沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)及三維造型設(shè)計(jì),沖孔,復(fù)合,設(shè)計(jì),三維,造型 2008屆畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 題目 ：沖壓模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng) 院（系部） 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 年級(jí)班級(jí) 機(jī)制本06－2班 學(xué) 號(hào) 320604010228 學(xué)生名稱 周 飛 指導(dǎo)老師 李 章 東 2008年6月10日 目錄 前言 2 第一章 中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展 3 ㈠中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 ㈡中國(guó)模具技術(shù)的進(jìn)步 4 ㈢模具行業(yè)發(fā)展前景和趨勢(shì)分析 7 第二章 沖壓的基本工藝及過(guò)程 12 ㈠ 冷沖壓的概念 12 第三章 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 ㈠沖模結(jié)構(gòu)類型和應(yīng)用 14 ㈡沖模設(shè)計(jì)程序與要點(diǎn) 14 第四章 沖壓常用材料 17 ㈠沖模材料的選用原則 18 第五章 沖壓設(shè)備的選用 23 第六章 沖裁間隙 25 ㈠理論間隙（設(shè)計(jì)間隙） 25 ㈡靜態(tài)間隙（裝配間隙） 25 ㈢動(dòng)態(tài)間隙（實(shí)際間隙） 25 ㈣沖裁間隙的影響 26 ㈤間隙的確定 26 ㈥間隙的選取原則 27 第七章沖裁 29 第八章模具加工 31 (一)模具零件的毛坯選擇 31 （二）模具零件的機(jī)械加工 32 (三）模具零件的電加工 34 (四）模具零件常用精加工方法比較 37 前言 這次實(shí)習(xí)是我們參與實(shí)踐活動(dòng)的很重要的一部分，也是大學(xué)里最后一次實(shí)習(xí)。在李章東、趙否峰、朱福順、冀國(guó)良幾位老師的帶領(lǐng)下我們實(shí)地參觀了焦作模具廠，可以說(shuō)我們?cè)谶@次實(shí)習(xí)中學(xué)到了很多在課堂沒(méi)學(xué)到的知識(shí)，受益匪淺。實(shí)實(shí)在在的接觸到了真實(shí)的模具及其加工的全過(guò)程。 這次畢業(yè)實(shí)習(xí)是我們材控專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的。其目的在于通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)專業(yè)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí)，對(duì)我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。 第一章 中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展 ㈠中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、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)壽命的中高檔塑料模具仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì)。加入WTO，給塑料模具產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)帶來(lái)更多的機(jī)會(huì)。由于中國(guó)塑料模具以 中低檔產(chǎn)品為主，產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，有些甚至只有國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格的1/5～1/3，加入WTO后，國(guó)外同類產(chǎn)品對(duì)國(guó)內(nèi)沖擊不大，而中國(guó)中低檔模具的出口量則加大；在高精模具方面，加入WTO前本來(lái)就主要依靠進(jìn)口，加入WTO后，不僅為高精尖產(chǎn)品的進(jìn)口帶來(lái)了更多的便利，同時(shí)還促使更多外資來(lái)中國(guó)建廠，帶來(lái)國(guó)外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)中國(guó)的專業(yè)模具人才起到了推動(dòng)作用。 2007年，中國(guó)塑料模具總產(chǎn)值約300多億元人民幣，其中出口額約58億元人民幣。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2007年中國(guó)共進(jìn)口塑料模具約10億美元，約合83億元人民幣。由此可以得出，除自產(chǎn)自用外，市場(chǎng)銷售方面，2007年中國(guó)塑料模具總需求約為313億元人民幣，國(guó)產(chǎn)模具總供給約為230億元人民幣，市場(chǎng)滿足率為73.5％。進(jìn)口的塑料模具中，最多的是為汽車配套的各種裝飾件模具、為家電配套的各種塑殼模具、為通信及辦公設(shè)備配套的各種注塑模具、為建材配套的擠塑模具以及為電子工業(yè)配套的各種塑封模具等。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于中國(guó)塑料模具價(jià)格較低，在國(guó)際市場(chǎng)中有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，所以進(jìn)一步擴(kuò)大出口的前景很好，近幾年出口年均增長(zhǎng)50％以上就是一個(gè)很好的證明。 雖然近幾年模具出口增幅大于進(jìn)口增幅，但所增加的絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差逐年增大。這一狀況在2007年已得到改善，逆差略有減少。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)模具旺盛需求，有些高檔模具國(guó)內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進(jìn)口；但也確實(shí)有一些模具國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)，也在進(jìn)口。這與中國(guó)現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān)。二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠。現(xiàn)在模具與其它機(jī)電產(chǎn)品一樣，出口退稅率只有13％，而未達(dá)17％。 從市場(chǎng)情況來(lái)看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，并大力開發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著中國(guó)塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，中國(guó)塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來(lái)幾年年增長(zhǎng)率仍將保持20％左右的水平。 