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附件一 英文文獻翻譯
譯文 1、 沖模連續(xù)沖壓過程的功能特點基礎上的計算機輔助機構設計
摘要：本文介紹了一種基于沖模功能特點使用最起碼的初始化信息的3D結構設計系統(tǒng)。此外，它還可以用于功能特點靈活的拉深模具主要零件的實體模型設計，如上模、下模、壓邊。最初的信息包括毛皮尺寸、工作沖程、工作臺尺寸、立柱間距離、壓力數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)集合覆蓋件拉深模具在三維計算機輔助設計(CAD)軟件自動化設計知識的功能,縮短了設計時間。本設計系統(tǒng)是建立在一個PC上同時結合一個Pro /e和CAD系統(tǒng)包括特征選擇、計算機輔助模型、生產(chǎn)模型、設計協(xié)調人和用戶界面。該系統(tǒng)使用的例子證明一個設計小組汽車圖車頂紙的設計時間在1 h。結果表明,它能大大提高設計質量,可以在保證卓越的設計質量的同時節(jié)省時間和成本。
關鍵詞：沖模。沖壓工藝。參數(shù)化設計。計算機輔助設計。功能特點介紹。
因為具有競爭力的性能和生產(chǎn)效率，沖壓零件被廣泛應用于復雜而嚴格的行業(yè)，如汽車、航空、電腦、通訊、消費品。在沖壓過程中，拉深、切邊、折彎模具根據(jù)需要應用。隨著沖壓工藝的發(fā)展,其中的一個主要任務是沖壓模具的設計。然而,模具設計的過程,提高了模具結構的復雜性以及相互關系在各種各樣的設計參數(shù)。因此,大多數(shù)制造商仍然相信模具設計過程更像是藝術而非科學,要成為一個專家,一個人必須有長期的實際觀察和經(jīng)驗。在一個競爭十分激烈的環(huán)境中,提供一個較短的日程安排模具設計過程結合低成本和高質量可以提高公司的競爭力。計算機輔助設計(CAD)在這方面是一種有效的工具。目前,大多數(shù)設計系統(tǒng)中主要是屬于二維模式,當它是用來描述復雜的三維沖壓模具,它是不易從不能辯認的圖紙找到瑕疵、隱蔽的干擾,修改和圖紙繪制困難,等等,因此時間成本相當多的花在研究和設計。三維CAD軟件是一種固體建模系統(tǒng)提供設計對象的具體描述,它能大大有助于解決上述問題。此外,由于計算機技術的迅速發(fā)展,近年來,三維CAD軟件能夠運行在PC上,使得三維CAD軟件已逐漸成為一種在設計行業(yè)的主流的工具。
大多數(shù)的三維CAD軟件只能提供一個幾何建模函數(shù)來實現(xiàn)設計/繪圖功能,而且在設計任務中不提供必要和充分的設計知識協(xié)助工程師。因此,許多研究人員致力于研究自動化、學科化和智能化設計系統(tǒng)。在早期階段的設計利用它們的設計方法與參數(shù)化建模技術處理內在的不確定性。為了構建專用系統(tǒng)，馬英和韓普通結構設計方法上開發(fā)了專家設計系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許用戶在三維環(huán)境下進行產(chǎn)品設計，沙瑪和高提升了綜合設計和生產(chǎn)計劃系統(tǒng)以支持概念上重新設計和擴展補充活動。盧和李提出在船舶設計中使用C++之上的頂尖三維CAD軟件船體結構建模系統(tǒng)。劉丁曉萍提出了一個機械產(chǎn)品設計過程的實現(xiàn)任務的方法。李等為冷鍛開發(fā)了一種計算機輔助模具設計參數(shù)自動處理系統(tǒng)。為了使建模過程更有效率,香港丁曉萍基于SolidWorks Visual C + +開發(fā)了本土3 D視窗注塑模具設計系統(tǒng)。楚等為輪胎模具制作CATIA CAA開發(fā)了一種計算機輔助三維參數(shù)化設計系統(tǒng)。
模具設計是非常復雜的,雖然它是一個成熟和常規(guī)設計過程,會有一種科學的方法。在該地區(qū)的沖壓模具設計、Cheok和Nee[12]在AutoCAD繪圖軟件上設計開發(fā)了一種以排樣知識為基礎的系統(tǒng)。基于鈑金業(yè)務,辛格Sekhon[13],開發(fā)了一種沖孔機選擇專家系統(tǒng),它是基于AutoLISP建立在AutoCAD中。蔡等[14]開發(fā)了一種計算機輔助設計和制造系統(tǒng)產(chǎn)品用于板料沖裁或沖孔和彎曲操作。Tor等[15]提出了一個以知識型背景為基礎的級進模沖壓工藝過程設計框架。江曉萍等[16]介紹了這種自動化設計知識的應用方法。使用嵌入內置模塊于CATIA,林、嚴宗銘[17]提出一種覆蓋件拉深模具自動化設計系統(tǒng)。Tisza[18]在AutoCAD系統(tǒng)上發(fā)展了一種復雜工藝過程設計的金屬成型專家系統(tǒng)。昌秀珍等[19]建立了遺傳算法解決連續(xù)模的工作步驟排序問題。林等[20]在Pro /e平臺上開發(fā)了一種參數(shù)化設計系統(tǒng)用于具有特殊結構的拉深模。然而,這些提案不能完全滿足沖壓模具設計行業(yè)的各種需求。
在系統(tǒng)設計中,總的來說能影響綜合系統(tǒng)整體的部件只有功能和輸入/輸出參數(shù)[21]。因此,作為一個設計單位設計師能認真對待每一個功能特征。然后,模具設計被選擇為滿足一套功能特點的需要,然后每個位置和尺寸選定的由功能特點是決定。給個功能原件的位置和尺寸必須遵循其各個功能特性設計準則和標準以及不能與其他功能特征和需求沖突。最后,設計草稿的校訂和輸出。為了使模具設計更加靈活、高效及具有更高的質量,本文提出了一種依據(jù)沖壓工藝功能特征的沖壓模具計算機輔助結構設計系統(tǒng)系統(tǒng)。用戶只需要輸入最起碼的初始信息和分配選定的功能特點,該系統(tǒng)將自動完成剩下的設計。
