側(cè)彎支架冷沖壓工藝及級進(jìn)模設(shè)計

摘 要 金屬板料沖壓是一種在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的加工方法。隨著現(xiàn)代各行各業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，金屬件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高，需求量多，加上對生產(chǎn)的安全性、操作的方便性，加工的經(jīng)濟(jì)性等要求也日益提高，采用單工位模具已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的需要，許多制造商均采用多工位級進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)。因此，多工位級進(jìn)模在國內(nèi)外模具制造業(yè)中應(yīng)用日趨廣泛。多工位級進(jìn)模是在普通級進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種模具，是當(dāng)代所有模具中沖壓功能最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、生產(chǎn)效率和自動化程度最高的一種沖模。在多工位級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，首先必須設(shè)計級進(jìn)模的總裝結(jié)構(gòu)， 然后再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模具其他零部件的設(shè)計。本模具采用切廢料方式進(jìn)行沖裁，故模具結(jié)構(gòu)采用沖孔、導(dǎo)正、彎曲、落料的工序設(shè)計，排樣采用單排橫排排列。 本論文分析了 側(cè)彎支架 的沖壓工藝性 ， 介紹了 側(cè)彎支架 多工位級進(jìn)?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計，對工件進(jìn)行了展開計算，確定了工件加工成型的工藝方案和排樣方案 ，對模具進(jìn)行了工藝計算，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行了凸模、凹模、墊板、導(dǎo)料板、卸料板、鑲塊等主要零部件的設(shè)計，還根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)對模具中用到的其他標(biāo)準(zhǔn)件，如模架、導(dǎo)柱導(dǎo)套等，進(jìn)行了選擇與設(shè)計。實踐證明：該模具結(jié)構(gòu)合理、可靠 ， 并能保證產(chǎn)品質(zhì)量 ， 對此類零件的級進(jìn)模設(shè)計有參考價值。 關(guān)鍵詞： 側(cè)彎支架 ； 沖壓工藝；排樣；連續(xù)模 Abstract Sheet metal stamping is a widely used method in industrial production.With the rapid development of modern businesses， the structure of the metal pieces becomes more and more complex. The metal pieces also need to have high accuracy. At the same time, the demands of the production security, the ease of operation, the economy of processing are increasing. Single-stage molds cant meet the the needs of production. Many manufacturers use the multi-position progressive die in production. Therefore, Multi-position Progressive Dies are used increasingly widespread in the die manufacturing at home and abroad.Multi-position Progressive Die is developed basing on the general progressive die. It has the most pressing function, the most complex structure, productivity and the highest degree of automation. In the design of the multi-position progressive die, we must design the assembly structure of the progressive die. And then, we design other components of it.This mold adopts the blanking, cutting waste way so the mould structure is punch, guide, bending, blanking process design, layout using single side-by-side arrangement. In this page, I analyzed the stamping process of a scoliosis bracket, as well as design of the verall structure. I also did the calculation of the workpiece, determined the workpieces forming process and the nesting program and did a calculation of the mold process. After that, I designed the die in all aspects. The application shows that the die is feasible and reliable in structure and can ensure the quality of the products. Key words: Scoliosis bracket；Stamping process；Layout design；Progressive die V 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 目 錄 . V 1 緒 論 . 