【正文】 深深的 值得我們國(guó)內(nèi) 對(duì)于 模具 這個(gè) 行業(yè) 深入 學(xué)習(xí)和 耐心的 研究 。 并且在 歐 州 美洲等 地帶 ，已經(jīng)有 很 多 的 模具企業(yè) 就 已經(jīng)將 最 高新 先進(jìn)的 技術(shù) 結(jié)合實(shí)際的 應(yīng)用 在 模具 的 設(shè)計(jì)和制造的 工業(yè) ，主要體現(xiàn)在 [6]： （ 1） 充分的 發(fā)揮了信息技術(shù) 的 帶動(dòng)和提升 工業(yè) 模具 的 工業(yè) 發(fā)展 的優(yōu)越性； （ 2） 切削 和 五軸 已經(jīng) 快速 成為了 加工技術(shù) 就 已經(jīng)基本普及 的知識(shí) ， 已經(jīng) 很大程度上 縮減 了 制模 的 周期， 因此大大的 提高 了 企業(yè) 市場(chǎng) 的 競(jìng)爭(zhēng)力 和市場(chǎng)性 ； （ 3） 快速 成形 技術(shù) 、快速制模技術(shù) 已經(jīng)基本普及運(yùn)用 ； （ 4） 具備 從事模具行業(yè)的 員工要求 精 練 吃苦耐勞 、 一專多能 、 精益生產(chǎn) 、 一人多職 。 （ 5） 模具產(chǎn)品專業(yè) 信息 化，市場(chǎng)定位準(zhǔn)確 無誤 ；（ 6） 運(yùn)用了 先進(jìn)的管理 的 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 了 集成化管理； （ 7） 工藝管理先進(jìn) 和 標(biāo)準(zhǔn)化程度 技術(shù) 高。日本的 模具 經(jīng)過 加工 的模具 以后的 發(fā)展主要 就是 表現(xiàn) 在 無放電加工、加工時(shí)間 減少 、 無人手修模 和 五軸加工 這方面。 中國(guó)雖然 已經(jīng) 在很多年 以前就 已經(jīng) 開始 研究和 制造模具并 且開始 使用模具，但 是 一直以來都還 沒有形成 的 產(chǎn)業(yè) 和好的長(zhǎng)夜壞境 。由于長(zhǎng)久以 來模具制造 就一直作為保證企業(yè)生產(chǎn)的方式被視為生產(chǎn)后主力方。為 此 一直發(fā)展緩慢 [7]。 1984年 就 在 中國(guó) 首先 成立了 模具 的工業(yè)協(xié)會(huì)， 1987年模具 產(chǎn)業(yè) 第一次 被列入 機(jī)電產(chǎn)品 的活動(dòng) 項(xiàng)目中 ，當(dāng)時(shí)全國(guó) 就有 生產(chǎn) 和只招 模具的廠點(diǎn) 一 共 約 6000 家。總產(chǎn)值 共 約 達(dá) 32 億元。 并且 隨著中國(guó) 的不斷的改革開放和日益更新，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程發(fā)展的突飛猛進(jìn) ，模具和 其 中的標(biāo)準(zhǔn)件和 配套件作為 模具產(chǎn)品當(dāng)中的 主要產(chǎn)品，制造 和生產(chǎn)的企業(yè)源源不斷 ，模具產(chǎn)業(yè)得到 了 突飛猛進(jìn) 的 發(fā)展 過程 。在市場(chǎng) 上如此 激烈的競(jìng)爭(zhēng) 當(dāng)中，企業(yè)當(dāng)中的 模具生產(chǎn) 的 技術(shù) 已經(jīng) 快速 的得到了 提高，規(guī)模不斷的 發(fā)展。 在 20世紀(jì) 90 年代 就已經(jīng) 開始 的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的情況下， 中國(guó)就已經(jīng)在汽車行業(yè)當(dāng)中采用了 模具設(shè)計(jì) 和 制造中 采用 了 和運(yùn)用到了 CAD／ CAM 技術(shù)。國(guó)家科委 會(huì) 863 計(jì)劃 也 即將在 東風(fēng)汽車公司作為 CIMS 應(yīng)用 技術(shù)的 示范 地 點(diǎn)， 并 且 由華中理工大學(xué) 的示范地點(diǎn) 作為技術(shù) 的 委托單位， 并且要 開發(fā) 出 汽車 的 車身 、 覆蓋件 的 模具 CAD／ CAM 等 軟件系統(tǒng)，模具和 設(shè)計(jì)制造 研究當(dāng) 中取得 了 豐富的 實(shí)際應(yīng)用 技術(shù)， 并且也 取得 非常 顯著 的 效果。