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河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書
1緒 論
1.1冷沖壓在工業(yè)生產中的地位
模具是大批生產同形產品的工具，是工業(yè)生產的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。
模具可保證沖壓產品的尺寸精度。使產品質量穩(wěn)定，而在加工中不破壞產品表面。用模具生產零部件可以采用冶金廠大量生產的廉價的扎制剛板或剛帶為壞料，且在生產中不需加熱，具有生產效率高質量好重量輕成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F代制造工業(yè)的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。
目前，工業(yè)生產中普遍采用怒局成形工藝方法，以提高產品的生產率和質量。一般壓力機加工，一臺普通壓力機設備每分鐘可生產零件幾件到幾十件，高速壓力機的生產率已達到每分鐘數百件甚至上千件。據不完全統(tǒng)計，飛機汽車拖拉機電機電器儀器儀表等產品，游60%左右的零件是用模具加工出來的；而自行車手表洗衣機電冰箱及電風扇等輕工產品，有90%左右的零件是用模具加工出來的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生產基本上完全靠模具來進行。顯而易見，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產中決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識。
1.2了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現狀
1.2.1現狀
改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。
例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的用戶。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。
1.2.2未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢
模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術
模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。
(5)提高模具標準化程度
我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術
選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。
(7)模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。
(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
1.3國外沖壓模具的發(fā)展現狀
由于工業(yè)生產技術的迅速發(fā)展，目前國內外制造業(yè)廣泛地采用了無切削、少切削加工工藝，如精密沖壓、精密鍛造、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓及等溫超塑成形等新工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝。模具作為主要的成形工具，已成為一種重要的加工裝備。家用電器行業(yè)約80％的零部件、機電行業(yè)約70％的零部件均采用模具成形，塑料、橡膠、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。
一種中型載重汽車的改型，需要4000套模具，重達2000多噸。生產一種型號的照相機，需要500套模具，在很多行業(yè)中，模具費用已經占產品成本的15％～30％。因此，工業(yè)產品質量的改進、生產率的提高、成本的降低、產品更新換代的速度，在很大程度上取決于模具的制造精度和質量、制造周期、生產成本、使用壽命等因素。
隨著全球經濟一體化進程加快，模具工業(yè)在國民經濟中所發(fā)揮的作用越來越明顯，機械電子、汽車、輕工、建材和國防工業(yè)等部門都大量采用模具進行生產，并提出越來越高的要求。模具工業(yè)已成為新技術產業(yè)化的重要組成部分，模具技術水平的高低與產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力有密切關系，它成為衡量一個國家工業(yè)水平高低的重要標志之一。20世紀80年代以來，日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家，模具工業(yè)的產值超過機床工業(yè)的產值。
當前模具工業(yè)發(fā)展有兩個特點：一是要縮短制模周期、降低制模成本。由于人們對工業(yè)晶的品種、數量和質量要求越來越高，產品更新換代周期越來越短，而且多品種小批量生產較多，因此對模具制造提出了嚴格的要求。二是模具向大型化、復雜化、精密化和自動化發(fā)展。模具制造要求越來越高，制造工藝越來越復雜。為了降低模具生產成本，增加效益，保證質量，在采用先進設備和制造工藝的同時，必須采用多種工藝措施盡量延長模具使用壽命。其中合理選用模具材料，采用先進的熱處理和表面強化工藝，不斷推廣應用新材料就是一個主要的方面。
模具鋼是制造模具的主要材料。盡管模具材料品種繁多，但是模具鋼在模具制造業(yè)中使用最多，是模具工業(yè)最重要的技術和物質基礎。近年來隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，模具鋼的發(fā)展也極為迅速。世界各國都把模具鋼分類于合金工具鋼中，其產量已占合金工具鋼產量的70％一80％。
2 分析鏈輪的沖壓工藝并確定其工藝方案
2.1沖壓件的工藝分析
圖（1）工 件 圖
此工件為有凸緣圓筒形件，要求外形尺寸沒有厚度不變的要求，需要內翻邊，工件形狀滿足拉深工藝要求，可用拉深翻邊復合成型。
材料為Q235，料厚3mm，適用于大批量生產，它主要的配合尺寸￠180、￠120、M64×1—7H為IT12級。該零件屬于典型的有凸緣圓筒形拉深件，形狀簡單、對稱。采用3mm厚的材料進行沖壓，保證了足夠的強度和剛度，而且各部分的結構也比較合理，拉深工藝性較好，該拉深件圓角R=r≥2t，因此取R=r=6。
可有兩種方法：一種可以采用階梯拉深成型。另一種可采用拉深翻邊復合成型。這兩種方法中，第一種，生產效率低，費工費料，不宜采用。第二種，采用拉深翻邊復合成型，生產效率高且省料，翻邊端部雖不如以上好，但該零件高度40未注公差尺寸，翻邊完全可以保證要求，所以采用第二種方法比較合理的。
2.2工藝方案的確定
2.21計算坯料尺寸
計算坯料前是否要采用階梯拉深成型，需要確定翻邊前的工序件尺寸，核算翻邊前的變形程度，M64×1-7H處的高度尺寸為：
H=40-18=22(mm)
根據翻邊公式，翻邊的高度H為：
H=D/2(1-K)+0.43r+0.72t）
經變形后 K=1-2/D(H-0.43r-0.72t)
式中 D=64mm r=6mm t=3mm 代入上式
K=1-0.539
＝0.461
即 翻邊高度H=22mm， 翻邊系數K=0.461 由此可得翻邊前孔徑
即：d=D×K=64×0.461=29.504(mm)
d/t=29.504/3=9.835(mm)
查表5.2、當采用圓柱形凸模，孔的加工方法鉆孔時、【K】(極限翻邊系數)=0.42
1.4 屬于寬凸緣筒形件
t/D×100=3/206×100
=1.456
工件總的拉深系數：M總=d/D=123/2060.51
工件的拉深相對高度：h/d=18/23=0.146
由t/D=3/206x1001.45 查手冊得，帶凸緣筒形件第一次拉深的極限系數m1=0.54查手冊得帶凸緣筒形件首次拉深的極限相對高度得h/d=0.50─0.63
由于m總=0.51
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