1 1.1 課題研究的目的和意義 . 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 . 2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 . 5 2 沖壓工藝設(shè)計 . 6 2.1 沖壓件簡介 . 6 2.2 沖壓的工藝性分析 . 6 2.3 沖壓工藝方案的確定 . 8 2.3.1 沖壓模具類型 . 8 2.3.2 沖壓工藝分析和計算 . 8 3 側(cè)彎支架連續(xù)模設(shè)計 . 10 3.1 模具結(jié)構(gòu) . 10 3.2 確定其搭邊值 . 11 3.3 確定排樣圖 . 11 3.3.1 送料步距與帶料寬度 . 11 3.3.2 排樣方案 . 13 3.4 材料利用率計算 . 13 3.5 凸、凹模等刃口尺寸的確定 . 14 3.5.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸計算 . 14 3.5.2 成形側(cè)刃凸、凹模刃口尺寸計算 . 16 3.5.3 小凸形凸、凹模刃口尺寸計算 . 18 3.5.4 大凸形凸、凹模刃口尺寸計算 . 19 3.5.5 凹形凸、凹模刃口尺寸計算 . 20 3.5.6 長矩形凸、凹模刃口尺寸計算 . 21 3.5.7 短矩形凸、凹模刃口尺寸計算 . 22 3.5.8 切斷凸、凹模刃口尺寸計算 . 23 3.5.9 前彎曲凸、凹模刃口尺寸計算 . 24 3.5.10 后彎曲凸、凹模刃口尺寸計算 . 25 3.5.11 左右彎曲凸、凹模刃口尺寸計算 . 25 3.5.12 中間切舌凸、凹模刃口尺寸計算 . 26 3.6 沖壓力計算 . 26 3.6.1 沖孔部分沖壓力 . 27 3.6.2 成形側(cè)刃沖壓力 . 28 3.6.3 切廢料部分沖壓力 . 28 3.6.4 彎曲部分沖壓力 . 29 3.6.5 切舌彎曲部分沖壓力 . 29 3.6.6 切斷部分沖壓力 . 30 3.6.7 總沖壓力 . 30 3.7 壓力機選用 . 31 3.8 壓力中心計算 . 31 3.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 32 3.9.1 凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計 . 32 3.9.2 圓凸模 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 34 3.9.3 圓凸模 2 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 34 3.9.4 方形凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 35 3.9.5 成形側(cè)刃的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 36 3.9.6 小凸形凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 36 3.9.7 大凸形凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 37 3.9.8 凹形凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 38 3.9.9 長矩形凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 38 3.9.10 短矩形凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 39 3.9.11 前彎曲凹模鑲塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 40 3.9.12 前彎曲凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 40 3.9.13 U 型彎曲半凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 41 3.9.14 彎曲切斷組合凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 42 3.9.15 切舌彎曲凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 42 3.9.16 切斷彎曲凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 43 3.9.17 卸料板設(shè)計 . 44 3.9.18 凸模固定板設(shè)計 . 44 3.9.19 凸模墊板設(shè)計 . 45 3.9.20 凹模墊板設(shè)計 . 46 3.9.21 擋塊設(shè)計 . 46 3.10 標(biāo)準(zhǔn)件確定 . 47 3.10.1 模架確定 . 47 3.10.2 上模螺釘確定 . 47 3.10.3 上模銷確定 . 47 3.10.4 下模螺釘確定 . 47 3.10.5 下模銷確定 . 47 3.10.6 卸料螺釘確定 . 48 3.10.7 卸料彈簧設(shè)計 . 48 3.10.8 U 型彎曲頂件彈簧設(shè)計 . 48 3.10.9 U 型彎曲推件彈簧設(shè)計 . 48 3.10.10 切舌彎曲頂件彈簧設(shè)計 . 48 VII 3.10.11 U 型彎曲凸模固定螺釘確定 . 49 3.10.12 大凸形凸模固定螺釘確定 . 49 3.10.13 擋塊固定螺釘確定 . 49 3.10.14 小導(dǎo)柱確定 . 49 3.10.15 凹模上小導(dǎo)套 2 確定 . 49 3.10.16 卸料板上小導(dǎo)套 1 確定 . 49 3.10.17 抬料銷確定 . 49 3.10.19 抬料銷彈簧設(shè)計 . 50 3.10.20 擋塊銷確定 . 50 3.11 模具閉合高度、校驗壓力機 . 50 4 結(jié)論與展望 . 51 4.1 結(jié)論 . 51 4.2 不足之處及未來展望 . 51 致 謝 . 52 參考文獻(xiàn) . 