現(xiàn)在吉林大學(xué) 和湖南大學(xué)也成功地開發(fā) 了汽車覆蓋件模具的 CAD／ CAE 的 系統(tǒng)，并 且 達(dá)到了較好 的水平 成效 ，在生產(chǎn)中得到 了廣泛的 應(yīng)用 和普及，收到了 比較 好的成效 。 國(guó)內(nèi)外汽車模具的發(fā)展 形勢(shì) 當(dāng) 前，沖壓 模具 不斷的向 高 精密、多功能、高 節(jié)能和智能化 生產(chǎn)方向 高 速 發(fā)展。車身沖壓 模具 還 出 現(xiàn) 了 模塊化、自動(dòng)化、毫米沖壓和特種成型技術(shù) 等 新 發(fā)展 。汽車沖壓模具 有較好的發(fā) 展前 景 ， 它的 趨勢(shì) 和 沖壓技術(shù)的發(fā)展方向相 吻合，自動(dòng)化智能模具和為智能 化 生產(chǎn)服務(wù)的高性能 汽車 模具 已 逐步成為 今后 技術(shù)發(fā)展的重 要 方向 。 國(guó)內(nèi)外汽車模具行業(yè)的發(fā)展 之 中， 除 生產(chǎn)專業(yè)化 、設(shè)備精良化 和 行業(yè)戰(zhàn)略 性 聯(lián)盟的發(fā)展等成為 重 要 的 特點(diǎn) 之 外， 汽江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 車 模具技術(shù) 發(fā)展出 了 以下 的 趨勢(shì) ， 例如 ： 三維設(shè)計(jì)技術(shù)、沖壓 形成 過程模擬 CAE技術(shù)、 設(shè)計(jì)（ DFM）技術(shù)、智能化型面設(shè)計(jì)技術(shù)、制 造過程 中 CAPP、 CAM、 CAT技術(shù)、并行工程 以及協(xié)同設(shè)計(jì) 和 虛擬制造等內(nèi)容 造成 了汽車 模具數(shù)字化技術(shù)；包 括汽車 模具型面 以及 結(jié)構(gòu)的加工、一體化加工中心、 液壓 控制系統(tǒng)、工件在線測(cè)量系統(tǒng)等內(nèi)容的各種 汽車 模具 以及 加工自動(dòng)化技術(shù)；高強(qiáng)度板 五金 沖壓技術(shù) 以及 高強(qiáng)度鋼板的激光拼焊板的 汽車 沖壓技術(shù) 。 發(fā)展包 含 多工位自動(dòng)化 汽車 模具、級(jí)進(jìn)模 、熱壓成形模、液壓成形模、輕金屬 模 和復(fù)合材料成形模等 多 種 方式合成的 新型 汽車 模具 和 模夾一體化產(chǎn)品； 特殊鑄鐵和高性能模具材料 和 此相關(guān)材料處理 及 表面強(qiáng)化技術(shù)； 包 含 生產(chǎn)流程及 ERP、 CRM、 PM、 PDM、 PLM、 MES等 先進(jìn)信息化管理工具 、 系統(tǒng)發(fā)展 、多 種 應(yīng)用內(nèi)容的管理科學(xué)化 和 信息化技術(shù) ；模具的精細(xì) 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與生 產(chǎn) 。 國(guó)內(nèi)外汽車模具的發(fā)展趨向 汽車 模具是機(jī)械制造 產(chǎn) 業(yè) 當(dāng) 中 ， 技術(shù)先 進(jìn)、影響重大的重要工業(yè) 設(shè)備，具有高效率 、材料利用 率高 、制件 優(yōu)良板件 、工業(yè)適應(yīng)性好 等 特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到 汽車、 航天、機(jī)械 、航空、 電器、 輕工、電子、儀表等 多 個(gè)行業(yè)。相對(duì)而言， 與國(guó)際先進(jìn)水平相比 較，中國(guó) 汽車 模具行業(yè)的 發(fā)展 差距不但表現(xiàn)在精度差 較大，交貨時(shí)間長(zhǎng)等方面 ，模具壽命也是 國(guó)際先進(jìn)水平的 45％ 左右 ，大型、精密、技術(shù)含量高 、壽命長(zhǎng) 的汽車 覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具， 在中國(guó)， 每年都 要花費(fèi)大量資金 投入 。 課題主要研究?jī)?nèi)容和設(shè)想 本課題主要以 GS020 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)底蓋沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造為研究對(duì)象，借助Unigraphics NX進(jìn)行 3D 繪圖， AutoCAD進(jìn)行 了 二維工程繪制零件圖 并標(biāo)注工藝 ，最終設(shè)計(jì)一套成本 較 低，精度 較高 ，批量生產(chǎn)，長(zhǎng)壽命的鋼板連續(xù)模具 。