雙孔鏈板片沖孔落料復合模設計-帶答辯ppt（鏈片沖壓模具含12張CAD圖紙）,雙孔鏈板片,沖孔,復合,設計,答辯,ppt,沖壓,模具,12,CAD,圖紙 中文翻譯 成形模具設計中的板料成形數(shù)值模擬與試制模具的比較 A. ANDERSSON? , ? , _ 當今，金屬板料成形數(shù)值模擬是一種用于預測汽車零部件成形能力的強有力的技巧。與傳統(tǒng)的方法比如使用試制模具，金屬板料成形數(shù)值模擬在模具設計中應用程度的巨大的增加使實體模具在制造之前被測試成為可能。另外一種金屬板料成形模擬的優(yōu)點在于其可利用于工藝設計早期階段，例如在最初的設計階段。如今，金屬板料成形數(shù)值模擬的結果的精確度在很大程度上已足夠高，以致于可代替試制模具的使用。在沃爾沃汽車公司，車身部件工廠，該項研究已經(jīng)被啟動，金屬板料成形模擬以集成的模塊形式在模具設計與模具生產(chǎn)的工藝中被使用。 1 引言 傳統(tǒng)地，試制模具被用于驗證某種模具設計能否生產(chǎn)滿足要求質(zhì)量的零件。試制模具通常由比生產(chǎn)用模具更便宜的材料制成。這是一種很省時且節(jié)約成本的方式。但是，如今另外一種更為行之有效的技術可以使用——金屬板料成形模擬。這種新技術基于成形工藝的數(shù)值模擬，并且對于每套實用模具可以降低10%的成本和15%的生產(chǎn)時間。金屬板料成形數(shù)值模擬技術不斷的發(fā)展，并且模擬的結果越來越精確。在將來，或許可以使用金屬板料成形數(shù)值模擬用于分析更多的工藝。如今，金屬板料成形數(shù)值模擬的結果的精確度在很大程度上已足夠高可代替試制模具的使用。 2 方法 該研究的目的在于分析和比較金屬板料成形數(shù)值模擬和試制模具在成形模具設計中的優(yōu)缺點。此研究中使用的方法基于專為該研究開發(fā)的產(chǎn)品可靠性模板（PSM) (Rundqvist and Sta°hl 2001年)和工藝一致性模板 (PCM)。PSM是一種把工藝中的不同因素（參數(shù)）按目錄編入不同因素組的模板。然后每種因素（參數(shù)）的影響被評定為0—3等級。基于模板的結果，對產(chǎn)品工藝有最大影響的參數(shù)可以被篩選出來，然后可以制作折中或是最小化這些影響的優(yōu)先表。PCM是通過高級專家測試在實際生產(chǎn)中對汽車元器件成形的連續(xù)測試來分析金屬板料成形數(shù)值模擬、試制模具的結果，生產(chǎn)零件的質(zhì)量 3 設計成形模具的工藝 圖1所示，一種在沃爾沃汽車公司車身部件工廠（VCBC）的開發(fā)一種成形模具的簡化生產(chǎn)工藝流程。 一種成形模具設計的工藝包括試制階段，該階段各種不同的模具設計被測試。這是一個在模具設計工藝中很重要的階段，目的在于驗證零件將會滿足所要求的質(zhì)量。預測一種成形操作的結果是很困難的，但是通過使用金屬板料成形數(shù)值模擬方法使得對成形操作的結果有價值的預測成為可能。 零件/工藝最初的設計 零件 設計 硬質(zhì)模具/工藝設計 試制 模具 金屬板料成形數(shù)值模擬 圖1 VCBC設計成形模具的工藝方法 3.1 金屬板料成形數(shù)值模擬的使用 金屬板料成形數(shù)值模擬可以被利用到模具設計工藝的幾個階段。 ● 起初設計的早期階段，能夠快速驗證汽車元器件設計的不同的方案 ● 預測并且驗證成形工藝 ● 改善現(xiàn)有的工藝 3.1.1 金屬板料成形數(shù)值模擬的需求 ● 數(shù)值模擬軟件 ● 零件布局的CAD模型或模具成形表面的CAD模型 ● 描述特定金屬板料材料的參數(shù) ● 工藝參數(shù) ● 工作站（現(xiàn)今個人計算機的發(fā)展快速的提升以致于個人計算機在將來會成為一種強有力的替代） ● 一名有能力可以操作該軟件并能夠分析數(shù)值模擬結果的員工 數(shù)值模擬軟件?，F(xiàn)今市場有各種各樣的商業(yè)軟件可供使用。為找到合適的軟件，必須分析所使用的領域?？紤]到用戶界面友好性與軟件柔性，軟件包是不同的。 在進行該項研究的VCBC，兩種不同的軟件包得以使用。一種是用戶友好的可快速提供結果的AUTOFORM（2001）。該軟件用于獲取合理的模具集合形狀的反復的分析工藝。另外一種軟件是LS—DYNA（2001），被用于驗證AUTOFORM的結果。 ● CAD模型。為使用金屬板料成形數(shù)值模擬方法分析零件或者模具設計，就需要該零件或者模具的CAD模型。這種模型可以在大多數(shù)CAD軟件中構造。例如，在VCBC使用的CATIA軟件。不同的數(shù)值模擬軟件需要不同類型的CAD模型。 ● 材料參數(shù)。單向拉深實驗被用于描述材料參數(shù)。同樣有必要描述材料內(nèi)部斷裂的風險。描述斷裂的數(shù)據(jù)是通過創(chuàng)建成形極限曲線來獲取的。成形極限曲線是一種顯示在斷裂發(fā)生前最大許用應力數(shù)值的描繪在基準應力平面上的曲線。更為透徹的描述由Pearce于1991年提出。 ● 工藝參數(shù)。金屬板料成形數(shù)值模擬需要核實的工藝參數(shù)。 ● 工作站。用于進行金屬板料成形數(shù)值模擬的模型通常很大以致于為獲得核實的運算時間而需要使用工作站。但是，個人計算機技術的發(fā)展使幾臺PC聯(lián)網(wǎng)成為可能，這有可能會是工作站的替代。 ● 有能力的員工。為讀懂金屬板料成形數(shù)值模擬的結果，能夠輸入正確的數(shù)據(jù)并且擁有理解結果的能力是狠必要的。這就需要有能力的員工。這種能力應該包括成形知識和數(shù)值模擬知識這由于考慮到生產(chǎn)工藝與翻譯結果二者的聯(lián)系。 表1 V-1158.