3100 鏈輪的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)1,鏈輪,沖壓,工藝,模具設(shè)計(jì) 緒 論11 緒 論1.冷 沖 壓 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 的 地 位模 具 是 大 批 生 產(chǎn) 同 形 產(chǎn) 品 的 工 具 ， 是 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 主 要 工 藝 裝 備 。 模 具 工 業(yè)是 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 的 基 礎(chǔ) 工 業(yè) 。模 具 可 保 證 沖 壓 產(chǎn) 品 的 尺 寸 精 度 。 使 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 ， 而 在 加 工 中 不 破 壞 產(chǎn)品 表 面 。 用 模 具 生 產(chǎn) 零 部 件 可 以 采 用 冶 金 廠 大 量 生 產(chǎn) 的 廉 價(jià) 的 扎 制 剛 板 或 剛帶 為 壞 料 ， 且 在 生 產(chǎn) 中 不 需 加 熱 ， 具 有 生 產(chǎn) 效 率 高 質(zhì) 量 好 重 量 輕 成 本 低 且 節(jié)約 能 源 和 原 材 料 等 一 系 列 優(yōu) 點(diǎn) ， 是 其 它 加 工 方 法 所 不 能 比 擬 的 。 使 用 模 具 已成 為 當(dāng) 代 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 重 要 手 段 和 工 藝 發(fā) 展 方 向 。 現(xiàn) 代 制 造 工 業(yè) 的 發(fā) 展 和 技 術(shù)水 平 的 提 高 ， 很 大 程 度 上 取 決 于 模 具 工 業(yè) 的 發(fā) 展 。目 前 ， 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 普 遍 采 用 怒 局 成 形 工 藝 方 法 ， 以 提 高 產(chǎn) 品 的 生 產(chǎn) 率 和 質(zhì)量 。 一 般 壓 力 機(jī) 加 工 ， 一 臺(tái) 普 通 壓 力 機(jī) 設(shè) 備 每 分 鐘 可 生 產(chǎn) 零 件 幾 件 到 幾 十 件 ，高 速 壓 力 機(jī) 的 生 產(chǎn) 率 已 達(dá) 到 每 分 鐘 數(shù) 百 件 甚 至 上 千 件 。 據(jù) 不 完 全 統(tǒng) 計(jì) ， 飛 機(jī)汽 車 拖 拉 機(jī) 電 機(jī) 電 器 儀 器 儀 表 等 產(chǎn) 品 ， 游 60%左 右 的 零 件 是 用 模 具 加 工 出來(lái) 的 ； 而 自 行 車 手 表 洗 衣 機(jī) 電 冰 箱 及 電 風(fēng) 扇 等 輕 工 產(chǎn) 品 ， 有 90%左 右 的 零件 是 用 模 具 加 工 出 來(lái) 的 ； 至 于 日 用 五 金 ， 餐 具 等 物 品 的 大 批 量 生 產(chǎn) 基 本 上 完全 靠 模 具 來(lái) 進(jìn) 行 。 顯 而 易 見(jiàn) ， 模 具 作 為 一 種 專 用 的 工 藝 裝 備 ， 在 生 產(chǎn) 中 決 定性 作 用 和 重 要 地 位 逐 漸 為 人 們 所 共 識(shí) 。2.了 解 目 前 國(guó) 內(nèi) 外 沖 壓 模 具 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀2.1 國(guó) 內(nèi) 沖 壓 模 具 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀2.1.1 現(xiàn) 狀改 革 開(kāi) 放 以 來(lái) ， 隨 著 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 的 高 速 發(fā) 展 ， 市 場(chǎng) 對(duì) 模 具 的 需 求 量 不 斷 增 長(zhǎng) 。