文献综述前端盖冲压工艺及模具设计.docx
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文献综述前端盖冲压工艺及模具设计
本科生毕业设计（论文）文献综述
设计（论文）题目
前端盖冲压工艺及模具
设计
作者所在系别
材料工程系
作者所在专业
材料成型及控制工程
作者所在班级
作者姓名
作者学号
27
指导教师姓名
指导教师职称
完成时间
2012
年
11
月
学院教务处制
毕业设计（论文）文献综述
《前端盖冲压工艺及模具设计》的文献综述
内容摘要
通过对大量有关前端盖冲压工艺与模具设计文献的查阅，我对冲压模具的经济性、寿命、生产周期、设计流程等都有了详细、充分的了解。
冲压工艺过程是冲压件各加工工序的总和，加工工序不仅包括冲压件所包括的冲压加工基本工序，而且还包括基本工序之前的准备工序、基本工序之间的辅助工序和基本工序之间的后续工序。
冲模是模具设计与制造专业的主要课程之一，从中我学到不少的知识，激发了我对冲压模具的爱好。
同时这是我在学习完所有模具课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。
关键词：
冲压模具冲压工艺复合化成形技术机械压力机模具三维设计
第1章前言
本设计题目为前端盖冲压工艺及模具设计，材料是08F，所采用的工艺方法是冲压成型。
近年来，我国冲压模具制造水平已有很大提高。
大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。
高精度、寿命长的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。
大尺寸精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。
随着国民经济的高速发展,市场对冲压模具的需求量不断增长。
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,模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存空间[1]。
但是，在我国，代表当今国际水平的大型多工位压力机应用为数不多，自动化程度相对比较低，因此，我国冲压成形技术与和美国、日本等先进技术相比还是有一定的差距。
中国冲压行业已迎来了一个快速发展机遇期，但能否抓住机遇获得新的更快的发展，专家指出，前进的道路上尚有许多阻力和障碍需要克服与突破。
经过长时间的研究、实践，冲压技术有了飞速的发展。
不仅培养了大批的模具设计与制造专业人才，同时，在冲压成形技术及模具设计研究中也发掘出许多新的技术成果，例如：
旋压成形、软模具成形、高能率成形等等。
它们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，这已成为人们的共识[2]。
高新技术的参与和介入，使得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、并向智能化、集成化、科学化、可控化的方向发展。
实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向[3]。
第2章主题部分
2.1冲压技术特点、应用及产品竟争
由于冲压成形中毛坯厚度远小于板平面尺寸，以及由此决定的外力作用方式与外力大小等原因，使其与其他塑性加工方法相比，形成了一些非常突出的特点：
（1）不需要很大的表面作用力即可变形，因此对于模具强度与刚度的研究相对宽松，进而发展了许多简易模具技术。
（2）冲压成形表面应力、应变状态单纯，使其工艺研究更深入，有条件运用合理的科学方法进行冲压加工。
（3）冲压件与其他铸件、锻件相比，具有薄、匀、均、强的特点。
（4）效率高、劳动条件好，加工成本低，自动化程度高。
由于上述特点，冲压工艺在生产中占有很重要的地位。
广泛应用于生产各种板料零件，具有许多独特的优势，是一种其他加工方法所不能相比和替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，跻身于汽车、能源、机械、信息国防工业和日常的生产之中。
在吸收了力学、数学、金属学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，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。
现在产品特性的竞争主要体现在以下几个方面：
先进的技术、稳定的工艺性能、结构新颖、更新换代快、价格优势。
2.2冲压成形设计内容
冲压材料、成形工艺、冲压模具、冲压设备的选择是冲压加工过程的四大组成部分[4]。
2.2.1冲压材料
冲压加工质量不仅与冲压工艺文案、模具结构及制造精度有关，还受冲压材料的直接影响而不同。
为了生产高质量冲压制件，必须正确选用合适的冲压材料。
但实际上，冲压用材料往往是根据其使用性能及其生产纲领所选定的，金属板料的化学成分、组织对塑性加工的影响，如随着含碳量增高，板料变硬变脆等。
冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。
冲压工艺方案和模具结构必须与选定材料相适应。
因此，在深入了解所用冲压材料的成形性能选定材质后，要正确制定冲压工艺方案并合理设计制造相应的冲压模具[5]。
2.2.2冲压工艺的种类
在生产实践中应用的冲压成形工艺方法很多，冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。
但他们在本质上是相同的，都是使平面形状的板料毛坯，在力的作用下，按既定的要求产生不可恢复的塑性变形，从而完成一定形状与精度的制造工艺，常常是多种工序综合应用于一个工件。
冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。
分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。
成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件[6]。
2.2.3模具的设计
由于冲压工艺的不同，所选用的模具也不同。
冲压模具材料的选择是模具设计的关键。
模具工作条件不同，即材料性能、要求也不同。
冷冲压膜具要求有高硬度、高耐磨性和高强度。
冷挤压模具要求材料具有高强度、高韧性、高淬透性以及良好的耐磨性、热稳定性和切削加工性。
热锅模要求有较高的高温强度、冲击韧性、耐磨性、热稳定性和耐热疲劳性。
