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南 京 工 程 學 院 本科畢業(yè)設計 (論文) 題 目 ： 手 機 屏 蔽 罩 框 級 進 模 設 計 專 業(yè) ： 材 料 成 型 與 控 制 工 程 （ 模 具 設 計 ） 班 級 ： XXXXXXXXX 學 號 ： XXXXXXXXXX 學 生 姓 名 ： XXX 指 導 老 師 ： 起 訖 日 期 ： 2014.X---2014.X 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要 支 架 沖 壓 工 藝 分 析 及 多 工 位 級 進 模 設 計 沖 裁 彎 曲 級 進 模 廣 泛 用 于 金 屬 成 形 零 件 的 生 產 。 本 文 介 紹 了 支 架 零 件 多 工 位 級 進 模 的 設 計 ， 分 析 了 支 架 的 沖 壓 工 藝 和 沖 壓 工 序 的 組 成 ， 對 載 體 和 排 樣 設 計 方 案 作 了 比 較 與 選 擇 ， 分 析 了 產 品 外 形 合 理 的 接 邊 工 藝 ， 確 定 了 條 料 的 送 進 與 導 料 方 式 及 定 距 結 構 形 式 ， 并 對 模 具 的 主 要 部 件 設 計 作 了 詳 細 地 說 明 。 同 時 也 包 含 了 沖 裁 力 計 算 ， 定 距 方 法 ， 沖 裁 間 隙 選 擇 ， 壓 力 中 心 計 算 的 設 計 要 點 。 模 具 上 、 下 固 定 板 具 有 高 精 度 和 長 壽 命 ， 可 快 速 更 換 凹 模 鑲 塊 ， 且 重 復 裝 配 精 度 高 ， 簡 化 了 彎 曲 工 藝 ， 卸 料 板 上 安 裝 了 彎 曲 凹 模 ， 卸 料 板 既 可 彈 性 壓 料 又 可 剛 性 卸 料 。 模 具 結 構 合 理 簡 單 、 制 作 容 易 、 節(jié) 省 開 支 。 使 模 具 生 產 成 本 降 低 ， 提 高 經 濟 效 益 ， 對 此 類 零 件 的 級 進 模 設 計 有 參 考 價 值 。 關鍵詞：支 架 ， 沖 裁 彎 曲 ， 多 工 位 級 進 模 ， 工 藝 分 析 ， 排 樣 圖 II 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要 Title Design of Blanking-Bending Multi-position Progressive Die For Support Abstract: Blanking-Bending multi-position progressive die were widely used in metal parts production. Though this paper, we could get the method of support design. And the technological process for stamping the part is analyzed and the layout designs are compared, rational joint-edge process of products outline, decided the guiding of the bar stock and the form of the fixed distance , describes the key die parts in detail. At the same time, includes the main design point of stamping force calculation , fixed distance method, the selection of stamping clearance, compress force center an so on . The die plate are of high precision long service life. The die inserts can be replaced rapidly and the repeat assembling accuracy is high. The bending punch is installed on the stripping plate, which can clamp the work pieces flexibly and later strip them from the punch rigidly, The die structure is flexible and reliable and product quality can be guaranteed . It has an important reference value to this kinds of parts. Keywords： Support, Blanking Bending , Multi-Position Progressive die， Forming Process analysis, Layout Design 第 III 頁 目 錄 前 言 ............................................................1 第 一 章 緒 論 ........................................................3 1.1 概 述 ..........................................................3 1.2 沖 壓 技 術 的 進 步 ................................................4 1.3 模 具 的 發(fā) 展 與 現 狀 ..............................................5 1.4 模 具 CAD/CAE/CAM 