托架沖壓工藝分析及其模具設計【全套含CAD圖紙、說明書】

托架沖壓工藝分析及其模具設計【全套含CAD圖紙、說明書】,全套含CAD圖紙、說明書,托架,沖壓,工藝,分析,及其,模具設計,全套,CAD,圖紙,說明書 編號： 畢業(yè)設計(論文)外文翻譯 （譯文） 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生姓名： 盧盛釗 學 號： 1200110416 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 楊曉清 職 稱： 講師 2016年6月3日 第 16 頁 共 14 頁 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告紙 沖壓模具行業(yè)發(fā)展的現狀及分析 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)，工業(yè)發(fā)達國家稱之為“工業(yè)之母”。模具成型具有效率高，質量好，節(jié)省原材料，降低產品成本等優(yōu)點。采用模具制造產品零件已成為當今工業(yè)的重要工藝手段。模具在機械，電子，輕工，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，已成為使用最廣泛的工業(yè)化生產的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中60%--80%產品零件，組件和部件的加工生產?！澳＞呔褪钱a品質量”，“模具就是經濟效益”的觀念已被越來越多的人所認識和接受。在中國，人們已經認識到模具在制造業(yè)中的重要基礎地位，認識更新換代的速度，新產品的開發(fā)能力，進而決定企業(yè)的應變能力和市場競爭能力。在目前用薄鋼板制造發(fā)動機罩蓋的傳統(tǒng)還是會持續(xù)相當一段時間，所以有必要在鋼板的基礎上通過利用計算機軟件的功能分析零件的工藝性能（結構合理，受力，是否容易沖出破面、、、），發(fā)現現有零件的不足之處，討論并確定改進這些不足之處，進而改善模具的設計，改良沖裁方式；最終實現產品的改良，改善產品的力學性能，外觀，使用效果，和造價等等。沖壓加工是通過模具來實現的，從模具角度來看，模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力?！澳＞呤枪I(yè)生產的基礎工藝裝備”也已經取得了共識。據統(tǒng)計，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。同時，沖壓加工也創(chuàng)造了巨大的價值增值，模具是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產值也超過了機床工業(yè)產值。其中沖壓模具在所有模具（鍛造模、壓鑄模、注塑模等）中，無論從數量、重量或者是從價值上都位居榜首。 由此可見，板料沖壓加工及其模具制造技術對國民經濟的發(fā)展已經并將繼續(xù)作出重大的貢獻。隨著我國經濟的發(fā)展，對這種生產技術的發(fā)展及專業(yè)技術人才的需求將與日俱增。因此，加強對板料沖壓加工及其模具制造技術的研究，具有重要的意義。 現狀和發(fā)展趨勢 經過了100多年的發(fā)展,目前小型汽車發(fā)動機的罩殼的設計技術已經相當成熟的了，但是隨著各式各樣的小型發(fā)動機的開發(fā)，發(fā)動機的前后罩也做了很大的改進?，F在，對小型汽車發(fā)動機的罩殼的改進主要表現在對其構造材料的改進；例如用樹脂基復合材料替代傳統(tǒng)的薄鋼板，用 RTM制造 發(fā)動機水箱、隔熱罩、發(fā)動機罩等等，由于用復合材料來取代原有金屬的發(fā)動機殼體類零件，重量會有所減輕，且成本也將大大降低，對制造商而言，這個改進創(chuàng)造了很大了利潤空間，所以這方面的技術進步還會持續(xù)相當長一段時間。就目前而言，我國沖壓模具還存在許多問題，其中模具生產周期、質量和數量仍舊是關鍵。與國際水平相比，一般來說，我國沖壓模具生產周期要比國外先進水平長、壽命約相差一倍、精度差距也較大。數量的不足主要反映在大型、精密、復雜、長壽命模具上。存在這些問題的主要原因是：1)行業(yè)結構(如企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構等)不合理： 2)企業(yè)綜合素質欠佳、設計制造水平較低、開發(fā)能力弱、管理較落后；3 ）模具人才嚴重不足 ；4)資金投入不夠；5)專業(yè)化、標準化、商品化程度低，協(xié)作差：6)模具材料及相關技術落后；7)模具生產企業(yè)的效率和效益較低，等等。 