【文章內(nèi)容簡介】 向。快速模具主要應(yīng)用于注塑模、沖壓模、鑄模等方面, 其制造工藝方法主要有間接制模和在系統(tǒng)上直接制模兩種。RPM技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合, 為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用RP/RT技術(shù)從模具的概念設(shè)計到制造完成, 僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右,因而具有廣闊的發(fā)展前景。(2)高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用最多的一種工藝技術(shù), 是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進給、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度、高表面質(zhì)量的數(shù)控加工方式[15]。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的510倍）及可加工硬質(zhì)材料(硬度不低于HRC60)等諸多優(yōu)點, 因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機床(HSM)一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工, 。瑞士米克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動加工中心,其機床定位精度可達8, 自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸, 最大轉(zhuǎn)速為4200r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床, 其加工范圍達2500mm*5000mm*180mm, 轉(zhuǎn)速達20500r/min, 切削進給速度達20m/min。目前, 國外高速加工機床主軸最高轉(zhuǎn)速已經(jīng)超過100000r/min, 快速進給速度可達到120m/min, 換刀時間可減少到1～2s。(3)反向工程RE, 也稱逆向工程或反求工程, 是從現(xiàn)有的模型(產(chǎn)品樣件、實物模型)經(jīng)過一定的手段轉(zhuǎn)化為概念模型和工程設(shè)計模型, 如利用三坐標測量機的測量數(shù)據(jù)對產(chǎn)品進行數(shù)學模型重構(gòu), 或者直接將這些離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成NC程序進行數(shù)控加工而獲取成品的過程, 是對已有產(chǎn)品的再設(shè)計、再創(chuàng)造過程。反向工程的幾何實現(xiàn)過程, 是從模型數(shù)字化的實現(xiàn)過程開始的, 往往適對已有產(chǎn)品的仿制或作局部有限的改動, 其難點和關(guān)鍵在于模型的重構(gòu)技術(shù)：1）對于規(guī)則幾何體為主的產(chǎn)品, 可采用手工測繪或利用一些輔助設(shè)備如三坐標測量儀等對幾何關(guān)鍵點進行測量, 得出產(chǎn)品的幾何表達。2）對于以不規(guī)則的自由曲面為主的產(chǎn)品, 目前一般的方法是利用三坐標測量機對產(chǎn)品進行掃描, 再借助CAD/CAM系統(tǒng)軟件對掃描的點云(形象的表達出點的數(shù)量)數(shù)據(jù)進行處理, 最后重構(gòu)出滿足一定幾何精度的新產(chǎn)品的數(shù)學幾何模型。3)利用逆向工程技術(shù)可以充分吸收國外先進的設(shè)計制造成果, 使我國的模具產(chǎn)品設(shè)計立于更高的起點, 同時加速某些產(chǎn)品的國產(chǎn)化速度, 在這方面逆向工程技術(shù)均起到不可替代的作用。(4)模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ), 表面工程技術(shù)可在一定程度上使模具材料滿足模具較高綜合性能的要求。隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展, 對模具材料的數(shù)量、質(zhì)量、品種和性能等方面提出了更高更新的要求。模具工業(yè)要上水平, 材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當, 致使模具過早失效, 大約占失效模具的40%以上。