【正文】 、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是其主要發(fā)展方向 [2]。級(jí)進(jìn)?？蓪?shí)現(xiàn)生產(chǎn)中 沖孔 、 落料 、 彎曲、拉深等 沖壓 成形工序， 有的 甚至還可以在模具中完成裝配 作業(yè) 。為保證多工位級(jí)進(jìn)模的正常 順利 工作， 該 模具必須具有 較 高精度的 模具 導(dǎo)向 系統(tǒng) 和準(zhǔn)確的模具 定距系統(tǒng)， 同時(shí)還要 配備自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等裝置 ， 所以多工位級(jí)進(jìn)模與普通沖模相比 無論各個(gè)方面都 要復(fù)雜 的多。 其之所以能夠到達(dá)如此，在基礎(chǔ)科學(xué)、工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步之外，沖壓技術(shù)和模具制造技術(shù)的高速發(fā)展也是一個(gè)非常重要的因素。 目前，許多研究機(jī)構(gòu)和大 中 專院校 在進(jìn)行 模具技術(shù)的研究和開發(fā)，在模 具傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 8 CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了 巨大 進(jìn)步。 當(dāng)前，我國已經(jīng)具有了一定的設(shè)計(jì)與制造多工位級(jí)進(jìn)?；A(chǔ)，部分企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品更是已有較高的水品，但大部分企業(yè)與先進(jìn)水平仍有較大的差距，生產(chǎn)總量供不應(yīng)求，進(jìn)口產(chǎn)品較多。其中部分高檔優(yōu)質(zhì)模具總體達(dá)到國際水平。近年來模具 行業(yè) 許多企業(yè) 不斷 加大 技術(shù)開發(fā)方面的 投資力度，國內(nèi) 大多數(shù) 模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并逐漸 開始 升級(jí) 使用 UG、 Pro/Engineer、 IDEAS 等國際通用軟件， 部分 廠家 甚至 還引進(jìn)了 Mold 等 CAE 軟件，并 將這些軟件 成功應(yīng)用于 多工位級(jí)進(jìn)模 的設(shè)計(jì)中。專家認(rèn)為，未來 多工位級(jí) 進(jìn) 模具制造技術(shù)有以下幾大發(fā)展趨勢(shì) [4]： （ 1） 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 的應(yīng)用 隨著 計(jì)算機(jī) 軟件 行業(yè) 的發(fā)展和進(jìn)步，普及 CAD/CAM/CAE 的 技術(shù)條件 已經(jīng) 成熟，各企業(yè)將 不斷 加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。 （ 2） 高速銑削加工 技術(shù)的應(yīng)用 國外近年來 研發(fā) 的高速銑削加工 技術(shù) 大幅度提高了加工效率，并可 實(shí) 現(xiàn) 極高的表面光潔度。 隨著 高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中 應(yīng)用的 大型模具制造注入了新的活力。 （ 3） 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 的應(yīng)用 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng) 可 提供 模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)中 從模型掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的 設(shè)計(jì) 制造周期。 （ 4） 電火花銑削加工 技術(shù)的應(yīng)用 電火花銑削加工技術(shù)也 可以 稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng) 技術(shù) 的用成型電極加工型腔的新技術(shù)， 該技術(shù) 是有 由 高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工，因此不需要 生產(chǎn) 制造 結(jié)構(gòu) 復(fù)雜的成型電極 。