技 術 ..........................................6 1.5 課 題 的 主 要 特 點 ................................................7 第 二 章 沖 壓 工 藝 方 案 的 制 定 ..........................................8 2.1 工 藝 分 析 ......................................................9 2.2 排 樣 圖 設 計 ....................................................9 第 三 章 模 具 總 體 結 構 設 計 ...........................................14 3.1 條 料 定 位 裝 置 .................................................15 3.2 出 料 裝 置 .....................................................16 3.3 模 具 結 構 特 點 .................................................16 3.4 模 具 工 作 過 程 .................................................17 第 四 章 模 具 結 構 形 式 的 確 定 .........................................18 4.1 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 的 計 算 .........................................18 4.1.1 凸 凹 模 間 隙 的 選 擇 ..........................................18 4.1.2 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 ........................................18 4.2 凸 凹 模 設 計 ...................................................27 4.2.1 凸 模 的 結 構 和 固 定 形 式 ......................................27 4.2.2 凸 模 長 度 的 確 定 ............................................28 4.2.3 凸 模 強 度 的 計 算 ............................................28 4.2.4 凹 模 結 構 形 式 設 計 ..........................................29 4.2.5 凹 模 結 構 尺 寸 的 確 定 ........................................29 4.3 模 板 的 設 計 ...................................................30 4.4 卸 料 彈 簧 的 選 用 ...............................................31 4.5 其 它 零 件 的 設 計 ...............................................32 第 五 章 沖 壓 設 備 的 選 用 .............................................33 5.1 沖 壓 力 的 計 算 .................................................33 5.2 選 擇 壓 力 機 ...................................................33 第 六 章 壓 力 中 心 的 計 算 .............................................35 第 IV 頁 6.1 計 算 步 驟 .....................................................35 6.2 計 算 壓 力 中 心 .................................................35 第 七 章 總 結 .......................................................37 致 謝 ......................................................38 參 考 文 獻 ..................................................39 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 1 - 前 言 目 前 ， 沖 壓 技 術 廣 泛 應 用 于 金 屬 制 品 個 行 業(yè) 中 ， 如 汽 車 ， 儀 表 ， 家 用 電 器 等 工 業(yè) 中 ， 而 沖 模 是 實 現 沖 壓 工 藝 的 主 要 工 藝 裝 備 ， 在 制 造 行 業(yè) 中 占 有 重 要 的 地 位 。 隨 著 經 濟 的 快 速 發(fā) 展 ， 模 具 制 造 業(yè) 在 工 業(yè) 中 所 占 的 地 位 越 來 越 重 要 。 沖 模 技 術 的 水 平 直 接 和 生 產 率 、 產 品 質 量 （ 尺 寸 公 差 和 表 面 粗 糙 度 等 ） 、 一 次 刃 磨 的 壽 命 以 及 設 計 和 制 造 模 具 的 周 期 緊 密 相 關 。 