模具沖壓開題報告

鏈板連續(xù)模及送料機構(gòu)設(shè)計開題報告班級：機械0804學號：2008010106姓名：李楠指導(dǎo)教師：嚴樂一、綜述1.1多工位級進模的研究現(xiàn)狀多工位級進模是在普通級進模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具，是技術(shù)密集型模具的重要代表，是沖模發(fā)展方向之一。這種模具除進行沖孔落料工作外，還可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特點和成形性質(zhì)，完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等成形工序，甚至還可以在模具中完成裝配工序。沖壓時，將帶料或條料由模具入口端送進后，在嚴格控制步距精度的條件下，按照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖裁或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級進模的正常工作，模具必須具有高精度的導(dǎo)向和準確的定距系統(tǒng)，配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以多工位級進模與普通沖模相比要復(fù)雜，具有如下特點：（1）在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。（2）由于在級進模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的“最小壁厚”問題，設(shè)計時還可根據(jù)模具強度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。（3）多工位級進模通常具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向（除模架導(dǎo)向精度要求高外，還必須對細小凸模實施內(nèi)導(dǎo)向保護）和準確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。（4）多工位級進模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產(chǎn)效率。目前，世界上最先進的多工位級進模工位數(shù)多達50多個，沖壓速度達1000次／分以上。（5）多工位級進模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便，可靠。所以模具工作零件選材必須好（常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等材料），必須應(yīng)用慢走絲線切割加工、成型磨削、坐標鏜、坐標磨等先進加工方法制造模具。（6）多工位級進模主要用于沖制厚度較薄（一般不超過2mm）、產(chǎn)量大，形狀復(fù)雜、精度要求較高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件，精度可達IT10級。1.2多工位級進模的發(fā)展趨勢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(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進步的投資力度，一些國內(nèi)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等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldf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(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進步的投資力度，一些國內(nèi)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等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow等CAE軟件，并成功應(yīng)用于多工位級進模的設(shè)計中。

目前，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(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國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軟件等。

而多工位級進模技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。專家認為，未來多工位級進模具制造技術(shù)有以下幾大發(fā)展趨勢：

(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)

模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。

(2)高速銑削加工

國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。

(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)

高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。

(4)電火花銑削加工

電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。

(5)提高模具標準化程度

我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。

(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)

