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江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文） 課題名稱 油泵調(diào)節(jié)墊片沖壓模設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 院（系） 工學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 學(xué) 歷 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求： 1、好學(xué)上進(jìn)，能吃苦耐勞，刻苦鉆研，有相應(yīng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，具備獨(dú)立工作能力； 2、能及時(shí)地查閱到國(guó)內(nèi)外與本課題相關(guān)的資料和文件； 3、會(huì)計(jì)算機(jī)繪圖，能通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖繪制相應(yīng)的零件、部件和組件，繪制出總裝配圖； 4、工作量要符合我院畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求； 5、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的全部工作。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)： 1、在實(shí)際生產(chǎn)線了解沖壓模的生產(chǎn)過(guò)程和工藝； 2、查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析沖壓模的工藝特點(diǎn)； 3、研究其它沖壓模的工作原理，提出沖壓模的設(shè)計(jì)思想，并畫(huà)出工作草圖； 4、通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出沖壓?？傃b配圖； 5、撰寫(xiě)出8000字左右的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 6、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃： 第一階段：參觀實(shí)際生產(chǎn)線，了解沖壓模的生產(chǎn)過(guò)程；查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析沖壓模的工藝特點(diǎn)，查找相關(guān)的裝置； 第二階段：研究其它沖壓模的工作原理，提出沖壓模的設(shè)計(jì)思想； 第三階段：給出總體方案，畫(huà)出工作草圖，通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出沖壓模總裝配圖； 第四階段：撰寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。 接受任務(wù)日期 08 年 2月 20 日 要求完成日期 09 年 5 月 20 日 學(xué) 生 簽 名 09 年 5 月 20 日 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 院長(zhǎng)（主任）簽名 年 月 日 油泵調(diào)節(jié)墊片沖壓模 學(xué)校代碼： 序 號(hào)： 本 科 畢 業(yè) 設(shè)計(jì) 題目： 油泵調(diào)節(jié)墊片沖壓模設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 二OO九年 五 月摘要 闡述了沖壓復(fù)合模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作過(guò)程,通過(guò)工藝分析,采用沖孔、落料工序;通過(guò)沖裁力、卸料力、頂件力等計(jì)算,確定模具類(lèi)型。該模具性能可靠,運(yùn)行平穩(wěn),提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵字 沖壓工藝；落料；沖孔；復(fù)合模；模具結(jié)構(gòu)； Abstact Compound stamping die structure design and working process was introduced.Punching and blanking procedure were adopted through process analysis.Die type was deter-mined through the calculation of blanking force,stripping force and ejecting force.The die works stable so that the product quality and efficiency has been improved and working inten-sity and production cost has been reduced. Keywords punching technology；blanking; piercing； compound die； die structure; 目錄 摘要 1 第1章 緒論 3 1.1 模具工業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 4 1.2 本課題研究?jī)?nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 6 第2章 模具的設(shè)計(jì) 7 2.1沖壓件的工藝分析 7 2.2沖壓方案的制定 8 2.3 模具材料的選擇與熱處理 8 2.4 排樣計(jì)算條料寬度及確定步距 9 2.5計(jì)算沖裁力和壓力中心的確定 10 2.6 壓力機(jī)的選擇 13 2.7 確定凸凹模間隙，計(jì)算凸凹模刃口尺寸 14 2.8 工作零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 16 2.9 定位零件 19 2.10 卸料裝置 20 2.11 推件裝置 21 2.12 頂件裝置 21 2.13固定板、墊板的設(shè)計(jì)與選用 22 2.14 模架的設(shè)計(jì)與選用 24 2.15 模柄的設(shè)計(jì)和選用 26 2.16 緊固件的選用 27 2.17 繪制模具總裝配圖，計(jì)算模具閉合高度 28 結(jié)束語(yǔ) 29 致 謝 30 主要參考文獻(xiàn) 30 第1章 緒論 模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備,是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。 zQzE]i'/Q ? 模具作為一種生產(chǎn)工具已經(jīng)廣泛的地應(yīng)用于各行各業(yè)，其發(fā)展之快，模具需求量之多，是前所未有的，今天，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門(mén)都越來(lái)越多地依靠模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工，模具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。 #c,!&j=fZp ? 為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)也是我們?cè)趯W(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 ~%Y`z2+e9" ? 本次設(shè)計(jì)的目的： |c#VC
]J+ ? 一、?????綜合運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次冷沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們的獨(dú)立工作能力。 E_ +?%?D ? 二、?????鞏固復(fù)習(xí)三年以來(lái)所學(xué)的各門(mén)學(xué)科的知識(shí)，以致能融會(huì)貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造的整個(gè)工藝流程。 (l3tUd ? 三、?????掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 $bX@lHbOE7 ? #=,[yv由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)過(guò)程中錯(cuò)誤難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)、指正，不勝感激。 gHHj({ 5q ? 