國外 模具行業(yè)已經(jīng)運(yùn)用這種新技術(shù)， 這一技術(shù)將得到 進(jìn)一步 發(fā)展。 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 10 2 工藝設(shè)計(jì) 沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖壓件工藝性對(duì)沖壓件質(zhì)量、材料利用率、模具制造、操作方式及設(shè)備選用等都有很大的影響。 沖壓件工藝要求 圖 21 傳真機(jī)左支架 由圖 21 分析知：材料為 10 鋼，材料具有良好的可塑性、焊接性以及可加工性，廣泛應(yīng)用于制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等零部件，其未注公差按慣例取 IT12級(jí)。 根據(jù) 圖 21得知此零件大多數(shù)表面為未注公差， 工件精度要求不高，尺寸精度要求也比較低，普通沖裁加工完全可以滿足要求。 工藝方案的確定 級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn) 級(jí)進(jìn)模 是 由多個(gè)工位 共同 組成，各工位按 工序 順序關(guān)聯(lián)完成不同 工布 的加工，在沖床的一次行程中 可以 完成一系列的不同的沖壓加工 工序 。 級(jí)進(jìn)模是在普通沖壓模具的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種高精度、高效率、長(zhǎng)壽命的模具，是高新技術(shù)密集型模具的重要代表之一，是沖模的主要發(fā)展方向之一。為保證多工位級(jí)進(jìn)模的順利正常工作，模具必須具有良好的精度導(dǎo)向和十分精準(zhǔn)的定距系統(tǒng)。 （ 2）由于在級(jí)進(jìn)模內(nèi)部工序可以合理分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的壁厚問題，設(shè)計(jì)時(shí)還可根據(jù)不同要求的模具強(qiáng)度和模具的各種裝配需要留出空工位，從而保證模具合理的強(qiáng)度和充足的裝配空間。 （ 4）多工位級(jí)進(jìn)模通選采用高速?zèng)_床進(jìn)行沖壓件的生產(chǎn)，模具使用自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等自動(dòng)化裝置，操作相對(duì)安全，具有較高的生產(chǎn)效率。 （ 5）多工位級(jí)進(jìn)模在結(jié)構(gòu)方面相比較為復(fù)雜，不僅鑲塊很多而且模具制造精度要求很高，無論是給模具的制造、調(diào)試還是維修都帶來了一定的難度。所以生產(chǎn)模具工作零件選材必須嚴(yán)格（通常采用強(qiáng)度較高的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等高硬度材料），必須應(yīng)用當(dāng)前最新的先進(jìn)加工方法制造模具。用這種模具沖制生產(chǎn)的零件，精度可達(dá) IT10 級(jí)。因此，在模具設(shè)計(jì)前 必須對(duì)所要加工的工件進(jìn)行全面分析，然后合理確定反復(fù)推敲該工件的沖壓成形工藝方案，要正確設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)和模具所含零件的加工工藝規(guī)程，以獲得最合理的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。零件下部 V 型槽及圓孔尺寸均較小。由圖 21 可知 , 成形該傳真機(jī)支架需要從幾個(gè)不同的方向彎曲 ,，但該零件彎曲工藝性尚好，彎曲成形過程也較容易。但通過對(duì)該傳真機(jī)支架的生產(chǎn)批量、模具生產(chǎn)制造條件、滿足條件的沖壓設(shè)備以及考慮到經(jīng)濟(jì)性、安全性等諸多因素 , 最終制定 3 種不同的工藝方案 : 方案一：采用級(jí)進(jìn)模 , 先沖零件上各孔，對(duì)各處分段切除廢料，然后沖 V型槽和 Z 型彎曲，最后進(jìn)行總體落料； 方案二：采用復(fù)合模一次沖裁成形，再?zèng)_壓彎曲各部分； 圖 22 傳真機(jī)左 支架展開 圖 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 13 方案三：采用單工序模具，依照工序，逐步加工。