在模具材料方面常用的冷作模具鋼有CrWMn、Cr1Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2, 新型冷作模具鋼有60Nb、O12ACGCD、GD、GM等常用新型熱作模具鋼有美國H1瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等常用塑料模具用鋼有預硬鋼（PSM1B30）、時效硬化型鋼（P2PMS、SM日本NAK55等）、熱處理硬化型鋼（MnCrWV、日本SSTAR、瑞典勝百S136等）、粉末模具鋼(日本DEX40等)多工位精度沖模硬質(zhì)合金(YGYG25等)以及鋼結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金(TLMWO、GW50等)。在模具表面處理方面, 主要趨勢是：由滲人單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離人滲人、離子注人等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有TiC、TiN、TiCN、TiAN、CrN、Cr7CW2C等, 同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外, 激光強化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到重視。 設(shè)計內(nèi)容連接板沖壓工藝與模具設(shè)計內(nèi)容如下:(1) 分析沖壓零件的工藝性，制定沖壓工藝方案根據(jù)設(shè)計題目，分析沖壓零件成形的結(jié)構(gòu)工藝性沖壓工藝方案制定(2) 沖裁方案的確定與排樣排樣：沖件在條料、帶料或板料上的布置方法 進行排樣時應(yīng)考慮：排樣原則、搭邊值、材料利用率等(3) 確定沖壓模具類型及結(jié)構(gòu)形式設(shè)計思路：1) 照著零件圖畫凸、凹模結(jié)構(gòu) 2) 考慮條料如何進入模具；零件如何成形；零件、廢料及條料如何排出來；找典型的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn) 3) 有標準件的盡量采用標準件(4) 進行模具工藝計算1)計算毛坯尺寸，合理使用材料2)排樣設(shè)計計算3)計算沖壓力4)計算模具壓力中心5)計算凸、凹模刃口尺寸和各工作部分尺寸6)計算模具各主要零件的外形尺寸，及卸料厚度等(5)沖壓設(shè)備選用根據(jù)沖壓力、模具閉合高度、模架大小等選擇壓力機類型、型號和規(guī)格繪制總裝配圖和模具零件圖編寫設(shè)計論文設(shè)計總結(jié)及答辯 本章小結(jié)本章首先介紹了課題的研究意義和目的；其次介紹模具行業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及先進技術(shù)等；最后介紹了本次設(shè)計的內(nèi)容和步驟。通過這三項內(nèi)容，對本次設(shè)計有了初步的設(shè)計思路，便于之后的設(shè)計。2 零件沖壓工藝分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下對沖裁件的工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀，精度要求，形位公差及技術(shù)要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，并使模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作方便安全等。通常對工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求。 沖裁件的形狀和尺寸應(yīng)滿足以下要求①沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單，對稱，避免形狀復雜的曲線，本次設(shè)計的工件形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，沒有復雜曲線，故符此形狀方面的要求。②沖裁件內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，而以圓弧過度，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時候的開裂，減少沖裁時候尖角處的崩刃和過快磨損。沖裁件的一般圓角半徑應(yīng)大于或等于板厚的一半，即。在同種材料相同的情況下外形上的圓角半徑值可比內(nèi)形上的圓角半徑值小10%～20%。本次設(shè)計工件無尖角，便于模具的加工，減少了尖角處的崩刃和磨損，沖裁件的圓角半徑==1，故沖裁件的尺寸滿足要求。③沖裁件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜太大，以免凸模折斷，而本次設(shè)計的工件無凸出懸臂。④沖孔尺寸不宜過小，否則凸模強度不夠。本次設(shè)計中最小沖孔尺寸φ12，材料為8號鋼滿足的最小沖孔尺寸要求。⑤ 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小，否則沖裁件的質(zhì)量不能保證，會產(chǎn)生孔與孔之間的材料扭曲，或使邊緣材料變形。本次設(shè)計的工件只有一個中間孔，因此能夠滿足材料不發(fā)生扭曲變形的要求。 