筒蓋沖壓加工工藝規(guī)程及模具設(shè)計(jì),沖壓,加工,工藝,規(guī)程,模具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 1 頁(yè) 設(shè)計(jì)題目：筒蓋沖壓加工工藝規(guī)程及模具設(shè) 計(jì) 作者學(xué)校：昆明理工大學(xué) 作者班級(jí)：本科 2008 級(jí)機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 姓 名： 導(dǎo)師單位：昆明理工大學(xué) 導(dǎo)師姓名： 導(dǎo)師職稱(chēng)：副教授 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 2 頁(yè) DESIGN THEME：BARREHEAD OUT THE PROCESSING PROCEDURES AND DIE DESIGN AUTHOR’S SCHOOL: KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUTHOR’S CLASS: MECHANISM2008 AUTHOR:CUI LONG FEI TOTOR’S UNIT: KUNMING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY TOTOR’S NAME: HE YOU YING TOTOR’S TITLE: ASSOCIATE PROFESSOR 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 3 頁(yè) 摘要 經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展歲月，產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段在不斷地提高，不斷進(jìn)步，不斷成熟。從 最早的手工繪圖，到現(xiàn)在的廣泛使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并且以后 還會(huì)有更先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段出現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)就主要應(yīng)用了先進(jìn)的制圖軟件，如 CAXA、CAD、Pro-e 等。其次，現(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)是裝備工業(yè)中一項(xiàng)技術(shù)密集、資本密集、 高投入的產(chǎn)業(yè)，是加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)中不可分割的一部分。模具工業(yè)的發(fā)展必須與國(guó)民 經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)相適應(yīng)，如機(jī)械，汽車(chē)，電子，通訊，電器，石油化工，建筑。 從支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)模具的需求，我們可以看到模具工業(yè)有重要的地位。高精密，高復(fù)雜 性，高一致性，高生產(chǎn)力和低消費(fèi)表明其他加工產(chǎn)品無(wú)法跟模具產(chǎn)品相比。在模具 設(shè)計(jì)中沖壓工藝模具設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。 本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)圓筒形零件拉伸、脹形的工藝分析與計(jì)算，更深一步的 了解模具的組成和應(yīng)用，并設(shè)計(jì)其成型過(guò)程中需要的模具。本設(shè)計(jì)采用對(duì)角導(dǎo)柱模 架，使用滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。 關(guān)鍵詞：沖壓工藝、模具、圓筒形、拉伸、脹形 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 4 頁(yè) Abstract After long years of development, product design means has been constantly improving,making progress, continueing to mature. From the earliest hand-drawing, and now the widespread use of computer-aided design for product design, and later there will appear a more advanced design tools. The design on the main application of advanced graphics software, such as CAXA,CAD,Pro-e and so on. Secondly, the modern equipment industry in the mold industry is a technology-intensive, capital-intensive,high input of industry, and it is an integral part of the processing equipment industry. Mold industry and the national economy must adapt to the pillar industries such as machinery, automobile, electronics, communications, electronics, petrochemical, construction. The mold from the pillar industry needs, we can see the mold industry has an important position. High- precision, high complexity, high consistency, high productivity and low consumption of other processed products that can not be compared with the mold. In the die design of cold stamping die design is avery important issue. The design mainly through the cylindrical part of the drawing, bulging process analysis and calculation, deeper understanding and application of the composition of the mold and molding process requires the design of its mold. This design uses diagonal pillar die sets, the use of sliding guide pins and bushings and orientation. Key words: cold pressing, mold, cylinder-shaped, stretching, bu lging 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 1 頁(yè) 目 錄 前 言 .................................................................................................................................................................1 第一章 緒論 ....................................................................................................................................................2 1.1 沖壓工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用 .........................................................................................................................2 1.2 沖壓工藝的基本工序及模具 .................................................................................................................3 1.3 沖壓工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向 .........................................................................................................4 第二章．零件的工藝性分析 .............................................................................................................................9 2.1 對(duì)沖壓件的工藝分析 ............................................................................................................................9 2.2 確定工藝方案 ......................................................................................................................................10 2.2.1 判斷直徑為 34 的圓能否通過(guò)脹形成形 .....................................................................................10 2.2.2 毛坯尺寸計(jì)算 ...............................................................................................................................13 2.2.3 計(jì)算拉深次數(shù) ...............................................................................................................................14 2.2.4 排樣方式和利用率的計(jì)算 ...........................................................................................................15 2.2.5 板材的選用 ...................................................................................................................................16 