【文章內容簡介】 在 組織模具開發(fā)、生產(chǎn)方面，發(fā)達國家普遍采用并行工程和項目管理等技術和管理方法，加強了對工作 流程 的 控制，縮短了模具開發(fā)周期，保證了質量 。 在專業(yè)化生產(chǎn)方面，發(fā)達國家更加普遍。專業(yè)化分工是提高生產(chǎn)效率，縮短模具設計制造周期和保證產(chǎn)品質量的必然發(fā)展趨勢，它有利于突出自己的核心業(yè)務，有利于積累產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)管理及服務的經(jīng)驗， 能 在短期內 生產(chǎn) 高質量、低成本模具 。 在高新技術的應用方面，發(fā)達國家對各種高新技術的應用更加廣泛，更加深入，水平也較高，包括數(shù)字化模具技術（三維設計、可制造性設計（ DFM）、 CAPP、 CAM、 CAT?? ）、成形過程模擬（ CAE）技術、高速加工技術、自動化加工技術、新材料成形技術、表面處理技術 、新型（多功能復合）模具技術、信息化管理技術等等。高新技術的不斷開發(fā)和廣泛應用使得模具的設計制造水平達到空前的高度。 在新技術研發(fā)創(chuàng)新方面，包括成形方法的創(chuàng)新，成形品質改善的創(chuàng)新，新材料成形技術的創(chuàng)新等，我國還沒有掌握主動權，基本上是在跟蹤發(fā)達國家技術發(fā)展的進程。 我國 未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢 沖壓模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品 “ 交貨期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 質量好 ” 、 “ 價格低 ” 的要求服務。 為 達到這一要求 ，我國 未來沖壓模具急需發(fā)展如下幾 點 ： （ 1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具 。 隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快 速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （ 2）加強模具標準件的應用 。 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。 （ 3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術 。 模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。 （ 4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期 。 隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在 不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。 第 頁 共 40 頁 6 （ 5）加快開發(fā) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 速度。 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的 “ 逆向工程 ” 。 （ 6）發(fā)展 高速銑削加工 技術。 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊， 通過 加工 的 模塊具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 （ 7）發(fā)展 電火花銑削加工 技術。 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 (像數(shù)控銑一樣 )，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工 中應用。 （ 8）提高 模具研磨拋光自動化、智能化 水平。 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。 （ 9） 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 設計的主要內容 本設計主要分析了固定托架零件的沖壓成形工藝，介紹了用 沖孔，切邊，折彎，切斷四道工序組成的沖壓 工藝設計固定托架的方案。