擋油盤沖壓拉伸及沖孔模具設計【含CAD圖紙、三維模型和說明書】
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設計任務題目: 擋油盤拉伸及沖孔模具設計 一、設計內容通過基于現(xiàn)代CAD技術的沖壓模設計,在設計過程中掌握模具設計的一般規(guī)律, 對于運用現(xiàn)代CAD技術進行模具設計進行研究和應用,完成擋油盤拉伸及沖孔模具設計,運用現(xiàn)代CAD技術提供的技術手段進行該模具的三維實體建模,生成三維爆炸視圖,以指導該模具的裝配生產。運用AutoCAD進行模具的裝配圖、二維工程圖的繪制, 以指導模具零件的加工。二、設計依據(jù)擋油盤零件其中:1.制品的尺寸精度要求:一般 2.制品所用材料名稱:Q235 3.制品的要求:表面光整4.制品的生產批量:5萬5.其他要求符合設計規(guī)范三、技術要求所設計拉伸及沖孔模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質量要求,使用時安全可靠,便于維修,在拉伸成型時要有較短的成型周期,成型后有較長的使用壽命,具有合理的模具制造工藝性。對拉伸模具成型零件進行加工分析,用數(shù)控加工進行編程加工。 21 前言 近年來,沖壓成形工藝有很多新的進展,特別是精密沖裁、精密成形、精密剪 切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異,沖壓 見件的精度日趨精確,生產率也有極大提高,正在把沖壓加工提高到高品質的、新 的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密沖裁,而現(xiàn)在,除 了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、拉伸、壓印等,可以進行復雜零件的立體精密成 形。過去的精密沖裁只能對厚度為 5-8mm 以下的中板或薄板進行加工,而現(xiàn)在可以 對厚度達 25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁,并可對 b 900MPa 的高強度合金材料進行 精沖。 由于引入了 CAE,沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐步發(fā) 展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析,以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計。在沖壓 毛坯設計方面也開展了計算機輔助設計,可以對排樣或拉伸毛坯進行優(yōu)化設計。 此外,對沖壓成形性能和成形極限的研究,沖壓件成形難度的判定以及成形預 報等技術的發(fā)展,均標志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗、實驗分析階段開始走上由沖 壓理論指導的科學階段,使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。 為了適應大批量、高效率生產的需要,在沖壓模具和設備上廣泛應用了各種自 動化的進、出料機構。對于大型沖壓件,例如汽車覆蓋件,專門配置了機械手或機 器人,這不僅大大提高了沖壓件的生制件質和生產率,而且也增加了沖壓工作和沖 壓工人的安全性。在中小件的大批量生產方面,現(xiàn)已廣泛應用多工位級進模、多工 位壓力機或高速壓力機。在小批量多品種生產方面,正在發(fā)展柔性制造系統(tǒng)(FMS) , 為了適應多品種生產時不斷更換模具的需要,已經(jīng)成功地發(fā)展了一種快速換模系統(tǒng), 現(xiàn)在,換一副大型的沖壓模具,僅需 6-8 分鐘即可完成。此外,近年來,集成制造 系統(tǒng)(CIMS)也正被引入沖壓加工系統(tǒng),出現(xiàn)了沖壓加工中心,并且使設計、沖壓 生產、零件運輸、倉儲、品質檢驗以及生產管理等全面實現(xiàn)自動化。 發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡易模具(如軟模和低熔點 合金模等) 、通用組合模具和數(shù)控沖壓設備等。這樣,就使沖壓生產既適合大量生 產,也同樣適用于小批生產。例如,研制高強度鋼板,用來生產汽車覆蓋件,以減 輕零件重量和提高其結構強度. 現(xiàn)在是多品種、少批量生產的時代,到下一個世紀,這種生產方式占工業(yè)生產 的比例 將達 75%以上。一方面是制品使用周期短,品種更新快,另一方面制品的花 樣變化頻繁,均 要求模具的生產周期越快越好。因此,開發(fā)快速經(jīng)濟具越來越引 起人們的重視。例如,研制 各種超塑性材料(環(huán)氧、聚脂等)制作或其中填充金屬 粉末、玻璃纖維等的簡易模具:中、低 熔點合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄 模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟模具 將進一步發(fā)展??鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外, 采用計算機控制和 機械手操作的快速換模裝置、快速試模技術也會得到發(fā)展和提高。 模具標準件的應用將日漸廣泛。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期,而且能 提高模具質量和降低模具制造成本。 因此,模具標準件的應用必將日漸廣泛。目 1 錄 1 前言 .0 2.1 分析工件圖 .2 2.2 確定總體沖壓生產方案 .3 3.拉伸模具的設計 .4 3.1 工藝分析 .4 3.1.1 計算毛坯直徑 .4 3.1.2 判斷拉伸次數(shù) .4 3.2 確定工藝方案 .4 3.3 拉伸工序必要的計算 .5 3.3.1 計算壓邊力,拉伸力,壓力機公稱壓力 .5 3.3.2 模具工作部分尺寸的計算 .5 3.4 模具的總體設計 .6 4.沖孔模模具的設計 .8 4.1 沖壓件的工藝分析 .8 4.2 計算沖壓力 .8 4.2.1 沖裁力的計算 .8 4.2.2 卸料力的計算 .9 4.2.3 確定壓力中心 .9 4.2.4 計算凸凹模的刃口尺寸 .9 4.3 模具總體設計及主要零、部件設計 .12 4.3.1 凸凹模的結構設計 .12 4.3.2 凸模與凹模的固定 .13 4.4 卸料板的形式 .13 4.4.1 卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。 .13 4.4.2 剛性卸料板的安裝事項 .13 4.4.3 彈性卸料板的結構 .13 4.4.4 卸料板常用零件 .13 彈簧和橡膠 .13 4.5 沖壓設備的選擇 .14 5 三維造型及數(shù)控編程 .16 5.1 三維造型 .16 5.2 數(shù)控加工 .17 圖 5-3 拉伸模凸模刀軌 .17 6.結論 .19 參 考 文 獻 .20 2 3 為此,首先要制訂統(tǒng)一的國家標準,并嚴格按標準 生產;其次要逐步形成規(guī) 模生產,提高標準件質量、降低成本;再次是要進一步增加標準件 規(guī)格品種,發(fā) 展和完善聯(lián)銷網(wǎng),保證供貨迅速。 模具使用優(yōu)質材料及應用先進的表面處理技術將進一步受重視。在整個模具價 格構成中,材料所占比重不大,一般在 20%30%之間,因此選用優(yōu)質鋼 材和應用 的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說,要采用電渣 重熔工藝,努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特 殊性能的 模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了 原來高速鋼冶煉過程 中產生的一次碳化物粗大和偏析,從而影響材質的問題。其 碳化物微細,組織均勻,沒有材 料方向性,因此它具有韌性高、磨削工藝性好、 耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點,是一 種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀 復雜的沖件及高速沖壓的模具,其優(yōu)越性更加突出。這 種鋼材還適用于注射成型 漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具,如型腔、形芯、澆口 等主要部件。 另外,模具鋼品種規(guī)格多樣化、產品精料化、制品化,盡量縮短供貨時間亦是 重 要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理 的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法,即 擴滲如:滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外,應發(fā)展設備昴貴、工藝先進的氣相 沉積(TiN、TiC 等)、等離子 噴涂等技術。 4 2.分析工件零件圖及總體沖壓生產工藝 2.1 分析工件圖 Q235 1:DYP07鹽 城 工 學 院擋 油 盤 圖 2-1 擋油盤零件圖 A.工件的整體工藝分析 該工件為汽車底盤發(fā)動機底殼上的擋油盤,要求內形,孔尺寸,沒有厚度不變 要求。此工件的形狀滿足工件的拉伸工藝,可用拉伸工序加工。根據(jù)工件的形狀和 技術要求可以認為該工件為帶凸緣的圓筒形工件,且工件的相對凸緣直徑、相對凸 緣高度較為適宜,拉伸工藝較好。而圓角半徑 R1mm,R2mm 偏小些,但拉伸高度較小 (H=9.5mm),故還是可以滿足拉伸對圓角半徑的要求。86 的尺寸精度較高一0.1 些。按公差表查的為 IT14 級,滿足拉伸工序對工件公差的要求由于有 6SR2 的小 凸包,所以若在拉伸時直接壓包,會引起工件凸緣邊上產生嚴重的皺折且無法消除。 