提 高 沖 模 技 術 水 平 有 利 于 獲 得 優(yōu) 質 、 高 效 、 低 耗 、 廉 價 的 產 品 ， 技 術 經 濟 效 果 顯 著 ， 深 受 制 造 行 業(yè) 的 重 視 。 沖 壓 工 藝 是 塑 性 成 型 加 工 的 基 本 方 法 之 一 。 它 主 要 用 于 加 工 板 料 零 件 ， 所 以 有 時 也 叫 板 料 沖 壓 。 沖 壓 不 僅 可 以 加 工 金 屬 材 料 ， 而 且 也 可 以 加 工 非 金 屬 板 料 。 冷 沖 壓 的 加 工 方 式 具 有 生 產 效 率 高 ， 產 品 一 致 性 好 ， 使 用 于 大 批 量 生 產 等 特 點 ， 在 某 些 領 域 已 取 代 機 械 加 工 ， 并 正 逐 步 擴 大 其 工 藝 范 圍 。 因 此 ， 沖 壓 技 術 對 發(fā) 展 生 產 ， 增 強 效 益 ， 更 新 產 品 等 方 面 具 有 重 要 作 用 。 改 革 開 放 以 來 ， 通 過 技 術 引 進 和 合 資 經 營 ， 我 國 的 沖 模 技 術 有 了 長 足 的 進 步 ， 在 沖 模 技 術 領 域 采 用 了 CAD、 CAM、 CAE 技 術 和 先 進 制 造 技 術 ， 顯 著 的 縮 短 了 沖 模 技 術 和 制 造 周 期 ， 提 高 了 沖 模 質 量 ， 實 現 了 沖 模 工 作 零 件 的 互 換 ， 但 是 大 多 數 企 業(yè) 仍 然 沿 用 傳 統 的 沖 模 技 術 和 制 造 方 法 ， 有 些 沖 模 特 別 是 汽 車 覆 蓋 件 沖 模 仍 然 依 靠 進 口 ， 嚴 重 地 影 響 了 我 國 機 電 產 品 自 主 開 發(fā) 的 能 力 和 改 型 更 新 的 速 度 。 我 國 正 處 模 具 設 計 制 造 水 平 提 升 關 鍵 期 ， 中 國 正 在 成 為 全 球 制 造 業(yè) 中 心 ， 板 料 成 型 加 工 是 先 進 制 造 業(yè) 的 重 要 組 成 部 分 。 目 前 ， 我 國 設 計 制 造 的 精 密 多 工 位 級 進 模 和 多 功 能 模 具 ， 與 國 外 同 類 模 具 水 平 相 比 ， 從 模 具 結 構 、 制 造 精 度 、 制 造 周 期 、 使 用 壽 命 等 指 標 來 衡 量 ， 水 平 相 當 或 接 近 ， 完 全 可 以 替 代 進 口 。 提 高 沖 模 技 術 可 以 從 兩 方 面 入 手 ， 一 方 面 是 提 高 沖 模 所 體 現 的 沖 壓 工 藝 水 平 ， 開 發(fā) 沖 壓 新 工 藝 ； 另 一 方 面 是 通 過 采 用 計 算 機 技 術 （ 沖 模 CAD、 CAM、 CAE 技 術 ） 和 先 進 制 造 技 術 （ 數 控 多 軸 聯 動 加 工 中 心 ， CNC 高 精 度 電 火 花 和 線 切 割 加 工 ， CNC 點 位 坐 標 鏜 、 坐 標 磨 和 連 續(xù) 軌 跡 坐 標 磨 等 ） ， 提 高 沖 模 設 計 和 制 造 的 水 平 。 冷 沖 壓 與 其 他 加 工 方 法 相 比 ， 具 有 獨 到 的 特 點 ， 所 以 在 工 業(yè) 生 產 中 ， 尤 其 是 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 2 - 大 批 量 生 產 中 應 用 十 分 廣 泛 。 相 當 多 的 工 業(yè) 部 分 越 來 越 多 的 采 用 冷 沖 壓 加 工 產 品 零 部 件 ， 如 機 械 制 造 、 車 輛 生 產 、 航 空 航 天 、 電 子 、 電 器 、 輕 工 、 儀 表 及 日 用 品 等 行 業(yè) 。 在 這 些 部 門 中 ， 沖 壓 件 所 占 的 比 重 都 相 當 大 ， 不 少 過 去 用 鑄 造 、 鍛 造 、 切 削 加 工 方 法 制 造 的 零 件 ， 現 在 已 被 質 量 輕 、 剛 度 好 的 沖 壓 件 所 代 替 。 通 過 沖 壓 加 工 ， 大 大 提 高 了 生 產 率 ， 降 低 了 成 本 。 第 一 章 緒 論 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 3 - 1.1 概 述 沖 壓 成 形 作 為 現 代 工 業(yè) 中 一 種 十 分 重 要 的 加 工 方 法 ， 用 以 生 產 各 種 板 料 零 件 ,具 有 很 多 獨 特 的 優(yōu) 勢 ， 其 成 形 件 具 有 自 重 輕 、 剛 度 大 、 強 度 高 、 互 換 性 好 、 成 本 低 、 生 產 過 程 便 于 實 現 機 械 自 動 化 及 生 產 效 率 高 等 優(yōu) 點 ， 是 一 種 其 它 加 工 方 法 所 不 能 相 比 和 不 可 替 代 的 先 進 制 造 技 術 ， 在 制 造 業(yè) 中 具 有 很 強 的 競 爭 力 ， 被 廣 泛 應 用 于 汽 車 、 能 源 、 機 械 、 信 息 、 航 空 航 天 、 國 防 工 業(yè) 和 日 常 生 活 的 生 產 之 中 。 在 吸 收 了 力 學 、 數 學 、 金 屬 材 料 學 、 機 械 科 學 以 及 控 制 、 計 算 機 技 術 等 方 面 的 知 識 后 ， 已 經 形 成 了 沖 壓 學 科 的 成 形 基 本 理 論 。 以 沖 壓 產 品 為 龍 頭 ， 以 模 具 為 中 心 ， 結 合 現 代 先 進 技 術 的 應 用 ， 在 產 品 的 巨 大 市 場 需 求 刺 激 和 推 動 下 ， 沖 壓 成 形 技 術 在 國 民 經 濟 發(fā) 展 、 實 現 現 代 化 和 提 高 人 民 生 活 水 平 方 面 發(fā) 揮 著 越 來 越 重 要 的 作 用 。 多 工 位 級 進 模 是 在 普 通 級 進 模 的 基 礎 上 發(fā) 展 起 來 的 一 種 高 精 度 、 高 效 率 、 長 壽 命 的 模 具 ， 是 技 術 密 集 型 模 具 的 重 要 代 表 ， 是 沖 模 發(fā) 展 方 向 之 一 。 