重點闡述了關鍵工序的模具結構和設計要點，如切邊和沖孔。 緊接著通過熟悉各類 工序 的加工特點及內部結構，完成模具總體結構分析 與模具工作部分尺寸等工藝計算 與設計 ，力爭以最好的性價比設計了模具各零件的結構及裝配關系，在此基礎上確定模具的外形，完成了裝配圖和非標準的零件圖。最后確定壓力機類型及主要參數(shù)。 第 頁 共 40 頁 7 2. 制件的工藝分析及模具的總體結構設計 分析零件的沖壓工藝性 零件名稱： 汽車側面板 生產(chǎn)批量：大批量 材料： 冷成型熱軋汽車結構鋼 (S420MC) 厚度： 未注 公差尺寸按 IT12級精度制造 圖 21 固定托架 制定工藝時首先應仔細了解零件的使用條件和技術要求，并進行工藝分析。該零件是安裝在某汽車上的一個配件，其零件如圖 21所示。 材料為 冷成型熱軋汽車結構鋼 (S420mc)：為 細晶粒鋼，具有良好冷成型性。用于要求良好的冷成型性能并有較高或高強度要求的汽車大梁、橫梁等汽車結構件。 從零件的技術要求看， 該零件形狀 較 簡單，是由 平面、孔及曲面 組成的 ，該零件尺寸圖上所有未標注公差為 IT12 級確定工件尺寸公差，屬自由尺寸，因此，尺寸精度要求相對較低。 從該零件的形 狀出發(fā)，可以看出這是一個需要分別經(jīng)過沖孔，切邊，折彎，切斷四道工序組合才能加工成型的零件，它的加工方案也可以有很多，現(xiàn)在初擬定出多種可能的不同工藝方案，進行分析比較，以便選取一個較為合理的方案。 分析比較和確定工藝方案 方案比較 根據(jù)工藝性分析，該制件基本工序有：切邊，沖孔，折彎，切斷四道，其可能的組合順 第 頁 共 40 頁 8 序有： (1)沖孔－切邊－折彎－側沖孔 單工序沖壓 (2沖孔 +切邊－折彎－側沖孔 單工序和復合沖壓 (3)沖孔 沖孔 +切邊－切邊－折彎－空步 折彎－空步－切斷 連續(xù)沖壓 方案 (1)模具結構簡單， 維修方便。但生產(chǎn)效率低，工件精度低，操作不方便，且由于工序多，所以需要四套以上模具，比較煩瑣，不適合中大批量生產(chǎn)。 方案 (2)屬于單工序沖壓和復合沖壓， 其中有復合模加工工序，工件精度高但是模具結構相對復雜，制造較困難，且 由于該制件要求大批量生產(chǎn)，尺寸較小，這兩種組合模方案不宜采用。 方案 (3）屬于連續(xù)模， 生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)機械化、自動化的大批量生產(chǎn)，零件的精度能得到很好的保證， 沖裁件的內孔相對精度較高，條料定位精度高，沖模輪廓較小。 方案確定 綜上分 析， 由于該零件需要大批量生產(chǎn)，同時精度要求一般，最終選用方案三，能夠確保生產(chǎn)和質量的要求。 又因根據(jù)客戶的需要，選擇這套連續(xù)模具。所以本設計采用方案 (3)連續(xù)模最為合適。 連續(xù)模的特點和本模具特點 連續(xù)模的特點 連續(xù)模又稱級進模﹑多工位級進模﹑跳步模，它是在一副模具中，按所加工的工件分為若干等距離的工位，在每個工位設置一個或幾個基本沖壓工序，來完成沖壓件某部分的加工。連續(xù)?？赏瓿蓻_裁﹑彎曲﹑拉深﹑成形等工序，直至完成一個沖件。如果沖件的復雜程度較高，連續(xù)模有時也可以只完成工件沖壓中前段沖 壓，后續(xù)沖壓加工由工程模完成。 連續(xù)模 的 優(yōu) 點 ： 1）連續(xù)模 是多工序沖模 ， 在一副模具中 ， 可以包括 沖裁﹑彎曲﹑拉深﹑成形 等多 種 多道工序 ， 因此比 復合模 有更高的 生產(chǎn)效率， 也能 生產(chǎn)相當復雜 的 沖壓 件 ； 2）連續(xù)模 操作安全 ， 因 為 人手不必 進入危險區(qū)域； 3）連續(xù)模設計時， 工序可以分散。因 為 工序不必集中在同一工位 ， 不存在 復合模具 中的 “ 最小壁厚 ” 問題 ， 因此 相對來說， 模具 強度 好 ，壽命較長； 4） 由于 連續(xù)模 中不存在人 為 送料 誤差， 故精度 較單 工序模要高。 連續(xù)模 的 缺 點 ：結構復雜， 制造精度要求 較 高 ， 制造周期 長， 成本高 ； 另外 ，對 于外形較大 且 較為復雜 的工件 ， 若用 連續(xù)模具 ﹐ 則 模具往往很大 ，有時無法與沖床 匹配。因 為連續(xù)模 是將工件的 形狀 依次在不同的工步?jīng)_出的 ， 每次 沖壓 都有定位 誤 差。因此工件上如有相 對位置精度 較 高的部分 ，盡量考慮 在模具的同一工位沖出 ， 以 保證 其精度 。 