的材料數(shù)據(jù) 壁厚(mm) Rp0.2屈服強度(Mpa) Rm抗拉強度極限 (MPa) n 值 (平均值) R 值 (平均值) 0.8 140 320 0.243 1.76 3.2 金屬板料成形數(shù)值模擬的結果 金屬板料成形數(shù)值模擬式如下的研究成為可能： ● 壁厚的分配 ● 斷裂的幾率 ● 拉深線 ● 起皺 ● 拉深/沖孔的壓力 ● 表面缺陷 ● 表面的穩(wěn)定性 ● 彈性回復 ● 材料行為 ● 工藝監(jiān)測 ● 內(nèi)部拉深 ● 成形視窗 ● 力（凸模、沖孔） 圖2 壁厚的分配藍色區(qū)域顯示變薄20%，紅色10% 為驗證可能的結果對VolvoS80的車身外側的數(shù)值模擬進行了研究。用于該種汽車元器件的材料是一種有著良好成形能力的中碳鋼(V—1158)。材料的參數(shù)如表1所示。 3.2.1 壁厚的分配。 金屬板料成形數(shù)值模擬可以為部件壁厚的分配提供一個良好的近似值。在汽車工業(yè)對于考慮到壁厚減少的最大的許用量有要求，以確保在碰撞事故中的安全區(qū)域。 3.2.2 斷裂的幾率 成形工藝過程中可以使用成形極限曲線的方法評定斷裂的幾率，該幾率已在此部分的最初時間被描述好。 圖3 斷裂的幾率。 圖中，裂紋以紅色顯示。右側黑線代表成形極限曲線。同樣顯示數(shù)值模擬的結果（藍色點） 圖4 圖中的深藍色線顯示材料在成形操作時的流動情況。 如果材料流過圓角，零件上就會出現(xiàn)拉深線。如果拉深線出現(xiàn)在外觀零件的可見表面，該零件就會因質(zhì)量原因而廢掉。 3.2.3 拉深線 拉深線發(fā)生于當一個可見的零件外部區(qū)域通過圓角滑入當成形時。零件表面一點流動方式的曲線在數(shù)值模擬器件即出現(xiàn)這些線。拉深線在外部零件的可見表面是不應該出現(xiàn)的。 在描述成形能力的圖5，有足夠應變的表面可以看到。通過共同研究這些使預測這些表面的穩(wěn)定性成為可能。這是一種簡化的分寫。一種更為細致分析將會包括最終零件的應力與應變的聯(lián)系。 圖5該圖顯示對工藝監(jiān)測的一個實例。很容易理解成形工藝期間起皺的擴展情況 3.2.4 起皺 可見的起皺在零件上市不允許的。這些可以通過金屬板料成形數(shù)值模擬來監(jiān)測。 3.2.5 力 為以一種精確的方法測量工藝，必須要知道哪些力對成形該零件是必要的。這些力的數(shù)據(jù)可以從金屬板料成形數(shù)值模擬的結果中獲取。 3.2.6 表面缺陷 汽車外部零件對可能發(fā)生于成形期間的表面的翹曲很敏感。這些翹曲可能很小但是零件噴涂后仍然可見，這就意味著這個零件必須被廢棄。這種缺陷可以通過人工檢查到當它在表面輕微移動的時候。金屬板料成形數(shù)值模擬通過對盈利應變分配的分析可以被用于監(jiān)測危險區(qū)域 3.2.7 表面的穩(wěn)定性 穩(wěn)定的表面的獲得目的為增大零件的剛度以阻止零件的不穩(wěn)定和振動。金屬板料成形數(shù)值模擬可以通過對應變分配的分析用于監(jiān)測危險區(qū)域。 圖6 上圖顯示成形能力。上圖中的灰色區(qū)域暗指不穩(wěn)定的區(qū)域，粉紅色區(qū)域則為起皺區(qū)域。 在下圖中指示受壓小約束表面標記為藍色。如果這些區(qū)域位于外觀零件的可見表面，則存在產(chǎn)生不穩(wěn)定區(qū)域的可能性。 3.2.8 彈性回復 彈性回復可以被用于描述在制件被取出成形模具后發(fā)生的一種幾何形狀的變化。這種幾何形狀的變化導致該零件與其他零件進行裝配式的不匹配。 3.2.9 工藝監(jiān)測 在金屬板料成形數(shù)值模擬中，這種工藝可以通過動畫的方式細致地而執(zhí)行。 3.2.10 拉深 為使材料的消耗最小，優(yōu)化毛坯的外形是很重要的。金屬板料成形數(shù)值模擬可以通過分析內(nèi)拉深工藝最大程度的充分利用坯料。 3.2.11 成形視窗 成形視窗可以被描述為工藝參數(shù)的許用變動范圍。目的在于保證生產(chǎn)零件的質(zhì)量。 3.3 試制模具的使用 試制模具當工藝方法設計需要驗證時被使用（如圖1）?；谶@種設計試制模具用鋅合金鑄造。例如，快速原型零件從這種試制模具中生產(chǎn)出來。試制模具與生產(chǎn)模具制件有幾點不同。因此，在試制模具中生產(chǎn)如此多的零件是不可能的。另外一點不同在于試制模具比生產(chǎn)模具要便宜更多。但是，由于兩種形式模具件的區(qū)別的存在，對于在這兩種形式模具中生產(chǎn)處的零件有同樣的質(zhì)量沒有保證。 圖7 藍綠色線顯示坯料閉合后的板料位置。拉深線即可以通過與底部區(qū)域的線的比較測量。 4 產(chǎn)品可靠性模板(PSM) PSM可以用于確定哪個參數(shù)對工藝的穩(wěn)定性有巨大的影響。同樣使確定某種影響的程度成為可能。這就為對大多數(shù)極其困難的問題提供了數(shù)值上的幫助。這些極困難的問題就特別的有趣當他們被解決的時候因為他們是最降低效率的。對PSM更為細致的描述由Rundqvist 和 Sta°hl 于2001年提出。一個PSM被使用的例子由. Pettersson于1991年提出，在該例子中在VCBCPSM被用于分析不同的工藝。 5 結果 使用試制模具的技巧已經(jīng)與金屬板料成形數(shù)值模擬的技巧從兩個方面進行了比較。第一方面是預測生產(chǎn)工藝不同的參數(shù)的能力，在第3部分已經(jīng)提到。第二方面是驗證哪個工藝參數(shù)應該加以研究的能力。 5.1 預測工藝與生產(chǎn)工藝一致性的研究 PCM提供試制模具與數(shù)值模擬考慮生產(chǎn)工藝的相關性透徹的比較。表2顯示應用的不同領域不同的技巧與能力預測在生產(chǎn)工藝中的行為。表2 的數(shù)值已經(jīng)通過與高級成形專家深入的研究而確定。 表2中，使用到下面的等級 5 結果顯示與生產(chǎn)工藝非常一致。4 4 結果顯示與生產(chǎn)工藝良好的一致。