53 側(cè)彎支架 冷沖壓工藝及級進(jìn)模設(shè)計 1 1 緒 論 1.1 課題研究的目的和意義 沖壓是指靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。冷沖壓是在常溫下，利用沖壓模在壓力機上對板料或熱料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離從而獲得所需形狀和尺寸的另件的一種壓力加工方法。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進(jìn)模，可在一臺壓力機（單工位或多工位的）上完成多道沖壓工序，實 現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。 （ 1） 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （ 2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件 的表面質(zhì)量 ， 而模具的壽命一般較長 ， 所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定 ， 互換性好 ， 具有“一模一樣”的特征。 （ 3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高 。 （ 4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 對沖壓生產(chǎn)而言，單工位模具結(jié)構(gòu)單一，生產(chǎn)效率低，而且鈑金零件不能過于復(fù)雜，否則就需要多副單工位模具才能實現(xiàn)。如果采用級進(jìn)模進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，就可以改變這些缺點。級進(jìn)模的特點是生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，占用的操作人員少，非常適合大批量生產(chǎn)。 沖壓級進(jìn)模是在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位，并在壓力機一次行程中，在不同的工位上完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。它在一副模具上的不同區(qū)域完成多道沖壓成型工序的一種精密、高效、復(fù)雜的沖壓模具，在一副模具內(nèi)可以完成零件的沖裁、翻邊、彎曲、拉深、立體成形等工藝。級進(jìn)模是多工序沖模，在一副模具內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲、成形和拉深等多種多道工序，具有比復(fù)合模更高的勞動生產(chǎn)率，也能生產(chǎn)相當(dāng)復(fù)雜的沖壓件；級進(jìn)模操作安全，因為人手不 必進(jìn)入危險區(qū)域；級進(jìn)模設(shè)計時，工序可以分散。不必集中在一個工位，不存在復(fù)合模中的“最小壁厚”問題。因而模具強度相對較高，壽命較長。級進(jìn)模易于自動化，即容易實現(xiàn)自動送料，自動出件，自動疊片；級進(jìn)?？梢圆捎酶咚賶毫C生產(chǎn)，因為工件和廢料可以直接往下漏；使用級進(jìn)模可以減少壓力機，減少半成品的運輸。車間面積和倉庫面積可大大減小。但級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期長，成本高。因為級進(jìn)模是將工件的內(nèi)、外形逐次沖出的，每次沖壓都有定位誤差，較難穩(wěn)定保持工件內(nèi)、外形相對位置的一次性。但精度高的零件，并非全部輪廓的所有內(nèi)、外 形相對位置要求都高，可以在沖內(nèi)形的同一工位上，把相對位置要求高的這部分輪廓同時沖出，從而保證零件的精度要求。 無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 沖壓工藝及模具設(shè)計在制造行業(yè)中占有十分重要的地位，在機械、電子、汽車、航空以及輕工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。由于沖壓加工具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、操作簡單、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在制造業(yè)中有著廣闊的發(fā)展前景，因而需要大量的工程技術(shù)人員去從事和研究沖壓工藝和模具設(shè)計方面的內(nèi)容。國外發(fā)達(dá)國家對沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用、研究和開發(fā)都比較重視，我國也非常重視沖壓技術(shù)人才的培養(yǎng)。 通過對所給零件的沖壓模具設(shè)計，可以促進(jìn) 我們專業(yè)知識的鞏固，增長見識，拓寬知識面，鞏固和加強機械制圖、機械設(shè)計、沖壓模具設(shè)計與制造等專業(yè)理論知識在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)過的知識分析、解決實際工程問題的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作積累經(jīng)驗，奠定良好的基礎(chǔ)。 我們研究沖壓模的主要目的是熟悉 沖壓工藝及模具設(shè)計 ，了解級進(jìn)模的加工過程，培養(yǎng)我們分析和解決問題的能力，做到熟練進(jìn)行中等單獨的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對機械原里、機械設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)及 CAD的專業(yè)課程內(nèi)容進(jìn)行鞏固。并對級進(jìn)模進(jìn)行深入的了解。 級進(jìn)模是一種 高效率、高精度、長壽命的模具， 是 在 普通模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。級進(jìn)模是沖模發(fā)展的方向之一，是技術(shù)密集型模具的代表。 這種模具 不僅可以完成 沖孔落料工作，還可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特點完成壓筋、彎曲、沖窩、拉深等成形工序，還可以在模具中完成裝配。 