【文章內(nèi)容簡介】 )。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭 2021 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60%，2021 年達(dá)到 70%以上基本滿足市場需求。 阻力五：大、精模 具依賴進(jìn)口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為 40%～ 45%，而國際上一般在 70%左右。 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個(gè)產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口 。 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為 40%～ 45%，而國際上一般在 70%左右。 阻力六：專業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識(shí)和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。 突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì) 這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市 場、具有現(xiàn)代管理知識(shí)和能力河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級(jí)技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng) 。 相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) 【 3】 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年以前的陶瓷燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用確是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國的沖壓技術(shù)走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(shù)、蘇聯(lián)對(duì)塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。 20世紀(jì) 50 年代以前模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有的圖紙和感性認(rèn)識(shí)，根據(jù)用戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具，但對(duì)所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)械性能缺乏 了解。從 1955 年到 1965 年，人們通過對(duì)模具主要零件的機(jī)械性能和受力狀況進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，對(duì)金屬塑性加工工藝及原理進(jìn)行深入探討，使得沖壓技術(shù)得到迅猛發(fā)展。在這期間歸納出的設(shè)計(jì)原則使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、模具結(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)。進(jìn)入 20 世紀(jì) 70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率、高精度、高壽命的多功能的自動(dòng)模具。從 20 世紀(jì) 70年代至今，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入了模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、制造、管理等各個(gè)領(lǐng)域；輔助進(jìn)行零件圖形輸入、毛胚展開、調(diào)料排樣、確定模具尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪 制裝配圖和零件圖、輸出 NC 程序等工作，使得模具設(shè)計(jì)、加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當(dāng)前國際上計(jì)算機(jī)（ CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）的發(fā)展趨勢(shì)是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在 CAD和 CAM 的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（ CIMS）；開展塑性成形模擬技術(shù)的研究，以提高工藝分析和模具 CAD 的理論水平和實(shí)用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，開發(fā)專家系統(tǒng)和智能 CAD等 [4]。 隨著工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和快速適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 量的要求，發(fā)達(dá)國家從 20世紀(jì) 50 年代就開 始了模具 CAD/CAM 技術(shù)的研究。如美國通用汽車公司早在 20世紀(jì) 50年代就將 CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用于汽車覆蓋件的設(shè)計(jì)與制造； 20世紀(jì) 70 年代日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室和日本旭光學(xué)工業(yè)公司分別開發(fā)了連續(xù)模設(shè)計(jì)系統(tǒng) MEL 和沖空彎曲模系統(tǒng) PENTAX； 1982 年，日立公司研制了沖裁模 CAD 系統(tǒng)。到 20 世紀(jì) 80年代，模具 CAD/CAM 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于冷沖模具的設(shè)計(jì)與制造 [5]。 冷沖壓的加工工藝在我國的具有悠久的歷史。半個(gè)世紀(jì)以來，我國的冷沖壓工藝和其他生產(chǎn)工藝一樣得到了迅速的發(fā)展。冷沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷的發(fā)展（ 包括沖壓模具技術(shù)的發(fā)展），把冷沖壓技術(shù)提高到了新的水平。為適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高，我國對(duì)沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。但是總體上說，我國模具工業(yè)起步較晚、基礎(chǔ)差，就總量來看，大型、精密、浮渣、長壽名命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但是在制造的質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面和國外還存在一定的差距。