畢業(yè)設(shè)計(jì)---安全帶插舌沖壓模具設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　　（2012屆)</b></p><p>　　題 目 安全帶插舌沖壓模具設(shè)計(jì) </p><p><b>　　二○一二年六月</b></p><p

2、>　　安全帶插舌沖壓模具設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要：</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)為汽車安全帶插舌的沖壓模具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一套沖孔、落料的級(jí)進(jìn)模具。經(jīng)查閱資料，首先要對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對(duì)比采用沖孔落料工序，通過沖裁力、推料力、卸料力等計(jì)算，確定壓力機(jī)的型號(hào)。再分析對(duì)沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計(jì)的模具。得出設(shè)計(jì)的模具類型

3、后將模具的各個(gè)工作部件設(shè)計(jì)過程表達(dá)出來。在說明書的第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計(jì)的意義，接著是對(duì)沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各個(gè)尺寸提供依據(jù)。第三部分主要敘述了模具的安裝調(diào)試。本次設(shè)計(jì)闡述了沖壓級(jí)進(jìn)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)

4、度和生產(chǎn)成本。</p><p>　　關(guān)鍵詞：模具；沖壓；凹模；插舌</p><p>　　Design of stamping die about car seat belts</p><p>　　Abstract: The design for the car seat belt insert tongue stamping die design

5、, design a punching, blanking level into the mold. Access to information, first part process analysis, using punching blanking processes through process analysis and comparison by blanking force, the pusher force, such a

6、s discharge power calculation to determine the model of press. Analysis and then select the desired design of the stampings of the mold for the type of mold. The various working parts of the design proces</p><

7、p>　　Key words: mold; stamping ; die; press</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要：I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III</b>

8、;</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 沖壓技術(shù)概論1</p><p>　　1.2 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1.3 級(jí)進(jìn)模的主要特點(diǎn)6</p><p>　　1.4 模具CAD技術(shù)6</p><p>

9、;　　1.5 本課題的來源及主要任務(wù)7</p><p>　　1.5.1 模具CAD/CAM技術(shù)狀況9</p><p>　　1.5.2 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況10</p><p>　　2 沖壓件的工藝性分析11</p><p>　　2.1工藝性分析11</p><p>　　2.2計(jì)算條料寬度11</

10、p><p>　　2.2.1搭邊值的確定11</p><p>　　2.3 確定步距13</p><p>　　2.4 計(jì)算材料利用率14</p><p>　　2.5 工藝方案的分析和確定15</p><p>　　2.6 工藝方案的確定16</p><p>　　2.7 計(jì)算各工序壓力、壓力

11、中心、初選壓力機(jī)17</p><p>　　2.7.1沖裁力的計(jì)算17</p><p>　　2.7.2推件力的計(jì)算18</p><p>　　2.7.3卸料力的計(jì)算18</p><p>　　2.7.4壓力機(jī)總壓力18</p><p>　　2.7.5 初選壓力機(jī)18</p><p>　　

12、2.7.6確定壓力中心19</p><p>　　2.8 沖壓工序20</p><p>　　2.9 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　2.9.1 模具結(jié)構(gòu)選擇21</p><p>　　2.9.2 模具工作部分的尺寸和公差的確定25</p><p>　　3 模具的安裝調(diào)試25</p>

13、<p>　　3.1 沖孔落料模的安裝調(diào)試25</p><p>　　3.1.1 確定裝配方法和裝配順序25</p><p>　　3.1.2 裝配要點(diǎn)27</p><p><b>　　結(jié) 論29</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)30</p><p><b>

14、;　　致 謝31</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 沖壓技術(shù)概論</p><p>　　日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機(jī)床的底座、機(jī)身外殼，小到一個(gè)胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無(wú)不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就

15、決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)楦鞣N產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。</p><p>　　模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”;德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促

16、進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力” ，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛，模具

17、成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。</p><p>　　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（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。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。沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中占有重要的地位。與機(jī)械加工及塑性加工和其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主

18、要表現(xiàn)如下[1]：</p><p>　　(1) 沖壓一般沒有切削碎料產(chǎn)生，材料的消耗較少利用率高，一般為70%～85%，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；</p><p>　　(2) 在形狀和尺寸精度方面的互換性較好。一般情況下可直接滿足裝配和使用要求；</p><p>　　(3) 沖壓可加工的尺寸范圍大、形狀復(fù)雜的零件，而這些零件用其它方法是不可能或很難得到的，如薄殼件；&l