與單沖模，復(fù)合模等其他沖壓模具相比，級進(jìn)模具有生產(chǎn)率高，精度高的特點。級進(jìn)模的沖裁速度很高，在配合高速沖床、開料機、自動送料機的設(shè)備的情況下可以達(dá)到 300次 /分，而且可以實現(xiàn)自動疊鉚等工序，減少了人工成本。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢下，對大多數(shù)企業(yè)來說，降低成本就是提高自己的競爭力。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 模具的出現(xiàn)可以 追溯到幾千年前的淘氣燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。 全球主要模具生產(chǎn)國包括亞洲地區(qū)的日本、韓國與大陸，以及美洲地區(qū)的美國、歐洲地區(qū)的德國。技術(shù)先進(jìn)國家如日本、美國、德國等，對于高精度與復(fù)合性模具開發(fā)，不論在設(shè)計能力或制造技術(shù)上，均有領(lǐng)先的地位，同時也擁有訓(xùn)練精良的技術(shù)研發(fā)人才。 在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重 視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。 我國模具工業(yè)是 19世紀(jì)末 20世紀(jì)初隨著軍火和鐘表業(yè)引進(jìn)的壓力機發(fā)展起來的。 從那時到 20世紀(jì) 50年代初，只是用簡單的加工手段進(jìn)行制造。在以后的幾十年中，隨著國民經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模發(fā)展，模具業(yè)進(jìn)步很快。當(dāng)時我國大量引進(jìn)蘇聯(lián)的圖紙，設(shè)備和先進(jìn)經(jīng)驗，其水平不低于當(dāng)時工業(yè)發(fā)達(dá)的國家。直到 20世紀(jì) 70年代末，由于錯過了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大浪潮，我國模具業(yè)沒有跟上世界的步伐。到了 80年代，改革開放使中國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，模具業(yè)重新得到快速發(fā)展，逐漸趕上國際 先進(jìn)水平。 同時在近半個世紀(jì)以來，我國的冷沖壓工藝得到了迅速的發(fā)展。在一些工廠中，建立了具有現(xiàn)代規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)的冷沖壓生產(chǎn)車間，并建立了專門研究冷沖壓技術(shù)的科研機構(gòu)側(cè)彎支架 冷沖壓工藝及級進(jìn)模設(shè)計 3 及專業(yè)性工廠，培養(yǎng)了大批從事冷沖壓生產(chǎn)的科技人員，廣泛地開展了冷沖壓生產(chǎn)的科技及學(xué)術(shù)活動，編輯出版了各種冷沖壓技術(shù)資料，從而使冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷地發(fā)展，例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動沖壓、高速成形、液壓成形、超塑沖壓等，把冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)提高到了新的水平。并且，模具加工工藝及模具材料也相應(yīng)地在不斷革新，例如 采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金或低熔點合金澆注模具、采用電加工技術(shù)及計算機制造沖模等以適用于不同的生產(chǎn)條件。從而使沖壓生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率大大提高，成本也大幅度下降。 如今，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，一些工業(yè)先進(jìn)國家的模具制造行業(yè)已廣泛采用數(shù)控機床加工模具，以提高模具制造精度和生產(chǎn)效率。在此基礎(chǔ)上，又開始應(yīng)用模具輔助設(shè)計與制造 (CAD/CAM)技術(shù) ， 進(jìn)一步提高模具的設(shè)計與制造水平。 一、沖壓模具市場情況 日本的模具產(chǎn)能約占全球的 40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具。現(xiàn)在模具市場競爭日趨激烈，因此日 本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有 70%以上是非核心技術(shù)人員。 我國沖壓模具無論在數(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，但與國發(fā)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、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち摇?據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料， 2008年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為 610億元，其中出口 2.5億美元 ,約合 17.2億元 . 根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計資料， 2004年我國共進(jìn)口沖壓模具 5.61億美元，約合 46.6億元 。 從上述數(shù)字可以得出 2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為 266.6億元 .其中國內(nèi)市場需求為260.4億元，總供應(yīng)約為 213.8億元 ， 市場滿足率為 82%。