沖壓 文獻(xiàn)綜述.doc

東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述摘要：在科技技術(shù)日益發(fā)展的今天，沖壓工藝得到不斷的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中的作用越來(lái)越重要。沖壓技術(shù)在新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料的涌現(xiàn)下，不斷革新和發(fā)展。關(guān)鍵詞：沖壓工藝、復(fù)合模、工藝設(shè)計(jì)Abstract: Intheincreasingdevelopmentofscienceandtechnologytoday,thestampingprocesstogetcontinuousdevelopmentandplays moreandmoreimportantroleintheindustrialproduction.Stampingtechnologyinthenewtechnology,newtechnology,newequipment,theemergenceofnewmaterials,continuousinnovationanddevelopment. Keywords: stamping process, compound die, process design一.沖壓的概念及其優(yōu)點(diǎn)1.1沖壓的概念沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。1.2沖壓的優(yōu)點(diǎn)冷沖壓和線切割相比較，具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列有點(diǎn)，特別適合于大批量生產(chǎn)。沖壓模具成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用?，F(xiàn)代沖壓模具生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓模具生產(chǎn)的發(fā)展方向。日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的，例如不銹鋼飯缸，它就是用一塊圓形金屬板料在壓床上利用模具對(duì)圓形板料加壓而沖出來(lái)的?？梢钥闯觯錄_壓是一種在常溫（冷態(tài)）下利用沖模在壓床上對(duì)各種金屬（或非金屬）板料施加壓力使其分離或者變形而得到一定形狀零件的金屬壓力加工方法。近幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。1.3復(fù)合模具的優(yōu)點(diǎn)符合模具以為不受送料誤差的影響所以有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）內(nèi)外形相對(duì)位置及零件尺寸的一致性非常好，生產(chǎn)零件表面平整，并且精度高（2）模具結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)壓力機(jī)的平臺(tái)要求不高（3）可以充分利用短料和余料（4）適合沖裁簿料和脆性或軟性材料二.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，也日益受到人們的關(guān)注和重視。近幾年，我國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度發(fā)展。2.1模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng) 21世紀(jì)開(kāi)始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。2.2.模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。 但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 2.3.專業(yè)化程度及分布狀況 我國(guó)模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過(guò)高。國(guó)外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國(guó)沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對(duì)專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。3. 沖壓的基本工序及模具沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級(jí)進(jìn)沖壓在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級(jí)進(jìn)在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。三.發(fā)展趨勢(shì)據(jù)相關(guān)專業(yè)人士分析，未來(lái)十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵率畟€(gè)方面。（1） 模具結(jié)構(gòu)日趨大型、精密、復(fù)雜及壽命日益提高 隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求（如多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高），模具精度已由原來(lái)的5m 提高到23m，今后有些模具加工精度公差更是要求在1m 以下，這必將促進(jìn)超精密加工的發(fā)展。（2） CAD/CAE/CAM 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的廣泛應(yīng)用 模具制造是設(shè)計(jì)的延續(xù)，推行模具設(shè)計(jì)與制造一體化可達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是當(dāng)代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供NC 程序，也可針對(duì)不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過(guò)數(shù)值模擬方法達(dá)到預(yù)測(cè)產(chǎn)品成型（形）過(guò)程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從CAD/CAE/CAM 一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢(shì)是集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)CADCAECAM 協(xié)同作業(yè)，以便充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢(shì)和功效。因此，應(yīng)大力進(jìn)行ANSYS、MSC、Moldflow、Dynaform 等高端輔助設(shè)計(jì)制造軟件的培訓(xùn)、推廣和應(yīng)用。