1.1 模具工業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 1.1.1 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度高壽命高效率的沖模需要高精度高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位單功能低速壓力機(jī)朝著多工位多功能高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá)97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá)2000次/min以上在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN沖壓中心采用CNC控制，只需5min時(shí)間就可完成自動(dòng)換模換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的4~10倍，并能進(jìn)行沖孔分段沖裁彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來(lái)，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開(kāi)發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝設(shè)備和模具其中，無(wú)需設(shè)計(jì)專(zhuān)用模具性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)激光切割和成形機(jī)CNC萬(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用特別是近幾年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)國(guó)內(nèi)亦開(kāi)始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢(shì)FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料模具沖壓件分類(lèi)存放系統(tǒng)自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控制，車(chē)間實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人控制生產(chǎn)同時(shí)，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。 1.1.2 沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn) 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)70%~80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買(mǎi)，使生產(chǎn)率大幅度提高模具制造廠專(zhuān)業(yè)化程度越不定期越高，分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠頂桿廠熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專(zhuān)業(yè)化制造某類(lèi)產(chǎn)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷(xiāo)售供貨服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。 1.2 本課題研究?jī)?nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 (1) 運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)、理論和畢業(yè)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決沖壓模具設(shè)計(jì)中的工藝分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)等問(wèn)題。 (2) 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)所給產(chǎn)品進(jìn)行該產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)，獲得根據(jù)所生產(chǎn)制品來(lái)設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)高效、省力合理且能保證加工質(zhì)量的模具的能力。 (3) 進(jìn)行技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面的工藝分析。 (4) 確定工序過(guò)程安排、排料方案的確定和最佳模具結(jié)構(gòu)的工藝方案。 (5) 進(jìn)行毛坯尺寸、沖裁壓力、卸料力、材料利用率、模具壓力中心、彈性裝置的選用與計(jì)算、凸凹模刃口工作尺寸及公差的確定。 （6）對(duì)所選用的壓力機(jī)沖壓力校核和封閉高度校核等有關(guān)工藝參數(shù)校核。 （7） 熟練掌握查閱手冊(cè)圖表資料文獻(xiàn)。充分利用與本沖壓設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料，做到科學(xué)合理地熟練運(yùn)用。 第2章 模具的設(shè)計(jì) 2.1沖壓件的工藝分析 該零件圖由簡(jiǎn)單直線和圓弧構(gòu)成，形狀對(duì)稱，復(fù)雜程度一般，外形總體尺寸95x60x0.2 mm。由于零件尺寸精度和表面質(zhì)量沒(méi)有特別要求，所以認(rèn)為一般沖壓加工方法能夠符合要求，本設(shè)計(jì)按公差等級(jí)IT14計(jì)算，工件具體各尺寸分別為： 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡量避免尖角，本設(shè)計(jì)一律采用R1作為過(guò)渡尖角圓弧半徑，以便于模具加工，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損。 本設(shè)計(jì)采用的材料為普通黃銅，質(zhì)地較軟，具有良好的沖壓性能，且目前市場(chǎng)價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)性好，便于大批量生產(chǎn)。 2.2沖壓方案的制定 方案一：?jiǎn)喂ば驔_裁模 無(wú)導(dǎo)向單工序沖裁模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造周期短、成本低、但模具壽命低、沖裁精度差、操作也不安全。一般用于精度要求不高、形狀簡(jiǎn)單、批量小或試制件；導(dǎo)柱式?jīng)_裁模比無(wú)導(dǎo)向式?jīng)_模裁的精度高、壽命長(zhǎng)、使用安全方便，但輪廓尺寸較大、模具較重、制造工藝復(fù)雜、成本較高、它廣泛用于生產(chǎn)批量大、精度要求較高的沖裁件。 方案二：級(jí)進(jìn)模 級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 方案三：復(fù)合模 復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小，適宜沖薄件，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大的沖裁件。 綜上比較，本設(shè)計(jì)采用級(jí)進(jìn)模和復(fù)合模均可，但考慮到零件形狀有一定復(fù)雜性，采用復(fù)合模更為經(jīng)濟(jì)，由于工件材料較軟且厚度較薄，這里采用正裝式復(fù)合模。 2.3 模具材料的選擇與熱處理 模具鋼選擇的不同直接影響生產(chǎn)率，一般主要根據(jù)沖壓件的材料和生產(chǎn)的規(guī)模來(lái)選取，經(jīng)分析，這里我們選取的模具鋼為，屬空淬模具鋼，具有深的空淬硬化性能，這對(duì)于要求淬火和回火之后必須保持其形狀的復(fù)雜模具是極為有益的。該鋼由于空淬引起的變形大約只有含錳系的油淬工具鋼的1/4，耐磨性介于錳型和高碳高鉻型工具鋼之間，但其韌性比任何一種都好，特別適合用于要求具備好的耐磨性同時(shí)又具有特殊好的韌性的工具。 使用前要經(jīng)過(guò)等溫退火、淬火和回火三道熱工藝處理。等溫退火加熱至，保溫2h，爐冷至，等溫保溫4h，出爐空冷。淬火要先經(jīng)過(guò)兩次預(yù)熱，最終加熱至940~960，空冷，硬度可達(dá)62~65HRC?；鼗鹗菫榱讼龤堄鄳?yīng)力和穩(wěn)定組織，回火溫度為180~220，最終組織硬度達(dá)到60~64HRC。 2.4 排樣計(jì)算條料寬度及確定步距 排樣方案對(duì)材料利用率、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等有重要影響，本設(shè)計(jì)采用有廢料排樣。 條料寬度 （采用無(wú)側(cè)壓裝置模具） 式中 ——條料寬度方向沖裁件的最大距離； a——側(cè)搭邊值； Δ——條料寬度的單向偏差； Z——導(dǎo)料銷(xiāo)與最寬條料間的間隙； 根據(jù)零件形狀查表可得：兩沖件間按矩形取搭邊值a1=3.4mm，側(cè)邊取搭邊值a=3.6mm，寬度偏差Δ=0.5mm，Z=0.5mm。 所以條料寬度 步距S=95+3.4=98.4mm； 根據(jù)工件形狀采用單排樣方式，如下圖 由此可計(jì)算一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η： η=44.81% 2.5計(jì)算沖裁力和壓力中心的確定 2.5.1）沖裁力 通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。