【文章內(nèi)容簡介】 技術(shù)也必將逐步替代作坊式的管理模式。模具行業(yè)和模具企業(yè)，只有不斷進行技術(shù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，才能在瞬息萬變的市場經(jīng)濟中立于不敗之地。 （ 4）模具進出口結(jié)構(gòu)的調(diào)整。 2020 年，我國沖壓模具進口 億美元，出口 億美元，進出口相抵后凈進口 億美元，進出口之比 :1。我國的沖壓模具出口量只占生產(chǎn)量的 5%。這樣的結(jié)構(gòu)明顯不合理。模具工業(yè)發(fā)達國家，模具產(chǎn)出中一般都有 30%左右的出口，出口模具大大多于 進口模具。我們雖然不可能在短時間 8 內(nèi)達到模具工業(yè)發(fā)達國家一樣的進出口結(jié)構(gòu)，但努力擴大出口，逐步改善結(jié)構(gòu)，經(jīng)過若干年努力，盡量做到進出口基本平衡，則應(yīng)該是我們調(diào)整的目標。 在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟全球化趨向日漸加速的情況下，我國沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下，我國沖壓模具也一定會不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進水平的差距。 “ 十一五 ” 期間，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅持改革開放、走新型工業(yè)化道路，將速度效益 型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來，我國的沖壓模具的水平也必然會更上一層樓。 冷沖壓 沖壓加工的含義 沖壓是在常溫下利用模具在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離和變形、尺寸和性能的零件加工方法。它是壓力加工的一種，是機械制造中先進的加工方法之一。 沖壓工藝的分類 冷沖壓工藝大致可以分離工序和成型工序兩大類，分離工序可分為落料、沖孔和切削等。成形工序可分為彎曲、拉深、翻邊、翻孔、脹形、擴口、縮口和旋壓等。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度和其他技術(shù)要求，可分別采用各種工序?qū)Π辶厦鬟M行加工，以獲得滿 意的零件。沖壓件的生產(chǎn)過程包括原材料準備、沖壓和其他輔助工序。編制沖壓工藝方案的任務(wù)，是根據(jù)單位的生產(chǎn)條件，對以上這些工序做出合理的安排，其主要內(nèi)容包括有： (1)對沖壓件進行工藝分析； (2)通過分析比較，確定最佳工藝方案； (3)確定模具結(jié)構(gòu)形式； (4)合理選擇沖壓設(shè)備； (5)編寫工藝文件和計算 沖壓工藝與其它加工方法相比的特點 。 1） 用沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜，用其他加工方法難加工的零件； 2） 沖壓零件的尺存精度是由模具保證的。因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好； 3） 材料利用率高 、工件質(zhì)量輕、性能好、強 度高、沖壓過程耗能少。因此，工件成本低； 4） 操作簡單，勞動強度低，易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)效率高。 9 2 后支架模具的前期準備 前期準備工作包括閱讀產(chǎn)品零件圖，收集，查閱有關(guān)設(shè)計資料，根據(jù)產(chǎn)品的原始數(shù)據(jù)研究設(shè)計任務(wù)，分析產(chǎn)品實施冷沖壓的可能性經(jīng)濟性 研究設(shè)計任務(wù) 閱讀沖裁件產(chǎn)品零件圖 產(chǎn)品零件圖是制定沖壓工藝方案和模具設(shè)計的重要依據(jù)，在沖裁模具設(shè)計之前，首先要閱讀沖裁件產(chǎn)品零件圖。從產(chǎn)品的零件圖入手，進行沖裁件公益性分析和經(jīng)濟性分析。 圖 21產(chǎn)品零件圖 分析沖裁 件工藝 沖裁件的工藝性是指零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析零件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖裁工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)少，模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單，方面等，在一般情況下對沖裁件工藝性影響最大的是沖裁件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求，如果發(fā)現(xiàn)零件的工藝性不好，則應(yīng)在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，向產(chǎn)品開發(fā)部門提出修改意見，對零件的形狀和尺寸作必要的合理的修改，或再設(shè)計時采用相應(yīng)的工藝方法，避免由于工藝性差而容易產(chǎn)生的問題。 