這 種 模 具 除 進 行 凸 包 落 料 工 作 外 ， 還 可 根 據 零 件 結 構 的 特 點 和 成 形 性 質 ， 完 成 壓 筋 、 沖 窩 、 彎 曲 、 拉 深 等 成 形 工 序 ， 甚 至 還 可 以 在 模 具 中 完 成 裝 配 工 序 。 沖 壓 時 ， 將 帶 料 或 條 料 由 模 具 入 口 端 送 進 后 ， 在 嚴 格 控 制 步 距 精 度 的 條 件 下 ， 按 照 成 形 工 藝 安 排 的 順 序 ， 通 過 各 工 位 的 連 續(xù) 沖 壓 ， 在 最 后 工 位 經 沖 裁 或 切 斷 后 ， 便 可 沖 制 出 符 合 產 品 要 求 的 沖 壓 件 。 為 保 證 多 工 位 級 進 模 的 正 常 工 作 ， 模 具 必 須 具 有 高 精 度 的 導 向 和 準 確 的 定 距 系 統 ， 配 備 有 自 動 送 料 、 自 動 出 件 、 安 全 檢 測 等 裝 置 。 所 以 多 工 位 級 進 模 與 普 通 沖 模 相 比 要 復 雜 ， 具 有 如 下 特 點 ： （ 1） 在 一 副 模 具 中 ， 可 以 完 成 包 括 沖 裁 ， 彎 曲 ， 拉 深 和 成 形 等 多 道 沖 壓 工 序 ； 減 少 了 使 用 多 副 模 具 的 周 轉 和 重 復 定 位 過 程 ， 顯 著 提 高 了 勞 動 生 產 率 和 設 備 利 用 率 。 （ 2） 由 于 在 級 進 模 中 工 序 可 以 分 散 在 不 同 的 工 位 上 ， 故 不 存 在 復 合 模 的 “最 小 壁 厚 ”問 題 ， 設 計 時 還 可 根 據 模 具 強 度 和 模 具 的 裝 配 需 要 留 出 空 工 位 ， 從 而 保 證 模 具 的 強 度 和 裝 配 空 間 。 （ 3） 多 工 位 級 進 模 通 常 具 有 高 精 度 的 內 、 外 導 向 （ 除 模 架 導 向 精 度 要 求 高 外 ， 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 4 - 還 必 須 對 細 小 凸 模 實 施 內 導 向 保 護 ） 和 準 確 的 定 距 系 統 ， 以 保 證 產 品 零 件 的 加 工 精 度 和 模 具 壽 命 。 （ 4） 多 工 位 級 進 模 常 采 用 高 速 沖 床 生 產 沖 壓 件 ， 模 具 采 用 了 自 動 送 料 、 自 動 出 件 、 安 全 檢 測 等 自 動 化 裝 置 ， 操 作 安 全 ， 具 有 較 高 的 生 產 效 率 。 目 前 ， 世 界 上 最 先 進 的 多 工 位 級 進 模 工 位 數 多 達 50 多 個 ， 沖 壓 速 度 達 1000 次 分 以 上 。 （ 5） 多 工 位 級 進 模 結 構 復 雜 ， 鑲 塊 較 多 ， 模 具 制 造 精 度 要 求 很 高 ， 給 模 具 的 制 造 、 調 試 及 維 修 帶 來 一 定 的 難 度 。 同 時 要 求 模 具 零 件 具 有 互 換 性 ， 在 模 具 零 件 磨 損 或 損 壞 后 要 求 更 換 迅 速 ， 方 便 ， 可 靠 。 所 以 模 具 工 作 零 件 選 材 必 須 好 （ 常 采 用 高 強 度 的 高 合 金 工 具 鋼 、 高 速 鋼 或 硬 質 合 金 等 材 料 ） ， 必 須 應 用 慢 走 絲 線 切 割 加 工 、 成 型 磨 削 、 坐 標 鏜 、 坐 標 磨 等 先 進 加 工 方 法 制 造 模 具 。 （ 6） 多 工 位 級 進 模 主 要 用 于 沖 制 厚 度 較 薄 （ 一 般 不 超 過 2mm)、 產 量 大 ， 形 狀 復 雜 、 精 度 要 求 較 高 的 中 、 小 型 零 件 。 用 這 種 模 具 沖 制 的 零 件 ， 精 度 可 達 IT10 級 。 由 上 可 知 ， 多 工 位 級 進 模 的 結 構 比 較 復 雜 ， 模 具 設 計 和 制 造 技 術 要 求 較 高 ， 同 時 對 沖 壓 設 備 、 原 材 料 也 有 相 應 的 要 求 ， 模 具 的 成 本 高 。 因 此 ， 在 模 具 設 計 前 必 須 對 工 件 進 行 全 面 分 析 ， 然 后 合 理 確 定 該 工 件 的 沖 壓 成 形 工 藝 方 案 ， 正 確 設 計 模 具 結 構 和 模 具 零 件 的 加 工 工 藝 規(guī) 程 ， 以 獲 得 最 佳 的 技 術 經 濟 效 益 。 顯 然 ， 采 用 多 工 位 級 進 模 進 行 沖 壓 成 形 與 采 用 普 通 沖 模 進 行 沖 壓 成 形 在 沖 壓 成 形 工 藝 、 模 具 結 構 設 計 及 模 具 加 工 等 方 面 存 在 許 多 不 同 ， 本 章 將 重 點 介 紹 它 們 在 沖 壓 工 藝 與 模 具 設 計 上 的 不 同 之 處 。 1.2 沖 壓 技 術 的 進 步 進 幾 十 年 來 ， 沖 壓 技 術 有 了 飛 速 的 發(fā) 展 ， 它 不 僅 表 現 在 許 多 新 工 藝 與 新 技 術 在 生 產 的 廣 泛 應 用 上 ， 如 ： 旋 壓 成 形 、 軟 模 具 成 形 、 高 能 率 成 形 等 ， 更 重 要 的 是 人 們 對 沖 壓 技 術 的 認 識 與 掌 握 的 程 度 有 了 質 的 飛 躍 。 現 代 沖 壓 生 產 是 一 種 大 規(guī) 模 繼 續(xù) 作 業(yè) 的 制 造 方 式 ， 由 于 高 新 技 術 的 參 與 和 介 入 ， 沖 壓 生 產 方 式 由 初 期 的 手 工 操 作 逐 步 進 化 為 集 成 制 造 （ 圖 1-1） 。 生 產 過 程 逐 步 實 現 機 械 化 、 自 動 化 、 并 且 正 在 向 智 能 化 、 集 成 化 的 方 向 發(fā) 展 。 