手柄的模鍛模設(shè)計(jì)----文獻(xiàn)綜述

1、文獻(xiàn)綜述 題 目 手柄的模鍛模設(shè)計(jì) 姓 名 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 張莉 鄭州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 二一七年二月 摘要：本文主要介紹了模具行業(yè)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r以及我國(guó)與國(guó)外模具技術(shù)的巨大差距，分析了我國(guó)未來(lái)鍛模工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。還介紹了模鍛的一般鍛造工藝和鍛模的一般設(shè)計(jì)思路以及我國(guó)鍛造行業(yè)存在的一些問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)了鍛模制造技術(shù)所占有的重要地位。隨著大量引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的鍛模技術(shù)與制造工藝和我國(guó)鍛模具設(shè)計(jì)制造水平的不斷提高，為鍛造技術(shù)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展平臺(tái)，我國(guó)的鍛造工業(yè)將迎來(lái)跨越式發(fā)展。關(guān)鍵詞：發(fā)展?fàn)顩r；模具技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；鍛造工藝；鍛造技術(shù)一、 引言模具是制造業(yè)的重

2、要基礎(chǔ)裝備，模具制造技術(shù)是精密成形的關(guān)鍵,比如精密復(fù)雜冷溫鍛模技術(shù),我國(guó)冷溫精鍛企業(yè)已掌握冷溫精鍛件尺寸精度、模具變形控制與補(bǔ)償?shù)年P(guān)系,在模具生產(chǎn)中能夠達(dá)到較高的技術(shù)指標(biāo),如:齒輪模具型腔尺寸精度達(dá)到0.0050.01mm;冷鍛齒輪零件傳動(dòng)精度達(dá)到7級(jí),可替代齒形切削加工;表面粗糙度值Rz10 m;齒形模壽命達(dá)5萬(wàn)件以上。鍛造工藝加工的零件廣泛應(yīng)用在航空航天、發(fā)電、船舶、汽車(chē)、工程機(jī)械及機(jī)床等領(lǐng)域。鍛件可分為模鍛件和自由鍛件,其中模鍛件的比例約占70%,模鍛件中汽車(chē)鍛件約占70%。鍛模是金屬成形中的重要工藝裝備，鍛模的設(shè)計(jì)、選材、制造質(zhì)量及其成本不僅僅影響鍛模壽命和模鍛件成本,還直接地影響模鍛

3、件內(nèi)部組織、幾何形狀、尺寸、質(zhì)量以及模鍛件的交貨周期。近幾年, 在國(guó)內(nèi)良好經(jīng)濟(jì)環(huán)境下和國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策的推動(dòng)下,我國(guó)鍛造行業(yè)有了較快速度的發(fā)展,2009年模鍛件產(chǎn)量達(dá)到了531萬(wàn)噸。鍛造企業(yè)對(duì)高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命的模具需求更為緊迫,也促使國(guó)外模具材料、模具加工設(shè)備、模具修復(fù)技術(shù)的大量進(jìn)口，國(guó)內(nèi)鍛造企業(yè)也在積極研究開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命模具技術(shù)。我國(guó)的模具行業(yè)將在良好的宏觀環(huán)境下得到快速發(fā)展。二、 國(guó)內(nèi)外研究狀況（1） 國(guó)外模具發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外，特別是歐美和日韓等地區(qū)的模具工業(yè)起步較早，擁有比較先進(jìn)的生產(chǎn)管理技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。在歐美，許多模具企業(yè)將高新技術(shù)應(yīng)用到模具的設(shè)計(jì)和制造。例如鍛模 CAD/CAM/CAE 一體化

4、技術(shù)的廣泛應(yīng)用，充分發(fā)揮了信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性；從事模具行業(yè)的人員精簡(jiǎn)化，一人專(zhuān)能，一人多職，精益生產(chǎn)。歐美模具企業(yè)的先進(jìn)管理和先進(jìn)技術(shù)，使其生產(chǎn)的精密、大型、復(fù)雜模具，對(duì)促進(jìn)家電、電子、通訊、汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了非常重要的作用，也給模具行業(yè)帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)的模具企業(yè)，人均年銷(xiāo)售額在20萬(wàn)美元左右，意大利人均年銷(xiāo)售額也在10萬(wàn)美元以上。與國(guó)內(nèi)模具企業(yè)相對(duì)比，即使扣除掉價(jià)格因素的影響，歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也要比我們高出許多倍。美國(guó)、德國(guó)、日本的汽車(chē)工業(yè)如此發(fā)達(dá)，不僅得益于其鍛壓技術(shù)的先進(jìn)性，更得益于其鍛壓裝備的領(lǐng)先地位。模鍛件中汽車(chē)鍛件約占70%，國(guó)外各大汽車(chē)公司對(duì)汽車(chē)

