汽車墊片沖壓級進(jìn)模設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙、說明書】,全套含CAD圖紙、說明書,汽車,墊片,壓級,設(shè)計(jì),全套,CAD,圖紙,說明書 編號： 畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 （譯文） 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師單位： 姓 名： 職 稱： 年 6 月 3 日 第 15 頁 共 16頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 模具的發(fā)展與設(shè)計(jì) 1 模具的發(fā)展 1.1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。 采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展將起越來越大的作用。 1989年3月國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備)，確立模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90％的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)和無線電行業(yè)，這個(gè)比例也超過60％。例如飛機(jī)制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過三萬套，其中主機(jī)八千套、發(fā)動機(jī)二千套、輔機(jī)二萬套。從產(chǎn)值看，80年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，到2000年，產(chǎn)品盡件粗加工的75%、精加工的50％將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成，50％以上的金屬板材、80％以上的塑料都特通過模具轉(zhuǎn)化成制品。 1.2 模具的發(fā)展趨勢 1.2.1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 （1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級渲染、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。 （2） 模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化 ??傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評價(jià)和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點(diǎn)，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件，可進(jìn)行交互式3D型腔、型芯設(shè)計(jì)、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞Moldflow公司的三維真實(shí)感流動模擬軟件MoldflowAdvisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。國內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的Z-mold軟件。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗(yàn)等。 （3） 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。美國在其《21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個(gè)月縮短到4個(gè)月。 1.2.2 模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 （1）模具檢測設(shè)備的日益精密、高效 ??精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設(shè)備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm，目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標(biāo)測量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250mm×3250mm三坐標(biāo)測量機(jī)，還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀，率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實(shí)現(xiàn)了從測量實(shí)物→建立數(shù)學(xué)模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括：英國雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實(shí)現(xiàn)激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補(bǔ)，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測頭掃描精度達(dá)0.02mm。