【正文】 tion problem and springback in bending, ect.Key words: stamping process mold design bracket 1 緒 論模具是用來成形各種工業(yè)產(chǎn)品的一種重要工藝設(shè)備，是機(jī)械制造工業(yè)成形毛坯或零件的一種手段。它在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有重要作用，用模具成形產(chǎn)品的工藝應(yīng)用非常廣泛，可實現(xiàn)少、無切削的加工，具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和低成本等特點，因此應(yīng)用范圍很廣?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展將會起越來越大的作用。模具工業(yè)的薄弱將嚴(yán)重影響工業(yè)產(chǎn)品造型的變化和新產(chǎn)品的開發(fā)。模具水平的高地和模具質(zhì)量的好壞，對產(chǎn)品的精度、余量、生產(chǎn)率、成本及先進(jìn)設(shè)備的利用率起決定性作用。近年來，我國的模具生產(chǎn)發(fā)展速度較快，已能滿足國內(nèi)對中、低檔模具100%的需求，少量模具已開始向日本、美國、新加坡、泰國等地出口。模具工業(yè)逐漸發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。雖然國內(nèi)模具工業(yè)近十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。主要表現(xiàn)在精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，我國目前的模具生產(chǎn)只能滿足需要的60%，其余需要完全通過進(jìn)口。我國模具中、長期的科技發(fā)展戰(zhàn)略是以國內(nèi)市場為導(dǎo)向，以開發(fā)精密、大型、長壽命成套模具為重點，減少進(jìn)口，促進(jìn)出口。發(fā)展模具基礎(chǔ)技術(shù)，如數(shù)控加工、快速制模、特種加工等；發(fā)展高技術(shù)，如CAD/CAM、加工中心等；加速模具新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的研究，提高精度和壽命；發(fā)展模具成套加工精密設(shè)備。模具工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展緊密相聯(lián)的。隨著機(jī)械、電子、輕工、國防等工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，特別是電子工業(yè)和汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，對模具的需求量與日俱增，給模具工業(yè)帶來了廣闊的前景，同時也帶來了新的挑戰(zhàn)。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢有：1) 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；2) 模具制造向精密、高效、復(fù)合和多功能方向發(fā)展；3) 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到應(yīng)用；4) 特種加工技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展；5) 高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用；6) 模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將在逆向工程中發(fā)揮更大的作用；7) 超精加工和復(fù)合加工將得到發(fā)展；8) 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高，發(fā)展專業(yè)化成產(chǎn)；9) 模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速。在常溫下，利用安裝在沖床上的模具對板材施加壓力，使其分離或成形，從而獲得一定形狀和尺寸的產(chǎn)品，這種加工方法稱為沖壓（又稱冷沖壓）。板材、沖壓、模具和沖床是沖壓加工的三個必備要素，稱為沖壓三要素。與其他加工方法相比，沖壓加工有以下優(yōu)點：1) 材料利用率高，操作方便，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。2) 產(chǎn)品質(zhì)量好，尺寸穩(wěn)定，精度較高，互換性好。3) 特別適用于大批量生產(chǎn)。但是，沖壓加工也存在以下缺點：1) 模具制造周期較長、成本較大。2) 沖壓加工產(chǎn)生的振動大、噪聲大。3) 在單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)用受限制。