個別地方可能有分歧。 3 結果顯示與生產(chǎn)工藝在大多數(shù)地方較好的一致。 2 結果顯示與生產(chǎn)工藝在某些地方較好的一致。需要對結果進行間接地理解。 1 結果顯示與生產(chǎn)工藝完全沒有一致性。它不能被用于工藝預測或者是檢驗。 對于表2的結論包括如下 ● 斷裂的幾率與實際斷裂間的差異在于斷裂幾率顯示區(qū)域沒有發(fā)生裂紋而是縮頸出現(xiàn)的地方。 ● 參數(shù)“材料特點”指的是預測零件質(zhì)量的能力依賴于材料質(zhì)量的波動。 ● 工藝監(jiān)測使控制在工藝過程中不同參數(shù)的如何改變成為可能。 ● 成形視窗對于監(jiān)測工藝對波動的敏感程度是一個輔助工具。 ● 模具沖裁力的數(shù)值基于可以測量試制模具中的成形力的假設。 表2 工藝一致性模板（PCM）：產(chǎn)品工藝的一致性 參數(shù) 工藝 壁厚分配 斷裂幾率 斷裂 拉深線 起皺 表面缺陷 表面的穩(wěn)定性 彈性回復 材料性能 工藝監(jiān)測 內(nèi)部拉深 凸模沖壓力 拉深量 沖裁力 成形視窗 數(shù)值模擬 4 4 4 4 4 2 2 2 4 4 4 3 2 2 4 試制模具 3 3 4 3 4 4 4 3 2 3 4 3 4 3 3 5.2 對于生產(chǎn)工藝中何種因素可以分析的研究 依據(jù)PSM模型，將對生產(chǎn)工藝有特殊性的不同因素分成不同因素組的放啊已經(jīng)被運用在此次研究中。在先前的研究中(Andersson et al. 1999年)，關于這兩種鋁成形的技巧的不同因素已經(jīng)被研究了。在這項研究中為方便的比較這兩種技巧由于預測和驗證被考慮這項工作得以修正。 在表3中，使用到下面的等級 3 結果顯示對生產(chǎn)工藝極好的預見性。 2 結果顯示對生產(chǎn)工藝直接的預見性。 1 結果顯示對生產(chǎn)工藝間接地預見性。 0 結果根本不能預測生產(chǎn)工藝。 5.3 測試能力的局限/擴大 對表2和表3的分析顯示出在模具設計工藝過程中使用金屬板料成形數(shù)值模擬的幾個優(yōu)點。然而，金屬板料成形數(shù)值模擬的最大優(yōu)點之一在于其使對不同零件、模具或是工藝的設計的測試成為可能，從而潛在的節(jié)省了時間和金錢。在這個方面，試制模具更為局限和昂貴，這就意味著僅有極少數(shù)量的試制模具被生產(chǎn)出來。試制模具的使用對測試有助于可能性的局限，然而，金屬板料成形數(shù)值模擬的使用有助于測試可行性范圍的擴大。 表3 利用PSM預測生產(chǎn)工藝中的不同因素（參數(shù)）的比較的可能性考慮試制模具中的測量力的可能性 因素分組 金屬板料成形數(shù)值模擬 試制模具 A 模具 A1 模具幾何外形 2 2 A2 微觀形狀/表面 0 1 A3 拉深筋 1 2 B 材料 B1 壁厚分配 2 2 B2 斷裂的幾率 2 2 B3 拉深線 2 2 B4 起皺 2 2 B5 表面缺陷 1 2 B7 表面穩(wěn)定性 1 2 B8 彈性回復 1 2 B9 材料性能 2 2 B10 內(nèi)部拉深 2 2 B11 表面粗糙度、擦損 0 2 C 工藝 C1 沖壓速度 1 2 C2 溫度 0 1 C3 潤滑 1 2 C4 凸模沖壓力 2 2 C5 沖孔沖壓力 2 2 C8 成形視窗 2 2 D 人為因素 D1 控制 1 2 D2 變換頻率 1 2 E 維護 E2 沖壓力維護 1 1 F 特殊因素 F1 模具潔凈成素 0 2 G 進口設備 G1 操控設備 1 3 6 結論 金屬板料成形數(shù)值模擬的使用與試制模具的使用相比可極大地減少金錢和時間的花費。要點在于研究的數(shù)值模擬與實際生產(chǎn)工藝參數(shù)之間的良好的一致性。金屬板料成形數(shù)值模擬對于預測和驗證成形工藝也要比試制模具高級。 當開始使用金屬板料成形數(shù)值模擬時，所需投入相對較小。投入工作站和軟件是很必要的，這些大概花費500，000SEK。此外，擁有有能力勝任金屬板料成形模擬工作的員工同樣是比不可少的。與投資一套試制模具（每套50，000SEK）相比，如果在合適的時候使用金屬板料成形數(shù)值模擬在降低金錢和時間消耗方面的益處是很明顯的。 正如起初是所提到的，現(xiàn)今金屬板料成形數(shù)值模擬結果的精確性已足夠高可以在很大程度上代替試制模具的使用。模具設計工藝中試制模具的使用對于某些時候?qū)τ隍炞C某些工藝參數(shù)可能是必要的，但是如下的優(yōu)點則很緊密的和金屬板料成形數(shù)值模擬聯(lián)系在一起。 對于極重要的最初階段工藝的更為深入的研究; 對于零件，模具和工藝設計測試的更高的柔性; 對于何時應該采用試制模具，使試制模具更具成效的更為深入的理解; 對于更大膽的設計汽車提供更大的潛力; 對于應用于汽車零部件的新材料的測試的更為可靠; 鑒于更前衛(wèi)的設計，更低的耗費，和更短的交貨時間以得到更強的競爭力。 7 總結 在該項研究得以進行的VCBC，金屬板料成形數(shù)值模擬現(xiàn)今已經(jīng)是模具設計工藝的一個自然的部分。金屬板料成形數(shù)值模擬自從1995年起被使用，并且試驗一直很好?，F(xiàn)如今所有的工藝如此的復雜以致于基于數(shù)值模擬的試驗選擇成形條件是困難的。在VolvoS80開發(fā)期間，該車是第一款全部使用數(shù)值模擬技術的汽車項目，當?shù)谝淮伪煌度雽嶋H生產(chǎn)時在工藝問題上有很大的降低得以完成。 致 謝 作者想要表達對VCBC的同事，此項工作期間提供大量的數(shù)據(jù)信息和有趣的討論。同樣的感謝他的導師Jan-Eric Sta°hl教授（產(chǎn)品與材料工程分院，蘭德大學），和他的合作導師Kjell Mattiasson教授（Chalmers University of Technology)，感謝他們的支持以及對該文章的修正。 