在选择模具材料时，要综合考虑材质的各项性能指标[7]。
2.2.4冲压设备选择
冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。
以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线[8]。
在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。
因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题[9]。
2.3发展趋势
2.3.1冲压工艺发展趋势
工艺设计是联接产品设计与制造的桥梁,合理的成形工艺设计是模具设计与制造的基础,也是决定工件能否顺利成形的关键,它将直接关系到产品的质量、成本、生产效率以及模具的使用寿命等方面[10]。
伴随着计算机技术、智能技术和电子信息技术的飞速发展，冲压工艺设计技术的发展应该与先进制造技术、智能技术、电子信息及计算机集成技术等众多学科相互交叉、紧密结合，这代表着该领域21世纪的发展方向，具有经济性、前沿性和战略性。
在可以预见的未来，前端盖冲压工艺及模具设计将会在以下方向上得到长足的发展[11]：
2.3.1.1重视复合化成形技术的发展。
以复合工艺为基础的先进成形技术不仅正在从制造毛坯向直接制造零件方向发展，也正在从制造单个零件向直接制造结构整体的方向发展。
2.3.1.2应用多种方法的混合智能新技术是解决工艺设计难点的新思路。
工艺设计应根据产品形状结构、工艺性、模具制造的合理性、均衡性及成本最低化原理，来建立有化决策机制，制定产品工艺路线、任务分配及详细工艺设计。
这本身是一项复杂且经验性极强的工作，故单一的智能化方法将无法完成复杂的冲压工艺设计。
扬长避短的混合智能新技术将是解决该领域问题的一个发展途径，如KRB技术、工艺决策推理机制、遗传算法等智能化技术及并行工程、CLMS思想等的混合决策技术和多智能体技术的综合智能体系[12]。
2.3.1.3工艺设计关键部分的各个突破和集成设计。
冲压工艺设计是一个整体性、系统性的研究目标，应加强它们之间及与其他部分的关联和集成，提高工工艺设计的整体水平[13]。
2.3.1.4工艺设计与工艺管理的一体化设计。
冲压工艺设计是产品设计与产品制造间传递和管理信息的纽带，是一个有序而又需要多次往复修改的设计过程。
伴随着制造业、模具设计全球化、网络化和虚拟化的发展与应用，实现工艺设计与工艺管理的一体化，实现对制造资源的快速配置和关联工艺设计，优化设计制造过程，并对产品工艺设计及管理流程进行控制，是时代发展的要求和今日发展的必经之路。
2.3.1.5冲压成形技术将更加科学化、数字化、可控化。
科学化主要体现在对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程度。
成形过程的数值模拟技术将在实用化方面取得很大发展，并与数字化制造系统很好地集成。
人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂形状零件成形，从而真正进入实用阶段。
2.3.2模具制造发展趋势
当前，我国工业生产的特点是产品的品种多、更新快和市场竞争激烈，在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低、品种新颖，因此，模具工业的发展趋势是非常明显的。
2.3.2.1提升信息化、标准化水平。
必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术（CAE）。
加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率，满足市场需求。
2.3.2.2模具三维设计基础地位得以巩固。
模具的三维设计是数字化模具技术的重要内容，是实现模具设计、制造和检验一体化的基础。
国外很多公司已实现了模具的三维设计，并取得了良好的应用效果，其中中采取的一些做法值得我们借鉴。
模具三维设计除了有利于实现集成化制造外，另一个优点就是便于干涉检查，可进行运动干涉分析，解决了二维设计中的一个难题。
2.3.2.3模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。
模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供小批量生产）、复合模、多工位级进模（供大量生产），以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产[14]。
2.3.2.4模具材料与表面处理技术将受到重用。
模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。
近年来，除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、粉末冶金冷作模具钢推出外，国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料，是一个值得关注的发展趋势。
球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性，其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都较好，而且成本比合金铸铁低，因此在冲压模具中应用较多。
第3章总结
在当今工业生产中，模具是最重要的工艺装备之一，由于采用模具进行生产能提高生产效率、节约原材料，降低成本，并可保证一定的加工质量、要求和精度，所以它在锻造、铸造、冲压、塑料等各行各业的生产生产中得到了广泛的应用。
虽然我国模具工业已得到较大的发展，但由于制造成本高、技术落后，生产规模小，品种单一等问题，仍然不能满足国内经济高速发展的需要，严重影响工业产品品种的发展和质量的提高。
为此，需要更多的科研技术和实践经验来支持，我们要将新概念、新方法、新技术广泛的应用到我们模具制造以及冲压行业中去，从整个产品周期的设计出发，以精密化和网络化全球制造为背景，采用多种智能技术，对模具设计及冲压过程展开全面深入的研究，从整体上提升我国模具制造业与冲压行业的生产水平。
参考文献
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机械工业出版社，2011年1月
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