消聲器后蓋復合模設計及制造工藝分析-沖壓模具【含13張CAD圖紙和文檔全套】

ZL50裝載機總體及工作裝置設計

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畢業(yè)設計（論文）中期檢查表（指導教師） 指導教師姓名：蔣占四　 填表日期： 2014 年 4 月 17 日 學生學號 1000110134 學生姓名 周 迪 題目名稱 消聲器后蓋復合模設計及制造工藝分析 已完成內容 一、2013年12月25日至2014年1月6日 選擇畢業(yè)設計題目，收集資料，理解課題，完成開題報告。 二、1月7日至3月10日 熟悉UG和二維軟件CAD的相關運用知識，查閱相關使用手冊。 三、3月11日至3月17日 確定工藝方案。 四、3月18日至4月17日 完成相關的計算，包括工藝參數(shù)，壓力機的選擇等。 檢查日期：2014年4月16日 完成情況 □全部完成 R按進度完成 □滯后進度安排 存在困難 在軟件的使用上，由于是新版本，所以在使用上會有很多的不習慣的地方。然后在設計的時候會顯得毫無頭緒，特別是在技術參數(shù)設計的時候，由于資料不是很詳細，加上圖書館的書籍是很早的版本，所以上面有很多的錯誤，在使用的時候要不斷地查找再查找。計算上要不斷查資料導致計算環(huán)節(jié)進程緩慢。 解決辦法 盡可能熟悉軟件的運用。有問題的時候去問同做模具方向的同學。因為問同學的時候有些公式的運用可以得到更好地理解。 預期成績 □優(yōu) 秀 □良 好 □中 等 □及 格 □不及格 建 議 教師簽名： 教務處實踐教學科制表 說明：1、本表由檢查畢業(yè)設計的指導教師如實填寫；2、此表要放入畢業(yè)設計（論文）檔案袋中； 3、各院(系)分類匯總后報教務處實踐教學科備案。 編號： 　畢業(yè)設計(論文)任務書 題 目： 消聲器后蓋復合模設計 及制造工藝分析 學　　院： 機電工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生姓名： 周 迪 學 號： 1000110134 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 蔣占四 職 稱： 副教授 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā) 2013年12月13日 注：1、本任務書一式兩份，一份院辦留存，一份發(fā)給學生，任務完成后附在 說明書內。 2、任務書均要求打印，打印字體和字號按照《本科生畢業(yè)設計（論文）統(tǒng)一格式的規(guī)定》執(zhí)行。 3、以下標題為四號仿宋體、加粗，正文中文用小四宋體，英文用小四Times New Roman，日期采用阿拉伯數(shù)字。 4、“一、畢業(yè)設計（論文）的內容、要求”位于頁面最頂端，“任務下達時間”位于新頁面最頂端。 　　5、請不要修改最后一頁（即“任務下達時間”所在頁的內容） 一、畢業(yè)設計（論文）的內容 相對其他冷沖壓模具結構而言，復合模具有其自身的優(yōu)點，如：工件同軸度較好，表面平直，尺寸精度較高；生產效率高，且不受條料外形尺寸的精度限制，有時廢角料也可用以再生產等。汽車排氣噪聲在整個噪聲中占有三分之一的比例,降低整車噪聲需要大量降低汽車排氣噪聲。解決汽車排氣噪聲的方法是在汽車排氣管加裝消聲裝置。消聲器的加工工藝直接決定了其工作性能。因此本課題以消聲器后蓋為對象，進行其復合模工藝設計分析。主要內容包括： 根據(jù)給定零件要求，結合模具制造條件、生產批量等因素，分析零件的沖壓工藝性。在工藝性分析的基礎上，計算工藝參數(shù)，確定合適的沖壓工藝方案。根據(jù)確定的工藝方案進行模具設計與校核。最終設計模具制造與裝配工藝。 二、畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 本設計是消聲器后蓋的復合模工藝設計分析，某消聲器后蓋主要尺寸如圖1，厚度為1.5mm。生產方式為批量生產。要求所設計模具結構可能簡單，以降低成本，提供加工效率。 圖1消聲器后蓋結構尺寸 三、畢業(yè)設計（論文）應完成的工作 1、完成二萬字左右的畢業(yè)設計說明書（論文）；在畢業(yè)設計說明書（論文）中必須包括詳細的300-500個單詞的英文摘要； 2、獨立完成與課題相關，不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 3、要求設計并繪制模具結構圖，繪圖工作量折合A0圖紙3張以上，其中必須包含兩張A3以上的計算機繪圖圖紙； 4、完成指定的任務內容、達到設計要求。 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 肖景容, 姜奎華. 沖壓工藝學[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999. [2] 沖模設計手冊編寫組編著. 沖模設計手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999 [3] 王孝培. 實用沖壓技術手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001 [4] 陳錫棟，周小玉.實用模具技術手冊[K] .北京：機械工業(yè)出版社，2005.8：46-56 [5] 李文元, 江熒. 冷凝器側板沖壓工藝與級進模設計[J]. 模具工業(yè), 2007,8: 23-25. [6] 楊玉英.實用沖壓工藝及模具設計手冊[K].北京:機械工業(yè)出版社,2005. [7] 花杏華, 黃彩萍. 消聲器后蓋復合模設計[J]. 模具制造, 2005, 8: 27-29. [8] 蔣曉斌. 精密彈簧固定件復合模設計[J]. 鍛壓裝備與制造技術, 2010,5: [9] 肖軍民. 空調頂蓋體沖壓工藝改進及復合模設計[J]. 模具制造, 2007,10. [10] Jan J. Krüger,Rolf Jebasinski.Active Exhaust Silencers - Current Perspectives and Challenges[C]. SAE 2007 Noise and Vibration Conference and Exhibition, May 2007. 五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設備及條件 計算機1臺 計算機輔助設計軟件 任務下達時間： 2013年12月17日 畢業(yè)設計開始與完成時間： 2013年12月17日至 2014年05 月26日 組織實施單位： 教研室主任意見： 簽字： 2013年12月14日 院領導小組意見： 簽字： 2013 年12月16日 編號： 　畢業(yè)設計(論文)開題報告 題 目： 消聲器后蓋復合模 設計及制造工藝分析 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生姓名： 周 迪 學 號： 1000110134 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 蔣占四 職 稱： 副教授 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā) 2013年12月27日 開題報告填寫要求 ? 