【文章內(nèi)容簡介】 他零件等。應(yīng)該指出，不是所有的沖模都必須具備上述 6 中零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少 的。 沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、 精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā) 展。為適應(yīng)市場變化，隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計與制造技 術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向以計算機輔助設(shè)計（ CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設(shè)計與制造（ CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。 沖壓成型理論及沖壓工藝 加強冷沖壓變形基礎(chǔ)理論的研究，以提供更加準(zhǔn)確、實用、方便的計算方法，正確 地確定沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決冷沖壓變形中出現(xiàn)的各種 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 實際問題，進(jìn)一步提高沖壓件的質(zhì)量。 研究和推廣采用新工藝，如精沖工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性 成形工藝以及其它高效率、經(jīng)濟(jì)成形工藝等，進(jìn)一步提高冷沖壓技術(shù)水平。 值得特別指出的是，隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)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)，即利用有限元等數(shù)值分析方法 模擬金屬的塑性成形過程，通過分析數(shù)值技術(shù)結(jié)果，幫助設(shè)計人員實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。 模具先進(jìn)制造工藝及設(shè)備 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、 信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合，對其實施 改造，形成先進(jìn)制造技術(shù)。模具先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在如下方面： 普通銑削加工采用低的進(jìn)給速度和大的切削參數(shù)，而高速銑削加工則采用高的進(jìn)給 速度和小的切削參數(shù)，高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點： （ 1） 高效高速銑削的主軸 轉(zhuǎn)速一般為 15000r/min ～ 40000r/min ， 最高可達(dá) 100000r/min 。在切削鋼時，其切削速度約為 400m/min ，比傳統(tǒng)的銑削加工高 5～ 10 倍； 在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法 (傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等 )相比其效率提高4～ 5 倍。 （ 2）高精度高速銑削加工精度一般為 10μm，有的精度還要高。 （ 3）高的表面質(zhì)量由于高速銑削時工件溫升?。s為 3176。C），故表面沒有變質(zhì)層及 微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度 Ra 小于 1μm，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。 （ 4）可加工高硬材料可銑削 50～ 54HRC 的鋼材，銑削的最高硬度可達(dá) 60HRC。 鑒于高速加工具備上述優(yōu)點，所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應(yīng)用，并逐步 替代部分磨削加工和電加工。 第 1 章 緒論 4 電火花銑削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術(shù)的重大發(fā)展，這是一 種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術(shù)。像數(shù)控銑削加工一樣，電火花銑削加工 采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對工件進(jìn)行二維或三維輪廓加工，無需制造復(fù)雜、昂貴的成型 電極。日本三菱公司最近推出的 EDSCAN8E 電火花創(chuàng)成加工機床，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 火花創(chuàng)成加工機床的水平。 目前，數(shù)控慢走絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能相當(dāng)完善，自動化程度已達(dá) 到無人看管運行的程度。最大切割速度已達(dá) 300mm2/min，加工精度可達(dá)到 177。，加 工表面粗糙度 ～ 。直徑 ～ 細(xì)絲線切割技術(shù)的開發(fā)，可實現(xiàn)凹凸模的一次切割完成，并可進(jìn)行 的窄槽及半徑 內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術(shù)已能進(jìn)行 30176。 以上錐度的精密加工。 磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加 工中廣泛應(yīng)用。目前，精密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控 連續(xù)軌跡座標(biāo)磨床及自動拋光機等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，必然導(dǎo)致模具零件形狀的復(fù)雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應(yīng) 模具的生產(chǎn)?，F(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標(biāo)數(shù)控測量機進(jìn)行模具零件的幾何量的測量， 模具加工過程的檢測手段也取得了很大進(jìn)展。三坐標(biāo)數(shù)控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(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施以及 簡便的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。 模具先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)制模技術(shù)模具質(zhì)量依賴于人為因素，不易控制 的狀況，使得模具質(zhì)量依賴于物化因素，整體水平容易控制，模具再現(xiàn)能力強。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 模具新材料及熱、表面處理 隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對模具質(zhì)量和壽命要求越來越高。而提高模具質(zhì)量和壽命最 有效的辦法就是開發(fā)和應(yīng)用模具新材料及熱、表處理新工藝 ,不斷提高使用性能 ,改善加 工性能。 沖壓模具使用的材料屬于冷作 模具鋼，是應(yīng)用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。 主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼 D2（相 當(dāng)于我國 Cr12MoV）性能基礎(chǔ)上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度， 突出提高模具的韌性。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的 DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的， 以適應(yīng)高速、自動化、大批量生產(chǎn)而開發(fā)的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13， 5 等。 、表處理新工藝 為了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須采用熱、表處理新技術(shù)，尤 其是表面處理新技術(shù)。除人們熟悉的鍍硬鉻、氮化等表面硬化處理方法外，近年來模具 表面性能強化技術(shù)發(fā)展很快，實際應(yīng)用效果很好。