另外，分析沖裁 件的零件圖還要明確沖裁零件的難點所在，對于零件圖上極限尺寸，設(shè)計基準以及翹曲，毛刺大小和方向要求等特別注意，因為這些因素對所需工序性質(zhì)的確定，對工件定位方式，模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇都有較大影響。分析沖裁件的工藝主要有一下幾個方面。 10 （ 1） 結(jié)構(gòu)形狀，尺寸大小 1） 沖裁件醒轉(zhuǎn)是否簡單，對稱？ 2)沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉(zhuǎn)角處是否有尖銳的傾角？ 3)沖裁件上是否過小孔徑？ 4)沖裁件上是否有細長的懸臂或狹槽？ 5)沖裁件上最大尺寸是多少？屬于大型，中型，還是小型？ 6)沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間距離 是否過小？ 此零件是一個軸對稱的簡單沖孔件，內(nèi)孔為橢圓孔， 無尖銳的傾角，無細長的懸臂和狹槽，孔與邊緣之間距離 ,兩孔之間的距離為 74，均滿足最小壁厚要求。其中最大尺寸為 125mm 屬于中小型零件。最小尺寸為 5，不小于沖孔的最小孔徑（ =） ,所以零件尺寸設(shè)計合理，滿足工藝要求。 (2)尺寸 精度，粗糙度，位置精度 1)產(chǎn)品的最高尺寸精度是多少？ 2)產(chǎn)品的最高粗糙度要求是多少？ 3)產(chǎn)品的最高位置精度是多少？ 零件圖中兩孔尺寸均未標注尺寸精度和位置精度，粗糙度也無要求，設(shè)計時一般按 IT14 及選取公差值。普通沖裁的沖孔精度一般在 IT11 到 IT12 級一下，所以精度能夠保證。 (3)沖裁件材料的性能 分析產(chǎn)品的材料是否滿足以下要求 。 1)技術(shù)要求：材料性能是否滿足使用要求，是否適應(yīng)工作環(huán)境 2)沖壓工藝要求： 材料的沖壓性能如何，表面質(zhì)量怎樣，材料的厚度公差是否符合國家標準。 08 鋼利用設(shè)計手冊查出其抗剪強度 ? 為 195MPa，抗拉強度 b? 為 325MPa， 具有良好的沖壓性能 ，滿足沖壓工藝要求。 沖壓加工的經(jīng)濟性分析 (1)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)， 年產(chǎn)量： 500000 件，屬于大批量生產(chǎn)。 (2)經(jīng)濟性，沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 材料利用率高，操作 簡單，生產(chǎn)率高等諸多優(yōu)點而被廣泛使用，由于模具制造成本高，沖壓加工的單件成本主要取決于生產(chǎn)批量的大小，它對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用 。批量越大，產(chǎn)品的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯了，所以要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，進行沖壓加工的經(jīng)濟性分析，此零件精度要求低，生產(chǎn)批量大！所以采用導(dǎo)向簡單沖裁模進行沖壓。就能保證 產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足生產(chǎn)率要求還能降低模具制造難度，降低生產(chǎn)成本 。 通過工藝分析，如果發(fā)現(xiàn)沖裁件的工藝 性差，應(yīng)在不影響其使用性能的條件下對零件的形狀和尺寸作必要的，合理的修改，或說明在設(shè)計時，如何注意容易產(chǎn)生的問 11 題。 良好的沖壓性能表現(xiàn)在材料消耗少，沖壓式時不必要采用特殊的控制手段，工藝過程簡單，模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命較長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作方便等！ 調(diào)研生產(chǎn)狀況 (1)了解沖裁模具生產(chǎn)狀況 ； 1） 了解模具零件的加工工藝方法 毛坯 配備方法 機械加工方法 熱處理方法 2） 模具裝配工藝過程 3） 模具的潤滑，維修 ，保養(yǎng)狀況 4） 熟悉結(jié)合生產(chǎn)實際的模具設(shè)計思路及步驟 （ 2） 熟悉模具使用狀況 了解企業(yè)現(xiàn)有的壓力機的型號規(guī)格 了解現(xiàn)有模具種類，特點 熟悉制件生產(chǎn)的工藝流程 1） 毛坯原料 ； 2） 制件加工的工藝流程 。 收集設(shè)計資料 現(xiàn)有的設(shè)計手冊 目前最新技術(shù)資料，文獻 后支架總體方案的確定 在調(diào)查研究，收集資料及工藝分析的基礎(chǔ)上，開始進行總體方案的擬定，此階段是設(shè)計的關(guān)鍵，是創(chuàng)造性的工作 要充分發(fā)揮自己的聰明才智，和創(chuàng)造精神，設(shè)計一個既切實可行又具有一定先進行的合理方案。 確定工藝方案，主要是確定模具類型包括確 定沖壓工序數(shù)，工序的組合和工序順序等。應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量，尺寸精度的高低尺寸大小，形狀的復(fù)雜程度，材料的厚薄，沖模制造的條件與沖壓設(shè)備條件等多方面因素，擬定多種沖壓工藝，然后選出一種最佳的方案 。 