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盒形件冲压工艺分析及复合模设计【11张CAD图纸和说明书】

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关键词：: 盒形件冲压工艺分析复合设计 11 十一 cad 图纸以及说明书仿单

资源描述：

摘要

该套模具制造简单,但需要多套模具,效率低、流程路线太长,过程分离,更难保证零件的精度和技术要求,并且过程自动化程度不高,生产成本也非常高,已经不能满足现代机械加工的需求。所以为了解决这种问题,针对冲压工艺和矩形盒拉深过程,首先介绍了盒形件冷冲压成形过程，通过对盒形件的批量生产、零件质量、零件结构以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，等设计出三种不同的冲压工艺方案并且分析和比较的形成过程包括单一过程,复杂的过程和持续的过程也就是我们常说的单工序、复合工序和连续工序,最终确定用一套复合模完成落料、拉深、冲底面矩形孔，翻边的工序过程。精加工冲压方法,力的计算,模具尺寸和公差,和设计模具。一份详细的零件清单和所需的模具,并给出一个合理的装配图。给未来的设计提供了一个参考，借鉴执笔的成效。

关键词：盒形件；拉伸；复合模；模具设计

Abstract

The mold manufacturing is simple, but need more sets of molds, low efficiency, process route is too long, the separation process, more difficult to guarantee precision parts and technology, and process automation degree is not high, the production cost is also very high, has been unable to meet the demand of modern machining. So in order to solve this problem, the stamping process and the deep drawing process of rectangular box, introduced the process of cold stamping parts box.So in order to solve this problem, in view of the stamping process and the rectangular box deep drawing process, cold stamping process, the box parts are introduced through the quality of mass production of box parts, parts, parts structure as well as the use requirement analysis the box shaped parts of the mass production, quality components, parts structure and analysis, requirements of the study, in accordance with the use of performance is not reduced, will determine its stamping parts, three stamping process analysis and comparison of different process involves the formation of a single process, complex process and continuous process is what we often say that the single processes, complex processes and continuous processes, determined by a set of compound die blanking, drawing, punching bottom moment face process. Fine punching method, calculation of the force, mold dimensions and tolerances, and die design. A detailed list of parts and tooling required, and gives a reasonable assembly. By making full use of modern mould manufacturing technology to the traditional mechanical parts for structural improvement, optimization design, optimization of process method can greatly improve the production efficiency, this method has a certain reference value to the similar products.Provide a reference for the future design, drawing pen effect. Hope this design can be a template for future design data, also contribute to the mechanical industry in our country, makes our country mechanical industry more and more developed, the development of getting better and better.

Keywords: Rectangular box; tensile; compound die; die design

引言 1

1 分析零件的工艺性 2

1.1 模具前瞻介绍 2

1.2 盒形件零件分析 2

2 确定工艺方案 4

2.1 工艺计算并分析 4

2.2 计算毛坯尺寸 4

2.3 确定工艺方案 7

3 主要工艺参数的计算 8

3.1 确定排样和冲裁板料的方案 8

3.2 计算工艺力及初选设备 10

3.2.1 计算工艺中的各个力 10

3.2.2 初步选择压力机 13

3.2.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 14

4 模具的结构设计 17

4.1 模具工作部分的尺寸计算 18

4.1.1 落料凹模的计算 18

4.1.2 拉伸冲孔凸凹模 19

4.1.3 落料拉伸凸凹模 20

4.1.4 上垫板 21

4.1.5 压边圈 22

4.1.6 卸料导料板 23

4.1.7 凸模固定板 24

5 模具结构形式的选择 26

5.1 定位方式的选择 26

5.1.1 卸料装置与出件方式的选择 26

5.1.2 模架的选用 28

5.1.3 模具的闭合高度 28

6 选定冲压设备 29

7 模具的装配与调试 30

7.1 复合模的装配 30

7.2 凸、凹模间隙的调整 32

7.3 冲裁模具的调试 32

8 结论 33

谢辞 34

参考文献 35

引言

作为一个经过多次调查的结果，分析得出：这近几十年来，我们国家的各个领域的不同企业都存在着不同程度上的进步和改变发展水平，都在向国际模具市场靠拢，在我们国家模具行业领导的正确引导下，咱们模具行业无论是市场占有还有成为主要的产业都在倍到而进的发展进行时。我查阅资料后发现，有一份前瞻产业研究院发布的报告，上面是这样分析并预测我国模具行业今后发展的:“我国现在的模具有75％的粗加工工业产品零件、50％的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型”[[[] 前瞻商业咨询有限公司.模具制造行业分析报告[M].深圳：前瞻商业咨询有限公司，2014；350.]]。

现在，冷冲压在模具制造工艺中目前已经成为一种先进和常常使用的金属加工方法。所以说，加工并且设计冷冲压模具是现在模具制造业中很重要的一部分内容。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计[3]。在冲压设计中有一个环节叫做毛坯，在设计的毛坯展开中运用了计算机辅助设计，可以使得排样、拉深这两项工序的毛坯进行优化设计。除此之外，对冲压成形性能和成形极限的研究理论，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，通过冲压理论来指导科学阶段分析阶段的实验，使冲压到开发计算机辅助工程和智能化的方法。具有自主知识产权的设计，是完全适合中国国情，具有高水平的模具，设计师和制造商必须不断地学习模具设计与制造的最新知识，敢于创新。我国现在有很多的模具标准件，包括模具和引导，推动杆，如标准件，这为实现中国的模具行业可能的发展。

与此同时，模具CAD/CAM/CAE的这项技术在模具技术发展中是属于比较重要的地位。目前，普遍获得CAD/CAM/CAE技术已经基本成熟。CAD/CAE/CAM(计算机辅助设计、辅助工程和辅助制造)技术转变[[[] 陈辉.李名尧.吴春华.模具CAD/CAE/CAM技术的发展及软件应用[J].机械设计与制造，2011，06：.]]。美国率先将计算机技术应用于模具工业,实现模具CAD/CAE/CAM一体化系统,达到提高模具设计效果与加工质量、有效提高生产周期的目的[2]。这样子的话，我国现在的这项技术还不是很成熟，但已经走上轨道，并且未来的前景非常好，对模具这个产业来说是一次突破性的提升。作为当代大学生的我们，也需要掌握更多的知识来补充自己，不断学习。在我们的课程里面有一门学科就是关于CAD/CAM的。

本次设计的题目是盒形件冲压工艺分析及复合模设计，设计的任务主要是模具工艺分析以及复合模具设计的部分。在模具制造中的材料的选择，以满足负荷使用廉价的材料，尽可能的更先进的模具材料。这不仅可以生产出合格的模具设计，也可以充分利用现代科学技术要为发展工业提供技术支持。在对选题的分析和设计过程是通过我大学这四年来所学知识的全部运用以及通过上学期末生产实习实践所得的经验相结合得出了本次论文的内容。

1分析零件的工艺性

1.1模具前瞻介绍

首先我想要说一说我们国目前模具的发展状况，出现了那些问题或者是目前我们国家比较注重模具的哪些方面。我先从模具的质量问题谈谈我的想法：我认为模具的质量主要是集中出现在精度和寿命这两个方面中，另外也包括结构和外观这个方面下。还有一个方面就是维修和后期的保养。在模具行业的领导者们都很清楚，评判这一套是否是好模具和创新型的模具，着重于这套模具在维修这方面是不是很方便，后期的一个保养是不是很划算。那么现在我们国家按照这样的一个状况来说，主要是冲压件生产的批量不是很多，从而形成了我国冲压模具在咱们国内模具市场中在使用寿命这一方面，对待这个寿命问题，提出的解决方案和处理方法都不是很有成效，创新度不够。再加上精度达不到技术要求、所设计的结构又存在不合理、外观不好看这些问题往往会使质量这个因素成为主要问题。其次我想说一说按现在的情况来看，我国的模具行业比国外的要落后，要不先进。虽然存在着起步就差很远的情况在。但是我国也必须努力向前看，多多培养这方面的人才，多向国外学习，在现代化的大道上称为模具行业的引导着，实现目前国内外先进的自动化。使得我国模具和国际接轨。这就需要开发、整理、推进CAD/CAM/CAE这项技术。让这项技术带着我国模具行业更上一层楼。同时也要兼顾模具检测设备朝着精密、高效和多功能的方向持续发展11。最后我想说一说。在我搜索相关知识时，我知道了。先进的模具只有配备先进的压力机和优质的材料，才能充分发挥作用，做出一流产品，取得高的经济效益。相信我国的模具行业发展会越来越壮大，我国模具行业一定会很好的度过这个尴尬阶段，前面发展的道路会一直光明。