另外德國GOM公司的ATOS便攜式掃描儀，日本羅蘭公司的PIX-30、PIX-4臺式掃描儀和英國泰勒·霍普森公司TALYSCAN150多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn)。 （2） 數(shù)控電火花加工機(jī)床 日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅(qū)動反應(yīng)快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制、PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術(shù)。 （3） 高速銑削機(jī)床(HSM) 銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(<60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn)。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動加工中心，其機(jī)床定位精度可達(dá)8μm，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉(zhuǎn)速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床，其加工范圍達(dá)2500mm×5000mm×1800mm，轉(zhuǎn)速達(dá)20500r/min，切削進(jìn)給速度達(dá)20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。 1.2.3 模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速 模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國P20)、時(shí)效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。 進(jìn)入21世紀(jì)，在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢下，隨著資本、技術(shù)和勞動力市場的重新整合，為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，滿足各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。 2 制造模具技術(shù) 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的技術(shù)革命不斷取得新的進(jìn)展和突破，技術(shù)的飛躍 發(fā)展已經(jīng)成為推動世界經(jīng)濟(jì)增長的重要因素。市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn) 品越來越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強(qiáng)產(chǎn)品在市場上的競爭力，產(chǎn)品的開發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來越短，于是對制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備——模具的要求越來越苛刻。?一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益，使得模具向著高速、精密、長壽命方向發(fā)展；另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)、激光、電子、新材料、新技術(shù)的發(fā)展，使得快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)如虎添翼，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益越來越顯著。??快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度與壽命又能滿足生產(chǎn)上的使用要求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的一類制造模具的技術(shù)，概括起來，有以下幾種類別。 