1．開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見審查后生效。 ?2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫，或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。 ?3．學生查閱資料的參考文獻應在5篇及以上（不包括辭典、手冊），開題報告的字數(shù)要在1000字以上。 ?4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 ?5．“指導教師（簽字）”日期填寫成在2013年12月27日~ 31日之間的某個日期；“開題小組組長（簽字）”日期填寫成在2014年1月4日~9日之間的某個日期。 1．畢業(yè)設計的主要內容、重點和難點等 1、利用期末、寒假和開學后的時間到模具公司實習，認真地學習沖壓成形的特點與基本規(guī)律，熟悉沖壓成型模具的結構和設計、加工及裝配方法，并及時向老師請教和查詢相關文獻資料。 2、對所要設計的消聲器后蓋復合模設計及制造工藝分析，運用局部成型模具常用機構及工作原理，通過分析計算確定合理的沖壓工藝方案。 3、結合模具公司實習實際和參考資料相關知識及設計要求，進行必要的進行相關計算和設計。 4、根據(jù)具體計算結果和設計情況，確定模具的主體結構，選用合理的標準模架， 及工作零件、送料裝置、卸料裝置、導料裝置及定位裝置等，在符合計算和設計要求的基礎上盡量選用標準件。 5、用UG三維軟件創(chuàng)建設計模具的虛擬模型，然后用三維軟件出圖（包括總裝配圖和零件圖），再用二維軟件稍做修改使其符合國家標準，完成局部成型模具典型結構設計。 6、結合公司實際的使用標準和相關資料標準，制定主要零件的加工路線及編制其加工工藝規(guī)程，并寫出數(shù)控加工相關程序。 7、詢問車間模具裝配師傅和查閱資料，了解模具裝配過程中需要注意的問題和正確的裝配方法及出現(xiàn)問題后的解決方法。 8、根據(jù)情況進行實物的加工制作，裝配后進行試模，根據(jù)所沖出來的零件對實物進行合理的修改，直至沖出符合要求的零件。 設計的重點： 1、在公司實習期間查閱文獻資料和詢問資深高的模具設計人員相關問題。 2、制定消聲器后蓋的沖壓工藝方案。 3、確定該制件的材料和厚度、尺寸、精度要求等，選用合理的標準模架。 4、根據(jù)要求計算和選擇相關尺寸和力等。 5、確定合理的模具結構和主要零部件。 6、出圖（包括總裝圖和零件圖）。 7、制定主要零部件的加工工藝并編制相關數(shù)控加工程序。 設計的難點： 1、模具的結構設計和計算。 2、總裝配圖的繪制。  2．準備情況（查閱過的文獻資料及調研情況、現(xiàn)有設備、實驗條件等） 在當今社會中快速制造已經成為大趨勢，而沖壓模具不僅在快速性上具有優(yōu)勢，而且在精度、可靠性上也有著其他制造所沒有的特點。相對其他冷沖壓模具結構而言，復合模具有其自身的優(yōu)點，如：工件同軸度較好，表面平直，尺寸精度較高；生產效率高，且不受條料外形尺寸的精度限制，有時廢角料也可用以再生產等。自己因為興趣愛好而選擇了機械設計制造及其自動化專業(yè)，學習了沖壓模具設計與制造的相關知識，而這次的消聲器后蓋復合模設計及制造工藝分析將運用到這四年大學所學知識。并且是對所學知識的檢測。借此機會，我將鞏固大學所學知識，并準備將其運用至以后的工作中。我會運用所學知識，在設計過程中鍛煉自己的獨立工作設計能力和創(chuàng)造性思維能力，樹立正確的設計思想，設計出機械性能上和經濟性能上均滿足要求的沖壓模具。在模具設計過程中，我還會注意了解現(xiàn)代先進模具制造技術，比如快速模具制造、快速成型等，爭取在設計過程中加以涉及。我也會在實習過程中和查閱資料的過程中對畢業(yè)設計課題做深刻了解及總結，保證按時高質量地完成消聲器后蓋復合模設計及制造工藝分析的畢業(yè)設計。 查閱的文獻： [1] 肖景容, 姜奎華. 沖壓工藝學[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999. [2] 沖模設計手冊編寫組編著. 沖模設計手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999 [3] 王孝培. 實用沖壓技術手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001 [4] 陳錫棟, 周小玉.實用模具技術手冊[K] .北京：機械工業(yè)出版社，2005.8：46-56 [5] 李文元, 江熒. 冷凝器側板沖壓工藝與級進模設計[J]. 模具工業(yè), 2007,8: 23-25. [6] 楊玉英.實用沖壓工藝及模具設計手冊[K].北京:機械工業(yè)出版社,2005. [7] 花杏華, 黃彩萍. 消聲器后蓋復合模設計[J]. 模具制造, 2005, 8: 27-29. [8] 蔣曉斌. 精密彈簧固定件復合模設計[J]. 鍛壓裝備與制造技術, 2010,5: [9] 肖軍民. 空調頂蓋體沖壓工藝改進及復合模設計[J]. 模具制造, 2007,10. [10] Jan J. Krüger,Rolf Jebasinski.Active Exhaust Silencers - Current Perspectives and Challenges[C]. SAE 2007 Noise and Vibration Conference and Exhibition, May 2007.  3、實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料 2013年 12 月 15 日至 2014 年 1 月 6 日 選擇畢業(yè)設計題目，理解課題，完成開題報告。 1 月 7 日至 2 月 16 日 自學 UG、CAD 相關知識，查閱相關資料。 2 月 17日至3 月31 日 公司實習，學習模具設計相關知識及查閱資料，確定模具基本結構。 4 月1 日至 4 月21 日 完成模具設計計算、結構設計。 4 月22日至 5 月5日 完成三維建模和出二維圖。 5 月 6日至 5 月19日 完成模具主要零件的加工工藝規(guī)程編制、相關數(shù)控加工程序的編制及論文的撰寫。 5 月 20 日至 6 月 5 日 整理打印畢業(yè)論文及相關資料，交指導老師評閱。  