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消聲器前蓋沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)分析消音器前蓋沖壓工藝, 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu), 論述了級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)過(guò)程, 同時(shí)還介紹了模具關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、卸料板、彈簧、擋料銷(xiāo)、導(dǎo)正銷(xiāo)等。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。設(shè)計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算, 實(shí)踐證明:模具結(jié)構(gòu)合理,生產(chǎn)的零件符合要求。
關(guān)鍵詞：級(jí)進(jìn)模，浮頂裝置，沖孔，拉伸，翻孔，落料
The front cover of the muffler stamping process analysis and mold design
Abstract
This project analysis damper front cover ramming craft, the definite craft plan and the mold structure, elaborated the level to enter mold's design process, meanwhile introduced the mold essential spot structural design, for example: The plunger, the lower die, the plunger dead plate, the backing strip, unload the yard lumber, the spring, to keep off the material to sell, to lead are selling and so on. The pould frame uses the standard pould frame, has selected the appropriate ramming equipment. In the design carried on the essential examination computation to the work components and the press specification, the practice had proven: The mold structure is reasonable, the production components meet the requirement.
Keywords : Progressive dies, Floating roof device, Punching, Stretching, Plunge, Cut
單位代碼
學(xué) 號(hào)
分 類(lèi) 號(hào)
密 級(jí)
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
院（系）名稱(chēng) 工學(xué)院機(jī)械系
專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 材料成型及控制工程
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
20xx年03月10日
沖壓成形特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)
摘 要
本文論述了冷沖壓件成形的相關(guān)理論、變形機(jī)理和工藝設(shè)計(jì)步驟及沖壓件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的基本原則。介紹其成型原理、成形工藝及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化過(guò)程和沖壓成型的特點(diǎn)以及沖壓成型所用材料，以及冷沖壓成形的現(xiàn)狀，以使沖壓成形工藝的加工方法得到推廣、應(yīng)用和優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：沖壓，成型，優(yōu)化。
0 前言
沖壓技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法，在電子產(chǎn)品中，沖壓件約占80%～85%；在汽車(chē)、農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中，沖壓件約占75%～80%；在輕工業(yè)產(chǎn)品中，沖壓件約占90%以上。此外，在航空及航天工業(yè)中，沖壓件也占有很大的比例。其材料利用率高，可加工薄壁、形狀復(fù)雜的零件，形狀和尺寸精度方面的互換性好，生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，在工農(nóng)業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。由于薄壁零件特別是復(fù)雜的薄壁零件不適于用傳統(tǒng)的成形加工方法，因此需要采用冷沖壓加工工藝。[1]
設(shè)計(jì)開(kāi)題前，在指導(dǎo)老師的解說(shuō)下，我對(duì)沖壓件的成形方法及沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化等有了初步的了解。沖壓成型加工具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，在各種板材、帶材的成形加工中，具有明顯的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
在此期間我也查了一些資料使我對(duì)滾壓成型的原理以及特點(diǎn)有了初步了解。為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始作了充分的準(zhǔn)備
1 沖壓成形的特點(diǎn)與基本規(guī)律
沖壓成形是塑性加工的一種方法。雖然它也是利用材料的塑性變形能力，改變其幾何形狀與尺寸，從而達(dá)到?jīng)_壓成形的目的，但是，由于沖壓成形所用板料毛坯的幾何特點(diǎn)和所用設(shè)備與模具的特殊性，使沖壓成形除具有塑性加工普遍存在的特點(diǎn)和遵循其一般的變形規(guī)律外，它還具有一些與一般的壓力加工不同的特點(diǎn)與獨(dú)特的規(guī)律。[2]
1.1 沖壓成形的特點(diǎn)
在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的沖壓成形工藝方法很多，有多種形式和名稱(chēng)，但它們?cè)诒举|(zhì)上是相同的，都是使平面形狀的板料毛坯，在力的作用下，按既定的要求產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形，從而完成一定形狀與精度零件的制造工藝。從利用原材料的塑性進(jìn)行加工這個(gè)原則看，它和其他所有的塑性加工方法是一樣的，但是，由于沖壓成形中的毛坯是厚度遠(yuǎn)小于板平面尺寸的板料以及由此決定的外力作用的方式與大小等原因，致使沖壓成形具有如下幾個(gè)非常突出的特點(diǎn)。[3]
(1) 數(shù)值不大的垂直與板面方向的單位壓力，即可引起在板面方向上數(shù)值足以使板材產(chǎn)生塑性變形的內(nèi)應(yīng)力。
(2) 在沒(méi)有抗失穩(wěn)裝置拘束作用的條件下，很難在自由狀態(tài)下順利地進(jìn)行沖壓成形過(guò)程。
(3) 在沖壓成形時(shí)，板料毛坯里的內(nèi)應(yīng)力數(shù)值接近或等于材料的屈服應(yīng)力，有時(shí)甚至小于板料的屈服應(yīng)力。
(4) 在沖壓成形時(shí)，模具對(duì)板料毛坯作用力所形成的拘束作用程度較輕。
由于沖壓成形具有上述一些在變形與力學(xué)方面的特點(diǎn)，致使沖壓技術(shù)也形成了自己的一些與一般塑性加工不同的特點(diǎn)。
(1) 由于不需要在板料毛坯的表面作用數(shù)值很大的單位壓力即可使其成形，所以在沖壓技術(shù)中關(guān)于模具強(qiáng)度與剛度的研究并不十分重要，相反的卻發(fā)展了許多簡(jiǎn)易模具技術(shù)。
(2) 因沖壓成形時(shí)的平面應(yīng)力狀態(tài)或更為單純的應(yīng)變狀態(tài)，當(dāng)前對(duì)沖壓成形中毛坯的變形與力能參數(shù)方面的研究較為深入，有條件運(yùn)用合理的科學(xué)方法進(jìn)行沖壓加工。
