錐形蓋沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)【含圖紙】

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應(yīng)用這項(xiàng)調(diào)查的目的是為了驗(yàn)證FAST_FORM3D系統(tǒng)，確定FAST_FORM3D對(duì)毛坯形狀預(yù)測(cè)的能力，并確定一步有限元法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中是怎么實(shí)施的。成型技術(shù)提供了他們的一步法有限元代碼和培訓(xùn)中心的FAST_FORM3D / NSM為目的的基準(zhǔn)和研究。FAST_FORM3D并不等同于變形歷史。相反，它將項(xiàng)目上一個(gè)平面或可展曲面零件幾何形狀和重新定位的最后節(jié)點(diǎn)和元素，直至達(dá)到最低能量狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程是計(jì)算速度比就像是PAM Stemp的增量模擬，也使得假設(shè)增多。FAST_FORM3D能評(píng)價(jià)和估計(jì)最優(yōu)毛坯矩形件的結(jié)構(gòu)，也是一個(gè)強(qiáng)有力的工具，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師由于其速度和使用的安逸性，但是在這時(shí)期的幾何是不可用的。為了驗(yàn)證FAST_FORM3D，我們比較分析其與毛坯形狀預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法的毛坯形狀。該零件的幾何形狀如圖3所示是一個(gè)長(zhǎng)15英寸、寬5英寸、深12英寸有一個(gè)1英寸直角法蘭盤(pán)英寸。表1列出了工藝條件下使用，圖4顯示了使用Romanovski零件毛坯形狀的實(shí)證法和滑移線場(chǎng)的方法來(lái)預(yù)測(cè)毛坯形狀的原理。 圖. 3 矩形幾何用于FAST_FORM3D驗(yàn)證表1 為FAST_FORM3D矩形驗(yàn)證過(guò)程中使用參數(shù)圖4。使用手工計(jì)算毛坯長(zhǎng)方形盤(pán)的外形設(shè)計(jì)。 （一）Romanovski的經(jīng)驗(yàn)方法；（二）滑移線場(chǎng)分析方法。圖5（a）給出了預(yù)測(cè)從Romanovski法，滑移線場(chǎng)方法，幾何形狀和FAST_FORM3D空白。空白形狀同意在角落里地區(qū)，但不同的側(cè)面區(qū)域很大。圖5（二）- （c）顯示抽簽中模式后的矩形繪制過(guò)程。平移由Pam-Stemp模擬預(yù)測(cè)空白的每個(gè)形狀。抽簽中地區(qū)在彎道很好匹配所有三個(gè)長(zhǎng)方形盤(pán)模式?；凭€場(chǎng)方法，雖然沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)區(qū)域在身邊1英寸法蘭，而Romanovski和FAST_FORM3D方法實(shí)現(xiàn)了1英寸法蘭在身邊地區(qū)相對(duì)較好。此外，只有FAST_FORM3D毛坯同意在角落里/側(cè)過(guò)渡區(qū)。此外，F(xiàn)AST_FORM3D毛坯比Romanovski具有較好的應(yīng)變分布和更低的峰值應(yīng)變比，由圖6中可以看到。圖5 各種毛坯形狀預(yù)測(cè)和帕姆印花仿真結(jié)果為長(zhǎng)方形鍋。 （一）三預(yù)測(cè)空白形狀;（二）變形滑移線領(lǐng)域的毛坯;（三）畸形Romanovski毛坯;（四）畸形FAST_FORM3D毛坯圖6 比較應(yīng)變泛用長(zhǎng)方形的PAM Stemp形狀分布的各種毛坯。 （一）變形Romanovski毛坯;（二）畸形FAST_FORM3D毛坯。若要繼續(xù)此驗(yàn)證研究，從小松制作工業(yè)部分被選中，并在圖7（a）所示。我們預(yù)計(jì)的一個(gè)最優(yōu)幾何FAST_FORM3D空白的實(shí)驗(yàn)裝置，正如所見(jiàn)，毛坯很相似，但有一些差異，最終的零件毛坯形狀,如圖7(b)。圖7 儀器FAST_FORM3D模擬結(jié)果包括最終驗(yàn)證。 （一）FAST_FORM3D成形性能的比較；（二）預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)的毛坯形狀比較。接下來(lái),我們模擬了沖壓的毛坯和FAST_FORM3D使用Pam-Stamp實(shí)驗(yàn)毛坯。我們通過(guò)比較兩者的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)預(yù)測(cè)的零件幾何形狀 (圖8)，發(fā)現(xiàn)FAST_FORM3D是更精確的。一個(gè)不錯(cuò)的特征是,FAST_FORM3D能顯示“失敗”的部分情節(jié)的輪廓曲線，對(duì)失敗限制示于圖7(A)?？傊? FAST_FORM3D在預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)部件的最佳形狀成功的毛坯。這表明，F(xiàn)AST_FORM3D可以成功地用于評(píng)估產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形性的問(wèn)題。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)多小時(shí)可能被淘汰使用FAST_FORM3D和更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)。圖 8。比較FAST_FORM3D和實(shí)驗(yàn)儀器的零件形狀。 （一）實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)毛坯形狀和CAD幾何;（二）優(yōu)化毛坯形狀和FAST_FORM3D的CAD幾何。3 模具和工藝模擬- 應(yīng)用為了在研究模具設(shè)計(jì)過(guò)程中緊密合作，一個(gè)由日本小松制作所和ERC/ NSM組成的小組。與形成問(wèn)題的一個(gè)生產(chǎn)小組選擇了小松。該面板是挖掘機(jī)的駕駛室左側(cè)內(nèi)板，如圖9所示。是的幾何簡(jiǎn)化為一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室死亡，同時(shí)保持該小組的主要特征。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中小松使用表2所示的條件。一個(gè)成形極限圖（FLD）研制了用于繪圖品質(zhì)采用穹頂鋼和視覺(jué)測(cè)試應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，并在圖10所示。在實(shí)驗(yàn)中使用三壓邊力分別是（10，30，50噸）以確定其效果。每個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了增量在ERC/ NSM使用PAM-Stemp。圖9 挖掘機(jī)的駕駛室，左側(cè)內(nèi)板表2機(jī)艙內(nèi) 的工藝條件調(diào)查圖10 在機(jī)艙內(nèi)調(diào)查所使用的繪圖優(yōu)質(zhì)鋼成形極限圖。在10噸的條件下發(fā)生起皺的實(shí)驗(yàn)部分，如圖11所示。在30噸條件下發(fā)生皺紋被淘汰，如圖12所示。對(duì)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了PAM Stemp模擬預(yù)測(cè)，如圖13所示。 30噸壓力的測(cè)量小組以確定材料畫(huà)中的模式。這些測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較與預(yù)測(cè)材料繪制在圖14研究。效果是非常良好，只有10毫米，最大的錯(cuò)誤。一個(gè)輕微的頸部，觀察小組的30噸，如圖13所示。在50噸時(shí)，面板上會(huì)出現(xiàn)明顯的骨折起皺。圖11 皺褶實(shí)驗(yàn)室機(jī)艙內(nèi)板，壓邊力= 10噸圖12 壓邊力=30噸機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室和頸縮變形階段。 （一）實(shí)驗(yàn)毛坯;（二）實(shí)驗(yàn)小組，形成了60;（三）實(shí)驗(yàn)小組，完全形成;（四）實(shí)驗(yàn)小組，縮頸細(xì)節(jié)。圖13 預(yù)測(cè)和在實(shí)驗(yàn)室客艙內(nèi)消除皺紋。 （a）預(yù)期的幾何形狀，壓邊力= 10噸;（二）預(yù)測(cè)的幾何形狀，壓邊力= 30噸圖14 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)艙預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)比較所得出的結(jié)果，壓邊力= 30噸。應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量了每個(gè)小組的結(jié)果，其結(jié)果如圖15所示。從每個(gè)小組有限元模擬的預(yù)測(cè)在圖16所示。這些預(yù)測(cè)和測(cè)量吻合有關(guān)的應(yīng)變分布，不同的壓邊力對(duì)結(jié)果的影響不大。雖然趨勢(shì)是代表，壓邊力的影響往往在模擬的壓力更多的本地化的方式相比，測(cè)量。然而，這些預(yù)測(cè)表明， PAM Stemp正確預(yù)測(cè)了頸縮和斷裂在30和50噸時(shí)發(fā)生。關(guān)于摩擦應(yīng)變分布的影響進(jìn)行了研究,如圖17模擬圖所示。圖 15 機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)應(yīng)變測(cè)量。 （一）測(cè)量應(yīng)變，壓邊力= 10噸（面板皺）（二）測(cè)量應(yīng)變，壓邊力= 30噸（面板頸）;（三）測(cè)量應(yīng)變，壓邊力=50噸（面板裂縫）。