倒裝式典型結(jié)構(gòu)復(fù)合模設(shè)計(jì)
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上模座.dwg
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倒裝式典型結(jié)構(gòu)復(fù)合模設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc
倒裝式典型結(jié)構(gòu)復(fù)合模設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc
凹凸模.dwg
凹凸模固定板.dwg
凹模.dwg
凹模固定板.dwg
卸料板.dwg
墊板.dwg
外文翻譯--模具的發(fā)展.doc
大小沖頭.dwg
導(dǎo)套.dwg
導(dǎo)柱.dwg
打桿.dwg
推件塊.dwg
推板.dwg
模具裝配圖.dwg
零件圖及排樣圖.dwg
摘要 3
ABSTRACT 4
前言 5
第一章 沖裁件工藝性分析 6
1.1材料選擇 6
1.2工件結(jié)構(gòu)形狀 6
1.3尺寸精度 7
第二章 沖裁工藝方案的確定 9
第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 11
第四章 模具總體設(shè)計(jì) 12
4.1模具類(lèi)型的選擇 12
4.2操作與定位方式 12
4.2.1操作方式 12
4.2.2定位方式 12
4.3卸料、出件方式 12
4.3.1卸料方式 12
4.3.2出件方式 13
4.4確定送料方式 13
4.5確定導(dǎo)向方式 13
第五章 模具工藝參數(shù)確定 14
5.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
5.2搭邊值的確定 14
5.3進(jìn)距與條料寬度計(jì)算 16
5.3.1送料進(jìn)距A 16
5.3.2條料寬度B計(jì)算 16
第六章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 18
6.1沖裁力 的計(jì)算 18
6.2卸料力 的計(jì)算 19
6.3頂件力 的計(jì)算 19
6.4總的沖壓力F的計(jì)算 20
6.5 壓力機(jī)的初選 20
第七章 模具壓力中心的確定 22
第八章 沖裁模間隙的確定 23
8.1沖裁間隙Z 23
8.2沖裁間隙分析 23
9凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 26
9.1刃口尺寸計(jì)算的基本原則 26
9.2刃口尺寸的計(jì)算 27
9.2.1沖孔凸、凹模計(jì)算： 27
9.2.2落料凸、凹模計(jì)算： 29
第十章 主要零部件的設(shè)計(jì) 31
10.1工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 31
10.1.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 31
10.1.2沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 33
10.1.3凸凹模的設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算 34
10.1.4工作零件材料的選用 36
10.1.5卸料部分的設(shè)計(jì) 36
10.1.6定位零件的設(shè)計(jì) 37
10.1.7推件裝置的設(shè)計(jì) 39
10.2 橡膠的選用 39
10.3模架及其他結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 40
10.3.1模架的選用 41
10.3.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 41
10.3.3上、下模座的選用 42
10.3.4模柄的選用 42
10.3.5螺釘、銷(xiāo)釘?shù)倪x用 42
第十一章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) 43
11.1閉合高度的計(jì)算 43
11.2沖壓設(shè)備的選定 43
第十二章 模具零件圖 44
第十三章 模具總裝圖 45
結(jié)論 47
致謝 48
參考文獻(xiàn) 49
摘要
本文首先介紹了沖壓模具、模具CAD技術(shù)、三維模型及運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，選用了三維設(shè)計(jì)軟件Pro/Engineer。通過(guò)對(duì)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度的分析，比較幾種不同沖壓工藝方案的優(yōu)缺點(diǎn)。采用了復(fù)合模一次將沖孔、落料以及外形沖出，模具結(jié)構(gòu)型式采用倒裝式復(fù)合模。推件裝置采用典型的打桿打料板式的剛性推件裝置，卸料裝置采用彈性卸料板。選用后置雙導(dǎo)柱高精度模架，然后確定了模具的總體結(jié)構(gòu)。最后根據(jù)沖壓手冊(cè)及相關(guān)的模具設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行沖裁力、壓力中心、模具工作部分、模具各零部件尺寸的計(jì)算及設(shè)計(jì)。
在有關(guān)的設(shè)計(jì)及計(jì)算完成之后，應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件Pro/Engineer建立模具各個(gè)零部件的三維模型，然后根據(jù)要求進(jìn)行零件裝配，零件裝配好以后，進(jìn)行裝配體的干涉檢查，確定裝配體中各零件之間是否存在干涉。
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；拆裝；三維模型；CAD
Abstract
This article first introduced the stamping die, die CAD technology, three-dimensional modeling and motion simulation technology development present situation and the prospect, selection of three-dimensional design software Pro / Engineer. Part of the structure and dimension precision analysis, comparison of several different stamping process scheme. The compound die punching, blanking time and shape out, die structure using compound die. Pushing the device using a typical bar material plate rigid pushing the device, discharge device adopts elastic unloading board. Selection of post-built double guide column high precision mold, and then determine the die structure. According to the stamping and die design manual punching power, the center of pressure, working parts of die, mould parts size calculation and design.
