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課程考核論文 題目 沖壓模具的最新進展及未來發(fā)展趨勢 姓名 韓梅 班級 14 材控一班 學號 1406031001 沖壓模具的最新進展及未來發(fā)展趨勢 The latest progress and future development tendency of stamping die 14 級材料成型及控制工程一班 韓梅 1406031001 摘要 近十多年來 隨著對發(fā)展先進制造技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識 沖壓成形技術(shù)無論在深 度和廣度上都取得了前所未有的進展 其特征是與高新技術(shù)結(jié)合 在方法和體系上開始發(fā)生很大變化 計 算機技術(shù) 信息技術(shù) 現(xiàn)代測控技術(shù)等沖壓領域的滲透與交叉融合 推動了先進沖壓成形技術(shù)的形成和發(fā) 展 Abstract in recent ten years with the development of advanced manufacturing technology to obtain unprecedented consensus the importance of stamping technology in both the depth and breadth has made unprecedented progress its characteristic is the combination of new and high technology great changes at the beginning of the method and system Computer technology information technology modern measurement and control technology in the field of stamping penetration and intersection promote the formation and development of advanced stamping technology 關(guān)鍵詞 沖壓工藝 模具設計 CAE 技術(shù) Keywords stamping process of mould design and CAE technology 引言 沖壓模具 難在結(jié)構(gòu) 根據(jù)零件的不同 模具的設計也比較多變 設計安全實用的沖 壓模具是現(xiàn)在沖壓技術(shù)迅速發(fā)展的需要 隨著經(jīng)濟全球化的加快 市場競爭日益劇烈 很多模具企業(yè)加大了營銷和模具研發(fā)的 力度 一些企業(yè)已經(jīng)普及了二維 CAD 軟件 并且使用 Pro E UG SolidWorks 等國際通用三 維軟件 這些軟件成功的應用于沖壓模具的開發(fā)設計當中 大型復雜沖壓模具以汽車覆蓋 件模具為代表 可以生產(chǎn)小汽車的覆蓋件模具 體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進模 也 從電動機 電器外殼模具 擴展到接插件 空調(diào)散熱片等家電零件模具 在歐美和日韓等發(fā)達國家的模具工業(yè)起步很早 有很先進的生產(chǎn)開發(fā)經(jīng)驗 是我們所 沒有的 而其特點有 模具設計充分利用信息技術(shù)線 切割 五軸高速加工技術(shù)大大提高 生產(chǎn)效率 快速成型技術(shù)和快速制造深入人心 市場化管理 工藝先進 標準化程度高 未來 沖壓模具發(fā)展趨勢將越發(fā)智能化 精度高 周期短 而很多技術(shù)和工藝都亟待 發(fā)展 充分利用計算機輔助技術(shù)來整合整個行業(yè) 使虛擬現(xiàn)實成為可能 高速線切割技術(shù) 可以極大提高模具設計制造的效率 可以達到更加靈敏 智能 大規(guī)模制造 3D 打印技術(shù) 提供了從模型到實物掃描到加工的功能 可以極大節(jié)省時間 實現(xiàn)大數(shù)據(jù)采集 可以實現(xiàn) 模具設計的逆向工程 1 沖壓技術(shù)發(fā)展的特征 沖壓技術(shù)的真正發(fā)展 始于汽車的工業(yè)化生產(chǎn) 20 世紀初 美國福特汽車的工業(yè)化生 產(chǎn)大大推動了沖壓技術(shù)的研究和發(fā)展 研究工作基本上在板料成形技術(shù)和成形性兩方面同 時展開 關(guān)鍵問題是破裂 起皺與回彈 涉及可成形性預估 成形方法的創(chuàng)新 以及成形 過程的分析與控制 但在 20 世紀的大部分時間里 對沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗型的 分析工具是經(jīng)典的成形力學理論 能求解的問題十分有限 研究的重點是板材沖壓性能及 成形力學 遠不能滿足汽車工業(yè)的需求 60 年代是沖壓技術(shù)發(fā)展的重要時期 各種新的成 形技術(shù)相繼出現(xiàn) 尤其是成形極限圖 FLD 的提出 推動了板材性能 成形理論 成形工 藝和質(zhì)量控制的協(xié)調(diào)發(fā)展 成為沖壓技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑 由于 80 年代有限元方法及 CAD 技術(shù)的先期發(fā)展 使 90 年代以數(shù)值模擬仿真為中心的 和計算機應用技術(shù)在沖壓領域得以迅速發(fā)展并走向?qū)嵱没?