1893_倒速轮 锻模和切边冲孔复合模设计
1893_倒速轮 锻模和切边冲孔复合模设计,倒速轮,锻模,以及,切边,冲孔,复合,设计
毕业设计 文献综述院 ( 系 ) 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 刘 长 征 指 导 教 师 李 齐 德 2012 年 03 月 10 日 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 1 页1模具的现代化应用1 绪论在现代机械制造业中,模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业, 许多新产品的开发和生产, 在很大程度上依赖于模具制造技术,特别是在汽车、轻工、 电子和航天等行业中尤显重要。模具工业发展的关键是模具技术的进步,模具技术又涉及到多学科的交叉。模具作为一种高附加值和技术密集型产品, 其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。世界上许多国家, 特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发, 大力发展模具工业, 积极采用先进技术和设备, 提高模具制造水平, 已取得了显著的经济效益。美国是世界超级经济大国, 也是世界模具工业领先的国家, 早在 20世纪 80年代末, 美国模具行业有 12000多个企业, 从业人员有 17万多人, 模具总产值达 64.47亿美元;日本模具工业是从 1957年发展起来的,当年模具总产值仅有 106亿日元,到 1998年总产值已超过 4.88万亿日元, 在短短的 40余年内增加了 460多倍,这也是日本经济能飞速发展并在国际市场上占有一定优势的重要原因之一。可见研究和发展模具技术, 提高模具技术水平, 对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义2 主体2.1 模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展.模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全, 同时各功能模块采用同一数据模型, 以实现信息的综合管理与共享, 从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程, 达到实现最佳效益之目的。如英国 Delcam 公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体 CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。以色列Cimat ron 公司的 Cimat ron 系统中包括几何造型、模具专家、逆向工程、模架库、 NC 加工及产品数据管理系统; 澳大利亚 Moldflow 公司注塑成型系列 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 2 页2分析软件 M PA (塑件顾问)、M PX (注塑专家)、M P I(流动、冷却、翘曲等)以及模具设计系统等。美国 PTC 公 司 CAD/ CA E/ CAM 集 成 软 件 系 统 P ro/E; 美国 EDS 公司的 U G ; 美国 SDRC 公司的 I-DEAS 集成化 CAD/ CA E/ CAM 软件, 该软件在曲面设计、实体造型、仿真分析、制造、测试和并行工程等方面具有强大的功能, 国际上有福特等许多汽车公司将它作为主流软件; 美国 Solidwo rks公司的 Solidworks软件、 C- mold 公司的注塑模 CA E 分析软件 C- mold;具备复杂曲面设计和数据仿真功能的法国 Dassault 公司的CATIA软件曲面造型功能较 强; 德 国 MA GMA 公司的铸造过程流动与凝固分析软件 MA GAMASOFT 及 IKV 研究所的 CAD MOULD; 国外使用较多的还有外型设计的 A lias? ICEM、实物造型的 Surface、 板 料 冲 压 仿 真 的 LS-DYNA、DYNAFORM、模具设计的 VAMOS及制造系统仿真的 S IM PLE+ + 等。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模 CAD/ CAM 系统; 北京北航海尔软件有限公司的 CAXA 系列软件; 吉林金网格模具工程研究中心的冲压模 CAD/ CA E/ CAM 系统,其主要功能有板料冲压过程模拟、预示成形缺陷、压机速度分析、坯料形状优化和各向异性、回弹预测等。.模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具, 所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的 CA E分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如Pro/ E、U G 、I- DEA S、CATIA 等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点, 从而使模具并行工程成为可能。另外,Cimatran 公司的 Moldexpert,Delcam 公司的 Ps- mold及日立造船的 Space-E/ mo ld 均采用了 3D 专业注塑模设计软件, 可进行交互式 3D 型腔、型芯设计、模架配置及典型结构设计。