連續(xù)模的選擇原則 確定是否采用 連續(xù)模 要考慮以下幾個方面： （ 1） 生產(chǎn)批量；因為 連續(xù)模 將幾道工序集于一身，所以它可以成倍提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)批量越大，提高生產(chǎn)效率越顯得更重要，故在大中批量生產(chǎn)時適合使用 連續(xù)模 。 （ 2） 工序的數(shù)量；一般復合模復合工序在四道及四道以下，更多的工序 將導致模具結構復雜，同時模具的強度、剛度、可靠性也將隨之下降，制造及維修更加困難。 第 頁 共 40 頁 9 連續(xù)模的設計要點 （ 1） 對總體結構的設計，應更多的考慮模具的限程及平衡結構，避免模具沖頭在沖壓時被損壞或者打爆模具。 （ 2） 對于送料結構的設計，如果料帶的寬度不準，應考慮在模具前部加切邊，如果產(chǎn)品的精度要求較高且產(chǎn)品較大，建議兩邊都加切邊。另外一定要保證送料的平平穩(wěn)，這里我們一般用的是頂料銷，浮升塊和插針來定位定距。 （ 3） 對出料的設計，在模具的最后一個工位上，下模板相應位置應該加工斜面，注意斜面位置應該 保證產(chǎn)品的重心落在斜面上，斜面角度建議不小于 30° 。 （ 4） 對精度的把握，為了保證料帶在送進時的定位精度，我們一般均設計側定位外加導正銷對料帶進行導正，同時在料帶的兩側，還有導料塊或是導料銷對料帶導向；為了防止在沖壓過程中由于誤送而損壞模具﹐在生產(chǎn)批量較大的時應該考慮加誤送檢測裝置。 本模具特點 根據(jù)客戶的要求以及結合本公司的實際情況，我還是選擇了多工序的連續(xù)模。由產(chǎn)品圖我們可以知道它需要折彎，沖四個孔，所以如何保證折彎曲面的角度的精度以及孔的大小與位置的定位精度是本次模具設計的難點所在。 模具總體結構設計 考慮到該制件材料較薄，為保證制件平整，采用彈性卸料裝置。為方便操作和取件采用開式壓力機橫向送料。 模具總體結構采用對角導柱模。對角導柱模具是將上、下模座利用導柱和導套間隙配合，這種結構型式的工藝比較簡單，導向穩(wěn)定可靠，精度較高，使用安裝也很方便。 第 頁 共 40 頁 10 3. 工序排布與刃口尺寸計算 排樣設計 ； 幾何形狀簡單，在產(chǎn)品無特殊要求時采用； ： 對有料紋方向要 求的產(chǎn)品（如不銹鋼，磷銅等硬而有彈性要求的產(chǎn)品）時等情況下采用，斜排角度要保讓最終產(chǎn)品的料紋方向符合圖紙要求 ； ： 對單邊成形的厚料產(chǎn)品采用對排以達到平衡力的效果； 排樣設計 沖裁件在條料，帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣安排合理就 能用同樣的材料沖出更多零件來，降低材料消耗，而大批量生產(chǎn)時材料的費用一般占沖裁件成本的 60%以上。 排樣的合理安排與否將影響到材料的經(jīng)濟利用，沖裁質量，生產(chǎn)效率，模具結構壽命，生產(chǎn)操作方便與安全等。排樣的意義就在于保證用最低的材料消耗和最高的勞 動生產(chǎn)效率得到合格的零件。 排樣方法分三大類：有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣，如圖 7所示： （ 1）有廢料排樣 （ 2） 少廢料排樣 （ 3） 無廢料排樣 圖 31 排樣方法 有廢料排樣是沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間都有工藝余量存在，沖裁件分離輪廓封閉，沖裁件質量好，模具壽命長，但是材料利用率較低。 少、無廢料排樣法材料利用率很高，且模具結構簡單，所需沖裁力小，但是其應用 范圍有很大的局限性，即受之間形狀、結構限制，且由于條料寬度誤差及送料誤差均會影響制件的尺寸精度，而且對模具的斷面質量有害。 無任采用何種排樣法，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置，排樣方法由有以下幾種，如圖表 31所示。 第 頁 共 40 頁 11 表 31 排樣形式 形 式 用 途 直 排 幾何形狀簡單的制件（如圓形、矩形等） 斜 排 對有料紋方向要求的產(chǎn)品（如不銹鋼，磷銅等硬而有彈性要求的產(chǎn)品）時等情況下采用，斜排角度要保讓最終產(chǎn)品的料紋方向符合圖紙要求。 對 排 對單邊成形的 厚料產(chǎn)品采用對排以達到平衡力的效果 混 合 排 材料及厚度均相同的不同制件，適于大批量生產(chǎn) 多 排