【文章內(nèi)容簡介】 離（或局部分離）或產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的零件 [8]。 壓工藝在制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代汽車 、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表以及飛機(jī)、導(dǎo)彈、炮彈和各種民用輕工等行業(yè)中已成為主要的生產(chǎn)工藝之一 [3]。 沖壓加工的優(yōu)點 [1] 沖壓生產(chǎn)是靠模具和壓力機(jī)共同完成的加工過程，與其他加工方法相比在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上有如下優(yōu)點： （ 1） 沖壓件的尺寸精度由模具來保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好。 （ 2） 由于利用模具加工，所以可獲得其他方法所不能或難以制造的壁 薄、重量輕、剛性好、表面質(zhì)量高，形狀復(fù)雜的零件。 （ 3） 沖壓加工一般不需加熱毛坯，也不像切削加工那樣，大量切削金屬，所以它不但節(jié)能而且節(jié)約金屬。 （ 4） 對于普通壓力機(jī)，每 分鐘可以生產(chǎn)幾十件，而高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾百上千件，所以它是一種高效的加工方法。 沖壓加工的缺點 [1] 沖壓加工也有其不足之處，主要缺點為： 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 6 (1)需要有專用的模具，其制造周期長、費用高。因此，在生產(chǎn)批量小時，經(jīng)濟(jì)上不合適。 (2) 需要制作精度較高、相適應(yīng)于沖壓工藝要求（滿足相應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)、符合一定的變形要求）的模具，因此，有時不能制造出精度要求極高的零件。 模具工業(yè)發(fā)展概述 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 [4] 我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，近幾年來，我國模具技術(shù)有 了很大發(fā)展， 與發(fā)達(dá)國家相比， 雖然 中國模具工業(yè)無論在技術(shù)上還是在管理上，都存在較大差距 ，但是，我國 模具設(shè)計與制造水平已經(jīng)有了較大提高。特別是在大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具方面上了新臺階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件為代表，我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模覆蓋面大增，已從電機(jī)、電鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。塑料模已能生產(chǎn) 3 48大屏幕彩電塑殼模具，大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。 塑料模熱流道技術(shù)更日臻成熟，氣體輔助注射技術(shù)已開始采用。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動扶梯整體梯級壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模等。模具質(zhì)量、模具壽命顯著提高，模具制造周期縮短。模 具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具 CAD/CAM/CAE 軟件。電加工、數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中發(fā)揮了重要作用。 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù) —— 快速原型制造技術(shù) (RPM)進(jìn)展很快，國內(nèi)有許多企業(yè)已自行開發(fā)出達(dá)到國際水平的相關(guān)設(shè)備。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴(kuò) 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 7 展。模具材料方 面，由于對模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。由于模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，模具水平得以提高 ，模具國產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來進(jìn)口模具不斷增長的勢頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長。 我國模具技術(shù)與國外的差距 [4] (1)產(chǎn)需矛盾 工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對模具的要求越來越高，盡管改革開放以來，模具工業(yè)有了較大發(fā)展，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，目前滿足率只能達(dá)到 70%左右。造成產(chǎn)需矛盾突出的原因，一是專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，除少量標(biāo)準(zhǔn)件外購?fù)猓蟛糠止ぷ髁烤?需模具廠去完成。加工企業(yè)管理體制上的約束，造成模具制造周期長，不能適應(yīng)市場要求。二是設(shè)計和工藝技術(shù)落后，如模具 CAD/CAM 技術(shù)采用不普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率低等，亦造成模具生產(chǎn)效率不高、周期長。 (2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)等方面 模具按國家標(biāo)準(zhǔn)分為十大類，其中沖壓模、塑料模 是 模具用量的主要部分。按產(chǎn)值統(tǒng)計，我國目前沖壓模占 50%60%，塑料模 25％ 30％。國外先進(jìn)國家對塑料模 的 發(fā)展很重視，塑料模比例一般占 30%40%。國內(nèi)模具中，大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具比例較低，約占 20%左右，而國外為 50%以上 。我國模具生產(chǎn)企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，主要模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠 (或車間 )內(nèi)，模具商品化率低。而國外， 70%以上模具是商品化的。 (3)產(chǎn)品水平 衡量模具產(chǎn)品的水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度、加工模具的復(fù)雜程度、模具的使用壽命和制造周期等。