沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)——文獻(xiàn)綜述報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述報(bào)告班 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓 名課題名稱燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述（內(nèi)容包括國(guó)內(nèi)外本課題及相關(guān)研究現(xiàn)狀、分析及參考文獻(xiàn)目錄，字?jǐn)?shù)不少于2000字）目 錄1 前言2 鋁制品的廣泛應(yīng)用3 鋁擠壓材工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀4 目前他人在鋁制板材沖壓成其它零件的相關(guān)研究設(shè)計(jì)4.1 薄壁深錐零件的拉伸成形方面的研究4.2 鋁鍋冷擠壓工藝及模具等類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)4.3 對(duì)燈罩薄殼類型以對(duì)微型汽車的前大燈罩殼的加工工藝進(jìn)行分析4.4 冷擠壓模具與溫?cái)D壓模具等方面的設(shè)計(jì)4.5 對(duì)錐形零件的設(shè)計(jì)以深雙錐形零件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)5 總結(jié)參考文獻(xiàn)

2、（報(bào)告全文附后）指導(dǎo)教師審批意見(jiàn)簽名： 年 月 日燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)1 前言全國(guó)數(shù)家家具企業(yè)在燈罩的加工中還是采用傳統(tǒng)的以塑料位原材料的工藝進(jìn)行生產(chǎn)，存在著“三低”(材料利用率低、設(shè)備效率低及生產(chǎn)率低)和“二高”(勞動(dòng)強(qiáng)度高及制品成本高)等嚴(yán)重缺點(diǎn)。人們逐漸走上了健康、快樂(lè)、充滿新意的現(xiàn)代化室內(nèi)裝潢，鋁制燈罩代替塑料燈罩明顯不斷擴(kuò)大，與塑料燈罩相比，鋁制燈罩不僅是使用壽命長(zhǎng)，還具有自身重量輕及外形色澤美觀等特點(diǎn)。目前，在我國(guó)已加入世界貿(mào)易組織的形勢(shì)下，各種型號(hào)鋁制燈罩的產(chǎn)量及價(jià)格不能滿足燈具行業(yè)中劇烈競(jìng)爭(zhēng)的要求，為了改革工藝，提高制品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，改善工人的勞動(dòng)條件及降低制品成本，經(jīng)

3、研究表明，鋁制燈罩采用冷擠壓方法是一種行之有效的、具有高質(zhì)量、高精度、高產(chǎn)量、低消耗、低投資及低成本等優(yōu)點(diǎn)。該冷擠壓技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)燈具行業(yè)的大批量生產(chǎn)是一場(chǎng)革命1。現(xiàn)在沖壓板材技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)鋁板進(jìn)行拉伸成形為復(fù)雜板件以不是一個(gè)難題，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)過(guò)程中的優(yōu)化，使其更加具有經(jīng)濟(jì)性。2 鋁制品的廣泛應(yīng)用鋁板，顧名思義是指用鋁材或鋁合金材料制成的板型材料?；蛘哒f(shuō)是由扁鋁胚經(jīng)加熱、軋延及拉直或固溶時(shí)效熱等過(guò)程制造而成的板型鋁制品。目前鋁板沖壓形成的成品有各種類型：1、照明燈飾2、太陽(yáng)能反射片3、建筑外觀4、室內(nèi)裝潢：天花板，墻面等5、家具、櫥柜6、電梯7、標(biāo)牌、銘牌、箱包8、汽車內(nèi)外裝飾9、家用電器

4、：冰箱、微波爐、音響設(shè)備等10、航空航天以及軍事方面，比如中國(guó)目前的大飛機(jī)制造，神舟飛船系列，衛(wèi)星等方面。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)壓鑄件產(chǎn)品的安全性和造型美觀的要求不斷提高。根據(jù)使用的不同，對(duì)零件的質(zhì)量的評(píng)價(jià)有所不同。具體來(lái)說(shuō)，若零件在力學(xué)性能、幾何形狀、尺寸精度、縮孔、氣孔、粗糙度等方面滿足使用要求，就是合格品；零件比圖紙要求質(zhì)量稍差些，但還能勉強(qiáng)使用，該零件就是次品。如果完全不符合使用要求，該零件就是廢品。如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對(duì)節(jié)約材料、能源和縮短制造工時(shí)，提高經(jīng)濟(jì)效益都有很大的意義2。3 鋁擠壓材工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀在中國(guó)把擠壓鋁材按用途分為建筑及結(jié)構(gòu)材（簡(jiǎn)稱建筑材）與工業(yè)材（除建筑材以外