近 年 來(lái) ， 模 具 工 業(yè) 一 直 以 15%左 右 的 增 長(zhǎng) 速 度 快 速 發(fā) 展 ， 模 具 工 業(yè) 企 業(yè) 的 所有 制 成 分 也 發(fā) 生 了 巨 大 變 化 ， 除 了 國(guó) 有 專 業(yè) 模 具 廠 外 ， 集 體 、 合 資 、 獨(dú) 資 和私 營(yíng) 也 得 到 了 快 速 發(fā) 展 。 浙 江 寧 波 和 黃 巖 地 區(qū) 的 “模 具 之 鄉(xiāng) ”； 廣 東 一 些大 集 團(tuán) 公 司 和 迅 速 崛 起 的 鄉(xiāng) 鎮(zhèn) 企 業(yè) ， 科 龍 、 美 的 、 康 佳 等 集 團(tuán) 紛 紛 建 立 了 自己 的 模 具 制 造 中 心 ； 中 外 合 資 和 外 商 獨(dú) 資 的 模 具 企 業(yè) 現(xiàn) 已 有 幾 千 家 。隨 著 與 國(guó) 際 接 軌 的 腳 步 不 斷 加 快 ， 市 場(chǎng) 競(jìng) 爭(zhēng) 的 日 益 加 劇 ， 人 們 已 經(jīng) 越 來(lái) 越河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)2認(rèn) 識(shí) 到 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 、 成 本 和 新 產(chǎn) 品 的 開(kāi) 發(fā) 能 力 的 重 要 性 。近 年 許 多 模 具 企 業(yè) 加 大 了 用 于 技 術(shù) 進(jìn) 步 的 投 資 力 度 ， 將 技 術(shù) 進(jìn) 步 視 為 企 業(yè)發(fā) 展 的 重 要 動(dòng) 力 。 一 些 國(guó) 內(nèi) 模 具 企 業(yè) 已 普 及 了 二 維 CAD， 并 陸 續(xù) 開(kāi) 始 使 用UG、 Pro/Engineer、 I-DEAS、 Euclid-IS 等 國(guó) 際 通 用 軟 件 ， 個(gè) 別 廠 家 還 引進(jìn) 了 Moldflow、 C-Flow、 DYNAFORM、 Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟 件 ，并 成 功 應(yīng) 用 于 沖 壓 模 的 設(shè) 計(jì) 中 。以 汽 車 覆 蓋 件 模 具 為 代 表 的 大 型 沖 壓 模 具 的 制 造 技 術(shù) 已 取 得 很 大 進(jìn) 步 ， 東風(fēng) 汽 車 公 司 模 具 廠 、 一 汽 模 具 中 心 等 模 具 廠 家 已 能 生 產(chǎn) 部 分 轎 車 覆 蓋 件 模 具 。此 外 ， 許 多 研 究 機(jī) 構(gòu) 和 大 專 院 校 開(kāi) 展 模 具 技 術(shù) 的 研 究 和 開(kāi) 發(fā) 。 經(jīng) 過(guò) 多 年 的 努力 ， 在 模 具 CAD/CAE/CAM 技 術(shù) 方 面 取 得 了 顯 著 進(jìn) 步 ； 在 提 高 模 具 質(zhì) 量 和 縮短 模 具 設(shè) 計(jì) 制 造 周 期 等 方 面 做 出 了 貢 獻(xiàn) 。例 如 ， 吉 林 大 學(xué) 汽 車 覆 蓋 件 成 型 技 術(shù) 所 獨(dú) 立 研 制 的 汽 車 覆 蓋 件 沖 壓 成 型 分析 KMAS 軟 件 ， 華 中 理 工 大 學(xué) 模 具 技 術(shù) 國(guó) 家 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 開(kāi) 發(fā) 的 注 塑 模 、 汽 車覆 蓋 件 模 具 和 級(jí) 進(jìn) 模 CAD/CAE/CAM 軟 件 ， 上 海 交 通 大 學(xué) 模 具 CAD 國(guó) 家 工程 研 究 中 心 開(kāi) 發(fā) 的 冷 沖 模 和 精 沖 研 究 中 心 開(kāi) 發(fā) 的 冷 沖 模 和 精 沖 模 CAD 軟件 等 在 國(guó) 內(nèi) 模 具 行 業(yè) 擁 有 不 少 的 用 戶 。雖 然 中 國(guó) 模 具 工 業(yè) 在 過(guò) 去 十 多 年 中 取 得 了 令 人 矚 目 的 發(fā) 展 ， 但 許 多 方 面 與工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 相 比 仍 有 較 大 的 差 距 。 