1734_吊耳加強(qiáng)板零件沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)
1734_吊耳加強(qiáng)板零件沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì),加強(qiáng),零件,沖壓,工藝,沖模,設(shè)計(jì)
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1目 錄1. 前言1.1 機(jī)械與模具制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位21.2 當(dāng)前國(guó)際模具發(fā)展現(xiàn)狀及其特點(diǎn)21.3 我國(guó)模具發(fā)展現(xiàn)狀及其特點(diǎn)31.4 沖壓的基本工序及模具41.5 吊耳加強(qiáng)板零件的簡(jiǎn)單介紹52.吊耳加強(qiáng)板沖壓工藝分析2.1 零件結(jié)構(gòu)的分析62.2 沖裁件的精度與粗糙度62.3 沖裁件的材料62.4 確定工藝方案63. 沖裁模的設(shè)計(jì) 3.1 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.2 零件工藝計(jì)算83.3 沖裁力與沖裁壓力中心的計(jì)算103.4 刃口的計(jì)算123.5 模具零部件結(jié)構(gòu)的確定123.6 壓力機(jī)的校核143.7 沖裁模裝配圖163.8 沖裁模零件圖174 冷沖模零件的制造工藝4.1 傳統(tǒng)模具制造向現(xiàn)代模具制造的過(guò)渡194.2 沖模零件的加工工藝205.結(jié)論216.參考文獻(xiàn)227.致謝23南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文21 前言1.1 機(jī)械與模具制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位利用模具成型零件，是一種少切削、無(wú)切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率、保證零件質(zhì)量、節(jié)約材料、降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，模具在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門(mén)，如機(jī)械、電子、輕工、交通和國(guó)防工業(yè)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。例如：70以上的汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表零件，80以上的塑料制品，70以上的日用五金及耐用消費(fèi)品零件，都采用模具來(lái)生產(chǎn)。由此可見(jiàn)，利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對(duì)于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng)，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都具有決定性意義。因此德國(guó)把模具稱(chēng)為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關(guān)鍵工業(yè)”；美國(guó)把模具稱(chēng)為“美國(guó)工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估其力量的工業(yè)”；日本把模具說(shuō)成是“促進(jìn)社會(huì)富裕繁榮的動(dòng)力”，把模具工業(yè)視為“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”。我國(guó)將模具工業(yè)視為整個(gè)制造業(yè)的“加速器”。從另一方面來(lái)看，機(jī)床、刀具工業(yè)素有“工業(yè)之母”之稱(chēng)，在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中都占有非常重要的地位。由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個(gè)工業(yè)部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過(guò)機(jī)床、刀具工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說(shuō)明了在國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過(guò)程中，在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)世界市場(chǎng)進(jìn)行激烈爭(zhēng)奪的過(guò)程中，愈來(lái)愈多的國(guó)家采用模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯地成為技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和國(guó)力發(fā)展的關(guān)鍵。