本研究整合Pro /e沖壓模具設計模塊的知識和來構建設計系統(tǒng)。這個Pro /e模塊包括草繪、零件設計、裝配、程序、工具包。沖壓模具設計知識,包括沖壓模具的設計程序、沖模的功能特點,各個功能特征的設計準則和標準。接下來的文章被組織成如下順序。第二節(jié)描述沖模主要零件的布局和設計程序。第三節(jié)闡述了結構設計的架構系統(tǒng)。第四部分為結構設計系統(tǒng)一步一步構建處理過程。第五部分論證了車身頂蓋能采用該系統(tǒng)進行沖壓模具的設計。第6部分給出了結論。
原文： 1、Bor-Tsuen Lin & Ming-Ren Chang & Hau-Luen Huang & Chun-Yu Liu，Computer-aided structural design of drawing dies for stamping processes based on functional features ，《Int J Adv Manuf Technol》 第 10.1007 期，P1140~1152
譯文 2、用于模具設計的同步協(xié)同框架
摘要 競爭激烈的全球市場迫使模具制造商擁抱協(xié)同設計(CSCD)計算機作為一種方法來縮短交貨時間和提高產(chǎn)品質量。大量的協(xié)作工具已經(jīng)得到發(fā)展以跟上需求。不幸的是,這些現(xiàn)有工具支持這兩種協(xié)同復議或協(xié)同設計,但這些工具幾乎不考慮這兩種類型的無縫集成和模具及模具的特點。本文提出了一種新的框架,結合回顧于某一個系統(tǒng)和協(xié)同設計,包括從不同的角度對模具及模具設計?？蚣芙Y構包括四層。在核心,五個數(shù)據(jù)庫不同的服務目的是解決分布式工程師為地理上繼承多學科和宣傳他們的意圖。然后,采用入口控制機制和安全數(shù)據(jù)同步的過程中模具及模具設計的另一個等級。互換信息實時處理,是一種事件驅動的策略應用于第三層。之后,最外層提供統(tǒng)一的接口調用應用工具和操作設計信息協(xié)同系統(tǒng)。最后,有效的支持框架證明同步協(xié)同設計模具通過算例的情景。
關鍵詞: CSCD;產(chǎn)品發(fā)展;C4P;模具
1、 簡介
在過去的十年里,模具已越來越廣泛地應用于工業(yè)機械、通訊、電器、汽車、航空、等等。在競爭激烈的市場上謀求生存,模具制造商必須保持使用先進的技術,象C4P(CAD / CAM / CAPP / CAE / PDM)縮短交貨時間和提高的模具設計質量。然而,制造商仍面臨著嚴重的挑戰(zhàn),比如下面:
(1)如今,模具及模具結構變得越來越復雜,例如一套級進沖模通常有500 - 2000部件,數(shù)百,甚至數(shù)千袋詳述。它是這樣一個復雜和艱巨的工作,一個完整的產(chǎn)品組的個體來自不同的學科,其成員可能來自不同的企業(yè),甚至不同的國家,需要聯(lián)合來處理,以滿足交貨期日益減少。另外,在模具的設計過程中,顧客總是喜歡提出改變或微量的要求追蹤設計的現(xiàn)狀。
(2)在模具設計的不同階段中,每個工程師專注自己訓練的方面就可以在不盡的專業(yè)軟件工具不同的市場受益,諸如犀牛為別名為工業(yè)設計,UG,Pro / E CATIA,負責產(chǎn)品的設計,利用Ansys分析變形,adams分析運動仿真。然而,每個工具都有自己的概念和內部數(shù)據(jù)表示,以防止產(chǎn)品信息采集和互換上游和下游之間的無縫設計制造。
(3)在一個最小的周期外包是一種常見的方式提供符合質量要求的產(chǎn)品,因為大多數(shù)模具制造商并不很大,沒有足夠的工程師和機器來完成全部組件的一組模具。根據(jù)Rezayat(2000),幾乎50 - 80%的產(chǎn)品部件外包給了外部供應商。另一方面,顧客參與模具設計的過程是很重要的,以避免與模具工程師間的任何誤會。因此,輕松、易于部署的工具是滿意的地理分布，客戶、供應商和經(jīng)理們通過網(wǎng)絡回顧調查設計信息,那就是,團隊成員的描述、產(chǎn)品設計進度時間表、產(chǎn)品模型。
以超前的技術,特別是信息技術的發(fā)展,許多這里的存在已經(jīng)促進產(chǎn)品設計和實現(xiàn)過程(李丁曉萍。2004)計算機支持的協(xié)同設計對解決這樣的挑戰(zhàn)是一個理想的溶液，也對現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生越來越大的影響。CSCD有三個基本特征，一個組織、一個計算機支持的環(huán)境,一個共同的目標。這意味著,一個在地理上分布的多學科集成的產(chǎn)品團隊,在一個分布式計算機環(huán)境對數(shù)據(jù)進行處理可以進行復雜的設計活動和分享相同的產(chǎn)品設計信息。
本文在提出一種基于商業(yè)CAD(UG)系統(tǒng)的協(xié)同系統(tǒng)中,提出分散式地理分布的工程師超越自然限制的空間、時間,以及相應的平臺。相關的研究工作是在第二章討論,新的合作框架和實現(xiàn)的詳細在第3節(jié)。第四節(jié)場景,用實例闡述了協(xié)同模型。最后,在第五部分結論。
2、相關工作
自從它的到來,CSCD一直世界各地設計方法的研究關注的焦點,大量的框架和工具已經(jīng)提出來了。應用到目前為止已經(jīng)致力于參與者設計信息數(shù)據(jù)共享和互換。在研究工作中設計數(shù)據(jù)共享已獲得了高度的關注。骰子工程(國立和法律1997)使用一個集中的數(shù)據(jù)庫儲存所有項目的設計數(shù)據(jù),各代理在一個分布式環(huán)境擁有自己的當?shù)氐臄?shù)據(jù)庫。KADBASE(霍華德和Rehak 1989)聚焦于的語義和句法的譯文數(shù)據(jù)檢索問題。然而,他們都不會支持多學科設計演化到現(xiàn)實實踐的設計原則。國立嘉義大學(1997)提出了一種三層模型的版本,裝配并配置。該模型描述的進化版本保持原始的實體,裝配組件實例描述一個綜合的實體,并依據(jù)配置組件從版本整合整個項目。操作者節(jié)約和管理數(shù)據(jù)在每一層都提供更全面的設計師數(shù)據(jù)管理模型。
