【文章內容簡介】 、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒針，大到汽 第 5 頁 車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓件的強度和剛度均較高。 (4)沖壓一般沒有切削碎料生成，材料的消耗較少，且不需其他的加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零 件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟利益。 沖壓在現(xiàn)代的工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓方法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、電子、航空、航天、家電、及輕工等行業(yè)。在這些部門中，沖壓件所占的比重都相當大，少則 60%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說 ，如果生產中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產率、提高產品質量、降低生產成本、進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 沖模的缺點是模具制造要求高、制造復雜、周期長、制造費用昂貴，因而在小批量生產中受到限制。同時，沖壓件的精度決定于模具精度，若零件的精度要求過高，用冷沖壓生產難以達到要求。 第五節(jié) 沖壓模具的現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨勢 沖壓模具現(xiàn)狀 隨著社會的不斷進步創(chuàng)新，人們也逐漸認識到模具在制造業(yè)中所起的重要作用，一個模具行業(yè)的水平高低已經逐漸成為了衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志，并且在產品的質量 保證和技術的改革創(chuàng)新中起著決定性的作用。隨著新一輪的產業(yè)技術調整，模具行業(yè)逐漸從發(fā)達國家向發(fā)展中國家轉移，中國就是其中的受益國之一，中國逐漸轉變成模具行業(yè)發(fā)展大國，模具工藝技術得到較大的提升。 我國模具行業(yè)的產值上升到國際地三位，僅次于美國和日本，日本是全世界最大的模具產能大國，大約占了 40%左右。我國模具行業(yè)起步較晚，但經歷了半個多世紀的發(fā)展，我國的模具水平有了較大的提高，在大型、精密、復雜、高效和長壽命模具的制作上，我國的模具技術發(fā)展日漸完善，但是與其國外相比，仍然存在著較大的差距。國外的產品結構等方面 比較先進，模具加工的制造精度較高，加工模具的復雜程度較高，模具的使用壽命和制造周期較短，與國內相比較，存在的很大的優(yōu)勢，其工藝裝備穩(wěn)定性額可靠性較高。在歐美等國家，高新技術已經廣泛應用于模具制造行業(yè)。 2022屆機械設計制造及其自動化畢業(yè)設計論文 第 6 頁 自 20世紀 90年代至今，我國模具行業(yè)的發(fā)展突飛猛進，模具產業(yè)的平均增幅達到了 18%左右，模具的制造水平也有較大的提升，但是仍然遠遠滿足不了中國的生產需求，如何進一步的加快模具制造行業(yè)的建設，也是近幾年應該重視的一個問題，目前，我國模具市場主要集中在長江珠三角一帶，在十一五期間，明確指示，應該加過模具行業(yè)建設， 在注重產量的同時，更應該注重模具的品質，力求把中國打造成一個模具產業(yè)產能大國。標志沖模技術先進的多工位級進模和多功能模具，是我國發(fā)展的精密模具品種，具有代表性的集機電一體化的鐵芯精密自動疊片多功能模具，已經達到國際水平。未來幾年我國模具的主要發(fā)展方向集中在汽車覆蓋件模具、精密沖壓模具、大型及精密塑料模具以及其他高技術含量的模具。 高新技術在歐美等國家的模具企業(yè)得到廣泛應用，將高新技術應用于模具的設計與制造，已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。 CAD、 CAE、 CAM的廣泛應用，顯示了用信息技術和提升模具工業(yè)的優(yōu) 越性。隨著 3D技術的不斷發(fā)展，模具設計以逐漸從原來的二維繪圖的初級階段轉變成為 3D技術設計，目前 3D設計已經達到了 80%以上。 CAE技術的在歐美已經逐漸成熟，對模具沖壓過程以及冷卻過程進行分析，預測成形過程中可能發(fā)生的缺陷，及時修改，不僅提高了材料的利用率也提高了產品質量。