沖壓工序性質(zhì)和工序次數(shù)的選擇 （ 1） 落料 12 （ 2） 沖兩個孔 （ 3） 兩個 R8 的彎曲 （ 4） 兩個 R5 的彎曲 （ 5） 一個 R20 的彎曲 （ 6） 一個 R10 的彎曲 工序組合及其方案 方案一： （ 1）落料 （ 2）沖兩 個孔 （ 3）彎曲工序中的（ c）、 (d) （ 4）彎曲工序中的 (e)、 (f) 方案二： （ 1）落料和沖零件上所有的孔 （ 2）彎曲工序中的（ c）、 (d) （ 3）彎曲工序中的 (e)、 (f) 方案三： （ 1）落料和沖零件上所有的孔 （ 2）彎曲工序中的 (c)、 (d)、 (e) 、 (f) （ 3）彎曲工序中的 (f)、 (g) 對以上三種方案進行比較： 方案一：從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面考慮，將落料和沖孔放在兩套模具上沖壓，有利于降低沖裁力和提高模具壽命，同時模具結(jié)構(gòu)比較簡單，操作方便。彎曲放在兩套模具上彎曲，最后一道為手動彎曲，彎曲模具結(jié)構(gòu)簡單。但是該方案，工序較多，且沖孔時不利于定位，操作時 間較長，影響零件精度。 方案二：落料和沖孔采用復(fù)合模組合沖壓，節(jié)省了工序和設(shè)備，可以提高生產(chǎn)效率，但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。彎曲模具結(jié)構(gòu)簡單，但是先彎曲加強筋不利于最后一步的普通的彎曲，且回彈難以控制，尺寸和形狀不精確，表面擦傷嚴重。 方案三：落料和沖孔采用復(fù)合模組合沖壓，所有彎曲由一 次彎曲成形，節(jié)省了工序和設(shè)備，可以提高生產(chǎn)效率，零件精度得到保證，但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 通過以上的方案分析，可以看出，在一定的生產(chǎn)批量條件下，選用方案三是比較合理的。因此，確定方案三為最佳工藝方案。 13 3 落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計 落 料沖孔模具類型設(shè)計 一般沖孔模具可以采用以下三種方案 方案一：采用無導(dǎo)向簡單沖裁模具 方案二：采用導(dǎo)板導(dǎo)向簡單沖裁模具 方案三 ： 采用導(dǎo)柱導(dǎo)向的簡單沖裁模具 分析論證： 方案一：無導(dǎo)向簡單沖裁模具結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，模具制造容易，成本低，但沖模在使用安裝時麻煩，需要調(diào)試間隙的均勻性，沖裁精度低且模具壽命低。它適合用于精度要求低，形狀簡單，批量小或試制沖裁件 。 方案二：導(dǎo)板導(dǎo)向簡單沖裁模具，比無導(dǎo)向簡單沖裁模具高，使用壽命長，但模具制造較復(fù)雜，沖裁時視線不好，不適合單個毛坯的送料沖裁 。 方案三：到主導(dǎo)型沖 裁模導(dǎo)向準確，可靠，能保證沖裁間隙均勻，穩(wěn)定，因此沖裁精 度比導(dǎo)板模高，使用壽命長，但比前兩種成本高。 由于后支架屬于批量大，精度高，故采用導(dǎo)柱導(dǎo)向簡單沖裁模才能滿足工藝要求 。 毛坯尺寸的計算 沖裁件的厚度 t= 最小半徑 r=5mm 故 r 中性層內(nèi)移系數(shù) x R=5mm 時 r/t= x = R=8mm 時 r/t= x = 圓角區(qū)的展開長度： ()180A r xt ???? 式中： A— 圓角區(qū)的展開長度 (mm)； α — 彎曲圓角區(qū)的中心角 (度 )； x— 中性層系數(shù)； t— 板料厚度 (mm)。 根據(jù)公式可得： 8 5 8 . 3 9( 8 0 . 3 9 3 . 5 ) 9 . 5 5180RA ? ?? ? ? ? 5 5 8 . 3 9( 5 0 . 3 6 3 . 5 ) 6 . 3 9180RA ? ?? ? ? ? 2 9 2 5 2 8 15. 41 31. 53 2 126 .35zL ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? R=20mm 時 r/t= x = R=10mm 時 r/t= x = 14 20 2 6 . 5 7( 2 0 0 . 4 6 3 . 5 ) 9 . 9 4180RA ? ?? ? ? ? 10 6 3 . 4 3(1 0 0 . 4 3 . 5 ) 1 2 . 6 4 5180RA ? ?? ? ? ? 6 8 .2 8 9 .9 4 4 7 .2 4 1 2 .6 4 5 2 3 .8 2 1 6 1 .9 2 5zl ? ? ? ? ? ? 最后得出如下圖所示的彎曲前毛坯的形狀和尺寸： 圖 31毛坯的形狀和尺寸 壓力中心的確定 壓力中心就是指這副沖模各個沖壓部分的沖壓力的合力作用點。應(yīng)盡可能通過模具中心并與壓力機滑塊中心重合，以避免偏心載荷使模具歪斜而引起凸凹模間隙不均，從而加速壓 力機導(dǎo)軌和模具的導(dǎo)向部分及凸凹模刃口的磨損。因此設(shè)計沖裁模時，確定壓力中心是非常重要的。 由于本次設(shè)計的零件形狀不規(guī)則，計算壓力中心較為繁瑣，所以本次設(shè)計采用的是用 AutoCAD2020 中的面域功能確定的 。 確定排樣方式和