開水杯脹形模具設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含proe三維5張CAD圖紙+帶答辯ppt+外文翻譯】-cymj11

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開水杯脹形模具設(shè)計(jì)【含5張CAD圖紙及proe三維】

摘  要

現(xiàn)階段模具設(shè)計(jì)水平的高低決定了質(zhì)量和效益，模具也在不斷地標(biāo)準(zhǔn)化，本文通過分析開水杯零件，校核開水杯尺寸形狀及性能，設(shè)計(jì)了這套開水杯脹形模具。從模具設(shè)計(jì)的安全角度，到針對開水杯脹形模具各個(gè)零件之間的材料，強(qiáng)度，配合進(jìn)行了計(jì)算和校核，通過CREO、CAD的進(jìn)行沖壓模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，總結(jié)了制件的工藝性，沖壓的方案，通過標(biāo)準(zhǔn)化國標(biāo)制件的尺寸，設(shè)計(jì)并選用了從模座、墊板，導(dǎo)柱，導(dǎo)套、上下模、模柄等一系列模具構(gòu)成部分。并解決了模具結(jié)構(gòu)形式的論證，材料的利用等問題。

關(guān)鍵詞：開水杯脹形模  零件 校核  沖壓模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造 模具構(gòu)成

ABSTRACT

At present, the level of mold design determines the quality and efficiency of the mold, the mold is also constantly standardized, this paper through the analysis of open cup parts, check the size and performance of open cup, designed the water cup bulge mold. From the safety point of view of the mold design, the material, the strength and the cooperation between the various parts of the water cup bulging mold are calculated and verified. The digital design and manufacture of the stamping die are carried out by CREO and CAD. Process, stamping program, through the standardization of GB size parts, design and selection from the mold base, pad, guide column, guide sleeve, upper and lower mold, die handle and a series of mold components. And solve the mold structure of the form of demonstration, the use of materials and other issues.

Key words ：Open water cup bulging mold   Components   Check   Digital Design and Manufacture of Stamping Die   Mold composition 