實 現 自 動 化 沖 壓 作 業(yè) ， 體 現 安 全 、 高 效 、 節(jié) 材 等 優(yōu) 點 ， 已 經 是 沖 壓 生 產 的 發(fā) 展 方 向 。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 5 - 沖 壓 自 動 化 生 產 的 實 現 使 沖 壓 制 造 的 概 念 有 了 本 質 的 飛 躍 。 結 合 現 代 技 術 信 息 系 統 和 現 代 化 管 理 信 息 系 統 的 成 果 ， 由 這 三 方 面 組 合 又 形 成 現 代 沖 壓 新 的 生 產 模 式 計 算 機 集 成 制 造 系 統 CIMS（ Computer Integrated Manufacturing System） 。 把 產 品 概 念 形 成 、 設 計 、 開 發(fā) 、 生 產 、 銷 售 、 售 后 服 務 全 過 程 通 過 計 算 機 等 技 術 融 為 一 體 ， 將 會 給 沖 壓 制 造 業(yè) 帶 來 更 好 的 經 濟 效 益 ， 使 現 代 沖 壓 技 術 水 平 提 高 到 一 個 新 的 高 度 。 1.3 模 具 的 發(fā) 展 與 現 狀 模 具 是 工 業(yè) 生 產 中 的 基 礎 工 藝 裝 備 ， 是 一 種 高 附 加 值 的 高 技 術 密 集 型 產 品 ， 也 是 高 新 技 術 產 業(yè) 的 重 要 領 域 ， 其 技 術 水 平 的 高 低 已 成 為 衡 量 一 個 國 家 制 造 水 平 的 重 要 標 志 。 隨 著 國 民 經 濟 總 量 和 工 業(yè) 產 品 技 術 的 不 斷 發(fā) 展 ， 各 行 各 業(yè) 對 模 具 的 需 求 量 越 來 越 大 ， 技 術 要 求 也 越 來 越 高 。 目 前 我 國 模 具 工 業(yè) 的 發(fā) 展 步 伐 日 益 加 快 ， “十 一 五 期 間 ”產 品 發(fā) 展 重 點 主 要 應 表 現 在 ： （ 1） 汽 車 覆 蓋 件 模 ； （ 2） 精 密 沖 模 ； （ 3） 大 型 及 精 密 塑 料 模 ； （ 4） 主 要 模 具 標 準 件 ； （ 5） 其 它 高 技 術 含 量 的 模 具 。 目 前 我 國 模 具 年 生 產 總 量 雖 然 已 位 居 世 界 第 三 ， 其 中 ， 沖 壓 模 占 模 具 總 量 的 40%以 上 ， 但 在 整 個 模 具 設 計 制 造 水 平 和 標 準 化 程 度 上 ， 與 德 國 、 美 國 、 日 本 等 發(fā) 達 國 家 相 比 還 存 在 相 當 大 的 差 距 。 以 大 型 覆 蓋 件 沖 模 為 代 表 ， 我 國 已 能 生 產 部 分 轎 車 覆 蓋 件 模 具 。 轎 車 覆 蓋 件 模 具 設 計 和 制 造 難 度 大 ， 質 量 和 精 度 要 求 高 ， 代 表 覆 蓋 件 模 具 的 水 平 。 在 設 計 制 造 方 法 、 手 段 上 已 基 本 達 到 了 國 際 水 平 ， 模 具 結 構 功 能 方 面 也 接 近 國 際 水 平 ， 在 轎 車 模 具 國 產 化 進 程 中 前 進 了 一 大 步 。 但 在 制 造 質 量 、 精 度 、 制 造 周 期 和 成 本 方 面 ， 以 國 外 相 比 還 存 在 一 定 的 差 距 。 標 志 沖 模 技 術 先 進 水 平 的 多 工 位 級 進 模 和 多 功 能 模 具 ， 是 我 國 重 點 發(fā) 展 的 精 密 模 具 品 種 ， 在 制 造 精 度 、 使 用 壽 命 、 模 具 結 構 和 功 能 上 ， 與 國 外 多 工 位 級 進 模 和 多 功 能 模 具 相 比 ， 存 在 一 定 差 距 。 1.4 模 具 CAD/CAE/CAM 技 術 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 6 - 沖 壓 技 術 的 進 步 首 先 通 過 模 具 技 術 的 進 步 來 體 現 出 來 。 對 沖 模 技 術 性 能 的 研 究 已 經 成 為 發(fā) 展 沖 壓 成 形 技 術 的 中 心 和 關 鍵 。 20 世 紀 60 年 代 初 期 ， 國 外 飛 機 、 汽 車 制 造 公 司 開 始 研 究 計 算 機 在 模 具 設 計 與 制 造 中 的 應 用 。 通 過 以 計 算 機 為 主 要 技 術 手 段 ， 以 數 學 模 型 為 中 心 ， 采 用 人 機 互 相 結 合 、 各 盡 所 長 的 方 式 ， 把 模 具 的 設 計 、 分 析 、 計 算 、 制 造 、 檢 驗 、 生 產 過 程 連 成 一 個 有 機 整 體 ， 使 模 具 技 術 進 入 到 綜 合 應 用 計 算 機 進 行 設 計 、 制 造 的 新 階 段 。 模 具 的 高 精 度 、 高 壽 命 、 高 效 率 成 為 模 具 技 術 進 步 的 特 征 。 模 具 CAD/CAE/CAM 是 改 造 傳 統 模 具 生 產 方 式 的 關 鍵 技 術 ， 是 一 項 高 科 技 、 高 效 益 的 系 統 工 程 。 它 以 計 算 機 軟 件 的 形 式 ， 為 企 業(yè) 提 供 一 種 有 效 的 輔 助 工 具 ， 使 工 程 技 術 人 員 借 助 于 計 算 機 對 產 品 性 能 、 模 具 結 構 、 成 形 工 藝 、 數 控 加 工 及 生 產 管 理 進 行 設 計 和 優(yōu) 化 4。 模 具 CAD/CAE/CAM 技 術 能 顯 著 縮 短 模 具 設 計 與 制 造 周 期 ， 降 低 生 產 成 本 和 提 高 產 品 質 量 已 成 為 模 具 界 的 共 識 。 模 具 CAD/CAE/CAM 在 近 20 年 中 經 歷 了 從 簡 單 到 復 雜 ， 從 試 點 到 普 及 的 過 程 。 進 入 本 世 紀 以 來 ， 模 具 CAD/CAE/CAM 技 術 發(fā) 展 速 度 更 快 ， 應 用 范 圍 更 廣 。 