平刃口沖裁模的沖裁力F一般按下式計(jì)算： F=KLt L——沖裁周邊長(zhǎng)度； t——材料厚度； ——材料抗剪強(qiáng)度； K——修正系數(shù)； 為計(jì)算簡(jiǎn)便，也可按下式估算沖裁力： F 式中——材料抗拉強(qiáng)度（Mpa） 查閱相關(guān)資料知=450 Mpa 落料力 =26423760 N 沖孔力 =20520 N 則沖裁力 F=+=44280 N 卸料力 F==0.03 N 推件力 N 頂件力 N 其中、、——卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 由于本設(shè)計(jì)采用的是彈性卸料裝置的復(fù)合模，則總沖壓力可由下式計(jì)算： =F+++=50036N 2.5.2）壓力中心的確定 模具的壓力中心應(yīng)該通過(guò)壓力機(jī)滑塊的中心線。對(duì)于有模柄沖模來(lái)說(shuō)，須使壓力中心通過(guò)模柄的中心線。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過(guò)程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)考慮，不宜于使壓力中心與模柄中心相重合的情況，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍。 考慮工件形狀圓弧段比較多，用計(jì)算的方法計(jì)算非常繁瑣，這里我采用懸掛法來(lái)確定工件的壓力中心，具體做法是用勻質(zhì)細(xì)金屬絲沿沖裁輪廓彎制成模擬件，然后用縫紉線將模擬件懸吊起來(lái)，并從吊點(diǎn)作鉛直線，再取模擬件的另一點(diǎn)，以同樣的方法作另一鉛直線，兩直線的交點(diǎn)即為壓力中心，考慮工件為對(duì)稱圖形，則壓力中心一定在對(duì)稱線上，則只需另作一條鉛直線即可確定壓力中心，根據(jù)以上分析，取坐標(biāo)系如下圖： 在模擬件上任取一點(diǎn)A，用細(xì)線系住并懸掛起來(lái)，待其模擬件穩(wěn)定不動(dòng)后，作鉛直線AG與OX相交于G，點(diǎn)G（39.8，0）即為沖件壓力中心點(diǎn)。 2.6 壓力機(jī)的選擇 壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于50.036KN，由此查詢國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14347-1993）選擇公稱壓力為63kN的Ⅰ類(lèi)開(kāi)式固定標(biāo)準(zhǔn)工作臺(tái)。如下圖： 技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力： 63KN 　　滑塊行程： 50mm 　　行程次數(shù)： 160次∕分　 最大封閉高度：170mm 　　裝模高度調(diào)節(jié)量：40mm 　　工作臺(tái)尺寸（前后×左右）： 200mm ×315mm 工作臺(tái)孔尺寸（前后×左右×直徑）130mm×60mm×100mm 2.7 確定凸凹模間隙，計(jì)算凸凹模刃口尺寸 確定凸、凹模合理間隙的方法有理論法和查表法兩種。由于理論計(jì)算法在生產(chǎn)中使用不方便，常用查表法來(lái)確定間隙值。查相關(guān)資料有： 根據(jù)凸凹模的加工方法的不同，刃口的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類(lèi)：凸模與凹模分別加工法，凸模與凹模配合加工法。 凸凹模分別加工法目前多用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件，且模具制造困難，成本較高。 凸凹模配合加工法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件（凸模或凹模），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙配制另一件。因?yàn)檫@種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配置保證，工藝比較簡(jiǎn)單，并且還可以適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差，使得制造也容易。本設(shè)計(jì)中的沖件形狀不是圓形或者簡(jiǎn)單規(guī)則形式（方形或矩形），且精度要求不高，故采用此方法。目前，一般工廠也常常采用此方法。 沖孔 圖a為沖孔凸模刃口輪廓，圖中虛線表示沖孔凸模刃口磨損后尺寸的變化情況。 沖孔時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凹模，凸模刃口尺寸計(jì)算如下： 凸模磨損后變小的尺寸有d1，d2，d3，d4，b1，b2。按以下公式計(jì)算： （——工件公差，x——有關(guān)系數(shù)，可查表） 則 d1=（46+0.5 d2=d3=d4 凸模磨損后不變的尺寸有c1，c2，c3。按以下公式計(jì)算： （——凸模制造偏差） 則c1=40mm 說(shuō)明：沖孔用的凹模刃口尺寸應(yīng)根據(jù)凸模的實(shí)際尺寸及最小合理間隙 配制，故在凹模上只標(biāo)注基本尺寸，不標(biāo)偏差，同時(shí)在圖樣技術(shù)要求上注明：“凹模刃口尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙為Zmin ~ Zmax”。 落料 圖b為沖裁該工件所用落料凹模刃口的輪廓圖，圖中虛線表示凹模刃口磨損后尺寸的變化情況。 落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凸模。凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 由上圖可知，凹模磨損后刃口尺寸全部為變大，即都按下式計(jì)算： 則 說(shuō)明：落料用的凸模刃口尺寸應(yīng)根據(jù)凹模的實(shí)際尺寸及最小合理間隙 配制，故在凸模上只標(biāo)注基本尺寸，不標(biāo)偏差，同時(shí)在圖樣技術(shù)要求上注明：“凹凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙為Zmin ~ Zmax”。 2.8 工作零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 沖裁模工作零件包括凸模、凹模、凸凹模，下面分別對(duì)其分析及設(shè)計(jì)。 2.8.1凹模 凹模外形有圓形和矩形，結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式，刃口也有平刃和 斜刃。這里采用矩形整體式平刃刃口的凹模，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凹模板，在其上面開(kāi)設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷(xiāo)釘直接固定在模板上，其固定示意圖如下所示： 凹模輪廓尺寸確定：在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖件的輪廓尺寸，或凹?？卓谌斜陂g的距離，按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。 凹模高度H H=ks 垂直于送料方向的凹模寬度B B=s+3H 送料方向凹模的長(zhǎng)度L L=s1+2s2 式中 s——垂直于送料方向的凹模刃壁間最大距離; s1——送料方向的凹模刃壁間最大距離; s2——送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離，可查表； k——系數(shù)，考慮板料厚度的影響，可查表 則 H=0.25 為簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)，凹模的輪廓尺寸為160x100x15 mm。 2.8.2凸模 凸模的設(shè)計(jì)是由沖件的形狀和尺寸決定的，凸模的固定方法有臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘、銷(xiāo)釘及粘接劑澆注法固定等， 本設(shè)計(jì)需用到的凸模為一個(gè)帶凸臺(tái)的大凸模和三個(gè)相同的小圓形凸模，均安裝在模具的下模，且都固定在同一固定板上。小圓形凸模按GB2863.1——3規(guī)定固定，大凸模采用鉚接固定形式，其固定示意圖如下： 凸模長(zhǎng)度計(jì)算：根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修模、操作安全、裝配等的需要確定。 L=h1+h2+h3 h1——凸模固定板厚度，這里取12 mm（即凹模厚度的80%）； h2——凹模墊板厚度，這里取12mm； h3——凹模厚度； 則 L= 12+12+15=39 mm 凸模強(qiáng)度與剛度的校核，由于沖件厚度較薄且硬度較低，所以凸模的強(qiáng)度和剛度一定足夠，這里不再計(jì)算。 2.8.3凸凹模 在復(fù)合模沖裁中，凸凹模的內(nèi)外邊緣均為刃口。由于內(nèi)外緣之間的壁厚是決定于沖裁件的孔邊距，所以，當(dāng)沖裁件孔邊距較小時(shí)，必須考慮凸凹模強(qiáng)度，而本設(shè)計(jì)凸凹模的孔邊距均大于其允許最小值，所以適合采用復(fù)合模進(jìn)行沖裁，凸凹模內(nèi)外緣刃口形式均采用平刃型。凸凹模的固定方法和凸模的固定方法類(lèi)似，其示意圖如下： 凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算：主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮模具結(jié)構(gòu)，操作安全，裝配等的需要確定，可按下式計(jì)算： L=h1+h2+h 式中 h1——凸凹模固定板厚度，這里取12mm; h2——固定卸料板厚度，這里取10mm； h——增加長(zhǎng)度。