成為材料變形行為研究和工藝 過程設計的有力工具 縱觀上世紀的發(fā)展歷程可見 1 沖壓性能的研究和改進是與沖壓技術(shù)的發(fā)展相輔相 承的 2 汽車 飛機等工業(yè)的飛速發(fā)展 以及能源因素都是沖壓技術(shù)發(fā)展的主要推動力 進入新世紀 環(huán)境因素及相關(guān)的法律約束日益突出 汽車輕量化設計和制造成為當前的重 要課題 3 成形過程數(shù)字化仿真技術(shù)的發(fā)展 推動傳統(tǒng)沖壓技術(shù)走向科學化 進入先進 制造技術(shù)行列 4 沖壓技術(shù)的發(fā)展涉及材料 能源 模具 設備等各方面 工藝方法的 創(chuàng)新及其過程的科學分析與控制是技術(shù)發(fā)展的核心 模具技術(shù)是沖壓技術(shù)發(fā)展的體現(xiàn) 是 決定產(chǎn)品制造周期 成本 質(zhì)量的重要因素 2 先進成形技術(shù)的發(fā)展 結(jié)構(gòu)整體化是重要的發(fā)展趨勢 不僅對于飛機 未來汽車也將擴大應用 隨著新材料 和新結(jié)構(gòu)的擴大應用 迫切需要發(fā)展相應的低成本沖壓成形技術(shù) 當前的研究重點 1 鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術(shù) 國外已有實用的工藝及模具設計數(shù)據(jù)資料 2 多 種厚度激光拼焊板坯的沖壓技術(shù) 3 擠壓管坯的內(nèi)高壓成形技術(shù) 4 復合板的成形技 術(shù)等 對于飛機工業(yè)來說 鈦合金 鋁鋰合金復雜形狀零件及鋁合金特殊結(jié)構(gòu)件的成形技 術(shù)是當前的研究重點 以液體直接或間接作為半模或傳感應介質(zhì)的各種液壓成形技術(shù) 屬于半模成形或軟模 成形 有很多優(yōu)點 是飛機鈑金零件的主要制造方法 近十多年來在高壓源及高壓密封問 題解決后 得以迅速發(fā)展 在汽車工業(yè)中獲得重要應用 液壓成形包括液壓橡皮囊成形 充液拉深成形和內(nèi)高壓脹管成形 液壓橡皮成形已從航空工業(yè)的傳統(tǒng)應用擴大到汽車的復 雜內(nèi)外板件的成形 在 100 140Mpa 的壓力下 成形質(zhì)量很好 適用于試制和小批量生產(chǎn) 新興的內(nèi)高壓成形技術(shù)已經(jīng)實用化 工業(yè)化 生產(chǎn)發(fā)動機的支架 排氣管 凸輪軸及框架 件等 達到了很好的效率和效益預計液壓成形 拼焊毛坯沖壓成形及激光焊接裝配將是未 來汽車輕量化的三項關(guān)鍵技術(shù) 此外粘介質(zhì)壓力成形 磁脈沖成形 以及各種無模成形技術(shù)的研究也有很大進展 顯 現(xiàn)出越來越多的工藝柔性 3 數(shù)字化成形技術(shù)的發(fā)展 先進成形技術(shù)是在傳統(tǒng)成形技術(shù)的基礎上 以計算機為支柱 綜合利用信息 電子 材 料 能源 環(huán)境工程等各項高新技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù) 有利于最終實現(xiàn)產(chǎn)品全生命期綜合 優(yōu)化的沖壓成形技術(shù) 是能越大程度地達到 精 省 凈 目標 獲得高綜合效益的成形 技術(shù) 發(fā)展先進成形技術(shù)的關(guān)鍵在于 大力發(fā)展沖壓成形過程的計算機分析仿真技術(shù) CAE 1 并行工程 CE 并行工作模式逐步取代傳統(tǒng)的串行順序式工作模式 計算機輔助過程分析仿真 CAE 是 20 世紀后期對于金屬成形最具重大意義的技術(shù)進步 之一 其核心是有限元分析技術(shù) 以有限元法為基礎的沖壓成形過程中計算機仿真技術(shù)或數(shù)值模擬技術(shù) 以沖壓模具設計 沖壓過程設計與工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學的新途徑 將是解決復雜沖壓過程設計和模具設 計的最有效手段 國外大型企業(yè)的應用步伐非常迅速 而汽車工業(yè)走在前列 現(xiàn)已逐漸成 熟 用于模具設計和試模的時間減少 50 以上 美國 GM 居世界領先地位 2 降低軟件對人員專業(yè)素質(zhì)的要求 目前市場軟件功能強大 主要面向分析師 買 了先進軟件系統(tǒng) 不一定能獲得好的模擬結(jié)果 面向中小企業(yè) 推廣更加困難 3 降低軟件對硬件平臺的要求 目前 幾乎著名的沖壓模擬軟件都已完成向微機版 的轉(zhuǎn)化 4 加強初始化設計環(huán)節(jié)的研究 初始化設計環(huán)節(jié) 初始方案 