【正文】 與模具設(shè)計(jì)的理論知識(shí)具體分析解決傳真機(jī)支架模具設(shè)計(jì)問題，強(qiáng)化大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解沖壓模具的發(fā)展情況，并對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 7 的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)步驟以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探索。 我國(guó)多工位級(jí)進(jìn)模的發(fā)展現(xiàn)狀 沖壓成形工藝作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要 的零部件加工方法，用以生產(chǎn)各種零件具有很多優(yōu)勢(shì)，其生產(chǎn)成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能具備和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在生產(chǎn)制造業(yè)具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用。 進(jìn)年來沖壓生產(chǎn)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在不斷有新的工藝與新的技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如：旋壓成形技術(shù)、軟模具成形技術(shù)、高能率成形技術(shù)等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了很大的提高。 現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)技術(shù)是一種大規(guī)模作業(yè)的制造 方式，由于高新技術(shù)的不斷應(yīng)用，沖壓工藝的生產(chǎn)方式由初期的人工操作逐步進(jìn)化為機(jī)械化集成制造。生產(chǎn)加工的過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且隨著時(shí)代發(fā)展正在向智能化集成化的方向發(fā)展。隨著新技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)沖壓生產(chǎn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是其主要發(fā)展方向 [2]。 多工位級(jí)進(jìn)模是在普通 沖 模的基礎(chǔ)上發(fā)展 演化而來 的一種高精度、高效率、長(zhǎng)壽命的模具，是 現(xiàn)代 技術(shù)密集型模具的重要代表 之一 ， 也 是沖模發(fā)展 的主要 方向之一。級(jí)進(jìn)?？蓪?shí)現(xiàn)生產(chǎn)中 沖孔 、 落料 、 彎曲、拉深等 沖壓 成形工序， 有的 甚至還可以在模具中完成裝配 作業(yè) 。沖壓時(shí)將 所需 帶料或條料由模具入口端送進(jìn)后，在 精密計(jì)算 嚴(yán)格控制步距精度的條件下，按照 沖壓 成形 生產(chǎn) 工藝安排的順序，通過 模具內(nèi)部 各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖裁或切斷后 出料 便可 生產(chǎn) 出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級(jí)進(jìn)模的正常 順利 工作， 該 模具必須具有 較 高精度的 模具 導(dǎo)向 系統(tǒng) 和準(zhǔn)確的模具 定距系統(tǒng)， 同時(shí)還要 配備自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等裝置 ， 所以多工位級(jí)進(jìn)模與普通沖模相比 無論各個(gè)方面都 要復(fù)雜 的多。 級(jí)進(jìn)模的發(fā)展迄今不過數(shù)十年的歷時(shí)，在這短短的時(shí)間里，機(jī)械工業(yè)、電信工業(yè)、電子工業(yè)、輕工業(yè)都迅猛發(fā)展。 其之所以能夠到達(dá)如此，在基礎(chǔ)科學(xué)、工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步之外，沖壓技術(shù)和模具制造技術(shù)的高速發(fā)展也是一個(gè)非常重要的因素?，F(xiàn)代化的生產(chǎn)工業(yè)當(dāng)中，沖壓技術(shù)逐漸成為其主要的生產(chǎn)手段之一，而沖壓技術(shù)中多工位級(jí)進(jìn)模又占據(jù)著主導(dǎo)地位。 目前，許多研究機(jī)構(gòu)和大 中 專院校 在進(jìn)行 模具技術(shù)的研究和開發(fā)，在模 具傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 8 CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了 巨大 進(jìn)步。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 KMAS 軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件 ，上海交通大學(xué)模具 CAD 國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD 軟件等 [3]。 