外文翻譯--在沖壓過程模擬產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)最新應(yīng)用 中文版

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 1 頁 共 23 頁 在沖壓過程模擬 - 產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)最新應(yīng)用 摘 要 工藝產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)仿真都是目前正在實(shí)行產(chǎn)業(yè)。然而，一個(gè)變量數(shù)目會(huì)對 輸入的準(zhǔn)確性和計(jì)算機(jī)預(yù)測的可靠性產(chǎn)生重大的影響。 曾經(jīng)進(jìn)行一項(xiàng)有關(guān)沖壓模擬能力評估預(yù)測的特點(diǎn)和其工藝條件部分的復(fù)雜形面形成了復(fù)合、工業(yè)零件的研究。 在工業(yè)應(yīng)用中，下面是沖壓過程的進(jìn)行模擬測試達(dá)到的兩個(gè)目標(biāo)：（ 1）通過分析在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段、成形性及預(yù)測來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；（ 2）在模具設(shè)計(jì)的前期階段減少試模時(shí)間和在沖壓加工過程中降低生產(chǎn)成本。為了達(dá)到這兩個(gè)目標(biāo)，有兩種方法可以選擇：一種 是 Pam-Stamp 應(yīng)用法，一種是 Intl 工程系統(tǒng)有限元增量的動(dòng)態(tài)程序法。很明顯第二個(gè)目標(biāo)方法比較好，因?yàn)樗梢蕴幚淼膶?shí)際沖壓中的大多數(shù)參數(shù)。 FAST_FORM3D，一個(gè)單步有限元程序的成型技術(shù)，匹配第一個(gè)目標(biāo)，因?yàn)樗恍枇慵缀涡螤顝?fù)雜的過程，而不是信息。 在以往的研究表明，這些兩個(gè)沖壓守則也適用于制造汽車和工程機(jī)械所使用的復(fù)雜形狀部件。對在沖壓成形性預(yù)測問題的能力進(jìn)行了評價(jià)。本文回顧了這一研究結(jié)果，并總結(jié)了有限元模擬程序所取得結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。 在另一項(xiàng)研究中，對控制壓邊力（ BHF）在半球狀圓頂 平底杯拉深中的影響進(jìn)行了研究。高性能的標(biāo)準(zhǔn)汽車材料鋁鎮(zhèn)靜 高質(zhì)量鋼（ AKDQ），以及如高強(qiáng)度鋼板、烘烤硬鋼、鋁 6111 等。已經(jīng)確認(rèn)不同的壓邊力可以改善圓頂杯的應(yīng)變分布。 關(guān)鍵詞： 沖壓；過程刺激；工藝設(shè)計(jì) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 2 頁 共 23 頁 1.簡介 對于形狀復(fù)雜的板材（如汽車覆蓋件金屬?zèng)_壓件的設(shè)計(jì)過程，包括決策的許多階段）的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)非常昂貴和耗時(shí)的過程。在目前的工業(yè)上，許多工程決策是基于工作人員的經(jīng)驗(yàn)和他們的知識(shí)，這些決策通常是經(jīng)過軟工裝模具成型階段和硬模選拔賽驗(yàn)證階段后才做出的。很多時(shí)候軟、 硬工具必須重新編制，甚至重新設(shè)計(jì)和提供的零件到達(dá)可接受的質(zhì)量水平。 現(xiàn)在將最好的設(shè)計(jì)過程列在圖 1 中。在這個(gè)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員會(huì)使用一個(gè)稱為一步有限元法的專門設(shè)計(jì)的軟件來估計(jì)其設(shè)計(jì)成形性。這將使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者在確定設(shè)計(jì)路線之前，以及昂貴的模具已經(jīng)制造出來之前做必要的修改。一步法有限元法特別適合用于產(chǎn)品分析，因?yàn)樗恍枰辰Y(jié)劑、附錄、甚至絕大多數(shù)工藝條件。通常方法不可用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。一步法有限元法也很容易 掌握 ，計(jì)算速度快，這使得設(shè)計(jì)人員能夠發(fā)揮 “如果 ”沒有太多的時(shí)間投資。 圖 - 1 金屬薄板沖 壓件的參考設(shè)計(jì)過程。 一旦產(chǎn)品已經(jīng)設(shè)計(jì)和經(jīng)過驗(yàn)證，開發(fā)項(xiàng)目將進(jìn)入“零時(shí)間”階段，并傳遞到模具設(shè)計(jì)階段。模具設(shè)計(jì)人員會(huì)確認(rèn)他們自己的增量有限元程序的有關(guān)設(shè)計(jì)并進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)變更，甚至優(yōu)化工藝參數(shù)，確保不只是最低的可接受的零件質(zhì)量，而是最高達(dá)到的質(zhì)量。這增加了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且增加過程的成品率。增量有限元法特別適合于模具設(shè)計(jì)分析，因?yàn)樗_實(shí)需要粘合劑，附錄，以及已知的 模具設(shè)計(jì)或渴望被人知道的 過程。 驗(yàn)證制造模具的設(shè)計(jì) 后 就會(huì)直接進(jìn)入了艱苦的生產(chǎn)加工和被驗(yàn)證 階段， 在此期間 ，將 與物理原型零件 對比著 進(jìn)行 ， 試用時(shí) 間應(yīng)該減少由于先前的數(shù)值驗(yàn)證。重新設(shè)計(jì)和成型，由于不可預(yù)見的問題，再制造模具應(yīng)該是過去的事情。 試用時(shí)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 3 頁 共 23 頁 間減少和消除重新設(shè)計(jì) /再制造 所用的時(shí)間 應(yīng)該超過彌補(bǔ)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證 、試模、加工 過程所用的時(shí)間。 對于薄板沖壓件生產(chǎn)商而言，沖壓工藝的優(yōu)化也是非常重要的。通過適度增加壓力機(jī)設(shè)備的投資、并使用模具成型、一個(gè)人可以控制多個(gè)沖壓過程。據(jù)記載，壓邊力是板料成形過程中最敏感的工藝參數(shù)之一，因此可用于精確控制變形過程。 通過控制壓邊力在功能和 壓應(yīng)力的 位置等有效措施 ,提高粘結(jié)劑的外圍的應(yīng)變分布的小組提供了新增的強(qiáng)度和剛度 ,降低了 面板和殘余應(yīng)力的回彈 程度 ,提高產(chǎn)品品質(zhì)和 穩(wěn)定 性。 