本課題的具體研究?jī)?nèi)容包括： （ 1） 汽車模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程與問題點(diǎn)分析； （ 2）汽車模具模板件機(jī)加工過程與問題點(diǎn)分析； (3）汽車模具組裝及調(diào)試過程與問題點(diǎn)分析； (4)編制工件沖壓工藝規(guī) 程； (5)繪制生產(chǎn)該制件的模具總裝配圖； (6)繪制全套模具非標(biāo)零件圖； (7)編寫設(shè)計(jì)說明書。 王光坤 GS020 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)底蓋沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造 4 2 汽車模具的設(shè)計(jì) 模具料條設(shè)計(jì)與分析 外形結(jié)構(gòu)分析 圖 21 為 GS020 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)底蓋 該板件材質(zhì)為 08F，厚度 2mm,長(zhǎng) 1080mm*寬 850MM*高 40mm ，板件要求高精度，無毛刺，大批量生產(chǎn)，裝配面穩(wěn)定無變形，料邊公差要求在正負(fù) ，孔位公差要求在正負(fù)。 板件料條確定 由于板件需要折彎、拉延、沖孔，為此板件板件在這些工藝中容易發(fā)生變形，開裂，且毛刺較大，達(dá)不到客戶要求。為了避免在生產(chǎn)中出現(xiàn)這些現(xiàn)象，我們對(duì)板件的料條長(zhǎng)寬分別加長(zhǎng) 50mm，這樣對(duì)板件的拉延、整形、壓料取得了很大的空間，從而有效避免了板件在拉延中開裂，壓料到位避免了板件毛刺現(xiàn)象。 模具成形性模擬分析 模具成型工藝 (1)拉深 工藝 ： 將 平 又直 毛料 變?yōu)榭招募?或 把空心件 改變 成 形裝和尺寸的 其中 一種 沖壓工序。拉深時(shí) 注意 空心件主要 是根據(jù) 位于凸模底部 之 外的材料 壓 入凹模 所 形成。 如圖下圖 所示： 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 22 拉深工藝 （ 2） 切邊 工藝 ：五金沖壓模具 改修 整成形工序邊緣， 讓板件 具有一定的直徑、高度或 形狀的一種沖壓工序。 圖 23 切邊工藝 （ 3） 沖孔 工藝 ：將廢料沿 著 封閉 的 輪廓 將 材料 分離 出 去 一種沖壓工序，在材料或 者 工件里 沖出 需要 用 的 孔 ，得到有規(guī)則的孔 。 圖 24 沖孔工藝 （ 4） 翻邊 工藝 ：沿 外形曲線周圍將翻成側(cè)立短邊的一種沖壓工序。 王光坤 GS020 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)底蓋沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造 6 圖 25 翻邊工藝 （ 5） 翻孔 工藝 ：沿內(nèi)孔周圍將材料翻成側(cè)立凸緣的一種沖壓工序。 圖 26 翻孔工藝 （ 6） 落料 工藝 ：將材 料的 沿封閉輪廓分離 出 去的 沖壓工序， 讓 被分離的材料成為工件或者是 工序件， 最后打成客戶需要的產(chǎn)品形狀 。 圖 27 落料工藝 （ 7） 整形 工藝 ： 因?yàn)?材料 的 流動(dòng)， 能夠 改變工序件形狀和尺寸 的 ， 最終 確保 工件精度的一種沖壓工序。 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 28 整形工藝 客戶要求 該板件須在 800T沖床生產(chǎn)，大批量，模具鋼塊不接受燒焊，挖入子，挖鑲件。 成型性分析 根據(jù)板件的結(jié)構(gòu)形狀，可得知，該板件需要通過拉深，整形，沖孔，切邊四個(gè)工序，由于板件較大，如果用連續(xù)復(fù)合模制作生產(chǎn)板件，模具將很龐大，不適合 800T沖床生產(chǎn)，為此需要采用單工序復(fù)合模生產(chǎn)板件。 方案 1：沖孔 — 切邊 — 拉深 — 整形 方案 2：拉深 — 整形 — 沖孔 — 切邊 方案 3：整形 — 拉深 — 沖孔 — 切邊 方案 4：切邊 — 沖孔 — 拉深 — 整形 方案 5：拉深 — 整形 — 沖孔、切邊 為了能夠得到更多的效益，公司角度是修改模方便，模具成本低，壽命長(zhǎng)，制作簡(jiǎn)單，又能滿足客戶要求，為此對(duì)方案進(jìn)行仔細(xì)分析。