【正文】 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 1 課題的背景及意義 模具設(shè)計與制造是一種技術(shù)、資金、人才密集型的產(chǎn)業(yè)，在我國國民經(jīng)濟中占有非常重要的地位。模具工業(yè)作為國家的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，早在 1989 年就已被國家定為機械工業(yè)技術(shù)改造序列第一位，在“十五”規(guī)劃中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)，得到了迅速發(fā)展。 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。 多工位級進模是在普通級進模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具，作為現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)的先進模具，能夠在一副模具中完成復(fù)雜零件的沖裁、翻邊、彎曲、拉伸、立體成形等多種沖壓工序，它可以將復(fù)雜的制件外形或型孔，經(jīng)分解 變成簡單的沖壓。多工位級進模是技術(shù)密集型模具的重要代表，是沖模發(fā)展方向之一。 級進模，又稱多工位級進模、連續(xù)模、跳進模，簡單說，它是在一副模具內(nèi)，按所加工的工件分為若干等距離的工位，在每個工位上設(shè)置一個或幾個基本沖壓工序，來完成沖壓工件某部分的加工。沖壓時，將帶料或條料由模具入口端送進后，在嚴格控制步距精度的條件下，按照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖裁或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。 級進模的特點有如下： 1. 在一副級進模內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲、成形、拉伸等多道工序故用一臺沖 床可以完成從板料到成品的各種沖壓過程，從而免去了用單位工序模的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位過程，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。有些復(fù)雜的小零件，若不采用級進模幾乎是不能生產(chǎn)的。 2. 級進模的設(shè)計和制造都比較費事，與其他模具相比，好像是成本高，但如果用許多單工序模代替一副級進模，其許多單工序模的總造價比一副級進模高很多，一次在許多的情況下采用級進模往往是降低模具成本的較好措施。采用級進?？梢杂靡慌_沖床取代數(shù)臺甚至幾十臺沖床的工作。對提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本十分有利。另外，級進模自動化程度高，操作者可以在沖床危險區(qū)以外操作， 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 3. 具有操作安全的顯著特點。對工序復(fù)雜的工件應(yīng)首選考慮采用級進模。 4. 級進模設(shè)計時，工序可以分散。不必集中在一個工位，不存在復(fù)合模中“最小壁厚”問題。因而模具強度相對較高，壽命較長。 5. 多工位級進模通常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有加高的生產(chǎn)效率。 6. 多工位級進模通常采用具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向和準確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。 7. 多工位級進模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件 具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便、可靠。所以模具工作零件選材必須好，必須應(yīng)用慢走絲線切割加工、成形磨削、坐標鏜、坐標磨等先進加工方法制造模具。 8. 多工位級進模主要用于沖制厚度較?。ㄒ话悴怀^ 2mm)、產(chǎn)量大，形狀復(fù)雜、精度要求較高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件精度可達 IT10級。 因此，級進模主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)，中、小型零件的沖壓。 2 課題的來源、研究目的 課題來源于本人頂崗實習(xí)單位 —— 蘇州金鴻順汽車部件股份有限公司的實際課題。 研究目的：設(shè)計一副能夠生產(chǎn)汽車零部件加強支架、具有 合理結(jié)構(gòu)、且能保證沖壓零件的精度和質(zhì)量的連續(xù)模具；能夠熟練使用 AUTO CAD、 CATIA、 UG等軟件設(shè)計模具模型。