【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 密沖壓工藝、軟模成 形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)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(kuò)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(jí)；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚?工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)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(duì)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(wú)模多點(diǎn)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(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變 變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。 (2.)沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 .在沖模的設(shè)計(jì)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(dòng)、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(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)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(jiǎn)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(jí)進(jìn)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(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2 微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá) ~5 微米，進(jìn)距精度 2~3 微米，總壽命達(dá) 1 億次。 我國(guó)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(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)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(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)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(cè)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(shí)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(jiǎn)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(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ) 償系統(tǒng)、 CAD/CAM 集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)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(dòng)化程度已達(dá)到無(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到 300mm2 /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(kāi)始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù) 。模具加工過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展 ,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地 測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外 ,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（ RPM）與樹(shù)脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)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(guò)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(kāi)發(fā)研制的 “MRPMSⅡ 型多功能快速原型制造系統(tǒng) ”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)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(jì)和制造，具 有較好的價(jià)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(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形的樹(shù)脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。 (3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 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(dòng)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(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)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(dòng) 線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算 機(jī)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(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)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(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2021 次 /min 以上。在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的2021KN“沖壓中心 ”采用 CNC 控制，只需 5min 時(shí)間就可完成自動(dòng)換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金 屬板材加工中心，在相同的時(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的 4~10 倍，并能進(jìn)行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來(lái)，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)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(kāi)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(wú)需設(shè)計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、 CNC 萬(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)、國(guó)內(nèi)亦開(kāi)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(shì)。 FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)無(wú)人控制生產(chǎn)。