【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 萬(wàn)噸、比利時(shí) 600 萬(wàn)噸、中國(guó)臺(tái)灣 598 萬(wàn)噸、加拿大 432 萬(wàn)噸和意大利 385 萬(wàn)噸(均為 2022 年產(chǎn)量)。 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以 15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48（約 122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具， 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著10進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。（1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。（3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)；模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。111 分析研究零件的工藝性 零件分析說(shuō)明零件形狀及其一般要求制件如圖 11 所示，材料為 20 鋼，材料厚度為 1mm，制件尺寸精度按圖紙要求，未注按 IT12 級(jí)，生產(chǎn)綱領(lǐng)年產(chǎn) 10 萬(wàn)件。 工藝方案的確定沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來(lái)衡量設(shè)計(jì)是否合理。一般的講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法將工件沖制出來(lái)，就說(shuō)明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對(duì)的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對(duì)沖裁件工藝的實(shí)應(yīng)性的主要因素。12確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個(gè)合理的沖壓工藝方案。影響沖壓件工藝性的因素主要有零件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,設(shè)計(jì)基準(zhǔn),公差等級(jí)和形狀位置誤差要求,材料的厚度及成形后允許的變薄量,材料的機(jī)械性能和沖壓性能,在沖壓過(guò)程中產(chǎn)生的回彈,翹曲的可能性,毛刺大小和方向要求,數(shù)量和順序,對(duì)模具的結(jié)構(gòu)形式及制造精度要求等都有很大關(guān)系,因此,在制定沖壓工藝過(guò)程中必須根據(jù)零件圖認(rèn)真加以分析,在材料消耗少,沖壓成形時(shí)不必采用特殊的控制措施,工藝過(guò)程簡(jiǎn)單而且壽命長(zhǎng),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,則應(yīng)該在不影響使用要求的前提下,對(duì)零件的形狀,尺寸及其它要求作必要的修改.在工藝分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)產(chǎn)品圖紙進(jìn)行必要的工藝計(jì)算,然后分析沖壓件的沖壓性質(zhì),沖壓次數(shù),沖壓順序和工序組合方式,過(guò)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)效率,設(shè)備條件,模具制造和壽命,操作安全以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的綜合分析和比較,案時(shí)應(yīng)考慮到以下內(nèi)容: 1． 沖壓性質(zhì):剪裁,落料,沖孔,是常見(jiàn)的沖壓工藝各沖壓工序有其不同的性質(zhì),可以根據(jù)產(chǎn)品圖和生產(chǎn)批量等要求,合理地選擇這些工序.2． 沖壓次數(shù):,可根據(jù)它的形狀和尺寸,以及板料許可的變形程度,裁件的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸及極限變形程度來(lái)決定. 3． 沖壓順序:沖壓件各工序的先后順序,主要依據(jù)工序的變形特點(diǎn)和質(zhì)量要求等安排的,一般按列原則進(jìn)行:(1) 對(duì)于帶孔的或有缺口的沖裁件,如果選用簡(jiǎn)單模,一般先落料,再?zèng)_孔或切,則應(yīng)先沖孔或切口,后落料.(2) 對(duì)于帶孔的彎曲件,孔邊與彎曲線的間距較大時(shí),可以先沖孔,孔邊在彎曲線附近,也應(yīng)先壓彎后沖孔.(3) 對(duì)于帶孔的拉深件,一般來(lái)說(shuō),都是先拉深,后沖孔,但是孔的位置在零件底部,且孔徑尺寸要求不高時(shí) ,也可以先在毛坯上沖孔,后拉深.(4) 多角彎曲件,應(yīng)從材料變形和彎曲時(shí)材料流動(dòng)兩方面安排彎曲的先后順,先彎外角,再?gòu)潈?nèi)角.(5) 對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件,為了便于材料變形和流動(dòng),應(yīng)先成形內(nèi)部形狀,再拉深外部形狀.(6) 整形或校平工序,應(yīng)在沖壓件基本成形以后進(jìn)行. 4． 組合方式:工序的組合方式可以選用復(fù)合模和連續(xù)模,主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量,:(7) 對(duì)于多孔的沖裁件,當(dāng)孔之間的間距, 孔與材料邊的距離大于允許值時(shí),最好落料與沖孔在一道復(fù)合工序中完成.(8) 當(dāng)彎曲件的平直高度大于 10mm 時(shí),彎曲工序一般與沖裁工序分開(kāi)單獨(dú)進(jìn)行.對(duì)于形狀復(fù)雜的彎曲件,為簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)過(guò)程,降低模具制造成本,一般安排13由兩道劃兩道以上的工序來(lái)完成。而形狀較簡(jiǎn)單的彎曲件 (如 V 形,U 形,Z 形等),應(yīng)盡量采用一道工序彎曲成形.根據(jù)這一要求對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析和工藝方案的確定。由于工件由落料和彎曲兩部分組成，必須分成落料工序和彎曲工序 落料工序根據(jù)制件的工藝的分析，其基本工序有落料和沖孔兩種。按其先后順序組合以及合理的加工方案有以下幾種： 落料沖孔，單工序沖壓。 沖孔落料，單件復(fù)合式?jīng)_壓。方案 1)為單工序沖壓。由于制件生產(chǎn)批量大，尺寸又小，這種方案生產(chǎn)效率低，操作也不安全，故不宜采用；方案 2)為復(fù)合式?jīng)_壓。