目  錄

前  言 1

第一章 脹形零件原理 2

1．1設(shè)計(jì)安全模具前的準(zhǔn)備 2

1．1.1設(shè)計(jì)安全模具結(jié)構(gòu)的原則 2

1．1.2設(shè)計(jì)安全模具結(jié)構(gòu)的基本要求 2

1．2開水杯脹形模工作原理 3

1．2.1簡介 3

1．2.2脹形的特點(diǎn) 3

1．2.3脹形極限變形程度 4

1．2.4空心毛坯的脹形 4

1．3壓力機(jī)的選擇 4

1．3.1選擇壓力機(jī)主要考慮的因素 4

1．3.2類型的選擇 4

1．3.3總結(jié)選取壓力機(jī) 5

第二章  零件的工藝分析 6

2．1零件的材料分析 6

2．2零件的形狀分析 6

2．3空心毛坯脹形膨脹系數(shù) 7

2．4成形工藝力計(jì)算 8

第三章  模具所有零件的選擇及設(shè)計(jì) 11

3．1凸模設(shè)計(jì) 11

3．2卸料裝置的確定 12

3．2.1卸件塊的設(shè)計(jì) 12

3．2.2打桿的選擇 12

3．3模柄的選擇 12

3．4卸料螺釘及其余16個(gè)螺釘?shù)倪x擇 13

3．5模架的選擇標(biāo)準(zhǔn) 14

3．6導(dǎo)向裝置的選擇 15

3．7上模下模的制造 16

第四章  模具結(jié)構(gòu) 17

4．1整體模具的構(gòu)架思路 17

4．2模具的裝配配合及標(biāo)準(zhǔn)件的查找與使用 17

謝  辭 19

參考文獻(xiàn) 22

附  錄 23

【詳情如下】【需要咨詢購買全套設(shè)計(jì)請加QQ1459919609】

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大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 1 關(guān)于開水壺脹形模的調(diào)研報(bào)告 前言：本文通過圖書館資料查詢和其他參考文獻(xiàn)，對 沖壓 成 形模具的材料，工藝，使用情況，發(fā)展做了一系列的調(diào)查，并且為 接下來的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了前期鋪墊工作。 一 、 模具的發(fā)展 模具被稱為“工業(yè)之母”，孕育和支撐著各工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品創(chuàng)新和大規(guī)模生產(chǎn)；模具又是生產(chǎn)工具，“工欲善其事，必先利其器”，具有很高的專業(yè)技術(shù)特性和很高的使用生產(chǎn)效率；因此，模具及其行業(yè)的科技水平?jīng)Q定一個(gè)國家或地區(qū)甚至世界的生產(chǎn)力水平。模具按材料和成型特點(diǎn)不同分為沖壓模具、注塑模具、鑄造模具、壓鑄模具和粉末冶金模具等種類，其中沖壓模具數(shù)量約占 50%，銷售額約占 37%。據(jù)中國模具工業(yè)年鑒， 2011 年中國模具行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)銷售額 1,240 億元，比上年增長 其中沖壓模具約占 37%即 元； 沖壓模具生產(chǎn)數(shù)量約 1,050 萬套，消耗模具鋼材約 172 萬噸?，F(xiàn)階段中國模具行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模已位列世界第三，約占全球的 20%，僅次于日、美。因此，在中國及全球提倡可持續(xù)發(fā)展的大趨勢下，模具行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展將變得愈發(fā)重要。 隨著人們對物質(zhì)生活水平需求的不斷提高和科技進(jìn)步，產(chǎn)品的升級換代越發(fā)頻繁，相關(guān)企業(yè)為了在激烈的市場競爭中搶得先機(jī)，不斷追求縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期。許多機(jī)電產(chǎn)品單個(gè)機(jī)種的生產(chǎn)壽命已從上世紀(jì) 80、 90 年代的百萬臺(tái)以上，如 、 、 和電視機(jī)等家電產(chǎn)品，降低到現(xiàn)在的幾萬臺(tái)甚至幾千臺(tái)，相應(yīng)地制造產(chǎn)品的模具也會(huì)頻繁更新?lián)Q代；新產(chǎn)品量產(chǎn)導(dǎo)入周期也由以前的 3～ 2個(gè)月。按照國際慣例，停止生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，其模具需要妥善保存 5~7 年，以備偶爾生產(chǎn)少量維修配件之需，因此，除了模具廢棄數(shù)量逐年增加以外，近十多年來相關(guān)工廠儲(chǔ)存了大量已停產(chǎn)的模具。