2.1 快速原型制造技術(shù)? 快速原型制造技術(shù)簡稱RPM，是80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù)。美國、日本、英國、以色列、德國、中國都推出了自己的商業(yè)化產(chǎn)品，并逐漸形成了新型產(chǎn)業(yè)。?RPM是電腦、激光、光學(xué)掃描、先進(jìn)的新型材料、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助加工(CAM)、數(shù)控(CNC)綜合應(yīng)用的高新技術(shù)。在成型概念上以平面離散、堆積為指導(dǎo)，在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為基礎(chǔ)，以最大柔性為總體目標(biāo)。它摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，對制造業(yè)的變革是一個(gè)重大的突破，利用RPM技術(shù)可以直接或間接地快速制模，該技術(shù)已被汽車、航空、家電、船舶、醫(yī)療、模具等行業(yè)廣泛應(yīng)用。 2.2 表面成型制模技術(shù)?? 表面成型制模技術(shù)，主要是利用噴涂、電鑄、化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中包括以下幾種類型。 ?? 2.2.1電弧噴涂成型制模技術(shù)? 電弧噴涂成型技術(shù)的原理是：利用2根通電的金屬絲之間產(chǎn)生電弧的熱量將金屬絲熔化，依靠高壓氣體將其充分霧化，并給予一定的動能，高速噴射在樣模表面，層層鑲嵌，形成一金屬殼體，即型腔的內(nèi)表面，再用充填基體材料(一般為金屬粉粒與樹脂的復(fù)合材料)加以支撐加固，提高其強(qiáng)度和剛性，連同金屬模架組合成模具。這種制模技術(shù)工藝簡單、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型僅需幾個(gè)小時(shí)，節(jié)省能源和金屬材料，一般型腔表面僅2-3mm厚，仿真性極強(qiáng)，花紋精度可達(dá)到0.5μm。?目前該技術(shù)被廣泛地用于飛機(jī)、汽車的內(nèi)飾件模具、家電、家俱、制鞋、美術(shù)工藝品等表面形狀復(fù)雜及花紋精細(xì)的各種聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU發(fā)泡及各類注射成型模具中。 2.2.2電鑄成型技術(shù)? 電鑄成型技術(shù)的原理同電鍍一樣，是依樣模(現(xiàn)成制品或按制品圖紙制成的母模)為基準(zhǔn)(陰極)，置放在電鑄液中(陽極)，使電鑄液中的金屬離子還原后一層一層地沉積在樣模上，形成金屬殼體，將其剝離后，與樣模接觸的表面即為模具的型腔內(nèi)表面。該技術(shù)主要特點(diǎn)是節(jié)省材料、模具制造周期短，電鑄層硬度可達(dá)40HRC，提高了耐磨性和壽命，粗糙度、尺寸精度與樣模完全一致，適用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、膠木模、玻璃模、壓鑄模等模具型腔及電火花成型電極的制造。 ?? 2.2.3 型腔表面精細(xì)花紋成型的蝕刻技術(shù) 蝕刻技術(shù)是光學(xué)、化學(xué)、機(jī)加工綜合應(yīng)用的一種技術(shù)，它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片，再把膠片上的花紋圖案復(fù)制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，經(jīng)過化學(xué)處理，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護(hù)層，再根據(jù)模具材質(zhì)，選擇相應(yīng)蝕刻工藝，將花紋圖案蝕刻在模具內(nèi)表面上。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是時(shí)間短、費(fèi)用低，修補(bǔ)破損花紋圖案可做到天衣無縫。 2.3澆鑄成型制模技術(shù) 澆鑄成型制模技術(shù)的共同特點(diǎn)是依樣件為基準(zhǔn)，澆鑄出凸、凹模，型腔表面不需要機(jī)械加工。 2.4 擠壓成型技術(shù)??? 利用鈹銅合金的良好的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，經(jīng)固熔時(shí)效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔。其特點(diǎn)是制造周期短，型腔精度高(IT7級)，表面粗糙度Ra=0.025μm,強(qiáng)度高，壽命可達(dá)50萬次，無環(huán)境污染。該技術(shù)是利用金屬材料在細(xì)化晶粒、一定成型溫度、低變形速率條件下，材料具有最佳超塑性時(shí)，將事先制作好的凸模，用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。 