(3) 人們?cè)趯?duì)沖壓成形過(guò)程有了較為深入的了解后，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到?jīng)_壓成形與原材料有十分密切的關(guān)系。
1.2沖壓成形中毛坯的分析
在沖壓成形過(guò)程中，為使板料毛坯改變起原始形狀成為零件，必須在毛坯各部分之間形成一定的受力與變形關(guān)系。每一種沖壓成形方法都要求毛坯各部分之間存在一定的力與變形的關(guān)系。這是能夠順利地完成沖壓成形的基本保證，所以對(duì)毛坯進(jìn)行受力與變形方面的分析是十分必要的。[4][12][13]
在沖壓成形過(guò)程中各個(gè)區(qū)（部分）之間是在相互轉(zhuǎn)化而不斷變化的，例如待變形區(qū)內(nèi)的板料不斷地進(jìn)行變形區(qū)，而變形區(qū)的金屬又可能不斷地進(jìn)入已變形去并承擔(dān)起傳力的作用等。
對(duì)變形區(qū)與不變形區(qū)的判斷，當(dāng)然可以直觀(guān)地根據(jù)該部分毛坯是否在改變起形狀來(lái)決定。不過(guò)，有時(shí)候變形區(qū)的形狀與尺寸并不發(fā)生變化（如再次拉深時(shí)的變形區(qū)），所以最根本的判斷方法是：如果毛坯內(nèi)某個(gè)部分內(nèi)任意兩點(diǎn)的距離不產(chǎn)生變化，也就是它們之間不產(chǎn)生相對(duì)的位移，即使該部分產(chǎn)生總體的位移，或做等角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)，這部分也不一定不是變形區(qū)，而是非變形區(qū)。[5]
1.3??沖壓變形的分類(lèi)
在沖壓加工的技術(shù)工作與生產(chǎn)管理工作中，根據(jù)各自不同的需要與目的，按不同的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了許多分類(lèi)方法。
從本質(zhì)上看，沖壓成形就是沖壓毛坯的變形區(qū)，在力的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的塑性變形，所以變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)和變形性質(zhì)應(yīng)該是決定成形性質(zhì)的基本因素。因此，根據(jù)變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)和變相特點(diǎn)進(jìn)行的沖壓成形分類(lèi)方法，可以把成形性質(zhì)相同的成形方法概括成同一個(gè)類(lèi)型并進(jìn)行體系化的研究。
2 沖壓加工與傳統(tǒng)加工方法的比較
2.1板料沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)
(1) 材料利用率高。
(2) 可加工薄壁、形狀復(fù)雜的零件。
(3) 沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性好。
(4) 能獲得質(zhì)量輕而強(qiáng)度高、剛性好的零件。
(5) 生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
沖壓生產(chǎn)設(shè)備由剪床和沖床。剪床是用來(lái)將板料剪切成具有一定寬度的條料，以供后續(xù)沖壓工序使用，沖床可用于剪切及成形。[6][14]
2.2傳統(tǒng)板料加工的缺點(diǎn)
(1) 材料利用率低。
(2) 不能加工形狀復(fù)雜的零件，成形的零件質(zhì)量差。
(3) 生產(chǎn)效率低，全部是人工操作。
3 冷沖壓加工的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
3.1 沖壓技術(shù)的歷史與應(yīng)用現(xiàn)狀
在20世紀(jì)50年代，沖壓技術(shù)還處于主要依靠從實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的沖壓工藝方法和工藝參數(shù)，能夠制造出具有典型特征與規(guī)則形狀的沖壓件。但是對(duì)所應(yīng)用的沖壓成形方法的變形機(jī)理和沖壓成形的規(guī)律并不十分了解，缺少必要的理論基礎(chǔ)知識(shí)作為實(shí)際工作的指導(dǎo)。因此，當(dāng)沖壓生產(chǎn)中遇到與變形機(jī)理有關(guān)較為復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)感到束手無(wú)策，無(wú)從著手，致使問(wèn)題長(zhǎng)時(shí)間得不到解決。到20世紀(jì)末，沖壓技術(shù)有了很大的進(jìn)步，人們已經(jīng)對(duì)常用的各種工藝方法的成形機(jī)理有了基本的了解，也總結(jié)出一些可以作為沖壓成形理論內(nèi)容的沖壓變形規(guī)律，可以在對(duì)沖壓成形機(jī)理深入了解的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)更為先進(jìn)的沖壓工藝方法和改進(jìn)沖壓工藝過(guò)程。
隨著沖壓技術(shù)的發(fā)展，沖壓技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中占有十分重要的地位，是國(guó)防工業(yè)和民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。在國(guó)防工業(yè)中，特別是飛機(jī)的制造中，沖壓成形以成為必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。在民用工業(yè)中，在電子產(chǎn)品中沖壓件約占80%~85%；在汽車(chē)、農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中沖壓件約占75%~80%；在輕工業(yè)產(chǎn)品中，沖壓件約占90%以上。[7][15]
3.2沖壓工藝的研究
隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，眾多融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、有限元技術(shù)和塑性成形理論的模擬軟件開(kāi)始出現(xiàn)，例如DYNAFORM, PAM-STAMP. LS-DYNA3D, AUTOFORM,OPTRIS, ABAQUS/EXPLICIT等，得到了許多工業(yè)部的重視和應(yīng)用。美國(guó)的GM,Ford, Chrysler,德國(guó)的大眾、奔馳，日本的豐田、三菱、日產(chǎn)等大型汽車(chē)制造公司，己開(kāi)始應(yīng)用這類(lèi)軟件指導(dǎo)板料成形件的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)值分析技術(shù)以其高效率、低成本的優(yōu)勢(shì)在薄板沖壓成形領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)、日本等世界一流的科學(xué)研究中心采用有限元數(shù)值模擬和網(wǎng)格技術(shù)對(duì)零件、模具、沖壓工藝和材料性能之間的相互適應(yīng)性進(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)仿真分析，涉及領(lǐng)域之廣泛、研究成果之顯著，引人矚目。我國(guó)在板料成形數(shù)值模擬方面起步較晚，較發(fā)達(dá)國(guó)家(美、日等)晚了十幾年。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)在板料成形數(shù)值模擬方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但主要集中在部分高校里，華中理工大學(xué)針對(duì)不完全對(duì)稱(chēng)盒形件的成形特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了有限變形彈塑性薄膜有限元程序?qū)ζ溥M(jìn)行分析研究。吉林工業(yè)大學(xué)采用更新的Lagrange法以及有限元變形虛功率增量型原理的彈塑性大變形有限元法，研究了金屬板料成形的塑性流動(dòng)規(guī)律以及成形過(guò)程中發(fā)生的起皺、裂紋等現(xiàn)象，首次提出了多點(diǎn)成形時(shí)非連續(xù)接觸邊界約束的處理方法，建立了基于Mindlin殼理論三維金屬板料成形過(guò)程分析的有限元模型，編制了用于板料多點(diǎn)成形分析的有限元專(zhuān)用軟件，成功分析了多點(diǎn)成形時(shí)的金屬流動(dòng)規(guī)律。[8]哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用剛粘塑性本構(gòu)關(guān)系，開(kāi)發(fā)了粘塑性板殼成形有限元分析程序，并對(duì)方盒件的成形過(guò)程進(jìn)行了分析；:對(duì)板料粘性介質(zhì)脹形過(guò)程中的應(yīng)變速率變化也進(jìn)行了模擬研究。北京航空航天大學(xué)對(duì)板料成形過(guò)程中的接觸摩擦和懸空區(qū)起皺進(jìn)行數(shù)值模擬。上海鐵道學(xué)院的李堯臣用有限元法模擬了金屬板材的沖壓成形過(guò)程，分析了金屬板材在沖壓過(guò)程中的屈曲現(xiàn)象，建立了增量形式的變分原理，跟蹤了板料起皺的發(fā)展、折疊、衰減的全過(guò)程。上海交通大學(xué)對(duì)板料成形的回彈進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，提出在板料回彈模擬中采用修正的拉格朗日法較為合適。[11]
