第一章绪论第一章绪论选题依据模具在产品制造过程中占据重要地位。模具设计水平的高低，在很大程度上决定了生产率的高低。有效的模具设计可以降低资源调整次数和调整时间，为生产计划与调度提供更大的优化空间，以达到提高生产效率的目的[1]。模具设计是工装系统的重要组成部分，它影响着产品生产的效率和质量。对模具设计进行深入的研究有着重要意义。模具行业是工业的基础行业，工业的各个领域都广泛地使用模具[2l。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%一8%0的零部件都要依靠模具成形。用模具生产零件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，并且己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[3]。模具作为工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占有重要的地位。近10年来，模具CAD技术发展很快，应用范围日益扩大。模具CAD技术给模具的设计和制造提供了一个高效、经济而且快速的方法，大幅度地提高了模具的质量，缩短了模具的设计和制造周期，降低了模具成本[’]。目前国内外己经有许多模具CAD系统，这些系统虽然具有较强的分析计算能力与图形处理能力，可以提供交互式设计5]l。但是在这些系统中，模具设计过程主要采用人机交互方式进行，大多数的设计是依靠操作者的设计经验，计算机只是进行一些规则匹配以及计算工作，而对于前人成功设计的模具不能有效的利用，造成模具设计周期很长，成本较高，开发效率很低。基于实例推理技术(Case一basdeReasoning，CBR)的模具设计可以使设计者利用以往的设计经验，通过组合、修改以往的设计方案来构造新的设计方案;同时在现实生产中，己积累有许多模具零件的类型以及装配关系完全相同的模具族，可以成为新设计的基础6]I。cRB技术抛弃了以往对抽象的知识规则的构建和演算操作，直接借助己有实例来解决问题，通过对旧实例的证实和修正来达到对新模具的设计[7]。在基于实例推理系统中，以前的经验是以实例的形式按照某种组织结构保存于实例库中8]t，当要解决一个新问题时，通过相关属性采用适当的算法检索实例库，找出与新问题最相似的一个或几个实例，再修改实例来达到对新问题的解决[9l。在模具设计中应用CRB方法，利用计算机模具人脑在设计中的思维活动，完成了以往由设计师完成的任务，不仅充分利用了模具专家的设计经验，适合工程中的实际情况，也符合人类的思维习惯。同时，用这种方法得到的模具基于以前已经设计成功的实例，因此减少了新模具不能正常工作的可能性，并且缩短了开发周期。模具CAD发展现状和趋势模具CA。系统国内外发展概况模具CAD系统是随着以D技术以及现代设计理论与方法的发展而不断发展的，从最初的以二维图形技术为基础的系统发展到了目前以三维图形技术及特征构型为主要特点的阶段110，川。国外于20世纪60年代末开始模具以D研究，70年代初已投入生产中使用。如美国Diecomp公司于1973年研制成功计算机辅助设计级进模的PDDc系统[’21。该系统中已经包括产品图形与材料特性的输入:在输入的基础上，再进行模具结构类型选择，凹模排样、凸模和其他嵌件设计;最后绘制模具总装图和零件图以及NC编程。1978年，日本机械工程实验室研制成冲裁级进模CAD系统，该系统由产品图输入、模具类型选择、毛坯排样、条料排样、凹模布置、工艺计算、绘图等10个模块组成。进入20世纪80年代随着计算机技术的发展，使用模具CAD技术的厂家大大增加。在弯曲成型级进模和汽车覆盖件模具CAD系统中，应用了塑性成形模拟技术。代表是日本日立公司于1982年研制成弯曲级进模以D/以M系统，采用人工与计算机设计相结合的批处理方式。20世纪90年代出现了许多商品化CAD/CAM系统如Pro/E，SolidWorks等。由于我国计算机技术发展较晚，20世纪80年代才开始模具CAD研究。华中科技大学、机电研究院、上海交通大学等单位相继展开冲裁模系统的研究。20世纪90年代中期，华中科技大学的基于特征的设计的级进模CAD系统是这个时期的代表产口口口。模具CAO的发展趋势近年来，全球制造业正向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地[3]l。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将推动CAD技术的发展;网络技术应用的普及将在更大程度上改变我们的生活，改变制造业的模式。随着我国加入WTO，要求我们的产品要有创新性，并且具有更高的质量、更低的成本，并在更快的时间内提供给用户[4l1。作为产品制造的重要工艺装备，国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。(1)协同创新设计将成为模具设计的主要方向制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、产品设计、产品生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计充分理解产品设计的意图，在产品的设计阶段，模具设计也同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。另外，模具制造商需要的模具标准件一般都由模具标准件厂提供，最好在模具设计阶段就参照各类标准，充分利用模具标准件厂提供的数据进行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的CAD系统不一定相同，这就要求以D系统要具备协同的能力，能够随时交换上下游的数据，能够处理彼此的数据，数据产生及处理标准化。目前，模具制造商己经较广泛地采用数控加工技术。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程，相当一部分的模具制造商开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工以及基于快速原型的模具制造等方法。因为制造设备的丰富，制造信息的增加，今后的制造信息将不仅仅是数控编程加工的代码，更重要的是，从设计开始就考虑制造过程，即提供模具制造的工艺流程，其中不仅包含工艺表格、加工参数，还包括模具加工的夹具设计、加工的装夹过程及各工序的代码。各工序过程均进行仿真，并利用网络实现共享。(2)模具CAD技术的ASP模式将成为发展方向今天的模具行业己经成为高技术密集的行业。任何一个企业，要掌握全部先进的技术，成本都将非常高昂，要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。于是，模具CAD的APS模式就应运而生了，即由拥有各种专门技术的应用服务单位为模具企业提供技术服务。这样整个社会就形成了一个大的模具制造企业，按照价值链和制造流程分工，将制造资源最优发挥。应用服务包括如、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。近20年来，由于不断采用新技术，制造模具已经远不是人们印象中的“手工作坊”了。模具CAO系统的特点和优越性(1)模具设计的特点与传统的单个零件的设计不同，模具是多个零件的装配体，模具设计是一个极为复杂的过程，包括产品建模、工艺性分析、制定模具方案、选择模架、模具总装图设计、工作部件设计、辅助装置设计和零件详细设计等部分，要求最终能够生成总装图、部装图及模具零件图.模具造型的特殊性有以下几点:a.大多数模具是进行复杂零件加工的，模具造型较复杂。b，一般模具加工零件的工序比较少，大部分是一次成型，所以模具的外形必须要有加工零件的所有细节描述。C.模具设计的反复机率高，所以模具CAD几何模型应能反复更新并能及时修复。(2)模具cAD的造型特点[4]模具CAD造型技术是精确造型技术，可分为实体造型和曲面造型:a.实体造型技术对于结构简单的模具来说己经能够满足设计要求，但对于结构复杂、细节描述精度要求高的零件来说就显得不够，如在拔模面、面圆角过渡、型腔设计上受到了一定的限制。b.曲面造型技术是由不同的曲面构造特征，产生光顺的曲面模型。主要包括多曲面的等变圆角过渡处理技术、曲面自动修剪技术、曲面编辑、曲面分析技术和光顺处理等核心技术，它能辅助实体造型技术完成模具设计中所有细节描述的设计。曲面造型技术适合于外形复杂和细节描述精度要求高的产品的模具设计。(3)模具CAD的优越性[’“}模具CAD的优越性赋予了它无限的生命力，使其得以迅速发展和广泛应用。无论是在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，以D技术的优越性是传统的模具设计方法所不能比拟的。可提高模具设计质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人一机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。质量提高，可靠性增强，装修时间明显减少，模具的交货时间大大缩短。可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运行和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省。技术将技术人员从繁冗的计算绘图中解放出来，从事其他创造性的劳动。论文的研究内容系统地提出基于实例推理的模具设计的理论与方法，对CRB技术在模具设计上的应用进行了深入的研究。在理论研究的基础上，开发了基于实例推理的模具设计系统，有力地证实了应用CRB技术可以提高模具设计效率。本文研究内容主要包括:第一章绪论:概述了论文的研究意义，介绍了课题的来源与选题背景，简要的描述了CRB技术在模具设计中的应用，研究了模具CAD的国内外概况和发展趋势。第二章模具CAD系统总体设计:主要包括对模具CAD的流程分析，系统需求分析，以及体系结构的定制和功能模块的划分。第三章基于实例推理的关键技术:描述了基于实例推理技术，详细介绍了实例的表示，实例的检索策略以及实例的存储等一些关键技术。第四章基于实例的模具设计:介绍了模具实例的表示内容以及方法，并对模具实例的存储于检索提出了方案。第五章原型系统开发:介绍了UG开发平台和开发工具，对系统业务流程进行了描述。第六章结论与展望。对本文的研究内容进行总结和展望
