冲压 文献综述

精品文档 1欢迎下载 文献综述文献综述 摘摘要要 在科技技术日益发展的今天 冲压工艺得到不断的发展 在工 业生产中的作用越来越重要 冲压技术在新技术 新工艺 新设备 新 材料的涌现下 不断革新和发展 关关键键词词 冲压工艺 复合模 工艺设计 A Ab bs st tr ra ac ct t In the increasing development of science and technology to day the stamping process to get continuous development and plays more and more important role in the industrial production Stamping technology in the new technology new technology new equipment the emergence of new materials continuous innovation and development K Ke ey yw wo or rd ds s stamping process compound die process design 一一 冲冲压压的的概概念念及及其其优优点点 1 1 1 1 冲冲压压的的概概念念 冲压是利用安装在冲压设备 主要是压力机 上的模具对材料施加压 力 使其产生分离或塑性变形 从而获得所需零件 俗称冲压或冲压件 的一种压力加工方法 冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工 且 主要采用板料来加工成所需零件 所以也叫冷冲压或板料冲压 冲压是 材料压力加工或塑性加工的主要方法之一 隶属于材料成型工程术 冲压所使用的模具称为冲压模具 简称冲模 冲模是将材料 金属 或非金属 批量加工成所需冲件的专用工具 冲模在冲压中至关重要 没有符合要求的冲模 批量冲压生产就难以进行 没有先进的冲模 先 进的冲压工艺就无法实现 冲压工艺与模具 冲压设备和冲压材料构成 冲压加工的三要素 只有它们相互结合才能得出冲压件 1 1 2 2 冲冲压压的的优优点点 冷冲压和线切割相比较 具有生产效率高 加工成本低 材料利用 率高 产品尺寸精度稳定 操作简单容易实现机械化和自动化等一系列 有点 特别适合于大批量生产 冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法 用以生产各种 板料零件 具有很多独特的优势 其成形件具有自重轻 刚度大 强度 高 互换性好 成本低 生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等 优点 是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术 在 制造业中具有很强的竞争力 被广泛应用于汽车 能源 机械 信息 航空航天 国防工业和日常生活的生产之中 在吸收了力学 数学 金属材料学 机械科学以及控制 计算机技 精品文档 2欢迎下载 术等方面的知识后 已经形成了冲压学科的成形基本理论 以冲压产品 为龙头 以模具为中心 结合现代先进技术的应用 在产品的巨大市场 需求刺激和推动下 冲压成形技术在国民经济发展 实现现代化和提高 人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用 现代 冲压模具 生产是一种大规模继续作业的制造方式 由于高新技 术的参与和介入 冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造 生产过程逐步实现机械化 自动化 并且正在向智能化 集成化的方向 发展 实现自动化冲压作业 体现安全 高效 节材等优点 已经是冲 压模具生产的发展方向 日常生活中人们使用的很多用具是用冲压方法制造的 例如不锈钢 饭缸 它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而 冲出来的 可以看出 冷冲压是一种在常温 冷态 下利用冲模在压床 上对各种金属 或非金属 板料施加压力使其分离或者变形而得到一定 形状零件的金属压力加工方法 近几十年来 冲压技术有了飞速的发展 它不仅表现在许多新工艺 与新技术在生产的广泛应用上 如 旋压成形 软模具成形 高能率成 形等 更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃 1 1 3 3 复复合合模模具具的的优优点点 符合模具以为不受送料误差的影响所以有很多优点 1 内外形相对位置及零件尺寸的一致性非常好 生产零件表面平整 并且精度高 2 模具结构紧凑 对压力机的平台要求不高 3 可以充分利用短料和余料 4 适合冲裁簿料和脆性或软性材料 二二 国国内内外外研研究究现现状状 模具生产技术水平的高低 已成为衡量一个国家产品制造水平高低 的重要标志 因为模具在很大程度上决定着产品的质量 效益和新产品 的开发能力 我国的模具工业的发展 也日益受到人们的关注和重视 近几年 我国模具工业一直以每年15 左右的增长速度发展 2 2 1 1 模模具具 C CA AD D C CA AM M 技技术术状状况况 我国模具 CAD CAM 技术的发展已有20 多年历史 由原华中工学院 和武汉 733 厂于 1984 年共同完成的精冲模CAD CAM 系统是我国第一 个自行开发的模具CAD CAM 系统 21 世纪开始 CAD CAM 技术逐渐普及 现在具有一定生产能力的冲压模 具企业基本都有了CAD CAM 技术 