其中，化學(xué)氣相沉積 （ CVD） 、物理 氣相沉積（ PVD）以及鹽浴滲金屬（ TD）的方法是幾種發(fā)展較快，應(yīng)用最廣的表面涂 覆硬化處理的新技術(shù)。它們對提高模具壽命和減少模具昂貴材料的消耗，有著十分重要 的意義。 模具 CAD/CAM 技術(shù) 計算機技術(shù)、機械設(shè)計與制造技術(shù)的迅速發(fā)展和有機結(jié)合，形成了計算機輔助設(shè)計 與 計算機輔助制造（ CAD/CAM）這一新型技術(shù)。 CAD/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工 程，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計 算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。模具 CAD/CAM 第 1 章 緒論 6 能顯著縮短模具設(shè)計及制造周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為人們的共識。 隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎(chǔ)、基于并 行工程（ CE）的模具 CAD/CAM 技術(shù)正成為發(fā)展方向，它能實現(xiàn)面向制造和裝配的設(shè) 計，實現(xiàn)成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，使設(shè)計、制造一體化。 我國模具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 目前，我國沖壓技術(shù)與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓 基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá) 國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先 進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。 近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成 分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速 發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企 業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的 模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn) 品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之 一。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重 要動力。一些國內(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、 EuclidIS 等國際通用軟件，個別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、 CFlow、 DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。 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 構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢 獻(xiàn)。 例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨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)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學(xué)模具 CAD 國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 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá) 國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工 設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低； CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。 第 2 章 零件經(jīng)濟(jì)性、工藝性分析 8 第 2 章零件經(jīng)濟(jì)性、工藝性分析 沖裁件的形狀和尺寸 沖裁件的形狀尺寸如圖 所示： 圖 工件圖 由圖可知，軸用彈性擋圈關(guān)于 X 軸上下對稱，有直線和圓弧組成。通過查公差等級表可知沖壓件內(nèi)孔尺寸 ? 0:，精度等級為 IT8 級，偏心距 0:，精度等級為 IT10 級，其他未標(biāo)注公差尺寸屬于自由尺寸，按 IT14級確定公差，一般沖壓均能滿足精度要求，經(jīng)查公差表各尺公差為： 19。 mm， 11177。， 30:， ?:， 。 mm， R20。 mm， R1。 mm， ?。 mm， 177。 沖裁件的材料 根據(jù)生產(chǎn)實際要求軸用彈性擋圈的材料應(yīng)為 65Mn ， 65Mn 的標(biāo)準(zhǔn)含量： 碳 ，硅 ， 錳 ，磷 ，硫 ，鎳 ，鉻 。 65mn 硬度： 65Mn 鋼一般采用等溫淬火的較多，等溫后硬度有兩個級別： 40－ 45HRC 和 43－ 50HRC，前者適用于彈簧片等大變形零件，后者適用于比較厚的棘爪，卡抓之類小變形零件。小工件用用鹽浴爐加熱，快速油淬火，硬度可以達(dá)到 5562HRC。 65Mn 鋼性能： 65Mn 鋼具有較高的硬度，淬透性好，脫碳傾向少，價格低廉，切削性好等優(yōu)點，但它有過熱敏感性，易產(chǎn)生淬火裂紋，并有回火脆性， 65Mn 鋼用途廣泛，主要生產(chǎn)成鋼絲，鋼帶、用于制造各種截面較少的扁，圓彈簧，板簧和彈簧片等。 65Mn 鋼在汽車業(yè)，電子業(yè)，火車等交通運輸工具用量很大。它可制造圓鋸片，用以高速切削各類型鋼，鋼管和鋼筋。 綜上所述，優(yōu)質(zhì)碳素鋼 65Mn 具有良好的沖裁性能，適合沖裁。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 3 章沖裁方案的擬定 在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根 據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先應(yīng)該考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。沖裁工序一般容易確定，關(guān)鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工序的順序。 沖裁工序的組合 沖裁工序的組合方式可分為單工序沖裁，復(fù)合工序沖裁和級進(jìn)沖裁。所使用的模具對應(yīng)為單工序模具、復(fù)合模具、級進(jìn)模具。 一般組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)效率高，加工的精度等級高。沖裁工序的組合方式可根據(jù)下列因素確定： （ 1）根據(jù)生產(chǎn)批量來確定，一般來說小批量和試制生產(chǎn)采用單工序模，中、大批量生產(chǎn)采用復(fù)合模具 或者級進(jìn)模具，生產(chǎn)批量與模具類型有著密切關(guān)系 （ 2）根據(jù)沖裁件的尺寸和精度等級來確定，復(fù)合沖裁得到的沖裁件尺寸精度等級高，避免了多次單工序沖裁的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料，沖裁件比較平整。級進(jìn)沖模精度等級低。 （ 3）根據(jù)對沖裁件的尺寸形狀的適應(yīng)性來確定，沖裁件的尺寸比較小時，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，常采用復(fù)合沖裁或者級進(jìn)沖裁。對于尺寸中等的沖裁件，由于制造多副模具的費用比復(fù)合模具昂貴，則采用復(fù)合沖裁；當(dāng)沖裁件上的孔與孔之間的距離過小，不宜采用復(fù)合沖裁或者單工序沖裁，宜采用級進(jìn)沖裁。所 以級進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁的大，但級進(jìn)沖裁受壓力機工作臺面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁件尺寸不宜過大。 （ 4）根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本高低來確定。對于復(fù)雜形狀的沖裁件來說采用復(fù)合沖裁比采用級進(jìn)較為適宜，因為模具制造安裝調(diào)整比較容易，且成本較低。 （ 5）根據(jù)操作是否方便與安全來確定。復(fù)合沖裁件活清除廢料工作安全性第 3 章 沖裁方案的擬定 10 較差級進(jìn)沖裁較安全。 綜上所述，對于一個沖裁件，可以得出多種工藝方案。必須對這些工藝方案進(jìn)行比較