【正文】 平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志，直接影響著產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，很大程度上決定了一個(gè)企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)速度和能力。 選題背景 近年來 車身覆蓋件沖壓成形 工藝與理論的主要研究成果 近年來，沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形 、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。 由于引入了 CAE，沖壓成形已從原來的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在沖壓毛坯設(shè)計(jì)方面也開展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以對(duì)排樣或拉深毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 此外，對(duì)沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開始走 上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。 在近年來 車身覆蓋件沖壓成形 工藝與理論的主要研究成果中 激光 拼焊板技術(shù) 是主要的發(fā)現(xiàn)之一。 車身覆蓋件產(chǎn)品面積大，各部位技術(shù)要求不同，原有的分離成形和整體成形方法都存在有不同的缺陷，而 激光 拼焊板技術(shù)的應(yīng)用為整體成形提供了新思路。 傳統(tǒng)工藝中汽車車身零件有兩種成形方法：分離成形和整體成形。分離成形方法是將大型零件分成小型單個(gè)件分別成形，然后焊接成部件，其優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)各部位的要求選擇不同材質(zhì)、不同厚度的材料；缺點(diǎn)是需要更多的工裝 模具 和設(shè)備的投 入，制造成本較高，同時(shí)焊接總成的配合精度和整車質(zhì)量也有所下降。整體成形法是用整體板料直接成形大型零件。主要的優(yōu)點(diǎn)是工裝 模具 和設(shè)備的投入大大減少，制造成本相對(duì)較低，產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高；缺點(diǎn)是必須對(duì)零件所有部位采用相同材質(zhì)和相同厚度的材料，難以很好的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需要。 激光 拼焊板作為一種新的工藝手段，給車身制造帶來新的產(chǎn)品解決方案，并給質(zhì)量提高和成本降低帶來了新的機(jī)遇。同時(shí)由于其工藝實(shí)施的特殊性，需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)、 沖壓 工藝和 模具 制造等相關(guān)人員更為密切的配合，才能最終制造出既滿足結(jié)構(gòu)和性能要求、工藝合理穩(wěn)定、成本最低的合格產(chǎn)品。 當(dāng)前沖壓模具技術(shù)發(fā)展特點(diǎn) ,原來依靠主模型和繪制圖形制造汽車覆蓋件模具的傳統(tǒng)方法也逐步由 CAD/CAM 終端將由數(shù)字描述的汽車覆蓋件形狀轉(zhuǎn)為加工軌跡的方法所取代。 用電話線路遙控加工過程則又將模具制造科學(xué)化的水平推向一個(gè)新高度?；仡櫼郧?,在加工用具有于沖制汽車外覆件 的鋼制模具時(shí) ,必須繪制詳盡的藍(lán)圖和具有按照沖件精確尺寸制造的主模型?？梢哉f ,模型是設(shè)計(jì)和制迼模具的母型。在用鑄造方法制造模具時(shí) ,首先必須置備 數(shù) ?；蚱嚵慵臉蛹?。按照一定比例制成的模型稱之為 靠模 ,常被用作仿形加工中北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 的母型 ,或作為顯示銑床加工軌跡的輔助模型。作形銑床上的靠模指沿靠模輪廓形狀移動(dòng) ,銑刀則按照靠模指的移動(dòng)對(duì)模具材料進(jìn)行銑削加工 ,仿出所需的模具型腔?，F(xiàn)在的加工方法則發(fā)生了根本的變化。由客戶所提供的 CAD 數(shù)據(jù)生成銑刀的切削加工軌跡 ,自動(dòng)加工出汽車覆蓋件的沖壓模具和進(jìn)行塑料板材模壓成形的型腔模具。雖 然用這種新工藝能比以往加工方法更精確地加工出模具的兩對(duì)合面 ,但對(duì)于壓形還要進(jìn)行試模 ,并對(duì)試樣進(jìn)行測量。通常由 CAD 數(shù)據(jù)正確地加工出模具的主要型腔表面 ,然后由防止磨損墊塊和其它零件與主要型腔面相配合?，F(xiàn)在可將這種新技術(shù)的特征歸納為以下幾個(gè)方面。 ， 雖然不再使用主模型和靠模 ,但加工精度反而有了提高。例如 ,加工公差很嚴(yán)和主要型腔面磨削后需用手工拋光的模具時(shí) ,用 CAD 數(shù)據(jù)加工比用主模型和靠模的效果好。其主要差別是對(duì)尺寸控制從根本上得到了改善。用傳統(tǒng)方法加工成形塑料件的型腔模具時(shí) ,其加工公差將隨 每天溫度不同而發(fā)生變化。 用于塑料板材模壓成形的模具雖然加工精度也很好 ,但對(duì)塑料板材的熱壓成形不像沖壓金屬板材那樣有回彈 ,所以由 CAD 數(shù)據(jù)精確控制加工以后 ,一般不需要試模。