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1. 张源江（2006）：《汽车覆盖件拉延模具设计与制造》，高等教育出版社。2. 吴新洲、王国强（2006）：《汽车覆盖件专用模具设计研究》，航空工业出版社。3. 郭新华（2012）：《汽车覆盖件拉伸模具设计与制造》，机械工业出版社。4. 张晓莉（2015）：《汽车覆盖件优化设计》，清华大学出版社。5. 张秋楠（2015）：《汽车覆盖件拉伸模具设计与制造》，机械工业出版社。6. 李建新（2016）：《汽车覆盖件压力模具设计与制造》，科学出版社。7. 李晓林（2017）：《汽车覆盖件优化设计》，中国科学技术出版社。8. 蔡小刚（2017）：《汽车覆盖件拉伸模具设计与制造》，机械工业出版社。9. 张明明（2018）：《汽车覆盖件拉伸模具设计与制造》，清华大学出版社。10. 吴新明（2018）：《汽车覆盖件压力模具设计与制造》，科学出版社。
《模具工业》2001. No . 4 总 242 40激 光 加 工 技 术 在 模 具 制 造 中 的 应 用江苏理工大学(江苏镇江 212013) 张 莹 周建忠 戴亚春[摘要]随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光设备价格的逐渐下降 ,给产品和模具的制造工艺带来了新的变革 ,在模具制造、 模具表面强化与维修、 取代模具等 3个方面 ,就激光优化模具制造工艺作了较为详细的分析和探讨。关键词 模具 激光 工艺优化[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t hei ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ngt echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sionwas made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s ofmanuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion1 引 言激烈的市场竞争使制造企业对快速响应市场需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常规制造系统中 , 产品生产所需大量模具的设计、制造和装配调试不仅耗费大量资金 , 更严重的是延长了产品生产的准备时间 , 从而延长了新产品开发周期 ,形成制造过程中的瓶颈。因此 , 如何快速有效地制造出高质量、低成本的模具及产品 , 就成为人们不断探索的课题。随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光器设备价格的下降 , 给产品和模具制造工艺带来了重大变革。本文在模具制造、模具表面强化与维修、取代模具等 3个方面 , 就激光加工在模具制造中的应用作一些探讨。2 模具制造2. 1 模具的激光叠加制造1982年 ,日本东京大学的中川教授等人提出用薄片叠加法制造拉伸模 , 1985年 , 美国加州某公司推出了模具的激光叠加制造法 , 并获得专利 , 其工艺流程见图 1 ,原理为将激光切割的多层薄板叠加 ,并使其形状逐渐发生变化 , 最终获得所需的模具立体几何形状。日本在冲模的激光叠加制造方面已达到实用阶段 ,所制的凸、 凹模质量高 ,加工尺寸精度— — —— — —— — —— — —— — —— — ——收稿日期:2000年8月10日已达 ±0. 01mm ,切割厚度为 12mm。 经激光切割后 ,在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度为 800HV 的硬化层 ,用来冲裁 1mm 厚的钢板 ,单凭自冷硬化层就可冲压 10 000 件 , 如在激光切割后再经火焰淬火 ,则可冲压 3～5万件。 由于各薄板间的连接简单 ,故用叠加法制作冲模 ,成本可降低一半 ,生产周期大大缩短。用来制造复合模、落料模和级进模等都取得了显著的经济效益。图 1 激光叠加模具制造工艺流程由模具 CAD 和激光切割相结合构成一个完整的模具 CAD/ CAM 系统 ,实现板料切割的 FMS ,适用于多品种小批量生产。用激光切割的薄板来叠加合成任意三维曲面的制造系统 , 不仅为在塑性加工和模具领域中实行 FMS 提供了思路 , 而且对于内部结构复杂的模具制造 ,如型孔、 中孔体及复杂的冷却管道等 ,也是快速而经济的制造模具的有效方法 ,并且能带动其他技术如固相扩散等的发展。2. 2 快速模具制造模具 CAD三维设计二维外形NC 程序激光切割去除梯级创层面精加工成形模具装配薄片连结精加工NC 程序模 具 制 造 技 术《模具工业》2001. No . 4 总 242 41快速成型制造技术(RPM)是 80年代后期出现的一项制造技术 , 目前 RPM 技术已发展了十几种工艺方法。基于 RPM 技术快速制造模具的方法多为间接制模法 , 即利用 RPM 原型间接地翻制模具。(1) 软质简易模具 (如汽车覆盖件模具) 的制作。采用硅橡胶、低熔点合金等将原型准确复制成模具 , 或对原型表面用金属喷涂法或物理蒸发沉积法镀上一层熔点极低的合金来制作模具。这些简易模具的寿命为 50～5 000件 ,由于其制造成本低 ,制作周期短 , 特别适用于产品试制阶段的小批量生产。(2) 钢质模具制作。RPM 原型 — — — 三维砂轮— — — 整体石墨电极 — — — 钢模 ,一个中等大小、 较为复杂的电极一般 4～8h 即可完成。 美国福特汽车公司用此技术制造汽车覆盖件模具取得了满意的效果 ,与传统机械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去了耗时、 昂贵的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降低 ,具有广阔的应用前景。3 模具表面强化与修复为提高模具的使用寿命 , 常常需对模具表面进行强化处理。常用的模具表面强化处理工艺有化学处理 (如渗碳、 碳氮共渗等) 、 表层复合处理 (如堆焊、 热喷涂、 电火花表面强化、 PVD 和 CVD 等) 以及表面加工强化处理(如喷丸等) 。这些方法大多工艺较为复杂 , 处理周期较长 , 且处理后存在较大的变形。采用激光技术来强化和修复模具 , 具有柔性大 , 表面硬度高 , 工艺周期短 , 工作环境洁净等优点 ,因此具有很强的生命力。3. 1 激光相变硬化激光相变硬化 (激光淬火) 是利用激光辐照到金属表面 , 使其表面以很高的升温速度达到相变温度 (但低于熔化温度) 而形成奥氏体 ,当激光束离开后 , 利用金属表面本身热传导而发生自淬火 , 使金属表面发生马氏体转变 , 形成硬度高、抗磨损的表层 , 从而使金属表面得到强化。所用设备为三轴联动的数控激光加工机。影响激光强化的主要因素有激光功率、光斑尺寸和扫描速度。在强化过程中要对这些参数进行优化 , 并对具体材料选择合适的激光处理参数。对于CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 铸铁等的常用模具材料 , 在激光处理后 , 其组织性能较常规热处理普遍改善。 例如 ,CrWMn 钢在常规加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物 , 显著增加工件脆性 ,降低冲击韧性 ,使用在模具刃口或关键部位寿命较低。采用激光淬火后可获得细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒 ,清除网状 ,并获得最大硬化层深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高。对 T8A 钢制造的凸模和Cr12Mo 钢制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度1 200HV , 寿命提高 4～6倍 , 既由冲压 2万件提高到 10～14万件。 对于 T10钢 ,激光淬火后可获得硬度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化层;对于 Cr12 ,激光淬火后可获得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化层 ,使用寿命均得到了较大的提高。3. 2 激光涂覆激光涂覆是用激光在基体表面覆盖一层薄的具有一定性能的涂覆材料 , 这类材料可以是金属或合金 ,也可以是非金属 ,还可以是化合物及其混合物。在涂覆过程中 , 涂覆层在激光作用下与基体表面通过熔合迅速结合在一起。它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本上不变化 , 基体的成分基本上不进入涂层内。激光涂覆工艺实用的材料范围很广 , 正在研究的母体材料有低碳钢、 合金钢、 铸铁、 镍铬钛耐热合金等 ,研究的添加材料有钴基合金、 铁基合金和镍基合金等。采用激光技术在有送粉器的 2kW CO2 激光器上 , 对 4Cr5MoV1Si 钢基体表面涂覆一层由镍基高温合金和 WC + W2C 粒子组成的高温耐磨合金粉末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量为 10g/ min ,工件移动速度为 2～3mm/ s 条件下 ,获得多道搭接的大面积高温耐磨合金。 在试验温度为 600℃ 时 ,硬度为 550～580HV0 .2 ; 在温度为 950℃时 , 硬度为100～200HV0 .2。 可见在 1 000℃ 左右高温下 ,涂覆层仍有很高的强硬性 , 是较理想的高温模具耐磨合金。另外 , 采用激光涂覆方法来修复已磨损的冲模及拉伸模等 ,可大大延长模具的使用寿命 ,降低模具的使用成本。3. 3 激光堆焊对于一些汽车覆盖件冲裁修边模具 , 为提高使用寿命 ,节省优质模具材料 ,刃口往往采用在较差的基体材料上堆焊一层性能优异的合金。 过去 ,堆焊大多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,这种方法虽然设备《模具工业》2001. No . 4 总 242 42费用低 ,但功率密度不高(102～103W/ cm 2) ,且难以进行精确控制 , 因而堆焊质量和生产率都较低。70年代以来 , 开发成功了等离子粉末堆焊技术 , 由于其具有较高的功率密度且控制性能也较好 , 因而得到了广泛的应用。但等离子堆焊存在着电极寿命短、 堆焊层母材稀释率较高等问题。