多孔定位片沖壓工藝分析及其模具設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】
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編號(hào):
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文翻譯
(譯文)
院 (系): 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 黃修蘭
學(xué) 號(hào): 1200110408
指導(dǎo)教師單位: 機(jī)電工程學(xué)院
姓 名: 楊曉清
職 稱: 講 師
2016年 6 月 3 日
第 9 頁(yè) 共 10 頁(yè)
模具設(shè)計(jì)與制造
模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ),在我國(guó),模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國(guó)雖然很早就開(kāi)始制造模具和使用模具,但長(zhǎng)期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期,中國(guó)模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年,不僅國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展,三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)(個(gè)體)模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。
雖然中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速,但與需求相比,顯然供不應(yīng)求,其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面,中國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距,因此,每年需要大量進(jìn)口模具。
中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力,今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面,主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展,向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn),中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
近年,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大,主要表現(xiàn)在,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品;塑料模和壓鑄模比例增大;專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加;“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速;股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看,以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江,江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
雖然我國(guó)模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模,模具水平也有很大提高,但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家許多。當(dāng)前存在的問(wèn)題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面:
(1)總量供不應(yīng)求
國(guó)內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過(guò)于求,中高檔模具自配率只有50%左右。
(2)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(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理
我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠),自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右,而國(guó)外模具超過(guò)70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式,而國(guó)外大多是“小而?!?、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%,而國(guó)外在50%以上。2004年,模具進(jìn)出口之比為3.7:1,進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元,為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。
(3)模具產(chǎn)品水平大大低于國(guó)際水平,生產(chǎn)周期卻高于國(guó)際水平
產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。
(4)開(kāi)發(fā)能力較差,經(jīng)濟(jì)效益欠佳
我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低,水平較低,且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā),在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元,國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15~20萬(wàn)美元,有的高達(dá)25~30萬(wàn)美元,與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理,真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
造成上述差距的原因很多,除了歷史上模具作為產(chǎn)品長(zhǎng)期未得到應(yīng)有的重視,以及多數(shù)國(guó)有企業(yè)機(jī)制不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)之外,還有下列幾個(gè)原因:
(1)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的政策支持力度還不夠
