冲压制品(六)模具设计与制造开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

一、绪论

冲压加工是利用安装在冲床上的模具对材料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得所需形状、尺寸和性能的一种压力加工方法。因为冲压加工常是在常温下进行的，而且加工的对象常是板料，所以也被称为冷冲压或板料冲压。冲压加工在材料塑性加工和板料压力加工中占据着举足轻重的地位。在压力加工中所使用的模具称为冲压模，简称冲模。冲模是使材料发生分离或变形的模型或工具，是冲压加工中关键的工艺装备，没有符合要求的冲模，批量冲压加工就难以进行；没有先进的冲压模具，先进的冲压工艺就无法实现[1]。 此外，在冲压零件的生产中，冲压成形的工艺和冲压设备也是非常蘸要的，所以，正确合理的冲压成形工艺、精密的模具、高效的设备是冲压生产中必不可少的三要素。冲压加工主要是靠模具和压力机来完成压力加工的，所以与机械加工和塑性加工的其他方法相比，冲压加工无论是在技术方面还是在效率方面都具有很多独特的优点，具体体现在以下方面[2]： (l)效率高。冲压加工是依靠冲模和冲压设备来完成压力加工的，一般压力机的行程次数为每分钟几十次，高速压力机的行程可达每分钟几百次甚至几千次，效率高，操作方便，而且易于实现自动他和机械化，是一种高效率的加工方法。 (2)互换性好。冲压件的尺寸精度是靠模具的精度来保证的，由于模具的寿命一般都很长，冲压件的质量很稳定，互换性好，具有一模一样的特征 (3)加工范围广。利用冲压加工，可以获得其他加工所不能或难以制造的薄壁、质轻、形状复杂的零件，如大到汽车纵梁、覆盖件，小到钟表的秒针都可以利用冲压来生产。 (4)成本低。冲压加工不像切削加工那样，需要切削大量金属，材料的消耗比较少，而且一般不需要加热设备，因此是一种省料、节能、低成本的加工方法。 但是冲压模也有一定局限性，比如冲压模是一种专用型装备，而且模具的形状比较复杂、精度高、技术要求高，所以一般只有在批量较大的情况下，冲压加工的优点才可以充分体现，才能获得很好的经济效益[3]。 综上所述，冲压加工与其他加工方法相比，具有独特的优点，所以在大批量的工业生产中，应用非常广泛。在很多的工业部门中，例如汽车、电极、电器、拖拉机、仪器、仪表、电子等，采用冷冲压加工的产品零部件所占的比重都相当大。另外，过去不少锻造、铸造、切削加工方法制造的零部件也越来越多地被刚度强、质量好的冲压件取代，大大地提高了生产率和生产质量，也降低了成本。[4]

二、冲压模具的历史

在上个世纪七十年代以前，我国依照前苏联的生产方式模具制造纯属依附于企业的一个配件加工车间。再则由于工业发展的缓慢和经济封闭，以及人民的生活水平处于很低的消费水平等诸多因素，抑制了模具的发展。这段时期，我国在模具材料使用方面主要是仿制前苏联的一些模具制造材料，但并没有进行深度的了解及研究，这就抑制的我国模具的发展[5]。

改革开放以后，政策的改变，经济的发展都促使了模具的发展，工业化的生产使政府企业意识到了模具的重要性，不惜重资去投入到模具的发展上面。改变的态度之后，模具的发展就有了质的提高。在冷作模具钢方面，自行开发了65Nb、O12A、CG-2、LM1-2、LD、GD、GM、DS钢等品种;在塑料模具钢方面，自行开发了易切削类的5NiCa、06Ni、SM1、SM2以及PMS、CPR、PCY等钢;在热作模具钢方面则开发了Y4、Y10、HM-1、GR、ER8等新品种。

随着经济的发展，模具的发展也在不停的前进，模具材料的更新换代也成为模具发展的主流。相信，在未来的几年，模具的发展会有新的突破[6]

