【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒針，大到汽 第 5 頁(yè) 車(chē)縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓件的強(qiáng)度和剛度均較高。 (4)沖壓一般沒(méi)有切削碎料生成，材料的消耗較少，且不需其他的加熱設(shè)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(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)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(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)利益。 沖壓在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越來(lái)越多地采用沖壓方法加工產(chǎn)品零部件，如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、儀器、電子、航空、航天、家電、及輕工等行業(yè)。在這些部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，少則 60%以上，多則 90%以上。不少過(guò)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(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō) ，如果生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。 沖模的缺點(diǎn)是模具制造要求高、制造復(fù)雜、周期長(zhǎng)、制造費(fèi)用昂貴，因而在小批量生產(chǎn)中受到限制。同時(shí)，沖壓件的精度決定于模具精度，若零件的精度要求過(guò)高，用冷沖壓生產(chǎn)難以達(dá)到要求。 第五節(jié) 沖壓模具的現(xiàn)狀與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) 沖壓模具現(xiàn)狀 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步創(chuàng)新，人們也逐漸認(rèn)識(shí)到模具在制造業(yè)中所起的重要作用，一個(gè)模具行業(yè)的水平高低已經(jīng)逐漸成為了衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，并且在產(chǎn)品的質(zhì)量 保證和技術(shù)的改革創(chuàng)新中起著決定性的作用。隨著新一輪的產(chǎn)業(yè)技術(shù)調(diào)整，模具行業(yè)逐漸從發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)就是其中的受益國(guó)之一，中國(guó)逐漸轉(zhuǎn)變成模具行業(yè)發(fā)展大國(guó)，模具工藝技術(shù)得到較大的提升。 我國(guó)模具行業(yè)的產(chǎn)值上升到國(guó)際地三位，僅次于美國(guó)和日本，日本是全世界最大的模具產(chǎn)能大國(guó)，大約占了 40%左右。我國(guó)模具行業(yè)起步較晚，但經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)的模具水平有了較大的提高，在大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具的制作上，我國(guó)的模具技術(shù)發(fā)展日漸完善，但是與其國(guó)外相比，仍然存在著較大的差距。國(guó)外的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面 比較先進(jìn)，模具加工的制造精度較高，加工模具的復(fù)雜程度較高，模具的使用壽命和制造周期較短，與國(guó)內(nèi)相比較，存在的很大的優(yōu)勢(shì)，其工藝裝備穩(wěn)定性額可靠性較高。在歐美等國(guó)家，高新技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于模具制造行業(yè)。 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁(yè) 自 20世紀(jì) 90年代至今，我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，模具產(chǎn)業(yè)的平均增幅達(dá)到了 18%左右，模具的制造水平也有較大的提升，但是仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了中國(guó)的生產(chǎn)需求，如何進(jìn)一步的加快模具制造行業(yè)的建設(shè)，也是近幾年應(yīng)該重視的一個(gè)問(wèn)題，目前，我國(guó)模具市場(chǎng)主要集中在長(zhǎng)江珠三角一帶，在十一五期間，明確指示，應(yīng)該加過(guò)模具行業(yè)建設(shè)， 在注重產(chǎn)量的同時(shí)，更應(yīng)該注重模具的品質(zhì)，力求把中國(guó)打造成一個(gè)模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能大國(guó)。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)發(fā)展的精密模具品種，具有代表性的集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平。未來(lái)幾年我國(guó)模具的主要發(fā)展方向集中在汽車(chē)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(shù)含量的模具。 高新技術(shù)在歐美等國(guó)家的模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。 CAD、 CAE、 CAM的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)和提升模具工業(yè)的優(yōu) 越性。隨著 3D技術(shù)的不斷發(fā)展，模具設(shè)計(jì)以逐漸從原來(lái)的二維繪圖的初級(jí)階段轉(zhuǎn)變成為 3D技術(shù)設(shè)計(jì)，目前 3D設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了 80%以上。 CAE技術(shù)的在歐美已經(jīng)逐漸成熟，對(duì)模具沖壓過(guò)程以及冷卻過(guò)程進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)成形過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷，及時(shí)修改，不僅提高了材料的利用率也提高了產(chǎn)品質(zhì)量。另一方面，未來(lái)縮短模具的制造周期，提高模具的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，高速切削技術(shù)的普遍應(yīng)用，大大的減少了縮短了制模時(shí)間，另外，由于數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的不斷普及應(yīng)用，模具生產(chǎn)制造的精度和加工的復(fù)雜程度又提升了一個(gè)新的臺(tái)階。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益強(qiáng) 烈，產(chǎn)平更新?lián)Q代的速率逐漸加快，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)出現(xiàn)在人們的視野之內(nèi)，并被廣大人們所認(rèn)可，應(yīng)用廣泛，取得了可喜的成果。在歐美國(guó)家的一些大型的模具制造企業(yè)，都具有自己獨(dú)特的企業(yè)文化，對(duì)自己的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)定位，確定自己的市場(chǎng)定位，為了在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中生存發(fā)展，每個(gè)廠家的具有自己的特色的產(chǎn)品和獨(dú)有的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)注自己的專(zhuān)業(yè)化定位，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值的最大利益化。與國(guó)內(nèi)的模具廠商相比較，國(guó)外的模具廠從生產(chǎn)到產(chǎn)品出售，都有自己獨(dú)特的管理方式，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)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(chǎn) 。 目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場(chǎng)的重新整合，我國(guó)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(shè)備，都越來(lái)越多的采用由模具工業(yè)的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對(duì)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(yīng)廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，來(lái)滿足各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝設(shè)備的迫切需求，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)模具工 業(yè)的跨越式發(fā)展。 