无内胎轮辋端切模具设计Word文档格式.docx
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机械设计制造及其自动化
摘要:
冲压模具在实际工业生产中应用广泛。
在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大、严重影响了生产效率的提高。
随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。
冲压模具可以大大提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。
本文介绍了冲压模具的现状以及发展趋势，分析了冲压模具存在的问题。
关键词:
模具;
现状;
发展趋势
1概况及现状分析
1.1引言
模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。
大到飞机汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。
用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。
模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。
所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。
1.2冲压模具的发展概况
1.2.1国内
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。
近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；
广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；
中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。
一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了C-Flow、DYNAFORM、和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。
以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。
此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。
经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；
在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。
例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；
CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；
许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
1.2.2国外
世界较先进的丰田汽车模具制造厂在CAD/CAE应用方面使用广泛，它的模具设计完全依赖高科技，将实体设计加上数控编程，取代了人工实型制作和机床曹操作；
精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修；
高精度的加工取消了模具的研合、修配。
现在数控编程人员已经超过了工人，数控编程的工时费用，超过了机床加工工时费的50%。
这种高精度和无人化加工，是模具质量有了极大的提高，生产周期大大缩短。
模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展，现状精密模具的精度已经达到2到3纳米。
国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40000到50000r/min，快速进给可达到30到40r/min，加速可达到1g，这样就大幅度提高了加工效率。
高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工技术的发展，特别是对汽车、家电行业中大型模具制造注入了新的活力。
在丰田模具制造厂，近年来投入使用了一个粗精加工一体化、高速、高精度、五面加工中心。
它的优点是集各种机床优点之大成。
除底面之外。
一次装卡。
粗、精、卧、高功率、高精度、高速等面面俱到，十八般武艺样样精通，加工效率很高。
1.3冲压模具的发展趋势
发展模具工业的关键是制造模具的技术、相关人才以及模具材料。
模具技术的发展是模具工业发展最关键的一个因素，其发展方向应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、质量好”和“价格低”的要求服务。
为此，急需发展如下几项：
1．全面推广模具CAD/CAM/CAE技术：
随着微机软件发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业需要加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度，同时进一步扩大CAE技术的应用范围。
计算机和网络的发展可以促进CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广，实现技术资源重新整合，使虚拟制造成为可能。
2．模具扫描及数字化系统：
高速扫描机和模具扫描系统具备从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，这样可以大大缩短模具研制制造周期。
将快速扫描系统安装在已有的数控铣床及加工中心上，可以实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。
3．电火花加工：
电火花加工（EDM）虽然已受到高速铣削的严峻挑战，但其固有特性和独特的加工方法是高速铣削所不能完全替代的。
例如对模具的复杂型面、深窄小型腔、尖角、窄缝、沟槽、深坑等处的加工，EDM有其无可比拟的优点。
复杂、精密小型腔及微细型腔和去除刀痕、完成尖角、窄缝、沟槽、深坑加工及花纹加工等，将是今后EDM应用的重点。
为了在模具加工中进一步发挥其独特的作用，今后将不断提高EDM的效率、自动化程度、加工的表面完整性和设备的精密化和大型化，作为可持续发展战略，绿色EDM新技术是未来重要发展趋势。
4．优质材料及先进表面处理技术：
