沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

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1、1 緒論 1.1 概述 沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)

2、發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)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。 1.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步 進(jìn)幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)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(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍[1]。 現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造（圖1-1）。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。

3、 圖1-1 沖壓作業(yè)方式的進(jìn)化 沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。 1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。

4、 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。 模具工業(yè)是無以倫比的"效益放大器"。用模具加工產(chǎn)品大大

5、提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點(diǎn)。因此模具被稱為"效益放大器"，在國(guó)外，模具被稱為"金鑰匙"、"進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力"等等。從另一個(gè)角度上看，模具是人性化、時(shí)代化、個(gè)性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也提高了。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料，模具可帶動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。 模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單件生產(chǎn)和對(duì)特定用戶的依賴特性。就模具行業(yè)來說，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，不能采用通常的引進(jìn)產(chǎn)品許可證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式，而主要是引進(jìn)已經(jīng)商品化了的CAD/

6、CAM /CAE軟件和精密加工設(shè)備等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面廣、集多種學(xué)科與工程技術(shù)于一體，是綜合型、技術(shù)密集型產(chǎn)品。如塑料模具的CAE技術(shù)要利用高分子材料學(xué)、流變學(xué)、傳熱學(xué)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等知識(shí)，涉及的領(lǐng)域還包括聲波及電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)等各類物理場(chǎng)，通過工程分析、來建立塑料成型的數(shù)學(xué)和物理模型，構(gòu)造有效的數(shù)值計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)成型過程的動(dòng)態(tài)仿真分析?，F(xiàn)代化的模具要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程。這些模具的數(shù)字化代表了現(xiàn)代模具的一個(gè)方面，沒有模具的數(shù)字化，就沒有現(xiàn)代模具。模具的CAD/CAE/CAM技術(shù)日新月異，重要的工作是后續(xù)對(duì)人員的培訓(xùn)和對(duì)于引進(jìn)的軟件進(jìn)

7、行二次開發(fā)。像我們熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM軟件上在中國(guó)保持其市場(chǎng)占有率并且在擴(kuò)大，而且在沖壓模具、多成份橡膠制鞋模具等領(lǐng)域開拓，也將大顯身手；開發(fā)FUTABA、LKM、MISUMI標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫的工作也已提上日程。這是為模具行業(yè)服務(wù)的具體體現(xiàn)。 1、我國(guó)模具工業(yè)基本狀況簡(jiǎn)介 我國(guó)模具工業(yè)近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有２萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億 美元，出口模具4.

8、91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。 在２萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產(chǎn)值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股

9、份制改造步伐加快等。 2004年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個(gè)特點(diǎn)，一是各地政府對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步關(guān)注。許多地方政府進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到模具工業(yè)對(duì)發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強(qiáng)了模具工業(yè)園區(qū)的建設(shè)。已有的園區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴(kuò)大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設(shè)，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動(dòng)地區(qū)模具及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)就有40多家模具企業(yè)。 二是外資及社會(huì)投資模具產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)顯著。

10、許多地方加強(qiáng)了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術(shù)園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進(jìn)一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國(guó)招商。而有些地區(qū)高科技園內(nèi)模具企業(yè)已占有相當(dāng)?shù)姆萘浚裉旖蚋咝聟^(qū)有40多家模具企業(yè)。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動(dòng)，社會(huì)投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強(qiáng)，如五糧液集團(tuán)投資5億元建立汽車模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資2億元建立了北京汽車模具公司，等等。 從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)較為集中的省份是

11、廣東和浙江。我國(guó)模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，也要比英國(guó)、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國(guó)、新加坡等有差距。 2、落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面 （1）總量供不應(yīng)求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理。 其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率嚴(yán)重不足，大量進(jìn)口。國(guó)內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例不足30%，國(guó)外在50%以上。 （2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)都不夠合理。 我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，國(guó)

12、外70%以上是商品模具；專業(yè)模具廠也大多數(shù)是"大而全 "、"小而全"的組織形式，國(guó)外模具企業(yè)是"大而專"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 （3） 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術(shù)結(jié)構(gòu)、模具產(chǎn)品水平比國(guó)際水平低許多。而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際水平長(zhǎng)許多。 產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在對(duì)后續(xù)使用模具制造制件