對(duì)于方案二，雖然相比之下復(fù)合模沒有連續(xù)模的累積定位誤差 , 模具外形尺寸也較為簡(jiǎn)單 , 但由于零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一次沖壓成型難度較大，且需要不止一套模具實(shí)現(xiàn)全部工步，不如方案一高效經(jīng)濟(jì)。故選用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 沖壓模具設(shè)計(jì)過程中排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)模具設(shè)計(jì)好壞的影響是非常大的，排樣圖設(shè)計(jì)關(guān)系到成產(chǎn)成本，關(guān)系到能否得到材料最合理的利用，能否使沖壓作業(yè)實(shí)現(xiàn)正常平穩(wěn)的進(jìn)行，并生產(chǎn)出合格的零件，可以說沖壓排樣圖的設(shè)計(jì)好壞直接影響了一套模具的設(shè)計(jì)水平。其排樣圖的目的是切除廢料，將所需要生產(chǎn)的零件留在條料上，從而分布完成設(shè)計(jì)的各工序，最后根據(jù)生產(chǎn)需要將零件從條料上沖裁下來。 在設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，應(yīng)首先考慮所使用零件在條料上的排列式樣以及零件與條料的連接方式。 所謂壓合連接是指采用閉合高度能做精細(xì)調(diào)節(jié)的車床，將凸模僅沖入材料厚度的 20%~30%，或采用刃口磨 V 型缺口技術(shù)實(shí)現(xiàn)局部搭連而后將零件壓回條料，使零件與條料一起送進(jìn)，此種含料送進(jìn)方式常用于解決厚料沖裁調(diào)角問題，或用于展開料周圍同時(shí)參與變形而無法實(shí)現(xiàn)實(shí)體連接的情況；所謂實(shí)體連接是指零件通過外圍整體或通過連接橋與條料的載體相連。 連接位置：零件在條料上的連接可采用零件的縱向、橫向 、斜向排列與縱向、橫傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 15 向、橫向連接的任意組合形式。例如帶有彎曲的工件，連接部位不宜選擇在彎曲部分，而應(yīng)選擇在零件不進(jìn)行彎曲的基準(zhǔn)平面上。 載體與連接橋的數(shù)目與連接方向：設(shè)計(jì)條料在加工時(shí)的連接不僅上述要正確的選擇連接位置與連接形式外而且應(yīng)正確的選擇載體與連接橋的數(shù)目及連接橋的連接方向，用來保證條料有足夠的剛度與剛性，從而實(shí)現(xiàn)性能平穩(wěn) 而正確的運(yùn)送零件。 毛坯排樣圖設(shè)計(jì) 由零件圖及裝配特點(diǎn)來看，該零件屬于淺拉伸翻邊件，考慮到該零件拉伸深度與材料厚度接近，故不能緊靠材料減薄來獲得，必須留出材料滿足拉伸需要，毛坯寬度方向上尺寸計(jì)算方法為： L=L1+L2+2L3 （ 31） 式中： L— 毛坯非拉伸部分寬度方向尺寸（ mm）； L1— 毛坯零件圖寬度尺寸（ mm）； L2— 沖 Z 型彎曲斜面寬度尺寸（ mm）； L3— 沖 V型槽斜面寬度尺寸（ mm）。 根據(jù)材料的利用情況，排樣方法可分為三種 [9]： 有廢料排樣：沖壓件與沖壓件之間、沖壓件與原料之間都存在有著搭 邊廢料，沖件尺寸完全是靠沖模來保證，因此精度相對(duì)較高，模具壽命也比較長(zhǎng)，但材料利用率傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 16 卻比較偏低，如圖 31(a)所示。 無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。 （ a） （ b） （ c） 圖 31 排樣方法 具體的排樣形式有：直排，斜排，對(duì)排，混合排樣，多排沖裁搭邊。毛坯排樣方案無論對(duì)材料利用率和沖壓加工的工藝性還是模具結(jié)構(gòu)的壽命等有著顯著的影響。 綜合考慮以上因素，選擇用單直排的少廢料排樣方式，如圖 31( b)所示。 搭邊選取 級(jí)進(jìn)模是 多個(gè)工位共同組成的，沖壓過程中各工位加工的內(nèi)容并不一樣。排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊就是級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)條料上連接工序件并將工序件在模具上穩(wěn)定送進(jìn)的部分材料，搭邊必須要具有一定的強(qiáng)度，能夠平穩(wěn)地將工序件送進(jìn)，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。 