文獻綜述-前端蓋沖壓工藝及模具設(shè)計

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻綜述設(shè)計 (論文)題目前端蓋沖壓工藝及模具設(shè)計作者所在系別材料工程系作者所在專業(yè)材料成型及控制工程作者所在班級作 者 姓 名作 者 學(xué) 號27指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱完 成 時 間2012年11月學(xué)院教務(wù)處制畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）文 獻 綜 述前端蓋沖壓工藝及模具設(shè)計的文獻綜述內(nèi)容摘要通過對大量有關(guān)前端蓋沖壓工藝與模具設(shè)計文獻的查閱，我對沖壓模具的經(jīng)濟性、壽命、生產(chǎn)周期、設(shè)計流程等都有了詳細(xì)、充分的了解。沖壓工藝過程是沖壓件各加工工序的總和，加工工序不僅包括沖壓件所包括的沖壓加工基本工序，而且還包括基本工序之前的準(zhǔn)備工序、基本工序之間的輔助工序和基本工序之間的后續(xù)

2、工序。沖模是模具設(shè)計與制造專業(yè)的主要課程之一，從中我學(xué)到不少的知識，激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。同時這是我在學(xué)習(xí)完所有模具課程的基礎(chǔ)上進行的，是對我綜合能力的考核，所學(xué)知識的綜合運用，也是對我所學(xué)知識的回顧與檢查。關(guān)鍵詞：沖壓模具 沖壓工藝 復(fù)合化成形技術(shù) 機械壓力機 模具三維設(shè)計第1章 前言本設(shè)計題目為前端蓋沖壓工藝及模具設(shè)計，材料是08F，所采用的工藝方法是沖壓成型。近年來，我國沖壓模具制造水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。高精度、壽命長的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。大尺寸精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當(dāng)高的水平。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,市場對沖壓

3、模具的需求量不斷增長。人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性,而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一,模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間1。但是，在我國，代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機應(yīng)用為數(shù)不多，自動化程度相對比較低，因此，我國沖壓成形技術(shù)與和美國、日本等先進技術(shù)相比還是有一定的差距。中國沖壓行業(yè)已迎來了一個快速發(fā)展機遇期，但能否抓住機遇獲得新的更快的發(fā)展，專家指出，前進的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。經(jīng)過長時間的研究、實踐，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展。不僅培養(yǎng)了大批的模具設(shè)計與制造專業(yè)人才，同時，在沖壓

4、成形技術(shù)及模具設(shè)計研究中也發(fā)掘出許多新的技術(shù)成果，例如： 旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等等。它們能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，這已成為人們的共識2。高新技術(shù)的參與和介入，使得沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并向智能化、集成化、科學(xué)化、可控化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向3。第2章 主題部分2.1 沖壓技術(shù)特點、應(yīng)用及產(chǎn)品竟?fàn)幱捎跊_壓成形中毛坯厚度遠小于板平面尺寸，以及由此決定的外力作用方式與外力大小等原因，使其與其他塑性加工方法相比，形成了一些非常突出的特點：

5、（1）不需要很大的表面作用力即可變形，因此對于模具強度與剛度的研究相對寬松，進而發(fā)展了許多簡易模具技術(shù)。 （2）沖壓成形表面應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)單純，使其工藝研究更深入，有條件運用合理的科學(xué)方法進行沖壓加工。 （3）沖壓件與其他鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、均、強的特點。 （4）效率高、勞動條件好，加工成本低，自動化程度高。由于上述特點，沖壓工藝在生產(chǎn)中占有很重要的地位。廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)各種板料零件，具有許多獨特的優(yōu)勢，是一種其他加工方法所不能相比和替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，躋身于汽車、能源、機械、信息國防工業(yè)和日常的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬學(xué)、機械科學(xué)以及控制、計算機技

6、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)濟發(fā)展、實現(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)在產(chǎn)品特性的競爭主要體現(xiàn)在以下幾個方面：先進的技術(shù)、穩(wěn)定的工藝性能、結(jié)構(gòu)新穎、更新?lián)Q代快、價格優(yōu)勢。2.2 沖壓成形設(shè)計內(nèi)容沖壓材料、成形工藝、沖壓模具、沖壓設(shè)備的選擇是沖壓加工過程的四大組成部分4。2.2.1 沖壓材料 沖壓加工質(zhì)量不僅與沖壓工藝文案、模具結(jié)構(gòu)及制造精度有關(guān)，還受沖壓材料的直接影響而不同。為了生產(chǎn)高質(zhì)量沖壓制件，必須正確選用合適的沖壓材料。但實際上，沖壓用