另一方面，未來縮短模具的制造周期，提高模具的市場競爭力，高速切削技術的普遍應用，大大的減少了縮短了制模時間，另外，由于數(shù)控技術的不斷發(fā)展，數(shù)控技術的不斷普及應用，模具生產制造的精度和加工的復雜程度又提升了一個新的臺階。由于市場競爭的日益強 烈，產平更新?lián)Q代的速率逐漸加快，快速成型技術和快速制模技術出現(xiàn)在人們的視野之內，并被廣大人們所認可，應用廣泛，取得了可喜的成果。在歐美國家的一些大型的模具制造企業(yè)，都具有自己獨特的企業(yè)文化，對自己的產品實現(xiàn)定位，確定自己的市場定位，為了在競爭激烈的市場中生存發(fā)展，每個廠家的具有自己的特色的產品和獨有的產品優(yōu)勢，專注自己的專業(yè)化定位，實現(xiàn)產品價值的最大利益化。與國內的模具廠商相比較，國外的模具廠從生產到產品出售，都有自己獨特的管理方式，利用先進的計算機技術，實現(xiàn)資源共享，制定了一系列的規(guī)范要求，滿足企業(yè)的生產 。 目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個模具設計制造水平和標準化程度上，與發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。在經濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，我國裝備制造業(yè)在加入 WTO 以后，將成為世界裝備制造業(yè)的新基地。而在現(xiàn)代化制造業(yè)中，更多工程行業(yè)的工程設備，都越來越多的采用由模具工業(yè)的產品。為了適應用戶對模具制造的高精度、段交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)應廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，來滿足各行各業(yè)對模具這一基礎工藝設備的迫切需求，以實現(xiàn)我國模具工 業(yè)的跨越式發(fā)展。 第 7 頁 從普通沖裁到精密沖裁、普通成型到精密成型、塑性到超塑性成型的研究，各種性的成型工藝日新月異，沖壓件的成型精度日趨精確，生產率也有了極大提高，沖壓加工到了高質量，高精度的水平，現(xiàn)在的精密沖裁主要對象是對平板零件進行沖裁，過去精密沖裁只能對 58mm 以下的薄板進行加工，而現(xiàn)在可以厚達到 25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁。 采用計算機輔助工程（ CAE），沖壓成型從原來的對應力應變進行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實行沖 壓過程中的優(yōu)化設計。此外，對材料的成形性能和成形極限的研究，沖壓成形難度的判定以及成形預報等技術的發(fā)展，都標志沖壓成形已經從原來的經驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理論指導的科學階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了適應大批量、高效生產的需要，在沖壓模具和設備上廣泛應用了各種自動化的進、出料機構。例如在汽車的覆蓋件，專門配置了機械手，這不僅提高了生產效率，而且增加了沖壓工作人員的安全性。各種中小型沖壓件廣泛采用多任務位級進模、多任務位或告訴壓力機。為了適應多種產品生產時不斷更換模具的需要 ，而將柔性制造系統(tǒng)的概念引入模具成形生產。而沖壓加工中心的出現(xiàn)正標志著沖壓向著自動化發(fā)展。 未來沖壓技術主攻方向會是一種將控制論、信息技術、數(shù)理邏輯、優(yōu)化理論、計算機科學與板料成型理論有機結合而產生的綜合的新技術。就是智能化沖壓。 第二章 汽車保險杠支架的工藝分析 第一節(jié) 分析零件的沖壓工藝性 零件名稱：轎車保險杠支架 生產批量：大批量 材料： H340LA 厚度： 材料抗拉強度： 410~450MPa 材料屈服強度： 340~420MPa 材料的斷后伸長率： ≥ 21% 材料抗剪強度： 460MPa 2022屆機械設計制造及其自動化畢業(yè)設計論文 第 8 頁 未標注公差按 IT12級精度制造 圖 零件三維圖 圖 零件二維圖 零件所選用的材料為 H340LA，厚度為 。材料性能抗拉強度為 410～ 450MPa ，材料的屈服強度為 340～ 420MPa ，斷后伸長率為： ≥ 21。