畢業(yè)設(shè)計文獻綜述院（系）名稱工學(xué)院機械系專業(yè)名稱材料成型及控制工程2012年3月14日一、前言本人畢業(yè)設(shè)計的課題為支架沖壓工藝及模具設(shè)計。板料沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，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，是機械制造中的先進加工方法之一。沖壓模具成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件，具有很強的獨特的優(yōu)勢，其成形具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其他加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機械、信息、航天工程、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。本文將以沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)為研究背景，探討模具設(shè)計與制造的關(guān)鍵技術(shù)問題及其解決方法，為完成本次畢業(yè)設(shè)計提供思路。二、文獻綜述1、沖壓模具市場情況我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場競爭激烈。2、沖壓模具水平狀況近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到12M，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到RA15M的精沖模，大尺寸精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當(dāng)高的水平。3、沖壓模具的發(fā)展重點與展望發(fā)展重點的選取應(yīng)根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定?？砂串a(chǎn)品重點、技術(shù)重點和其他重點分別敘述。1沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點。沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級進模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。多功能、多工位級進模中發(fā)展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進模。精沖模中發(fā)展重點是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。2沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點。模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計技術(shù)來說，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。3其他發(fā)展重點及展望。其他發(fā)展重點及展望的內(nèi)涵十分豐富，這里只就管理、專業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化及行業(yè)調(diào)整三個方面作一些分析。企業(yè)管理是一個系統(tǒng)工程，是一門學(xué)問，是科學(xué)技術(shù)。與工業(yè)發(fā)達國家模具企業(yè)相比，在某種意義上說，我們的管理落后更甚于技術(shù)落后。因此改進管理十分重要，且任務(wù)繁重，目前模具企業(yè)的管理有許多形式，各有其適應(yīng)對象，但搞好信息化建設(shè)，逐步實現(xiàn)信息化管理已成為發(fā)展方向，行業(yè)也對此有共識。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。姜奎華（1998）在沖壓工藝與模具設(shè)計中介紹沖壓是通過模具對板材施加壓力或拉力，使板材塑形成形，有時對板料施加剪切力而使板材分離，從而獲得一定尺寸、形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進行，因此也稱冷沖壓。沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型的產(chǎn)品，其制造屬單件小批量生產(chǎn)，具有加工難、精度高、技術(shù)要求高的特點。高軍（2010）在沖壓工藝及模具設(shè)計中指出沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度的不同,所采用的工序也不同。根據(jù)材料的變形情況可將冷沖壓工序分為分離工序和成型工序兩大類。分離工序是指毛坯在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達到屈服極限以后，是毛坯發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，包括落料、沖孔等。成型工序是指毛坯在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達到屈服極限，但尚未達到強度極限，使毛坯產(chǎn)生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序，主要有彎曲、拉深等。文獻2中指出沖壓模設(shè)計內(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。以上內(nèi)容中模具設(shè)計是核心。文獻3中指出沖壓工藝規(guī)劃了一個沖壓件（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、制造、調(diào)試影響很大，在縮短模具制造周期、降低模具價格、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。沖模是實踐產(chǎn)品設(shè)計和沖壓工藝的具體手段，也是檢驗沖壓工藝是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。主要體現(xiàn)在模具設(shè)計階段和模具調(diào)試階段。模具設(shè)計階段是對沖壓工藝的補充和完善，沖模調(diào)試階段與沖壓工藝密切相連?？傊?，沖壓工藝與模具設(shè)計、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、制造相應(yīng)的模具，才能調(diào)試出合格的制件。文獻4中指出合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。設(shè)計合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊余料），或利用廢料作小零件等。