【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工的發(fā)展，特別是對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型腔模具 （ 12 英國雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已在我國 200 多家模具廠點(diǎn)得到應(yīng)用，取得良好效 果。該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕牡哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短的研 制制造周期。如 RENSCAN200 快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上， 用雷尼紹的 SP21 掃描測(cè)頭實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，控制核心是雷尼紹 TRACECUT 軟件，可自動(dòng) 生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工等程序及不同格式的 CAD數(shù)據(jù)。用于模具制造業(yè)的“逆向工 程” 。該公司又推出了 CYCLON 高速掃描機(jī)，這是一臺(tái)獨(dú)立工作的專門用來掃描的設(shè)備，不占用加工機(jī)床的工作時(shí)間。其掃描速度最高可達(dá) 3m/min，大大縮短了模具制造周期，另外，其數(shù)據(jù)采集速度比 RENSCAN200 快，定時(shí)探針接觸力小，因此可以用非常細(xì)的探針，用來掃描細(xì)小的模具和細(xì)微的特征表面，擴(kuò)大模具生產(chǎn)的品種范圍。由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、定電等行業(yè)得 （ 13 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模 具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主，不僅效率 低 (約占整個(gè)模具制造周期的 1/3)，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制論文 13 約了我國模具加工 向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三給曲面模具研磨拋光的自動(dòng)化。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)注意發(fā)展特種研磨與拋光、如擠壓衍磨、電化學(xué)拋光、 超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝 （ 14 隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動(dòng)加工系統(tǒng)。這也是我國長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展 的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有如下特征：多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 本課題的來源及主要任務(wù) 本課題主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)一落料拉深復(fù)合模和沖孔模，繪制出模具裝配圖和大部分零件圖，熟悉復(fù)合模設(shè)計(jì)步驟，并與課程設(shè)計(jì)過的彎曲模和級(jí)進(jìn)模作個(gè)比較，了解復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 本課題任務(wù)主要有兩個(gè)特點(diǎn)： (1) 涉及沖壓模具方面的知識(shí)； (2) 涉及機(jī)械制造方面的知識(shí)。 從上述任務(wù)特點(diǎn)可以知道，本課題知識(shí)的綜合性較強(qiáng)，涉及的知識(shí)面較廣。冷沖壓 :是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 沖壓模按照工序組合分為三類：?jiǎn)喂ば蚰?、?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。 復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較?。粵_出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄 料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、畢業(yè)論文 14 生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來，沖壓成型工藝有了很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形 、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）沖壓成形已從原來對(duì)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)。計(jì)算機(jī)在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。 第 1章 沖裁件的工藝分析 本次設(shè)計(jì)沖壓工件 材料為 Q235B，厚度為 。尺寸公差采用 IT12 級(jí)，工件大批量生產(chǎn)，工件圖 如圖 11 所示 ： 圖 11 工件圖 論文 15 工件材料 由圖 11 分析 可知，本次設(shè)計(jì)工件材料為 Q235B，厚度為 。 Q235 是一種鋼材的材質(zhì)。 Q 代表的是這種材質(zhì)的屈服度，后面的 235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在 235MP 左右。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼，中厚鋼板。大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。 用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋 爐、容器、船舶等，也大量用作對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件。 Q235 的機(jī)械性能 : 抗拉強(qiáng)度（σ b/MPa）： 375500 伸長(zhǎng)率（δ 5/%）： ≧ 26（ a≦ ） ≧ 25（ a） ≧ 24（ a） ≧ 23（ a） ≧ 22（ a） ≧ 21（ a） 其中 a 為鋼材厚度或直徑。 此工件材料采用 Q235B，生產(chǎn)批量為 大批量生產(chǎn)，需要用模具進(jìn)行生產(chǎn)。