13、的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設(shè)計(jì)上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上等。現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)密集型、資金密集型的產(chǎn)業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，至使科技進(jìn)步的步伐跟不上模具市場(chǎng)的需要。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)了不少國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，引進(jìn)設(shè)備不配套、設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低，開發(fā)能力較差，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中常處于被動(dòng)地位。

14、 （4）技術(shù)人才嚴(yán)重不足，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)異常短缺，高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平也較低，我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。我國(guó)模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。 （5）與國(guó)際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。技術(shù)落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國(guó)內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)在剛剛開始

15、。 （6）專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低，協(xié)作差。 由于長(zhǎng)期以來受"大而全""小而全"影響，模具專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低， 模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。 20年來我國(guó)模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在積極推廣。如今我國(guó)生產(chǎn)的模具精度已達(dá)到微米級(jí)

16、，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產(chǎn)周期縮短了約3/4，模具的標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率從幾乎是零，達(dá)到45%左右。 20年來我國(guó)模具人才的培養(yǎng)也上了一個(gè)很大的臺(tái)階。20年前我國(guó)大專院校都沒有設(shè)立模具專業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專院校設(shè)立了模具專業(yè)。中國(guó)模協(xié)在全國(guó)建有38個(gè)模具人才培訓(xùn)基地，CIMATRON也是中國(guó)模協(xié)的人才培訓(xùn)基地之一，自然肩負(fù)著軟件的推廣、軟件的二次開發(fā)及人才培訓(xùn)工作。 上述情況正是我們模具行業(yè)和模具相關(guān)行業(yè)要一同努力，使之發(fā)展的領(lǐng)域，在這里，我們要感謝CIMATRON軟件對(duì)中國(guó)模具行業(yè)的貢獻(xiàn)，希望CIMATRON中國(guó)公司進(jìn)

17、一步在模具軟件的開發(fā)、普及和培訓(xùn)人才方面，與中國(guó)模具企業(yè)一同發(fā)展。 1.4 模具CAD/CAE/CAM技術(shù) 沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步來體現(xiàn)出來。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。 20世紀(jì)60年代初期，國(guó)外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。通過以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。 模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)

18、模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)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(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化[4]。模具CAD/CAE/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)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。 模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。 在級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國(guó)UGS公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺(tái)上開發(fā)

19、出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場(chǎng)。與此同時(shí)，新加波、馬來西亞、印度及我國(guó)臺(tái)灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。 我國(guó)從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AutoCAD軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC

20、，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動(dòng)編程5個(gè)模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等[4]。 展望國(guó)內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、

21、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個(gè)方面。主要表現(xiàn)在[4]： （1）模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高； （2）基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪； （3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目； （4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。 1.5 課題的主要特點(diǎn)及意義 該課題主要針對(duì)電器開關(guān)網(wǎng)芯零件，在對(duì)網(wǎng)芯零件沖孔、落料和拉伸等成

22、形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用落料拉伸復(fù)合模和單工序沖孔的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計(jì)過程中綜合考慮采用有廢料排樣，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時(shí)，提高了材料的利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。 落料、拉伸復(fù)合模 2 沖壓工藝方案的制定 圖2-1 零件圖 材料：H62普通黃銅 料厚：1.2mm 該零件為某電器開關(guān)網(wǎng)芯，是一家電器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品中的一個(gè)主要零件，如圖2-1所示,該零件生產(chǎn)屬于中、大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)緊

23、湊，沖裁壁厚很?。虾駷?.2mm），適宜用復(fù)合沖裁，復(fù)合沖裁是在壓機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序。復(fù)合沖裁與采用連續(xù)沖裁相比，模具制造，安裝調(diào)整較易，成本較低。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度較高，生產(chǎn)率也高，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件的同心度容易保證。 2.1 工藝分析 圖2-2 零件圖 制件如圖2-2所示 材料為H62，板厚1.2mm，制件精度為IT10級(jí).，形狀簡(jiǎn)單，尺寸不大，大批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件。 工藝性分析 根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在沖壓工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)： 1） 該制件為落料拉深件，在設(shè)計(jì)時(shí)，毛