近年來(lái)，港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在中國(guó)大陸發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量自產(chǎn)自用塑料模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 ㈡中國(guó)模具技術(shù)的進(jìn)步 在中國(guó)，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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?jiǎng)恿Α４送?，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過(guò)50余家。其中，獲得國(guó)家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海交通大學(xué)CAD國(guó)家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國(guó)家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心等。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 ? ? (1)沖模技術(shù)?以汽車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)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。在設(shè)計(jì)制造方法和技術(shù)手段方面不斷改善，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化方面邁出了可喜的步伐。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。目前，國(guó)內(nèi)已可制造具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具。生產(chǎn)的電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模的步距精度可達(dá)20μm，壽命達(dá)到1億次以上。其他的多工位級(jí)進(jìn)模，如用于集成電路引線框架的20～30工位的級(jí)進(jìn)模，用于電子槍零件的硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模和空調(diào)器散熱片的級(jí)進(jìn)模，也已達(dá)到較高的水平。? ?? (2)塑料模具技術(shù)?近年來(lái)，塑料模具發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴(kuò)大。電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。重量達(dá)10～20噸的汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具和多達(dá)600腔的塑封模具已可自行生產(chǎn)。在精度方面，塑料尺寸精度可達(dá)IT6-7級(jí)，型面的粗糙度達(dá)到Ra0.05-0.025μm，塑料模使用壽命達(dá)100萬(wàn)次以上。在塑料模具的設(shè)計(jì)制造中，CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及，CAE軟件已經(jīng)在部分廠家應(yīng)用。熱流道技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開始成功應(yīng)用。? ?? (3)CAD/CAE/CAM技術(shù)?目前，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多的廠家普及了計(jì)算機(jī)繪圖，并陸續(xù)引進(jìn)了高檔CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名軟件在中國(guó)模具工業(yè)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。一些廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于塑料模、沖壓模和壓鑄模的設(shè)計(jì)中。 ?? 近年來(lái)，我國(guó)自主開發(fā)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)有很大發(fā)展。例如，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件，北京機(jī)電研究所開發(fā)的鍛模CAD/CAE/CAM軟件，北航華正軟件工程研究所開發(fā)CAXA軟件，吉林汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的商品化覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。? ?? (4)快速成形/快速制模技術(shù)?快速成形/快速制模技術(shù)在我國(guó)得到重視和發(fā)展，許多研究機(jī)構(gòu)致力于這方面的研究開發(fā)，并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備，生產(chǎn)出分層物體(LOM)、立體光固化(SLA)、熔融沉積(FDM)和選擇性燒結(jié)(SLS)等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國(guó)內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面。 ? ?快速制模技術(shù)也在國(guó)內(nèi)多家單位開展研究，目前研究較多的有電弧噴涂成形模具技術(shù)和等離子噴涂制模技術(shù)。中、低熔點(diǎn)合金模和樹脂沖壓模制造技術(shù)已獲得成功應(yīng)用，硅橡膠模也應(yīng)用于新產(chǎn)品的開發(fā)中。? ?? (5)其他相關(guān)技術(shù)?近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)相繼引進(jìn)和裝備了一些先進(jìn)的工藝設(shè)備，使模具鋼的品種規(guī)格和質(zhì)量都有較大的改善。在模具制造中已較廣泛地采用新的鋼材，如冷作模具鋼D2、D3、A1、A2、LD、65Nb等；熱作模具鋼H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi等；塑料模具鋼P(yáng)20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。這些模具材料的應(yīng)用在提高質(zhì)量和使用壽命方面取得了較好的效果。?國(guó)內(nèi)一些單位對(duì)多種模具拋光方法開展研究，并開發(fā)出專用拋光工具和機(jī)械?；y蝕刻技術(shù)和工藝水平提高較快，在模具飾紋的制作中廣泛應(yīng)用。 ?? 高速銑削加工是近年來(lái)發(fā)展很快的模具加工技術(shù)。國(guó)內(nèi)已有一些公司引進(jìn)了高速銑床，并開始應(yīng)用。國(guó)內(nèi)機(jī)床廠陸續(xù)開發(fā)出一些準(zhǔn)高速的銑床，并正開發(fā)高速加工機(jī)床。但是，高速銑削的應(yīng)用面在國(guó)內(nèi)尚不廣泛。 ㈢模具行業(yè)發(fā)展前景和趨勢(shì)分析 ①模具行業(yè)發(fā)展前景分析 1、國(guó)際模具市場(chǎng)的廣闊前景為我國(guó)模具行業(yè)提供了較大的發(fā)展空間 模具應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大、已應(yīng)用領(lǐng)域?qū)δ＞咛岢龅母嗪透咭?