【正文】 顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。預計這一技術將得到發(fā)展。結(jié)構調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結(jié)構的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構改進、多功能復合模具和復合加工及激光技術在模具設計制造上的應用、高速切削、超精 加工及拋光技術、信息化方向發(fā)展 [4]。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。 根 據(jù)“十一五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，“十 一五”期間模具產(chǎn)品發(fā)展重點主要有如下幾類： （ 1）汽車覆蓋件模具 沖壓模具占模具總量的 40%以上。尤其是為轎車配套的覆蓋件模具，要求更高，可以代表沖壓模具的水平。中高檔轎車覆蓋件模具主要依靠進口，已成為汽車發(fā)展的瓶頸，極大的影響著車型開發(fā)。這兩種模具，國內(nèi)已有相當基礎，并已引進了國外技術及設備，個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達到世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，供應總量不足，進口很多。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的塑封模，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出 模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當技術基礎并正在快速發(fā)展，但技術水平與國外仍有較大差距，總量供不應求，每年的進口額達幾億美元。這些產(chǎn)品不但國內(nèi)配套大量需要，出口前景也很好，應繼續(xù)大力發(fā)展。 （ 5）其他高技術含量的模具 8 占模具總量給 8%的壓鑄模具中，大型薄壁精密壓鑄技術含量高，難度大。子午線橡膠輪胎模具也是發(fā)展方向，其中活絡模技術難度最大。這些高技術含量的模具在“十一五”期間也 應重點發(fā)展 [3]。先進的壓力機只有配備先進的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。 用戶對壓力機速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進 了模具的發(fā)展。車身模具設計和制造約占汽車開發(fā)周期三之二的時間、成為汽車換型的主要制約因素。另外，網(wǎng)絡技術的廣泛應用提供了可靠的信息載體、實現(xiàn)了異地設計和異地制造。 （ 2）車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。但是級進組合沖模技術的應用受拉伸 深度、導向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度?較淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數(shù)零件應優(yōu)先 考慮在多工位壓力機上加工。汽車工業(yè)是資金密集、技術密集、人才密集、綜合性強、經(jīng)濟效益高的產(chǎn)業(yè)。汽車的研制、生產(chǎn)、銷售、營運，與國民經(jīng)濟許多部門都息息相關，對社會經(jīng)濟建設和科學技術發(fā)展起重要推動作用。從全球汽車產(chǎn)量排名表看． 2021 年的世界 10 大產(chǎn)車國分別是美國、日本、德國、法國、韓國、西班牙、加拿大、意大利、巴西和墨四哥，中國緊隨其后排在第 11 位。 目前我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅 速，對被稱為“汽車工業(yè)之母”的汽車模具業(yè)來說，無疑是一個利好消息。 目前，國內(nèi)汽車產(chǎn)品的小產(chǎn)和銷售呈現(xiàn)高速增長，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明， 2021 年汽車產(chǎn)量達到 440 萬輛．比 2021 年同比增長 35％，估計 2021 年末汽車年產(chǎn)量已達到 5507 輛，全年度上市的新車車型超過 50 款 [8]。制造款普通轎車就需要約 1000 多副沖壓模具， 200 多副內(nèi)飾件模具。 10 個千款就意味著至少有60000 多副模具需要加工。 中國汽車的發(fā)展特點是數(shù)量多、頻率快、新產(chǎn)品多，汽車 行業(yè)的這些發(fā)展特點為模幾工業(yè)的發(fā)展提出了高標準、嚴要求。