由于缺少互換性通用模塊，模具廢棄則意味著模具整體廢棄，而模具的許多功能性元件和模塊仍處于較完好狀態(tài)，造成資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。伴隨著全球范圍低碳經(jīng)濟(jì)和節(jié)能環(huán)保的要求日趨強(qiáng)烈，模具行業(yè)面臨著可 持續(xù)發(fā)展的需求。 二、 設(shè)計(jì)安全模具結(jié)構(gòu)的原則 （ 1）安全第一。因模具設(shè)計(jì)是安全的基礎(chǔ)，要把安全作為第一位來考慮。最安全的模具設(shè)計(jì)基本原則為，所設(shè)計(jì)的模具應(yīng)能完全杜絕事故的發(fā)生。 （ 2）不允許出現(xiàn)因模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷而引起的事故，如廢料排出時(shí)飛散落到危險(xiǎn)界限內(nèi)，模具結(jié)構(gòu)部件（尤其是上模）因螺釘松動(dòng)掉下而造成的事故等。 （ 3）嚴(yán)禁操作者向模具內(nèi)伸手，即模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將“不允許設(shè)計(jì)使操作者將身大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 2 體的某一部分進(jìn)入危險(xiǎn)境界”為原則。 （ 4）模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不應(yīng)使操作者有不安全感。 （ 5）在加工時(shí)，模具結(jié)構(gòu)要有必要的強(qiáng)度 設(shè) 計(jì)安全模具結(jié)構(gòu)的基本要求 （ 1）整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的厚度不要過薄，要均勻。 （ 2）模具工作部分結(jié)構(gòu)的厚度不要過薄。 （ 3）模具結(jié)構(gòu)要滿足承受力的需要。 （ 4）要考慮采用質(zhì)量平衡的結(jié)構(gòu)。 （ 5）框架結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、工作部分的材質(zhì)不要選錯(cuò)，否則會(huì)造成異常磨損和浪費(fèi)，增加采購成本和加工制造成本。 （ 6）緊固螺釘不宜過小，否則在沖壓過程的振動(dòng)下會(huì)引起松動(dòng)。 （ 7）起吊部件的選擇要準(zhǔn)確可靠，否則亦可造成事故。 （ 8）模具結(jié)構(gòu)要滿足承受力的需要。 保證足夠的強(qiáng)度； 使其產(chǎn)生力矩。 （ 9）零部件結(jié)構(gòu)盡量通過計(jì)算來設(shè)計(jì)。 （ 10）原則上，模具不要從沖壓機(jī)床的墊板、滑塊上突出來。特別是當(dāng)突出部分處有導(dǎo)柱等危險(xiǎn)部分時(shí)，必須設(shè)計(jì)防護(hù)罩并涂漆，以表示危險(xiǎn)。 （ 11）在加工制造和使用時(shí)，模具的重要部件要使操作者看得清楚，不要有盲點(diǎn)，如模具整體的導(dǎo)向部分、定位部分、工作部分、安全區(qū)處等。 （ 12）在模具上、下本體需要清晰看見模具內(nèi) 部結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)部分處，盡量設(shè)計(jì)觀察孔 。 （ 13）在容易產(chǎn)生夾住危險(xiǎn)的可動(dòng)部分，留出讓空或安裝安全護(hù)板。 （ 14）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不允許廢料排出時(shí)產(chǎn)生飛散，使操作者有不安全感。 （ 15）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮模具操作高度，以滿足制件送取的可操作性和安全性。 （ 16）要在上、下模具本體設(shè)計(jì) 4 處安全平臺(tái)，以滿足和確保模具調(diào)整、使用、存放安全性的安全空間為 100 、 成 形模 具 及脹形模具 1. 成型模 是指用各種不同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯形狀的各種工序。這些局部變形的方法主要有起伏變形，孔的翻邊和外緣翻邊，脹形，縮口，整形等。 2. 脹 形模是指在 使空心毛坯內(nèi)部在雙向拉應(yīng)力作用下，產(chǎn)生塑性變形，取得凸肚形制件的沖模。依靠材料的拉伸，將直徑較小的空心零件或者管毛坯，在半徑方向上向外擴(kuò)張的方法，脹形一般要用可分為凹模，其凸模有以下形式：大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 3 （ 1）橡皮凸模（ 2）分塊式凸模（ 3）用液體作為凸模，拉伸成形在實(shí)際生產(chǎn)中，往往是通過調(diào)整和加大壓邊力來消除包狀皺褶。但當(dāng)壓力超過最大合理壓力邊時(shí)就會(huì)出現(xiàn)拉伸破裂。