冲压工艺及模具设计的应用

2017-2018-1学期XXXX学校冲压工艺与模具设计课程报告学校：机械和汽车工程学院专业化：材料成型和控制工程学生：号码：讲师：完成日期：年、月、日冲压工艺及模具的发展与应用:模具是工业生产中不可缺少的重要专用基础工艺设备。如果工业要发展，模具必须先走。没有高级模具，就没有高级工业产品。目前，模具工业水平不仅是衡量一个制造国水平的重要标志，也是一个工业国家保持国际竞争力的重要保证。本文主要介绍冲压技术和模具的现状及其未来发展趋势。关键词：冲压模具发展现状及应用1概述1.1冲压的概念金属板成型；冲压)金属板被制成各种板状部件和外壳，容器状工件或管件通过使用压机上的模具被制成各种管状工件。这种冷成型过程称为冷冲压，简称冲压。冲压是利用常规或专用冲压设备的力量，直接使板料在模具中受到变形力和变形，从而生产出具有一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。钣金、模具和设备是冲压的三大要素。根据冲压加工温度，分为热冲压和冷冲压。前者适用于抗变形能力强、塑性差的板材加工。后者在室温下进行，是薄板的常用冲压方法。它是金属塑性加工(或压力加工)的主要方法之一，也属于材料成型工程技术。冲压用的模具叫冲压模，简称冲模。模具是将材料(金属或非金属)批量加工成所需冲压件的专用工具。冲压模具在冲压中非常重要。没有满足要求的冲压模具，批量冲压生产难以进行。没有先进的冲压模具，先进的冲压技术就无法实现。冲压工艺、模具、冲压设备和冲压材料构成了冲压工艺的三大要素。只有当它们相互结合时，才能获得冲压件1。1.2冲压的特点冲压是一种有效的生产方法。复合模，尤其是多工位级进模，可用于在一台压机(单工位或多工位)上完成多道冲压工序，实现带材从开卷、整平、下料到成形和精整的全自动生产。生产效率高，工作条件好，生产成本低，一般每分钟能生产数百件。与其他机械加工和塑料加工方法相比，冲压加工在技术和经济方面都有许多独特的优势。主要表现如下：(1)冲压工艺生产效率高，操作方便，易于实现机械化和自动化。这是因为冲压是通过模具和冲压设备来完成的。普通压力机的冲程数可达到每分钟数十次，高速压力可达到每分钟数百次甚至数千次，每个冲压冲程可获得一个冲头。(2)冲压时，模具保证了冲压件尺寸和形状的准确性，一般不损坏冲压件的表面质量，模具使用寿命长，冲压质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特点。(3)冲压可加工尺寸范围大、形状复杂的零件，如钟表、汽车纵梁、盖子等小秒表。结合冲压过程中材料的冷变形硬化效应，冲压强度和刚度更高。(4)冲压一般不产生废料，材料消耗少，不需要其他加热设备，是一种节约材料、节能的加工方法，冲压件成本较低。由于冲压具有这样的优点，冲压被广泛应用于国民经济的各个领域。例如，冲压可用于航空航天、航空、军事工业、机械、农业机械、电子、信息、铁路、邮电、运输、化学工业、医疗器械、家用电器和轻工业。不仅整个行业都在使用它，每个人都与冲压产品直接相关。飞机、火车、汽车和拖拉机上有许多大、中、小冲压件。车身、车架和车圈等零件被冲压出来。据有关调查统计，80%的自行车、缝纫机和手表都是冲压件。90%的电视机、收音机和照相机都是冲压件。还有食品金属罐、钢制精密锅炉、搪瓷碗和不锈钢餐具，所有这些都是用模具冲压加工的产品。即使是计算机的硬件也不能缺少冲压件2。2冲压模具的现状在国家产业政策的指导和支持下，在前人的不断努力下，我国冲压模具的设计和制造取得了良好的效果。近年来，模具行业的增长率达到了15%左右，其中模具行业企业的股权构成也伴随着巨大的变化。近年来，许多模具企业加大了对技术进步的投入，把技术进步作为企业发展的主要动力。国内一些模具企业大力推广2D计算机辅助设计，同时开始使用国际通用软件如Pro/E、PDX、NX等。由于相关机构和大学的努力，中国在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了突出的成就，不仅提高了模具质量，而且缩短了模具设计的制造周期。如吉林大学汽车覆盖件成形技术研究所开发的KMAS软件、华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件模具、级进模CAD/CAE/CAM软件等。虽然目前中国模具工业取得了显著的进步，但与其他发达国家相比，在许多方面仍存在一些不足，需要及时解决。与国外模具制造相比，我国模具制造存在以下不足：(1)模具使用覆盖率和标准化程度低。虽然汽车模具标准件的使用覆盖率从20世纪末的25% 30%提高到了45%左右，但与70% 80%的国际水平相比，还有很大的提高空间。(2)缺乏大型、复杂和长寿命的模具限制了需要大量模具的现代工业的升级。我国许多模具厂的加工设备不够先进，其中精度低、使用寿命长、效率低的问题导致目前的生产能力只能满足60%左右的需求。(3)国外模具寿命短，材料利用率低。通过对大量失效模具的分析和统计，可以看出模具失效的原因有几个。