第 7 頁(yè) 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(chǎn)率也有了極大提高，沖壓加工到了高質(zhì)量，高精度的水平，現(xiàn)在的精密沖裁主要對(duì)象是對(duì)平板零件進(jìn)行沖裁，過(guò)去精密沖裁只能對(duì) 58mm 以下的薄板進(jìn)行加工，而現(xiàn)在可以厚達(dá)到 25mm 的厚板實(shí)現(xiàn)精密沖裁。 采用計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE），沖壓成型從原來(lái)的對(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(guò)程的模擬與分析，以實(shí)行沖 壓過(guò)程中的優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，對(duì)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(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，都標(biāo)志沖壓成形已經(jīng)從原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開(kāi)始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了適應(yīng)大批量、高效生產(chǎn)的需要，在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種自動(dòng)化的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。例如在汽車(chē)的覆蓋件，專(zhuān)門(mén)配置了機(jī)械手，這不僅提高了生產(chǎn)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(wù)位級(jí)進(jìn)模、多任務(wù)位或告訴壓力機(jī)。為了適應(yīng)多種產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)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(chǎn)。而沖壓加工中心的出現(xiàn)正標(biāo)志著沖壓向著自動(dòng)化發(fā)展。 未來(lái)沖壓技術(shù)主攻方向會(huì)是一種將控制論、信息技術(shù)、數(shù)理邏輯、優(yōu)化理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)與板料成型理論有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的綜合的新技術(shù)。就是智能化沖壓。 第二章 汽車(chē)保險(xiǎn)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(chēng)：轎車(chē)保險(xiǎn)杠支架 生產(chǎn)批量：大批量 材料： H340LA 厚度： 材料抗拉強(qiáng)度： 410~450MPa 材料屈服強(qiáng)度： 340~420MPa 材料的斷后伸長(zhǎng)率： ≥ 21% 材料抗剪強(qiáng)度： 460MPa 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 未標(biāo)注公差按 IT12級(jí)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(qiáng)度為 410～ 450MPa ，材料的屈服強(qiáng)度為 340～ 420MPa ，斷后伸長(zhǎng)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(shí)候，應(yīng)考慮零件的使用要求和技術(shù)條件，該零件是安裝在汽車(chē)保險(xiǎn)杠 上的一個(gè)配件，三維圖如上圖所示。 從該零件的形狀結(jié)構(gòu)出發(fā)，可以看出該零件分別經(jīng)過(guò)沖裁，拉深，沖孔等工序組成 第 9 頁(yè) 的復(fù)合加工型零件，可從零件的形狀上來(lái)看，可以得出，零件呈現(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)，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(jìn)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：?jiǎn)喂ば驔_裁，先落料在拉深然后再進(jìn)行沖孔； 方案二：采用組合模具，先落料和沖孔，然后在經(jīng)行拉深； 方案三：級(jí)進(jìn)模沖裁，即將多到不同性質(zhì)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(chǎn)需求，比較三種方案，方案一的模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，但生產(chǎn)效率較低，工件精度較低，操作不方便，方案二屬于復(fù)合模具加工，所加工的沖裁件具有較高的精度而且生產(chǎn)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(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制造較困難，所以不能采用該方案，方案三屬于級(jí)進(jìn)模，也具有較高的精度和較高。的生產(chǎn)效率，但考慮沖裁件的結(jié)構(gòu)和沖壓模具的結(jié)構(gòu)，方案三制造起來(lái)比較復(fù)雜。故選方案一，單工序模。 第三節(jié) 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(dǎo)料銷(xiāo)導(dǎo)料，檔料銷(xiāo)檔料。 模架的選用，采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)向的滑動(dòng)導(dǎo)向模架。 第二章 沖裁模的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 沖裁件的排樣設(shè)計(jì) 根據(jù)工件的形狀，這里選用有廢料的單排排樣類(lèi)型，差（ 1）表 33 的搭邊得 1a =3mm，側(cè)搭邊 a=2mm，由 將零件展開(kāi)，排樣如圖所示 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 圖 排樣圖 排樣結(jié)果報(bào)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(lèi)型 Type H340LA 材料厚度 Thickness mm 件間距 Span mm 搭邊 Width mm 過(guò)渡面 um mm 產(chǎn)量 uction Volume 0 條料長(zhǎng)度和重量 Weight mm amp。 kg 材料基礎(chǔ)價(jià)格 l Cost $/kg 材料額外價(jià)格 al Cost $/kg 廢料價(jià)格 lue Cost $/kg 可消費(fèi)價(jià)格 s Cost $ /blank 排樣結(jié)果圖 yout: 第 11 頁(yè) 步距 h mm 總產(chǎn)量成本 Of Production $ 條料寬度 pe mm 總廢料價(jià)值 p Value $ 材料利用率 tilization % 廢料率 ff % 旋轉(zhuǎn)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(zhǎng) rimeter mm 最小沖裁力 ank Force ton 條料數(shù) of Coils 0() 總材料價(jià)格 /件 l / Blank $ /blank Report generated by ETA/DYNAFORMBSE, 圖 dynaform 生成排樣報(bào)告 第二節(jié) 工序壓力的計(jì)算 沖壓力的計(jì)算 沖裁力的計(jì)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(shè)計(jì)》 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(shè)計(jì)》 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(shè)計(jì)》 表 33】 KNFKF 9 ???? 沖頂頂 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè) 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果沖壓設(shè)備擬選 JD21100，技術(shù)參數(shù)如下 ： 表 壓力機(jī)型號(hào) JD21— 100 公稱(chēng)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(diào)節(jié)量 /mm 85 工作臺(tái)尺寸 /mm 左右 1000 前后 600 工作臺(tái)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