【正文】 全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。 德國主要世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)。現(xiàn)在精密模具的精度已經(jīng)達(dá)到23um。以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路用引線框架精密多工位級進(jìn)沖模，集成電路精密封裝模具，電子元器件和精密接插件用精密模具，芯片用精密沖壓模具，汽車電子模具為前沿，電腦周邊模具、多媒體數(shù)碼產(chǎn)品模具、光電通訊產(chǎn)品模具、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品模具、鐘表禮品模具等等隨著IT和信息技術(shù)的發(fā)展將需求越來越大。隨著電腦軟件的開發(fā)與應(yīng)用， 普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已經(jīng)成熟，各企業(yè)將加大這些技術(shù)的培訓(xùn)與技術(shù)服務(wù)力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍?，F(xiàn)在精密模具的精度已經(jīng)達(dá)到23um。它的優(yōu)點(diǎn)是集各種機(jī)床優(yōu)點(diǎn)之大成，除底面加工外，一次裝、卡，粗、精、高功率、高精度、高速等面面俱到，加工效率很高。日本的AIDA公司70年代就開始了沖壓加工中心研制，但進(jìn)展似乎很慢，說明了難度很大，所需投入更是巨大。由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來對應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。2 沖壓工藝方案的確定 沖壓件的工藝分析 零件的設(shè)計(jì)要求 工件簡圖如下：圖1 工件圖Fig l The graph工件名稱：漏油器外殼工件材料：08鋼生產(chǎn)批量：大批量 材料厚度：2mm尺寸精度：IT10 搭邊值的確定 排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝廢料叫搭邊。 (4)送料及擋料方式，用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 該零件為帶凸緣筒形件，要求內(nèi)形尺寸材料厚度為t=2mm。 零件尺寸精度要求沖裁件的精度一般可分為精密級和經(jīng)濟(jì)級兩類。但存在時(shí)效敏感性，淬硬性及淬透性極低。對零件結(jié)構(gòu)、材料、精度分析后，得出以下三種方案：方案一：落料拉深沖孔，采用單工序模具，則需要三套模具。方案二:采用級進(jìn)模模，模具制造難度加大，模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模具制造周期較長，模具成本較高，所以方案二不合理。 排樣方式的設(shè)計(jì) 排樣種類根據(jù)材料的合理利用情況、條料排樣方法可以分為三種： （1）有廢料排樣：沿沖件全部外形沖裁，沖件與沖件之間，沖件與條料之間都存在搭邊廢料，沖件尺寸完全由沖裁模保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率不高 （2）少廢料排樣：沿沖件部分外行切斷或沖裁，只在沖件與沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間有搭邊，因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量稍差，邊緣毛刺影響模具壽命，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。綜合考慮材料經(jīng)濟(jì)利用程度與工件形狀的分析，為了盡可能地提高材料利用率，可以初擬以下幾種排樣設(shè)計(jì)方案： （a）方案一 （b）方案二（c）方案三 (d) 方案四圖3 排樣圖Table 3 Layout第一種方案條料寬度合適，加上沖裁金屬材料的搭邊值，不至于條料太窄，也不影響加工質(zhì)量，且可以使模具的寬度不至于較長。計(jì)算材料在一個(gè)步距內(nèi)的利用率：沖裁件的實(shí)際面積： F0=（）4（）（20/2）2 (2) = 條料進(jìn)距L=151+b=153mm (3) 條料寬度 B=151+2a=156mm (4)： (5) 式中：F0——單個(gè)沖裁件的實(shí)際面積(mm2)；n——該條料上所能沖制出的沖裁件個(gè)數(shù)；η——材料利用率（%）；B——條料的寬度(mm)；L——條料的長度(mm)；η值越大，說明廢料越少，材料利用率越高。（2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模。