【正文】 目前，國外汽車公司為了降低模具開發(fā)、制造成本，縮短生產(chǎn)周期，將除轎車外覆蓋件之外的部分轎車沖壓件的模具都交由專業(yè)模具公司設(shè)計和制造，這些公司都有很強(qiáng)的開發(fā)能力，并在某些零件的模具制造方面擁有獨到的優(yōu)勢。 模具發(fā)展的趨勢我國從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進(jìn)模CAC/CAM系統(tǒng)。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)FoxCAD等[4]。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個方面。在成型工藝方面，主要是沖壓模具功能復(fù)合化，模具加工系統(tǒng)自動化等。主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊精神；提高快速應(yīng)變能力的并行工程，虛擬制造及全球敏捷制造，網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等及時了解模具技術(shù)發(fā)展的動向。在美國，有70%的沖壓生產(chǎn)線為多工位壓力機(jī)，而日本國內(nèi)也有32%的沖壓生產(chǎn)線為多工位壓力機(jī)。問題二：生產(chǎn)集中化程度比較低。問題三：沖壓板材自給率不足，并且存在著品種規(guī)格不配套，沒有形成規(guī)范行的板材規(guī)格類型批號，標(biāo)準(zhǔn)化程度低。問題四：沖壓行業(yè)中專業(yè)人才缺乏。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計，掌握設(shè)計權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。同時改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。這是一項迫在眉睫的任務(wù)，又是一項長期而系統(tǒng)的任務(wù)。要舍得花大力氣，有計劃、分層次地培養(yǎng)。圖21 齒座材 料：Q235A；厚 度：t=；批 量：中等批量；研究內(nèi)容：對工藝方案中其中一序進(jìn)行模具設(shè)計，含裝配結(jié)構(gòu)圖設(shè)計、整機(jī)的運(yùn)動參數(shù)計算、相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇、校核及尺寸計算等；根據(jù)裝配圖，進(jìn)行各個零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪出全部零件結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙；查閱和專業(yè)相關(guān)的英文資料，并按要求翻譯成中文；按照要求的畢業(yè)設(shè)計說明書內(nèi)容、格式及要求，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書；繪圖要求：、完成一張零號圖紙的模具裝配圖設(shè)計，同時繪出圖紙總量不少于二張零號圖紙的零件圖紙，要求尺寸完整，公差及表面粗糙度標(biāo)注合理、正確，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)；零件圖應(yīng)包含一張1號圖幅用計算機(jī)繪制的圖，或者至少有折合1號圖幅以上的手工繪制圖；齒座展開圖如圖22圖22 齒座展開圖沖裁件材料: Q235A是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能.零件結(jié)構(gòu):該沖裁件結(jié)構(gòu)對稱簡單，比較適合沖裁.尺寸精度:齒座零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可查表 [1]按工IT12級確定沖裁件尺寸的公差.表21沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度材料厚度t/mm基本尺寸/mm≤33～66～1010～1818～500≤1IT12～I(xiàn)T13IT111～2IT14IT12～I(xiàn)T13IT112～3IT14IT12～I(xiàn)T133～5　IT14IT12～I(xiàn)T13孔心距:35沖裁件外形: 寬80結(jié)論：該零件適合沖壓。方案二：需要兩套模具，先采用復(fù)合模具使沖裁件的形位精度和尺寸便于保證，且生產(chǎn)效率也高。 故對以上兩種方案的比較選擇第二種方案，通過比較選擇落料沖孔工序中所用模具作為本次設(shè)計要設(shè)計的模具——落料沖孔復(fù)合模。倒裝復(fù)合模的主要優(yōu)點即廢料能從壓力機(jī)臺面落下，而沖裁件從上模推下，比較容易引出去，故操作安全方便，由于倒裝復(fù)合模易于安裝送料裝置，生產(chǎn)率高全；正裝復(fù)合模的主要優(yōu)點是頂件板，卸料板均是彈性的，條料與沖裁件同時受到壓平作用，所以對于較軟、較薄的沖裁件能達(dá)到平整要求，沖裁件的精度也較高。 