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課程考核論文 題目 沖壓模具的最新進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 姓名 韓梅 班級(jí) 14 材控一班 學(xué)號(hào) 1406031001 沖壓模具的最新進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) The latest progress and future development tendency of stamping die 14 級(jí)材料成型及控制工程一班 韓梅 1406031001 摘要 近十多年來(lái) 隨著對(duì)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識(shí) 沖壓成形技術(shù)無(wú)論在深 度和廣度上都取得了前所未有的進(jìn)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(jì) 算機(jī)技術(shù) 信息技術(shù) 現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與交叉融合 推動(dòng)了先進(jìn)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(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)也比較多變 設(shè)計(jì)安全實(shí)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(jì)全球化的加快 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈 很多模具企業(yè)加大了營(yíng)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(guó)際通用三 維軟件 這些軟件成功的應(yīng)用于沖壓模具的開發(fā)設(shè)計(jì)當(dāng)中 大型復(fù)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(jí)進(jìn)模 也 從電動(dòng)機(jī) 電器外殼模具 擴(kuò)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(dá)國(guó)家的模具工業(yè)起步很早 有很先進(jìn)的生產(chǎn)開發(fā)經(jīng)驗(yàn) 是我們所 沒有的 而其特點(diǎn)有 模具設(shè)計(jì)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(chǎng)化管理 工藝先進(jìn) 標(biāo)準(zhǔn)化程度高 未來(lái) 沖壓模具發(fā)展趨勢(shì)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(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來(lái)整合整個(gè)行業(yè) 使虛擬現(xiàn)實(shí)成為可能 高速線切割技術(shù) 可以極大提高模具設(shè)計(jì)制造的效率 可以達(dá)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(shí)物掃描到加工的功能 可以極大節(jié)省時(shí)間 實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)采集 可以實(shí)現(xiàn) 模具設(shè)計(jì)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(jì)初 美國(guó)福特汽車的工業(yè)化生 產(chǎn)大大推動(dòng)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(shí)展開 關(guān)鍵問題是破裂 起皺與回彈 涉及可成形性預(yù)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(jì)的大部分時(shí)間里 對(duì)沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗(yàn)型的 分析工具是經(jīng)典的成形力學(xué)理論 能求解的問題十分有限 研究的重點(diǎn)是板材沖壓性能及 成形力學(xué) 遠(yuǎn)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(shí)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(dòng)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(gè)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(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在沖壓領(lǐng)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(shè)計(jì)的有力工具 縱觀上世紀(jì)的發(fā)展歷程可見 1 沖壓性能的研究和改進(jìn)是與沖壓技術(shù)的發(fā)展相輔相 承的 2 汽車 飛機(jī)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(dòng)力 進(jìn)入新世紀(jì) 環(huán)境因素及相關(guān)的法律約束日益突出 汽車輕量化設(shè)計(jì)和制造成為當(dāng)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(dòng)傳統(tǒng)沖壓技術(shù)走向科學(xué)化 進(jìn)入先進(jìn) 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(shè)備等各方面 工藝方法的 創(chuàng)新及其過程的科學(xué)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(jìn)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(shì) 不僅對(duì)于飛機(jī) 未來(lái)汽車也將擴(kuò)大應(yīng)用 隨著新材料 和新結(jié)構(gòu)的擴(kuò)大應(yīng)用 迫切需要發(fā)展相應(yīng)的低成本沖壓成形技術(shù) 當(dāng)前的研究重點(diǎn) 1 鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術(shù) 國(guó)外已有實(shí)用的工藝及模具設(shè)計(jì)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(fù)合板的成形技 術(shù)等 對(duì)于飛機(jī)工業(yè)來(lái)說 鈦合金 鋁鋰合金復(fù)雜形狀零件及鋁合金特殊結(jié)構(gòu)件的成形技 術(shù)是當(dāng)前的研究重點(diǎn) 以液體直接或間接作為半?