圖。16。機(jī)艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)變有限元預(yù)測(cè)。 （a）預(yù)期的壓力，壓邊力= 10噸;（二）預(yù)測(cè)的壓力，壓邊力= 30噸;（三）預(yù)測(cè)的壓力，壓邊力= 50噸。圖17 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)預(yù)測(cè)效應(yīng)摩擦機(jī)艙內(nèi)，壓邊力= 30噸。 （a）預(yù)期的壓力，=0.06；（二）預(yù)測(cè)應(yīng)變，=0.10。它們的比較結(jié)果摘要列于表3中，此表顯示，模擬預(yù)測(cè)了在實(shí)驗(yàn)條件下每一株測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果。這表明，PAM-Stemp可以用來(lái)評(píng)估成形模具設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題。表3客艙內(nèi)的研究結(jié)果摘要4. 壓邊力控制- 應(yīng)用這次調(diào)查的目的是確定各種高性能材料在半球狀，圓頂平底，深拉杯深沖性能（見(jiàn)圖18），并探討不同時(shí)間的變壓邊力上進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，以確定這些材料進(jìn)行分析和模擬輸入到流動(dòng)應(yīng)力和各向異性特征（見(jiàn)圖 19和表5）。在被調(diào)查的材料包括AKDQ鋼、高強(qiáng)度鋼、烘烤硬鋼、鋁6111（見(jiàn)表4）。圖18 巨形杯模具的幾何形狀表4用于材料研究的圓頂杯圖19 鋁6111，AKDQ，強(qiáng)度高，烤硬鋼的拉伸試驗(yàn)結(jié)果。 （一）拉伸試樣裂隙；（二）應(yīng)力/應(yīng)變曲線。表5 鋁6111、AKDQ、烤硬鋼的高強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)值得注意的是流動(dòng)應(yīng)力和AKDQ烤硬鋼曲線非常類(lèi)似，但是在5的時(shí)候伸長(zhǎng)率減少類(lèi)似烤硬。雖然高強(qiáng)度鋼和鋁6111的伸長(zhǎng)率很相似，但是其N(xiāo)值比鋁6111的值大兩倍。此外， AKDQ的R值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，而烤硬接近1，鋁6111遠(yuǎn)小于1。在這次調(diào)查中的壓邊力用型材時(shí)間變量中包含常數(shù)，線性減少，脈動(dòng)（見(jiàn)圖20）。為AKDQ鋼的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了模擬使用的PAM -Stemp增量代碼。斷裂、皺紋的例子，和良好的實(shí)驗(yàn)室杯圖21所示以及對(duì)模擬圖像皺杯。圖20.用于研究剖面圓頂杯的壓邊力時(shí)間。 （一）固定壓邊力;（二）斜壓邊力;（三）脈動(dòng)壓邊力。圖 21。模擬實(shí)驗(yàn)和圓頂杯。 （一）實(shí)驗(yàn)好杯；（b）實(shí)驗(yàn)裂隙杯；（三）實(shí)驗(yàn)皺杯；（四）模擬皺杯對(duì)深沖性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究限制使用固定壓邊力。這項(xiàng)研究的結(jié)果顯示在表6 此表顯示，AKDQ的沖壓性能最大，而鋁的最小而烤硬、高強(qiáng)度鋼的性能中等。對(duì)AKDQ的連續(xù)應(yīng)變分布、脈動(dòng)壓邊力進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)圖22，模擬圖23。這兩個(gè)模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斜坡的壓邊力軌跡對(duì)于提高應(yīng)變分布情況是最好的。不僅減少了骨折的可能性降低峰值高達(dá)5，而且還降低應(yīng)變地區(qū)的增加。這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性。表6。恒定壓邊力限制的頂燈杯的沖壓性能圖22。時(shí)間變量對(duì)AKDQ鋼圓頂杯壓邊力變化的實(shí)驗(yàn)圖23。時(shí)間變量對(duì)AKDQ鋼圓頂杯壓邊力變化的模擬實(shí)驗(yàn)脈動(dòng)壓邊力在調(diào)查的頻率范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)有對(duì)應(yīng)變分布的影響。這可能是由于這一事實(shí)的脈動(dòng)頻率進(jìn)行了測(cè)試只有1赫茲。從其他研究人員以前的實(shí)驗(yàn)可知，適當(dāng)?shù)念l率范圍是從5到25赫茲。AKDQ從模擬和實(shí)驗(yàn)載荷行程曲線比較圖24所示。良好的協(xié)議被發(fā)現(xiàn)的情況下=0.08。這表明，有限元模擬可以用來(lái)評(píng)估成形性，可以通過(guò)使用壓邊力控制技術(shù)獲得改善。圖24.KDQ穹頂鋼杯的比較實(shí)驗(yàn)與模擬負(fù)載沖程曲線5 結(jié)論和未來(lái)工作在本文中，我們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè)復(fù)雜的沖壓件的改進(jìn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及消除了軟模具相結(jié)合的產(chǎn)品和工藝驗(yàn)證使用單步和增量有限元模擬。此外，改進(jìn)工藝，提出了壓邊力控制實(shí)施以提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的魯棒性組成三個(gè)獨(dú)立的調(diào)查分析，總結(jié)其在設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)階段。首先，產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了調(diào)查與實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)步驟有限元程序FAST_FORM3D和評(píng)估的能力，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)成形性問(wèn)題所涉及的工業(yè)驗(yàn)證。 FAST_FORM3D在預(yù)測(cè)中矩形工業(yè)儀表盤(pán)和蓋形狀最佳空白成功。在儀器的覆蓋情況下，審判和錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)多小時(shí)可能被淘汰使用FAST_FORM3D和更好的毛坯形狀可能已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)。 其次，模具設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了調(diào)查實(shí)驗(yàn)室和增量代碼的PAM Stemp系統(tǒng)的工業(yè)驗(yàn)證和評(píng)估的能力，形成與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題。這項(xiàng)調(diào)查表明，PAM的郵票可以預(yù)測(cè)應(yīng)變分布，起皺，頸縮和斷裂，至少一個(gè)遠(yuǎn)景以及應(yīng)變各種條件下的實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)。 最后，工藝設(shè)計(jì)階段的調(diào)查，對(duì)質(zhì)量可與壓邊力控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)改善的實(shí)驗(yàn)研究。在此調(diào)查，半球狀，圓頂平底高峰株，杯子的拉伸值都被減少了5，從而減少了皺折的可能性，并降低了應(yīng)變區(qū)強(qiáng)度。這種應(yīng)變分布的改善，提高產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度，減少回彈和殘余應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝的穩(wěn)定性?？梢灶A(yù)計(jì)，深沖性能將會(huì)在不斷優(yōu)化的壓邊力中逐漸增強(qiáng)。此外，在實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬預(yù)測(cè)中發(fā)現(xiàn)負(fù)載行程曲線，表明有限元模擬可以用來(lái)評(píng)估成形性，可控制壓邊力技術(shù)，使用得到改善。 1模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來(lái)越大的作用。1989年3月國(guó)務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備)，確立模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車(chē)、農(nóng)機(jī)和無(wú)線電行業(yè)，這個(gè)比例也超過(guò)60。例如飛機(jī)制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過(guò)三萬(wàn)套，其中主機(jī)八千套、發(fā)動(dòng)機(jī)二千套、輔機(jī)二萬(wàn)套。從產(chǎn)值看，80年代以來(lái)，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2000年，產(chǎn)品盡件粗加工的75%、精加工的50將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成，50以上的金屬板材、80以上的塑料都特通過(guò)模具轉(zhuǎn)化成制品。 