5、模具的設(shè)計(jì)和制造都極為重視，各大汽車(chē)公司都有自己的模具制造廠，生產(chǎn)汽車(chē)關(guān)鍵零部件的模具，尤其是主要外觀所用的模具。據(jù)調(diào)查研究，日本模具加工的未來(lái)發(fā)展方向主要表現(xiàn)為無(wú)人手修磨、無(wú)放電加工、加工時(shí)間縮短、五軸加工等方面。（2） 國(guó)內(nèi)模具發(fā)展?fàn)顩r改革開(kāi)放以來(lái)，特別是90年代末之后，我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)現(xiàn)有鍛造企業(yè)近萬(wàn)家, 其中成為獨(dú)立法人、有一定規(guī)模的企業(yè)約7 000家, 隸屬于各大企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)內(nèi)部的鍛造分廠(分公司、車(chē)間)約 1500家,中外合資、外方獨(dú)資以及中小型民營(yíng)企業(yè)約1000家。銷(xiāo)售額3000萬(wàn)元以上(含部分銷(xiāo)售額低于3 000萬(wàn),但有特色的鍛造企業(yè)在內(nèi)

6、)企業(yè)約為450家。鍛造生產(chǎn)企業(yè)大部分具備模具的制造能力,少部分采購(gòu)專(zhuān)業(yè)模具制造廠的模具。對(duì)鍛造企業(yè)來(lái)說(shuō),采購(gòu)模具的周期長(zhǎng)。由于鍛造企業(yè)和模具加工企業(yè)有路途上的限制,鍛造企業(yè)對(duì)模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程難控制, 模具的改進(jìn)也不方便。模具材料由鍛造企業(yè)選擇牌號(hào)及供應(yīng)商。模具設(shè)計(jì)和驗(yàn)證都是由鍛造企業(yè)自行完成,并在鍛造企業(yè)進(jìn)行新模具的調(diào)試生產(chǎn),驗(yàn)證模具結(jié)構(gòu)性、鍛造工藝性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在模具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)這一方面，與國(guó)外相比還是有巨大的差距，但是發(fā)展空間和潛力仍然很大。有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，未來(lái)我國(guó)的模具經(jīng)過(guò)行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，模具日趨大型化、精密化、多功能化、標(biāo)準(zhǔn)化、快速化、高新化?？偟膩?lái)說(shuō)，我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出比較良

7、好的態(tài)勢(shì)。三、 發(fā)展趨勢(shì)據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士分析，未來(lái)，中國(guó)鍛模工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵氯齻€(gè)方面。（1） 鍛模 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)和鍛模高速銑制造技術(shù) 隨著電子信息和機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展,鍛模CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)在鍛造企業(yè)得到應(yīng)用,制模技術(shù)已發(fā)展到采用高速數(shù)控加工,極大地提高了模具制造精度,又縮短了制模時(shí)間,為精密鍛造創(chuàng)造了條件。高速銑的采用,減少了模具的加工工序,提高了加工效益,縮短了制造周期和提高了模具制造質(zhì)量。根據(jù)統(tǒng)計(jì), 50%的制模企業(yè)采用了高速銑加工模具,其余企業(yè)仍采用電加工方法。（2） 采用數(shù)字模擬技術(shù)優(yōu)化模具設(shè)計(jì) “十二五”期間約有 25%的鍛造企

8、業(yè)開(kāi)始使用數(shù)字模擬軟件進(jìn)行模具優(yōu)化和開(kāi)發(fā)。鍛造企業(yè)已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)到采用模擬軟件對(duì)鍛造過(guò)程進(jìn)行成形分析，大大改善了模具壽命。（3） 先進(jìn)模具熱處理技術(shù)和先進(jìn)的表面處理技術(shù) 根據(jù)行業(yè)調(diào)研的數(shù)據(jù)顯示,模具失效原因中模具熱處理不當(dāng)造成的模具失效占 38%熱處理是模具制造過(guò)程中不可缺少的重要工序之一,對(duì)模具壽命具有舉足輕重的作用。鍛造企業(yè)可采用新的熱處理工藝挖掘材料潛力,以較小代價(jià)大幅度提高模具壽命。例如,對(duì)于高碳的冷鍛模具采用低溫淬火，使基體獲得較多的板條馬氏體,可以提高材料的韌性,減少零件的變形和淬火裂紋,從而提高模具壽命。很多企業(yè)采用真空熱處理工藝,也有利于提高模具壽命。模具表面處理技術(shù)對(duì)模具的制造