指導教師意見 指導教師（簽字）： 2013年12月　　日 開題小組意見 開題小組組長（簽字）： 2014年1 月　　日 院（系、部）意見 主管院長（系、部主任）簽字： 2014年1月　　日 - 7 - 2014年機電工程學院畢業(yè)設計(論文)進度計劃表 學生姓名：周 迪 學號：1000110134 序號 起止日期 計劃完成內容 實際完成內容 檢查日期 檢查人簽名 1 2013.12.17-12.23 收集資料，了解復合模的相關知識，大概了解加工方式 2 12.24-12.30 查找相關資料，書籍 3 2013.12.31-2014.1.6 完成開題報告 4 2014.1.7-1.13 完成與課題相關，不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文） 5 3.4-3.10 學習CAD、UG等軟件的運用 6 3.11-3.17 確定工藝方案 7 3.18-3.24 確定零件展開形狀及尺寸 8 3.25-3.31 計算拉深工序主要工藝參數(shù) (本表同時作為指導教師對學生的16次考勤記錄) 2014年機電工程學院畢業(yè)設計進度計劃表（續(xù)） 學生姓名： 學號： 序號 起止日期 計劃完成內容 實際完成內容 檢查日期 檢查人簽名 9 4.01-4.07 計算總壓力，確定壓力機噸位 10 4.08-4.14 確定模具壓力中心，計算模具工作部分尺寸 11 4.15-4.21 完成模具結構的設計 12 4.22-4.28 完成復合模的制造和裝配說明 13 4.29-5.05 檢查論文中有關公式以及定義引用是否正確 14 5.06-5.12 完成設計說明書 15 5.13-5.19 設計資料的檢查和修改 16 5.20-5.26 完成畢業(yè)設計，提交論文 任務下達時間：2013年12月17日　　　　(本表同時作為指導教師對學生的16次考勤記錄) 第 1 頁 共 2 頁 編號： 畢業(yè)設計(論文)外文翻譯 （譯文） 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 周迪 學 號： 1000110134 指導教師單位： 桂林電子科技大學 姓 名： 蔣占四 職 稱： 副教授 2014 年 05 月 26 日 模具的發(fā)展 1 模具在工業(yè)生產中的地位 模具是大批量生產同形產品的工具，是工業(yè)生產的主要工藝裝備。 采用模具生產零部件，具有生產效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經濟的基礎工業(yè)。現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高，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)對國民經濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用。1989年3月國務院頒布的《關于當前產業(yè)政策要點的決定》中，把模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位、生產和基本建設序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設備及相應的輸變電設備)，確立模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術和設備列入了《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產業(yè)目錄》。經國務院批準，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還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)了國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產值也超過了機床工業(yè)產值。 據(jù)統(tǒng)計，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90％的零件是綜筷具生產的；在飛機、汽車、農機和無線電行業(yè)，這個比例也超過60％。例如飛機制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機模具使用量超過三萬套，其中主機八千套、發(fā)動機二千套、輔機二萬套。從產值看，80年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達國家模具行業(yè)的產值已超過機床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據(jù)國際生產技術協(xié)會預測，到2000年，產品盡件粗加工的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化成制品。 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，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，隨著世界經濟的飛速發(fā)展，它又成了大量生產家用電器、汽車、電子儀器、照相機、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術走在前列——許多模具先進技術，如簡易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動化技術，大多起源于美國；而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術，蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進行列。50年代，模具行業(yè)工作重點是根據(jù)訂戶的要求，制作能滿足產品要求的模具。模具設計多憑經驗，參考已有圖紙和感性認識，對所設計模具零件的機能缺乏真切了解。從1955年到1965年，是壓力加工的探索和開發(fā)時代——對模具主要零部件的機能和受力狀態(tài)進行了數(shù)學分橋，并把這些知識不斷應用于現(xiàn)場實際，使得沖壓技術在各方面有飛躍的發(fā)展。其結果是歸納出模具設計原則，并使得壓力機械、沖壓材料、加工方法、梅具結構、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領域面貌一新，并向實用化的方向推進，從而使沖壓加工從儀能生產優(yōu)良產品的第一階段。 進入70年代向高速化、啟動化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、商壽命、高精度助多功能自動校具。其代表是多達別多個工位的級進模和十幾個工位的多工位傳遞模。在此基礎上又發(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—彎曲機。