5、的其他一切擠壓鋁材）。中國(guó)已跨過(guò)鋁擠壓強(qiáng)國(guó)門(mén)檻，自2001年成為擠壓材凈出口國(guó)以來(lái)，2005年的凈出口量324.56 kt。鋁擠壓工業(yè)的地區(qū)結(jié)構(gòu)合理，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)；全球21個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家2004年的平均工業(yè)材與建筑材之比為54：46，沒(méi)有一個(gè)國(guó)家工業(yè)材的比例達(dá)65%以上，中國(guó)2005年工業(yè)材的比例占34，2012年的這個(gè)比例可達(dá)45。截止到2006年底中國(guó)擁有16臺(tái)大擠壓機(jī)，總擠壓力1 170 MN，總生產(chǎn)能力約140 kta，不是生產(chǎn)能力與產(chǎn)量不夠，而是在品質(zhì)方面存在諸多不盡如人意。大擠壓工業(yè)型材面臨的最大挑戰(zhàn)是市場(chǎng)與技術(shù)，是自主創(chuàng)新力量薄弱。中國(guó)還需要增建200 MN與150 MN的工

6、業(yè)材擠壓機(jī)各1臺(tái)3。中國(guó)已建成一批如亞洲鋁業(yè)集團(tuán)、金橋鋁業(yè)公司、忠旺鋁型材公司、興發(fā)集團(tuán)、堅(jiān)美鋁業(yè)公司、鳳鋁鋁業(yè)公司、叢林鋁業(yè)公司、南山集團(tuán)等世界級(jí)的企業(yè)，也有像經(jīng)閣鋁業(yè)公司那樣的全自動(dòng)化企業(yè)?？梢?jiàn)鋁制板料沖壓技術(shù)將更加廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，薄型板料拉伸沖壓具有廣泛的市場(chǎng)前景。中國(guó)在這方面的企業(yè)將會(huì)越來(lái)越多，對(duì)這方面的研究將更加具有意義。4 目前他人在鋁制板材沖壓成其它零件的相關(guān)研究設(shè)計(jì)4.1 薄壁深錐零件的拉伸成形方面的研究錐形件拉伸的特點(diǎn)：錐形件的拉伸遠(yuǎn)比圓筒形零件拉伸的難度大。1)開(kāi)始時(shí)， 凸模與坯料接觸面積較小，壓力集中，接觸部分金屬變薄嚴(yán)重甚至出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。2)凸凹模之間自由面積大，

7、此部分金屬易發(fā)生起皺現(xiàn)象。3)拉伸后，零件回彈大，不易得到尺寸精確的零件。錐形零件如圖1所示。圖1 錐形零件錐形件拉伸成形的難易程度與其幾何形狀、坯料的相對(duì)厚度、材料的沖壓性能值、r值等有關(guān)。薄壁深錐零件拉伸成形中，由于坯料的變形程度較大，只靠坯料與凸模接觸的局部面積傳遞變形力極易引起坯料局部過(guò)度變薄乃至破裂，所以一般需要經(jīng)過(guò)多工序拉伸使零件逐漸成形。薄壁深錐零件多工序拉伸方法有階梯過(guò)渡法、曲面過(guò)渡法、圓筒過(guò)渡法等多種方法。薄壁深錐零件拉伸工藝進(jìn)行計(jì)算的步驟為：1）毛坯直徑的確定 2）圓筒形過(guò)渡毛坯拉伸次數(shù)的確定 3）零件錐形拉伸次數(shù)的確定。因圓筒過(guò)渡法有從口部開(kāi)始逐漸成形法和從底部開(kāi)始逐漸成

8、形法兩種，零件錐形拉伸次數(shù)的確定應(yīng)按兩種方法進(jìn)行計(jì)算。生產(chǎn)中對(duì)薄壁深錐零件的拉伸成形應(yīng)注意的事項(xiàng)：1)每次退火前，要求工件表面應(yīng)清洗干凈，不允許有油污。否則退火后工件表面被燒黑，拉伸時(shí)，工件表面容易劃傷，影響外觀，嚴(yán)重時(shí)還可能因摩擦阻力過(guò)大而產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象。2)每次拉伸后，應(yīng)將工件表面的鋁屑清洗干凈。否則在進(jìn)行下一次拉伸時(shí)，工件表面極易劃傷。3)落料時(shí)，如毛刺太大，在拉伸時(shí)將其被壓在毛坯內(nèi)，劃傷零件表面。4)每次退火后，零件表面應(yīng)涂油均勻 特別在拉伸錐形部分時(shí)，如果涂油過(guò)多，毛坯零件極易產(chǎn)生起皺現(xiàn)象；如果不涂油或涂油過(guò)少，毛坯零件極易產(chǎn)生劃傷現(xiàn)象。5)生產(chǎn)所用盛具要求干凈，不允許有鐵屑、沙土等雜