57 開題報告 學生姓名 學 號 專 業(yè) 指導教師 姓名 職 稱 講師/工程師 所在系部 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設計 課題名稱 鏈板片沖孔落料復合模設計 畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義? 1．主要內(nèi)容： （1）確定模具類型； （2）制定工藝流程，選擇排樣圖，對材料的利用率進行計算； （3）初步確定沖模結構； （4）沖裁力的計算； （5）主要零部件的設計及計算。 2．畢業(yè)設計的意義： 畢業(yè)設計是在教師的指導下，運用已學的知識、獨立進行科學研究活動，學會分析和解決學術問題的方法，鍛煉解決某一學術問題的能力。是對我們的知識能力進行一次全面的考核，同時也是對我們進行科學研究基本功的訓練，培養(yǎng)綜合運用所學知識獨立地分析問題和解決問題的能力，為以后工作打下良好的基礎。 進行畢業(yè)設計是對我們進行最后一次知識的全面檢驗，是對我們基本知識、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測試，這是進行畢業(yè)設計的第一個目的。我們在學習期間，已經(jīng)按照學校的規(guī)定，學完了公共課、基礎課、專業(yè)課以及選修課等，每門課程也都經(jīng)過了考試或考查。學習期間的這種考核是單科進行，主要是考查我們對本門學科所學知識的記憶程度和理解程度。但畢業(yè)設計則不同，它不是單一地對我們進行某一學科已學知識的考核，而是著重考查我們運用所學知識對某一問題進行探討和研究的能力，是培養(yǎng)我們綜合運用所學的基礎理論、專業(yè)知識、基本技能，研究和解決問題的能力。是讓我們對四年所學知識和技能進行系統(tǒng)化、綜合化運用、總結和深化的過程。通過這個過程，鍛煉了我們的思維能力、動手能力，并加深了我們掌握知識的深度 目前，世界模具時常仍供不應求。近幾年，世界模具市場總量一直為600-650億美元左右，其中美國、日本、法國、瑞士等國一年出口模具約占本國模具總產(chǎn)量的1/3?？梢娧芯亢桶l(fā)展模具技術，提高模具技術水平對于國家經(jīng)濟實力提高的重要性。也正因為沖壓模具具有如此廣闊的發(fā)展前景，所以在選擇畢業(yè)設計課題時我就選擇了“鏈板片沖孔落料復合模”這一課題。 畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義? 文獻綜述 我這次畢業(yè)設計的課題具體說是鏈板片沖孔落料復合模設計，鏈板片屬于工業(yè)產(chǎn)品，具有復雜的曲面，要求有良好的外觀質(zhì)量。因此，沖裁力等要選擇適當，需要借助PRO/E軟件進行分模設計，并完成模具的2D總裝圖和若干零件圖的繪制。這些實踐將對我今后的工作益處甚多。 在大學期間，我努力學習本專業(yè)知識，打下良好的理論基礎，并能堅持很好地全部閱讀指導教師指定的參考資料、文獻，并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料，積極開展調(diào)研論證,此外，還充分利用課余時間，系統(tǒng)學習過moldflow，Mastercam，pro/E等軟件，但這些還是遠遠不夠的。沒有經(jīng)過實踐的檢驗，一切都是紙上談兵。只有通過畢業(yè)設計，才能更深切的理解，更靈活的運用這些專業(yè)知識。至于那些軟件，也只有通過設計過程中的反復運用，才能熟練運用。 通過本次設計，應使我在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉： ① 對零件的工藝性進行分析的能力； ② 制訂工藝流程，選擇排樣圖，對材料的利用率進行計算的能力； ③ 初步確定沖模結構的能力； ④ 了解模具設計的常用商業(yè)軟件以及同實際設計的結合。 在本次鏈板片模具設計畢業(yè)設計中，我可以隨時發(fā)現(xiàn)自己在每一步設計中的不合理處，會找出各種解決方案讓設計趨于合理，同時掌握了最先進的設計，加工及分析技術，提高了學生的學習興趣和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)設計真正成為了實際工作前的一次全過程模擬。 由于模具成型方式具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可節(jié)約材料及生產(chǎn)成本低等特點，發(fā)展模具工業(yè)已成為當代促進塑料制品及機電產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)廉價生產(chǎn)的重要手段。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和模具使用的日益廣泛，模具工業(yè)己成為現(xiàn)代工業(yè)的基礎，被稱為“工業(yè)之母”。模具技術已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。工業(yè)發(fā)達國家對模具工業(yè)極為重視，早在50年代就已使模具擺脫了依附和從屬的地位，使之成為一個獨立的工業(yè)部門。從工業(yè)產(chǎn)值對比來看，經(jīng)濟發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值早己超過了機床的總產(chǎn)值。如日本，1987年模具總產(chǎn)值為124億美元，而機床總產(chǎn)值為102億美元:1991年前者為131億美元，后者為120億美元。我國模具設計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多。