在上述供求總體情況中，有幾個具體情況必須說明：一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具，因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技術(shù)含量低的中 低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率；二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多，具有一定的竟?fàn)幜Γ虼似湓趪H市場前景看好， 2005年沖壓模具出口達(dá)到 1.46億美元，比 2004年增長 94.7%就可說明這一點 ； 三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 二、 中外模具發(fā)展 近年來，我國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。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到 12 m，壽 命 2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到 Ra 1.5 m的精沖模，大尺寸（ 300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 歐洲分析人士表示：“目前，歐洲模具業(yè)已越來越感受到來自中國同行所帶來的影響和壓力，預(yù)計到 2018年，中國將一躍成為全球最大的模具制造業(yè)基地之一?！?據(jù)相關(guān)研究部門調(diào)查得知，歐洲模具設(shè)計和生產(chǎn)的時間要分別比中國快 44%和 61%左無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 右，但中國模具設(shè)計和生產(chǎn)的成本卻只有歐洲同行的 91%，因為中國的勞動力成本低廉，對部分國外客戶有著很強的吸引力。同 時，歐洲及世界各國之間的模具競爭也相應(yīng)加劇，像德國近兩年半內(nèi)的模具整體價格就下降了 25%左右。據(jù)統(tǒng)計 ,前些年全球 58%的模具是由德國等西歐國家生產(chǎn)，中國等亞洲國家的比例只占到 1%，但今后東歐國家的模具將會有較大幅度的增長，而亞洲國家的生產(chǎn)比例將提高至 22%左右。這位教授高興地說 ,鑒于中國廉價勞動力成本的優(yōu)勢和整體經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的良好勢頭，中國模具發(fā)展的前景將十分廣闊。 “但這并不意味著中國發(fā)展的一切都是那么的理想和完美 ”亞力山大認(rèn)為，因為中國的市場過早地陷入了價格戰(zhàn)的誤區(qū) ,還缺乏自主創(chuàng)新的能力，沒 有相應(yīng)地建立起誠信可靠的市場體系 ， 特別是有 65%的歐洲客戶覺得中國模具的價格雖低但質(zhì)量不好。一種比較理想的解決方法是，加強中歐雙方的合作 ,由歐洲國家出訂單和圖紙，中國模具企業(yè)具體負(fù)責(zé)完成設(shè)計及加工制作，并在此過程中不斷學(xué)習(xí)歐洲先進(jìn)的技術(shù)及管理理念 ， 加快工業(yè)化的改造，努力提高企業(yè)自身的核心優(yōu)勢和競爭力。如在提高客戶滿意度方面，企業(yè)除了在價格低廉上做文章外，更重要的是要求交貨時間短，產(chǎn)品質(zhì)量好，誠信度高，盡可能讓他們了解產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計及生產(chǎn)的全過程企業(yè)要明確自己的主攻方 ， 加強相互之間的合作 ,及時有效地對客戶的 需求作出反應(yīng)。模具企業(yè)間競爭日趨激烈亟需制定發(fā)展戰(zhàn)略 。 目前，我國模具業(yè)規(guī)模僅次于日本和美國，但大多集中在中低檔領(lǐng)域，技術(shù)水平和附加值偏低。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)，我國制造業(yè)急需的精密、復(fù)雜沖壓模具、塑料模具、轎車覆蓋件模具和電子接插件等電子產(chǎn)品模具，仍然大量依靠進(jìn)口，模具產(chǎn)品的進(jìn)出口逆差超過 10多億美元。 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(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，我國的沖壓模具 設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 但總體上 和國外多工位級進(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。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。 NC、 DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(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)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。 側(cè)彎支架 冷沖壓工藝及級進(jìn)模設(shè)計 5 1.3 本課題 應(yīng) 達(dá)到的要求 零件沖壓模具設(shè)計原始資料及設(shè)計技術(shù)要求如下： （ 1） 設(shè)計技術(shù)要求如下： 1.材料厚度 1.5mm； 2.生產(chǎn)批量 100萬件； 3.保證毛刺不大于 0.04mm； 4.允許各折彎處設(shè)計折彎槽，寬為 1.5mm，深盡可能短； 5.各折彎處內(nèi)測半徑為 0.75mm。 （ 2） 指導(dǎo)思想： 利用所學(xué)知識，根據(jù)沖壓件復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀等信息，進(jìn)行級進(jìn)模結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并在 CAXA等軟件下繪制模具結(jié)構(gòu)圖，提高我們對專業(yè)知識的綜合運用能力，準(zhǔn)確地把握模具行業(yè)的發(fā)展方向。 無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 2 沖壓工藝設(shè)計 2.1 沖壓件簡介 形狀和尺寸如下 圖所示。材料為 Q235，板材厚度 1.5mm。 零件圖如下： 圖 2.1 零件圖 從圖中可見 ，主要是彎曲和沖裁。 