例 如 ， 精 密 加 工 設(shè) 備 在 模 具 加 工 設(shè) 備 中的 比 重 比 較 低 ； CAD/CAE/CAM 技 術(shù) 的 普 及 率 不 高 ； 許 多 先 進(jìn) 的 模 具 技 術(shù) 應(yīng) 用不 夠 廣 泛 等 等 ， 致 使 相 當(dāng) 一 部 分 大 型 、 精 密 、 復(fù) 雜 和 長(zhǎng) 壽 命 模 具 依 賴 進(jìn) 口 。2.1.2 未 來(lái) 沖 壓 模 具 制 造 技 術(shù) 發(fā) 展 趨 勢(shì) 模 具 技 術(shù) 的 發(fā) 展 應(yīng) 該 為 適 應(yīng) 模 具 產(chǎn) 品 “交 貨 期 短 ”、 “精 度 高 ”、 “質(zhì) 量 好 ”、 “價(jià) 格 低 ”的 要 求 服 務(wù) 。 達(dá) 到 這 一 要 求 急 需 發(fā) 展 如 下 幾 項(xiàng) ：(1)全 面 推 廣 CAD/CAM/CAE 技 術(shù) 模 具 CAD/CAM/CAE 技 術(shù) 是 模 具 設(shè) 計(jì) 制 造 的 發(fā) 展 方 向 。 隨 著 微 機(jī) 軟 件 的 發(fā)展 和 進(jìn) 步 ， 普 及 CAD/CAM/CAE 技 術(shù) 的 條 件 已 基 本 成 熟 ， 各 企 業(yè) 將 加 大CAD/CAM 技 術(shù) 培 訓(xùn) 和 技 術(shù) 服 務(wù) 的 力 度 ； 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 大 CAE 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 范 圍 。計(jì) 算 機(jī) 和 網(wǎng) 絡(luò) 的 發(fā) 展 正 使 CAD/CAM/CAE 技 術(shù) 跨 地 區(qū) 、 跨 企 業(yè) 、 跨 院 所 地 在整 個(gè) 行 業(yè) 中 推 廣 成 為 可 能 ， 實(shí) 現(xiàn) 技 術(shù) 資 源 的 重 新 整 合 ， 使 虛 擬 制 造 成 為 可 能 。(2)高 速 銑 削 加 工國(guó) 外 近 年 來(lái) 發(fā) 展 的 高 速 銑 削 加 工 ， 大 幅 度 提 高 了 加 工 效 率 ， 并 可 獲 得 極 高的 表 面 光 潔 度 。 另 外 ， 還 可 加 工 高 硬 度 模 塊 ， 還 具 有 溫 升 低 、 熱 變 形 小 等 優(yōu)河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)3點(diǎn) 。 高 速 銑 削 加 工 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 對(duì) 汽 車 、 家 電 行 業(yè) 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 發(fā) 展 。(3)模 具 掃 描 及 數(shù) 字 化 系 統(tǒng) 高 速 掃 描 機(jī) 和 模 具 掃 描 系 統(tǒng) 提 供 了 從 模 型 或 實(shí) 物 掃 描 到 加 工 出 期 望 的 模 型所 需 的 諸 多 功 能 ， 大 大 縮 短 了 模 具 的 在 研 制 制 造 周 期 。 有 些 快 速 掃 描 系 統(tǒng) ，可 快 速 安 裝 在 已 有 的 數(shù) 控 銑 床 及 加 工 中 心 上 ， 實(shí) 現(xiàn) 快 速 數(shù) 據(jù) 采 集 、 自 動(dòng) 生 成各 種 不 同 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 加 工 程 序 、 不 同 格 式 的 CAD 數(shù) 據(jù) ， 用 于 模 具 制 造 業(yè) 的“逆 向 工 程 ”。 模 具 掃 描 系 統(tǒng) 已 在 汽 車 、 摩 托 車 、 家 電 等 行 業(yè) 得 到 成 功 應(yīng) 用 ，相 信 在 “十 五 ”期 間 將 發(fā) 揮 更 大 的 作 用 。(4)電 火 花 銑 削 加 工 電 火 花 銑 削 加 工 技 術(shù) 也 稱 為 電 火 花 創(chuàng) 成 加 工 技 術(shù) ， 這 是 一 種 替 代 傳 統(tǒng) 的 用成 型 電 極 加 工 型 腔 的 新 技 術(shù) ， 它 是 有 高 速 旋 轉(zhuǎn) 的 簡(jiǎn) 單 的 管 狀 電 極 作 三 維 或 二維 輪 廓 加 工 (像 數(shù) 控 銑 一 樣 )， 因 此 不 再 需 要 制 造 復(fù) 雜 的 成 型 電 極 ， 這 顯 然是 電 火 花 成 形 加 工 領(lǐng) 域 的 重 大 發(fā) 展 。 