柳州天隆機械有限公司所用的沖壓模具還比較落后，利用沖壓模具沖出的零件質量也不是很高，經常有起皺，尺寸和形狀精度不高，壽命短等缺陷。同時，在排樣時的不合理更造成原材料的浪費。這些因素無不影響著公司產品質量和效益的提高。歸及以上原因主要是由于模具設計得不夠合理，考慮得不夠周全等所造成的。其次不合理的工藝設計也是造成零件質量不高的原因。工藝設計是聯接產品設計與制造的橋梁和紐帶，合理的成形工藝設計是模具設計與制造的基礎，也是決定零件能否順利成形的關鍵，它將直接關系到產品的質量、成本、生產效率以及模具的使用壽命等方面。在現在這個科技突飛猛進的時代里，模具設計技術同樣也是在快速的發(fā)展著。模具技術未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產與高精度化發(fā)展。 而如今的市場經濟，競爭又十分激烈，要想在市場中站得住腳，那么就必須不斷的提高自己設計模具的水平，使自己設計出來的沖壓模具更合理，沖出來的零件質量，尺寸和形狀精度，壽命以及資源利用率都能得到大幅度的提高，進而才能提高公司的效益和競爭力。 近年來沖壓成形工藝與理論的研究成果 近年來，沖壓成形工藝有很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質的、新的發(fā)展水平。 由于引入了CAE，沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現沖壓過程的優(yōu)化設計。在沖壓毛坯設計方面也開展了計算機輔助設計，可以對排樣或拉深毛坯進行優(yōu)化設計。 此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預報等技術的發(fā)展，均標志著沖壓成形以從原來的經驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理論指導的科學階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。 當前，我國工業(yè)生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下，用戶對模具制造的要求是“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”。 而供需兩旺是近幾年來我國模具市場的總體表現，2004年仍舊是這個格局。由于汽車、機電等工業(yè)的發(fā)展增幅回落，再加上原材料漲價，能源緊張，電力供應不足，資金周轉不暢和運費增加，所以2004年模具市場在供需兩旺的情況下，發(fā)展增幅也有所回落。2005年相比，預計要回落5個百分點以上。 在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍采用的技術。在CAD方面，目前3D設計也達到了70%～89%。澳大利亞3D設計已達到60%，而我國只是剛剛起步。CAE技術在歐美應用逐漸成熟。在沖模設計中應用CAE軟件，模擬金屬變形過程，分析應力應變的分布，預測破裂、起皺和回彈等缺陷，我國只有少部分企業(yè)開始CAE技術的應用。 DL圖（沖壓工藝過程圖）設計的過程中，在沖壓工藝分析、沖壓方向的確定和工序劃分方面我國與國外水平接近。但在工藝補充面的設計和產品數模的工藝處理方面還存在著較大的差距，如過拉延部分的設計，回彈值的處理等方面國外具有豐富的經驗，特別是在高精度轎車零件的工藝設計方面與國外相比仍存在著很大的差距。 高速切削是以高切削速度、高進給速度和高加工質量為主要特征的加工技術。在國外已是比較成熟的技術，型面加工精度≤0.05mm，不需要研合間隙。修邊模刃口間隙由機加工保證；鉗裝不需要研配間隙，加工后可直接裝配合模。而國內的模具鉗工工作量仍較大。 國內的加工機床性能基本與國外設備相當，但在NC技術參數方面，走刀路徑、方式及技術的設計方面仍存在著差距。 另外在模具制造周期、質量方面和標準化程度方面也存在著較大的差距。 沖壓工藝過程設計 沖壓工藝過程的優(yōu)劣，決定了沖壓件制造技術的合理性、沖壓件的質量和產品成本。因此必須對沖壓件進行詳盡的工藝分析，分析沖壓件的結構、性能及加工難易程度，確定科學的、合理的工序方案。并在保證產品的設計要求、滿足使用條件的情況下盡量減少工序，采用適宜的材料，盡量節(jié)約用料，選擇先進且合理的加工技術，力求生產工藝過程簡單易行，以降低生產成本，提高經濟效益。 模具CAE技術就是在設計制造模具之前，在計算機上模擬出沖壓件在模具中成形的真實過程，向用戶告知模具結構設計、工藝條件狀況是否合理，并最終為用戶提供出最佳的模具設計工藝方案，可靠性達到80%以上。