【文章內(nèi)容簡介】 1 單工序模：指壓力機(jī)在完成一次行程的壓力過程下，可以完成一個(gè)工序的沖壓模具。 2 復(fù)合模 ：指模具在壓力機(jī)的一次壓力下完成一個(gè)工位，可以完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工序的模具。 3 級進(jìn)模 ： 具有至少兩個(gè)工位的，并在壓力機(jī)的 完成一次行程的沖壓過程中，在多個(gè)工位上完成多個(gè)沖壓工序的沖模。沖壓工序常見的有沖孔（圓孔 、 異形孔 、 窄縫 、窄槽等） 、 壓彎 、 拉深 、 整形 、 落料。由于工件形態(tài)各異，所以沖壓工序和工位數(shù)都不一樣。 級進(jìn)模的特點(diǎn) ⑴ 級進(jìn)模是多工序模，可以完成很多道工序，如拉深、沖裁、都可以在同一模具中完成； ⑵ 級進(jìn)模容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； ⑶ 級進(jìn)模的工序可以分散，可以不集中在一個(gè)工位上，因此，它的壽命比其它的模具壽命長； ⑷ 級進(jìn)模的工位多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，制造精度要求高，周期太長，所花費(fèi)的成本較高。 級進(jìn)模與模具技術(shù)現(xiàn)狀 我國的工業(yè)發(fā)展比較晚，對于級進(jìn)模的技術(shù)更為落后。它的精度比較高，它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加上工資的不斷提高，材料的要求較高，因此，它的成本較高。以前工業(yè)發(fā)展的落后，導(dǎo)致了模具行業(yè)的落后。現(xiàn)在，雖然有了很大的發(fā)展，但是，跟發(fā)達(dá)國家相比，還是落后?，F(xiàn)在的發(fā)展要求模具的精度和自動(dòng)化要求更高，現(xiàn)在的模具壽命顯然跟不上現(xiàn)在模具發(fā)展的要求。近年來，我國的模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，但是跟美國以及一些發(fā)達(dá)國家相比， 依然顯得落后。模具技術(shù)先進(jìn)的標(biāo)志是級進(jìn)模，可以從級進(jìn)模的發(fā) 展看到模具行業(yè)的發(fā)展。汽車不斷的發(fā)展，覆蓋件要求的精度更高了，設(shè)計(jì)和制造的難度大大的提升了。 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢 現(xiàn)在的汽車行業(yè)不斷發(fā)展，相應(yīng)的制造汽車零件的工業(yè)也得到了較快的發(fā)展，汽車的加速發(fā)展，促進(jìn)了汽車模具的不斷更新?lián)Q代。要求產(chǎn)品的生產(chǎn)效率更快，精度要求更高，這符合級進(jìn)模的生產(chǎn)特點(diǎn)。未來模具標(biāo)準(zhǔn)件將不斷增多，零件的互換性將更高。模具將自動(dòng)化 、 智能化的將模具拋光研磨，模具的發(fā)展應(yīng)該向著模具產(chǎn)品的價(jià)格低，質(zhì)量好，精度高的方向發(fā)展 ，模具的自動(dòng)化要求將更高；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)測控制系統(tǒng)。模具應(yīng)該能沖壓更多的材料，使材料成為合格的產(chǎn)品。在未來，模具產(chǎn)業(yè)應(yīng)該向著更智能的方向的發(fā)展。 隨著軟件的不斷升級，對建模的速度，精度更加完美，這也是促進(jìn)模具的發(fā)展。 2 產(chǎn)品工藝性分析及方案的確定 產(chǎn)品材料分析、工藝性 汽車支架材料為 S420MC，查文獻(xiàn) [1] ： 圖 21 零件 其 C ≤%， Si ≤%，抗拉強(qiáng)度σ b=480620Mpa，屈服強(qiáng)度 δS≥420Mpa， 延伸率不小于 16％。為細(xì)晶粒鋼，它有很好的冷成型性 。 工件厚度為 ，形狀較為復(fù)雜，最小圓孔直徑為 ，倒角半徑為 1mm。彎曲，拉深。要求：大批量生產(chǎn)，有足夠的效率。 工藝方案的確定 汽車外殼支架 A1 的主要工序有沖孔 、 沖裁 、 成形 、 彎曲 。