板料成形數(shù)值模擬技術(shù)的一個(gè)突出成就是實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)覆蓋件的成形模擬，通過(guò)對(duì)板料成形過(guò)程進(jìn)行高精度數(shù)值模擬，可以觀(guān)察沖壓速度、模具間隙、摩擦因素等對(duì)成形性能的影響。在汽車(chē)覆蓋件模擬方面，F(xiàn)ord公司的S.C.Tang作了長(zhǎng)期的卓有成效的研究，早在1980年就用小變形有限元程序分析了當(dāng)汽車(chē)車(chē)身零件成形中采用曲面壓料面時(shí)，壓邊圈夾緊階段工件的變形。C.Q.Du等還對(duì)轎車(chē)頂弧(roofbow)、后加強(qiáng)板(rail reinforcement)、輪轂(disk wheel)成形時(shí)的回彈題進(jìn)行了模擬研究，日本的板料成形研究協(xié)會(huì)更是開(kāi)發(fā)了模擬軟件ROBST，該軟件與MitsubishiCAD/CAM系統(tǒng)連接后設(shè)計(jì)出來(lái)的覆蓋件模具，已初步在生產(chǎn)實(shí)際中得到驗(yàn)證。Mazda Motor用PAM-STAMP分析了邊框外覆蓋件。我國(guó)對(duì)復(fù)雜汽車(chē)覆蓋件成形過(guò)程的數(shù)值模擬技術(shù)也進(jìn)行了探索，林忠欽等運(yùn)用有限元軟件AUTOFORM和LSDYNA3D對(duì)SANTANA2000的外側(cè)板的成形過(guò)程進(jìn)行了模擬，包向軍等運(yùn)用LS-DYNA3D，在綜合考慮了毛坯尺寸、壓邊力、拉延筋的布置等因素的情況下，實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)內(nèi)門(mén)板的優(yōu)化設(shè)計(jì)。[9]
3.3沖壓技術(shù)存在的問(wèn)題
(1) 理論研究還不完善，尚需進(jìn)一步加強(qiáng)理論工作；
(2) 沖壓件的工藝制定之后，還需要進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果修正工藝規(guī)程，這一點(diǎn)在復(fù)雜沖壓件成形過(guò)程中尤為突出，占用了生產(chǎn)時(shí)間的很大一部分；
(3) 沖壓模擬仿真在我國(guó)的應(yīng)用率還有待提高。[10]
4 結(jié)束語(yǔ)
由于具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品重量輕，可沖壓出形狀復(fù)雜的零件等優(yōu)點(diǎn)，因此，在汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣。同時(shí)在輕工業(yè)，軍工等行業(yè)所占的比例也有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
但同是我們也應(yīng)看到，我國(guó)在沖壓領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的距離，我們必須以更大的步伐更快的速度占領(lǐng)這個(gè)領(lǐng)域。
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XX大學(xué)
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院（系）名稱(chēng) 工學(xué)院機(jī)械系
專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 材料成型及控制工程
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20xx年03月10日
高速加工和現(xiàn)代模具制造
一、概述
1．目前模具制造的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
模具作為重要的工藝裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車(chē)、飛機(jī)制造等工業(yè)部門(mén)中，占有舉足輕重的地 位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的 75%，精加工的 50%及塑料零件的 90%將由模具完成。目前中國(guó)模具市場(chǎng)需求 已達(dá) 500 億元之規(guī)模。汽車(chē)模具、特別是覆蓋件模具年增長(zhǎng)速度將超過(guò) 20 %；建材模具也迅速發(fā)展， 各種異型材模具、墻面和地面模具成為模具的新增長(zhǎng)點(diǎn)，今后幾年塑料門(mén)窗和塑料排水管增長(zhǎng)將超過(guò) 30 %；家電模具年增長(zhǎng)速度將超過(guò) 10 %；IT 業(yè)年均增長(zhǎng)速度超過(guò) 20 % ，對(duì)模具的需求占模具 市場(chǎng)的 20 %。 2004 年中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)產(chǎn)值將繼續(xù)增長(zhǎng)。 我國(guó)模具制造市場(chǎng)潛力巨大。 根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)， 近年來(lái)，我國(guó)模具的年總產(chǎn)值達(dá)到 30 億美元，進(jìn)口超過(guò) 10 億美元，出口超過(guò) 1 億美元。增長(zhǎng)從 1995 年的 25% 增加到 2005 年的 50%。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)言：亞洲在全球模具制造中占據(jù)的份額，將從 1995 年的 25%增加 至 2005 年的 50%。
中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，形成了華東和華南兩大基地，并且逐漸擴(kuò)大到其他省份。(山東,安徽,四川) 1996 年～2002 年，模具制造業(yè)產(chǎn)值年平均增長(zhǎng) 14%，2003 年增長(zhǎng) 25%。2003 年我國(guó)模具產(chǎn)值為 450 億人 民幣。總產(chǎn)量位居世界第 3，出口模具 3.368 億美元，比上年增長(zhǎng) 33.5%。但是，我國(guó)技術(shù)含量低的模具已 供過(guò)于求，精密、復(fù)雜的高檔模具很大部分依靠進(jìn)口。每年進(jìn)口模具超過(guò) 10 億美元。出口超過(guò) 1 億美元精 密模具精度要求在 2～3μ m,大型模具需要滿(mǎn)足 8000kN 合模力注塑機(jī)的要求;小型模具需滿(mǎn)足直徑 1mm 塑料管的要求。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢(shì)，在國(guó)外一些模具生產(chǎn)廠(chǎng)家，高 速機(jī)床大面積取代電火花機(jī)床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機(jī)床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加 工中心生產(chǎn)廠(chǎng)機(jī)床的 60%以上賣(mài)給模具加工企業(yè)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國(guó)外的模具制造 企業(yè)已經(jīng)普遍采用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為逐漸模具制造的大趨勢(shì)，大大提高了模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 采用高速切削替代電火花生產(chǎn)模具，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長(zhǎng)。