2模具的歷史發(fā)展模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來(lái)的。19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)(槍炮的彈殼)、鐘表工業(yè)、無(wú)線電工業(yè)的發(fā)展，沖模得到廣泛使用。二次大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車(chē)、電子儀器、照相機(jī)、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國(guó)的沖壓技術(shù)走在前列許多模具先進(jìn)技術(shù)，如簡(jiǎn)易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動(dòng)化技術(shù)，大多起源于美國(guó)；而瑞士的精沖、德國(guó)的冷擠壓技術(shù)，蘇聯(lián)對(duì)塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。50年代，模具行業(yè)工作重點(diǎn)是根據(jù)訂戶(hù)的要求，制作能滿(mǎn)足產(chǎn)品要求的模具。模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有圖紙和感性認(rèn)識(shí)，對(duì)所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)能缺乏真切了解。從1955年到1965年，是壓力加工的探索和開(kāi)發(fā)時(shí)代對(duì)模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分橋，并把這些知識(shí)不斷應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，使得沖壓技術(shù)在各方面有飛躍的發(fā)展。其結(jié)果是歸納出模具設(shè)計(jì)原則，并使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、梅具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動(dòng)化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)，從而使沖壓加工從儀能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階段。進(jìn)入70年代向高速化、啟動(dòng)化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個(gè)過(guò)程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、商壽命、高精度助多功能自動(dòng)校具。其代表是多達(dá)別多個(gè)工位的級(jí)進(jìn)模和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出既有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機(jī)彎曲機(jī)。在此期間，日本站到了世界最前列其模具加工精度進(jìn)入了微米級(jí)，模具壽命，合金工具鋼制造的模具達(dá)到了幾千萬(wàn)次，硬質(zhì)合金鋼制造的模具達(dá)到了幾億次p每分鐘沖壓次數(shù)，小型壓力機(jī)通常為200至300次，最高為1200次至1500次。在此期間，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新快、用期短(如汽車(chē)改型、玩具翻新等)的需要，各種經(jīng)濟(jì)型模具，如鋅落合金模具、聚氨酯橡膠模具、鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展。從70年代中期至今可以說(shuō)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代。隨著模具加工精度與復(fù)雜性不斷提高，生產(chǎn)周期不斷加快，模具業(yè)對(duì)設(shè)備和人員素質(zhì)的要求也不斷提高。依靠普通加工設(shè)備，憑經(jīng)驗(yàn)和手藝越來(lái)越不能滿(mǎn)足模具生產(chǎn)的需要。90年代以來(lái)，機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)緊密結(jié)合，發(fā)展了NC機(jī)床，如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花機(jī)床、數(shù)控銑床、數(shù)控坐標(biāo)磨床等。而采用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程、控制的CNC機(jī)床提高了數(shù)控機(jī)床的使用效率和范圍。近年來(lái)又發(fā)展出由一臺(tái)計(jì)算機(jī)以分時(shí)的方式直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床的NNC系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)也逐步進(jìn)入模具生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等。國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2000年，作為設(shè)計(jì)和制造之間聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動(dòng)設(shè)計(jì)的最根本點(diǎn)是必須確立模具零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。要擺脫過(guò)去以人的思考判斷和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心所組成的設(shè)計(jì)方法，就必須把過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和思考方法，進(jìn)行系列化、數(shù)值化、數(shù)式化，作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中。因?yàn)槟＞邩?gòu)成元件也干差萬(wàn)別，要搞出一個(gè)能適應(yīng)各種零件的設(shè)計(jì)軟件幾乎不可能。但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大，模具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律，放可總結(jié)歸納，為自動(dòng)設(shè)計(jì)提供軟件。如日本某公司的CDM系統(tǒng)用于級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開(kāi)、條料排樣、確定模板尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序(為數(shù)控加工中心和線切割編程)等，所用時(shí)間由手工的20%、工時(shí)減少到35小時(shí)；從80年代初日本就將三維的CADCAM系統(tǒng)用于汽車(chē)覆蓋件模具。目前，在實(shí)體件的掃描輸入，圖線和數(shù)據(jù)輸入，幾何造形、顯示、繪圖、標(biāo)注以及對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)編程，產(chǎn)生效控機(jī)床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達(dá)到較高水平；計(jì)算機(jī)仿真(CAE)技術(shù)也取得了一定成果。在高層次上，CADCAMCAE集成的，即數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，可以互相直接傳輸信息實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。目前國(guó)外僅有少數(shù)廠家能夠做到。3我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國(guó)大部分企業(yè)均設(shè)有模具車(chē)間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化這個(gè)概念。生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟(jì)效益較差。模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專(zhuān)業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)有模具專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車(chē)間（分廠）近17000家，約60萬(wàn)從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達(dá)200億元人民幣。但是，我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿(mǎn)足需求量的60左右，還不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，國(guó)內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的模具還主要依靠進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，1997年進(jìn)口模具價(jià)值6.3億美元，這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具；1997年出口模具僅為7800萬(wàn)美元。