由于不同的平臺和軟件、互換信息在協(xié)作環(huán)境中成為CSCD另一個重要而復雜的方面。到目前為止,中間件技術,例如,CORBA,微軟COM / DCOM和J2EE,被廣泛用來封裝功能不同的CAD / CAM內核,使設計信息從分散的參與者在網(wǎng)絡可以自由轉讓。劉(2000)提出了“共同的核心接口的隱藏和暴露API函數(shù),在不同的計算機輔助設計(CAD)核提供一個通用的、中性的應用層通過COM / DCOM 接口框架。周丁曉萍。(2002)封裝ACIS造型的CORBA內核,開發(fā)一個基于的網(wǎng)絡實時協(xié)同造型系統(tǒng)用WebCOSMOS命名。
然而,不同的內核差異性和復雜性導致系統(tǒng)繁重缺乏靈活性。少另一個流行的封裝方法是基于代理中介,被稱為引入人工智能?？烁咚够?1993)首先開發(fā)了一個基于分布式集成并行工程系統(tǒng)稱為帕洛阿爾托協(xié)同試驗臺(PACT)。在這個系統(tǒng)中,機械設計工具、控制系統(tǒng)、數(shù)字電路設計等方面都封裝成一系列代理。這些分布式的代理人通過互聯(lián)網(wǎng)互相交流查詢知識和處理語言(KQML)。于是,除了方便信息互換，自主性與智能化都被帶進CSCD系統(tǒng)。
原文： 2、CHANG LI and JIAN JUN LI*,A simultaneous collaborative framework for mould and die design,《International Journal of Production Research》, 第11期 ，P 2989~3006
開題報告
題目
托架沖壓模具設計
Bracket stamping mould design
院 （系）
專業(yè)
年級
學號
姓名
指導教師
20xx年 3 月 12 日
畢業(yè)設計開題報告
題目
托架沖壓模具設計
時間
本課題的目的意義
（含國內外的研究現(xiàn)狀分析）
模具生產(chǎn)是一個龐大的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，全世界每年模具的產(chǎn)值達數(shù)千億美圓，模具的應用相當廣泛，且增值大，利潤率高。我國是一個模具生產(chǎn)和使用大國，我省是一個模具生產(chǎn)和使用大省，每年對模具人才的需求量很大，特別是塑料模具，在我省的需要量更大，掌握模具設計和制造知識和技能的大學生具有廣泛的就業(yè)前景。通過設計著重培養(yǎng)同學們的設計、計算、分析問題和解決問題的能力，綜合運用計算機繪圖能力、表達技術問題的能力以及開拓創(chuàng)新的能力。能使同學們運用所學的知識來解決工程實際問題。
設計(論文)的基本條件
及設計(論文)依據(jù)
零件圖：
（1） 材料：08鋼 （2）生產(chǎn)批量：4萬件/年
主要參考資料：
《沖壓工藝及沖模設計》、《沖壓工藝與模具設計實用技術》、《實用沖壓工藝及模具設計手冊》《沖壓模具設計基礎》、《互換性與測量技術》、《材料成型設備》、《沖壓模具制造工（中級）》、《沖壓技術實用速查手冊》《沖壓模具精選88例設計分析》《沖壓模具實用結構圖冊》等。
本課題的主要內容、
重點解決的問題
主要內容：
1、 分析產(chǎn)品的結構，.繪制產(chǎn)品2D圖，初步確定模具結構
2、 對制品的進行工藝分析；
三、模具結構型式選擇及論證
1.對產(chǎn)品詳細的分析；2.對產(chǎn)品進行模具設計；
四、模具設計（內容包括：沖孔、落料、彎曲）
1、模具模架的設計 2、彎曲工序計算；3、 刃口尺寸計算；
重點解決的問題：
模具的設計的可行性、可加工性、模具的使用的壽命、模具材料選用。
本課題欲達到的目的
或預期研究的結果
畢業(yè)設計要求綜合知識和實踐能力較強，它既是學生大學三年所學的機械制圖、工程材料、公差配合與技術測量、金屬成型工藝與設備等技術基礎課、專業(yè)課的綜合應用，又需要學生了解大量的實踐經(jīng)驗。
通過這次的設計，能使我們更好的掌握本專業(yè)的專業(yè)知識和技術，能更清楚模具設計要求和技巧，更明確模具加工與設計。同時也希望我們能更好的把書本的知識和實際操作融合在一起。為即將面臨的工作打下牢固的基礎。
通過畢業(yè)設計，也應使得在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：①金屬沖壓制品的設計及成型工藝的選擇；②一般金屬制品成型模具的設計能力；③金屬制品的質量分析及工藝改進、沖壓模具結構改進設計的能力。
計 劃 進 度
時 間
工 作 內 容
備 注
3.22～4.26
3.26～3.31
4.5～4.9
4.12～4.16
4.19～4.23
4.26～5.14
5.17～5.28
5.28～6.3
6.3～6.10
查閱、收集國內外與課題有關文獻資料并寫出文獻綜述。
寫出畢業(yè)設計開題報告，與導師進行設計思想交流。
檢索與閱讀與設計題目相關的外文資料，并準備與本設計所用的工具書。
畫出設計零件的2D圖。初步確定設計方案。畫出草圖和主要設計參數(shù)及結構的確定。
繪制模具總裝配圖和主要零件圖。
編寫設計（論文）說明書
修改與完善、打印、裝訂、裝袋
答辯前準備，答辯
指
導
教
師
意
見
指導教師簽名：
年 月 日
專
業(yè)
教
研
室
意
見
教研室主任簽名：
年 月 日
畢 業(yè) 設 計 任 務 書
院（系）： 機電工程學院 專業(yè) 材料成型及控制工程
班 級： 材控08-2 學生： 王 基 學號： 28