對一定形狀的沖件，結(jié)構(gòu)廢料是不可避免的，但充分利用結(jié)構(gòu)廢料是可能的。當(dāng)兩個不同沖件的材料和厚度相同時，在尺寸允許的情況下，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。另外，在不影響使用功能的前提下，也可通過改變零件的結(jié)構(gòu)形狀，提高材料的利用率。文獻5中指出為了能保證零件在尺寸和形位誤差方面有較好的一致性，要求材料有較高的厚度精度和較為均勻的機械性能。尤其對于有壓彎和成形的零件，如果材料厚度誤差大，材料的軟硬狀態(tài)從料頭到料尾、邊緣和中間都不均勻，相對軋制方向的各向異性較大，則彎曲成型后角疲誤差，彎曲邊長度誤差等都會很大。而且許多零件由于排樣上的困難，不得不將壓彎線與軋制方向平行，從而在壓彎線上容易出現(xiàn)裂紋。文獻6根據(jù)支架零件的多向彎曲特征，確定了級進模沖壓生產(chǎn)工藝，設(shè)計了合理的排樣方案，介紹了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，與傳統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計相比較，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模設(shè)計作參考。文獻7指出級進模沖件的排樣設(shè)計是級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)及重要組成部分，影響到級進模結(jié)構(gòu)選型及制模工藝性，制模周期與模具費、沖件質(zhì)量及材料利用率以及沖件生產(chǎn)成本，并且通過實例論述級進模沖壓排樣的類型，方法及排樣要點。在文獻8中，作者認(rèn)為發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化模具設(shè)計是必然的趨勢,以工作站及INTERNET為主的網(wǎng)絡(luò)化模具設(shè)計和制造是實現(xiàn)模具快速開發(fā),實現(xiàn)生產(chǎn)過程智能化及模具設(shè)備的智能化的首要條件系統(tǒng)提供了異地設(shè)計人員在同一時間對時間的概念、評價和修改,實現(xiàn)異地操作與數(shù)據(jù)交換文獻9模具CAD系統(tǒng)應(yīng)是一個完備的系統(tǒng),系統(tǒng)應(yīng)具有在3D模式下支持模具的零件設(shè)計與裝配設(shè)計,在2D模式下支持模具零件工程圖及裝配圖的生成并自動生成圖框、比例、標(biāo)題欄和明細(xì)表,采用交互的方式進行尺寸標(biāo)注、各類公差標(biāo)注、裝配圖零件序號的標(biāo)注和編輯等功能在設(shè)計中,系統(tǒng)可以利用交互方式查詢模具設(shè)計參數(shù)及約束信息,小至一點,大至整個零件、裝配體,都要求能查詢其各種信息同時由于模具設(shè)計的復(fù)雜性,就要求有方便的坐標(biāo)操作功能,以便于模具的幾何建模工作同時,模具CAD系統(tǒng)還應(yīng)具有完備的數(shù)據(jù)庫的支持,標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫、模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫及曲面造型數(shù)據(jù)庫都是必備的支持工具,擁有完備的數(shù)據(jù)庫支持將起到事半功倍的效果文獻10在繼承前人大量的排樣設(shè)計理論和制圖經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究總結(jié)了級進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)級進模排樣設(shè)計具有重要現(xiàn)實意義。在文獻11中指出模具裝配精度是確定模具加工精度的依據(jù)，一般是根據(jù)零件的技術(shù)要求，生產(chǎn)批量等因素確定的。裝配精度包括定位銷孔與型孔的位置精度；上、下模之間，動、定模之間的位置精度；凸模、凹模，型腔、型孔與型芯之間的位置精度等。另外還有相互配合零件的間隙或過盈量符合技術(shù)要求。文獻12指出金屬板材在彎曲成型過程中,獲得塑性變形的同時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,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)計合理的工件形狀；2利用熱處理的方法解決板料彎曲時的回彈值；3采用校正彎曲方式。在文獻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,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形件彎曲力理論計算的新公式。文獻14根據(jù)回彈理論,推導(dǎo)了小型U形件彎曲時,模具補償半徑與彎曲凸模圓角半徑之間近似的計算公式,并且運用商業(yè)有限元分析軟件DYNAFORM對該公式進行了可行性分析。分析結(jié)果表明所介紹的計算公式合理,對實際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用。三、結(jié)論通過以上文獻綜述，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，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?，F(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化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經(jīng)是沖壓模具生產(chǎn)的發(fā)展方向。四、參考文獻1姜奎華沖壓工藝與模具設(shè)計J機械工業(yè)出版社，1998,122高軍沖壓工藝與模具設(shè)計J化學(xué)工業(yè)出版社，2010，233涂序斌沖壓模設(shè)計中的五要素J九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2005，（3）17184蘇秀榮淺談沖壓工藝與沖壓模具的關(guān)系J模具制造，2001，（4）39415李奇涵沖壓成型工藝與模具設(shè)計J工科出版社，34366歐陽波儀多向彎曲制件級進模的優(yōu)化設(shè)計J模具工業(yè)，2007，（5）22257張正修,張鎮(zhèn),趙向珍級進模排樣設(shè)計J沖模技術(shù)，2004，（12）26298馬穎模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩rJ甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，25（2）28329任志宇模具CAD/CAM技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J機電工程，2001，（5）