2.2.6 沖壓工序性質(zhì)和工序次數(shù)的選擇 ...............................................................................................16 第三章 模具結(jié)構(gòu)分析 .....................................................................................................................................21 3.1 確定模具的類(lèi)型 ..................................................................................................................................21 3.1.1 采用彈簧系統(tǒng)提供脹形力 ...........................................................................................................21 3.1.2 采用橡皮提供脹形力 ...................................................................................................................22 3.2 零件的定位方式 ..................................................................................................................................23 3.3 卸料力及壓邊力的計(jì)算 ......................................................................................................................24 3.3.1 壓邊力的計(jì)算 ...............................................................................................................................25 3.3.2 推件力的計(jì)算 .............................................................................................................................25 3.4 彈簧、橡皮的計(jì)算和選用 ...................................................................................................................25 3.4.1 彈簧的計(jì)算和選用 ........................................................................................................................25 3.4.2 橡皮的計(jì)算和選用 .......................................................................................................................26 3.5 模架的類(lèi)型及精度 ...............................................................................................................................27 第四章 沖壓工藝及設(shè)計(jì)計(jì)算 .........................................................................................................................28 4.1 壓力中心的計(jì)算 ..................................................................................................................................28 4.2 沖裁力的計(jì)算 ......................................................................................................................................28 4.2.1 落料，沖孔沖裁力的計(jì)算 ...........................................................................................................28 4.2.2 脹形沖裁力的計(jì)算 ........................................................................................................................29 4.2.3 拉深沖裁力的計(jì)算 ........................................................................................................................30 4.3 壓力機(jī)的選用和校核 ............................................................................................................................31 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 2 頁(yè) 4.3.1 壓力機(jī)的選用 ................................................................................................................................31 4.3.2 壓力機(jī)的校核 ...............................................................................................................................31 第五章 脹形拉深復(fù)合模的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................34 5.1 凸凹模的形狀設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................34 5.1.1 凸模形式 .....................................................................................................................................34 5.1.2 確定凸模的長(zhǎng)度 ...........................................................................................................................34 5.1.3 凸模的壓應(yīng)力校核 .......................................................................................................................35 5.2 凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 ...................................................................................................................................36 5.2.1 凹模的刃口形式 ............................................................................................................................36 5.2.2 凹模厚度的確定 ...........................................................................................................................37 5.2.3 凹模的周邊尺寸確定 ...................................................................................................................37 5.3 沖裁間隙的計(jì)算 ..................................................................................................................................39 5.3.1 沖裁間隙 .......................................................................................................................................39 5.3.2 凸、凹模間隙 C............................................................................................................................39 5.4 凸凹模尺寸的計(jì)算 ..............................................................................................................................40 第六章 模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .........................................................................................................................43 6.1 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 ..........................................................................................................................................43 