從而縮短模具設計與制造周期2/5（對于復雜模具而言），并提高模具質量和產品合格率，進而可大幅度降低制造成本，增強產品的市場競爭力。 隨著現代生產制造的需要，新產品開發(fā)設計、制造的質量和周期已成為企業(yè)在市場經濟中能夠生存發(fā)展的重要決定性因素之一。計算機輔助設計(CAD)及制造(CAM)技術的推廣應用，不僅將產品開發(fā)的設計者們從繁重的手工制圖方式中解脫出來，同時，對加工制造業(yè)而言應該是一次巨大的革命性飛躍。然而，在并行工程CE (ConcurrentEngineering)的概念提出和應用前，產品的CAD ／CAM／CAE／CAPP由于分屬不同部門的工作內容，產品的設計、制造、分析是在自上而下的串行設計中完成的，很顯然，針對并行設計，前者在整個設計過程中受到不能及時更新的約束，很難做到產品開發(fā)制造集成同步實現，增加了開發(fā)周期和生產成本。公司完成的“國家863／CIMS主題”重大應用項目并行工程， 通過在新產品開發(fā)CAD／CAM／CAE過程中的實施，體現了良好的應用前景。其中，PRO／E三維設計系統(tǒng)在產品開發(fā)過程中沖壓模具的并行全相關參數化設計已得到很好的應用。 近年來，隨著計算機綜合應用技術的迅速發(fā)展，計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)、并行工程(CE)、虛擬生產(VM)等一系列新技術將機械工程制造業(yè)帶進了一個嶄新的生產過程模式。有關資料統(tǒng)計表明，我國在863／CIMS應用推廣過程中，相關企業(yè)均獲得了明顯的經濟和社會效益，在提高生產效率，降低成本、縮短產品周期、提高質量方面的成 績尤為突出。 “并行工程”就其意義而言是一個復雜的系統(tǒng)過程，它解決如何有效的將產品開發(fā)設計、工藝準備過程、制造、過程管理、經營銷售等過程合理的組織，實現獲得最佳的產品周期和成本。幾年來，公司并行工程項目的啟動和實施，在不同部門的協(xié)同應用實施仍處于不斷探索驗證的階段，其中，沖壓模具并行設計已經基本形成了較為完善的過程框架，對于模具設計制造過程，并行設計的根本實現必須由核心CAD／CAM／CAE軟件的支持，作為并行工程的設計系統(tǒng)平臺，公司引進了美國PTC公司的PRO／ENGINEER作為CAD／CAM 軟件平臺，而沖壓成形數值模擬分析則引進了專業(yè)CAE分析系統(tǒng)DYNAFORM，在模具展開設計前和過程中，對于模具結構設計意圖的關鍵要素利用PRO／E建模并通過標準數據格式提交給DYNAFORM 進行計算分析，預測可行性干預改進模具結構相關參數。另外，在模具的制造上可以實現在PR0／E內部的CAD／CAM無縫轉接，從而不僅可以完全體現模具設計意圖、避免工程圖紙的信息損失，還能夠大大縮短制造周期。PRO／ENGINEER在設計過程中可以利用參數設置、關系(Relations)、參考(Reference)管理實現全相關(Dependency)參數化設計，換言之，在模具設計的過程中，設計產品的任何變化都將傳遞到模具所有相關的結構件上并按照結構設計意圖自動更新。這大大提高了模具設計的效率，支持設計的反復性，高效率的進行設計更新。PRo／ENGINEER提供了一套方法和各種工具構成了一個相對完善的Top-Down Design的環(huán)境，Top—Down Design是指在結構設計中的一種組織方式，其實，不單純在PRo／E環(huán)境下，以往在手工及二維設計過程中也體現了它的宗旨。Top—Down Design的主題思想是以圍繞核心設計意圖進行關聯式展開設計。模具并行設計的實現一般按以下6個步驟來完成： (1)模具設計者參與提取產品設計過程中確定產品或原型產品的模型要素，接受或自行完成已經具備最終產品全部特點的建模。 (2)對產品進行工藝分析，以Top-Down De—sign方式規(guī)劃確定模具重要結構件的層級骨架(Skeletions)組織設計過程。 (3)在Pro／E系統(tǒng)中圍繞產品沖壓加工建立核心組件模型，并根據工藝需要確定結構參數，轉換數據格式提交沖壓CAE分析軟件DYN 刪進行可靠性分析計算。 (4)在Pro／E系統(tǒng)中進行模具設計。由于準備隨時接受來自設計部門的變更及分析結果的干預進行設計更新，需要利用建模結構、順序、參照控制、特征間關系、元件間關系、組件間關系有效的保證整個模型的可靠性，如當產品局部變更時，相應凸凹模、定位元件、固定板、上下模板結構特征等必須保證成功的再生(Regenerate)。 (5)模具結構設計完成后，輸出二維工程圖?