2.2 沖壓的工藝性分析 沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此工藝分析，主要是討論在不影 響零件使用的前提下，能否以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來。 （ 1） 影響沖壓件 工藝 性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素： 工件 主要是以彎曲為 主 ，部分沖孔 。 工件 展開后 外形為 平板 形狀，適宜沖裁 工件。 工件沒有懸壁。 工件存在孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離。查文獻(xiàn) 1， P1-45,表 3-22 孔與孔之間、孔與邊緣之間距離的許可值得，孔與孔之間的距離 C 0.7t=1.05mm， 1.05mm 9mm；孔與邊緣之間的距離 C 1.2t=1.8mm， 1.8mm 4mm，故可以沖裁。 工件有沖孔，查文獻(xiàn) 1， P1-45， 表 3-20 用自由凸模沖孔的最小尺寸，因 400MPa，d t， 4.1mm 1.5mm， 故可以沖裁。 側(cè)彎支架 冷沖壓工藝及級進(jìn)模設(shè)計 7 材料 為 普通碳素鋼 Q235，是常見的沖壓材料。 工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按 m 級處理。 生產(chǎn)批量，一般來說，大批量生產(chǎn)時，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時，常采用簡單模或復(fù)合模，以降低模具制造費用。 綜上所述，此工件適宜沖裁。 （ 2） 本 沖壓件工藝分析如下： 1圖形分析 形狀較 復(fù)雜，展開后相對不是很復(fù)雜 ，主要是落料、沖孔 、彎曲 。 2尺寸分析 尺寸公差要求 一 般 ，未注公差尺寸均取 m 級。 3材料 Q235，是常見的沖裁材料。 零件用的是厚 1.5mm 的 Q235 碳素鋼 。 力學(xué)性能：抗拉強度 b (MPa)： 455（ 查參考文獻(xiàn) 2P411 頁，表 7-1） 抗剪強度 (MPa)： 345 伸長率 10 ( )： 2125 屈服點 s (MPa)： 240 表 2.1 黑色金屬的力學(xué)性能 2 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度 /（ Mpa） 抗拉強度 b/(Mpa） 伸長率 10/(%） 屈服強度 s/(Mpa） 普通碳素鋼 Q235 未退火 310380 440470 2125 240 Q275 400500 580620 1519 280 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 10 已退火 260340 300440 29 210 20 280400 360510 25 250 45 440560 550700 16 360 黃銅 H62 軟態(tài) 260 300 35 380 半硬態(tài) 300 380 20 200 H68 軟態(tài) 240 300 40 100 半硬態(tài) 280 350 25 錫磷青銅 錫鋅青銅 QSn6.5-2.5 QSn4-3 軟 260 300 38 140 硬 480 550 35 特硬 500 650 12 550 由于零件 展開 一個平面形狀，內(nèi)部有 2 個 孔，外部是 長方形彎曲，邊緣帶 圓 角 。關(guān)鍵是 展開、 沖孔 、彎曲 和落料 。 4批量 一年生產(chǎn) 100 萬件是 批量生產(chǎn)。 5沖壓工序 落料、沖孔 、彎曲 。 6沖裁間隙 根據(jù)料厚 t=1.5，再 查 表 2-2 沖裁模初始雙面間隙（即 參考文獻(xiàn) 3， P20 頁，表 2-10），得 ： 無錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 雙面間隙 Z 0.132 0.240mm。 表 2-2 沖裁模初始雙面間隙 Z3 材料 厚度 t 08、 10、 15， 09Mn2、Q235 16Mn 45、 50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.240 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.3 沖壓工藝方案的確定 2.3.1 沖壓模具類型 經(jīng)過對沖壓件的工藝分析后，結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝，工序順序組合方式的基礎(chǔ)上，提出各種可能的沖壓分析方案。 方案一：單工序模。模具結(jié)構(gòu)簡單， 落料和沖孔 可以生產(chǎn)出工件，需要兩副模具，由于一年需生產(chǎn) 100 萬件工件，數(shù)量大，生產(chǎn)效率低于實際生產(chǎn)需求，同時 彎曲 位于落料 之后 位置尺寸不易保證。故不能采用單工序模。 方案二 ：復(fù)合模。 本產(chǎn)品式序較多， 故不能采用 一副 復(fù)合模 完成 。 方案三 ：連續(xù)模。連續(xù)模 的優(yōu)點：能實現(xiàn)沖壓自動化，日產(chǎn)量非常高，滿足一年生產(chǎn)100 萬件的生產(chǎn)要求?？晒?jié)省勞動力成本，能保證工件沖孔位于落料的位置 精度和 工件的質(zhì)量； 連續(xù)模 的缺點： 模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，模具調(diào)試難度大，制造周期長，通常材料率很低，必須批量非常大，否則產(chǎn)品成本很高。 因此綜合考慮工藝和模具設(shè)計的 可行性，產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)周期，產(chǎn)品批量，節(jié)省成本等因素，采用方案三 。 2.3.2 沖壓工藝分析和計算 各彎曲處的內(nèi)側(cè)圓角半徑為 0.75mm，查參考文獻(xiàn) 3， P81 頁，表達(dá)式 3-1 最小彎曲圓角半徑的數(shù)值，得：垂直碾壓方向為 0.1t，平行碾壓方向為 0.4t。 所以， 0.4t=0.4 1.5=0.60.75=0.5t 故，各彎曲處彎曲半徑都合理。 1展開尺寸計算 查參考文獻(xiàn) 3， P87 頁，得中性層半徑計算公式： xtr 0 （ 2-1） 側(cè)彎支架 冷沖壓工藝及級進(jìn)模設(shè)計 9 式中：0 為中性層半徑 r 為彎曲內(nèi)側(cè)半徑， mm 為中性層位移系數(shù) t 為材