汽車工業(yè)非常關注模具行業(yè)的發(fā)展，模具加工、模具工藝是材料成型的重要方式之一，與機械加工相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、生產(chǎn)性能好、小產(chǎn)效益高等眾多優(yōu)點。模具上業(yè)的發(fā)展、模具制造水平的高低反映一個國家的工業(yè)發(fā)展水平。日前國內(nèi)模具生產(chǎn)企業(yè)共有 20210 多家，從業(yè)人員 150 萬人，年產(chǎn)值 450 億元 [10]。國外模具工業(yè)在逐步轉(zhuǎn)向我國發(fā)展，以港資和臺資企業(yè)為代表的外資企業(yè)在不斷增加，其中更以臺資模具企業(yè)在國內(nèi)發(fā)展的比較快。國內(nèi)模具在出口的同 時 ，進口的外國模具也在不斷增加，尤其是高精度汽車大型覆蓋 件模具需大量進門。我國特殊鋼材消費大戶如：汽車工業(yè)、機械制造業(yè)以及電力行業(yè)尚有較大的發(fā)展空間，與美國、口奉相比還相差很遠 ，最近世界主要鋼鐵公司專家認為到 2021年小國汽車用鋼將增長 50％，達到 1800 萬噸 (含維修 )。 11 一個轎車車型的車身覆蓋件模具贊用平均按 2 億元人民幣計算，每年需要36 億元人民幣用轎車車身覆蓋件模具的購買。從模具技術發(fā)展來看，高精度、低成本、交貨朋垣足今后模具發(fā)展的一個趨勢，模具 的標準化加上和模具標準件的發(fā)展將會有力地促進中國汽車工業(yè)的發(fā) 展 [12]。 2） 對該零件加工工藝性進行分析，并初定加工方案與模具結(jié)構形式。 3） 對模具與零件參數(shù)進行工藝性計算、分析，確 定模具間隙、排樣形式與搭邊值、刃口尺寸以及模具沖裁力、壓力中心進行 計算。 5） 分析模具主要零部件尺寸精度與形位公差要求，根據(jù)現(xiàn)有加工方法，編制模具主要零件的加工方案，并填寫工藝流程卡。 零件材料為主動層為鎳，被動層為鎳鐵合金 ， 鎳具有良好的機械強度和延展性 ， 具 有磁性 和良好的可塑性 ，容易成形加工。 其次，從結(jié)構上來看，是一個對稱圖形，外輪廓 有一個小于 90176。 內(nèi)輪廓 為兩個不同直徑的 圓 組成的槽形孔 ， 兩個圓半徑分別 為 R1 和 。 零件的工藝性分析 沖裁件的工藝性指沖裁件對沖壓工藝的適應性，它包括沖裁件的結(jié)構工藝性和精度兩部分的內(nèi)容，工藝性良好與否對沖裁件的質(zhì)量、制造成本以及模具壽命有很大的影響，在沖裁模 CAD 系統(tǒng)中，計算機輔 助判別沖裁件在形狀結(jié)構和精度方面的可形，同時也后續(xù)模具模塊提供必要的信息 [７ ]。在 CAD 系統(tǒng)中，一般采用自動判別法、交互判別法、或?qū)⒆詣优c交互相結(jié)合的綜合判別法了來輔助判別。沖裁件的精度判別主要 是對于這三類尺 13 寸進行下類分析： ，逐一判定各尺寸的精度等級。 而對于本零件： 1）材料 零件材料為 鎳與鎳鐵合金 ，具有良好的可沖壓性能。 3）零件 外輪廓 有兩個尖角是本設計的一個難點，可采用鑲塊結(jié)構。 5） 結(jié)論： 可以沖裁 。最重要的，也是所有制造商最關心的，就是成本低，同時也意味著利潤的上升。 方案二：采用復合模生產(chǎn)。 2） 模具 方案的比較 工藝方案 選擇的準則 為了實現(xiàn)工藝方案的計算機輔助選擇，首先應總結(jié)出實際設計中常用的準則主要有： 如果工件上的最小孔邊、孔間距小于復合的凹凸模最小許用壁厚值，因不能保證凹凸模強度，應考慮采用連續(xù)模或單工序模。 如果工件內(nèi)、外形的毛刺要求同向，應采用復合模。綜合生產(chǎn)效率和模具制造兩方面的因素，一般認為：大批量生產(chǎn)時盡量采用連續(xù)?；驈秃夏＃∨可a(chǎn)時采用單工序模。 如果與 沖孔凸模安裝位置發(fā)生干涉，不宜采用復合模。 模具結(jié)構簡單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，進入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質(zhì) 量大打折扣，達不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。 但復合模結(jié)構復雜，制造精度要求高，成本高。只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸、制造相對前面兩種方案都有比較好 ，而且效率高。但級進模輪廓尺寸較大，制造復雜，成本較高，一般適用于大批量，小型沖壓件。 該零件屬大批量生產(chǎn)，形狀較復雜。 根據(jù)以上準則，可以考慮用 以下兩個工藝方案 方案一 、 采用復合模加工。但復合模結(jié)構復雜，制造精度要求高，成本高。 方案二 、 采用級進模加工。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單模或復合模沖制有困難時，可用級進模逐步?jīng)_出。且，由于級進模是在不同位置 上完成相應的工序，則材料的定位精度直接限制了所沖裁出的零件的形位公差。 