【正文】 問題和缺點主要表現(xiàn)在沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種公害而且操作者的安全事故時有發(fā)生不過這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設備及落后的手工操作造成的隨著科學技術的進步特別是計算機技術的發(fā)展隨著機電一體化技術的進步這些問題一定會盡快二完善的得到解決 12 冷沖壓與模具技術國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備是技術密集型產(chǎn)品沖壓件的質量生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等與模具設計和制造有直接關系模具設計與制造技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水 平高低的重要標志之一在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 近年來我國模具標準件的生產(chǎn)和銷售形勢是產(chǎn)銷兩旺主要是因為汽車工業(yè)的發(fā)展和國家十一五規(guī)劃確定要以重化工業(yè)為重點的拉動根據(jù)對部分模具標準件企業(yè)的書面調查 2021 年與 2021 年相比產(chǎn)量平均增長 376 銷售額平均增長3966 重視技術改造 加大對新設備的投資增強市場競爭的硬件實力根據(jù)對部分單位的調查近 3 年來每個單位平均投資為 132627 萬元主要增添了加工中心數(shù)控設備等在引進消化的基礎上開展自主創(chuàng)新使新型模具標準件品種增多特別是出現(xiàn)了不少與 汽車模具配套的新產(chǎn)品 國外模具標準件快速進入我國使市場競爭日趨激烈促使國內(nèi)標準件企業(yè)采取了諸多新的應對舉措 [5]比如①加速新型模具標準件的研制②根據(jù)企業(yè)自身的實力和市場不同層次的需求有針對性地拓展市場向相關行業(yè)發(fā)展保證了以標準件為主向多種經(jīng)營發(fā)展以籌措集累資金保證模具標準件專業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展③積極開拓國際市場我國的模具標準件已開始遠銷國外有的企業(yè)出口銷售額已占總銷售額的 30 以上④采取先進的銷售經(jīng)營措施我國模具標準件從改革開放以前的自產(chǎn)自銷自我配套到近年來的委托經(jīng)銷向網(wǎng)絡銷售發(fā)展為此標準件委員會經(jīng)過3 年的努力已 建成中國模標商務網(wǎng)實現(xiàn)了與中國模協(xié)信息網(wǎng)的鏈接現(xiàn)已開通為用戶服務加大了標準件委員會主辦的模標商情雜志的信息量設立了專題論述協(xié)會信息技術交流經(jīng)驗交流專題論述企業(yè)采風等欄目加大了對標準件企業(yè)的宣傳力度 沖模 CADCAM 技術已成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一我國在沖壓模具的 CADCAM方面也取得了重大的發(fā)展上海交通大學在 80年代初期開展了打規(guī)模的 CADCAM 研究開發(fā)工作采用交互設計方法進行條料排樣模具結構及零件設計方面采用了典型結構及標準零件的自動調用和交互設計相結合的方法開發(fā)了智能化數(shù)據(jù)庫貯存了各種沖模的典 型結構標準零件設計經(jīng)驗 設計方法和步驟并向用戶開放目前在上海交通大學已建立了模具 CADCAM 國家工程中心 [6] 現(xiàn)代沖壓加工的發(fā)展趨勢可以概括為以下幾個方面 1 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律各種沖壓工藝的變形理論失穩(wěn)理論與極限變形程度等應用有限元邊界元等技術對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應性及可能出現(xiàn)的質量問題從而優(yōu)化沖壓工藝方案使塑性現(xiàn)代沖壓加工的發(fā)展趨勢可以概括為以下幾個方面 2 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律各種沖壓工藝的變形理論失穩(wěn)理論與極限變形程度等應用有限元邊界元等 技術對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應性及可能出現(xiàn)的質量問題從而優(yōu)化沖壓工藝方案使塑性變形理論逐步起到對生產(chǎn)過程的直接指導作用 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料正逐步被高強鋼板涂敷鍍層鋼板塑料夾層鋼板和其他復合材料或高分子材料所替代隨著材料科學的發(fā)展加強研究各種新材料的沖壓成形性能不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術 3 在模具設計與制造中開發(fā)并應用計算機輔助設計和制造系統(tǒng) CADCAM 發(fā)展高精度高壽命模具和簡易模具軟模低熔點金模具等制造技術以及通用組合模具成組模具快速換模裝置等 以適應沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求 4推廣應用數(shù)控沖壓設備沖壓柔性加工系統(tǒng) FMS多工位高速自動沖壓機以及智能機器人送料取件進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn) 