6.2 上、下模座 ..........................................................................................................................................43 6.3 模柄 ....................................................................................................................................................46 結(jié) 論 .................................................................................................................................................................48 總結(jié)體會(huì) ...........................................................................................................................................................49 謝辭 ...................................................................................................................................................................50 參考文獻(xiàn)： .......................................................................................................................................................51 附錄一： ...........................................................................................................................................................52 附錄二： ...........................................................................................................................................................64 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 1 頁(yè) 前 言 通過(guò)對(duì)這套模具的設(shè)計(jì)，把所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和在工廠實(shí)習(xí)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)， 進(jìn)行了一次全面的理論與實(shí)踐的融合。 本套模具采用復(fù)合模，復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)在模具的一個(gè)工位上完 成兩道以上沖壓工序的模具，是一種多工序沖壓模。與單工序模相比，主要優(yōu)點(diǎn)是： ①生產(chǎn)效率高； ②沖壓件精度高。其的缺點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造。適用于 生產(chǎn)精度要求較高的軟材料或薄板料沖壓件。 通過(guò)該次設(shè)計(jì)，首先進(jìn)一步培養(yǎng)了獨(dú)立工作和綜合分析問(wèn)題的能力，提高了解決 沖壓工藝模具設(shè)計(jì)與制造以及沖壓工藝生產(chǎn)過(guò)程中遇到問(wèn)題的能力，同時(shí)進(jìn)一步鞏 固和加強(qiáng)了在學(xué)校四年來(lái)學(xué)到的專(zhuān)業(yè)和相關(guān)的知識(shí)，為今后在學(xué)習(xí)和實(shí)際工作中解 決問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 2 頁(yè) 第一章 緒論 1.1 沖壓工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用 沖壓工藝是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力， 使材料的內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，材料毛坯的某個(gè)部 分便產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所 需尺寸及形狀的零件。 沖壓工藝通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所 需零件，所以也叫沖壓工藝或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方 法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 沖壓工藝與切削加工比較，具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品 尺寸精度穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于大量生產(chǎn)。 沖壓工藝所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具，簡(jiǎn)稱(chēng)沖模。沖模是將材料（金屬或非金 屬）批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖 模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖 壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才 能得出沖壓件。 沖壓工藝加工所使用的模具一般具有專(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具 才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只 有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好 的經(jīng)濟(jì)效益。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越 來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、 航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，?則 60%以上，多則 90%以上。不少過(guò)去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn) 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 3 頁(yè) 在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不采用沖 壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品 更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。 1.2 沖壓工藝的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類(lèi)繁多，各類(lèi)零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同， 因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成 形工序兩大類(lèi)；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和 斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn) 生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類(lèi)工序，按基本變形方式分離工序又可分為落料、沖孔和切割等。成形 工序則可分為彎曲、拉深、翻邊、翻孔、脹形、擴(kuò)口、縮口和旋壓等，即基本工序 還包含有多種單一工序。 在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用 分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方 案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱(chēng)為組合的方法不同， 又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種 或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級(jí)進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不 同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成 形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類(lèi)型 的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板 上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊 帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 4 頁(yè) 變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖 件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。 從 20 年代開(kāi)始，金屬制品、玩具和小五金等行業(yè)就使用沖床、壓機(jī)等簡(jiǎn)易機(jī)械 設(shè)備及相應(yīng)的模具加工產(chǎn)品的毛坯或某些零部件，其中有用于落料、沖孔的“刀口 模子” ，用于金屬拉伸的“塢工模子” 。當(dāng)時(shí)各廠使用的沖壓設(shè)備功率不大，大多還 是手扳腳踏。模具加工除使用少量簡(jiǎn)陋的通用設(shè)備外，以手工為主，故而模具的精 度不高，損壞率大。直到 40 年代初，才出現(xiàn)水壓機(jī)冷沖模具。 50 年代公私合營(yíng)后，由于增添了磨床、銑床和鋸床等設(shè)備，又配上硬度計(jì)、外 徑內(nèi)徑測(cè)定器和塊規(guī)等，使冷沖模具的精度得以提高。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)大量使用沖壓 機(jī)床，1960～1970 年，冷沖模具已從原來(lái)單沖落料、單沖孔模具發(fā)展為落料、沖孔 復(fù)合模。