從我國(guó)的情況來(lái)看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不出來(lái)，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消耗指標(biāo)高，材料消耗量大，這都與我國(guó)模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒(méi)有一個(gè)強(qiáng)大的、先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。因此，要使國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)獲得高速發(fā)展，盡快縮短和發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化步伐，惟一的出路就是必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，從而充分發(fā)揮模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。1.2 當(dāng)前國(guó)際模具發(fā)展現(xiàn)狀及其特點(diǎn)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整一些模具制造逐漸向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)正成為世界模具大國(guó)。近年來(lái)，外資對(duì)我國(guó)模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。日本的模具產(chǎn)能約占全球的 40%，居世界第一位，每年向國(guó)外出口大量模具?，F(xiàn)在模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國(guó)及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有 70%以上是非核心技術(shù)人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術(shù)含量不高的模具轉(zhuǎn)向人力成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國(guó)生產(chǎn)技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。其次是日本使用模具的主要企業(yè)有加快向國(guó)外轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，這使日本本國(guó)模具使用量減少。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢(shì)，但是美國(guó)模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國(guó)主要世界上主要的制造大國(guó)之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)。德國(guó)擁有世界領(lǐng)先的汽車(chē)、船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國(guó)模具在世界上具有較為重要的地位。由于德國(guó)將將技術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國(guó)之本，預(yù)計(jì)未來(lái)德國(guó)不會(huì)放棄模具制造領(lǐng)域，相反會(huì)加強(qiáng)技術(shù)含量較高的模具的研究和開(kāi)發(fā)。1.3 我國(guó)模具發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)政府對(duì)模具工業(yè)和模具技術(shù)發(fā)展非常重視，特別是在改革開(kāi)放以來(lái)，充分肯定了模具工業(yè)和技術(shù)在制造業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要基礎(chǔ)地位。 1984 年成立了中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)（由原機(jī)械工業(yè)部主管） ，并在六五、七五計(jì)劃中專(zhuān)項(xiàng)支持，八五科技開(kāi)發(fā)計(jì)劃中，先進(jìn)制造技術(shù)列在第一位，而模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)又列在先進(jìn)制造技術(shù)的第一位。在此期間，國(guó)家投入數(shù)千萬(wàn)元的研發(fā)費(fèi)用（加上地方和企業(yè)自籌，研發(fā)經(jīng)費(fèi)超過(guò) 1 億元） ，形成近百項(xiàng)技術(shù)成果，大大縮短了我國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距。模具制造在制造業(yè)中的重要性逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，也引起各級(jí)政府領(lǐng)導(dǎo)的重視。國(guó)家采取了扶持政策。一些地方政府也從各方面大力扶持。