；诠こ虉D與三維建模的全相關性，無論在設計過程中還是在今后都可確保模具局部結構變化后工程圖自動及時準確的更新。 (6)同時提交模具的CAM 部門進行工藝分析及編程。Pro／E系統(tǒng)CAD／CAM 的無縫連接，使得NC程序同樣可以得到更新. 沖模在裝配前應根據沖模的結構特點和技術要求，確定合理的裝配順序和裝配方法。沖模裝配之后，必須在生產條件下進行試沖，沖出的工件按沖壓零件產品圖或試樣進行檢查驗收。如果發(fā)現不合格者，必須對沖模進行適當的調整和修理，然后再試沖，直到生產合格的沖件為止。在沖模工作一段時間后，可采用超前維修。沖模的受力只局限于刃口的附近在使用一段時間以后，刃口處會不可避免地出現不均勻磨損和磨損溝痕，如果提前維修，可避免因凸、凹模間隙不均勻而產生附加彎矩和防止磨損溝痕產生裂紋，以提高模具壽命。 實踐證明，并行參數化設計技術在工藝準備過程中的應用，大幅度降低了產品周期，增強了設計的可靠性，同時為企業(yè)取得了巨大的經濟效益和社會效益?？梢灶A見，計算機立用技術將在生產過程中發(fā)揮更力Ⅱ重要的作用，并已漸漸成為現代制造業(yè)的—個重要特征。 沖壓模具冷沖壓加工? ? 沖壓模具概述? 沖壓模具--在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓--是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。? 沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類： １．根據工藝性質分類 （1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 （2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 （3）拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 （4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 ２．根據工序組合程度分類 （1）單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 （2）復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 （3）級進模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 沖冷沖模全稱為冷沖壓模具。 冷沖壓模具是一種應用于模具行業(yè)冷沖壓模具及其配件所需高性能結構陶瓷材料的制備方法，高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化鋯、氧化釔粉中加鋁、鐠元素構成，制備工藝是將氧化鋯溶液、氧化釔溶液、氧化鐠溶液、氧化鋁溶液按一定比例混合配成母液，滴入碳酸氫銨，采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料，反應生成的沉淀經濾水、干燥，煅燒得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉，再經過成型、燒結、精加工，便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明制成的冷沖壓模具及其配件使用壽命長，在沖壓過程中未出現模具及其配件與沖壓件產生粘結現象，沖壓件表面光滑、無毛刺，完全可以替代傳統(tǒng)高速鋼、鎢鋼材料。 冷沖模具主要零件 冷沖模具是沖壓加工的主要工藝裝備，沖壓制件就是靠上、下模具的相對運動來完成的。加工時由于上、下模具之間不斷地分合，如果操作工人的手指不斷進入或停留在模具閉合區(qū)，便會對其人身安全帶來嚴重威脅。 （一）模具的主要零件、作用及安全要求 1．工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的關鍵零件。凸凹模不但精密而且復雜，它應滿足如下要求： （1）應有足夠的強度，不能在沖壓過程中斷裂或破壞． （2）對其材料及熱處理應有適當要求，防止硬度太高而脆裂。 2．定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷（板）、擋料銷（板）、導正銷、導料板、定距側刀、側壓器等。設計定位零件時應考慮操作方便，不應有過定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導正銷定位等。 3．壓料、卸料及出料零件壓料零件有壓邊圈、壓料板等。 壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設備上的氣墊推桿支撐，可上下運動，頂出件設計時應具有足夠的頂出力，運動要有限位。卸料板應盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應設有防護板，防止手指伸入或異物進入，外露表面棱角應倒鈍。 4．導向零件導柱和導套是應用最廣泛的一種導向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時有精確的配合間隙。因此，導柱、導套的間隙應小于沖裁間隙。導柱設在下模座，要保證在沖程下死點時，導柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導柱應安排在遠離模塊和壓料板的部位，使操作者的手臂不用越過導柱送取料。 5．支承及夾持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等。 上下模板是冷沖模具的基礎零件，其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向應與制件相適應，過大或過小均不利于操作。 有些模具（落料、沖孔類模具）為了出件方便，需在模架下設墊板。這時墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起，兩墊板的厚度應絕對相等。墊板的間距以能出件為準，不要太大，以免模板斷裂。 6．緊固零件它包括螺釘、螺母、彈簧、柱銷、墊圈等，一般都采用標準件。冷沖模具的標準件用量較多，設計選用時應保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。 冷沖模具的發(fā)展 改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對冷沖模具的需求量不斷增長。近年來，冷沖模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，冷沖模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。???? 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而冷沖模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，冷沖模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。? ?? 近年許多冷沖模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。? 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。? 雖然中國冷沖模具工業(yè)在過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)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在冷沖模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命冷沖模具依賴進口。? ???? 隨著科學技術的不斷進步,現代工業(yè)產品的生產日益復雜與多樣化,產品性能和質量也在不斷提高,因而對冷沖壓技術提出了更高的要求.為了使冷沖壓技術能適應各工業(yè)部門的需要,冷沖壓技術自身也在不斷革新和發(fā)展.冷沖壓技術的發(fā)展思路就是盡可能地完善和擴充冷沖壓工藝的優(yōu)點,克服其缺點.在冷沖壓技術的發(fā)展過程中,應注意以下幾方面：? (1)冷沖壓技術的發(fā)展過程中應正確地確定工藝參數及冷沖模具工作部分的形狀與尺寸,提高沖壓件的質量、縮短新產品試制周期,應在加強沖壓成形理論研究的基礎上,使沖壓成形理論達到能對生產實際起指導作用,逐步建立起一套密切結合生產實際的先進的工藝分析計算方法.國外已開始采用彈塑性有限元法對汽車覆蓋零件的成形過程進行應力應變分析和計算機模擬,以預測某一工藝方案對零件成形的可能性和可能出現的問題。? (2)加快產品更新換代,克服模具設計周期長的缺點.應大力開展模具計算機輔助設計和制造(CAD/CAM)技術的研究.在我國,目前要特別注意加強多工位級進模CAD/CAM技術的研究。? (3)滿足大量生產需要以及減輕勞動強度.應加強冷沖壓生產的機械化和自動化研究,使一般中、小件能在高速壓力機上采用多工位級進模生產,達到生產高度自動化,進一步提高沖壓的生產率。? (4)擴大冷沖壓生產的運用范圍.