又由于冷沖模架標(biāo)準(zhǔn)件的出現(xiàn)，使模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式多種，精度也由此提 高。同時(shí)，隨著熱處理技術(shù)的進(jìn)步和檢測(cè)手段的完善，冷沖模具使用壽命提高 5～7 倍。這一時(shí)期，還由于成型磨削、電脈沖和線切割機(jī)等機(jī)床相繼使用，又采用硬質(zhì) 合金為模具材料，冷沖模具的制作工藝有了新的發(fā)展。 硬質(zhì)合金冷沖模具的使用壽命從原來(lái) 3.5 萬(wàn)次躍增到 150 萬(wàn)次以上。由于設(shè)計(jì) 人員改進(jìn)制模工藝，具有自動(dòng)送料、自動(dòng)理片和接料裝置的復(fù)合模具大量問(wèn)世?？?模銑床引進(jìn)后，用石膏、木模或?qū)嵨锛纯煞瞥鱿嗤螤畹哪Ｐ?，給制作復(fù)合拉深 模具提供了方便，確保了精度。 70 年代以后，使用斜度線切割機(jī)加工冷沖模具，其凸模（沖頭）和凹模可先淬 火處理再切割裝配，取代了原來(lái)冷沖模具制作：熱處理－裝配－變形修正的繁瑣工 藝。模具的光潔度也相應(yīng)提高一個(gè)等級(jí)，精度可達(dá)到 0.01 毫米。后來(lái)各專(zhuān)業(yè)模具廠、 模具車(chē)間小組已廣泛使用線切割機(jī)加工制作冷沖模具。 1.3 沖壓工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè) 備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展 方向如下。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 5 頁(yè) (1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沖壓成形理論的 研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律 研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì) 算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用塑性 成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性 成形過(guò)程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn) 的質(zhì)量問(wèn)題，并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種 壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、 軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓 新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍， 目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá) 25mm，精度可達(dá) IT16~17 級(jí)；用液體、橡膠、聚 氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方法難以加工的材 料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效 成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料 零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次 成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出 的優(yōu)越性；無(wú)模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面 成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè) 備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的 成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模 多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng) 化成形。 (2.)沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件. 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 6 頁(yè) 在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、 精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、 多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、 數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具 CAD/CAM 技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一 方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯 橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了 迅速發(fā)展。 精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車(chē)覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代 沖模的技術(shù)水平。目前，50 個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2 微米，多功能級(jí) 進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制 造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá) 2? ~5 微米，進(jìn)距精度 2~3 微米，總壽命達(dá) 1 億次。 我國(guó)主要汽車(chē)模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車(chē)覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方 面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié) 構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外 相比還存在一定差距。 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化 技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技 術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、 數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以 及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為 15000~40000r/min）,加工精度一 般可達(dá) 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra≤1 微米） ，而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫 升低（工件只升高 3 攝氏度） 、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合 理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱(chēng)電火 花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣） ， 因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的 EDSCAN8E 電火花銑削加 工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM 集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 7 頁(yè) 動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展 水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切 割速度已達(dá)到 300mm /min,加工精度可達(dá)±1.5 微米，表面粗糙度達(dá) Ra=01~0.2 微2 米;精度磨削及拋光已開(kāi)始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐 標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā) 展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)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(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè) 成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹(shù)脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中 得到了成功的應(yīng)用。利用 RPM 技術(shù)快速成形三維原型后，通過(guò)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。如清華大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型 多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝 （分層實(shí)體制造 SSM 和熔融擠壓成形 MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之 概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。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(shù)脂澆注成形的樹(shù)脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn) 轎車(chē)試制和小批量生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。 (3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、 高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿(mǎn)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(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎 機(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提 高精度和生產(chǎn)率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片， 并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá) 97%；公稱(chēng)壓力為 250KN 的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2000 次/min 以上。