模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)，工業(yè)發(fā)達國家稱之為 “ 工業(yè)之母 ” 。模具成型具有效率高，質(zhì)量好，節(jié)省原材料，降低產(chǎn)品成本等優(yōu)點。采用模具制造產(chǎn)品零件已成為當今工業(yè)的重要工藝手段。模具在機械，電子，輕工，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，已成為使用最廣泛的工業(yè)化生產(chǎn)的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60%品零件，組件和部件的加工生產(chǎn)。 “ 模具就是產(chǎn)品質(zhì)量 ” ， “ 模具就是經(jīng)濟效益 ” 的觀念已被越來越多的人所認識和接受。在中國，人們已經(jīng)認識到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認識更新?lián)Q代的速度 ，新產(chǎn)品的開發(fā)能力，進而決定企業(yè)的應(yīng)變能力和市場競爭能力。 在目前用薄鋼板制造發(fā)動機罩蓋的傳統(tǒng)還是會持續(xù)相當一段時間，所以有必要在鋼板的基礎(chǔ)上通過利用計算機軟件的功能分析零件的工藝性能（結(jié)構(gòu)合理，受力，是否容易沖出破面、），發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有零件的不足之處，討論并確定改進這些不足之處，進而改善模具的設(shè)計，改良沖裁方式；最終實現(xiàn)產(chǎn)品的改良，改善產(chǎn)品的力學(xué)性能，外觀，使用效果，和造價等等。沖壓加工是通過模具來實現(xiàn)的，從模具角度來看，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度 上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。據(jù)統(tǒng)計，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中， 60% 80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。同時，沖壓加工也創(chuàng)造了巨大的價值增值，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為 600 億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè) ，從 1997 年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值。其中沖壓模具在所有模具（鍛造模、壓鑄模、注塑模等）中，無論從數(shù)量、重量或者是從價值上都位居榜首。 由此可見，板料沖壓加工及其模具制造技術(shù)對國民經(jīng)濟的發(fā)展已經(jīng)并將繼續(xù)作出重大的貢獻。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對這種生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展及專業(yè)技術(shù)人才的需求將與日俱增。因此，加強對板料沖壓加工及其模具制造技術(shù)的研究，具有重要的意義。 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ：經(jīng)過了 100多年的發(fā)展 ,目前小型汽車發(fā)動機的罩殼的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)相當成熟的了，但是隨著各式各樣的小型發(fā)動機的開發(fā)，發(fā)動機 的前后罩也做了很大的改進?，F(xiàn)在，對小型汽車發(fā)動機的罩殼的改進主要表現(xiàn)在對其構(gòu)造材料的改進；例如用樹脂基復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的薄鋼板，用 發(fā)動機水箱、隔熱罩、發(fā)動機罩等等，由于用復(fù)合材料來取代原有金屬的發(fā)動機殼體類零件，重量會有所減輕，且成本也將大大降低，對制造商而言，這個改進創(chuàng)造了很大了利潤空間，所以這方面的技術(shù)進步還會持續(xù)相當長一段時間。就目前而言，我國沖壓模具還存在許多問題，其中模具生產(chǎn)周期、質(zhì)量和數(shù)量仍舊是關(guān)鍵。與國際水平相比，一般來說，我國沖壓模具生產(chǎn)周期要比國外先進水平長、壽命約相差一倍、 精度差距也較大。數(shù)量的不足主要反映在大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具上。存在這些問題的主要原因是： 1)行業(yè)結(jié)構(gòu) (如企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)等 )不合理： 2)企業(yè)綜合素質(zhì)欠佳、設(shè)計制造水平較低、開發(fā)能力弱、管理較落后； 3 ）模具人才嚴重不足 ； 4)資金投入不夠； 5)專業(yè)化、標準化、商品化程度低，協(xié)作差： 6)模具材料及相關(guān)技術(shù)落后； 7)模具生產(chǎn)企業(yè)的效率和效益較低，等等。 柳州 天隆 機械有限公司 所用的沖壓模具還比較落后，利用沖壓模具沖出的零件質(zhì)量也不是很高，經(jīng)常有起皺，尺寸和形狀精度不高，壽命短等 缺陷。同時，在排樣時的不合理更造成原材料的浪費。這些因素無不影響著公司產(chǎn)品質(zhì)量和效益的提高。