所以拉伸成形可分為兩 個(gè)階段，初始的椎體形拉伸和最后的筒形拉伸成形 四 、兩種高新脹形模： （ 1） 聚氨酯橡膠脹形模的結(jié)構(gòu)及工作原理 1. 聚氨酯脹形原理 聚氨酯脹形模采用了具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、耐油、耐老化、抗撕裂強(qiáng)等性能的聚氨酯橡膠做凸模 ,利用其受壓后橫向膨脹而卸載后自行恢復(fù)原狀的特性使零件脹形 ,即利用它的各向流動(dòng)性質(zhì) ,在變形過程中其形狀的變化來成形各種沖壓件 ,所以它具有剛性脹形模那樣易于控制而不易流散、無污染及流體脹形模的貼模性好和表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn) ,而且又克服了剛性及液體脹形模的缺點(diǎn)。此外 ,聚氨酯脹形模結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn) 周期短、成本低、易于修復(fù) ,它不僅適合于中小批量和單件生產(chǎn) ,也適合于大批量生產(chǎn)。 2. 聚氨酯橡膠脹形的力學(xué)特性 脹形中壺身變形的應(yīng)力來自芯模的作用 ,聚氨酯芯模脹形把壓力機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)樾灸５淖冃文? ,再以芯模的抗變形力對工件施壓 ,變成工件的變形能而使工件變形。 自由狀態(tài)的聚氨酯圓柱體兩端受壓時(shí) ,橡膠體變成鼓形 ,但由于工件材料的強(qiáng)度和剛度高于橡膠 ,所以工件的變形滯后于芯模的變形。因此脹形初期 ,橡膠芯模只能按工件毛坯形狀變形 ,并以體積變形方式把壓力機(jī)的作用力轉(zhuǎn)變成芯模的變形能 ,再轉(zhuǎn)化為對工件的壓力 。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí) ,工件才開始塑性變形。 材料的強(qiáng)度越高 ,開始塑性變形所需的壓力就越大。 在芯模變形開始到工件開始塑性變形的過程中 ,芯模一方面對工件壁施加壓力 ,另一方面與工件側(cè)壁產(chǎn)生相對滑動(dòng) ,由于橡膠與金屬間的摩擦系數(shù)高達(dá) 0. 4,產(chǎn)生很大的摩擦力 ,橡膠與毛坯的摩擦作用帶動(dòng)毛坯向脹形區(qū)流動(dòng)。 因此 ,考慮橡膠脹形工藝參數(shù)要有別于流體脹形。 （ 2） 液壓脹形的基本原理 液壓脹形技術(shù)是一種冷壓技術(shù)，其工作原理是液體受壓時(shí)，體積不變而壓力向各方向均勻傳遞，使材料在最有利的情況下沿模具變形，達(dá)到成形的目的 四，脹形模的發(fā)展 隨著改革開放和國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，推動(dòng)了模具技術(shù)和模具工業(yè)的新發(fā)展，在儀器儀表、家用電器、交通、通訊等各行業(yè)中，有 70%以上的產(chǎn)品是使用模具加工成型，模具設(shè)計(jì)水平的高低、模具制造能力強(qiáng)弱以及模具質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響各種產(chǎn)品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的增長及整體工業(yè)水平的提高，現(xiàn)代大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 4 工業(yè)產(chǎn)品的品種發(fā)展和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。模具工業(yè) 已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。模具產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)作用很強(qiáng)。現(xiàn)在很多地方開始重視模具行業(yè)的發(fā)展了，他們認(rèn)識(shí)到當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢如果要發(fā)展，不發(fā)展相應(yīng)的模具產(chǎn)業(yè)就沒有后勁。模具是效益放大器，模具是供給制品產(chǎn)業(yè)的，可以使相關(guān)工業(yè)的效益比自身增加約一百倍，因此它的帶動(dòng)作用就大。模具的發(fā)展，不光是帶動(dòng)了自己行業(yè)的發(fā)展，而且向全國各地方提供模具，實(shí)際上是支持了 全國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。 綜上 , 目前針對管材彎曲成形從理論、實(shí)驗(yàn)方面著手研究的較多 , 基于數(shù)值模擬研究的較少 ;針對加熱彎曲成形研究的多 , 而對冷彎成形研究的少 ;針對矩形管彎曲研究的多 , 針對圓管彎曲研究的少 ;研究純彎和均勻彎曲的多 , 但針對先進(jìn)而復(fù)雜的數(shù)控彎管工藝開展的研究不多 ,相關(guān)報(bào)道較少。