9、物，同時(shí)工件應(yīng)擺放整齊，不得重壓4?？梢?jiàn)采用上述分析方法，進(jìn)行了沖壓工藝的編制和模具設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，試模一次成功，拉伸出的零件，完全滿足產(chǎn)品圖要求。以上分析方法可為薄壁等壁厚深錐零件工藝計(jì)算提供借鑒。4.2 鋁鍋冷擠壓工藝及模具等類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成形方法的選用。圖2為鋁鍋的形狀及尺寸。在選用冷擠壓成形方法上，有如下兩種：第1種方法：按無(wú)凸緣的直接反擠壓，其工藝過(guò)程如圖3所示。冷擠壓后，還要進(jìn)行端部翻邊工序。 圖2 鋁鍋的形狀及尺寸圖3 第1種方法冷擠壓a 下料 b一一反擠壓 c 翻邊第2種方法：按留凸緣的直接反擠壓，其工藝過(guò)程如圖4所示。這樣，通過(guò)單一冷擠壓工序，就可完成制品。與第

10、1種方法相比，不再需要端部的翻邊工序，不僅提高了生產(chǎn)效率，而還可避免制品端部翻邊。經(jīng)上述兩種冷擠壓方法比較之后，應(yīng)選用第2種冷擠壓成形方法，其生產(chǎn)工藝流程是：高速帶鋸下料退火酸洗潤(rùn)滑反擠壓1。 圖4 第2種方法冷擠壓 a下料 b反擠壓可見(jiàn)冷擠壓技術(shù)是一項(xiàng)少、無(wú)切屑的金屬塑性成形工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用冷擠壓工藝代替其它加工方法，可以明顯提高制件的表面質(zhì)量，減少機(jī)加工工時(shí)，節(jié)約材料，大大提高了生產(chǎn)率，達(dá)到降低制品成本的目的。4.3 對(duì)燈罩薄殼類型以對(duì)微型汽車的前大燈罩殼的加工工藝進(jìn)行分析其微型汽車的前大燈罩殼模型圖5所示:圖5 微型汽車的前大燈罩殼模型此模型在確定沖壓方向和拉延面時(shí)應(yīng)充分考慮以下

11、三個(gè)方面：1)保證拉延凸模能順利拉延凹模，不應(yīng)有凸模接觸不到的死區(qū)，所有拉延部位要在一次拉延中成型。2)拉延開(kāi)始時(shí)，凸模和毛坯的接觸面積要大，避免點(diǎn)、線接觸，接觸部位應(yīng)在沖模中心，以保證在拉延時(shí)毛坯不易串動(dòng)。3)在確定拉延面時(shí)應(yīng)盡量保證毛坯平放，拉延面各部位進(jìn)料阻力要求均勻。其要求是有相等的拉延角和拉延深度。4)在確定拉延面時(shí)應(yīng)盡量保證沿周整形量的均勻，這樣可保證整形的效果，從而可以獲得較為準(zhǔn)確的焊接邊尺寸。綜合上述各種因素，選擇圖6所示沖壓方向和拉延面。圖6 所示沖壓方向和拉延面受力分析：如圖7所示，由于該件屬長(zhǎng)盒形件，從盒形件受力分析可以看出：徑向拉應(yīng)力沿周邊分布不均勻，圓角部分最大，直邊

12、部分最小。由于上述原因，造成如圖8所示的起皺和開(kāi)裂現(xiàn)象。圖7 長(zhǎng)盒形件所受的應(yīng)力圖8 起皺和開(kāi)裂拉延系數(shù)的影響因素：拉延系數(shù)的大小，隨盒型件形狀的不同而區(qū)別很大。查閱相關(guān)資料，可得以下最大一次拉延表(材料為08A1，厚度t=0812)。轉(zhuǎn)角半徑r和對(duì)邊最小距離占最大拉延深度。拉延系數(shù)的確定：根據(jù)以上分析，參照平底盒形件，采取倒推法。先將下一次拉延系數(shù)定為1，從而確定一次拉延深度和圓角半徑r，不夠的深度采用修邊后整型得到，工序安排如圖9所示5。圖9 對(duì)平底盒形件整形和修邊 可見(jiàn)板型件沖壓成燈罩薄殼類型時(shí)，要對(duì)其變形的部分進(jìn)行應(yīng)力分析，來(lái)檢查成形件的缺陷，防止出現(xiàn)起皺和開(kāi)裂，在后面的工序中要對(duì)成形

