【正文】 5，有50個(gè)以上的級進(jìn)工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次，精度達(dá)到2～3相比，處于20世紀(jì)80年代中期國際先進(jìn)水平。從總體上來講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國家先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。沖模CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展是隨著CAD/CAM技術(shù)以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展而不斷發(fā)展的，從最初以二維圖形技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)發(fā)展到了目前的以三維圖形技術(shù)及特征構(gòu)形為主要特點(diǎn)的階段。如美國的公司于1973年研制成功計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)級進(jìn)模的PDDC系統(tǒng)。汽車覆蓋件模具CAD/CAM的研究在世界各大汽車公司均取得成效。該系統(tǒng)包括NTDFE和CADEETT兩個(gè)設(shè)計(jì)軟件及加工凸凹模的TINCA軟件，可完成車身外形設(shè)計(jì)、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖模CAD、主模型及沖模加工、夾具加工等。該系統(tǒng)投入使用后。美國通用汽車公司、福特汽車公司和英國PSF公司均已建立覆蓋件拉延成型模CAD/CAM系統(tǒng)，特別是福特汽車公司在覆蓋件塑性成形方面取得很大成就，應(yīng)用大應(yīng)變彈塑性有限元方法，模擬覆蓋件的成型過程，預(yù)測其中的應(yīng)力、應(yīng)變分布，失穩(wěn)破裂及回彈的計(jì)算等。到目前為止，先后通過國家有關(guān)部門鑒定的有：1984年華中科技大學(xué)建成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)，1985年機(jī)電研究院建成的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。從20世紀(jì)90年代中期開始，華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在深入分析級進(jìn)模設(shè)計(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將基于特征的特征的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)上，于1999年在Auto CAD軟件平臺上建成了基于基于特征的級進(jìn)模CAD/CAM集成系統(tǒng)（HMJC系統(tǒng)）。其中，鈑金零件的特征造型模塊主要用于將鈑金零件的產(chǎn)品信息輸入計(jì)算機(jī)，建立鈑金零件的特征模型，為后續(xù)的工藝及模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供信息。由于在沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)需考慮眾多因素，所以該模塊提供進(jìn)行交互設(shè)計(jì)的各種操作命令，以便用戶快速確定設(shè)計(jì)結(jié)果。級進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)件和典型結(jié)構(gòu)建庫工具用于建立用戶的標(biāo)準(zhǔn)件庫和典型結(jié)構(gòu)庫，它面向用戶開放，可按需要進(jìn)行添加刪除和修改。中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8﹪～12﹪。 沖壓行業(yè)發(fā)展趨勢隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)證呈現(xiàn)多品種、少批量、復(fù)雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具證向高效、精密、長壽命、大型化方面發(fā)展。它包括：⑴ 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展① 模具軟件集成化② 模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化③ 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢⑵ 模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 ① 模具檢測設(shè)備日益精密、高效 ② 數(shù)控電火花加工機(jī)床 ③ 高速銑削加工（HSM） ⑵ 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù) ① 快速原型制造技術(shù)（RPM） ② 表面成形制模技術(shù) ③ 澆鑄成形制模技術(shù)④ 冷擠壓及超塑成型制模技術(shù)⑤ 無模多點(diǎn)成形技術(shù)⑥ KEVRON鋼帶沖裁制造技術(shù)⑦ 模具毛坯快速制造技術(shù)⑧ 其他方面技術(shù)2 工藝分析加工工藝的確定需要考慮多種因素，最重要的是要兼顧質(zhì)量與效率。 圖21所示為在機(jī)械產(chǎn)品中使用較廣泛的芯軸托架，采用沖壓生產(chǎn)。 圖21 工件圖 沖壓工藝性分析該工件上的φ10孔內(nèi)裝有心軸，（），彎曲時(shí)不會引起孔變形，因此φ10孔可以在壓彎前沖出，沖出的φ10孔可以做后續(xù)工序定位孔用。