎn)發(fā)

15、展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(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；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。六、主要參考文獻(xiàn) 1 李碩本等編著.沖壓工藝?yán)碚撆c新技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.112 肖景榮、姜奎華等編著沖壓工藝學(xué)機(jī)械工業(yè)出版社，19993 李大鑫，張秀錦.模具技術(shù)現(xiàn)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(jìn)模設(shè)計J.模具工業(yè)，2005（9）6 姜奎華主編.沖壓工藝與模具設(shè)計M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

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17、of deep-drawing sheet texture evolution. Journal of Materials processing Technology，140(2003) 14 周歲華.汽車沖壓材料的合理選擇J.汽車工藝與材料，2005（12）15 劉占軍，張凌云.彈力支座多工位級進(jìn)模設(shè)計J.模具工業(yè)，2006（3）16 Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria. Journal of engineering materials and technology，2004(7) 17 謝建.側(cè)刃在級