其主要原因是:一方面我國沖壓模具設計與制造大多數(shù)仍依賴于設計人員的經(jīng)驗和工藝人員的技巧，先進的模具CAD/CAE/CAM 軟件的應用不夠廣泛，技術不成熟;而在歐美，模具CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍采用的技術，該技術已較成熟;另一方面，我國沖壓模具的標準化程度和應用水平與國外工業(yè)發(fā)達國家相比存在著較大差距，沖壓模具零件的標準化、專業(yè)化程度和商品化水平亦較低。 沖壓制品的使用越來越泛，在很多方面，它己成為金屬制品的替代物。沖壓模具 文獻綜述 作為成型方式中的一種，沖壓模具是家用電器、汽車和航空航天等領域中塑料制品的重要生產(chǎn)工具。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(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，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模定企業(yè)的生存空間。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、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，許多研具設計制造周期等方面做出了貢獻。雖然中國模具工業(yè)在過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)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。 提高模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量，縮短模具制造周期，能盡快縮小國內(nèi)模具水平與國外的差距。據(jù)統(tǒng)計一，采用模具CAD/CAE/CAM技術進行模具設計、制造，設計時間縮短了50%，制造時間縮短了30%，模具成本下降了10%。由于模具設計質(zhì)量提高，可靠性增強，零件加工精度得到保證，模具裝配與返修時間能大幅度地縮短。據(jù)介紹， 國內(nèi)沖壓模具行業(yè)正在不斷追趕世界先進水平，不斷縮小與發(fā)達國家的技術差距，不少國產(chǎn)精密沖壓模具在主要性能上已經(jīng)能夠和進口產(chǎn)品媲美，行業(yè)總體水平顯著提高，不僅實現(xiàn)進口替代，還有相當一部分產(chǎn)出口到美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)。目前，我國精密沖壓模具正在積極走向國際舞臺，參與國際競爭。雖然和發(fā)達國家還存在一定的差距，但是按照目前國內(nèi)行業(yè)的發(fā)展趨勢，今后幾年，國內(nèi)沖壓模具行業(yè)必將實現(xiàn)趕超，成為推動國內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展的中堅力量，提升行業(yè)整體技術水平向更高層次發(fā)展，模具行業(yè)進一步提升技術和工藝水平，將大幅提升國內(nèi)企業(yè)把握市場的能力，從而在今后的五到十年之內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術水平的雙重質(zhì)變。 文獻綜述 研究內(nèi)容 提高模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量，縮短模具制造周期，盡快縮小國內(nèi)模具水平與國外的差距。據(jù)統(tǒng)計一，采用模具CAD/CAE/CAM技術進行模具設計、制造，設計時間縮短了50%，制造時間縮短了30%，模具成本下降了10%。由于模具設計質(zhì)量提高，可靠性增強，零件加工精度得到保證，模具裝配與返修時間能大幅度地縮短。 參考文獻 [1] 王剛，單巖.MOLDFLOW模具分析應用實例[M].北京：清華大學出版社，2005 [2] 陳立亮.材料加工CAD/CAE/CAM技術基礎[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007 [3]王剛，單巖.MOLDFLOW模具分析應用基礎[M].北京：清華大學出版社，2005 [4]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].第2版.北京：高等教育出版社，2007 [5]馬文琦，孫紅鐿.塑料成型模擬軟件技術基礎與應用[M].北京：中國鐵道出版社，2006 [6]黃虹.塑料成型加工與模具[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2004 [7]李志剛.中國模具設計大典（第一卷）[M].南昌：江西科學技術出版社，2003 [8]B.H.Lee，B.H.Kim.Optimization of part wall thicknesses to reduce warpage of injection一molded parts based on the modified complex method[J].Polymor-plastics technology engineering，1995，34(5):793 [9]B.H.Lee，B.H.Kim.Automated design for the runner systerm of injection molds based on packing simulation [J].Polymer-plastics technology engineering，1996，35(l):147 [10]B.H.Lee，B.H.Kim.Automated selection of gate location based on desired quality of injection-molded part[J].Polymer-plastics technology engineering，1996，35(2):253 [11]B.H.Lee，B.H.Kim.Variation of part wal1 thicknesses to reduce warpage of injection-molded part:robust design against process variability[J].Polymer-plastics technology engineering，1997，36(5):791 1．