當(dāng)凸模與凹模分開加工時(shí)，其公差應(yīng)保證如下關(guān)系： |δp|+|δd|≤Zmax Z min (6)式中：δp 、δd——凸、凹模制造公差(mm)；Zmax 、Z min ——最大、最小合理間隙(mm)。根據(jù)沖裁模刃口尺寸計(jì)算原則，沖孔應(yīng)先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上，從手冊表217中查得Х=，從手冊[3]表161中查得△=+： (9) mm (10) mm 式中：dP ,dd——沖孔凸模與凹模尺寸(mm)；△——工件的制造公差(mm)；d——落料件工件孔的基本尺寸(mm)；Z min——最小合理間隙（雙面）(mm)；δp 、δd——凸、凹模制造公差(mm)；Х—— 磨損系數(shù)。凸模的圓角半徑取和工件的內(nèi)形半徑一致， 取=4mm。 拉深模凸、凹模間隙的確定拉深模的凸、凹模間隙對拉深力、拉深件質(zhì)量、模具壽命等都會有較大的影響。對有壓料裝置的拉深，查手冊表454間隙系數(shù)K=，凸、凹模單邊間隙計(jì)算公式如下 (14)mm式中：——材料厚度的最大極限尺寸(mm)；t—— 材料厚度的基本尺寸(mm)；K——系數(shù)。 (16) mm式中：——凸模尺寸(mm)；D——拉深件外形基本尺寸(mm)；△——工件的制造公差(mm)；——凸模的制造公差(mm)。 壓邊力的計(jì)算查手冊表442取單位面積壓邊力p=，壓邊力計(jì)算： (21) N式中：Fy——壓邊力(N)；p——單位面積壓邊力(MPa)；D——毛坯直徑(mm)；d——拉深后工件的直徑(mm)；——凹模圓角半徑(mm)。 壓力中心的確定沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模的壓力中心。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)，要使模具的壓力中心通過模柄的軸線，否則沖裁時(shí)會產(chǎn)生偏心沖擊，形成偏心載荷，使沖裁間隙產(chǎn)生波動，沖模刃口磨損不均，影響沖件質(zhì)量和模具壽命。盡管開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形將會沖裁模的間隙分布有一定的破壞，降低模具的使用壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。 從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長設(shè)備的觀點(diǎn)出發(fā)，使設(shè)備容量有較大的剩余，使設(shè)備留有40%～30%的余量，即使用設(shè)備容量的60%～70%，所以選取壓力機(jī)公稱壓力為1000KN。模座下的緩沖器兼作壓邊與頂件，另外還設(shè)有彈性卸料裝置的彈性頂件裝置。因生產(chǎn)的批量大，考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度，漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大（為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的形狀，如凹模圖）。在上墊板上設(shè)計(jì)了一個(gè)打桿孔，以便安裝推桿，還有四個(gè)螺釘孔以及兩個(gè)銷孔，這些都是為了與凸凹模和拉深凸模上的各種固定零件的安裝相匹配的。由以上設(shè)計(jì)得到圖4的模具裝配圖。模具的閉合高度要小于壓力機(jī)的裝模高度；模座的尺寸要小于工作臺尺寸。按每天工作8小時(shí)，一年按工作300天計(jì)，每年沖壓量為1728000個(gè)。由于表面的相對運(yùn)動，接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象叫磨損。3)塑性變形失效：塑料模具在服役時(shí)承受很大的應(yīng)力，而且不均勻。 下機(jī)時(shí)要對模具進(jìn)行全面檢查并進(jìn)行防銹處理：抹干型腔、型芯、頂出機(jī)構(gòu)和行位等部位水份并噴灑模具防銹劑或涂抹黃油。各項(xiàng)數(shù)據(jù)反復(fù)調(diào)整，既要考慮這里又要考慮那里，工作繁瑣龐大。ERC Research in Intelligent Manufacturing IEEE,1993,81(4):25~41致 謝光陰似箭、日月如梭，不知不覺大學(xué)本科生涯就這樣走到了盡頭。幸運(yùn)的是我的指導(dǎo)老師陳力航老師十分負(fù)責(zé)，多次悉心指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)，不厭其煩地為我解難解惑，并一再鼓勵(lì)我堅(jiān)持就是勝利、努力就有希望。尤其是李燦同學(xué)，主動幫助我解答模具設(shè)計(jì)各種難題，及時(shí)糾正我的種種不足，令我十分感謝。21