底部 86 的孔有兩種加工方案 a.拉伸成階梯形再沖底孔。 b.拉伸成階梯形再車去底部。 在上述的兩種加工方案,采用第一種加工方案,工件的質量較高,但零件的生 產效率教低,而且費料。由于工件的高度較小,裝夾教困難。采用第二種加工方案, 零件的生產效率高,省料,減少浪費,而且質量易保證。按工件的使用情況,此工 藝完全可以保證工件的技術要求。根據(jù)上面的工藝分析,知道無法用一副模具完成 工件的加工,必須設計兩副模具。單工序拉伸模和沖孔模。 B.沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性體現(xiàn)在零件的形狀特點,尺寸大小,設計基準,精度和粗糙度, 位置誤差要求,材料厚度及成型后允許變薄量,材料的機械性能等方面。本次沖壓 的零件是擋油盤。材料是 Q235 鋼。易于沖壓。擋由盤邊緣有規(guī)則的孔和凸包,因 此選用模具的冷沖壓成型來進行生產。沖壓成型后不必采用特殊的控制變形措施, 工藝過程簡單,產品質量穩(wěn)定,操作方便。 C.沖壓生產經(jīng)濟分析 5 批量生沖壓生產的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在大量。零件采用沖壓方法是否較為經(jīng)濟合 理,主要決定于零件的生產批量和零件的結構形狀、尺寸等因素。Q235 鋼是優(yōu)質碳 素鋼,具有良好的沖壓性能。初步可以認為此工件是階梯裝的有凸緣的圓桶形件。 拉伸高度相對較小,易于成型。除 86 所有尺寸都未注公差,均按 IT14 級制造。 零件尺寸精度對沖壓工藝過程的要求 零件尺寸精度要求也是確定工藝方案、工序 數(shù)量和順序的重要依據(jù)。在沖壓成型過程中,當坯料的強區(qū)和弱區(qū)對比不明顯時, 沖壓件不可能得到穩(wěn)定而準確的尺寸。在這種情況下,對零件有公差要求的部位, 應在成形后沖出。凡是孔的尺寸和位置會受到成型工序的影響,而且公差要求較高 時,必須在有關的成型工序之后沖出。但是,只要孔的尺寸和位置不受后續(xù)成型工 序影響,后孔的尺寸和位置要求不高時,可在成型工序之前的平板坯料上沖出,以 便簡化模具,提高生產力。由于材料性能的方向性、模具結構及壓料力不均勻等原 因,都會造成拉伸件的外邊緣或孔翻邊的內邊緣形狀不規(guī)則。所以一般情況下,在 拉伸或孔翻邊工序之后應進行切邊或修邊。但是如果拉伸件或翻邊件高度不大,周 邊有關尺寸又沒有嚴格公差要求,也可不切邊或修邊。 對零件上幾何形狀和尺寸公差要求較高而成型工序又達不到要求的部位,應加整形 工序。整形工序一般安排在成型工序之后。有些零件對變薄量有要求,其工藝方案 予以保證。 2.2 確定總體沖壓生產方案 根據(jù)對 SR2 的小凸包分析可知,小凸包雖小但在拉伸時還是會在工件的凸 緣部分形成無法消除的皺折,嚴重影響工件的質量。所以無法將兩套模具設計為 一套級進模,故不用條料排樣。用圓形的毛胚料手工送料,用專用工具送、取料, 以避免對工人的危險。 6 3.拉伸模具的設計 3.1 工藝分析 拉伸是利用模具將平板毛坯或半成品毛坯拉伸成開口空心件的一種冷沖壓工藝。 拉伸工藝可制成的制品形狀有:圓筒形、階梯形、球形、錐形、矩形及其它各種不 規(guī)則的開口空心零件。 拉伸工藝與其它沖壓工藝結合,可制造形狀復雜的零件,如落料工藝與拉伸工 藝組合在一起的落料拉伸復合模。 日常生活中常見的拉伸制品有: 旋轉體零件:如搪瓷臉盆,鋁鍋。 方形零件:如飯盒,汽車油箱 復雜零件:如汽車覆蓋件。 此零件的基本結構為階梯形圓桶件的拉伸,所以要對工件的拉伸次數(shù)、拉伸高 度進行分析,具體過程在下面計算過程中體現(xiàn)。 3.1.1 計算毛坯直徑 本工件采用 Q235 鋼,拉伸性能較好。在計算毛胚前,需要先確定拉伸、沖孔 前的半成品的形狀和尺寸。具體計算過程如下: 計算毛胚直徑 D:如零件圖所示。H=9.5mm,h=(9.5-0.5-0.5) mm=8.5mm,d=90mm,d 凸 =160.d 凸 /d=1.777。根據(jù)凸緣的相對直徑從表 4-4沖 模設計應用實例中查得有凸緣件的修邊余量h=4mm。 從模具設計大典中查得此類階梯形旋轉體的毛胚計算公式為: (3-1)23124()Ddhd 將 d3=169,d1=91,h1=4,d2=114,h2=4.5,代入上式,即得毛胚直徑為:694(.5) D= 179.0754mm 所以毛胚直徑 D=180mm。 3.1.2 判斷拉伸次數(shù) 判斷拉伸次數(shù) : 工件的總拉伸因數(shù)為 h/dmin=8.5/91=0.104 查表 5-14沖壓工藝與模具設計 t/d100=1/180100=0.56 df/d=(160+9)/91=1.857 查表 1.82.0 對應的是 0.320.38 0.1040.320.38 故可一次拉伸成型。 3.2 確定工藝方案 7 從該工件的零件圖可以看出中間的 86 的孔為 IT10 級加工精度,其他尺寸未標注公 差查沖壓設計應用實例附錄 D。所以拉伸工件按平常加工精度加工。 3.3 拉伸工序必要的計算 3.3.1 計算壓邊力,拉伸力,壓力機公稱壓力 查表 5-10沖壓工藝與模具設計 拉伸力的計算: F=d 1 bk1 (3-2) Q235 的 b取 460 查表 5-6沖壓工藝與模具設計 ,k 1取 0.75 將 b=460,k 1=0.75 代入上式 F=3.1411414600.75 =123496.2 M=114/180=0.63 查表 5-8沖壓工藝與模具設計 軟鋼 t0.5 所以取 2.02.5 查表 5-8沖壓工藝與模具設計 軟鋼 t(1 )t 由此可見本旋轉體拉伸模凹凸模的拉伸圓角半徑可以取工件的圓角半徑。 c)通氣孔的確定 拉伸模的凸模上必須要設計通氣孔,因為沒有通氣孔工件將吸附在凸模上, 給工件的取出帶來了極大的困難。 通過查表 4-14沖壓設計應用實例 取通氣孔的直徑為 8mm。 3.4 模具的總體設計 模具的總裝配圖見拉伸模裝配圖 圖 3-1 拉伸模裝配圖 拉伸模是在單動壓力機上拉伸,壓邊圈采用平面式的,胚料用壓邊圈的 凹槽定位,凹槽的厚度必須小于 1mm,因為大于等于 1mm 對壓料會產生很大的 影響,這里凹槽的伸度取 0.5mm 以便于壓料。壓邊力用彈性元件控制。模具 采用倒裝結構,以便在下部空間較大的位置安裝和調節(jié)壓邊裝置。工件出件 時用推件器靠彈簧的彈力將工件推出。 (推件器一定要有通氣孔,還有推件與 9 凹模之間的安裝必須可無阻力的活動。 ) 由于此拉伸模為非標準形式,需計算模具的閉合高度。其中各模柄、上 模座、下模座極其配件均取自國標標準件。 模具的閉合高度為:取 H=(55+48.5+40+60+1)=204.5mm 10 4.沖孔模模具的設計 4.1 沖壓件的工藝分析 底部 86 的孔有兩種加工方案0.1 a)拉伸成階梯形再沖底孔。 b)拉伸成階梯形再車去底部。 在上述的兩種加工方案,采用第一種加工方案,工件的質量較高,但零件的生 產效率教低,而且費料。由于工件的高度較小,裝夾教困難。采用第二種加工方案, 零件的生產效率高,省料,減少浪費,而且質量易保證。按工件的使用情況,此工 藝完全可以保證工件的技術要求。根據(jù)上面的工藝分析,知道使用 孔模比較好。 另外 6SR2 的凹包拉伸時材料的進給量很小,而且在計算毛胚的時候加入了修邊 余量所以可以在沖孔的同時拉伸出來。工件的其他尺寸按照沖裁的加工公差查詢。 4.2 計算沖壓力 4.2.1 沖裁力的計算 為降低沖裁力,提高模具壽命,將沖 86 與 13.2 的多凸模作階梯行布置, 小孔 613.3 的小凸模做短一些,686 的大凸模做長些。其小孔層與大孔層 相差 1mm。 查書的沖裁力公式: F=Lt (4-1) 式中 F-沖裁力(N) L-沖裁件的周長(mm) T-材料的厚度(mm) -材料抗剪強度(MPa), 見沖壓設計應用實例書末附錄 A 得 Q235 的材料抗剪強度為 310380(MPa) 小孔層的沖裁力計算: = t= n t (4-1FL1d 2) 由零件圖可得 n=6, =13.2mm,t=1mm,=380MPa。1d 將上面的數(shù)值帶入式中得 =613.2mm3.141mm380MPa =94501.44(N) 大孔層:公式 (4-3)22bbFLtnd 通過工件尺寸可知: =86mm,n=1, =380MPa2d 將數(shù)據(jù)代入上式可得 11 =13.1486mm380MPa=102615.2N=102.6KN2F 由于小凸包在此拉伸工序中壓成,故要計算拉伸力。 查公式 4-35 計算工件拉伸力, (4-4) bFKdt 由表 4-18 中查得,K=1 將 K=1,d=5mm,t=1mm, =380MPa 代入上式得b =35.796KN3F 因為 213 所以選擇沖床時的沖裁力為 。2F 4.2.2 卸料力的計算 卸料力公式查書沖壓設計應用實例得: (4-5)K卸 卸 查表 2-15,取 =0.03K卸 由上面計算沖裁力可知,取最大力 =102.6KN2F 將數(shù)據(jù)代入上式, =0.03, =102.6KN卸 =0.03 =0.03102.6KN=3.078KNF卸 2 推件力的計算 查參考文獻得推件力計算公式 (4-6)FnK推 推 式中 沖裁力(N); n卡在凹模洞口中的工件(或廢料)數(shù)目; 通過分析工件可知 n=1 查參考文獻 =0.05K推 將數(shù)據(jù)代入上式可得 =10.05102.6KN=5.13KNF推 選擇沖床時的總壓力 =102.6KN+35.796KN+3.078KN+5.13KN=146.596KN23F總 卸 推 4.2.3 確定壓力中心 通過對工件的形狀分析可知: 該工件的基本形狀為原形,沖裁的 幾個孔都為中心對稱,所以該模613.286、 具的壓力中心為模具中心。 4.2.4 計算凸凹模的刃口尺寸 a)模具間隙: 模具問題系指凸、凹模刃口間縫隙的距離,并用 C 表示,則是單面間隙。而雙 面間隙則用 Z 表示。間隙對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命影響很大,是沖裁工藝 與模具設計中的一個極其重要的問題。 間隙對沖裁件質量的影響: 12 沖裁件質量是指斷面質量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應平直、光潔,即無裂紋、 撕裂、夾層、毛刺的缺陷。