全部文件.jpg

装配图.gif

拉伸冲孔凸凹模.gif

落料凹模.gif

凸凹模.gif

全部图纸汇总 11张.gif

内容简介：: 毕业设计（论文）中期检查表（指导教师）指导教师姓名填表日期学生学号学生姓名题目名称盒形件冲压工艺分析及复合模设计已完成内容（请根据任务书进度计划认真检查）选择毕业设计题目，并查找相关资料撰写毕业设计开题报告翻译20000字外文资料设计总体思路并列提纲，开始着手设计分析，包括对确定毛料形状、尺寸和下料方式以及推料卸料方式。确定各项工序在模具中的具体布局。模具的工艺计算。模具结构设计以及计算相关结构尺寸。根据尺寸以及生产需要选择相应的冲压设备。检查日期完成情况全部完成按进度完成滞后进度安排存在困难1在分析零件尺寸上，不能正确表示零件。2如何确定冲裁工艺方案及排样方案的确定与计算，模具中主要尺寸的设计与计算，如成型零件的设计及尺寸计算（如步进、冲压间隙等）以及模具结构的设计。模具的装配与调试。最终完成复合模的设计。解决办法向指导老师进行了交流，老师给予了指导。确定了零件的尺寸。在模具设计中采用分块形式进行计算设计。从而解决了复杂的现状。利用资料文献查表，进行计算凹、凸模刃口尺寸及公差。重点在于各套模具的确定，为之后的复合模设计奠下了基础。预期成绩优秀良好中等及格不及格建议教师签名教务处实践教学科制表说明1、本表由检查毕业设计的指导教师如实填写；2、此表要放入毕业设计（论文）档案袋中；3、各院系分类汇总后报教务处实践教学科备案。编号毕业设计论文开题报告题目盒形件冲压工艺分析及复合模设计学院机电工程学院专业学生姓名学号指导教师单位姓名职称讲师题目类型理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2013年12月27日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写，或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3学生查阅资料的参考文献应在5篇及以上（不包括辞典、手册），开题报告的字数要在1000字以上。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“20040426”。5“指导教师（签字）”日期填写成在2013年12月27日31日之间的某个日期；“开题小组组长（签字）”日期填写成在2014年1月4日9日之间的某个日期。01毕业设计的主要内容、重点和难点等1主要设计内容板料的冲压成型是一种重要的金属加工方式，被广泛地应用工业生产领域中。模具是工业生产的基础工艺装备。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。利用模具设计专业知识，对盒形件进行工艺分析，给出合理的工艺方案并设计出整套模具。整个毕业设计的内容包括课题的调研,资料的搜集与消化对冲压成形进行工艺分析,提出工艺措施；确定毛料形状、尺寸和下料方式以及推料卸料方式。确定各项工序在模具中的具体布局。模具的工艺计算。模具结构设计以及计算相关结构尺寸。根据尺寸以及生产需要选择相应的冲压设备。11零件的工艺性分析结构与尺寸精度，材料的选取。12确定冲裁工艺方案生产中现有冲压工艺方案为落料，拉深，整形，切边，冲底面孔、翻边，冲侧面孔。对于需要经过落料、拉深、整形、切边、冲底面孔、翻边、冲侧面孔等多道工序制造的零件，生产中各工序分开，模具制造简单，但需要多套模具，模具套数多、效率低，工艺路线长、各道工序分离，很难保证零件的精度要求；而且加工自动化程度不高，生产成本高，已不适应现代化的加工现场要求。因此要解决的技术问题是提出一种将倒装拉深、整形、冲底面孔、翻边、冲侧面孔等多道工序，集中在一套复合的冲压模具上完成，使操作方便，节省工时，保证零件的精度，提高劳动生产率。13确定模具总体结构方案模具方案的论证、进行总体结构设计。模具类型，操作与定位方式，卸料与出件方式，模架类型及精度。14工艺与设计分析计算确定冲裁工艺方案及相关计算。工件结构分析、工艺分析、制定主要件的工艺规程、必须的工艺计算、制造工艺以及一定的技术经济分析等。15排样设计与计算计算冲压力压力中心，初选压力机。模具闭合高度的确定和压力机的校验。计算凹、凸模刃口尺寸及公差。16设计选用模具零、部件，绘制模具总装图凹模设计，凸模设计。17技术经济相关分析2重点与难点确定冲裁工艺方案及排样方案的确定与计算，模具中主要尺寸的设计与计算，如成型零件的设计及尺寸计算（如步进、冲压间隙等）以及模具结构的设计。模具的装配与调试。12准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）1了解国内现状近半个世纪以来，我国的冲压工艺和其他生产工艺一样，得到了迅速的发展。我国模具标准化程度正在不断提高，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有些单位建立了具有现代规模和先进技术的冲压生产车间，并建立了专门研究冲压技术的科研机构及专业性工厂，培养了大批从事冲压科技人员，广泛开展了冲压生产的科技及学术活动，编辑出版了各种冲压技术书籍，从而使冲压生产技术得到了迅速发展。模具是工业产品生产应用的重要工艺设备，按成型的对象和方式来分，模具大致可以分为三类金属板料成型模具（如冷冲压模）；金属体积成型模具（如锻造模，粉末，冶金模，压铸模等）非金属材料成型模具（如塑料模，玻璃模,陶瓷模等），其中使用量最大的是冲压模和塑料模，约占模具总量的80左右。冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。冲压模具成型的零件机械性能好，冲压件普遍具有重量轻，强度高，表面成形质量好的特点。因此，研究冲压模具具有极大的意义与作用。2参考文献1傅建等模具制造工艺学M北京机械工业出版社，20042高为国模具材料M北京机械工业出版社，20043凸光棋冲模技术M北京机械工业出版社,20024ATTILAMUDERRISOGLU,MAKOTOMURATA,MUSTAFAA,ETALBENDINGFLANGINGANDHEMMINGOFALUMINUMSHEETANEXPERIMENTALSTUDYJJOURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY,1996,59210175吴宗泽机械设计实用手册M北京机械工业出版社，20026冲模设计手册编写组冲模设计手册M北京机械工业出版社,19997刘航模具技术经济分析M北京机械工业出版社，2002891008模具制造手册编写组模具制造手册M北京机械工业出版社，20039刘友和金工工艺设计M广东华南理工大学出版社，199123现有设备计算机一台，CAD设计软件（CAXA等）。3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料1实施方案在进行冲压模具结构设计时，首先要在深入分析工件的结构和工艺的基础上，确定两套方案。基于工艺方案，设计出相应复合冲压模具。对冲压成形进行工艺分析,提出工艺措施；确定毛料形状、尺寸和下料方式以及推料卸料方式。