13、件進(jìn)行成型和修邊。4.4 冷擠壓模具與溫?cái)D壓模具等方面的設(shè)計(jì)實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常采用用兩種類型的擠壓工藝，一種為冷擠壓工藝，擠壓加工時(shí)使用的模具為冷擠壓模具，在室溫下，使金屬毛坯在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形，從而擠出所需尺寸、形狀及性能的零件；另一種為溫?cái)D壓工藝，溫?cái)D壓加工時(shí)使用的模具為溫?cái)D壓模具。將金屬毛坯加溫至金屬的再結(jié)晶溫度以下，在壓應(yīng)力狀態(tài)下使金屬產(chǎn)生變形，從而擠出所需尺寸、形狀及性能的零件。擠壓工藝的選擇：在生產(chǎn)加工時(shí)具體采用哪一種擠壓工藝，主要是由被加工零件所采用的金屬材料的特性決定的。室溫下，如果金屬材料的塑性較好、擠壓變形抗力較低，通常采用冷擠壓加工工藝進(jìn)行加工。否則，采用溫?cái)D壓加

14、工工藝進(jìn)行加工。冷擠壓加工時(shí)，金屬材料各種元素的含量對(duì)冷擠壓加工影響較大，通常要求金屬材料的含碳量不超過(guò)05，含錳量不超過(guò)15 ，含鉻量不超過(guò)15，含鎳量不超過(guò)075，含鉬量不超過(guò)05，含硅量不超過(guò)03。而且在冷擠壓加工前必須進(jìn)行中間熱處理(軟化處理)，使金屬材料軟化。因此，針對(duì)以上兩種加工工藝，在設(shè)計(jì)模具型腔時(shí)，擠壓模具設(shè)計(jì)必須充分考慮金屬的變形原理，然后對(duì)模具型腔進(jìn)行冷擠壓加工時(shí)，金屬材料(常溫狀態(tài))在壓力作用 設(shè)計(jì)和確定。由于金屬冷擠壓加工退模后，金屬回彈，下被擠入模具型腔，進(jìn)而充滿模具型腔，當(dāng)零件退出 導(dǎo)致的結(jié)果是尺寸增大，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具型腔尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)該種材料的彈性性能進(jìn)行

15、計(jì)算，表1為幾種常用金屬材料的彈性性能系數(shù)7。計(jì)算出該種材料在相應(yīng)的直徑下的彈性變形量。表1 為幾種常用金屬材料的彈性性能系數(shù)6 用零件成品尺寸減去相應(yīng)的彈性變形量，即可計(jì)算出相應(yīng)的模具型腔的尺寸。而溫?cái)D壓加工退模后，由于零件溫度的下降，金屬收縮，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具型腔尺寸應(yīng)根據(jù)該種材料在某一成型溫度下的線膨脹系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，表2為幾種常用金屬材料的線膨脹系數(shù)，計(jì)算出該種材料在相應(yīng)的直徑下的線膨脹量。再用零件成品尺寸加上相應(yīng)的熱膨脹量，即可計(jì)算出相應(yīng)的模具型腔的尺寸6。表2 為幾種常用金屬材料的線膨脹系數(shù)6可見(jiàn)在生產(chǎn)加工時(shí)具體采用哪一種擠壓工藝需要了解所加工零件的材料。根據(jù)材料特性，可了解到在

16、成形過(guò)程中的零件的回彈量，對(duì)其的沖壓模具的設(shè)計(jì)具有一定參考作用8。4.5 對(duì)錐形零件的設(shè)計(jì)以深雙錐形零件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)深雙錐形零件尺寸圖10所示：圖10 深雙錐形零件尺寸圖 在深雙錐形零件的拉伸成形過(guò)程中，為了防止板料在成型過(guò)程中出現(xiàn)起皺和開(kāi)裂，對(duì)其成形部分分為多道工序來(lái)加工。具體的工序步驟可見(jiàn)工序圖11： 圖11 工序圖a落料、沖壓、拉伸毛坯 b一次沖尖毛坯 c二次沖尖毛坯d三次沖尖毛坯 e四次沖尖毛坯 f整形毛坯模具結(jié)構(gòu)在工作過(guò)程中造成凹模大、小錐部硬度不均勻，且硬度低，使用壽命低，為此設(shè)計(jì)了具有預(yù)緊力的組合凹模，如圖12所示。 圖12 組合凹模 1.內(nèi)腔 2.模套校形模如圖13所示