對(duì)于這種模具只要經(jīng)過常規(guī)的客戶驗(yàn)證即可 ,一般不再需要遞交制件。 這主要是因?yàn)橛?CAD 數(shù)據(jù)加工以對(duì)加工結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn) ,對(duì)模具的型腔面還可以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析 ,從而保證了制造過程能極嚴(yán)格地按照原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)施。正是由于排除了模具制造過程中的手工操作 ,改善了模具精度和加工周期方面的競爭力。 為此應(yīng)用 CAD 數(shù)據(jù)進(jìn)行模具加工技術(shù)在大多數(shù)模具制造廠中得到了推廣。現(xiàn)在由許多工廠的經(jīng)驗(yàn)可證實(shí) ,應(yīng)用這種技術(shù)之后 ,雖然按 CAM 生成的刀具軌跡時(shí)間增加了 14%,但用于拋光的時(shí)間卻減少了 33%,總加工時(shí)間縮短了 %,模具的品質(zhì)提高了 12%。 現(xiàn)在 ,各種 CAD/CAM 軟件可以幫助工程師進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和生成 CNC 銑床的刀具軌跡。該系統(tǒng)還可以在屏幕上顯示 3 維彩色模型供設(shè)計(jì)模具和進(jìn)行分析之用。還可以提供用于改進(jìn)鑄造品質(zhì)的有限元分析和模具的熱性能分析。實(shí)際上 ,任何客戶的數(shù)據(jù)庫都可以直接被用于輸入 ,或者通過轉(zhuǎn)換以后輸入。 用于配合 CAD/CAM 系統(tǒng)進(jìn)行 檢驗(yàn)的三坐標(biāo)測量機(jī)也與原來適合于傳統(tǒng)工加工模具的可移動(dòng)式三坐標(biāo)測量機(jī)不同?，F(xiàn)在所用的三 坐 標(biāo) 測 量 機(jī) 都 帶 有 自 動(dòng) 化 測 量 系 統(tǒng) 。 這 種 三 坐 標(biāo) 測 量 機(jī) 在3250X2090X1370mm 的測度空間中的任何一點(diǎn)的定位精度為 。可測量沖?；蛩芰夏５牧慵|(zhì)量為 40 噸。為了使測量機(jī)保持其最高的測量精度 ,應(yīng)將它放在與外界環(huán)境隔絕的獨(dú)立機(jī)房中 ,室溫應(yīng)保持 20℃ 。為了防止振動(dòng)對(duì)測量帶來不良影響 ,應(yīng)將測量機(jī)安裝在由氣墊支承的質(zhì)量為 100 噸的混凝土底座上。 在加工時(shí) ,三坐標(biāo)測量機(jī)不僅可作為一種最終檢驗(yàn)?zāi)＞咂焚|(zhì)的工具 ,也應(yīng)該作為一 種對(duì)加工過程進(jìn)行檢測的工具。即在加工過程中對(duì)各道工序加工后進(jìn)行中途檢驗(yàn)。例北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 如對(duì)加工后模具的主要型腔面進(jìn)行檢驗(yàn)。特別是在拋光之前應(yīng)對(duì)加工面作全面的檢驗(yàn) ,以便確定如何更精確地達(dá)到加工面所需的幾何形狀。 在對(duì)模具進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí) ,需以較密的流線通過零件的各處。每一副模具需檢驗(yàn)兩次。一次在沖壓加工之前 ,另一次在沖壓加工以后。應(yīng)用理論計(jì)算厚度對(duì)上、下模型腔的對(duì)合狀況進(jìn)行測量 ,以掌握實(shí)現(xiàn) CAD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)精度的實(shí)際狀況。 用于對(duì)塑料板材進(jìn)行模壓成形的模具 ,與沖壓金屬板材的模具不同 ,它沒有材料回彈 的問題。所以加工這種模具時(shí)不需要去調(diào)整模具的對(duì)合狀況 ,而是眼于塑件需使用表面的狀況。即以使用表面的表面精度和形狀精度為重點(diǎn)。 應(yīng)用上述系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通常小型計(jì)算器和個(gè)人計(jì)算器終端所組成。一種有效管理系統(tǒng) EMS 軟件可對(duì)加工過程進(jìn)行跟蹤管理。如掌握加工進(jìn)度 ,零件流轉(zhuǎn)狀況 ,外購件的采購狀況 ,收貨狀況和加工品質(zhì)等。這種管理系統(tǒng)還包括材料清單、計(jì)劃和控制 ,庫存物品管理 ,標(biāo)準(zhǔn)鑄件 ,材料履歷 ,總生產(chǎn)時(shí)間表 ,所需材料計(jì)劃 ,訂貨和銷售歷史 ,到貨數(shù)量 ,操作人員履歷 ,對(duì)車間的控制狀況 ,計(jì)劃時(shí)間 ,品質(zhì)評(píng)估 ,標(biāo)準(zhǔn) 加工路線 ,所需生產(chǎn)能力計(jì)劃 ,勞動(dòng)力成本 ,外購計(jì)劃及到貨狀況 ,請購單 ,外購件歷史和可交付數(shù)量等。應(yīng)用這種軟件則可以選擇適當(dāng)?shù)耐赓徫锲窌r(shí)機(jī)和節(jié)省勞動(dòng)力。 使所有加工狀況信息完全進(jìn)庫存管理 ,從而生成完善的材料清單。然后按照加工路線進(jìn)行有條不紊地加工。該系統(tǒng)還逐日提供操作人員加工工時(shí)和機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的數(shù)據(jù) ,以及停工待料的時(shí)間。