沖裁件的精度與端面粗糙度沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于IT11級，最高可達IT8~IT10級沖孔比落料的精度約高一級。本次設(shè)計零件圖上的所有尺寸均未注公差，屬于自由尺寸。故本次設(shè)計中按IT14級確定工件的偏差，以外形尺寸按基軸制內(nèi)行尺寸按基孔制以及定位尺寸取其中間偏差，各尺寸偏差為：、+、14+、17+。斷面粗糙度只要不影響工件的使用和裝配，取其自然的斷面粗糙度，即=～50,最高=[16]。 材料的沖壓性能分析材料為8號鋼，其主要性能為：=175Mpa，=295Mpa，延伸率=35%，斷面收縮率ψ=60%，塑性良好，適合于進行沖壓和焊接。 本章小結(jié)本章主要對沖壓件進行工藝分析，了解其主要性能，這樣才能正確的設(shè)計沖裁工藝和模具，控制沖裁件質(zhì)量。良好的工藝性可以用最少的材料，最少的工序數(shù)和工時，結(jié)構(gòu)簡單、長壽命模具穩(wěn)定的獲得合格沖件。3 沖裁方案的確定與排樣 沖裁方案的分析與確定該工件包括落料、沖孔2個基本工序，可有擬出以下四種工藝方案：方案一：先落料后沖孔方案二：先沖孔后落料方案三：沖孔、落料一次復合沖裁方案四：沖孔、落料連續(xù)沖裁模若采用方案一、方案二，工序分散，則生產(chǎn)率低，工件尺寸的累積誤差大，而且還會影響到孔的定位精度。若采用方案三，沖裁時結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率較高，沖出制件精度高、平整。但是，模具結(jié)構(gòu)復雜，制造難度大，成本較高；而且操作不安全，需要采取安全措施。若采用方案四，采用工序集中原則，生產(chǎn)率要比復合模高，可保證零件的尺寸精度和孔的定位精度。而且可以減少模具和設(shè)備的數(shù)量，容易實現(xiàn)自動化，操作比較安全。 模具的結(jié)構(gòu)形式由于工件尺寸精度要求不高，形狀不大，而且是大批量生產(chǎn)這個特點。為了保證孔的精度及沖模的生產(chǎn)率。通過以上四種方案的比較后，采用方案四。根據(jù)方案四來決定采用導正釘進行定位，剛性卸料裝置，自然漏料方式的連續(xù)沖裁模具的結(jié)構(gòu)形式。 工序及排樣圖設(shè)計 排樣設(shè)計排樣設(shè)計是指沖壓件在條料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當?shù)拇钸吺墙档统杀竞捅ＷC制件質(zhì)量和模具壽命的有效措施。本次設(shè)計零件的外輪廓尺寸為5830，為保證制件精度，提高材料的利用率，盡量減少廢料，模具可采用直排有廢料的排樣方法，： 排樣圖(1) 確定搭邊值 查表（《沖壓工藝與模具設(shè)計》），取搭邊值：工件間a1=2mm；側(cè)向搭邊值a=。(2) 確定條料的步距 步距：S=15+15+2=32mm 寬度：B=58+2=61mm(3) 條料的排樣圖 根據(jù)以上資料畫出排樣圖，： 圖 排樣圖 材料的利用率 排樣的目的是為了在保證制件質(zhì)量的前提下，合理利用原材料，衡量排樣經(jīng)濟性，衡量排樣經(jīng)濟性，合理性的指標是材料的利用率，一個進距內(nèi)材料的利用率的計算公式為： （） 式中： A—沖裁件面積S—條料寬度B—步距故： 材料的利用率= % 本章小結(jié)本章主要介紹了沖裁工藝方案的確定和排樣。對于一個沖件，可以有多種工藝方案。必須對這些方案進行比較，選取在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本較低、模具壽命較長、操作方便、安全性高的工藝方案。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。利用率：4 級進模（沖孔落料級進模）分析計算 沖裁力的計算沖裁力是選擇壓力機的主要依據(jù)，也是設(shè)計模具的必須的數(shù)據(jù)。在沖裁的過程中，沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。對于普通平刃刀口的沖裁，其沖裁力F可按如下公式計算： （）式中： F—沖裁力，N；L—沖裁件的周長， mm；t—材料厚度， mm；—材料抗剪強度，MPa；—系數(shù)（與材料性能，厚度偏差，模具的間隙波動有關(guān)，）由于在通常情況下，故為了計算上的方便，公式可簡化為： （）對本工件，σb=380MPa，t=2mm由圖知： L1=582＋142＋π16＝ L2=4π=所以：落料力F1=2380 = 沖孔力F2=42380= 卸料力，推件力和頂件力的計算由于沖裁時材料的彈性變形和摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復，使落料件或沖孔廢料梗塞在凹模中，而板料則緊卡在凸模上，為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將卡在凸模上的板料卸下，將卡在凹模中的工件或廢料向上或向下推出。將緊卡在凸模上的料卸下所需要的力稱為卸料力；將卡在凹模中的料推出所需要的力稱為推件力；將卡在凹模中的料逆著沖裁方向頂出所需的力稱為頂件力[17]。由經(jīng)驗公式可得以上推件力，卸料力和頂件力的計算公式