雖然國(guó)家已經(jīng)明確頒布了模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策,但配套政策少,執(zhí)行力度弱。目前享受模具產(chǎn)品增值稅的企業(yè)全國(guó)只有185家,大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負(fù)過(guò)重。模具企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造引進(jìn)設(shè)備要繳納相當(dāng)數(shù)量的稅金,影響技術(shù)進(jìn)步,而且民營(yíng)企業(yè)貸款十分困難。
(2)人才嚴(yán)重不足,科研開(kāi)發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少
模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞動(dòng)密集的產(chǎn)業(yè),隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展,掌握并且熟練運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺,高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)重視不夠,科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收,導(dǎo)致模具行業(yè)在科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少,致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大,進(jìn)展不快。
(3)工藝裝備水平低,且配套性不好,利用率低
近年來(lái)我國(guó)機(jī)床行業(yè)進(jìn)步較快,已能提供比較成套的高精度加工設(shè)備,但與國(guó)外裝備相比,仍有較大差距。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)許多國(guó)外先進(jìn)設(shè)備,但總體的裝備水平比國(guó)外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因,引進(jìn)設(shè)備不配套,設(shè)備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較妥善的解決。
(4)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低,協(xié)作能力差
由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響,模具專業(yè)化水平低,專業(yè)分工不細(xì)致,商品化程度低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占40%左右,其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢,難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低,模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響,特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。
(5)模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后
模具材料性能、質(zhì)量和品種問(wèn)題往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設(shè)備性能差,也直接影響模具水平的提高。
目前,我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段,國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯,這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面,國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展,另一方面,模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。因此,放眼未來(lái),國(guó)際、國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好,預(yù)計(jì)中國(guó)模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展,我國(guó)不但會(huì)成為模具大國(guó),而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國(guó)的行列邁進(jìn)?!笆晃濉逼陂g,中國(guó)模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高,而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展。
模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)、精密監(jiān)測(cè)和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科,是一個(gè)綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展,模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高,模具制造周期不斷縮短,模具生產(chǎn)朝著信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展,模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。我國(guó)模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有:
(1)建立在CAD/CAE平臺(tái)上的先進(jìn)模具設(shè)計(jì)技術(shù),提高模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。
(2)建立在CAM/CAPP基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合,提高模具加工的自動(dòng)化水平與生產(chǎn)效率。
(3)模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術(shù)。例如PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、ERP(企業(yè)資源管理)、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng))及INTERMET平臺(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及發(fā)展。