，使模具工業(yè)發(fā)展速度快于其他制造業(yè)的發(fā)展速度已成為普遍規(guī)律，目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，近幾年，市場(chǎng)總量一直在600～650億美元之間，而我國(guó)模具出口尚不到8％，“十一五”期間完全可以擴(kuò)大這個(gè)份額，同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，模具制造業(yè)逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向日趨明顯，外資和民營(yíng)資本繼續(xù)看好我國(guó)模具行業(yè)，因此加入WTO后，我國(guó)模具行業(yè)機(jī)遇大于挑戰(zhàn)，“十一五”期間，國(guó)際模具市場(chǎng)前景廣闊，我國(guó)模具仍有較大發(fā)展空間。 2、我國(guó)面臨發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展中國(guó)家價(jià)格優(yōu)勢(shì)的雙重壓力 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具企業(yè)憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)力，在中高檔模具方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，隨著他們逐步進(jìn)入我國(guó)，對(duì)我國(guó)的模具工業(yè)形成了巨大挑戰(zhàn)；印度、泰國(guó)及東歐一些國(guó)家，近年來(lái)模具工業(yè)發(fā)展也很快，而且其模具的價(jià)格也具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)模具行業(yè)的成本和價(jià)格優(yōu)勢(shì)會(huì)逐步削弱并最終消失。因此，我們必須在技術(shù)、管理和人才培訓(xùn)方面下功夫，積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的模具制造技術(shù)，提升高端模具產(chǎn)品開發(fā)能力，調(diào)整模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不斷提高我國(guó)模具產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。 3、我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)為模具行業(yè)的發(fā)展提供了宏觀支持 我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)在“十一五”期間將繼續(xù)保持較快的發(fā)展速度，給模具行業(yè)的發(fā)展提供了可靠的宏觀支持。汽車、電子信息、家電、辦公設(shè)備、機(jī)械和建材行業(yè)、航天航空、電動(dòng)工具都是模具需求大戶，僅以家電和電子信息行業(yè)為例一臺(tái)電冰箱需用模具生產(chǎn)的零件約150個(gè)，共需模具約350套；一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)需要模具150多套；一臺(tái)空調(diào)器，僅塑料模就需20套；每個(gè)型號(hào)計(jì)算機(jī)約需模具30多套，加上與其配套的打印機(jī)，單臺(tái)需模具20多副；還有筆記本電腦、網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒將有幾千萬(wàn)臺(tái)的市場(chǎng)。目前由于機(jī)型多為國(guó)外開發(fā)，模具進(jìn)口較多，隨著我國(guó)自行開發(fā)能力的提高，這方面的模具需求量也將大幅度增加?？梢灶A(yù)見“十一五”期間中國(guó)模具行業(yè)將在良好的宏觀環(huán)境下得到快速發(fā)展。 4、寧波模具行業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存 一方面國(guó)際國(guó)內(nèi)形勢(shì)為寧波模具發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展空間，而另一方面寧波模具也將面臨更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)，除了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)外，在國(guó)內(nèi)，蕭山、上海、深圳等地都將大力發(fā)展模具工業(yè)，如蕭山友成模具公司的年銷售收入達(dá)到了2億元，是日本專業(yè)模具廠友成機(jī)工的獨(dú)資企業(yè)，主要從事汽車及家電用模具的生產(chǎn)，目前正在蕭山市政府支持下計(jì)劃在香港創(chuàng)業(yè)板上市；黃巖模具行業(yè)在管理、設(shè)備、技術(shù)上也已經(jīng)走在全省前列；模具年產(chǎn)值30多億元的溫州市，正在醞釀模具工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，由5家模具龍頭企業(yè)聯(lián)合組建的恒田模具公司，投資2億元建成設(shè)模具技術(shù)中心，獲得政府的重點(diǎn)支持；曾是全國(guó)模具行業(yè)龍頭老大的上海，欲重振昔日雄風(fēng)，由市經(jīng)委主抓的上海市模具中心正緊鑼密鼓地建設(shè)，一個(gè)占地面積1500畝、現(xiàn)代化的模具工業(yè)園區(qū)不久也將展現(xiàn)在人們面前；蘇州提出在高新區(qū)建設(shè)一個(gè)高水準(zhǔn)的與國(guó)際接軌的現(xiàn)代化模具產(chǎn)業(yè)基地的構(gòu)思，占地面積達(dá)2000畝；華南理工大學(xué)與廣東方達(dá)集團(tuán)簽署協(xié)議，準(zhǔn)備將東莞市模具重鎮(zhèn)長(zhǎng)安鎮(zhèn)打造成華南地區(qū)重要的模具研發(fā)基地；深圳市在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，明確將模具列為先進(jìn)制造業(yè)之首，投資約60億元建模具工業(yè)園；重慶市投資50億元，打造中國(guó)最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的汽車、摩托車模具產(chǎn)業(yè)園，計(jì)劃三五年后，年產(chǎn)值達(dá)30億元；汕頭塑料機(jī)械模具總年產(chǎn)值超100億元，目前約有塑料、機(jī)械及相關(guān)的模具企業(yè)共3000家，大部分企業(yè)全套引進(jìn)德國(guó)、法國(guó)、意大利以及臺(tái)灣地區(qū)最新的數(shù)控模具加工設(shè)備，大大提高了產(chǎn)品技術(shù)性能和質(zhì)量檔次。國(guó)內(nèi)還有其他不少省市（江西南昌、陜西西安、遼寧大連、山東煙臺(tái)、河北泊頭）紛紛抓住我國(guó)正在成為“世界工廠”的大好機(jī)遇，創(chuàng)建模具園區(qū)，醞釀模具工業(yè)進(jìn)一步升級(jí)。 ②發(fā)展趨勢(shì)分析 1、模具市場(chǎng)全球化，模具生產(chǎn)周期進(jìn)一步縮短 模具市場(chǎng)全球化是當(dāng)今模具工業(yè)最主要的特征之一，模具的購(gòu)買者和生產(chǎn)商遍布全世界，模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、精度低的模具加工企業(yè)向技術(shù)相對(duì)落后、生產(chǎn)率較低的國(guó)家遷移，發(fā)達(dá)國(guó)家的模具生產(chǎn)企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水準(zhǔn)的模具上，模具生產(chǎn)企業(yè)必須面對(duì)全球化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)模具生產(chǎn)廠家不得不千方百計(jì)地加快生產(chǎn)進(jìn)度，努力簡(jiǎn)化和廢除不必要的生產(chǎn)工序，模具的生產(chǎn)周期將進(jìn)一步縮短。 