鑰匙沖壓模具設計【含圖紙】

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FAST_FORM3D在預測的實驗室和工業(yè)部件的最佳形狀成功的毛坯。這表明，FAST_FORM3D可以成功地用于評估產品設計成形性的問題。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯誤實驗多小時可能被淘汰使用FAST_FORM3D和更好的毛坯形狀可能已經開發(fā)出來。圖 8。比較FAST_FORM3D和實驗儀器的零件形狀。 （一）實驗開發(fā)毛坯形狀和CAD幾何;（二）優(yōu)化毛坯形狀和FAST_FORM3D的CAD幾何。3 模具和工藝模擬- 應用為了在研究模具設計過程中緊密合作，一個由日本小松制作所和ERC/ NSM組成的小組。與形成問題的一個生產小組選擇了小松。該面板是挖掘機的駕駛室左側內板，如圖9所示。是的幾何簡化為一個實驗實驗室死亡，同時保持該小組的主要特征。在實驗進行過程中小松使用表2所示的條件。一個成形極限圖（FLD）研制了用于繪圖品質采用穹頂鋼和視覺測試應變測量系統，并在圖10所示。在實驗中使用三壓邊力分別是（10，30，50噸）以確定其效果。每個模擬實驗條件進行了增量在ERC/ NSM使用PAM-Stemp。圖9 挖掘機的駕駛室，左側內板表2機艙內 的工藝條件調查圖10 在機艙內調查所使用的繪圖優(yōu)質鋼成形極限圖。在10噸的條件下發(fā)生起皺的實驗部分，如圖11所示。在30噸條件下發(fā)生皺紋被淘汰，如圖12所示。對這些實驗結果進行了PAM Stemp模擬預測，如圖13所示。 30噸壓力的測量小組以確定材料畫中的模式。這些測量結果進行了比較與預測材料繪制在圖14研究。效果是非常良好，只有10毫米，最大的錯誤。一個輕微的頸部，觀察小組的30噸，如圖13所示。在50噸時，面板上會出現明顯的骨折起皺。圖11 皺褶實驗室機艙內板，壓邊力= 10噸圖12 壓邊力=30噸機艙內的實驗室和頸縮變形階段。 （一）實驗毛坯;（二）實驗小組，形成了60;（三）實驗小組，完全形成;（四）實驗小組，縮頸細節(jié)。圖13 預測和在實驗室客艙內消除皺紋。 （a）預期的幾何形狀，壓邊力= 10噸;（二）預測的幾何形狀，壓邊力= 30噸圖14 在實驗室內艙預測與實測比較所得出的結果，壓邊力= 30噸。應變測量系統測量了每個小組的結果，其結果如圖15所示。從每個小組有限元模擬的預測在圖16所示。這些預測和測量吻合有關的應變分布，不同的壓邊力對結果的影響不大。雖然趨勢是代表，壓邊力的影響往往在模擬的壓力更多的本地化的方式相比，測量。然而，這些預測表明， PAM Stemp正確預測了頸縮和斷裂在30和50噸時發(fā)生。關于摩擦應變分布的影響進行了研究,如圖17模擬圖所示。圖 15 機艙內的實驗室試驗應變測量。 （一）測量應變，壓邊力= 10噸（面板皺）（二）測量應變，壓邊力= 30噸（面板頸）;（三）測量應變，壓邊力=50噸（面板裂縫）。圖。16。機艙內的實驗室應變有限元預測。 （a）預期的壓力，壓邊力= 10噸;（二）預測的壓力，壓邊力= 30噸;（三）預測的壓力，壓邊力= 50噸。圖17 實驗室內預測效應摩擦機艙內，壓邊力= 30噸。 （a）預期的壓力，=0.06；（二）預測應變，=0.10。它們的比較結果摘要列于表3中，此表顯示，模擬預測了在實驗條件下每一株測量系統實驗觀測結果。這表明，PAM-Stemp可以用來評估成形模具設計相關的問題。表3客艙內的研究結果摘要4. 壓邊力控制- 應用這次調查的目的是確定各種高性能材料在半球狀，圓頂平底，深拉杯深沖性能（見圖18），并探討不同時間的變壓邊力上進行了拉伸試驗，以確定這些材料進行分析和模擬輸入到流動應力和各向異性特征（見圖 19和表5）。在被調查的材料包括AKDQ鋼、高強度鋼、烘烤硬鋼、鋁6111（見表4）。圖18 巨形杯模具的幾何形狀表4用于材料研究的圓頂杯圖19 鋁6111，AKDQ，強度高，烤硬鋼的拉伸試驗結果。 （一）拉伸試樣裂隙；（二）應力/應變曲線。表5 鋁6111、AKDQ、烤硬鋼的高強度拉伸試驗數據值得注意的是流動應力和AKDQ烤硬鋼曲線非常類似，但是在5的時候伸長率減少類似烤硬。雖然高強度鋼和鋁6111的伸長率很相似，但是其N值比鋁6111的值大兩倍。此外， AKDQ的R值遠遠大于1，而烤硬接近1，鋁6111遠小于1。在這次調查中的壓邊力用型材時間變量中包含常數，線性減少，脈動（見圖20）。為AKDQ鋼的實驗條件進行了模擬使用的PAM -Stemp增量代碼。斷裂、皺紋的例子，和良好的實驗室杯圖21所示以及對模擬圖像皺杯。圖20.用于研究剖面圓頂杯的壓邊力時間。 （一）固定壓邊力;（二）斜壓邊力;（三）脈動壓邊力。圖 21。模擬實驗和圓頂杯。 （一）實驗好杯；（b）實驗裂隙杯；（三）實驗皺杯；（四）模擬皺杯對深沖性能進行了實驗研究限制使用固定壓邊力。這項研究的結果顯示在表6 此表顯示，AKDQ的沖壓性能最大，而鋁的最小而烤硬、高強度鋼的性能中等。對AKDQ的連續(xù)應變分布、脈動壓邊力進行了比較實驗圖22，模擬圖23。