2.5 無模多點(diǎn)成形技術(shù)?? 無模多點(diǎn)快速成形技術(shù)是以CAD/CAM/CAT技術(shù)為主要手段，利用計(jì)算機(jī)控制高度可調(diào)基本體群形成上下成形面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對板料進(jìn)行三維曲面成形的又一現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高材料的成形極限，可反復(fù)成形，以此消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無回彈成形。 2.6 凱維朗(KEVRON)鋼帶沖裁落料制模技術(shù) ?? 新型鋼帶沖裁落料制模技術(shù)是一種不同于一般具有凸、凹模結(jié)構(gòu)的鋼帶模，它是由單刃鋼帶與特制墊板組成的新型快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)。這種模具重量輕，一般只有200kg，加工精度為?±0.35-0.50mm，可適合各種黑色和有色金屬的0.5-0.65mm厚的板料加工。壽命可達(dá)到5-25?萬次，制造成本低。 ?? 2.7 模具毛坯的快速制造技術(shù)—實(shí)型鑄造 由于大量的模具是屬于單件或小批量生產(chǎn)，模具毛坯的制造質(zhì)量和周期及成本對最終的模具質(zhì)量和周期及成本的影響是至關(guān)重要的。?? ??現(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實(shí)型鑄造技術(shù)，所謂實(shí)型鑄造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯—PS或聚甲基丙烯酸酯—PMMA)制作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木?；蚪饘倌?，造型后不需取出模型，便可以澆鑄，泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下，迅速燃燒氣化而消失，金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成鑄件。 2.8 其它方面技術(shù) 為了簡化模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低模具成本，縮短模具制造周期，在國內(nèi)外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術(shù)的應(yīng)用，如快換模架、沖壓單元、刃口堆焊、鑲塊鑄造、氮?dú)鈴椈傻?。?? 2.8.1 氮?dú)鈴椈稍谀＞呱系膽?yīng)用? 氮?dú)鈴椈墒且环N新型彈性功能部件，用它代替彈簧、橡膠、聚氨酯或者氣墊，它能夠準(zhǔn)確地提供壓邊力，在較小空間便可產(chǎn)生較大初始彈壓力，不需預(yù)緊，在模具整個(gè)工作過程中彈壓力基本恒定。彈壓力大小及受力點(diǎn)位置可隨時(shí)、準(zhǔn)確、方便地調(diào)整，簡化模具拉伸、壓邊、卸料等結(jié)構(gòu)，簡化模具設(shè)計(jì)，縮短制模周期，調(diào)試模具方便，縮短更換模具時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 ?? 2.8.2 快速換模技術(shù) ? 由于產(chǎn)品品種的增多，使模具在生產(chǎn)中更換變得十分頻繁，于是如何縮短沖壓設(shè)備的停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，快速換模技術(shù)受到了人們的關(guān)注。目前發(fā)達(dá)工業(yè)國家的一些大公司換模速度達(dá)到了驚人的程度，是否具有快速換模技術(shù)已成為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的一項(xiàng)標(biāo)志。總的趨勢就是減少模具在設(shè)備上安裝、固定、調(diào)整的時(shí)間，這既要在設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上予以考慮，又要在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化方面予以考慮，將機(jī)上的作業(yè)盡可能地放在機(jī)下做。 ?? 2.8.3 沖壓單元組合技術(shù) ? 沖壓單元組合技術(shù)是將常規(guī)的沖模分解為一個(gè)個(gè)簡單的單元沖模，根據(jù)工序件的要求，排列組合，在同一次沖程內(nèi)完成多種沖壓工序的新型工藝裝備，工作時(shí)沖壓單元不與沖床滑塊聯(lián)接，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作。單獨(dú)使用時(shí)它就是1副完整模具。它可以用來加工板料或型材的沖孔、落料、切角、切槽、切斷及淺拉伸等。