7、材料往往是根據(jù)其使用性能及其生產(chǎn)綱領(lǐng)所選定的， 金屬板料的化學(xué)成分、組織對塑性加工的影響，如隨著含碳量增高，板料變硬變脆等。沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。沖壓工藝方案和模具結(jié)構(gòu)必須與選定材料相適應(yīng)。因此，在深入了解所用沖壓材料的成形性能選定材質(zhì)后，要正確制定沖壓工藝方案并合理設(shè)計制造相應(yīng)的沖壓模具5。 2.2.2 沖壓工藝的種類在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用的沖壓成形工藝方法很多，沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。但他們在

8、本質(zhì)上是相同的，都是使平面形狀的板料毛坯，在力的作用下，按既定的要求產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形，從而完成一定形狀與精度的制造工藝，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件6。2.2.3 模具的設(shè)計由于沖壓工藝的不同，所選用的模具也不同。沖壓模具材料的選擇是模具設(shè)計的關(guān)鍵。模具工作條件不同，即材料性能、要求也不同。冷沖壓膜具要求有高硬度、高耐磨性和高強度。冷擠壓模具要求材料具有高強度、高韌

9、性、高淬透性以及良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性和切削加工性。熱鍋模要求有較高的高溫強度、沖擊韌性、耐磨性、熱穩(wěn)定性和耐熱疲勞性。在選擇模具材料時，要綜合考慮材質(zhì)的各項性能指標(biāo)7。2.2.4 沖壓設(shè)備選擇沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線8。在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題9。2.3 發(fā)展趨勢2.3.1 沖壓工藝

10、發(fā)展趨勢工藝設(shè)計是聯(lián)接產(chǎn)品設(shè)計與制造的橋梁,合理的成形工藝設(shè)計是模具設(shè)計與制造的基礎(chǔ) ,也是決定工件能否順利成形的關(guān)鍵 ,它將直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、生產(chǎn)效率以及模具的使用壽命等方面10。伴隨著計算機技術(shù)、智能技術(shù)和電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，沖壓工藝設(shè)計技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該與先進制造技術(shù)、智能技術(shù)、電子信息及計算機集成技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉、緊密結(jié)合，這代表著該領(lǐng)域21世紀(jì)的發(fā)展方向，具有經(jīng)濟性、前沿性和戰(zhàn)略性。在可以預(yù)見的未來，前端蓋沖壓工藝及模具設(shè)計將會在以下方向上得到長足的發(fā)展11： 重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。 以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向

11、發(fā)展，也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。 應(yīng)用多種方法的混合智能新技術(shù)是解決工藝設(shè)計難點的新思路。 工藝設(shè)計應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)、工藝性、模具制造的合理性、均衡性及成本最低化原理，來建立有化決策機制，制定產(chǎn)品工藝路線、任務(wù)分配及詳細(xì)工藝設(shè)計。這本身是一項復(fù)雜且經(jīng)驗性極強的工作，故單一的智能化方法將無法完成復(fù)雜的沖壓工藝設(shè)計。揚長避短的混合智能新技術(shù)將是解決該領(lǐng)域問題的一個發(fā)展途徑，如KRB技術(shù)、工藝決策推理機制、遺傳算法等智能化技術(shù)及并行工程、CLMS思想等的混合決策技術(shù)和多智能體技術(shù)的綜合智能體系12。 工藝設(shè)計關(guān)鍵部分的各個突破和集成設(shè)計。 沖壓

12、工藝設(shè)計是一個整體性、系統(tǒng)性的研究目標(biāo)，應(yīng)加強它們之間及與其他部分的關(guān)聯(lián)和集成，提高工工藝設(shè)計的整體水平13。 工藝設(shè)計與工藝管理的一體化設(shè)計。 沖壓工藝設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品制造間傳遞和管理信息的紐帶，是一個有序而又需要多次往復(fù)修改的設(shè)計過程。伴隨著制造業(yè)、模具設(shè)計全球化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化的發(fā)展與應(yīng)用，實現(xiàn)工藝設(shè)計與工藝管理的一體化，實現(xiàn)對制造資源的快速配置和關(guān)聯(lián)工藝設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計制造過程，并對產(chǎn)品工藝設(shè)計及管理流程進行控制，是時代發(fā)展的要求和今日發(fā)展的必經(jīng)之路。 沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化。 科學(xué)化主要體現(xiàn)在對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測和可控