在 級 進 模 CAD/CAE/CAM 發(fā) 展 應 用 方 面 ， 本 世 紀 初 ， 美 國 UGS 公 司 與 我 國 華 中 科 技 大 學 合 作 在 UG-II（ 現 為 NX） 軟 件 平 臺 上 開 發(fā) 出 基 于 三 維 幾 何 模 型 的 級 進 模 CAD/CAM 軟 件 NX-PDW。 該 軟 件 包 括 工 程 初 始 化 、 工 藝 預 定 義 、 毛 坯 展 開 、 毛 坯 排 樣 、 廢 料 設 計 、 條 料 排 樣 、 壓 力 計 算 和 模 具 結 構 設 計 等 模 塊 。 具 有 特 征 識 別 與 重 構 、 全 三 維 結 構 關 聯 等 顯 著 特 色 ， 已 在 2003 年 作 為 商 品 化 產 品 投 入 市 場 。 與 此 同 時 ， 新 加 波 、 馬 來 西 亞 、 印 度 及 我 國 臺 灣 、 香 港 有 關 機 構 和 公 司 也 在 開 發(fā) 和 試 用 新 一 代 級 進 模 CAD/CAM 系 統 。 我 國 從 上 世 紀 90 年 代 開 始 ， 華 中 科 技 大 學 、 上 海 交 通 大 學 、 西 安 交 通 大 學 和 北 京 機 電 研 究 院 等 相 繼 開 展 了 級 進 模 CAD/CAM 系 統 的 研 究 和 開 發(fā) 。 如 華 中 科 技 大 學 模 具 技 術 國 家 重 點 實 驗 室 在 AutoCAD 軟 件 平 臺 上 開 發(fā) 出 基 于 特 征 的 級 進 模 CAD/CAM 系 統 HMJC， 包 括 板 金 零 件 特 征 造 型 、 基 于 特 征 的 沖 壓 工 藝 設 計 、 模 具 結 構 設 計 、 標 準 件 及 典 型 結 構 建 庫 工 具 和 線 切 割 自 動 編 程 5 個 模 塊 。 上 海 交 通 大 學 為 瑞 士 法 因 托 精 沖 公 司 開 發(fā) 成 功 精 密 沖 裁 級 進 模 CAC/CAM 系 統 。 西 安 交 通 大 學 開 發(fā) 出 多 工 位 彎 曲 級 進 模 CAD 系 統 等 。 近 年 來 ， 國 內 一 些 軟 件 公 司 也 競 相 加 入 了 級 進 模 CAD/CAM 系 統 的 開 發(fā) 行 列 ， 如 深 圳 雅 明 軟 件 制 作 室 開 發(fā) 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 7 - 的 級 進 模 系 統 CAD、 富 士 康 公 司 開 發(fā) 的 用 于 單 沖 模 與 復 合 模 的 CAD 系 統 Fox- CAD 等 。 展 望 國 內 外 模 具 CAD/CAE/CAM 技 術 的 發(fā) 展 ， 本 世 紀 的 科 學 技 術 正 處 于 日 新 月 異 的 變 革 之 中 ， 通 過 與 計 算 機 技 術 的 緊 密 結 合 ， 人 工 智 能 技 術 、 并 行 工 程 、 面 向 裝 配 、 參 數 化 特 征 建 模 以 及 關 聯 設 計 等 一 系 列 與 模 具 工 業(yè) 相 關 的 技 術 發(fā) 展 之 快 ， 學 科 領 域 交 叉 之 廣 前 所 未 見 。 今 后 10 年 新 一 代 模 具 CAD/CAE/CAM 系 統 必 然 是 當 今 最 好 的 設 計 理 念 、 最 新 的 成 形 理 論 和 最 高 水 平 的 制 造 方 法 相 結 合 的 產 物 ， 其 特 點 將 反 映 在 專 業(yè) 化 、 網 絡 化 、 集 成 化 、 智 能 化 四 個 方 面 。 主 要 表 現 在 ： （ 1） 模 具 CAD/CAM 的 專 業(yè) 化 程 度 不 斷 提 高 ； （ 2） 基 于 網 絡 的 CAD/CAE/CAM 一 體 化 系 統 結 構 初 見 端 倪 ； （ 3） 模 具 CAD/CAE/CAM 的 智 能 化 引 人 注 目 ； （ 4） 與 先 進 制 造 技 術 的 結 合 日 益 緊 密 。 1.5 課 題 的 主 要 特 點 及 意 義 該 課 題 主 要 針 對 手 機 屏 蔽 罩 框 零 件 ， 在 對 過 電 片 凸 包 、 落 料 和 壓 彎 等 成 形 工 藝 分 析 的 基 礎 上 ， 提 出 了 該 零 件 采 用 多 工 位 級 進 模 的 沖 壓 方 案 ； 根 據 零 件 的 形 狀 、 尺 寸 精 度 要 求 ， 設 計 過 程 中 綜 合 考 慮 采 用 “單 排 法 ”排 樣 ， 成 形 側 刃 定 位 ， 保 證 工 件 的 尺 寸 和 形 狀 位 置 精 度 要 求 的 同 時 ， 提 高 了 材 料 的 利 用 率 和 勞 動 生 產 率 。 本 課 題 涉 及 的 知 識 面 廣 ， 綜 合 性 較 強 ， 在 鞏 固 大 學 所 學 知 識 的 同 時 ， 對 于 提 高 設 計 者 的 創(chuàng) 新 能 力 、 協 調 能 力 ， 開 闊 設 計 思 路 等 方 面 為 作 者 提 供 了 一 個 良 好 的 平 臺 。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 8 - 第 二 章 沖 壓 工 藝 方 案 的 制 定 該 零 件 為 某 手 機 屏 蔽 罩 框 ， 是 一 家 電 子 生 產 企 業(yè) 產 品 中 的 一 個 主 要 零 件 ， 如 圖 1 所 示 。 該 零 件 生 產 屬 于 大 批 量 生 產 ， 零 件 結 構 緊 湊 ， 沖 裁 壁 厚 很 小 （ 最 小 處 為 0.2mm） ， 成 形 過 程 相 互 干 涉 ， 在 復 合 模 中 難 于 實 現 ； 若 用 簡 單 的 落 料 、 凸 包 、 彎 曲 模 等 單 工 序 模 也 可 達 到 沖 壓 要 求 ， 這 樣 模 具 雖 然 簡 單 了 ， 但 是 沖 壓 所 用 的 設 備 和 人 員 較 多 ， 沖 壓 工 序 中 的 定 位 也 較 麻 煩 ， 加 上 零 件 較 小 ， 裝 料 時 易 產 生 不 安 全 的 現 象 ， 而 且 工 序 較 多 效 率 較 低 故 不 被 推 廣 。 