80年代以来出现的激光堆焊法与使用同一材料的氧 —乙炔火焰堆焊法相比 ,激光堆焊层组织细微、 致密 ,不良品率仅为前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生产率比氧— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量仅为其 1/ 2。而且激光堆焊层的室温硬度比氧 — 乙炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊质量与激光的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有关。4 激光加工替代模具冲压加工4. 1 激光切割替代薄板件的冲裁模激光切割替代钣金件及汽车车身制造中的冲裁修边模大有可为。三维激光切割技术 , 由于其本身具有加工灵活和保证质量的特性 , 在 80 年代就开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的支撑块来支撑工件 , 因此夹具的制作不仅成本低而且快速。由于与 CAD/ CAM 技术相结合 ,切割过程易于控制 , 可实现连续生产和并行加工 , 从而实现高效率的切割生产。切割板材所使用的激光器主要有两大类 , 即CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率为 100～1 500W , 因为功率小于 1 500W 的激光器其振动模式为单模 , 切缝宽度为 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整洁 ,而输出功率大于 1 500W 时激光器的振动模式为多模 , 割缝宽度近 1mm , 切割面质量较差。因 Nd :YA G的激光可通过光导纤维输送 , 比较灵活方便 ,适用于机器人手执激光喷嘴配程序控制进行精确操作 , 因此在三维切割时大多采用。影响激光切割工件质量的主要因素有切割速度、焦点位置、辅助气体压力、 激光输出功率及模式。美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日产等汽车公司 , 在汽车生产线上普遍采用激光切割技术 , 它不必采用各种规格的金属模具 , 除了快速方便地切割各种不同形状的坯料外 , 还用来大量切割加工因规格不同需要更改的零件安装孔位置 , 如汽车标志灯、 车架、 车身两侧装饰线等。通用汽车公司生产的卡车仅车门就有直径为 <2. 8～<39mm 的20种孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通过光纤连接到装在机械手的焊头上 , 用以切割这些孔 ,1min 就完成一扇门开孔的加工 ,孔边缘光滑 ,背面平整 。<2. 8mm 孔的公差为 0. 03～0. 08mm ,<12mm 孔的公差为 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。该公司生产的卡车和客车有 89 种孔径和孔位配置不同的底盘 ,经过优化设计 ,现在只需要冲压 5种不同的底盘 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,简化了工艺 ,提高了效率 ,降低了成本。我国自然科学基金委在 1997 年把大功率 CO2及 YA G激光三维焊接和切割理论与技术作为重点项目进行资助 , 国家产学研激光技术中心的课题组成员对此进行了系统的研究 , 为在我国汽车车身制造业中应用三维激光立体加工技术做出了很大贡献。该中心为一汽轿车公司、宝山钢铁公司等国有大型企业的技术改造开展了重大工程项目攻关 , 其中开发红旗加长型轿车覆盖件的三维激光制造工艺技术 , 在我国轿车生产中是首次采用。在汽车用薄厚钢板激光大拼板拼接工艺试验研究中首次采用了激光切割替代精裁工艺技术 , 取得了较好的技术经济效果。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用 ,例如开行李架固定孔、 顶盖滑轨孔、 天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在新车试制中用于切割轮廓和修正 ,既缩短了试制周期又节省了模具 ,充分体现出采用激光切割加工的优点。4. 2 激光打标替代冲模打标企业在其生产的零部件上常常需要打上企业自己的标志或特定的符号与数字 , 以往的方法是使用冲模打标或用铸模成型 , 打标质量不高。采用数控激光机打标不仅速度快 , 而且克服了冲模打标中常见的毛边、尖锐的边缘和畸变。由于采用计算机控制 , 因此可以打出任意复杂的图案 , 省去了模具设计、 制造及调试等环节 ,大大缩短了产品的开发制造周期 , 同时也降低了成本。因激光打标机所需功率小 ,成本低 ,打出的标记美观、 漂亮 ,现已为大多数企业所采用。4. 3 激光成形替代弯曲模成形金属板料的激光成形技术是一种利用聚焦光束以一定的速度扫描金属板料表面 (扫描速度应足够快以防止表面熔化) ,使热作用区内的材料产生明显的温度梯度 ,导致非均匀分布的热应力 ,从而使板料塑性变形的方法。与常规成形方法相比 , 激光成形《模具工业》2001. No . 4 总 242 43具有许多优点: ① 属于无模成形 ,生产周期短 ,柔性大 , 可不受加工环境限制 , 通过优化激光加工工艺参数 , 精确控制热作用区域以及热应力的分布 , 将板料无模成形; ② 因其是一种仅靠热应力而不用模具使板料变形的塑性加工方法 , 因此属无外力成形; ③ 为非接触式成形 ,所以不存在模具制作、 磨损和润滑等问题 ,也不存在贴模、 回弹现象 ,成形精度高; ④ 可使板料通过复合成形得到形状复杂的异形件(如球形件、 锥形件和抛物形件等) 。激光成形机理的实质就是弯曲机理。当激光加热板料时 , 一方面在激光作用区及其周围产生热应力 , 同时降低了被加热区域板料的屈服极根 , 从而使热应力作用区的热态材料产生非均匀的塑性变形 ,实现板料的弯曲成形。试验表明 ,激光每扫描一道次 ,金属板料可弯曲 1° ～5° ,不同的扫描轨迹和工艺参数组合能够产生不同的成形效果和不同程度的变形量 , 即可得到各种复杂形状的工件。图 2表示在工艺参数为激光速功率 1. 5kW , 激光束直径5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的条件下 ,激光扫面速度与材料弯曲角之间的变化关系。图 2 激光扫描速度对弯曲角的影响现在世界上许多国家都投入较大的人力、物力对激光成形技术进行专项研究 , 在某些领域现已开始了初步的工业应用。波兰基础技术研究所的HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒形件、 球形件、 波纹管和金属管的扩口缩口、 弯曲成形等;德国学者 MGeiger 等将激光成形与其他加工工序复合运用于汽车制造业 , 进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形 , 而且对弯曲成形过程进行计算机闭环控制 , 提高了成形精度。德国Trumpf 公司于 1997 年开发了商品化激光成形多用机床 Trumat ic L 3030。 相信随着研究的不断深入以及其他相关技术的发展 , 激光成形技术将逐趋成熟 ,进入实用化阶段。5 结束语激光加工技术作为一种先进的加工工艺 , 在国外各行业已得到了广泛的应用 ,我国机械行业在 “九五”期间也将其作为十大技术之一。国家自然科学基金委也把激光加工工艺和激光加工设备的研究作为重点研究项目进行资助 , 并明确指出其主要应用领域应该在汽车制造业。模具作为一种工具 , 其生产周期、质量和成本直接影响产品的制造过程和销售。而激光作为一种万能加工工具 , 在减少模具制造装备 ,缩短模具制造周期 ,降低制造成本和保证模具质量等方面具有很大的优势。如何在实际生产中应用激光加工技术来优化模具制造工艺 , 对传统的模具制造工艺进行改进和组合 , 需要我们做出不断的努力。参 考 文 献1 陈大明 ,徐有容 . 模具钢表面激光熔覆硬面合金层改性研究.金属热处理 ,1998 , (1)2 李懦荀 ,平雪良.连续激光强化模具刃口的工艺研究.电加工 ,1995 , (6)3 孙中发 . 我国激光产业发展对策.上海交通大学学报 ,1997 , (10)4 曹 能 ,冯 梅.激光加工技术在汽车工业中的应用 ,宝钢技术 ,1998 , (3)5 管延锦 ,孙升.激光快速成形与制造技术及其在汽车工业中的应用.汽车工艺与材料 ,1999 , (9)6 A Domenico . 加工汽车车身部件的三维激光切割技术 .机电信息 ,1999 , (6)7 周建忠 ,袁国定.应用激光强化技术提高覆盖件模具寿命.模具工业 ,2000 , (4)8 胡晓峰 . 基于数控激光切割的快速制模方法研究 . 江苏理工大学硕士论文 , M Geiger ,F Voll tert sen. Flexible St raightening ofcar Body Shells by laser .10 Bob Trving. Welding Tailorde Blanks. Welding Jou-rnal ,1995 , (8)11 M Geiger . Synergy of laser Material Porcessing andMetal Forming. Annals of t he CIRP ,1994 ,43(2)12 H Arnet ,F Vollert sen. Extending Laset bendingfor t he generation of convex shapes. Porc . Inst . Engrs. ,1995 , (209)13 Trumf Lt d. The heat is on for laser profiler . SheetMetal Indust ries ,1997 , (1)