國內(nèi)外模具產(chǎn)品水平仍有 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 8 很大差距，如表 表 2 所示： 表 1 模具壽命 項目 國外 國內(nèi) 壓鑄模：鋅、錫壓鑄模 黑色金屬壓鑄模 100300 萬次 100 萬次以上 10 萬次 萬次 2030 萬次 20 萬次 萬次 萬次 塑料模： 非淬火鋼模 淬火鋼模 1060 萬次 160300 萬次 1030 萬次 50100 萬次 冷沖模：合金鋼制沖模 硬質(zhì)合金制沖模 5001000 萬次 2 億次 100400 萬次 6000 萬次 1 億次 鍛模： 普通鍛模 精鍛模 萬次 萬次 萬次 萬次 玻璃模：壽命 3060 萬次 1030 萬次 表 2 模具生產(chǎn)周期 項目 國外 國內(nèi) 中型壓鑄模 12 個月 36 個月 中型塑料模 1 個月左右 24 個月 高精度級進(jìn)模 34 個月 45 個月 汽車覆蓋件模 2 個月 67 個月 (4)工藝裝備水平 我國機(jī)床工具行業(yè)已可提供比較成套的高精度模具加工設(shè)備，如：加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控仿形銑床、電加工機(jī)床、坐標(biāo)磨床、光曲磨床、三坐標(biāo)測量機(jī)等。但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，機(jī)床剛性，穩(wěn)定性，可靠性，刀具和附件的配套性方面，和國外相比，仍有較大差距。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 9 我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 [4] (1)模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化、精密化 隨著模具成形產(chǎn)品日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔，使 模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求 (如多工位級進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高 )，精密模具精度已由原來的 5μm提高到 2~3μm，今后有些模具加工精度公差要求在 1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。 (2)多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合模具是在多工位級進(jìn)模的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。 (3)快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊 現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時代。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。例如，研制各種超塑性材料 (環(huán)氧、聚脂等 )制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡易模具：中、低熔點合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速原型制造模具等。快換模架、快換沖頭技術(shù)等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和 提高。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 10 (4)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 (5)模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù) 在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在 20%~30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提高 鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型添加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具，如用于型腔型芯、澆口等主要部件。 (6)在模具設(shè)計制造中將全面推廣 CAD/CAM 技術(shù) 模具 CAD/CAM 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，目前，模具 CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM 技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為模具企業(yè)普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 11 (7)模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)。這也是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)有如下特征：多臺機(jī)床合理組合；配有隨行 定位夾具或定位盤；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)。綜上所述，近年來我國模具技術(shù)有了長足的進(jìn)步，但與國外先進(jìn)技術(shù)相比還存在一定的差距。在“十一五”期間，我們要銳意進(jìn)取，共同努力把我國的模具技術(shù)水平推上一個新的臺階 。 相關(guān)沖壓模具實例分析 封蓋成形復(fù)合模 [9] (1)工藝性 分析 圖 2 所示為空氣濾清器封蓋的零件圖 ： 圖 2 封蓋零件 生產(chǎn)批量大，材料為 08F，料厚 ，外圓直徑為 80mm，拉伸高度7mm，成形后口部要求無 飛邊。該零件是一種典型淺蓋零件，該封蓋原加工工藝為落料 — 拉伸 — 壓延，造成口部拉伸后有飛邊，需人工清除，費力費時 。 經(jīng)計算，可一次拉伸成形，凸凹模環(huán)形壁厚強度完全可以滿足要求，采用一次成形工藝為：落 料 — 拉伸 — 切邊 — 成形 。 (2)模具結(jié)構(gòu) 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 12 復(fù)合模結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。 圖 3 封蓋成形復(fù)合模 1 彈簧 2 頂桿 3 下模座 4 凸模 5 壓料圈 6 拉伸凸模 7 打料板 8 卸料桿 9 上模柄 10 打件桿 11 上模固定板 12凸凹模 13 卸料板 14 固定螺栓 15 凹模 16 下模固定板 冰箱底板成形模具 [9] (1)工藝性分析 如圖 4 所示零件，零件材料為鍍鋅鋼板，厚度 ，毛坯下料尺為458mm670mm。沖壓工藝流程為：下料 — 沖孔、落 料 — 彎曲 (彎四邊 )— 壓形 (桃形凸 包 )— 成形 (山字形 )。 成形后要求表面平整，不允許產(chǎn)生劃傷、起皺、拉 裂等現(xiàn)象，從零件結(jié)構(gòu)分析，零件在桃形凸 包 處 壓形 難度大，容易出現(xiàn)起皺、拉裂，是沖壓成形和質(zhì)量控制的難點。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） No 13 圖 4 冰箱底板 經(jīng)分析，桃形凸 包 處的成形有 2