如果采用單工序模，工序很多，工件較小，所以采用單工序效率低，而且不利于操作；如果采用復(fù)合模，雖然效率比單工 序高，但是沖壓出來的強(qiáng)度得不到保證。如果采用級進(jìn)模，效率高，能夠大批量生產(chǎn)，正確的排樣會(huì)解決強(qiáng)度等質(zhì)量問題。因此，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 3 排樣圖的設(shè)計(jì)和料帶利用率的計(jì)算 排樣的設(shè)計(jì) 工件在料帶上正確合理的分布的方法稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的成本，有效面積的利用率，還會(huì)對生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響等，因此，排樣對模具來說，是很基本和最重要的工作。 圖 31 零件展開圖 模具中花費(fèi)成本最高的是材料的費(fèi)用，而且毛坯的材料費(fèi)要超過成本的一半以上，因此要正確合理的排樣將會(huì)使成本降低很多，會(huì)將 材料的利用率提高很多。材料的利用率就可以用來衡量經(jīng)濟(jì)的是否合理。一般習(xí)慣上有下面三種： （ a）有廢料排樣 （ b）少廢料排樣 （ c）無廢料排樣 圖 32 排樣方法 排樣的是否合理，應(yīng)該是將廢料是否減到最少?？紤]到該工件的形狀和料帶的利用情況，此采用單邊載體排樣方式： 圖 33 工件的排樣 排樣共有 20 個(gè)工位： ⑴ 沖導(dǎo)正孔； ⑵ 切邊、 E區(qū)拉深； ⑶ 、 ⑷ 、 ⑹ 、 ⑼ 、 ⑽ 、 ⒀ 、⒃ 、 ⒆ 沖裁輪廓； ⑹ 拉深 K區(qū)； ⑸ 、 ⑺ 整形 ⑻ B區(qū)折彎 90176。 ⑾ F 區(qū)向下折彎 16176。； ⑿ A區(qū)向下折彎 90176。， G區(qū)向上折彎 60176。 ⒅ C區(qū)折彎 90176。； ⒇ 切斷。 搭邊的選取 （ 1）搭邊 搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差。 搭邊值要合理確定。如果留有太大的搭邊，將會(huì)使料帶的利用率降低，增大成本。如果太小的搭邊，將會(huì)使材料利用率增加，但是搭邊就起不到作用了，將會(huì)使工件在加工的過程中會(huì)極有可能被拉斷，成為廢品。 根據(jù)汽車外殼支架 1A 寬度和材料厚度，由文獻(xiàn) [3] P72 得到工件間的搭邊值為 a=14mm,在側(cè)面的搭邊為 a1=11mm。 （ 2）料帶寬度的確定 料帶寬度的確定原則是：最小料帶寬度一定要保證工件在加工時(shí)四周有足夠多的搭邊，最大條料寬度一定要保證工件在加工時(shí)不能卡在加工的過程中。所以料帶寬度是否合理時(shí)一定要想到模具導(dǎo)料板之間有沒有側(cè)壓裝置。 如圖 34，沒有側(cè)壓裝置時(shí)，計(jì)算如下 0010[ 2 ( ) ]B D a b?? ??? ? ? ? ? （ 31） 上式引自文獻(xiàn) 2。 公式中 B— 料帶的標(biāo) 稱寬度（ mm）； D— 工件垂直于送料方向的最大尺寸（ mm）； 1a —側(cè)搭邊（ mm）； ? —料帶寬度的公差（ mm），查表 [15]。 0b —料帶與導(dǎo)料板之間的的間隙（ mm），查表 [15]。 當(dāng)導(dǎo)料板之間有側(cè)壓裝置時(shí)，料帶的寬度按下式計(jì)算 001[ 2 ]B D a?? ??? ? ? ? （ 32） 式中各符號意義同上。 導(dǎo)料板之間的距離： 0A B b?? 圖 35 有側(cè)壓裝置料帶寬度的確定 表 剪切條料寬度的公差 （ mm） 條料寬度 B 材 料 厚 度 t ～ 1 1～ 2 2～ 3 3～ 5 ～ 50 50～ 100 100～ 150 150～ 220 220～ 300 表 料帶與導(dǎo)料板之間的間隙 （ mm） 條 料 厚 度 無 側(cè) 壓 裝 置 有 側(cè) 壓 裝 置 條 料 寬 度 ≤ 100 100～200 200～300 ≤ 100 100 ≤ 1 1～ 5 1 1 1 5 5 8 8 表 、表 引自文獻(xiàn) [2]P73 表 214和表 215. 當(dāng)模具有側(cè)刃時(shí)，條料寬度按下式計(jì)算（圖 36） 001( 2 )B D a nC?? ??? ? ? （ 33） 式中 n—— 側(cè)刃數(shù)； C—— 側(cè)刃沖切的料邊寬度（ mm），見表 。 