第一章绪论第一章绪论选题依据模具在产品制造过程中占据重要地位。模具设计水平的高低，在很大程度上决定了生产率的高低。有效的模具设计可以降低资源调整次数和调整时间，为生产计划与调度提供更大的优化空间，以达到提高生产效率的目的[1]。模具设计是工装系统的重要组成部分，它影响着产品生产的效率和质量。对模具设计进行深入的研究有着重要意义。模具行业是工业的基础行业，工业的各个领域都广泛地使用模具[2l。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%一8%0的零部件都要依靠模具成形。用模具生产零件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，并且己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[3]。模具作为工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占有重要的地位。近10年来，模具CAD技术发展很快，应用范围日益扩大。模具CAD技术给模具的设计和制造提供了一个高效、经济而且快速的方法，大幅度地提高了模具的质量，缩短了模具的设计和制造周期，降低了模具成本[’]。目前国内外己经有许多模具CAD系统，这些系统虽然具有较强的分析计算能力与图形处理能力，可以提供交互式设计5]l。但是在这些系统中，模具设计过程主要采用人机交互方式进行，大多数的设计是依靠操作者的设计经验，计算机只是进行一些规则匹配以及计算工作，而对于前人成功设计的模具不能有效的利用，造成模具设计周期很长，成本较高，开发效率很低。基于实例推理技术(Case一basdeReasoning，CBR)的模具设计可以使设计者利用以往的设计经验，通过组合、修改以往的设计方案来构造新的设计方案;同时在现实生产中，己积累有许多模具零件的类型以及装配关系完全相同的模具族，可以成为新设计的基础6]I。cRB技术抛弃了以往对抽象的知识规则的构建和演算操作，直接借助己有实例来解决问题，通过对旧实例的证实和修正来达到对新模具的设计[7]。在基于实例推理系统中，以前的经验是以实例的形式按照某种组织结构保存于实例库中8]t，当要解决一个新问题时，通过相关属性采用适当的算法检索实例库，找出与新问题最相似的一个或几个实例，再修改实例来达到对新问题的解决[9l。在模具设计中应用CRB方法，利用计算机模具人脑在设计中的思维活动，完成了以往由设计师完成的任务，不仅充分利用了模具专家的设计经验，适合工程中的实际情况，也符合人类的思维习惯。同时，用这种方法得到的模具基于以前已经设计成功的实例，因此减少了新模具不能正常工作的可能性，并且缩短了开发周期。模具CAD发展现状和趋势模具CA。系统国内外发展概况模具CAD系统是随着以D技术以及现代设计理论与方法的发展而不断发展的，从最初的以二维图形技术为基础的系统发展到了目前以三维图形技术及特征构型为主要特点的阶段110，川。国外于20世纪60年代末开始模具以D研究，70年代初已投入生产中使用。如美国Diecomp公司于1973年研制成功计算机辅助设计级进模的PDDc系统[’21。该系统中已经包括产品图形与材料特性的输入:在输入的基础上，再进行模具结构类型选择，凹模排样、凸模和其他嵌件设计;最后绘制模具总装图和零件图以及NC编程。1978年，日本机械工程实验室研制成冲裁级进模CAD系统，该系统由产品图输入、模具类型选择、毛坯排样、条料排样、凹模布置、工艺计算、绘图等10个模块组成。进入20世纪80年代随着计算机技术的发展，使用模具CAD技术的厂家大大增加。在弯曲成型级进模和汽车覆盖件模具CAD系统中，应用了塑性成形模拟技术。代表是日本日立公司于1982年研制成弯曲级进模以D/以M系统，采用人工与计算机设计相结合的批处理方式。20世纪90年代出现了许多商品化CAD/CAM系统如Pro/E，SolidWorks等。由于我国计算机技术发展较晚，20世纪80年代才开始模具CAD研究。华中科技大学、机电研究院、上海交通大学等单位相继展开冲裁模系统的研究。20世纪90年代中期，华中科技大学的基于特征的设计的级进模CAD系统是这个时期的代表产口口口。模具CAO的发展趋势近年来，全球制造业正向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地[3]l。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将推动CAD技术的发展;网络技术应用的普及将在更大程度上改变我们的生活，改变制造业的模式。随着我国加入WTO，要求我们的产品要有创新性，并且具有更高的质量、更低的成本，并在更快的时间内提供给用户[4l1。作为产品制造的重要工艺装备，国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。(1)协同创新设计将成为模具设计的主要方向制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、产品设计、产品生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计充分理解产品设计的意图，在产品的设计阶段，模具设计也同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。另外，模具制造商需要的模具标准件一般都由模具标准件厂提供，最好在模具设计阶段就参照各类标准，充分利用模具标准件厂提供的数据进行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的CAD系统不一定相同，这就要求以D系统要具备协同的能力，能够随时交换上下游的数据，能够处理彼此的数据，数据产生及处理标准化。目前，模具制造商己经较广泛地采用数控加工技术。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程，相当一部分的模具制造商开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工以及基于快速原型的模具制造等方法。因为制造设备的丰富，制造信息的增加，今后的制造信息将不仅仅是数控编程加工的代码，更重要的是，从设计开始就考虑制造过程，即提供模具制造的工艺流程，其中不仅包含工艺表格、加工参数，还包括模具加工的夹具设计、加工的装夹过程及各工序的代码。各工序过程均进行仿真，并利用网络实现共享。(2)模具CAD技术的ASP模式将成为发展方向今天的模具行业己经成为高技术密集的行业。任何一个企业，要掌握全部先进的技术，成本都将非常高昂，要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。于是，模具CAD的APS模式就应运而生了，即由拥有各种专门技术的应用服务单位为模具企业提供技术服务。这样整个社会就形成了一个大的模具制造企业，按照价值链和制造流程分工，将制造资源最优发挥。应用服务包括如、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。近20年来，由于不断采用新技术，制造模具已经远不是人们印象中的“手工作坊”了。模具CAO系统的特点和优越性(1)模具设计的特点与传统的单个零件的设计不同，模具是多个零件的装配体，模具设计是一个极为复杂的过程，包括产品建模、工艺性分析、制定模具方案、选择模架、模具总装图设计、工作部件设计、辅助装置设计和零件详细设计等部分，要求最终能够生成总装图、部装图及模具零件图.模具造型的特殊性有以下几点:a.大多数模具是进行复杂零件加工的，模具造型较复杂。b，一般模具加工零件的工序比较少，大部分是一次成型，所以模具的外形必须要有加工零件的所有细节描述。C.模具设计的反复机率高，所以模具CAD几何模型应能反复更新并能及时修复。(2)模具cAD的造型特点[4]模具CAD造型技术是精确造型技术，可分为实体造型和曲面造型:a.实体造型技术对于结构简单的模具来说己经能够满足设计要求，但对于结构复杂、细节描述精度要求高的零件来说就显得不够，如在拔模面、面圆角过渡、型腔设计上受到了一定的限制。b.曲面造型技术是由不同的曲面构造特征，产生光顺的曲面模型。主要包括多曲面的等变圆角过渡处理技术、曲面自动修剪技术、曲面编辑、曲面分析技术和光顺处理等核心技术，它能辅助实体造型技术完成模具设计中所有细节描述的设计。曲面造型技术适合于外形复杂和细节描述精度要求高的产品的模具设计。(3)模具CAD的优越性[’“}模具CAD的优越性赋予了它无限的生命力，使其得以迅速发展和广泛应用。无论是在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，以D技术的优越性是传统的模具设计方法所不能比拟的。可提高模具设计质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人一机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。质量提高，可靠性增强，装修时间明显减少，模具的交货时间大大缩短。可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运行和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省。技术将技术人员从繁冗的计算绘图中解放出来，从事其他创造性的劳动。论文的研究内容系统地提出基于实例推理的模具设计的理论与方法，对CRB技术在模具设计上的应用进行了深入的研究。在理论研究的基础上，开发了基于实例推理的模具设计系统，有力地证实了应用CRB技术可以提高模具设计效率。本文研究内容主要包括:第一章绪论:概述了论文的研究意义，介绍了课题的来源与选题背景，简要的描述了CRB技术在模具设计中的应用，研究了模具CAD的国内外概况和发展趋势。第二章模具CAD系统总体设计:主要包括对模具CAD的流程分析，系统需求分析，以及体系结构的定制和功能模块的划分。第三章基于实例推理的关键技术:描述了基于实例推理技术，详细介绍了实例的表示，实例的检索策略以及实例的存储等一些关键技术。第四章基于实例的模具设计:介绍了模具实例的表示内容以及方法，并对模具实例的存储于检索提出了方案。第五章原型系统开发:介绍了UG开发平台和开发工具，对系统业务流程进行了描述。第六章结论与展望。对本文的研究内容进行总结和展望