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)模具工業(yè)還有較大差距，主要是：我國(guó)還處于全球產(chǎn)業(yè)鏈分工的中低端，產(chǎn)品處于中低檔；模具也是如此。在組織模具開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)方面，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用并行工程和項(xiàng)目管理等技術(shù)和管理方法，加強(qiáng)了對(duì)工作流的控制，縮短了模具開(kāi)發(fā)周期，保證了質(zhì)量；在專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方面，發(fā)達(dá)國(guó)家更加普遍。專(zhuān)業(yè)化分工是提高生產(chǎn)效率，縮短模具設(shè)計(jì)制造周期和保證產(chǎn)品質(zhì)量的必然發(fā)展趨勢(shì)，它有利于突出自己的核心業(yè)務(wù)，南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4有利于積累產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)管理及服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，以在短期內(nèi)提供高質(zhì)量、低成本模具；在高新技術(shù)的應(yīng)用方面，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)各種高新技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，更加深入，水平也較高，包括數(shù)字化模具技術(shù)（三維設(shè)計(jì)、可制造性設(shè)計(jì)（DFM） 、CAPP、CAM、CAT） 、成形過(guò)程模擬（CAE）技術(shù)、高速加工技術(shù)、自動(dòng)化加工技術(shù)、新材料成形技術(shù)、表面處理技術(shù)、新型（多功能復(fù)合）模具技術(shù)、信息化管理技術(shù)等等。高新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用使得模具的設(shè)計(jì)制造水平達(dá)到空前的高度。在新技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新方面，包括成形方法的創(chuàng)新，成形品質(zhì)改善的創(chuàng)新，新材料成形技術(shù)的創(chuàng)新等，我國(guó)還沒(méi)有掌握主動(dòng)權(quán)，基本上是在跟蹤發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程?？傮w上，我們與發(fā)達(dá)國(guó)家還有 1015 年的差距，我們?nèi)砸l(fā)奮圖強(qiáng)，加油追趕，以實(shí)現(xiàn)模具強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)想。1.4 沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類(lèi)繁多，各類(lèi)零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類(lèi)工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱(chēng)為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級(jí)進(jìn)沖壓在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級(jí)進(jìn)在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文5模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類(lèi)型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。1.5 吊耳加強(qiáng)板零件的簡(jiǎn)單介紹圖所示為某車(chē)型上的吊耳加強(qiáng)板零件，材料為鋼，料厚。該零件為一淺的無(wú)凸緣拉伸件。其拉伸高度僅，基本與圓弧重合，其拉伸高度無(wú)特別要求。零件中間有一個(gè) 的圓孔，其精度要求不48.0算高，直接沖壓即能夠滿足要求。該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)不多，決定用通用的曲柄壓力機(jī)加工，其沖壓工藝為：落料、沖孔拉伸成形。設(shè)計(jì)要求:設(shè)計(jì)該零件的沖裁模 沖壓件圖如下圖所示（a） （b） 圖1 吊耳加強(qiáng)板零件圖沖壓技術(shù)要求:1. 材料:35 號(hào)鋼南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文62. 材料厚度:2mm3. 生產(chǎn)批量:中批量4. 未注公差:按 IT14 級(jí)確定.2 吊耳加強(qiáng)板沖壓工藝性分析2.1 沖壓工藝分析該零件材料為 35 號(hào)鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形狀對(duì)稱(chēng),沖孔的孔尺寸為已知沖孔時(shí),因受凸模強(qiáng)度的限制,孔的尺寸不應(yīng)太小.