【正文】 feasible and reliable in structure and can ensure the quality of the products. Key words: progressive die。 hinge gasket piece。 layout design 畢業(yè)論文 6 前 言 為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識 ，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。 本次設計的目的： 一、綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產實際知識，進行一次沖壓模設計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。 二、鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。 三、掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 由于本人設計水平有限，經驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。 論文 7 1 緒論 沖壓技術概論 日常生產、生活中所使用到的各種工具和產品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具的形狀決定著這些產品的外形，模具的加工質量與精度也就決定著這些產品的質量。因為各種產品的材質、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。 模具工業(yè)是制 造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” 。德國則認為是所有工業(yè)中的“關鍵工業(yè)” 。日本模具協會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產業(yè)年產值達到 13000 億日元，遠遠超過日本機床總產值 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% 隨著科學技術的進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，沖壓加工技術的應用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產的重要手段。 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產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、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素。沖壓是一種先進的金屬加工方法，在國民經濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。與機械加工及塑性加工和其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許 多獨特的優(yōu)點，主要表現如下 [1]： (1) 沖壓一般沒有切削碎料產生，材料的消耗較少利用率高，一般為 70%～ 85%，易實現機械化和自動化； (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； (3) 沖壓可加工的尺寸范圍大、形狀復雜的零件，而這些零件用其它方法是不可畢業(yè)論文 8 能或很難得到的，如薄殼件； (4) 被加工的金屬在沖壓加工過程中產生加工硬化，金屬內部組織得到改善，機械強度有所提高，所以沖壓件剛度強度較好； (5) 沖壓時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量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓件的質量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征； (6) 在大量生產的條件下，產品的成本低，經濟效益較高； (7) 沖裁過程能耗較低。 由此可見沖壓制得的零件具有表面質量好重最輕成本低的優(yōu)點。所以沖壓在現代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多的采用沖壓方法加工產品零件，如汽車、農機、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的大，少則 60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方 法制造的零件，現在大多數也被質量輕剛度好的沖壓件所代替。有些機械設備往往以沖壓件所占比例的大小作為評價結構是否先進的指標之一 [2]。 工業(yè)發(fā)達國家對冷沖壓生產工工藝的發(fā)展是很重視的 .不少國家 (如美國、日本等 )模具工業(yè)產值己超過機床工業(yè)。從這些國家鋼材構成可以看出冷沖壓的發(fā)展趨勢。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代工業(yè)生產的重要手段和發(fā)展方向。 沖壓技術的發(fā)展特征是： (1)沖壓成形科學化、數字化和可控化； (2)突出“精、省、凈“三大優(yōu)勢； (3)沖壓成形可以實現全過程控制； (4)產品從設計開始即進入控制，考慮工藝； (5)沖壓生產的靈活性和柔性。 我國模具技術的發(fā)展趨勢 當前，我國工業(yè)生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質理好、價格低。因此，模具工論文 9 （ 1 模具產品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產要求的一模多腔 (如塑封模已達 到一模幾百腔 )使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結構發(fā)展的要求 (如多工位級進模工位數的增加，其步距精 度的提高 )精密模具精度已由原來的 5μ m 提高到 2～ 3μ m，今后有些模具加工精度公差要求 在 1μ m 以下，這就要求發(fā)展 （ 2 新型多功能復合具是在多工位級進模基礎上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔負轉位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多勸能模具生產 出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀 （ 3 由于采用熱流道技術的模具可提高制 作的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié) 約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱 流道技術，有的廠甚至已達 80%以上，效果十分明顯。國內近幾年已開始推廣應用，但總體 還達不到 10%，個別企業(yè)已達到 20%~30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高 （ 4 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，可在保證產品質量的前提下，大幅度降低 成本。國外，已經較成熟。