通過控制作為壓應(yīng)力和周圍的粘結(jié)劑邊緣位置的函數(shù)壓邊力，可以提高面板強(qiáng)度和剛度，減少面板回彈和殘余應(yīng)力應(yīng)變分布，提高產(chǎn)品質(zhì)量和過程的穩(wěn)定性。一種廉價(jià)的工業(yè)質(zhì)量體系，目前正在制定在緊急救濟(jì)協(xié)調(diào)員 / NSM 采用了液壓和氮的結(jié)合，如圖 2 所示。使用壓邊力控制也可以允許工程師設(shè)計(jì)更具有侵略性的板窗利用所提供的增加壓邊力控制成形性。 圖 2. 壓邊力控制系統(tǒng)和模具正在開發(fā)的 ERC / NSM 實(shí)驗(yàn)室 1.對設(shè)計(jì)過程的三個(gè)獨(dú)立階段研究進(jìn)行了研究 將會(huì)在下一節(jié)描述產(chǎn) 品的設(shè)計(jì)階段，其中一個(gè)步驟是有限元程序FAST_FORM3D（成型技術(shù)）的驗(yàn)證，作為實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)的一部分，用來預(yù)測毛坯最佳形狀的研究。第 4 節(jié)總結(jié)了模具的設(shè)計(jì)階段，其中一個(gè)實(shí)際的工業(yè)平板是用來驗(yàn)證的增量有限元程序的 PAM Stamp 系統(tǒng)（國際工程系統(tǒng)）的研究。第 5 節(jié)覆蓋了 在 實(shí)驗(yàn)室研究壓邊力控制應(yīng)變分布在深沖 、 半球形 、 圓頂平底杯 的影響 。 2 產(chǎn)品仿真 - 應(yīng)用 這項(xiàng)調(diào)查的目的是為了驗(yàn)證 FAST_FORM3D 系統(tǒng)，確定 FAST_FORM3D 對毛坯形狀預(yù)測的能力，并確定一步有限元法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中是怎么實(shí)施的。 成 型技術(shù)提供了他們的一步法有限元代碼和培訓(xùn)中心的 FAST_FORM3D / NSM 為目的的基準(zhǔn)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 4 頁 共 23 頁 和研究。 FAST_FORM3D 并不等同于變形歷史 。相反，它將項(xiàng)目上一個(gè)平面或可展曲面零件幾何形狀和重新定位的最后節(jié)點(diǎn)和元素，直至達(dá)到最低能量狀態(tài)。這個(gè)過程是計(jì)算速度比就像是 PAM Stemp 的增量模擬，也使得假設(shè)增多。FAST_FORM3D 能評價(jià)和估計(jì)最優(yōu) 毛坯 矩形件的結(jié)構(gòu) ，也 是一個(gè)強(qiáng)有力的工具 ，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師由于其速度和使用的安逸 性，但 是在這時(shí)期的幾何是不可用的。 為了驗(yàn)證 FAST_FORM3D，我們比較分析其與毛坯形 狀預(yù)測預(yù)報(bào)方法的毛坯形狀。該零件的幾何形狀如圖 3 所示是一個(gè)長 15 英寸、寬 5 英寸、深 12 英寸有一個(gè) 1 英寸直角法蘭盤英寸。 表 1 列出了工藝條件下使用 ，圖 4 顯示了使用 Romanovski 零件毛坯形狀的實(shí)證法和滑移線場的方法來預(yù)測毛坯形狀 的原理。 圖 . 3 矩形幾何用于 FAST_FORM3D 驗(yàn)證 表 1 為 FAST_FORM3D 矩形驗(yàn)證過程中使用參數(shù) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 5 頁 共 23 頁 圖 4。使用手工計(jì)算毛坯長方形盤的外形設(shè)計(jì)。 （一） Romanovski 的經(jīng)驗(yàn)方法；（二）滑移線場分析方法。 圖 5（ a）給出了預(yù)測從 Romanovski 法，滑移線場方法，幾何形狀和FAST_FORM3D 空白?？瞻仔螤钔庠诮锹淅锏貐^(qū)，但不同的側(cè)面區(qū)域很大。圖 5（二） - （ c）顯示抽簽中模式后的矩形繪制過程。 平移由 Pam-Stemp 模擬預(yù)測空白的每個(gè)形狀。抽簽中地區(qū)在彎道很好匹配所有三個(gè)長方形盤模式。滑移線場方法，雖然沒有達(dá)到目標(biāo)區(qū)域在身邊 1 英寸法蘭，而 Romanovski 和 FAST_FORM3D 方法實(shí)現(xiàn)了 1 英寸法蘭在身邊地區(qū)相對較好。此外，只有 FAST_FORM3D 毛坯同意在角落里 /側(cè)過渡區(qū)。此外，F(xiàn)AST_FORM3D 毛坯比 Romanovski 具有較好的應(yīng)變分布和更低的峰值應(yīng)變比，由圖 6 中可以看到。 圖 5 各種毛坯形狀預(yù)測和帕姆印花仿真結(jié)果為長方形鍋。 （一）三預(yù)測空白形狀 ；（二）變形滑移線領(lǐng)域的毛坯 ；（三）畸形 Romanovski毛坯 ；（四）畸形 FAST_FORM3D 毛坯 圖 6 比較應(yīng)變泛用長方形的 PAM Stemp 形狀分布的各種毛坯。 （一）變形 Romanovski 毛坯 ；（二）畸形 FAST_FORM3D 毛坯。 若要繼續(xù)此驗(yàn)證研究，從小松制作工業(yè)部分被選中，并 在圖 7（ a）所示。我們預(yù)計(jì)的一個(gè)最優(yōu)幾何 FAST_FORM3D 空白的實(shí)驗(yàn)裝置，正如所見，毛坯很相似，但有一些差異，最終的零件毛坯形狀 ,如圖 7(b)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 6 頁 共 23 頁 圖 7 儀器 FAST_FORM3D 模擬結(jié)果包括最終驗(yàn)證。 （一） FAST_FORM3D 成形性能的比較；（二）預(yù)測與實(shí)驗(yàn)的毛坯形狀比較。 接下來 ,我們模擬了沖壓的毛坯和 FAST_FORM3D 使用 Pam-Stamp 實(shí)驗(yàn)毛坯。我們通過比較兩者的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)預(yù)測的零件幾何形狀 (圖 8)，發(fā)現(xiàn) FAST_FORM3D 是更精確的。一個(gè)不錯(cuò)的特征是 ,FAST_FORM3D 能顯示“失敗”的部分情節(jié)的輪廓曲線，對失敗限制示于圖 7(A)。總之 , FAST_FORM3D在預(yù)測的實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)部件的最佳形狀成功的毛坯。這表明， FAST_FORM3D可以成功地用于評估產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形性的問題。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)多小時(shí)可能被淘汰使用 FAST_FORM3D和更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開發(fā)出來。 圖 8。比較 FAST_FORM3D 和實(shí)驗(yàn)儀器的零件形狀。 （一）實(shí)驗(yàn)開發(fā)毛坯形狀和 CAD 幾何 ；（二）優(yōu)化毛坯形狀和FAST_FORM3D 的 CAD 幾何。 3 模具和工藝模擬 - 應(yīng)用 為了在 研究模具設(shè)計(jì)過程中緊密合作，一個(gè)由日本小松制作所和 ERC/ NSM 組成的小組。與形成問題的一個(gè)生產(chǎn)小組選擇了小松。該面板是挖掘機(jī)的駕駛室左側(cè)內(nèi)板，如圖 9 所示。是的幾何簡化為一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室死亡，同時(shí)保持該小組的主要特征。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中小松使用表 2 所示的條件。一個(gè)成形極限圖（ FLD）研制了用于繪圖品質(zhì)采用穹頂鋼和視覺測試應(yīng)變測量系統(tǒng)，并在圖10 所示。在實(shí)驗(yàn)中使用三壓邊力分別是（ 10， 30， 50 噸）以確定其效果。每個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了增量在 ERC/ NSM 使用 PAM-Stemp。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 7 頁 共 23 頁 圖 9 挖掘機(jī)的駕駛室，左側(cè)內(nèi) 板 表 2 機(jī)艙內(nèi) 的工藝條件調(diào)查 圖 10 在機(jī)艙內(nèi)調(diào)查所使用的繪圖優(yōu)質(zhì)鋼成形極限圖。 在 10 噸的條件下發(fā)生起皺的實(shí)驗(yàn)部分，如圖 11 所示。在 30 噸條件下發(fā)生皺紋被淘汰，如圖 12 所示。對這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了 PAM Stemp 模擬預(yù)測，如圖 13 所示。 30 噸壓力的測量小組以確定材料畫中的模式。這些測量結(jié)果進(jìn)行了比較與預(yù)測材料繪制在圖 14 研究。效果是非常良好，只有 10 毫米，最大的錯(cuò)誤。一個(gè)輕微的頸部，觀察小組的 30 噸，如圖 13 所示。在 50 噸時(shí)，面板上會(huì)出現(xiàn)明顯的骨折起皺。 圖 11 皺褶實(shí)驗(yàn)室機(jī)艙內(nèi)板，壓邊力 = 10 噸 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 8 頁 共 23 頁 圖 12 壓邊力 =30 噸機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室和頸縮變形階段。 （一）實(shí)驗(yàn)毛坯 ；（二）實(shí)驗(yàn)小組，形成了 60 ；（三）實(shí)驗(yàn)小組，完全形成 ；（四）實(shí)驗(yàn)小組，縮頸細(xì)節(jié)。 圖 13 預(yù)測和在實(shí)驗(yàn)室客艙內(nèi)消除皺紋。 （ a）預(yù)期的幾何形狀，壓邊力 = 10 噸 ；（二）預(yù)測的幾何形狀，壓邊力 = 30 噸 圖 14 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)艙預(yù)測與實(shí)測比較所得出的結(jié)果，壓邊力 = 30 噸。 應(yīng)變測量系統(tǒng)測量了每個(gè)小組的結(jié)果，其結(jié)果如圖 15 所示。從每個(gè)小組有限元模擬的預(yù)測在圖 16 所示。這些預(yù)測和測量吻合有關(guān)的應(yīng)變分布 ，不同的壓桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 9 頁 共 23 頁 邊力對結(jié)果的影響不大。雖然趨勢是代表，壓邊力的影響往往在模擬的壓力更多的本地化的方式相比，測量。然而，這些預(yù)測表明， PAM Stemp 正確預(yù)測了頸縮和斷裂在 30 和 50 噸時(shí)發(fā)生。關(guān)于摩擦應(yīng)變分布的影響進(jìn)行了研究 ,如圖 17模擬圖所示。 圖 15 機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)應(yīng)變測量。 （一）測量應(yīng)變，壓邊力 = 10 噸（面板皺）（二）測量應(yīng)變，壓邊力 = 30噸（面板頸） ；（三）測量應(yīng)變，壓邊力 =50 噸（面板裂縫）。 圖。 16。機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)變有限元預(yù)測。 （ a）預(yù)期的壓力，壓邊力 = 10 噸 ；（二）預(yù) 測的壓力，壓邊力 = 30 噸 ；（三）預(yù)測的壓力，壓邊力 = 50 噸。 圖 17 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)預(yù)測效應(yīng)摩擦機(jī)艙內(nèi)，壓邊力 = 30 噸。 （ a）預(yù)期的壓力， =0.06；（二）預(yù)測應(yīng)變， =0.10。 它們的比較結(jié)果摘要列于表 3 中， 此表顯示，模擬預(yù)測了在實(shí)驗(yàn)條件下每一株測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果。這表明， PAM-Stemp 可以用來評估成形模具設(shè)計(jì)相關(guān)的問題。 表 3 客艙內(nèi)的研究結(jié)果摘要 4. 壓邊力控制 - 應(yīng)用 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 10 頁 共 23 頁 這次調(diào)查的目的是確定各種高性能材料在半球狀，圓頂平底，深拉杯深沖性能（見圖 18），并探討不同時(shí)間的變壓邊力上進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，以確定這些材料進(jìn)行分析和模擬輸入到流動(dòng)應(yīng)力和各向異性特征（見圖 19 和表 5）。在被調(diào)查的材料包括 AKDQ 鋼、高強(qiáng)度鋼、烘烤硬鋼、鋁 6111（見表 4）。 圖 18 巨形杯模具的幾何形狀 表 4 用于材料研究的圓頂杯 圖 19 鋁 6111， AKDQ，強(qiáng)度高，烤硬鋼的拉伸試驗(yàn)結(jié)果。 （一）拉伸試樣裂隙；（二）應(yīng)力 /應(yīng)變曲線。 表 5 鋁 6111、 AKDQ、烤硬鋼的高強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 11 頁 共 23 頁 值得注意的是流動(dòng)應(yīng)力和 AKDQ 烤硬鋼曲線非常類似，但是在 5的時(shí)候伸長率減少類似烤硬。雖然高強(qiáng)度鋼和鋁 6111 的伸長率很相似，但是其 N 值比鋁 6111 的值大兩倍。此外， AKDQ 的 R 值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1，而烤硬接近 1，鋁 6111遠(yuǎn)小于 1。 在這次調(diào)查中的壓邊力用型材時(shí)間變量中包含常數(shù)，線性減少，脈動(dòng)（見圖20）。