采用復(fù)合沖壓，解決了操作安全性和生產(chǎn)率等問(wèn)題，主要用于生產(chǎn)批量大，精度要求高的沖壓件，故此方案最為合適。 彎曲工序本制件為兩個(gè)方向的 U 形彎曲，且生產(chǎn)批量大，在保證生產(chǎn)效率的前提下，用一套彎曲模成型。2 模具設(shè)計(jì) 零件工藝分析本制件形狀簡(jiǎn)單、尺寸、厚度適中，一般批量生產(chǎn)，屬于普通沖壓件，但在設(shè)計(jì)冷沖壓模具時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：制件由落料和彎曲兩部分組成，此制件的加工難點(diǎn)主要在輪廓沖壓加工上。有一定的批量，在設(shè)計(jì)時(shí)要重視模具的材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)確定的沖壓工藝方案和制件的形狀、特點(diǎn)、要求等因素確定沖模的類型及結(jié)構(gòu)形式。 14 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇在模具設(shè)計(jì)中雖然單工序模具比較簡(jiǎn)單也比較容易制造,但是制件離制件邊緣尺寸較小在落料后勢(shì)必會(huì)影響模具的精度。且，必然材料的切向流動(dòng)的壓力，有可能使工件中細(xì)小部分的凸模變形，因此考慮采用彈壓卸料裝置的復(fù)合沖壓。這樣既提高了工作效率又提高了模具的壽命，這樣一來(lái)提高了模具的使用價(jià)值。因?yàn)橹萍炔皇嵌喔撸捎脙筛蹦＞?，一副是落料模、一副是彎曲模。這樣就降低了模具的制造難度，且適合生產(chǎn)條件不是很好的企業(yè)生產(chǎn)模具，給模具生產(chǎn)帶來(lái)一定的廣度。給生產(chǎn)降低了成本，帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)利益。 模具結(jié)構(gòu)的分析與說(shuō)明落料沖孔模結(jié)構(gòu)的分析與說(shuō)明本道模具主要用來(lái)完成落料，目的明確簡(jiǎn)單，看似易設(shè)計(jì)。但對(duì)于本制件來(lái)說(shuō)它是一個(gè)上下不對(duì)稱的制件，為了保證在彎曲后的精度，所以要在本工序中做到的精度。在本制件考慮到形狀有一定的復(fù)雜，且較?。?mm） ，為了保證制件有較高的平直度，故采用正裝式落料模。制件制造時(shí)還要考慮到制件的定位，根據(jù)制件的特征，為了保證凹模的強(qiáng)度，故采用鉤形當(dāng)料銷、和采用外形定位的定位銷。如圖15彎曲模具設(shè)計(jì) 彎曲模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在彎曲工序確定后的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮彎曲件的形狀要求、材料性能以及生產(chǎn)批量等因素。1 模具結(jié)構(gòu)的分析說(shuō)明 本制件為兩側(cè)雙 U 形彎曲，為了便于加工、降低成本，將凹模做成一體式，其結(jié)構(gòu)如圖上圖的結(jié)構(gòu)是模具工作時(shí)的部位是這副模具的核心，這樣的結(jié)構(gòu)可以適用于批量生產(chǎn)，即使壞了也可以再制造一個(gè)新的重新加工，這大大縮短了工作周期，提高了生產(chǎn)率，而且卸料方便。給生產(chǎn)產(chǎn)家?guī)?lái)了更好的經(jīng)濟(jì)利益。2 彎曲模的卸料裝置的設(shè)計(jì)說(shuō)明本制件在彎曲后將脹在凹模里，在模具開(kāi)模時(shí)用采用柔性卸料，在開(kāi)模時(shí)利用彈簧把凹模里的工件頂出來(lái)，同時(shí)此裝置也有壓料作用。如圖16 工藝參數(shù)計(jì)算 展開(kāi)尺寸的計(jì)算根據(jù)零件尺寸，計(jì)算落料工序展開(kāi)尺寸由于工件 R根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：L=l1+l2+l3+求出尺寸如圖 22 所示 圖 2217 排樣尺寸的計(jì)算 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。沖裁件的排樣，排樣是指沖件在條料、帶料或`板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用） ，與沖件的外形有很大關(guān)系。根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無(wú)工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。1 搭邊值的確定：排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：①件的尺寸和形狀。②材料的硬度和厚度。③排樣的形式（直排、斜排、對(duì)排等） 。④條料的送料方法（是否有側(cè)壓板） 。⑤擋料裝置的形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式） 。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算確定的。由課本上查得 L50 的工件間 a1 的值為 1側(cè)邊 a 的值為 2 條料寬度的計(jì)算 在設(shè)計(jì)模具是為了方便，采用無(wú)側(cè)壓裝置送料方式條料寬度計(jì)算公式如下：B=(D+2a +Z) 0δ式中 B——為條料寬度的基本尺寸； D——為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸 a——側(cè)面搭邊 Z——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙 δ——條料寬度的負(fù)向偏差 搭邊距 a 如上所示 間隙 δ、剪切公差 Z 查課本得 δ=、Z=由上面公式計(jì)算得 B=(+22+)=3 步距的計(jì)算 由制件的展開(kāi)圖所生成的縱向有效尺寸為 Ls= 步間距計(jì)算公式為： L=Ls+a1 式中 L——為步間距 Ls——為橫向有效尺寸18 a1——搭邊距 L=+=由此可得模具排樣圖如下：圖 24根據(jù)要求查資料，選板的規(guī)格 30008501 每塊板可剪 1500137 規(guī)格條料12 塊，材料利用率達(dá) 90%以上。4 材料利用率的計(jì)算衡量材料經(jīng)濟(jì)利用的指標(biāo)是材料利用率。一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為η= %10*hBAn式中　　　　A——沖裁件面積（包括沖出小孔在內(nèi)） （mm 2） ；n——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖件數(shù)目；B——條料寬度（mm） ；h——進(jìn)距（mm）.由公式得：η=85% 19 沖壓力的計(jì)算當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問(wèn)題。選取的沖裁方式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模