13、程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。2.3.2 模具制造發(fā)展趨勢當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品的品種多、更新快和市場競爭激烈，在這種情況下，用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低、品種新穎，因此，模具工業(yè)的發(fā)展趨勢是非常明顯的。 提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進程，提高精

14、度和互換率，滿足市場需求。 模具三維設(shè)計基礎(chǔ)地位得以鞏固。 模具的三維設(shè)計是數(shù)字化模具技術(shù)的重要內(nèi)容，是實現(xiàn)模具設(shè)計、制造和檢驗一體化的基礎(chǔ)。國外很多公司已實現(xiàn)了模具的三維設(shè)計，并取得了良好的應(yīng)用效果，其中中采取的一些做法值得我們借鑒。模具三維設(shè)計除了有利于實現(xiàn)集成化制造外，另一個優(yōu)點就是便于干涉檢查，可進行運動干涉分析，解決了二維設(shè)計中的一個難題。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓

15、生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)14。 模具材料與表面處理技術(shù)將受到重用。模具材料的質(zhì)量和性能是影響模具質(zhì)量、壽命和成本的重要因素。近年來，除了不斷有多種高韌性和高耐磨性冷作模具鋼、火焰淬火冷作模具鋼、粉末冶金冷作模具鋼推出外，國外在大中型沖壓模具上選用鑄鐵材料，是一個值得關(guān)注的發(fā)展趨勢。球墨鑄鐵具有良好的強韌性和耐磨性，其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都較好，而且成本比合金鑄鐵低，因此在沖壓模具中應(yīng)用較多。 第3章 總結(jié)在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中，模具是最重要的工藝裝備之一，由于采用模具進行生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約原材料，降

16、低成本，并可保證一定的加工質(zhì)量、要求和精度，所以它在鍛造、鑄造、沖壓、塑料等各行各業(yè)的生產(chǎn)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然我國模具工業(yè)已得到較大的發(fā)展，但由于制造成本高、技術(shù)落后，生產(chǎn)規(guī)模小，品種單一等問題，仍然不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展的需要，嚴(yán)重影響工業(yè)產(chǎn)品品種的發(fā)展和質(zhì)量的提高。為此，需要更多的科研技術(shù)和實踐經(jīng)驗來支持，我們要將新概念、新方法、新技術(shù)廣泛的應(yīng)用到我們模具制造以及沖壓行業(yè)中去，從整個產(chǎn)品周期的設(shè)計出發(fā)，以精密化和網(wǎng)絡(luò)化全球制造為背景，采用多種智能技術(shù)，對模具設(shè)計及沖壓過程展開全面深入的研究，從整體上提升我國模具制造業(yè)與沖壓行業(yè)的生產(chǎn)水平。參考文獻1李大鑫，張秀錦。模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)

17、展趨勢綜述J。模具制造，20052肖景榮、姜奎華等編著沖壓工藝學(xué)機械工業(yè)出版社，20123郭雪娥 江波 機床與液壓 2011 第8期4鄭家賢編著。沖壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù)M。北京：機械工業(yè)出版社，2005.15鄭金橋 黃勇 王義林 李志剛 塑性工程學(xué)報 2003 第6期6李碩本主編 沖壓工藝學(xué) 機械工業(yè)出版社7模具實用技術(shù)叢書編委會編。沖模設(shè)計應(yīng)用實例M。北京：機械工業(yè)出版社，1999.68王孝培主編。沖壓手冊（修改版）M。北京：機械工業(yè)出版社，19909王曉勇 設(shè)備管理與維修 2007 第2期10侯義馨主編 沖壓工藝及模具設(shè)計 兵器工業(yè)出版社11李光耀 王琥 楊旭靜 鄭剛 機械工程學(xué)報 2012 第10期12Bor-Tsuen Lin,Chun-Chih Kuo.Application of an integrated CAD/CAE/CAM system for stamping dies for automobilesJ.Int J Adv Manuf Technology. (2008) 35:1000-10