(4)高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等。
(5)提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)。
(6)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。例如熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、虛擬技術(shù)、納米技術(shù)、高速掃描技術(shù)、逆向工程、并行工程等技術(shù)在模具研究、開(kāi)發(fā)、加工過(guò)程中的應(yīng)用
(7)原材料在模具中成形的仿真技術(shù)。
(8)先進(jìn)的模具加工和專有設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)。
(9)模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件、重要輔件的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。
(10)模具及其制品的檢測(cè)技術(shù)。
(11)優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開(kāi)發(fā)及其正確應(yīng)用。
(12)模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術(shù)。
模具行業(yè)在“十一五”期間需要解決的重點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)是模具信息化、數(shù)字化技術(shù)和精密、超精、高速、高效制造技術(shù)方面的突破。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展,各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大,技術(shù)要求也越來(lái)越高。雖然模具種類繁多,但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要,又有較高技術(shù)含量,特別是目前國(guó)內(nèi)尚不能自給,需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此,一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展,而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度,這樣才能不斷提高我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平,從而提高模具質(zhì)量,縮短模具生產(chǎn)周期,降低成本。由于我國(guó)的模具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì),因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來(lái)發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品,而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ),屬于有條件、有可能發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品。
根據(jù)“十一五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃,“十一五”期間模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要有如下幾類:
(1)汽車覆蓋件模具
沖壓模具占模具總量的40%以上。汽車覆蓋件模具主要為汽車配套,也包括為農(nóng)用車、工程機(jī)械和農(nóng)機(jī)配套的覆蓋件模具,它在沖壓模具中具有很大的代表性,模具大都是大中型,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)要求高。尤其是為轎車配套的覆蓋件模具,要求更高,可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國(guó)已有一定的技術(shù)基礎(chǔ),已為中檔轎車配套,但水平還不高,能力不足,目前滿足率只有一半左右。中高檔轎車覆蓋件模具主要依靠進(jìn)口,已成為汽車發(fā)展的瓶頸,極大的影響著車型開(kāi)發(fā)。
(2)精密沖壓模具
多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向,精度要求壽命要求極高,主要為電子工業(yè)、汽車、儀器儀表、電機(jī)電器等配套。這兩種模具,國(guó)內(nèi)已有相當(dāng)基礎(chǔ),并已引進(jìn)了國(guó)外技術(shù)及設(shè)備,個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達(dá)到世界水平,但大部分企業(yè)仍有較大差距,供應(yīng)總量不足,進(jìn)口很多。
(3)大型精密塑料模具
塑料模具占模具總量近40%,而且這個(gè)比例還在上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具,為集成電路配套的塑封模,為電子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模,為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等,目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并正在快速發(fā)展,但技術(shù)水平與國(guó)外仍有較大差距,總量供不應(yīng)求,每年的進(jìn)口額達(dá)幾億美元。
(4)主要模具標(biāo)準(zhǔn)件
目前國(guó)內(nèi)已有較大產(chǎn)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件主要是模架、導(dǎo)向件、推桿推管、彈性元件等。這些產(chǎn)品不但國(guó)內(nèi)配套大量需要,出口前景也很好,應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展。氮?dú)飧缀蜔崃鞯涝饕揽窟M(jìn)口,應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高水平,形成標(biāo)準(zhǔn)并組織規(guī)?;a(chǎn)。
(5)其他高技術(shù)含量的模具
占模具總量給8%的壓鑄模具中,大型薄壁精密壓鑄技術(shù)含量高,難度大。鎂合金壓鑄模具目前雖然剛起步,但發(fā)展前景好,有代表性。子午線橡膠輪胎模具也是發(fā)展方向,其中活絡(luò)模技術(shù)難度最大。與快速成型技術(shù)相結(jié)合的一些快速制模技術(shù)及相應(yīng)的快速經(jīng)濟(jì)模具具有很好的發(fā)展前景。這些高技術(shù)含量的模具在“十一五”期間也應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。
