【文章內容簡介】 帶動相關人員研究和發(fā)展。 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年以前的陶瓷燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應用確是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術、蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進行列。20世紀50年代以前模具設計多憑經驗，參考已有的圖紙和感性認識，根據(jù)用戶的要求，制作能滿足產品要求的模具，但對所設計模具零件的機械性能缺乏了解。從1955年到1965年，人們通過對模具主要零件的機械性能和受力狀況進行數(shù)學分析，對金屬塑性加工工藝及原理進行深入探討，使得沖壓技術得到迅猛發(fā)展。在這期間歸納出的設計原則使得壓力機械、沖壓材料、加工方法、模具結構、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領域面貌一新，并向實用化的方向推進。進入20世紀70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率、高精度、高壽命的多功能的自動模具。從20世紀70年代至今，計算機逐漸進入了模具生產的設計、制造、管理等各個領域；輔助進行零件圖形輸入、毛胚展開、調料排樣、確定模具尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序等工作，使得模具設計、加工精度與復雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當前國際上計算機（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)以滿足復雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎上建立生產集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成形模擬技術的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，開發(fā)專家系統(tǒng)和智能CAD等。 隨著工業(yè)技術和科學技術的發(fā)展和快速適應工業(yè)產品更新?lián)Q代和提高質量的要求，發(fā)達國家從20世紀50年代就開始了模具CAD/CAM技術的研究。如美國通用汽車公司早在20世紀50年代就將CAD/CAM技術應用于汽車覆蓋件的設計與制造；20世紀70年代日本機械工程實驗室和日本旭光學工業(yè)公司分別開發(fā)了連續(xù)模設計系統(tǒng)MEL和沖空彎曲模系統(tǒng)PENTAX；1982年，日立公司研制了沖裁模CAD系統(tǒng)。到20世紀80年代，模具CAD/CAM技術已廣泛應用于冷沖模具的設計與制造。 冷沖壓的加工工藝在我國的具有悠久的歷史。半個世紀以來，我國的冷沖壓工藝和其他生產工藝一樣得到了迅速的發(fā)展。冷沖壓加工的工藝和設備正在不斷的發(fā)展（包括沖壓模具技術的發(fā)展），把冷沖壓技術提高到了新的水平。為適應冷沖壓工藝水平的提高，我國對沖模的研制也在不斷加強。但是總體上說，我國模具工業(yè)起步較晚、基礎差，就總量來看，大型、精密、浮渣、長壽名命模具產需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但是在制造的質量、精度、制造周期和成本方面和國外還存在一定的差距。我國模具CAD/CAM技術從20世紀80年代才起步，長期處于低水平重復開發(fā)階段，許多軟件依賴于進口，對許多引進的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)。 主要設計內容本文對拉伸模具設計進行了全面的介紹和分析，并在此基礎 上對拉伸模具進行了設計。設計的主要內容包括工藝性分析擬定零件的工藝方案及模具結構，計算工具壓力選取壓力機及確定壓力中心，確定模具結構及繪制模具總裝配圖，凹凸模公差的計算及半徑的確定，確定各主要零件的尺寸，設計并繪制總圖，繪制部分非標準零件圖等一系列工作。第2章 基礎理論分析 沖壓工藝介紹沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性； 均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。 模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。 模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。 沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產率的自動沖壓生產線。 在每分鐘生產數(shù)十、 數(shù)百件沖壓件的情況下， 在短暫時間內完成送料、 沖壓、 出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題。拉伸是利用拉伸模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或將已制成的開口空心件毛坯，加工成其他形狀空新建的一種基本沖壓加工方法，拉伸的應用非常廣泛，是冷沖壓的基本工序之一。利用拉伸工藝可以制得筒形、階梯形、球形、錐形、拋物線形等旋轉體零件，也可以制得方盒形等非旋轉體零件，若將拉伸與其他工藝（如膨脹、翻邊等）復合，就可以加工出形狀非常復雜的零件，因此拉伸的應用非常廣泛。如圖21所示為典型的拉伸件。圖21 拉伸件示意圖 拉深件類型拉深可分為不變薄拉深和變薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚與拉深前的坯料相比基本不變；后者拉深成形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄，這種變薄是產品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點。在實際生產中，應用較多的是不變薄拉深。本章介紹不變薄拉深工藝與模具設計。拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模結構相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。圖21為有壓邊圈的首次拉深模的結構圖，平板坯料放入定位板6內，當上模下行時，首先由壓邊圈5和凹模7將平板坯料壓住，隨后凸模10將坯料逐漸拉入凹?？變刃纬芍北趫A筒。成形后，當上?；厣龝r，彈簧4恢復，利用壓邊圈5將拉深件從凸模10上卸下，為了便于成形和卸料，在凸模10上開設有通氣孔。壓邊圈在這副模具中，既起壓邊和卸料的作用。 筒形件變形分析筒形件拉伸的變形綜合起來可以概括如下：平板毛坯在凸模壓力的作用下，凸模底部的材料變形很小，而毛坯的環(huán)形區(qū)的金屬在凸模壓力的作用下，要受到拉應力和壓應力的作用，徑向伸長、切向縮短，一次流入凹、凸模的間隙里成為筒壁，最后，使平板毛坯完全變味圓筒形工件為止。圖23 拉伸時的材料轉移圖22拉伸模具示意圖１－模柄 ２－上模座 ３－凸模固定板 ４－彈簧５－壓邊圈6－定位板 7－凹模 8－下模座9－卸料螺釘10－凸模 拉深成形過程中出現(xiàn)的問題及防止措施起皺主要是由于凸緣處的切向壓應力超過了板料的臨界壓應力所引起的。1）起皺的影響 起皺不利于拉深變形 a、由于起皺，毛坯不能被拉過凸凹模間隙面而拉斷 b、輕微起皺的毛坯即使拉過凸凹模間隙，也會在筒壁上留下起皺痕跡而影響質量。2）起皺的影響因素：a:凸緣部分材料的相對厚度t/D b:切向壓應力的大小 ，拉深時，變形程度越大，就越容易起皺。c:材料的力學性能 板料的屈強比小，則屈服極限小，變形區(qū)內的切向壓應力也相對減小，因此板料不容易起皺 3）防皺措施：主要采用壓邊圈防皺 a:用于雙動沖床的剛性壓邊圈,主要靠調整壓邊圈與凹模表面間隙保證防皺；