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1、 . 1 绪论1.1我国模具发展的过程振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，已成为
2、衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。鉴于模具工业的重要性，在1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。1997年以来，又相继把模具与其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。 现在，应该引起我们特别注意的是，1999年8月20日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决
3、定中，明确提出了高新技术产业领域。决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络与通信、计算机与软件、数字化电子产品等方面，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。决定还指出：要加强传统产业的技术升级，注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。1999年7月，国家计委和科学技术部发布了当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)，指南中列入了电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺与成套设备、激光加工技术与成套设备、汽车关键零部件等。例如，采用快速原型制造技术和设备，用分层实体堆积等方法，可以将复杂的CAD模型
4、转化为实物，使模具和产品的设计、评价与制造周期大大缩短，企业就能快速抢占市场，取得竞争优势。1.2我国冲压模具企业技术现状与发展趋势1.2.1现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。和黄岩地区的“模具之乡”，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康家等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量
5、、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力量，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国模具企业已普与了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、等CAE软件，并成功用于模的设计中。虽然中国模具工业在过去10多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如：精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；
6、CAD/CAE/CAM技术的普与率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬殊较大。从总体上来讲，与发达工业国家与港台地区先进水平相比，还有较大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在应用CAD技术设计模具方面，仅有约10%的模具在设计中采用了CAD，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用和动画游戏阶段；在应用CAM技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造
7、装备，二是现有的工艺设备（包括近10多年来引进的先进设备）或因计算机制式（IBM微机与其兼容机、HP工作站等）不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰能力差异等，联网率较低，只有5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作；在应用CAPP技术进行工艺规划方面，基本上处于空白状态，需要进行大量的标准化基础工作；在模具共性工艺技术，如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成型技术、表面处理技术等方面的CAD/CAM技术应用在我国才刚起步。计算机辅助技术的软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。我国大部分模具厂、车间的模具加工设备旧，在役期长、精度差、效率低，至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、钻
8、、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的经验，设备简陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造，技术进步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具加工设备，但过于分散，或不配套，利用率一般仅有25%左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业人员的8%12%左右，且技术人员和技术工人的总体技术水平也较低。1980年以前从业的技术人员和技术工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要；而80年代以后从业的人员，专业知识、经验匮乏，动手能力差，不安心
9、，不愿学技术。近年来人才外流不仅造成人才数量与素质水平下降，而且人才结构也出现了新的断层，青黄不接，使得模具设计、制造的技术水平难以提高。1.2.2未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：（1）全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普与CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM/CAE培训的技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技
10、术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟成为可能。（2）高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可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、热变形小的优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业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、集成化方向发展。（3）模具扫描与数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床与加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统
11、的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%
12、左右。(6)优质材料与先进表面处理技术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就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具
13、、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。2工艺方案的确定2.2.1冲压工件的工艺分析工件名称：汽车备轮架加固板生产批量： 大批量厚 度： 4mm材 料： 08A材料碳素结构钢08A的力学性能见表2-1。表2-108A的力学性能材料名称牌号材料状态抗剪强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/屈服强度/MPa碳素结构钢08A退火25533327541032196从图2-1为汽车备轮架加固板二维零件图看，主要存在以下几点要注意的问题：1. 零件、外形转角部都以圆角过渡，便于模具加工；2. 零件最小孔径11满足最小孔径条件；3. 加固板上顶板中两个11孔与左边距仅相距3.5mm，在设计
14、模具结构时应加以注意；4. 冲裁时可满足21的公差要求；5. 各孔中心距之间无公差要求，孔中心与边缘距离尺寸也无公差要求；6. 弯曲角为90，无公差要求。通过上述工艺分析可知，该零件为普通厚板弯曲件，尺寸精度不高，主要是轮廓成形问题，属大量生产，因此可用冲压方法生产。图2-1汽车备轮架加固板二维零件图由Pro/EINGINEER 4.0可以得到汽车备轮架加固板三维零件图。图2-2汽车备轮架加固板三维零件图2.2.2 工艺方案的确定根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三种。组合起来有以下几种方案：（1）落料弯曲冲孔，单工序冲压。（2）落料冲孔弯曲，单工序冲压。（3）切边弯曲冲孔，单件
15、复合冲压。（4）切边（落料）冲孔弯曲，单件复合冲压。冲孔时：冲底部两个直径11孔、一个直径21孔和两个腰形孔，其余六个直径11孔转削加工。方案（1）、（2）属于单工序冲压，由于此制件生产批量较大，生产效率低，不宜采用。方案（3）由于先弯曲，造成冲孔时非常不方便，增加了模具的制造难度，故不宜采用。方案（4）加工零件时较为容易，且效率较高，故此方案最为合适。3 模具结构形式的确定模具结构主要包括定位零件、导向零件、卸料与推（顶）件装置和连接与固定零件。因本制件形状较大，且材料较厚，故采用固定挡料销定位，利用挡料销的定位面抵住板料的前搭边。利用导料销纵向送料，板料沿着导料销的一侧导向送进，以免送偏。考虑到材料的厚度，采用刚性卸料装置和刚性推件装置。本制件为大批量生产，同时，为保证冲裁件精度，采用对角导柱滑动导向模架。以保证精确定位，提高冲压件质量与模具寿命。图3-1 落料冲孔装配图1.下模架 2.导柱 3.导套4.上模架 5.凸模固定板 6.冲孔凸模一 7.冲孔凸模二8.冲孔凸模三 9.模柄 10.圆柱销 11.六角螺栓 12.凸模 13.落料板 14.挡料销 15.凹模 16.