2、模具CAD/CAM向集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 軟件的功能模塊越來(lái)越齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程。有的系列化軟件包括了曲面/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(jí)渲染、模具設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測(cè)量系統(tǒng)等；模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無(wú)紙化使新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來(lái)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(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過(guò)程模擬及信息的管理與共享；同時(shí)，隨著競(jìng)爭(zhēng)、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國(guó)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。 3、高速加工、硬銑削和復(fù)合加工技術(shù)將對(duì)模具生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響 隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過(guò)1μm的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景。高速加工使工件獲得光滑表面，節(jié)省加工時(shí)間，典型的步進(jìn)距僅有0.0254mm，而尖點(diǎn)只有0.001mm高，經(jīng)過(guò)高速加工的工件表面大多數(shù)都非常光潔，無(wú)需鉗工的進(jìn)一步加工。目前，機(jī)加工工具制造商都熱衷于生產(chǎn)為高速加工而專門設(shè)計(jì)的加工中心，在美國(guó)采用高速加工技術(shù)以減少或省去鉗工工序是一種效益相當(dāng)可觀的措施，這種技術(shù)在歐洲和日本也頗受歡迎。另外，用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工業(yè)發(fā)展的另一個(gè)重要趨勢(shì)。高主軸轉(zhuǎn)速及小的刀具半徑所進(jìn)行的輕度切削形成了足夠的轉(zhuǎn)矩，可以用來(lái)加工硬度高達(dá)64HRC的金屬材料，由于不需要再進(jìn)行熱處理，常規(guī)熱處理后的回火以及抵消由熱處理引起的幾何變形所進(jìn)行的磨削加工也都不需要了，該技術(shù)在日本倍受青睞，如今在美國(guó)也受到了廣泛的關(guān)注并正向歐洲傳播。 隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)外已出現(xiàn)了模具自動(dòng)加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多臺(tái)機(jī)床合理組合，配有隨行定位夾具或定位盤，有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)和數(shù)控柔性同步系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 4、我國(guó)的模具產(chǎn)品將向大型、精密、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展 一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產(chǎn)效率開發(fā)的“一模多腔”造成了模具日趨大型化，另一方面電子信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展帶來(lái)了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在１μｍ以下。另外多功能復(fù)合模具將得到進(jìn)一步發(fā)展，新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高。 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一般為80％左右，隨著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作必將加強(qiáng)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將進(jìn)一步提高，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用和生產(chǎn)在“十一五”期間必將得到較大的發(fā)展。 5、熱流道、氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型工藝將得到進(jìn)一步發(fā)展 采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制作的原材料，國(guó)外許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具50%以上采用了熱流道技術(shù)，有的已經(jīng)達(dá)到80％以上，效果十分明顯；氣體輔助注射成形具有注射壓力低、制品翹曲變形小、表面質(zhì)量好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點(diǎn)，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本；高壓注射成形可強(qiáng)制樹脂收縮率，增加塑料件尺寸的穩(wěn)定性；另外注射壓縮成形技術(shù)，可使成形件局部?jī)?nèi)應(yīng)變小，能得到縮孔少的厚壁成形件，而對(duì)于塑件狹窄的部件也可注入樹脂，并可用小注射力能得到優(yōu)良制品，這些技術(shù)正在逐步推廣使用。 6、快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊 多品種小批量生產(chǎn)時(shí)代的到來(lái)，人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此快速經(jīng)濟(jì)模具將有廣闊的發(fā)展前景。預(yù)計(jì)21世紀(jì)，用各種超塑性材料來(lái)制作模具、用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強(qiáng)物制作簡(jiǎn)易模具等生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)到75%以上?？焖俳?jīng)濟(jì)模具主要包括快速原型制造技術(shù)、表面成形制模技術(shù)、澆鑄成形制模技術(shù)、冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)、無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)、KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術(shù)、模具毛坯快速制造技術(shù)等。 