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1、1 绪论1.1设计背景及目的1.1.1背景冲压技术是一项历史悠久的生产制造技术和加工方法。根据文献记载和考古文物的考证，我国古代的冲压加工技术处于世界前列，极大的促进了人类早期文明社会的进步。在现代社会，利用冲压模具和机械进行的冲压加工技术已有接近二百年的发展历史。英国1839年成立的Schubler公司，是早期世界上具有相当规模的、也是现今世界上最为先进的冲压公司之一。从学术上看，直至本世纪10年代，冲压加工技术的地位已经从从属于机械加工的附属技术，发展成为了一门具有完整的理论基础的应用科学。日本有冲压工学的说法，而在俄罗斯从前苏联时期开始就有各类冲压技术学校，同时中国也有冲工艺学以及薄板成
2、形理论等方面的教材和专著。因而可以认为这一学科现已具备了完整的知识结构系统。冲压技术中冲压模具在制造业中是重要基础工艺装备。用模具生产制件所达到的高复杂程度、高精度、高生产率、高一致性和低耗材、低耗能的特性，使模具在制造业中的地位越发的重要。国外将模具比喻为“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”、“金属加工帝王”等。考古发现，早在2000多年前，我国就有了被用于制造铜器的冲压模具，证明了古代中国冲压模具和冲压成型方面的成就就已经在世界领先。在1953年，中国的第一间冲模车间在长春第一汽车制造厂建立，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件的模具。我国从20世纪60年开始生产精冲模具。国内也将模具工业称
3、为“永不衰亡的工业”、“点铁成金的行业”、“无与伦比的效益放大器”。现在，衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志之一就是模具技术。想要有高水平的产品必须要有高水准的模具已经成为了共识。光说工程制造，进入80、90年代后，由于世界各国经济的高速发展和国民生活水平的大大提高，人们对汽车、家用电器等的需求也与日俱增，这些促进了冲压技术的快速发展的同时也对模具技术提出了更高的要求。而且由于电子计算机技术的广泛应用，不仅促进了冲压技术的理论深入发展，而且使冲压机械、模具及操作的自动化程度都达到了一个更高的程度。1.1.2目的：培养学生综合运用冲压工艺理论知识，分析解决冲压过程实际问题的能力；提高学生正
4、确确定模具总体结构及设计模具各种机构的能力；提高学生使用冲压和机械设计手册、正确查找与选择相关设计参数的能力，同时熟悉相关国家标准和技术规范。1.2国内外研究现状1.2.1国内外模具发展的现状在国外，特别是欧美和日韩等发达地区，他们的模具工业起步较早，拥有比较先进的生产管理技术和丰富的经验，值得我们国内模具行业去学习借鉴。在欧美，许多模具企业都开始将高新技术应用于模具的设计和制造，这主要体现在以下几个方面：（1）充分发挥了信息技术的优势来提升模具工业的优越性；（2）高速切削、五轴高速等加工技术的普及，大大的缩减制模周期，提高了企业的市场竞争力；（3）从事模具行业的人员精简，一人多职，使得精益生
5、产得以实现；（4）快速制模技术和快速成形技术得到了普遍应用；（5）模具产品专业化，市场定位准确；（6）工艺管理先进、标准化程度高。（7）采用了先进的管理信息系统，用来实现集成化管理；中国虽然在很早以前就制造模具和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方。因此一直发展缓慢。改革开放以来，随着国民经济的快速发展，模具市场不断增长的需求量显示了模具市场的良好的发展前景。近几年来，模具工业始终在以每年15%的速度高速发展，除了国有专业模具厂外，合资、集体和私营等也得到了迅猛的发展。 在广东，一些大型集团公司和发展迅猛的乡镇企业，如康佳、美的、科龙等集
6、团也纷纷建立了属于自己的模具制造中心；浙江黄岩和宁波地区的“模具之乡”；现在，外商独资和中外合资的模具企业也已经出现。随着我国与国际世界的接轨，以及市场竞争的日益加剧，越来越多的人认识到产品的质量、生产成本以及开发新产品能力的重要性。而模具制造作为整个链条中最为基础的要素，也已经成为了衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并且在很大程度上决定了企业的生存空间的大小。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。国内已经能够生产单套重量达50多吨的大型冲压模具。为中档轿车配套的覆盖件的模具也能够自主生产了。国内已有多家企业能够生产精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模。而就表面粗糙度达到Ra1.5
7、m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模来说，国内也已经达到了相当高的水平。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并开始使用UG、I-DEAS、Euclid-IS、Pro/Engineer等国际通用的制图软件，个别厂家还引进了C-Flow、Moldflow、MAGMASOFT和Optris等CAE软件，并且成功将其应用于冲压模的设计当中。现在，大型冲压模具的制造技术也已取得很大的进步，尤其是汽车覆盖件模具，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已经能生产出汽车覆盖件的模具。此外，大专院校以及许多研究机
8、构也已经开展了模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。标志着冲模技术先进水平的多功能模具和多工位级进模，是我国重点发展的模具品种。同时，代表着我国模具发展的集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已达到国际基本水平。但是与国外的多工位级进模相比，在使用寿命、模具结构、制造精度和功能上，我们仍然存在着一定的差距。随着高精度、高效益的加工设备的使用越发广泛，汽车覆盖件模具的制造技术也正在不断地提高和完美。NC、DNC技术的应用越发成熟，可以进行倾角加工和超精加工。高性能的三轴的高速铣床以及五轴