這兩個模擬和實驗的結果發(fā)現，斜坡的壓邊力軌跡對于提高應變分布情況是最好的。不僅減少了骨折的可能性降低峰值高達5，而且還降低應變地區(qū)的增加。這種應變分布的改善，提高產品的剛度和強度，減少回彈和殘余應力，提高產品質量和工藝的魯棒性。表6。恒定壓邊力限制的頂燈杯的沖壓性能圖22。時間變量對AKDQ鋼圓頂杯壓邊力變化的實驗圖23。時間變量對AKDQ鋼圓頂杯壓邊力變化的模擬實驗脈動壓邊力在調查的頻率范圍內，未發(fā)現有對應變分布的影響。這可能是由于這一事實的脈動頻率進行了測試只有1赫茲。從其他研究人員以前的實驗可知，適當的頻率范圍是從5到25赫茲。AKDQ從模擬和實驗載荷行程曲線比較圖24所示。良好的協議被發(fā)現的情況下=0.08。這表明，有限元模擬可以用來評估成形性，可以通過使用壓邊力控制技術獲得改善。圖24.KDQ穹頂鋼杯的比較實驗與模擬負載沖程曲線5 結論和未來工作在本文中，我們評價一個復雜的沖壓件的改進設計過程中，涉及消除了軟模具相結合的產品和工藝驗證使用單步和增量有限元模擬。此外，改進工藝，提出了壓邊力控制實施以提高產品質量和工藝的魯棒性組成三個獨立的調查分析，總結其在設計過程的各個階段。首先，產品設計階段進行了調查與實驗室和一個步驟有限元程序FAST_FORM3D和評估的能力，在產品設計成形性問題所涉及的工業(yè)驗證。 FAST_FORM3D在預測中矩形工業(yè)儀表盤和蓋形狀最佳空白成功。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯誤實驗多小時可能被淘汰使用FAST_FORM3D和更好的毛坯形狀可能已經開發(fā)出來。 其次，模具設計階段進行了調查實驗室和增量代碼的PAM Stemp系統的工業(yè)驗證和評估的能力，形成與模具設計有關的問題。這項調查表明，PAM的郵票可以預測應變分布，起皺，頸縮和斷裂，至少一個遠景以及應變各種條件下的實驗測量系統。 最后，工藝設計階段的調查，對質量可與壓邊力控制技術的實現實現改善的實驗研究。在此調查，半球狀，圓頂平底高峰株，杯子的拉伸值都被減少了5，從而減少了皺折的可能性，并降低了應變區(qū)強度。這種應變分布的改善，提高產品的剛度和強度，減少回彈和殘余應力，提高產品質量和工藝的穩(wěn)定性?？梢灶A計，深沖性能將會在不斷優(yōu)化的壓邊力中逐漸增強。此外，在實驗測量和數值模擬預測中發(fā)現負載行程曲線，表明有限元模擬可以用來評估成形性，可控制壓邊力技術，使用得到改善。 1模具在工業(yè)生產中的地位模具是大批量生產同形產品的工具，是工業(yè)生產的主要工藝裝備。采用模具生產零部件，具有生產效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F代經濟的基礎工業(yè)。現代工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用。1989年3月國務院頒布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，把模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位、生產和基本建設序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設備及相應的輸變電設備)，確立模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術和設備列入了當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄和鼓勵外商投資產業(yè)目錄。經國務院批準，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現了國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產值也超過了機床工業(yè)產值。據統計，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90的零件是綜筷具生產的；在飛機、汽車、農機和無線電行業(yè)，這個比例也超過60。例如飛機制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機模具使用量超過三萬套，其中主機八千套、發(fā)動機二千套、輔機二萬套。從產值看，80年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達國家模具行業(yè)的產值已超過機床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據國際生產技術協會預測，到2000年，產品盡件粗加工的75%、精加工的50將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成，50以上的金屬板材、80以上的塑料都特通過模具轉化成制品。 