24、坯尺寸要計(jì)算準(zhǔn)確 2） 沖裁間隙、拉深凸凹模間隙應(yīng)符合制件的要求 3） 各工序凸凹模動(dòng)作行程的確定應(yīng)保證各工序工作穩(wěn)妥、連貫。 工藝方案的分析和確定 1）工藝方案的分析 根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有落料、拉深兩種。 拉深件的毛坯尺寸及拉深次數(shù)，應(yīng)通過計(jì)算確定 a: 毛坯直徑D的計(jì)算 因?yàn)槔钕鄬?duì)高度h/d=16/31.2>0.5 h<20. 由表4-3可得 修邊余量：δ=1.2mm 毛坯直徑D按下式計(jì)算: D=[d 12+4d2(h+δ)+6.28rd1+8r2]1/2 =[900+2146.56+847.8+11.52]1/2 =63

25、mm 確定是否用壓邊圈：毛坯相對(duì)厚度T/D102=1.9 查表的出可用可不用壓邊圈 b: 拉深次數(shù)n的計(jì)算 采用查表法，當(dāng)T/D=1.9%，H/D=16-4.5/31.2=0.37 由表4-8查得n=1。采用一次拉伸 C: 確定拉伸直徑 由表4-5查得拉伸極限系數(shù)為M1=0.72, 拉伸直徑：d=0.7263=45.36mm d底部的圓角半徑 R=4.5mm E;拉伸高度 拉伸比k=D/d H=0.25(DK-d)+0.43r/d(d+0.32r) 將數(shù)據(jù)代入的H=12.53mm

26、 （2）工藝方案的確定 因制件有落料、拉深兩道工序，先落料，后拉深，故采用落料、拉深復(fù)合模。 2.2 排樣圖設(shè)計(jì) 圖2-3 排樣圖 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，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。 毛坯排樣圖如圖2-3所示： 3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，凡屬模具，無論其結(jié)構(gòu)形式如何，一般都是由固定和活動(dòng)兩部分組成。固定部分是

27、用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機(jī)的工作臺(tái)面上，稱下模；活動(dòng)部分一般固定在壓力機(jī)的滑塊上，稱上模。上模隨著滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行沖壓工作。 一套模具根據(jù)其復(fù)雜程度不同，一般由數(shù)個(gè)、數(shù)十個(gè)甚至更多的零件組成。但無論其復(fù)雜程度如何，或是那一種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)模具零件的作用又可以分成五個(gè)類型的零件。 1.工作零件 是完成沖壓工作的零件，如凹模、凸模、凹凸模等。見圖3-1中的件4、9、16. 凸模 凹模 2.定位零件 這些零件的作用是保證送料時(shí)有良好的導(dǎo)向和控制送料的進(jìn)距，如擋料銷、定距側(cè)刀、導(dǎo)正銷、定位板、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。見圖3-1中的件6. 3.卸料、推件零件 這

28、些零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除，以保證下一次沖壓工序順利進(jìn)行。如推件器、卸料板、廢料切刀等，見圖3-1中的推件器11、卸料板8、頂桿3、推桿13. 推件器 卸料板 4.導(dǎo)向零件 這些零件的作用是保證上模與下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)有精確的導(dǎo)向，使凸模、凹模間有均勻的間隙，提高沖壓件的質(zhì)量。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板等，件圖3-1中的導(dǎo)柱20、導(dǎo)套18. 5.安裝、固定零件 這些零件的作用是使上述四部分零件聯(lián)結(jié)稱“整體”，保證各零件間的相對(duì)位置，并使模具能安裝在壓力機(jī)上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等，見圖3-1中的件23、1、14、2、5、7、17. 3.1定位裝置 定位部分零件的作用是是毛坯（條料或塊料）送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置，保證沖出合格制件，不至沖缺而造成浪費(fèi)。本模具中采用固定擋料銷。固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常見的為圓頭形式。