具有良好的冷熱加工性， 適用于各種通用的冷熱加工工藝，有利于加工各種工序，且具有良好的沖壓性能。在制定工藝的時候，應考慮零件的使用要求和技術條件，該零件是安裝在汽車保險杠 上的一個配件，三維圖如上圖所示。 從該零件的形狀結構出發(fā)，可以看出該零件分別經過沖裁，拉深，沖孔等工序組成 第 9 頁 的復合加工型零件，可從零件的形狀上來看，可以得出，零件呈現(xiàn)左右對稱，孔離拉深材料的距離比較接近，故可以考慮先拉深然后在進行沖孔，保證沖孔的圓度和精度。 第二節(jié) 分析比較和確定工藝方案 該零件由落料、拉深和沖孔三道工序完成，故可以采用三種方案： 方案一：單工序沖裁，先落料在拉深然后再進行沖孔； 方案二：采用組合模具，先落料和沖孔，然后在經行拉深； 方案三：級進模沖裁，即將多到不同性質的沖壓工序按一定的工步順序 組合在一副模具中。 根據(jù)沖裁件所要的到的精度和沖裁件的生產需求，比較三種方案，方案一的模具的結構簡單，維修方便，但生產效率較低，工件精度較低，操作不方便，方案二屬于復合模具加工，所加工的沖裁件具有較高的精度而且生產率較高，但由于孔邊距離拉深距離太小，而且沖裁件需要大批量生產，模具結構相對復雜，制造較困難，所以不能采用該方案，方案三屬于級進模，也具有較高的精度和較高。的生產效率，但考慮沖裁件的結構和沖壓模具的結構，方案三制造起來比較復雜。故選方案一，單工序模。 第三節(jié) 模具的總體結構設計 考慮到該沖裁件的厚度，以 及保證之間的平面精度，采用剛性卸料裝置。 采用手工送料，導料銷導料，檔料銷檔料。 模架的選用，采用中間導柱導向的滑動導向模架。 第二章 沖裁模的設計 第一節(jié) 沖裁件的排樣設計 根據(jù)工件的形狀，這里選用有廢料的單排排樣類型，差（ 1）表 33 的搭邊得 1a =3mm，側搭邊 a=2mm，由 將零件展開，排樣如圖所示 2022屆機械設計制造及其自動化畢業(yè)設計論文 第 10 頁 圖 排樣圖 排樣結果報告 mation Report 日期 : May 15 2022 文件名 ame: 文件單位 ts: MM, KG, SEC, N 附加注釋 al Comments: 材料類型 Type H340LA 材料厚度 Thickness mm 件間距 Span mm 搭邊 Width mm 過渡面 um mm 產量 uction Volume 0 條料長度和重量 Weight mm amp。 kg 材料基礎價格 l Cost $/kg 材料額外價格 al Cost $/kg 廢料價格 lue Cost $/kg 可消費價格 s Cost $ /blank 排樣結果圖 yout: 第 11 頁 步距 h mm 總產量成本 Of Production $ 條料寬度 pe mm 總廢料價值 p Value $ 材料利用率 tilization % 廢料率 ff % 旋轉角 on Angle deg 凈重 /件 ght / Blank kg 毛重 /件 eight / Blank kg 廢料重 /件 Weight / Blank kg 坯料周長 rimeter mm 最小沖裁力 ank Force ton 條料數(shù) of Coils 0() 總材料價格 /件 l / Blank $ /blank Report generated by ETA/DYNAFORMBSE, 圖 dynaform 生成排樣報告 第二節(jié) 工序壓力的計算 沖壓力的計算 沖裁力的計算，由于采用單工序模，則沖裁力為 btKLF ?沖沖 ? 由 CATIA 可以算出 沖L為 則沖裁力為 KNtKLF b 9 0 0 6 ??????? ?沖沖 所以卸料力 卸F 由 沖卸卸 FKF ? ，已知 ?卸K 【查《 沖壓工藝與模具設計》 表 33】 KNFKF 9 ???? 沖卸卸 推件力 推F 由 沖推推 FnKF ? ，已知 ?推K n=3【查《 沖壓工藝與模具設計》 表 33】 KNFnKF 3 39 9 00 4 ????? 沖推推 頂件力 頂F 由由 沖頂頂 FKF ? ，已知 ?頂K 【查《 沖壓工藝與模具設計》 表 33】 KNFKF 9 ???? 沖頂頂 2022屆機械設計制造及其自動化畢業(yè)設計論文 第 12 頁 根據(jù)以上計算結果沖壓設備擬選 JD21100，技術參數(shù)如下 ： 表 壓力機型號 JD21— 100 公稱壓力 /KN 1000 滑塊行程 /mm 10~120 行程次數(shù) /（次 /min） 75 最大封閉高度 /mm 400 封閉高度調節(jié)量 /mm 85 工作臺尺寸 /mm 左右 1000 前后 600 工作臺孔尺寸 /mm 左右 420 前后 300 立柱間距離 /mm 480 模柄孔尺寸 /（直徑 mm深度 mm