确定各项工序在模具中的具体布局。模具的工艺计算。模具结构设计以及计算相关结构尺寸。根据尺寸以及生产需要选择相应的冲压设备。运用大学期间所学的专业课程知识。理论知识和课程设计及生产实习中所学到的实践知识，正确的解决冲压模具设计中的冲裁件的工艺性分析、工艺方案的论证及确定、工艺设计排样设计及具体数据的理论计算与实际校核验证、模具结构型式设计和零件加工工序设计等题目。熟练掌握查阅手册、图标、资料等参考文献。充分利用与本次题目有关的冲压设计有关的资料，做到科学的，熟练的运用。与老师和同学进行交流沟通，交换心得，取长补短。优选方案初步定为1落料，2拉深、整形、冲底面孔、翻边、冲侧面孔，3切边2进度实施计划（1）2013年12月2014年1月接受任务书、搜集分析资料完成开题报告；3（2）2014年1月2月彻底消化资料、初步确定成型方案完成外文翻译；（3）2014年2月4月设计初稿阶段，完成总体设计图、部件及零件图；（4）2014年4月5月中期工作阶段，完善设计图纸、编写设计说明书；（5）2014年5月6月终极工作阶段，图纸说明书修改定稿，整理资料准备答辩3预期提交的毕业设计资料1完成二万字左右的毕业设计说明书（论文）；在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的300500个单词的英文摘要；2独立完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文）；3绘图工作量折合A0图纸3张以上，其中必须包含两张A3以上的计算机绘图图纸；指导教师意见指导教师（签字）2013年12月日开题小组意见开题小组组长（签字）42014年1月日院（系、部）意见主管院长（系、部主任）签字2014年1月日编号毕业设计论文外文翻译（译文）院（系）专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师单位姓名职称讲师2014年5月24日模具的制造TAYLANALTAN”1,布莱恩LILLGYCYEN制造工程技术研究中心包括工业部门、焊接、和系统工程俄亥俄州立大学哥伦布,俄亥俄州,美国，TAYLANALTAN1,哥伦布,俄亥俄州,美国。摘要设计及制造模具代表着整个产业链的重要环节，因为几乎所有的大规模生产离散部分是生产过程中形成的模具。因此,质量、成本和加工完成的模具生产中很大的影响经济及批量生产零件。特别是在汽车行业。因此,模具制造商被迫制定和实施的最新技术，和一部分工艺设计包括建模、快速原型制造、快速工具,优化刀具轨迹生成高速切削和加工、机械和切割工具、表面涂层和修复以及EDM和ECM。本文从CLRP中查找资料，试模过程。是在这个领域的重大进展和实际应用。关键词模具；制造桂林电子科技大学第0页/共38页引言作者要感谢那些在这次审查论文中做回应的所有同事,即KLOCKE教授WZL亚琛,教授。TONSHOFFIFW汉诺威,韦特海姆教授,伊斯卡有限公司以色列,教授。KRUTH和LAUWERS天主教大学鲁汶教授拉希挪威特隆赫姆,盖革和教授恩格尔融通的埃朗根博士,教授。维内特在多特蒙德,利奥波德博士GFE开,雷茨尼克先生挤压磨练CORPGUNASEKERA俄亥俄大学教授,教授绿色大苹果英国巴斯大学、布埃诺教授FUNDACIONTEKNIKER弗劳恩霍夫IWUNEUGEBAUER和朗博士,教授开。也由于我们同事和感谢ERCINSM以及KLOCKE教授的同事IFWWZL,TONSHOFF教授,他帮助我们收集数据的引用和准备。此外,我们感谢我们收到的许多参与者的2001机械模具会议桂林电子科技大学第1页/共38页1背景工业产品的生产需要生产离散SUBASSEMBLED和组装，组装为子产品准备好客户。几乎所有制造的的大批量生产的模具和离散零件要求所使用的模具生产过程如锻造，冲压，铸造，注塑成型。因此,设计和制造模具和模具代表整个生产链的一个非常重要的方面。这可以如下观测所示类似于机床,模具和模具可能相比于整体，整个生产计划的价值代表一个小投资。然而,他们是至关重要的。如机床，在确定铅倍，质量和离散零件成本。制造和尝试新的模具的关键是在确定的可行性和整个生产程序的时间。例如,在制造汽车通过INMOLD内部组件纹理复杂的模具,使用COSTUP到050万美元,可能需要6到9个月的试演和健壮的使用生产过程开发设备。考虑到OEM的要求样品部分,在生产设备不生产原型,69个月之前开始生产SOP的一个新的汽车模型,模具的重要性使变得明显。该模具的质量直接影响到生产的零部件质量。杰出的例子是用于注塑透镜的模具或模具，用于汽车传动部件精密锻造。11技术的意义上面列出的观察说明,模具和模具制造的一个关键位置组件在几乎所有的产业,但特别是在运输、消费电子产品和消费品行业。模具制造影响整个生产周期的有效性,在整个生产链中必须考虑这种技术这是一个非常重要环节。模和模具制造涵盖了范围广泛的活动,包括A制造新模具和夹具。B制造模具的维护和修改。C技术援助和为客户制造原型,图11。过程开发和模具试验以及模具维护尤为重要,因为它们占用昂贵的生产设备和影响交货期。这些活动必须有非常严格的计划和完成期限。这种需求使调度在制模车间是一项极具挑战性的任务。汽车行业不断试图减少对新车型的开发时间给模具制造商带来巨大的压力,这样就需要新的生产系统2。12各类模具利用模具和模具的四个主要过程A）需要不同的技术设计和生产。B使用不同的术语,图23。例如,压铸模具有更多的深度和薄的肋腔,无法轻易比注塑模具加工。结果5倍电火花机用于压铸行业比注塑行业。另一个例子是，近50，为电火花线切割机的使用在冲裁模只有5的这些机器用于制造挤压模具。如图2所示,大型拉深和冲压模具是由加工铸铁或钢结构,而锻造模具,压铸和塑料成型是由工具钢块,涉及相当大的粗加工操作。注塑模具和压铸模具允许相当复杂零件的生产与削弱空洞的几何图形。因此,这些工具通常有多个运动幻灯片和冲头及冷却通道,使生产过程复杂化。模具是由功能（腔，插芯，冲头）和支持组件导销，支架，模板）。常常支持组件和许多洞只需要二维或2D加桂林电子科技大学第2页/共38页工,但可能需要5060的总生产时间。这一事实常被忽视,但必须考虑有效加工操作的计划。而金属切削和电火花的主要方法是用于模具和模具制造、挤压、微机械加工和化学腐蚀方法也用于制造模具为各种应用程序。产品设计开发工艺布局模具开发模具制造产品调试，使用和回收3DCAD过程模拟过程模拟激光切削有限元模拟快速模具CAD/CAM系统端组件虚拟样机技术逆向工程加工策略质量控制快速原型反向同步强大的模具开发模具逆向工程基于特征的加工链的轮廓同步工程图1模具和模具加工产品的位置生命周期1。13模具制造的经济学根据最近的一项调查4,在所有工业化国家的模具制造中面临着类似的重大问题,即1由于价格和利润率的下降,以至于需要强大力度的控制和降低成本。2要求比以前（少约50）的时间建立模具。3需要扩展的客户服务包括数据处理、建议原型零件,在过程开发援助。4缺乏熟练工人成本,导致需要向员工提供新技术的培训。5全球化导致增加外国竞争,尤其是来自发展中国家技能水平增加,工资相对较低的情况。优先级根据国家不同调查例如在北美和德国模具制造商主要关心外国的竞争,日本企业集中精力开发新市场。