一、畢業(yè)論文課題 托 架 沖 壓 模 具 設 計
二、畢業(yè)論文工作自 2012 年 3 月 12 日起至 2012 年 6 月 22 日止
三、畢業(yè)論文進行地點 廣東石油化工學院官渡校區(qū)主樓西1003
四、畢業(yè)設計（論文）的內容
1、已知條件：
托架實物和零件圖（尺寸按實物測量）
實物圖
（1）材料：08鋼
（2）生產(chǎn)批量：4萬件/年
2、設計要求：
（1）按要求寫出開題報告；
（2）結合設計課題到工廠進行畢業(yè)實習；
（3）收集國內外有關情報資料，查閱有關文獻資料15篇以上，并寫出6000～8000字的文獻綜述。
（4）檢索與閱讀與設計題目相關的外文資料，并書面翻譯3000～5000漢字（附外文原文及出處）的外文資料。
（5）在分析、計算、選擇和設計的基礎上編寫出不少于2萬字的設計計算說明書（含文獻綜述）；
（6）設計出托架零件沖壓模的裝配圖和主要的零件圖；
（7）繪制工程圖折合A0號幅面的圖紙不少于3張。
（8）準備和參加畢業(yè)答辯。
3、工作進度：
（1）查閱設計資料、寫出開題報告（1周）；
（2）結合設計課題進行畢業(yè)實習（調研），并文獻綜述；（1周）；
（3）外文翻譯（0.5周）；
（4）繪制托架零件圖，進行工藝分析和方案設計（2.5周）；
（5）草圖設計（1.5周）；
（6）工作圖設計（含裝配圖和零件圖）（5周）；
（7）整理設計計算說明書（1.5周）；
（8）修改設計（0.5周）；
（9）準備和參加畢業(yè)答辯（0.5周）。
4、主要參考資料：
(1)馬朝興主編.沖壓工藝與模具設計.北京:化學工業(yè)出版社.2006.4
(2)鄭家賢 編著.沖壓工藝與模具設計實用技術.北京: 機械工業(yè)出版社.2005.1
(3)薛啟翔主編.沖壓模具設計制造難點與竅門.北京:機械工業(yè)出版社.2005.1
(4)楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊.北京: 機械工業(yè)出版社.2005.1
(5)賈崇田主編.沖壓工藝與模具設計.北京:人民郵電出版社.2006.1
(6)馬正元主編.沖壓工藝與模具設計.北京: 機械工業(yè)出版社.2006.1
(7)二代龍震工作室主編. 沖壓模具設計基礎.北京:電子工業(yè)出版社.2005.11
(8)夏琴香主編.沖壓成形工藝及模具設計.廣州:華南理工大學出版社.2004.9
(9)翁其金主編.沖壓工藝與沖模設計.北京: 機械工業(yè)出版社.2005.7
(10)陳文琳主編.塑性成形工藝與模具設計.北京: 機械工業(yè)出版社.2006.5
(11)李名堯主編.模具CAD/CAM.北京: 機械工業(yè)出版社.2005.7
(12)史鐵梁主編.冷沖模設計指導.北京: 機械工業(yè)出版社.2005.9
(13)沖模設計手冊編寫組編. 沖模設計手冊(模具手冊之四).北京: 機械工業(yè)出版社.2000.1
(14)王新華主編. 沖模結構圖冊.北京: 機械工業(yè)出版社.2005.5
(15)王新華主編. 沖模設計與制造實用計算手冊.北京: 機械工業(yè)出版社.2003.2
(16)姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設計.北京:機械工業(yè)出版社.2002.3
指導教師
接受論文任務開始執(zhí)行日期 2012 年 3 月 12 日
學生簽名
文獻綜述
學院（系）
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
一 模具在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的地位
在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力成型機械（如壓力機、塑料注塑機、壓鑄機等）和裝在其上的專用工藝設備，通過壓力機把金屬或非金屬材料制成所需形狀的零件或制品，這種專用的工藝設備稱為模具。
模具是制造各種零件和制品的重要工藝裝備，現(xiàn)代零件和制品生產(chǎn)中，模具的加工效率高、互換性好、節(jié)約原材料，零件和制品的成本低，所以從航天、航空、汽車、船舶、電器、儀表、電子、醫(yī)療器械乃至人們的日常用品，幾乎各行各業(yè)都有模具生產(chǎn)的制品和零部件。模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)達國家對模具工業(yè)都非常重視。模具技術水平的高低反映了一個國家制造業(yè)能力和工業(yè)生產(chǎn)水平的高低。
隨著機床工業(yè)和計算機軟、硬件數(shù)字化技術的飛速發(fā)展，我國模具工業(yè)發(fā)展很快，從20世紀80年代開始，模具制造業(yè)逐漸開始走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路，如我國一汽模具制造有限公司，正邁出國門，走向世界，不但成為國內眾多汽車制造廠的合作伙伴，而且日本豐田公司，德國大眾公司，英國CP公司也成為一汽的客戶。我國已成為模具制造大國，不久的將來一定會成為模具制造強國，為各行各業(yè)的發(fā)展提供有力的模具支撐。
二 沖壓模具的優(yōu)點與應用
2.1 沖壓的概念
冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。它是一種壓力加工方法，是機械制造中的先進加工方法之一。
沖壓模具是一種特殊的，一次性的一類精密工具，通過切割與塑性變形的方式使金屬成為一個理想的形狀或外形。大多數(shù)模具構造有幾個基本組成部分，包括模板，模柄，壓板，導柱，導套，導向銷，限位銷，彈簧，卸料螺釘，卸料版，頂桿，頂件塊，軸襯，墊塊，墊板，緊固螺釘，銷釘，和螺栓等。
2.2 沖壓的優(yōu)點與應用