由于影響管材彎曲的因素多而復(fù)雜 , 因素之間還存在耦合關(guān)系 , 再加 之產(chǎn)品品種繁多 , 此理論解析十分困難 , 長期依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試制。 對管材彎曲的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)尚處于初級階段 , 大多僅僅是經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算機(jī)化的工作 , 可靠性低。 而將有限元法這種解決工程技術(shù)問題的可靠工具引入管材彎曲的研究 , 可以高效準(zhǔn)確地分析成形過程、檢驗(yàn)工模具模型、設(shè)計(jì)結(jié)果 , 大大降低工模具設(shè)計(jì)成本和風(fēng)險(xiǎn)。 因此 , 采用有限元法模擬管材彎曲成形過程 , 并與計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)相結(jié)合構(gòu)筑基于理論、經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值模擬的穩(wěn)健計(jì)算機(jī)輔助專家系統(tǒng)是管材彎曲研究發(fā)展的趨勢。 五 、 模具的 可持續(xù) 發(fā)展 展望未來，模具材料多元化以滿足不同的模具要求，新型超硬陶瓷材料和超低摩擦系數(shù)的高硬度銅合金材料的廣泛應(yīng)用使模具的耐用度和工作效率大幅提高；模具的標(biāo)準(zhǔn)化率不斷提高，模具單件生產(chǎn)的工作量逐漸減少，模具制造效率和使用效率大幅提高，模具制造周期大幅縮短，模具制造成本和使用成本大幅降低，模具行業(yè)及沖壓行業(yè)員工的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如 技術(shù) 、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 5 等。因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。 依據(jù)可持續(xù)發(fā)展的概念論述了沖壓模具的創(chuàng)新體系、創(chuàng)新路徑和發(fā)展趨勢。隨著創(chuàng)新活動(dòng)的開展和深入，會(huì)有不斷的創(chuàng)新成果涌現(xiàn)。 可持續(xù)概念的明確提出最早可追溯至 1980 年由世 界 自 然 保 護(hù) 聯(lián) 盟（ 聯(lián) 合 國 環(huán) 境 規(guī) 劃 署（ 野生動(dòng)物基金會(huì)（ 發(fā)表的《世界自然保護(hù)大綱》。至今為止有關(guān)可持續(xù)的概念仍存在許多的定義與闡述，影 響力最大、接受最廣泛的還是 1987 年世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)（ 布的布倫蘭特報(bào)告（ 我們共同 的 未 來 （ 報(bào)告在系統(tǒng)地探討了所面臨的 3 個(gè)重大方面（如圖 1 所示）：環(huán)境（ 社會(huì) （ 以 及 經(jīng) 濟(jì)（ 題之后，提出 了 可持續(xù)發(fā)展的概念：既滿足當(dāng)代人的需求，又不對后代人滿足其自身需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展。早在 1987 年的布倫蘭特報(bào)告（ ， 工業(yè)就作為了獨(dú)立的一個(gè)章節(jié)進(jìn)行了探討（第八章 工業(yè)：高產(chǎn)低耗）。其中強(qiáng)調(diào)了工業(yè)和工業(yè)過程的幾點(diǎn)發(fā)展方向：①控制工業(yè)有害物、廢物、事故及資源消耗的大量增加；②增強(qiáng)能源和原料的利用；③通過新技術(shù)提高生產(chǎn)率、能源和資源效率，以及改善工業(yè)的組織結(jié)構(gòu)。劍橋大學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心主任 授主張工業(yè)對社會(huì)發(fā)展具有重要且深遠(yuǎn)的意義。 2013 年 授在浙江大學(xué)管理學(xué)院的報(bào)告中指出，工業(yè)體系未來創(chuàng)新的關(guān)鍵點(diǎn)為：①提升經(jīng)濟(jì)效率；②將高成本外部活動(dòng)內(nèi)部化；③利用與合作伙伴的關(guān)系實(shí)現(xiàn)多元協(xié)作 與配合；④創(chuàng)新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)效率。