這樣不僅可以減少機(jī)床空耗的時(shí)間 ,還可以計(jì)算出實(shí)際生產(chǎn)成本 ,從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。 我國汽車覆蓋件模具現(xiàn)狀 2021 年我國汽車產(chǎn)量 萬輛，同比增長 %，超過美國的 萬輛，位居世界第二位。日本汽車產(chǎn)量 萬輛，同比減少 %。 2021 年，我國汽車銷售量達(dá)到 萬輛，同比增長 %。 2021 年在宏觀調(diào)控、特大自然災(zāi)害、股市財(cái)富效應(yīng)失調(diào)及國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以及 2021 年國際金融風(fēng)暴等一系列因素的影響下，我國的汽車行業(yè)受到了一定的影響，但我國的汽車產(chǎn)銷量仍以較高的速度增長。汽車工業(yè)的發(fā)展為汽車模具業(yè)的發(fā)展提供了極大的市場機(jī)遇，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在美國、日本等汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)國家，汽車模具在整個(gè)模具產(chǎn)業(yè)中占有 50%左右的份額。而在我國，僅有1/3 左右的 模具產(chǎn)品服務(wù)于汽車制造業(yè)，因此，汽車模具市場有相當(dāng)大的發(fā)展空間，而汽車覆蓋件模具是整個(gè)汽車模具的重要的組成部分，也是技術(shù)最密集、加工難度最大的部分。中國汽車覆蓋件模具的現(xiàn)狀主要有一下特點(diǎn)： 1. 設(shè)計(jì)水平低 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 汽車工業(yè)比較發(fā)達(dá)的歐美國家在進(jìn)行汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí)，大連采用三維CAD 軟件設(shè)計(jì)，比例高達(dá) 70~90%， Pro/E， UG 等軟件的應(yīng)用也是十分的普遍，利用這些軟件創(chuàng)建的自動(dòng)繪圖精度高，得出的計(jì)算數(shù)據(jù)可靠，數(shù)據(jù)庫功能較強(qiáng)，因而設(shè)計(jì)效率高。相對(duì)于國外的先進(jìn)水平，國內(nèi)汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)上顯得力不從心。國內(nèi) 一批大、中型汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)引進(jìn)了一定數(shù)量的 CAD系統(tǒng)，并配置了一些設(shè)計(jì)、分析的專用的軟件取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。但是由于多方面的原因，仍有不少的中小型企業(yè)還停留在手工設(shè)計(jì)模具的階段，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和二維 CAD 設(shè)計(jì)。導(dǎo)致設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和開發(fā)應(yīng)用水平低，效率不高，并且在設(shè)計(jì)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外。 在汽車覆蓋件模具的制造上，國內(nèi)外也有很大的差距。當(dāng)前國內(nèi)采用 CAE技術(shù)的普及率還不高，應(yīng)用水平也不平衡，而在國外普遍采用 CAM 技術(shù)。高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量 為主要特助的加工技術(shù)，其加工速度比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至幾十倍，國內(nèi)這種技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有很長的時(shí)間，但是近幾年才真正用到模具加工上，并且應(yīng)用水平低，很多技術(shù)人員還不能熟練掌握高速切削的關(guān)鍵技術(shù)，不能熟悉操作環(huán)境，導(dǎo)致高速切削技術(shù)在國內(nèi)沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。特別是在汽車覆蓋件模具加工上，少數(shù)企業(yè)采用高速切削加工技術(shù)，更多的企業(yè)則以數(shù)控技術(shù)為主，大量引進(jìn)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行分工序加工。由于沒有良好的利用高速切削技術(shù)，因而生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)出來的模具精度差、余量大、鉗工研修量大。 高速切削技術(shù)及高速加工 設(shè)備在國外得到了長足的發(fā)展，高速加工及一次裝夾完成多工序加工，不僅生產(chǎn)效率高，而且精度高，鉗工研修量小，大大縮短了模具的生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)了從開發(fā)、設(shè)計(jì)到制造、經(jīng)營一體化的計(jì)算機(jī)集成工程。 