2．高速加工在模具制造中的應(yīng)用
2．1 高速切削的優(yōu)點(diǎn)：
1）刀具的高轉(zhuǎn)速和機(jī)床的高進(jìn)給以及高加速度，大大提高金屬切除率；
2) 高速切削減小切削力；
3）高速切削熱大部分由切屑帶走，工件發(fā)熱少；
4）高速切削減少振動(dòng)，提高加工質(zhì)量；
2．2 高速加工應(yīng)用于模具加工的效益
1）快速粗加工和半精加工，提高加工效率；
2) 高速高精度精加工硬切削代替光整加工， 表明質(zhì)量高， 形狀精度提高， EDM 加工提高效率 50%， 比 減少手工修磨；
3）硬切削加工最后成型表面， 提高表面質(zhì)量、 形狀精度， (不僅是表面粗糙度低， 而且表面光亮度高)， 用于復(fù)雜表面的加工更具優(yōu)勢(shì)；
4）避免 EDM 加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命 20%；
5) 結(jié)合 CAD/CAM 技術(shù)快速加工電極，特別是形狀復(fù)雜、薄壁類(lèi)電極。
3． 采用高速切削加工模具需要解決的問(wèn)題
在國(guó)內(nèi)，由于資金、技術(shù)等方面的原因，應(yīng)用高速切削生產(chǎn)模具還處于初期階段。 還存在機(jī)床、刀具、 工藝以及其他方面的一些問(wèn)題需要逐步解決。 缺點(diǎn)是加工成本高，對(duì)刀具的使用有較高的要求，不能使用 過(guò)大的刀具，要有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)做支持，設(shè)備運(yùn)行成本高。
二、 加工模具的高速加工機(jī)床
模具精加工和硬切削加工需要數(shù)控高速機(jī)床,模板、模架加工需要精密、高效數(shù)控機(jī)床等。許多機(jī)床企 業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)，有的加工中心生產(chǎn)廠(chǎng)機(jī)床的 60%以上賣(mài)給模具企業(yè)。模具行業(yè)今后幾年年均有 50 億元的6固定資產(chǎn)投入，其中 80%是購(gòu)買(mǎi)模具加工設(shè)備，也就是說(shuō)每年有 40 億元人民幣要購(gòu)買(mǎi)金切機(jī)床。目前我國(guó) 數(shù)控機(jī)床的平均利用率大約 20%，高速機(jī)床的利用率 3～5%。模具企業(yè)也有相當(dāng)?shù)膯挝毁?gòu)買(mǎi)高速機(jī)床，從 6000～40000rmp 的都有。
1．高速機(jī)床的技術(shù)參數(shù)要求 加工中心主軸大功率、高轉(zhuǎn)速，滿(mǎn)足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機(jī)床一般要達(dá)到 15000～ 20000rmp。通常主軸轉(zhuǎn)速在 10000rpm 以下的機(jī)床可以進(jìn)行粗加工和半精加工，達(dá)不到精加工的精度；無(wú)法 達(dá)到 400m/min 以上的切削速度。
2． 五軸機(jī)床的應(yīng)用增加趨勢(shì)
1）加工路線(xiàn)靈活，表面形狀復(fù)雜；
2)加工范圍大，適合多種類(lèi)型模具加工；
3)切削條件好，減少刀具磨損，提高刀具壽命；
3. 購(gòu)買(mǎi) CAD/CAM 軟件和高速機(jī)床配套 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年有幾十億美元用于進(jìn)口機(jī)床，大部分電加工機(jī)床和高速機(jī)床需要進(jìn)口。
三、高速切削模具的刀具技術(shù)
高速切削加工還需配備適宜高速切削的刀具。高速加工刀具材料的進(jìn)展促使了高速加工的發(fā)展。硬質(zhì) 合金涂層刀具、聚晶增強(qiáng)陶瓷刀具使得兼顧高硬度的刀刃部和高韌性的基體成為可能。聚晶立方氮化硼 (PCBN)刀片,其硬度可達(dá) 3500～4500HV。聚晶金剛石(PCD)其硬度可達(dá) 6000～10000HV。近年來(lái)德國(guó) SCS、 日本三菱(神鋼)及住友、瑞士山特維克、美國(guó)肯納飛碩等國(guó)外著名刀具公司都先后推出了各自的高速切削刀 具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具,還有能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具,尤其是涂層刀具 異軍突起,在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。新刀具材料和刀具技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)使高速加工 上的瓶頸問(wèn)題不再會(huì)出現(xiàn)在刀具上。
但是，進(jìn)口刀具的昂貴價(jià)格也阻礙高速切削模具的重要因素。
一般來(lái)說(shuō),刀具以及刀夾的加速度達(dá)到 3g 以上，刀具的徑向跳動(dòng)要小于 0.015mm，而刀的長(zhǎng)度不能大于 4 倍的刀具直徑。根據(jù) SANDVIK 公司的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，在使用碳氮化鈦(TICN)涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀 (58HRC)進(jìn)行高速銑削時(shí),粗加工刀具線(xiàn)速度約為 100m/min,而精加工和超精加工時(shí),其線(xiàn)速度超過(guò)了 280m/min。這樣對(duì)刀具的材料(包括硬度、韌性、紅硬性(高溫狀態(tài)下保持切削性能))、刀具的形狀(包括排屑 性能、表面精度、動(dòng)平衡性等)以及刀具壽命都有很高的要求。根據(jù)國(guó)內(nèi)模具高速精加工的經(jīng)驗(yàn)，采用小直 徑球頭銑刀進(jìn)行模具精加工時(shí)，線(xiàn)速度超過(guò)了 400～800m/min。選擇足夠高速度的機(jī)床硬切削模具精加工。 Delcam 采用 0.8mm 直徑的刀具加工窄槽，轉(zhuǎn)速 40000rpm，0.1mm 深度，進(jìn)給速度 30m/min。.
1． 選擇刀具參數(shù)，如負(fù)前角刀具等。刀具要求比普通加工要求抗沖擊韌性更高，還要求抗熱沖擊能 力強(qiáng)；
2. 采取多種方法提高刀具壽命，降低刀具成本。
3． 采用高速刀柄，目前應(yīng)用最多的是 HSK 刀柄，熱壓裝夾刀具。注意刀具裝夾后的整體動(dòng)平衡；
4． 當(dāng)前的刀具企業(yè)在解決高速切削刀具技術(shù)方面已經(jīng)做了很多工作，面向加工的刀具服務(wù)會(huì)幫助解 決很多問(wèn)題，刀具生產(chǎn)廠(chǎng)家成為主體，參考刀具生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的技術(shù)參數(shù)。
四、 提高高速切削模具效率的工藝技術(shù)
1． 刀具直徑和長(zhǎng)度的選擇
2． HSM 和 EDM 的選擇
3． 干切削和潤(rùn)滑冷卻
4． 進(jìn)給選擇：通常進(jìn)給量< 銑刀直徑 10%，進(jìn)給寬度< 銑刀直徑 40%。
根據(jù)材料情況合理選擇加工工藝參數(shù)
國(guó)外高速銑削加工零件材料質(zhì)量較，材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相同,加工性能比較穩(wěn)定；而國(guó)外公司生產(chǎn)的刀具也 是以他們的材料標(biāo)準(zhǔn)做試驗(yàn)；推薦的加工參數(shù)一般比較適合他們的標(biāo)準(zhǔn)，如果使用他們的刀具，與國(guó)內(nèi)的 零件材質(zhì)有一定的區(qū)別,在高速銑削時(shí),這種差別表現(xiàn)得較為明顯，有些參數(shù)可以直接應(yīng)用，但有些效果就比 較差。而國(guó)內(nèi)企業(yè)一般選用零件材質(zhì)有一定的標(biāo)準(zhǔn),所使用的零件材料，特別是能用高速加工的零件材質(zhì)，一般會(huì)局限在某些零件材料范圍內(nèi),這對(duì)我們應(yīng)用高速加工技術(shù)也提供了有利的條件，會(huì)在較少的加工材料 范圍內(nèi)應(yīng)用。這里要強(qiáng)調(diào)的是，一定要在這些材料上選取優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)，并且納 入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。選用國(guó)產(chǎn)刀具,很少有推薦高速銑削的技術(shù)參數(shù)的,有必要做試驗(yàn),取得比較滿(mǎn)意的參數(shù),最好選 用固定的刀具生產(chǎn)廠(chǎng)家,減少試驗(yàn)的次數(shù),形成加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這樣可以提高設(shè)備有效利用率,降低生產(chǎn)成本,可 以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