On the design and calculation is completed, the application of three-dimensional design software Pro / Engineer established mold the various parts of the three-dimensional model, then according to the requirement of assembly parts, parts assembly later, for assembly interference checking, determine the components of the assembly between the existence of interference.
Key words: Die Design for disassembly; three-dimensional model; CAD;
前言
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量的不斷增加，更新?lián)Q代的不斷加快，在現(xiàn)代制造業(yè)中，企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種、小批量和多樣式的方向發(fā)展，加快換型，采用柔性化加工，以適應(yīng)不同用戶的需要；另一方面朝著大批量，高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模來(lái)創(chuàng)造更多效益，生產(chǎn)上采取專(zhuān)用設(shè)備生產(chǎn)的方式。模具做為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無(wú)切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員沒(méi)有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化的特點(diǎn)。
第一章 沖裁件工藝性分析
工件簡(jiǎn)圖：如圖1-1所示
生產(chǎn)批量：大批量
材料： 08F
工件長(zhǎng)度：80mm
工件厚度：2mm
工件精度：IT14級(jí)
結(jié)論
本文闡述了倒裝式復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遵循沖壓工藝的基本理論和沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟，利用CAD,PRO/E設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行了沖壓的倒裝復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，完成的具體工作如下：
1、收集相關(guān)資料，確定材料及類(lèi)型。
2、計(jì)算相關(guān)參數(shù)。
3、繪制零件圖。
以PEO/E和AUOTOCAD為工具，進(jìn)行沖壓件的模具設(shè)計(jì)，大大提高了模具設(shè)計(jì)的效率，充分體現(xiàn)了三維和二維制圖軟件的靈活和高效。
計(jì)算機(jī)技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)了新的理念和方法，也促進(jìn)了沖壓模具設(shè)計(jì)和制造手段的進(jìn)步。我相信：將計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)運(yùn)用于沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造是模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展的必然，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模具CAD/CAM系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)融入了我大學(xué)四年的全部知識(shí),比如有《機(jī)械制圖》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《模具加工工藝》、《沖壓模具及工藝》、《數(shù)控編程與制造》、《CAD/CAM》等重要課程，讓我們把這些課程完美的結(jié)合在一起。
致謝
首先，我們應(yīng)感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中老師的精心指導(dǎo)，在此要向老師致以最崇敬的感謝！老師總是在百忙之中抽出時(shí)間來(lái)為我們解答設(shè)計(jì)過(guò)程中的疑問(wèn)，在審方案階段，梁老師總是不厭其煩地給我們細(xì)心講解，以消除我們的盲點(diǎn)。在這里，我們要一并感謝模具教研室的其他老師，以及那些在無(wú)意間幫助過(guò)我們的老師和同學(xué)，謝謝你們。
幾個(gè)月心血此時(shí)凝聚在這本厚厚的設(shè)計(jì)書(shū)中，我頗感激動(dòng)。它是我這幾個(gè)月在畢業(yè)設(shè)計(jì)中共同協(xié)作，努力克服困難的見(jiàn)證。它記錄了我這幾個(gè)月的生活，也見(jiàn)證了我大學(xué)的最后時(shí)光。這次設(shè)計(jì)是我第一次進(jìn)行全面和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，難免會(huì)有疏漏和不足之處，可能存在計(jì)算不夠準(zhǔn)確，圖紙質(zhì)量不高等問(wèn)題，還有許多細(xì)節(jié)未做到及時(shí)處理，請(qǐng)各位老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進(jìn)步。我們相信通過(guò)這次全面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及在這個(gè)過(guò)程中各位老師的不斷點(diǎn)撥，在今后的工作中我們一定會(huì)做到更好。
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模具的發(fā)展 1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。 采用模具生產(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)， 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。 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)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)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(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來(lái)越大的作用。 1989 年 3 月國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政 策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位 (僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備 )，確立模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。 1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從 1997 年到 2000年，對(duì) 80 多家國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠實(shí)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(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為 600 億美元 ，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從 1997 年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近 90％的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車(chē)、農(nóng)機(jī)和無(wú)線電行業(yè)，這個(gè)比例也超過(guò) 60％。例如飛機(jī)制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過(guò)三萬(wàn)套，其中主機(jī)八千套、發(fā)動(dòng)機(jī)二千套、輔機(jī)二萬(wàn)套。