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进入二十一世纪以来，中国汽车工业一直保持着持续发展的势头。上世纪九十年代以前，国内汽车工业的主导产品是货车，经过近十年的发展，出现了以轿车为领头羊的可喜格局。汽车工业重点发展轿车的战略转移，给装备制造业带来前所未有的发展机遇。各行各业中，与装备制造业关联最大的就是汽车工业。有关资料表明，美国机床的50%以上、工业机器人的60%以上用于汽车工业，因此美国成为汽车王国的同时，也成为机床生产大国。发达国家汽车工业的发展史无不证明这一点，汽车工业的发展提升了装备制造业特别是机床制造业，机床制造业的提升在技术与工艺上，支撑和保证汽车工业的繁荣。锻压机械作为机床制造业的重要部分与汽车工业的发展更是息息相关。本文仅以轿车典型金属板材冲压件和典型锻件为例，浅谈汽车工业对锻压机械的应用。 典型金属板材冲压件的工艺装备 在轿车的整车生产中，冲压、焊装、涂装和总装统称轿车生产四大工艺。据统计，在轿车的2000馀个零件中，按件数计算金属板材冲压件占40%以上，冲压工艺装备在汽车工业的地位可见一斑。当今轿车生产凸现车型个性化特点，令换型周期越来越短。轿车换型主要表现在车身形状和结构的变化，而与之相适应的是金属板材冲压件的千变万化。金属板材冲压件大致可分为三大类，即车身覆盖件、车身结构件和中小型冲压件。车身覆盖件和车身结构件是具有保持车身形状功能的零件，如车门、顶盖、侧围、行李箱盖等，是金属板材冲压件的主体。中小型冲压件在轿车中的分布较分散，如车轮、离合器、车用空调、微特电机等部件，都有大量的冲压件。研究轿车典型金属板材冲压件的工艺装备，毫无疑问地要将车身覆盖件的工艺装备作为龙头对待。 金属覆盖件的工艺装备 自车身覆盖件工业化生产以来，机械压力机始终是其装备主体，典型的组合是一台双动机械压力机与数台单动机械压力机组成的冲压生产线。冲压生产线的形式虽然一直被普遍采用，但其内涵却不断变化。首先是随着单机自动化水平的提高，自动快速调整技术及自动快速换模技术的应用，增强了冲压生产线的柔性化程度；其次是冲压生产线的结构形式不断改进，由人工上下料的流水生产线发展为半自动冲压线和自动冲压线；其三，更具技术进步意义的是，多工位压力机进入冲压生产线，以及激光加工与冲压加工相集成，组成广义的冲压自动线。 图1 多工位压力机中国锻压机械行业在车身覆盖件工艺装备方面的进步是有目共睹的。通过“八五”以来的科技攻关，锻压机械行业的自主开发能力明显提高了。在此基础上，有关企业通过引进德国舒勒、美国维尔森、日本小松等着名公司的设计制造技术，或采取与国外厂商合作生产的方式，为中国轿车生产企业提供了几十条冲压生产线，并在国际市场中占有一席之地。 当前，车身覆盖件冲压技术的快速发展令人瞩目，主要表现在液压机的加盟、多工位压力机的使用和柔性化技术趋于成熟这三方面。 如前所述，机械压力机是冲压生产线的主体，长时间里没有其他装备能动摇其霸主地位。然而，随着液压机某些关键技术的突破，液压机在冲压方面的优势和潜能得到充分发挥，生产率明显提高，以及行程同步、与传送装置连锁等问题的圆满解决，产生液压机作为冲压生产线主机的趋势。当然，这并不意味着液压机将取代机械压力机，虽然冲压生产线可以全部采用液压机，也可以液压机与机械压力机混排使用，但机械压力机作为主机组成的冲压生产线毕竟仍是主流。 早期较广泛使用的冲压生产线，由一台双动机械压力机与数台单动机械压力机组成，两者之间设置一个工件翻转装置。多工位板料自动压力机的出现，以其一次行程进行多工序加工、结构紧凑、生产效率高等特点，倍受汽车工业的青睐。多工位压力机作为主机用于冲压生产线，比单机使用的难度大得多，必须解决驱动系统、传送系统以及检测系统等一系列技术问题。近年来，随着以上技术难题的逐一解决，多工位压力机作为主机进入冲压生产线才成为可能。 图2 串联压力机生产线柔性化技术趋于成熟，是轿车车身覆盖件生产最重要的技术进步。首先，组成冲压生产线的设备的数控化，奠定了冲压生产线自动化的基础。而柔性传送技术、机外仿真技术、脱机编程技术的日臻完善，特别是包括模具自动仓库、模具自动识别与提取、模具工作参数自动调整等功能的模具系统实用化，标志着车身覆盖件柔性化技术已趋成熟，使大型覆盖件的“个性化”生产、按定单生产和“准时生产”成为可能。 柔性冲压自动线问世，表示柔性化技术发展逐渐完备。柔性冲压自动线的基本结构，仍是一台双动压力机与数台单动压力机串联布置。在双动压力机之前有拆垛装置，由上料车、液压顶升器、磁力分层器、真空吸盘提升器、双料检测器、磁力辊道、双料排除器、清洗涂油装置和送料装置组成；双动压力机与单动压力机之间有上下料装置，包括下料器、翻转装置、传送装置和上料器；单动压力机之间的上下料装置，由下料器、传送装置和上料器组成；最后一台单动压力机之后是码垛装置，由下料器，传送装置和码垛车组成。此外，自动快速换模系统、自动快速调整系统、故障检测系统以及废料排除与运输系统都是必不可少的。由于对机器人技术、微电子技术和液压技术的充分应用，不仅实现了冲压过程的自动化，而且带来生产组织的柔性化。 大型多工位压力机自动冲压生产线代表了先进的组合方式，应当特别关注。大型多工位压力机的不断完善和轿车大型覆盖件生产的需求，促进了大型多工位压力机自动冲压生产线的发展。较原始的组合是，由一台双动拉伸压力机与一台单动大型多工位压力机组成，二者之间配备一套翻转装置和同步装置，在一定程度上提高了生产节拍，并减少占地面积。第二代生产线的配置大为简化，一台带双动拉伸工位的多工位压力机在其前后分别配备了拆垛装置和码垛装置，便组成了一条自动冲压生产线。此类多工位压力机多为四柱三滑块结构，第一滑块下的第一工位是双动拉伸工位，其馀工位为单动冲压工位。由于拉伸工位采取了反向拉伸的方式，从而避免了工件的翻转，因此不需要翻转装置，使生产率进一步提高、占地面积也减少了。带数控液压气垫的大型多工位压力机的出现，摒弃了传统的双动拉伸工艺理念，真正将拉伸与其他冲压工艺组合到一台压力机上完成。自动冲压生产线的硬件组成仍是一台主机配备拆垛装置和码垛装置，主机是带数控液压气垫的多工位压力机，而数控液压气垫是其技术核心。数控液压气垫通过四角控制，可调节拉伸工作的压边力，从而实现单动深拉伸。采用数控液压气垫使单动压力机代替传统的双动压力机，不仅简化了压力机的结构、取消了翻转装置，且实现了压边力的优化控制、提高拉伸件的质量、降低工件的废品率。 中国汽车工业对设备需求呈现长期多样性的局面，因此大型覆盖件的生产工艺也是多种多样的。随着技术发展的进程，众多企业已经或将要把人工上下料的流水线改造为半自动冲压线和自动冲压线，但使用柔性冲压自动线的企业仍为数不多。大型多工位压力机自动冲压生产线由于造价昂贵及技术方面的问题，在国内推广使用尚待时日。目前，中国锻压机械行业不仅能够自主提供传统配置的冲压生产线、半自动冲压线和自动冲压线，而且具有提供柔性冲压自动线和大型多工位压力机自动冲压线的能力。 钢板成型车轮的工艺装备 在结构上，轿车车轮主要分为组合式车轮和整体式车轮，从材质上分则有钢板成型车轮和铝合金车轮。当前，组合式钢板成型车轮占有相当重要的位置，短期内不会出现整体式铝合金车轮一统天下的局面。组合式钢板成型车轮主要由轮辋和轮辐组成，轮辋与轮辐的生产工艺一直备受关注。现时，生产轮辋的工艺方法大致有两种，一是滚压生产工艺，二是旋压生产工艺；生产轮辐的工艺方法主要有两种，即冲压成形工艺和旋压成形工艺。 滚压工艺生产轿车轮辋的自动生产线的典型配置，按工艺性质可分为三部分：第一部分包括自动开卷机组、校平剪切机组，将卷料制备成加工轮辋的定长板料；第二部分包括卷圆机组、焊接及焊缝清理机组、倒角及扩口机组，将前工序的板料卷成轮辋所需的环形毛坯；第三部分包括滚压成形机组（通常由三台滚压成形机组成）、精整扩径机组，将环形坯料滚压成成型轮辋。滚压工艺的优点是生产率高，国外此类自动生产线的生产率一般为800-1200件/小时。 旋压工艺生产轿车轮辋的优点是，通过有效控制金属的塑性流动，可加工出变截面等强度轮辋，以提高轮辋质量。可是，旋压工艺存在生产率低的缺点，国外典型生产线的生产率通常为200-250件/小时，因此不适于大批量生产轮辋的企业。比较常见的做法是，利用旋压工艺具有的柔性化特点，用于新产品开发和小批量轮番生产。旋压工艺轿车轮辋自动生产线的配置，第一、第二两部分与滚压工艺相类似，第三部分旋压成形机代替了滚压成形机。 冲压成形生产轮辐的工艺比较间单，早期采用多台单工位压力机分序成型的方法，后来采用多工位压力机在一台设备上连续完成。冲压成形的轮辐等厚壁、重量大，不能满足轿车高速行驶的需要，而且材料利用率和车轮寿命都较低。旋压工艺可获得变厚壁等强度结构轮辐，不仅提高了材料利用率和车轮寿命，而且增加轿车高速行驶的安全性和可靠性。旋压成形生产线的典型工艺包括落料、强力旋压、修边、冲孔等工序。旋压成形生产线的主机是数控旋压成形机，第一滚轮对坯料预旋压完成布料，第二滚轮将壁厚旋压至预定值。 中国轿车车轮的生产工艺装备比较落后，滚压工艺与旋压工艺均有极大的发展空间。从国外的发展趋势看，旋压工艺虽然有生产效率低的缺点，但其加工精度高、可生产变截面等强度轮辋和轮辐、制件刚度大回弹小等优点仍不容忽视，特别适合新产品开发和中小批量生产。随着旋压工艺生产率的不断提高和控制技术的日臻完善，在车型变化周期越来越短的今天，人们可能将重新审视对旋压成形工艺的评价。 典型锻件的工艺装备 汽车工业是锻件生产企业最重要的用户，因为大约60%以上的锻件为汽车工业应用。与机械工业相比，汽车工业更注重锻件的精度、锻件细微结构和中空部位的成型以及最大程度的减轻重量。由于锻件的高强度和高可靠性，轿车的重要零件一直采用锻件作毛坯，典型锻件有发动机的曲轴、连杆，变速箱的齿轮、轴类零件，操纵系统中的轮架、拉杆、转向节零件等。轿车典型锻件的锻造可分两大类，即普通模锻和特种模锻。普通模锻采用小飞边、无飞边工艺在锻锤和热模锻压力机上进行，特种模锻采用楔横轧工艺、摆动辗压工艺和径向锻造工艺。 发动机连杆锻造工艺装备 轿车发动机连杆锻造工艺主要有两种，一是采用热模锻压力机生产线，二是采用电液模锻锤生产线。前者适用于大批量生产，后者则适应中小批量、多品种生产方式。热模锻压力机生产线的基本组成是，棒料库、棒料自动排列和送进装置、感应加热炉、出料装置、棒料剪切机构和热模锻压力机等。热模锻压力机生产线采用一模两件的锻造工艺，生产率可高达800-1200件/小时，材料利用率为95%以上。热模锻压力机生产线虽然有经济技术方面的优势，但受投资大、专业化程度高、模具制造和维修费用高、必须有70%以上的开动率等因素的制约，使许多生产厂家望而生畏。电液模锻锤生产线生产轿车发动机连杆锻件，采用一模一件的锻造工艺，将棒料剪切成坯料后加热再进行锻造。电液模锻锤生产线的基本组成是，棒料剪切机、感应加热炉、送料装置、楔横轧机或辊锻机、电液模锻锤、切边校正机等。随着控制技术的发展，电液模椴锤可控制和调整打击能量、打击次数、打击间隔时间等工艺参数，以最佳打击力满足锻件成形的能量要求，不仅能提高锻件的质量，而且延长了模具的寿命。虽然电液模锻锤生产线的生产率通常只有热模锻压力机生产线的二分之一左右，但其投资只相当于后者的三分之一，组织生产十分灵活，故深受中小批量生产规模厂家的青睐。 轿车发动机连杆锻造的技术发展趋势是，提高锻造生产线的机械化、自动化水平和采用新的锻造工艺方法。显而易见，提高锻造生产线的机械化和自动化水平是业内人士的共识。采用机械化上下料装置、机械化传送装置、机械手和自动控制技术对流水生产线进行技术改造，减少人工操作环节、实现自动化或半自动化生产，是目前发达国家的普遍做法。