【文章內容簡介】 水平的一個重要標志，它 具有結構復雜、制造難度大、精度高、壽命長和生產效率高等特點，是我國重點發(fā)展的精2 密沖 壓 模 具，已成為實現(xiàn)大生產、降低生產成本的最佳選擇，被指定為我國“十一五”規(guī)劃中重點發(fā)展的模具之一。 從精密多工位級進模的沖制件來看，包括電機鐵芯片級進 模、空調器翅片級進模、集成電路引線框架級進模、電子連接器級進模 、汽車零件級進模、家電零件級進模等?？梢哉f， 級進模的 沖制 件 已經(jīng) 覆蓋了電子 、 儀器儀表 、 汽車、 電機電器、 通訊、機械和家電等產品范疇。 當前 ， 國內制造的多工位級進模的水平在模具的技術含量、制造精度、使用壽命和制造周期等方面均獲得了明顯進步。其中部分高檔優(yōu)質模具的總體水平 已經(jīng)與國際同類模具水平相當。 經(jīng)過幾十年 的 努力， 我國沖壓模具的設計與制造 的 能力 取得了長足的進步 ， 個別企業(yè)的產品已具有較高水平。 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與 與 國際 前沿 相比仍 還 有較大差距 ，總量供不應求，進口較多 。主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝方面，都 還 有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 多工位級進模發(fā)展趨勢 級進模在過去因技術水平的限制，工位數(shù)相對較少， 3~5個常見， 10個工位的就算多了，10個以上的就罕見了，近年來 隨著 我國 與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越 發(fā)的 認識到產品 質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多企業(yè)因此加大了用于技術進步的投資力度，一些國內模具企業(yè)已普及了二維 CAD如 AutoCAD，并陸續(xù)開始使用 UG、 Pro/Engineer、 IDEAS、 Solidworks 等國際通用軟件，并成功應用于多工位級進模的設計中。 專家認為，未來多工位級進模具制造技術有以下幾大發(fā)展趨勢： （ 1）全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術 模具 的 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著 計算機 軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE技術的條件已 日趨 成熟，各企業(yè) 都 加大 了 CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度 ， 進一步擴大 CAE 技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正 在 使 CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所 ， 在整個行業(yè)中 的 廣泛 推廣成為 了 可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合 。 （ 2）提高模具標準化程度 我國模具 的 標準化程度正在不斷 的 提高，估計目前我國模具 的 標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。 （ 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描 儀 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”。 （ 4）高速銑削加工 國 內 外近 幾 年來發(fā)展的高速銑削加工 技術 ， 不僅大幅 提高了加工效率 和精度 ，并可獲得極高的 表面粗糙度 。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。目前它已向更高的 智能化、集成化、 靈活 化 的 方向發(fā)展。 （ 5）模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質量對模具 的 使用壽命、制件外觀 、精度 等方面均 具 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 和精密電火花線切割、精密成型磨、坐標磨、光學曲線磨等工藝的成熟運用 是 多工位級進模 重要的發(fā)展趨勢。 （ 6）優(yōu)質材料及先進表面處理技術 3 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命十分必要。模具 的 熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積 (TiN、 TiC等 )、等離子噴涂等技術。 （ 7）模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國 的長遠 發(fā)展 目標。模具自動加工系統(tǒng)應 由 多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具 ， 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)。 預期目標 （ 1）預計達到的目標： ①充分理解掌握大學四年所學的專業(yè)知識，通過本次畢業(yè)設計，達到理論知識與處理實際問題相結合的目的。 ②通過該級進模的設計，能夠比較深刻的了解連續(xù)模的設計原則及指導思想。培養(yǎng)調查研究相關文獻檢索和閱讀能力；培養(yǎng)沖壓模具設計、計算與繪圖的能力；培養(yǎng)使用 ProE 等繪圖軟件進行三維造型和輔助 AutoCAD進行二維成型的能力。 ③通過工藝分析，能夠了解 多工位 級進模與單工序模、復合模之間的優(yōu)缺點。 4 第 二章 制件工藝分析與 總體 方案 設計 制件分析 圖 制件圖 電動機外殼零件圖如圖 1所示， 零件材料為 10F，該零件材料適宜沖壓加工，零件厚度為 。 要求： 根據(jù)產品圖、制件的產量，進行工藝分析，設計排樣并繪制排樣圖，確定該模具所使用的模架形式 （包括導向系統(tǒng)），卸料結構，導料裝置，送料和定距方式，凸、凹模的結構形式及固定方法等，繪制模具總裝圖，模具相關零件圖。 與難點分析 零件精度要求較高，整個零件需拉伸與擠孔成形， ? 0+ 精度等級為 IT8， 要求精度很高，內孔尺寸 為 ?