澳大利亚 Moldflow 公司三维真实感流动模拟软件 Moldflow A dvisers 受到用户广泛的好评和应用。美国 C- mold公司 3D Quickfill也有类似功能。国内有华中理工大学研制的同类软件 HSC 3D4. 5F及郑州工业大学 Z- mo ld 软件。上海交通大学开发了金属塑性成形三维有限元仿真系统。北航海尔软件公司的 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 3 页3CAXA 三维电子图板 2000 和制造工程师 2000 能进行 3D 零件设计和 NC 加工, 其特点是基于 3D、参数化特征设计, 实现了实体、曲面和 NC 加工的协调统一。.模具软件的智能化趋势新一代模具软件要求模具 CAD 不再是对传统设计与计算方法的模仿, 而是在先进设计理论指导下, 充分运用模具专家的丰富知识和成功经验, 来克服具体设计、工艺人员的经验局限, 通过人工智能 CA I等方法, 实现设计的合理性和先进性, 逐步达到从设计、分析评估到制造过程的完全自动化。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。如Cimat ron 公司的注塑模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型面, 生成与制品相对应的型芯和型腔, 实现模架零件的全相关, 自动产生材料明细表和供 NC 加工的钻孔表格, 并能进行智能化加工参数设定、加工结果校验等。.模具软件应用的网格化趋势随着模具在企业竞争、合作、生产和管理的全球化、国际化, 以及计算机软硬件技术的迅速发展, 使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要, 又有可能。美国在其21 世纪制造企业战略中指出, 到 2006 年要实现汽车工业敏捷生产/ 虚拟工程方案, 使汽车开发周期从 40 个月缩短到 4 个月。Delcam 公司最近推出的 CAD/ CAM 集成化系统 PowerSolution 覆盖了几何建模、逆向工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等方面。系统的每一个功能模块既可独立运行, 又可通过数据接口与其它系统兼容, 便于实现开放性、兼容性和专业化的统一。2.2 有限元仿真、模拟技术的应用随着计算机技术的迅速发展 ,融合了 、数值计算、计算机图形学 、等各类技术的数值模拟技术有限元分析 ,逐步应用在模具的设计制造中。数值模拟技术通用或专用的软件种类繁多,专用的如ETA/DYNAFROM、AUTOFROM、MITER、MC-FROM 等 ,通用如 ANSYS、MARC、ALGOR等。这些软件绝大部分具有完整直观的前、后置处理功能 ,可以直观地在计算 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 4 页4机屏幕上观察到材料变形和流动的详细过程 ,了解材料的应变分布、料厚变化、破裂及皱曲的形成经过 ,获得成型所需载荷及零件成型后的回弹和残余应力分布。这种用可视化技术现实虚拟制造环境 ,不仅模拟了零件的成型过程 ,而且形象地揭示了材料的变形机理 ,因而可以使设计人员根据已有的经验实时调整模具参数及成型工艺、修改毛料形状和尺寸,大大缩短试模和修模的时间 ,有效地提高产品质量和生产效率。 2.3 高速数控加工技术数控加工技术是机械加工技术、微电子技术 、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成 ,是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术。高速数控加工技术一般包括高速数控切削及高速数控磨削、高速加工刀具系统、基于 自动化数控编程等。.高速数控切削及高速数控磨削高速数控切削主要指车削和铣削 ,一般高速数控切削的主轴转速比普通数控切削转速高 一 倍 ,高速数控切削采取更高的进给速度 ,可以达到模具零件的镜面车削和镜面铣削。高速数控磨削主要研制大功率高速主轴、适应高速磨削的新型砂轮、改进磨床结构 、优化冷却系统等。.高速数控切削刀具系统高速数控切削刀具材料有硬质合金、金属陶瓷、氧化铝基及氧化硅基陶瓷、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等。刀柄结构具有很高的几何精度和装夹重复精度、装夹刚度和高速运转时的完全可靠性 ,安装刀具的模块化等。.基于 CAD/CAM自动化数控编程:高速数控加工采用先进的 集成设计和制造系统 ,进行图形交互的 自动数控编程。这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。2.4 基于 RPM 快速经济制模技术快 速 原 型 /零 件 制 造(Rapid Prototype/Part Manufacturing,简称 RPM)技术就是 20 世纪后期起源于美国, 并很快发展起来的一种先进制造技术, RPM 技术是近 20 年来制造技术领域的一次重大突破。它是综合利用 CAD 技术、 数控技术、 材料科学、 机械工程、 电子技术及激光技术的技术 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 5 页5集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。