【正文】 孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)與計(jì)算沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展?fàn)顩r，以及未來我國的模具行業(yè)做出調(diào)整后，將呈現(xiàn)出十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模具的比例將不斷提高；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦。從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。 沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對(duì)象來稱呼的一些種類。 發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。 NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。但總體上和國外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。 且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。國家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒論 中國沖壓模具現(xiàn)狀根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。表面粗糙度達(dá)到Ra≦，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及spaceE，以色列公司的Cimatron，還引進(jìn)了AutoCAD、CATIA等軟件及法國MartaDaravision公司用于汽車及覆蓋件模具的EuclidIS等專用軟件。DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。 有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 可分為產(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)兩個(gè)方面來研究。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模。 高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。 為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。 對(duì)于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。這就是我國模具行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀. 尺寸和性能的零件。板材沖壓具有下列特點(diǎn)：（1） 材料利用率高。（3） 沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性好。（5） 生產(chǎn)率高，操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。沖壓工藝在汽車，電機(jī)，儀器等各種民用輕工產(chǎn)品以及航空和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 圖21 汽車備輪架加固板零件圖零件外形對(duì)稱，無尖角、凹陷或其他形狀突變，系典型的板料沖壓件。的八個(gè)小孔和兩個(gè)腰圓孔分別均布在零件的三個(gè)平面上，孔距有位置要求，但孔徑無公差配合。 通過工藝分析，可以看出該零件為普通的厚板彎曲件，尺寸精度要求不高，主要是輪廓成形問題，又屬大量生產(chǎn)，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。 21上式中 圓角半徑；板料厚度。 為直邊尺寸，由圖23可知: 22 24 沖壓工序性質(zhì)和工藝方案的選擇沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù)有：（a） 落料；（b） 沖孔6個(gè)；（c）沖底部孔2個(gè)；（d）沖孔；（e） 沖2個(gè)腰圓孔；（f）首次彎曲成形；（g）二次彎曲成形。方案一：落料——首次彎曲——二次彎曲——沖孔。方案三：沖孔，落料（連續(xù)模）——首次彎曲——二次彎曲。對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較，可以看出：方案一：全部沖孔工序安排在彎曲成形后進(jìn)行，缺點(diǎn)是成形后沖孔，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刃磨和修理比較困難，上、下料操作也不方便。方案三：從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面考慮，將落料和零件上的孔組合在三套模具上沖壓，有利于降低沖裁力和提高模具壽命，同時(shí)模具結(jié)構(gòu)比較簡單，操作也較方便。方案四：落料和零件上的孔采用復(fù)合模組合沖壓，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了工序和設(shè)備，而且有利于降低零件的生產(chǎn)成本，可以提高生產(chǎn)效率。 確定排樣方式和計(jì)算材料利用率沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣排樣合理就能降低材料消耗。排樣的合理與否將影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用、模具結(jié)構(gòu)與壽命、生產(chǎn)率、沖裁質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。利用率用下式來衡量： 28M成一個(gè)成品的重量，kg H一個(gè)零件的消耗定額,kg。n原材料上排樣所得零件的數(shù)量，個(gè)確定條料的利用率[6]：（）工件的有效面積：S0=255500mm2條料的寬度：B=365mm 搭邊值a=4mm,a1=5mm 確定排樣方式圖23的毛坯形狀和尺寸較大，為便于手工送料，選用單排沖壓。由表查得沿送料進(jìn)方向的搭邊，側(cè)向搭邊，因此，三種單排樣方式產(chǎn)材料利用率分別為64％、64％和70％。為此，本設(shè)計(jì)選用第二種排樣方法。 沖裁件的工藝性是否合理對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具的壽命和生產(chǎn)率有很大影響。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，它直