搭邊值的大小與下列因素 有關(guān) [11]： （ 1）材料的力學(xué)性能。尺寸大或有尖突的或有異形時(shí)，搭邊要取得大一些； （ 3）材料的厚度。采用手工送料，如果有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以視情況取小些。 步距與條料寬度計(jì)算 在級(jí)進(jìn)模中，步距是條料在模具中依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)逐次送進(jìn)時(shí)應(yīng)向前移動(dòng)的距離。步距的準(zhǔn)確性直接關(guān)系沖壓件的外形精度和內(nèi)外形相等精度以及沖壓過程能否順利完成。為了確保模具加工產(chǎn)品的質(zhì)量和精度以及經(jīng)濟(jì)合理性，步距必須要有相應(yīng)的公差范圍去要求稱為布局精度。 影響步距精度的主要因素有：產(chǎn)品零件精度等級(jí)、形狀復(fù)雜程度、調(diào)料厚度和材質(zhì)、模具工位數(shù)、條料的送進(jìn)方式和定距方式等。 取 D=， a=0mm，將數(shù)據(jù)代入式 31 得： A=22+0= mm 條料寬度按下式計(jì)算： B=L+2b+2x2t （ 33） 式中：Ｂ — 條料寬度（ mm）； L— 工件垂直于送料方向的尺寸（ mm）； b— 載體寬度（ mm）； t— 板料剪裁時(shí)下偏差（ mm）。 將數(shù)據(jù)代入式 32 中得： B=++= mm。材料能否充分利用是直接影響產(chǎn)品成本的主要因素之一，采用斜排、雙排或多排可以實(shí)現(xiàn)大幅度提高材料利用 率。 ?= ABS x100% （ 34） 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 19 式中： ? — 材料利用率； A— 產(chǎn)品毛坯外形所包含的面積（ mm2）； B— 調(diào)料寬度（ mm）； S— 沖裁步距（ mm）。 導(dǎo)正 導(dǎo)正是把導(dǎo)正銷插入條料的導(dǎo)正孔或沖壓件上的沖孔以矯正條料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之間的相對(duì)位置正確。該零件本身具有圓形孔，故可以采用直接導(dǎo)正，兩個(gè)導(dǎo)正孔通過導(dǎo)正銷來矯正條料位置。 圖 32 工序排樣圖 第一工位：沖裁矩形和圓孔； 第二工位 ：沖裁矩形孔； 第三工位：沖裁矩形孔； 第四工位：沖裁矩形孔； 第五工位：彎 Z 型； 第六工位：壓槽鐓 V型； 第七工位：彎曲工件； 第八工位：落料。 工序件在級(jí)進(jìn)模沖壓過程中的定位要素有三個(gè)，即 X、 Y、 Z 三個(gè)方向定位 [12]： (1) X 向定位：工件在材料送進(jìn)方向的定位，主要是定距； (2) Y 向定位：工件在材料寬度方向定位，主要是導(dǎo)料； (3) Z 向定位：工件在沖壓方向的定位，主要是浮頂。 定距設(shè)計(jì) 側(cè)刃是級(jí)進(jìn)模定距中使用范圍最廣的定距機(jī)構(gòu)，其工作原理是在條料的側(cè)邊上沖出一個(gè)缺口，缺口要求與送進(jìn)步距相等，利用側(cè)刃擋塊對(duì)缺口處臺(tái)肩的阻擋從而實(shí)現(xiàn)了定距。因此選用側(cè)刃定位。 圖 33 側(cè)刃 導(dǎo)料設(shè)計(jì) 導(dǎo)料是對(duì)條料的橫向定位，從而使條料沿著 Y 向直線送進(jìn)。 本設(shè)計(jì)采用直槽式導(dǎo)料板，利用第一工步所沖圓孔配合導(dǎo)料銷進(jìn)行倒料。 圖 34 導(dǎo)料板 浮頂銷設(shè)計(jì) 本級(jí)進(jìn)模需要采用浮頂器。 根據(jù)以上原則，本級(jí)進(jìn)模工序設(shè)計(jì)六個(gè)浮頂銷，均勻布置。 各沖壓力計(jì)算 沖裁力計(jì)算 沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的。在沖裁過程中沖裁力是隨著沖裁不斷變化的。如果超過所選用的壓力機(jī)的噸位，就必須要采取措施減小沖裁力，主要有斜刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁幾種方法。 對(duì)于普通平刃口的沖裁，其沖裁力 F 可按下式計(jì)算 [14]： ?KLtF? （ 41） 式中： F— 沖裁力（ N）； L— 沖裁件的周長(zhǎng)（ mm）； t— 板料厚度（ mm）； ? — 材料的抗剪強(qiáng)度（ Mpa）；