7、優(yōu)質(zhì)模具材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受到重視 因選材和用材不當(dāng)，致使模具過(guò)早失效，大約占失效模具的45％以上，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命顯得十分重要，提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或具特殊性能的模具鋼，開發(fā)模具鋼品種規(guī)格，擴(kuò)大其他優(yōu)質(zhì)模具材料如硬質(zhì)合金、陶瓷材料、復(fù)合材料等的應(yīng)用范圍是主要研究熱點(diǎn)；用鋁合金作模具材料以縮短制模周期、降低模具成本，將在快速經(jīng)濟(jì)模具中得到較快發(fā)展。 模具表面處理的主要趨勢(shì)是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲發(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。目前激光強(qiáng)化、輝光離子氮化及電鍍（刷鍍）防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。 第二章 沖壓的基本工藝及過(guò)程 ㈠ 冷沖壓的概念 冷沖壓是在常溫下，利用沖壓模在壓力機(jī)上對(duì)板料或熱料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，以而獲得防需形狀和尺寸的另件的一種壓力加工方法。 ㈡冷沖壓的基本工序 分離工序：沖壓工件與板料沿要求的輪廓線相互分離。 成形工序：毛在不被壞的條件下發(fā)生塑性變形，獲得防需形狀，尺寸和精度的加工方法。 第三章 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ㈠沖模結(jié)構(gòu)類型和應(yīng)用 沖壓件的品種、式樣繁多，因此沖壓模的種類很多。沖模一般按下列方法進(jìn)行分類： 1）按沖壓工序性質(zhì) 可分為落料模、沖孔模、切口模、剖切模、整修模、切邊模、精沖模、壓彎、卷圓模、扭曲模、拉深模、翻邊模、脹形模、縮口模、冷擠模。 2）按工序組合程度 可分為單工序模（簡(jiǎn)單模）、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等。 ①單工序模：在沖床的一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)沖壓工序。 ②復(fù)合模：在一次沖壓行程內(nèi)，在模具的同一位置上完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序。 ③級(jí)進(jìn)模：又稱級(jí)進(jìn)模、跳步模。是指在沖床的一次行程中，在模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序。 3）按導(dǎo)向形式 可分為無(wú)導(dǎo)向模（敞開模）、導(dǎo)板模、導(dǎo)筒模等。 此外還可以按送料方式、出料方式 與排除廢料方式等進(jìn)行分類。 ㈡沖模設(shè)計(jì)程序與要點(diǎn) 1）確定沖壓工藝方案和模具結(jié)構(gòu)形式 工藝方案的制定是沖壓生產(chǎn)中非常重要的一項(xiàng)工作，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、制件成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和保證安全生產(chǎn)都有重要影響。制定工藝方案時(shí)，應(yīng)以產(chǎn)品圖樣、現(xiàn)有生產(chǎn)條件為出發(fā)點(diǎn)，盡量采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，并對(duì)各種可能采用的加工方案進(jìn)行分析、比較，以制定出最合理的工藝方案。制定工藝方案的內(nèi)容和步驟如下： ①分析制件的沖壓工藝性 在確定工藝方案前，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品圖樣，對(duì)沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、技術(shù)要求、所用材料等是否符合沖壓工藝要求進(jìn)行分析，必要時(shí)可對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出合理的修改意見。 ②分析比較和確定工藝方案 根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)形狀，按各工序的變形性質(zhì)和應(yīng)用范圍確定工序的性質(zhì)。在一般情況下，可以從零件圖上直接看出所需工序的性質(zhì)，有時(shí)還需通過(guò)計(jì)算才能確定。在此基礎(chǔ)上充分考慮各類工序有無(wú)合并的可能性，以確定工序的數(shù)目，并根據(jù)材料的變形規(guī)律、制件的精度要求合理安排工序的順序，要注意前后工序不應(yīng)互相妨礙，以保證制件的質(zhì)量要求。 ③確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)確定的工藝方案及生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件、制件的形狀特點(diǎn)等確定模具的類型及結(jié)構(gòu)形式。 ④選擇沖壓設(shè)備 根據(jù)制件的工藝性質(zhì)和采用的方案，選擇沖壓設(shè)備的類型，并按照沖壓加工所需的總沖壓力和零件尺寸，選定沖壓設(shè)備的噸位。 2）工藝計(jì)算 在確定工藝方案的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)毛坯展開尺寸、排樣方法、材料利用率、各種沖壓力、模具壓力中心、凸、凹模的工作部分尺寸等進(jìn)行計(jì)算，以合理確定模具的結(jié)構(gòu)形式，并對(duì)某些模具進(jìn)行必要的特殊工藝計(jì)算。 3）模具總體設(shè)計(jì) 在完成上述計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式、制件的定位方式、送料方式、卸料通訊頂件機(jī)結(jié)構(gòu)，模具的導(dǎo)向方式等，并結(jié)合確定沖壓設(shè)備、模具的閉合高度和模具的安裝方式。綜合上述設(shè)計(jì)結(jié)果繪制出模具總裝圖。總裝圖應(yīng)有足夠說(shuō)明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖。主要包括： ①主視圖 繪制模具在工作位置（也可在開起狀態(tài)）的剖視圖，表達(dá)各零件間的相互關(guān)系。 ②俯視圖 一般是繪制上模從上到下（包括下模）的投影視圖，另一半只繪制下模投影視圖。 ③側(cè)視圖 、仰視圖、局部剖視圖 這些視圖只有在主、俯視圖未表達(dá)清楚時(shí)才繪制。 ④制件圖 在繪制模具總裝圖時(shí)，一般在其右上角繪制制件圖（或本工序的工序圖），應(yīng)標(biāo)明尺寸、公差、材料、厚度及要求，以便試模時(shí)檢查制件。 ⑤排樣圖 對(duì)于落料模，尤其是級(jí)進(jìn)模應(yīng)繪制排樣圖。排樣圖一般繪制在制件圖旁邊或下面。 在模具裝配圖中必須注明必要的尺寸，如模具閉合高度、輪廓尺寸、壓力中心及靠裝配保證的有關(guān)尺寸和精度、模具間隙等，說(shuō)明所選用的沖壓設(shè)備型號(hào)，填寫詳細(xì)的零件明細(xì)表和技術(shù)要求。 4）非標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì) 在模具總體方案確定以后，就要進(jìn)行有關(guān)非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)。