9、高速铣床的应用也已越来越多。这些都极大的提高了模具的质量，提高了模具的面加工精度，缩短了模具的制造周期。淘-宝.店-铺搜索：“两个半学分”随着模具表面强化技术的广泛应用。成本适中、无污染、工艺成熟的离子渗氮技术得到了越来越多的认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益广泛。实型铸造技术、刃口堆焊技术、真空处理技术等日趋成熟的同时，激光切割和激光焊技术也得到了极大的应用。 虽然在过去十多年中中国模具工业取得了令人瞩目的发展，但与工业发达国家相比许多方面仍有较大的差距。例如，在模具加工设备中精密加工设备的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，远远不够；
10、许多先进的模具技术的应用不够广泛等等，这就导致了相当一部分大型、复杂、精密和长寿命模具极度依赖进口。1.2.2未来模具制造技术的发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品的“精度高”、“交货期短”、“价格低”、“质量好”的要求服务。为达到这一要求，急需发展如下几项：(1) 高速铣削加工高速铣削加工近年来国外得到了大力发展，它大幅度的提高了加工效率，并且获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等方面的优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化的方向发展。（2）电火花铣削加工电火花铣削加工技术是
11、一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它利用高速旋转的简单的管状电极作二维、三维轮廓加工，因此不再需要制造复杂的成型电极，这是电火花成形加工领域的重大发展。国外已经开发了在模具加工中应用中使用这种技术的机床。（3）全面推广CAD/CAM/CAE技术CAD/CAM/CAE技术的应用是磨具制造技术发展的极大的推动力量。随着电脑软件的开发与应用，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已经成熟，各企业需要加大这些技术的培训以及技术服务力度；并且进一步扩大CAE技术的应用范围。世界上较先进的丰田汽车模具制造厂在这方面为我们提供了比较成功的经验，它们的模具从设计到加工完全依赖高科技，用实体设计以及数控编
12、程，逐渐取代了机床操作和人工实型制作；高精度的加工使模具的修配、研合等工作不再存在；精细数控编程和精细模面设计大大的避免了钳修。现在用于数控编程的人员数量已经超过了现场操作人员的数量，同时数控编程的工时费用超过了机床操作工人、数控编程的费用，已经超过了机床的工时费用的50%，这种高精度和无人化的加工，使得模具的质量有了极大的提高，同时也使得生产周期大大缩短。（4）模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统具备了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的各项功能，使得模具的研制制造周期大大缩短。有些快速扫描系统，可以快速的安装在已有的数控铣床或者加工中心上，从而实现数据的快速采集同时自动生成各种
13、用于不同数控系统的不同格式的CAD数据、加工程序等，应用于模具业的“逆向工程”。现今，模具扫描系统已经成功应用于家电、摩托车、汽车等行业。（5）提高模具的标准化程度现在我国模具的标准化程度正在不断的提高，目前我国模具标准件的使用覆盖率已达到30%左右，而国外发达国家一般为80%。（6）模具研磨抛光将实现自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等均有较大的影响，研究用智能化、自动化的研磨与抛光替代现有手工操作以提高模具表面质量是，模具发展的重要趋势。（7）优质材料的应用及先进表面处理技术的普及选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命十分必要。模具的热处理和表面处理是关
14、系到否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。真空热处理是现阶段模具热处理的发展方向，而模具表面处理应发展工艺先进的气相沉积、等离子喷涂等技术。（8）模具自动加工系统的发展这是现阶段我国发展的长远目标。模具自动加工系统应该由多台机床合理组合；配备有定位盘或随行定位夹具；拥有完整的机具、刀具数控库；有完整的柔性数控同步系统；同时还要有质量监测控制系统。CNC雕刻机在国内的发展上从最近的一两年才有较大的发展，相关加工厂和使用单位时刻以敏锐的眼光盯着厂家的动向，这也是身为雕铣机主机生产厂一点也不敢松懈的真正原因所在。1.3研究方法及过程、内容研究方法：本设计将采用文献研究分析，理论研究分析，二维及三维数
15、字模型设计三种研究设计方法。一、文献研究分析：对已有的关于冲压模设计的相关书籍和文献进行系统的阅读和学习，归纳冲压模设计的内容，方式和重点，收集前人的设计经验及方法。二、理论分析计算：在文献书记 的学习分析基础上，对设计要求的零件进行工艺性分析理论计算，涉及模具的组成结构，对模具的重要部件进行尺寸计算，受力分析和计算，最终选择合适的材料。三、二维及三维数字模型的设计：在理论分析的基础上利用CAD，PROE等软件设计模具的数字模型并进行校核。1.4论文构成及研究内容1.4.1冲压模概述冲压模的概念：冲压模-在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压
16、模具（俗称冷冲模）。冲压-是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：根据工艺性质分类：（1）冲裁模 沿轮廓线使材料产生分离的模具。如切边模、落料模、切口模、冲孔模、切断模、剖切模等。（2）弯曲模 使毛坯或坯料沿着直线或者弯曲线产生弯曲变形，从而获得一定形状和角度的工件的模具。（3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或者使空心件改变尺寸和形状的模具。（4）成形模 是在材料本身仅产生局部塑性变形的情况下，将毛坯或者半成品按凸、凹模的形状直接复制成形的模具。如扩口模、胀形模、起伏成形模、缩口模、整形模和翻边模等。根据工序组合程度分类（1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道工序的模具。