冷沖模具使用壽命的影響及對(duì)策
一、沖壓模具概述
沖壓模具--在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。沖壓--是在室溫下,利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。
沖壓模具的形式很多,一般可按以下幾個(gè)主要特征分類:
1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類
?。?)沖裁模 沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
(2)彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線(彎曲線)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
(3)拉深模 是把板料毛坯制成開(kāi)口空心件,或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
?。?)成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
2.根據(jù)工序組合程度分類
(1)單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。
(2)復(fù)合模 只有一個(gè)工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
(3)級(jí)進(jìn)模(也稱連續(xù)模) 在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個(gè)或更多的工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
沖冷沖模全稱為冷沖壓模具。
冷沖壓模具是一種應(yīng)用于模具行業(yè)冷沖壓模具及其配件所需高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料的制備方法,高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化鋯、氧化釔粉中加鋁、鐠元素構(gòu)成,制備工藝是將氧化鋯溶液、氧化釔溶液、氧化鐠溶液、氧化鋁溶液按一定比例混合配成母液,滴入碳酸氫銨,采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料,反應(yīng)生成的沉淀經(jīng)濾水、干燥,煅燒得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉,再經(jīng)過(guò)成型、燒結(jié)、精加工,便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明制成的冷沖壓模具及其配件使用壽命長(zhǎng),在沖壓過(guò)程中未出現(xiàn)模具及其配件與沖壓件產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象,沖壓件表面光滑、無(wú)毛刺,完全可以替代傳統(tǒng)高速鋼、鎢鋼材料。
二、冷沖模具主要零件
冷沖模具是沖壓加工的主要工藝裝備,沖壓制件就是靠上、下模具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。加工時(shí)由于上、下模具之間不斷地分合,如果操作工人的手指不斷進(jìn)入或停留在模具閉合區(qū),便會(huì)對(duì)其人身安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。
(一)模具的主要零件、作用及安全要求
1.工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件,因此,它是模具上的關(guān)鍵零件。凸凹模不但精密而且復(fù)雜,它應(yīng)滿足如下要求:
(1)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,不能在沖壓過(guò)程中斷裂或破壞.
?。?)對(duì)其材料及熱處理應(yīng)有適當(dāng)要求,防止硬度太高而脆裂。
2.定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件,有定位銷(板)、擋料銷(板)、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓器等。設(shè)計(jì)定位零件時(shí)應(yīng)考慮操作方便,不應(yīng)有過(guò)定位,位置要便于觀察,最好采用前推定位、外廓定位和導(dǎo)正銷定位等。
3.壓料、卸料及出料零件壓料零件有壓邊圈、壓料板等。
壓邊圈可對(duì)拉延坯料加壓邊力,從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動(dòng)和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設(shè)備上的氣墊推桿支撐,可上下運(yùn)動(dòng),頂出件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具有足夠的頂出力,運(yùn)動(dòng)要有限位。卸料板應(yīng)盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應(yīng)設(shè)有防護(hù)板,防止手指伸入或異物進(jìn)入,外露表面棱角應(yīng)倒鈍。
4.導(dǎo)向零件導(dǎo)柱和導(dǎo)套是應(yīng)用最廣泛的一種導(dǎo)向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時(shí)有精確的配合間隙。因此,導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙應(yīng)小于沖裁間隙。導(dǎo)柱設(shè)在下模座,要保證在沖程下死點(diǎn)時(shí),導(dǎo)柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導(dǎo)柱應(yīng)安排在遠(yuǎn)離模塊和壓料板的部位,使操作者的手臂不用越過(guò)導(dǎo)柱送取料。
5.支承及夾持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等。
上下模板是冷沖模具的基礎(chǔ)零件,其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸,尤其是前后方向應(yīng)與制件相適應(yīng),過(guò)大或過(guò)小均不利于操作。
有些模具(落料、沖孔類模具)為了出件方便,需在模架下設(shè)墊板。這時(shí)墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起,兩墊板的厚度應(yīng)絕對(duì)相等。墊板的間距以能出件為準(zhǔn),不要太大,以免模板斷裂。