2模具的歷史發(fā)展模具的出現可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來的。19世紀，隨著軍火工業(yè)(槍炮的彈殼)、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展，沖模得到廣泛使用。二次大戰(zhàn)后，隨著世界經濟的飛速發(fā)展，它又成了大量生產家用電器、汽車、電子儀器、照相機、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術走在前列許多模具先進技術，如簡易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動化技術，大多起源于美國；而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術，蘇聯對塑性加工的研究也處于世界先進行列。50年代，模具行業(yè)工作重點是根據訂戶的要求，制作能滿足產品要求的模具。模具設計多憑經驗，參考已有圖紙和感性認識，對所設計模具零件的機能缺乏真切了解。從1955年到1965年，是壓力加工的探索和開發(fā)時代對模具主要零部件的機能和受力狀態(tài)進行了數學分橋，并把這些知識不斷應用于現場實際，使得沖壓技術在各方面有飛躍的發(fā)展。其結果是歸納出模具設計原則，并使得壓力機械、沖壓材料、加工方法、梅具結構、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領域面貌一新，并向實用化的方向推進，從而使沖壓加工從儀能生產優(yōu)良產品的第一階段。進入70年代向高速化、啟動化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個過程中不斷涌現各種高效率、商壽命、高精度助多功能自動校具。其代表是多達別多個工位的級進模和十幾個工位的多工位傳遞模。在此基礎上又發(fā)展出既有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機彎曲機。在此期間，日本站到了世界最前列其模具加工精度進入了微米級，模具壽命，合金工具鋼制造的模具達到了幾千萬次，硬質合金鋼制造的模具達到了幾億次p每分鐘沖壓次數，小型壓力機通常為200至300次，最高為1200次至1500次。在此期間，為了適應產品更新快、用期短(如汽車改型、玩具翻新等)的需要，各種經濟型模具，如鋅落合金模具、聚氨酯橡膠模具、鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展。從70年代中期至今可以說是計算機輔助設計、輔助制造技術不斷發(fā)展的時代。隨著模具加工精度與復雜性不斷提高，生產周期不斷加快，模具業(yè)對設備和人員素質的要求也不斷提高。依靠普通加工設備，憑經驗和手藝越來越不能滿足模具生產的需要。90年代以來，機械技術和電子技術緊密結合，發(fā)展了NC機床，如數控線切割機床、數控電火花機床、數控銑床、數控坐標磨床等。而采用電子計算機自動編程、控制的CNC機床提高了數控機床的使用效率和范圍。近年來又發(fā)展出由一臺計算機以分時的方式直接管理和控制一群數控機床的NNC系統。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機也逐步進入模具生產的各個領域，包括設計、制造、管理等。國際生產研究協會預測，到2000年，作為設計和制造之間聯系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動設計的最根本點是必須確立模具零件標準及設計標準。要擺脫過去以人的思考判斷和實際經驗為中心所組成的設計方法，就必須把過去的經驗和思考方法，進行系列化、數值化、數式化，作為設計準則儲存到計算機中。因為模具構成元件也干差萬別，要搞出一個能適應各種零件的設計軟件幾乎不可能。但是有些產品的零件形狀變化不大，模具結構有一定的規(guī)律，放可總結歸納，為自動設計提供軟件。如日本某公司的CDM系統用于級進模設計與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模板尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序(為數控加工中心和線切割編程)等，所用時間由手工的20%、工時減少到35小時；從80年代初日本就將三維的CADCAM系統用于汽車覆蓋件模具。目前，在實體件的掃描輸入，圖線和數據輸入，幾何造形、顯示、繪圖、標注以及對數據的自動編程，產生效控機床控制系統的后置處理文件等方面已達到較高水平；計算機仿真(CAE)技術也取得了一定成果。在高層次上，CADCAMCAE集成的，即數據是統一的，可以互相直接傳輸信息實現網絡化。目前國外僅有少數廠家能夠做到。3我國模具工業(yè)現狀及發(fā)展趨勢由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國大部分企業(yè)均設有模具車間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產專業(yè)化這個概念。