選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。

(7)模具研磨拋光將自動化、智能化

模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。

(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展

這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。1.3級進模對中壓設(shè)備的要求我國生產(chǎn)的大部分100噸以下的中小型機械壓力機，幾十年來結(jié)構(gòu)上沒有大的變化。多數(shù)采用轉(zhuǎn)鍵或撥銷式剮性離合器，偏心凸輪式皮帶動器，不僅機床噪聲大，震動大，而且不能實現(xiàn)滑塊的寸瑣行程和瞬時緊急制動?；瑝K導(dǎo)向精度偏低，對側(cè)向力承受能力差，行程多數(shù)也不可調(diào)節(jié)。這對于用級進模生產(chǎn)是不夠理想的。主要體現(xiàn)在下幾個方面：(1)級進模不可避免地存在著不同程度的側(cè)向力和壓力中心的偏移，因此不僅希望壓力機精度好，剛強，而且滑塊要能長期承受較大的側(cè)向力。(2)級進模在連續(xù)生產(chǎn)中，為了避免因零件材料朱送到位，或發(fā)生較大的位置偏移，以及模具的局部故障等造成不正常沖壓時的模具損壞，一般希望在模具上設(shè)置有自動保護及安全檢測裝置。一旦出現(xiàn)上述各類故障，機床能在極短暫的一瞬問(通常在l00～200毫秒)停止運動。這要求壓力機具有急停功能。以圖1所示為例，當條料沒有送到正確的位置時，測桿便不能進入條料上已沖出的孔內(nèi)。于是測桿被條料頂住，克服上面彈簧的壓力而上移，利用其頂端斜面，迅速地推動微型開關(guān)而接通電路，從而對壓力機控制箱給出一個要求緊急停止的電信號。對于每分鐘速度為100沖次左右的壓力機，只要檢測桿部分精度可靠，參數(shù)合適，便完全可以在該沖次之內(nèi)，即模具閉合之前，使滑塊停止。類似的送料步距失誤檢測結(jié)構(gòu)還有電接觸式等幾種，在引進的模具上常見，都屬于比較成熟的結(jié)構(gòu)，技術(shù)上一般沒有什么困難。有些復(fù)雜的級進模，往往還同時裝有幾種檢測裝置，包括凸模損壞等各種不正常情況的檢測，以保護模具。(3)級進摸生產(chǎn)均需配備自動送料器，對于厚料，還要有相應(yīng)的開卷、校平機。但我國目前的機械壓力機，大多不進行這項配套[13]。若想選擇精度好，可靠性高，價格又適宜的送料器，則更是一件不易之事。根據(jù)我們的體會，若配上好的自動送料器，同樣一副模具的刃磨壽命可提高3～10倍。(4)現(xiàn)在多數(shù)壓力機行程偏大，且不可調(diào)節(jié)。這對級進模非常不利。級進模固其本身結(jié)構(gòu)上的需要，通常希望在沖壓時導(dǎo)柱、導(dǎo)套不分離，以保證安全。對于行程次數(shù)在200次/分以下的壓力機一般要求50～80mm的行程，最好還可以根據(jù)模具要求進行調(diào)節(jié)。目前國產(chǎn)的壓力機產(chǎn)品中，能滿足這一要求的品種還不多。一些新研制的高沖次的機床又行程過小，有的僅30mm。1.4級進模結(jié)構(gòu)對模具加工設(shè)備的要求級進模由于加工精度要求較高國外大都采用坐標磨床，慢走絲線切割機床等加工,國內(nèi)大多數(shù)廠家并不具備這些先進的高精度加工及檢測設(shè)各[14]。在這樣情況下，我們認為，一方面要呼吁有廠家積極研制生產(chǎn)精度較高、適用(不終是最先進的)、價格適中的坐標磨床，模具磨床等精密加工機床，另一方面，模具的設(shè)計、制造者應(yīng)立足于現(xiàn)有普通設(shè)備條件，積極實行生產(chǎn)匝芑概念上的轉(zhuǎn)變，努力發(fā)展級進模生產(chǎn)。在目前的階段，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)注意加工工藝性方面的選擇。凸模形式的選擇比較簡單，通?？梢员M量采用直通形式，避免根部用凸緣固定，這樣有利于采用線切割方式加工，便于用投影儀檢查精度。必要時還可以用工具磨進行精密修磨。對于凹模，這個問題較為復(fù)雜。在通常的設(shè)計規(guī)范上，級進模的凹模結(jié)構(gòu)類型可分為整體式、鑲套式、分段拼合式、綜合拼合式等多種。從高精度等結(jié)構(gòu)先進性角度來看，分段或綜合拼合式自然具有無可爭辨的優(yōu)越性。但此類凹模要能夠成功并發(fā)揮其優(yōu)越性，有一基本條件便是必須要用坐標磨床或高精度成型磨削工藝進行加工。二、研究內(nèi)容2.1.工藝方案的確定該零件包括落料，沖孔兩個基本工序，可以有以下三種方案：（1）先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。（2）：落料一沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。（3）：沖孔一落料級進沖壓，采用級進模生產(chǎn)。上述三個方案中，方案1模具結(jié)構(gòu)簡單，需要兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量。方案2需要一副模具，沖壓件的形狀精度和尺寸精度易于保證，且生產(chǎn)效率高，模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案3需要一副模具，生產(chǎn)率高，但沖制的制件精度較復(fù)合模沖制的制件精度低。在級進模中為給條料定位需要設(shè)置導(dǎo)正銷，故其模具結(jié)構(gòu)較復(fù)合模復(fù)雜。通過上述方案分析、比較，考慮到成本。生產(chǎn)批量問題，宜采用方案3。2.2必要的工藝計算（1）排樣設(shè)計，直排的方法可以提高材料的利用率，需計算條料寬度B，步距S，還要考慮材料的利用率。（2）計算凹凸模刃口尺寸，查表得間隙值Z，查凹凸模制造公差，校核Zmax，查表得磨損系數(shù)。2.3沖裁力和壓力中心的計算落料力F，沖孔力F，沖孔是的推件力F，查表推件力的系數(shù)K，總沖壓力F，為了保證沖壓力足夠，一般沖裁壓力機噸位應(yīng)比計算的沖壓力大30%左右。2.4.模具總體設(shè)計根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩道工序，可采用級進模。因是小批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從前往后送料。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。采用采用中間導(dǎo)柱模架。采用活動擋料銷定位。2.5凸模材料及熱處理模具刃口要有高耐磨，高硬度與適當?shù)捻g性。本模具的凸模形狀簡單，凸模熱處理硬度為58~62HRC。③凸模強度，剛度的校核一般情況下凸模不用校核，只有當板料很厚，強度很大，凸模很小，細長比大時才進行校核。其目的是檢查其凸模的危險斷面尺寸和自由長度是否滿足要求，以防凸模縱向失穩(wěn)和折斷。該模具凸模不是細長桿，故無需校核。（3）卸料裝置的設(shè)計設(shè)計卸料裝置的目的是沖裁狗將卡在凸模外，凹模內(nèi)的工件或廢料卸掉，保證下次沖裁的順利進行。一般有彈性卸料裝置，剛性卸料裝置和廢料切刀三種形式。該模具選用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置由卸料板，彈性元件，卸料螺釘?shù)冉M成，裝于上模。彈性卸料板孔與凸模的單邊間隙?。?.1~02）t，在自由狀態(tài)下彈性卸料板應(yīng)高出凹模刃口面0.5~1mm，其外形尺寸一般等于或大于凹模尺寸。2.6沖壓設(shè)備的選擇根據(jù)工藝要求和零件尺寸規(guī)格選擇合適的壓力機。三、實現(xiàn)方法及預(yù)期目標通過斜楔與壓力機的連接，壓力機的上下運動帶動斜楔的上下運動，然后斜楔使?jié)L軸左右做往復(fù)運動，帶動滑塊的往復(fù)運動?；瑝K上的爪夾帶動料板前進，后面的另一個爪夾則固定住，起到防止料板往回運動的作用。滾軸靠固定的彈簧帶回，當斜楔向上運動時，彈簧將滾軸帶回至原位置。如此往復(fù)形成沖壓的連續(xù)性。四、進度安排1-2周：查閱相關(guān)資料。3-4周：提交開題報告。5周：制定設(shè)計方案。6-8周：模具設(shè)計。裝配圖繪制。9-11周:送料機構(gòu)設(shè)計。裝配圖的繪制。12周：零件圖繪制。13-14周：撰寫設(shè)計說明書。15-16周：提交、修