為 AKDQ 鋼的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了模 擬使用的 PAM -Stemp 增量代碼。斷裂、皺紋的例子，和良好的實(shí)驗(yàn)室杯圖 21 所示以及對模擬圖像皺杯。 圖 20.用于研究剖面圓頂杯的壓邊力時(shí)間。 （一）固定壓邊力 ；（二）斜壓邊力 ；（三）脈動(dòng)壓邊力。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 12 頁 共 23 頁 圖 21。模擬實(shí)驗(yàn)和圓頂杯。 （一）實(shí)驗(yàn)好杯；（ b）實(shí)驗(yàn)裂隙杯；（三）實(shí)驗(yàn)皺杯；（四）模擬皺杯 對深沖性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究限制使用固定壓邊力。這項(xiàng)研究的結(jié)果顯示在表6 此表顯示， AKDQ 的沖壓性能最大，而鋁的最小而烤硬、高強(qiáng)度鋼的性能中等。對 AKDQ 的連續(xù)應(yīng)變分布、脈動(dòng)壓邊力進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)圖 22， 模擬圖 23。這兩個(gè)模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斜坡的壓邊力軌跡對于提高應(yīng)變分布情況是最好的。不僅減少了骨折的可能性降低峰值高達(dá) 5，而且還降低應(yīng)變地區(qū)的增加。這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性。 表 6。恒定壓邊力限制的頂燈杯的沖壓性能 圖 22。時(shí)間變量對 AKDQ 鋼圓頂杯壓邊力變化的實(shí)驗(yàn) 圖 23。時(shí)間變量對 AKDQ 鋼圓頂杯壓邊力變化的模擬實(shí)驗(yàn) 脈動(dòng)壓邊力在調(diào)查的頻率范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)有對應(yīng)變分布的影響。這可能是由于這一事實(shí)的脈動(dòng)頻率進(jìn)行了測試只有 1 赫茲。從其他研究人員以前的實(shí)驗(yàn)可知，適當(dāng)?shù)念l率范圍是從 5 到 25 赫茲。 AKDQ 從模擬和實(shí)驗(yàn)載荷行程曲線比較圖 24 所示。良好的協(xié)議被發(fā)現(xiàn)的情況下 =0.08。這表明，有限元模擬可以用來評估成形性，可以通過使用壓邊力控制技術(shù)獲得改善。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 13 頁 共 23 頁 圖 24.KDQ 穹頂鋼杯的 比較實(shí)驗(yàn)與模擬負(fù)載沖程曲線 5 結(jié)論和未來工作 在本文中，我們評價(jià)一個(gè)復(fù)雜的沖壓件的改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中，涉及消除了軟模具相結(jié)合的產(chǎn)品和工藝驗(yàn)證使用單步和增量有限元模擬。此外，改進(jìn)工藝，提出了壓邊力控制實(shí)施以提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性組成 三個(gè)獨(dú)立的調(diào)查分析，總結(jié)其在設(shè)計(jì)過程的各個(gè)階段。首先，產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了調(diào)查與實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)步驟有限元程序 FAST_FORM3D 和評估的能力，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形性問題所涉及的工業(yè)驗(yàn)證。 FAST_FORM3D 在預(yù)測中矩形工業(yè)儀表盤和蓋形狀最佳空白成功。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯(cuò) 誤實(shí)驗(yàn)多小時(shí)可能被淘汰使用 FAST_FORM3D 和更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開發(fā)出來。 其次，模具設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了調(diào)查實(shí)驗(yàn)室和增量代碼的 PAM Stemp 系統(tǒng)的工業(yè)驗(yàn)證和評估的能力，形成與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的問題。這項(xiàng)調(diào)查表明， PAM 的郵票可以預(yù)測應(yīng)變分布，起皺，頸縮和斷裂，至少一個(gè)遠(yuǎn)景以及應(yīng)變各種條件下的實(shí)驗(yàn)測量系統(tǒng)。 最后，工藝設(shè)計(jì)階段的調(diào)查，對質(zhì)量可與壓邊力控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)改善的實(shí)驗(yàn)研究。在此調(diào)查，半球狀，圓頂平底高峰株，杯子的拉伸值都被減少了 5，從而減少了皺折的可能性，并降低了應(yīng)變區(qū)強(qiáng)度。 這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的穩(wěn)定性?？梢灶A(yù)計(jì)，深沖性能將會(huì)在不斷優(yōu)化的壓邊力中逐漸增強(qiáng)。此外，在實(shí)驗(yàn)測量和數(shù)值模擬預(yù)測中發(fā)現(xiàn)負(fù)載行程曲線，表明有限元模擬可以用來評估成形性，可控制壓邊力技術(shù)，使用得到改善。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 14 頁 共 23 頁 1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。 采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)， 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。 已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來越大的作用。 1989 年 3 月國務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位 (僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備 )，確立模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。 