生產效率不高，經濟效益較差。模具行業(yè)的生產小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術管理水平都比較低。據不完全統計，全國現有模具專業(yè)生產廠、產品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬從業(yè)人員，年模具總產值達200億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現有能力只能滿足需求量的60左右，還不能適應國民經濟發(fā)展的需要。目前，國內需要的大型、精密、復雜和長壽命的模具還主要依靠進口。據海關統計，1997年進口模具價值6.3億美元，這還不包括隨設備一起進口的模具；1997年出口模具僅為7800萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術水平和制造能力，是我國國民經濟建設中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸。3.1 模具工業(yè)產品結構的現狀按照中國模具工業(yè)協會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產值計算，目前我國沖壓模占50左右，塑料成形模約占20，拉絲模（工具）約占10，而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產值的40以上。我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到35um，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進水平。我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經能初步設計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。3.2 模具工業(yè)技術結構現狀我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。 在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現有的工藝設備（包括近10多年來引進的先進設備）或因計算機制式（IBM微機及其兼容機、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯網率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作；在應用CAPP技術進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行大量的標準化基礎工作；在模具共性工藝技術，如模具快速成型技術、拋光技術、電鑄成型技術、表面處理技術等方面的CAD/CAM技術應用在我國才剛起步。計算機輔助技術的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經驗，設備簡陋，能耗高。設備更新速度緩慢，技術改造，技術進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具加工設備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術素質較高的模具設計、制造工藝技術人員和技術工人，尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術人員，只占從業(yè)人員的8%12%左右，且技術人員和技術工人的總體技術水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術人員和技術工人知識老化，知識結構不能適應現在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學技術。近年來人才外流不僅造成人才數量與素質水平下降，而且人才結構也出現了新的斷層，青黃不接，使得模具設計、制造的技術水平難以提高。3.3 模具工業(yè)配套材料，標準件結構現狀近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關部委已多次組織有關材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數據，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內建立了銷售網點，但因渠道不暢、技術服務支撐薄弱及價格偏高、外匯結算制度等因素的影響，目前推廣應用不多。