零件表面應盡可能平整,即穹彎小。尺寸應保證不超出 圖樣規(guī)定的公差范圍。影響沖裁件質量的因素有:凸凹模間隙大小及分布的均解剖 學性、模具刃口狀態(tài)、模具結構與制造精度、材料性質等,其中間隙值大小與均勻 程度是主要因素。 間隙對沖裁件切斷面質量的影響: 沖裁時,裂紋不一定從兩刃口同時發(fā)生,上下裂紋是否重合與凸、凹模間隙值的大 小有關。當把凸、凹模間隙控制在一定的合理值范圍內時,由凸、凹模刃口沿最大 刀應力方向產生的裂紋將互相重合。此時沖出的制件斷面雖有一定的斜度,但比較 平直、光潔、毛刺很小。且 間隙過小時,由凹模刃口處產生的裂紋進入凸膜下面的壓應力區(qū)后停止發(fā)展。當凸 膜繼續(xù)下壓力時,在上、下裂紋中間將產生二次剪切,制件斷面的中部留下撕裂面, 而兩端光亮帶,在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。毛刺雖有所增長,但易去除,且制件穹彎 小,斷面垂直,故只要中間撕裂不是很深,仍可使用。 間隙過大時,材料的彎曲與拉伸增大,拉應力增大,材料易被撕裂,且裂紋在離開 刃口稍遠的側面上產生,致使制件光亮帶減少,塌角與斷裂斜度都增大,毛刺大而 厚,難以去除。所以,隨著間隙的增大,制件斷裂面的傾斜庫與塌角增大。毛刺增 高。 b)間隙對尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指仲裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值,差值越小,則精 度越高,這個差值包括兩方面的偏差,一是沖裁件相對于凸模或凹模的偏差,一是 模具本身的制造偏差。沖裁件相對于凸、凹模尺寸的偏差,主要是工件脫離模具時, 材料在沖裁所受的擠壓變形,纖維伸長,穹彎都要產生彈恢復造成的。差值可能為 正,也可能為負值。當間隙較大時,材料所受拉伸作用增大,沖裁完后因材料的彈 性恢復使落料尺寸小于凹模尺寸,沖孔尺寸大小于凸模尺寸。在間隙較小時,由于 材料離占、凹模擠壓力大,故仲裁完后,材料的彈性恢復使落料尺寸增大,沖孔孔 徑變小。此外,尺寸變化量的大小還與材料性質、厚度、軋制方向等因素有關。軟 鋼的彈性變形量小,沖裁的彈性恢復也很小,硬鋼的彈性恢復量較大。 c) 尺寸計算原則: A 落料件的尺寸取決于凹模尺寸,沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。 B 計算尺寸時要考慮磨損情況,落料時,凹模取最小的尺寸,沖孔時凸模取 最大尺寸。 C 確定刀口制造公差時,要保證工件的精度要求又能保證有合理的間隙,一般 模具到造精度要比工件精度高 34 級,如沒有注明公差。要查表。 d) 計算凸凹模刃口尺寸 查表 2-10沖壓設計應用實例 查得間隙值 ,minZ0.1maxZ0.1 據(jù)表 2-12沖壓設計應用實例查得凹凸模的制造公差 13 : 860.25m凸 0.35m凹 : 13.2凸 2凹 校核 axin.1.Z. 6凸 凹 不滿足 的條件mai凸 凹 不可采用凸凹模分開加工的方法 校核 13.2axmin0.13.0.3Zm 24凸 凹 不滿足 的條件,不可采用凸凹模分開加工的方法。maxin凸 凹 e)通過以上的分析可知,必須采用凸模與凹模配合加工的方法,這種加工方法 的特點是: A 模具間隙是在配制中保證的,因此不需要校核 ,所以加maxinZ凸 凹 工 B 基準件時可以適當放寬公差,使其加工容易。 尺寸標注簡單,只需在基準件上標注尺寸和公差,配制件僅標注基本尺寸并注 明配做所留間隙值。 因此,目前一般工廠大多采用這種方法,但用此方法制造的凸、凹模是不 能互換的。 由于復雜形狀工件,其各部分尺寸性質不同,凸模與凹模磨損情況也不同, 所以,基準件的刃口需要按不同方法計算。 第一類是凹模磨損后增大的尺寸; 第二類是凹模磨損后減小的尺寸; 第一類是凹模磨損后沒有增減的尺寸。 同理,對于沖孔件,應以凸模為基準件,可根據(jù)凸模的磨損情況,分成 A、B、C 三類。當凸模磨損后,其尺寸的情況也是增大、減小、不變這一同樣的規(guī)律。 因此對于復雜形狀的落料或沖孔件,其模具基準件的刃口尺寸均可按式計算。 A 類 4max0j B 類 jjA C 類 min.58j 式中 、 、 基準件尺寸(mm)jjBjC 、 、 工件極限尺寸(mm)axini 工件公差(mm) 對于與基準件相配合的非基準件凸模或凹模的刃口尺寸與公差一般不在圖樣上標注, 而是僅標注基本尺寸,并注明其公差按基準件凹?;蛲鼓5膶嶋H尺寸配做,并保證 應留的間隙值。 另外,如果由于加工需要,希望對落料件以凸模為基準件,對沖孔件以凹模為基準 14 件,則模具的刃口尺寸可按下式計算 A 類 4maxin0j Z B 類 inij C 類 mi.58j 4.3 模具總體設計及主要零、部件設計 導柱式簡單沖裁模由于這模具準確可靠,能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精 度較高、模具使用壽命長 而且在沖床上安裝使用方便,因此導柱式?jīng)_裁模是應用 最廣泛的一種沖模,適合大批量生產。 4.3.1 凸凹模的結構設計 a)凸模設計 圓形凸模的結構,有以下幾種型式: 沖小圓孔凸模:為了增加凸模的強度與剛度,凸模非工作部分直徑應做成逐漸 增大的多級型式。 第一種適用于 d=1-8mm, d=1-15mm 的小孔。 第二種適用于沖中型圓孔的凸模:適用于 d=8-30mm。 以上兩種凸模都有標準尺寸。 第三種為沖大圓孔或落料用的凸模,一般用 3-4 個螺釘緊固,為減少磨削加工 面積,凸模外圓直徑要車小,端面要加工成凹坑型式。如采用鑲塊式凸模,其工作 部分用工具鋼制造并進行熱處理,非工作部分采用一般的結構鋼,為減少凸模的磨 削面積,故將中部挖成空心。 經(jīng)過對工件圖的分析,沖 86 的孔用第三種類型的大凸模如圖 4-1,沖 13.2 的孔用第一種小凸模,具體結構見零件圖。 15 圖 4-1 凸模 b)凹模外形尺寸 凹模的外形尺寸常用下列經(jīng)驗公式確定: 凹模厚度 H=Kb (4-7) 凹模壁厚 c=(1.5-2)H (4-8) 式中: H凹模厚度,mm,其值不應于 15mm; K系數(shù). b凹模孔的最大寬度,mm; c凹模壁厚,mm; H=0.286=17.2mm 4.3.2 凸模與凹模的固定 機械固定凸模和凹模,最常用的方法是采用固定板固定,凸模和凹模與固定板 采用 H7/h6 配合,上面留有臺階。對于形狀簡單的大、中型凸模和凹??梢圆捎弥?接固定在模座上。 小凸??梢圆捎勉T接的方法固定。對于經(jīng)常更換的凸??梢圆捎每焖俑鼡Q凸模 結構。 4.4 卸料板的形式 4.4.1 卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。 剛性卸料板: a)為固定式剛性卸料板,適用于沖壓厚度在 0.5mm 以上的條料; b)為懸臂式剛性卸料板,適用于窄而長的沖壓件卸料; c)為鉤形剛性卸料板,適用于在底部沖孔時卸空心工件,還可用于簡單的彎 曲模和拉伸模。 4.4.2 剛性卸料板的安裝事項 剛性卸料板用螺釘和銷釘固定在下模上,能承受的卸料力較大,常用于較厚板 材沖壓件的卸料。其卸料可靠、安全;但操作不便,生產效率不高。剛性卸料板和 凸模的單邊間隙一般取 0.1mm0.5mm。剛性卸料板的厚度與卸料力的大小及卸料尺 寸等有關,一般取 5mm15mm。 4.4.3 彈性卸料板的結構 采用彈性卸料板有敞開的工作空間,操作方便,生產效率高。彈性卸料板在沖 壓前對毛坯有預壓作用,沖壓后也可使沖壓件平穩(wěn)卸料。但由于受彈簧、橡膠等零 件的限制,卸料力較小,并且結構復雜,可靠性與安全笥不如剛性卸料板,常用于 較薄板材的卸料。彈性卸料板與凸模的單邊間隙一般取 0.2mm0.5mm,對于中小件 卸料,彈性卸料板的厚度取 5mm15mm。 16 4.4.4 卸料板常用零件 彈簧和橡膠 彈簧和橡膠是模具中廣泛應用的彈性零件,主要用于卸料、推件和壓力等工作。 a)圓鋼絲、螺旋壓縮彈簧 模具設計時,彈簧一般是按照國家標準選用的,表 8-2 為沖模中常用的圓柱螺 旋壓縮彈簧國家標準。彈簧的選用包括以下內容: 選擇彈簧壓力,即 F 預 (4- 9) 式中:F 預 彈簧的預壓力,N; F 預 卸料力,N; n彈簧根數(shù)。 選擇彈簧壓縮量,即 hjh 總=h 預+h 工作+h 修磨 (4- 10) 式中 hj 彈簧允許的最大壓縮量(mm) ; h 總 彈簧需要的總壓縮量(mm) ; h 預 彈簧的預壓縮量(mm) ; h 工作 卸料板的工作行程(mm) ,對于沖裁模?。ò辶虾穸?1) (mm) ; h 修磨 模具的修磨量或調整量(mm) ,一般取 4mm6mm。 壓縮彈簧的選擇要符合模具結構空間的要求。因為模具閉合高度的大小限定了 彈簧在預壓狀態(tài)下的長度;上、下模座的尺寸限定了卸料板的面積,也就限定了允 許彈簧占用的面積,所以選取彈簧的根數(shù)、直徑和長度,必須符合模具結構空間的 要求。 b)選擇彈簧的步驟 根據(jù)模具結構初步確定彈簧根數(shù) n,并計算出每根彈簧分別承擔的卸料力 F 卸 /n。 根據(jù)預壓力 F 預和模具結構尺寸,由彈簧標準中選出若干個彈簧,這些彈簧均 需滿足最大工作負荷 FjF 預的條件。 h1 模板厚度(mm) ; h2 凸模高度(mm) ; h3 刃口修磨量(mm) ; h4 卸料板厚度(mm) ; L 卸料螺釘長度(mm) 。 F 卸 n 17 4.5 沖壓設備的選擇 a)壓力機的行程大小,應該能保證成行零件的取出與毛坯的放進,例如拉伸所 用壓力機的行程,至少應大于成品零件高度的兩倍以上。 b)壓力機工作臺面的尺寸應大于沖模的平面尺寸,且還須留有安裝固定的余地, 但是過大的工作平面上安裝小尺寸的沖模對工作臺的受力是不利的。壓力機工作臺 面的尺寸大于壓力機滑塊底面積, 壓力機滑塊底面積必須大于模具的尺寸,所以只 須考慮壓力機滑塊底面積的大小. c)所選的壓力機的封閉高度應與沖模的封閉高度相適用。 模具的閉合高度 H0 是指上模在最低的工作位置時,下模板的底面到上模板的 頂面的距離。壓力機的閉合高度 H 是指滑塊在下死點時,工作臺面到滑塊下端面的 距離。