為 減 少 零 件 在 生 產 中 的 多 次 定 位 對 其 精 度 和 生 產 率 的 影 響 ， 一 要 產 品 批 量 較 大 ， 對 零 件 的 一 致 性 要 求 較 高 ， 二 是 具 有 10 鋼 良 好 的 彎 曲 和 沖 裁 性 能 ， 經 過 反 復 比 較 ， 適 宜 采 用 較 為 復 雜 的 多 工 位 級 進 模 制 造 。 2.1 工 藝 分 析 材 料 為 10 鋼 ， 厚 度 0.2mm。 經 對 零 件 的 結 構 分 析 ， 主 要 成 形 工 序 包 含 凸 包 外 形 沖 裁 和 4 個 部 位 的 彎 曲 等 3 種 工 序 。 批 量 生 產 ， 精 度 較 高 。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 9 - 本 手 機 屏 蔽 罩 框 從 總 體 上 看 是 一 個 沖 裁 彎 曲 件 ,主 要 成 形 工 序 包 含 凸 包 外 形 沖 裁 和 4 個 部 位 的 彎 曲 等 3 種 工 序 。 批 量 生 產 ， 精 度 較 高 。 該 零 件 需 要 控 制 的 尺 寸 有 63.40,2 67.30.2, 0.2, 1.5 未 注 公 差 可 按 公 差 等 級 IT12 級 計 算 。 該 零 件 材 料 為 10 鋼 ， 料 厚 為 0.2mm， 因 而 從 尺 寸 精 度 和 材 料 方 面 分 析 比 較 適 合 用 沖 壓 加 工 。 經 計 算 得 零 件 面 分 析 比 較 適 合 用 沖 壓 加 工 。 經 計 算 得 零 件 毛 坯 展 開 尺 寸 ， 如 圖 2 所 示 ， 最 長 處 為 67.3mm， 最 寬 處 為 29.8mm， 屬 于 小 型 沖 壓 件 。 由 于 該 彎 曲 件 有 多 處 折 彎 ， 故 彎 曲 模 結 構 比 較 復 雜 。 2.2 排 樣 圖 設 計 排 樣 圖 是 多 工 位 級 進 模 設 計 的 關 鍵 ， 它 具 體 反 映 了 零 件 在 整 個 沖 壓 成 形 過 程 中 ， 毛 坯 外 形 在 條 料 上 的 截 取 方 式 及 與 相 鄰 毛 坯 的 關 系 ， 而 且 對 材 料 的 利 用 率 、 沖 壓 加 工 的 工 藝 性 以 及 模 具 的 結 構 和 壽 命 等 有 著 顯 著 的 影 響 。 排 樣 圖 的 優(yōu) 化 與 否 ， 不 僅 關 系 到 材 料 的 利 用 率 ， 工 件 的 精 度 ， 模 具 制 造 的 難 易 程 度 和 使 用 壽 命 等 ， 而 且 關 系 到 模 具 各 工 位 的 協 調 與 穩(wěn) 定 。 沖 壓 件 在 帶 料 上 的 排 樣 必 須 保 證 完 成 各 沖 壓 工 序 ， 準 確 送 進 ， 實 現 級 進 沖 壓 ； 同 時 還 應 便 于 模 具 的 加 工 、 裝 配 和 維 修 。 沖 壓 件 的 形 狀 是 千 變 萬 化 的 ， 要 設 計 出 合 理 的 排 樣 圖 ， 必 須 從 大 量 的 參 考 資 料 中 學 習 研 究 ， 并 積 累 實 踐 經 驗 ， 才 能 順 利 地 完 成 設 計 任 務 。 排 樣 設 計 是 在 零 件 沖 壓 工 藝 分 析 的 基 礎 之 上 進 行 的 。 確 定 排 樣 圖 時 ， 首 先 要 根 據 沖 壓 件 圖 紙 計 算 出 展 開 尺 寸 ， 然 后 進 行 各 種 方 式 的 排 樣 。 在 確 定 排 樣 方 式 時 ， 還 必 須 對 工 件 的 沖 壓 方 向 、 變 形 次 數 、 變 形 工 藝 類 型 、 相 應 的 變 形 程 度 及 模 具 結 構 的 可 能 性 、 模 具 加 工 工 藝 性 、 企 業(yè) 實 際 加 工 能 力 等 進 行 綜 合 分 析 判 斷 。 同 時 全 面 考 慮 工 件 精 度 和 能 否 順 利 進 行 級 進 沖 壓 生 產 后 ， 從 幾 種 排 樣 方 式 中 選 擇 一 種 最 佳 方 案 。 完 整 的 排 樣 圖 應 給 出 工 位 的 布 置 、 載 體 結 構 形 式 和 相 關 尺 寸 等 。 當 帶 料 排 樣 圖 設 計 完 成 后 ， 模 具 的 工 位 數 及 各 工 位 的 內 容 ； 被 沖 制 工 件 各 工 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 10 - 序 的 安 排 及 先 后 順 序 ， 工 件 的 排 列 方 式 ； 模 具 的 送 料 步 距 、 條 料 的 寬 度 和 材 料 的 利 用 率 ； 導 料 方 式 ， 彈 頂 器 的 設 置 和 導 正 銷 的 安 排 ； 模 具 的 基 本 結 構 等 就 基 本 確 定 。 所 以 排 樣 設 計 是 多 工 位 級 進 模 設 計 的 重 要 內 容 ， 是 模 具 結 構 設 計 的 依 據 之 一 ， 是 決 定 多 工 位 級 進 模 設 計 優(yōu) 劣 的 主 要 因 素 之 一 。 a 排 樣 設 計 的 原 則 多 工 位 級 進 模 的 排 樣 ， 除 了 遵 守 普 通 沖 模 的 排 樣 原 則 外 ， 還 應 考 慮 如 下 幾 點 ： （ 1） 先 制 作 沖 壓 件 展 開 毛 坯 樣 板 （ 35 個 ） ， 在 圖 面 上 反 復 試 排 ， 待 初 步 方 案 確 定 后 ， 在 排 樣 圖 的 開 始 端 安 排 凸 包 、 切 口 、 切 廢 料 等 分 離 工 位 ， 再 向 另 一 端 依 次 安 排 成 形 工 位 ， 最 后 安 排 工 件 和 載 體 分 離 。 在 安 排 工 位 時 ， 要 盡 量 避 免 沖 小 半 孔 ， 以 防 凸 模 受 力 不 均 而 折 斷 。 （ 2） 第 一 工 位 一 般 安 排 凸 包 和 沖 工 藝 導 正 孔 。 