當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)具有了一定的設(shè)計(jì)與制造多工位級(jí)進(jìn)?；A(chǔ)，部分企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品更是已有較高的水品，但大部分企業(yè)與先進(jìn)水平仍有較大的差距，生產(chǎn)總量供不應(yīng)求，進(jìn)口產(chǎn)品較多。 但從當(dāng)前我國(guó)自主設(shè)計(jì)制造的精密多任務(wù)位級(jí)進(jìn)模的水平分析，無論在模具的技術(shù)含量、制造精度、使用壽命和制造周期等方面均獲得了較大進(jìn)步。其中部分高檔優(yōu)質(zhì)模具總體達(dá)到國(guó)際水平。 多工位級(jí)進(jìn)模的發(fā)展趨勢(shì) 隨著 我國(guó)經(jīng)濟(jì) 與國(guó)際接 軌的腳步不斷加快， 各行各業(yè) 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，人們已經(jīng) 逐步清楚地 認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來模具 行業(yè) 許多企業(yè) 不斷 加大 技術(shù)開發(fā)方面的 投資力度，國(guó)內(nèi) 大多數(shù) 模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并逐漸 開始 升級(jí) 使用 UG、 Pro/Engineer、 IDEAS 等國(guó)際通用軟件， 部分 廠家 甚至 還引進(jìn)了 Mold 等 CAE 軟件，并 將這些軟件 成功應(yīng)用于 多工位級(jí)進(jìn)模 的設(shè)計(jì)中。 面對(duì)如此激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，多工位級(jí)進(jìn)模 的發(fā)展 必須主動(dòng) 適應(yīng)模具產(chǎn)品 “交貨期短 ”、 “精度高 ”、 “質(zhì)量好 ”、 “價(jià)格低 ”的要求。專家認(rèn)為，未來 多工位級(jí) 進(jìn) 模具制造技術(shù)有以下幾大發(fā)展趨勢(shì) [4]： （ 1） 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 的應(yīng)用 隨著 計(jì)算機(jī) 軟件 行業(yè) 的發(fā)展和進(jìn)步，普及 CAD/CAM/CAE 的 技術(shù)條件 已經(jīng) 成熟，各企業(yè)將 不斷 加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī) 技術(shù) 的 高速 發(fā)展使 CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣 普及 成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù) 研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn) 資源的重新整合使虛擬制造成為可能。 （ 2） 高速銑削加工 技術(shù)的應(yīng)用 國(guó)外近年來 研發(fā) 的高速銑削加工 技術(shù) 大幅度提高了加工效率，并可 實(shí) 現(xiàn) 極高的表面光潔度。另外， 高速銑削技術(shù)還 具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn) ， 可 實(shí)現(xiàn) 加工高硬度傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 9 模塊。 隨著 高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中 應(yīng)用的 大型模具制造注入了新的活力。目前 高速銑削技術(shù) 已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 （ 3） 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 的應(yīng)用 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng) 可 提供 模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)中 從模型掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的 設(shè)計(jì) 制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上 從而 實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集 ，進(jìn)而 自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 計(jì)算 機(jī)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)， 應(yīng) 用于模具制造業(yè)的 “逆向工程 ”上面 。 （ 4） 電火花銑削加工 技術(shù)的應(yīng)用 電火花銑削加工技術(shù)也 可以 稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng) 技術(shù) 的用成型電極加工型腔的新技術(shù)， 該技術(shù) 是有 由 高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工，因此不需要 生產(chǎn) 制造 結(jié)構(gòu) 復(fù)雜的成型電極 。 