沖壓是一種生產(chǎn)效率高、互換性好、加工成本低、材料利用率高、操作簡便，容易實現(xiàn)機械化和自動化的加工方法，在技術上和經(jīng)濟上具有優(yōu)勢，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,是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。
在吸收了力學、數(shù)學、金屬塑性材料學、機械科學以及自動控制、計算機技術等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結合現(xiàn)代先進技術的應用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。
三 沖壓模具技術的發(fā)展
3.1 沖壓加工的研究內涵
沖壓加工需研究沖壓工藝和模具兩個方面的問題。沖壓工藝可以分成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。 分離工序包括落料、沖孔、切斷、切邊和剖切等工序。成形工序包括彎曲、卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻孔、 翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴口、縮口、 旋壓和校形。
3.2 沖壓模具技術在我國的應用現(xiàn)狀
我國模具CAD/ CAM 技術的發(fā)展已有20多年歷史。 由原華中工學院和武漢733 廠于1984年共同完成的精神模CAD/ CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/ CAM 系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于1986 年共同完成的冷沖模CAD/ CAM 系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CA D/ CAM 系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/ CAM 系統(tǒng)也于同年完成。 20 世紀90 年代以來,國內汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/ CAM 技術。 國家科委863 計劃將東風汽車公司作為CIMS 應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CA D/ CAPP/ CAM 集成系統(tǒng)于1996 年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/ CAM 軟件系統(tǒng)， 并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE 軟件并開始用于生產(chǎn)。
3.3 沖壓模具的研究現(xiàn)狀
3.3.1 沖壓成形理論及沖壓工藝
目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視,在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。 特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善,近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元( FEM)等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。
研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質量、 降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝, 也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前, 國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法, 它擴大了沖壓加工范圍, 目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT 6～7 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に? 能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件, 具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/ CAM/ CAE 技術為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。
3.3.2 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件
在沖模的設計制造上, 目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、 安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要, 沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展, 與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術,各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/ CAM 技術也在迅速發(fā)展；另一方面, 為了適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。