通過本課題使自己對 級進 模設(shè)計步驟及產(chǎn)品成型工藝有全面的了解，并能利用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)來分析和設(shè)計汽車沖壓模具，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 3 課題的研究內(nèi)容、方法 研究內(nèi)容 ： 模具的沖壓工藝分析 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具使用機臺的選用 模具的制造及技術(shù)要求 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第一章 零件的工藝性分析 工件為下圖 11 所示加強支架工 件，材質(zhì)為 HC220YD+Z50/50FC，材料厚度 ，公差等級 IT14，大批量生產(chǎn)。 圖 11 工件 示意 圖 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性 ,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方 便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 零件的工藝性分析即根據(jù)零件形狀尺寸、材料、精度等要求，確定它們對沖壓工藝的適應(yīng)性。 其工藝性分析內(nèi)容如下： 零件的材料分析 該零件的材質(zhì) HC220YD+Z50/50FC 為熱浸鍍鋅鋼板，相當于普通碳素鋼，材料較軟，彈性變形量較小，沖裁后的回彈量亦小，因此沖裁零件精度也高。查劉建超所編的《沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)》 P27可知其抗剪強度 b? =320MPa，抗拉強度 b? =400MPa，屈服點強度 s? =235MPa，斷后伸長率 ? =31%，由此可見該材料具有良好的塑性及較高的彈性模量，即具有良好的沖裁性能和彎曲性能，因此該材料適合沖裁及彎曲。 零件的結(jié)構(gòu)工藝性及分析 該工件為左右對稱件，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜程度一般，尺寸較小，應(yīng)注意以下幾點： 零件有 6處 R角，尺寸分別是 R= R=1 R=13，左右對稱。材料所允許的最小彎曲半徑 rmin== =,零件彎 曲最小半徑r=3mm,所以零件不會彎裂。 零件需要如下圖 12 所示經(jīng)過 2次彎曲才能成形。第一次向上彎曲角度為 75度，第二次向下彎曲角度為 105度。 圖 12 彎曲成形示意圖 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 制件較小，從安全角度考慮，要采取適當?shù)娜〖绞健? 大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。 零件的精度分析 零件精度要求為 IT14，要求不高，所以普通沖裁就可以滿足零件的精度要求。級進模制作要求要有 高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向和準確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第二章 模具設(shè)計的技術(shù)要求 模具設(shè)計基本要求 確實達到?jīng)_壓生產(chǎn)上的三大費用 :降低材料費、提高生產(chǎn)性、降低模具費。 在進行工藝方案和模具設(shè)計時，必須符合《沖壓模具設(shè)計規(guī)范》標準。當該標準不能指導(dǎo)設(shè)計的時候，應(yīng)提前與客戶商議選用中國汽車聯(lián)合會標準或企業(yè)標準。 除特別注明外，所有圖紙資料必須符合機械制圖國家標準 GB4457~4460— 84， GB131— 83。 所有工藝方案圖按 2D 進行設(shè)計，文件類型為 dwg 或 dxf 格式；模具用3D 進行設(shè)計， 3D 文件類型以 CATIA 為主 ,其次 UG 格式， 2D 文件 類型為 dwg或 dxf格式。 圖面要求 a. 視圖投影法：第三角法； b. 圖幅要求：按機械制圖國家標準，但寬度不得超過 841mm； c. 圖型比例： 1/1， 1/2， 1/3(同一成品各工序比例須一致 )； d. 圖面使用文字：中文和英文； e. 尺寸表示：公制； f. 圖紙標題欄：使用設(shè)計標準圖框； g. 零件圖作圖樣式：左側(cè)零件； h. 上下模采左右翻轉(zhuǎn) ,圖紙包含上下平面 ,主要斷面 ,前視 ,右視及CAM 詳圖； i. 模具在設(shè)計上，要有防反措施； j. 對鑲拼結(jié)構(gòu)的鑲塊應(yīng)單獨繪出零件詳圖 (包含詳細加工尺寸 ,加工與熱處理方式及質(zhì)量精度要求???等。 k. 有關(guān)模具圖制圖環(huán)境規(guī)劃 (圖層 ,線型 ,顏色 ,標注尺寸?等 )依設(shè)計標準。 l. 模具 2D 設(shè)計軟件以 Auto CAD 2022(含 )以下的版本； 3D 設(shè)計軟 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 件以 CATIA V5R18為主。 工藝方案圖設(shè)計技術(shù)要求 工藝方案圖必須表達清楚，尺寸完整正確，能正確指導(dǎo)工藝數(shù)模設(shè)計及模具設(shè)計。 工藝方案圖必須正確反映以下內(nèi)容： m. 完成零件沖壓加工的所有工序加工內(nèi)容，并用不同的符號加以區(qū)分，工序用如： OP10BL,OP20DR 表示； n. 