在 1992 年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會(huì)議之后不久，中國政府就組織編制了世界上首部國家級可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 —— 《中國 21世紀(jì)議程 —— 中國 21世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書》。在 2002 年十六大會(huì)議上把“可持續(xù)發(fā)展能力不斷增強(qiáng)”作為全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)之一。 2012 年 6 月，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展大會(huì)中國籌委會(huì)發(fā)布了《中華人民共和國可持續(xù)發(fā)展國家報(bào)告》。報(bào)告編寫領(lǐng)導(dǎo)小組的副組長、國家發(fā)改委 副主任杜鷹出席國務(wù)院新聞辦舉辦的新聞發(fā)布會(huì)并介紹了該報(bào)告總體情況，對外正式發(fā)布《報(bào)告》并就有關(guān)問題回答了記者的提問。在報(bào)告中指出：中國工業(yè)應(yīng)堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，重視技術(shù)創(chuàng)新能力；積極培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè) —— 在 2010 年 10 月，中國發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，明確將高端裝備制造業(yè)等七個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向；將資源的可持續(xù)利用、推進(jìn)節(jié)能降耗作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性任務(wù)等 。 六 、 沖壓模具可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新路徑 圍繞沖壓模具可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新體系，涉及模具材料創(chuàng)新、沖壓工藝創(chuàng) 新、模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、模具精度創(chuàng)新、模具制造工藝及裝備創(chuàng)新、模具生產(chǎn)模式創(chuàng)新、大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 6 一 體化創(chuàng)新和模具模塊化創(chuàng)新等創(chuàng)新路徑。 （ 1） 模具材料創(chuàng)新。隨著科技進(jìn)步和各種新產(chǎn)品的不斷發(fā)展，應(yīng)用于沖壓成型生產(chǎn)的制件新材料日益增多，如高強(qiáng)度合金鋼、不銹鋼、高溫合金鋼、鈦合金鋼、非金屬材料和復(fù)合材料等，與普通材料相比，這些制件新材料具有更高的強(qiáng)度、更高的硬度和更高的彈性等特性，這些特性對現(xiàn)有常用模具材料做成的模具構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，使模具易磨損、擦傷、破損和微觀變形，模具耐用度降低，模具工作效率低，制件質(zhì)量不穩(wěn)定和降低，沖壓生產(chǎn)成本增加 。要解決這些問題，就需要模具材料具有更高的硬度、更高的強(qiáng)度、更高的沖擊韌性和更高的耐磨性，就需要不斷研發(fā)和應(yīng)用新的模具材料 具材料創(chuàng)新除了傳統(tǒng)合金工具鋼、高速鋼和硬質(zhì)合金領(lǐng)域外，新型工業(yè)陶瓷材料和銅合金領(lǐng)域也是一個(gè)方向。（ 2）沖壓工藝創(chuàng)新。沖壓模具是完成沖壓工藝的載體，沖壓模具決定沖壓工藝，沖壓工藝指導(dǎo)沖壓模具，因此沖壓工藝的創(chuàng)新非常重要。沖壓工藝的創(chuàng)新能夠提高模具效率、提高模具制件質(zhì)量和降低制件成本，如復(fù)合落料模和連續(xù)模就是沖壓工藝創(chuàng)新的典范。復(fù)合落料模是將落料和沖孔切邊兩道工序合并成一 道工序用一個(gè)模具完成；連續(xù)模是將沖孔、切邊、成型和落料等多個(gè)工序并成一道工序用一個(gè)模具完成，極大地提高了制件的生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。沖壓工藝創(chuàng)新還包括其他沖壓工序的組合，依賴于模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新支持，減少?zèng)_壓工序和模具數(shù)量，從而降低模具成本和制件成本。