其中部分骨干重点企业还具备各 CAE 能力 模具 CAD CAM 技术能显著缩短模具设计与制造周期 降低生产成本 提高产品质量 已成为人们的共识 在 八五 九五 期间 已 有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术 数控加工的使用率也越 来越高 并陆续引进了相当数量的CAD CAM 系统 2 2 2 2 模模具具设设计计与与制制造造能能力力状状况况 在国家产业政策的正确引导下 经过几十年努力 现在我国冲压模 具的设计与制造能力已达到较高水平 包括信息工程和虚拟技术等许多 精品文档 3欢迎下载 现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用 虽然如此 我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水 平相比仍有较大差距 这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模 具及高精度冲模方面 无论在设计还是加工工艺和能力方面 都有较大 差距 轿车覆盖件模具 具有设计和制造难度大 质量和精度要求高的 特点 可代表覆盖件模具的水平 虽然在设计制造方法和手段方面已基 本达到了国际水平 模具结构功能方面也接近国际水平 在轿车模具国 产化进程中前进了一大步 但在制造质量 精度 制造周期等方面 与 国外相比还存在一定的差距 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具 是我国重点发展 的精密模具品种 有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功 能模具 已基本达到国际水平 但总体上和国外多工位级进模相比 在制造精度 使用寿命 模具结构 和功能上 仍存在一定差距 2 2 3 3 专专业业化化程程度度及及分分布布状状况况 我国模具行业专业化程度还比较低 模具自产自配比例过高 国外 模具自产自配比例一般为30 我国冲压模具自产自配比例为60 这就对专业化产生了很多不利影响 现在 技术要求高 投入大的模具 其专业化程度较高 例如覆盖件模具 多工位级进模和精冲模等 而一 般冲模专业化程度就较低 由于自配比例高 所以冲压模具生产能力的 分布基本上跟随冲压件生产能力的分布 但是专业化程度较高的汽车覆 盖件模具和多工位 多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不 跟随冲压件能力分布而分布 而往往取决于主要投资者的决策 3 3 冲冲压压的的基基本本工工序序及及模模具具 冲压加工的零件种类繁多 各类零件的形状 尺寸和精度要求又各 不相同 因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的 概括起来 可分为分离工序和成形工序两大类 分离工序是指使坯料沿一定的轮廓 线分离而获得一定形状 尺寸和断面质量的冲压 俗称冲裁件 的工序 成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和 尺寸的冲压件的工序 上述两类工序 按基本变形方式不同又可分为冲裁 弯曲 拉深和 成形四种基本工序 每种基本工序还包含有多种单一工序 在实际生产中 当冲压件的生产批量较大 尺寸较少而公差要求较 小时 若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求 这时在 工艺上多采用集中的方案 即把两种或两种以上的单一工序集中在一副 模具内完成 称为组合的方法不同 又可将其分为复合 级进和复合 级进三种组合方式 复合冲压 在压力机的一次工作行程中 在模具的同一工位上同 时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式 级进冲压 在压力机上的一次工作行程中 按照一定的顺序在同 一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式 精品文档 4欢迎下载 复合 级进 在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序 冲模的结构类型也很多 通常按工序性质可分为冲裁模 弯曲模 拉深 模和成形模等 按工序的组合方式可分为单工序模 复合模和级进模等 但不论何种类型的冲模 都可看成是由上模和下模两部分组成 上模被 固定在压力机工作台或垫板上 是冲模的固定部分 工作时 坯料在下 模面上通过定位零件定位 压力机滑块带动上模下压 在模具工作零件 即凸模 凹模 的作用下坯料便产生分离或塑性变形 从而获得所需 形状与尺寸的冲件 上模回升时 模具的卸料与出件装置将冲件或废料 从凸 凹模上卸下或推 顶出来 以便进行下一次冲压循环 三三 发发展展趋趋势势 据相关专业人士分析 未来十年 中国模具工业和技术的主要发展方 向将主要集中在以下十个方面 1 模具结构日趋大型 精密 复杂及寿命日益提高 随着零件微型化和模具结构发展的要求 如多工位级进模工位数 的增加 其步距精度的提高 模具精度已由原来的5 m 提高到 2 3 m 今后有些模具加工精度公差更是要求在1 m 以下 这必将 促进超精密加工的发展 2 CAD CAE CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用 模具制造是设计的延续 推行模具设计与制造一体化可达到优化设 计的要求 实践证明 模具CAD CAM CAE 技术是当代最合理的模具生 产方式 既可用于建模 