大多數(shù)壓力機,其連桿長短能調節(jié),也即壓力機的閉合高度可以調整,故壓 力機有最大閉合高度 Hmax 和最小閉合高度 Hmin。設計模具時,模具閉合高度 H0 得 數(shù)值應滿足下式 Hmax-5mmH0Hmin+10mm (4-11) 無特殊情況 H0 應取上限值,即最好取在:H0Hmin+1/3L,這是為了連桿調節(jié) 過長,羅紋接觸面積過小而被壓壞。如果模具閉合高度實在太小,可以在壓床臺面 上加墊板。 導柱式簡單沖裁模由于這模具準確可靠,能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精 度較高、模具使用壽命長 而且在沖床上安裝使用方便,因此導柱式?jīng)_裁模是應用 最廣泛的一種沖模,適合大批量生產。模柄,模架均選用標準模架 經(jīng)過比較分析選擇導柱式簡單沖裁模。 18 5 三維造型及數(shù)控編程 5.1 三維造型 a)拉伸模凹模 圖 5-1 拉伸模凹模 b)拉伸模凸模 圖 5-2 拉伸模凸模 19 本設計的所有三維造型都在三維圖集中列出。 5.2 數(shù)控加工 拉伸模凹模數(shù)控編程刀軌示意圖及部分程序,全部程序見附件。 圖 5-3 拉伸模凸模刀軌 拉伸模凹模數(shù)控程序: % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X37.3101 Y-90.2953 S0 M03 N0050 G43 Z26. H00 N0060 Z23. N0070 G1 Z20. F250. M08 N0080 X28.5454 N0090 X-28.5454 N0100 G0 X-37.3101 N0110 Z23. N0120 Z26. 20 N0130 X46.5626 Y-85.8907 N0140 Z23. N0150 G1 Z20. N0160 X39.8858 N0170 X-39.8858 N0180 G0 X-46.5626 N0190 Z23. N0200 Z26. N0210 X53.901 Y-81.486 N0220 Z23. N0230 G1 Z20. N0240 X48.2505 N0250 X-48.2505 N0260 G0 X-53.901 N0270 Z23. N0280 Z26. N0290 X60.0312 Y-77.0814 N0300 Z23. N0310 G1 Z20. N0320 X55.0141 N0330 X-55.0141 N0340 G0 X-60.0312 N0350 Z23. N0360 Z26. N0370 X65.2946 Y-72.6767 N0380 Z23. N0390 G1 Z20. N0400 X60.7139 N0410 X-60.7139 N0420 G0 X-65.2946 N0430 Z23. N0440 Z26. N0450 X69.8871 Y-68.2721 N0460 Z23. N0470 G1 Z20. N0480 X65.6278 N0490 X-65.6278 21 6.結論 這次設計擋油盤拉伸及沖孔模具嚴格按照沖壓模的設計標準設計,按照經(jīng)濟方 便的設計理念去進行設計,此結構設計對于 50000 件的生產量來說比較合理 。經(jīng) 初步校核計算完全達到技術要求。 22 參 考 文 獻 1許發(fā)樾.實用模具設計與制造手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,2001 2鄭大中,房金妹,譚平宇.模具結構圖冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1998 3王桂萍.模具的設計與制造問答M.北京:機械工業(yè)出版社,1996 4孟少農.機械加工工藝手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1991 5模具制造手冊編寫組M.模具制造手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1982 6馮炳堯,韓泰榮,蔣文森.模具設計與制造簡明手冊M.上海:上??茖W技術出 版社,1988 7洪如瑾,陳焱.UG NX2 CAD 快速入門指導M.北京:清華大學出版社,2004 8彭建聲.簡明模具工實用技術手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1993 9成大先.機械設計手冊M.第四版.北京:化學出版社,2002 10薛彥成.數(shù)控原理與編程M. 北京:機械工業(yè)出版社,1994 11卓迪仕.數(shù)控技術及應用M.北京:國防工業(yè)出版社,1997 任務書一、設計內容通過基于現(xiàn)代CAD技術的沖壓模設計,在設計過程中掌握模具設計的一般規(guī)律, 對于運用現(xiàn)代CAD技術進行模具設計進行研究和應用,完成擋油盤拉伸及沖孔模具設計,運用現(xiàn)代CAD技術提供的技術手段進行該模具的三維實體建模,生成三維爆炸視圖,以指導該模具的裝配生產。運用AutoCAD進行模具的裝配圖、二維工程圖的繪制, 以指導模具零件的加工。二、設計依據(jù)擋油盤零件其中:1.制品的尺寸精度要求:一般 2.制品所用材料名稱:Q235 3.制品的要求:表面光整4.制品的生產批量:5萬5.其他要求符合設計規(guī)范三、技術要求所設計拉伸及沖孔模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質量要求,使用時安全可靠,便于維修,在拉伸成型時要有較短的成型周期,成型后有較長的使用壽命,具有合理的模具制造工藝性。對拉伸模具成型零件進行加工分析,用數(shù)控加工進行編程加工。 The application of mouldAccording to the demarcation of the Chinese molding tool industry association, the our country molding tool is basic to is divided into the 10 major type, among them, hurtling to press the mold and plastics to model the mold two major type to have the main part. Press the production value calculation, the our country hurtles to press the mold to have 50% currently or so, the plastics takes shape the mold to about have 20%, pulling the silk mold (tool) to about have 10%, but in the world flourishing industrial country and the plastics of the regions take shape the mold comparison to have all 40%s of molding tool production value generally above.The country molding tool industry the technique level is not even currently, hanging to compare extremely greatly. From total come up to speak, compare with advanced level of flourishing industrial country and the harbor mesa areas, still have the bigger margin. In the aspects of adopting CAD/ CAM/ CAE/ CAPP etc. Technique design and the manufacturing molding tool, is an applied extensive regardless, still the technique level up all exist the very big margin. At the applied CAD technique design molding tool aspect, had only to adopt the CAD in the design about 10% molding tool, be apart from to lay aside to paint the plank to still is endless of a segment road want to walk; Carry on the molding tool project design and analysiss to compute the aspect in the applied CAE, also just just start, still was placed in to try out mostly and animation game stage; At the applied CAM technique manufacturing molding tool aspect, on is a manufacturing material that lacks the forerunner to apply, two is an existing craft equipments( include the advanced equipments that near more than 10 in the last years usher in) or because of computing the mechanism type( tiny machine of IBM and it and permit the machine, the HP work station.etc.) dissimilarity, or