在多 功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的 2000KN“沖壓中心”采用 CNC 控制，只需 5min 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 8 頁(yè) 時(shí)間就可完成自動(dòng)換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金屬板材加工中心，在相同的時(shí)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)。 近年來(lái)，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，且其更新?lián)Q 代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開(kāi)發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn) 的工藝、設(shè)備和模具。其中，無(wú)需設(shè)計(jì)專(zhuān)用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力 機(jī)、激光切割和成形機(jī)、CNC 萬(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來(lái)在 國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)、國(guó)內(nèi)亦開(kāi)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(shì)。FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板 料、模具、沖壓件分類(lèi)存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控 制，車(chē)間實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)無(wú)人控制生產(chǎn)。同時(shí)，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。 (4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方面 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。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。因 此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化、商品化， 從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)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(jì)制造工作零件，大部分模具零 件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買(mǎi)，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專(zhuān)業(yè)化程度越不定期越高， 分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專(zhuān)業(yè)化 制造某類(lèi)產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。 我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專(zhuān)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。但總體情況還滿(mǎn)足不了模 具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在 40%以下） ，標(biāo)準(zhǔn)件的品 種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)模化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn) 題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷(xiāo)售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 9 頁(yè) 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 10 頁(yè) 第二章．零件的工藝性分析 零件圖如下： 沖壓件圖 沖壓件技術(shù)要求： （1）材料：08F 08F 含碳量為萬(wàn)分之八的沸騰鋼 剛強(qiáng)度、硬度很低而塑性、韌性極高，具有良好冷變形和焊接性，正火后切削加工 上可退火后導(dǎo)磁率較高，剩磁較少，但淬透性，淬硬性極低，故冷加工時(shí)，應(yīng)采用 消除應(yīng)力熱處理，水韌處理防止冷加工斷裂。 （2）料厚：1.0mm （3）生產(chǎn)批量：大批量 （4）未注公差：IT14 2.1 對(duì)沖壓件的工藝分析 （1）沖壓件形狀和尺寸 該零件結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，為階梯狀圓筒形，尺寸精度、各處圓角均符合拉深工藝要求，可 以用沖壓成形。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 11 頁(yè) （2）沖壓件精度 沖壓件精度與模具結(jié)構(gòu)形式及其制造精度等因素有關(guān)，由表 7-3 和表 7-10、表 7-11 知：取所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT13 （3）生產(chǎn)批量 據(jù)介紹，模具制造費(fèi)用很高，約占沖壓件總成本的 10%~30%。因此，只要大批量生 產(chǎn)條件下，沖壓加工才能取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。本次的設(shè)計(jì)為大批量生產(chǎn)，可以用 沖壓加工。 綜合考慮，該零件可用沖壓方法生產(chǎn)。 2.2 確定工藝方案 2.2.1 判斷直徑為 34 的圓能否通過(guò)脹形成形 （1）由《沖壓工藝學(xué)》5-1 知： 滿(mǎn)足 εp=(L-L 0)/ L0≤(0.70-0.75) ζ 則可以通過(guò)一次脹形成形 εp-許用斷面變形程度 L0-變形區(qū)橫截面的原始長(zhǎng)度 L-成型后加強(qiáng)筋斷面的曲線輪廓長(zhǎng)度 ζ-材料延伸率 許用 32% L0=（34-15）/2=9.5 L=9.5+3×2=15.5 εp=(L-L 0)/ L0=0.6316 (0.70-0.75) ζ=0.224-0.24 故 εp≥(0.70-0.75) ζ 所以不能一次脹形成功 （2）考慮通過(guò)二次脹形是否可以完成成形 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 12 頁(yè) 將一次脹形到可承受的極限尺寸，最大高度為（1.2-2）t=2，距離成形尺寸高度差 1mm，完全在二次脹形許可的范圍內(nèi)，故二次脹形后可以獲得要求尺寸。所以直徑為 34 的圓可以通過(guò)脹形成形，但需要兩次脹形工序。 （3）兩次脹形中需要注意的問(wèn)題 ①兩次脹形工序間需加入整形工序，以確保零件的尺寸精度。 ②為避免工序較多，可以將拉深和二次脹形兩道工序合并。 ③由于兩次脹形在不同的模具上，所以需要考慮二次脹形工件的定位的問(wèn)題； 同時(shí)怎樣確保脹形時(shí)其周邊為強(qiáng)區(qū)，拉深時(shí)其周邊又為弱區(qū)也是一個(gè)問(wèn)題。 在老師指導(dǎo)和自己的思考下，決定通過(guò)構(gòu)建一個(gè)變形減輕孔來(lái)解決以上兩個(gè) 問(wèn)題。 （4）變形減輕孔 Φ4 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 13 頁(yè) 作用一：定位 考慮到脹形需要二次工序而成，兩道工序所用的模具尺寸有所不同，所以在一 次脹形后所獲得的具有一定尺寸的零件在下次加工時(shí)的定位是一個(gè)很大的問(wèn)題，不 能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的靠凹槽定位。關(guān)鍵的是需要一個(gè)準(zhǔn)確的定位結(jié)構(gòu)，以防零件側(cè)滑。我 們可以看到成形零件中間有一個(gè) Φ6.2 的孔，可利用此孔做相關(guān)構(gòu)造進(jìn)行精準(zhǔn)定位。 可設(shè)計(jì)一頂桿與彈簧相連接，利用彈簧的伸縮性，開(kāi)模時(shí)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)，頂桿 伸出，把一次脹形件通過(guò)中間孔套在頂桿上，以此精確定位；在合模時(shí)模具壓頂桿， 彈簧收縮。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 14 頁(yè) 作用二：變形減輕 我們知道脹形利用模具強(qiáng)迫板料厚度減小和表面積增大，以獲取零件幾何形狀 的沖壓方法。但這種方法是建立在具有強(qiáng)大脹形力的基礎(chǔ)上的，被壓邊圈壓死，是 一種理想情況?？蓪?shí)際上力達(dá)不到那么大的話(huà)，脹形部分的兩邊是會(huì)收縮的，所以 利用來(lái)定位的孔不能鉆到成型尺寸，以防止毛坯的收縮，孔被拉大，定位孔應(yīng)小于 成形尺寸如 Φ4，除了定位的作用外還要承受脹形使毛坯收縮的影響，起到變形減 輕的作用，最后脹形拉深等各工序完成后，在鉆到要求尺寸 Φ6.2。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 15 頁(yè) 2.2.2 毛坯尺寸計(jì)算 由上圖知： 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 16 頁(yè) 12345671 234 956; 13.1458.3;50.)2(80).9;1()423;(8)5.42.;1()(860)1.5;.534.7;lhrlllxrx???????????????????余 量 （ 其 中 ： r=R+ 56712345671(6)2=9.51()8;.( )165.342108xxDlxllxl m????????） ； 2.2.3 計(jì)算拉深次數(shù) 據(jù)《沖壓工藝學(xué)》公式（4-54）得： 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 第 17 頁(yè) 2211122 2111 1()()84()4-510.93..408(59.0)3.5(9.40)8459.()668137.6.47.3drdrdhrmDtdr hhhhd????????????????????=查 表 知 ： 0.85.94131ntD???查 表 知 ： 拉