新锻造工艺方法的尝试有两种，一是粉末锻造工艺，即将金属粉末烧结的坯料加热后进行模锻成形；二是在多工位自动热镦机上高速锻造成形。前者的优点有锻件重量偏差小和能生产形状复杂锻件等，特别适合于动平衡要求高的高级发动机，为诸多生产厂家所采用；后者因经济批量的门槛值过高和设备过于昂贵而难以被厂家接受。 圆盘齿坯锻造工艺装备 圆盘齿坯是轿车盘类锻件的典型代表，由于数量大，要求采用高精度、高效率、低成本的工艺方法生产。早期的生产工艺采用锻锤、机械压力机、螺旋压力机或热模锻压力机为主机，将棒料剪切成坯料后加热，分几个工序完成，生产效率低、锻件精度底、加工馀量大、材料利用率低。自从出现毛坯精化的理念后，高速热镦机自动生产线成为生产圆盘齿坯最理想的选择。高速热镦机自动生产线的典型配置为料架、自动上料装置、感应加热炉、滚轮式送料机构和多工位高速热镦机。加热的棒料进入高速热镦机后，依次完成毛坯切断、整形、预锻、终锻、冲孔等全部工序，锻件在各工位之间的转送由机械手自动完成。高速热镦机自动生产线可实现真正的毛坯精化，锻件的尺寸、形状接近机加工零件，提高材料利用率并节省机加工工时，锻件具有更理想的金相组织和机械性能，生产率是普通锻造方法的数倍甚至十倍，其综合经济效益是十分显着的。 齿轮轴锻造工艺装备 轿车齿轮轴是变速箱的重要零件，是典型的轿车轴类件，具有细长和多台阶的特点。生产轴类件的传统工艺是在模锻锤或热模锻压力机上模锻，但这种工艺生产出的锻件精度低、材料利用率低、加工馀量大，楔横轧工艺的出现有效解决这一难题。楔横轧工艺是高效、节能、节材的新技术，加热的棒料进入楔横轧机，楔横轧模在一个工作循环中对金属连续挤压分布，形成满足形状和尺寸要求的阶梯轴锻件，而且可以用管材作坯料生产空心轴锻件。由于楔横轧工艺适合加工对称零件，因而往往将一对零件对称布置设计模具，使工艺性和生产率双受益。楔横轧工艺的特点是，一次行程可获得一个或一对零件，生产效率高；金属连续变形、变形力小、模具寿命高；锻件尺寸精度、高加工馀量小、材料利用率高。楔横轧自动生产线的构成比较简单，通常由自动上料装置、感应加热炉和楔横轧机组成。楔横轧机有两辊式和平板式的结构形式，平板式楔横轧机利用机械或液压驱动，两块平板式模板作直线往复运动搓轧坯料；两辊式楔横轧机的模具是一对轧制辊轮，毛坯在旋转的轧辊中成形。前者的优点是结构简单、调整方便、模具造价低廉、锻件精度高；缺点却是行程受限、变形程度小、有空程、生产效率低；后者的结构紧凑、可实现连续生产、生产效率高，缺点是模具制造困难、锻件精度较低。 纵观中国汽车工业的锻压机械应用情况，冲压工艺装备的水平高于锻造，表现在工艺及装备的先进性、生产线的自动化及柔性化程度、集约化生产水平等诸多方面。虽然国内锻压机械行业可以为汽车工业提供几乎所有的冲压与锻造装备，但毋庸讳言，中国锻压机械行业的水平和实力在国际市场上还不算是强者。锻压机械行业在汽车工业中的地位，既取决于锻压机械行业的技术进步和结构调整，也取决于汽车工业的发展战略与市场前景。
好好学习 天天向上。
汽车涂装技术及工艺【摘 要】当今社会汽车工业高速发展，汽车涂装作为汽车生产与维修工艺中重要的一个环节，也在各方面快速发展。但在重视可持续发展的今天，节能环保成为涂装工艺中一项重要指标。本文介绍了当前汽车涂装的操作工艺和一些新技术，以及涂装作用和汽车涂装的材料进行了分析。在汽车产业高速发展的21世纪里.，汽车维修行业更是备受关注。近年来，我国汽车维修企业在轿车钣金修复和整形过程中运用的技术、工艺、材料和设备都较以前有了很大进步，但在基础涂装工艺方面却还显得有些滞后。特别是在防锈措施上方法不是很多,许多只依赖于刷涂防锈漆。这样往往导致在焊接处及修复结合面等部位过早锈蚀，从而降低汽车局部车身的使用寿命，甚至还会影响到整车的安全性。作为一名从事与汽车涂装相关的人来说，他对汽车涂装有着自己独特的见解。从以前的纯人工作业，到现在的半机械化操作以及行业今后的发展趋势，都应有一个全面的认识。不论是从涂装的材料方面还是技术、操作工艺、以及涂装的作用等来讲，其目的均是为了使汽车的车身外表更具有艺术性、提高它的商品价值和使用时间。下面就以我个人的观点来说说汽车涂装的作用、和操作工艺以及汽车涂装的材料发展状况。21世纪被称为面向环境的新世纪，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是涂装技术发展的主题。本文阐述了有关汽车涂装技术的常识，探讨了汽车油漆标准工艺流程，并提出了汽车涂装过程中注意事项。一、汽车涂装作用（1保护作用——由于汽车特殊的使用环境：风吹日晒、雨淋石击，要求汽车有一定的防腐性能和使用寿命。（2）装饰作用——由于汽车不停地穿梭在公路、在城乡，人们希望它能给生活带来色彩斑澜，希望汽车美观舒适、色泽诱人。为此汽车涂装就要进行现代化大规模集约化生产，就需要投入大量人力物力建造并管理好现代化大规模涂装生产线（3）特殊标识——通过给车身喷涂不同的油漆颜色，人们便可轻松的辨认出不同颜色的汽车各代表着什么用途。比如：医用车是以白色为主色，加上一个红色的“十 ”字符号，而消防车则是采用全红色涂料涂装而成。（4）特殊作用——由于汽车的具体用途不同，所以在涂装时要考虑这辆车是做什么用。比如：用于运输粮油或是牛奶的必须是要无毒的；运输酸碱物时，一定要防腐蚀。二、汽车涂装工艺汽车涂装工艺，一般可分为两大部分：一是涂装前金属的表面处理，也叫喷涂前处理技术；二是涂装的施工工艺。表面处理主要包括清除车辆表面的油污、尘土、锈蚀、以及进行修补作业时旧涂料层的清除等，以改善工件的表面状态，为下一步作业打下基础。其前处理具体包括，根据各种不同车辆受损情况对车身板件表面进行机械加工和化学处理。如磷化、氧化和钝化处理。1、表面处理工艺 表面处理是防锈涂装的重要工序之一。防锈涂装质量的好坏与表面处理的方式和质量有着很大的联系。据相关资料介绍说, 涂层的使用寿命受 3个方面因素影响：（a） 表面处理 , 占 60%; (b) 涂装施工 , 占 25%; (c) 涂料本身质量 , 占 15% 。薄板冲压件的表面处理称一般用化学表面处理，工艺流程为 : 预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面调整→磷化→冷水洗→热水洗→纯水洗→干燥。上述的薄板件前处理工艺过程也可根据薄板冲压件的油、锈情况作适当调整 , 或不用酸洗工序 , 或不用预脱脂工序。而脱脂和磷化是化学处理工艺中的关键工序 , 这两道工序直接影响工件化学处理的质量和防锈涂层的质量。在表面处理作业中，打磨这一项对最后的质量影响十分大。特别是早期的传统作业---人工水磨，水磨后残留在板件的水分可导致多项油漆缺陷，所以现在行业里取而代之的便是干磨作业。干磨在现在的行业中已经占据了很大的位置，因为他和传统的水磨相比有着明显的优势。比如：工作效率可以提高40%--60%左右；因为干磨不会产生废水，所以对环境的污染很明显要比水磨的轻；员工的劳动强度也减轻了许多；车辆的返修率以及涂膜的质量等均要好于水磨。比如干磨不会由于有残留在板件中的水分而导致漆膜起泡、长痱子、鱼眼、底材生锈等缺陷。干磨工艺在现有的4S店已经得到普遍的推广，所以干磨技术的推广是行业发展的必然趋势。有关工艺参数和相关辅助设备也是影响表面处理质量的不可忽视的因素。2、面漆喷涂工艺（1）整车修补涂装：整车修补涂装是汽车美容修补施工中最有代表性、最为全面的涂装工艺。它的关键是要保持有湿边，同时应尽量减少水平表面上飞漆，以防止漆雾沉积到已干的部位而造成砂状表面。在整车涂装程序中，首先喷涂车顶，然后是发动机前盖和侧面等，这样在尽量减少水平表面上飞漆的同时总能保持“湿边”，可以防止飞漆落到已干区域而产生砂状表面。如果有可能，选用下吸式喷漆室较好。这时由于有气流从车顶流向车底，雾形有所不同。(A) 车顶的喷涂。在车顶与风挡玻璃、后窗交界处采用带状涂装法进行涂装。首先从靠近漆工的车边缘的地方开始喷涂。尽可能保持枪与车顶表面在15~20cm左右等距，从左到右，再从右到左进行喷涂，喷成中等湿度（每层走枪都是从车顶的边缘开始）。由于修补施工时多采用重力式或虹吸式喷枪，受喷枪杯的影响，喷枪的俯角受到一定限制（要尽可能保持垂直，不要把喷枪拿歪）。每层扇幅重叠覆盖面为50%或65%的方法从边缘向中心喷涂，一直喷涂到可以看见明显柔和的光泽时为止。(B) 发动机前盖的喷涂。首先用粘尘抹布把表面擦拭干净（注意：不得采用气枪来消除表面，以免前盖上灰尘吹到刚刚喷过涂料的车顶上）。采用带状喷涂法喷涂风挡玻璃与前盖交界处（在前盖边缘最好不要采用带状喷涂法），扇幅重叠覆盖50%或65%。每层都从边缘到中心进行喷涂，随后中另外一边，从中心开始往边缘移动进行喷涂，每层扇幅的覆盖约10cm。(C) 后盖的喷涂。用粘尘抹布擦干净表面，要准备足够的涂料，避免喷涂中途涂料用完而造成色差。采用带状喷涂法，沿后窗玻璃的底边喷涂一遍，两层扇幅之间覆盖约。随后换到另一边，从中心开始向边缘移动进行喷涂。在整个喷涂过程中，50%或65%涂层要湿，走枪速度要快。每层扇幅的覆盖约10cm。（D）侧面的喷涂。和粘尘抹布擦拭表面，备足涂料，由于汽车侧面较长，需要采用分段喷涂法。在适合于漆工走枪的距离处采用带状喷涂法垂直向直喷涂一层，以此分隔成段。在这一段内从底部或顶部开始走两道枪，先从左到右，再从右到左，采用一道喷涂法继续喷涂下去。每一道枪之间扇幅覆盖50%，直到这一段表面全部被喷涂覆盖完毕。接着转移到下一段，也是先采用带状喷涂法垂直向下喷一枪，划出第二段。重复上述操作，喷涂第二段，如此重复直到该侧面全部喷涂完毕。（2）整板修补涂装：汽车车身的某一部分，如前盖、车门、后盖等整板大面积的涂层遭到破坏时，就要进行整板修补涂装。一般可能出现两种情况：其一是在板面上没有大的变形或裂痕，只需要对整块板面进行面漆涂装；其二就是板面被破坏，需要整修后面再安装到车身上。前者可以在车身清洗后，涂抹封闭隔离漆，再直接喷涂面漆；后者必须在车身清洗后进行除锈、防腐涂底漆、刮腻子填补凹凸不平之处，喷涂中间漆、封闭隔离漆后，才能喷面漆。整板修补与整车修补不同。整车修补时，面漆的颜色不作重点考虑，因为只要保持整车颜色的一致性，与客户指定的颜色色号相符即可。而整板修补必须考虑到这块的颜色与车身上其他部位原厂漆的色差问题，所以，在进行整板修补之前，必须将修补漆的样板与车身上其他原厂漆的部位进行严格比色，待正确无误才能正式开始涂装。三、汽车涂装材料汽车车身面漆是车辆最外层的涂层，它是车辆外观装饰及防腐的直接反映，一般都希望汽车涂层具有极好的光泽度。光泽的优劣除与汽车车身外形设计、车身加工的外表精度以外（如一般感觉圆弧面或凸出面的光泽较平面要好），还与选用的涂料与表面涂层的配套工艺有关。必须进行精心的涂装设计和具备良好的涂装环境条件，才能使表面涂层有优良的装饰性。