17、，為便于工件定位，采用凸模在下凹模在上的反沖型式，在摩擦壓力機(jī)上鐓壓校形。 圖13 校形模1.上模座 2.墊板 3、7.螺釘 4.上壓板 5. 校形凹模 6.凸模 8.下壓板 9.下墊板 10.下模座組合凹模由模套和內(nèi)腔組成，這樣可減少凹模大、小錐的壁厚差，有利于大小錐處淬火后硬度的一致。同時(shí)，內(nèi)腔在淬火時(shí)為保證其小錐頂部的硬度，采用圖 14 所示的方法，在內(nèi)腔浸人冷卻水的過(guò)程中，用水泵對(duì)內(nèi)腔小錐頂部進(jìn)行噴射冷卻水的同時(shí)內(nèi)腔緩慢浸人冷卻液中的辦法進(jìn)行淬火，使大、小錐的硬度得到了提高。另外在校形時(shí)，凹模所承受的沖擊力為徑向壓力，為保證凹模不致破裂，采用了對(duì)組成凹模的內(nèi)腔施加預(yù)加應(yīng)力的方法，以抵消

18、工作時(shí)的拉應(yīng)力。預(yù)加應(yīng)力的施加一般采用過(guò)盈配合法而獲得，過(guò)盈配合的方法常用熱套法和冷壓法兩種，冷壓法可保持模套具有較高的強(qiáng)度，可獲得更大的預(yù)加應(yīng)力，操作也方便，故我廠在選取了合適的過(guò)盈量后采取冷壓法壓合而成。該凹模經(jīng)上述方法加工后，在使用中取得了理想的效果，提高了凹模的使用壽命，節(jié)約了生產(chǎn)成本9。 圖14 淬火冷卻方式1.吊籃 2.凹模內(nèi)腔 3.冷卻池 4.冷卻液 5.水管 6.水泵 可見(jiàn)在對(duì)錐形零件的設(shè)計(jì)以深雙錐形零件的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)中，從板料沖壓成型的不同程度來(lái)考慮需要幾次沖壓變形，有利于金屬材料微粒在變形中穩(wěn)定的流動(dòng)，同時(shí)這樣可以減少成品件的回彈變形10。5 總結(jié) 中國(guó)鋁擠壓工業(yè)中小

19、的擠壓企業(yè)還是多了些，單位企業(yè)的生產(chǎn)能力比大多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的小得多，還有相當(dāng)大的調(diào)整空間。盡管國(guó)外鋁擠壓生產(chǎn)能力大量過(guò)剩，但中國(guó)鋁擠壓材還是有相當(dāng)大的國(guó)外市場(chǎng)待開(kāi)發(fā)。中國(guó)擠壓材有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，2005年出口405.1kt，出口到153個(gè)地區(qū)與國(guó)家，也就是說(shuō)哪里用擠壓鋁材哪里就有“Made in China”的這類材料。當(dāng)然在出口中還有一些有待改進(jìn)之處，如材料性能的均勻性與穩(wěn)定性差一些，交貨期不能完全得到保證，運(yùn)輸過(guò)程中破損率大一些，高附加值產(chǎn)品比例較小?？梢?jiàn)鋁材板料拉伸成型行業(yè)還有很大的提升和發(fā)展空間，需要更多的科學(xué)技術(shù)和實(shí)踐試驗(yàn)，對(duì)此方面的課題研究是相當(dāng)有意義的。越來(lái)越多的生活用品考慮到使用鋁板沖壓成形，鋁制用品也受到人們的喜好，可見(jiàn)燈罩選用鋁材沖壓成型是很好的選擇，這樣更加具有經(jīng)濟(jì)性。參考文獻(xiàn)1洪慎章. 鋁鍋冷擠壓工藝及模具設(shè)計(jì).模具制造，2008年，第10期，62-64.2唐德修. 薄壁金屬?zèng)_壓拉深成型工藝的研究.西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2008年6月（第3期）.3劉靜安，譚熾東，曾杰. 鋁合金擠壓工模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).鋁加工，2008年，第4期，4-9.4聶蘭啟，聶伯揚(yáng). 薄壁深錐零件的拉伸成形.模具制造，