沖孔的最小尺寸取480決于材料性能,凸模的強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)等.很明顯，此孔尺寸不小，滿足工藝性能要求。 由于該零件的拉伸高度較小，因此，只需一次拉伸即可成形。為保證拉伸件直壁部分與孔的相對(duì)位置關(guān)系，拉伸工藝中將以中間的 的孔定位，配48.0以外形上的直邊的角向定位進(jìn)行拉伸。同時(shí)，中間 4.孔的精度要求并不太高，且拉伸件的直壁部分較短，拉伸成形時(shí)直壁部分的變形不會(huì)對(duì)中間孔的尺寸產(chǎn)生任何影響。故在落料、沖孔工序可直接將孔沖到尺寸且后續(xù)也不需增加孔的修正工序。2.2 沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于 IT14 級(jí),一般落料公差等級(jí)最好低于 IT10 級(jí),沖孔件公差等級(jí)最好低于 IT9 級(jí),由表 3-5 可得落料公差,沖孔公差分別為 0.40,0.08.而沖件落料公差,最高精度沖孔公差分別為 0.5,0.15 而沖件孔中心距最高精度公差為0.4,因此可用于一般精度的沖裁,普通沖裁可以達(dá)到要求.由于沖裁件沒(méi)有斷面粗糙度的要求,不必考慮.2.3 沖裁件的材料45 號(hào)鋼,抗剪強(qiáng)度 =400520P,斷后伸長(zhǎng)率 16%,此材料具有良好的塑性,沖裁性較好,可以沖裁加工.2.4 確定工藝方案零件為一落料沖孔件，可提出的加工方案如下：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文7方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀較簡(jiǎn)單，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正，模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜。所以，比較三個(gè)方案欲采用方案二生產(chǎn)?，F(xiàn)對(duì)復(fù)合模中凸凹模壁厚進(jìn)行校核，當(dāng)材料厚度為 2mm 時(shí)，可查得凸凹模最小壁厚為 4.9mm，現(xiàn)零件上的孔邊距為19.94mm，滿足沖裁件最小孔邊距 要求，所以可以采用復(fù)合模生產(chǎn)，minl35.1t即采用方案二。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文83.沖裁模的設(shè)計(jì)3.1 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 模具類(lèi)型根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用落料沖孔復(fù)合沖裁模.3.1.2 操作與定位方式零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較大，保證孔的精度及較好的定位，為了提高材料利用率采用固定擋料銷(xiāo)。3.1.3 卸料與出件方式考慮零件尺寸較大，厚度不大，采用彈性卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。3.1.4 模架類(lèi)型及精度由于零件材料不厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架，方便橫向縱向送料，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用級(jí)模架精度。3.2零件工藝計(jì)算對(duì)于非圓形的拉伸件，其坯料展開(kāi)的計(jì)算一般分兩部分處理。直線部分按彎曲成形處理，R10的圓弧部分按筒形拉伸件處理，交接過(guò)渡部分采取均勻過(guò)渡的原則。故坯料展開(kāi)計(jì)算的方法如下：首先，對(duì)個(gè)圓弧部分的處理。將其按高為，內(nèi)徑為 ，筒底圓角半徑2的筒形拉伸處理，如圖a 所示。其展開(kāi)后毛坯的直徑為: （d +4d h+6.28rd +8r ）1212 （16 +4221+6.28316+83 ）=26.785mm南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文9（a） （b）圖 坯料展開(kāi)工藝計(jì)算圖式中各符號(hào)的意義見(jiàn)圖。圓弧部分展開(kāi)后的半徑差 為：1 = =5.393mm12dD16785.其次，對(duì)段直壁部分進(jìn)行計(jì)算。將其按90彎曲處理，如圖所示。其計(jì)算過(guò)程為：中形層半徑的計(jì)算：2+0.4122.82其中，為彎曲件內(nèi)圓弧半徑，為中性層系數(shù)，按查表可知。所以，圓弧部分的展開(kāi)長(zhǎng)度 為：2圖a。圓弧部分展開(kāi)后的半徑差 為：1L I I = +1= +1=5.427mm2RZ4248.3式中，l 為14 圓弧的展開(kāi)長(zhǎng)度，lz 為彎曲邊的直壁部分的長(zhǎng)度，如圖所示。本例中，由于拉伸高度較短，使得圓弧展開(kāi)和直角彎曲處展開(kāi)輪廓非常接近（圖中的 ），差值僅為0.034（ ）。故在輪廓展開(kāi)時(shí)可1221忽略這個(gè)差值，均按圖所示的零件的外輪廓均勻的向外偏移1.427（圖b中可看到這個(gè)值）。具體展開(kāi)時(shí)，可利用AutoCAD 的“偏移”功能完成。展開(kāi)的毛坯圖如圖中的實(shí)線所示。