9、精度、模具的強(qiáng)度、模具的工作壽命、模具的制造成本等都有著直接的影響。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)日益受到重視。四、 研究主要成果現(xiàn)代模鍛模設(shè)計(jì)的內(nèi)容是：產(chǎn)品零件成型工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)與力學(xué)計(jì)算，尺寸與尺寸精度確定與設(shè)計(jì)等，因此模具設(shè)計(jì)常分為制件工藝分析與設(shè)計(jì)、模具總體方案設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)四個(gè)階段。鍛模設(shè)計(jì)的程序如下：（1） 分析零件的的形狀，研究成品的鍛造工藝性。（2） 根據(jù)零件圖設(shè)計(jì)鍛件圖。（3） 確定制造方法和設(shè)備種類(lèi)，計(jì)算所需噸位。（4） 確定模鍛工步和設(shè)計(jì)模膛，其順序是先設(shè)計(jì)終鍛模膛，然后設(shè)計(jì)預(yù)鍛模膛和制坯模膛。（5） 設(shè)計(jì)模鍛模體（或模具組合體）。（

10、6） 設(shè)計(jì)切邊模和沖孔模。（7） 確定模具材料。五、 存在問(wèn)題我國(guó)鍛造行業(yè)中，設(shè)備、工藝、模具分離現(xiàn)象嚴(yán)重,與模具相關(guān)的設(shè)備、工藝各個(gè)環(huán)節(jié),聯(lián)系不夠緊密,協(xié)調(diào)程度差。鍛壓模具壽命低,質(zhì)量可靠性和穩(wěn)定性差, 制約了生產(chǎn)效率。我國(guó)模鍛用模具平均壽命僅為國(guó)外先進(jìn)水平的 1/2 1/3。在創(chuàng)新開(kāi)發(fā)方面的投入仍顯不足，模具行業(yè)內(nèi)綜合開(kāi)發(fā)能力的提升已嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)能力的提高，主要問(wèn)題體現(xiàn)在五個(gè)方面：（1）各層次的模具技術(shù)人才資源不足，尤其是高級(jí)模具鉗工、CNC 數(shù)控機(jī)床操作工、高級(jí)模具設(shè)計(jì)人員等，需求缺口較大。（2）模具制造的專(zhuān)業(yè)化程度和集中度有待進(jìn)一步提高。（3）模具鋼材質(zhì)量不穩(wěn)定致使模具壽命忽高忽低。

11、（4）對(duì)模具壽命可預(yù)測(cè)性的研究不足。（5）系統(tǒng)地根據(jù)模具使用情況制定模具潤(rùn)滑方案的很少。六、 結(jié)論目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)美國(guó)日本的發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。鍛造模具技術(shù)涉及金屬材料及其鑄造、鍛造、焊接、切削加工、電加工、熱處理和表面處理等材料工程和先進(jìn)制造技術(shù)的多門(mén)學(xué)科, 模具和潤(rùn)滑技術(shù)的研究以及新技術(shù)應(yīng)用,為提高模鍛件質(zhì)量、降低成本并最終為提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力服務(wù)。鍛模制造周期在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中往往成為能否獲得產(chǎn)品訂單的決定性因素, 甚至成為企業(yè)興衰的關(guān)鍵因素 。因此,鍛模制造技術(shù)的先進(jìn)性、快捷性和多樣性在模鍛件生產(chǎn)中占有重

12、要地位。為了適應(yīng)用戶(hù)對(duì)模具制造的高精度、段交貨期、低成本的要求，模具工業(yè)應(yīng)廣泛用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，滿(mǎn)足各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝設(shè)備的需求，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)模具工業(yè)的跨越式發(fā)展。參考文獻(xiàn)1 張正修, 張鎮(zhèn).模具產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢(shì)J.五金科技,2005,27(8):1821.2 李發(fā)致.模具先進(jìn)制造技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20033 朱延峰 .鍛造模具延壽之道 C .北京:中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì),2010:24 MASATOSHI HIROFUJI .Forging of environmentally friendly CVT pulleysC .北京:中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì).2010:

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