RPM 技术发展到今天,其发展重心已从快速原型制造 (RPM) 向快速模具 (RT) 制造及金属零件快速制造方向转移, 各种各样的后续制造材料及工艺不断出现。目前 RPM 的快速制模主要是注射模、 冲压模、 压铸模等。快速经济模具制造技术突出表现在快速原型 (RP)与快速模具制造 (RT) 上。近年来, RP+RT 的研究成为国内外 RPM 界十分关注并大力开发的领域之一。2.5 模具测量及其反向工程技术三坐标测量机由单一的检测功能扩展到采用抄数系统对实物进行数据采集,编制 NC程序,形成 CAD/CAM功能,称为 CAD/ CAM 软件的反向工程技术。采用先进的扫描工具 ,进行高速、全自动的实物扫描 ,采集坐标数据 ,由于“曲面自动重建”软件具有处理大量数字化点的功能 ,故只需一次或多次在不同方向进行整体或局部的扫描 ,采集大量密集数字化点 ,即可确保拟合曲面的准确性。CAD/ CAM 的反向工程可以缩短模具设计、制造周期 ,特别对于型腔复杂、造型困难的模具 ,采用反向工程的数字化扫描系统具有重要意义。2.6 表面工程技术模具材料是模具工业的基础 ,表面工程技术可在一定程度上使模具材料满足模具的较高综合性能的要求。近些年来 ,除了传统的表面淬火技术、热扩渗技术 、堆焊技术和电镀硬铬技术 ,还包括激光表面强化技术、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术 、离子注人技术、热喷涂技术、热喷焊技术、复合电镀技术、复合电刷镀技术和化学镀技术等。稀土表面工程技术和纳米表面工程技术的进展进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。纳米表面工程是以纳米材料和其他低维非平衡材料为基础 ,通过特定的加工技术、加工手段 ,对固体表面进行强化、改性、超精细加工 ,或赋予表面新功能的系统工程。纳米技术汇集了电子、机械、材料 、制造、测量以及物理、化学和生物等高新科学技术群体学科 ,其学科范围可划分为纳米物理学、纳米材料学、纳米化学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米测量学和 以上各种技术的相互交叉而形成的各种新型学科或科学。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 6 页6表面工程技术应用于模具型腔表面处理 ,可达到如下目的:.提高模具型腔表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能 ,大幅度提高模具的使用寿命 ,提高模具型腔表面抗擦伤能力和脱模能力 ,从而提高生产率。.经表面涂层或合金化处理过的碳素工具钢或低合金钢 ,其综合性能可达到甚至超过高合金化模具材料及硬质合金的性能指标 ,从而可大幅度降低材料成本。.可以简化模具制造加工工艺和热处理工艺 ,降低生产成本。.可用于模具型腔表面的纹饰 ,以提高制品的档次和附加值。.可用于模具的修复等再制造工程。2.7 其它模具中的先进制造技术除了以上模具先进制造技术 ,还有模具虚拟制造技术 、模具的敏捷制造技术、模具的并行工程制造技术、模具柔性制造技术(FMS) 和模具集成制造技术(CIMS) 、模具企业网络制造联盟技术 、模具制造 CAPP 、模具的绿色制造技术等。模具先进制造技术种类繁多 ,几乎大部分的先进制造技术都可 以应用到模具制造中,而且在不断发展之中。随着计算机技术及信息化技术的不断发展和各门技术学科不断深人发展与拓延 ,模具中各种先进制造技术相互渗透 ,必将引起模具技术不断进步。3 总结模具技术既是先进制造技术的重要组成部分, 又是先进制造技术的重要应用领域。 模具先进制造技术使模具制造业不断吸取信息技术和现代管理技术的成果, 并将其综合应用于模具产品设计、 加工、 检验、 管理、 销售、使用、服务乃至回收的模具制造全过程, 以实现优质、 高效、 低耗和灵活生产, 提高在多变的市场中的适应能力和竞争能力的模具制造技术的总称。现代制造业中, 无论哪一行业的工程装备, 都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、 短交货期、 低成本的迫切要求, 模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步, 满足各行各业对 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 7 页7模具这一基础工艺装备的迫切需求。4 参考文献1 翁其成 徐新成 冲压技术与模具设计 机械工业出版社 2004.72 王树勋 林法禹 魏华光 实用模具设计与制造 国防科技大学出版社 1991 3 陈锡栋 周小玉 实用模具设计手册 机械工业出版社 2001.74 葛正浩,杨芙莲 Pro/ENGINEER Wildfire2.0 钣金零件及其成形模具设计 化学工业出版社 2006.45 薛启翔 冲压模具与制造 化学工业出版社 2004 6 王孝培 冲压手册 机械工业出版社 1990.17 周大隽 冲模结构设计要领与范例 机械工业出版社 2005.118 薛启翔 冲压模具设计结构图册 化学工业出版社 2005.49 李天佑 冲模图册 机械工业出版社 10 汪大年 金属塑性成形原理 机械工业出版社 1993
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