1997 年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展 的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從 1997 年到 2000 年，對 80 多家國有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為 600 億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從 1997 年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近 90的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)和無線電行業(yè)，這個(gè)比例也超過 60。例如飛機(jī)制 造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過三萬套，其中主機(jī)八千套、發(fā)動(dòng)機(jī)二千套、輔機(jī)二萬套。從產(chǎn)值看， 80 年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測，到 2000 年，產(chǎn)品盡件粗加工的 75%、精加工的 50將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成， 50以上的金屬板材、 80以上的塑料都特通過模具轉(zhuǎn)化成制品。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 15 頁 共 23 頁 2 模具的歷史發(fā)展 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展 起來的。 19 世紀(jì)，隨著軍火工業(yè) (槍炮的彈殼 )、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展，沖模得到廣泛使用。二次大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車、電子儀器、照相機(jī)、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國的沖壓技術(shù)走在前列 許多模具先進(jìn)技術(shù)，如簡易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動(dòng)化技術(shù)，大多起源于美國；而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(shù)，蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。 50 年代，模具行業(yè)工作重點(diǎn)是根據(jù)訂戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具。模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有圖紙和感性認(rèn) 識(shí)，對所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)能缺乏真切了解。從 1955 年到 1965年，是壓力加工的探索和開發(fā)時(shí)代 對模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分橋，并把這些知識(shí)不斷應(yīng)用于現(xiàn)場實(shí)際，使得沖壓技術(shù)在各方面有飛躍的發(fā)展。其結(jié)果是歸納出模具設(shè)計(jì)原則，并使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、梅具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動(dòng)化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)，從而使沖壓加工從儀能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階段。 進(jìn)入 70 年代向高速化、啟動(dòng)化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個(gè)過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、商壽命、高精度助多 功能自動(dòng)校具。其代表是多達(dá)別多個(gè)工位的級(jí)進(jìn)模和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出既有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機(jī) 彎曲機(jī)。在此期間，日本站到了世界最前列 其模具加工精度進(jìn)入了微米級(jí)，模具壽命，合金工具鋼制造的模具達(dá)到了幾千萬次，硬質(zhì)合金鋼制造的模具達(dá)到了幾億次 p 每分鐘沖壓次數(shù)，小型壓力機(jī)通常為 200 至 300 次，最高為 1200 次至 1500 次。在此期間，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新快、用期短 (如汽車改型、玩具翻新等 )的需要，各種經(jīng)濟(jì)型模具，如鋅落合金模具、聚氨酯橡膠模具、鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展。 從 70 年代中期至今可以說是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代。隨著模具加工精度與復(fù)雜性不斷提高，生產(chǎn)周期不斷加快，模具業(yè)對設(shè)備和人員素質(zhì)的要求也不斷提高。依靠普通加工設(shè)備，憑經(jīng)驗(yàn)和手藝越來越不能滿足模具生產(chǎn)的需要。 90 年代以來，機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)緊密結(jié)合，發(fā)展了 NC 機(jī)床，如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花機(jī)床、數(shù)控銑床、數(shù)控坐標(biāo)磨床等。而采用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程、控制的 CNC 機(jī)床提高了數(shù)控機(jī)床的使用效率和范圍。近年來又發(fā)展出由一臺(tái)計(jì)算機(jī)以分時(shí)的方式直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床的 NNC 系統(tǒng)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā) 展，計(jì)算機(jī)也逐步進(jìn)入模具生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等。