固定板至卸料板之間彈性元件的高度，取20mm； 則 L=12+10+20=42mm 2.9 定位零件 為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對(duì)模具的工作刃口處于正確的相對(duì)位置，即必須正確定位。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為送料導(dǎo)向；二是在送料方向的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離，稱為送料定距。導(dǎo)料銷(xiāo)一般設(shè)兩個(gè)，并且位于調(diào)料的同一側(cè)，距離應(yīng)盡可能大些，本設(shè)計(jì)選用固定式擋料銷(xiāo)作為定位零件，固定式擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，參照J(rèn)B/T7649.10——1994選取A型擋料銷(xiāo)A8JB/T7649.10。 A型固定擋料銷(xiāo)（摘自JB/T7649.10-1994） 材料：45，熱處理硬度43~48HRC 2.10 卸料裝置 卸料裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零 件上卸下來(lái)，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。其結(jié)構(gòu)形式有固定、彈壓和廢料切刀式等，這里選用彈壓式的卸料裝置，其基本零件有卸料板、彈性元件（彈簧和橡膠）、卸料螺釘?shù)龋旅娣謩e對(duì)其設(shè)計(jì)和選用。 卸料板 參照J(rèn)B/T7647.5——1994選取選取長(zhǎng)度L=150mm、寬度B=100mm、高度H=10mm的卸料板，即150x100x10JB/T7647.5，材料為45#，調(diào)質(zhì)，硬度為30——33HRC。 彈性元件 參照J(rèn)B/T7646.6——1994選取聚氨酯橡膠彈性體 100x60x20JB/T7646。 卸料螺釘 參照J(rèn)B/T7650.5——1994選取螺紋規(guī)格d=M8，公稱長(zhǎng)度l=70mm，性能等級(jí)8.8級(jí)，表面氧化的A級(jí)圓柱頭卸料螺釘。 2.11 推件裝置 推件裝置一般是剛性的，其基本零件有打桿、推板、推桿等。其裝配示 圖如下： 推桿的選取 參照J(rèn)B/T7650.1——1994分別選取A6x70 JB/T7650.1型號(hào)的推桿（3根）和A20x70 JB/T7650.1型號(hào)（1根）。所選材料為45#，熱處理硬度40——42HRC。 推板選用材料為45#，調(diào)質(zhì)處理，其外形尺寸為60x60x8mm。 打桿參照J(rèn)B/T7652.4——1994選取A10x50JB/T7652.4型號(hào)，材料為45#，調(diào)質(zhì)處理，硬度為41——43 HRC。 2.12 頂件裝置 頂件裝置一般式彈性的，其基本零件是頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈 頂器，這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖裁件的平直度較高，其裝配圖示意圖如下： 頂桿的選取 參照J(rèn)B/T7650.3——1994分別選取A6x50JB/T7650.3型號(hào) ，材料為45#,調(diào)質(zhì)處理，硬度為43——45HRC。 頂件塊的選取 其外形根據(jù)沖裁件形狀配置而成，高度為30mm，材料為45#，熱處理硬度42——46HRC。 2.13固定板、墊板的設(shè)計(jì)與選用 凸模固定板的作用是將凸模或凸凹模連接固定在正確位置上，標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板有圓形、矩形和單凸模固定板等多種形式，這里采用矩形的固定板，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)需在凸模和凸凹模采用矩形的固定板固定，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸?；蛲拱寄０惭b孔外，應(yīng)還考慮螺釘和銷(xiāo)孔的位置，厚度一般取為凹模的60%~80%。固定板孔與凸模采用過(guò)渡配合(H7/m6)，壓裝后端面磨平，以保證沖模的垂直度。 墊板主要用于直接承受和擴(kuò)散凸（凹）模傳來(lái)的壓力，防止模座承受過(guò)大壓力而出現(xiàn)凹坑，影響模具正常工作。墊板厚度一般取6~12mm，外形尺寸按固定板形狀決定。常用材料為45鋼、T7A。 固定板、墊板的基本結(jié)構(gòu)、尺寸可按GB2858.1-81 ~ GB2858.6，GB2859.~GB2859.6選取。尺寸選擇如下： 矩形固定板 矩形固定板（摘自JB／T 7643.2—1994） 長(zhǎng)度L = 160mm、寬度B = 100mm、厚度H =12mm、材料為45鋼的矩形固定板： 固定板160×100×12 - 45鋼JB/T 7643.2 材料：45# 技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定 矩形墊板： 矩形墊板（摘自JB／T 7643.3—1994） 長(zhǎng)度L = 160mm、寬度B = 100mm、厚度H = 10mm、材料為45鋼的矩形墊板： 墊板160×100×10 - 45鋼JB/T 7643.3 材料：45# 技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定. 2.14 模架的設(shè)計(jì)與選用 模架由上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成。 模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，模具的全部零件都固定在它上面，并承受沖壓過(guò)程中的全部載荷。模具的上、下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來(lái)保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過(guò)程中間隙均勻。按GB/T 2851.5-1990選擇對(duì)角導(dǎo)柱模架，模架的總體外形尺寸為160x100x140~165mm，即型號(hào)為160x100x140~165GB/T2851.5。導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對(duì)角線上，既可以橫向送料，又可以縱向送料，為避免上下模的方向裝錯(cuò)，兩導(dǎo)柱直徑制成一大一小，其結(jié)構(gòu)形式如下圖： 上模座設(shè)計(jì)：依據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)模架的型號(hào)，上模座的外形尺寸為160x100x25mm，材料為HT200，調(diào)質(zhì)處理。 下模座設(shè)計(jì)：依據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)模架的型號(hào)，下模座的外形尺寸為160x100x30mm，材料為HT200，調(diào)質(zhì)處理。 導(dǎo)柱導(dǎo)套設(shè)計(jì)：模具中導(dǎo)向副的作用是保證上模相對(duì)于下模有一精確的位置關(guān)系。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及成本考慮，本設(shè)計(jì)采用在中、小型模具中應(yīng)用最廣的滑動(dòng)導(dǎo)向副結(jié)構(gòu)。滑動(dòng)導(dǎo)向副由導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成，如下圖所示。導(dǎo)套和上模座采用H7/r6過(guò)盈配合，導(dǎo)套孔與導(dǎo)套柱間采用H6/h5、H7/h6的間隙配合。為使導(dǎo)套內(nèi)便于貯油并經(jīng)常保持摩擦副潤(rùn)滑，導(dǎo)套內(nèi)孔開(kāi)有油槽。導(dǎo)套、導(dǎo)柱均有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)標(biāo)中對(duì)導(dǎo)套、導(dǎo)柱的尺寸、材料、表面質(zhì)量等都有相應(yīng)的規(guī)定。具體可查GB2861.1-1990~GB2861.7-1990。本設(shè)計(jì)采用B型導(dǎo)柱和型導(dǎo)套。 導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配示意圖 B型導(dǎo)柱（摘自GB/T 2861.2-1990） 導(dǎo)柱3型號(hào)為B22×145 GB/T 2861.2 導(dǎo)柱4型號(hào)為B25×145 GB/T 2861.2 材料20 滲碳淬火處理 硬度56~60HRC 技術(shù)條件：按JB/T 8070-1995的規(guī)定 R*由制造廠決定 A型導(dǎo)套（摘自GB/T 2861.6-1990） 導(dǎo)套5型號(hào)為A22×80×33 GB/T 2861.6 導(dǎo)套6型號(hào)為A25×80×33 GB/T 2861.6 材料 T8 淬火處理 硬度58~62HRC 技術(shù)條件：按JB/T 8070-1995的規(guī)定 R*由制造廠決定 為保證使用中的安全性與可靠性，設(shè)計(jì)與裝配模具時(shí)，還應(yīng)注意下列事項(xiàng)： 當(dāng)模具處于閉合位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面應(yīng)留10~15mm的距離；導(dǎo)柱下端面與下模座平面應(yīng)留2~5mm的距離。