【正文】 國(guó)外近年來(lái)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。 （ 11）模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用 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 SP21 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(lái)掃描的設(shè)備，不占用加工機(jī)床的工作時(shí)間。其掃描速度最高可達(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(lái)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。 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 8 （ 12）模具研磨拋光將向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展 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。 （ 13）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 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)。 設(shè)計(jì)分析 題目：搖架調(diào)壓塊沖壓工 藝及模具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 根據(jù)給定的搖架調(diào)壓塊零件圖 ,按照大批量生產(chǎn)的要求和中型企業(yè)的生產(chǎn)條件 ,分析該零件的沖壓工藝性 ,論證出最佳工藝方案并設(shè)計(jì)出有關(guān)的沖壓模具圖。其中包括繪制搖架調(diào)壓塊零件圖，填寫沖壓工藝卡；根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)沖孔落料復(fù)合模一套、彎曲模一套，繪制兩套模具裝配圖及沖孔落料復(fù)合模的主要零件圖；撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）實(shí)物零件圖???? 1 張 （ 2）工序卡?????? 2 張 （ 3）模具裝配圖???? 2 張 （ 4）模具零件圖 ??? 9 張 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 9 （ 5）說(shuō)明書 ?? ??? 1 份 （ 6）英文翻譯 ???? 1 篇 原始資料 （ 1） 搖架調(diào)壓塊 零件的實(shí)物零件圖 （ 2）生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)，并滿足中型企業(yè)生產(chǎn)條件 （ 3）板料為 Q235 鋼板 課題目的和意義 通過(guò)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)：“搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)” ,鞏固大學(xué)四年來(lái)所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí) ,并運(yùn)用所學(xué)的冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)知識(shí) ,解決沖壓工藝中的實(shí)際問題 ,提高分析問題 ,解決實(shí)際問題的能力 . 著重是培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立分析、設(shè)計(jì)、解決實(shí)際生產(chǎn)問題和其它一些綜合能力，特別是工作能力，養(yǎng)成良好的工作態(tài)度、工作作 風(fēng)。另外，還可進(jìn)一步熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，能夠熟練使用有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)和熟悉編寫技術(shù)文件和設(shè)計(jì)說(shuō)明書，進(jìn)一步提高科技寫作的能力，加強(qiáng)對(duì)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的了解。 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 10 第二章 搖架調(diào)壓塊零件的沖壓工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 設(shè)計(jì)前必須了解并掌握以下資料： 1）、產(chǎn)品零件圖和技術(shù)要求，材料及其機(jī)械性能指標(biāo)。 2）、生產(chǎn)綱領(lǐng)。 3）、生產(chǎn)條件：包括設(shè)備情況、生產(chǎn)工人技術(shù)水平、模具制造能力等。 