具有組裝快捷、使用方便、通用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，特別適合多品種、中小批量生產(chǎn)。?? 2.8.4 可加工塑料在模具制造中的應(yīng)用?? 可加工塑料在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家應(yīng)用較普遍，特別是在汽車、飛機(jī)等制造業(yè)中，主要代替木材或金屬制作汽車車身主模型、靠模、檢具和鑄造模型等?？杉庸に芰系闹饕攸c(diǎn)是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性能，制作工藝簡捷(可采用模塑、澆注、拼粘、雕塑等方法)、尺寸穩(wěn)定性好、不變形、耐潮濕、耐腐蝕、易修復(fù)、易改型、重量輕、制作周期短、成本低。?? ??快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)種類很多，其所具有的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍各不相同，本文僅能概括地做一些簡單介紹，每種技術(shù)在具體應(yīng)用和實(shí)施過程中尚有許多具體的工藝過程、工藝參數(shù)及其技術(shù)特性。?模具是基礎(chǔ)工業(yè)之一，在全球化市場經(jīng)濟(jì)和各種高新技術(shù)的迅猛發(fā)展形勢下，快速經(jīng)濟(jì)模具賦予了新的使命和全新的內(nèi)涵，分類不斷增加，快速經(jīng)濟(jì)制模材料向著多品種系列化邁進(jìn)，工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破，與之配套設(shè)備相繼問世，服務(wù)領(lǐng)域在不斷地拓寬，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益越來越顯著。隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，激烈的市場競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，對快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在縮短周期、降低成本，提高精度和延長壽命方面的要求勢必會越來越高。由于它能使企業(yè)贏得市場，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益，越來越受到企業(yè)家的青睞和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門的極大關(guān)注與政策資金的支持。各種快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在推廣應(yīng)用過程中也會不斷完善成熟和發(fā)展，由于高新技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)的復(fù)合與滲透，為適應(yīng)生產(chǎn)中的不同需求，今后必定會形成一些新型、節(jié)約能源、節(jié)約材料的快速制模技術(shù)。 3 沖壓模具設(shè)計(jì) 對于汽車行業(yè)與電子行業(yè)，各種各樣的板料零件都是有各種不同的成型工藝所生產(chǎn)出來的，這些均可以列入一般種類“板料成形”的范疇。板料成形（也稱為沖壓或壓力成形）經(jīng)常在廠區(qū)面積非常大的公司中進(jìn)行。 如果自己沒有去這些大公司訪問，沒有站在巨大的機(jī)器旁，沒有感受到地面的震顫，沒有看巨大型的機(jī)器人的手臂吧零件從一個(gè)機(jī)器移動到另一個(gè)機(jī)器，那么廠區(qū)的范圍與價(jià)值真是難以想象的。當(dāng)然，一盤錄像帶或一部電視專題片不能反映出汽車沖壓流水線的宏大規(guī)模。站在這樣的流水線旁觀看的另一個(gè)因素是觀看大量的汽車板類零件被進(jìn)行不同類型的板料成形加工。落料是簡單的剪切完成的，然后進(jìn)行不同類型的加工，諸如：彎曲、拉深、拉延、切斷、剪切等，每一種情況均要求特殊的、專門的模具。 而且還有大量后續(xù)的加工工藝，在每一種情況下，均可以通過諸如拉深、拉延與彎曲等工藝不同的成形方法得到所希望的得到的形狀。根據(jù)板料平面的各種各樣的受應(yīng)力狀態(tài)的小板單元體所可以考慮到的變形情形描述三種成形，原理圖1描述的是一個(gè)簡單的從圓坯料拉深成一個(gè)圓柱水杯的成形過程。 圖1 板料成形一個(gè)簡單的水杯 拉深是從凸緣型坯料考慮的，即通過模具上沖頭的向下作用使材料被水平拉深。一個(gè)凸緣板料上的單元體在半徑方向上被限定，而板厚保持幾乎不變。板料成形的原理如圖2所示。 拉延通常是用來描述在板料平面上的兩個(gè)互相垂直的方向被拉長的板料的單元體的變形原理的術(shù)語。拉延的一種特殊形式，可以在大多數(shù)成形加工中遇到，即平面張力拉延。在這種情況下，一個(gè)板料的單元體僅在一個(gè)方向上進(jìn)行拉延，在拉長的方向上寬度沒有發(fā)生變化，但是在厚度上有明確的變化，即變薄。 