沖壓工藝創(chuàng)新的另一條路徑是研究新的沖壓工藝以達(dá)到更好的沖壓制件質(zhì)量，這些質(zhì)量指標(biāo)包括端面塌邊小于 20%、端面無塌邊和表面無毛刺等，工藝創(chuàng)新將帶來模具創(chuàng)新。（ 3）模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。隨著人們審美要求的提高和高科技產(chǎn)品的功能需求，金屬外形和結(jié)構(gòu)零件三維（ 3D）造型 日益增多，如手機(jī)、家電、汽車和飛機(jī)等，沖床等壓力機(jī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備只具備完成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)地模具上下模開合也是直線運(yùn)動(dòng)，因此，要完成三維零件的成型僅僅依靠模具往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)是不夠的，還需要輔助模具里模具零件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。目前應(yīng)用于沖壓模具的機(jī)械運(yùn)動(dòng)有直線 線 曲線等，典型結(jié)構(gòu)有斜楔滑塊運(yùn)動(dòng)副、旋轉(zhuǎn)擺塊運(yùn)動(dòng)副和齒輪齒條運(yùn)動(dòng)副等。未來模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新就是不斷地將機(jī)械原理應(yīng)用于模具里，以完成各種不同的三維（ 3D）零件沖壓成型。（ 4）模具精度創(chuàng)新。沖壓模具精度決定沖壓制件的精度，是沖壓制件質(zhì)量的根本保證。為 了滿足通訊、機(jī)電、汽車和飛機(jī)等精密工業(yè)產(chǎn)品高精度和高外觀質(zhì)量的要求，對沖壓制件提出了更高的精度和質(zhì)量要求。未來的沖壓制件，沖裁的毛刺高度小于材料厚度的 3%，沖裁的尺寸和形位公差達(dá)到± 型的尺寸和形位公差達(dá)到± 裁端面的粗糙度 下，這些技術(shù)指標(biāo)對沖壓模具的精度提出了更高的要求，現(xiàn)有的模具精度難以保證，需要模具精度不斷創(chuàng)新。大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 7 （ 5）模具制造工藝及裝備創(chuàng)新。高精度的模具需要相應(yīng)的模具制造工藝及裝備做保證。目前的沖壓模具制造工藝以切削加工、平面磨削、圓形磨削、線切割和火花放電成型加工 等加工工藝為主，對應(yīng)的制造裝備主要有加工中心（ 平面磨床、內(nèi)外圓磨床、線切割機(jī)和火花機(jī)等。磨削加工工藝可以達(dá)到更高的尺寸精度和更低的表面粗糙度，可以滿足精密模具的制造要求，但是目前的磨削設(shè)備僅能完成平面和圓形的加工。未來的模具制造裝備創(chuàng)新路徑是精密磨床的數(shù)控（ 術(shù)升級，更進(jìn)一步的創(chuàng)新是磨床加工中心，完成模具零件的三維磨削加工。模具制造工藝及裝備創(chuàng)新的另一條路徑是模具零件的熱處理及表面處理，旨在提高模具材料的綜合機(jī)械性能。（ 6）模具生產(chǎn)模式創(chuàng)新。模具的生產(chǎn)特點(diǎn)是單件生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，周期長。模具的單件生產(chǎn)由單件設(shè)計(jì)、單件加工和少量外協(xié)采購等部分構(gòu)成，各部分工藝流程長。模具單件設(shè)計(jì)的工藝流程如下：①設(shè)計(jì)制品展開圖；②設(shè)計(jì)制品工藝圖；③設(shè)計(jì)模具裝配圖和平面圖；④設(shè)計(jì)模具零件圖；⑤材料和零配件清單表；⑥設(shè)計(jì)審核；⑦標(biāo)準(zhǔn)化審查；⑧批準(zhǔn)等。模具單件加工的工藝流程如下：①確定坯料尺寸；②材料采購；③下料；④粗加工；⑤半精加工；⑥熱處理；⑦精加工；⑧線切割；⑨檢驗(yàn)；⑩裝配；試模等。模具制造周期由以上工藝流程各工序的設(shè)計(jì)和加工時(shí)間累計(jì)而成，單件 生產(chǎn)的特點(diǎn)就是生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長，因此生產(chǎn)效率低，周期長。模具生產(chǎn)模式創(chuàng)新能夠提高生產(chǎn)效率，縮短周期。（ 7）一體化創(chuàng)新。為了滿足人們對高生產(chǎn)效率、高產(chǎn)品質(zhì)量和低勞動(dòng)強(qiáng)度的追求，模具已從單純的機(jī)械工具向“機(jī)液”一體化發(fā)展。例如馬達(dá)定轉(zhuǎn)子疊加連續(xù)沖壓模、多工序聯(lián)動(dòng)沖壓模、多工位傳動(dòng)沖壓模、連續(xù)拉伸模和連續(xù)沖壓模自動(dòng)沖壓糾錯(cuò)保護(hù)等，都是將電氣、控制和液壓技術(shù)與模具集成為一體。