使冷沖壓既適合大量生產,也適合小批量生產;既能生產一般精度的產品,也能生產精密零件.應注意開發(fā)如精密沖裁(特別是厚料精沖)、高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝,還要推廣簡易模(軟模和低熔點合金模)、通用組合模、數控沖床等設備的運用。? 此外,對沖壓板料性能的改進,模具新材料、模具新加工方法的開發(fā)也應進一步加強。 沖模的沖壓精度分析 對沖模投產至失效報廢各個時期沖件的實際誤差分析，可以看出其增大的時期及趨向，從而分析其增大的因素。新沖模投產至第一次刃磨前沖制沖件的誤差即所謂的初始誤差；沖模經過20次左右刃磨至失效報廢前沖制的沖件誤差稱之為常規(guī)誤差；而沖模失效報廢前沖制的最后一批合格沖件的允許最大誤差稱之為極限誤差。在現場，確定沖模刃磨壽命的依據是沖件沖孔與落料的毛刺高度。由于任何成形件都具有沖裁作業(yè)（毛坯落料或沖孔），對于復合模尤為如此。所以，沖件毛刺高度的觸模檢查和測量并按企業(yè)標準或JB4129-85《沖壓件毛刺高度》對照檢測就顯得十分重要。 沖模的初始誤差通常是沖模整個壽命中沖件誤差最小的。其大小主要取決于沖模的制造精度與質量及沖件尺寸、料厚以及間隙值大小與均勻度。沖模的制造精度及質量又取決于制模工藝。對于料厚t≤1mm的中碳鋼復合沖裁模沖件，實驗結果與生產實踐都證明，電火花線切割制造的沖模沖件毛刺高度比用成型磨或NC與CNC連續(xù)軌跡座標磨即精密磨削工藝制造的沖模沖件要高25%～30%。這是因為后者不僅加工精度高，而且加工面粗糙度Ra值要比前者小一個數量級，可達到0.025μm。因此，沖模的制造精度與質量等因素決定了沖模的初始沖壓精度，也造就了沖件的初始誤差。 沖件的常規(guī)誤差是沖模經第一次刃磨到最后一次刃磨后沖出最后一個合格沖件為止，沖件實際具有的誤差。隨著刃磨次數的增加，刃口的自然磨損而造成的尺寸增量逐漸加大，沖件的誤差也隨之加大。當其誤差超過極限偏差時，沖件就不合格，沖模也就失效報廢。沖件上孔與內形因凸模磨損尺寸會逐漸變小；其外形落料尺寸會因凹模磨損而逐漸增大。所以，沖件上孔與內形按單向正偏差標允差并依接近或幾乎等于極限最大尺寸制模。同理，沖件外形落料按單向負偏差標注允差并依接近或幾乎等于極限最小尺寸制模。這樣就使沖件的常規(guī)誤差范圍擴大，沖模可刃磨次數增加，模具壽命提高。 沖件的極限誤差是具有極限偏差的沖件所具有的實際允許的最大尺寸誤差。 這類沖件通常是在沖模失效報廢前沖制的最后一批合格沖件。 對各類沖模沖件誤差在沖模整個壽命中出現的波動、增減趨向及規(guī)律等進行全面分析便可發(fā)現：沖件誤差的主導部分是不變的；因刃口或型腔的自然磨損而出現的誤差增量隨沖模刃磨沖數增加而使這部分誤差逐漸加大；還有部分誤差的增量是非常規(guī)的、不可預見的。所以，各類沖模沖件誤差是由因定誤差、漸增誤差、系統(tǒng)誤差及偶發(fā)誤差等幾部分綜合構成。 1、固定誤差 新沖模在指定的沖壓設備上投入使用至失效報廢的整個（總）壽命過程中，其合格沖件誤差的主導部分固定不變即所謂固定誤差。其大小就是新沖模第一次刃磨前沖制的合格沖件的偏差，也即沖模的初始誤差，而此時的沖模具有初始沖壓精度。刃磨后的沖模，因其工作零件（凸、凹模）磨損而改變尺寸誤差，使沖件識差增量隨刃磨次數增加而逐漸加大，故沖模刃磨后的沖壓精度亦稱“刃磨精度”比其初始精度要低。沖模沖件的固定誤差取決于以下各要素： （1）沖件的材料種類、結構（形狀）尺寸及料厚 沖裁間隙的大小及其均勻度對沖裁件的尺寸精度有決定性的影響。不同沖裁工藝、不同材料種類與不等料厚，間隙相差懸殊，沖壓精度差異很大。同一種模數m=0.34的2mm的料厚、中心有孔的H62黃銅材料片齒輪復合模沖件，當取間隙C=0.5%t（單邊），用復合精沖模沖制，沖件尺寸精度達到IT7級，沖件平直無拱彎，沖切面垂直度可達89.5°，其表面粗糙Ra值為0.2μm；而用普通復合模沖制，間隙C=5%t（單邊），沖件初始誤差亦即沖模的初始沖壓精度為1T9級，沖切面粗糙度Ra值為12.5μm，毛刺高度為0.10mm；還是這個沖件用連續(xù)模沖制，間隙C=7%t（單邊），初始沖件精度為IT11級，沖切面更粗糙，甚至有肉眼可見的臺階。通常情況下，沖件材料及其厚度t是選取沖裁間隙的主要依據。一旦選定間隙就確定了沖件的平面尺寸的固定誤差的主體；沖件結構剛度及立體形狀則影響其形位精度。 （2）沖壓工藝及沖模結構類型 采用不同的沖壓工藝，沖件的精度及固定誤差相差甚大。除上述片齒輪實例說明，精沖工藝與普通沖裁的沖件精度與固定誤差相差一個數量級之外，即便在普通沖裁中，采用不同間隙沖裁，固定誤差相差也很大。