導(dǎo)套與上模座上平面應(yīng)留不小于3mm的距離，同時(shí)上模座開(kāi)橫槽，以便排氣和出油。 2.15 模柄的設(shè)計(jì)和選用 沖模通過(guò)模柄將上模固定在沖床滑塊上，在安裝時(shí)應(yīng)注意模柄直徑和壓力機(jī)模柄孔直徑要一致。本設(shè)計(jì)采用旋入式模柄結(jié)構(gòu)，可以保證較高精度的同軸度和垂直度，此模柄與上模座的連接，采用過(guò)度配合。模柄的外形尺寸（直徑×深度）為30×50mm，但模柄露出上模座的高度應(yīng)該比模柄孔深度小5~15mm，因此取露出上模座的高度h=40mm。該模柄的形狀尺寸如下圖所示： 材料A3 淬火處理 硬度40~45HRC 技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定 2.16 緊固件的選用 螺釘、銷(xiāo)釘在沖模中起緊固定位作用，設(shè)計(jì)時(shí)主要是確定它的規(guī)格和緊固 位置，螺釘主要承受拉應(yīng)力，用來(lái)連接零件。常用的有內(nèi)六角螺釘和各種帶槽的柱頭螺釘，螺釘旋進(jìn)的深度等尺寸參見(jiàn)下圖。本設(shè)計(jì)除特殊說(shuō)明外都使用M8×60的內(nèi)六角圓柱頭螺釘緊固，采用公稱直徑為6×50mm的圓柱銷(xiāo)定位。 對(duì)于鋼h = d1 對(duì)于鑄鐵h = 1.5 d1 2.17 繪制模具總裝配圖，計(jì)算模具閉合高度 模具閉合高度為： 根據(jù)以上的分析，本設(shè)計(jì)的模具裝配圖如下： 裝配圖 結(jié)束語(yǔ) 歷經(jīng)近一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)過(guò)程作最后檢查。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。使我對(duì)落料模模具設(shè)計(jì)的成型方法，成型零件的設(shè)計(jì)，成型零件的加工工藝，工藝參數(shù)的計(jì)算，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)等都有了進(jìn)一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會(huì)生活中運(yùn)用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計(jì)方法對(duì)我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。 從陌生到開(kāi)始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過(guò)程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能 為四年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來(lái)的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致 謝 在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了指導(dǎo)老師胡淑芬老師以及多位同學(xué)的幫助，在此，我對(duì)他們表示衷心的感謝！ 主要參考文獻(xiàn) [1]? 成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).成都：電子科技大學(xué)出版社，2000 [2]? 許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [3]? 郝濱海.沖壓模具簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [4]? 《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組.沖壓模具手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [5]? 王海同、孫勝、肖白白.實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社。1995 [6]? 梁炳文.冷沖壓工藝手冊(cè).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 [7]? 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machining accuracy , improve final method of product quality. ?? Keyword: CAE; RT; Feedback 1 preface Fast prototype technology (& of Rapid Prototyping Manufacturing, abbreviate RP or RPM as, urged directly by the part CAD model, adopt the material accurate prototype or part manufacturing technology which piles up the complicated three-dimensional entity, it is each on the basis of being dispersed /pile up by shaping manufacturing approach not new-type of the principles. Rapid shaping technique already can make and include resin, plastics, paper, paraffin wax, pottery prototype of material successfully very much, but can only do the function experiment in the limited metal used for substituting really of occasion and other type function parts as the functional part. With increase and constant development of technology of demand, fast prototype technology to fast prototype / direction in which the part is being made develop. Utilize RP technological shaping function part, especially metal a kind of main method of part a switch technology, called the fast technology of mould(RT, Rapid tooling). Because traditional mould complicated consuming time and long costly to make course, become design and bottleneck that make often, use RP technology make fast economic mould become RP main motive force of technical development one of. Paul think from PR to RT shaping the second leap of technical development fast. The final purpose of making and shaping is products and service offered and meet the demands. RP technology become front technology of manufacturing industry with a great deal of superiority their, but because limitation restriction extensive application their of material; Traditional technology such as cast, forge and press and develop for a long time, relatively ripe already, but can't meet the needs of fast flexibility of information age , within future one period, must conbine rapid shaping technique and traditional shaping technology together , realize melting quickly and make. 2 RP and RT system integration New product development most high cost have, man-hour longest stage to make the physical model involved, namely prototype manufacture process. RP technology use fast inspection and fast manufactures of different model that part design for mainly. Its basic principle and forming