目前我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。3.1 模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀按照中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分，我國(guó)模具基本分為10大類(lèi)，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類(lèi)占主要部分。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國(guó)沖壓模占50左右，塑料成形模約占20，拉絲模（工具）約占10，而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40以上。我國(guó)沖壓模大多為簡(jiǎn)單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬(wàn)次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到35um，有50個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位，與國(guó)際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬(wàn)次相比，處于80年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)的塑料成形模具設(shè)計(jì)，制作技術(shù)起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡(jiǎn)單型腔的模具達(dá)70以上，仍占主導(dǎo)地位。一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造。模具平均壽命約為80萬(wàn)次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達(dá)到5um以下，最高壽命已突破2000萬(wàn)次，型腔數(shù)量已超過(guò)100腔，達(dá)到了80年代中期至90年代初期的國(guó)際先進(jìn)水平。3.2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀我國(guó)模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來(lái)講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。 在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計(jì)與制造模具方面，無(wú)論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了CAD，距拋開(kāi)繪圖板還有漫長(zhǎng)的一段路要走；在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動(dòng)畫(huà)游戲階段；在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近10多年來(lái)引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計(jì)算機(jī)制式（IBM微機(jī)及其兼容機(jī)、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運(yùn)算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設(shè)備近年來(lái)才開(kāi)展這項(xiàng)工作；在應(yīng)用CAPP技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)才剛起步。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)，尚處于較低水平，需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。我國(guó)大部分模具廠、車(chē)間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長(zhǎng)、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車(chē)、銑、刨、鉆、磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來(lái)也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備，但過(guò)于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識(shí)面寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國(guó)模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8%12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識(shí)老化，知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專(zhuān)業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)匱乏，動(dòng)手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來(lái)人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)水平難以提高。3.3 模具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀近10多年來(lái)，特別是“八五”以來(lái)，國(guó)家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所、大專(zhuān)院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開(kāi)發(fā)模具專(zhuān)用系列鋼種、模具專(zhuān)用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專(zhuān)用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應(yīng)上，解決用戶(hù)的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國(guó)外模具鋼材近年來(lái)相繼在國(guó)內(nèi)建立了銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)，但因渠道不暢、技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價(jià)格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應(yīng)用不多。模具加工的輔助材料和專(zhuān)用技術(shù)近年來(lái)雖有所推廣應(yīng)用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術(shù)，大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段，如模具表面涂層技術(shù)、模具表面熱處理技術(shù)、模具導(dǎo)向副潤(rùn)滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤(rùn)滑技術(shù)、模具去應(yīng)力技術(shù)、模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)也還缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。 我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋面約占20%，從市場(chǎng)上能配到的也只有約30個(gè)品種，且僅限于中小規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、熱流道元件等剛剛開(kāi)始供應(yīng)，模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差。3.4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀我國(guó)的模具工業(yè)相對(duì)較落后，至今仍不能稱(chēng)其為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。我國(guó)目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類(lèi)：專(zhuān)業(yè)模具廠，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車(chē)間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù)；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專(zhuān)業(yè)模具廠相類(lèi)似，以小而專(zhuān)為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專(zhuān)業(yè)模具廠相類(lèi)似。其中以第一類(lèi)數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上。我國(guó)的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個(gè)大行業(yè)部門(mén)制造和使用模具，沒(méi)有統(tǒng)一管理的部門(mén)。