同时，因为汽车涂装属于高级保护性涂装，所以面漆涂膜必须具有优良的耐腐蚀性、耐候性和耐崩裂性。要想得到色泽鲜艳、光亮度好、防锈能力强的油漆表面，涂料的质量是不可轻视的。在20世纪20~30年代，汽车漆料是比较单一的品种——硝基纤维素涂料。到了20世纪50年代中期，开始使用醇酸树脂涂料。20世纪60年代中期，热塑性两烯酸树脂涂料在国外开始大量进入市场，取代硝基纤维素涂料而成为汽车修补涂料的主导产品。20世纪70年代中期，一系列双组份涂料开始进入市场，如硝基纤维素丙烯酸异氰酸酯、丙烯酸异氰酸酯等。目前丙烯酸聚氨酯树脂涂料、聚酯聚氨酯涂料已在国内外作为汽车修补的主导产品。由于行业的不断发展，当今的涂料品种已是满目琳琅，今后涂料还会有什么样的发展趋势呢?近年来，水性漆的出现使的汽车涂装这个行业又有了一个新的发展方向。首先来说说什么是水性漆，它有何特点呢？水性漆是以水为分散介质，以特殊水性树脂为基料，配以高科技合成的特种助剂，采用新工艺精制而成。水性漆是涂料工业的革命性换代产品。与传统的油性漆相比，水性漆无毒、无味、不燃烧，不用稀料稀释，无需额外的劳保费用，是国际上公认的绿色环保产品。 作为涂装行业里的新型产品，那么它与油性漆比它的好处也就很明显了：1. 环保：水性漆为无公害产品，在生产过程中无废渣、废气、废水排放，不存在环境污染。在使用中无毒无味，无苯系物，重金属含量大大低于国家环保限量标准，对人体无危害，是保护生态环境的新一代绿色产品。2. 经济：水性漆涂刷面积是一般油漆的两倍以上；水性漆防锈漆可直接在锈层上涂刷（需去浮漆和油污）。3. 安全：阻燃、防爆，水性漆可在常温、常压下进行生产、运输、储存和使用。4. 快捷：水性漆漆膜干燥速度快，在常温下是普通油漆的1/5。5. 方便：水性漆直接用自来水稀释即可，施工方便、安全，施工后的工具、设备极易清洗。综上所述，未来的汽车涂装在不断地提高涂膜耐蚀性、抗石击性及装饰性同时，也一定朝着环保、节能的方向发展。因为干磨工艺的突出性能，我相信今后行业所用的干磨将会越来越普遍，利用干磨的优势带给行业的最大利益。随着汽车市场竞争的不断加剧和汽车制造、修理技术的日益更新，基础涂装工艺已经引起了汽车制造商和维修服务人员的高度重视。种类繁多、规格齐全和功能良好的涂装材料，无疑会进一步促进维修质量的提高，促进汽车使用寿命的延长
手机上盖注塑模具设计（Nokia）PROE论文编号:JX457 有图纸。有开题报告，答辩稿，说明书字数:13321.页数:43 前 言一、本次设计的任务本次的设计是大学生涯的最后一次综合性的课程设计；是我们对大学四年所学专业理论知识和技能的一次综合性训练。模具设计是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺方案，在进行的比较中需要考虑的内容包括对塑件成型工艺的分析，如何确定分型面、型腔数目以及选择注射机型号。确定模具的总体结构、型腔、型芯的结构，同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造的经济性；浇注系统的设计，确定浇口形式及位置大小；确定主流道，分流道和冷料穴的形式及尺寸；脱模机构的设计，脱模力的计算；模架的确定；侧向分型及抽芯机构的设计，导向机构的设计，冷却系统的设计。 二、设计要求 1、在设计过程中要理论联系实际，扎实的掌握理论基础知识，以便灵活应用解决实际问题。 2、在设计过程中要不断地修改，拟定几种方案以便进行比较，在保证塑件使用要求和外观精度的基础上尽量采用简单的模具结构。 3、在设计过程中要不断地查取有关的设计资料，在努力采用以前的模具结构的基础上要进行大胆、稳重的修改，以便设计出有新颖的模具。、 4、设计中遇到的问题要多与指导老师交流，要合理、认真、独立地完成。 5、设计中应尽量采用标准件，这样就可以减少模具的制造难度。任务书 设计课题 本次毕业设计的题目是：手机的塑件注射模。技术要求：1、制件无缩瘪、气泡等缺陷。2、本件与底壳配合。3、材料为：ABS 二、课题设计要求 1、测量及绘制塑件图（要求用PRO/或UG）进行产品的造型。 2、分析塑件结构，确定模具总体结构方案。 3、绘制型腔、型心分模图（三维造型）。 4、模具总装配图的装配方案 5、非标准零件图。 6、编制型腔、型心等成型零件的制造工艺。 7、模具的装配方案说明。 8、设计说明书。摘 要 本次毕计业设的题目是：手机上壳的塑件注射模。本次设计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是否有抽芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。最后绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程卡片。 关键词：分型面、浇口、型腔，型芯，镶块，脱摸力,潜伏浇口。 Abstract :This graduate that design is:The movetelephone that shout the Battery door injects the design primarily passeses to piece viability assessment for request for of shape, size and its accuracy coming proceeding injecting type piece the wall for of type craft primarily including the piece is thick, slope and circle angle and whether to have core-pulling or not the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface, type the number, gate the form, place the size;The among them and most important is a certain type core and the construction of the type , for example adopt the whole the type of type still , and their fixed position and tight way of .In addition and still analyzed the molding tool to suffer force, mold that design that the design of the pattern draw mechanism, match the design etc. to lead to the mechanism, cooling draw the production that complete molding tool assemble the general drawing sum the soil and establishment of prinipal molding tool parts type zero the parts process the craft process the card. Key phrase: parting line,the gate, cavity,core,mold insert, ejection force,submarinegate.目 录前 言 2一、本次设计的任务 2二、设计要求 3任务书 3一、 设计课题 3二、课题设计要求 4摘 要 4Abstract 5概 论 6第一章 塑件分析 7第二章 塑件材料的成型特性与工艺参数 7第一节 塑件材料的特性 8第二节 成型特性 8第三节 工艺参数 8第四节 塑料制件的结构工艺性 10第五节 塑件在模具中的位置 11第三章 设备的选择 11第一节 最大注射量 12第二节 注射量的校核 12第三节 塑件在分型面上的最大注射量与锁模力的校核 13第四节 注射压力的校核 13第五节 开模行程的校核 13第六节 注射机的技术规格 14第四章 分型面与浇注系统的设计 15第一节 分型面的设计 15第二节 主流道的设计 16第三节 分流道的设计 17第四节 浇口形式的选择 17第五节 排溢系统的设计 18第五章 成型零件工作部分尺寸的计算 18第一节 成型零件的结构设计 18第二节 成型工作零件的工作尺寸 18第三节 成型零部件的强度与刚度计算 24第六章 模架组合的选择 26第七章 合模导向机构的设计 27第八章 推出与复位机构的设计 29第一节 推出机构的组成 29第二节 推出机构的设计原则 30第三节 简单推出机构 31第九章 侧向分型与抽芯机构设计 34第十章 冷却系统的设计 41总结 41致 谢 42参 考 文 献 42以上回答来自:
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平面设计，3D效果图制作，3D建模，CAD室内设计等项目。硬件方面：可涉及通信，电子，控制，交、直流电机控制，步进电机驱动，单片机（51，arm，avr，凌阳）机械类的毕业设计等。从文化方面入手的话，可以考虑写中外文化的差异或对比。可以通过它们的语言文化来着手，也可以是从它们对待某些事情时处理方式的不同来写。等等
冲压模具设计中对机械运动的控制和运用 摘要：在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。摘要：在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。 关键词：冲压模具设计 机械运动 控制 灵活运用 1.引言 本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。 2.冲压过程中机械运动的概述 中国塑料模具网 冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。 机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。 既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。 冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。 3.冲裁模具中机械运动的控制和运用 冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。 按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。 对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。 有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。 对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。 4.弯曲模具中机械运动的控制和运用 弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。 有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。 值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。 并非完整、准确，仅供参考，请自借鉴。 希望对您有帮助。补充：实习报告参考：