圖2 板料成形原理 彎曲時(shí)當(dāng)板料經(jīng)過沖模，即沖頭半徑加工成形時(shí)所觀察到的變形原理，因此在定向的方向上受到改變，這種變形式一個(gè)平面張力拉長與收縮的典型實(shí)例。 在一個(gè)壓力機(jī)沖程中用于在一塊板料上沖出一個(gè)或多個(gè)孔的一個(gè)完整的沖壓模具可以歸類即制造商標(biāo)準(zhǔn)化為一個(gè)單工序沖孔模具，如圖3所示。 圖3 典型的單工序沖孔模具 1—下模座 2、5—導(dǎo)套 3—凹模 4—導(dǎo)桿6—彈壓卸料板 7—凸模 8—托板 9—凸模護(hù)套 10—扇形塊 11—固定板 12—凸模固定板 13—墊塊 15—階梯螺釘 16—上模座 17—模柄 任何一個(gè)完整的沖壓模具都是有一副（或多副的組合）用于沖制工作的（沖壓）零件組成，包括：所有的支撐件部分與模具的工作部分零件，即構(gòu)成一副沖模。沖壓（術(shù)語）通常將完整壓制工具的凹模（母模）部分定義為模具。 導(dǎo)桿，或?qū)е?，是安裝在下模座上的。上模座則安裝有用于導(dǎo)桿滑動的導(dǎo)套，分別裝有導(dǎo)套與導(dǎo)桿的上模座與下模座組合成為木架。模架有許多規(guī)格與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用于商業(yè)銷售。 安裝在上模座上的凸模固定裝置固定兩個(gè)凸模（模具中的突出部分），這兩個(gè)圓形凸模則通過插入在卸料板上的導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。套筒，或凸模護(hù)套，是用來保護(hù)沖頭，以免在沖壓過程中被卡住。在沖穿工件材料后，兩個(gè)沖頭便進(jìn)入到凹模一定距離。 凹模（母模）部分，即凹模，通常是由插入模具體內(nèi)的兩個(gè)模具導(dǎo)套組成的。因?yàn)闆_頭的直徑是被沖孔的直徑所要求的，所以有一定間隙的凹模直徑是大于沖頭直徑的。 由于工件材料坯料或工件在沖制回程時(shí)與沖頭附連在一起，所以把材料從沖頭上剝離是必需的。彈壓卸料板則保持沖頭在沖制工件回程時(shí)縮回，使工件與工件剝離。一個(gè)沖制的工件通常是留在漏料槽內(nèi)的，漏料槽是由包含整個(gè)零件外輪廓的平板組成。模座是由銷釘支撐板以及其他的滑塊下行程時(shí)定位的擋料塊等定位的。 彎曲時(shí)一種最常見的成形工序。當(dāng)我們僅將目光移至汽車或電器上的部件，或一個(gè)剪紙機(jī)或檔案柜上時(shí)，就會發(fā)現(xiàn)許多零件都是由彎曲成形的。彎曲不僅可以用來成形法蘭、接頭、波紋，也可以提高零件的強(qiáng)度（通過增加零件的慣性矩）。 圖4 彎曲術(shù)語 彎曲中所用的術(shù)語，如圖4所示，應(yīng)該注意的是，在彎曲中材料的外纖維是處于拉應(yīng)力狀態(tài)，而材料的內(nèi)纖維則處于壓應(yīng)力狀態(tài)。由于泊松比原因，在外部區(qū)域的零件（彎曲長度L）是小于原始寬度，處于內(nèi)部區(qū)域的則比原始寬度大。這種現(xiàn)象可在彎曲一個(gè)矩形的橡膠板擦?xí)r容易觀察到的。 最小彎曲半徑對于不同的金屬是變化的。一般而言，各種退火的金屬板在沒有斷裂或變?nèi)醯那疤嵯?，可以彎曲成一個(gè)等同金屬板厚的半徑。隨著R/T比值的減少（彎曲半徑對厚度的比值變?。?，外纖維的拉應(yīng)力增加，材料最終斷裂（參見圖5）。 圖5 泊松效應(yīng) 不同材料的最小彎曲半徑參考表1，他通常是按照不同板厚來表示的，諸如：2T，3T，4T等。 表1 在室溫狀態(tài)下各種材料的最小彎曲半徑 材料 狀態(tài) 軟 硬 鋁合金 0 6T 釹青銅合金，釹合金 0 4T 黃銅，低鉛 0 2T 鎂 5T 13T 鋼 奧氏體不銹鋼 0.5T 6T 低碳鋼，低合金鋼，高強(qiáng)度鉛合金 0.5T 4T 鈦 0.7T 3T 鈦合金 2.6T 4T 注：T——材料厚度。 彎曲容許范圍，是指彎曲中的中性線（層）的長度，用來確定彎曲零件的坯料長度。然而，中性線（層）的位置是喲彎曲角度（正如在材料力學(xué)課本中所描述）來決定的。彎曲容許范圍（）的近似的公式為： 式中：Lb——彎曲容許范圍，毫米； α——彎曲角度（弧度），度； T——金屬板厚，毫米； R——彎曲內(nèi)層半徑，毫米； k——當(dāng)半徑R＜2T時(shí)為0.33，當(dāng)半徑R＞2T時(shí)為0.50。 彎曲方式通常用于沖壓模具。金屬鋼板或帶料，由V形支撐，參見圖6（a）在楔形沖頭的沖壓力作用下進(jìn)入V形模具內(nèi)彈簧加載壓花銷和零件之間的摩擦將會防止或減少零件在彎曲期間的邊緣滑移。 棱邊彎曲，參見圖6（b）是懸臂橫梁式加載方式，彎曲沖頭對相對支撐的凹模上的金屬施加彎曲力。彎曲軸線是與彎曲模具的棱邊相平行的。在沖頭接觸工件之前，為了防止沖頭向下行程的位移，工件則被一個(gè)彈性加載墊片加緊模具體上。 圖6 彎曲方式 彎曲力的大小是可以通過對一根矩形橫梁的簡單彎曲的工藝過程的確定來估算。