主要有凸模、凹模的設(shè)計(jì)，卸料彈簧的選擇，推桿長(zhǎng)度、卸料螺釘長(zhǎng)度和卸料螺釘窩的尺寸確定，墊板、凸模固定板等零件的尺寸計(jì)算等。在確定這些尺寸時(shí)，要注意使模具的閉合高度與所選的壓力機(jī)的閉合高度相符。 5）沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和零件 ①模架已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般不用自行設(shè)計(jì)，只要選用即可。 ②模柄雖有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際中選用的卻不夠多，一般需自行設(shè)計(jì)。 第四章 沖壓常用材料 ㈠沖模材料的選用原則 不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對(duì)模具材料的要求也有所不同。表1.4.1是不同模具工作條件及對(duì)模具工作零件材料的性能要求。 ? 模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模具的制造成本，因此是模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖壓過(guò)程中，模具承受沖擊負(fù)荷且連續(xù)工作,使凸、凹模受到強(qiáng)大壓力和劇烈磨擦，工作條件極其惡劣。因此選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則： ?? ?(1）根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等； ?? ?(2）根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料； ?? ?(3）滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形?。? (4）滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 模具材料的種類很多，應(yīng)用也極為廣泛。沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等（可參見GB/T699—1999、GB/T1298—1986、GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981、JB/T5827—1991等）。 ??? 常用模具鋼的性能比較見表1.4.2 表1.4.3是常用冷作模具鋼國(guó)內(nèi)、外牌號(hào)對(duì)照 模具工作零件的常用材料及熱處理要求見表1.4.4 模具一般零件的常用材料及熱處理要求見表1.4.5 模具零件加工常見熱處理方法有退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等，見表1.4.6? 凸模和凹模加工過(guò)程中熱處理工序安排，見表1.4.7 第五章 沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇設(shè)備的類型。 對(duì)于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。可是，由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。 對(duì)于大中型沖壓件的生產(chǎn)，多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)，其中有一般用途的通用壓力機(jī)，也有臺(tái)面較小而剛度大的專用擠壓壓力機(jī)、精壓機(jī)等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。 在小批量生產(chǎn)當(dāng)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機(jī)。液壓機(jī)沒(méi)有固定的行程，不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸茸兓d，而且在需要很大的施力行程加工時(shí)，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。但是，液壓機(jī)的速度小，生產(chǎn)效率低，而且零件的尺寸精度有是因受到操作規(guī)程因素的影響而不十分穩(wěn)定。 磨擦壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)，所以在小批量生產(chǎn)中常用來(lái)完成彎曲，成形等沖壓工作。但是，磨擦壓力機(jī)的行程次數(shù)較少，生產(chǎn)效率低，而且操作也不太方便。 在大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。 在沖壓設(shè)備的類型選定之后，應(yīng)該進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的尺寸，模具的尺寸和沖壓力來(lái)確定設(shè)備的規(guī)格。 ⑴所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即： ⑵壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開度，因此對(duì)于沖裁、彎曲等模具，其行程不宜過(guò)大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。對(duì)于拉深模，壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的度進(jìn)和成形零件的取出。 ⑶所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與模具的閉合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。 ⑷壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí)，對(duì)工作臺(tái)的受力條件也是不利的。 第六章 沖裁間隙 所謂沖裁間隙，即指沖載凸模和凹模刃口之間的距離，也就是凸模工作部分和凹模工作部分之間的尺寸差。但是，對(duì)于模具設(shè)計(jì)、加工和實(shí)際沖裁時(shí)，沖裁間隙所反映的含義是不相同的。在不同的場(chǎng)合，沖裁間隙的概念將有不同的定義。 ㈠理論間隙（設(shè)計(jì)間隙） 當(dāng)沖裁模具間隙值不同時(shí)，其沖裁件的質(zhì)量及其整個(gè)的沖裁效果都是各不相同的。由于生產(chǎn)條件的多樣性，以及實(shí)際的沖壓生產(chǎn)對(duì)于沖件提出了各種不同的切口表面粗糙度與不同的尺寸精度要求，或是考慮到不同變形的力學(xué)特征，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，就需要考慮到包括模具工作部分制造公差在內(nèi)所給定的按不同沖裁件質(zhì)量要求所指定的理論間隙值。 這時(shí)的沖裁間隙即為凹模與凸模相應(yīng)工作部分之間的尺寸差。它是設(shè)計(jì)過(guò)程中主要的理論依據(jù)。 ㈡靜態(tài)間隙（裝配間隙） 模具在裝配過(guò)程中凹模與凸模相對(duì)應(yīng)的刃口之間的距離。它是制造和裝調(diào)模具時(shí)所反映的具體數(shù)值。 ㈢動(dòng)態(tài)間隙（實(shí)際間隙） 在實(shí)際的沖裁過(guò)程中，模具間隙所反映的實(shí)質(zhì)也正是在沖裁的具體過(guò)程之中，它所起到作用時(shí)，亦即是發(fā)生在沖裁受力狀態(tài)下的某一運(yùn)動(dòng)瞬間。由于在沖裁過(guò)程中，受力后的壓力機(jī)滑塊和模具等都可能要產(chǎn)生一定的偏移，而此偏移量最后又恰好完全反映在模具工作時(shí)各部分間隙值的某些變化。