從產(chǎn)值看，80 年代以來(lái)，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到 2000 年，產(chǎn)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(guò)模具轉(zhuǎn)化成制品。 2 模具的歷史發(fā)展 模具的出現(xiàn)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(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來(lái)的。 19 世紀(jì)，隨著軍火工業(yè) (槍炮的彈殼 )、鐘表工業(yè)、無(wú)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(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車(chē)、電子儀器、照相機(jī)、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國(guó)的沖壓技術(shù)走在前列 ——許多模具先進(jìn)技術(shù)，如簡(jiǎn)易模具、高效率模具 、高壽命模具和沖壓自動(dòng)化技術(shù)，大多起源于美國(guó)；而瑞士的精沖、德國(guó)的冷擠壓技術(shù)，蘇聯(lián)對(duì)塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。 50 年代，模具行業(yè)工作重點(diǎn)是根據(jù)訂戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具。模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有圖紙和感性認(rèn)識(shí)，對(duì)所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)能缺乏真切了解。從 1955 年到 1965 年，是壓力加工的探索和開(kāi)發(fā)時(shí)代 ——對(duì)模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分橋，并把這些知識(shí)不斷應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，使得沖壓技術(shù)在各方面有飛躍的發(fā)展。其結(jié)果是歸納出模具設(shè)計(jì)原則，并使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、梅具結(jié)構(gòu)、模 具材料、模具制造方法、自動(dòng)化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)，從而使沖壓加工從儀能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階段。 進(jìn)入 70 年代向高速化、啟動(dòng)化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個(gè)過(guò)程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、商壽命、高精度助多功能自動(dòng)校具。其代表是多達(dá)別多個(gè)工位的級(jí)進(jìn)模和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模。在此基礎(chǔ)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(jī) —彎曲機(jī)。在此期間，日本站到了世界最前列——其模具加工精度進(jìn)入了微米級(jí)，模具壽命，合金工具鋼制造的模具達(dá)到了幾千萬(wàn)次，硬質(zhì)合金鋼制造的模具達(dá)到了幾億次 p 每 分鐘沖壓次數(shù)，小型壓力機(jī)通常為200 至 300 次，最高為 1200 次至 1500 次。在此期間，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新快、用期短 (如汽車(chē)改型、玩具翻新等 )的需要，各種經(jīng)濟(jì)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(shuō)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代。隨著模具加工精度與復(fù)雜性不斷提高，生產(chǎn)周期不斷加快，模具業(yè)對(duì)設(shè)備和人員素 質(zhì)的要求也不斷提高。依靠普通加工設(shè)備，憑經(jīng)驗(yàn)和手藝越來(lái)越不能滿足模具生產(chǎn)的需要。 90 年代以來(lái)，機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)緊密結(jié)合，發(fā)展了 床，如數(shù)控 線切割機(jī)床、數(shù)控電火花機(jī)床、數(shù)控銑床、數(shù)控坐標(biāo)磨床等。而采用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程、控制的 床提高了數(shù)控機(jī)床的使用效率和范圍。近年來(lái)又發(fā)展出由一臺(tái)計(jì)算機(jī)以分時(shí)的方式直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床的 統(tǒng)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)也逐步進(jìn)入模具生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等。國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到 2000 年，作為設(shè)計(jì)和制造之間聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動(dòng)設(shè)計(jì)的最根本點(diǎn)是必須確立模具零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。要擺脫過(guò)去以人的思考判斷和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心所組成的設(shè)計(jì)方法，就必須把過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和思 考方法，進(jìn)行系列化、數(shù)值化、數(shù)式化，作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中。因?yàn)槟＞邩?gòu)成元件也干差萬(wàn)別，要搞出一個(gè)能適應(yīng)各種零件的設(shè)計(jì)軟件幾乎不可能。但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大，模具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律，放可總結(jié)歸納，為自動(dòng)設(shè)計(jì)提供軟件。如日本某公司的 統(tǒng)用于級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開(kāi)、條料排樣、確定模板尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出 為數(shù)控加工中心和線切割編程 )等，所用時(shí)間由手工的 20%、工時(shí)減少到 35 小時(shí)；從 80 年代初日本就將三維的 統(tǒng)用于汽車(chē)覆蓋件模具。目前 ，在實(shí)體件的掃描輸入，圖線和數(shù)據(jù)輸入，幾何造形、顯示、繪圖、標(biāo)注以及對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)編程，產(chǎn)生效控機(jī)床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達(dá)到較高水平；計(jì)算機(jī)仿真 (術(shù)也取得了一定成果。在高層次上， 成的，即數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，可以互相直接傳輸信息．實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。目前．國(guó)外僅有少數(shù)廠家能夠做到。 3 我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 由于歷史原因形成的封閉式、 “大而全 ”的企業(yè)特征，我國(guó)大部分企業(yè)均設(shè)有模具車(chē)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(chǎn)專(zhuān)業(yè)化這個(gè)概念。生產(chǎn) 效率不高，經(jīng)濟(jì)效益較差。