當(dāng)前，面對(duì)國內(nèi)龐大的汽車覆蓋件模具市場，國內(nèi)的汽車模具廠商卻有些力不從心，特別是在汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造上，汽車覆蓋件模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用停留在初步階段，汽車覆蓋件模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)力少，生產(chǎn)水平低，雖然有不少的汽車企業(yè)采用了標(biāo)準(zhǔn)件，但是許多依賴進(jìn)口。汽車車身模具未向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，尚未建立和完善多種典型的 模具結(jié)構(gòu)和工藝，且尚未形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件計(jì)算機(jī)銷售網(wǎng)，模具標(biāo)準(zhǔn)件的供貨中期長，商品品種不全。與此相比，國外的車身模具標(biāo)準(zhǔn)件供貨渠道寬暢，商品化程度高，品種齊全且出口到世界各國。 北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 在企業(yè)管理方面，信息化管理在國外已經(jīng)很普遍，而國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)采用信息化管理。一個(gè)企業(yè)不管有多先進(jìn)的技術(shù)，管理上的不完善會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)品的總體生產(chǎn)水平和企業(yè)綜合能力落后于管理比較完善的企業(yè)。因此，企業(yè)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，信息化是發(fā)張方向，必須重逢重視企業(yè)管理的信息化。 我國模具產(chǎn)業(yè)的調(diào)整任務(wù) 行業(yè)調(diào)整是一個(gè)十分繁重的 任務(wù)，模具行業(yè)更是如此。模具行業(yè)面臨的調(diào)整任務(wù)主要有： 。使模具分廠（車間）獨(dú)立出來，成為面向社會(huì)、自負(fù)盈虧的獨(dú)立法人是調(diào)整的方向。模具企業(yè)按小而精、小而專、小而特的方向發(fā)展，并且在條件成熟情況下企業(yè)之間進(jìn)行聯(lián)合，以及發(fā)展產(chǎn)、學(xué)、研和科、工、貿(mào)相結(jié)合的聯(lián)合體，也是調(diào)整的方向。規(guī)模效應(yīng)也引起大家的重視。 。隨著汽車工業(yè)、電子信息工業(yè)和家電工業(yè)的發(fā)展，沖壓模具市場結(jié)構(gòu)正在發(fā)生很大變化。與此相適應(yīng)，沖壓模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。例如汽車覆蓋 件模具、汽車零件精沖模具、高精度高難度的引線框架沖模、接插件多工位級(jí)進(jìn)模、各種電機(jī)定轉(zhuǎn)子級(jí)進(jìn)沖模等，其產(chǎn)品種類和產(chǎn)量必將有很大發(fā)展，有關(guān)企業(yè)必須根據(jù)市場需求來調(diào)整其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?？傮w來看，應(yīng)不斷提高技術(shù)含量的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例。 。 21 世紀(jì)已進(jìn)入信息時(shí)代，信息時(shí)代的發(fā)展日新月異，模具行業(yè)和企業(yè)要發(fā)展必須把握時(shí)代脈搏，自覺主動(dòng)地調(diào)整自已的技術(shù)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)必須用先進(jìn)適用的高新技術(shù)進(jìn)行改造，模具的技術(shù)含量必將逐步而快速地提高，現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)管理技術(shù)也必將 逐步替代作坊式的管理模式。模具行業(yè)和模具企業(yè)，只有不斷進(jìn)行技術(shù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，才能在瞬息萬變的市場經(jīng)濟(jì)中立于不敗之地。 。 2021 年，我國沖壓模具進(jìn)口 億美元，出口 億美元，進(jìn)出口相抵后凈進(jìn)口 億美元，進(jìn)出口之比 :1。我國的沖壓模具出口量只占生產(chǎn)量的 5%。這樣的結(jié)構(gòu)明顯不合理。模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家，模具產(chǎn)出中一般都有 30%左右的出口，出口模具大大多于進(jìn)口模具。我們雖然不可能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家一樣的進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，但努力擴(kuò)大出口，逐步改善結(jié)構(gòu)，經(jīng)過若干年