【正文】 theaccordingtheway,as:mould,mouldmouldpound同時(shí)也對(duì)模具制造業(yè)提出了應(yīng)用信息技術(shù)將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論、方法與制造技術(shù)加以系統(tǒng)的集成創(chuàng)新的要求，促進(jìn)了沖壓模具設(shè)計(jì)、制造的信息化與智能化的快速發(fā)展。沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。通過(guò)以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。 模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。模具CAD/CAE/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)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。概 論 日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機(jī)床的底座、機(jī)身外殼，小到一個(gè)胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無(wú)不與模具有著密切的關(guān)系。因?yàn)楦鞣N產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。 冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。 復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較??；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的50%，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過(guò)于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇６怯捎谖覈?guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國(guó)際市場(chǎng)前景看好,%就可說(shuō)明這一點(diǎn)。 我國(guó)沖模工業(yè)不能滿足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)需要的原因主要有： ⑴專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。 ⑶制造周期長(zhǎng)，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。 ⑷力量分散，管理落后。 沖壓模具水平狀況 近年來(lái)，我國(guó)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(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。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。國(guó)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)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過(guò)鑒定。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。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(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。國(guó)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)/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(guò)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，華中科技術(shù)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，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)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(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。 ⑵ 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)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。這一些主要表現(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(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。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(guó)際水平。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。 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。 根據(jù)我國(guó)沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，今后應(yīng)朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展： ⑴開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長(zhǎng)壽命模具。 ⑶大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過(guò)程的自動(dòng)化程度。 ⑸發(fā)展模具加工成套設(shè)備,以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。近年來(lái)，沖壓成型工藝有了很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。計(jì)算機(jī)在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。由零件簡(jiǎn)圖21可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等工序成形。查《冷沖壓工藝手冊(cè)》得：孔中心與邊緣距離尺寸公差為177。能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料 ，價(jià)格適中 。兩零件的直徑相同，均為117，而內(nèi)直徑不同，沖壓工藝方法有可能不同。 ⑴翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑r=(2～3)t。 ⑶翻邊的相對(duì)厚度d/t(～2),所以翻邊后有良好的圓筒壁。 總體看來(lái)：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。查《沖壓工藝手冊(cè)》，內(nèi)夾圈系數(shù)k=d/D=79/=，尺寸關(guān)系滿足翻邊變形趨向要求，對(duì)于內(nèi)夾圈來(lái)說(shuō)，上述三道工序可行，所以在平板上能一次性翻邊成形 ⑵外夾圈翻邊分析：查《冷沖壓工藝手冊(cè)》表29，確定凸凹模制造精度為IT11，如果按預(yù)制孔直接加工，毛壞翻邊的預(yù)制孔直徑為d=D2()，由工件可知，D=，H=，t=，查《沖壓工藝手冊(cè)》，選用r=3t=,代以上數(shù)據(jù)到公式得知d=。