例如料厚t=1.5mm的H62黃銅沖裁件，選用C≤40%t單邊Ⅰ類小間隙沖裁比選用C≤8%t（單邊）Ⅲ類大間隙沖裁，沖件固定誤差將加大40%～60%，精度至少降一級。此外，采有無搭邊排樣，沖件的誤差要遠大于有搭邊排樣沖件。無搭邊排樣沖件。無搭邊排樣沖件的精度低于IT12級，而多數有搭邊排樣的沖件精度在IT11～IT9級之間，料厚t＞4mm的沖件，尺寸精度會更低一些。 不同沖模結構類型，由于適用沖壓料厚及制造精度的差異，導致沖件的固定誤差有別。復合模中，多工位連續(xù)式復合模由于沖件連續(xù)重復定位加上制模誤差較大，故其沖件的固定誤差比單工位復合沖裁模要大1～2級。 （3）沖模制造工藝 沖模主要工作零件即凸、凹模的加工程序，對操作上的技術要求不高，能夠一次成形較復雜的模腔。但其加工表面約厚＞0.03～0.05mm為高溫燒蝕的殘余樹枝狀奧氏體組織，硬度可高達HRC67～70，有顯微裂紋，容易在沖裁時出現崩刃或剝落。意大利Corrada公司的有關研究報告稱“線切割加工對表面金相結構產生不利的影響，實際上已經改變了金相結構。我們必須用金剛石粉研磨或數控連續(xù)軌跡坐標磨削（對線切割件）作精加工”。近年來瑞士和日本等國，對電加工設備進行了深入的研究和較大的改進，制造出功能齊全的高精度NC和CNC線切割機，加工精度可達±0.005～0.001mm，甚至更小。加工表面粗糙度Ra值能達到0.4μm。根據近年對國內12家生產線切割機工廠的調研，國產線切割機加工精度各別廠家的各別型號線切割機可達±0.008～±0.005mm，一般都在±0.01mm或更大一些，個別也能達到±0.005mm，加工表面粗糙度Ra值均大于1.6μm。然而，電加工燒蝕金屬表面從而改變和損壞加工面金相結構的特性不會改變，除非用磨削或其他加工法去除這一有害層。所以，僅僅用電加工法，包括電火花線切割與電穿孔，難以達到沖模，尤其高精度、高壽命沖模對尺寸精度與工作零件表面粗糙度Ra值要求。 用精密磨削法制造沖模，特別是制造高精度、高壽命沖模，諸如：薄料小間隙復合沖裁模、多工位連續(xù)式復合模等，具有尺寸精度高、工作零件加工面粗糙度Ra值小、模具壽命高等特點。其加工工藝目前已由過去的普通機床粗加工改為電火花線切割或電穿孔機粗加工，最后精密磨削，也由成型磨、光學曲線磨、手動座標磨逐步過濾到連續(xù)軌跡座標磨及NC與CNC連續(xù)軌跡座標磨，加工粗度可達±0.001～0.0005mm，加工表面粗糙度Ra值可達0.1～0.025μm。所以，用該工藝制造的沖模，無論尺寸精度、工作零件表面粗糙度，都能滿足沖模，尤其各種復合模的要求，比電加工工藝制造的沖模高一個檔次。 （4）間隙的大小與均勻度 拉深、彎曲、翻邊及其他板料成形件一般都要先沖裁（落料）出平板展開毛坯，也有成形后落料、切開得到單個成品沖件。故沖裁作業(yè)，包括常用的沖孔、切口、切邊等，對于每種板料沖壓件都是必要的。所以沖裁間隙對沖件的外廓尺寸精度有決定性的影響。沖裁間隙小而均勻，可使沖裁尺寸獲取更高精度。對于拉深、彎曲等成形模，間隙大定將增大沖件口部尺寸誤差及回彈。間隙不均勻會使沖件毛刺加大并招致刃口的不均勻磨損。 （5）沖壓設備的彈性變形 在沖壓過程中，沖床承載后會產生一定的彈性變形。雖然這種變形量依沖壓力的大小變化且具有明顯的方向性，但就沖壓件，主要是對具有體積沖壓性質的壓印、壓花、校平、壓凸、起波、沖擠、鐓形、翻邊、鐓粗、打扁、變薄拉深等工藝作業(yè)沖制成形的沖件，對其沖壓方面的尺寸精度有重大影響。 ? 冷沖模具使用壽命的影響及對策? 冷沖模具的使用壽命是以沖制出的工件數量來計算的。影響冷沖模壽命的因素很多。主要有模具結構設計、制造模具所用凸模和凹模的材料、模具的熱處理質量與表面強化、沖模零件的制造精度和冷沖壓材料的選取。除此之外，還有沖模的安裝、調整、使用以及維修等。? 1．模具設計對壽命的影響? (1)排樣設計的影響排樣方法與搭邊值對模具壽命的影響很大，過小的搭邊值，往往是造成模具急劇磨損和凸、凹?？袀闹匾?。從節(jié)約材料出發(fā)，搭邊值愈小愈好，但搭邊值小于一定數值后，對模具壽命和剪切表面質量不利。在沖裁中有可能被拉人模具問隙中，使零件產生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。因此，在考慮提高材料利用率的同時，必須根據零件產量、質量和壽命，確定排樣方法和搭邊值。? (2)凹模結構的影響對容易產生應力集中而開裂的凹模結構，可以采用組合結構或鑲拼結構，以及預應力結構，從而提高模具使用壽命。? (3)間隙的影響當間隙過小時，壓縮擠壓利害，摩擦力增大，磨損增大，側面的磨損加劇，沖裁后卸料和推件時，材料與凸、凹模之間的摩擦還將造成刃口側面的磨損比端面的磨大大，同時也容易造成凸、凹模溫度很高，把金屬碎屑吸附在刃口側面，形成金屬瘤，使凸、凹模出現崩刃或脹裂現象。