第 二 工 位 設 置 導 正 銷 對 帶 料 導 正 ， 在 以 后 的 工 位 中 ， 視 其 工 位 數 和 易 發(fā) 生 竄 動 的 的 工 位 設 置 導 正 銷 ， 也 可 在 以 后 的 工 位 中 每 隔 23 個 工 位 設 置 導 正 銷 。 第 三 工 位 可 根 據 沖 壓 條 料 的 定 位 精 度 ， 設 置 送 料 步 距 的 誤 差 檢 測 裝 置 。 （ 3） 沖 壓 件 上 孔 的 數 量 較 多 ， 且 孔 的 位 置 太 近 時 ， 可 分 布 在 不 同 工 位 上 沖 出 孔 ， 但 孔 不 能 因 后 續(xù) 成 形 工 序 的 影 響 而 變 形 。 對 有 相 對 位 置 精 度 要 求 的 多 孔 ， 應 考 慮 同 步 沖 出 。 因 模 具 強 度 的 限 制 不 能 同 步 沖 出 時 ， 應 有 措 施 保 證 它 們 的 相 對 位 置 精 度 。 復 雜 的 型 孔 可 分 解 為 若 干 簡 單 形 孔 分 步 沖 出 。 （ 4） 成 形 方 向 的 選 擇 （ 向 上 或 向 下 ） 要 有 利 于 模 具 的 設 計 和 制 造 ， 有 利 于 送 料 的 順 暢 。 若 成 形 方 向 與 沖 壓 方 向 不 同 ， 可 采 用 斜 滑 塊 、 杠 桿 和 擺 塊 等 機 構 來 轉 換 成 形 方 向 。 （ 5） 為 提 高 凹 模 鑲 塊 ， 卸 料 板 和 固 定 板 的 強 度 ， 保 證 各 成 形 零 件 安 裝 位 置 不 發(fā) 生 干 涉 ， 可 在 排 樣 中 設 置 空 工 位 ， 空 工 位 的 數 量 根 據 模 具 結 構 的 要 求 而 定 。 （ 6） 對 彎 曲 和 拉 深 成 形 件 ， 每 一 工 位 的 變 形 程 度 不 宜 過 大 ， 變 形 程 度 較 大 的 沖 壓 件 可 分 幾 次 成 形 。 這 樣 既 有 利 于 質 量 的 保 證 ， 又 有 利 于 模 具 的 調 試 修 整 。 對 精 度 要 求 較 高 的 成 形 件 ， 應 設 置 整 形 工 位 。 為 避 免 U 形 彎 曲 件 變 形 區(qū) 材 料 的 拉 伸 ， 應 考 慮 先 彎 曲 45 度 ， 再 彎 成 90。 （ 7） 在 級 進 拉 深 排 樣 中 ， 可 應 用 拉 深 前 切 口 ， 切 槽 等 技 術 ， 以 便 材 料 的 流 動 。 （ 8） 當 局 部 有 壓 筋 時 ， 一 般 應 安 排 在 凸 包 前 ， 防 止 由 于 壓 筋 造 成 孔 的 變 形 。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） - 11 - 突 包 時 ， 若 突 包 的 中 央 有 孔 ， 為 有 利 于 材 料 的 流 動 ， 可 先 沖 一 小 孔 ， 壓 突 后 再 沖 到 要 求 的 孔 徑 。 （ 9） 當 級 進 成 形 工 位 數 不 是 很 多 ， 工 件 的 精 度 要 求 較 高 時 ， 可 采 用 “復 位 ”技 術 ， 即 在 成 形 工 位 前 ， 先 將 工 件 毛 坯 沿 其 規(guī) 定 的 輪 廓 進 行 沖 切 ， 但 不 與 帶 料 分 離 ， 當 凸 模 切 入 材 料 的 20%35%后 ， 模 具 中 的 復 位 機 構 將 作 用 反 向 力 使 被 切 工 件 壓 回 條 料 內 ， 再 送 到 后 續(xù) 加 工 工 位 進 行 成 形 。 b 載 體 和 搭 口 的 設 計 搭 邊 在 多 工 位 級 進 模 中 有 著 特 殊 的 作 用 ， 它 是 將 坯 件 傳 遞 到 各 工 位 進 行 沖 裁 和 成 形 加 工 ， 并 且 使 坯 件 在 動 態(tài) 送 料 過 程 中 保 持 穩(wěn) 定 準 確 的 定 位 。 因 此 ， 在 多 工 位 級 進 模 的 設 計 中 把 搭 邊 稱 為 載 體 。 載 體 是 運 送 坯 件 的 物 體 ， 載 體 與 坯 件 或 坯 件 和 坯 件 的 連 接 部 分 稱 為 搭 口 。 載 體 形 式 一 般 可 分 為 如 下 幾 種 。 （ 1） 邊 料 載 體 ， 邊 料 載 體 是 利 用 材 料 搭 邊 或 余 料 沖 出 導 正 孔 而 形 成 的 載 體 , 此 種 載 體 送 料 剛 性 較 好 ， 省 料 ， 簡 單 。 使 用 該 載 體 時 ， 在 彎 曲 或 成 形 部 位 ， 往 往 先 切 出 展 開 形 狀 ， 再 進 行 成 形 ， 后 工 位 落 料 以 整 體 落 料 為 主 。 可 采 用 多 件 排 列 ， 提 高 了 材 料 的 利 用 率 。 （ 2） 雙 邊 載 體 ， 雙 邊 載 體 實 質 是 一 種 增 大 了 條 料 兩 側 搭 邊 的 寬 度 ， 以 供 沖 導 正 工 藝 孔 需 要 的 載 體 ， 一 般 可 分 為 等 寬 雙 邊 載 體 和 不 等 寬 雙 邊 載 體 （ 即 主 載 體 和 輔 助 載 體 ） 。 雙 邊 載 體 增 加 邊 料 可 保 證 送 料 的 剛 度 和 精 度 ， 這 種 載 體 主 要 用 于 薄 料 （ t0.2mm） ， 工 件 精 度 較 高 的 場 合 ， 但 材 料 的 利 用 率 有 所 降 低 ， 往 往 是 單 件 排 列 。 （ 3） 單 邊 載 體 ， 單 邊 載 體 主 要 用 于 彎 曲 件 。 此 方 法 在 不 參 與 成 形 的 合 適 位 置 留 出 載 體 的 搭 口 ， 采 用 切 廢 料 工 藝 將 搭 口 留 在 載 體 上 ， 最 后 切 斷 搭 口 得 到 制 件 ， 它 適 用 于 t0.4mm 的 彎 曲 件 的 排 樣 。 （ 4） 中 間 載 體 中 間 載 體 常 用 于 一 些 對 稱 彎 曲 成 形 件 ， 利 用 材 料 不 變 形 的 區(qū) 域 與 載 體 連 接 ， 成 形 結 束 后 切 除 載 體 。 中 載 體 可 分 為 單 中 載 體 和 雙 中