6.緊固零件它包括螺釘、螺母、彈簧、柱銷、墊圈等,一般都采用標(biāo)準(zhǔn)件。冷沖模具的標(biāo)準(zhǔn)件用量較多,設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)保證緊固和彈性頂出的需要,避免緊固件暴露在表面操作位置上,防止碰傷人手和妨礙操作。
三、冷沖模具的發(fā)展
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)冷沖模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái),冷沖模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展,冷沖模具工業(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。
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。而冷沖模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一,冷沖模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
近年許多冷沖模具企業(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?jiǎng)恿ΑR恍﹪?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)。
雖然中國(guó)冷沖模具工業(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)備在冷沖模具加工設(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)壽命冷沖模具依賴進(jìn)口。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)日益復(fù)雜與多樣化,產(chǎn)品性能和質(zhì)量也在不斷提高,因而對(duì)冷沖壓技術(shù)提出了更高的要求.為了使冷沖壓技術(shù)能適應(yīng)各工業(yè)部門的需要,冷沖壓技術(shù)自身也在不斷革新和發(fā)展.冷沖壓技術(shù)的發(fā)展思路就是盡可能地完善和擴(kuò)充冷沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn),克服其缺點(diǎn).在冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,應(yīng)注意以下幾方面:
(1)冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)正確地確定工藝參數(shù)及冷沖模具工作部分的形狀與尺寸,提高沖壓件的質(zhì)量、縮短新產(chǎn)品試制周期,應(yīng)在加強(qiáng)沖壓成形理論研究的基礎(chǔ)上,使沖壓成形理論達(dá)到能對(duì)生產(chǎn)實(shí)際起指導(dǎo)作用,逐步建立起一套密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)的工藝分析計(jì)算方法.國(guó)外已開(kāi)始采用彈塑性有限元法對(duì)汽車覆蓋零件的成形過(guò)程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬,以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性和可能出現(xiàn)的問(wèn)題。
(2)加快產(chǎn)品更新?lián)Q代,克服模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn).應(yīng)大力開(kāi)展模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)技術(shù)的研究.在我國(guó),目前要特別注意加強(qiáng)多工位級(jí)進(jìn)模CAD/CAM技術(shù)的研究。
(3)滿足大量生產(chǎn)需要以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度.應(yīng)加強(qiáng)冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化研究,使一般中、小件能在高速壓力機(jī)上采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn),達(dá)到生產(chǎn)高度自動(dòng)化,進(jìn)一步提高沖壓的生產(chǎn)率。
(4)擴(kuò)大冷沖壓生產(chǎn)的運(yùn)用范圍.使冷沖壓既適合大量生產(chǎn),也適合小批量生產(chǎn);既能生產(chǎn)一般精度的產(chǎn)品,也能生產(chǎn)精密零件.應(yīng)注意開(kāi)發(fā)如精密沖裁(特別是厚料精沖)、高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝,還要推廣簡(jiǎn)易模(軟模和低熔點(diǎn)合金模)、通用組合模、數(shù)控沖床等設(shè)備的運(yùn)用。
此外,對(duì)沖壓板料性能的改進(jìn),模具新材料、模具新加工方法的開(kāi)發(fā)也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。
四、冷沖模具使用壽命的影響及對(duì)策
冷沖模具的使用壽命是以沖制出的工件數(shù)量來(lái)計(jì)算的。影響冷沖模壽命的因素很多。主要有模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造模具所用凸模和凹模的材料、模具的熱處理質(zhì)量與表面強(qiáng)化、沖模零件的制造精度和冷沖壓材料的選取。除此之外,還有沖模的安裝、調(diào)整、使用以及維修等。
1.模具設(shè)計(jì)對(duì)壽命的影響
(1)排樣設(shè)計(jì)的影響排樣方法與搭邊值對(duì)模具壽命的影響很大,過(guò)小的搭邊值,往往是造成模具急劇磨損和凸、凹??袀闹匾?。從節(jié)約材料出發(fā),搭邊值愈小愈好,但搭邊值小于一定數(shù)值后,對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在沖裁中有可能被拉人模具問(wèn)隙中,使零件產(chǎn)生毛刺,甚至損壞模具刃口,降低模具壽命。因此,在考慮提高材料利用率的同時(shí),必須根據(jù)零件產(chǎn)量、質(zhì)量和壽命,確定排樣方法和搭邊值。
(2)凹模結(jié)構(gòu)的影響對(duì)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而開(kāi)裂的凹模結(jié)構(gòu),可以采用組合結(jié)構(gòu)或鑲拼結(jié)構(gòu),以及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),從而提高模具使用壽命。