國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)預(yù)測，到 2000 年，作為設(shè)計(jì)和制造之間聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動(dòng)設(shè)計(jì)的最根本點(diǎn)是必須確立模具零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。要擺脫過去以人的思考判斷和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心所組成的設(shè)計(jì)方桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 16 頁 共 23 頁 法，就必須把過去的經(jīng)驗(yàn)和思考方法，進(jìn)行系列化、數(shù)值化、數(shù)式化，作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中。因?yàn)槟＞邩?gòu)成元件也干差萬別，要搞出一個(gè)能適應(yīng)各種零件的設(shè)計(jì)軟件幾乎不可能。但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大，模具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律，放可總結(jié)歸納，為自動(dòng)設(shè)計(jì)提供軟件。 如日本某公司的 CDM 系統(tǒng)用于級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模板尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出 NC 程序 (為數(shù)控加工中心和線切割編程 )等，所用時(shí)間由手工的 20%、工時(shí)減少到 35 小時(shí)；從 80年代初日本就將三維的 CAD CAM 系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具。目前，在實(shí)體件的掃描輸入，圖線和數(shù)據(jù)輸入，幾何造形、顯示、繪圖、標(biāo)注以及對數(shù)據(jù)的自動(dòng)編程，產(chǎn)生效控機(jī)床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達(dá)到較高水平；計(jì)算機(jī)仿真 (CAE)技術(shù)也取得了一定成果。在高層次上， CAD CAM CAE 集成的， 即數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，可以互相直接傳輸信息實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。目前國外僅有少數(shù)廠家能夠做到。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 17 頁 共 23 頁 3 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國大部分企業(yè)均設(shè)有模具車間，處于本廠的配套地位，自 70 年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個(gè)概念。生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟(jì)效益較差。模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車間（分廠）近 17000 家，約 60 萬從業(yè) 人員，年模具總產(chǎn)值達(dá) 200 億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的 60左右，還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，國內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長壽命的模具還主要依靠進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)， 1997 年進(jìn)口模具價(jià)值 6.3 億美元，這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具；1997 年出口模具僅為 7800 萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力，是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。 3.1 模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀 按照中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分，我國模具基本分為 10 大類，其中，沖壓模和塑料成型模 兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國沖壓模占 50左右，塑料成形模約占 20，拉絲模（工具）約占 10，而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的 40以上。 我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足 100 萬次，模具最高壽命達(dá)到 1 億次以上，精度達(dá)到 3 5um，有 50 個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位，與國際上最高模具壽命 6 億次，平均模具壽命 5000 萬次相比，處于 80 年代中期國際先進(jìn)水平。 我國的塑料成形模具設(shè)計(jì)，制作技術(shù)起步較晚，整體水平還 較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達(dá) 70以上，仍占主導(dǎo)地位。一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造。模具平均壽命約為 80 萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達(dá)到 5um 以下，最高壽命已突破2000 萬次，型腔數(shù)量已超過 100 腔，達(dá)到了 80 年代中期至 90 年代初期的國際先進(jìn)水平。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 18 頁 共 23 頁 3.2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平 相比，還有較大的差距。 