【文章內(nèi)容簡介】 中的中低檔模具 ,因此技術(shù)含 量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率 ,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn) ,而技術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率 。二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多 ,具有一定的竟爭力 ,因此其在國際市場前景看好 ,2021 年沖壓模具出口達到 億美元 ,比 2021 年增長 %就可說明這一點 。三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢 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，但許多方面與業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低 CAD／CAE／ CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。 模具技術(shù)的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、 “價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項： （１）全面推廣 CAD／ CAM／ CAM 技術(shù) 模具 CAD／ CAM／ CAE 技術(shù)是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD／ CAM／ CAE 技術(shù)的條件已基本成熟。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使 CAD／ CAM／ CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 （２）高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。 （３）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控 銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。 （４）電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控 7 銑一樣），因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。 （５）提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到３０％左右。國外發(fā)達國家一般為８０ ％左右。 （６）優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積（ TiN、 TiC 等）、等離子噴涂等技術(shù)。 （７）模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。 （８）模具自動加工系統(tǒng)的 發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)第 二 章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定 8 第二章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應性 ,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸 、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。 材料分析、工藝性 汽車支架材料為 H62，查文獻 [1] ： P3196 表 3214 有色金屬，該材料為黃銅，其銅的含量為百分數(shù)是 %～ ％，抗拉強度σ b=290Mpa，延伸率不小于 35％，具有良好的力學性能，用于各種深引伸和彎拆制受力零件。 沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀應盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設計成少、無廢料排樣的形 狀，以減少廢料，矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工。該工件結(jié)構(gòu)簡單，也無復雜形狀的曲線。 沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴禁尖角如圖 21。除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時，都應有適當?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。該工件直線連接處是直角，并非圓角。故在此擬采用鑲拼模結(jié)構(gòu)，以利于模具制造和提 高壽命。 沖裁件凸出或凹進的部分不能太窄，盡可能避免 9 過長的懸臂和窄槽，如圖 22 所示。最小寬度 b 一般不小于 ，若沖裁材料為高碳鋼，b≥ 2t, max 5Lb? ，當材料厚度 t1mm 時，按 1mm 計算。該工件凸出部分的寬度為 7mm和 。最小寬度 b=()mm=≥ = =。滿足條件。 圖 22 沖裁件凸出的懸臂和凹槽 沖裁件的孔徑因受沖孔凸模和剛度的現(xiàn)在，不宜太小，否則容易折斷和壓彎，沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學性能，凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。該沖裁件的孔徑d=≥ = =，查文 獻 [2]： P75 表 218，用無保護套凸模沖孔。 沖孔件上孔與孔、孔與邊緣間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔邊距?。簩A孔為（ 1～ ） t。對矩形孔為（ ～2） t，如圖 23。該工件所需沖的 4 個孔中上面 2 孔的孔邊距為 ，大于（ 1～ ）t=～ ，下面兩孔的空邊距為 ，同樣大于 ～ 。上面一對孔的孔間距為 ，遠大于文獻 [2]P76 表 提供的最小孔間距 = =，下面一 對孔的孔間距為 31mm，也滿足條件。 第 二 章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定 10 圖 23 最小孔邊距離的確定 表 21最小孔間距 孔 形 圓 孔 方 孔 厚料 t（ mm） 最小孔距（ mm） 2t 2t 在彎曲件或拉深件上沖孔時，為避免凸模受水平推力而折斷，孔壁與工件直壁之間應保持一定距離，如圖 24 示使 L≥ R+。 圖 24 彎曲件或拉深件沖孔位置 表 22 沖裁件孔中心距公差 （ mm） 材料厚度 t 普通沖孔公差 高級沖孔公差 孔距中心尺寸 ≤ 50 50~150 150~300 ≤ 50 50~150 150~300 ≤ 1 177。 