由于沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求及生產(chǎn)批量等各不相同，所用的沖壓工序也是種類繁多。沖壓工序的分類方法如下：1) 按照變形性質(zhì)分類A. 分離工序：切斷、沖孔、落料、切邊、切舌和剖切等。B. 成形工序：彎曲、拉深和局部變形等。2) 按照基本變形方式分類A. 沖裁：普通沖裁、精密沖裁。B. 彎曲C. 拉深D. 局部變形3) 按照工序組合方式分類A. 簡答沖壓工序B. 復(fù)合沖壓工序C. 連續(xù)沖壓工序1) 沖壓工藝設(shè)計沖壓工藝設(shè)計是指針對給定的產(chǎn)品圖，考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量，現(xiàn)有沖壓設(shè)備、模具制造條件及技術(shù)水平等因素，從沖壓工藝分析入手，經(jīng)過必要的沖壓工藝計算，合理制定出沖壓工藝方案，并以沖壓展開圖、沖壓工序圖等形式表達(dá)。沖壓工藝設(shè)計的幾本要求如下：A. 遵循材料的變形規(guī)律，保證沖出合格的產(chǎn)品。B. 經(jīng)濟(jì)合理，安全高效。C. 符合具體的生產(chǎn)條件，便于沖壓生產(chǎn)的組織與管理。2) 沖壓模具設(shè)計沖壓模具設(shè)計是指根據(jù)已有的沖壓工藝方案，考慮產(chǎn)品的定位、卸料、出件及模具的制造、使用、維修等問題，構(gòu)思符合現(xiàn)有生產(chǎn)條件的模具結(jié)構(gòu)，合理確定相關(guān)尺寸，并以模具裝配圖、模具零件圖、模具開發(fā)備料單、五金零件需求表等形式表達(dá)。沖壓模具設(shè)計的幾本要求如下：A. 模具結(jié)構(gòu)合理、動作靈活，保證沖出合格的產(chǎn)品。B. 模具結(jié)構(gòu)簡單，制造、維修方便，成本合理。C. 模具操作方便、安全可靠、壽命合理。D. 符合具體的生產(chǎn)條件，滿足客戶的特殊要求。2 沖壓工藝分析及工藝方案的確定圖1所示工件，材料為08鋼，大批量生產(chǎn)。對支架零件進(jìn)行沖壓工藝分析研究，找到產(chǎn)品的成形工藝的難點所在，并在工藝方案上提供相應(yīng)的解決措施。結(jié)合生產(chǎn)實際，對支架零件進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計和全套模具設(shè)計，以生產(chǎn)能用為目標(biāo)。 零件名稱：汽車支架零件 生產(chǎn)批量：大批量 材料：08鋼 t=圖21汽車支架零件CAD平面圖圖22 汽車支架零件UG三維圖該零件是對稱的，屬于異形件，分析零件的成形工藝，主要經(jīng)過的工序有落料、沖孔、成形、翻邊、彎曲等工序。由于工件的邊緣精度要求不是很高，不需要切邊和修邊工序，所以落料的時候，可以一次性沖裁出坯料的外形。零件兩側(cè)異形孔中間的凸起部分的成形，必須在沖出異形孔后再進(jìn)行壓彎或成形，并且其上的矩形孔也只能同時沖出或者后沖制，否則矩形孔可能會發(fā)生變形和位置不能得到保證。中間的加強(qiáng)筋和兩邊的凸包，在為彎曲前是同一方向凸起，所以可以同時進(jìn)行沖壓。零件最后進(jìn)行彎曲，這一工序需單獨完成，制成要求的形狀和尺寸。由前面分析可知，零件所需的成形工藝有落料、沖孔、成形、翻邊、彎曲?，F(xiàn)在將所有可能的方案列舉如下：方案一：單工序模，落料、沖圓孔和異形孔、成形、沖矩形孔、翻邊、彎曲。方案二：落料和沖圓孔、異形孔復(fù)合，成形、沖矩形孔和翻邊復(fù)合，彎曲。方案三：落料和沖圓孔、異形孔復(fù)合，成形，沖矩形孔和翻邊復(fù)合，彎曲。方案四：連續(xù)模。方案一是由單工序模組成，此方案模具制造簡單，維修方便，但是工序過多，生產(chǎn)效率低，制造成本高。方案二采用復(fù)合模，生產(chǎn)效率較高，成本也較低，但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修比較麻煩。方案三和方案二一樣采用復(fù)合模，生產(chǎn)效率也較高，成本也較低，但是和單工序模結(jié)合，使得模具制造比較和維修比較方便。方案四采用連續(xù)模，生產(chǎn)效率更高，但是本工件的尺寸比較大，用連續(xù)模的話，模具會比較大，占地大，且維修不那么方便。通過以上方案的分析比較，方案三比較優(yōu)越，所以確定為最佳工藝方案，并采用方案三進(jìn)行模具設(shè)計。3 落料沖孔復(fù)合模的計算與設(shè)計 毛坯的尺寸計算 工件展開把工件的彎曲部分和翻邊部分進(jìn)行展開，就可以得到坯料外形，按有圓角半徑的彎曲展開，方法如下：圖31 有圓角半徑的彎曲圓角部分的展開長度等于對應(yīng)的中性層的長度，式子31，即 式中 ——各圓角部分的展開長度(mm)； ——彎曲度(176。)； r——彎曲半徑(mm)； x——中性層位移系數(shù)，與相對彎曲半徑r/t、彎曲方式等因素有關(guān)，見表31； t——材料厚度(mm)表31 中性層位移系數(shù)xr/t1xr/t234567≥8x由式子31和表31可以計算工件的彎曲部分和翻邊部分，得到坯料的外形尺寸見圖32所示：圖32 坯料的外形尺寸由于工件在落料之后沒有大的變形影響外形尺寸，所以落料時的形狀和大小為展開時的外形尺寸。 排樣設(shè)計，尺寸比較大，考慮到送料等問題，采用單排