模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。 計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量(主軸轉速一般為15000～40000r/ min)，加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1 微米) ,而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低(工件只升高3 攝氏度)、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬質材料(60HRC)加工；電火花銑削加工(又稱電火花創(chuàng)成加工)是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工( 像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E 電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/ CAM 集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min，加工精度可達±1.5 微米，表面粗糙度達Ra= 0.1～0.2 微米；精密磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術；模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展，現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟, 使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術( RPM)與樹脂澆注技術在快速經(jīng)濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM 技術快速成形三維原型后, 通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M - RPMS- Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)” 是我國自主知識產(chǎn)權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝(分層實體制造SSM 和熔融擠壓成形MEM)的系統(tǒng), 它基于“模塊化技術集成” 之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/ CAM 加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。
四 沖壓模具精加工的重要性
一套模具是由很多的零件組配而成，零件的質量直接影響著模具的質量，而零件的最終質量又是由精加工來完成保證的，精加工可以采用精磨和電加工，兩種加工方式各有特點，對不同形狀的模具，有著不同的加工效果。控制模具零件的精加工過程，是針對不同的材質，不同的形狀，不同的技術要求進行適應性加工。
根據(jù)零件的外觀形狀不同，大致可把零件分三類：軸類、板類與異形零件，其共同的工藝過程大致為：粗加工——熱處理——精磨——電加工——鉗工(表面處理) 組配加工零件熱處理，零件的熱處理工序。針對零件獲得相應硬度的同時，還需對內應力進行控制，保證零件加工時尺寸的穩(wěn)定性防止變形，不同的材質分別有不同的處理方式。生產(chǎn)中遇到形狀復雜的工件，回火還不足以消除淬火應力，精加工前還需進行去應力退火或多次人工時效處理，充分釋放應力。
4.1 磨削加工
對以崩刃為主要失效形式的模具很適用零件的磨削加工，磨削加工采用的機床有三種主要類型：平面磨床、內外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時要嚴格控制磨削變形，因此，精磨的進刀要小，冷卻液要充足，尺寸公差在 0.01mm 以內的零件要盡量恒溫磨削，防止熱變形對工件尺寸造成的誤差，各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響。精磨時選擇好恰當?shù)哪ハ魃拜喪种匾?，根?jù)模具鋼材的具體狀況，選用 GD 單晶剛玉砂輪比較適用；淬火硬度高的材質時，優(yōu)先采用有機粘結劑的金剛石砂輪，有機粘結劑砂輪自銳性好，磨出的工件粗糙可達 Ra=0.2 mm 。磨削加工中，要注意及時修整砂輪，保持砂輪的銳利，當砂輪鈍化后會在工件表面滑擦、擠壓，造成工件表面燒傷。
強度較低板類零件的加工大部分采用平面磨床加工，磨削時以精密平口鉗，等高塊墊，百分表，塊規(guī)，表座等保證平行、垂直、對稱尺寸，加工時小進刀，多光刀，加工好一面后，翻面裝卡找正平行、垂直、對稱，這樣可改善磨削效果，達到技術要求。軸類零件具有回轉面，其加工廣泛采用內外圓磨床及工具磨床，加工過程中，加工時多采用工藝頭，正、反頂尖，中心架裝卡。如果中心孔存在形狀誤差，加工出來的工件同樣會產(chǎn)生此問題，影響零件的質量，因此在加工前要精研修中心孔。進行內孔磨削時，由于砂輪桿伸出教長且轉速較高，砂輪桿的剛性較差，要減少砂輪與工件的接觸面積，砂輪可以修整成到錐，只有前端很少的一端約4- 6mm 與工件接觸，可充分降低磨削阻力，在磨削時要小進刀，不進刀多次光刀，直到砂輪火花基本沒有時，才能再進刀。加工薄壁套類零件，最好采用工藝彈性套夾持工件，防止夾持工件變形，否則容易在工件圓周上產(chǎn)生內等三角變形。