因?yàn)榉桨?1是先沖孔后拉深再整形，這樣的話料邊如果沒有壓實(shí)，孔位將會(huì)在拉深的時(shí)候進(jìn)行變形，經(jīng)常出現(xiàn)橢圓狀態(tài)，不能保證圓度在公差范圍之內(nèi)。為了以后能夠在調(diào)模時(shí)候更加方便且保證精度要求，方案 1和方案4 不可??；而方案 3 先整形后拉深，不能保證板件型面精度要求，達(dá)不到客戶公差，因?yàn)檎握镜男兔婧细衤士梢赃_(dá)到 85%100%，而將合格率較高的板件再進(jìn)行拉延，明顯板件合格率下降，此方案不采用。方案 5沖孔切邊在同一個(gè)站，板件料厚在 ，且是 80鋼，沖床是 800t，沖壓力不夠。為此方案不合理。最終選擇方案 2。 方案 2 較為合理，先將板件進(jìn)行拉深，將板件形狀拉出一個(gè)模樣，然后進(jìn)行整形，將板件的合格率達(dá)到一個(gè)比較高的值，再?zèng)_孔，那么孔位將不會(huì)變形，也不會(huì)跑位，當(dāng)型面和孔位定型了之后再切料邊，那么料邊也可以達(dá)到一個(gè)精度較高的值。為此這板件選擇方案 2，共四套模具，第一套拉深模；第二套整形模；第三套沖孔模；第四套切邊模。 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與問題點(diǎn)分析 材料 該板件材質(zhì)為 08F，屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼 ,查參考文獻(xiàn) [10]附表 1 可知抗剪強(qiáng)度 τ=260MPa,王光坤 GS020 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)底蓋沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造 8 斷后伸長(zhǎng)率 =32％ 。此料具備良好塑性和較高 彈性 ,讓 沖裁加工性能好。 根據(jù) 數(shù)據(jù) 分析 ,該零件的工藝性比較完善 ,且沖壓簡(jiǎn)單， 可 進(jìn)行沖裁加工。 操作與定位方式 即使零件的生產(chǎn) 量 比 較大 的 ，但 只要 工廠 合理 的 安排生產(chǎn)， 還 可用手工送料 的方式 達(dá)到 大 批量 的 要求， 并且 還 能降低模具 的成本，所以 本次設(shè)計(jì) 采用手工送料 的 方式。 在 考慮到零件 的尺寸 寬度 大小和 材料厚度， 其次是 為了便于操作以及保證零件 精度， 因次更適合采用導(dǎo)料板導(dǎo)向， 來 固定擋料銷擋料 或者定位 ， 同時(shí) 與導(dǎo)正銷配合 來達(dá)到使用 確保 送料位置的準(zhǔn)確性 和精密性，進(jìn)一步的 確保 零件精度。 為了 確保 首件沖裁 正確 步距 ， 所以采用時(shí)用擋料銷， 采用擋料銷的目的 是為了提高材料利用率 以達(dá)到降低成本 。 卸料與出件方式 采 用彈性卸料 方式 來 卸料，彈性卸料 的裝配利用 彈簧 的彈力來卸料， 雖然卸料力比較不是很大 ，但 汽車模具 沖壓的時(shí)候卻 可 以 兼起壓料 的作用，達(dá)到 保證沖裁件表面的平面度。 為 了方便操作， 從而 提高 沖壓 零件生產(chǎn)率，沖件和廢料采用 的 是 由凸模 從凹模洞口推 下出件 的 方法 。 凸模的設(shè)計(jì) 凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法： 落料凸模刃口 的部分是屬于 畸 形，為 了方便于凸模和 固定 夾 板的加工， 將 設(shè)計(jì)成固定臺(tái)階 樣式， 且 中間的臺(tái)階與 凸模 固定板以 H7/m6 過渡 配合，凸模頂端就是 最大 的 臺(tái)階是用其 中的 臺(tái)肩擋住 了 凸模， 所以 在卸料時(shí)不至于 造成 凸模 從 固定板中拉出 來 。并 且 將 它 安裝部分 的 設(shè)計(jì)成 方便 加工的長(zhǎng)圓形， 夾板裝在模座上，有銷釘固定，防止沖頭沖件時(shí)松動(dòng)，通過 這種對(duì)接方式和 凸模 夾 板固定。 計(jì)算沖壓力 沖裁力：根據(jù)零件圖可算得一個(gè)零件外周邊長(zhǎng)度： L1=1081179。2+ 850179。2 ...........................................(21) =3862mm