因此，過小的間隙對模具壽命極為不利。間隙太大，會增加凸模與凹模端面邊緣的集中應力，致使壓應力急劇增加，于是刃口邊很快屈服變形而失去棱角。因此又增加了沖裁力，進而使刃口邊更快磨損，降低模具壽命。但為了減小凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，在保證沖裁件質量的前提下，設計時適當采用較大間隙是十分必要的。? (4)模具導向結構對壽命的影響可靠的導向對于減小工作零件的磨損，避免凸、凹?？袀欠浅Ｓ行У摹Ｌ貏e對無問隙或小問隙沖裁模、復合模和多工位級進模更為重要。為提高模具壽命，必須根據工序和零件精度要求，正確選擇導向形式和導向精度，所選擇導向精度應高于凸、凹模的配合精度。? (5)冷沖壓材料選取的影響冷沖壓材料應滿足制件的設計要求和沖壓工藝要求，否則容易損傷模具，降低模具使用壽命。冷沖壓材料表面質量不好，沖壓時制件易破裂，也易擦傷模具。冷沖壓材料塑性不好，變形量小，沖壓時制件易破裂，也易擦傷模具。另外，材料的厚度公差應符合國家標準。因為一副沖模適用于一定材料的厚度，成形、彎曲、翻邊、引伸模具的凸、凹模結構間隙是直接根據材料厚度來確定的。所以材料厚度不均勻，會導致廢品產生和模具損壞。? 2．模具材料對模具壽命的影響? 模具材料對模具壽命的影響是模具材料性質、化學成分、組織結構、硬度和冶金質量等的綜合反映。其中，材料性質和熱處理質量影響最為明顯。模具材料性質對模具壽命的影響是很大的。如將同一種工件，使用不同的模具材料做彎曲試驗，試驗結果：用9Mn2V材料，其壽命為5萬次；用Crl2MoV滲氮，其壽命可達40萬次。因此，在選用材料時，應根據制件的批量大小，合理選用模具材料。模具工作零件的硬度對模具壽命的影響也很大。但并不是硬度愈高、模具壽命愈長。這是因為硬度與強度、韌性及耐磨性等有密切的關系。有的沖模要求硬度高，壽命長。如采用T10鋼制造沖模，硬度為54～58HRC，只沖幾千次，制件毛刺就很大。如果將硬度提高到60～64HRC，則刃磨壽命可達2～3萬次。但如果繼續(xù)提高硬度，則會出現早期斷裂。有的沖模硬度不宜過高，如采用Crl2MoV制造凹模硬度為58～62HRC時，一般壽命為2—3萬件，失效形式是崩刃和開裂以及如果將硬度降到54～58HRC，壽命提高到5～6萬件，但硬度降低到50～53HRC會出現凹模刃口易磨鈍現象。 由此可見，模具硬度必須根據材料性質和失效形式而定。應使硬度、強度、韌性及耐磨性、耐疲勞強度等達到特定沖壓工序所需要的最佳配合。? 3．模具的熱處理質量與表面強化對壽命的影響? 模具的熱處理質量對模具的性質與使用壽命影響很大。實踐證明，模具工作零件的淬火變形與開裂，使用過程中早期斷裂，雖然與材料的冶金質量、鍛造質量、模具結構及加工有關，但與模具的熱處理關系更大。根據模具失效原因的分析統(tǒng)計，熱處理不當引起的失效占50％以上。實踐證明，高級的模具材料必須配以正確的熱處理工藝，才能真正發(fā)揮材料的潛力。模具工作零件表面強化處理的目的，是獲得外硬內韌的效果，從而得到硬度、耐磨性、韌性、耐疲勞強度的良好配合。模具表面強化處理方法很多，表面處理的新技術工藝發(fā)展很快。除氮碳共滲和離子氮化、滲硼、滲鈮、滲釩、表面鍍硬鉻和電火花強化外，化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)已逐步采用。經CVD和PVD處理后，模具表面覆蓋一層超硬物質，如TiC、TiN等。硬度極高、耐磨性、耐蝕性、抗黏合性很好，可提高模具壽命幾倍到幾十倍。? 4．沖模零件的制造精度對模具壽命的影響? 沖模制造的精度與使用壽命關系很大，特別是模具表面粗糙度對模具影響很大。如用Crl2MoV鋼制造落料模，如果表面粗糙度值R?=1．6?m時，其壽命為3萬件左右。如經精拋光，表面粗糙度值R?=0．4?m，壽命可提高到4—5萬件。因此，對模具工作零件表面，一般都要經過磨削、研磨、拋光等精加工和精細加工。? 5．其他方面對模具壽命的影響? (1)壓力機的精度不高，也易使沖模損壞。? (2)沖模在壓力機上安裝的正確與否及操作者的技術水平高低，對模具壽命也有很大影響。? (3)沖模的保管和維護好壞，以及使用潤滑劑的情況，也影響模具使用壽命。? 6．結語? 在實際生產中，對于薄板沖模使用，很少出現非正常磨損的情況。但對于厚板沖模時則發(fā)現易出現非正常磨損，我們總是針對出現的問題進行研究總結。因為一副冷沖模，從設計、加工制造、裝配、調試到安裝、使用，都耗費了眾多工時，同時沖模的凸、凹模使用的材料，大都是優(yōu)質合金鋼。因此，沖模的成本都是比較高的。所以在生產中了解影響沖模壽命的因素及采取相應的對策來指導生產，具有重大的現實意義。