模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專(zhuān)業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)有模具專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車(chē)間（分廠）近17000 家，約 60 萬(wàn)從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達(dá) 200 億元人民幣。但是，我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的 60％左右，還不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，國(guó)內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的模具還主要依靠進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)， 1997年進(jìn)口模具價(jià)值 美元，這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具； 1997 年出口模具僅為 7800 萬(wàn)美元。目前我國(guó)模 具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸 。 具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀 按照中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分，我國(guó)模具基本分為 10 大類(lèi)，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類(lèi)占主要部分。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國(guó)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(dá)工業(yè)國(guó)家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的 40％以上。 我國(guó)沖壓模大多為簡(jiǎn)單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足 100 萬(wàn)次，模具最 高壽命達(dá)到 1 億次以上，精度達(dá)到 3～ 5 50 個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位，與國(guó)際上最高模具壽命 6 億次，平均模具壽命 5000 萬(wàn)次相比，處于 80 年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。 我國(guó)的塑料成形模具設(shè)計(jì)，制作技術(shù)起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡(jiǎn)單型腔的模具達(dá) 70％以上，仍占主導(dǎo)地位。一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造。模具平均壽命約為 80 萬(wàn)次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達(dá)到 5下，最高壽命已 突破 2000 萬(wàn)次， 型腔數(shù)量已超過(guò) 100 腔，達(dá)到了 80 年代中期至 90 年代初期的國(guó)際先進(jìn)水平。 具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國(guó)模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來(lái)講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。 在采用 技術(shù)設(shè)計(jì)與制造模具方面，無(wú)論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用 術(shù)設(shè)計(jì)模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了 拋開(kāi)繪圖板還有漫長(zhǎng)的一段路要走；在應(yīng)用行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方 面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動(dòng)畫(huà)游戲階段；在應(yīng)用 術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近 10 多年來(lái)引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計(jì)算機(jī)制式（ 機(jī)及其兼容機(jī)、 作站等）不同，或因字節(jié)差異、運(yùn)算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有 5%左右的模具制造設(shè)備近年來(lái)才開(kāi)展這項(xiàng)工作；在應(yīng)用 術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的 術(shù)應(yīng)用在我國(guó)才剛起步。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)，尚處于較低水平，需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。我國(guó)大部分模具廠、車(chē)間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長(zhǎng)、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車(chē)、銑、刨、鉆、磨設(shè)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(jīng)驗(yàn)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來(lái)也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備，但過(guò)于分散，或不配套，利用率一般僅有 25%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。 缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其 缺乏知識(shí)面寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國(guó)模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的 8%~12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。 1980 年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識(shí)老化，知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而 80 年代以后從業(yè)的人員，專(zhuān)業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)匱乏，動(dòng)手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來(lái)人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)水平難以提高。 具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 近 10 多年來(lái)，特別是 “八五 ”以來(lái)，國(guó)家 有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所、大專(zhuān)院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開(kāi)發(fā)模具專(zhuān)用系列鋼種、模具專(zhuān)用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專(zhuān)用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，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(yīng)上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國(guó)外模具鋼材近年來(lái)相繼在國(guó)內(nèi)建立了銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)，但因渠道不暢、技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價(jià)格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應(yīng)用不多。 