從材質(zhì)上看，沖裁材料為鍍鋅鐵片鋼，屬低強(qiáng)度、高延伸性、高延伸率、塑性及流動(dòng)性好的軟材料，有利于成型，總體來說，強(qiáng)度硬度不高，塑性紉性很好。 工件結(jié)構(gòu)形狀 此工件材料采用 Q235B，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，需要用模具進(jìn)行生產(chǎn)。由于該零件有 2個(gè)Ф 和 1個(gè) Ф 4mm孔 ，另外還有幾字形的彎曲， 因而模具包含有沖孔、落料 、彎曲 工序。對(duì)于孔，由于孔徑于大料厚，不屬于深孔沖裁，因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)不必對(duì)沖孔凸模采取適當(dāng)保護(hù)措施加以保護(hù)，也不必對(duì)凸模進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。從材質(zhì)上看，沖裁材料 為鍍鋅鐵片鋼，屬低強(qiáng)度、高延伸性、高延伸率、塑性及流動(dòng)性好的軟材料，有利于成型，總體來說，強(qiáng)度硬度不高，塑性 韌性 很好。 畢業(yè)論文 16 工件尺寸精度 根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用 IT12級(jí)精度，普通沖裁完全可以滿足要求。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評(píng)比適宜沖裁加工。 工件展開長(zhǎng)度計(jì)算 中性層的確定 由于中性層的長(zhǎng)度在彎曲變形前后不變，其長(zhǎng)度就是彎曲件坯料展開尺寸的長(zhǎng)度。而欲求中性層長(zhǎng)度就必須找到其位置，用曲率半徑 0? 表示。中性層位置與板料厚度 t、彎曲半徑 r、變薄系數(shù) ? 等因素有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)中為了使用方便，通常采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來確定中性層的位置： 0 r xt? ?? 式中： 0? —— 中性層半徑； r—— 彎曲件內(nèi)彎半徑； x為中性層位移系數(shù)，其值件下表：表 2 表 2 板料彎曲中性層系數(shù) r/t K1(V) K2(U) K3(O) — — — — — r/t 2 3 4 5 6 8 K1(V) K2(U 論文 17 ) K3(O) 從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為 r=1mm，板料厚度 t=，查表 2得 K1=，K2=，則中性層半徑為： mmktr 0 ? ????? mmktr 0 ? ????? 毛坯展開尺寸的計(jì)算 由于圓角半徑 r，所以毛坯展開長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分長(zhǎng)度與彎曲部分中性層展開長(zhǎng)度的總和，即 0 ()180 ii i iL l r x t??? ? ? ? ?。彎曲件有 2 個(gè)彎曲部分， 代入數(shù)據(jù) 計(jì)算 得： mmL 9 ????????? ?? = 所以工件展開長(zhǎng)度 L取整數(shù)， L=50mm。 畫出工件展開圖如圖 ： 畢業(yè)論文 18 圖 工件展開圖 第 2章 沖裁工藝方案的確定 因該工件屬大批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的生產(chǎn)批量，尺寸精度和材料種類與厚度，選擇模具的導(dǎo)向方式與精度，定距方式及卸料方式等，現(xiàn)有如下 兩種模具結(jié)構(gòu)方案： ]2[ 方案一：采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)。 即：在壓力機(jī)滑塊一次行程中、在模具同一工位同時(shí)完成沖孔和拉深。 復(fù)合模有如下特點(diǎn)： 沖裁出來的產(chǎn)品精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好。 沖件表面較為平整。 適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 沖模面積較少。 方案二：采用級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)。 即：在壓力機(jī)滑塊的一次行程、在模具不同工位分別進(jìn)行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。 級(jí)進(jìn)模有如下特 點(diǎn)： 材料利用率較高。 凸模形狀簡(jiǎn)單，提高模具使用壽命。 工作效率比較高。 方案三：先沖孔，再 落料 ，后折彎。單工序模生產(chǎn)。 該工件材料為 Q235B，厚度為 。大批量生產(chǎn)，精度要求不高， IT12 級(jí)即可，對(duì)比以上三種方案決定采用 級(jí)進(jìn) 模結(jié)構(gòu)。 通過到工廠的調(diào)研，了解到其工件包括下料、落料、沖孔、 折彎 幾個(gè)工序。經(jīng)過研究可設(shè)計(jì) 一 套 級(jí)進(jìn) 模具進(jìn)行加工。 第 3 章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 級(jí)進(jìn)模是指在條料的送料方向上，具有兩個(gè)以上的工位，并在壓力機(jī)的一次行程論文 19 中，在不同的工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖 模。級(jí)進(jìn)模的定距方式有兩種： 導(dǎo)正 銷定距和側(cè)刃定距。 本模具采用側(cè)刃 粗 定距 ，導(dǎo)正銷精確定位的方式定距 。側(cè)刃代替了擋料銷控制條料送進(jìn)距離（步距），側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長(zhǎng)度等于送料近距的料邊。在條料送進(jìn)過程中，切下的缺口向前送進(jìn)被側(cè)刃擋塊擋住，送進(jìn)的距離即等于步距。 再通過導(dǎo)正銷對(duì)工件進(jìn)行精確定距。 第 4 章 模具總體設(shè)計(jì) 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。 操作方式 零件 的生產(chǎn)批量為 大批量 ，但合理安排生 產(chǎn)可用手動(dòng)送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 卸料、出件方式 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?～ ） t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)合。 彈壓卸料板具有 卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由畢業(yè)論文 20 于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（ ～ ） t,若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。