process are: Designed the computer three-dimensional curved surface entity's model of the necessary part by CAD software first , namely electronic model; According to technological requirement, go on the strata it according to certain thickness , turn the original three-dimension electronic model into two-dimentional level information (sectional information); And then carry on certain treatment of the data after the strata, put into and process parameters, produce the numerical control code; Until computer control, numerical control system process by level way process each thin layer and make they automatic sticking and shaping in succession in an orderly manner. RT changes RP prototype into the technology of the tool and mould with various kinds of methods . A method among them is to change the prototype into a pottery type, utilize the method to cast to change into a metal type . And RT manufacture of technology intergration accurate to cast mould method meet modern industry towards many variety, turn batch request of development into with RP prototype, it known as" it is flexible tool " method 5 ,its craft of routes. 3 integrated system make functional precision of product analyse Can find out from CAD final precision of product decide by manufacture error at each stage from model to fast prototype course in products. (1)CAD modeling among the course, because of modeling limitation of software, can describe accurate often as to complicated curved surface; (2)STL division of file among the course, because STL file layout mistake that modelling appear in the course sensitive to geometry, mistake these bring through STL file into and get RP modelling among the craft, some influence RP modelling course 3 these of craft seriously, 4 these . And STL file one approach the wanton surface of the room the triangle with level, therefore can only it is at CAD geometrical property among system therefore 3 on part since express approximate therefore. (3)RP craft through to pile up and succeed the object prototype next life material, a lot of craft course is also following the changing of the material , such as FDM and SLA craft. So, the forming process of RP is not only that the machinery of a material piles up course, a height coupling, non-linear thermodynamics course. There are thes influence factor of the precision of this course: Thickness of material parameter, power of laser, strata, scanning route,etc.. (4)Change precision loss of craft depend on and change craft material, conversion method used,etc.. (5)It is the stage that the precision loses the most in the whole craft course that the metal pours the course. Usually, the first several in 10*10 error of stage - 2 mm order of magnitude, and metal solidify size change of course in several even a dozen mm.s of order of magnitude, so, the improvement of the precision of the final products depends on this stage to a great extent. There are thes factor influencing its precision: Material nature, for instance material density, elastic mould amount, heat conduction rate, specific heat, line coefficient of expansion,etc., especially the high temperature hot thing parameter of the metal, the heat transfer characteristic between the metal and type, position of watering, rising head ,etc.. 4 integrate the precision of the systematic products and guarantee the system In the actual production, adopt and try on law come and guarantee final precision of product by mistake often. With the development of technology of the computer and to lowering costs, realizing the requests of digitization, course controllability, necessary to adopt computer integrated manufacturing approach, go on computer simulation emulation study to whole course. CAE (Computer Aided Engineering, project computer auxiliary ) including fairy victory make, flexible manufacturing, at the same time project, make etc. fictitiously. Introduce CAE technology, can draw the craft route again. If regard the middle course as " the black box ", from the craft route to the products of CAD model; This fast, many return circuit error with corresponding course controls and the reponse system. 