19、t;/p><p>　　(4) 被加工的金屬在沖壓加工過程中產(chǎn)生加工硬化，金屬內(nèi)部組織得到改善，機(jī)械強(qiáng)度有所提高，所以沖壓件剛度強(qiáng)度較好；</p><p>　　(5) 沖壓時(shí)由模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓材料的表面質(zhì)量，而模具的壽命一般較長(zhǎng)，所以沖壓件的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征；</p><p>　　(6) 在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品

20、的成本低，經(jīng)濟(jì)效益較高；</p><p>　　(7) 沖裁過程能耗較低。</p><p>　　由此可見沖壓制得的零件具有表面質(zhì)量好重最輕成本低的優(yōu)點(diǎn)。所以沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多的采用沖壓方法加工產(chǎn)品零件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工業(yè)等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90

21、%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕剛度好的沖壓件所代替。有些機(jī)械設(shè)備往往以沖壓件所占比例的大小作為評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)是否先進(jìn)的指標(biāo)之一[2]。</p><p>　　工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)冷沖壓生產(chǎn)工工藝的發(fā)展是很重視的.不少國(guó)家(如美國(guó)、日本等)模具工業(yè)產(chǎn)值己超過機(jī)床工業(yè)。從這些國(guó)家鋼材構(gòu)成可以看出冷沖壓的發(fā)展趨勢(shì)。鋼帶和鋼板占全部品種的67%，充分說明沖壓這種加工方法己成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重

22、要手段和發(fā)展方向。</p><p>　　沖壓技術(shù)的發(fā)展特征是：</p><p>　　(1)沖壓成形科學(xué)化、數(shù)字化和可控化；</p><p>　　(2)突出“精、省、凈“三大優(yōu)勢(shì)；</p><p>　　(3)沖壓成形可以實(shí)現(xiàn)全過程控制；</p><p>　　(4)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開始即進(jìn)入控制，考慮工藝；</p>

23、<p>　　(5)沖壓生產(chǎn)的靈活性和柔性。</p><p>　　1.2 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種情況下， 用戶對(duì)模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯的。 </p><p>　?。?）模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 &l

24、t;/p><p>　　模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(如塑封模已達(dá) 到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(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)精密模具精度已由原來的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求 在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。 </p><p>　?。?）多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展 &

25、lt;/p><p>　　新型多功能復(fù)合具是在多工位級(jí)進(jìn)?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn) 出來的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀 表的鐵芯組件等。 </p><p>　?。?）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 </p><p>

26、　　由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)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，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。國(guó)外熱流道模具已有一半用上了熱 流道技術(shù)，有的廠甚至已達(dá)80%以上，效果十分明顯。國(guó)內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體 還達(dá)不到10%，個(gè)別企業(yè)已達(dá)到20%~30%。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 </p><p>　　（4）氣體

27、輔助注射模具和適應(yīng)高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 </p><p>　　氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、 表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點(diǎn)，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低 成本。國(guó)外，已經(jīng)較成熟。國(guó)內(nèi)目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成 形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮?dú)?注射成形兩面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有 更多的工藝參數(shù)

28、需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和 控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可強(qiáng)制樹 脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐高壓。特別是精密模具的型腔應(yīng)淬 火，澆口密封性好，模具能準(zhǔn)確控制。注射壓縮成型技術(shù)，是在模具預(yù)先半開

29、模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或低壓，模具在設(shè)定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進(jìn)行 壓縮成型，其效果是：a.成型件局部?jī)?nèi)應(yīng)力小；b.可得到縮孔少的厚壁成型件；c.對(duì)于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；d.用小注射力能</p><p>　?。?）快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊 </p><p>　　現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時(shí)代，到下一個(gè)世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例 將達(dá)75%以上

30、。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均 要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來越引起人們的重視。例如，研制 各種超塑性材料(環(huán)氧、聚脂等)制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡(jiǎn)易模具：中、低 熔點(diǎn)合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、

31、快速試模技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。 </p><p>　?。?）模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛</p><p>　　使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn) 生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件 規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速

32、。 </p><p>　?。?）模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用</p><p>　　先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來說，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼

33、等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材 料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長(zhǎng)年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對(duì)形狀復(fù)雜的沖件及高速?zèng)_壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口 等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦

34、是 重要方向。模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、Ti</p><p>　?。?）在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) </p><p>　　模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展