4）、有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和設(shè)計(jì)資料。 5）、了解國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品制造工藝及先進(jìn)技術(shù)。 零件的工藝性分析 搖 架調(diào)壓塊零件是麻紡粗紗搖架后加壓結(jié)合件中的一個(gè)調(diào)壓零件，該零件固定在后支架上，起到了固定調(diào)壓螺母和彈簧的作用。其材料 Q235 為普通碳素鋼，抗剪強(qiáng)度τ =304～ 373MPa，抗拉強(qiáng)度 b? =432～ 461MPa，屈服極限δ s=253MPa，伸長(zhǎng)率δ 10=21%～ 25%，具有良好的沖壓性能，適合沖壓加工 。該零件行狀簡(jiǎn)單，尺寸較小，高度對(duì)稱，厚度適中，屬普通沖壓件。該零件是以φ 孔定位，用于裝配，故該孔位置是需要保證的重點(diǎn)。 2— φ 9 兩孔要保證其中心位置，2— φ 12 翻邊時(shí)除了要保證它的公差外，還要保證它的高度。此外，由于零件較小，從安全角度考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞健Ｓ幸欢ǖ募庸づ?，?yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。 工藝方案擬定 本零件簡(jiǎn)圖如圖 2－ 1 ： 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 11 圖 2－ 1工件簡(jiǎn)圖 確定工藝方案 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 12 表 2－ 1 簡(jiǎn)單模、復(fù)合模、連續(xù)模比較表 比較項(xiàng)目 簡(jiǎn)單模 復(fù)合模 連續(xù)模 沖壓精度 低精度 IT14級(jí)以下 高級(jí)和中級(jí)精度 IT8~IT10級(jí) 中級(jí)和低級(jí)精度 IT10~14級(jí) 工件尺寸及 形狀特點(diǎn) 適合形狀工件簡(jiǎn)單尺寸不受限制 工件形狀及尺寸大小受模具結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度限制 可以加工形狀復(fù)雜工件，適合加工小的異形件 生產(chǎn)效率 因單工序加工，生產(chǎn)效率低 需用手或機(jī)械排除廢料和工件生產(chǎn)效率較低 工序間自動(dòng)送料，可自動(dòng)排除工件，效率高 使用高速自動(dòng)沖床 操作困難， 不便使用 出件排料困難，不作推薦 可在行程序 400次 /分 或 更 高 的沖床上工作 工作安全性 手需伸入沖模工作區(qū)，不安全，需使用安全措施 同簡(jiǎn)單模 可自動(dòng)送料，手不伸進(jìn)工作區(qū)，較安全 多排沖壓法的應(yīng)用 很少采用 很少采用 應(yīng)用廣，特別是尺寸較小的工件 沖模制造工作 量和加工成本 簡(jiǎn)單工件沖模制造工作量小，成本低，復(fù)雜工件需多套模具，成本高 沖裁復(fù)雜形狀工件，較簡(jiǎn)單，比連續(xù)模低 沖裁簡(jiǎn)單形狀工件比復(fù)合模低，比簡(jiǎn)單模高 根據(jù)上表和零件形狀分析確定沖壓工序類型及順序，沖壓加工該零件包括以下基本工序：落料、沖孔、彎曲、翻邊、局部成形?？梢詳M出以下工藝方案： 方案一： 1） 落料 2） 沖孔 3） 沖兩方孔 4） 彎曲 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 13 5） 預(yù)沖孔 6） 翻邊 7） 局部成形（壓凸） 方案二： 1） 落料沖孔復(fù)合 2） 沖兩方孔 3） 彎曲 4） 預(yù)沖孔 5） 翻邊 6） 局部成形（壓凸） 方案三： 1） 落料沖孔彎曲復(fù)合 2） 沖兩方孔 3） 預(yù)沖孔 4） 翻邊 5） 局部成形（壓凸） 對(duì) 上述三種工藝方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)分析及比較評(píng)價(jià)： 方案一屬于單工序沖壓，復(fù)合程度低，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)式容易，但由于此零件生產(chǎn)批量較大，尺寸又較小，這種方案生產(chǎn)道次多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)，故不宜采用。 方案二與方案一相比主要區(qū)別在于將落料與沖孔復(fù)合，工序少，生產(chǎn)效率提高，當(dāng)然結(jié)構(gòu)要稍微復(fù)雜一點(diǎn)。 方案三與方案二相比在于將落料、沖孔、彎曲三者復(fù)合，工序更少，生產(chǎn)效率更高，但由于零件結(jié)構(gòu)尺寸小，壁厚小，復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配調(diào)試?yán)щy，同時(shí)模具強(qiáng)度也較低，壽命不高。 結(jié)合上面分析，選擇方案二較適合。 