歸及以上原因主要是由于模具設(shè)計得不夠合理，考慮得不夠周全等所造成的。其次不合理的工藝設(shè)計也是造成零件質(zhì)量不高的原因。 工藝設(shè)計是聯(lián)接產(chǎn)品設(shè)計與制造的橋梁和紐帶，合理的成形工藝設(shè)計是模具設(shè)計與制造的基礎(chǔ)，也是決定零件能否順利成形的關(guān)鍵，它將直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、成本、生產(chǎn)效率以及模具的使用壽命等方面。在現(xiàn)在這個科技突飛猛進的時代里，模具設(shè)計技術(shù)同樣也是在快速的發(fā)展著。模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度 化發(fā)展。 而如今的市場經(jīng)濟，競爭又十分激烈，要想在市場中站得住腳，那么就必須不斷的提高自己設(shè)計模具的水平，使自己設(shè)計出來的 沖壓模具更合理，沖出來的零件質(zhì)量，尺寸和形狀精度，壽命以及資源利用率都能得到大幅度的提高，進而才能提高公司的效益和競爭力。 選題背景 近年來沖壓成形工藝與理論的研究成果 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(fù)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，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提 高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。 由于引入了 壓成形已從原來的對應(yīng)力應(yīng)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(shè)計。在沖壓毛坯設(shè)計方面也開展了計算機輔助設(shè)計，可以對排樣或拉深毛坯進行優(yōu)化設(shè)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(yù)報等技術(shù)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(dǎo)的科學(xué)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。 方案： 作為沖壓件要大略了解它的沖壓性能的好或者差，用 個人的經(jīng)驗或者視覺的判斷就可以了，但是在要求量化的條件下，最好莫過于用機械相關(guān)的板料分析軟件；我使用 對沖壓件分析。從分析的圖象的顏色可以判斷沖壓條件是否惡劣，給出的列表數(shù)據(jù)可以清楚得知道，拉伸的情況。依據(jù)它給出的信息，我們可以對沖壓件作出相應(yīng)的改進。最后重點放在模具的設(shè)計上來。 大體步驟： 1用 件（ 析，并討論現(xiàn)有零件的工藝性（沖壓性能） 2改進零件的部分外形，和加強筋分布。 3用 料，并排樣，選出最佳排樣方案。 4進行相關(guān)運算 ，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。描繪出大體輪廓。 5利用上面所得數(shù)據(jù)，使用 出模具 3 維圖（數(shù)模）。 6利用上述數(shù)模 討論具體零件工藝和相關(guān)方案。 7利用 制模具相關(guān)部件 2 維圖。 8寫課題說明書。 沖壓工藝過程的優(yōu)劣，決定了沖壓件制造技術(shù)的合理性、沖壓件的質(zhì)量和產(chǎn)品成本。 因此必須對沖壓件進行詳盡的工藝分析，分析沖壓件的結(jié)構(gòu)、性能及加工難易程度，確定科學(xué)的、合理的工序方案。并在保證產(chǎn)品的設(shè)計要求、滿足使用條件的情況下盡量減少工序，采用適宜的材料，盡量節(jié)約用料，選擇先進且合理的加工 技術(shù)，力求生產(chǎn)工藝過程簡單易行，以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。 模具 術(shù)就是在 設(shè)計 制造模具之前，在計算機上模擬出沖壓件在模具中成形的真實過程，向用戶告知模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝條件狀況是否合理，并最終為用戶提供出最佳的模具設(shè)計工藝方案，可靠性達到 80%以上。從而縮短模具設(shè)計與制造周期 2/5（對于復(fù)雜模具而言），并提高模具質(zhì)量和產(chǎn)品合格率，進而可大幅度降低制造成本，增強產(chǎn)品的市場競爭力。 國內(nèi)模具與國外模具的差距 當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下，用戶對模具制造的要求是 “交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”。 而供需兩旺是近幾年來我國模具市場的總體表現(xiàn)， 2004 年仍舊是這個格局。由于汽車、機電等工業(yè)的發(fā)展增幅回落，再加上原材料漲價，能源緊張，電力供應(yīng)不足，資金周轉(zhuǎn)不暢和運費增加，所以 2004 年模具市場在供需兩旺的情況下，發(fā)展增幅也有所回落。 2005 年相比，預(yù)計要回落 5 個百分點以上。 在歐美， 成為模具企業(yè)普遍采用的技術(shù)。在 面，目前3D 設(shè)計也達到了 70% 89%。澳大利亞 3D 設(shè)計已達到 60%，而我國只是剛剛起步。術(shù)在歐美應(yīng)用逐 漸成熟。在沖模設(shè)計中應(yīng)用 件，模擬金屬變形過程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測破裂、起皺和回彈等缺陷，我國只有少部分企業(yè)開始術(shù)的應(yīng)用。 （沖壓工藝過程圖）設(shè)計的過程中，在沖壓工藝分析、沖壓方向的確定和工序劃分方面我國與國外水平接近。但在工藝補充面的設(shè)計和產(chǎn)品數(shù)模的工藝處理方面還存在著較大的差距，如過拉延部分的設(shè)計，回彈值的處理等方面國外具有豐富的經(jīng)驗，特別是在高精度轎車零件的工藝設(shè)計方面與國外相比仍存在著很大的差距。 高速切削是以高切削速度、高進給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù)。在國外已 是比較成熟的技術(shù)，型面加工精度 需要研合間隙。修邊模刃口間隙由機加工保證；鉗裝不需要研配間隙，加工后可直接裝配合模。而國內(nèi)的模具鉗工工作量仍較大。 國內(nèi)的加工機床性能基本與國外設(shè)備相當，但在 術(shù)參數(shù)方面，走刀路徑、方式及技術(shù)的設(shè)計方面仍存在著差距。 另外在模具制造周期、質(zhì)量方面和標準化程度方面也存在著較大的差距。 第二章 沖壓工藝過程設(shè)計 沖壓工藝過程的優(yōu)劣，決定了沖壓件制造技術(shù)的合理性、沖壓件的質(zhì)量和產(chǎn)品成本。 因此必須對沖壓件進行詳盡的工藝分析，分析沖壓件的結(jié)構(gòu)、性能及加工難易程度 ，確定科學(xué)的、合理的工序方案。并在保證產(chǎn)品的設(shè)計要求、滿足使用條件的情況下盡量減少工序，采用適宜的材料，盡量節(jié)約用料，選擇先進且合理的加工技術(shù)，力求生產(chǎn)工藝過程簡單易行，以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。 模具 術(shù)就是在設(shè)計制造模具之前，在計算機上模擬出沖壓件在模具中成形的真實過程，向用戶告知模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝條件狀況是否合理，并最終為用戶提供出最佳的模具設(shè)計工藝方案，可靠性達到 80%以上。從而縮短模具設(shè)計與制造周期 2/5（對于復(fù)雜模具而言），并提高模具質(zhì)量和產(chǎn)品合格率，進而可大幅度降低制造成本，增強產(chǎn)品 的市場競爭力。 隨著現(xiàn)代生產(chǎn)制造的需要，新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計、制造的質(zhì)量和周期已成為企業(yè)在市場經(jīng)濟中能夠生存發(fā)展的重要決定性因素之一。計算機輔助設(shè)計 (制造 (術(shù)的推廣應(yīng)用，不僅將產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計者們從繁重的手工制圖方式中解脫出來，同時，對加工制造業(yè)而言應(yīng)該是一次巨大的革命性飛躍。然而，在并行工程 概念提出和應(yīng)用前，產(chǎn)品的 于分屬不同部門的工作內(nèi)容，產(chǎn)品的設(shè)計、制造、分析是在自上而下的串行設(shè)計中完成的，很顯然，針對 并行設(shè)計，前者在整個設(shè)計過程中受到不能及時更新的約束，很難做到產(chǎn)品開發(fā)制造集成同步實現(xiàn)，增加了開發(fā)周期和生產(chǎn)成本。公司完成的“國家 863 題”重大應(yīng)用項目并行工程， 通過在新產(chǎn)品開發(fā) 程中的實施，體現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。其中， E 三維設(shè)計系統(tǒng)在產(chǎn)品開發(fā)過程中沖壓模具的并行全相關(guān)參數(shù)化設(shè)計已得到很好的應(yīng)用。 近年來，隨著計算機綜合應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機集成制造系統(tǒng) (并行工程 (虛擬生產(chǎn) (一系列新技術(shù)將機械工程制造業(yè)帶進了一個嶄新的生產(chǎn)過程模式。 有關(guān)資料統(tǒng)計表明，我國在 863 用推廣過程中，相關(guān)企業(yè)均獲得了明顯的經(jīng)濟和社會效益，在提高生產(chǎn)效率，降低成本、縮短產(chǎn)品周期、提高質(zhì)量方面的成 績尤為突出。 “并行工程”就其意義而言是一個復(fù)雜的系統(tǒng)過程，它解決如何有效的將產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計、工藝準備過程、制造、過程管理、經(jīng)營銷售等過程合理的組織，實現(xiàn)獲得最佳的產(chǎn)品周期和成本。幾年來，公司并行工程項目的啟動和實施，在不同部門的協(xié)同應(yīng)用實施仍處于不斷探索驗證的階段，其中，沖壓模具并行設(shè)計已經(jīng)基本形成了較為完善的過程框架，對于模具設(shè)計制造過程，并行設(shè)計的根本實現(xiàn)必須由核心 件的支持，作為并行工程的設(shè)計系統(tǒng)平臺，公司引進了美國 司的 為 件平臺，而沖壓成形數(shù)值模擬分析則引進了專業(yè) 析系統(tǒng) 模具展開設(shè)計前和過程中，對于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計意圖的關(guān)鍵要素利用 E 建模并通過標準數(shù)據(jù)格式提交給行計算分析，預(yù)測可行性干預(yù)改進模具結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)。