考慮多采用拉深一道中間工序，再進(jìn)行翻邊。按以下表比較單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模，初步確定選復(fù)合模。 ⑵沖孔，落料，翻孔依次按順序復(fù)合加工。第二種方法加工，需要一套模具，但精度稍差，可是能通過(guò)改進(jìn)制造系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法使精度增大，復(fù)合模模具的形位精度和尺寸精度可以保證，且生產(chǎn)率也高。用一套模具降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，避免了傳統(tǒng)方法生產(chǎn)使用多套模具及送料的麻煩，操作方便而且快捷，沖出制件的質(zhì)量也較好。： 工藝方案為落料，拉深，沖孔，翻邊，四個(gè)工藝方案的依次順序只能采用落料，拉深，沖孔，翻邊。 ⑵落料，拉深，沖孔，翻邊依次按順序復(fù)合加工。第二種方法加工，需要一套模具，但精度稍差，可是能通過(guò)改進(jìn)制造系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法使精度增大，用一套模具降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期，同時(shí)對(duì)于這樣的簡(jiǎn)單零件，完全可以考慮通過(guò)復(fù)合加工來(lái)降低模具套數(shù)，從而降低運(yùn)作成本。 正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見下表序號(hào)正裝倒裝1對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求不能達(dá)到平整要求2操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出操作方便，能裝自動(dòng)拔料裝置，能提高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)，孔的廢料通過(guò)凸凹模的孔往下漏掉3廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的脹力，有利于凸凹模減少最小壁厚廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強(qiáng)度4裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜制件拼快結(jié)構(gòu)如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板正裝對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求，且廢料不會(huì)在凸凹模孔內(nèi)積聚，有利于凸凹模減少最小壁厚。從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和安全性前提下，綜合考慮采用正裝復(fù)合模，即模具結(jié)構(gòu)為落料、拉深、沖孔、翻邊正裝復(fù)合模。117mm同上可得：相對(duì)厚度d/t=79/= 翻邊系數(shù)d/D=79/=： ⑴毛坯展開尺寸計(jì)算： 由上述分析可知，外夾圈需要拉深工藝，首先計(jì)算其毛坯展開尺寸 由式D0= = =125mm ⑵沖低孔后翻邊高度h的確定： 查《冷沖壓工藝手冊(cè)》得 極限翻邊系數(shù)k=拉深凸模圓角半徑取r= h=D/2(1k)+ =()+=13mm所以初選h為10mm。少?gòu)U料排樣雖然材料利用率有所提高，但由于條料本身的寬度公差，以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差會(huì)直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度降低，也降低了模具壽命，結(jié)合各自的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮采用有廢料排樣法 圖34油封內(nèi)夾圈排樣圖 圖35油封外夾圈排樣圖 ： ⑴確定搭邊a與a1的值： 因工件只需要內(nèi)孔翻邊，則落料件的尺寸與工件的外徑相等，選擇排樣方式為直排，查《冷沖壓工藝手冊(cè)》表212得： a1=，a=，D=117mm，?1=條料寬度：B=D+2a+?1式中a—搭邊值D—工件外徑?1—條料寬度公差計(jì)算得：B=D+2a+?1 =送料步距：h=D+a1 =導(dǎo)料板間距： A=B+Z式中Z—條料與導(dǎo)料銷的間隙 A=B+Z =122mm ⑵材料利用率計(jì)算： 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷沖壓模具設(shè)計(jì)。： ⑴確定搭邊a與a1的值 因工件只需要內(nèi)孔翻邊，則落料件的尺寸與工件的外徑相等，選擇排樣方式為直排，查《冷沖壓工藝手冊(cè)》表212得： a1=，a=，D=125mm，?1=條料寬度：B=D+2a+?1式中a—搭邊值D—工件外徑?1—條料寬度公差計(jì)算得：B=D+2a+?1 =送料步距：h=D+a1 =導(dǎo)料板間距： A=B+Z式中Z—條料與導(dǎo)料銷的間隙 A=B+Z =127mm ⑵材料利用率計(jì)算： 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷沖壓模具設(shè)計(jì)。沖裁力及壓力中心計(jì)算： 查《冷沖壓工藝手冊(cè)》表2112，得τ=350MP F落=ktlτ式中 F— 落料力 ； L— 沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度mm t — 沖裁件材料厚度mm t — 被沖材料的抗剪強(qiáng) K— 系數(shù) ， 一般取 1. 3 F落= =1171382 =182KM卸料力：查《冷沖壓工藝手冊(cè)》，得K卸= F卸=K卸F落=： 查表知=196MP F翻=(Dd) =： F切==105KN卸料力：F卸‘==： n為工件在凹模內(nèi)個(gè)數(shù)n=2 查表得：K推= K推=nK推F切=： F總=F落 +F卸+ F翻+F切+F卸+K推=： 查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》：第一次拉深系數(shù)K1=則拉深力P=лdtσbK1式中σb—抗拉強(qiáng)度 d—零件中徑 K1—拉深系數(shù)查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》：08鋼σb=382MP P=лdtσbK1=48KN： 查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》：即 F壓=[D2（d1+2r) ]Л/4*q式中D—毛坯直徑d1—零件孔中徑q—單位壓力則 F壓=[D2（d1+2r) ]Л/4*q =： F總=F拉+ F壓=： 查表知=196MP F翻=(Dd) =： 查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》：卸料系數(shù)K=則 F卸=F落K=7KN： 查表得知：08鋼的抗剪強(qiáng)度為382MP F沖=KLtb =73382=91KN ： F落=KLtb =125382=： F總=F落+F翻+F拉+F沖=305KN：計(jì)算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機(jī)滑塊的中心線重合，避免滑塊受偏心載荷的影響而導(dǎo)致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。主要工作部分尺寸計(jì)算