在所有国家,然而,接受“新技术”被公认为是一个必要的组件,可能导致创新和集成,验收至关重要。5。据悉,不仅包括新技术制造技术高速铣削,硬加工、自动化、流程建模等等而且预处理和制造后,如成本估算与控制、文档、培训和运营管理。因此,两个基本组件实现模具行业的竞争地位A）能力的人员。B利用161年优化和创新的生产技术。边界条件消隐工具材料X155CRVMO121高几何比率HS653PM小的几何形状和厚度薄的特点HMK40质量要求高硬度5763HRC通过线切割或坐标成型磨削生产注塑模具和压铸磨具桂林电子科技大学第3页/共38页材料高深度/小半径40CRMNMO7非常高的质量要求X38CRMOV51使用细而长铣刀伸强度R10001500N/MM2主轴转速和控制器的性能有很高要求硬度4858HRC铣削和电火花加工拉深模材料扁平的几何形状/大半径GG25CRMO未知匹配许可GGG70锌基压铸合金上主轴转速，进料速率和控制器的性能高要求硬度220270B30通过铣削可能悉数加工图2在模具和模具工件特征3。对于一个成功的制模操作，成功的模具制造商的建议，它是必要的1、建立量化成本估算的方法。在这个行业成本估算通常基于“过去的经验”和“感觉”的模具制造商,与“相似的”模具。由于估计的准确性,可能决定利润或损失,可能在20以下7。2、确定模具制造的整个过程链,从调查到交货给客户。3、识别所有成本参数和量化成本因素,最终通过回顾历史数据收集对工作时间、合同、成本会计。4、建立一个合同的基础上,项目合同不只是提供额外费用8。为了保持期限,关注合同的初始化,而不是模具的装配,涉及到相当多的人力和很难改变一个时间表5、向客户提供服务主要在年初数据管理和生产过程中,也在过程开发复杂的模具,可能需要相当多的试验时间。成功的模具制造商质量是给定的。工作的时间进度,或存储时间,可以较低的批量生产的一个重要因素,如模具。在这个应用程序中据估计,70的“总生产时间”由存储时不添加到产品价值。这种情况只能通过提高加工能力,提高机器利用率,奥兰德提高部分的效率处理操作9。减少工作的时间,许多商店已经分离无干涉刀位轨迹生成高技术死于工程和模具的设计。而后者是工程部门完成的,刀位轨迹生成完成车间的机器上的操作员。2模具和流程设计在使用模具或模具制造离散部分,这部分设计必须符合这一过程以保证生产高质量的零件在低成本和短交货期。因此,同时部分和过程的设计,这通常是在实践中并非如此。这个目标只能通过设计师与产品之间良好的沟通工具,可以在桂林电子科技大学第4页/共38页不同的公司OEM和供应商位置。原始设备制造商一级供应商下级供应商图3CAD系统扩散链10。使用不同的CAD系统和供应商沟通在供应链进一步复杂化。图3中,来自10,显示了CAD系统的扩散在前三层的北美汽车工业。因为模具和模具制造企业往往是三或四线供应商,可靠地将CAD数据的“互操作性问题”之间的公司在这个行业尤为突出。众所周知，设计实际上只占一小部分，5到15的一部分，总的生产成本。然而，在设计阶段作出的决定已在制造和生命周期成本的一个产品的深远影响。除了满足功能要求，该部分的设计必须考虑A）选定的制造工艺及其局限性，B）设备和模具的要求，C）过程的能力，如尺寸，几何形状，公差，和生产速率，和D）处理条件下的物料特性。通常的设计需要一个新的现有的流程工具、改性发展。在这种情况下模具发展和尝试可以长或更长的时间，为模具制造所需的时间。组装准备几何部分,通常以电子形式,必须用于开发模具或模具几何图形以及选择工艺参数。图4所示,使用锻造为例,信息的流动和活动在计算机辅助模具和工艺设计11。过程,如冲压、热、冷锻可能需要几个操作从最初简单的钢坯或空白表,直到完成一部分。因此,可能需要几个模具。在流程,传入的材料是无形的,如粉末压实、注塑、压铸、一套模具或模具设计。模具设计本质上是一种体验式的活动。然而,很明显增强利用流程建模技术1、估计材料流动和模具应力。2、建立最佳工艺参数（机和挤压速度，模具和材料温度，保持压力，时间等）。3、模具设计的特点，有必要执行过程（锻造，草图在冲压，压料面和拉延筋在注射成型中的浇口和分流道和压铸）。桂林电子科技大学第5页/共38页4、确定产品和模具尺寸的预测和消除缺陷，而一个强大的过程中获得调整工艺参数。过程建模中的应用，采用三维有限元法为基础的软件，现在被认为是常规的（I）永久模具和压铸，（II）注射，注气，压缩和吹塑，和（III）金属板材成形。在锻造，而二维模拟被广泛的应用，三维应用程序被引入先进技术公司。研究正在进行“反向模拟法”设计的锻坯12。有限元仿真结果的例子是在锻造和冲压图6115图见。在金属切削有限元模拟中的应用已受到许多公司介绍，但它仍然是在RBD的阶段。最有可能的是，这个应用程序将被广泛接受，在接下来的两到四年，还扩展到了金属切削操作完整的三维模拟。之前，他们可以应用在工业环境中，仿真过程中必须进一步发展。A复合聚合物成型（模内层压，玻璃纤维增强聚合物基复合材料的压缩成型）。B）的夹心板的金属材料。复合材料的变形规律的公式表征代表相当大的技术挑战和仍在发展阶段。3原型和快速模具31添加剂制造和快速成型模具和模具生产添加剂的制备方法通常被称为“快速原型（RP）类”或“实体自由成形制造”（SFF）过程有相当的发展在过去的十年。虽然他们最初销售作为辅助设计的可视化和成型技术，近年来这些技术的最有前途的应用已经在净形模具快速制造领域过程。一个优秀的评论是在第四十八次大会13CLRP主题的论文。桂林电子科技大学第6页/共38页图4产品流程图，模具和工艺设计（例如锻造）11图5汽车曲轴锻造三维有限元软件模拟11。所有的当前使用的过程遵循相同的基本序列步骤构建一个组件。这一过程桂林电子科技大学第7页/共38页始于CAD实体模型的一个部分或工具插入,这通常是转移到RP机器STL格式。这个数据结构减少了实体模型定义一组三角形面表面的部分。这个STL文件然后“切片”电机控制器软件,最初是一个三维对象转化为二维层的有序集合。然后是重建的,一次一层14图6在冲压有限元仿真的例子。通过优化压边力BHF控制,有可能形成一个无皱纹的一部分11。RP工艺不同形式构建材料使用的特定方法,以及构建材料本身。到目前为止,最常见的建设材料是液体有限元,一个挤压固体熔融烧结。用于形状的原材料的技术通常使用LASERACTIVATED化学变化有限元,激光烧结镜头,SLS,挤压FDM,或一个粘合剂粘结剂3D打印。RP工艺不同，使用特定的方法形成的建筑材料，以及在构建材料本身。到目前为止，最常见的建筑材料是液体（SL），挤出的固体（熔融烧结）。该技术用于形状的原材料通常使用激光激活化学变化（SL），激光烧结（镜头，SLS），挤压成型（FDM），或粘合剂（3D印刷）。32设计和可视化工具新发展桂林电子科技大学第8页/共38页在RP市场的主要推力是低成本的3D打印机”的发展，这是专为办公使用，并专为可视化辅助部分设计师。所有这些过程的目的是为低成本成型方法生产相对脆弱的部分，允许一部分设计师产生一个快速设计迭代步数，并以较低的成本。这些过程不是目前能够生产零件能够承受重大压力。33快速生产模具快速模具和模具使用添加剂的生产流程可以减少时间和成本将新产品引入市场的大幅减少设计迭代和成型周期。添加剂过程也有其他优势,比如建立保形冷却线在模具型腔的能力,和一些系统的定制材料属性的一部分,因为它是建立。