五、 高速切削的加工刀具路徑和編程
1） 平面進(jìn)給路徑選擇
2） 輪廓加工路徑選擇
3） 保持切削載荷平穩(wěn)
4） 保持相對(duì)平穩(wěn)的進(jìn)給量和進(jìn)給速度
5） 在平面切削中保持園拐角
6） 合理選擇精加工余量
HSC 精加工對(duì) CAM 的編程要求：1）盡量避免拐角的銑削運(yùn)動(dòng)；2）盡量避免工件外的進(jìn)刀與退刀運(yùn) 動(dòng)，直接從輪廓進(jìn)入下一個(gè)深度。或者采用螺旋線(xiàn)或斜向進(jìn)給切入； 3）恒定每刃進(jìn)給，提高質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具壽命；4）輪廓加工保持在水平面上等。高速切削 CAM 軟件： Delcam 公司幾年前就開(kāi)始了高速切削加工編程技術(shù)的研究，開(kāi)發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；最近， MasterCAM 公司也開(kāi)發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；國(guó)內(nèi)北航海爾也在開(kāi)發(fā)高速切削自動(dòng)編程軟件模 塊；
六、 高速機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
1） 高速數(shù)據(jù)處理
2） 拐角預(yù)測(cè)處理
3） NURBS 非有理樣條插補(bǔ)曲線(xiàn)加工
高速切削模具的安全問(wèn)題 ：
1)刀具磨損和破壞的監(jiān)測(cè)；
2) 刀片連接的強(qiáng)度；
3) 和普通機(jī)床加工不同，安全防護(hù)和開(kāi)機(jī)前對(duì)機(jī)床和刀具的嚴(yán)格檢查非常重要。
七、 目前我國(guó)在采用高速加工模具技術(shù)中存在的問(wèn)題
1． 機(jī)床
1） 國(guó)產(chǎn)高速機(jī)床整體性能尚有差距，功能部件性能還不能滿(mǎn)足要求。包括電主軸的功率和轉(zhuǎn)速，進(jìn) 口機(jī)床價(jià)格高；
2） 機(jī)床的高速下動(dòng)態(tài)特性研究還不夠，因而影響整機(jī)的性能；
3） 五軸機(jī)床還不夠成熟，進(jìn)口機(jī)床價(jià)格太高；
4） 配套技術(shù)和設(shè)備還不完全。
2． 刀具：
1） 國(guó)產(chǎn)刀具還不能夠適應(yīng)高速切削的應(yīng)用，特別是高速硬切削光整加工。進(jìn)口刀具價(jià)格高。刀具技 術(shù)是影響高速切削加工模具的一個(gè)重要因素。
2） 配套技術(shù)還不夠，包括刀柄、成套在線(xiàn)動(dòng)平衡等。
3． 高速模具加工工藝技術(shù)及實(shí)驗(yàn)
1） 由于高速加工模具的歷史比較短，缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累；
2） 對(duì)高速切削工藝研究比較少，投入不夠，立項(xiàng)比較困難；
3） 缺少高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)或手冊(cè)，目前還是空白；
4） 模具生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)高速切削的認(rèn)識(shí)不夠，缺乏長(zhǎng)期效益的分析對(duì)比；
4． 缺乏高速切削自動(dòng)編程軟件；
5． 缺乏五軸聯(lián)動(dòng)高速切削自動(dòng)編程 CAM 軟件。
結(jié)束語(yǔ)
模具市場(chǎng)對(duì)高速加工有強(qiáng)烈需求，但是技術(shù)跟不上。起步晚，基礎(chǔ)較差，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩 慢。需要各個(gè)方面協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加大投入，綜合利用各個(gè)方面力量推動(dòng)高速切削在模具制造中 的應(yīng)用。我們希望，通過(guò)各方面的努力，在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，像汽車(chē)、機(jī)床、家電一樣， 在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我國(guó)不但要成為模具生產(chǎn)大國(guó)，而且要成為模具生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。
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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 39 頁(yè)
單位代碼
學(xué) 號(hào)
分 類(lèi) 號(hào)
密 級(jí)
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
消聲器前蓋沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)
院（系）名稱(chēng) 工學(xué)院機(jī)械系
專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 材料成型及控制工程
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
20xx年 05 月 10 日
消聲器前蓋沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)分析消音器前蓋沖壓工藝, 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu), 論述了級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)過(guò)程, 同時(shí)還介紹了模具關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、卸料板、彈簧、擋料銷(xiāo)、導(dǎo)正銷(xiāo)等。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。設(shè)計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算, 實(shí)踐證明:模具結(jié)構(gòu)合理,生產(chǎn)的零件符合要求。
關(guān)鍵詞：級(jí)進(jìn)模，浮頂裝置，沖孔，拉伸，翻孔，落料
The front cover of the muffler stamping process analysis and mold design
Abstract
This project analysis damper front cover ramming craft, the definite craft plan and the mold structure, elaborated the level to enter mold's design process, meanwhile introduced the mold essential spot structural design, for example: The plunger, the lower die, the plunger dead plate, the backing strip, unload the yard lumber, the spring, to keep off the material to sell, to lead are selling and so on. The pould frame uses the standard pould frame, has selected the appropriate ramming equipment. In the design carried on the essential examination computation to the work components and the press specification, the practice had proven: The mold structure is reasonable, the production components meet the requirement.