僅靠中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關(guān)，跨行業(yè)，跨部門(mén)管理困難很多。 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國(guó)技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時(shí)，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車(chē)間、分廠在內(nèi)，技術(shù)改造后不能很快收回其投資，甚至負(fù)債累累，影響發(fā)展。 雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車(chē)間、分廠技術(shù)力量強(qiáng)，設(shè)備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設(shè)備利用率低。 我國(guó)模具價(jià)格長(zhǎng)期以來(lái)同其價(jià)值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟(jì)效益小，社會(huì)效益大”的現(xiàn)象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩?biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類(lèi)不正常現(xiàn)象存在。4模具的發(fā)展趨勢(shì)4.1 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）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國(guó)Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級(jí)渲染、塑料模設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測(cè)量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國(guó)內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。（2）模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無(wú)紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過(guò)程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點(diǎn)，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專(zhuān)業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件，可進(jìn)行交互式3D型腔、型芯設(shè)計(jì)、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞Moldflow公司的三維真實(shí)感流動(dòng)模擬軟件MoldflowAdvisers已經(jīng)受到用戶(hù)廣泛的好評(píng)和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類(lèi)軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的Z-mold軟件。面向制造、基于知識(shí)的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注塑模專(zhuān)家軟件能根據(jù)脫模方向自動(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對(duì)應(yīng)的型芯和型腔，實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗(yàn)等。（3）模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì) 隨著模具在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國(guó)際化，以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。美國(guó)在其21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略中指出，到2006年要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車(chē)開(kāi)發(fā)周期從40個(gè)月縮短到4個(gè)月。4.2 模具檢測(cè)、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展（1）模具檢測(cè)設(shè)備的日益精密、高效 精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)23m，目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國(guó)、日本等國(guó)的高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車(chē)模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250mm3250mm三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀，率先在國(guó)內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實(shí)現(xiàn)了從測(cè)量實(shí)物建立數(shù)學(xué)模型輸出工程圖紙模具制造全過(guò)程，成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括：英國(guó)雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm。另外德國(guó)GOM公司的ATOS便攜式掃描儀，日本羅蘭公司的PIX-30、PIX-4臺(tái)式掃描儀和英國(guó)泰勒霍普森公司TALYSCAN150多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn)。（2）數(shù)控電火花加工機(jī)床 日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制、PCE能量控制及自動(dòng)編程專(zhuān)家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術(shù)。（3） 高速銑削機(jī)床(HSM)銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的510倍)及可加工硬材料(60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn)。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，其機(jī)床定位精度可達(dá)8m，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉(zhuǎn)速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床，其加工范圍達(dá)2500mm5000mm1800mm，轉(zhuǎn)速達(dá)20500r/min，切削進(jìn)給速度達(dá)20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車(chē)覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。4.3 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期是贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比，快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)具有制模周期短、成本較低的特點(diǎn)，精度和壽命又能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的模具制造技術(shù)，具體主要有以下一些技術(shù)。 (1)快速原型制造技術(shù)(RPM)。它包括激光立體光刻技術(shù)(SLA) ；疊層輪廓制造技術(shù)(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù)(SLS) ；熔融沉積成形技術(shù)(FDM) 和三維印刷成形技術(shù)(3D-P)等。 (2)表面成形制模技術(shù)。它是指利用噴涂、電鑄和化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)。 (3)澆鑄成形制模技術(shù)。主要有鉍錫合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、樹(shù)脂復(fù)合成形模具技術(shù)及硅橡膠制模技術(shù)等。 (4)冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)。 (5)無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)。 (6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術(shù)。(7)模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹(shù)脂砂實(shí)型鑄造及失蠟精鑄等技術(shù)。 (8)其他方面技術(shù)。如采用氮?dú)鈴椈蓧哼?、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。