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XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
院（系）名稱
專業(yè)名稱
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
20xx年3月10日
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
1、前言
本人畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題為《接線片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》。板料沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。它是一種壓力加工方法，是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工方法之一。沖壓模具是一個(gè)特殊的，一次性的一類精密工具，通過切割與塑形的方式使金屬成為一個(gè)理想的形狀或外形。大多數(shù)模具構(gòu)造有幾個(gè)基本組成部分，包括模板，防磨裝置，模套，導(dǎo)向銷，軸襯，墊塊，墊板，螺釘，銷釘，和螺栓。模具還需要沖孔模板，壓力和沖壓成型板，以及可用來保護(hù)它們---轉(zhuǎn)子，肩螺栓，銜鐵，保持架;和氣體，線圈，或聚氨酯彈簧的工具。
本文將以沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)為研究背景，探討模具設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵技術(shù)問題及其解決方法，為完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供思路。
2、文獻(xiàn)綜述
從國內(nèi)目前對沖壓工藝的研究現(xiàn)狀來看，已經(jīng)有很多專家學(xué)者對其做了非常深入的研究。
涂序斌（2005）在《沖壓模設(shè)計(jì)中的五要素》中指出沖壓模設(shè)計(jì)內(nèi)容包括: 分析產(chǎn)品制作圖、安排沖壓工藝方案、確定坯料選用設(shè)備、模具設(shè)計(jì)。以上內(nèi)容中模具設(shè)計(jì)是核心。
蘇秀榮（2001）在《淺談沖壓工藝與沖壓模具的關(guān)系》中指出沖壓工藝規(guī)劃了一個(gè)沖壓件（產(chǎn)品）用幾道工序（模具）來沖壓完成及每道工序的基本內(nèi)容，對沖模設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試影響很大，在縮短模具制造周期、降低模具價(jià)格、保證沖壓件質(zhì)量這三大目標(biāo)中起著重要的作用，良好的沖壓工藝應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。從某種意義上講，沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具的質(zhì)量。沖模是實(shí)踐產(chǎn)品設(shè)計(jì)和沖壓工藝的具體手段，也是檢驗(yàn)沖壓工藝是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。主要體現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)階段和模具調(diào)試階段。模具設(shè)計(jì)階段是對沖壓工藝的補(bǔ)充和完善，沖模調(diào)試階段與沖壓工藝密切相連?？傊瑳_壓工藝與模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試是相輔相成的關(guān)系，只有根據(jù)合理的沖壓工藝，設(shè)計(jì)、制造相應(yīng)的模具，才能調(diào)試出合格的制件。
胡國駿（2005）在《基于Pro/E的電機(jī)轉(zhuǎn)子片與定子片多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)》中指出電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展[12]。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)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、集成化方向發(fā)展。
盧野（1992）在《級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題》中指出沖壓時(shí)，將帶料或條料由模具入口端送進(jìn)后，在嚴(yán)格控制步距精度的條件下，按照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖裁或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級進(jìn)模的正常工作，模具必須具有高精度的導(dǎo)向和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以多工位級進(jìn)模與普通沖模相比要復(fù)雜，具有如下特點(diǎn)：
（1）在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。
（2）由于在級進(jìn)模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的"最小壁厚"問題，設(shè)計(jì)時(shí)還可根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間[4,5]。
（3）多工位級進(jìn)模通常具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向（除模架導(dǎo)向精度要求高外，還必須對細(xì)小凸模實(shí)施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù)）和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。
（4）多工位級進(jìn)模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產(chǎn)效率。目前，世界上最先進(jìn)的多工位級進(jìn)模工位數(shù)多達(dá)50多個(gè)，沖壓速度達(dá) 1000 次/分以上。
（5）多工位級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定的難度。同時(shí)要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便，可靠。所以模具工作零件選材必須好（常采用高強(qiáng)度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等材料），必須應(yīng)用慢走絲線切割加工、成型磨削、坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨等先進(jìn)加工方法制造模具[6]。