設計、研究思路： 本畢業(yè)設計分以下步驟進行； （a）認真跟老師溝通，了解所要設計的產(chǎn)品； (b)復習以前學過的知識，理順設計的大概思路； (c)查閱大量資料，細致化自己的思路； (d)查閱網(wǎng)上最新資料，開動腦筋，看能不能走出自己的路； (e)跟老師溝通，看有無出錯； （f）熟悉各類軟件，如AutoCAD，PRO/E，MOLDFLOW 等; (g)完成畢業(yè)設計的一系列任務； 2．課題研究的主要內(nèi)容： 圖1.1為鏈板片零件圖，零件雖小，但有著復雜的外形和光滑的外表，在設計過程中應該從產(chǎn)品的結構特點和模具的制造加工工藝出發(fā)盡量簡化模具的結構。 研究內(nèi)容 零件的尺寸為：長為60mm、寬度為24mm、內(nèi)圓直徑為10mm、外圓半徑為12mm、厚度為0.5mm。要求零件表面美觀、光潔、在沖裁工藝分析和技術經(jīng)濟分析的基礎上，根據(jù)沖裁件的特點確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。通過對正裝式復合模和倒裝式復合模兩種優(yōu)點、缺點及適用范圍的分析比較，正裝式復合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結構簡單，可以直接利用壓力機打桿裝置進行推件，卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應用十分廣泛。綜上所述，該制件結構形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復合模。 3．解決的關鍵問題 本塑件主要有兩個曲面結構，一個加強筋，及帶有側孔的中空四棱柱組成。且相應部位有倒角。有可能遇到的主要問題： 1）沖壓件工藝分析； 2）沖裁方案的確定； 3）模具總體結構的確定； 4）模具設計工藝計算； 5）刃口尺寸的計算； 6）主要零部件設計； 7）沖壓設備的校核。 這些問題都是設計該模具的關鍵問題，在設計過程中，本人將通過查閱有關文獻資料來解決。 4．預期成果 （1）該沖壓件模具任務書一份； （2）開題報告一份、外文翻譯資料一份； （3）3D開模圖一份； （4）2D裝配圖一份和零件圖若干份（不少于3張A0圖紙）； （5）畢業(yè)論文一份； （6）答辯用PPT一份； 研究計劃 第一周 查閱、消化國內(nèi)相關文獻資料； 第二周 英文資料翻譯及撰寫開題報告； 第三周 英文資料翻譯及撰寫開題報告； 第四周 英文資料翻譯及撰寫開題報告； 第五周 完成零件造型及二維圖的繪制； 第六周 確定毛坯排樣圖及工序排樣圖； 第七周 進行沖壓工藝分析； 第八周 模具總裝圖的設計與二維圖紙繪制； 第九周 模具總裝圖的設計與二維圖紙繪制； 第十周 模具零件的詳細設計與二維圖紙的繪制； 第十一周 模具零件的詳細設計與二維圖紙的繪制； 第十二周 模具設計說明書等相關資料的編寫、修改與完善，準備答辯。 特色與創(chuàng)新 隨著計算機技術的不斷發(fā)展，模具CAD/CAM/CAE技術及其應用日趨成熟，模具CAD/CAM技術日益深入人心，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，對于大型復雜的模具設計是必不可少的技術。 在本次畢業(yè)設計，本人將全部應用CAD/CAE/CAM技術來設計與制造模具。在模具設計方面，應用CAD軟件對模具進行分析，并完成三維模具總裝圖；使用CAD軟件繪制各零件圖，從而優(yōu)化了模具結構。由于學習該軟件需要一定的塑件成型實踐知識，在使用上要多查閱這方面的資料。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 主任簽名： 年 月 日 學院（系部）意見 教學院長（主任）簽名： 年 月 日 20XX 年度畢業(yè)生論文答辯鏈板片沖孔落料復合模設計1答辯人：答辯人：XXXX指導教師：指導教師：XXXX 目錄主要零部件設計主要零部件設計模具設計工藝計算模具設計工藝計算模具總體結構的確定模具總體結構的確定沖裁方案的確定沖裁方案的確定工藝分析工藝分析齒輪螺栓墊片沖壓模設計齒輪螺栓墊片沖壓模設計對工件進行相關的工藝分析給出設計任務根據(jù)分析結果確定工藝方案工藝分析設計任務工藝分析工藝方案設計任務鏈板片沖孔落料復合模設計 鏈板片零件圖鏈板片的材料為10鋼，厚度為0.5mm，大批量生產(chǎn)。設計任務工藝分析 （1 1）材料）材料:該沖裁件的材料為該沖裁件的材料為1010號鋼號鋼，1010號鋼塑性、號鋼塑性、韌性很好，易冷熱加工成形，具有較好的沖裁成形性性韌性很好，易冷熱加工成形，具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。綜合評比均適合沖裁加工。能，適合要求較高的零件。綜合評比均適合沖裁加工。（2）零件結構）零件結構:零件結構簡單對稱，無尖角，對零件結構簡單對稱，無尖角，對沖裁加工較為有利。外形有多處圓弧，里面有兩個圓孔，沖裁加工較為有利。