4.4 模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過(guò)早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國(guó)H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國(guó)P20)、時(shí)效硬化型鋼(如美國(guó)P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國(guó)D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢(shì)是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。4.5 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復(fù)合化、超塑性成形、塑性精密成形技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形技術(shù)等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神，精益生產(chǎn)；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(jì)與制造等。目 錄緒論11 沖壓工藝性分析和方案的確定1.1零件工藝性分析31.2工藝方案的確定42 模具總體設(shè)計(jì)2.1模具類(lèi)型的選擇52.2操作與定位方式52.3卸料、出件方式52.4確定送料方式62.5確定導(dǎo)向方式63 零件的工藝計(jì)算3.1拉深工藝計(jì)算73.2落料拉深復(fù)合模工藝計(jì)算93.3沖孔切邊復(fù)合模工藝計(jì)算153.4沖壓工藝過(guò)程174模具零部件結(jié)構(gòu)的確定4.1定位零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)194.2卸料、頂件、推件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)194.3凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)214.4其他支承零件的設(shè)計(jì)224.5凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)244.6凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)244.7模具閉合高度254.8模具零部件設(shè)計(jì)254.9確定裝配基準(zhǔn)模265沖壓設(shè)備的選用與校核5.1落料拉深復(fù)合模壓力機(jī)設(shè)備的選用275.2沖孔切邊復(fù)合模設(shè)備的選用275.3校核模具閉合高度286模具的工作原理6.1 落料拉深復(fù)合模的工作原理286.2 沖孔切邊復(fù)合模的工作原理297結(jié) 論. 308參考文獻(xiàn).319致 謝.32 緒論模具是生產(chǎn)工業(yè)化產(chǎn)品的主要工藝裝備,作為成型工具與沖壓、鍛造、鑄造等金屬制成品成型設(shè)備以及非金屬材料制成品設(shè)備相配套。磨具工業(yè)是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。模具可以分為冷沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鍛造模具、玻璃模具和橡膠模具等。而其中用途最廣泛，歷史最悠久的是冷沖壓模，并且冷沖壓模的技術(shù)很成熟。冷沖壓工業(yè)分為兩大類(lèi)：分離工序和成形工序。分離工序就是將沖壓件和板料按照實(shí)際輪廓進(jìn)行分離。分離工序又可以被分為落料、沖孔。剪切等。成形工序是使沖壓毛坯在不被其他完整性條件下產(chǎn)生塑性變形，并且轉(zhuǎn)化成所要求的產(chǎn)品形狀。成形工序又被分為彎曲、拉深、翻邊脹形、擴(kuò)孔、縮孔和旋壓等。這次設(shè)計(jì)選取了冷沖壓模具設(shè)計(jì)：某型錐形蓋沖壓模具設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要分為兩部分，一部分是對(duì)錐形蓋進(jìn)行沖壓工藝分析與計(jì)算，一部分是對(duì)錐形蓋進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。第一，先對(duì)錐形蓋進(jìn)行工藝分析與計(jì)算，包含確定工藝分析與設(shè)計(jì)方案，確定排樣，計(jì)算沖裁力與選擇沖壓設(shè)備等。第二，對(duì)錐形蓋進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，主要做好是模具主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算與模具的裝配。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，零件的形狀必須結(jié)合手冊(cè)循序漸進(jìn)的進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。這次模具設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一次實(shí)踐。由于我沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所以很多東西都要依靠手冊(cè)。包括數(shù)據(jù)的選取和工藝性的確定。模具設(shè)計(jì)包括模具工作零件、定位零件、卸料及推件零件、導(dǎo)向零件和連接固定零件的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)要使用到CAD，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)于提高設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量很有幫助，這也是當(dāng)今模具行業(yè)發(fā)展的選擇。為了更好地完成任務(wù)，在三個(gè)半月的設(shè)計(jì)期間還到工廠進(jìn)行了實(shí)習(xí)，參觀了沖壓模具的生產(chǎn)加工過(guò)程，這加強(qiáng)了我們實(shí)際生產(chǎn)中模具的認(rèn)識(shí)，更有利于我們完成模具設(shè)計(jì)。 對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)該要達(dá)到以下目的： 1. 綜合運(yùn)用所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次冷沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練。 2綜合運(yùn)用四年大學(xué)里所學(xué)的各門(mén)學(xué)科的知識(shí)，以致能融會(huì)貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造的整個(gè)工藝流程。 3.掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。本次設(shè)計(jì)是在賀紅林老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助、交流下，對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此，我對(duì)他們表示衷心的感謝。由于本人水平有限，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所以在設(shè)計(jì)中難免產(chǎn)生不足和錯(cuò)誤，望各位老師批評(píng)和指正，以使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)做到合理，同時(shí)也為我走出校門(mén)步入社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1 沖壓工藝性分析和方案的確定 1.1 零件工藝性分析工件錐形蓋為圖1所示的拉深件，材料08鋼，材料厚度0.5mm，大批量生產(chǎn)。圖1 工件圖其工藝性分析內(nèi)容如下：1.1.1 材料分析08鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于深拉深級(jí)別鋼，具有良好的拉深成形性能。 1.1.2 結(jié)構(gòu)分析該零件屬于旋轉(zhuǎn)體帶有凸緣的錐形件，是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單帶一個(gè)階梯的軸對(duì)稱(chēng)曲面形狀拉深件，其形狀、尺寸符合工藝性要求，所以該零件沖壓工藝性較好。零件凸緣上均布著六個(gè)4的小孔和底孔18，為了確?？椎奈恢脺?zhǔn)確和精度，將其加工放在拉深結(jié)束后沖裁。此外，零件口部圓角半徑均為R1，滿(mǎn)足拉深件口部圓角半徑大于或等于兩倍料厚的要求。 1.13 精度分析零件上尺寸均為未注公差尺寸，普通拉深即可達(dá)到零件的精度要求，選精度等級(jí)為IT12，工件的所有未注明公差均由文獻(xiàn)1表2.10查得。1.2 工藝方案的確定 零件的生產(chǎn)包括落料、拉深、切邊、沖孔等工序，其總體工藝過(guò)程有以下幾種：方案一：先落料，然后拉深，再切邊，最后沖孔。單工序模生產(chǎn)。方案二：落料拉深復(fù)合，沖孔切邊復(fù)合。復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：拉深級(jí)進(jìn)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，后進(jìn)切邊沖孔。以上的三種方案，方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要四副單工序模，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求。