模具加工的輔助材料和專(zhuān)用 技術(shù)近年來(lái)雖有所推廣應(yīng)用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術(shù)，大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段，如模具表面涂層技術(shù)、模具表面熱處理技術(shù)、模具導(dǎo)向副潤(rùn)滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤(rùn)滑技術(shù)、模具去應(yīng)力技術(shù)、模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)也還缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。 我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)， 80 年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋面約占 20%，從市場(chǎng)上能配到的也只有約 30 個(gè)品種，且僅限于中小規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、熱流道元件等剛剛開(kāi)始供應(yīng)，模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢，精度和 質(zhì)量也較差。 具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國(guó)的模具工業(yè)相對(duì)較落后，至今仍不能稱(chēng)其為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。我國(guó)目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類(lèi)：專(zhuān)業(yè)模具廠，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車(chē)間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù)；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專(zhuān)業(yè)模具廠相類(lèi)似，以小而專(zhuān)為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專(zhuān)業(yè)模具廠相類(lèi)似。其中以第一類(lèi)數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的 70%以上。我國(guó)的模具行業(yè)管理體制分散。目前有 19 個(gè)大行業(yè)部門(mén)制造和使用模具，沒(méi)有統(tǒng)一管理的部門(mén)。僅靠中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)籌規(guī)劃， 集中攻關(guān)，跨行業(yè)，跨部門(mén)管理困難很多。 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國(guó)技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時(shí)，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車(chē)間、分廠在內(nèi)，技術(shù)改造后不能很快收回其投資，甚至負(fù)債累累，影響發(fā)展。 雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車(chē)間、分廠技術(shù)力量強(qiáng)，設(shè)備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設(shè)備利用率低。 我國(guó)模具價(jià)格長(zhǎng)期以來(lái)同其價(jià)值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè) “自身經(jīng)濟(jì)效益小，社會(huì)效益大 ”的現(xiàn)象。 “干模具的不如干模具標(biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生 產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的 ”之類(lèi)不正?，F(xiàn)象存在。 4 模具的發(fā)展趨勢(shì) 具 向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)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(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國(guó) 司的系列化軟件就包括了曲面 /實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級(jí)渲染、塑料模設(shè)計(jì) 專(zhuān)家系統(tǒng)、復(fù)雜形體 術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測(cè)量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括： G 和 。國(guó)內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的 列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模 統(tǒng)等。 （ 2）模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無(wú)紙化要求新一代模 具軟件以立體的、直觀的感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的 析、模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過(guò)程模擬及信息的管理與共享。如 G 和 軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點(diǎn)，從而使模具并行工程成為可能。另外， 司的 司的 日立造船的 是 3D 專(zhuān)業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件，可進(jìn)行交互式 3D 型腔、型芯設(shè)計(jì)、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞 司的三維真實(shí)感流 動(dòng)模擬軟件經(jīng)受到用戶廣泛的好評(píng)和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類(lèi)軟件 鄭州工業(yè)大學(xué)的 件。面向制造、基于知識(shí)的智能化 功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。如 司的注塑模專(zhuān)家軟件能根據(jù)脫模方向自動(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對(duì)應(yīng)的型芯和型腔，實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供 工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗(yàn)等。 （ 3）模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì) 隨著模具在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng) 、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國(guó)際化，以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。美國(guó)在其《 21 世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到 2006 年要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工業(yè)敏捷生產(chǎn) /虛擬工程方案，使汽車(chē)開(kāi)發(fā)周期從 40 個(gè)月縮短到 4 個(gè)月。 