在此期間，日本站到了世界最前列——其模具加工精度進入了微米級，模具壽命，合金工具鋼制造的模具達到了幾千萬次，硬質合金鋼制造的模具達到了幾億次p每分鐘沖壓次數(shù)，小型壓力機通常為200至300次，最高為1200次至1500次。在此期間，為了適應產品更新快、用期短(如汽車改型、玩具翻新等)的需要，各種經濟型模具，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算機輔助設計、輔助制造技術不斷發(fā)展的時代。隨著模具加工精度與復雜性不斷提高，生產周期不斷加快，模具業(yè)對設備和人員素質的要求也不斷提高。依靠普通加工設備，憑經驗和手藝越來越不能滿足模具生產的需要。90年代以來，機械技術和電子技術緊密結合，發(fā)展了NC機床，如數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花機床、數(shù)控銑床、數(shù)控坐標磨床等。而采用電子計算機自動編程、控制的CNC機床提高了數(shù)控機床的使用效率和范圍。近年來又發(fā)展出由一臺計算機以分時的方式直接管理和控制一群數(shù)控機床的NNC系統(tǒng)。 隨著計算機技術的發(fā)展，計算機也逐步進入模具生產的各個領域，包括設計、制造、管理等。國際生產研究協(xié)會預測，到2000年，作為設計和制造之間聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動設計的最根本點是必須確立模具零件標準及設計標準。要擺脫過去以人的思考判斷和實際經驗為中心所組成的設計方法，就必須把過去的經驗和思考方法，進行系列化、數(shù)值化、數(shù)式化，作為設計準則儲存到計算機中。因為模具構成元件也干差萬別，要搞出一個能適應各種零件的設計軟件幾乎不可能。但是有些產品的零件形狀變化不大，模具結構有一定的規(guī)律，放可總結歸納，為自動設計提供軟件。如日本某公司的CDM系統(tǒng)用于級進模設計與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模板尺寸和標準、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，所用時間由手工的20%、工時減少到35小時；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、標注以及對數(shù)據(jù)的自動編程，產生效控機床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達到較高水平；計算機仿真(CAE)技術也取得了一定成果。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．實現(xiàn)網絡化。目前．國外僅有少數(shù)廠家能夠做到。 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)化和生產專業(yè)化這個概念。生產效率不高，經濟效益較差。模具行業(yè)的生產小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術管理水平都比較低。 據(jù)不完全統(tǒng)計，全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產廠、產品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬從業(yè)人員，年模具總產值達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，還不能適應國民經濟發(fā)展的需要。目前，國內需要的大型、精密、復雜和長壽命的模具還主要依靠進口。據(jù)海關統(tǒng)計，1997年進口模具價值6.3億美元，這還不包括隨設備一起進口的模具；1997年出口模具僅為7800萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術水平和制造能力，是我國國民經濟建設中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸。 3.1 模具工業(yè)產品結構的現(xiàn)狀 按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，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。按產值計算，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，精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到3～5um，有50個以上的級進工位，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年代中期國際先進水平。 我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經能初步設計和制造。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、表面質量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。 3.2 模具工業(yè)技術結構現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。 在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設備（包括近10多年來引進的先進設備）或因計算機制式（IBM微機及其兼容機、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作；在應用CAPP技術進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行大量的標準化基礎工作；在模具共性工藝技術，如模具快速成型技術、拋光技術、電鑄成型技術、表面處理技術等方面的CAD/CAM技術應用在我國才剛起步。計算機輔助技術的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設備陳舊，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，操作憑工人的經驗，設備簡陋，能耗高。設備更新速度緩慢，技術改造，技術進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具加工設備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。 