各工序沖壓加工方向，當加工方向相對零件車身坐標發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，應(yīng)注明其旋轉(zhuǎn)角度； o. 各工序零件送進、流出方向； p. 廢料切刀的 位置及切邊、沖孔廢料的排除方式； q. 各工序模具設(shè)計基準點、基準線與零件車身坐標之間的對應(yīng)關(guān)系； r. 拉延工序到位標記位置（安放在后工序要切除的廢料部位）； s. 零件毛坯尺寸標注，中間工序的切邊線及其完整尺寸標注； t. 各加工工序草圖（含工序名稱、工序加工內(nèi)容、使用設(shè)備、模具代號等）； u. 頂桿布置圖、廢料流向示意圖中各種符號說明。 工藝數(shù)?；疽? 工藝數(shù)模采用三維合格的正版軟件，只接受 CATIA V5R18或 STP文件格式；零件工藝數(shù)模尺寸滿足工藝方案設(shè)計要求，零件型面尺寸按客戶提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，誤差不超過 ； 所有零部件在建模中的坐標以零件工藝方案的基準點坐標為準； 所有零部件數(shù)模均應(yīng)保持參數(shù)化； 模具的特殊線（切邊線、分模線等）應(yīng)計算并做出相應(yīng)的線框模型和線型顏色區(qū)分； 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 模具設(shè)計技術(shù)要求 在正常使用情況下，按照月 50000件次為期限定期維護為前提，可以生產(chǎn) 80萬件次以上進行模具設(shè)計。 鈍角修邊及銳角修邊均不能超過 15186。； 對于孔徑尺寸的公差應(yīng)取 75%值，如φ 10 + ； 模具安裝定位方式在設(shè)計中要確定； 模具導(dǎo)向類型為自潤滑式導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板，導(dǎo)柱、導(dǎo)套要用螺釘固定； 模具導(dǎo) 向形式：帶有側(cè)整形、側(cè)切邊沖孔型模具采用導(dǎo)板 +導(dǎo)柱導(dǎo)套形式，其導(dǎo)向件尺寸按標準選用； 模具必須要有足夠的安全性，設(shè)計時必須考慮安全螺釘或側(cè)銷； 必 須保證零件在模具內(nèi)定位可靠，每工序完成后零件不粘模，具有良好的生產(chǎn)可操作性； 模 具按客戶提供的生產(chǎn)線設(shè)備參數(shù)進行設(shè)計，保證模具在給定的設(shè)備上的可生產(chǎn)性，模具長、寬應(yīng)控制在工作臺面以內(nèi)，結(jié)構(gòu)必須緊湊； 模具高度：依客戶提供之設(shè)備清單中的機臺參數(shù)設(shè)置，模具設(shè)計需依鈑件實際需求合理設(shè)計模高并遵守客戶對模高要求 ,同一零件（含其對稱件）的模具封閉高度應(yīng)保持一致，且確保操作方 便； 成 形模中的 R25以下形狀半徑部位淬火硬度達到 HRC50以上，其它模具材料在模具會簽時按客戶指定執(zhí)行 ,須附硬度試驗報告； 對于拉伸、成形、翻邊料厚≤ Cr12MoV以上鋼材 ,≤料厚≤ Cr12MoV以上材料并做 TD處理 ,料厚 用 SKD11以上材料并做 TD處理，附品質(zhì)保證書，熱處理報告及送貨單。 對于修邊、沖孔部份使用 SKD11以上材質(zhì) , 淬火硬度 HRC56~60附硬度試驗報告； 為確保模具壽命 ,模具制作在鋼材選用必須依客戶要求 ,不可任意更換 ,模 具五金標準零件須遵守設(shè)計規(guī)范要求 ,任何的改變都必須經(jīng)過客戶的同意； 必須有模具總重量字體標識； 模具涂色：客戶標準； 0 0 0 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 沖壓模具上均加自由狀態(tài)下的彈性支撐或剛性支撐，并設(shè)計模具限位器和安全平臺； 要求廢料單件滑出模具外，其廢料對角線長度不允許超過 350mm； 所有易損件必須做備品（結(jié)構(gòu)會簽時確認），標準件備品備件按備件設(shè)定基準執(zhí)行； 所有的模具在結(jié)構(gòu)上應(yīng)設(shè)計成單動式； 模具在設(shè)計上，必須安裝有防反措施； 模具上應(yīng)安裝鋁制標牌（厚度 ），標牌尺寸、內(nèi)容和格式見下圖 (如后期有變化，以按后期變化后的要求制作 標牌照 ) 圖 21 鋁制銘牌 示意圖 鋼塊的選擇必須滿足沖壓件年產(chǎn)量的要求。標準件選用 :MISUMI、盤起，氣缸及氣動組件選用 SMC，并備有相應(yīng)備件和明細； 在設(shè)計上必須考慮制作工藝性、加工工藝性和維修過程中的方便性； 模具設(shè)計必須滿足生產(chǎn)得以在生產(chǎn)成本最低的條件下，模具根據(jù) 200T機臺設(shè)計。 關(guān)于設(shè)計變更 在進行工藝方案和模具設(shè)計、模具加工過程中，對客戶提出的產(chǎn)品設(shè)計變更應(yīng)在 2日內(nèi)做出處理意見及書面回復(fù)，并及時反應(yīng)到工藝方案和模具設(shè)計、模具加工上。 沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 備品設(shè)定基準 長度不等者視為不同規(guī)格； 備件基數(shù)按照每套模具單獨考慮 表 22 備品基準 名稱 類型 規(guī)格 備件數(shù)量或原則 沖頭、凹模 圓形 ΦP≤10 1/3 提供 但是不少于 2 件 10〈 ΦP≤16 1/4 提供 但