35、的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。現(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具 CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件 價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨 簡(jiǎn)化。在普及推廣模具CAD/

36、CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)扶持國(guó)產(chǎn)模具軟件的開發(fā) 和應(yīng)用。 </p><p>　　加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)時(shí)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對(duì)于已普及了 模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化 應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM，CIMS,VR，逐步深化和提高。 </p><p><b>　　

37、（9）</b></p><p>　?。?0）快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展 </p><p>　　快速原型制造(RPM)技術(shù)是美國(guó)首先推出的。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和 新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加) 成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體(原型)制造。RPM技術(shù)是集精 密機(jī)械制造、計(jì)

38、算機(jī)、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。</p><p>　　RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實(shí)體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通 過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長(zhǎng)壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄 造、粉末冶金、電鑄和熔射

39、(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進(jìn)、成本較低、設(shè) 計(jì)制造周期短、精度適中等特點(diǎn)。從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間 的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速 制模技術(shù)，進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(dòng)(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于RE(逆向工程技術(shù))/RPM的模具并行 開發(fā)系統(tǒng)，

40、具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　?。?1）高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用 </p><p>　　國(guó)外近年來發(fā)展的高速銑削加工 ，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到40000～100000r/min,快速進(jìn)給速 度可達(dá)到30～40m/min，換刀時(shí)間可提高到1～3S。這樣就大幅度提高了加工效率，如在加工壓鑄模時(shí)，可提高7～8倍，并可獲得Ra≤10um的加工表面粗糙度。形狀

41、精度可達(dá)10um。 另外，還可加工硬度達(dá)60HRC的模塊，形成了對(duì)電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此，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，特別是對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。 </p><p>　?。?2）模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用 </p><p>　　英國(guó)雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已在我國(guó)200多家模具廠點(diǎn)得到應(yīng)用，取得良好效 果。該系統(tǒng)提供了

42、從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕牡哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短的研 制制造周期。如RENSCAN200快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上， 用雷尼紹的SP2-1掃描測(cè)頭實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，控制核心是雷尼紹TRACECUT軟件，可自動(dòng) 生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工等程序及不同格式的CAD數(shù)據(jù)。用于模具制造業(yè)的“逆向工 程”。該公司又推出了CYCLON高速掃描機(jī)，這是一臺(tái)獨(dú)立工作的專門用來掃描的設(shè)備，不占用加工機(jī)床的工作時(shí)間。其

43、掃描速度最高可達(dá)3m/min，大大縮短了模具制造周期，另外，其數(shù)據(jù)采集速度比RENSCAN200快，定時(shí)探針接觸力小，因此可以用非常細(xì)的探針，用來掃描細(xì)小的模具和細(xì)微的特征表面，擴(kuò)大模具生產(chǎn)的品種范圍。由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、定電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大作用。 </p><p>　?。?3）模具研磨拋光將向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展 </p><p>　　

44、模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，我國(guó)目前仍以手工研磨拋光為主，不僅效率 低(約占整個(gè)模具制造周期的1/3)，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國(guó)模具加工 向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三給曲面模具研磨拋光

45、的自動(dòng)化。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)注意發(fā)展特種研磨與拋光、如擠壓衍磨、電化學(xué)拋光、 超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備，以提高模具表面質(zhì)量。 </p><p>　　（14）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 </p><p>　　隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)外已出現(xiàn)了模具自動(dòng)加工系統(tǒng)。這也是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展 的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有如下特征：多臺(tái)機(jī)床合理

46、組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.3 級(jí)進(jìn)模的主要特點(diǎn)</p><p>　　復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度較高，生產(chǎn)率也高，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件外形的同心度容易保證。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難。</p><p>　　1.4 模具CAD技術(shù) </p>

47、;<p>　　CAD是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design)的簡(jiǎn)稱，指利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件進(jìn)行的設(shè)計(jì)活動(dòng)，包括使用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)、程序庫(kù)(有時(shí)候也簡(jiǎn)稱為方法庫(kù))及通訊等技術(shù)來完成設(shè)計(jì)過程的信息檢索、分析、綜合、造型、修改及文件的編制工作。</p><p>　　模具CAD是模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Die Design)的簡(jiǎn)稱，指用計(jì)算機(jī)作為主要的技術(shù)手段