在此情況下的彎曲力是材料強(qiáng)度的函數(shù)，此彎曲力的計(jì)算式為： 式中：——彎曲力，噸（對于米制使用單位，噸乘以8.896數(shù)值以得到千牛頓單位）； ——模具開啟系數(shù)：16倍材料厚度（16T）時(shí)的開啟系數(shù)為1.20，8倍材料厚度（8T）時(shí)的開啟系數(shù)為1.33； ——零件長度，英寸； ——極限張力強(qiáng)度，噸/平方英寸； ——V或U形模具的寬度，英寸； ——材料厚度，英寸。 對于U形彎曲（槽形彎曲），彎曲力大約是V形彎曲所需要的彎曲壓力的兩倍，棱邊彎曲則大約是V形彎曲所需要的彎曲壓力的1/2。 回彈。所有金屬材料均有一個(gè)固定的彈性模量，隨之而來的是塑性變形，當(dāng)施加在材料上的彎曲力消除時(shí)就會有一些彈性恢復(fù)（見圖7）。在彎曲過程中這種恢復(fù)稱為回彈。一般而言，這樣的回彈在0.5°～5°之間變化，取決于固定的彈性模量、彎曲方式、模具間隙等。磷青銅的回彈則在10°～15°之間。 圖7 彎曲中的回彈 減少或消除在彎曲工序中回彈方法可以根據(jù)下列工藝方法進(jìn)行，如圖8所示，在彎曲模具中產(chǎn)生的零件也可以通過等同回彈角度彎曲模上挖凹模或彈性緩沖式彎曲模而被過度彎曲來減少或消除回彈。 圖8 減少或消除回彈的方法 從應(yīng)用角度來說，有許多類型的壓力機(jī)，諸如：閉式雙點(diǎn)偏心軸單動機(jī)械壓力機(jī)，沖壓成形機(jī)，液壓成形壓力機(jī)，液壓機(jī)，彎板機(jī)，三動式壓力機(jī)，沖?；剞D(zhuǎn)壓力機(jī)，雙點(diǎn)壓力機(jī)，雙邊齒輪驅(qū)動壓力機(jī)，雙點(diǎn)單動壓力機(jī)，臺式壓力機(jī)，切邊壓力機(jī)，閉式單動（曲柄）壓力機(jī)，肘桿式壓力機(jī)，單點(diǎn)單動壓力機(jī)，開式雙柱可傾壓力機(jī)，開式壓力機(jī)，四點(diǎn)式壓力機(jī)，四曲柄壓力機(jī)，飛輪式螺旋壓力機(jī)，摩擦傳動螺旋壓力機(jī)，閉式雙點(diǎn)單動雙曲柄壓力機(jī)，搖臂式壓力機(jī)螺旋式壓力機(jī)和上傳動板料沖壓自動壓力機(jī)等。 雙動式壓力機(jī)是用于鈑金零件的拉深加工。此種類型的壓力機(jī)有一個(gè)外滑塊（壓邊圈），并且有一個(gè)切斷的內(nèi)滑塊（沖頭夾緊器）。在加工工作循環(huán)期間，壓邊圈首先與零件接觸，然后施加壓力使沖頭夾緊器進(jìn)行適當(dāng)零件拉深（見圖9）。 圖9 典型通用壓力機(jī) 三動式壓力機(jī)具有和雙動式壓力機(jī)相同的內(nèi)、外滑塊。另外，三動式壓力機(jī)床身還有另一個(gè)滑塊，它可向上運(yùn)動，從而在一個(gè)沖壓循環(huán)中實(shí)現(xiàn)反向拉伸。三動式壓力機(jī)應(yīng)用不是很廣泛。 肘桿式壓力機(jī)是用于壓印加工。這裝置的設(shè)計(jì)是在沖壓行程的末端以很高壓力。此種壓力機(jī)利用一個(gè)曲柄（曲柄帶動違節(jié)運(yùn)動，連節(jié)是由兩個(gè)在上死點(diǎn)到下死點(diǎn)之間進(jìn)行擺動的連桿組成，連桿擺動時(shí)間很短）．在臨近沖程底部時(shí)慢速移動的滑塊具有功率很大的短距離位移。液壓機(jī)主要是用于成形加工工序中，相比大多散機(jī)械式壓力機(jī)，它有一個(gè)比較長的工作周期。液壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)足工作壓力、沖程和滑塊的速度均是可調(diào)的（見圖10）。 圖10 典型液壓機(jī) 液壓機(jī)屬于壓力限定型的成形機(jī)械，液壓機(jī)的主要用途體現(xiàn)在沿滑塊路徑外力是必須保持恒定或處于精確攤制鋒成形技術(shù)領(lǐng)域中?；钊c液壓缸的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是用線性方式實(shí)現(xiàn)的，并且直接．連接到滑塊。液壓機(jī)框架結(jié)構(gòu)的形式是非常類似于機(jī)械式力機(jī)。液壓驅(qū)動裝置易于安裝在機(jī)械框架結(jié)構(gòu)中。因此幾種液壓機(jī)驅(qū)動很容易就被制成復(fù)雜成形與切斷加工（拉深、擠壓、切斷、模鍛等）的單一機(jī)械，并且所要求的運(yùn)動可以容易地定位，彎扳機(jī)除了它的長床身之外基本是與開式壓力機(jī)棚同的，床身長度可為6～20英尺(1.8～6米)或更長，它基本上是用在尺寸大的鈑金零件上的各種類型的彎曲加工成形，它也可以使用不同整套的刀具分別進(jìn)行淺沖孔、切口與成形（見圖11）。這就可以使零件僅通過把復(fù)雜的零件分成幾個(gè)簡單的加工工序?qū)崿F(xiàn)由復(fù)雜設(shè)計(jì)到精確制造的過程，且沒有使用昂貴的沖制刀具。此種類型加工工序用于小批量生產(chǎn)或試樣零件。 圖11 典型彎板機(jī) 使用帶有簡單央具的彎扳機(jī)可以容易地對鈑金進(jìn)行彎曲。彎板機(jī)使用一個(gè)用在機(jī)械或液壓饑上的長模具，適用于小批量生產(chǎn)。模具簡單，適于各種類型的成形加工，而且，加工工序很容易實(shí)現(xiàn)自動化。彎板機(jī)的模具材料可以是硬木（用于低強(qiáng)度材料與小批量生產(chǎn)），也可以是硬質(zhì)合金材料。大多數(shù)應(yīng)用中，一般是使用碳鋼或灰鑄鐵材料模具。