冷冲压技术在模具设计中的应用开题报告

冷冲压技术在模具设计中的应用开题报告

一、背景、意义

模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备，具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业 。20xx年中国模具工业产值达到610亿元，增长率保持在25%的高水平，行业的生产能力约占世界总量的10%，仅次于日本、美国而位列世界第三 。我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多[1]。

冷冲压是在常温下，利用冲模在压力机上对板料或坯料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得零件所需的形状、尺寸的一种压力加工的方法[2]。利用冲压模具生产可以保证产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面 。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制港胞或钢带为配料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和材料等一系列优点[3]。而模具则是大批量生产同形产品的工具，是生产各种工业产品的重要工艺装备 。模具工业是国民经济的基础工业 。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量 。冷冲压技术的发展和模具技术的发展是相互促进，共同发展的 。应该说，冷冲模具的研究和创新对于现代工业发展具有积极意义 。随着工业的迅速发展，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和质量提高的要求 。三维CAD/CAM系统的成功应用，使得计算机不再仅仅是设计过程中的绘图工具，也是设计者进行空间思维的辅助工具 。三维设计，已成为产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经 。

本课题以XXX厂产品的生产过程为案例，以Solidworks为工具，进行冲裁模、弯曲模和成形模的设计研究工作 。以冷冲压技术结合先进的CAD/CAM技术，进而提高提高生产率、减轻劳动强度和缩短模具的设计制造周期，进行压力容器冲压模具设计 。具备了如下优点：

（1）冷冲压技术与其他加工方法相比具有：冷冲压操作工艺方便，便于组织生产，是一种高效低耗的加工方法，适合大批量生产 。而且冲压出的零件制品一般不需要进一步机械加工，互换性好，在耗费不大的情况下能获得强度高、刚度大而重量轻的零件 。

（2）课题结合模具CAD/CAM技术，产品的设计过程中直接由三维模型转为二维图，可大大缩短设计时间，提高设计效率和设计质量，且能够较好地完成研制设计任务 。同传统的模具设计相比，它在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性 。

（3）随着计算机技术的发展，计算机不再仅仅是设计过程中的绘图工具，也是设计者进行空间思维的辅助工具 。课题结合三维技术并且使计算机运用到了生产设计的实践中，有一定的创新性 。

二、相关的最新成果及动态

从20世纪70年代至今，计算机逐渐进入了模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛胚展开、调料排样、确定模具尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短 。当前国际上计算机（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成形模拟技术的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，开发专家系统和智能CAD等[4]。 随着工业技术和科学技术的发展和快速适应工业产品更新换代和提高质量的要求，发达国家从20世纪50年代就开始了模具CAD/CAM技术的研究 。如美国通用汽车公司早在20世纪50年代就将CAD/CAM技术应用于汽车覆盖件的设计与制造；20世纪70年代日本机械工程实验室和日本旭光学工业公司分别开发了连续模设计系统MEL和冲空弯曲模系统PENTAX；1982年，日立公司研制了冲裁模CAD系统 。到20世纪80年代，模具CAD/CAM技术已广泛应用于冷冲模具的设计与制造[5]。

来源于 ：注塑财富网http://

CAD集成技术在塑料模具设计中的应用塑料模具CAD集成技术

塑料模具CAD集成技术是一项先进的模具制造技术，它的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构 设计及分析、模具的数控加工、抛光和配试模以及快速成形制造等，各个环节所涉及的CAD单元技术又包括产品外形的快速反求、结构分析与优化设计、辅助制 造、加工过程虚拟仿真、产品及模具的快速成形、辅助工艺过程和产品数据管理技术等。塑料模具CAD集成技术，就是把塑料模具在制造过程中所涉及的各项单元 技术集成起来，统一数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据资源共享，从而大大缩短模具设计的制造周期，提高制模质量。塑料产品的CAD与外形的快速反求

进行塑料模具设计制造的第一步是塑料产品的设计。现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型，根据产品的三维模型进行模具结构设计及优化设 计，再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。这种方法使产品模型、模具结构、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础，实现数据共享，不仅 能快速提高设计效率，还能保证质量，降低成本。

利用CAD系统软件进行产品模型设计，其技术主要包括二维几何图形、二维参数化图形、三维实体造型、三维特征造型、三维参数化实体造型、三维曲面造型、空间自由造型、产品的外观渲染和产品的动态广告设计等。

三维造型设计是对数字化产品的真实形状设计.它完全表达了产品能够进一步为模具设计、分析和加工提供数学模型;空间自由造型设计是产品外形的艺术设计，使产品不仅是功能产品，也是艺术品;产品的外观渲染是产品的效果设计，使产品更加美观、颜色更能迎合人们的需求;产品的动态广告设计是将产品设计的结果直 接制作成宜传广告，进行市场推广。利用实物测量进行快速反求建模是目前研究的热点之一，它是在产品仿型基础上进行产品修改设计的重要技术，它通过三坐标测 量机和激光测量机对实物进行扫描，把测量所获得的数字化的大量数据点送人高级CAD软件的反求模块或专用的反求软件中，反求软件可直接读取点数据群，并对 点数据群进行编辑、过滤、整理、求精、排序、局部修改与重组，然后自动生成曲面，最终获得同实物一致的或经改造的电脑塑件模型。CAD对模具的设计与分析

CAD对模具的设计与分析，包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征 造型软件，如，PRONE和UGII等很容易地确定分型面，生成上下模腔和模芯，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后，再利用 MOLDFLOW和CFLOW软件进行塑料的成形过程分析。根据MOLDFOLM软件和它的丰富材料、工艺数据库，通过输人成形

工艺参数，可动态仿真地分 析塑料在注塑模腔内的注射过程、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等，并根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题 等。比如，是否存在浇注系统不合理，出现流道和浇口位置尺寸不当，无法平衡充满型腔;是否存在产品结构不合理或模具结构不合理，出现产品充不满(即短射现象);是否冷却不均匀，影响生产效率和产品质量;是否存在注塑工艺不对，出现产品的翘曲变形等。模具通过CAD的分析，就可以将错误消除在设计 阶段，提高一次试模成功率。

在塑料模具设计和分析这一阶段应用了许多新的电脑辅助技术，如，参数化技术、特征造型技术和数据库技 术等。塑料模具中有许多标准件，如，标准模架、顶出机构、浇注系统和冷却系统等都可以采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件 库，这样既可以实现数据共享，又可以满足用户对设计的随时修改，使模具的设计分析快速、准确和高效。参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信 息，也可以获得产品的精度、材料及装配等信息，其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。因此，参数化特征造型技术是模具制造 过程中最重要的技术之一。结束语

目前，塑料模具的设计和制造一般采用通用机械的CAD或CAM软件 与专用塑料模CAE软件相结合。现在，面临的一个课题是开发与推广专用模具CAD软件。CAE软件只能在设定条件下对塑料成型过程进行模拟分析，还不能对 分析结果进行优化，更不能对设计过程做指导。总之，集成专用的塑料模具CAD或CAE软件，提高其智能化程度，是塑料模CAD或CAE技术发展的趋势。