具檢測(cè)、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 （ 1）模具檢測(cè)設(shè)備的日益精密、高效 精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來(lái)越高。現(xiàn)在精密模具的精度已達(dá) 2～ 3μm，目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國(guó)、日本等國(guó)的高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車(chē)模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250250坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀，率先在國(guó)內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實(shí)現(xiàn)了從測(cè)量實(shí)物 → 建立數(shù)學(xué)模型 → 輸出工程圖紙 → 模具制造全過(guò)程，成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括：英國(guó)雷尼紹公司第二代高速掃描儀 (實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，激光掃描精度為 觸式測(cè)頭掃描精度達(dá) 外德國(guó) 司的 攜式掃 描儀，日本羅蘭公司的式掃描儀和英國(guó)泰勒 ·霍普森公司 傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn)。 （ 2）數(shù)控電火花加工機(jī)床 日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的 有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的 有 適應(yīng)控制、 量控制及自動(dòng)編程專(zhuān)家系統(tǒng)。另外有些 采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制 (技術(shù)。 （ 3）高速銑削機(jī) 床 (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(zhì)量好、加工效率高 (為普通銑削加工的 5～ 10 倍 )及可加工硬材料(<60諸多優(yōu)點(diǎn)。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，其機(jī)床定位精度可達(dá) 8μm，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉(zhuǎn)速為 42000r/大利 司的高速銑床，其加工范圍達(dá)2500000800速達(dá) 20500r/削進(jìn)給速度達(dá) 20m/型模具加工，如汽車(chē)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(dá) 速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù) 縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期是贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比，快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)具有制模周期短、成本較低的特點(diǎn)，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的模具制造技術(shù)，具體主要有以下一些技術(shù)。 (1)快速原型制造技術(shù) (它包括激光立體光刻技術(shù) (；疊層輪廓制造技術(shù) (；激光粉末選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù) (；熔融沉 積成形技術(shù) (和三維印刷成形技術(shù) (3。 (2)表面成形制模技術(shù)。它是指利用噴涂、電鑄和化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)。 (3)澆鑄成形制模技術(shù)。主要有鉍錫合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、樹(shù)脂復(fù)合成形模具技術(shù)及硅橡膠制模技術(shù)等。 (4)冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)。 (5)無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)。 (6)帶沖裁落料制模技術(shù)。 (7)模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹(shù)脂砂實(shí)型鑄造 及失蠟精鑄等技術(shù)。 (8)其他方面技術(shù)。如采用氮?dú)鈴椈蓧哼叀⑿读?、快速換模技術(shù)、沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。 具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速 模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過(guò)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 焰淬火鋼 (如日本的 ；常用新型熱作模具鋼有美國(guó) 典 ；常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼 (如美國(guó) 時(shí)效硬化型鋼 (如美國(guó) 本 )、熱處理硬化型鋼 (如美國(guó) 本 典一勝白 136 等 )、粉末模具鋼 (如日本 ；覆蓋件拉延模常用 鐵等，大型模架用 工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金 。在模具表面處理方面，其主要趨勢(shì)是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲 (如 )發(fā)展；由一般擴(kuò)散向 子滲入、離子注入等方向發(fā)展； 可采用的鍍膜有： ，同時(shí)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(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍 (刷鍍 )防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。 具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同 在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復(fù)合化、超塑性成形、塑性精密成形技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形技術(shù)等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)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(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與 模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計(jì)與制造等。 總結(jié) 總結(jié) 進(jìn)入 21 世紀(jì)，在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場(chǎng)的重新整合，我國(guó)裝備制造業(yè)在加入 后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無(wú)論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來(lái)越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的高 精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，滿足各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。 參考文獻(xiàn) 1] 李大鑫 ,張秀棉 . 模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述 [J]模具制造 , 2005,(02). 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