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10圖 毛坯展開(kāi)圖零件外輪廓， 內(nèi)孔輪廓， 外輪廓nk uk點(diǎn)毛坯內(nèi)、外廓的質(zhì)心，點(diǎn)零件外輪廓質(zhì)心3.3沖裁力與沖裁壓力中心的計(jì)算。3.3.1毛坯展開(kāi)圖的確定毛坯展開(kāi)圖確定以后，即可計(jì)算沖裁力。沖裁力的計(jì)算公式為： .沖其中，為板料厚度（mm）；為沖件材料的抗剪強(qiáng)度（MPa），本例中400520P；為沖裁件的輪廓長(zhǎng)度（mm）。因本例為落料、沖孔復(fù)合，故輪廓長(zhǎng)度為內(nèi)孔與外廓周長(zhǎng)之和。由于該沖件的外輪廓不規(guī)則，若按常規(guī)的手工計(jì)算較復(fù)雜。這里采用了AutoCAD提供的“查詢(xún)”功能可方便的計(jì)算出輪廓長(zhǎng)度。具體方法為，首先將外廓與內(nèi)孔之間的區(qū)域構(gòu)造成一個(gè)“面域”。在構(gòu)造面域之前，最好將面域的邊界輪廓線轉(zhuǎn)化為“多義線”，以方便操作。面域的構(gòu)造可從AutoCAD的“繪圖邊界或面域”菜單進(jìn)入，按其提示構(gòu)造兩個(gè)regions（圖中的外輪廓內(nèi)部的區(qū)域和內(nèi)孔內(nèi)部的區(qū)域）。在構(gòu)造面域之前，最好將面域的邊界輪廓線轉(zhuǎn)化為“多義線”，以便于操作。然后對(duì)這兩個(gè)面域進(jìn)行布爾“差”運(yùn)算，可從菜單“修改”實(shí)體編輯差集”操作進(jìn)行，差運(yùn)算后即可得到內(nèi)、外輪廓間的“面域”；然后，再單擊“工具查詢(xún)質(zhì)量特性”菜單，用鼠標(biāo)選取面域，按回車(chē)，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)應(yīng)面域?qū)ο蟮摹癆utoCAD文本窗口”，顯示出要查詢(xún)項(xiàng)目的相關(guān)信息。如“面南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11積”、“周長(zhǎng)”和“質(zhì)心”等。有關(guān)autocad2000操作可參閱資料2。圖中查詢(xún)的總周長(zhǎng)（內(nèi)、外廓周長(zhǎng)之和）為458.462。3.2.2.沖壓力計(jì)算已知沖裁力基本計(jì)算公式為已知沖裁力基本計(jì)算公式為 KLTF此例中零件的周長(zhǎng)為 458.462mm，材料厚度 2mm，35 鋼的抗剪強(qiáng)度取400520MPa，則沖裁該零件所需沖裁力為 kN)61947(61980.2470.N)5240(458.623.1 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，所以所需卸料力 和推件力 為XFTk)5.38.(k)197(.XFK)1.024764053T N則零件所需得沖壓力為 kN85.k)135.029.1(TXF總初選設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī) J23100。考慮到卸料力等因素的影響，落料、沖孔工序選用1000（100）的沖床加工。3.2.3.壓力中心計(jì)算壓力中心是沖裁力合力的作用點(diǎn)，其與輪廓線的重心重合。故仍然可按以上查詢(xún)信息的方法查詢(xún)質(zhì)心坐標(biāo)，只是這時(shí)所構(gòu)造的面域不同。這是先將毛坯內(nèi)、外輪廓同時(shí)向內(nèi)、外偏移（圖中的雙點(diǎn)劃線）；然后，將這兩對(duì)偏移線中間的區(qū)域構(gòu)造成“面域”，在對(duì)這兩個(gè)面域查詢(xún)其質(zhì)心坐標(biāo)。具體步驟可參閱資料 。3圖中的點(diǎn)便是內(nèi)、外廓的質(zhì)心，其坐標(biāo)值為 1.048。它就是內(nèi)、外廓復(fù)合沖裁的壓力中心。在質(zhì)心坐標(biāo)的查詢(xún)過(guò)程中，為讀數(shù)方便，應(yīng)先將用戶(hù)坐標(biāo)系（UCS）從原點(diǎn)移至沖件上的某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，如圖中的 孔的中心拉伸工序壓力中心的計(jì)算，是假定拉伸模的凸、凹模間隙均勻，且拉伸件各處直壁高度相等為前提條件。這時(shí)，可認(rèn)為拉伸力沿整個(gè)輪廓線均勻分布。故仍按以上介紹的沖裁壓力中心的求解方法進(jìn)行，只是這時(shí)的面域?yàn)閳D所示的零件外輪廓線內(nèi)、外偏移后兩偏移線（圖中未示出）之間的區(qū)域。查詢(xún)后的拉伸壓力中心如圖中的點(diǎn)坐標(biāo)（其值為 1.576mm）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文123.2.4 沖壓設(shè)備的選用根據(jù)沖壓力的大小，選取開(kāi)式可傾壓力機(jī) J23100，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱(chēng)壓力：1000kN滑塊行程：130mm最大閉合高度：400 mm閉合高度調(diào)節(jié)量：100 mm滑塊中心線到床身距離：300mm工作臺(tái)尺寸：580 mm590 mm工作臺(tái)孔尺寸：200 mm340 mm 直徑 250mm模柄孔尺寸： 60 mm80 mm 墊板厚度：100 mm3.4 刃口尺寸計(jì)算由于零件尺寸沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) IT14 精度處理，沖模按 IT11 精度處理。