because of the word stanza difference, operate the speed difference, the anti- electromagnetism interference ability difference.etc., the net rate is lower, only 5% or so molding tool manufacturing equipments just opens this work of exhibition in recent years; Carry on the craft programming aspect in the applied technique of CAPP, be placed in the blank appearance basically, need to be carry on to standardize the foundation work in great quantities; At the molding tool total sex craft technique, if the molding tool models the technique, throws the light technique and gives or get an electric shock to cast into a technique, surface processing technique CAD/ CAM technique application of etc. quickly is just at the our country just start. The calculator lends support to the technical software development, being placed in the lower level, the demand knowledge and empirical backlog still. The molding tool of big and parts of molding tool factories of our country, the car processes the equipments old, expect to be long in the service, the accuracy is bad, the efficiency is low, using up to now and still common of car, plane, drill, whet the equipments to process the molding tool, the hot processing processes to use the salt bath, a type stove still, operation with the workers experience, the equipments is simple and crude, can consume high. The equipments renews the speed slow-moving, technique reformation, technique progress the strength is not big. Although also ushered in the molding tool of not a few forerunners to process the equipments in recent years, scatter too, or unqualified set, the utilization has or so 25% generally and only, some advanced functions of the equipments also can not get full exertive. Lack the higher molding tool design, the manufacturing craft of the technique character technical personnel and technique worker, lack a talented person of a breadth of knowledge, the knowledge structure layer particularly. Technical personnel within Chinese molding tool profession, have 8% of the employee only 12% is or so and the total technique level of the technical personnel and technique worker are also lower. Was aging with the technique workers knowledge from the technical personnel of the industry before in 1980, the knowledge structure cant adapt the demand of now; But the 80s is from the personnel of the industry hereafter, the professional knowledge, experience is short of, beginning the ability bad, uneasy heart, do not wish to learn the technique. In recent years the brain drain not only results in talented person quantities ands the character levels descend, and talented persons structure but also appears to break the layer lately, temporary shortage, make the hard exaltation of technique level of the molding tool design, manufacturing.Near more than 10 in the last years, especially85, nation is already many to organize the relevant material graduate school, university and college and the steel business enterprises, research and development the molding tool appropriation series steel grow, the appropriation tool that the molding tool appropriation hard quality metal alloy and other molding toolsets process, assistance material etc., also expand. But because of not enough stability of the quantity of the material, the on trial condition that lack the necessity and experiment the data, the specification species less, the steel material and specifications that large molding tool and the special kind molding tools need still have the indentation. Supply in the steel material up, solve the customer piecemeal the supply and demand antinomy that the batch quantity of the dosage and the steel factory produce, didnt yet get to solve effectively. Moreover, the foreign molding tool steel material is successive to built up the sale net to order in the domestic in recent years, but because of outlet, technique the service prop up weak and the price is higher, foreign exchange balance of accounts system etc. the influence of the factor, expand application currently not much.The assistance material and the appropriation techniques that molding tool process in recent years although have the expansion application, did not become the mature production technique, still still be placed in to experiment to grope for the stage mostly, if the molding tool surface draws the hot processing technique, molding tool of layer technique, the molding tool surface to