48、來生成和運(yùn)用各種數(shù)字和圖像信息，以進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)。模具CAD系統(tǒng)為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)高效的設(shè)計(jì)環(huán)境，使人的創(chuàng)造性獲得完美的發(fā)揮，擺脫了大量煩瑣的重復(fù)性繪圖工作。更重要的是改變了傳統(tǒng)的圖紙、實(shí)物傳遞方式，從而大幅度地提高了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)于傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和制造是一次重大的變革[3]。它是至今以來最具有生產(chǎn)潛力的工具之一，也是未來模具行業(yè)持續(xù)生存和發(fā)展前提。</p><p>　　自從美國(guó)Die Comp公司于1971

49、年在簡(jiǎn)單級(jí)進(jìn)模中首先將CAD/CAM技術(shù)引入到?jīng)_模設(shè)計(jì)與制造中以來，沖模以CAD/CAM技術(shù)已成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一。1978年日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了MEL系統(tǒng)，采用了圖形顯示設(shè)備和交互圖形設(shè)計(jì)技術(shù)，使CAD開始走向?qū)嵱没?。?0年代中期，人工智能技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中獲得應(yīng)用，美國(guó)Purdue大學(xué)的G.Eshel等于1984年開發(fā)了軸對(duì)稱拉深件沖壓工藝設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng).1992年印度學(xué)者Y.K.D.V .Prasad等在

50、AUTOCAD基礎(chǔ)上開發(fā)了普通沖裁模的CAD/CAM系統(tǒng)CADDS.采用參數(shù)化編程技術(shù)建立了模具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，但模具設(shè)計(jì)仍以交互式圖形設(shè)計(jì)為主。1991年,Michael R. Doffey等在探討級(jí)進(jìn)模的CAD/CAM時(shí)針對(duì)簡(jiǎn)單鉸鏈件的沖壓加工開發(fā)了一個(gè)利用特征(Feature)作為表達(dá)知識(shí)單元的系統(tǒng)[12]。該系統(tǒng)將模具的表達(dá)分為幾何實(shí)體、特征、零件、裝配等四個(gè)層次，條料排樣采用基于規(guī)則的推理方法及自動(dòng)設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)分為標(biāo)準(zhǔn)

51、件自動(dòng)設(shè)計(jì)和凸、凹模等非標(biāo)準(zhǔn)件交互設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，使模具設(shè)計(jì)走向智能化方向。</p><p>　　我國(guó)在沖壓模具的CAD/CAM方面也取得了重大進(jìn)展。上海交通大學(xué)在20世紀(jì)80年代初期開展了大規(guī)模的CAD/CAM研究開發(fā)工作，采用交互設(shè)計(jì)方法和進(jìn)行條料排樣，模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)方面采用了典型結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零件的自動(dòng)調(diào)用和交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，開發(fā)了智能化數(shù)據(jù)庫(kù)，貯存了各種沖模的典型結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)零件、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法和步驟

52、，并向用戶開放，目前在上海交通大學(xué)已建立了模具CAD/CAM國(guó)家工程中心。</p><p>　　華中科技大學(xué)于1981年首先開始了精沖模的CAD/CAM工作。近年來，在沖壓件特征建模、專家系統(tǒng)以及CAD/CAM系統(tǒng)柔性化方面都取得了卓越的成就，并建立了模具CAD/CAM國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。</p><p>　　國(guó)內(nèi)其他高校、研究所和大型企業(yè)在沖模CAD/CAM方面也進(jìn)行了許多探索和實(shí)踐，并獲得

53、了眾多可喜的成果。</p><p>　　從以上沖壓工藝與模具的各個(gè)發(fā)展方向中可以看出，“沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)技術(shù)”是一門從事現(xiàn)代塑性加工所必須掌握的重要課程，該技術(shù)的理論性和實(shí)用性均很強(qiáng)，因此，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度研究、探討，并側(cè)重加強(qiáng)工程實(shí)踐能力。</p><p>　　1.5 本課題的來源及主要任務(wù)</p><p>　　本課題主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)一落料沖孔

54、彎曲級(jí)進(jìn)模，繪制出模具裝配圖和大部分零件圖，熟悉級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)步驟，并與課程設(shè)計(jì)過的彎曲模和復(fù)合模作個(gè)比較，了解級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。</p><p>　　本課題任務(wù)主要有兩個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 涉及沖壓模具方面的知識(shí)；</p><p>　　(2) 涉及機(jī)械制造方面的知識(shí)。</p><p>　　從上述任務(wù)特點(diǎn)可以知道，本課題知識(shí)的綜合