未 來 的 模 具 一 體 化 創(chuàng) 新 將 會(huì) 朝 著“ 機(jī)電液 體化方向發(fā)展，進(jìn)一步將 控）、 算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)） 、信息化管理、在線智能化控制技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等與模具系統(tǒng)集成為一體，進(jìn)一步提高生產(chǎn)力水平，為將來模具和沖壓車間無人化打下基礎(chǔ)。（ 8）模具模塊化創(chuàng)新。模具模塊化就是將模具從功能、易損更換和可重復(fù)使用等方面對模具進(jìn)行拆分和組合，具有提高模具制造效率、便于模具維護(hù)、節(jié)省模具材料和降低模具成本等優(yōu)點(diǎn)，但模塊化的一個(gè)缺點(diǎn)就是會(huì)增加模具使用的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。目前常用的模塊化品種有凸凹模鑲件、滑塊運(yùn)動(dòng)副和墊鐵等，未來將向可持續(xù)使用的功能性組件方向發(fā)展。例如深圳市基石模具科技有限公司研發(fā)的一種具有可持續(xù)性的工藝裝備 — ‘模具平臺(tái)’ 即是模具模塊化的創(chuàng)新，它“可以有效地簡化模具設(shè)計(jì)、降低模具的重量和成本、縮短模具的周期、提高模具的可靠性和安全性以及提升沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量等” 七 、調(diào)研總結(jié) 大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 8 隨著模具企業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和模具進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的不斷向著合理化方向調(diào)整與發(fā) 展， 沖壓件模具也必將會(huì)不斷提高其綜合水平而進(jìn)一步適應(yīng)各種行業(yè)的發(fā)展。預(yù)計(jì)， 沖壓模具的國內(nèi)外市場將進(jìn)一步發(fā)展，近年內(nèi)仍將維持持續(xù)高速、產(chǎn)需兩旺的景象。在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向加速的情況下，我國沖壓模具必將盡快提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，在沖壓 模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下，我國沖壓模具也一定會(huì)不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進(jìn)水平的差距?！笆晃濉逼陂g，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅(jiān)持改革開放、走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來，這些至關(guān)重要的事扎扎實(shí)實(shí)地落實(shí)到模具企業(yè)的具體業(yè)務(wù)上去，模具企業(yè)就必然會(huì)在國內(nèi)外市場競爭中更具競爭優(yōu)勢，我國沖壓模具的水平也必然會(huì)更上一層樓。 大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 9 參考文獻(xiàn) 1. 張?jiān)屏?，張澤? 論沖壓模具的可持續(xù)發(fā)展 《模具制造》 2014 年第 6 期 沖壓模具設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵要素 《汽車工藝與材料》 2011 年第三期 吳鵠翔 劉斌 孫延明 水壺壺身的脹形工藝及模具 華南理工大學(xué) 《新技術(shù)新工藝》 1999 年第 3 期 應(yīng)用液壓脹形技術(shù)加工球體形薄壁零件 浙江大學(xué) 《機(jī)電工程》 1996 年第三期 脹形模 楊合 江志強(qiáng) 管材彎曲成形的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院《 機(jī)械科學(xué)與技術(shù) 》 2004 年第 23 卷第 12 期 喬小燕 王軍基于 的沖模 統(tǒng)的開發(fā) 天津科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》第 8 期 華 《 沖壓模具設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵要素 》 張澤浩 《論沖壓模具的可持續(xù)發(fā)展》 《汽車工業(yè)之母》