lead to the vice- lubrication technique, the molding tool to spread the feeling technique and lubricate the technique, molding tool to go to should dint technique, the molding tool anti- fatigue and antisepsis technique est.s didnt yet become the productivity completely, the alignment commercialize. Some keys, important techniques also still are in need of the protection of the intelligent property right.The standard piece of the molding tool of the our country produce, just becoming the small scale production at the beginning of 80s, the molding tool standardizes the usage of the degree and standard piece to overlay to face to about have 20%, from can go together with on the market of also only have about 30 species, and be limited by only medium small specification. The standard convex and cave mold, heat flows a component, etc. just started supply, the mold and spare parties produced to supply the outlet, accuracy and quantity is also worse.The molding tool industry of the country is opposite to fall behind more, still cant call it as an independent profession up to now. The current molding tool of our country produce the business enterprise and can divide the line for the four major type: Professional molding tool factory, the profession produces the outside to provide the molding tool; The molding tool factory of cent or the cars of the product factory, with supply the molding tool that this product factory need is main mission; Three the factory of cent of the molding tool of the business enterprises, it organizes the mode and professional molding tool factories look alike, with small but just for main; The village molding tool business enterprise, with the professional molding tool factory look alike. Among them, the first quantity is most, the molding tool yield about has 70% of the total yield above. The molding tool profession of the country manages the system dispersion. Have 19 big professions section manufacturing and the usage molding tool currently, did not unify the section of management. Only depend the Chinese molding tool industry association orchestration programming, concentrate to offend the pass, across the profession, across the section management the difficulty is a lot of.The molding tool is feat in win the small scaled business enterprise organization production, but our country the technique reformation investment toward When the big and medium-sized business enterprise tilt to one side, the investment that wins the small scaled molding tool business enterprise cans not get the assurance. Include the molding tool car of the product factory, the factory of cent at inside, the technique reformation after cant very quickly take back it invest, even owing lots of debts, affecting the development. The molding tool is feat in win the small scaled business enterprise organization production, but our country the technique reformation investment toward When the big and medium-sized business enterprise tilt to one side, the investment that wins the small scaled molding tool business enterprise cans not get the assurance. Include the molding tool car of the product factory, the factory of cent at inside, the technique reformation after cant very quickly take back it invest, even owing lots of debts, affecting the development.Although most molding tool cars of product factory, the cent factory technique powers are strong, the equipments condition is better, the molding tool level that produces is also higher, the equipments utilization is low. Our country molding tool price for long time together it is worth not to moderate, resulting in the phenomenon of the molding tool profession the economic performance of oneself is small, social performance big. Standard piece of the not equal to and dry molding tool of the dry molding tool of, the not equal to and dry molding tool of the dry standard piece takes a production of. The stem take a production not equal to process the product with the molding tool of its type falsely often the phenomenon existence, bruised the molding tool business enterprise (include the molding tool car and divide factory) officers and workers aggressive sex biggest. This is also the molding tool profession to stay not to live the talented person, youth technical personnel and youth the worker does not wish to learn one of the reasons of the techniqueThe molding tool industry want last level, the material application is a