55、性較強(qiáng)，涉及的知識(shí)面較廣。冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。</p><p>　　沖壓可分為五個(gè)基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。</p><p>　　沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。</p>&

56、lt;p>　　沖壓模按照工序組合分為三類：?jiǎn)喂ば蚰?、?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。</p><p>　　復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較?。粵_出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。</p><p>　　沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備

57、，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 </p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的50%，，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，

58、利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%~70%，在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。</p><p>　　我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距

59、仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。 </p><p>　　據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國(guó)沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元. </p><p>　　根據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004年我國(guó)共進(jìn)口沖壓模具5.61億美聯(lián)

60、社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為266.6億元.其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場(chǎng)滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說明:一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場(chǎng)滿足率

61、要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率;二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多,具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力,因此其在國(guó)際市場(chǎng)前景看好,2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長(zhǎng)94.7%就可說明這一點(diǎn);三是近年來港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 </p><p>　　我國(guó)沖模工業(yè)不能滿足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)需要的原因主要有：</p>

62、;<p>　　a.專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。</p><p>　　b.模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益也差。</p><p>　　c.制造周期長(zhǎng)，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。</p><p>　　d.模具壽命短，新材料使用量不到10%。力量分散，管理落后。</p><p>　　但改革開放以來，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政

63、策的支持和引導(dǎo)下，尤其是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動(dòng)了模具技術(shù)和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在CAD/CAM/CAE的運(yùn)用、加工工藝手段、沖壓件質(zhì)量及模具性能方面，均已達(dá)到或接近國(guó)際水平。</p><p>　　近年來，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)

64、能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 </p><p>　　1.5.1 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 </p><p>　　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年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北

65、京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/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

66、引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 </p><p>　　21世紀(jì)開始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。 </p><p>　　模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期

67、，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越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD

68、 CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)彈片模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 </p><p>　　在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、

69、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 </p><p>　　快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型彈片模具，解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 </p><p&

70、gt;　　圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　1.5.2 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 </p><p>　　在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，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

71、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。 </p><p>　　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。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型彈片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基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與

72、國(guó)外相比還存在一定的差距。 </p><p>　　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。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。 </p><p>　　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。 </p><p>　　彈片模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精

73、度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 </p><p>　　模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、

74、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。</p><p>　　沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來，沖壓成型工藝有了很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）沖

75、壓成形已從原來對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。</p><p>　　2 沖壓件的工藝性分析</p><p><b>　　制件如圖所示</b></p><p>　　材料為45鋼帶料，板厚2mm，制件精度為IT

76、9級(jí).，形狀簡(jiǎn)單，尺寸不大，大批量生產(chǎn)，屬精沖壓件。</p><p><b>　　圖2-1 被加工件</b></p><p><b>　　2.1工藝性分析</b></p><p>　　根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在沖壓工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　（1）該制件

77、為落料沖孔件，在設(shè)計(jì)時(shí)，毛坯尺寸要計(jì)算準(zhǔn)確；</p><p>　?。?）沖裁間隙、彎曲凸凹模間隙應(yīng)符合制件的要求；</p><p>　　（3）各工序凸凹模動(dòng)作行程的確定應(yīng)保證各工序工作穩(wěn)妥、連貫。</p><p><b>　　2.2計(jì)算條料寬度</b></p><p>　　2.2.1搭邊值的確定</p>&

78、lt;p>　　排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。</p><p><b>　　搭邊的作用：</b></p><p>　　補(bǔ)償剪裁誤差、送料步距誤差以及補(bǔ)償因條料與導(dǎo)料之間的間隙所造成的送料歪斜誤差。</p><p>　　使凸凹模刃口雙邊受力，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。</p>

79、<p><b>　　搭邊的數(shù)值：</b></p><p>　　搭邊值應(yīng)合理選擇，搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。或影響送料工作。</p><p>　　搭邊的合理數(shù)值就是在保證沖裁件質(zhì)量、保證模具較長(zhǎng)壽命、保證自動(dòng)送料到位條件下允許的最小值。</p>

80、<p>　　搭邊的合理數(shù)值主要取決于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等</p><p>　　搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，如表5--2所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。</p><p>　　根據(jù)零件形狀，由于是精沖件，查表工件之間搭邊值a=2mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=2.2mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值—△