工藝與設計計算 沖裁模初始雙邊間隙 由文獻 [3]查得 maxminmmmmZZ ?? 凸凹模刃口尺寸確定 1） 落料 刃口尺寸 由文獻 [4]查得沖壓件自由公差后， 落料 基本尺寸有： 1212L = = 2 = = 3 =R 4 mmR ? ? ???mm 、 L mm 、 LR mm 、 R mm 查表知： 零件制造工差 ? 最小的 尺寸 R1 對應的 m a x m in m a x m inm a x m in ( ) 1 。H 3 0 .1 。R 2 .5 0 .1L R R? ? ? ? ? ? ? ? 同上，應采用凸、凹模 分別 加工法。 條料寬度為 B＝ +＝ 34mm， 步距 S=63mm 所以：實際條料搭邊值分別為 2mm 和 圖 22 排樣圖 100% 36%100% 33%nABhnABh???????材 料 利 用 率 ： 方 案 一 ： ＝ 方 案 二 ： ＝ (2 21)(2 22)?? 對比以上方案得知，采用方案一對稱排列材料利用率更高，但是，也相應的增加了模具制造與裝配的難度，使得模具成本大大增加。 18 沖裁工藝力計算 沖件材料 鎳與鎳鐵合金 ，切兩種材料沿中性面排列， 所以， 應分別進行兩種材料的 沖裁力計 算： 12513838 。942TXnntF n K FFNFN?? 鎳 層 ： ＝鎳 鐵 合 金 層 ： ＝ (2 25)? 所以 : n n t n T n tT+ F + F + F + F 1 3 8 3 8 + 2 3 5 4 3 + 5 3 5 + 9 4 2TF F F N? ? ?總 ＝ 38860 (2 26)? 模具壓力中心 由公式 1 1 2 2 3 301 4 31 1 2 2 3 301 4 3x l x l x lxl l ly l y l y lyl l l? ? ??? ? ?? ? ??? ? ?… …… …… …… … (2 27)(2 28)?? 先分別求 沖孔和落料 的壓力中心，再求二者的壓力中心。 模具材料的選擇： 制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 、鋅基合 金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。 1） 碳素工具鋼 在模具中應用較多的碳素工具鋼為 T8A、 T10A 等，優(yōu)點為加工性能好，價格便宜。 2） 低合金工具鋼 低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。用于制造模具的低合金鋼有 CrWMn 、 9Mn2V 、 7CrSiMnMoV( 代號 CH1) 、6CrNiSiMnMoV(代號 GD)等。但碳化物偏析嚴重 ，必須進行反復鐓拔 （軸向鐓、徑向拔）改鍛 ，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。與碳化物偏析相對較嚴重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。模具中常用的有 W18Cr4V（代號 841）和含鎢量較少的 W6Mo5 Cr4V2（代號 20 6542，美國牌號為 M2）以及為提高韌性開發(fā)的降碳降釩高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號 6W6 或稱低碳 M2）。 6） 基體鋼 在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當增減含碳量，以改善鋼的性能。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強 韌性冷作模具鋼 ，材料成本卻比高速鋼低。 7） 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何 種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。對沖擊性大的模具，可選用 含鈷量較高 的硬質(zhì)合金。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 的基體是鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。 Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高鉻鋼，耐磨性較高，淬火時變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具，如硅鋼片沖裁模。其中， Cr12 含碳量較高，碳化物分布不均比 Cr12MoV 嚴重，脆性更大一些 。 若要提高模具的使用溫度，改善其淬透性和紅硬性， 21 可采用高溫淬火、回火 （ Cr12 為 1000~1100 ℃ 淬火， 480~500 ℃ 回火； Cr12MoV 為 1110~1140 ℃ 淬火， 500~520 ℃ 回火 ）。 經(jīng)計算， 外形部分的慣性矩為： I＝ 圖31 落料 凸模 則： m ax 4 5 0 6 1IL mmF?? （ 31） 沖孔 凸 模部分