(3)間隙的影響當(dāng)間隙過(guò)小時(shí),壓縮擠壓利害,摩擦力增大,磨損增大,側(cè)面的磨損加劇,沖裁后卸料和推件時(shí),材料與凸、凹模之間的摩擦還將造成刃口側(cè)面的磨損比端面的磨大大,同時(shí)也容易造成凸、凹模溫度很高,把金屬碎屑吸附在刃口側(cè)面,形成金屬瘤,使凸、凹模出現(xiàn)崩刃或脹裂現(xiàn)象。因此,過(guò)小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。間隙太大,會(huì)增加凸模與凹模端面邊緣的集中應(yīng)力,致使壓應(yīng)力急劇增加,于是刃口邊很快屈服變形而失去棱角。因此又增加了沖裁力,進(jìn)而使刃口邊更快磨損,降低模具壽命。但為了減小凸、凹模的磨損,延長(zhǎng)模具使用壽命,在保證沖裁件質(zhì)量的前提下,設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)采用較大間隙是十分必要的。
(4)模具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)對(duì)壽命的影響可靠的導(dǎo)向?qū)τ跍p小工作零件的磨損,避免凸、凹??袀欠浅S行У?。特別對(duì)無(wú)問(wèn)隙或小問(wèn)隙沖裁模、復(fù)合模和多工位級(jí)進(jìn)模更為重要。為提高模具壽命,必須根據(jù)工序和零件精度要求,正確選擇導(dǎo)向形式和導(dǎo)向精度,所選擇導(dǎo)向精度應(yīng)高于凸、凹模的配合精度。
(5)冷沖壓材料選取的影響冷沖壓材料應(yīng)滿足制件的設(shè)計(jì)要求和沖壓工藝要求,否則容易損傷模具,降低模具使用壽命。冷沖壓材料表面質(zhì)量不好,沖壓時(shí)制件易破裂,也易擦傷模具。冷沖壓材料塑性不好,變形量小,沖壓時(shí)制件易破裂,也易擦傷模具。另外,材料的厚度公差應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐桓睕_模適用于一定材料的厚度,成形、彎曲、翻邊、引伸模具的凸、凹模結(jié)構(gòu)間隙是直接根據(jù)材料厚度來(lái)確定的。所以材料厚度不均勻,會(huì)導(dǎo)致廢品產(chǎn)生和模具損壞。
2.模具材料對(duì)模具壽命的影響
模具材料對(duì)模具壽命的影響是模具材料性質(zhì)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度和冶金質(zhì)量等的綜合反映。其中,材料性質(zhì)和熱處理質(zhì)量影響最為明顯。模具材料性質(zhì)對(duì)模具壽命的影響是很大的。如將同一種工件,使用不同的模具材料做彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果:用9Mn2V材料,其壽命為5萬(wàn)次;用Crl2MoV滲氮,其壽命可達(dá)40萬(wàn)次。因此,在選用材料時(shí),應(yīng)根據(jù)制件的批量大小,合理選用模具材料。模具工作零件的硬度對(duì)模具壽命的影響也很大。但并不是硬度愈高、模具壽命愈長(zhǎng)。這是因?yàn)橛捕扰c強(qiáng)度、韌性及耐磨性等有密切的關(guān)系。有的沖模要求硬度高,壽命長(zhǎng)。如采用T10鋼制造沖模,硬度為54~58HRC,只沖幾千次,制件毛刺就很大。如果將硬度提高到60~64HRC,則刃磨壽命可達(dá)2~3萬(wàn)次。但如果繼續(xù)提高硬度,則會(huì)出現(xiàn)早期斷裂。有的沖模硬度不宜過(guò)高,如采用Crl2MoV制造凹模硬度為58~62HRC時(shí),一般壽命為2—3萬(wàn)件,失效形式是崩刃和開(kāi)裂以及如果將硬度降到54~58HRC,壽命提高到5~6萬(wàn)件,但硬度降低到50~53HRC會(huì)出現(xiàn)凹模刃口易磨鈍現(xiàn)象。由此可見(jiàn),模具硬度必須根據(jù)材料性質(zhì)和失效形式而定。應(yīng)使硬度、強(qiáng)度、韌性及耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度等達(dá)到特定沖壓工序所需要的最佳配合。
3.模具的熱處理質(zhì)量與表面強(qiáng)化對(duì)壽命的影響
模具的熱處理質(zhì)量對(duì)模具的性質(zhì)與使用壽命影響很大。實(shí)踐證明,模具工作零件的淬火變形與開(kāi)裂,使用過(guò)程中早期斷裂,雖然與材料的冶金質(zhì)量、鍛造質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)及加工有關(guān),但與模具的熱處理關(guān)系更大。根據(jù)模具失效原因的分析統(tǒng)計(jì),熱處理不當(dāng)引起的失效占50% 以上。實(shí)踐證明,高級(jí)的模具材料必須配以正確的熱處理工藝,才能真正發(fā)揮材料的潛力。模具工作零件表面強(qiáng)化處理的目的,是獲得外硬內(nèi)韌的效果,從而得到硬度、耐磨性、韌性、耐疲勞強(qiáng)度的良好配合。模具表面強(qiáng)化處理方法很多,表面處理的新技術(shù)工藝發(fā)展很快。除氮碳共滲和離子氮化、滲硼、滲鈮、滲釩、表面鍍硬鉻和電火花強(qiáng)化外,化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)已逐步采用。經(jīng)CVD和PVD處理后,模具表面覆蓋一層超硬物質(zhì),如TiC、TiN等。硬度極高、耐磨性、耐蝕性、抗黏合性很好,可提高模具壽命幾倍到幾十倍。
4.沖模零件的制造精度對(duì)模具壽命的影響
沖模制造的精度與使用壽命關(guān)系很大,特別是模具表面粗糙度對(duì)模具影響很大。如用Crl2MoV鋼制造落料模,如果表面粗糙度值R =1.6 m時(shí),其壽命為3萬(wàn)件左右。如經(jīng)精拋光,表面粗糙度值R =0.4 m,壽命可提高到4—5萬(wàn)件。因此,對(duì)模具工作零件表面,一般都要經(jīng)過(guò)磨削、研磨、拋光等精加工和精細(xì)加工。
5.其他方面對(duì)模具壽命的影響
(1)壓力機(jī)的精度不高,也易使沖模損壞。
(2)沖模在壓力機(jī)上安裝的正確與否及操作者的技術(shù)水平高低,對(duì)模具壽命也有很大影響。
(3)沖模的保管和維護(hù)好壞,以及使用潤(rùn)滑劑的情況,也影響模具使用壽命。
6.結(jié)語(yǔ)
在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)于薄板沖模使用,很少出現(xiàn)非正常磨損的情況。但對(duì)于厚板沖模時(shí)則發(fā)現(xiàn)易出現(xiàn)非正常磨損,我們總是針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行研究總結(jié)。因?yàn)橐桓崩錄_模,從設(shè)計(jì)、加工制造、裝配、調(diào)試到安裝、使用,都耗費(fèi)了眾多工時(shí),同時(shí)沖模的凸、凹模使用的材料,大都是優(yōu)質(zhì)合金鋼。因此,沖模的成本都是比較高的。所以在生產(chǎn)中了解影響沖模壽命的因素及采取相應(yīng)的對(duì)策來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn),具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
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