作為計算分析的起 點和修改的基礎 至今仍需要靠有經(jīng)驗的人員完成 迫切需要發(fā)展知識庫工程 KBE 將 專家系統(tǒng) ES 人工智能技術(shù) AI 與有限元模擬軟件相結(jié)合 實現(xiàn)智能化初始工作 減 少對工藝專家的依賴 5 加強基礎試驗 材料性能本構(gòu)關(guān)系 摩擦狀態(tài) 缺陷判據(jù)等數(shù)據(jù)來自試驗 其真 實性 準確性是限制模擬分析達到可靠精度的重要因素 6 進一步向產(chǎn)品沖壓制造系統(tǒng)擴展 實現(xiàn)制造全過程 全生命期的綜合優(yōu)化 目前 成形過程分析 仍重在解決成 形 問題 未來 將同時向改 性 發(fā)展 實現(xiàn)變形方式 成形過程及成形后性能的綜合優(yōu)化 7 普及 CAE 技術(shù)勢在必行 CAD 技術(shù)經(jīng)過 5 10 年的大力普及 基本解決了手工繪 圖問題 未來 5 10 年 CAE 技術(shù)的普及將勢在必行 4 沖壓成形技術(shù)的發(fā)展趨勢 1 進入 90 年代以來 高新技術(shù)全面促進了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進成形技術(shù)的 形成和發(fā)展 21 世紀的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展 發(fā)展的方向?qū)⒏油怀?精 省 凈 的需求 2 沖壓成形技術(shù)將更加科學化 數(shù)字化 可控化 科學化主要體現(xiàn)在對成形過程 產(chǎn)品質(zhì)量 成本 效益的預測和可控程度 成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方面取得 很大發(fā)展 并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成 人工智能技術(shù) 智能化控制將從簡單形狀零 件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形 從而真正進入實用階段 3 注重產(chǎn)品制造全過程 最大程度地實現(xiàn)多目標全局綜合優(yōu)化 優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單 一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展 4 對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展 以便從產(chǎn)品初 步設計甚至構(gòu)思時起 就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度 作出快速分析評估 5 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性 以適應未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及 市場多樣化 個性化需求的發(fā)展趨勢 加強企業(yè)對市場變化的快速響應能力 6 重視復合化成形技術(shù)的發(fā)展 以復合工藝為基礎的先進成形技術(shù)不僅正在從制造 毛坯向直接制造零件方向發(fā)展 也正在從制造單個零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展 加入 WTO 以后 中國的汽車工業(yè) 航空航天工業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)必將有大的發(fā)展 我國的 沖壓行業(yè)既充滿發(fā)展的機遇 又面臨進一步以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的嚴峻挑戰(zhàn) 國民經(jīng) 濟和國防建設事業(yè)將向沖壓成形技術(shù)的發(fā)展提出更多更新更高的要求 我國的板料加工領 域必須加強力量的聯(lián)合 加強技術(shù)的綜合與集成 加快傳統(tǒng)技術(shù)從經(jīng)驗向科學化轉(zhuǎn)化的進 程 加速人才培養(yǎng) 提升技術(shù)創(chuàng)新能力 提高沖壓技術(shù)隊伍的整體素質(zhì)和生產(chǎn)企業(yè)的競爭 力 參考文獻 1 沖壓工藝與模具 北京 電子工業(yè)出版社 2004 6 2 李煥芳 冷沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 中國高新技術(shù)企業(yè) 2010 3 盧險峰 沖壓工藝模具學 北京 機械工業(yè)出版社 2006 2 吳伯杰 4 柯旭貴 張榮清 沖壓工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2017 5 薛啟翔 沖壓模具設計制造難點與竅門 北京 機械工業(yè)出版社 2003 7 6 王秀鳳萬良輝 冷沖壓模具設計與制造 北京 北京航空航天大學出版社 2005 4