毕业设计（论文）文献综述-冷凝器孔板冲压连续模设计.doc

文献综述冷冲模的研究现状及发展趋势0引言对冲压生产而言，单工位模具结构单一，生产效率低，而且钣金零件不能过于复杂，否则就需要多副单工位模具才能实现。如果采用级进模进行冲压生产，就可以改变这些缺点。级进模的特点是生产效率高，生产周期短，占用的操作人员少，非常适合大批量生产。多工位级进模是当代先进模具技术的典型代表，是冲压模具重点发展的方向之。利用多工位级进模可以在副模具中完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多种冲压工序，其工序集成度之多、功能之广是其他模具无法与之相比的。多工位级进模可以采用自动送料、高速冲压、无人操作下的完全自动化冲压生产，是高精密、高效率、长寿命“三高”模具的典型代表。本次课题冷凝器孔板是一种常见冲压件，课题来源于生产实际。本次设计选用连续模来生产此冲压件。多工位连续模和多功能模具是我国重点发展的精密模具品种1。1冷冲模具工业在历史上的背景冷冲压加工工艺，在我国已有悠久的历史。据文献记载：我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能；到了战国时代（公元前403-221年）已经能炼剑淬火。可以肯定，我们的祖先，在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期，我国劳动在金、银、铜装饰品和日用品的制作中，显示出精巧的工艺技术和高超的艺术水平2。2冷冲模具工业的现状到了21 世纪，随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术日臻成熟，其现代模具中的应用越来越广泛。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，仍具有较大的差异，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模，则已供过于求，市场竞争非常激烈3。中国冲压模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。模具行业也一直以15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。由于冲压工艺具有生产率、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其应用范围。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具来完成。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用4。 从进出口模具价格方面分析，2009 年出口冲压模具平均每吨8894.5 美元，比上年上升13.5%；出口塑料橡胶模具平均每套价963 美元，比上年上升15.6%。如果与进口价相比较，则冲压模具平均每吨进出口之比1.8:1；塑料橡胶模具平均每套进出口之比为2.51。与上年相比，差距明显缩小。中国模具工业协会的分析指出，从上述价格可看出，中国出口模具的技术含量和附加值比上年又有了上升，与进口模具相比，技术和价格差距也在不断缩小，充分体现出了2009年中国模具产业的技术进步5。3本设计的目的与意义进行冷凝器孔板的模具设计，可以使自己对所学的专业知识紧密结合，更加清楚地了解和掌握该类模具设计方法、工作原理、具体结构，并培养学生利用所学的专业知识进行模具设计的能力，初步掌握模具设计的一般方法和步骤，为今后的工作实践打下基础。通过设计能熟练的运用设计资料，如国家相关部门所颁发的标准、手册、图册、规范，还有企业使用的经验数值等，培养独立工作的能力。该课题源于生产实际，要求学生多去动手，了解整个工艺流程、设备结构等，从而培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力。冷凝器孔板生产批量很大，若采用单工序冲压，工装投入多，成本大，生产效率低。而且难以满足零件较高的尺寸精度要求。为此。采用冲孔、落料、翻边、弯曲级进模。通过本设计，学习冲压模具设计的特点和全过程，训练工程设计能力，并对大学四年所学知识来一个很好的综合，查漏补缺。更重要的亲身经历整个设计过程，认真分析设计的每一部分，更或触类旁通，在精神上、思想上有一个明悟，为将来的工作、生活打下良好的基础。4本课题在国内外发展概况及存在的问题随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldf随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow等CAE软件，并成功应用于多工位级进模的设计中6。 目前，以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等。 而多工位级进模技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。专家认为，未来多工位级进模具制造技术有以下几大发展趋势： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业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、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统7。近几年来在许多企业里无论是数量还是质量水平上,都已经有了一个较快的发展。但在此同时，级进模选用的结构类型和制造工艺等都必须更加引起我们的高重视和认真对待，因为这是先进的级进模技术赖以采用，并得以充分发挥效益的基础8。当然，冲压工艺和其它加工方法一样，也有其自身的局限性，如：冲模结构比较复杂，制造周期长，模具价格偏高，在单件小批量、多品种生产时经济上不合算。冲模是冲压生产中必不可少的工艺装备。其模具结构必须满足冲压生产的要求，不仅要冲压出合格的零件制品，而且要适应批量生产的需要，操作要方便、使用寿命要长、安全可靠、成本低廉，并能容易制造和维修9。5应解决的主要问题及应达到的技术要求1）成形零件设计：凹、凸模尺寸的计算和布置； 2）压力机的选择； 3）结构系统设计计算：卸料力、推件力、顶件力的计算，排样图和工序件图的设计计算，各工序冲裁力的计算，冲裁、拉深和压制成形各工序间尺寸的计算，各工序冲裁力的计算； 4）强度设计和结构草图设计：各部件的强度校核；5)成型设备选择：根据冲压工艺的性质、生产和批量大小=制件的几何形状、尺寸及精度要求，以及安全操作等因素来确定；6）排样设计：通过几种排样方案的设计，确定最佳的排样方案;7)卸料装置设计：工作稳定，并能确保凸模与板料顺利分离；8)定位装置设计、托料装置设计：确保板料顺利送进，准确定位；9）凸、凹模设计：凸、凹模结构设计合理，强度足够，刃口尺寸精确，确保能生产出合格制件。6总结虽然中国模具工业在过去10 多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。如精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。目前我国模具设计制造水平在总体上要比德、美等国家落后许多，也比韩国、新加坡等国落后。存在的问题和差距主要表现在下列6个方面：1）产品质量不高；2）标准化水平不高；3）CAD/CAE/CAM 技术刚起步；4）缺乏相关人才；5）受到外资的挑战；6）缺乏自有品牌10 。对于促进我国模具工业发展，建议应该向以下所述的几点进行实行。这样对我国的模具行业有巨大的历史意义。（1）促进产品结构调整。中国模具企业今后的发展方向，应该注重产品结构的调整和定位，进一步提升模具的制造技术水平，占领结构复杂、精密度高、技术含量高的高档模具市场；（2）加大设备和高技术手段的投入。目前国内市场中低档模具供过于求，但高档模具却供不应求。为此，应该积极鼓励企业与大专院校进行技术合作，广泛采用计算机辅助技术、人工智能技术等进行设计决策、模拟分析和优化设计，增强企业技术创新能力。（3）积极开拓国外市场。作为基础工业的模具制造业，尤其是冲压模具的制造能力赶不上经济发展的需要，为此急需从国外进口冲压模具制造技术和能力，而中国模具业在这方面恰好有较大的优势，市场前景看好11。在模具制造的方法中，冲压加工与其它机械加工方法相比，具有很多优点： 1、效率高，可实现制品与零件的高速度大量的生产；2、原材料，可实现少切屑、无切屑加工；3、质量稳定，有良好的互换性；4、工艺简单，利用模具生产制品时，不需要操作者有较高的技艺水平；5、模具批量生产的零件和制品成本低廉；6、工出的零件与制品可一次成型，不需进行再加工；7、造出其他加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；8、易实现生产的自动化及半自动化。由于冲压工艺的这些特点，因此其应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头及航空航天器的蒙皮、机身等，均需冲压加工。目前用冲压工艺所获得的制品，在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表及无线电电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位12。 在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