沖裁件的排樣設(shè)計 排樣方案根據(jù)齒座沖裁件的外形排樣有兩種方案：圖25 方案一沖裁件排樣圖方案一：對頭梯形直排；由沖裁件的尺寸查表[2],確定搭邊值a和a兩工件間的搭邊:a=。 步距A=218mm:通過比較及對沖裁件和條料分析取a=3mm；a=；A=218mm如圖25所示。 工件邊緣搭邊:a=。 材料利用率的計算和排樣方案的確定材料利用率η通常是以一個歩踞內(nèi)零件的實際面積與所用毛坯的百分率來表示,公式[2]為： （31）式中： —一個歩踞內(nèi)零件的實際面積； —一個歩踞內(nèi)所需毛坯面積；A— 送料歩踞；B—條料寬度；方案一： = ；A = 218mm；B = 86mm；由公式(31)則=100%=%方案二： = ；A = 139mm；B = 86mm；由公式(31)則=100% = %綜上所述知 ，故方案一的材料利用率高，選擇方案一的對頭梯形直排的排樣方式為本次設(shè)計的排樣方案。把整個輪廓分成4個線段和2個圓弧，其中4個線段長度及其重心位置如圖27所示。知圓弧的重心的計算公式[3]為： （32）式中： b—弦長； S—弧長； R—圓弧半徑； Z—重心到圓心的距離。查 [3]知沖裁件輪廓壓力中心的坐標(biāo)為：到xx軸的距離到y(tǒng)y軸的距離由圖知2孔的壓力中心的坐標(biāo)為：孔7到y(tǒng)y軸的距離孔7到xx軸的距離孔8到y(tǒng)y軸的距離 孔8到xx軸的距離 各個凸模的沖裁邊的周長：查 [3]知整個沖裁件的壓力中心的坐標(biāo)為：到xx軸的距離 到y(tǒng)y軸的距離綜上所述整個沖裁件的壓力中心坐標(biāo)為 ；。圖28 落料沖孔復(fù)合模時壓力中心的位置 沖裁時的壓力計算 沖裁力的計算對于沖裁力的計算查式[2]知：對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計算 （33）式中： F—沖裁力（N）； L—沖裁件周長（mm）； t—板料厚度（mm）； —材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）； K—系數(shù)。查表[2] 沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能一表知：=304373MPa 取=340MPa由圖22知：落料時L=358；t== = 474708 N 沖孔時L=88；t== = 116688 N 卸料力和推件力的計算根據(jù)所選用的的模具結(jié)構(gòu)類型，該套模具中有從凸模上卸下板料的卸料力和從凹模內(nèi)向下推出廢料的推件力。當(dāng)沖裁件的的形狀復(fù)雜、沖裁間隙較小，潤滑較差、板材強(qiáng)度高時取較大值；反之則取較小值[2]。由板厚t = 3 ，h = 15則：n = 15 / 3 = 5則 卸料力； 推件力： 壓力機(jī)所需總沖壓力的計算由于采用彈壓卸料裝置和下出廢料裝置： （36） = 474708 + 116688 + 9494 + 26255 = 627145N 628 KN故理論所需的沖壓力約為628KN。沖裁的合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。 考慮凸模和凹模的磨損：凸模磨損后會減小沖孔件的尺寸；凹模磨損后會增大落料件的尺寸。 制造模具時有兩種常用的方法來保證合理間隙：一種是分別加工法。另一種是單配加工法。根據(jù)沖裁件的外形輪廓及零件的批量，該模具制造方法：落料時選擇單配加工法來保證凸模和凹模的合理間隙；沖孔時選擇分別加工法來保證凸模和凹模的合理間隙。但不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實際尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=。橡膠工作行程： h = 5mm橡膠的自由高度: H =4 4 h =20mm橡膠的預(yù)壓縮量： =15% H 彈性卸料裝置中選用4個橡皮。該橡皮的型號： JB/；材料：澆注型聚氨酯橡膠；硬度：（邵氏A）75~85。 凹模厚度 ； 凹模壁厚 ；式中： b— 沖裁件的最大外形尺寸； K— 系數(shù)，考慮材料厚度的影響。由圖22 b =；t=；查表[2]知K=。 落料凹模的壁厚 c = （~2）40 = （60 ~80）mm 取c =。圖32 落料凹模1 墊板 2 上模座 3定位銷 4固定板 5螺栓 6凹模圖33 落料凹模的固定落料凹模采用六個螺栓對稱式分布壓緊，兩個圓柱銷定位的方式固定凹模，如上圖33所示。最小直徑 D =28；經(jīng)分析設(shè)計凸凹模基本形狀尺寸如圖34所示圖34 凸凹模將凸凹模壓入固定板內(nèi)，采用H7/m6配合，用六個螺栓對稱式分布壓緊和利用固定板定位如圖35。根據(jù)國標(biāo)( ～281 ),刃口部分熱處理硬度為58～62HRC,尾部回火至40～50 HRC。圖36 沖孔凸模L = 25 + 40 =65沖孔凸模如圖36所示將凸模壓入固定板內(nèi)，采用H7/m6配合，用六個