【正文】 Ra=01~ 微米 。模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展 ， 現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機(jī)除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外 ，其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能 力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。利用 RPM 技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的 主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機(jī)紛紛投入使用。在中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文 第 6 頁 共 37 頁 多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的 2021KN―沖壓中心 ‖采用 CNC 控制，只需5min 時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力 機(jī)的4~10 倍，并能進(jìn)行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（ FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（ FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。目前 ，國外先進(jìn)工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá) 70%~80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高 模具類型和特點(diǎn) 冷沖模類型 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文 第 7 頁 共 37 頁 冷沖模有多種形式，按照沖壓加工工序的性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模等；從沖壓工序的組合來看，可分為簡單模、復(fù)合模和級進(jìn)模，其中后一種分類方法更為普遍。復(fù)合模也只有一個工位，但在沖床的一次行程中要完成兩類以上的加工工藝。 級進(jìn)模優(yōu)點(diǎn) 1)級進(jìn)模是多工序沖模，在一副模具內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲、成形和拉深等多種多道工序，具有比復(fù)合模更高的勞動生產(chǎn)率，也能生產(chǎn)相當(dāng)復(fù)雜的沖壓件； 2)級進(jìn)模操作安全，因?yàn)槿耸植槐剡M(jìn)入危險區(qū)域； 3)級進(jìn)模設(shè)計時，工序可以分散。因而模具強(qiáng)度相對較高，壽命較長； 4)級進(jìn)模易于自動化，即容易實(shí)現(xiàn)自動送料，自動出件，自動疊片； 5)級進(jìn) 模可以采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)，因?yàn)楣ぜ蛷U料可以直接往下漏； 6)使用級進(jìn)?？梢詼p少壓力機(jī)，減少半成品的運(yùn)輸。 級進(jìn)模的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期長，成本高。但精度高的零件，并非全部輪廓的所有內(nèi)、外形相對位置要求都高，可以在沖內(nèi)形的同一工位上，把相對位置要求高的這部分輪廓同時沖出，從而保證零件的精度要求 ]6[ 。查劉建超所編的《沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)》 27P 可知其抗剪強(qiáng)度 MPab 300?? ，抗拉強(qiáng)度 400b MPa? ? ，斷后伸長率 %31?? ，該材料適合沖裁及彎曲。 ：沖裁件上有孔，為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度，孔邊距不能過小，一般要求 C′(～ 2)t 所以由零件圖可知： C′=32t=2 因此孔與邊距之間的最小距離滿足工藝性要求。查 155~154P ，孔邊至彎曲半徑中心的距離按料厚確定，當(dāng) t2mm 時 tl? ，此工件的 mmtl ??? ，滿足要求。 綜上所述，所以此零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁、彎曲工藝性要求。 沖壓工藝經(jīng)濟(jì)性分析 （ 1）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文 第 10 頁 共 37 頁 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工藝方法，因其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、材料利用率高、操作簡單、生產(chǎn)率高等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。批量越大，產(chǎn)品的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，進(jìn)行沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析。所以采用有導(dǎo)向級近 模進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足生產(chǎn)率要求，雖然模具制造難度較大，但是由于生產(chǎn)量大，所以總的生產(chǎn)成本還是不高。4 沖壓工藝方案的確定 沖壓工藝方案的確定 總體的設(shè)計方案及可行性的分析 方案 1：先落料，再沖裁，然后再完成兩次 U 彎形和兩次向下彎曲，采用單工序摸生產(chǎn)。 方案 3：沖孔 —切舌、兩次 U 彎曲、側(cè)向彎曲最后切斷，級進(jìn)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案二，只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)率較高，模具制造復(fù)雜，難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。通過對上述三種方案的分析比較，該件沖壓生產(chǎn)采用方案三級進(jìn)模生產(chǎn)為佳。 操作方式選擇 選擇自動送料操作方式，模具相對于模架采用從前往后的縱向送料方式還是采用從左向右的送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸，采用從左向右的橫向送料方式。采用導(dǎo)料桿導(dǎo)向，由模外的自動送料裝置自動將料送進(jìn)，用導(dǎo)正銷精定距。 導(dǎo)向方式的選擇 因?yàn)楣ぜ纫筝^高，所以采用對角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，模具的偏斜，有卸料板、凹模與固定板另有四對小導(dǎo)柱作精導(dǎo)向，保證模具的導(dǎo)向精度和工作穩(wěn)定。根據(jù)零件的展開圖來看，零件的外形近似于 T，應(yīng)采用豎直排切邊型工序排樣。