；騻鞲袘?yīng)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(diǎn) 是飛機(jī)鈑金零件的主要制造方法 近十多年來(lái)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(yīng)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(yīng)用擴(kuò)大到汽車的復(fù) 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(shí)用化 工業(yè)化 生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的支架 排氣管 凸輪軸及框架 件等 達(dá)到了很好的效率和效益預(yù)計(jì)液壓成形 拼焊毛坯沖壓成形及激光焊接裝配將是未 來(lái)汽車輕量化的三項(xiàng)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(wú)模成形技術(shù)的研究也有很大進(jìn)展 顯 現(xiàn)出越來(lái)越多的工藝柔性 3 數(shù)字化成形技術(shù)的發(fā)展 先進(jìn)成形技術(shù)是在傳統(tǒng)成形技術(shù)的基礎(chǔ)上 以計(jì)算機(jī)為支柱 綜合利用信息 電子 材 料 能源 環(huán)境工程等各項(xiàng)高新技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù) 有利于最終實(shí)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(dá)到 精 省 凈 目標(biāo) 獲得高綜合效益的成形 技術(shù) 發(fā)展先進(jìn)成形技術(shù)的關(guān)鍵在于 大力發(fā)展沖壓成形過程的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助過程分析仿真 CAE 是 20 世紀(jì)后期對(duì)于金屬成形最具重大意義的技術(shù)進(jìn)步 之一 其核心是有限元分析技術(shù) 以有限元法為基礎(chǔ)的沖壓成形過程中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或數(shù)值模擬技術(shù) 以沖壓模具設(shè)計(jì) 沖壓過程設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學(xué)的新途徑 將是解決復(fù)雜沖壓過程設(shè)計(jì)和模具設(shè) 計(jì)的最有效手段 國(guó)外大型企業(yè)的應(yīng)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(shè)計(jì)和試模的時(shí)間減少 50 以上 美國(guó) GM 居世界領(lǐng)先地位 2 降低軟件對(duì)人員專業(yè)素質(zhì)的要求 目前市場(chǎng)軟件功能強(qiáng)大 主要面向分析師 買 了先進(jìn)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(duì)硬件平臺(tái)的要求 目前 幾乎著名的沖壓模擬軟件都已完成向微機(jī)版 的轉(zhuǎn)化 4 加強(qiáng)初始化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的研究 初始化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié) 初始方案 作為計(jì)算分析的起 點(diǎn)和修改的基礎(chǔ) 至今仍需要靠有經(jīng)驗(yàn)的人員完成 迫切需要發(fā)展知識(shí)庫(kù)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(shí)現(xiàn)智能化初始工作 減 少對(duì)工藝專家的依賴 5 加強(qiáng)基礎(chǔ)試驗(yàn) 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(lái)自試驗(yàn) 其真 實(shí)性 準(zhǔn)確性是限制模擬分析達(dá)到可靠精度的重要因素 6 進(jìn)一步向產(chǎn)品沖壓制造系統(tǒng)擴(kuò)展 實(shí)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(lái) 將同時(shí)向改 性 發(fā)展 實(shí)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(shì)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(lái) 5 10 年 CAE 技術(shù)的普及將勢(shì)在必行 4 沖壓成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1 進(jìn)入 90 年代以來(lái) 高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的 形成和發(fā)展 21 世紀(jì)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(xué)化 數(shù)字化 可控化 科學(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過程 產(chǎn)品質(zhì)量 成本 效益的預(yù)測(cè)和可控程度 成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)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(jiǎn)單形狀零 件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形 從而真正進(jìn)入實(shí)用階段 3 注重產(chǎn)品制造全過程 最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)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(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展 以便從產(chǎn)品初 步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起 就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度 作出快速分析評(píng)估 5 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性 以適應(yīng)未來(lái)小指量多品種混流生產(chǎn)模式及 市場(chǎng)多樣化 個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì) 加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力 6 重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展 以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)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(gè)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(guó)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(guó)的 沖壓行業(yè)既充滿發(fā)展的機(jī)遇 又面臨進(jìn)一步以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 國(guó)民經(jīng) 濟(jì)和國(guó)防建設(shè)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(guó)的板料加工領(lǐng) 域必須加強(qiáng)力量的聯(lián)合 加強(qiáng)技術(shù)的綜合與集成 加快傳統(tǒng)技術(shù)從經(jīng)驗(yàn)向科學(xué)化轉(zhuǎn)化的進(jìn) 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(duì)伍的整體素質(zhì)和生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng) 力 參考文獻(xiàn) 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(guó)高新技術(shù)企業(yè) 2010 3 盧險(xiǎn)峰 沖壓工藝模具學(xué) 北京 機(jī)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(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2017 5 薛啟翔 沖壓模具設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)與竅門 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 7 6 王秀鳳萬(wàn)良輝 冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 北京 北京航空航天大學(xué)出版社 2005 4