5 errors feedback system research In this CAE system, the error exists at every stages. In CAD modelling , divide in the course of STL file , it is because of the limitation of the modelling software that precision is lost, improve the quality of the software, can reduce the error . At RP prototype fabrication stage , change craft stage and metal to pour stage, involve the hot, strength coupling question, quote the non-linear finite element method , under the three-dimensional flute Karl's coordinate, according to the conservation principle of energy, can draw : ??????????????? (1) Exert hot stress and external force(such as border terms) that temperature cause as the strength load the object and then, try to get total deformation amount. After drawing the errors of every stages, can set up error reponse system . The error reponse system belongs to and closes the control system of the ring . A main content of it is the research that transmits function out of shape. Under it is at flute not three-dimensional Karl coordinate, whether calculate and error after being the out of shape can express for deformation that get for: e(x,y,z) =P ideal (x, y, z)- p reality (x, y,z) (2) If use Δ d (x, y, z) to show the change matrix of the real whole form , g (x, y, z) shows the matrix of controlling, the feedback control of the whole course can be described as: Δ d (x, y, z) =g(x,y,z) e (x, y,z) (3) E (x, y, z) is the algebraical sum of each course, namely, if does not consider the error of CAD modelling course , and e 1 (x, y,z),e 2 (x, y,z),e 3 (x, y,z) show respectively there aren't RP the error, the conversion craft error and the metal of course where the prototypes makes, e(x,y,z) =(x, y,z)+e 3 (x,y, z) (4) The present question is, set up proper g (x, y, z),make Δ d (x, y, z) can disappear to and smaller than range that a certain error allows δ quickly , namely satisfied: <δ of Δ d (x, y, z) (5) G (x, y, z) embodies us to the whole understanding of deforming the course, it must real-time reflection products out of shape with CAD model out of shape coupling relation. And will change with the changes of the border condition out of shape and material parameter . Because the whole course is that more than one variable, complicated three-dimension input more close the control system of the ring non-linearly, perhaps there is a coupling relation between each variable, so, influence g (x, y,z) factor the a lot of,very it it is difficult to be describe with unified mathematics formula, so, the author puts forward the method to use neural network, train g (x, y,z),make Δ d (x, y,z) reach require. Utilize the neural network to have advantage taught oneself to practise, can reduce the error and feedback the demand for the craft data of the question greatly , and benefit systematic expansion. And because close correcting function to the error of system of ring , may cause systematic unstability . Adopt neural self-adaptation of network, learning method, can raise system stupid and getting wonderful. 6 conclusions RP technology is a fast-developing new developing manufacturing technology, RP, and RT integrated system that technology combine together to make functional main method of part with RP technology nowadays, the precision of raising this fast flexible system is nowadays urgent problem that is solved . This text has analysed that influences the factor of the precision of the products in this flexible manufacturing system, have proposed analysing the precision at stage of three main shaping with the non-linear finite element, adopt pattern-recognition theory, error theory, neural network method to deal with the error and feedback the problem, carry on error compensate revise and prediction of machining accuracy , improve final method of product quality. Selected from " the electromechanical project " 快速模具集成系統(tǒng)精度保證體系研究 摘要: 介紹了利用RP技術(shù)的快速性和鑄造工藝的成熟性制造功能性產(chǎn)品的CAE系統(tǒng)，分析了影響產(chǎn)品精度的因素，提出了用非線性有限元分析三個(gè)主要成型階段的精度，采用模式識(shí)別理論、誤差理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法處理誤差反饋問(wèn)題，進(jìn)行誤差補(bǔ)償修正和加工精度的預(yù)報(bào)，提高最終產(chǎn)品質(zhì)量的方法。 關(guān)鍵詞：CAE；RT;反饋 1　前 言 　　快速原型技術(shù)（Rapid Prototyping & Manufacturing,簡(jiǎn)稱RP或RPM）是指在計(jì)算機(jī)控制與管理下，由零件CAD模型直接驅(qū)動(dòng)，采用材料精確堆積復(fù)雜三維實(shí)體的原型或零件制造技術(shù)，是一種基于離散/堆積成型原理的新型制造方法。 　　快速成型技術(shù)已經(jīng)能非常成功地制作包括樹(shù)脂、塑料、紙類(lèi)、石蠟、陶瓷等材料的原型，但往往不能作為功能性零件，只能在有限的場(chǎng)合用來(lái)替代真正的金屬和其它類(lèi)型功能零件做功能實(shí)驗(yàn)。隨著需求的增加和技術(shù)的不斷發(fā)展，快速原型技術(shù)正向快速原型/零件制造的方向發(fā)展。 　　利用RP技術(shù)成型功能零件尤其是金屬零件的一種主要方法是轉(zhuǎn)換技術(shù)，稱為快速模具（RT，Rapid tooling）技術(shù)。由于傳統(tǒng)模具制作過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高，往往成為設(shè)計(jì)和制造的瓶頸，因此應(yīng)用RP技術(shù)制造快速經(jīng)濟(jì)模具成為RP技術(shù)發(fā)展的主要推動(dòng)力之一。Paul[1]認(rèn)為從RP到RT是快速成型技術(shù)發(fā)展的第二次飛躍。 　　