key. Because choose the material and use the material not appropriate, cause molding tool lead lose efficacy early, account for 45% of expired molding tool about above. At the molding tool material aspect, it is in common use and cold to make the molding tool steel contain CrWMn, Cr12, Cr12MoV and W6Mo5Cr4V2s, the flames fire steel( such as the AUX2, SX105V(7 CrSiMnMoVs).etc. of Japan; The in common use and new heat make the molding tool steel contain American H13, Sweden QRO80M, QRO90SUPREME etc.;The in common use plastics molding tool prepares the hard steel( such as American P20), time limited efficacy to harden a steel( such as American P21, Japanese NAK55 etc.), hot processing to harden a steel( such as American D2, the Japanese PD613, PD555, Sweden is on winning 136 est.s of white), the powder molding tool steel( such as Japanese KAD18 and KAS440).etc. with the steel; Overlay the piece pulls to postpone the in common use HT300, QT60-2, Mo- Cr, the Mo- V iron casting.etc. of mold, the large mold uses the HT250.A precise blunt mold of many works often adopts hard quality metal alloy and hard quality metal alloy YG20 Tecs of the steel knots. At the molding tool surface processing aspect, its main trend is: From the infiltration one chemical element to diverse plain total, the compound (such as TD method) development; From the general proliferation is to the CVD, PVD, PCVD, ioninfiltration, ion infusion etc, direction development; Adoptable plate the film to have: Tic, Tin, TiCN, TiAlN, CrN, Cr7C3, W2C etc., at the same time hot processing means from atmosphere the hot processing develops toward hot processing of vacuum. Moreover, enhance to the laser currently, the light ion nitrogen turns the technique and electroplate (brush to plate) the antisepsis to enhance etc. the technique also is subjected to the value increasingly.In the aspects of taking shape the craft, mainly hurtle to press the molding tool function compound to turn, the super take shape, the nicety of takes shape the technique, the plastics mold air assistance to inject the technique and heats to flow a technique, high pressure to inject to take shape the technique etc.On the other hand, make along with the forerunner technical develop continuously and the molding tool profession exaltation of the whole level, appeared some new designs, produce and manage the principle and modes in the molding tool profession. Mainly have in a specific way: Adapt a gentle manufacturing technique that produces the characteristics of molding tool; Create the best management and the team spirit of the performances, the benefit produce; Raise the fast contingency ability abreast engineering, conjecture manufacturing and world nimble manufacturing, network manufacturing new production philosophy of etc.;Adopt the division of labor of an in general use piece to help to make to produce the mode extensively; The orientation can keep on the development and environmental protection request of green design and manufacturing etc.Along with various new technical and quick developments, the abroad hazes already appeared the molding tool to process the system automatically. This is also the our country target of the farsighted development. Molding tool automatically process system should like and next characteristic: Many reasonable combination of the pedestal tool machine; Have with go to position the tongs or the fixed position dishs; The machine tool, knife that has the integrity has the number to control the database; The number that have the integrity control gentle synchronous system; Have the quantity monitor control system.In a word, the country molding tool technique had the substantial progress in recent years.模具的應用按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分,我國模具基本分為10大類,其中,沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產值計算,目前我國沖壓模占50左右,塑料成形模約占20,拉絲模(工具)約占10,而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產值的40以上。 我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊,懸殊較大。從總體上來講,與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比,還有較大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術設計與制造模具方面,無論是應用的廣泛性,還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面,僅有約10%的模具在設計中采用了CAD,距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走;在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面,也才剛剛起步,大多還處于試用和動畫游戲階段;在應用CAM技術制造模具方面,一是缺乏先進適用的制造裝備,二是現(xiàn)有的工藝設備(包括近10多年來引進的先進設備)或因計算機制式(IBM微機及其兼容機、HP工作站等)不同,或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等,聯(lián)網(wǎng)率較低,只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作;在應用CAPP技術進行工藝規(guī)劃方面,基本上處于空白狀態(tài),需要進行大量的標準化基礎工作;在模具共性工藝技術,如模具電鑄成型技術、表面處理技術等方面的CAD/CAM技術應用在我國才剛起步。