“快速工具”的概念包括三个不同阶段原型工具,“桥”的工具,工具有限公司生产运行。原型工具正是其名称所暗示的死亡或模具设计来测试一个新的组件设计,新材料,或者一个新进程。在这种情况下,工具本身并不打算生产超过几百个零件、刀具寿命,循环时间,一部分弹射通常不是设计问题。慢得多周期和手动弹射通常用来简化工具设计和节省宝贵的时间和生产原型工具。因为原型工具的成本可以并入总加工成本和摊销在整个产品生命的最终产品,成本不是一个主要关心的。另一方面,产品开发约束要求的时间生产工具必须很短,通常只有数天或数周。“桥工具”是应用于模具和模具设计成持续或许成千上万的产品周期。这些工具允许一个新产品进入市场初期,虽然仍在制造生产工具。虽然这些工具不需要生产工具的耐用性,并且可能不是优化的工艺参数,它们必须能够承受数千周期,同时生产级公差。同样,这些工具的成本可以并入整个生产运行的总加工成本。最后，最苛刻的应用工具的短期生产运行。与精益生产和大规模定制的到来，需要制作工具，可以在小批量生产的质量部分，这样做的成本效益，已经成为许多行业的一个重大问题。通常它是不清楚是否是更好的建立一个单一的模具或模具生产数量有限的部分，在过去的几年里传播，还是建立更便宜，不耐久的工具，抛弃它在每个生产周期的结束，并建立一个新的工具，当另一个生产运行计划。这第二种观点认为，“模具数据”作为CAD模型转向功能的工具变得越来越复杂和耗时少的方法，有一点是要从一个非常昂贵的工具获得生产数量有限的部分。更好更便宜的工具和丢弃另建，每一次新的生产运行是必要的。为本的理念成为更广泛的接受，工业部件建造小很多，如军事和航空航天，可能更倾向于采用净成形过程。ROSOCHOWSKI和MATUSZAK15提出了快速模具的分类过程,如图7所示,基于实际使用的工具,而不是使用特定的流程。他们快速加工过程划分为三个主要群体那些用于铸造生产模式,这些用于生产模式对软、硬工具“间接”工具,和那桂林电子科技大学第9页/共38页些生产生产工具直接由RP方法“直接”工具。很好地概述当前的工业用途数中给出了这些技术16。铸件图样虽然为铸造生产模式不是一般被视为“快速工具”,事实上,几个RP工艺应用于模式砂铸造、熔模铸造、包括FDM熔融沉积造型,SLS选择性激光烧结和LOM分层物体制造。模式通常是蜡,但复杂的模式从聚碳酸酯的SLS烧结过程也被使用15最近,一种新的方法开发生产大型15075M3砂快速模具和核心。这种技术使用一个喷墨技术喷砂粘合剂层,其次是反应物,放下选择性,导致一个精确,强壮,砂型或核心。这个过程比选择性激光烧结,据说快十倍,还可以创建对熔模铸造蜡模型17。RP方法也被用来形成模具生产泡沫模式低泡沫铸造过程。相当复杂的技术在汽车行业生产模具用于聚苯乙烯泡沫模式利用LOM、RTV硅胶,高温铝填充环氧树脂。LOM和RTV硅相结合产生了一个模型，给出了一个复杂的部分18优良的表面细节。间接方法在注射成型中的RP工艺是最常用的生产的模具插入模式，与流道几何连接。该模具插入填充硅，这就允许固化。硅正然后用于铸造环氧工具，它通常可以承受几百注射成型周期。由于环氧模具的部分，他们可以提供数量有限，有找到其他技术来铸造的工具来自RP方法大师在行业很感兴趣。一种方法是由一个汽车制造商发展到陶瓷模具喷熔工具钢，这是从RP模型制作。到目前为止这个方法是用来产生比较小（600毫米600MM）的工具集。然而，工作正在取得进展，扩大汽车车身板17生产钣金工艺模具。另一个相关的方法被称为快速凝固。它包括喷涂熔融金属，在这种情况下H13工具钢，对陶瓷大师。那所得到的工具钢壳显示出优良的强度，硬度的方法，要求开发商，和表面光洁度。第一个工具产生的这个过程是由于去200119在七月在线。其他几个技术使用SC称为“间接”方法在金属制品的工具集。这些方法几乎都被应用于注塑模具，由于相对良性的生产环境。安斯利和龚在滑铸造不锈钢模具采用RP大师的模具20的方法报告。韦弗等人。报告在法生产工具的模型集。有机硅树脂作为中间材料，与金属粉末和聚合物泥浆再铸全硅。固化后，该工具是脱脂和烧结，产生一个工具集的性质接近硬化工具钢21。一个类似的过程中已经使用了好几年。它使用一个专有的三种金属混合材料，使硅酮大师。这种技术细节可在22。桂林电子科技大学第10页/共38页直接的方法这些过程都使用RP技术制作的模具或模具直接从CAD模型，而无需使用额外的图形转移技术。直接加工最常用的方法涉及一个“绿色”的一部分，是通过选择性激光烧结（SLS）或三维打印（3DP）方法。SLS23沉积一层覆膜金属粉末，然后用激光选择性烧结。随着三维印刷一层粉末首先被沉积，然后粘合剂，粘合剂的选择应用。基于粉末的主要优点是系统的，粉的，不是用来形成部分提供了悬挂结构支持。在这种方式中，随形冷却通道和削弱可以创建不需要额外的支持材料。一个很好的概述最近的工作削弱可以创建没有额外的各种直接加工方法需要在24。在最近的概述的发展直接工具使用SLS加工过程,KLOCKE指出精密的百分之的毫米现在是可能的,以实现表面装饰经过后处理R,15点或更好。相当复杂的部分可以用这些工具25。大量的工作已经进入了选择性激光烧结（SLS）作为一个过程建立模具直接从CAD模型。细节可用于板材成形模具26，DTM快速钢过程27和快速模具的过程28。此外，RBD的发展进一步提高SLS过程本身，特别是对粉末沉积29和影响的激光功率和扫描速度对表面沉积30孔隙微观结构。全面实用的快速原型和快速模具的审查在最近的一次发布14。4凹、凸模/芯加工参与制造注塑模具的典型步骤如图831。一个注塑件的成本构成图9中给出的。这个例子说明了相当大的成本降低的潜力存在于粗、精模具加工。41刀具路径的生成和优化今天几乎所有的模具制造商使用高速切削加工（HSC或HSM）在凹、凸模制造。HSM不仅需要特定的机床（刚性，高主轴转速，进给速度高，软件与前瞻能力，较高的加速和减速）和切割工具（各种复合涂层，刀具刃的几何形状，高性能的刀具材料，即PCBN陶瓷超细碳化物）而且专用数控刀具路径编程策略。这是目前公认的不仅是研究机构也通过各种CAM系统供应商。设计（塑料零件的几何形状）通过OEM或注射腐朽过程模拟（模具）的注塑机或模具制造对模具钢块先粗加工，通过钢供应商型腔的粗加工（铣，钻）的模具制造半精加工和精加工（铣，电火花加工的模具制造商）抛光和装配，模具制造商尝试完成模具，由模具制作桂林电子科技大学第11页/共38页预生产资格，由模具制作，注塑机和OEM图8操作参与制定一个典型模具31。图9成本组件制造汽车注塑部分的一个例子假设250000个零件生产在一个钢模具31。芯片负载和切割速度常数关于这一主题的早期研究集中在工具的优化路径的三维铣削雕刻表面与球头钢厂。基本方法是保持切割速度和芯片负载大约持续通过控制主轴转速和进给速率。计算机代码开发,基于这一原则,允许减少铣时间2030,根据模具几何同时增加铣刀刀具寿命32、33。最近,过程模拟和加料速度保持恒定的芯片采用负载已经开发和应用于五轴数控加工雕刻表面使用环以及球头立铣刀刀具34、35。特别是在粗铣操作进给速率采用有助于避免不可接受过度工具挠度和偏离理论设计图面。五轴铣削仿真允许操作员检查不同的铣削策略的影响和改进过程的可靠性,同时降低加工时间。