根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法。（1）落料件尺寸的基本計(jì)算公式為 A0maxA)(XD0min0inT TT )( ZZ尺寸 ，可查得凸、凹模最小間隙 Zmin=0.246mm，最大間隙m847.0Zmax=0.360mm，凸凹模制造公差 。即 2.419867.5.62.02.0）（凹D3.4198. ）（凸（2）沖孔基本公式為 0minT)(XdAAini ZT孔 ，查得其凸模制造公差 ，凹模制造公差 ，m48.0R2. m03.A凸、凹模最小間隙 Zmin=0.246mm，最大間隙 Zmax=0.360mm得7.48m).0754.8( 022. 凸d966.03凹南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文133.5 模具零部件結(jié)構(gòu)的確定3.5.1.標(biāo)準(zhǔn)模架的選用標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的計(jì)算公式得，凹模厚度 ，m2584.2.0KbH凹模壁厚 。1)5(C所以，凹模的總長(zhǎng)為 78m)4328.(L凹模的寬度為 1)5.(B模架及其它零部件設(shè)計(jì)以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。模具采用對(duì)角導(dǎo)柱模架，凹模輪廓尺寸為 178mm174mm25mm，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可查得模架規(guī)格為上模座 200mm200mm45mm，下模座200mm200mm50mm，導(dǎo)柱 32mm190mm，35mm190mm 導(dǎo)套30mm105mm43mm。35mm105mm43mm 凹模材料選擇 Cr12MoV上模座厚度 H 上模取 45mm，上模墊板厚度 H 墊取 10mm，固定板厚度 H 固取17.5mm，下模座厚度 H 下模取 50mm，那么，該模具的閉合高度：H 閉=H 上模 H 墊板L 凸模固定板 H 凹模 H 卸料板+H 卸料橡皮+凹模固定板+下模板h2 =（45+10+17.5+25+10+40+17.5+502）mm=213mm式中 h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。校核模具閉合高度 200-240，213 在范圍之內(nèi)，故可以選用。3.5.2.卸料裝置中彈性元件的計(jì)算模具采用彈性卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下：（1）確定橡膠的自由高度 0H工）（H45.30m1)72()1(th作作作由以上兩個(gè)公式，取橡膠自由高度 。40橡膠墊的高徑比在 0.51.5 之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為 0.8540 mm =34mm。3.5.3.其他零部件結(jié)構(gòu)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14（1）.凸凹模固定板凸凹模由凸凹模固定板固定，兩者采用過(guò)渡配合關(guān)系，凸凹模固定板的厚度：根據(jù) H 固=（0.60.8）H 凹，取 H 固=0.7 H 凹，得凸凹模固定板高度=0.725=17.5mm，取凸凹模固定板的尺寸與凹模長(zhǎng)度寬度相同為 178mm174mm，凹凸模固定板要固定在下模板上，采用 4 個(gè)螺釘固定，鉆孔直徑為 5mm，固定板采用 45 號(hào)鋼制造,淬火硬度為 45HRC。（2）凸模固定板凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,厚度為凹模的 0.60.8h,h 為凹模的厚度,這里取 0.7h,即 0.7X25=17.5mm,根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為178mm174mm17.5mm;凸模與凸模固定板的配合為 H7/n6,裝配可通過(guò)個(gè)銷(xiāo)釘定位,4 個(gè)螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角,（4）擋料銷(xiāo)彈性擋料銷(xiāo) 由表 3-32 知,擋料銷(xiāo)高度 h=8,直徑為 5 根據(jù)表 8-3,選取材料為 45鋼,數(shù)量為 3,查標(biāo)準(zhǔn) GB2866.11-81（5）模柄由壓力機(jī)的型號(hào) j23-100.可查得模柄孔的直徑為 60,深度為 80,由裝配要求,模柄與模柄孔配合為 H7/m6 并加銷(xiāo)釘防轉(zhuǎn),模柄長(zhǎng)度比模柄孔深度小 510mm,由于采用彈性卸料，上模座回程時(shí)受力較大，因此選用壓入式模柄較合理。（6）墊板 墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力,以防止模座被擠壓損傷,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度可取310mm,這里設(shè)計(jì)時(shí),由于壓力較大,根據(jù) GB2865.2-81 選取規(guī)格為厚度為178mm174mm10mm，材料選取 35 號(hào)鋼。