另外，在模具的制造上可以實現(xiàn)在 E 內(nèi)部的 縫轉(zhuǎn)接，從而不僅可以完全體現(xiàn)模具設(shè)計意圖、避免工程圖紙的信息損失 ，還能夠大大縮短制造周期。 設(shè)計過程中可以利用參數(shù)設(shè)置、關(guān)系 (參考 (理實現(xiàn)全相關(guān) (數(shù)化設(shè)計，換言之，在模具設(shè)計的過程中，設(shè)計產(chǎn)品的任何變化都將傳遞到模具所有相關(guān)的結(jié)構(gòu)件上并按照結(jié)構(gòu)設(shè)計意圖自動更新。這大大提高了模具設(shè)計的效率，支持設(shè)計的反復(fù)性，高效率的進行設(shè)計更新。 供了一套方法和各種工具構(gòu)成了一個相對完善的 環(huán)境， 指在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的 一種組織方式，其實，不單純在 E 環(huán)境下，以往在手工及二維設(shè)計過程中也體現(xiàn)了它的宗旨。 主題思想是以圍繞核心設(shè)計意圖進行關(guān)聯(lián)式展開設(shè)計。模具并行設(shè)計的實現(xiàn)一般按以下 6 個步驟來完成： (1)模具設(shè)計者參與提取產(chǎn)品設(shè)計過程中確定產(chǎn)品或原型產(chǎn)品的模型要素，接受或自行完成已經(jīng)具備最終產(chǎn)品全部特點的建模。 (2)對產(chǎn)品進行工藝分析，以 e 式規(guī)劃確定模具重要結(jié)構(gòu)件的層級骨架 (織設(shè)計過程。 (3)在 E 系統(tǒng)中圍繞產(chǎn)品沖壓加工建立 核心組件模型，并根據(jù)工藝需要確定結(jié)構(gòu)參數(shù)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式提交沖壓 析軟件 進行可靠性分析計算。 (4)在 E 系統(tǒng)中進行模具設(shè)計。由于準備隨時接受來自設(shè)計部門的變更及分析結(jié)果的干預(yù)進行設(shè)計更新，需要利用建模結(jié)構(gòu)、順序、參照控制、特征間關(guān)系、元件間關(guān)系、組件間關(guān)系有效的保證整個模型的可靠性，如當產(chǎn)品局部變更時，相應(yīng)凸凹模、定位元件、固定板、上下模板結(jié)構(gòu)特征等必須保證成功的再生 ( (5)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，輸出二維工程圖?；诠こ虉D與三維建模的全相關(guān)性，無論在設(shè)計過程中還 是在今后都可確保模具局部結(jié)構(gòu)變化后工程圖自動及時準確的更新。 (6)同時提交模具的 門進行工藝分析及編程。 E 系統(tǒng) 無縫連接，使得 序同樣可以得到更新 . 沖模在裝配前應(yīng)根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，確定合理的裝配順序和裝配方法。沖模裝配之后，必須在生產(chǎn)條件下進行試沖，沖出的工件按沖壓零件產(chǎn)品圖或試樣進行檢查驗收。如果發(fā)現(xiàn)不合格者，必須對沖模進行適當?shù)恼{(diào)整和修理，然后再試沖，直到生產(chǎn)合格的沖件為止。在沖模工作一段時間后，可采用超前維修。沖模的受力只局限于刃口的附近在使用一段時 間以后，刃口處會不可避免地出現(xiàn)不均勻磨損和磨損溝痕，如果提前維修，可避免因凸、凹模間隙不均勻而產(chǎn)生附加彎矩和防止磨損溝痕產(chǎn)生裂紋，以提高模具壽命。 實踐證明，并行參數(shù)化設(shè)計技術(shù)在工藝準備過程中的應(yīng)用，大幅度降低了產(chǎn)品周期，增強了設(shè)計的可靠性，同時為企業(yè)取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益?？梢灶A(yù)見，計算機立用技術(shù)將在生產(chǎn)過程中發(fā)揮更力重要的作用，并已漸漸成為現(xiàn)代制造業(yè)的 個重要特征。 is of it is as in it is of in as on of of by an in In of 0% - 80% of in is is by of in of of on of of by be so it is to as it is to on of by to of of to on of so is by of of of of s on a of is of to in of 60% 80% of by of by In of of by is of or of is 0 of of 997, s of of , no or of is on a to of s to be it is to of 00 it of of of of of a of on of In of of s in of As of be be a of so is a of As as it in s to in s is is is a of of is on of 1) as 2) of of of of 3) of 4) of 5) of 6) 7) of so by of of to of to s is of of is is of it is it is to of s so In of is in of in is of is in In to in of be so of be s of of n in of of is is to to of AE is to by of in to s in to on to on of of as as on of on of to by of of go 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