五轴铣削数控程序优化的模具和模具也建议36。在这种方法中使用多个流程模型的技术优化数控程序。一个软件模块开发,扩展了商业CAD/CAM系统的功能。数控五轴加工的刀具轨迹生成也被优化的一个研究小组37。这种“扩展CAM系统”对多轴铣集刀具轨迹生成、转换和轴数控仿真。每个生成的系统执行立即验证刀具位置,以防发生碰撞时如机器和部分之间,它需要适当的操作运用避碰算法。因此,五轴加工的系统便于使用,并允许工具的变化倾向在刀具轨迹生成期间为了实现最佳的组合扇贝身高、工件精度、表面粗糙度和加工成本38。切割速度的影响和超前角在球头铣削刀具磨损也调查在最近的一项研究39策略优化数控程序也进行了综述。结果表明,通过应用适当的硬铣加工策略,可以实现高达30的成本节省。桂林电子科技大学第12页/共38页一些刀具路径的优化策略正在实施的HSC机床40控制器。在球头立铣刀铣削，恒定的主轴转速可以产生各种表面速度取决于对工件的刀具接触点。有效的刀具半径（RI和RZ）和接触角的变化，（切削速度在恒定转速的影响），如图10所示。特征的建筑CNCMACHINE控制器可以计算基于刀具路径的角度球接触半径和覆盖的主轴转速保持恒定的切削速度在三维铣削。因此，主轴速度伺服控制的参数，如X，Y，和2个运动。此外，进给速度进行修正以保持恒定的切削载荷，类似于R而跨过的距离”,“,通常远远低于所选择的切削速度,基于主轴转速和刀直径。在硬铣工具圆角半径的尺寸约30点粗,10点完成,芯片的厚度大约25到50点粗和已经成立10点完成非常小。因此,它是必要的估计与实际切削速度和工作,这估计是对名义切削速度的18倍,为了确定一个可靠的工艺窗口,如图21。因此,基于经验数据完成槽加工硬化工具钢,典型的切削速度VC300RDMIN,可以增加了风险投资500RDMIN。在另一个例子,通过增加芯片负载估计H1点切割速度翻倍,可以四生产力52。图21几何条件和比例”的数值随切削速度，V，因素，功能跨越距离”52。桂林电子科技大学第23页/共38页应用的高速硬铣削加工要求粗必须进行一个大型金属去除率和B结果的机械加工面很近终点几何和叶子一个相对统一的完成机械加工余量005到05毫米。因此,有效的应用HSM替代插入几何图形。工具与圆形或八角形的插入,可比深处的大幅削减,雕刻表面轮廓比圆柱铣刀反过来最有效的侵吞和开槽53。轮插入提供最大力量和代表一个优秀的解决方案不同的铣削条件54。这些插入的芯片厚度随深度削减和加料速度必须达到合适的芯片厚度增加,金属去除率。应用的高速硬铣削加工要求粗必须进行一个大型金属去除率和B结果的机械加工面很近终点几何和叶子一个相对统一的完成机械加工余量005到05毫米。因此,有效的应用HSM替代插入几何图形。工具与圆形或八角形的插入,可比深处的大幅削减,雕刻表面轮廓比圆柱铣刀反过来最有效的侵吞和开槽53。轮插入提供最大力量和代表一个优秀的解决方案不同的铣削条件54。这些插入的芯片厚度随深度削减和加料速度必须达到合适的芯片厚度增加,金属去除率。模具加工需要广泛的选择，为大型和小型面对刀具地区，加工深墙和肩膀，以及加工长，既深且窄槽55。因此，工具是必要的投入或斜坡下操作，铣，以及钻井包括深钻，铰孔，攻丝、倒角。主要结构面，肩，和铣槽包括平坦的正面插入，插入地面和模制芯片机和螺旋，与改性前、后面临的非平面的插入，并提供改进的性能。工具生产商提供端与米尔斯不同的仿形铣床操作可互换的头。螺旋切削刃的概念，最近开发的，用于固体铣刀以及插入，如图22。该几何体和螺旋曲线刃以及弯曲的前、后面临的工具上的恒定的耙和间隙结果在铣削。此外，每个切削刃逐渐渗入与切削力逐渐增加工件。平方，多用螺旋刀片适用于90度肩，面对开槽55。图22螺旋刃的概念55。八角插入、图23为铁道部经济面临提供切削刃,承担,开槽,开槽倒角的应用桂林电子科技大学第24页/共38页程序。这些插入基于“增大化现实”技术可提供一系列的萧条减少芯片之间的接触面积和插入倾斜面,插入A减少热流,B减少摩擦,C提高刀具寿命。图23展示了示意图的热量流入和工具。热产生的摩擦和变形从卷曲芯片流入工具和水平箭头所示。萧条的工具减少工具/工件接触和热流的工具。此外,斜箭头所表示的示意图,对流热损失的工具也增加。据称,积极的倾角,结合这些萧条也会降低切削力,提高芯片流。如图24所示,八边形和圆形插入可用于各种铣削应用程序。通常约8毫米直径,球鼻铣削刀具由亚微米衬底提高韧性和PVD涂层TICNTIAIN硬度和高耐磨性。对于大直径铣刀,插入和越来越多的使用。高速铣削切削速度较高,通常建议固体铣削刀具。然而,在某些情况下,螺旋夹紧或叶片类型插入也可以使用。工具材料和涂料工具范围从12毫米到35毫米直径，硬质合金刀片的工具被证明是有效的。TICN涂层有足够的加工模具钢小于42HRC，TIALN涂层用于42HRC以上。对于直径12毫米的工具而下，亚微米硬质合金与8至12的钴TIALN涂层是最适合的。它也注意到，由不同的供应商提供的工具之间的质量差异已经减少9。图23槽型芯片供改善刀具寿命55。桂林电子科技大学第25页/共38页图24用八角形和圆形刀片55多功能铣选项。其他的调查中得到了相似的结果。结果发现，在使用TIALN涂层，刀具寿命增加然后减少与增加的TI/AL比。钛/铝的最佳组合为035（TI）到065（铝）。该涂层（钛035铝065N）提供了更好的刀具寿命比类似的高速铣削条件下加工57HRC模具钢TICN，图2552。CBN硬车削的应用是众所周知的。过程有可能降低制造成本通过消除或减少研磨和通过消除润滑剂的使用。为了实现PCBN的潜力,努力将必须考虑的各个方面,包括机床、保持工作,工具补偿,插入材料等级和边缘质量和稳定性56。这些问题以及可实现的表面完整性和准确性形式综述了最近出版57。工具持有人在高速铣削主轴转速高，刀柄平衡是避免刀具过早失效和获得良好的表面光洁度很重要。用完的建议是小于5时。经验表明，每个晚上10点跳动，一般来说，刀具寿命降低约百分之50。因此，热缩持有人是最好的，容易平衡而液压桂林电子科技大学第26页/共38页卡盘在中等转速的58是可以接受的。此外，它是必要的，刀片和刀柄具有更好的尺寸公差。该工具的长度影响刀具的动态行为，尤其是在刀杆的长径比超过三比一。因此，随着刀具的柄长刀具寿命降低。显然，刀柄应尽可能的短。插入的形状也影响振动通过改变切削刃角工作。轮插最易产生振动而导致45”角振动54最倾向的插入。图25粗铣刀具磨损TICN57HRC模具钢（左）和TIALN涂层（右）52。建模的加工操作最近它出版的回顾和总结了无数的建模技术来预测力，温度和车削切屑形成，铣削，和其他金属切削操作59。所有可用的模型中，基于有限元方法的金属切削过程建模似乎对加工工艺参数的预测提供了巨大的潜力。这种方法还处于发展阶段，它是可行的今天只有二维芯片流分析，它的温度，流屑，刀具磨损估计有很大的潜力，在加工过程中的残余应力和微观结构的变化。作为一个例子，最近的研究，应用有限元分析二维加工预测,A）连续的锯齿形切屑的形成60，61。B）的制备包括锋利边缘的影响，磨练和天朗的边缘，C）在工件的温度，不同的切削条件下切屑与刀具。D）估计与未涂层硬质合金刀具刀具磨损和切削力。E）。图26显示了计算特定切削条件下的温度分布。