這是電火花成形加工領(lǐng)域的革命性突破 。國(guó)外 模具行業(yè)已經(jīng)運(yùn)用這種新技術(shù)， 這一技術(shù)將得到 進(jìn)一步 發(fā)展。 （ 5） 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 隨著行業(yè)發(fā)展 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率 大概 已達(dá)到 30%左右 ， 但是 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為 80%左右。 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 10 2 工藝設(shè)計(jì) 沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾個(gè)形狀，尺寸，精度，粗糙度及毛刺高度。沖壓件工藝性對(duì)沖壓件質(zhì)量、材料利用率、模具制造、操作方式及設(shè)備選用等都有很大的影響。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件的制造成本。 沖壓件工藝要求 圖 21 傳真機(jī)左支架 由圖 21 分析知：材料為 10 鋼，材料具有良好的可塑性、焊接性以及可加工性，廣泛應(yīng)用于制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等零部件，其未注公差按慣例取 IT12級(jí)。 工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)較為復(fù)雜，有多個(gè)彎曲，有 V 型槽和沖孔，孔與邊緣之間的距離需要滿足要求，料厚為 滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 11 的壁厚），可以沖裁加工。 根據(jù) 圖 21得知此零件大多數(shù)表面為未注公差， 工件精度要求不高，尺寸精度要求也比較低，普通沖裁加工完全可以滿足要求。 根據(jù)綜合以上分析：該零件沖裁工藝性較好，比較適宜沖裁加工。 工藝方案的確定 級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn) 級(jí)進(jìn)模 是 由多個(gè)工位 共同 組成，各工位按 工序 順序關(guān)聯(lián)完成不同 工布 的加工，在沖床的一次行程中 可以 完成一系列的不同的沖壓加工 工序 。 沖床的 一次行程完成以后，由送料機(jī)按照一個(gè) 計(jì)算確定的 固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣在一副 模具 上就可以 實(shí)現(xiàn) 完成多個(gè)工序 的沖壓過程 ， 通常會(huì)有 有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等 工序 [5]。 級(jí)進(jìn)模是在普通沖壓模具的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種高精度、高效率、長(zhǎng)壽命的模具，是高新技術(shù)密集型模具的重要代表之一，是沖模的主要發(fā)展方向之一。沖壓生產(chǎn)時(shí)將帶料或條料由模具入口端送進(jìn)后，在精密計(jì)算嚴(yán)格控制步距精度的條件下，按照成形生產(chǎn)工藝安排的加工順序，通過各個(gè)工位之間的連續(xù)沖壓，在最后工位便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級(jí)進(jìn)模的順利正常工作，模具必須具有良好的精度導(dǎo)向和十分精準(zhǔn)的定距系統(tǒng)。所以多工位 級(jí)進(jìn)模與普通沖模相比結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，具有如下特點(diǎn) [6]： （ 1）在一副級(jí)進(jìn)模中，可以完成的工序包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多種多道沖壓工序；減少了使用傳統(tǒng)多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了生產(chǎn)者的勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。 （ 2）由于在級(jí)進(jìn)模內(nèi)部工序可以合理分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的壁厚問題，設(shè)計(jì)時(shí)還可根據(jù)不同要求的模具強(qiáng)度和模具的各種裝配需要留出空工位，從而保證模具合理的強(qiáng)度和充足的裝配空間。 （ 3）級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中通常都具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向（不僅模架導(dǎo)向精度要求高還必須對(duì)細(xì)小凸 模實(shí)施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù)）和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的符合要求的加工精度和合理的模具壽命。 （ 4）多工位級(jí)進(jìn)模通選采用高速?zèng)_床進(jìn)行沖壓件的生產(chǎn)，模具使用自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等自動(dòng)化裝置，操作相對(duì)安全，具有較高的生產(chǎn)效率。