（6）多工位級進(jìn)模主要用于沖制厚度較薄（一般不超過2mm）、產(chǎn)量大，形狀復(fù)雜、精度要求較高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件，精度可達(dá) IT10 級。
文獻(xiàn)[5] 分析了安裝座的沖壓工藝性，介紹了其特殊級進(jìn)?？傮w設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和排樣方案。實(shí)踐證明,該模具結(jié)構(gòu)合理、可靠,能保證產(chǎn)品質(zhì)量,對此類零件的級進(jìn)模設(shè)計(jì)有參考價(jià)值。
文獻(xiàn)[6]根據(jù)支架零件的多向彎曲特征，確定了級進(jìn)模沖壓生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)了合理的排樣方案，介紹了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比較，提高了模具的可靠性，降低了開發(fā)成本，可供類似零件的級進(jìn)模設(shè)計(jì)作參考。
文獻(xiàn)[7]指出：級進(jìn)模沖件的排樣設(shè)計(jì)是級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)及重要組成部分，影響到級進(jìn)模結(jié)構(gòu)選型及制模工藝性，制模周期與模具費(fèi)、沖件質(zhì)量及材料利用率以及沖件生產(chǎn)成本，并且通過實(shí)例論述級進(jìn)模沖壓排樣的類型，方法及排樣要點(diǎn)。
在文獻(xiàn)[8]中，作者認(rèn)為SolidWorks是一個(gè)基于微機(jī)平臺的三維設(shè)計(jì)軟件,采用參數(shù)化特征造型技術(shù),具有全中文Windows圖形用戶界面,易學(xué)易用,在模具行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。但是SolidWorks沒有提供專門的沖壓模具設(shè)計(jì)模塊。本文作者以打印機(jī)步進(jìn)電機(jī)安裝座為例,介紹了在SolidWorks中設(shè)計(jì)沖壓模具的一般過程和方法。
沖壓工藝計(jì)算是沖壓模設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，文獻(xiàn)[9]通過實(shí)例介紹了Solidworks在沖壓工藝計(jì)算中沖壓件排樣設(shè)計(jì)、壓力中心與沖裁力計(jì)算、沖壓件毛坯尺寸計(jì)算等方面的應(yīng)用，證明Solidworks在沖模設(shè)計(jì)中能提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率，也為CAD技術(shù)的應(yīng)用提供一種有益的借鑒。
文獻(xiàn)[10] 介紹了SolidWorks軟件在沖模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。它采用SolidWorks對沖壓件進(jìn)行實(shí)體造型,根據(jù)使用要求外加約束并施加載荷,利用SolidWorks自帶的插件COSMOSWORKS進(jìn)行分析,根據(jù)圖解分析結(jié)構(gòu)弊端并改進(jìn)其結(jié)構(gòu),最終得到合適的結(jié)構(gòu)和尺寸。
文獻(xiàn)[11] 在繼承前人大量的排樣設(shè)計(jì)理論和制圖經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究總結(jié)了級進(jìn)模沖件在條料上排列與連接的關(guān)鍵技術(shù)，包括連接方式、連接位置、載體、連接橋的數(shù)目與連接方向及沖件在條料上排列方向，對指導(dǎo)級進(jìn)模排樣設(shè)計(jì)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
文獻(xiàn)[12]指出：金屬板材在彎曲成型過程中 ,獲得塑性變形的同時(shí)總是伴隨著彈性變形 。當(dāng)彎曲成型加工結(jié)束后 ,卸掉沖壓載荷時(shí) , 取出彎曲件會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生彈性恢復(fù) , 其彎曲角度和外形尺寸都發(fā)生與施加載荷時(shí)變形方向相反的變化 ,使彎曲件的幾何精度受到損害 ,形成 U 形彎曲件生產(chǎn)中較難解決的問題 。該文獻(xiàn)通過分析金屬板材彎曲回彈的表現(xiàn)形式 、影響因素 ,總結(jié)了控制彎曲回彈的具體措施 ：包括：1選用合適的材料及設(shè)計(jì)合理的工件形狀；2 利用熱處理的方法解決板料彎曲時(shí)的回彈值；3 采用校正彎曲方式。
在文獻(xiàn)[13]中，考慮到彎曲變形與其它沖壓成形基本工序一樣 , 均具有加工硬化效應(yīng) , 以及變形區(qū)材料厚度有變化的特點(diǎn) ,提出了利用金屬塑性變形中冪函數(shù)加工硬化的規(guī)律與變形力理論求解法中的主應(yīng)力法 , 推導(dǎo)出了 U 形件彎曲力理論計(jì)算的新公式 。
文獻(xiàn)[14]根據(jù)回彈理論 ,推導(dǎo)了小型 U 形件彎曲時(shí) ,模具補(bǔ)償半徑與彎曲凸模圓角半徑之間近似的計(jì)算公式 ,并且運(yùn)用商業(yè)有限元分析軟件 Dynaform 對該公式進(jìn)行了可行性分析 。分析結(jié)果表明所介紹的計(jì)算公式合理 ,對實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用 。
文獻(xiàn)[15]根據(jù)回彈理論推導(dǎo) U 型件彎曲時(shí) , 模具補(bǔ)償半徑 R1與彎曲凸模圓角半徑R0的計(jì)算公式，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的補(bǔ)償模具對公式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 , 計(jì)算公式具有較好的精度,按計(jì)算公式對模具參數(shù)進(jìn)行取值可以有效地控制回彈 , 對實(shí)際生產(chǎn)具有一定的借鑒作用。
3、結(jié)論
通過以上文獻(xiàn)綜述，不難發(fā)現(xiàn)：采用沖壓模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)的制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低耗能，是其他加工工業(yè)所不能比擬的，它已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。現(xiàn)代沖壓模具生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓模具生產(chǎn)的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
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