模具加工的輔助材料和專用技術近年來雖有所推廣應用，但未形成成熟的生產技術，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術、模具表面熱處理技術、模具導向副潤滑技術、模具型腔傳感技術及潤滑技術、模具去應力技術、模具抗疲勞及防腐技術等尚未完全形成生產力，走向商品化。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產權的保護。 我國的模具標準件生產，80年代初才形成小規(guī)模生產，模具標準化程度及標準件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標準凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應，模架及零件生產供應渠道不暢，精度和質量也較差。3.4 模具工業(yè)產業(yè)組織結構現狀我國的模具工業(yè)相對較落后，至今仍不能稱其為一個獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產外供模具；產品廠的模具分廠或車間，以供給本產品廠所需的模具為主要任務；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相類似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數量最多，模具產量約占總產量的70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協會統籌規(guī)劃，集中攻關，跨行業(yè)，跨部門管理困難很多。 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產，而我國技術改造投資向大中型企業(yè)傾斜時，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產品廠的模具車間、分廠在內，技術改造后不能很快收回其投資，甚至負債累累，影響發(fā)展。 雖然大多數產品廠的模具車間、分廠技術力量強，設備條件較好，生產的模具水平也較高，但設備利用率低。 我國模具價格長期以來同其價值不協調，造成模具行業(yè)“自身經濟效益小，社會效益大”的現象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩藴始模蓸藴始牟蝗绺赡＞邘Ъa的。干帶件生產的不如用模具加工產品的”之類不正?，F象存在。4模具的發(fā)展趨勢4.1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發(fā)展（1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數據模型，以實現信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產管理的全過程，達到實現最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、工業(yè)設計高級渲染、塑料模設計專家系統、復雜形體CAM、藝術造型及雕刻自動編程系統、逆向工程系統及復雜形體在線測量系統等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內有上海交通大學金屬塑性成型有限元分析系統和沖裁模CAD/CAM系統；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統等。（2）模具設計、分析及制造的三維化傳統的二維模具結構設計已越來越不適應現代化生產和集成化技術要求。模具設計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數字化模型能方便地用于產品結構的CAE分析、模具可制造性評價和數控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數化、基于特征、全相關等特點，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設計軟件，可進行交互式3D型腔、型芯設計、模架配置及典型結構設計。澳大利亞Moldflow公司的三維真實感流動模擬軟件MoldflowAdvisers已經受到用戶廣泛的好評和應用。國內有華中理工大學研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學的Z-mold軟件。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進性和實用性的重要標志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據脫模方向自動產生分型線和分型面，生成與制品相對應的型芯和型腔，實現模架零件的全相關，自動產生材料明細表和供NC加工的鉆孔表格，并能進行智能化加工參數設定、加工結果校驗等。