本設(shè)計(jì)只考慮工件的彎曲。（1） 彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑不宜過大和過小。彎曲半徑應(yīng)大于材料的許可最小半徑，否則應(yīng)采用多次彎曲并增加中間退火的的工藝，或者是先在彎曲角內(nèi)側(cè)壓槽后再進(jìn)行彎曲。（3） 孔邊距如果彎曲毛坯上有預(yù)先沖制的孔，為使孔不發(fā)生變化，必需使孔置于變形區(qū)之外，即孔邊距L（圖23）應(yīng)符合以下關(guān)系。圖22 彎曲直邊高度要求 圖23 孔邊距圖中工件兩邊的孔邊距為11（）,中心孔φ10孔邊距為6（）,均滿足要求。當(dāng)沖壓不對稱彎曲件時(shí)，因受力不均勻，毛坯容易偏移，尺寸不易保證。如圖21所示，本次設(shè)計(jì)的工件形狀完全對稱。 確定工藝方案根據(jù)給出的工件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析得出：沖壓該零件所需的基本孔為沖孔、落料及彎曲，其彎曲工藝方案有三種，因此，沖壓工藝方案可以有以下幾種。然后彎曲中間兩角，最后沖4個(gè)孔（φ5），彎曲部分如圖24所示。 圖24 方案一工件變形路線圖 圖25 方案二工件變形路線圖方案三：首先沖孔（φ10）和落料的復(fù)合（同方案一）直接壓彎四角，最后沖4個(gè)孔（φ5，同方案一）如圖26所示圖26 方案三工件變形路線圖方案四：沖孔（φ10），切斷，彎外角，再彎內(nèi)角，最后沖4個(gè)φ5孔（同方案一）。 工藝方案的比較 綜合運(yùn)用彎曲模成型原理和模具設(shè)計(jì)技術(shù)對上述六個(gè)方案進(jìn)行比較，可以得出如下結(jié)論。缺點(diǎn)是：工序分散，所用模具、壓力機(jī)和操作人員較多，工作量較大。⑶ 方案三的工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但是模具壽命低，工件表面有劃傷，厚度變薄，回彈不易控制，尺寸的控制不夠精確。⑸ 方案五本質(zhì)上業(yè)也與方案三相同，只是采用了結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的級進(jìn)復(fù)合模。其生產(chǎn)率很高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維修比較困難，制造周期長。但是進(jìn)行大量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)采用方案六，即級進(jìn)模生產(chǎn)的方式。 首先根據(jù)工件結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行毛坯展開尺寸的計(jì)算，工件尺寸如圖27所示由參考文獻(xiàn)[1]式（423）可得 式中 L彎曲件毛坯總長度。 各段圓弧部分彎曲中心角，（176。 各段圓弧部分彎曲半徑。有參考文獻(xiàn)[1]中表46可知 x=故 考慮到彎曲時(shí)板料纖維的伸長，實(shí)際毛坯取L=103。外角，故對其進(jìn)行工藝計(jì)算。 由參考文獻(xiàn)[1]圓角半徑選用原則可知，t=2時(shí)，故取 彎曲件凹模深度L0的計(jì)算如圖28所示 凹模深度L0要適當(dāng)。因此，L0的大小要根據(jù)彎曲件的要求確定。彎曲時(shí)，彎曲件全部被壓入凹模中。此時(shí)由于內(nèi)角的彎曲角度不大，故凸凹模的圓角半徑粗略設(shè)為r凸=10mm。時(shí)，凸凹模的尺寸差值與角度有一正切關(guān)系，其尺寸為 式中 正切差值， 。此x對以后的凸凹模建模有用。 圖29 彎外角計(jì)算示意圖 彎內(nèi)角的計(jì)算 與彎角的工藝分析計(jì)算相同，彎內(nèi)角的工藝計(jì)算如下：大于其最小圓角半徑，則。由參考文獻(xiàn)[1]關(guān)于V形和U形彎曲凸凹模間隙論述知：于V形件彎曲時(shí)，凹凸模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的。對于U形件彎曲，必須合理確定凸、凹模之間的間隙，間隙過大則回彈大，工件的形狀和尺寸誤差增大。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計(jì)算：式中 彎曲件凸、凹模單邊間隙； 工件材料厚度； 材料厚度的正偏差； 間隙系數(shù)，可查參考文獻(xiàn)[1]表416。反之，工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸是，模具以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。將以上各值代入≤校驗(yàn)是否成立，經(jīng)校驗(yàn)，不等式成立，所以可按上式計(jì)算工作零件刃口尺寸。 查參考文獻(xiàn)[8]制造公差表，GB/T 1804, =。步距：選擇板料規(guī)格為：900mm1800，再利用此條料進(jìn)行沖裁，通過公式可計(jì)算出此條料可沖裁的工件數(shù)n1=，即可沖裁28個(gè)工件。 各工序沖壓力的計(jì)算和設(shè)備的選取 由于本設(shè)計(jì)著重彎曲的設(shè)計(jì)計(jì)算，故對落料和沖孔工序以及沖4個(gè)φ5mm孔的工序不作討論，只討論兩個(gè)彎曲工序。角 最大自由彎曲力為式中 沖壓行程結(jié)束時(shí)，不經(jīng)受校正時(shí)的自由彎曲力，；與彎曲形式有關(guān)的系數(shù)，； 彎曲件的寬度，； 內(nèi)圓彎曲半徑（等于凸模圓角半徑），； 彎曲件的厚度，； 材料強(qiáng)度極限，； 安全系數(shù)。其中:取=90，則 頂件力的計(jì)算公式為，則 根據(jù)和得。