同時(shí)，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?yàn)闆_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(shí)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(shí)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(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)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(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買(mǎi)，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(lái)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?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)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(kuò)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(wèn)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(jìn)一步提高 。 設(shè)計(jì)任務(wù) 、目的和要求 任務(wù) 完成所給工件的沖壓工藝設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)任務(wù)。提交模具的全套圖紙（總裝圖與非標(biāo)零件圖）和相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。完成與專業(yè)有關(guān)的外文文獻(xiàn)的翻譯工作。 目的 ① 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用沖壓工藝?yán)碚撝R(shí)，分析解決沖壓過(guò)程實(shí)際問(wèn)題的能力； ② 提高學(xué)生正確確定模具總體結(jié) 構(gòu)及設(shè)計(jì)模具各種機(jī)構(gòu)的能力； ③ 提高學(xué)生使用沖壓和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、正確迅速查找與選擇相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的能力，同時(shí)熟悉相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。 要求 ① 按時(shí)完成開(kāi)題報(bào)告，并按要求完成學(xué)校規(guī)定的與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的其它任務(wù)，接受檢查； ② 至少完整閱讀沖壓手冊(cè)一本； ③ 每周至少主動(dòng)與指導(dǎo)教師見(jiàn)一次面，報(bào)告設(shè)計(jì)進(jìn)度與問(wèn)題。 2 對(duì)零件的綜合分析 制件如圖 所示，材料為 08F 鋼 ，料厚 1mm，制件尺寸精度為 IT14 級(jí)，大批量 生產(chǎn) 。 圖 支架 零件圖 工藝分析 此零件的成型工藝包括 沖裁 、彎曲、切斷等工序 。一是采用單工序模，二是采用復(fù)合模，三是采用復(fù)合模。此零件為小件，大批量生產(chǎn)，采用單工序模雖然模具簡(jiǎn)單，但模具較多，所需設(shè)備也較多，生產(chǎn)效率低，采用復(fù)合模雖然可以減小單工序模中的一些缺點(diǎn)，但綜合仍不理想。級(jí)進(jìn)模適用于小件，大批量生產(chǎn)，雖然模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但對(duì)小件大批量生產(chǎn)的情況可以降低模具成本，提高生產(chǎn)率。故此零件采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 排樣方案 排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等。考慮到排樣的選擇原則： 沖裁小工件或某種工件需要窄帶料時(shí)，應(yīng)沿板料順長(zhǎng)方向進(jìn)行排樣，符合 材料規(guī)格及工藝要求。 沖裁彎曲毛坯時(shí)，應(yīng)考慮板料的軋制方向。 沖件在條料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率，沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單和操作的方便及安全等。 條料寬度的選擇與在板料的排樣應(yīng)考慮選用條料寬度較大而步距較小的方案，可將板料切成條料，并減少?zèng)_制時(shí)間。 在可能情況下，要求產(chǎn)品的設(shè)計(jì)修正產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以減少和消除設(shè)計(jì)廢料的形成，并有可能采取少無(wú)廢料方式。 結(jié)合以上分析，本零件成型的排樣圖如圖 所示 圖 第 1 工位：沖工藝孔，沖 3? mm 導(dǎo)正孔。 第 2 工位： 對(duì) B 區(qū)， C 區(qū)進(jìn)行沖裁。 第 3 工位：對(duì) D 區(qū)， E 區(qū)進(jìn)行沖裁 。 第 4 工位：對(duì) F 區(qū)進(jìn)行向下 90 度彎曲 。 第 5 工位： 對(duì) G 區(qū)進(jìn)行向上 90 度彎曲 。 第 6 工位：對(duì) H 區(qū)進(jìn)行沖裁。 第 7 工位：對(duì) I 區(qū)沖裁使零件與條料分離。 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 因制件材料較薄，為保證制件的平整度，采用彈性卸料裝置，它還可以對(duì)沖孔小凸模起導(dǎo)向和保護(hù)作用，為方便操作和取件，選用雙柱可傾壓力機(jī)，縱向送料，采用對(duì)角導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向模架，此為級(jí)進(jìn)模機(jī)構(gòu)。 工藝設(shè)計(jì) 毛坯尺寸計(jì)算 由于 毛坯有兩處彎曲，角度都為 90176。，其中一個(gè)彎曲半徑 r＞ ，另一個(gè) r＜ ， 所以應(yīng)該按照兩個(gè)公式來(lái)計(jì)算毛坯展開(kāi)尺寸 。當(dāng) r＞ 時(shí) 這類變薄不嚴(yán)重而且斷面畸變教輕，可以按應(yīng)變中性層長(zhǎng)度等于毛坯長(zhǎng)度的原則來(lái)計(jì)算，由文獻(xiàn) [1] ? ?0176。180 i i iiL r x tl ?? ? ??? π 當(dāng)零件的彎曲角為 176。90 時(shí)，則毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)度為 ? ?1 2 02L l l r x t?? ? ? ? 式中 x0 —應(yīng)變中性層位移系數(shù) 。 r —彎曲半徑（ mm） 。 t —料厚（ mm） 。 ｌ i —制件各直線段長(zhǎng)度（ i= 2 、 3； mm） 。 L—毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)度（ mm） 。 由文獻(xiàn) [1] 查表 得，當(dāng) r/t=2 時(shí)， 0x =，則由式 得 ， mmL )( ???????? ? 當(dāng) r＜ 時(shí)， L=∑l+ 所以有 L=++1= 所以 L=+= 確定搭邊 本模具采用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)送料，且自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)具有粗定位作用，但是定位不夠精確，由其控制的送料步距仍有 ～ 的誤差，所以需在模具上設(shè)置導(dǎo)正孔，實(shí)現(xiàn)對(duì)條料的精確定位。在該工件的上部有一個(gè)沖孔，為不規(guī)則圓形，不宜作為導(dǎo)正 孔?，F(xiàn)設(shè)計(jì)為在需沖孔的中間部位先沖一直徑為 3mm 孔作為導(dǎo)正孔，在第五個(gè)工位時(shí)再在導(dǎo)正孔的基礎(chǔ)上沖成所需型孔。設(shè)計(jì)如下：在第一工位沖出 3? 導(dǎo)正孔，在第二，第三，第四，第五工位設(shè)置導(dǎo)正銷。 確定條料寬度 條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時(shí)必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié) 構(gòu)分別進(jìn)行計(jì)算。 采用自動(dòng)送 料，無(wú)側(cè)壓 ，條料寬度按下式計(jì)算： B=(D+2a1+2△ +b0) 0?? 式中 D——沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸 b0——條料與導(dǎo)料板之間的間隙； a1——沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊； △——板料剪裁時(shí)的下偏差 由文獻(xiàn) [1]表 ，