國(guó) 外 已 有 使 用 這 種 技 術(shù) 的 機(jī) 床 在 模 具 加工 中 應(yīng) 用 。 預(yù) 計(jì) 這 一 技 術(shù) 將 得 到 發(fā) 展 。 (5)提 高 模 具 標(biāo) 準(zhǔn) 化 程 度 我 國(guó) 模 具 標(biāo) 準(zhǔn) 化 程 度 正 在 不 斷 提 高 ， 估 計(jì) 目 前 我 國(guó) 模 具 標(biāo) 準(zhǔn) 件 使 用 覆 蓋 率已 達(dá) 到 30%左 右 。 國(guó) 外 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 一 般 為 80%左 右 。(6)優(yōu) 質(zhì) 材 料 及 先 進(jìn) 表 面 處 理 技 術(shù) 選 用 優(yōu) 質(zhì) 鋼 材 和 應(yīng) 用 相 應(yīng) 的 表 面 處 理 技 術(shù) 來(lái) 提 高 模 具 的 壽 命 就 顯 得 十 分 必要 。 模 具 熱 處 理 和 表 面 處 理 是 否 能 充 分 發(fā) 揮 模 具 鋼 材 料 性 能 的 關(guān) 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 應(yīng) 發(fā) 展 工 藝 先進(jìn) 的 氣 相 沉 積 (TiN、 TiC 等 )、 等 離 子 噴 涂 等 技 術(shù) 。(7)模 具 研 磨 拋 光 將 自 動(dòng) 化 、 智 能 化 模 具 表 面 的 質(zhì) 量 對(duì) 模 具 使 用 壽 命 、 制 件 外 觀 質(zhì) 量 等 方 面 均 有 較 大 的 影 響 ，研 究 自 動(dòng) 化 、 智 能 化 的 研 磨 與 拋 光 方 法 替 代 現(xiàn) 有 手 工 操 作 ， 以 提 高 模 具 表 面質(zhì) 量 是 重 要 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 。 (8)模 具 自 動(dòng) 加 工 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 這 是 我 國(guó) 長(zhǎng) 遠(yuǎn) 發(fā) 展 的 目 標(biāo) 。 模 具 自 動(dòng) 加 工 系 統(tǒng) 應(yīng) 有 多 臺(tái) 機(jī) 床 合 理 組 合 ； 配有 隨 行 定 位 夾 具 或 定 位 盤 ； 有 完 整 的 機(jī) 具 、 刀 具 數(shù) 控 庫(kù) ； 有 完 整 的 數(shù) 控 柔 性同 步 系 統(tǒng) ； 有 質(zhì) 量 監(jiān) 測(cè) 控 制 系 統(tǒng) 。2.2 國(guó) 外 沖 壓 模 具 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)4由 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) 技 術(shù) 的 迅 速 發(fā) 展 ， 目 前 國(guó) 內(nèi) 外 制 造 業(yè) 廣 泛 地 采 用 了 無(wú) 切 削 、少 切 削 加 工 工 藝 ， 如 精 密 沖 壓 、 精 密 鍛 造 、 壓 力 鑄 造 、 冷 擠 壓 、 熱 擠 壓 及等 溫 超 塑 成 形 等 新 工 藝 ， 代 替 傳 統(tǒng) 的 切 削 加 工 工 藝 。 模 具 作 為 主 要 的 成 形工 具 ， 已 成 為 一 種 重 要 的 加 工 裝 備 。 家 用 電 器 行 業(yè) 約 80％ 的 零 部 件 、 機(jī)電 行 業(yè) 約 70％ 的 零 部 件 均 采 用 模 具 成 形 ， 塑 料 、 橡 膠 、 陶 瓷 、 建 材 、 耐 火材 料 制 品 大 部 分 均 采 用 模 具 成 形 。 一 種 中 型 載 重 汽 車 的 改 型 ， 需 要 4000 套 模 具 ， 重 達(dá) 2000 多 噸 。 