因此，當(dāng)發(fā)生最大沖裁力的瞬間直至材料分離階段，模具的間隙值發(fā)生了某些偏移和變化后的間隙（即模具的動(dòng)態(tài)間隙）才是沖裁在工作過(guò)程中反映真實(shí)情況的實(shí)際間隙值。 對(duì)于一般沖裁來(lái)說(shuō)，沖裁間隙是一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。它對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力以及沖載件的尺寸精度等都有一定的影響。 ㈣沖裁間隙的影響 沖裁間隙的大小對(duì)沖載件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，它是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的工藝參數(shù)。沖裁是，產(chǎn)隙合適，可使上下裂紋與最大切應(yīng)力方向重合，此時(shí)產(chǎn)生的沖裁斷面比較平直、光潔、毛刺較小，制件的斷面質(zhì)量較好。間隙過(guò)小或過(guò)大將導(dǎo)致上、下裂紋不重合。當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，上下裂紋中間部分被第二次剪切，在斷面上產(chǎn)生撕裂面，并形成第二個(gè)光亮帶，在端面出現(xiàn)擠長(zhǎng)毛刺。 一般認(rèn)為，增大間隙可以降低沖裁力，而小間隙則使沖裁力增大。當(dāng)間隙合理時(shí)，上下裂紋重合，最大剪切力較小。而小間隙地，材料所受力矩和拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，材料不易產(chǎn)生撕裂，上下裂紋不重合又產(chǎn)生第二次剪切，使沖裁力、沖裁功有所增大；增大間隙時(shí)材料所受力矩與拉應(yīng)力增大，材料易于剪裂分離，故最大沖裁力有所減小，為降低沖裁力，減少模具磨損，傾向于取偏大的沖裁間隙。 ㈤間隙的確定 沖裁間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)選用合理的間隙值。但分別符合這些要求的合理間隙值并不相同，只是彼此接近。生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠淼拈g隙。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱最大合理間隙。考慮到生產(chǎn)過(guò)程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計(jì)與制造模具時(shí)，通常采用最小合理間隙值。 ㈥間隙的選取原則 由于生產(chǎn)條件的多樣性，以及實(shí)際沖壓生產(chǎn)對(duì)于零件提出各種不同的切口表面粗糙度與不同的尺寸精度要求，或是考慮到不同的變形及力學(xué)物性，因此不可能建立一個(gè)統(tǒng)一的合理間隙值來(lái)同時(shí)滿足沖裁件斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、模具壽命最長(zhǎng)、沖裁力、卸料力、推件力最小等各方面的要求。 沖裁間隙對(duì)沖件切口斷面的質(zhì)量、毛刺大小、模具壽命、沖裁力、卸料力、推件力以及沖裁件尺寸精度的影響規(guī)律均不相同。 因此，沖裁間隙的選取應(yīng)該是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的不同使用要求“按件取隙”合理地選取沖裁件的實(shí)用間隙。在設(shè)計(jì)和加工模具時(shí)，按照“分檔歸類”的原則從沖裁間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響、對(duì)沖模壽命的影響、對(duì)力能消耗的影響等各方面的因素全面衡量和比較，將沖裁間隙分為：小間隙，較小間隙，中等間隙，較大間隙和大間隙等五類。初步確定間隙值范圍，然后將實(shí)用間隙值范圍作“酌情增減”，以適當(dāng)調(diào)整。 按件取隙的方法： 根據(jù)沖裁時(shí)力能消耗來(lái)確定間隙 對(duì)于沖裁時(shí)要求以沖裁力、沖裁功、推件力、卸料力等因素來(lái)考慮沖裁間隙時(shí)，應(yīng)該采用中等間隙為宜。 根據(jù)最佳的剪切面質(zhì)量來(lái)確定間隙 有些沖裁件，如作為裝配軸銷的孔，要求具有最整齊的平行于孔中心線的剪切表面，這時(shí)就應(yīng)該選用小間隙來(lái)進(jìn)行沖裁。 根據(jù)剪切面邊緣殘余應(yīng)力的大小及性質(zhì)來(lái)確定間隙 當(dāng)要求有最小的殘余應(yīng)力以便獲得最滿意的再加工效果，如對(duì)于小圓角壓彎零件的下料時(shí)，應(yīng)該選擇中等的沖裁間隙。 而當(dāng)需要進(jìn)行彎曲或拉深的落料件切口邊緣要求經(jīng)受拉伸應(yīng)力時(shí)，其沖裁所得的半成品切口邊緣應(yīng)具有壓縮殘余應(yīng)力，這時(shí)就要選擇較小的或小的沖裁間隙；反之，對(duì)于在再變形時(shí)將要經(jīng)承壓縮應(yīng)力的毛坯邊緣，在沖裁時(shí)，就應(yīng)該使其邊緣具有拉伸殘余應(yīng)力，這時(shí)就要選擇較大的或大沖裁間隙。 根據(jù)最小毛刺來(lái)確定間隙 試驗(yàn)表明，當(dāng)沖裁間隙從較小范圍增加一倍值時(shí)，沖模的壽命就可以增加2~3倍，且對(duì)沖裁件質(zhì)量無(wú)明顯的影響。因此，為提高模具的壽命，這時(shí)可以采用較大的沖裁間隙。 根據(jù)最高的加工經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定間隙 為了提高沖模加工的經(jīng)濟(jì)性，則應(yīng)該盡可能地采用大的沖裁間隙。特別是當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，大間隙沖裁的優(yōu)越性則更為顯著。 第七章沖裁 沖裁是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切斷、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的二種工序。 ??? 落料-----若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以內(nèi)的部分作為沖裁件時(shí)，稱為落料； ??? 沖孔-----若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以外的部分作為沖裁件時(shí)，稱為沖孔。圖2.1.1所示的墊圈即由落料和沖孔二道工序完成。 圖2.1.1 墊圈的落料與沖孔 沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一。在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件也可以為彎曲、拉深和擠壓等其它工序準(zhǔn)備坯料，還可以在已成形的工件進(jìn)再加工（切邊、切舌、沖孔等工序）。 沖裁所使用的模具叫沖裁模，它是沖裁過(guò)程必不可少的工藝裝備。圖2.1.2為一副典型的落料沖孔復(fù)合模，沖模開始工作時(shí)，將條料放在卸料板19上，并由三個(gè)定位銷２２定位。沖裁開始時(shí)，凹模７和推件塊８首先接觸條料。當(dāng)壓力機(jī)滑塊下行時(shí)，凸凹模１８的外形與凹模7共同作用沖出制件外形。與此同時(shí)，沖孔凸模１７與凸凹模18的內(nèi)孔共同作用沖出制件內(nèi)孔。沖裁變形完成后，滑塊回升時(shí)，在打桿１５作用下，打下推件塊８，將制件排除凹模７外。而卸料板１９在橡膠反彈力作用下，將條料刮出凸凹模，從而完成沖裁全部過(guò)程。 ?根據(jù)沖裁變形機(jī)理的不同，沖裁工藝可以分為普通沖裁和精密沖裁兩大類。 