外形有多處圓弧，里面有兩個圓孔，孔的直徑為孔的直徑為10mm10mm，外圓半徑為，外圓半徑為12mm12mm，凸、凹模允許的最，凸、凹模允許的最小壁厚小壁厚4.5mm，小于最小孔邊距，小于最小孔邊距5mm,所以，用倒裝式所以，用倒裝式復合模沖壓這個零件。因此，復合模沖壓這個零件。因此，該制件具有良好的沖壓工該制件具有良好的沖壓工藝性，比較適合沖裁。藝性，比較適合沖裁。（3）尺寸精度）尺寸精度:由于本零件給定的精度都按生產(chǎn)由于本零件給定的精度都按生產(chǎn)所需經(jīng)濟精度要求所需經(jīng)濟精度要求IT14，查閱相關資料，發(fā)現(xiàn)普通沖裁，查閱相關資料，發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。能夠滿足零件精度要求。工藝方案 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，現(xiàn)有以下三種工藝方案:（1）在壓力機一次行程內(nèi)只完成一個沖壓工序的沖裁模即單工序沖裁。（2）在壓力機一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序即復合沖裁。（3）把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序即級進沖裁。由于該零件的生產(chǎn)要求的是大批量生產(chǎn)、零件的尺寸較小，制造相對比較難，為提高生產(chǎn)率，根據(jù)上述方案分析、比較，宜采用復合模沖裁。模具結構模具結構模具結構卸料卸料出件方式出件方式定位定位方式方式模具模具類型類型送料送料方式方式模具類型按照復合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復合模和倒裝按照復合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復合模和倒裝式復合模兩種，兩種類型的優(yōu)點、缺點及適用范圍見下表：式復合模兩種，兩種類型的優(yōu)點、缺點及適用范圍見下表：模具類型 正裝式復合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。倒裝式冷沖模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結構簡單，可以直接利用壓力機打桿裝置進行推件，卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應用十分廣泛。綜上所述，該制件結構形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復合模。由以上沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，模具類型為倒裝式復合模。送料方式 條料在模具送料平面必須有兩個方向的限位：一是條料在模具送料平面必須有兩個方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為送進導向；二是在送料方向上的限位，方向送進，稱為送進導向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離稱為送料定距?？刂茥l料一次送進的距離稱為送料定距。送進導向的定位零件有導料銷、導料板、側壓板等；送進導向的定位零件有導料銷、導料板、側壓板等；送料定距的定位零件有用擋料銷、導正銷、側刃等。送料定距的定位零件有用擋料銷、導正銷、側刃等。由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可合理安排生產(chǎn)可采用前后自動送料方式采用前后自動送料方式。定位方式因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置?？刂茥l料的送進布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。卸料、出件方式 工件平直度較高，料厚為工件平直度較高，料厚為0.5mm0.5mm相對較薄，卸料相對較薄，卸料力不大，由于彈性卸料模具比剛性卸料模具方便，操力不大，由于彈性卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進狀態(tài)，且彈性卸料作者可以看見條料在模具中的送進狀態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的柔性力，不會損傷工件表面，故可采板對工件施加的柔性力，不會損傷工件表面，故可采用用彈性卸料彈性卸料。排樣設計排樣設計沖裁力計算沖裁力計算沖壓設備選擇沖壓設備選擇刃口尺寸刃口尺寸工藝計算 排樣設計 一、確定搭邊值一、確定搭邊值 搭邊起補償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以搭邊起補償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補償于條料與導料板之間有間隙所造成的送料及補償于條料與導料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，面質(zhì)量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料進。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復雜，則搭邊值也應愈大。形狀愈復雜，則搭邊值也應愈大。選擇選擇工件間搭工件間搭邊值為邊值為3mm3mm，側面搭邊值為，側面搭邊值為3mm3mm。