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1、- 1 - 一、 课题来源、目的、意义1课题的来源本课题将针对三一重工公司制造车间实际的离合器支架，设计某车型的离合器支架落料冲孔模具，要对其进行计算机辅助设计及计算机辅助制造相关步骤，最终形成所需的离合器支架模具的三维数字化设计与装备仿真。2本课题研究目的现如今市场竞争激烈，要增强企业竞争力就要做到高效率、低成本、高质量这“两高一低”。本课题通过对三一重工某车型离合制动支架的研究试验，设计出合理的离合器支架落料冲孔模具，为了能保证“两高一低”，以及减轻工人劳动强度、保证安全操作等方面，此次的设计必须满足省时省力，效率精度高，生产周期短，制造成本低，获取更大的经济利益等要求。3本课题研究的意义
2、模具设计在当今社会被广泛的应用，无论是汽车行业还是电机电器和IT 产品，都离不开模具设计， 由于模具设计的产品有着高精度、高一致性及美观的外形，受到广大消费者的喜爱。所以模具的设计技术水平已经成为衡量国家制造水平的重要标志，因此我们研究模具具有非常深远的意义。我就三一重工公司某车型离合器支架设计成型模具，通过了解发现存在如下问题：标准化及系列化程度低；模具的制造周期长；精度不能够完全达标；模具品种少且加工效率低； 使用寿命较短， 材料的利用率低； 模具品种更新换代不够迅速；先进模具制造技术运用范围不够广泛。基于以上原因，对该模具的研究已势在必行。通过对离合器支架模具的全新设计，要能够达到缩短生
3、产周期，降低成本，提高精度，延长刀具寿命等要求，而且可以建立或者完善整个管理系统，从而最大程度提高自动化水平，以获取更大的经济利益。本课题的研究将涉及到二维和三维的软件的应用，如AUTO CAD ，PRO/E，- 2 - UG 等，以及有限元的应用。这将会提升我运用这些软件的能力，对我走向工作岗位有着重大意1.2国外模具制造业的现状目前，国外汽车公司为了降低模具开发、制造成本，缩短生产周期，将除轿车外覆盖件之外的人部分轿车板料冲压件的模具都交由专业模具公司设计和制造，这些公司都有很强的开发能力，并在某些零件的模具制造方面拥有独到的优势。但作为整车厂，考虑到新车型开发过程中的保密，对诸如翼子板、
4、行李箱盖、车门、侧围、车顶、前盖等敏感零部件的模具， 则都由自己的模具制造部门来设计和制造。1、在组织模具开发、 生产方面， 发达国家普遍采用并行工程和项目管理等技术和管理方法，加强了对工作流的控制，缩短了模具开发周期，保证了质量；在专业化生产方面，发达国家更加普遍。专业化分工是提高生产效率，缩短模具设计制造周期和保证产品质量的必然发展趋势，它有利于突出自己的核心业务，有利于积累产品开发、生产管理及服务的经验，以在短期内提供高质量、低威本模具; 2、在高新技术的应用方面， 发达国家对各种高新技术的应用更加广泛，更加深入，水平也较高，包括数字化模具技术(三维设计、 CAPP、CAM 、CAT )
5、 、成形过程模拟 (CAE)技术、高速加工技术、自动化加工技术、新材料成形技术、表面处理技术、新型模具技术、信息化管理技术等等。高新技术的不断开发和广泛应用使得模具的设计制造水平达到空前的高度.目前3D 设计已达到了70%89%。PRO/E、 UG、 CIMATRON 等软件的应用很普遍。 应用这些软件不仅可完成2D 设计，同时可获得 3D 模型，为 NC 编程和 CAD/CAM 的集成提供了保证。3、在新技术研发创新方面，包括威形方法的创新，成形品质改善的创新，新材科成形技术的创新等1.3 我国模具行业的发展方向模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量
6、一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。板料冲压技术发展方向满足产品开发在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。(1)板料冲压成形理论及板料冲压工艺：加强理论研究，开展CAE 技术应用。开发和应用板料冲压新工艺。(2)模具先进制造工艺及设备：数控化、高速化、复合化加工技术、先进特种- 3 - 加工技术、精密磨削、微细加工技术、先进工艺装备技术、数控测量；(3)模具新材料及热、表处理：提高使用性能,改善加工性能，提高寿命。(4)模具 CAD/CAM 技术：二、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术。(5)快速经济制模
7、技术：加快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批量试制。(6)先进生产管理模式：并行工程思想、标准化、专业化生产。1. 课题的研究趋势预测1). 板料冲压成形理论及板料冲压工艺方面板料冲压成形理论的研究是提高板料冲压技术的基础。目前，国内外对板料冲压成形理论的研究非常重视，在材料板料冲压性能研究、板料冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元 （FEM ）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员
8、可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大板料冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是板料冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密板料冲压工艺、 软模成形工艺、 高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的板料冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了板料冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm ，精度可达IT1617 级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工
9、出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果； 采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、 批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的板料冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具- 4 - 有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应
10、力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE 技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。2). 冲模制造方面冲模是实现板料冲压生产的基本条件. 在冲模的设计制造上 , 目前正朝着以下两方面发展 : 一方面 , 为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等
11、各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前， 50 个工位以上的级进模进距精度可达到2 微米，多功能级进模不仅可以完成板料冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25 微米，进距精度 23微米，总寿命达1 亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具
12、工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min ）, 加工精度一般可达 10 微米，最好的表面粗糙度Ra 1 微米） ，而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高 3 摄氏度） 、切削力小， 因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC ）加工；电火花铣削加工（又称电火花
13、创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样） ，因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E 电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM 集成系统、在线自动- 5 - 测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm2/min, 加工精度可达 1.5 微米，表面粗糙度达Ra=010.2微米; 精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;
14、模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展 , 现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外, 其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM ）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM 技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS- 型多功能快速原型制造系统” 是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM ）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具
15、有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。3). 板料冲压设备和板料冲压生产自动化方面性能良好的板料冲压设备是提高板料冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的板料冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前板料冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使板料冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的板料冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送
16、入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上板料冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97% ；公称压力为 250KN的高速压力机的滑块行程次数已达 2000 次/min 以上。 在多功能压力机方面， 日本田公司生产的2000KN“板料冲压中心” 采用 CNC 控制，只需 5min 时间就可完成自动换模、 换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC 金属板材加工中心，在相同的时间内，加工板料冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、 分段冲裁、 弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。板料冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、 国内亦开始使用的板料冲压柔性制造单元（