Keywords : Progressive dies, Floating roof device, Punching, Stretching, Plunge, Cut
目 錄
1 緒 論.....................................................................................................................................1
1.1 沖壓模具市場(chǎng)情況........................................................................................................1
1.2 沖壓模具水平狀況..........................................................................................................2
1.2.1 模具CAD/CAM技術(shù)狀況......................................................................................3
1.2.2 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況..................................................................................4
1.2.3 專(zhuān)業(yè)化程度及分布狀況........................................................................................5
1.3 沖壓模具未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)與展望..................................................................................5
1.3.1 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn).........................................................................................5
1.3.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn).........................................................................................5
2 沖壓件工藝分析.....................................................................................................................7
2.1 沖壓件材料分析..............................................................................................................7
2.2 沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性及分析..............................................................................................7
2.3 模具結(jié)構(gòu)形式和選材......................................................................................................9
2.3.1模具結(jié)構(gòu)形式........................................................................................................9
2.3.2模具材料選擇........................................................................................................9
3 沖壓工藝方案的確定...........................................................................................................11
4 工 藝 計(jì) 算.........................................................................................................................12
4.1拉伸件展開(kāi)尺寸計(jì)算.....................................................................................................12
4.2材料的規(guī)格的選擇.........................................................................................................13
4.3排樣圖的設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算.............................................................................13
4.3.1排樣圖的設(shè)計(jì)......................................................................................................13
4.3.2 材料利用率的計(jì)算.............................................................................................17
4.4沖壓工藝力的計(jì)算.........................................................................................................17
4.4.1沖裁力..................................................................................................................17
4.4.2拉伸部分的拉伸力計(jì)算......................................................................................19
4.4.3卸料力及推件力的計(jì)算......................................................................................19
5 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇...................................................................................................22
5.1圓形凸模的設(shè)計(jì).............................................................................................................22
5.1.1 凸模長(zhǎng)度計(jì)算…………………………………………………………………………...23
5.1.2 承壓應(yīng)力校驗(yàn)…………………………………………………………………………...23
5.1.3 抗縱向彎曲應(yīng)力的校核……………………………………………………………….24
5.1.4 圓形凸模固定端面的壓力……………………………………………………………25
5.2 切斷凸模設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………25
5.2.1凸模承壓力校核………………………………………………………………………….26
5.2.2 抗縱向彎曲應(yīng)力的校核……………………………………………………………….26
5.2.3 切斷凸模固定端面的壓力.................................................................................25
5.3 拉伸凸模設(shè)計(jì)................................................................................................................27
5.3.1 拉伸凸、凹模圓角半徑及工作部分深度的確定.............................................29
5.3.2 凸、凹模間隙.....................................................................................................29
5.3.3 落料口大小的確定.............................................................................................29
5.4 凹模的設(shè)計(jì)....................................................................................................................29
5.4.1 凹模孔口形式及主要參數(shù).................................................................................29
5.4.2整體式凹模外形尺寸的確定..............................................................................30
5.4.3 凹模強(qiáng)度校核.....................................................................................................32
5.5 彈簧的設(shè)計(jì)....................................................................................................................32
5.5.1設(shè)計(jì)彈簧的一般步驟..........................................................................................32
5.5.2彈簧類(lèi)型的選擇..................................................................................................33
5.5.3彈簧材料及許用應(yīng)力..........................................................................................33
5.5.4 彈簧相關(guān)幾何尺寸的計(jì)算................................................................................35
5.5.5拉伸彈簧鉤環(huán)強(qiáng)度驗(yàn)算……………………………………………………………….37
5.6凸模固定板的選擇........................................................................................................38
5.7 凸模墊板的選擇...........................................................................................................38
6 確定凸、凹模間隙及計(jì)算工作部分尺寸……………………………………………………….39
6.1沖裁間隙值的確定.........................................................................................................39
6.2 凹、凸模刃口尺寸計(jì)算................................................................................................39
6.2.1確定凹凸刃口尺寸的原則..................................................................................39
6.2.2沖裁模刃口尺寸的計(jì)算方法..............................................................................39
6.2.3沖裁模刃口尺寸的計(jì)算......................................................................................40
7 模具總體設(shè)計(jì).......................................................................................................................43
7.1 定位零件的設(shè)計(jì)與選擇................................................................................................43
7.1.1 擋料銷(xiāo)的選擇.....................................................................................................43
7.1.2 定位板的設(shè)計(jì).....................................................................................................44
7.1.3 止退塊的設(shè)計(jì).....................................................................................................44
7.1.4 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì).....................................................................................................44
7.1.5 導(dǎo)正銷(xiāo)的設(shè)計(jì).....................................................................................................45
7.2 卸料裝置的設(shè)計(jì)............................................................................................................45
7.2.1 卸料板的設(shè)計(jì).....................................................................................................45
7.2.2 卸料彈簧的選擇.................................................................................................48
7.2.3 卸料彈簧有關(guān)尺寸計(jì)算.....................................................................................49
7.2.4 卸料彈簧的窩座深度H和安裝厚度B.............................................................50
7.2.5 安裝孔內(nèi)徑和孔底厚度h值的選取............................................................51
7.3凸模固定板的設(shè)計(jì).........................................................................................................52
7.4導(dǎo)向零件的選用.............................................................................................................52
7.5 模架的選用....................................................................................................................53
8 沖壓設(shè)備的選擇...................................................................................................................55
8.1沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇.....................................................................................................55
8.2確定設(shè)備的規(guī)格.............................................................................................................55
9 繪制模具圖與撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)...................................................................................................57
9.1裝配圖的繪制.................................................................................................................57
結(jié) 論.......................................................................................................................................58
致 謝.......................................................................................................................................60
參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................61
1 緒 論
改革開(kāi)放，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)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(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)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(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字）各類(lèi)沖壓模具的生產(chǎn)能力。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)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(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴(lài)進(jìn)口。
1.1 沖壓模具市場(chǎng)情況
我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車(chē)的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。
現(xiàn)摘錄中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料《2007年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)情況簡(jiǎn)介》如下：據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：2007年1-12月全國(guó)模具產(chǎn)量達(dá)8,944,677.44套，同比增長(zhǎng)6.53%；2007年1-12月全國(guó)模具年銷(xiāo)售額達(dá)870億元人民幣以上，同比增長(zhǎng)21%?？梢哉f(shuō)2007年的模具行業(yè)是產(chǎn)需兩旺。
另?yè)?jù)中國(guó)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示：2007年我國(guó)模具進(jìn)出口總額為34.66億美元，比2006年增長(zhǎng)12.24%。其中進(jìn)口總額為20.53億美元，比2006年增長(zhǎng)0.29%；出口總額為14.13億美元，比2006年增長(zhǎng)35.73%。出口繼續(xù)保持強(qiáng)勁的上升趨勢(shì)，逆差進(jìn)一步下降，總的情況良好。
據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，2008年在國(guó)家宏觀(guān)調(diào)控下，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍將保持高速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)外模具市場(chǎng)繼續(xù)看好，預(yù)計(jì)2008年模具行業(yè)的發(fā)展仍會(huì)保持20%左右的增長(zhǎng)率。
近年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展為模具工業(yè)發(fā)展提供了巨大動(dòng)力。近10年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)增長(zhǎng)速度保持在15%以上；生產(chǎn)廠(chǎng)2萬(wàn)余家，從業(yè)人員50多萬(wàn)人，年產(chǎn)值達(dá)450億元以上。另外，結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場(chǎng)的專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)家數(shù)量及能力快速增加。
從區(qū)域市場(chǎng)分析，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方；珠江三角和長(zhǎng)江三角地區(qū)生產(chǎn)集中，發(fā)展速度快，其模具產(chǎn)值約占全國(guó)產(chǎn)值的2/3以上。
從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整將加快，針對(duì)低檔模具供過(guò)于求，大型、精密、復(fù)雜的模具供不應(yīng)求的情況，高檔模具的比重將增加，行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展。我國(guó)模具行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)中，勞動(dòng)力價(jià)格低優(yōu)勢(shì)將得到充分發(fā)揮。我們認(rèn)為未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品包括：汽車(chē)覆蓋件模具、精密沖壓模具、大型塑料模具、精密塑料模具、大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模和鎂合金壓鑄模具、子午線(xiàn)橡膠輪胎模具、新型快速經(jīng)濟(jì)模具、多功能復(fù)合模具、模具標(biāo)準(zhǔn)件等。就企業(yè)發(fā)展方面分析，采用數(shù)控技術(shù)、快速原型技術(shù)、高速切削和超精加工等高新技術(shù)，進(jìn)一步提升模具工業(yè)的設(shè)計(jì)制造水平將是未來(lái)企業(yè)改造重點(diǎn)，也是未來(lái)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。另外，國(guó)際市場(chǎng)將被企業(yè)看重，因?yàn)槿蚰＞呤袌?chǎng)整體供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在600億至650億美元。
從應(yīng)用趨勢(shì)方面分析，受用戶(hù)要求模具的生產(chǎn)周期縮短影響；快速經(jīng)濟(jì)模具的開(kāi)發(fā)將被重視，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，且采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。 ?