（3）模具軟件應用的網絡化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機軟硬件技術的迅速發(fā)展，網絡使得在模具行業(yè)應用虛擬設計、敏捷制造技術既有必要，也有可能。美國在其21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略中指出，到2006年要實現汽車工業(yè)敏捷生產/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。4.2 模具檢測、加工設備向精密、高效和多功能方向發(fā)展（1）模具檢測設備的日益精密、高效 精密、復雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設備的要求越來越高。現在精密模具的精度已達23m，目前國內廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利產3250mm3250mm三坐標測量機，還擁有數碼攝影光學掃描儀，率先在國內采用數碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現了從測量實物建立數學模型輸出工程圖紙模具制造全過程，成功實現了逆向工程技術的開發(fā)和應用。這方面的設備還包括：英國雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實現激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測頭掃描精度達0.02mm。另外德國GOM公司的ATOS便攜式掃描儀，日本羅蘭公司的PIX-30、PIX-4臺式掃描儀和英國泰勒霍普森公司TALYSCAN150多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價化和功能復合化等特點。（2）數控電火花加工機床 日本沙迪克公司采用直線電機伺服驅動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應控制、PCE能量控制及自動編程專家系統。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術。（3） 高速銑削機床(HSM)銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質量好、加工效率高(為普通銑削加工的510倍)及可加工硬材料(60HRC)等諸多優(yōu)點。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯動加工中心，其機床定位精度可達8m，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床，其加工范圍達2500mm5000mm1800mm，轉速達20500r/min，切削進給速度達20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可達0.01mm。4.3 快速經濟制模技術縮短產品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統模具加工技術相比，快速經濟制模技術具有制模周期短、成本較低的特點，精度和壽命又能滿足生產需求，是綜合經濟效益比較顯著的模具制造技術，具體主要有以下一些技術。 (1)快速原型制造技術(RPM)。它包括激光立體光刻技術(SLA) ；疊層輪廓制造技術(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結成形技術(SLS) ；熔融沉積成形技術(FDM) 和三維印刷成形技術(3D-P)等。 (2)表面成形制模技術。它是指利用噴涂、電鑄和化學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術。 (3)澆鑄成形制模技術。主要有鉍錫合金制模技術、鋅基合金制模技術、樹脂復合成形模具技術及硅橡膠制模技術等。 (4)冷擠壓及超塑成形制模技術。 (5)無模多點成形技術。 (6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術。(7)模具毛坯快速制造技術。主要有干砂實型鑄造、負壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造及失蠟精鑄等技術。 (8)其他方面技術。如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術、沖壓單元組合技術、刃口堆焊技術及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術等。4.4 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速模具工業(yè)要上水平，材料應用是關鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結硬質合金及硬質合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍(刷鍍)防腐強化等技術也日益受到重視。