在采用 CAD/CAM/CAE/CAPP 等技術(shù)設(shè)計(jì)與制造模具方面，無論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用 CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了 CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應(yīng)用CAE 進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動(dòng)畫游戲階段；在應(yīng)用 CAM 技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近 10 多年來引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計(jì)算機(jī)制式（ IBM 微機(jī)及其兼容機(jī)、 HP 工作站等）不同，或因字 節(jié)差異、運(yùn)算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有 5%左右的模具制造設(shè)備近年來才開展這項(xiàng)工作；在應(yīng)用 CAPP 技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的 CAD/CAM 技術(shù)應(yīng)用在我國才剛起步。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在 使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備簡陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有 25%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。 缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識(shí)面寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的 8%12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。 1980 年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識(shí)老化，知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而 80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)匱乏，動(dòng)手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)水平難以提高。 3.3 模具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 近 10 多年來，特別是“八五”以來，國家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特 種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應(yīng)上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 19 頁 共 23 頁 的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點(diǎn)，但因渠道不暢、技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價(jià)格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應(yīng)用不多。 模具加工的輔助材料和專用技術(shù)近年來雖有所推廣應(yīng)用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術(shù)，大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段，如模具表面涂層技術(shù)、模具表面熱處理技術(shù)、模具導(dǎo)向副潤滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤滑技術(shù)、模具去應(yīng)力技術(shù)、模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。 一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)也還缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。 我國的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)， 80 年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋面約占 20%，從市場上能配到的也只有約 30 個(gè)品種，且僅限于中小規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應(yīng)，模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差。 3.4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國的模具工業(yè)相對較落后，至今仍不能稱其為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。我國目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù)； 三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相類似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的 70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有 19 個(gè)大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關(guān)，跨行業(yè)，跨部門管理困難很多。 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時(shí)，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車間、分廠在內(nèi)，技術(shù)改造后不能很快收回其投資，甚至負(fù)債累累，影響發(fā)展。 雖然大多 數(shù)產(chǎn)品廠的模具車間、分廠技術(shù)力量強(qiáng)，設(shè)備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設(shè)備利用率低。 我國模具價(jià)格長期以來同其價(jià)值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟(jì)效益小，社會(huì)效益大”的現(xiàn)象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩?biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類不正?，F(xiàn)象存在。