彈簧抱挎沖壓工藝及多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 13:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、IDEAS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldf隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性[7]。近年來(lái)許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，一些國(guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、IDEAS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow等CAE軟件，并成功應(yīng)用于多工位級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)中。 目前，以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等[。 而多工位級(jí)進(jìn)模技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。專家認(rèn)為，未來(lái)多工位級(jí)進(jìn)模具制造技術(shù)有以下幾大發(fā)展趨勢(shì)： (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍[10]。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工 國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。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(diǎn)[11]。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T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(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)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”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。 (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)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(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)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(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。 (8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)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(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。3 彈簧抱挎模具設(shè)計(jì)與計(jì)算工件名稱：彈簧抱挎生產(chǎn)批量：大批量材料：65Mn材料厚度：技術(shù)要求1. 表面處理：鍍軍綠Fe/，去氫脆。鍍鋅質(zhì)量按Q/ZSJG 12004《摩托車零部件鍍鋅通用技術(shù)條件》執(zhí)行；2. ，保持12小時(shí)不發(fā)生斷裂；3. 壓縮最大內(nèi)經(jīng)10次后，內(nèi)徑尺寸變化不得大于Φ13以上；4. ；5. 熱處理：HRC4246. 沖壓件的工藝分析該零件為環(huán)形彎曲零件，尺寸相對(duì)較小，設(shè)計(jì)工序多，若采用單工序?；驈?fù)合模，模具數(shù)量多，定位困難，誤差大，生產(chǎn)效率要求高且大批量生產(chǎn)，故采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。該工件上有一個(gè)帶圓角的長(zhǎng)方形孔和兩個(gè)對(duì)稱的帶圓角的三角形孔，且三個(gè)孔的精度位置要求不高。與工件邊緣的距離為2mm。查表得相當(dāng)于IT14級(jí)精度（《互換性與技術(shù)測(cè)量》表124 表18）。在沖孔與落料工序次序安排時(shí)，應(yīng)先安排沖孔后安排落料，以便于先充好的孔作為導(dǎo)正定位孔。由于該零件上沒(méi)有圓形孔，為了提高送料步距精度，所以在首次工序中預(yù)先沖出兩個(gè)圓孔用于導(dǎo)正銷定位。對(duì)于沖裁、彎曲的多工位級(jí)進(jìn)模，應(yīng)先沖孔和沖去部分外形余料，再進(jìn)行彎曲，然后再?zèng)_去其余余料。 工藝方案確定 根據(jù)以上設(shè)計(jì)要點(diǎn)確定第一步應(yīng)該沖工件上的三個(gè)孔和定位孔。第二步?jīng)_工件彎曲外形余料。第三步彎曲成形。第四步切斷。由于工件尺寸較小所以沖外形余料分兩次進(jìn)行2最后將被彎成一個(gè)圓形，彎曲幅度較大。所以彎曲部分要分五步完成：第一步，彎曲工件兩端圓弧以外部分端進(jìn)一步彎圓；第四步，初步擠圓；第五步，擠圓。如下圖所示： ；第二步，工件兩端初步彎圓??；第三步，工件兩第一步第二步第三步第四步完成 排樣圖設(shè)計(jì)方案一：有廢料排樣沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少?gòu)U料排樣因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。通過(guò)上述兩種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排。 料寬和步距的確定零件外形尺寸長(zhǎng)61mm寬8mm，采用帶料生產(chǎn)。工件根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)，考慮操作方便和零件的成形工藝故采用直排單排沿邊與搭邊組合排樣設(shè)計(jì)。定步距為13mm,跟據(jù)材料厚度t=，查沖壓手冊(cè)表218，工件間搭邊值=1mm，沿邊a=，且工件尺寸較小，所以取工件間搭邊值=5mm，沿邊a=條料的寬度：B=61+25=71mm條料的步距：S=8+5=13mm沖裁單件的材料利用率：η=A/BS100%=（448+17）/7113*100%=% 排樣圖確定 根據(jù)計(jì)算，繪制排樣圖： 沖壓力的計(jì)算①?zèng)_孔力的計(jì)算=KLtτ(K=)?！獩_孔力（N）；L——工件外輪廓周長(zhǎng)（mm）；T——材料厚度 t=。τ——材料抗剪強(qiáng)度（Mpa），查得τ=600Mpa；= ；——工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)，=2（3+14）+2π=。==600Mpa=。=?！ぜ?nèi)輪廓周長(zhǎng),=+2++2.88mm=；==600Mpa=；=；——工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng),=πD==。==600Mpa=。②落料力的計(jì)算=；——落料外輪廓周長(zhǎng),=2（+3mm+2mm）++=。==600Mpa=。=；——落料外輪廓周長(zhǎng)，=2mm+3mm++2mm+++++=。==600Mpa=。=；——落料外輪廓長(zhǎng)，=2mm+2mm=4mm；==4mm600Mpa=。=+2+2+2+2+====③彎曲力的計(jì)算V形件：=；U形件：=；式中 ——材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力N； b——彎曲件寬度mm； t——彎曲件厚度，； r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑mm； ——材料的強(qiáng)度，800MPa； K——安全系數(shù)，一般取K=。第一彎曲工位為V形件彎曲： =（b=4mm，r=2mm） =（b=3mm，r=2mm）第二、三彎曲工位為U形件彎曲： =（b=4mm，r=6mm） =（b=8mm，r=6mm）總彎曲力=
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