我國模具 CAD/CAM技術(shù)從 20世紀(jì) 80 年代才起步，長期處于低水平重復(fù)開發(fā)階段，許多軟件依賴于進(jìn)口，對(duì)許多引進(jìn)的 CAD/CAM 系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)。 以下是我國近年來 模具產(chǎn)值模具進(jìn)出口情況表 [6]： 表 1 2021 年以來中國歷年模具產(chǎn)值表 /（億元人民幣） 表 2 2021 年以來中國歷年模具進(jìn)出口情況表 /（萬美元） 年份 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 年份 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 產(chǎn)值 280 316 360 450 530 660 850 1020 1220 1080 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 進(jìn)口 81100 91799 63000 66348 88274 97700 111174 127200 136930 181300 出口 4941 7000 9428 9591 13280 17374 18775 25234 33680 49100 從表一我們可以看出模具行業(yè)的發(fā)展是迅速的，其產(chǎn)值正在一年比一年提高。從表二看出我國模具的進(jìn)出口重量保持上升勢(shì)頭，由于在大型、精密、浮渣、長壽命模具缺乏的情況下，高技術(shù)的模具依賴于進(jìn)口。所以研究和提高冷沖壓模具，并把 CAD/CAM 技術(shù)運(yùn)用于模具設(shè)計(jì)的實(shí)際中去對(duì)于我國模具 的 發(fā)展具有十分重要 的意義。 [7]： （ 1）精密沖裁：普通沖裁件斷面粗糙、精度低，而精密沖裁可以使零件有光潔的斷面和高的精度。目前已有的相當(dāng)一部分過去用切割加工的零件改為精密沖裁，精密沖裁工件的厚度可達(dá)到 2mm。因此，精密沖裁以無切屑加工代替了大量切削加工，從而大大降低了生產(chǎn)成本。 （ 2）應(yīng)用先進(jìn)工藝：氣體、液體、橡膠、超塑性成型等先進(jìn)工藝，對(duì)某些復(fù)雜零件的成型有明顯的效果，要深入研究其變形機(jī)理，確定合理工藝參數(shù)，提高成型效能和實(shí)用性。 （ 3）沖壓生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化：研制自動(dòng)送、退料裝置， 多工位自動(dòng)壓力機(jī)，自動(dòng)生產(chǎn)線，帶自動(dòng)保護(hù)的監(jiān)視和檢測(cè)裝置等，這是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和保證操作安全的有效措施。 （ 4）模具標(biāo)準(zhǔn)化：不僅要有各種規(guī)格和精度的模架標(biāo)準(zhǔn)，還要發(fā)展典型模具結(jié)構(gòu)和零部件的標(biāo)準(zhǔn)化工作，降低模具設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，降低模具制造技術(shù)，縮河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 （ 5）發(fā)展具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，就是用電子計(jì)算機(jī)作為信息處理手段，進(jìn)行最佳判斷、計(jì)算，實(shí)現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助制造，就是生產(chǎn)人員借助計(jì)算機(jī)對(duì)模具制造實(shí)行監(jiān)督、控制和管理。將模具設(shè)計(jì)與制造聯(lián)成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)，是向自動(dòng)化發(fā)展的有效途徑，對(duì)提高模具設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量、簡化模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理將起巨大的作用 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年的綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，目的是通過課題的設(shè)計(jì)研究，培養(yǎng)綜合運(yùn)用各門課程知識(shí)的能力，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。但是，雖然是作為本科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)過程中應(yīng)密切與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，應(yīng)與培養(yǎng)職業(yè)能力相結(jié)合，應(yīng)體現(xiàn)與實(shí)際貼切的特點(diǎn)。 在指導(dǎo)教師周密安排和精心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從確定設(shè)計(jì)課題、擬定設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過程到畢業(yè)答辯都按照畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃進(jìn)行。 第一，充分調(diào)研，確定應(yīng) 用型畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。 選好畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)、保證畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。這個(gè)課題能較全面地應(yīng)用 所學(xué)專業(yè)知識(shí)或者將來工作所需的專業(yè)技術(shù)，達(dá)到綜合 運(yùn)用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產(chǎn)技術(shù)問題，又能夠培養(yǎng)自己 的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們本科生的專業(yè)理論知識(shí)水平和實(shí)際設(shè)計(jì)能力，工作量恰當(dāng)，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。 但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設(shè)計(jì)圖紙能真接用于生產(chǎn)，去造出零件，并能滿足使用要求，也是不容易的。 第二，反復(fù)論證，確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案 。