81、</p><p>　　B0△=（Dmax＋2 a1）0△ （2-1）</p><p>　　式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；</p><p>　　a1---沖裁件之間的搭邊值；</p><p>　　b1---側(cè)刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表6）可得△=2.0mm。</p><p>　　△—板

82、料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=0.6mm。</p><p>　　B0△=66＋2x2.2</p><p>　　=70.40-0.60mm</p><p>　　故條料寬度為70.4mm。</p><p>　　表1 搭邊和數(shù)值9(低碳鋼)</p><p><b>　　2.3 確定步距</b>

83、</p><p>　　送料步距S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長(zhǎng)度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。</p><p>　　進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。</p><p><b>　

84、　級(jí)進(jìn)模送料步距S</b></p><p>　　S=Dmax+a1 （2-2）</p><p>　　Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊</p><p><b>　　S＝84＋2</b></p><p><b>　　＝86mm</b></p><p&

85、gt;　　根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。</p><p>　　采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級(jí)較低。同時(shí)，因模具單面受力（單邊切斷時(shí)），不

86、但會(huì)加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。</p><p>　　由于設(shè)計(jì)的零件是矩形零件，且孔與形狀尺寸的要求都不高，所以采用少?gòu)U料直排法。</p><p>　　排樣圖如圖2-2所示。</p><p><b>　　圖2-2 排樣圖</b></p><p>　　表2 條料寬度公差(mm)<

87、;/p><p>　　2.4 計(jì)算材料利用率</p><p>　　沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。</p><p>　　一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率</p><p>　　η＝Ａ/BS×100% （2-3）</p><p>　　式中　 A—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面

88、積；</p><p><b>　　B—條料寬度；</b></p><p><b>　　S—步距；</b></p><p>　　由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，

89、要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。</p><p>　　排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：</p><p>　　1）、提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的形狀）。</p><p>　　2) 排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且

90、安全。</p><p>　　3) 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高。</p><p>　　4) 保證制件質(zhì)量和制件對(duì)板料纖維方向的要求。</p><p>　　一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積由CAD計(jì)算得：</p><p>　　A= 2508mm2</p><p>　　所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率</p><p>

91、;　　Η=Ａ／BS×100% （2-4）</p><p>　　=2352／86×70.4×100%</p><p><b>　　=41.4%</b></p><p>　　2.5 工藝方案的分析和確定 </p><p><b>　　工藝方案的分析</b></p

92、><p>　　沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料就會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。這對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率都有很大影響。沖裁組合方式要根據(jù)生產(chǎn)

93、批量，工件尺寸公差等級(jí)，對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性，模具制造、安裝調(diào)整和成本，操作方便與安全來決定。綜上分析，要選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長(zhǎng)、操作方便又安全的工藝方案。其具體要求為：</p><p>　　對(duì)沖裁件形狀與尺寸的要求</p><p>　　（1）沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些基本形狀所組成。在許可的情況下，把

94、沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀。</p><p>　　（2）沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉(zhuǎn)角處、應(yīng)盡量避免有過尖的銳角，宜采用圓角連接。</p><p>　?。?）沖裁件的孔徑太小時(shí)，凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。沖小孔的凸模宜采用保護(hù)套。 </p><p>　?。?）沖裁件上局部凸出或凹入部分應(yīng)避免有窄長(zhǎng)的切口和狹長(zhǎng)的槽、否則

95、會(huì)降低模具壽命和工件質(zhì)量。</p><p>　?。?）沖裁件上孔至邊緣之間的距離不宜過小，否則會(huì)產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。也會(huì)影響沖模的強(qiáng)度及工件的質(zhì)量都不易保證。</p><p>　　沖裁件對(duì)尺寸精度的要求</p><p>　　一般普通沖裁所得到?jīng)_裁件的尺寸精度在IT14～I(xiàn)T10級(jí)以內(nèi)。本工件材料為材料為45鋼，板厚2mm，采用精沖，所以精度按照I

96、T9級(jí)制造。取磨損系數(shù)X=0.5。</p><p>　　根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有沖孔、切邊、落料三種。</p><p>　　2.6 工藝方案的確定</p><p>　　因制件有沖孔、切邊、、落料三道工序，故可采用沖孔、切邊、落料級(jí)進(jìn)模。</p><p>　　沖裁凸凹模的設(shè)計(jì)原則：</p><p>　　模具的