⑵ 彎內(nèi)角 最大自由彎曲力計(jì)算公式為 其中，, =, =30,=,=,=300則 校正力的公式為 其中取=90，則 頂件力的計(jì)算公式為，則根據(jù)和得。 制定工藝卡片 圖210 工藝卡片3 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 沖裁力的計(jì)算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化的，通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。卸料力 推件力 式中 中心孔直徑，； 零件長，； 零件寬，；沖裁力，； 、卸料力、推件力系數(shù)； 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算凸凹模刃口尺寸的計(jì)算可選用分開加工的計(jì)算方法。校核式中 ，沖孔凸、凹?；境叽?，； 凸、凹模最小初始雙面間隙，； ，凸、凹模制造公差。 落料 該工序尺寸的計(jì)算，落料模應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，其基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸再減小凸模刃口尺寸以保證最小合理間隙。 模架設(shè)計(jì)根據(jù)以模架包括上模座 下模座 導(dǎo)柱和導(dǎo)套，因?yàn)橥拱寄＜捌涔潭ò搴蛪|板，是通過螺釘、銷釘?shù)扰c上模座 下模座連接在一起的，模架是模具和壓力機(jī)的連接件。因此，對于精度要求較高 生產(chǎn)量大的沖壓件，必須使用帶有帶有模架的模具。成形模則要根據(jù)制件精度，模具間隙大小，壓力機(jī)導(dǎo)向精度等情況考慮是否需要模架。選擇模架時(shí)還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。通常小型沖模常采用后側(cè)式 對角式或者對稱式的導(dǎo)柱型模具。根據(jù)以上原則選用后側(cè)式導(dǎo)柱模架上原則選用后側(cè)式導(dǎo)柱模架查參考文獻(xiàn)[2]模架尺寸：L=250，B=125 ，H=190～225Ⅰ級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架型號為: 模架250100﹙190～235） GB／T 后側(cè)導(dǎo)柱上模座型號為： 25012545 GB/后側(cè)導(dǎo)柱下模座型號為： 25012555 GB/導(dǎo)套型號為： 259038 GB／導(dǎo)柱型號為： 25180 A25h5180 GB／ 沖模閉合高度計(jì)算沖模的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)（工作行程最低點(diǎn)）時(shí)，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。 在沖模結(jié)構(gòu)中，計(jì)算沖模的閉合高度時(shí)，要區(qū)分兩類不同的沖模： 對于沖裁累沖模—不需要考慮沖裁料厚（與料厚無關(guān)），但要考慮刃口進(jìn)入量。由前面所選的壓力機(jī)的規(guī)格為JH2325，標(biāo)稱壓力常用的有：壓入式模柄， 旋入式模柄，螺釘固定式模柄等，模柄一般用Q235A或45鋼制成。 本次設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)的壓入式模柄，因壓力機(jī)為JH2325 查參考文獻(xiàn)[2]，選取模柄尺寸Φ3288 GB／ 壓力中心的計(jì)算 沖壓力的合力的作用點(diǎn)稱為沖模的壓力中心。 對于簡單形狀沖裁及形狀簡單而對稱的工件如圓形 正多邊形 矩形等。現(xiàn)在設(shè)計(jì)的工件為對稱形式，壓力中心就在Φ10上。 彈簧和橡膠的選用計(jì)算和安裝卸料用彈性元件有彈簧、橡膠及氣墊，他們的壓力特性不相同，要根據(jù)需要選用。橡膠的壓力和行程呈曲線式增長，氣墊的壓力在行程中基本不變，所以采用氣墊最為理想。 與彈簧相比，橡膠的剛度要大些，因此對要求卸料力較大、行程較小的模具，選擇橡膠較好；反之則選擇彈簧。沖模上采用橡膠作彈性元件時(shí)，需對橡膠的高度和受力狀況進(jìn)行計(jì)算。對于普通橡膠，可取=10%～15%，45%。硬度越高，和都應(yīng)減小。如過小，可適當(dāng)放大，若過大，可將橡膠墊分成數(shù)塊，以免失穩(wěn)彎曲。橡膠的彈性模量，是隨材料牌號、應(yīng)變量和形狀系數(shù)K而變化的。對于聚氨酯橡膠，在壓縮比應(yīng)變15%～20%時(shí)，彈性模量E可從參考文獻(xiàn)[4]表226查的。 本次設(shè)計(jì)選用橡膠。沖模適用的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料板 、定位板、導(dǎo)向銷、定距側(cè)刃和側(cè)壓裝置等。在冷沖模各種零件之間，尤其是上下模各類零件與模座的結(jié)合部分，多采用螺釘緊固定位，在螺釘?shù)倪x用中多采用內(nèi)六角螺釘，也有時(shí)用外方角螺釘。銷釘均選用圓柱銷，具體在模具中選用的螺釘、銷釘?shù)囊?guī)格數(shù)量可參考國標(biāo)中冷沖模典型組合。沖模中圓柱銷起定位作用，圓柱銷一般承受錯(cuò)移力，一般圓柱銷用兩個(gè)以上，布置時(shí)一般離模具較遠(yuǎn)，對中小型模具一般選用d=12由參考文獻(xiàn)[6]得上模座與固定板，使用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，螺釘 GB／ 材料45鋼 M425參數(shù) p= b=32 = k= t=5 s= e= r=下模座和凹模連接螺釘為 螺釘 GB／T —2000 材料45鋼 M845 參數(shù)同M425上模座與墊板、凸模固定塊及凹模的連接螺釘為