其余符號意義同前。 導(dǎo)料板間的距離： 0A B b?? 139。 112A D a b? ? ? 式中 1b ——沖切后料帶寬度與導(dǎo)料板間的間隙。 圖 36 有側(cè)刃時(shí)條料寬度的確定 表 1b 和 C 值 (mm) 材料厚度 C b ～ 〉 ～ 〉 ～ 3 上表引自文獻(xiàn) [2]P74表 216. 進(jìn) 距是指工件在模具上每次前進(jìn)的距離，每個(gè)進(jìn)距都可以完成一個(gè)零件，也可以完成幾個(gè)零件。進(jìn)距是擋料銷位置的重要參數(shù)。 每次完成一個(gè)零件的進(jìn)距的計(jì)算公式為 A B a?? （ 34） B —平行于送料方向工件的寬度； a—沖件之間的搭邊值。 因?yàn)檫@個(gè)工件形狀的特殊性，所以該工件在加工生產(chǎn)的過程中，送料要使用導(dǎo)料板，如圖 34： 條料寬度 B=[D+2（ a1+Δ） +C1] 0 –Δ=[193+2(2+)+ ] 0 = 0 mm 料帶與導(dǎo)料板之間的間隙 ，查表 得△ =1mm, 料帶與導(dǎo)板間的間隙 查表 得 C1=。 材料利用率的計(jì)算 一個(gè)步距的材料利用率 ?為 ?= nA/Bh 100% (35) 上式引自文獻(xiàn) [2]P67式 221. 式中 A—— 沖裁件的有效面積（ mm2）； n—— 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目； B—— 條料寬度（ mm）； h—— 進(jìn)距（ mm）； 沖裁件的面積 A= 8+（ ） 12+ = 進(jìn)距 S=B+a=199+= 故一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為 : η =nA/Bh 100%=2 100%=% 如果按照下面二種方案的排列 ，分別計(jì)算料帶的利用率為 方案 1(B=)： ?總 1=1 100%=% 方案 2(B=)： ?總 2=1 100%=% 經(jīng)過對比， B=200mm 及內(nèi)沖件數(shù)目為 1的方案將料帶的利用率提高到 %。 4 主要工藝的計(jì)算 沖裁力的計(jì)算 沖裁力是模具加工工件過程中工件和料帶分離的力，沖裁力一般有下面四個(gè)力：沖裁力、卸料力、推件力、頂件力。沖裁力的計(jì)算非常重要，利用沖裁力，可以用它來選擇合適的沖壓設(shè)備，才能 生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 沖裁力的計(jì)算公式 沖裁力的大小主要與工件的材料、厚度及工件的形狀大小有關(guān)。因?yàn)橐氲焦ぜ募庸こ杀竞凸ぜ|(zhì)量精度的要求，所以該模具決定采用平刃口的方式?jīng)_裁，沖裁力計(jì)算公式如下 F（ N）： F KLt?? （ 41） 上式引自文獻(xiàn) [2]P50式。 式中 L—— 被沖件的周長（ mm）； t—— 材料厚度（ mm）； τ —— 材料抗剪強(qiáng)度（ MPa）； K—— 系數(shù)。由經(jīng)驗(yàn)一 般取 K=。 材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa）查文獻(xiàn) [1]P3196 表 3214：取 σ b=420 MPa 式中， σ b為材料的抗拉強(qiáng)度 。 一般情況下，材料的 σ b=，故 F =L t σ b 工位 1：沖兩個(gè)導(dǎo)正孔 R= 2LR?? (42) 1 2F KLt?? =863N 工位 3：沖外形 測得 L=264mm 2F KLt?? =360N 工位 4：沖外形 1L? 419mm 沖圓孔 R= 2 2LR?? =20mm 3F KLt?? =599N 工位 5：沖外形 測得 L =137mm 4F KLt?? =187N 工 位 7：沖外形 測得 L =43mm 5F KLt?? = 工位 8: 沖外形 測得 L =129mm 6F KLt?? =176N 工位 9：沖外形 測得 L =220mm 7F KLt?? =300N 工位 10：沖外形 測得 L =243mm 8F KLt?? =331N 工位 12：沖外形 測得 L =92mm 9F KLt?? =125N 工位 13：沖外形 測得 L =242mm 10F KLt?? =330N 工位 14：沖外形 測得 L =180mm 11F KLt?? =24