177。 177。 177。 177。 177。 1~2 177。 177。 177。 177。 177。 177。 2~4 177。 177。 177。 177。 177。 177。 4~6 177。 177。 177。 177。 177。 177。 上表引自文獻 [2]P77 表 222。沖裁件的精度要求，應在經(jīng)濟精度的范圍內(nèi)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于 IT11 級，沖孔件比落料件高一級。沖裁外形與內(nèi)孔尺寸工差有一定的要求。查文獻 [2]P76 表 211：落料外形公差為 ，內(nèi)孔公差為 ，該工件并無外形和內(nèi)孔公差，故普通沖裁應該能滿足要求。由表 22 查 得：沖裁件能獲得的孔中心距的公差為177。 ，該工件要求的孔心距的公差為177。 。因此該要求普通沖裁可以滿足。另外，沖裁件的斷面的表面粗糙度和容許的毛刺高度都沒有具體要求。 11 沖裁件的尺寸基準應盡可能和制模具時的定位基準重合，以避免產(chǎn)生基準不重合誤差?？孜怀叽缁鶞蕬M量選擇在沖裁過程中始終不參加變形的面上，切不要與參加變形 的部位聯(lián)系起來。如圖， a)圖尺寸不合理，圖 b)的標注，兩孔的孔心距才不會受磨損的影響，比較合理。本次設計的工件圖標注符合這點要求，所以尺寸基準合理。 沖裁件經(jīng)濟性分析 所謂經(jīng)濟性，就是以盡可能少的生產(chǎn)消費獲得盡可能大的經(jīng)濟效益，在進行沖壓工藝設計時，應該運用經(jīng)濟分析的方法找到降低成本，取得優(yōu)異經(jīng)濟效果的工藝途徑。沖裁件的制造成本 C 總＝Ｃ材＋Ｃ工＋Ｃ模 式中 C 材：材料費； C 工∶加工費 (工人工資、設備折舊費、管理費等 )； C 模：模具費。 上述成本中，模具費、設備折舊費一般與產(chǎn)量無關(guān)，加工費中的工人工資和其它經(jīng)費只要在一定時間內(nèi)，基本上也是不變的，因此，叫做固定費用 。 而材料費、外購件費等，將隨生產(chǎn)量大小而變化，屬可變費用。 這樣，產(chǎn)品 制造成本由固定費用和可變費用兩部分組成。設法降低固定費用或可變費用，都能使成本降低、利潤增加并積累資金。 本設計所用的工件材料是 10 鋼 ,屬于常見鋼種 ,價格便宜。由此，可變費用將得到有效降低。 結(jié)論：沖裁件的經(jīng)濟性比較好。 工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應在工藝分析的基礎上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個較為合理的方案。 沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復合沖裁 和級進沖裁。 復合沖裁是在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的第 二 章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定 12 工序；級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序，排列成一定順序，組成級進模，在壓力機的一次行程中，模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可完成一個沖裁件。該工件包括落料、沖孔、拆彎三個基本工序，可以有以下五種工藝方案： 方案一：先落料、再沖孔、后拆彎。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：先落料、再沖孔、后拆彎復合沖壓。采用正裝復合模生產(chǎn)。 方案三：先落料、再沖孔、后拆彎復合沖壓。采用倒裝復合模生產(chǎn)。 方案 四：先落料、再沖孔、后拆彎級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案五：先沖孔、再落料、后拆彎級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序、三副模具才能完成，成品率低，浪費了人力、物力、財力，勞動強度大，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。 方案二采用正裝復合模具生產(chǎn)，適合大批量生產(chǎn)。制件質(zhì)量由于壓料沖裁同時得到校平，制件平正不彎曲，且有較好的剪切斷面，但是，制件相對位置精度低。 方案三采用倒裝復合模生產(chǎn)，與方案二相比，倒裝復合模具把凸凹模放在下模，雖然模具結(jié)構(gòu)較方案二簡單，可沖工件的孔邊距也較大，工人清掃廢料是不 安全，而且工件的精度性較方案五差。 方案四采用落沖孔、拆彎級進模具生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度高，先落料后沖孔，但是不能保證零件的相對位置精度。 方案五 采用 沖孔、落料、拆彎 級進模沖壓 模具生產(chǎn) 提高生產(chǎn)率、降低成本、提高質(zhì)量和實現(xiàn)沖壓自動化等方面有著非?，F(xiàn)實的意義．它可以對各種沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深、成形等加工。對一些形狀特別復雜，或者孔邊距較小的沖壓件，若采用單工序?；驈秃夏_制有困難時，則可用級進模對沖壓件采取分段的方法逐步?jīng)_出。在現(xiàn)代沖壓技術(shù)中，發(fā)展級進模占有重要地位，特別是對大批量生產(chǎn)的沖壓件 尤其應當采用多工位的級進模 適合于 復雜沖壓件的大批量生產(chǎn) 通過上述五種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案五為佳。 13 第三章 排樣圖的設計及材料利用率的計算 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料利用率。要提高材料利 用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況。如圖 31 所示。 圖 31 廢料種類 1料頭（搭邊） 2側(cè)搭邊 3搭邊 4結(jié)構(gòu)廢料 1． 結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié)構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。 2． 工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。 因此，提高材料利用率要從減少工藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。 根據(jù) 材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： （一）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖 32a 所示。 第 三 章 排樣圖的