另外，隨著車(chē)輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展，壓鑄模的數(shù)量、壽命和復(fù)雜程度要求將更高；隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復(fù)雜程度的不斷提高，塑料模的比例、精度和復(fù)雜度也將隨著相應(yīng)提高。
1.2 沖壓模具水平狀況
近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車(chē)配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
1.2.1 模具CAD/CAM技術(shù)狀況
我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠(chǎng)于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠(chǎng)等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車(chē)公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠(chǎng)，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開(kāi)發(fā)的汽車(chē)車(chē)身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過(guò)鑒定。
21世紀(jì)開(kāi)始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADS5，英國(guó)DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進(jìn)了AutoCAD、CATIA等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車(chē)及覆蓋件模具的Euclid-IS等專(zhuān)用軟件。國(guó)內(nèi)汽車(chē)覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠(chǎng)家技術(shù)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。
在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車(chē)覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車(chē)行業(yè)新車(chē)型的開(kāi)發(fā)、車(chē)身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。圍繞著汽車(chē)車(chē)身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。
1.2.2 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況
在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車(chē)和大中型汽車(chē)覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車(chē)覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(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，在轎車(chē)模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。以汽車(chē)覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車(chē)公司模具廠(chǎng)、一汽模具中心等模具廠(chǎng)家已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。
標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。
汽車(chē)覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。
模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。
1.2.3 專(zhuān)業(yè)化程度及分布狀況
我國(guó)模具行業(yè)專(zhuān)業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過(guò)高。國(guó)外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國(guó)沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對(duì)專(zhuān)業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響。現(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專(zhuān)業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專(zhuān)業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專(zhuān)業(yè)化程度較高的汽車(chē)覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車(chē)覆蓋件模具的能力，江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力，而模具的用戶(hù)大都不在本地。
1.3沖壓模具未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)與展望
1.3.1 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)
沖壓模具共有7小類(lèi)，并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)稱(chēng)呼的一些種類(lèi)。目前急需發(fā)展的是汽車(chē)覆蓋件模具，多功能、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。
汽車(chē)覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車(chē)大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。
1.3.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)
模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專(zhuān)用化程度。
為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫(kù)及開(kāi)發(fā)專(zhuān)家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。 為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。對(duì)于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)方面形成全方位解決方案，提供模具開(kāi)發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本科教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立分析、解決問(wèn)題，使學(xué)生在科研選題、調(diào)查研究、檢查和查閱中外文獻(xiàn)資料、綜合分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及研究、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、文字表達(dá)等方面的能力得到綜合訓(xùn)練，進(jìn)而鞏固和加深所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提升學(xué)生全面素質(zhì)。近年來(lái)，制造業(yè)在科學(xué)發(fā)展觀(guān)的指引下邁入了新的發(fā)展階段，其中沖壓加工和模具技術(shù)更有顯著的進(jìn)步。本人在綜合考慮了今后的工作和發(fā)展方向后，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選取了沖孔、拉伸、翻孔、切斷這一典型的級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以鞏固自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
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2沖壓件工藝分析
沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿(mǎn)足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。
2.1 沖壓件材料分析
該零件的材料為08F，該鋼種是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是0.05%～0.11％，屬于低炭鋼，屈服點(diǎn)=175MPa，抗拉強(qiáng)度=295MPa，延伸率不小于35％，斷面收縮率不小于60％，具有良好的沖壓、拉伸、彎曲、焊接性能，故廣泛用于制造冷沖壓零件。（參考文獻(xiàn)[7] 表8.4）
2.2 沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性及分析
沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、避免復(fù)雜形狀的曲線(xiàn)，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀，以減少?gòu)U料，矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工。該工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也無(wú)復(fù)雜形狀的曲線(xiàn)。
沖裁件各直線(xiàn)或曲線(xiàn)的連接處，盡量避免銳角。除在少、無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。工件圖如圖1.1所示：
圖1.1