制造和成型的最終目的是要提供滿足要求的產(chǎn)品和服務(wù)。RP技術(shù)以其諸多優(yōu)越性而成為制造業(yè)的前沿技術(shù)，但因?yàn)椴牧系木窒扌灾萍s了其更廣泛的應(yīng)用；傳統(tǒng)技術(shù)如鑄造、鍛壓等經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，已相對(duì)成熟，但不能適應(yīng)信息時(shí)代的快速柔性要求，在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，必須將快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)成型技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)敏捷化制造。 2　RP與RT系統(tǒng)集成 　　新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中成本最高、工時(shí)最長(zhǎng)的階段就是制造所涉及的物理模型，即原型制造過(guò)程。RP技術(shù)主要用于零件設(shè)計(jì)的快速檢驗(yàn)以及各種模型的快速制造。其基本原理和成型過(guò)程是：先由CAD軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維曲面實(shí)體模型，即電子模型；然后根據(jù)工藝要求，將其按一定厚度進(jìn)行分層，把原來(lái)的三維電子模型變成二維平面信息（截面信息）；再將分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，加入加工參數(shù)，生成數(shù)控代碼；在計(jì)算機(jī)控制下，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式有序地連續(xù)加工出每個(gè)薄層并使它們自動(dòng)粘接而成型。 　　RT就是用各種方法把RP原型轉(zhuǎn)換成工模具的技術(shù)。其中一個(gè)方法是將原型轉(zhuǎn)換成陶瓷型，再利用鑄造的方法轉(zhuǎn)換成金屬型。利用RP原型與RT技術(shù)集成的制造精密鑄造模具方法適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)向著多品種、變批量發(fā)展的要求，被稱為“柔性工具”方法[5],其工藝路線. 3 集成系統(tǒng)制造功能性產(chǎn)品的精度分析 　　從CAD模型到快速原型到產(chǎn)品的過(guò)程可以看出，最終產(chǎn)品的精度是由每個(gè)階段的制造誤差決定的。 (1)CAD建模過(guò)程中，由于建模軟件的局限性，對(duì)于復(fù)雜的曲面常常不能精確地加以描述； 　　(2)STL文件的劃分過(guò)程中，由于STL文件格式對(duì)幾何造型過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤不敏感，這些錯(cuò)誤通過(guò)STL文件帶入到RP造型工藝中，有的將嚴(yán)重影響RP工藝的造型過(guò)程[3，4]。而且，STL文件用平面三角形面片來(lái)逼近空間的任意表面，因而只能近似地表示零件在CAD系統(tǒng)中的幾何特征[3]。 　　(3)RP工藝是通過(guò)材料的堆積來(lái)生成物體原型，許多工藝過(guò)程還伴隨著材料的相變，如FDM和SLA工藝。所以，RP成型過(guò)程不只是一個(gè)材料的機(jī)械堆積過(guò)程，還是一個(gè)高度耦合、非線性的熱力學(xué)過(guò)程。這一過(guò)程的精度影響因素有：材料參數(shù)、激光功率、分層厚度、掃描路徑等。 　　(4)轉(zhuǎn)換工藝中的精度損失取決于轉(zhuǎn)換工藝所使用的材料、轉(zhuǎn)換方法等。 　　(5)金屬澆注過(guò)程是整個(gè)工藝過(guò)程中精度損失最大的階段。通常，前幾個(gè)階段的誤差在10×10-2mm數(shù)量級(jí)，而金屬凝固過(guò)程的尺寸變化在幾個(gè)甚至十幾個(gè)毫米數(shù)量級(jí)，因此，最終產(chǎn)品精度的提高很大程度上取決于這個(gè)階段。影響其精度的因素有：材料性質(zhì)，如材料密度、彈性模量、導(dǎo)熱率、比熱、線膨脹系數(shù)等，尤其是金屬的高溫?zé)嵛镄詤?shù)，金屬與型腔之間的傳熱特征，澆、冒口的位置等。 4 集成系統(tǒng)產(chǎn)品精度保證體系 　　實(shí)際生產(chǎn)中，常常采用試錯(cuò)法來(lái)保證最終產(chǎn)品的精度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)降低成本、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、過(guò)程可控性的要求，有必要采用計(jì)算機(jī)集成制造方法，對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬仿真研究。CAE（Computer Aided Engineering,計(jì)算機(jī)輔助工程）包括靈捷制造、柔性制造、同時(shí)工程，虛擬制造等。引進(jìn)CAE技術(shù)，可以把工藝路線重新繪制。如果把中間過(guò)程看作“黑匣子”，則由CAD模型到產(chǎn)品的工藝路線；此過(guò)程相應(yīng)的快速、多回路誤差控制與反饋系統(tǒng)。 5　誤差反饋系統(tǒng)研究 　　在此CAE系統(tǒng)中，誤差存在于每一階段。 　　在CAD造型、劃分STL文件的過(guò)程中，精度的丟失是由于造型軟件的局限性，提高軟件的質(zhì)量，可以降低誤差。 　　在RP原型制造階段、轉(zhuǎn)換工藝階段和金屬澆注階段，涉及熱、力耦合問(wèn)題，引用非線性有限元方法，在三維笛卡爾坐標(biāo)下，根據(jù)能量守恒原理，可以得出： ???????????????? (1) 再將溫度引起的熱應(yīng)力和外力（如邊界條件）之和作為力載荷施加到物體，求得總變形量。得出每一階段的誤差之后，可以建立誤差反饋系統(tǒng)。誤差反饋系統(tǒng)屬閉環(huán)控制系統(tǒng)。它的一個(gè)主要內(nèi)容是變形傳遞函數(shù)的研究。在三維笛卡爾坐標(biāo)下，由計(jì)算得到的變形前和變形后的誤差可以表示為： e(x,y,z)=p理想(x,y,z)-p實(shí)際(x,y,z)??????????????? (2) 如果用Δd（x,y,z）表示實(shí)際整體形狀的變化矩陣，g(x,y,z)表示控制矩陣，則整個(gè)過(guò)程的反饋控制可以描述為： Δd（x,y,z）=g(x,y,z) e (x,y,z)?????????????????(3) e(x,y,z)是每個(gè)過(guò)程的代數(shù)和，即，如果不考慮CAD造型過(guò)程的誤差，且e1(x,y,z)，e2(x,y,z)，e3(x,y,z)分別表示RP原型制造的誤差、轉(zhuǎn)換工藝過(guò)程的誤差和金屬澆注過(guò)程的變形量，則 e(x,y,z)=e1(x,y,z)+e2(x,y,z)+e3(x,y,z)?????????????(4) 現(xiàn)在的問(wèn)題就是，設(shè)置適當(dāng)?shù)膅(x,y,z)，使Δd（x,y,z）能夠很快地收斂到小于某個(gè)誤差允許的范圍δ，即滿足： Δd（x,y,z）＜δ??????????????????????? (5) 　　g(x,y,z)體現(xiàn)出我們對(duì)整個(gè)變形過(guò)程的理解，它必須實(shí)時(shí)的反映產(chǎn)品變形和CAD模型變形的耦合關(guān)系。而且還要隨變形邊界條件和材料參數(shù)的變化而變化。 　　由于整個(gè)過(guò)程是一個(gè)多變量、多輸入的復(fù)雜三維非線性閉環(huán)控制系統(tǒng)，各個(gè)變量之間可能存在耦合關(guān)系，因此，影響g(x,y,z)的因素很多，很難用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)公式描述，因此，作者提出應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，訓(xùn)練g(x,y,z)，使Δd（x,y,z）達(dá)到要求。 　 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)，可以大大減少誤差反饋問(wèn)題對(duì)工藝數(shù)據(jù)的需求，并且便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。而且由于閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)誤差的校正作用，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)方法，可以提高系統(tǒng)的魯棒性。 6　結(jié)論 　　RP技術(shù)是一個(gè)正在快速發(fā)展的新興制造技術(shù)，RP和RT技術(shù)相結(jié)合的集成系統(tǒng)是當(dāng)今利用RP技術(shù)制造功能性零件的主要方法，提高此快速柔性系統(tǒng)的精度是當(dāng)今急迫解決的問(wèn)題。本文分析了影響此柔性制造系統(tǒng)中產(chǎn)品精度的因素，提出了用非線性有限元分析三個(gè)主要成型階段的精度，采用模式識(shí)別理論、誤差理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法處理誤差反饋問(wèn)題，進(jìn)行誤差補(bǔ)償修正和加工精度的預(yù)報(bào)，提高最終產(chǎn)品質(zhì)量的方法。 選自《機(jī)電工程》 9