（工件P20钢（30HRC），工具未涂层硬质合金WC，VC150米/分钟，F0105毫米/转，倾角O”，后角6”，边缘半径0020MM）图27说明了刀具刃口半径在磨练工具应力状态的影响。结果与实验数据进行比较，表明切削有限元模拟可以预测简单的切削条件下，工艺参数。此外，初步三维模拟过程，但需要大量的计算资源，表明有限元法将很快成为一个非常强大的过程仿真工具，选择最佳的切削条件下，刀具材料和涂层刀具的磨损，以及复杂的铣削操桂林电子科技大学第27页/共38页作中所遇到的模具制造。图26预测的温度分布的有限元模拟最大刀具温度为605C，最大工件温度为601C61桂林电子科技大学第28页/共38页图27在一个边缘锋利的工具，有效应力对刀具边缘制备的影响，通过有限元模拟61估计。46激光在模具和模具制造中的应用激光表面处理已被使用在许多工业应用，提高模具的磨损特性62。在这项技术中，在模具表面的有限区域熔化，利用高能激光辐射。“路径”是由相对于激光束的工件的进给运动创造了。几个轨道铺设在一起。一系列不同的材料，选择所涉及的特定的应用程序可以用粉末状硬化和涂层的模具的特定部分，如图28所示。适用于合金的应用材料，如碳化钨/钴合金，WCCR，TIC和VC。钴和镍的合金，通常用在涂料中的应用。合金的深度，可以实现的范围从03到08毫米，允许激光加工模具精加工。激光表面处理技术已被应用于修复，恢复，和模具的需要较小的表面改性使用直接金属沉积过程重构。一种工业激光与粉末材料是用于创建和配置的完全致密的部分或层直接从CAD文件63。激光模具的维护和改进不仅包括模具表面修复和应用改性也是局部激光淬火，表面涂层和激光合金化和分散39激光技术也适用于小模具制造。一个100WYAG上切割机提供了一个直径为01MM的激光束，可以精确地控制在范围广泛的材料，机腔，包括陶瓷64。使用专用软件，激光脉冲控制蒸发约5层的材料，导致表面光洁度在1到2点。材料去除率为13000毫米/分钟的工作包络线约为406毫米305毫米559毫米（X，Y，Z）。最大加工深度为10毫米。另一个模型（15千瓦，12000转主轴）结合激光粗加工逆铣精铣。桂林电子科技大学第29页/共38页图28激光表面处理62。5模具表面和模具寿命传统的制造工艺（电火花加工，激光束的材料去除（LBM），高速切削和硬切削HSCIHSM）极大地影响制造模具或模具的表面完整性，即1。宏观和微观表面质量，精度和粗糙度2。次表面微观结构和组成3。次表面残余应力,4。表面和次表面显微硬度。这些问题已经在一个很好的研究准备CLRP65。条件（表面形貌，传热，摩擦）在模具/材料界面不仅影响表面和成品的外观也影响的工艺条件，特别是在金属成形，即锻造和冲压件。因此，模具的表面光洁度和涂层是非常关键的润滑和金属流动以及模具寿命。最近的一项研究调查了准分子激光治疗铸铁、陶瓷表面的影响，为板料成形模具，在摩擦学行为66。研究表明，采用该技术产生的微结构，提高了对陶瓷表面的润滑条件而不是金属。然而，几何（广度和深度）的纹理的强烈影响的结果。冷锻模具寿命和可靠性是影响过程的经济非常重要的两个因素。硬质合金刀片的使用，在行业内冲头和涂层是降低冷锻加工中刀具磨损的标准程序。使用过程中的金属流动和工具估算技术建模强调今天可能设计冷锻模具使应力集中，消除模具和冲头的疲劳寿命。有限元建模的冷锻的生产应用锥齿轮和等速万向节（CVJ）组件已在早期的出版物描述67。最近，一个所谓的SVL（强度与负载）的概念相结合的证明方法与统计分析过程数值模拟预测的刀具寿命68。的概念已被应用，已被证明是提供合理的结果。它也表明，刀具寿命预测精度取决于可用性和输入参数的质量，为实施必要的实验室方法。在热锻模具寿命是以磨粒磨损导致。A）主要影响好的表面光洁度。B）的锻造零件公差尺寸。因此，了解和控制在热锻模具的磨损在确定的热精锻工艺技术和经济可行性是非常关键的。广泛的调查，对这一课题进行了，有助于获得可观的洞察这个复杂的现象在热、温锻69刀具磨损。模具的磨损可以减少模具的寿命可以通过表面处理技术的改进。传统的方法，如火焰淬火，渗氮，渗硼，和表面的高温合金模具表面焊接是众所周知的48激光加工产生的表面层，在第47节中讨论的，还生产耐磨表面是冶金结合的表面。激光表面处理的其他应用包括无失真的激光淬火，表面合金化，和功能层使用激光涂层的一代。这些技术提供了潜在的。A）结合表面处理成模具的生产链，从而降低了总的生产时间70。B）进行模具快速修复，这在保持生桂林电子科技大学第30页/共38页产和保持方面是非常重要的处理设备运行39。模具抛光是劳动密集和费时。高速铣削操作减少模具抛光在某种程度上，在某些应用中的需要，主要是在锻造和冲压模具。注塑模具和冷锻和挤压模具，然而，仍然必须抛光，获得理想的金属流动和指定的表面光洁度对成型和锻造产品。为模具自动抛光极好的过程就是所谓的“磨粒流”的过程71，,用于模具和模具在世界各地的商店。高速铣削加工中的应用可以获得良好的表面光洁度，在一个可接受的加工时间。然而，仍有应用在模具的手工整理是必要的。在这样的应用三轴或五轴数控模具的表面磨削是更符合成本效益比手工加工，图29。一个研究结果自动研磨模具可总结出3轴磨削接触条件下，磨削力的大小，质量地面和砂带磨削大型模具相对较大的表面曲率的应用72，73图29数控磨削的雕刻表面72。6非传统加工模具而高速工具钢的加工硬化继续引起人们极大的兴趣，电火花加工仍然是一个在模具制造业中不可缺少的过程。电火花加工和其他非接触过程如ECM和混合过程的继续发展，无论是在加工效率及其对难加工金属和几何形状产生精确的模具的几何形状的能力。在过去的十年中，增加的电火花加工过程控制具有更高的加工精度提供了，桂林电子科技大学第31页/共38页随着对工件的损坏，降低和减少加工时间。同时，电火花加工工艺已成为集成在总的模具制作流程更紧密，从而增加了使用中的“灯线割放电加工出”模式74。61先进的电火花在电火花加工将永远无法在去除率切削金属的竞争，近年来计算机和控制技术有了很大的提高切削速度的线割放电加工。电火花线切割的切割速度已超过在过去的20年增长了800，而该切削速度也明显增加75。同时，电火花机床制造商减少了电火花加工后的表面损伤的严重程度，再铸层为1或2时薄。模糊逻辑和其他先进的控制逻辑使用几年来一直是一个行业标准。过程控制器也受益于计算机速度的提高，以及。现在可以买电火花机的控制回路在几微秒的顺序操作，可以快几个数量级比典型的放电。机器的机械设计也在过去的十年里大大提高。直线电机介绍驱动轴在该电火花线切割机具有LED大大改善机响应过程的不稳定。75，761加上超快控制器操作在2微秒的控制回路和玻璃表直接测量机器的轴运动，直线电机，使电火花机对过程的不稳定性，迅速做出反应，从而提高处理速度和工件的损坏的风险降低。而机和控制器的动态保持稳定的过程中的作用是至关重要的，其他研究人员已经考虑改变介质来实现同样的结果，电火花加工的特点。77实现的侵蚀过程中的更大的控制一个有趣的方法，包括混合添加剂，如硅，铬，或石墨介质在该电火花加工，提高过程稳定性。76，651个主要的机床供应商市场这一技术的缩写“DDM”，即“弥漫性放电加工”。他们声称，添加剂的使用可以导致在一个更精细的表面光洁度，同时保持金属去除率。78研究有前途的领域包括电火花加工陶瓷79为毛化模具表面80电火花加工的使用，和几个混合电火花加工/ECM的发展机会，这将在下一节更充分的体现。