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 14 第 三章 沖孔落料模的工藝計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工藝計(jì)算 工藝計(jì)算主要指沖壓件毛坯尺寸的計(jì)算，合理間隙的確定，凸凹模工作部分尺寸的計(jì)算，沖壓力的計(jì)算，模具壓力中心與閉合高度的計(jì)算等。正確的計(jì)算、合理的調(diào)試和選擇各力，對(duì)于選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)、保證工件的質(zhì)量以及提高模具的壽命都具有重要意義。 工件沖孔落料后的形狀和尺寸如圖 3－ 1 所示： 圖 3－ 1落料圖 計(jì)算毛坯尺寸 由于落料尺寸即零件的平面展開尺寸，搖架調(diào)壓塊零件的基本形狀為方形，因此落料形狀也應(yīng)該為方形。而要確定落料形狀，需確定零件彎曲工序 毛坯長(zhǎng)度。 零件相對(duì)彎曲半徑，也即彎曲系數(shù) K=R／ t=／ =＜ = = 式中 R—————— 彎曲半徑（ mm） t—————— 料厚 （ mm） 可見，零件屬于圓角半徑較小的彎曲件 而 R=＜ =，當(dāng) R＜ 時(shí)的彎曲件可用等體積法計(jì)算毛坯長(zhǎng)度。但因彎曲變形時(shí)，不僅在圓角變形區(qū)產(chǎn)生變薄現(xiàn)象，而且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生變薄，加之影響因素較多且難以考慮，所以實(shí)際上是用經(jīng)過(guò)修正的公式計(jì)算。 該零件彎曲屬于一次同時(shí)彎曲兩 個(gè)角，由參考文獻(xiàn) [16]表 39 公式得： 彎曲件毛料展開長(zhǎng)度計(jì)算公式： ???? lllL （ 31） 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 15 如下圖 32 所示： 圖 32 則： ???? lllL =+18+18+ = 因此，最后落料件為長(zhǎng) L=，寬 B= 的方板。 凸、凹模間隙值的確定 間隙對(duì)沖裁工作的影響： 沖裁間隙 指的是凸凹模刃口縫隙的距離，是沖裁過(guò)程中的重要工藝參數(shù)。間隙的大小影響沖裁件的質(zhì)量，沖裁力的大小以及模具的壽命。 間隙是影響斷面質(zhì)量的主要因素，間隙在一定的合理范圍內(nèi)時(shí)，由凸凹模刃口沿最大剪切力方向產(chǎn)生的裂紋將互相重合，制件斷面比較平直、光亮、毛刺很小。間隙過(guò)小或過(guò)大時(shí)，上、下裂紋不重合，出現(xiàn)硬擠裂或者撕裂，斷面質(zhì)量較差，毛刺較大。間隙還影響零件的尺寸和形狀精度。 間隙增大：材料受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，沖裁力有一定程度的降低，但繼續(xù)增大間隙，沖裁力下降緩慢。間隙減?。翰牧鲜艿睦瓚?yīng)力減小而壓應(yīng)力增大 ，不易撕裂使沖裁力增加。在間隙合理情況下，沖裁力較小。 搖架調(diào)壓塊沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 16 間隙對(duì)卸料力、推件力或頂件力影響顯著，增大間隙可以減小卸料力。但間隙過(guò)大會(huì)使毛刺增大，反而使卸料力增加。 沖裁時(shí)，坯料對(duì)凸、凹模刃口產(chǎn)生側(cè)壓力和摩擦力，引起磨損。間隙過(guò)小時(shí)，側(cè)壓力和摩擦力增大，使磨損加劇，壽命降低。間隙過(guò)大時(shí)，坯料彎曲相應(yīng)增大，使凸模與凹模端面壓力分布不均，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形，對(duì)模具壽命極其不利。 合理間隙的確定原則 間隙的大小影響沖件的質(zhì)量、沖裁力及模具壽命等，但要想用同一間隙值，同時(shí)滿足上述要求的可能性不大。生產(chǎn)中考 慮到模具的制造偏差及使用中的磨損，應(yīng)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。確定合理間隙的原則是： ① 、 合理間隙范圍應(yīng)按零件使用要求分類選用。 下列情況應(yīng)酌情增大間隙值：厚料沖小孔（ dt）；硬質(zhì)合金沖模（比鋼模間隙增大 30%）；復(fù)合模中凸凹模的壁厚較小；高速?zèng)_壓以及硅鋼片含硅量較大時(shí)。 下列情況應(yīng)酌情減小間隙值：凹模為斜壁刃口；加熱沖裁；沖孔后須攻絲的沖件。 ② 、 考慮到模具的磨損，設(shè)計(jì)制造模具應(yīng)采用最小合理間隙值 Zmin。 ③ 、間隙方向的確定原則：沖孔尺寸應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，通過(guò)增大凹模尺寸獲得間隙；落料尺寸應(yīng)以凹模 為基準(zhǔn)，通過(guò)減小凸模尺寸獲得間隙。 間隙的大小及其沿刃口周邊的均勻性直接影響零件剪切面質(zhì)量。選取合理間隙，保證四周間隙均勻，并使其在整個(gè)沖裁過(guò)程中保持間隙均勻恒定是沖裁技術(shù)的關(guān)鍵條件。間隙主要取決于材料厚度，并與沖裁輪廓、工件材料有關(guān)。 凸、凹模刃口尺寸