为数控加工提供NC 程序 也可针对不同的 模具类型 以相应的基础理论 通过数值模拟方法达到预测产品成型 形 过程的目的 改善模具结构 从CAD CAE CAM 一体化的角度 分析 其发展趋势是集成化 三维化 智能化和网络化 其中心思想是 让用户在统一的环境中实现CAD CAE CAM 协同作业 以便充分发 挥各单元的优势和功效 因此 应大力进行 ANSYS MSC Moldflow Dynaform 等高端辅助设计制造软件的培训 推广和应用 3 快速经济制模技术的推广应用 快速模具制造及快速成型技术 RP 是在近两年内迅速发展起来 的 并正向着高精度 更快捷的方向发展 与传统的模具技术相比 该 技术具有制模周期短 成本低的特点 是综合经济效益较显著的模具制 精品文档 5欢迎下载 造技术 具体新技术包括 快速原型制造技术 RPM 表面现象成 形技术 浇铸成形制模技术 冷挤压及超塑成形制模技术 无模多点成 形技术 KEVRON 钢带冲裁落料制模技术以及模具毛坯快速制造技术 此外 氮气弹簧压边与卸料 快速换模 冲压单元组合 刃口堆焊以及 实型铸造冲模刃口镶块等辅助技术也有极大提高了快速经济制模的综合 技术水平 4 新型技术在塑料模具中的推广应用 采用新型热流道技术是塑料模设计制造中的一大变革 可显著提高 模具制造的生产效率和质量 并能大幅度节省制作的原材料和节约能源 国外模具企业已有一半用上了该项技术 甚至已达80 以上 气体辅 助注射成型也是塑料成型的一种新工艺 它具有注射压力低 制品翘曲 变形少 表面好 易于成型 壁厚差异较大等优点 可在保证产品质量 的前提下 大幅度降低成本 5 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期 还能 提高模具的质量和降低模具制造成本 模具标准件应进一步增加规格 品种 发展和完善销售网络 保证供货速度 为客户提供交货期短 精 度高 生产工艺性好 使用寿命长 价格低的优质模具标准件 2 6 开发优质模具材料和先进的表面处理技术 模具材料是模具工业的基础 当前 国外模具材料系列日趋完善与细 化 系列化程度已越来越高 中国是世界第一产钢大国 国内开发的高 级优质模具钢品种虽然不少 已纳入国标的如 6Cr4W3Mo2VNb 65Nb 7Cr7Mo2V2Si LD 7Cr SiMnMoV CH 1 6CrNiMnSiMoV GD 8Cr2Mn WMoVS 8Cr2S 等 模具表面处理技术对模具的制造精度 模具的强度 模具的工作寿命 模具的制造成本等有着直接的影响 稀土表面工程技术和纳米表面工程 技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展 其主要趋势是 1 由渗入单一元素向多元素共渗 复合渗 如TD 法 发展 2 由一般扩散向CVD PVD PCVD 离子渗入 离子注入等方向发 展 3 镀膜膜层多样化 主要有 TiC TiN TiCN TiAlN CrN Cr7C3 W2C 等 同时处理手段由大 气热处理向真空热处理发展 另外 激光强化 辉光离子氮化技术及电 镀 刷镀 防腐强化等技术也日益受到重视 3 7 高速铣削在模具加工中的推广应用 精品文档 6欢迎下载 高速铣削具有工件温升低 切削力小 加工平稳 加工质量好 加 工效率高 为普通铣削加工的5 10 倍 及可加工硬材料 60HRC 等诸多优点 是高精度型腔模具的重要加工手段 国外近年来发展的高 速铣削加工 主轴转速可达到40000 100000 转 min 快速进给 速度达到 30 40m min 换刀时间可提高到1 3s 大幅度提高了加工 效率 并可获得Ra 10 m 的加工表面粗糙度 形状精度可达 10 m 高速铣削加工技术的发展 促进了模具加工的发展 特别给汽车 家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力 8 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 随着三坐标测量机 扫描仪 便携式扫描仪 激光跟踪仪等先进测 量仪器的应用 现代检测技术正向高速度 高精度 高适应性 数字化 自动化方向发展 并不断融入模具产品逆向工程设计中 进一步推动模 具制造产品快速制造的响应能力 逆向工程 RE 又称反向工程或反求工程 是相对于传统的产品设 计流程即所谓的正向工程 FE 而提出的 4 其基本思想是 通过对 实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何 信息 然后充分利用CAD CAM 技术快速 准确地建立产品的数学几 何模型 进行数据重构设计 最后经过适当的工程分析 结构设计和CAM 编程 就可以加工出产品模具 该设计理念是以设计方法学为指导 以 现代化设计理论 方法 技术为基础 运用各种专业人员的工程设计经 验 知识和创新思维 对已有产品进行解剖 深化和再创造 9 开发成形新工艺和模具 培养新理念和新模式 随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高 在模具 行业出现了一些新的设计 生产 管理理念与模式 具体主要有 适应 模具单件生产特点的柔性制造技术 创造最佳管理和效益的团队精神 精益生产 提高快速应变能力的并行工程 虚拟制造及全球敏捷制造 网络制造等新的生产哲理 广泛采用标准件的分工协作生产模式 适应 可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等 四四 总总结结 设计研究的课题比较普遍 在资料查阅方面有绝对的优势 资料一 般都是从图