（3） 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)的推廣應(yīng)用快速模具制造及快速成型技術(shù)（RP）是在近兩年內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的，并正向著高精度、更快捷的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術(shù)相比，該技術(shù)具有制模周期短、成本低的特點(diǎn)，是綜合經(jīng)濟(jì)效益較顯著的模具制造技術(shù)。具體新技術(shù)包括：快速原型制造技術(shù)（RPM）、表面現(xiàn)象成形技術(shù)、澆鑄成形制模技術(shù)、冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)、無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)、KEVRON 鋼帶沖裁落料制模技術(shù)以及模具毛坯快速制造技術(shù)。此外，氮?dú)鈴椈蓧哼吪c卸料、快速換模、沖壓?jiǎn)卧M合、刃口堆焊以及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊等輔助技術(shù)也有極大提高了快速經(jīng)濟(jì)制模的綜合技術(shù)水平。 （4） 新型技術(shù)在塑料模具中的推廣應(yīng)用 采用新型熱流道技術(shù)是塑料模設(shè)計(jì)制造中的一大變革，可顯著提高模具制造的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，國(guó)外模具企業(yè)已有一半用上了該項(xiàng)技術(shù)，甚至已達(dá)80%以上；氣體輔助注射成型也是塑料成型的一種新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好、易于成型、壁厚差異較大等優(yōu)點(diǎn)，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。 （5） 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)進(jìn)一步增加規(guī)格、品種，發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡(luò)，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的優(yōu)質(zhì)模具標(biāo)準(zhǔn)件2。（6） 開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ)，當(dāng)前，國(guó)外模具材料系列日趨完善與細(xì)化，系列化程度已越來(lái)越高。中國(guó)是世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的高級(jí)優(yōu)質(zhì)模具鋼品種雖然不少，已納入國(guó)標(biāo)的如：6Cr4W3Mo2VNb（65Nb），7Cr7Mo2V2Si（LD），7Cr-SiMnMoV（CH-1），6CrNiMnSiMoV（GD），8Cr2Mn-WMoVS（8Cr2S）等。模具表面處理技術(shù)對(duì)模具的制造精度、模具的強(qiáng)度、模具的工作壽命、模具的制造成本等有著直接的影響。稀土表面工程技術(shù)和納米表面工程技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)模具制造的表面工程技術(shù)的發(fā)展，其主要趨勢(shì)是：（1）由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如TD 法）發(fā)展；（2）由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；（3）鍍膜膜層多樣化，主要有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C 等，同時(shí)處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視3。（7） 高速銑削在模具加工中的推廣應(yīng)用 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510 倍）及可加工硬材料（60HRC）等諸多優(yōu)點(diǎn)，是高精度型腔模具的重要加工手段。國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到40000100000 轉(zhuǎn)/min ， 快速進(jìn)給速度達(dá)到3040m/min，換刀時(shí)間可提高到13s，大幅度提高了加工效率，并可獲得Ra10m 的加工表面粗糙度，形狀精度可達(dá)10m。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工的發(fā)展，特別給汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。（8） 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程 隨著三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、掃描儀、便攜式掃描儀、激光跟蹤儀等先進(jìn)測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用，現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)正向高速度、高精度、高適應(yīng)性、數(shù)字化、自動(dòng)化方向發(fā)展，并不斷融入模具產(chǎn)品逆向工程設(shè)計(jì)中，進(jìn)一步推動(dòng)模具制造產(chǎn)品快速制造的響應(yīng)能力。逆向工程（RE）又稱反向工程或反求工程，是相對(duì)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程即所謂的正向工程（FE）而提出的4。其基本思想是：通過(guò)對(duì)實(shí)物或零件進(jìn)行掃描測(cè)量以及各種先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品的幾何信息， 然后充分利用CAD/CAM 技術(shù)快速、準(zhǔn)確地建立產(chǎn)品的數(shù)學(xué)幾何模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)設(shè)計(jì)，最后經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)墓こ谭治?、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和CAM 編程，就可以加工出產(chǎn)品模具。該設(shè)計(jì)理念是以設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造。（9） 開(kāi)發(fā)成形新工藝和模具，培養(yǎng)新理念和新模式 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式，具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要