圖2.1.2 落料沖孔復(fù)合模 1－下模板 2－卸料螺釘 3－導(dǎo)柱 4－固定板 5－橡膠 6－導(dǎo)料銷 7－落料凹模 8－推件塊 9－固定板 10－導(dǎo)套 11－墊板 12、20－銷釘 13－上模板 14－模柄 15－打桿 16、21－螺釘 17－沖孔凸模 18－凸凹模 19－卸料板 22－擋料銷 第八章模具加工 模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模具的制造成本，因此是模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖壓過(guò)程中，模具承受沖擊負(fù)荷且連續(xù)工作,使凸、凹模受到強(qiáng)大壓力和劇烈磨擦，工作條件極其惡劣。因此選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則： ?? ?(1）根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等； ?? ?(2）根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料； (3）滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形?。? ??? (4）滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 在模具制造中，通常按照零件結(jié)構(gòu)和加工工藝過(guò)程的相似性，可將各種模具零件大致分為工作型面零件、板類零件、軸類零件、套類零件等。其加工方法主要有機(jī)械加工、特種加工二大類，機(jī)械加工方法主要包括各類金屬切削機(jī)床的切削加工，采用普通及數(shù)控切削機(jī)床進(jìn)行車、銑、刨、鏜、鉆、磨加工可以完成大部分模具零件加工，再配以鉗工操作，可實(shí)現(xiàn)整套模具的制造。機(jī)械加工方法是模具零件的主要加工方法，即使是模具的工作零件采用特種加工方法加工，也需要用機(jī)械加工的方法進(jìn)行預(yù)加工。 ?? ?隨著模具質(zhì)量要求的不斷提高，高強(qiáng)度、高硬度、高韌性等特殊性能的模具材料不斷出現(xiàn)和復(fù)雜型面、型孔的不斷增多，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法已難以滿足模具加工的要求。因而，直接利用電能、熱能、光能、化學(xué)能、電化學(xué)能、聲能等特種加工的工藝方法相繼得到了很快的發(fā)展，目前以電加工為主的特種加工方法在現(xiàn)代模具制造中已得到了廣泛應(yīng)用，它是對(duì)機(jī)械加工方法的重要補(bǔ)充。 ?(一)模具零件的毛坯選擇 ?? ?模具零件的毛坯主要有鍛件、鑄件和型材（如熱軋板、圓棒等）上的切割件等。毛坯類型的選擇主要根據(jù)模具零件質(zhì)量要求、結(jié)構(gòu)尺寸和生產(chǎn)批量等因素來(lái)決定，通常凸、凹模等工作零件的毛坯采用鍛件，模座、大型模具零件的毛坯采用鑄件，墊板、固定板等零件的毛坯則采用型材上的切割件。不同方法得到的毛坯，其加工余量不同，必須合理確定毛坯的加工余量，加工余量過(guò)大，浪費(fèi)材料和工時(shí)，而加工余量過(guò)小，則不能保證消除毛坯的表面缺陷，甚至造成廢品。關(guān)于毛坯的加工余量可查閱相關(guān)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)。 （二）模具零件的機(jī)械加工 ?? ?用機(jī)械加工方法加工模具零件，要充分考慮模具零件的材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、精度和使用壽命等方面的不同要求，采用合理的加工方法和工藝路線。盡可能通過(guò)加工設(shè)備來(lái)保證模具零件的加工質(zhì)量，減少鉗工修配工作量，提高生產(chǎn)效率和降低成本。 常用機(jī)械加工方法在模具零件加工中的應(yīng)用如表1.5.1所示。 ? 常用機(jī)械加工方法可能達(dá)到的尺寸精度和表面粗糙度如表1.5.2～表1.5.3所示。 (三）模具零件的電加工 ?? ?1．電火花加工 ?? ?電火花加工是在一定的介質(zhì)中，通過(guò)工具電極和工件電極之間脈沖放電的電腐蝕作用，對(duì)工件進(jìn)行加工的一種工藝方法，它是不斷放電蝕除金屬的過(guò)程。其加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用如表1.5.7所示。 電火花加工質(zhì)量主要受電極制造精度、脈沖放電參數(shù)（電規(guī)準(zhǔn)）、放電間隙、電極損耗的影響，其中電極的設(shè)計(jì)與制造是關(guān)鍵。 (1）電極材料 ?? ?常用電極材料的種類和性能見表1.5.8所示。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)加工對(duì)象、工藝方法和加工設(shè)備條件等因素綜合考慮，對(duì)大中型腔可采用石墨材料電極；中小型腔、窄槽等可采用純銅電極。 ?(2）電極設(shè)計(jì)與制造 ?? ?電極必須根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和精度要求，考慮電極損耗和放電間隙等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。電極結(jié)構(gòu)可分為整體式電極、組合式電極和鑲拼電極三種，應(yīng)根據(jù)電極大小與復(fù)雜程度、電極的結(jié)構(gòu)工藝性等因素進(jìn)行選擇。 通常電極精度至少應(yīng)達(dá)到IT7、Ra1.6μm。電極加工主要采用切削加工，必要時(shí)可再采用電加工。 盡管電火花加工有許多優(yōu)點(diǎn)，但仍有一定的局限性：①需要制作成形電極；②只能用于加工金屬等導(dǎo)電材料；③加工速度一般較慢，為了提高加工速度，一般要事先用機(jī)械加工方法對(duì)零件進(jìn)行預(yù)加工；④存在電極損耗，影響加工精度；⑤最小角部半徑有限制，一般電火花加工加工能得到的最小角部半徑等于放電間隙。 ?? ?2．電火花線切割加工 ?? ?電火花線切割加工和電火花成形加工的原理是一樣的，都是基于工具電極和工件之間脈沖放電時(shí)的腐蝕現(xiàn)象使金屬熔化或氣化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種形狀金屬零件的加工。不過(guò)在線切割加工時(shí)，是用連續(xù)移動(dòng)的電極絲作為工具電極代替電火花加工中的成形電極，其加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用如表1.5.11所示 電火花線切割加工的工藝過(guò)程如表1.5.12所示。 ?需要特別指出，電火花線切割加工時(shí)要注意工件內(nèi)部殘余應(yīng)力對(duì)加工的影響，防止變形。對(duì)熱處理后的毛坯進(jìn)行電火花線切割加工時(shí)，由于大面積去除金屬和切斷加工，會(huì)使材料內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對(duì)平衡受到破壞從而產(chǎn)生變形，破壞了加工精度。在線切割過(guò)程中，由于內(nèi)應(yīng)力的作用，工件可能會(huì)突然開裂。為減少這些情況，應(yīng)選擇鍛造性能好，淬透性好，熱處理變形小的材料，如以線切割為主要加工工藝的冷沖模，應(yīng)盡量選用CrWMn、Cr12MoV、GCr15等合金鋼制造凸、凹模，并嚴(yán)格熱處理規(guī)范；另一方面，也要合理安排電火花線切割工藝，如選擇合理的線切割路線等。必要時(shí)切割孔類工件為減小變形，可采用二次切割法。 (四）模具零件常用精加工方法比較 ?? ?模具制造技術(shù)是技術(shù)密集的綜合加工技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要體現(xiàn)?，F(xiàn)代模具制造一般要涉及多種先進(jìn)加工方法，模具零件常用精加工方法比較如表1.5.13所示。 38