平面设计，3D效果图制作，3D建模，CAD室内设计等项目。硬件方面：可涉及通信，电子，控制，交、直流电机控制，步进电机驱动，单片机（51，arm，avr，凌阳）机械类的毕业设计等。从文化方面入手的话，可以考虑写中外文化的差异或对比。可以通过它们的语言文化来着手，也可以是从它们对待某些事情时处理方式的不同来写。等等
冲压模具设计中对机械运动的控制和运用摘要：在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。关键词：冲压模具设计，机械运动，控制，灵活运用1.引言本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。2.冲压过程中机械运动的概述冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。3.冲裁模具中机械运动的控制和运用冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。4.弯曲模具中机械运动的控制和运用弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。5.拉深模具中机械运动的控制和运用拉深工艺的基本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触，并继续下降，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉深运动。卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉深件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉深件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉深件底面的平面度。拉深复合模设计合理，可以很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。另外，有些装饰品和日用品的拉深件需要有卷边（或滚边）工序，模具设计中也用到了滚轴结构，所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小，不容易擦伤工件表面。对那些需要在马达中旋转的拉深结构件,切边的高度、跳动度等要求相当高，需要在模具中设计特别的旋切结构，利用旋转（切）运动修边，不仅能保证切边的尺寸精度高，甚至切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得一提的是，此旋切结构在实际设计改良后，已经非常易于模具加工制作，并且已运用于连续拉深模具当中。6.连续模具中机械运动的控制和运用连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉深等冲压工艺，因而其冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的基本运动模式，对连续模具中运动的控制，应分成各基本工艺分别进行控制。通常连续模具要求不断加快冲压速度，提高生产效率，有些形状较复杂、较特别的冲压件，其冲压运动较费时，在连续模具设计中可以分解成效率较高的冲压运动。例如，工程膨胀螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动分解为两侧90度圆弧弯曲～中间60度圆弧弯曲～整体抱圆～圆度校正四个工序，不仅提高效率，亦能保证冲压件圆度。需要特别指出的是，连续模具因为在实际生产中还牵涉到送料机、吹风装置等，在设计中应充分考虑到这些因素，让冲床、模具、送料机和吹风装置的运动在时间上配合好，连续模具才能真正顺利生产。7.结束语尽管各种工艺的基本运动原理是不同的，但是也有共同点，就是卸料板（或滑块）的运动是重要的控制因素。实际上，在模具设计当中，产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的基本运动那样简单，应当要根据具体情况对产品工艺作好运动分析，再据此作进一步的设计。在对产品工艺运动作分析时，应主要考虑其必要性、时间性、可行性，还应具有创造性。必要性是指运用基本运动原理判断需要那些运动来实现产品工艺；时间性是指所需各项运动的先后顺序；可行性是指能否通过结构设计和力学设计来实现所需运动；创造性是指在前述运动无法被实现或运动无法完全实现产品工艺的情况下，要善于大胆采用新方法去努力实现产品工艺，也就是前面所说的对机械运动的灵活运用。 冲压过程存在多种多样的机械运动，而各种机械运动对冲压工艺实现与冲压件品质的影响也各不相同，因而在冲压模具设计中对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质具有重要意义。
防护罩的模具设计与制造论文编号:JX106 带设计图,字数:9996.页数:33 中文摘要随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑料的重要条件。特别是近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需要形状的零件或制品，这种专用工具统称模具。模具在国民经济中所占据的地位日益显著，可以说人类的衣、食、住、行，没有拿一方面离得开模具。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。随着我国国民经济的迅速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。模具工业不但在国民经济中占据重要地位，在世界市场上也是独树一帜。世界模具市场总体上供不应求，市场需求在600到650亿美元。如今，模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业。模具按制造的产品分类，可以分为塑料模具（又分为注塑模具、铸压模具和吹塑模具）、冲压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，尤以注塑模具和冲压模具用途广、技术成熟、占据的比重大。本文以防护罩的模具设计为例，详细论述塑料的工艺特性、ABS塑料的工艺参数、型腔和型芯的结构形式、模具的机构设计、模架的选择原则，力求做到理论联系实际和反映国内外先进水平。关键词：塑料特性、型芯和型腔结构、模具结构、标准模架 Shields mold design and manufacture English Abstract...............省略目 录前言----------------------------------------------------------------------1第一章 塑料成型工艺--------------------------------------------------4 1. 1 塑件的成型工艺分析------------------------------------------------41. 2 ABS塑料的材料特性-------------------------------------------------41. 3 ABS塑料的成型特性-------------------------------------------------51. 4 ABS塑料的成型工艺参数---------------------------------------------5第二章 设计方案及参数的确定----------------------------------------72. 1 注射机的选用------------------------------------------------------72. 2 型腔数目和分布----------------------------------------------------82. 3 选择分型面--------------------------------------------------------9第三章 模具的结构设计-----------------------------------------------103. 1 确定型腔和型芯的结构形式-----------------------------------------103. 2 浇注系统设计-----------------------------------------------------123. 3 机构的设计-------------------------------------------------------163. 4 注射模标准模架的设计---------------------------------------------213. 5 注射模排气系统的设计---------------------------------------------25 第四章 注射模的设计结果参数---------------------------------------27小结和致谢--------------------------------------------------------------33参考文献----------------------------------------------------------------35模具装配图和零件图以上回答来自:
我只有注塑模的