因此采用豎直排切邊型工序排樣，排樣采用沖切制件外形余料，條料的一側(cè)和中間留載體的方式在制件壓彎成形之后通過切除載體獲取制件的方法進(jìn)行沖壓加工 ]8[ 。 設(shè)計排樣圖如下圖： 圖 51 側(cè)彎支座條料排樣圖（橫排） 此排樣圖中條料寬度為 60mm，各工位之間工步為 50mm 排樣設(shè)有 8 個工位，個工位的沖壓順序是： 工位 1：側(cè)刃定距和沖導(dǎo)正空；工位 2：異型沖裁；工位 3：沖切分隔；工位 4：切舌；工位 5：向下彎曲；工位 6：向上彎曲；工位 7：側(cè)向彎 曲 ；工位 8：切斷沖裁。 沖裁力的計算 沖裁力一般按下式計算： bKLtF ?? 式中： F ——沖裁力； L——沖裁周邊長度； t——料厚； b? ——材料抗剪強(qiáng)度； K ——修正系數(shù)，一般取 ?K 。 卸料力、推件力的計算 卸 料力、推件力按下式計算： 卸料力： 總卸卸 FKF ? 式中： 總F ——沖裁力； 推卸 KK ——卸料力、推件力系數(shù)； n——同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件或廢料的數(shù)目： thn? 式中： h——凹模洞口的直壁高度； t——板料厚度； 查《沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》表 213 得： 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 37 頁 卸料力系數(shù)： 卸K =； 推件力系數(shù)： 推K =； 定件力系數(shù)： 頂K =； 查《沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》表 221， 53??h ，取 h =5mm，則 51htn??=5 制件的卸料力、推件力分別為： 卸料力： 總卸卸 FKF ? =? = 推件力： 總推推 FnKF ? =? ? = 彎曲部分的計算 彎曲力按下式計算 U 形件彎曲力： trKBtF bU ?? ? V 形件彎曲力： trKBtF bV ?? ? 各工位的彎曲力計算如下： 第五工位：兩側(cè)向下彎曲為 U 型彎曲 1F ＝ 20 . 7 0 . 7 1 . 3 2 5 4 0 0 3 0 3 3 . 321bU K B tFNrt ? ? ? ?? ? ???形 切舌的向下彎曲為Ｖ型彎曲： 2F? 220 .6 0 .6 1 .3 6 4 0 0 1 62421bV K B trt ? ? ? ? ?? ? ???形 第六工位：此工位的彎曲為校正彎曲： F Q A??校 式中： Q 為單位校正力，其值可查得為 15MPa ； A 為校正部分的投影面積，由零件尺寸可算的 17 20 340A? ? ? ?？紤]到所選用的卸料裝置方式是彈性卸料裝置，因此壓力機(jī)的公稱壓力為： ZFP )~(0 ? =(~)? =? 壓力設(shè)備的初步確定 ]10[ ： （ 1）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和形成次數(shù)。 （ 3）模柄的直徑、長度尺寸是否與壓力機(jī)的滑塊柄孔直徑、深度尺寸相當(dāng)。 （ 5）壓力機(jī)應(yīng)該使用方便安全。其技術(shù)規(guī)格及其參數(shù)如下： 滑塊行程 7080 滑塊行程次數(shù) 100 最大閉合高度 360 閉合高度的調(diào)節(jié)量 70 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 37 頁 墊板厚度 20 壓力中心的 確定及相關(guān)計 算 此級進(jìn)模有多個凸模，所以應(yīng)先確定各凸模的壓力中心后，再計算模具的壓力中心。由上圖中個部分尺寸可以求出各 A~K 各個工作區(qū)的形心的位置 A 為（ 105， ） B 為（ 125， ） C 為（ 50， ） D 為（ 50，1187） E 為（ 0， 13） F 為（ 25， ） G 為（ 75， ） H 為（ 75， ） I為 （ 125， ） J 為（ 175， 8） K 為（ 225， 17），然后根據(jù)各個工作區(qū)的工作力求出工作區(qū)域?qū)υc(diǎn)的合力矩。 經(jīng)過多次計算得出此模具的壓力中心為（－５，－５） 沖裁凸凹模刃口尺寸及公差 凸凹模刃口尺寸計算原則 確定沖裁凸凹模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔，并遵循如下原則： 。設(shè)計沖孔模先 確定凸模刃口尺寸。 ，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求。 ―入體 ‖原則標(biāo)注為單12345678yX0A BCDEFGHIJK中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 18 頁 共 37 頁 向公差。 （ 1）落料 設(shè)工件的尺寸為 0??D ，根據(jù)計算原則，落料 時以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)，首先確定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小 合理間隙值即得到凹模尺寸 ]11[ 。在同一工布中，在工件上沖出孔距為2/??L 兩個孔時，其凹模型孔中心距 dL 可按下式確定 。 凸模與凹模配作法 配作法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準(zhǔn)件（凸模或凹模），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理 間隙配制另一件。 采用配作法，計算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽?，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大、變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計算 ]12[ 。 表 52 配合加工時凸、凹模尺寸計算公式 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 0??A 按凹模尺寸配制，其雙面間隙為： maxmin zz ?? ????? )( xAAd ??0B 0 )( ????? xBB d C ??0C ????? )(CC d 0??C ????? )(CC d 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 20 頁 共 37 頁 39。??C ??? p 表 52中： pA pB 、pC—————凸模的刃口尺寸（ mm） dA、 dB 、 dC ————凹模的刃口尺寸（ mm） A 、 B、 C —————工件的基本尺寸（ mm） ?———————————工件的公差（ mm） 39。 工位 1：沖直徑為 4mm的導(dǎo)正孔 根據(jù)前面工件結(jié)構(gòu)工藝分析將工藝孔的等級為 10級，其磨損系數(shù) x =1，制造公差為： )( m inm a x ZZp ??? =（ ） =； )( m inm a x ZZd ??? =（ ） =。故可得其凸凹?？梢苑珠_加工為： 0 0 0 . 0 4 80 . 0 1 2 0 . 0 3 6( ) ( 4 1 0 .0 4 8 ) 4PPd d x ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 37 頁 0 . 0 1 2 0m in 0 0 0 . 0 1 2( )