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 20 頁 共 23 頁 4 模具的發(fā)展趨勢 4.1 模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 （ 1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn) 信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國 Delcam 公司的系列化軟件就包括了曲面 /實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級(jí)渲染、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體 CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、 UG 和 CATIA 等。國內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模 CAD/CAM 系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的 CAXA 系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工 程研究中心的沖壓模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)等。 （ 2）模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的 CAE 分析、模具可制造性評價(jià)和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、 UG 和 CATIA 等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點(diǎn)，從而使模具并行工程成為可能。另外， Cimatran 公司的 Moldexpert， Delcam 公司的 Ps-mold 及日立造船的 Space-E/mold 均是 3D 專業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件，可進(jìn)行交互式 3D 型腔、型芯設(shè)計(jì)、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞 Moldflow 公司的三維真實(shí)感流動(dòng)模擬軟件 MoldflowAdvisers 已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。國內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類軟件 HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的 Z-mold軟件。面向制造、基于知識(shí)的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。如 Cimatron 公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面，生成 與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供 NC 加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗(yàn)等。 （ 3）模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)、敏捷制造技術(shù)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 21 頁 共 23 頁 既有必要，也有可能。美國在其 21 世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略中指出，到 2006 年要實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn) /虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從 40個(gè)月縮短到 4個(gè)月。 4.2 模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 （ 1）模具檢測設(shè)備的日益精密、高效 精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設(shè)備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá) 2 3 m，目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標(biāo)測量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn) 3250mm 3250mm 三坐標(biāo)測量機(jī)，還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀，率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實(shí)現(xiàn)了從測量實(shí)物建立數(shù)學(xué)模型輸出工程圖紙模具制造全過程，成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括：英國雷尼紹公 司第二代高速掃描儀 (CYCLON SERIES2)可實(shí)現(xiàn)激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補(bǔ)，激光掃描精度為 0.05mm，接觸式測頭掃描精度達(dá) 0.02mm。另外德國 GOM 公司的 ATOS 便攜式掃描儀，日本羅蘭公司的 PIX-30、 PIX-4 臺(tái)式掃描儀和英國泰勒霍普森公司 TALYSCAN150 多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn)。 （ 2）數(shù)控電火花加工機(jī)床 日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的 AQ325L、 AQ550LLS-WEDM 具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司 的 NCEDM 具有P-E3 自適應(yīng)控制、 PCE 能量控制及自動(dòng)編程專家系統(tǒng)。另外有些 EDM 還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制 (FC)等技術(shù)。 （ 3） 高速銑削機(jī)床 (HSM) 銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高 (為普通銑削加工的 5 10 倍 )及可加工硬材料 (60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn)。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司