97、刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差來保證。叢生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：</p><p>　?。?）由于凸凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都是帶有錐度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小段端尺寸等于凸模尺寸。</p><p>　?。?）在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔件以小端尺寸為基準(zhǔn)。</p><

98、;p>　?。?）沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越來越大。</p><p>　　由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)，需考慮下述原則：</p><p>　?。?）落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由土模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上.</p><

99、;p>　　（2）考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔的尺寸公差范圍較大的尺寸。這樣，在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格零件。凸、凹模間隙則取最小合理間隙值。</p><p>　　確定沖裁刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的精度要求。如果對(duì)刃口精度要求過高，會(huì)使模具制造困難，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果刃口精度要求過低

100、，則生產(chǎn)出來的零件可能不合格，或是使模具的壽命降低。若零件沒有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件可按IT14級(jí)精度來處理，沖模則可以按IT11級(jí)精度制造；對(duì)于圓形件，一般可按IT6~7精度來制造模具.</p><p><b>　　落料刃口尺寸計(jì)算：</b></p><p>　　先以凹模為基準(zhǔn)件，然后配做凸模。凹模磨損后，尺寸變大，</p><p>　　根

101、據(jù)公式A=（A-x △）</p><p>　　式中：A——工件標(biāo)稱尺寸（mm）；</p><p>　　A——凹模刃口尺寸(mm);</p><p>　　△——工件公差（mm）;</p><p>　　x——系數(shù)，為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)</p><p>　　——凹模制造偏差

102、（mm）, =△/4</p><p>　　2.7 計(jì)算各工序壓力、壓力中心、初選壓力機(jī)</p><p>　　計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選用沖床和設(shè)計(jì)模具，沖床的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。</p><p>　　2.7.1沖裁力的計(jì)算</p><p>　　計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是模具強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)校

103、核時(shí)所必需的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求。</p><p>　　表3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)</p><p><b>　　沖裁力的計(jì)算</b></p><p>　　F=KLtτb=Ltσb</p><p>　　式中　　F—沖裁力；</p><

104、;p><b>　　L—沖裁周邊長(zhǎng)度；</b></p><p><b>　　t—材料厚度；</b></p><p>　　τb—材料抗剪強(qiáng)度；</p><p><b>　　Ｋ—系數(shù)；</b></p><p>　　系數(shù)Ｋ是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板

105、料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3。</p><p>　　σb的值查表為600Mpa</p><p><b>　　經(jīng)CAD直接測(cè)量</b></p><p>　　L=263.34mm</p><p>　　F沖=263.34x2x600=316KN</p><p>　　2

106、.7.2推件力的計(jì)算</p><p><b>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式</b></p><p><b>　　F推 =K推F沖</b></p><p>　　查表2-2得，K推=0.055</p><p>　　F推=0.055×316=17.38KN</p><p>　　2.7

107、.3卸料力的計(jì)算</p><p>　　查表2-2得K卸=0.04~0.05，取K卸=0.045。</p><p>　　F卸=K卸F沖=0.045×316=14.22KN</p><p>　　2.7.4壓力機(jī)總壓力</p><p>　　F總=F沖+F推+ F卸 </p><p>　　=316+17.38+14.

108、22=347.6KN</p><p>　　2.7.5 初選壓力機(jī)</p><p>　　沖壓設(shè)備的選用原則:</p><p>　?。?）壓力機(jī)的行程大小，應(yīng)該能保證成行零件的取出與毛坯的放進(jìn)，例如拉深所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。</p><p>　?。?）壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還須留有安裝固定的余

109、地，但是過大的工作平面上安裝小尺寸的沖模對(duì)工作臺(tái)的受力是不利的。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸大于壓力機(jī)滑塊底面積, 壓力機(jī)滑塊底面積必須大于模具的尺寸,所以只須考慮壓力機(jī)滑塊底面積的大小.</p><p>　?。?）所選的壓力機(jī)的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適用。</p><p>　　模具的閉合高度H0是指上模在最低的工作位置時(shí)，下模板的底面到上模板的頂面的距離。壓力機(jī)的閉合高度H是指滑塊在下死點(diǎn)

110、時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長(zhǎng)短能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機(jī)有最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin。</p><p>　　設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具閉合高度H0得數(shù)值應(yīng)滿足下式</p><p>　　Hmax-5mm≥H0≥Hmin+10mm</p><p>　　無(wú)特殊情況H0應(yīng)取上限值，即最好取在：H0≥Hmin+1/3L，這是