生 產(chǎn) 一種 型 號(hào) 的 照 相 機(jī) ， 需 要 500 套 模 具 ， 在 很 多 行 業(yè) 中 ， 模 具 費(fèi) 用 已 經(jīng) 占 產(chǎn) 品成 本 的 15％ ～ 30％ 。 因 此 ， 工 業(yè) 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 改 進(jìn) 、 生 產(chǎn) 率 的 提 高 、 成 本 的降 低 、 產(chǎn) 品 更 新 換 代 的 速 度 ， 在 很 大 程 度 上 取 決 于 模 具 的 制 造 精 度 和 質(zhì) 量 、制 造 周 期 、 生 產(chǎn) 成 本 、 使 用 壽 命 等 因 素 。隨 著 全 球 經(jīng) 濟(jì) 一 體 化 進(jìn) 程 加 快 ， 模 具 工 業(yè) 在 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 中 所 發(fā) 揮 的 作 用 越 來(lái)越 明 顯 ， 機(jī) 械 電 子 、 汽 車 、 輕 工 、 建 材 和 國(guó) 防 工 業(yè) 等 部 門 都 大 量 采 用 模 具 進(jìn)行 生 產(chǎn) ， 并 提 出 越 來(lái) 越 高 的 要 求 。 模 具 工 業(yè) 已 成 為 新 技 術(shù) 產(chǎn) 業(yè) 化 的 重 要 組 成部 分 ， 模 具 技 術(shù) 水 平 的 高 低 與 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 、 效 益 和 新 產(chǎn) 品 的 開(kāi) 發(fā) 能 力 有 密 切關(guān) 系 ， 它 成 為 衡 量 一 個(gè) 國(guó) 家 工 業(yè) 水 平 高 低 的 重 要 標(biāo) 志 之 一 。 20 世 紀(jì) 80年 代 以 來(lái) ， 日 本 、 美 國(guó) 、 德 國(guó) 等 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 ， 模 具 工 業(yè) 的 產(chǎn) 值 超 過(guò) 機(jī) 床 工業(yè) 的 產(chǎn) 值 。當(dāng) 前 模 具 工 業(yè) 發(fā) 展 有 兩 個(gè) 特 點(diǎn) ： 一 是 要 縮 短 制 模 周 期 、 降 低 制 模 成 本 。 由于 人 們 對(duì) 工 業(yè) 晶 的 品 種 、 數(shù) 量 和 質(zhì) 量 要 求 越 來(lái) 越 高 ， 產(chǎn) 品 更 新 換 代 周 期 越 來(lái)越 短 ， 而 且 多 品 種 小 批 量 生 產(chǎn) 較 多 ， 因 此 對(duì) 模 具 制 造 提 出 了 嚴(yán) 格 的 要 求 。 二是 模 具 向 大 型 化 、 復(fù) 雜 化 、 精 密 化 和 自 動(dòng) 化 發(fā) 展 。 模 具 制 造 要 求 越 來(lái) 越 高 ，制 造 工 藝 越 來(lái) 越 復(fù) 雜 。 為 了 降 低 模 具 生 產(chǎn) 成 本 ， 增 加 效 益 ， 保 證 質(zhì) 量 ， 在 采用 先 進(jìn) 設(shè) 備 和 制 造 工 藝 的 同 時(shí) ， 必 須 采 用 多 種 工 藝 措 施 盡 量 延 長(zhǎng) 模 具 使 用 壽命 。 其 中 合 理 選 用 模 具 材 料 ， 采 用 先 進(jìn) 的 熱 處 理 和 表 面 強(qiáng) 化 工 藝 ， 不 斷 推 廣應(yīng) 用 新 材 料 就 是 一 個(gè) 主 要 的 方 面 。模 具 鋼 是 制 造 模 具 的 主 要 材 料 。 盡 管 模 具 材 料 品 種 繁 多 ， 但 是 模 具 鋼 在 模具 制 造 業(yè) 中 使 用 最 多 ， 是 模 具 工 業(yè) 最 重 要 的 技 術(shù) 和 物 質(zhì) 基 礎(chǔ) 。 近 年 來(lái) 隨 著 模具 工 業(yè) 的 迅 速 發(fā) 展 ， 模 具 鋼 的 發(fā) 展 也 極 為 迅 速 。 世 界 各 國(guó) 都 把 模 具 鋼 分 類 于合 金 工 具 鋼 中 ， 其 產(chǎn) 量 已 占 合 金 工 具 鋼 產(chǎn) 量 的 70％ 一 80％ 。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)5