++ mm， 公差等級 IT9， 精度要求也很高，拉伸后需要多次整形，考慮以上零件要求，只有用級進模才能保證精度要求。 ? 0+ 內孔 精度要求 很高 ， 需多步工藝成形才能保證精度要求， 應先設計多個工位來 擠高精度內孔 ： 先打凸包 ， 再沖孔 ， 然后孔成形完畢 。再進行 外形拉伸 ： 先拉伸外形 ，再整形完成 。 由于工件孔的要求較高，在級進模 的結構設計和加工制造上都有一定的困難，且級進模是單件生產，試模失敗后很難修改，因此要精心設計，各種問題都應該考慮周全。 根據(jù)《多工位級進模設計與制造》表 45： f1 = πdh = 其中 d=4mm， h== f2 = π(dl?2rh) = 其中 h = r(1?cosα) = ， l = πrα180176。 = ， r=， d=， α = 90176。 f3 = π4(d2 ?d1 2) = 其中 d=12mm， d1 = 5 f4 = π(dl+2rh) = 其中 h = r(1?cosα) = ， l = πrα180176。 = ， r=， d=， α = 90176。 f5 = πdh = 其中 d=12mm， h== 所以 F = f1 +f2 +f3 +f4 +f5 = ++++ = D1 = √4Fπ = 由《多工位級進模設計與制造》表 44，修邊余量 δ = 所以 D = D1 +δ = 圖 制件毛坯展開圖 工藝方案的確定 根據(jù)工件的情況，結合工件的外形尺寸和形狀，確定工件包括落料、沖孔、拉深等工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：采用單工序模生產。 若采用方案一， 由于孔的精度要求較高，加工所需工序也較多，因此 單算孔的加工部分就需十副模具才能完成。 單工序模結構簡單，制作周期短，制作成本低廉；但生產效率低，沖出的制件精度不高，且工人勞動強度大，不適合大批量的生產。因此，不采用該方案。 方案二：采用復合模生產。 復合模結構緊湊，沖出的制件精度較高，適合大批量生產，特別是孔與制件 外形的同心度容易保證。若采用方案二，根據(jù)復合模的特點，制件的精度和批量都能滿足，但要用三副以上模具，模具結構復雜，模具制造較困難，制造周期長，使生產效率大大下降，且提高了生產成本。因此，不采用該方案。 方案三：采用級進模生產。 在一副級進模上可對形狀十分復雜的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深成形等工序，故生產6 率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化，適于大批量生產。由于采用條料（或帶料）進行連續(xù)沖壓，所以操作方便安全。若采用方案三，只需一副模具即可成型，能滿足生產所需的精度和批量，操作安全方便，且生產效率高。適合所加工零件精 度高、大批量生產的要求。因此，采用該方案。 圖 排樣圖 7 第 三章 排樣圖設計與各工序力的計算 排樣、計算條料寬度及確定步距 ?： 根據(jù)《多工位級進模設計與制造》第四章： （ 1）總拉深系數(shù)計算： 由表 422， [m總 ] = m總 = dD = [m總 ] （ 2）切口的確定及尺寸計算： ???? 100 =100 = ????? = = ??? = = 由表 411，選取序號為 2的切口形式 （ 3）各次拉深系數(shù)及拉深直徑的確定： 由 《多工位級進模設計與制造》 表 417，取首次拉深系數(shù) ??1 = ??1 = ??1?? = = ，取 ??1 = 由 《多工位級進模設計與制造》 表 418，取之后各次拉深系數(shù)分別為： ??2 = ， ??3 =， ??4 = ， ??5 = ， ??6 = 所以 ??2 = ??2??1 = = ，取 ??2 = ??3 = ??3??2 = = ，取 ??3 = ??4 = ??4??3 = = ，取 ??4 = ??5 = ??5??4 = = ，取 ??5 = ??6 = ??6??5 = = ，取 ??5 = （ 4）各次拉深高度計算： ??1 = ??1(??12 ????2)+(??1 +??1)+??1(??12 ???12) = 其中 ??1 = √??2， ??? = ， ??1 = ， ??1 = 3mm， ??1 = ??2 = ??2(??22 ????2)+(??2 +??2)+??2(??22 ???22) = 其中 ??2 = √??2， ??? = ， ??2 = ， ??2 = ， ??2 = ??3 = ??3(??32 ????2)+(??3 +??3)+??3(??32 ???32) = 其中 ??3 = √??2， ??? = ， ??3 = ， ??3 = ， ??3 = ??4 = ??4(??42 ????2)+(??4 +??4)+??4(??42 ???42) = 其中 ??4 = √??2， ??? = ， ??4 = ， ??4 = ， ??4 = 8 ??5 = ??5(??52 ????2)+(??5 +??5)+??5(??52 ???52) = 其中 ??4 = √??2， ??? = ， ??5 = ， ??5 = ， ??5 = ??6 = ??6(??62 ????2)+(??6 +??6)+??6(??62 ???62) = 其中 ??6 = √??2， ??? = ， ??6 = ， ??6 = ， ??6 = 還需擠孔才可達到零件圖要求尺寸。 校核第一次拉深的相對高度：由表 420， [?1??1] = ， ?1??1= = 所以上述計算合理。 ? 孔加工工序計算： 根據(jù)《多工位級進模設計與制造》第四章： （ 1）總拉深系數(shù)計算： 由表 422， [m總 ] = m總 = dD = [m總 ] （ 2）各次拉深系數(shù)及拉深直徑的確定： ???? 100 =100 = ????? = = 由 《多工位級進模設計與制造》 表 417，取首次拉深系數(shù) ??1 = ??1 = ??1?? = = ，取 ??1 = 由 《多工位級進模設計與制造》 表 418，取第二次拉深系數(shù)為： ??2 = 所以 ??2 = ??2??1 = = ，取 ??2 = （ 3）各次拉深高度計算： ??1 = ??1(??12 ????2)+(??1 +??1)+??1(??12 ???12) = 其中 ??1 = √??2， ??? = ， ??1 = ， ??1 = ， ??1 = ??2 = ??2(??22 ????2)+(??2 +??2)+??2(??22 ???22) = 其中 ??2 = √??2， ??? = ， ??2 = ， ??2 = ， ??2 = 校核第一次拉深的相對高度： 由表 420， [?1??1] = ， ?1??1= = 所以上述計算合理。 由《多工位級進模設計與制造》表 413， ??1 = ， ??2 = 2， n=~， r=1 K ≈ (~)D = C ≈ (~)d