【文章內(nèi)容簡介】 坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單 一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達(dá)到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合、級進和復(fù)合 級進三種組合方式。 復(fù)合沖壓 ——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進沖壓 ——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合 級進 ——在一副沖模上包含復(fù)合和級進兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很 多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，第一章 緒論 4 都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 (1)沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元（ FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范 圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá) 25mm，精度可達(dá) IT16~17 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無 模多點成形設(shè)備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 (2)沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 在沖模的設(shè)計制造上 ,目前正朝著以下兩方面發(fā)展 :一方面 ,為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自 動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具 CAD/CAM 技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。 精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前， 50 個工位以上的級進模進距精度可達(dá)到 2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達(dá)到國際水平的精度達(dá) 2 ~5 微米，進距精度 2~3 微米，總壽命達(dá) 1 億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周 期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不 但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為 15000~40000r/min） ,加工精度一般可達(dá) 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra≤ 1 微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高 3 攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（ 60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的 EDSCAN8E 電火花銑削加工機床，配置有電極損耗 自動補償系統(tǒng)、 CAD/CAM 集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動化程度已達(dá)到無人看管運行的程度，目前切割速度已達(dá)到 300mm /min,加工精度可達(dá) 177。 微米，表面粗糙度達(dá) Ra=01~ 微米 。 精度磨削及拋光已開始使用 數(shù)控成形磨床、數(shù)控第一章 緒論 6 光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動拋光等先進設(shè) 備和技術(shù) 。模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展 ,現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外 ,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（ RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用 RPM 技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“ MRPMSⅡ 型多功能快速原型制造系統(tǒng) ” 是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造 SSM 和熔融擠壓成形 MEM）的系 統(tǒng)，它基于 “模塊化技術(shù)集成 ”之概念而設(shè)計和制造，具有較好的價格性能比。一 汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。 (3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛 紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達(dá) 97%；公稱壓力為 250KN 的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 20xx 次 /min 以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的20xxKN“沖壓中心 ” 采用 CNC 控制，只需 5min 時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金屬板材加工中心，在相 同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的 4~10 倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、 CNC 萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（ FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（ FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。 FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn) 24 小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。 (4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本， 提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá) 70%~80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求， 主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在 40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī) 模化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。 第二章 工藝性分析 8 第二章 工藝性分析 材料分析 牌號： 08 鋼 標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 699 ●化學(xué)成份： C: %% iS ： % % Mn:%% ● 力學(xué)性能： σ b =325MPa s? a195MP? ● 特性和用途： 這種鋼強度不大，而塑性和韌性高，有良好的沖壓，拉延和彎曲性能，焊接性好。可作塑性好的零件，如管子，墊片；心部強度要求不高的滲碳和氰化零件，如套筒，短軸，離合器盤。 查《機械設(shè)計手冊單行本 ? 常用工程材料 》 P312，表 317，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能。 分析零件圖 產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)。圖 21 所示為 工件 。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 21 工件圖 圖 22 毛坯圖 、沖壓加工的經(jīng)濟性分析 所謂經(jīng)濟性，就是以最少的耗費取得最大的經(jīng)濟效果。沖壓生產(chǎn)中，在保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量、品種計劃的前提下，產(chǎn)品成本越低，則企業(yè)的經(jīng)濟效益就越大。進行經(jīng)濟性分析首先要研究產(chǎn)品成本所包含的內(nèi)容，需要對沖壓件的加工方法、工藝制定提出不同的方案，進行分析比較后，選擇物質(zhì)消耗盡量少就能生產(chǎn)出合格零件，滿足用戶需要的最佳方案并加以實施。 沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其生產(chǎn)效率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。由于一套模具的費用很高，生產(chǎn)批量的大小對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性的作用。批量越大， 沖壓加工的單件成本就越低。反之，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯。對于這種零件，由于是大批量第二章 工藝性分析 10 生產(chǎn)，故而采用沖壓加工生產(chǎn)能夠減少單件產(chǎn)品的成本，可以取得很好的經(jīng)濟效益。 、沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性分析是指該零件在沖壓加工中的難易程度 ， 即分析沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理可靠、便于加工 ,并從幾種可行的加工方案中選出最經(jīng)濟、最合理的方案。沖壓件多數(shù)靠模具大批量生產(chǎn) ,工藝性的好壞直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。實踐中也經(jīng)常遇到很多沖壓件 ,在保證裝配關(guān)系和質(zhì)量的前提下 ,零件尺寸或裝配結(jié)構(gòu)稍加改變 ,就能為企 業(yè)創(chuàng)造出較大的效益。 在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，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、方便等。