4.2 電加工控制
現(xiàn)代的模具工廠，不能缺少電加工，電加工可以對各類異形高硬度零件進行加工，它分為線切割與電火花二種。線切割加工精度較高，加工開始時，先預加工出大致形狀，然后再進行熱處理，并進行去應力熱處理，讓熱處理加工應力在精加工前先行釋放，保證熱穩(wěn)定性，熱處理完后，在平面磨床上，磨出一個基準平面，以基準平面定位，上線切割機床加工形腔，這樣工件在熱處理中已完全變形，在精加工中就不會再變形。
4.3 表面處理及組配
零件表面在加工時留下刀痕、磨痕是應力集中的地方，是裂紋擴展的源頭，在加工結束后，需要對零件進行表面強化，通過鉗工打磨，處理掉加工隱患，對工件的一些棱邊、銳角、孔口進行倒鈍， R化。電加工表面會產(chǎn)生 6- 10 m 左右的變質硬化層，顏色呈灰白色，硬化層脆而且?guī)в袣埩魬?，在使用之前要充分消除硬化層，方法為表面拋光，打磨去掉硬化層，在磨削加工，電加工過程中，工件會有一定磁化，具有微弱磁力，十分容易吸著一些小鐵沫，在組裝之前，要對工件作退磁處理，組裝過程中，裝配一般先裝模架，后配凸凹模，然后再對各處間隙，特別是凸凹模間隙進行組配調整，裝配完成后要實施模具檢測，對發(fā)現(xiàn)的問題，從精加工到粗加工，逐一檢查，直到找出癥結，解決問題。
實踐證明，良好的精加工過程控制，可以有效減少零件超差報廢，有效提高模具的一次成功率及使用壽命。
五 沖壓模具間隙分析
金屬能進行塑性加工的條件是金屬具備良好的塑性，塑性越好，金屬承受塑性變形的能力就越強。在一般的沖裁過程中，材料在凸模、凹模作用下，其變形過程分為塑性變形，剪切變形，斷裂分離變形。而沖裁件的斷面質量由圓角帶，光亮帶，斷裂帶，毛刺四部分組成，其中光亮帶的切面質量是最佳的，而且該區(qū)域發(fā)生在材料塑性變形階段，這個部分所占整個斷面的比例隨著材料的性能，模具的間隙，刃口的狀態(tài)及摩擦條件的不同而變化。
5.1 模具間隙對產(chǎn)品質量的影響
當模具間隙過大時，材料上下產(chǎn)生的裂紋不重合，材料中的拉應力將增加，使拉伸斷裂過早發(fā)生因而使塑性變形較早結束，光亮帶窄，斷裂帶，圓角帶增寬，毛刺和斜度較大，拱彎，翹曲也較明顯，沖裁件斷面質量較差，當模具間隙小時上下裂紋也不重合，兩裂紋之間的材料隨著沖裁的進行將被第2次剪切，在斷面上形成第2 光亮帶，該光亮帶中部有殘留的斷裂帶。為了得到合格的制品，一般在設計模具時要根據(jù)產(chǎn)品的特點和實際情況制定合理的沖裁模具間隙，設計合理的模具結構。
5.2 合理間隙值的確定
在沖裁過程中，由于不同厚度相同的材料，或者相同厚度不同性質的材料等，各質量因素與磨損方式都在演變，一個間隙值不能同時滿足諸多的因素的要求，所以只能在不同的質量要求前提下，通過合理安排各種間隙的大小來滿足各方面的要求，從而生產(chǎn)出合格的零件。
5.3 沖裁變形區(qū)的應力分析及應力狀態(tài)
在沖裁過程中，如果材料在變形的過程中，材料有良好的塑性，工件的斷面質量將得到提高，通過材料的變形過程分析可知，材料的塑性大小和金屬所受壓應力的數(shù)目的多少有關，在主應力圖中壓應力的個數(shù)越多，數(shù)值越大，則金屬的塑性越高；反之，拉應力的個數(shù)越多，數(shù)值越大，則金屬的塑性就越差。因此在塑性加工中可以通過改變應力的狀態(tài)，增大變形的靜水壓力來提高金屬的塑性，通過對材料在沖裁過程中的材料受的應力分析可知，減小沖裁間隙和增減材料的反頂力可以增加材料變形區(qū)的靜水壓力，在變形過程中的靜水壓力越大，材料晶間變形困難，因而材料的塑性越高。
5.4 普通間隙值的確定
在實際生產(chǎn)中，通常選擇一個合適的間隙范圍，只要模具間隙在這個范圍之內，就可以滿足使用的要求，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙最大值稱為最大合理間隙?？紤]到模具使用中的磨損，設計和制造模具時要選擇最小合理間隙，確定最小合理間隙的基本方法有兩種：理論確定法和經(jīng)驗確定法。隨著計算機在模具設計中的運用程度越來越廣泛，確定合理沖裁模具間隙的方法也變得多種多樣。例如，通過建立模糊評判數(shù)學模型來計算得到最佳方案，利用最小二乘原理根據(jù)技術資料中推薦的離散間隙值，建立相關的函數(shù)曲線，然后通過查圖法來確定合理間隙值。根據(jù)近年來的研究與應用實踐，在確定間隙值時一般按照分類選用，對于尺寸精度高，斷面垂直度要求較高的制件，應選用較小的間隙值；對于尺寸精度，斷面垂直度要求不太高的制件，應降以低沖裁力，提高模具壽命為主，故選用較大的間隙值，選用時可以閱讀有關行業(yè)的標準。
六 沖壓模具壽命的影響因素探究
模具壽命是指模具在保證產(chǎn)品零件質量的前提下，所能加工制件的總數(shù)量，它包括工作面的多次修磨和易損件更換后的壽命。模具壽命一般可分為設計壽命和使用壽命，在模具設計階段就應明確該模具適用的生產(chǎn)批量類型或者模具生產(chǎn)制件的總數(shù)量，即模具的設計壽命；在正常情況下，模具的使用壽命應大于設計壽命。不同類型的模具正常損壞的形式也不一樣，沖壓模具失效形式主要為磨損失效、變形失效、斷裂失效和啃傷失效等。下面就沖壓模具在的模具設計，模具制造，模具使用等方面來分析沖壓模具壽命的影響因素，并提出相應的改善措施來提高模具的使用壽命
6.1 沖壓模具的設計
6.1.1 模具的設計質量
模具從結構、選材，到關鍵參數(shù)的確定，都由模具設計員來確定，這就要求設計員有較高的技術水平和豐富的實踐經(jīng)驗，這樣才能保證設計的模具的質量。
6.1.2 模具結構
合理的模具結構有助于提高模具的承載能力，減輕模具承受的機械負荷水平。例如，模具可靠的導向機構，對于避免凸模和凹模間的互相啃傷是有幫助的。
6.1.3 導向機構精度