由于热处理操作不当，45%，模具结构设计不合理，选材偏差，20%由于使用条件等因素，10%由于加工工艺因素。(4)模具CAD/CAE/CAM技术发展有待提高，技术推广率低。只有大约10%的模具设计应用了计算机辅助设计技术。要完全熟练地应用这项新开发技术需要很长时间。由于缺乏工艺设备和先进适用的制造设备，只有约5%的模具制造设备采用了计算机辅助制造技术。3.冲压模具的未来发展趋势模具技术的发展应服务于模具产品“交货时间短”、“精度高”、“质量好”和“价格低”的要求。为了满足这一要求，迫切需要开发以下项目：(1)全面推广计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计和制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程技术的普及条件已经基本成熟。各企业将加强CAD/CAM技术的培训和技术服务。进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展，使计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程技术在我国各地区、各企业和各研究所的推广成为可能近年来国外发展起来的高速铣削大大提高了加工效率，可以获得极高的表面光洁度。此外，可以加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削技术的发展为汽车和家电行业的大型腔模具制造注入了新的活力。目前，它正朝着更高的敏捷性、智能化和集成化方向发展。(3)模具扫描数字化系统高速扫描仪和模具扫描系统提供了从扫描模型或实物到加工所需模型所需的许多功能，大大缩短了模具的开发和制造周期。一些快速扫描系统可以快速安装在现有的数控铣床和加工中心上，实现快速数据采集，自动生成各种数控系统的加工程序和不同格式的CAD数据，用于模具制造中的“逆向工程”。模具扫描系统已成功应用于汽车、摩托车、家电等行业。我相信它将在“十五”期间发挥更大的作用。(4)电火花铣削电火花铣削技术也称为电火花加工技术。代替传统成型电极加工空腔是一项新技术。它是一个简单的管状电极，以高速旋转来处理三维或二维轮廓。因此，不再需要制造复杂的成形电极。这显然是电火花成形领域的一个重大发展。国外已经在模具加工中使用了这种机床。预计这项技术将得到发展。(5)提高模具的标准化我国模具的标准化程度在不断提高。据估计，我国标准模具的使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般占80%左右。(6)优质材料和先进的表面处理技术为了提高模具的使用寿命，选择优质钢材并应用相应的表面处理技术是非常必要的。模具热处理和表面处理能否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。除了改善模具表面处理，先进的技术，如气相沉积(TiN，TiC等。)和等离子喷涂。(7)模具研磨和抛光将实现自动化和智能化模具表面质量对模具的使用寿命和零件的外观质量有很大的影响。研究自动化、智能化的磨削和抛光方法，取代现有的手工操作，提高模具的表面质量，是一个重要的发展趋势。(8)自动模具加工系统的开发这是我国的长期发展目标。自动模具加工系统应具有多台机床的合理组合。配有配套的定位夹具或定位板；有完整的机床数控库；具有完整的数控柔性同步系统；有质量监控系统。4冲压模具的应用4.1汽车冲压模具标准件的应用随着全球汽车市场竞争的加剧，为了降低新车开发成本，福特和菲亚特等外国汽车制造商在中国设立了模具采购中心。通用汽车关闭了其五家模具厂中的四家，并转向中国采购。与此同时，一些国内制造商已经出现了承担世界汽车模具生产的能力。国际汽车巨头加大了在中国的采购力度，导致中国汽车覆盖件模具出口量快速增长。汽车冲压模具标准件是模具的重要组成部分之一，其采购量约占模具原材料采购总量的20%50%。从使用频率来看，冲压工具、弹性元件、导向件、连接件、升降工具等的种类。占模具零件的绝大多数。从采购量来看，滑动凸轮、氮气瓶、导向产品、电子线路等类别占据了模具采购成本的绝大部分。4.2现代冲压模具在机械零件精加工中的应用在机械加工技术中，传统的机械加工方法随着我国工业生产技术的不断提高，机械制造业的生产技术和生产设备也在不断更新和完善。冲压模具通过压力实现机械零件的加工和制造，不同于其他机械零件的加工和生产方法。冲压模具为机械零件的精加工创造了许多优势。根据机械零件加工方法的不同，现代冲压模具可分为冲压模具、剪切模具、弯曲模具、成型模具、压缩模具等。冲压模具的不同冲压加工方法具有不同的加工优势，不仅可以降低机械零件的公差，提高机械产品的加工精度，还可以降低机械生产成本，提高企业的经济效益。因此，冲压模具在机械生产中的地位是其他机械生产设备无法替代的。冲压模具的冲压加工提高了工件的加工速度，操作方便，安全性高4。5摘要我国冲压模具行业得到了令人满意的发展，但总体来看，发达国家的技术水平还存在一些不足。为了把中国建设成为一个工业强国，模具工业需要找到一条立足国情、顺应社会现代化发展的切实可行的道路。这就