國內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 (一般均采用氮氣 )注射成形兩面部份，比傳統的普通注射工藝有 更多的工藝參數需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品，模具設計和 控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，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淬 火，澆口密封性好，模具能準確控畢業(yè)論文 10 制。注射壓縮成型技術，是在模具預先半開模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或低壓，模具在設定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進行 壓縮成型，其效果是： (1)成型件局部內應力?。?(2)可得到縮孔少的厚壁成型件； (3)對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂； (4)用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結構是： (1) 注射時樹脂以低的流動阻力迅速充填型腔； (2)充填完后能立即遮斷澆口部 ； (3)壓縮作用應 （ 5 現在是多品種、少批量生產的時代，到下一個世紀，這種生產方式占工業(yè)生產的比例 將達 75%以上。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 要求模具的生產周期越快越好。因此，開發(fā)快速經濟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、玻璃纖維等的簡易模具：中、低 熔點合金模具、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濟模具 將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機控制和機械手操作的快 （ 6 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。 因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統一的國家標準，并嚴格按標準 生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件 （ 7）模具使用優(yōu)質材料及應用 先進的表面處理技術將 進一步受重視在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在 20%～ 30%之間，因此選用優(yōu)質鋼材和應用的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，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等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質的問題。其碳化物微細，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、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，是一種很有發(fā)展前途的 鋼材。特別對形狀復雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突論文 11 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、產品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是 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，即擴滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應發(fā)展設備昴貴、工藝先進的氣相沉積 (TiN、 TiC 等 )、等離子 （ 8）在模 具設計制造中將全面推廣 CAD/CAM/CAE 模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向?，F在，全面普及 CAD/CAM/CAE 技術已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件 價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機的普及應用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具 CAD/CAM 技術創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，技術培訓工作也日趨 簡 化。在普及推廣模具 CAD/CAM 技術的過程中，應抓住機遇，重點扶持國產模具軟件的開發(fā) 和應用。 加大技術培訓和技術服務的力度。應時一步擴大 CAE 技術的應用范圍。對于已普及了 模具 CAD/CAM技術的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應積極做好模具 CAD/CAM技術的深化 應用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從 CAPP,PDM， CIMS,VR，逐步深 （ 10）快速原型制造 (RPM) 快速原型制造 (RPM)技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成形技術和 新材料技術的發(fā) 展而產生的，是一種全新的制造技術，是基于新穎的離散 /堆積 (即材料累加 ) 成形思想，根據零件 CAD 模型、快速自動完成復雜的三維實體 (原型 )制造。 RPM 技術是集精 密機械制造、計算機、 NC 技術、激光成形技術和材料科學最新發(fā)展的高科技技術，被公認為是繼 NC 技術之后的一次技術革命。 RPM 技術可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化 (SLA)疊層實體制造 (LOM) 激光選區(qū)燒結 (SLS)、三維打印 (3DP)熔融沉積成形 (FDM)等不同方法得到制件原型。然后通 過一些傳統的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或 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 (熱噴涂 )等方法。這種方法制模，具有技術先進、成本較低、設 計制造周期短、精度適中等特點。從模具的概念畢業(yè)論文 12 設計到制造完成僅為傳統加工方法所需時間 的 1/3 和成本的 1/4 左右。因此，快速制模技術與快速原型制造技術的結合，將是傳統快速 制模技術，進一步深入發(fā)展的方向。 RPM 技術還可以解決石墨電極壓力振動 (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建了基于 RE(逆向工程技術 )/RPM 的模具并行 開發(fā)系統，具有開發(fā)質量高 、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點。 （ 11 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 ，主軸轉速可達到 40000～ 100000r/min,快速進給速 度可達到 30～ 40m/min，換刀時間可提高到 1～ 3S。這樣就大幅度提高了加工效率，如在加工壓鑄模時，可提高 7～ 8倍，并可獲得 Ra≤ 10um 的加工表面粗糙度。形狀精度可達 10um。 另外，還可加工硬度達 60HRC 的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此