62ECM和电火花/ECM混合虽然从未实现了电火花加工的重要性，电化学加工（ECM）仍然是一个有吸引力的“非传统加工方法的各种应用。对这一领域的最新进展很好的概述是81。在模具制造，ECM被预测机的特定腔高精度工具的确切形状限制的困难。RAJURKAR和他的同事们应用轨道的刀具运动传统的ECM提高加工精度，以及使用的脉冲电流，钝化电解质82。最近，在结合电火花电解在一台机器上一些努力已经出现。83，84，851，这种做法无疑能精确保持相对定位，移动工具和工件的问题，但增加了保持电火花加工介质和细胞外基质的电解质混合问题。德席尔瓦和麦古，另一方面，似乎不仅在混合电火花加工/ECM过程，而且在他们称之为“电蚀4桂林电子科技大学第32页/共38页溶解加工”，其中一个脉冲功率源产生的放电中的电解质水溶液，然后通过脉冲电解加工周期86。63微机械加工与电火花电解在纳米和微米尺度创建工程结构的兴趣不断增长非常迅速。在纳米尺度的工程在很大程度上仍然是以硅为基础的光刻领域，也有能够经济地从塑料，金属制品成分相当大的兴趣，在空间尺度小于一毫米的陶瓷，但大于1时。87而MICRC注塑有可能在这个领域88吸引了最多的关注，其他研究人员在工作中适应净成形工艺如压铸和金属成形微型应用89。本主题的全面审查在90，91。无论是电火花电解过程也具有微加工也有缺点。电火花加工工具磨损快的加工过程中，导致一些不确定性在金属切削刀具的确切形状。它也不可能精确地控制侵蚀区，导致过的高纵横比的腔孔锥。此外，由于在放电泡沫蒸汽压力，以及静电和电磁力引起的工件加工时可以失真非常小的特点。EDM和ECM过程也具有缺点微加工。电火花加工工具迅速穿在加工过程中,导致一些不确定性有关的确切形状在金属切削工具。它也不可能精确地控制侵蚀区，导致过的高纵横比的腔孔锥。此外,由于放电泡沫内的蒸汽压力,以及静电和电磁力会引起工件变形加工时非常小的特性。在电子对抗中的问题也围绕着侵蚀区的控制。脉冲电解加工是一种脉冲参数的功能，刀具的形状，加工间隙的宽度，和电解质的类型。然而，这两个过程都很感兴趣的学科研究人员设法找到更好的方法来机模具尺寸在1和1000之间时。因为在微细电火花加工刀具的磨损可以最小化，但从来没有完全消除，预测能力与高水平的确定刀具磨损的程度显然是一个主要的问题。RAJURKAR和宇发展他们所谓的“均匀损耗法”，并成功应用到特征在100日下午订单加工。92,93在亚毫米尺度结构的电火花线切割加工的应用表明，进一步在这方面的进展将需要使用较小直径的导线比目前实际，有必要提高导线和导线的运输系统，以及脉冲发生器具有更高的频率和更短的脉冲持续时间94。在这个早期阶段，相对很少注意适应脉冲电解加工技术的微细加工的任务，尽管这个过程似乎具有先天的优势，在这个规模。ECM创建一个无应力的，未损坏的表面，并主要利用零刀具磨损。另一方面，限制的能力流失到一个狭窄的区域似乎是主要的绊脚石，高精度的应用更广泛的使用。德席尔瓦和他的同事最近发表在努力发展过程的基础上，95参数特性关系的过程的实证模型，提高脉冲电解加工精度的两个非常有趣的论文。他们所能达到的精度大于5时，桂林电子科技大学第33页/共38页随着表面光洁度在003日下午的RA范围。7总结和未来的发展模具制造业将继续代表生产技术的一个非常重要的方面。和未来趋势的发展现状可以概括如下1、模具必须用更短的交货时间，提供灵活性和商品市场的快速入门。因此，过程建模的作用，尤其是在复杂模具或模具，成为非常重要的减少时间分配给进程的发展和尝试。2、高速加工是建立在硬加工正在迅速接受。优化的刀具路径生成，保持在加工复杂曲面恒切屑负荷，是由研究中心以及一些软件供应商。这些技术的广泛使用将允许模具制造商变得更有竞争力。3、无人值守加工的发展趋势主要工业发达高收入国家很强。这种模式的制造需要强大的工艺，先进的刀具路径生成，并尽可能使用的机床和刀具。4、刀具行业继续开发新的刀具几何形状和涂层获得更好的表面光洁度和刀具寿命长。很明显，这种趋势将继续下去。然而，这些新的发展要求的用户，即模具车间，保持训练其人员和保持了行业的新发展。切削工具的不断发展，目前正在利用基于有限元法对切削过程仿真辅助。虽然这些技术仍处于起步阶段，毫无疑问，加工过程仿真将为业界所接受，因为它是与冲压过程建模的情况下，注射成型和锻造。5、它是理想的在一个单一的建立机模具。因此，深腔加工一般采用电火花加工通常是由具有长而薄的铣刀铣削加工。虽然这种趋势将继续下去，还是会有许多应用在电火花加工仍然是唯一有效的方法制造成本。6、机器工具和软件供应商提供的模具制造，整体，而好的产品。切割工具，包括几何，材料和涂料，需要持续改进的目的是为了进一步提高加工条件。桂林电子科技大学第34页/共38页参考文献1KLOCKE,F,KLOTZ,M,KNODT,S,ALTMUELLER,S1999,THEPROCESSCHAININDIEANDMOLDMANUFACTURING,INGERMANPRESENTEDATTHEEDMTECHNICALCONFERENCE,AACHEN,NOV452NEUGEBAUER,R,STOLL,A,SCHNEEWEISS,M,2000,NEWPRODUCTIONSYSTEMSFORDIEMAKINGINGERMAN,ZWF,VOL95,P6123KLOCKE,FANDKNODT,S,1999,HARDFASTDRYADVANCESINMACHININGOFDIESANDMOLDS,INGERMAN,EDMTECHNICALCONFERENCE,AACHEN,NOVEMBER454CHRISTMAN,A,2001,MOLDMAKERSCATCH22,MOLDMAKINGTECHNOLOGY,MARCH,P195GNASS,C,2000,GLOBALIZATIONINDIEMANUFACTURINGTHEJUMPTOUSA,CONFERENCEONDIEMANUFACTURINGWITHFUTURE,AACHEN,SEPT27286CASELLAS,A,2000,THEFUTUREOFDIEMANUFACTURINGINEUROPE,CONFERENCEONDIEMANUFACTURINGWITHFUTURE,AACHEN,SEPT27287FRIEDRICH,G,2000,ESTIMATIONOFDIECOSTS,INGERMANPRESENTEDATTHECONFERENCEONDIEMANUFACTURINGWITHFUTURE,AACHEN,SEPT27288BOGENSCHUTZ,U,2000,NEWTECHNOLOGIESLIMITSOFFEASIBILITYINTOOLANDDIEINDUSTRY,INGERMAN,CONFERENCEONDIEMANUFACTURINGWITHFUTURE,AACHEN,SEPT27289HOCK,S,WENSERSKI,J,2000,EFFECTIVEMANUFACTURINGPROCESSESINDIELMOLDMAKING,INGERMANPRESENTEDATTHECO

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