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 明確課題的性質(zhì)、意義、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和完成時(shí)間，并確定好正 確合理的設(shè)計(jì)方案是完成設(shè)計(jì)任務(wù)的保證，指導(dǎo)教師、企業(yè)技術(shù)員讓我參與設(shè)計(jì)方案的討論，使我 對(duì)課題設(shè)計(jì)方案心中有數(shù)。 第三，虛心求教，仔細(xì)認(rèn)真地進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì) 。 我們本科學(xué)生基 礎(chǔ)理論知識(shí)充分，但設(shè)計(jì)能力與實(shí)際生產(chǎn)所需仍有不小距離。為了使我 很快地進(jìn)入工作狀態(tài)，指導(dǎo)教師耐心向我們介紹機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、一般步驟和設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。單位領(lǐng)導(dǎo)給我們足夠的空間到機(jī)加工生產(chǎn)車間，熟悉零件加工對(duì)設(shè)計(jì)的要求，使設(shè)計(jì)能用于生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)中能主動(dòng)請(qǐng)教指 導(dǎo)老師，培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計(jì)算機(jī)繪圖、機(jī)械制造工藝等專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)查閱技術(shù)資料和其它專業(yè)文獻(xiàn)的能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實(shí)的工作作風(fēng)，明確必須有高度責(zé)任心、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作習(xí)慣，才能做好設(shè)計(jì)工作，減少工作失誤，避免給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極思考，大膽創(chuàng)新。 第四，完善設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 完整的設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說明書等技術(shù)文件。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，全面檢查設(shè)計(jì)技術(shù)資料，按照指導(dǎo)教師的批改，認(rèn)真修改圖紙錯(cuò)誤，認(rèn)真修改設(shè)計(jì)說明書 . 應(yīng)該說，在指導(dǎo) 教師的認(rèn)真指導(dǎo)下，我基本完成了這套沖裁模的設(shè)計(jì)工作，通過這次設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多知識(shí)和技術(shù)。 由于本人設(shè)計(jì)水平有限，必然在設(shè)計(jì)中仍有很多缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 第二章． 必備理論知識(shí) 【 12】 沖裁變形過程。如果模具間隙正常，沖裁變形過程大致可分為如下三個(gè)階段。 彈性變形階段 (圖 Ⅰ ) 在凸模壓力下，材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸和彎曲變形，凹模上的板料則向上翹曲，間隙越大，彎曲和上翹越嚴(yán)重。 塑性變形階段 (圖 Ⅱ ) 隨凸模擠入板料深 度的增大，塑性變形程度增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形抗力不斷增大，直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時(shí)，塑性變形階段便告終，此時(shí)沖裁變形抗力達(dá)到最大值。由于凸、凹模間存在有間隙，故在這個(gè)階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。間隙越大，彎曲和拉伸變形也越大。 斷裂分離階段 (圖 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ ) 內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生，緊接著才在凸模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應(yīng)力方向不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)展，當(dāng)上下裂紋重合時(shí)，板料便被剪斷分離。 所示沖裁力 凸模行程曲線可明顯看出沖裁變形過程的三個(gè)階段。圖中 OA 段是沖裁的彈性變形階段； AB段是塑性變形階段， B點(diǎn)為沖裁力的最大值，在此點(diǎn)材料開始剪裂， BC 段為微裂紋擴(kuò)展直至材料分離的斷裂階段， CD 段主要是用于克服摩擦力將沖件推出凹?？卓跁r(shí)所需的力。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 圖 沖裁變形過程 圖 沖裁力曲線 沖裁件質(zhì)量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。尺寸精度應(yīng)該保證在圖紙規(guī)定的公 差范圍之內(nèi)。零件外形應(yīng)該滿足圖紙要求；表面盡可能平直，即拱彎小。 ．沖裁件斷面質(zhì)量 【 6】 由于沖裁變形的特點(diǎn)，沖裁件的斷面明顯地分成四個(gè)特征區(qū)，即圓角帶a、光亮帶 b、斷裂帶 c 與毛刺區(qū) d，如圖 所示。 圓角帶 a ：該區(qū)域的形成是當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí)，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長變形，材料被拉入間隙的結(jié)果； 光亮帶 b ：該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段，當(dāng)刃口切入材料后，材料與凸、凹模切刃的側(cè)表面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的 1/21/3； 斷裂帶 c ：該區(qū)域是在斷裂階段形成。是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色，且略帶有斜度。 毛刺區(qū) d ：毛刺的形成是由于在塑性變形階段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板 料一定深度時(shí)，刃口正面材料被壓縮，在 應(yīng)力的作用下，裂紋加長，材料斷裂而產(chǎn)生毛刺 。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 a）沖孔件 b）落料件 沖裁間隙 【 14】 2． 3． 1. 沖裁間隙 Z 沖裁間隙 是指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 DA 與凸模刃口橫向尺寸 dT 的差值，如圖 所示。 Z表示雙面間隙，單面 間隙用 Z/2 表示，如無特殊說明，沖裁間隙就是指雙面間隙。 Z 值可為正，也可為負(fù)，但在普通沖裁中，均為正值。 圖 沖裁模間隙