缺乏技術素質較高的模具設計、制造工藝技術人員和技術工人，尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術人員和技術工人的總體技術水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術人員和技術工人知識老化，知識結構不能適應現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學技術。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質水平下降，而且人才結構也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設計、制造的技術水平難以提高。 3.3 模具工業(yè)配套材料，標準件結構現(xiàn)狀 近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關部委已多次組織有關材料研究所、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。但因材料的質量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數(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。在鋼材供應上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產的供需矛盾，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建立了銷售網點，但因渠道不暢、技術服務支撐薄弱及價格偏高、外匯結算制度等因素的影響，目前推廣應用不多。 模具加工的輔助材料和專用技術近年來雖有所推廣應用，但未形成成熟的生產技術，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術、模具表面熱處理技術、模具導向副潤滑技術、模具型腔傳感技術及潤滑技術、模具去應力技術、模具抗疲勞及防腐技術等尚未完全形成生產力，走向商品化。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產權的保護。 我國的模具標準件生產，80年代初才形成小規(guī)模生產，模具標準化程度及標準件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標準凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應，模架及零件生產供應渠道不暢，精度和質量也較差。 3.4 模具工業(yè)產業(yè)組織結構現(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獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產外供模具；產品廠的模具分廠或車間，以供給本產品廠所需的模具為主要任務；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，模具產量約占總產量的70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個大行業(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)會統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關，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，而我國技術改造投資向大中型企業(yè)傾斜時，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產品廠的模具車間、分廠在內，技術改造后不能很快收回其投資，甚至負債累累，影響發(fā)展。 雖然大多數(shù)產品廠的模具車間、分廠技術力量強，設備條件較好，生產的模具水平也較高，但設備利用率低。 我國模具價格長期以來同其價值不協(xié)調，造成模具行業(yè)“自身經濟效益小，社會效益大”的現(xiàn)象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩藴始模蓸藴始牟蝗绺赡＞邘Ъa的。干帶件生產的不如用模具加工產品的”之類不正?，F(xiàn)象存在。 4 模具的發(fā)展趨勢 4.1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發(fā)展 4.1.1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，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產管理的全過程，達到實現(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/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、工業(yè)設計高級渲染、塑料模設計專家系統(tǒng)、復雜形體CAM、藝術造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復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。國內有上海交通大學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；吉林金網格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。 4.1.2模具設計、分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結構設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產和集成化技術要求。模具設計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產品結構的CAE分析、模具可制造性評價和數(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、全相關等特點，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)注塑模設計軟件，可進行交互式3D型腔、型芯設計、模架配置及典型結構設計。澳大利亞Moldflow公司的三維真實感流動模擬軟件MoldflowAdvisers已經受到用戶廣泛的好評和應用。國內有華中理工大學研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學的Z-mold軟件。