4.5 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復合化、超塑性成形、塑性精密成形技術、塑料模氣體輔助注射技術及熱流道技術、高壓注射成形技術等。另一方面，隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現了一些新的設計、生產、管理理念與模式。具體主要有：適應模具單件生產特點的柔性制造技術；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神，精益生產；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網絡制造等新的生產哲理；廣泛采用標準件通用件的分工協作生產模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。課程設計說明書題目名稱： 鑰匙模具設計 學生姓名： 專 業(yè)： 機械工程及自動化（汽車工程）班 級： 學 號： 指導教師： 時 間： 2006年 12 月 25 日 2007年1 月28日機械工程學院課程設計任務書一、設計題目： 鑰匙模具設計 二、設計參數：零件：鑰匙生產批量：大批量材料：08F板料厚度t = 2mm三、具體要求：1. 分析研究零件的工作圖；2. 確定零件的沖壓工藝；3. 進行零件沖壓模具設計；4. 編寫設計計算使用說明書。四、進度安排：2006.12.252006.12.31 收集資料2007.1.1 2007.1.7 分析零件工作圖，確定沖壓工藝方案2007.1.8 2007.1.14 模具主要零件尺寸的設計計算2007.1.152007.1.21 繪制模具裝配圖及零件圖2007.1.222007.1.28 編寫設計說明書五、工作量：1. 繪制模具裝配圖 1張2. 繪制零件圖 2張3. 編寫設計說明書 1份 六、總評成績及評語：指導教師 簽名日期 年 月 日系 主 任 審核日期 年 月 日目 錄序 言51 零件工藝分析.61.1設計零件介紹61.2零件工藝分析62確定工藝方案及模具結構形式.73模具設計計算.73.1排樣73.2計算總沖裁力83.3計算壓力中心83.4沖模刃口尺寸及公差的計算83.5確定各主要零件結構尺寸94繪制非標準零件圖.10 4.1凸凹模具設計圖104.2鑰匙零件標準圖124.3 鑰匙凹模圖.12 參考文獻 13序 言本次課程設計是我們學完了大學四年全部的本專業(yè)課程后進行的一次設計學習，是大學學業(yè)的一次總結性、綜合性的復習和鍛煉，同時為明年的畢業(yè)設計打好基礎和鋪墊，這也是對我的理論知識與聯系實際掌握程度的一次很好的考察。因此，此次設計對我的學習及在今后的工作中起著很重要的作用，給我很大的幫助。同時，在此感謝四年來各位專業(yè)老師的幫助和教導。1零件工藝分析1.1設計零件介紹：如圖1所示零件：鑰匙 生產批量：大批量材料：08F t=2mm設計該零件的沖壓工藝與模具 。 圖1 鑰匙零件圖1.2沖裁件工藝分析沖裁件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中的難易程度。沖壓件工藝性的具體指標包括：1) 材料消耗少，生產準備周期短；2) 工序數量少，勞動量與勞動強度低；3) 盡量減少后續(xù)的機加工量及有關輔助工序；4) 沖壓工藝設備少，生產面積需要??；5) 操作簡便，盡量能采用非高級技工；6) 提高模具在完成生產周期情況下的壽命；7) 生產效率高，生產成本。為使沖壓件達到優(yōu)良工藝指標，必須合理確定尺寸精度和具有良好的結構工藝性。沖壓件的尺寸精度可達IT6（或IT7）級，精度等級越低其沖壓加工越困難。具體查表可得，沖壓加工中沖裁，精沖及拉深工序等加工方法所能達到的尺寸精度。沖壓件的結構工藝性一般指其結構的幾何形狀。其幾何形狀越簡單，越容易沖壓，則結構工藝性越好。因此要求：1) 材料的選定不僅要能滿足沖壓件的強度與剛度要求，還應該具有良好的沖壓性能。這是由于每一種板材都有自己的化學成分，力學性能以及與沖壓性密切相關的特征值。在生產實際中經常出現這樣的情況，一個沖壓件的加工能否順利加工完，直接取決于板材的沖壓性能。所以有必要根據沖壓變形的特點與要求，合理地選用材料。2) 沖壓加工是一種冷變形加工方法，它與熱變形加工方法最本質的特點是：有冷變形加工的硬化效應。因此，應該充分利用著這一特性，盡量選用軟而塑性好的，避免過厚的金屬材料。3) 當對產品零件要求重量輕而強度，剛度高時，可采用強肋形式及翻邊，卷圓等工序來達到要求。綜合以上分析1. 材料：08F鋼板是優(yōu)質碳素結構鋼，具有良好的可沖壓性能。2. 工件結構形狀：沖裁件內、外形應盡量避免有尖銳傾角，為提高模具壽命，建議將所有90傾角改為R0.5的圓角。3. 尺寸精度：零件圖上未標注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件尺寸的公差。