計算機輔助技術的軟件開發(fā),尚處于較低水平,需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設備陳舊,在役期長、精度差、效率低,至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設備加工模具,熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐,操作憑工人的經(jīng)驗,設備簡陋,能耗高。設備更新速度緩慢,技術改造,技術進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具加工設備,但過于分散,或不配套,利用率一般僅有25%左右,設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。 缺乏技術素質較高的模具設計、制造工藝技術人員和技術工人,尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術人員,只占從業(yè)人員的8%12%左右,且技術人員和技術工人的總體技術水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術人員和技術工人知識老化,知識結構不能適應現(xiàn)在的需要;而80年代以后從業(yè)的人員,專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏,動手能力差,不安心,不愿學技術。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質水平下降,而且人才結構也出現(xiàn)了新的斷層,青黃不接,使得模具設計、制造的技術水平難以提高。 近10多年來,特別是“八五”以來,國家有關部委已多次組織有關材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè),研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等,并有所推廣。但因材料的質量不夠穩(wěn)定,缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù),規(guī)格品種較少,大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應上,解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產的供需矛盾,尚未得到有效的解決。另外,國外模具鋼材近年來相繼在國內建立了銷售網(wǎng)點,但因渠道不暢、技術服務支撐薄弱及價格偏高、外匯結算制度等因素的影響,目前推廣應用不多。 模具加工的輔助材料和專用技術近年來雖有所推廣應用,但未形成成熟的生產技術,大多仍還處于試驗摸索階段,如模具表面涂層技術、模具表面熱處理技術、模具導向副潤滑技術、模具型腔傳感技術及潤滑技術、模具去應力技術、模具抗疲勞及防腐技術等尚未完全形成生產力,走向商品化。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產權的保護。 我國的模具標準件生產,80年代初才形成小規(guī)模生產,模具標準化程度及標準件的使用覆蓋面約占20%,從市場上能配到的也只有約30個品種,且僅限于中小規(guī)格。標準凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應,模架及零件生產供應渠道不暢,精度和質量也較差。 我國的模具工業(yè)相對較落后,至今仍不能稱其為一個獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產企業(yè)可劃分為四大類:專業(yè)模具廠,專業(yè)生產外供模具;產品廠的模具分廠或車間,以供給本產品廠所需的模具為主要任務;三資企業(yè)的模具分廠,其組織模式與專業(yè)模具廠相類似,以小而專為主;鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè),與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數(shù)量最多,模具產量約占總產量的70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個大行業(yè)部門制造和使用模具,沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)籌規(guī)劃,集中攻關,跨行業(yè),跨部門管理困難很多。 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產,而我國技術改造投資向大中型企業(yè)傾斜時,中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產品廠的模具車間、分廠在內,技術改造后不能很快收回其投資,甚至負債累累,影響發(fā)展。 雖然大多數(shù)產品廠的模具車間、分廠技術力量強,設備條件較好,生產的模具水平也較高,但設備利用率低。 我國模具價格長期以來同其價值不協(xié)調,造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟效益小,社會效益大”的現(xiàn)象?!案赡>叩牟蝗绺赡>邩藴始模蓸藴始牟蝗绺赡>邘Ъa的。干帶件生產的不如用模具加工產品的”之類不正常現(xiàn)象存在,極大地挫傷了模具企業(yè)(包括模具車間和分廠)職工的積極性。這也是模具行業(yè)留不住人才,青年技術人員和青年工人不愿學技術的原因之一 模具工業(yè)要上水平,材料應用是關鍵。因選材和用材不當,致使模具過早失效,大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面,常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2,火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等;常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等;常用塑料模具用鋼有預硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2,日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等;覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等,大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結硬質合金及硬質合金YG20等。在模具表面處理方面,其主要趨勢是:由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展;由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展;可采用的鍍膜有:TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等,同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外,目前對激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍(刷鍍)防腐強化等技術也日益受到重視。在成形工藝方面,主要有沖壓模具功能復合化、超塑性成形、塑性精密成形技術、塑料模氣體輔助注射技術及熱流道技術、高壓注射成形技術等。另一方面,隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高,在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設計、生產、管理理念與模式。具體主要有:適應模具單件生產特點的柔性制造技術;創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神,精益生產;提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡制造等新的生產哲理;廣泛采用標準件通用件的分工協(xié)作生產模式;適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。隨著各種新技術的迅速發(fā)展,國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)。這也是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有如下特征:多臺機床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機具、刀具數(shù)控庫;有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng);有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。綜上所述,近年來我國模具技術有了長足的進步。9
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