零件最大寬度70 mm, 最大高度7. 5 mm, 最大長(zhǎng)度160 mm。經(jīng)分析,確定成形工序?yàn)槔睢_孔、翻孔、落料。由于工序多, 為保證沖壓精度, 采用單側(cè)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)才能保證零件精度及質(zhì)量。刃定距,導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向裝置。模具內(nèi)設(shè)計(jì)氣孔,以便卸下工件, 采用壓邊限位裝置。翻孔時(shí)沿沖孔反方向進(jìn)行,使毛刺位于翻孔內(nèi)以減小開(kāi)裂,同時(shí)凸模與凹模之間的間隙略小于材料厚度, 保證翻孔凸緣挺直。沖件上的孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過(guò)小，以避免工件變形、模壁過(guò)簿或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔與孔最小間距：3.1t，孔邊距?。簩?duì)圓孔為（1~1.5）t。沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度以?xún)?nèi)，對(duì)于該制件為普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級(jí)，沖孔件比落料件高一級(jí)。沖裁件的尺寸精度以不高于ITl2級(jí)為宜。如無(wú)特殊要求，外形尺寸精度應(yīng)低于ITl0級(jí)，內(nèi)形尺寸精度應(yīng)低于IT9級(jí)。對(duì)精度要求高于ITl0級(jí)的沖裁件，應(yīng)在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面采取措施，若提高定位精度，采用彈壓卸料頂件裝置，提高模具制造精度或采用精沖技術(shù)等。零件圖上要求公差為IT12級(jí)。沖裁件的斷面質(zhì)量是不高的，材料厚度和硬度的影響尤甚。通常材料厚度t＜1mm的零件，斷面粗糙度可達(dá)Ra=3.2m；t＞1mm的零件，斷面粗糙度將高Ra=6.3m。（參考文獻(xiàn)[5] ）
2.3 模具結(jié)構(gòu)形式和選材
2.3.1模具結(jié)構(gòu)形式
該制件主要工序?yàn)椋豪?、沖孔、翻孔、落料。采用多工序級(jí)進(jìn)模，結(jié)構(gòu)緊湊，沖
出的制件精度高，生產(chǎn)效率也高，適合大批量生產(chǎn)。采用自動(dòng)送料，自動(dòng)卸料，采用彈性卸料裝置，具有壓料作用，沖裁質(zhì)量較好，模具精度應(yīng)比沖裁件精度高2~3級(jí)，不應(yīng)高太多，以免增加制造成本。
2.3.2模具材料選擇
冷沖壓模具的成本分析 在冷沖壓模具設(shè)計(jì)中，常常要提到模具成本問(wèn)題，即經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。在沖壓生產(chǎn)中，既要保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成所需的產(chǎn)品數(shù)量，又要降低模具的制造費(fèi)用．這樣才能使整個(gè)冷沖壓的成本得到降低。
在模具設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題是如何降低模具的制造成本。因?yàn)楫a(chǎn)品的成本不僅與材料費(fèi)(包括原材料費(fèi)、外購(gòu)件費(fèi))、加工費(fèi)(包括工人工資、能源消耗、設(shè)備折舊費(fèi)、車(chē)間經(jīng)費(fèi)等)有關(guān)，而且與模具費(fèi)有關(guān)。一副模具少則幾萬(wàn)，多則上百萬(wàn)。所以必須采取有效措施降低制造成本。
模具費(fèi)在工件制造成本中占有一定比例。對(duì)于小批量生產(chǎn)，采用簡(jiǎn)易模具。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造快速、價(jià)廉，所以能降低模具費(fèi)，從而降低工件制造成本。在大批大量生產(chǎn)中．應(yīng)盡量采用高效率、長(zhǎng)壽命的級(jí)進(jìn)沖模及發(fā)展硬質(zhì)合金沖模。硬質(zhì)合金沖模的刀磨壽命和總壽命比鋼模具大得多?？倝勖鼮殇撃＞叩?0~40倍，而模具制造費(fèi)用僅為鋼模具的2~4倍。而對(duì)中批量生產(chǎn)，首先應(yīng)盡量使沖模標(biāo)準(zhǔn)化，大力發(fā)展沖模標(biāo)準(zhǔn)件的品種，推廣沖模典型結(jié)構(gòu)，最大限度地縮短沖模設(shè)計(jì)與制造周期。制造中、小型冷沖壓模具的材料有鑄鐵、碳素工具鋼、合金工具鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨脂橡等。沖模主要零件所使用的模具鋼有碳素工具 鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高碳中鉻工具鋼、硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。
凸模和凹模是在強(qiáng)壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的，并伴隨有溫度的升高，工件條件極其惡劣。所以對(duì)凸模、凹模和材料要求有好的耐有溫度的升高，工件條件極其惡劣。所以對(duì)凸模、凹模和材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、淬透性和切削性，硬度很大，熱處理變形小，而且價(jià)格低廉。設(shè)計(jì)模具時(shí)，合理選取模具材料是關(guān)系到模具壽命和成本的一項(xiàng)重要工作。沖模的主要零件——凸模、凹模和凸凹模等材料的選取尤應(yīng)慎重．通常應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：
（1）根據(jù)沖壓件生產(chǎn)批量的大小來(lái)選取模具材料。當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量很大時(shí)，凸模、凹模和凸凹模應(yīng)選取質(zhì)量高、耐磨性好的模具鋼。例如C r12MoV、Cr4W2MoV、YGl5等。
（2）根據(jù)被沖壓材料的性能、工序性質(zhì)和沖模主要零件工作條件和作用來(lái)選取模具材料。
（3）應(yīng)考慮模具材料的冷、熱加工性能和工廠(chǎng)現(xiàn)有條件。
（4）應(yīng)考慮我國(guó)模具鋼的生產(chǎn)和使用情況。
對(duì)于該制件主要工序?yàn)椋豪?、沖孔、翻孔、落料，且要求大批量生產(chǎn)，所以模具材料應(yīng)采用質(zhì)量較高，能保證耐用度的材料。故凹、凸模可以選擇高碳高鉻工具鋼Cr12MoV，熱處理硬度：60~62HRC。
3 沖壓工藝方案的確定
工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線(xiàn)，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的方案。
沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。
級(jí)進(jìn)模是在壓力機(jī)的一次行程中，一副模具的不同位置上完成多個(gè)不同的工序。根據(jù)對(duì)零件進(jìn)行分析,綜合考慮材料利用率,工藝合理性及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易等,
工序安排: ①?zèng)_切口; ②空位; ③拉深; ④反拉深; ⑤沖孔; ⑥翻孔; ⑦落料。
工位數(shù)的確定：
（1）應(yīng)保證沖件的精度要求和零件幾何形狀的正確性。對(duì)要求零件精度比較高的
部位，應(yīng)盡量集中在一個(gè)工位上一次沖壓完成。在一個(gè)工位完成確實(shí)有困難，需分解為兩個(gè)或多個(gè)工位時(shí)，最好放在相鄰的工位上。
（2）對(duì)于復(fù)雜的形孔和外形分?jǐn)嗲谐龝r(shí)，只要不受精度要求和模具周邊尺寸的限
制，應(yīng)力求做到各段形孔以簡(jiǎn)單、規(guī)則、容易加工為基本原則。
（3）在普通低速壓力機(jī)上沖壓的級(jí)進(jìn)模，為了使模具簡(jiǎn)單、實(shí)用縮小模具體積、
減少步距的積累誤差，凡是能合并的工位，只要模具自身有足夠的強(qiáng)度，就不要輕易分解，增加工位。
空工位的設(shè)置原則：
（1）用導(dǎo)正銷(xiāo)做精確定具的條料，可適當(dāng)增加空位，因步距積累誤差較小，對(duì)產(chǎn)品精度影響不大。反之，定距精度差的，不應(yīng)輕易增設(shè)空工位。
（2）當(dāng)模具步距較大（一般步距大于16mm）時(shí)，不宜多設(shè)置空工位。步距大于30mm以上時(shí)，更不能輕易設(shè)置多個(gè)空工位。
（3）一般來(lái)說(shuō)，精度高、形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)少設(shè)置空工位。反之，可適當(dāng)增加空工位。（參考文獻(xiàn)[1] ）
4 工 藝 計(jì) 算
4.1拉伸件展開(kāi)尺寸計(jì)算
板料、帶料拉伸時(shí)，材料往拉伸力較大的區(qū)域流動(dòng)。移動(dòng)過(guò)程中，材料壁厚也會(huì)相應(yīng)改變，故拉伸件的展開(kāi)計(jì)算應(yīng)遵循體積不變?cè)瓌t進(jìn)行，
由于該工件近似橢圓臺(tái)，呈盒形，根據(jù)表面積相等原理，可近似計(jì)算毛坯面積為：
由對(duì)工件分析可取，，取修邊余量
則 。
因?yàn)樵摴ぜ闹艿淖冃螀^(qū)基本相等，變形量也相近，則毛坯尺寸為：
毛坯的長(zhǎng)度
毛坯的寬度
毛坯的圓角半徑
由求得：
故： L=160mm
B=80mm
毛坯的展開(kāi)形狀如圖3.2。
圖3.2 毛坯展開(kāi)形狀圖
4.2材料的規(guī)格的選擇
沖壓生產(chǎn)中使用的材料相當(dāng)廣泛。有金屬材料和非金屬材料，大部分都是各種規(guī)格的板料、帶料、條料和塊料。
板料是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的材料，適合于成批生產(chǎn)。其尺寸規(guī)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
定，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格板料可能會(huì)增加余料，使材料利用率降低。
帶料（卷料）用于大批量生產(chǎn)。帶料的寬度一般在300mm以下，根據(jù)材料的不
同，有不同的寬度尺寸，長(zhǎng)度可達(dá)幾米到幾十米，有的薄材料可達(dá)數(shù)百米。
條料是根據(jù)沖壓件的需要，由板料剪切而成，用于中小型零件的沖壓。
塊料適用于單件小批量生產(chǎn)和價(jià)值昂貴的有色金屬的沖壓。
根據(jù)生產(chǎn)要求和工藝性，選擇切邊帶料。（參考文獻(xiàn)[4] ）
4.3排樣圖的設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算
4.3.1排樣圖的設(shè)計(jì)
（一）排樣分析
排樣指沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方式。排樣是否合理，對(duì)材料利用率的大小有直接影響。還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。
沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少?gòu)U料面積，沖裁過(guò)程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況：
（1）結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱(chēng)為結(jié)
構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。
（2）工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，