方案二需要兩副復(fù)合模，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度加大，成本高，但工件的相對(duì)位置精度及生產(chǎn)效率都較高，滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求，工件精度也能滿(mǎn)足要求，操作方便。方案三中的級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，進(jìn)行壓生產(chǎn)采用的方案二為佳的方案。 2 模具設(shè)計(jì) 2.1 選擇模具的類(lèi)型通過(guò)進(jìn)行沖壓工藝的分析可知，采用復(fù)合模沖壓。 因?yàn)榈寡b式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以可以利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，這樣有利于操作，還可以為機(jī)械化出件提供有利的條件，應(yīng)用十分廣泛，因此具類(lèi)型為倒裝式復(fù)合模。 2.2 操作與定位方式 2.2.1 操作方式 雖然是大批量生產(chǎn)零件，但生產(chǎn)也可用手工送料方式，同樣能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，這樣就可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 2.2.2 定位方式 由于該模具采用了條料，所以控制條料的送進(jìn)方向選用兩個(gè)固定擋料用來(lái)銷(xiāo)導(dǎo)料，沒(méi)有側(cè)壓裝置。可以采用固定擋料銷(xiāo)定距作為控制條料的送進(jìn)步距。因?yàn)闂l料第一件的沖壓位置有一定的長(zhǎng)度余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。 2.3 卸料、出件方式 2.3.1 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料： 剛性卸料卸料力較大是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用厚度較大精度要求不高的工件沖裁。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)，卸料版凸模的間隙隨會(huì)材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.20.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖出的工件平整精度較高。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。工件平直度較高，卸料力較小，料厚為0.5mm相對(duì)較薄，卸料力不大偶遇為彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，并且操作者可以看見(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不容易造成工件表面的損傷，故采用彈性卸料方式進(jìn)行卸料。2.3.2 出件方式對(duì)于復(fù)合模生產(chǎn)，應(yīng)采用上出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。2.4 送料方式的確定因選用的沖壓設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B大于送料方向的凹模長(zhǎng)度L，故采用縱向送料方式，即由前向后送料。2.5 導(dǎo)向方式的確定方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。單只能一個(gè)方向送料。根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案二最佳。 3 零件的工藝計(jì)算3.1 拉深工藝計(jì)算零件材料厚度為0.5mm，比較小，所以所有計(jì)算以毛坯直徑為準(zhǔn)。3.1.1 確定零件修邊余量 零件的凸緣相對(duì)直徑dFd=8632=2.69式中 dF-凸緣直徑；d-錐形件中徑。查文獻(xiàn)1表4.8得修邊余量h=2.2mm，所以，修正后拉深件凸緣的直徑應(yīng)為(86+22.2)mm=90.4mm。3.1.2 確定坯料尺寸D 按照“拉深前毛坯面積等于拉深后工件面積”的原則，查文獻(xiàn)1表4.13得到以下表面積F的計(jì)算公式:F1=d124=3224mm2=803.84mm2 S2=h22+c2=16-62+60-3222mm=17.21mmF2=S2d2+d12=17.260+322mm2=2485.09mm2F3=4d3-2r2-d22=470-212-812mm2=341.51mm2F4=42rd3-2r+8r2=42170-21+812mm2=341.51mm2F5=d3h5=706-2mm2=879.20mm2F6=42rd3+2r-8r2=42170+21-812mm2=348.67mm2F7=4d42-d3+2r2=490.42-70+212mm2=2345.71mm2 F=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67+2345.71mm2=8007.85mm2D=4F=48007.85mm101mm其中零件凸緣部分的表面積為 F凸=F7=2345.71mm2，零件除去凸緣部分的表面積為 F=F1+F2+F3+F4+F5+F6=803.84+2485.09+803.84+341.51+879.20+348.67mm2=5662.14mm2。3.1.3 判定能否一次拉深成形 因?yàn)榱慵閹б粋€(gè)階梯的錐形件，所以首先要判定錐形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對(duì)厚度tD100%=0.5101100%=0.50%式中 t-柸料厚度；D-柸料尺寸。零件的相對(duì)高度hd=16-6320.3式中 h-錐形件部分的高度；d-錐底直徑。查文獻(xiàn)1表4.61得hd0.250.3，符合淺錐形件拉深的條件，所以零件的錐形部分能一次拉深成形。又因?yàn)榱慵б粋€(gè)階梯，所以要判定階梯形部分能否一次拉深成形。零件的坯料相對(duì)厚度tD100%=0.5101100%=0.50%，零件的相對(duì)高度hd=1632=0.5式中 h-工件高度；d-錐底直徑。查文獻(xiàn)1表4.28得拉深次數(shù)為1次，所以零件的階梯形部分能一次拉深成形。 通過(guò)以上兩次判定可以確定零件可以一次拉深成形。3.1.4 拉深系數(shù) m=dD=32101=0.317式中 d-錐底直徑；D-柸料尺寸。3.1.5 判定是否用壓邊圈或拉深筋 由于拉深時(shí)，毛坯的變形程度不大，拉深后回彈較大，為減小回彈常使用帶平面邊圈或拉深筋的拉深模。因?yàn)榱慵呐髁舷鄬?duì)厚度tD100%=0.5101100%=0.50%， 拉深系度m=dD=32101=0.317，查文獻(xiàn)1表4.31得零件可以用壓邊圈。3.2 計(jì)算落料拉深復(fù)合模的工藝3.2.1 落料凸、凹模刃口尺寸 根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法。落料尺寸為101-0.3+0.3mm，落料凹模刃口尺寸計(jì)算如下。查文獻(xiàn)1表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙min=0.040mm，最大間隙max=0.060mm，查文獻(xiàn)3表3-6凸模制造公差T=0.02mm，凹模制造公差A(yù)=0.03mm。將上述各值代入T+Amax-min校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn)，不等式不成立。又因?yàn)橥?、凹模制造公差為T(mén)0.4max-min=0.40.060-0.040mm=0.008mm，T0.6max-min=0.60.060-0.040mm=0.012mm，重新取T=0.008mm，A=0.012mm，所以可按凸、凹模制造基本公式計(jì)算工作零件刃口尺寸凹模刃口尺寸DA=Dmax- 0+A=101.3-10.6 0+0.012mm=100.7 0+0.012mm凸模刃口尺寸DT=DA-min-T 0=100.7-0.040-0.008 0mm=100.66-0.008 0mm3.2.2 拉深凸、凹模尺寸計(jì)算 拉深后零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸的直徑為70-0.3+0.3mm，由公式Z=tmax+nt確定拉深凸、凹模間隙值，查文獻(xiàn)1表4.52得間隙系數(shù)n=0.2，所以拉深凸、凹模間隙值Z=0.5+0.20.5mm=0.51mm，則拉深凹模DA=dmin+0.4+Z 0+A=69.7+0.40.6+0.51 0+0.03mm=70.45 0+0.03mm拉深凸模DT=dmin+0.4-T 0=69.7+0.40.6-0.03 0mm=69.94-0.03 0mm3.2.3 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、 排樣方式的選擇方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過(guò)上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 2、 排樣計(jì)算因?yàn)榱慵捎脝沃迸排艠臃绞?，所以查文獻(xiàn)3表3-14得零件間的搭邊值為1mm，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值為1.2mm，由于模具采用無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)，則條料上零件的步距為101+1mm=102mm，條料的寬度應(yīng)為B=(Dmax+2a+Z)- 0=(101.3+21.2+0.5)-0.6 0mm=104.2-0.6 0mm式中 Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a-側(cè)搭邊值；-條料寬度的單向（負(fù)向）偏差；Z-導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙。查文獻(xiàn)2表3-1選用規(guī)格為0.5mm650mm1300mm的板料，計(jì)算裁料方式如下采用縱裁時(shí):每板的條數(shù) n1=650/104.2=6條每條的工件數(shù) n2=1300/102=12件每板的工件數(shù) n=n1n2=612=72個(gè)材料利用率為：=nA1BL100%=7210122/6501300100%=68.27%式中 n- 一張條料上的沖裁件總數(shù)目；A1- 一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積；B-條料寬度；L-條料長(zhǎng)度。采用橫裁時(shí):每板的條數(shù)： n1=1300/104.2=12條每條的工件數(shù)： n2=650/102=6件每板的工件數(shù)： n=n1n2=126=72個(gè)材料利用率：=7210122/6501300100%=68.27%經(jīng)計(jì)算橫裁.縱裁時(shí)板料利用率相同都為68.27%，為了便于工人的操作，選用第一種裁法。排樣圖如圖2所示。圖2 排樣圖3.2.4 力的計(jì)算 模具為落料拉深復(fù)合模，動(dòng)作順序是先落料后拉深，現(xiàn)分別計(jì)算落料力FZ、拉深力F拉、和壓邊力F壓。F=Lt=1.31010.5300N=61813.67N62kN式中 F-沖裁力；L-沖裁周邊長(zhǎng)度；t-材料厚度；-系數(shù)，一般取1.3。卸料力：FX=KXF=0.0562kN3kN頂件力：FD=KDF=0.0862kN5kN推件力：FT=nKTF=160.06362kN62.5kNn=ht=80.5=16式中 F-沖裁力；n-同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù)；h-凹模洞口的直壁高度，取8mm；t-材料厚度；KX、KD、KT-卸料力、頂件力、推件力系數(shù)，查文獻(xiàn)1表2.32所得。因?yàn)榱慵捎脧椥孕读涎b置和上出料方式的沖裁，所以FZ=F+FX+FD=62+3+5kN=70kNF拉=dhtbKF=320.53801.21N=23112.07N23kN式中 dh-錐頂直徑；t-材料厚度；b-材料強(qiáng)度極限，查文獻(xiàn)2表3-10，取380MPa；KF-系數(shù)，查文獻(xiàn)1表4.38得1.21F壓=Ap=90.422-70223N=7709.85N8kN式中 A-開(kāi)始拉深時(shí)的壓邊面積；p-單位壓邊力，查文獻(xiàn)1表4.47，取3MPa。因?yàn)槔盍εc壓邊力的和小于落料力，即F拉+F壓=23+8kN=31kNFZ，所以，應(yīng)按照落料力的大小選用設(shè)備。查文獻(xiàn)1表13.9，初選設(shè)備為J23-6.3。3.2.5 確定壓力中心因?yàn)榇藞D形為對(duì)稱(chēng)圖形,固它的壓力中心即重心就是此圖形的對(duì)稱(chēng)中心。3.2.6 凸、凹模圓角半徑的確定凹模圓角半徑 rd=0.8D-dt=0.8101-90.40.52mm 式中 D-柸料尺寸；d-凸緣直徑；t-材料厚度。凸模圓角半徑 rp=0.71.0rd=0.71.02=1.42mm，取rp=2mm。3.2.7 彈性元件的選取與計(jì)算1、 因?yàn)橄鹉z允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)整靈活方便，故選取橡膠為彈性元件。2、 卸料橡膠的設(shè)計(jì)（1） 卸料板的工作行程 H1H1=H+H=t+1+H=（0.5+1+5）mm=6.5mm （凸模刃口修磨量一般為510mm，取H=5mm。）（2） 橡膠的自由高度 H0 橡膠高度尺寸為H0=H10.250.30，取H0=H10.25=6.50.25mm=26mm（3） 橡膠預(yù)壓縮量 H0橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%15%，所以H0=0.10H0=0.1026mm=2.6mm（4） 橡膠允許的總壓縮量 H2為保證橡膠不過(guò)早失效，其允許最大壓縮量不應(yīng)超過(guò)其自由高度的45%，一般為 H2=0.350.45H0，取H2=0.35H0=0.3526mm=9.1mm（5） 橡膠橫截面積 A 橡膠所產(chǎn)生的壓力 Fxy=FX=3000N，由橡膠的總預(yù)壓量35%查文獻(xiàn)1表15.38得橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力p=2.10MPa，所以A=Fxyp=30002.10mm2=1428.6mm2（6） 橡膠外徑 DD=d2+1.27Fxyp=132+1.2730002.10mm=44.5mm，取D=45mm（7） 校核橡膠高度與橡膠外徑之比 H0D=2645=0.58，在0.5H0D1.5范圍內(nèi)，所以橡膠高度與橡膠外徑符合要求。（8） 查文獻(xiàn)1表15.40得聚氨酯橡膠的幾何尺寸為D=45mm，d=12.5mm，H0=25mm，D1=68mm。（9） 橡膠的安裝高度 h4h4=H0-H1=25-6.5mm=18.5mm3.3 沖孔切邊復(fù)合模工藝計(jì)算 圖33.3.1 計(jì)算的切邊凸、凹模尺寸 刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法，具體計(jì)算尺寸為86-0.3+0.3mm，落料凹模刃口尺寸計(jì)算如下。查表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙min=0.040mm，最大間隙max=0.060mm，查表3-6凸模制造公差T=0.02mm，凹模制造公差A(yù)=0.03mm。將上述各值代入T+Amax-min校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn)，不等式不成立。又因?yàn)橥?、凹模制造公差為T(mén)0.4max-min=0.40.060-0.040=0.008mmT0.6max-min=0.60.060-0.040=0.012mm重新取T=0.008mm，A=0.012mm，所以可按凸、凹模制造基本公式計(jì)算工作零件刃口尺寸。凹模刃口尺寸為DA=Dmax- 0+A=86-10.6 0+0.012mm=85.4 0+0.012mm凸模刃口尺寸為DT=DA-min-T 0=85.4-0.040-0.008 0mm=85.36-0.008 0mm3.3.2 計(jì)算沖孔凸、凹模的尺寸 刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法，具體計(jì)算尺寸為4-0.1+01mm、18-0.2+0.2mm，沖孔凸、凹刃口尺寸計(jì)算如下。查文獻(xiàn)1表2.36得該零件沖裁凸、凹模最小間隙min=0.040mm，最大間隙max=0.060mm，查文獻(xiàn)3表3-6凸模制造公差T=0.02mm，凹模制造公差A(yù)=0.03mm。將上述各值代入T+Amax-min校驗(yàn)是否成立。經(jīng)校驗(yàn)，不等式不成立。又因?yàn)橥埂寄Ｖ圃旃顬門(mén)0.4max-min=0.40.060-0.040=0.008mmT0.6max-min=0.60.060-0.040=0.012mm重新取T=0.008mm，A=0.012mm，所以可按凸、凹模制造基本公式計(jì)算工作零件刃口尺寸4-0.1+01mm的凹模刃口尺寸為dT1=dmin+-T 0=3.9+10.1-0.008 0mm=4-0.008 0mm凸模刃口尺寸為dA1=dT1+min 0 +A=4+0.060 0 +0.012mm=4.06 0 +0.012mm18-0.2+0.2mm的凹模刃口尺寸為dT2=dmin+-T 0=17.8+10.2-0.008 0mm=18-0.008 0mm凸模刃口尺寸為dA2=dT2+min 0 +A=18+0.060 0 +0.012mm=18.06 0 +0.012mm3.3.3 力的計(jì)算 模具是一套落料沖孔復(fù)合模，采用廢料切刀去除切邊廢料，其所需沖裁力和推件力分別為F沖=KL切邊+L沖孔t=1.386+64+80.5300N=78414.15N78kN F推=nK推F沖=160.06378kN79kN則所需總工作力F總=F沖+F推=78+79kN=157kN查文獻(xiàn)1表13.9，初選設(shè)備為J23-16。3.3.4 壓力中心的確定由于這個(gè)圖形是對(duì)稱(chēng)的,所以它的壓力中心就是它的重心也就是這個(gè)圖形的對(duì)稱(chēng)中心。3.4 沖壓工藝過(guò)程首先事落料和拉深，在原材料料上沖裁成柸料，然后拉深成為工件所需的形狀如圖4所示。圖4 工序圖1再?zèng)_孔和切邊，沖裁出所需的孔，將工件凸緣上的余量切去，得到所需的工件如圖5所示。圖5 工序圖2 4 模具零部件結(jié)構(gòu)的確定4.1 定位零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1.1 條料的橫向定位裝置選用的是兩個(gè)固定擋料銷(xiāo)來(lái)導(dǎo)料，查文獻(xiàn)1表15.49得固定擋料銷(xiāo)用直徑d=8mm的標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸。4.1.2 條料的縱向定位裝置選用的是固定擋料銷(xiāo)，因?yàn)閳A柱頭式擋料銷(xiāo)制造簡(jiǎn)單，使用和更換方便，決定選用圓柱頭式擋料銷(xiāo)，根據(jù)導(dǎo)料板的厚度，查文獻(xiàn)1表15.49得固定擋料銷(xiāo)用直徑d=8mm的標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸。4.2 卸料、頂件、推件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1 卸料裝置的設(shè)計(jì)1、 當(dāng)為落料拉深復(fù)合模時(shí)，選用的是彈性卸料裝置，故用的是彈性卸料板。用的彈性卸料板是以導(dǎo)料板為送料導(dǎo)向的沖模中使用的彈性卸料裝置，卸料板凸臺(tái)部分的高度為h=H-0.10.3t式中 h-卸料板凸臺(tái)高度；H-導(dǎo)料板高度；t-板料厚度；所以，h=6-0.3