5 精沖與半精沖液壓成形旋壓成形爆炸成形電水成形電磁成形超塑成形等技術得到不斷發(fā)展和應用某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理更經(jīng)濟 13 選題的意義 沖壓工藝及模具設計在制造行業(yè)中占有十分重要的地位在機械電子汽車航空以及輕工業(yè)等領域有廣泛的應用由于沖壓加工具有生產(chǎn)率高生產(chǎn)成本低操作簡單適合大批量生產(chǎn)等 優(yōu)點在制造業(yè)中有著廣闊的發(fā)展前景因而需要大量的工程技術人員去從事和研究沖壓工藝和模具設計方面的內(nèi)容國外發(fā)達國家對沖壓加工技術的應用研究和開發(fā)都比較重視我國也非常重視沖壓技術人才的培養(yǎng) [7] 通過對所給零件的沖壓模具設計可以促進我們專業(yè)知識的鞏固增長見識拓寬知識面鞏固和加強機械制圖機械設計沖壓模具設計與制造等專業(yè)理論知識在實際生產(chǎn)中的應用培養(yǎng)我們綜合運用所學過的知識分析解決實際工程問題的能力為今后的學習和工作積累經(jīng)驗奠定良好的基礎 2 工藝分析排樣設計及方案對比確定 沖裁工藝設計主要包括沖裁件的工藝分析和 沖裁工藝方案的確定兩方面的內(nèi)容良好的工藝性和合理的工藝方案可以用最小的材料消耗最少的工序數(shù)量和工時穩(wěn)定地獲得符合要求的優(yōu)質產(chǎn)品并使模具結構簡單壽命高因而可以減少勞動量和沖裁成本本次設計工件圖如圖 21 零件三維圖如圖 22 圖 21 零件圖 圖 22 零件三維圖 21 沖裁件工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性在沖裁加工中的難易程度一般情況下對沖裁工藝性影響最大的是制件的結構形狀精度要求行為公差及技術要求等沖裁件的工藝性合理與否影響到?jīng)_裁件的質量模具壽命材料消耗生產(chǎn)效率等 分析工件的 技術要求 1 加工表面的尺寸精度及尺寸基準 工件中對標有尺寸精度的尺寸按照零件圖的精度進行設計對其他未標尺寸按一般精度設計即按國標對非圓形工件精度等級取 IT14 級設計對圓形工件精度等級取 IT10 級設計 沖裁件的尺寸基準應盡可能和制模時的定位基準重合以避免產(chǎn)生基準不重合誤差孔位尺寸基準應盡量選擇在沖裁過程中始終不參加變形的面或線上切不要與參加變形的部分聯(lián)系起來 2 主要加工表面的形位公差精度 通過分析零件圖零件的主要形位公差精度未標注形位公差精度按一般的精度要求處理即可滿足工藝要求 3 表面質量要求 工件 未標有表面質量精度要求按照一般要求處理即可滿足工藝要求即表面粗糙度 Ra 32 零件材料的選用 工件材料為 2A12M 即硬鋁 硬鋁含 2249％ Cu0218％ Mg0309Mn 少量的硅其余是鋁有良好的機械性能強度大又便于加工而且密度小可作輕型結構材料 一般的硬鋁中鎂不超過 2錳可提高強度和耐蝕性但一般限制錳小于 1加入少量的鈦可細化晶粒鐵與硅均限制在小于 0506 并希望鐵硅比值大于等于一 硬鋁的缺點主要有 1 耐蝕性不良因此不得不在硬鋁板材表面用軋制方法包一層工業(yè)純鋁純鋁厚度占板材厚度 35 成為包鋁硬鋁有包鋁 層時強度有所下降 2 固溶處理溫度范圍窄小于此溫度不能發(fā)揮最大強化效果而超出上限溫度又有產(chǎn)生晶界過的可能使晶粒聚集受到破壞 3 焊接裂紋傾向大用熔焊法有困難 零件的結構工藝性分析 此零件為側彎支座材料為 2A12M厚度為生產(chǎn)批量為 100萬件對制件技術要求是表面不得有劃痕無毛刺等而 2A12M 材料表面容易劃痕因此要求沖件間隙合理工作面表面粗糙度值要小采用級進模生產(chǎn)選用連續(xù)彎曲方式以適應大批量生產(chǎn)的需求 零件結構對稱形狀不復雜但成形工藝復雜包括沖裁和多次彎曲但沒有違反沖裁的工藝性原則零件能滿足沖壓工藝要求可以 進行下一步的設計 沖裁件的形狀應盡可能簡單對稱避免復雜形狀的曲線在許可的情況下把沖裁件設計成少無廢料排樣的形狀以減少廢料矩形孔兩端宜用原弧連接以利于模具加工 沖裁件各直線或曲線的連接處盡量避免銳角嚴禁尖角除在少無廢料排樣或采用鑲拼模結構時都應有適當?shù)膱A角相連以利于模具制造和提高模具壽命 沖孔件上孔和孔孔與邊緣之間的距離不能過小以避免工件變形模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命 22 沖裁工藝方案的對比及確定 沖裁工序的組合 沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁復合沖裁和級進沖裁復合沖裁是在 壓力機一次行程中在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序排列成一定順序組成級進模在壓力機的一次行程中在模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的工序除最初幾個沖程外每次沖程都可完成一個沖裁件 沖裁組合方式的選擇由以下幾個方面來綜合考慮 1 生產(chǎn)批量 模具費用在制件成本中占很大比例因此生產(chǎn)批量在很大程度上決定所用模具結構一般說來新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)模具結構簡單力求制造快成本低采用單工序沖裁對于中批和大批量生產(chǎn)模具結構力求完善要求效率高壽命長采用復合沖裁或級進沖裁 2 沖裁件尺寸精 度 復合沖裁所得的工件公差等級高內(nèi)外形同軸度一般可達17