目前，世傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 12 界上最先進(jìn)的多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)可以達(dá)到 50 多個(gè)，沖壓速度甚至高達(dá) 1000 次／分以上。 （ 5）多工位級(jí)進(jìn)模在結(jié)構(gòu)方面相比較為復(fù)雜，不僅鑲塊很多而且模具制造精度要求很高，無論是給模具的制造、調(diào)試還是維修都帶來了一定的難度。同時(shí)要求模具零件必須要具有互換性，在模具零件損壞后要 求實(shí)現(xiàn)更換迅速，方便，可靠。所以生產(chǎn)模具工作零件選材必須嚴(yán)格（通常采用強(qiáng)度較高的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等高硬度材料），必須應(yīng)用當(dāng)前最新的先進(jìn)加工方法制造模具。 （ 6）多工位級(jí)進(jìn)模主要應(yīng)用范圍在于沖制厚度較?。ㄒ话悴怀^ 2mm)、產(chǎn)量大，形狀較為復(fù)雜、精度要求相對(duì)較高的中、小型零件。用這種模具沖制生產(chǎn)的零件，精度可達(dá) IT10 級(jí)。 由上可知，相對(duì)普通模具多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，模具在設(shè)計(jì)方面和制造技術(shù)方面要求較高，同時(shí)對(duì)于沖壓設(shè)備和原材料也有相應(yīng)較高的要求，模具的成本相對(duì)較高。因此，在模具設(shè)計(jì)前 必須對(duì)所要加工的工件進(jìn)行全面分析，然后合理確定反復(fù)推敲該工件的沖壓成形工藝方案，要正確設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)和模具所含零件的加工工藝規(guī)程，以獲得最合理的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。 方案選擇 從該傳真機(jī)支架展開圖 21 可以看出外形輪廓較為復(fù)雜 , 總體布局不對(duì)稱，有多處圓角過渡。零件下部 V 型槽及圓孔尺寸均較小。從沖裁工藝看，零件成形過程的難點(diǎn)在于沖裁其展開形狀。由圖 21 可知 , 成形該傳真機(jī)支架需要從幾個(gè)不同的方向彎曲 ,，但該零件彎曲工藝性尚好，彎曲成形過程也較容易。 如僅從零件形狀的復(fù)雜與否及尺寸精度要求高低考慮 , 成形零件可用復(fù)合模、級(jí)進(jìn)?；驇赘眴喂ば蚰硗瓿?。但通過對(duì)該傳真機(jī)支架的生產(chǎn)批量、模具生產(chǎn)制造條件、滿足條件的沖壓設(shè)備以及考慮到經(jīng)濟(jì)性、安全性等諸多因素 , 最終制定 3 種不同的工藝方案 : 方案一：采用級(jí)進(jìn)模 , 先沖零件上各孔，對(duì)各處分段切除廢料，然后沖 V型槽和 Z 型彎曲，最后進(jìn)行總體落料； 方案二：采用復(fù)合模一次沖裁成形，再?zèng)_壓彎曲各部分； 圖 22 傳真機(jī)左 支架展開 圖 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 13 方案三：采用單工序模具，依照工序，逐步加工。 對(duì)于方案一，盡管其加工工步較多，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是完全可以加工出滿足質(zhì)量要求的零件且生產(chǎn)效率更高，對(duì)于大批量生產(chǎn)的 經(jīng)濟(jì)性更高。對(duì)于方案二，雖然相比之下復(fù)合模沒有連續(xù)模的累積定位誤差 , 模具外形尺寸也較為簡(jiǎn)單 , 但由于零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一次沖壓成型難度較大，且需要不止一套模具實(shí)現(xiàn)全部工步，不如方案一高效經(jīng)濟(jì)。對(duì)于方案三，雖然模具單個(gè)加工難度較小，但是生產(chǎn)效率較低，加工工序繁瑣，不如方案一適宜。故選用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 14 3 排樣圖設(shè)計(jì) 沖壓模具排樣圖設(shè)計(jì)的重要性：沖壓生產(chǎn)中沖壓件的原材料費(fèi)用占制造成本的60%左右，所以必須要盡可能提高材料利用率從而降低工件制造成本，特別是當(dāng)下材料價(jià)格越來越高的情況下，更需要認(rèn)真考慮這個(gè)問題。 沖壓模具設(shè)計(jì)過程中排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)模具設(shè)計(jì)好壞的影響是非常大的，排樣圖設(shè)計(jì)關(guān)系到成產(chǎn)成本，關(guān)系到能否得到材料最合理的利用，能否使沖壓作業(yè)實(shí)現(xiàn)正常平穩(wěn)的進(jìn)行，并生產(chǎn)出合格的零件，可以說沖壓排樣圖的設(shè)計(jì)好壞直接影響了一套模具的設(shè)計(jì)水平。 沖壓排樣圖的內(nèi)容：在設(shè)計(jì)沖壓模具的過程中，首先要初步設(shè)計(jì)完成條料排樣圖，調(diào)料排樣圖是設(shè)計(jì)沖壓模具的重要依據(jù)。其排樣圖的目的是切除廢料，將所需要生產(chǎn)的零件留在條料上，從而分布完成設(shè)計(jì)的各工序，最后根據(jù)生產(chǎn)需要將零件從條料上沖裁下來。條料排樣圖確定以后也就確定了以下幾個(gè)方面的內(nèi) 容 [7]： （ 1）確定了所需被沖壓零件在條料上的排列式樣，由此決定了生產(chǎn)中沖壓方向及材料利用率和條料輾壓方向； （ 2）確定了