三、我国冲压模具工业概况

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。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳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现已有几千家[7]。

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、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造业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业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，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件[8]，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

虽然中国模具工业在过去十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；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；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[9]。

四、冲压模具的发展趋势

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。达到一要求急需发展如下几项：

(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术[10]

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，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、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，使虚拟制造成为可能。

(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、热变形小等优点。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、集成化方向发展[11]。

(3)模具扫描及数字化系统

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及加工中心上，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[12]。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[13]

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%左右。

(6)优质材料及先进表面处理技术[14]

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。[15]

五、结语

　　随着科学技术的不断进步，工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求。冲压技术自身也在不断地创新和发展

对于模具设计者而言，如何设计模具取决于其设计必须能够为制模者和最终用户服务。其余以上理由，有关模具设计和相关技术的关键决策应该在所有相关部门之间就费用，收益，风险等达到一致后做出。

参考文献：

[1]王魏.钱可强.机械工程图学[M].北京：机械工业出版社.2000.8

[2]周开勤.机械零件手册[M].北京：高等教育出版社.2001

[3]《模具设计与制造技术教育丛书》编委会.北京：机械工业出版社.2003

[4]刘占军.多工位级进模设计及实例精解[M].北京：化工工业出版社.2009

[5]濮良贵.纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社.2006.5

[6]肖祥芷.王效培.模具工程大典（第四卷）[M].北京：电子工业出版社.2007

[7]邱小林.工程力学[M].北京：北京理工大学出版社，2009.8

[8]王巍.孙江宏.李翔龙.AutoCAD2008中文版机械制图实用教程[M].北京：清华大学出版社.2008.8

[9]林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火4.0中文版零件设计基础入门[M].北京：电子工业出版社.2009.6

[10]鞠鲁粤.工程材料与成形技术基础[M].北京：高等教育出版社，2007.8

[11]邱永成.多工位级进模设计[M].北京：国防工业出版社，1987.

[12]柯旭贵.先进冲压工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社.2008

[13]万战胜.冲压工艺及模具设计[M].北京：中国铁道出版社.1995

[14]李集仁.模具设计与制造[M].西安：西安电子科技大学出版社.2010

[15]傅水根,马二恩,张学政.机械制造工艺基础.北京:清华大学出版社,1998

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

压圈冲压模具设计与制造

一、课题研究的主要内容

本次毕业设计的任务是设计如图所示的压圈冲压模具，其具体研究内容包括以下几个方面：

（1）分析零件的工艺性能，拟定工艺方案，并确定最佳工艺方案；

（2）必要的工艺计算

对冲裁件的尺寸大小，精度要求进行相关计算。

（3）模具结构的设计，模架和冲压设备的选择及校对；

模具的结构分析与设计包括工作部分，模架，冲模的辅助装置与辅助机构，

横向冲压机构。

（4）模具主要零件设计及有关尺寸计算；

模具主要零件设计计算包括工作零件，定位零件，压料、卸料及出件零件，

导向零件，固定零件，紧固及其他零件。

二、压圈冲压模具设计研究步骤

（1）冲压件的工艺分析与设计

（2）冲裁件的排样

（3）冲裁间隙的选用

（4）冲压力的计算

（5）确定模具压力中心

（6）计算凹凸模具的刃口尺寸

（7）冲裁部分及零件的设计

（8）绘制总装配图及零件图

三、压圈冲压模具设计拟用的研究手段（途径）

利用已具备的初步设计基础，工程制图与AutoCAD，机械制造工艺学，冲压工艺及冲模设计，工程材料及热处理等知识，与查阅图书馆丰富的设计资料及其他相关资料书籍，认真完成所做课题。

我在此次模具设计过程中，应用Pro/Engineer软件，拟定新的模具设计路线：

测绘出零件的二维尺寸和画出三维图→模具结构三维图→模具主要零部件的三维设计→凸凹模的三维及二维设计