經查公差表，各尺寸公差為： 240.52 50-0.62 12.80.43 7.3-0.36 30.3 結論：可以沖裁2確定工藝方案及模具結構形式沖裁模具設計的基本原則：1）根據制作的尺寸精度要求以及生產批量，綜合考慮經濟效益選擇模具種類。2）模具結構和模具材料應與制作批量相適應。3）盡量采用標準模架和模具零件。4）模架的平面尺寸，不僅要與凹模尺寸相適應，還應與壓力機臺面尺寸及開孔尺寸大小相適應。5）落料模的送料方向要與選用壓力機相適應。6) 為了便于校模和存放，模具應安裝閉合高度限位塊。模具工作時限位塊不應受壓。7) 沖壓對稱制件的模架應明顯不對稱，以防止上模和下模裝錯位置。8) 彎曲件的落料模，排樣時應考慮材料扎制方向。9) 刀口尖腳處宜用拼塊。既便于加工，也可防止應力集中導致開裂。10) 應在結構上采取措施使凸模和凹模的側向力相互平衡，不宜讓模架承受側向力。11) 安裝于模具內的彈簧，應保證彈簧彈裂時不致蹦出傷人。12) 沖孔模應考慮放入和取出制作方便，安全。13) 沖孔模的定位，應防止落料板正反都能防入。14) 多凸模沖孔時，鄰近大凸模的細小凸模應在長度上比大凸模短一沖件厚料，因為若作成相同長度則容易折斷。15) 對于大型落料與修邊?；驔_件內孔有窄小突出與凹槽時，應采用鑲拼與嵌塊結構。3模具設計計算3.1排樣 計算條料寬度及確定步距首先查有關表確定搭邊值。根據零件形狀，兩工件間按矩形取搭邊值b=2,側邊按圓形取搭邊值a=2。連續(xù)模進料步距為17.65mm。條料寬度按相應的公式計算：B=(D+2a)- 查表 =0.6B=(50+22)-0.6=54-0.6畫出排樣圖，圖2 圖2 排樣圖3.2計算總沖裁力沖裁力F=KLt (查=300Mpa,周長L在caxa里查詢得到)=1.3*129.648*2*300/10000=10.11 (t) 推件力F1= nKtF (取n=1，查表Kt=0.06) =1*0.06*10.11=0.61(t)由于沖模采用剛性卸料裝置和下出料方式，故總的沖壓力為：F0 =F+ F1 =10.11+0.61=10.72(t)3.3確定壓力中心：根據圖3計算，自定義坐標系,計算壓力中心坐標圖形近似關于Y軸對稱，所以X=0即壓力中心(X=0.00 Y=-9.32) 圖3 壓力中心（圖中用紅十字線表示）3.4沖模刃口尺寸及公差的計算刃口尺寸計算方法及演算過程：材料為08F,厚度為2mm，查表（19.1-7），可得Zmin=0.246mm,Zmax=0.360 Zmax-Zmin=0.114 落料部分的基本尺寸為50，則 凸= -0.025 凹= +0.035故均能滿足分別加工時， 凸+ 凹=0.06 Zmax-Zmin，的要求查表得 x0.5表1 沖模刃口尺寸沖裁性質工作尺寸計算公式凹模尺寸注法凸模尺寸注法落料50-0.62240.529.25-0.257.3-0.36凹模：凸模：（240.5*1.04）（9.250.75*0.25）（7.3-0.75*0.36） 3.5確定各主要零件結構尺寸（1）落料凹模外形尺寸的確定落料凹模厚度h的確定：h=kb （b為最大孔口尺寸，取50mm，查表，取k=0.34） =17mm落料凹模壁厚c的確定 c=2h=34mm 取c=34mm（2）凸模長度L的確定凸模長度L計算為：L=h1+h2+h3+a其中固定板厚h1=21；固定卸料板厚h2=5；導板厚h3=0; a=2.4 L= h1+h2+h3+a28.4凸模厚度H的確定：H= P取總壓力=107200NH= =22.049mm選用沖床的公稱壓力，應大于計算出的總壓力P0=10.72t;最大閉合高度應大于沖模閉合高度+5mm;工作臺臺面尺寸應能滿足模具的正確安裝。按上述要求，結合工廠實際，可選用開式雙柱壓力機。并需在工作臺面上配備墊塊，墊塊實際尺寸可配制。（3）設計并繪制總圖、選取標準件按已確定的模具形式及參數，從冷沖模標準中選取標準模架。繪制模具總裝圖。按模具標準，選取所需的標準件，查清標準件代號及標記，寫在總圖明細表。并將各零件標出統一代號。4繪制非標準零件圖 4.1 凸凹模具設計圖圖4 鑰匙沖裁模設計1-下模座 2-定位銷 3-凹模 4-導柱 5-導套 6-凸模 7-卸料板 8-模柄 9-連接螺釘 10-內六角螺釘 11-圓柱銷 12-上模座 13-螺釘 14-緊固螺釘 15-圓柱銷表2 零件明細表序號名稱數量材料1下模座1HT2002定位銷145#3凹模1T10A4導柱2T8A5導套2206凸模1T10A7卸料板145#8模柄1Q235(A5)9連接螺釘145#10內六角螺釘145#11圓柱銷145#12上模座1HT20013螺釘145#14緊固螺釘145#15圓柱銷145#4.2鑰匙零件標準圖 圖5標準零件圖4.3 鑰匙凹模圖 圖6 凹模圖參考文獻 陳錫棟，周小玉主編. 實用模具技術手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.7鄧明主編. 實用模具設計簡明手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.113