排樣設計二、送料步距與條料寬度的計算二、送料步距與條料寬度的計算采用直對排的排樣方案，如圖所示采用直對排的排樣方案，如圖所示。送料步距送料步距A A：送料步距的大小應為條料上沖裁件的對應點：送料步距的大小應為條料上沖裁件的對應點之間的距離，每次沖之間的距離，每次沖1 1個零件的步距按式：個零件的步距按式：A A寬寬a a1 1，A A2424+3 32727mmmm 條料寬度條料寬度B B：B B：B B長長+2a+2a=（6060+2+23 3）mm=mm=6666mmmm沖壓件的毛坯面積沖壓件的毛坯面積的計算，的計算，利用利用cadcad測量得面積測量得面積1316.4mm1316.4mm2 2排樣設計三、材料利用率的計算三、材料利用率的計算材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比，他是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標，一個步距內(nèi)的材料比，他是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標，一個步距內(nèi)的材料利用率計算式為：利用率計算式為：式中，式中，A A為一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，為一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，B B為條料寬度為條料寬度,S,S為步距為步距,即每次條料送進模具的距離。所以計算得加工該零件即每次條料送進模具的距離。所以計算得加工該零件的材料利用率如下：的材料利用率如下：沖裁力計算 計算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機，設計算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力裁模，其沖裁力F F一般按如下計算：一般按如下計算：落料力：Fl147.40.536027KN。卸料力：Fx0.04271.1 KN。沖孔力：Fc 62.80.536012KN。推件力：Ft=80.0512=4.8F總=F落+F沖孔+F卸+F推=27+12+1.1+4.8=44.9KN 壓力機公稱壓力的確定：沖裁時，壓力機的公稱壓力機公稱壓力的確定：沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和：壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和：沖壓設備選擇 計算得總沖壓力是計算得總沖壓力是44.944.9KNKN，所選壓力機，所選壓力機的公稱壓力的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力必須大于或等于總沖壓力的的1.31.3倍倍。所以選用公稱壓力。所以選用公稱壓力為為160160KNKN的機械壓力機。的機械壓力機。刃口尺寸 根據(jù)實用間隙表查得材料不銹鋼的最小雙面間隙根據(jù)實用間隙表查得材料不銹鋼的最小雙面間隙Zmin=0.04mm，最大雙，最大雙面間隙面間隙Zmax=0.06mm。具體計算見下表：具體計算見下表：主要零部件設計一、凹模的設計一、凹模的設計二、凸模的設計二、凸模的設計三、凸凹模設計三、凸凹模設計四、墊板的設計四、墊板的設計凹模的設計凸模的設計凸模高度為：凸模高度為：L L=h1+h2h1+h2+附加長度附加長度 (7-7-5)5)式中：式中：h1h1-凸模固定板厚度，可得：凸模固定板厚度，可得：h1=h1=1818mmmm；h2h2-凹模厚度，可得：凹模厚度，可得：h2=h2=2525mmmm；附加長度包括凸模的修磨量，凸模進入附加長度包括凸模的修磨量，凸模進入凸凹模的深度。（附加長度取凸凹模的深度。（附加長度取1mm1mm）由公式得由公式得L=L=1818+25+125+1=4444(mm)(mm)由以上可得凸模簡圖如圖所示由以上可得凸模簡圖如圖所示凸凹模的設計凸凹模外形的確定凸凹模外形的確定凸凹模的外形由本套模具所設計的零件圖樣外形確定凸凹模的外形由本套模具所設計的零件圖樣外形確定凸凹模材料的選取在該模具中凸凹模材料選用Cr12凸凹模精度的確定外形精度公差為IT7凸凹模壁厚的確定凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結構凸凹模內(nèi)外刃口最小壁厚為1.8mm，該壁厚為1.8mm即可，本設計中凸凹模的壁厚為7mm，故該凸凹模的側壁強度要求足夠凸凹模洞口類型的選取選擇直通式洞口，如圖所示墊板的設計它的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，如它的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，如果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力，果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力，需在凸模端部與模座之間加上墊板防止模具損壞。需在凸模端部與模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取3 310mm10mm，查參考文獻沖壓模具設計與制造，查參考文獻沖壓模具設計與制造 22.522.5-17JB/T7643.317JB/T7643.3-1994,1994,墊板尺寸為墊板尺寸為1 14 40mm0mm1 12020mmmm8 8mmmm。裝配圖工作過程：1、前后方向進料；2、導料銷進行導料 3、定位銷進行定位 4、由零件18進行沖孔，后續(xù)工位19進行落料 5、料由大氣壓吹出 謝謝各位老各位老師！