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。
5．模具研磨抛光将自动化、智能化：
模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作。
1.4模具设计目前存在的问题
随着轻工业及汽车制造业迅猛发展，模具设计制造R渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。
但是我国模具行业缺少技术人员，存在品种少、精度低、制造周期睦、寿命短、供不应求的状况。
一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百力．、上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具工业势在必行。
目前，国内模具行业主要存在着以下一些问题。
（1）设计效率低
出于我国CAD技术起步较晚，专业人员水平较低，既懂专业又熟悉CAD／CAM应用软件技术的人才十分缺乏．因而开发能力较差，自主开发的CAD软件质量不高，设计效率低。
设计人员在进行模具设计时，常采用类比法进行模具结构设计．一般能满足生产需要。
但是，在设计较精密零件的模具时，仍需要进行分析计算。
在进行上述的这类设计计算过程中，要引用一系列的计算公式和数据资料，如各种理论计算公式、经验公式、经验数据、实验曲线、图表以及各种技术规范与标准等。
在传统的CAD系统中，这些公式和数据常常是以手册的形式提供。
设计人员在进行设计时，经常要手工查阅大量的相关资料，以至于设计效率低、质量不能得到保证。
（2）标准化程度低
由于各行业有各行业的标准，各企业有各企业的标准，各模具生产厂家之间没有形成一定的设计，制造规范，因而造成现有冲模CAD／CAM系统的集成化程度和智能化程度都比较低。
（3）应用范围局限
主要应用CAD进行二维设计，而且大多停留在用计算机绘图代替手工绘图的基础上。
为了提高模具企业的设计水平和加工能力，中国模具工业协会向全国模具行业推荐适合于模具企业使用的CAD／CAM系统，并陆续引进了较高档的CAD／CAM系统如UG、Pro／Engineer、I-DEAS等著名软件。
一些厂家还引进了Flow、DYNAFORM等CAE软件，并成功应用于塑料模、冲压模和压铸模的设计中。
然而，模具设计和加工使用的CAD／CAM系统，不要求系统十分庞大，但对某些方面要求较高，如曲面造型、三轴数控加工等。
一些国外的CAD／CAM系统，虽然具有强大的三维曲面造型能力、强大的结构有限元分析能力、强大设计制造能力、产品数据管理能力等，但价格昂贵，一般企业难以支付。
而优秀的CAD／CAM系统很少，只有少数适合模具行业应用。
对国内一些大型模具企业，它们的CAD／CAM应用状况多停留在从国外购买先进的CAD／CAM系统和设备，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低：
对于国内一些中小型模具企业，它们的CADICAM应用很少，有些仅停留在以计算机代替图板绘图。
所以有必要改善国内模具企业的CAD／CAM应用状况，使它们真做到快速、准确的对市场做出反应，并使制造的模具产品质量高、成本低。
近年来，自主开发的CAD／CAM系统有较快发展。
例如，华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD／CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件，北京机电研究所开发的锻模CAD／CAE／CAM软件、吉林汽车覆盖件成形技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成形分析KMAS软件等在国内模具行业已拥有了不少的用户。
国内冲模CAD／CAM还有一些有一定代表性的技术，如上海模具所研制的微机冲裁模CAD／CAM系统，适用于落料模、冲孔模、冲孔落料复合模、冲孔落料连续模等各种类型冲裁模设计及线切割自动编程。
其主要功能为输入冲裁件图及其技术参数，设计最优排样方案，计算冲压力及压力中心，设计分析冲裁模体结构，绘制冲裁件图、排样图、冲模零件图总装图，输出数控编程穿孔带，检索设计常用参数数据库及标准件图形库。
浙江大学开发的智能冲裁模CAD系统，可处理多工位高精度级磨具，并把专家系统运用到冷冲模CAD系统，提高了系统灵活性和实用性。
该系统有六部分组成：
图形八，工艺审核，优化排样，跳步排样专家系统，结构设计和数控加工。
总的来说，我国目前模具CAD／CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化商品化过渡的时期，研制的软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距，还没有针对性的软件，使用一般都是通用性软件，因此，软件使用企业需要在产品结构、工艺设计和生产管理等方面逐步协调发展。
对本地化软件的使用应及时提供和反馈信息，促使软件业发展，同时，也要在消化和吸收国外软件的基础上注意产品设计，模具设计与之相适应的问题。
信息通讯接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。
目前早已出现了通过互联网实现跨国界模具设计的成功例子。
网络技术的应用
为我国模具企业实现敏捷制造和动态联盟奠定了技术基础。
（4）多学科多功能综合产品设计技术
未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识，还用到电磁学、光学、控制理论等，甚至要考虑到经济、心理、环境、卫生及社会等各方面的因素。
产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求模具产品动静特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。
（5）虚拟现实与多媒体技术的应用
虚拟现实VR（VirtualReality）是人造的计算机环境，人处在这种环境中有身临其境的感觉，并强调人的介入操作。
VR技术在2l世纪整个制造中都将有广泛的应用，可以用于培训、制造系统仿真、实现集成人的设计等。
美国已于1999年借助于VR技术成功地修复了哈博太空望远镜。
多媒体技术采用多种介质束存储、表达处理多种信息，融文字、语音、图像于一体，给人一种真实感。
2零件的工艺性分析
切边零件的结构图如下所示1-1
该零件为标准圆形切边件，其结构简单，冲裁时冲裁变形区形成较正常的纺锤形，因此适合冲裁加工。
零件的圆形直径d=
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