為了提高模具壽命，必須根據(jù)工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度，準確、可靠的導向，對于減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷影響極大，一般情況下，導向機構的精度應高于凸、凹模配合精度。
6.1.4 凸、凹模刃口幾何參數(shù)
凸、凹模的形狀，配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成型有較大的影響，而且對于模具的磨損及壽命也影響很大。精度要求較高的，宜選較小的間隙值；反之，則可適當加大間隙，以提高模具壽命。
6.2 沖壓模具的制造質量
在制造模具時，應根據(jù)產(chǎn)品零件生產(chǎn)批量的大小，選擇模具材料。注意模具材料的冶金質量可能造成的工藝缺陷機工作時承載能力的影響，應采取必要的措施來彌補冶金質量的不足，以提高模具壽命。通常根據(jù)沖壓件的材料特性，生產(chǎn)批量精度要求等，選擇性能優(yōu)良的模具材料，同時兼顧其工藝性和經(jīng)濟性。模具制造質量的好壞取訣于模具每一個零件的制造精度和工人的裝配水平，也受到機床精度，工人技能，檢驗手段的影響。
6.3 模具零件加工表面質量
模具工作零件加工表面質量的優(yōu)劣對于模具的耐磨性，抗膠合能力，抗斷裂能力產(chǎn)生顯著的影響。其直接影響模具的使用壽命，尤其是表面粗糙度值對模具壽命影響很大，若表面粗糙度值過大，在工作時會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，并在其峰、谷間容易產(chǎn)生裂紋，影響沖模的耐用度，還會影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度。
6.4 使用和維護模具
為了使模具能正常生產(chǎn)，提高沖壓件質量，降低成本，延長沖模壽命，要正確使用和合理維護模具，嚴格執(zhí)行沖壓模具三檢查制度。即：用前檢查，使用過程中檢查與使用后檢查。要做好模具的保養(yǎng)及檢修工作，其工作內容包括：模具的正確安裝與調試；凸模進入凹模深度；校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點伸置；還要注意及時復磨，研光模具刃口；注意保持模具的清潔和合理的潤滑，等等。
6.5 試模的影響
在模具調試中，所使用試模設備的精度，試模人員的技能、經(jīng)驗及試模中問題是否全面暴露，都對試模次數(shù)有很大影響，如果試模設備的精度差，試模人員的技能差，可能會造成模具損壞，或是造成試模零件不合格。
在沖壓模具設計、制造、使用以及維護保養(yǎng)過程中，應該采用高質量的設計團隊，先進的制造技術和實行全面質量管理，減小和消除影響模具壽命的因素，致力于發(fā)展專業(yè)化生產(chǎn)，加強模具標準化工作，不斷提高模具設計和制造水平，這樣才能提高模具壽命。
七 沖壓模具技術的展望
近年來，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地，中國已成為第一制造大國。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備，國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)之一的模具工業(yè)將直面競爭的第一線。我國模具工業(yè)在政府關懷和扶植下，提出相應的優(yōu)惠政策進行模具技術開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進技術和設備，努力提高模具設計和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟效益。另外，從資料獲悉，目前，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床總產(chǎn)值。 模具技術的進步極大地促進了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)與發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至上百倍及上千倍。
模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱之“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”,如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實現(xiàn)了模具專業(yè)化、標準化和商業(yè)化，因而深受贊譽。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進入富裕社會的原動力”，在德國，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號,而歐盟一些國家稱“模具就是黃金” ,新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國模具權威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機”?？梢娔＞吖I(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的地位。 模具技術已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。
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