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進性和實用性的重要標志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產生分型線和分型面，生成與制品相對應的型芯和型腔，實現(xiàn)模架零件的全相關，自動產生材料明細表和供NC加工的鉆孔表格，并能進行智能化加工參數(shù)設定、加工結果校驗等。 4.1.3模具軟件應用的網絡化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機軟硬件技術的迅速發(fā)展，網絡使得在模具行業(yè)應用虛擬設計、敏捷制造技術既有必要，也有可能。美國在其《21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。 4.2 模具檢測、加工設備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 4.2.1模具檢測設備的日益精密、高效 精密、復雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達2～3μm，目前國內廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利產3250mm×3250mm三坐標測量機，還擁有數(shù)碼攝影光學掃描儀，率先在國內采用數(shù)碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現(xiàn)了從測量實物→建立數(shù)學模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程技術的開發(fā)和應用。這方面的設備還包括：英國雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實現(xiàn)激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測頭掃描精度達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、廉價化和功能復合化等特點。 4.2.2數(shù)控電火花加工機床 日本沙迪克公司采用直線電機伺服驅動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應控制、PCE能量控制及自動編程專家系統(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。 4.2.3高速銑削機床(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。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動加工中心，其機床定位精度可達8μm，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床，其加工范圍達2500mm×5000mm×1800mm，轉速達20500r/min，切削進給速度達20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可達0.01mm。 4.3 快速經濟制模技術 縮短產品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術相比，快速經濟制模技術具有制模周期短、成本較低的特點，精度和壽命又能滿足生產需求，是綜合經濟效益比較顯著的模具制造技術，具體主要有以下一些技術。 (1)快速原型制造技術(RPM)。它包括激光立體光刻技術(SLA) ；疊層輪廓制造技術(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結成形技術(SLS) ；熔融沉積成形技術(FDM) 和三維印刷成形技術(3D-P)等。 (2)表面成形制模技術。它是指利用噴涂、電鑄和化學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術。 (3)澆鑄成形制模技術。主要有鉍錫合金制模技術、鋅基合金制模技術、樹脂復合成形模具技術及硅橡膠制模技術等。 (4)冷擠壓及超塑成形制模技術。 (5)無模多點成形技術。 (6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術。 (7)模具毛坯快速制造技術。主要有干砂實型鑄造、負壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造及失蠟精鑄等技術。 (8)其他方面技術。如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術、沖壓單元組合技術、刃口堆焊技術及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術等。 4.4 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速 模具工業(yè)要上水平，材料應用是關鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結硬質合金及硬質合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍(刷鍍)防腐強化等技術也日益受到重視。 4.5 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同 在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復合化、超塑性成形、塑性精密成形技術、塑料模氣體輔助注射技術及熱流道技術、高壓注射成形技術等。另一方面，隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設計、生產、管理理念與模式。具體主要有：適應模具單件生產特點的柔性制造技術；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神，精益生產；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網絡制造等新的生產哲理；廣泛采用標準件通用件的分工協(xié)作生產模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。 5 總結 總結進入21世紀，在經濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，我國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產品。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，滿足各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。 9