3.5.4 選擇堅(jiān)固件及定位零件（1）螺釘規(guī)格的選用根據(jù)表 3-36,由凹模板的厚度可選用 M5,在根據(jù)實(shí)際要求,查標(biāo)準(zhǔn)選用 GB 70-85 M5X70,這里要 8 個(gè),凸凹模固定板的螺釘選用 GB 70-85 M5X20,這里要 1 個(gè).根據(jù)表8-3,選取材料為 45 鋼.（2）銷(xiāo)釘規(guī)格的選用 銷(xiāo)釘?shù)墓Q(chēng)直徑可取與螺釘大徑相同或小一個(gè)規(guī)格,因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用 GB 119-南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1585 , 根據(jù)表 8-3,選取材料為 45 鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸為 r2.58。3.6 壓力機(jī)的校核3.6.1 公稱(chēng)壓力 根據(jù)公稱(chēng)壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為 j23-100,它的壓力為 1000752,所以壓力得以校核;3.6.2.滑塊行程 滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度 t=2,凸模沖入凹模的最大深度 2,即 S1=2+12+14=30S=130,所以得以校核.3.6.3.行和次數(shù) 行程次數(shù)為 45/min.因?yàn)樯a(chǎn)批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.3.6.4 工作臺(tái)面的尺寸根據(jù)下模座 LB=200200,且每邊留出 60100,即 L1B1=260X300,而壓力機(jī)的工作臺(tái)面 L2B2=580 mm590 mm,沖壓件和廢料從下模漏出, 漏料尺寸直徑 250mm,而壓力機(jī)的孔尺寸為 200 mm340 mm,故符合要求,得以校核;3.6.5 滑塊模柄孔尺寸 滑塊上模柄孔的直徑為 60,模柄孔深度為 80,而所選的模柄夾持部分直徑為 60,長(zhǎng)度為 70 故符合要求,得以校核;3.6.6 閉合高度 由壓力機(jī)型號(hào)知 Hmax=400 M=100 H1=100Hmin=HmaxM=400-100=300(M 為閉合高度調(diào)節(jié)量/mm,H1 為墊板厚度/mm)由式(1-24):( HmaxH1)-5H( HminH1)+10,得(400100)-5213(290100)+10即 300213200 ,所以所選壓力機(jī)合適,即壓力機(jī)得以校核卸料板:卸料板以彈性卸料,出件是以凸模往下沖即可,因此不用設(shè)計(jì)出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的 0.81 倍,所以卸料板的卸料板在此僅起卸料作用,凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取 0.20.5mm,這里取0.5mm,根據(jù)表 8-3,材料為 Q275。一般卸料板的厚度為 10mm,尺寸取與凹模相同的南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16178mm174mm，卸料板上裝 3 個(gè)彈性擋料銷(xiāo)，一個(gè)卸料螺釘孔，采用 45 號(hào)鋼制造,淬火硬度為 45HRC，卸料板與凸模的間隙取為 0.2（0.2-0.5）mm.如前所述，吊耳加強(qiáng)板的沖壓工藝為：落料、沖孔拉伸成形。圖所示為吊耳加強(qiáng)板落料、沖孔復(fù)合模的結(jié)構(gòu)示意圖。該模具在J23100型的曲柄壓力機(jī)上工作，采用了應(yīng)用廣泛的倒裝式結(jié)構(gòu)，使得沖孔廢料能從下部漏出，方便生產(chǎn)。由于該零件材料較厚，考慮到卸料力較大，為保證工作可靠，上模采用了剛性打料的結(jié)構(gòu)形式。下模仍采用彈性卸料，在卸料板上安裝了三個(gè)彈性擋料銷(xiāo)，用于沖裁條料的定位。由于凸凹模橫截面積較大，故其下部未采用墊板，而是用螺釘直接緊固。凸凹模的定位由凸凹模固定板上的定位銷(xiāo)定位，固定板同時(shí)兼起掛住卸料螺釘19的作用，有利于保證卸料板與下模板的平行度。模架采用兩導(dǎo)柱對(duì)角導(dǎo)向形式，使模具在壓力機(jī)上安裝靈活，可根據(jù)操作者的習(xí)慣橫向或縱向送料。3.7、沖裁模裝配圖模具裝配圖如圖所示。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文173.8、沖裁模具零件圖模具中沖孔凸模、凹模、凸凹模、下模座、零件圖如圖所示。下模座南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18沖孔凸模凹模南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文194.冷沖模零件的制造工藝4.1傳統(tǒng)模具制造向現(xiàn)代模具制造的過(guò)渡傳統(tǒng)模具技術(shù)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣，用仿形加工、成形磨削以及電火花加工方法來(lái)制造模具。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，引發(fā)了一場(chǎng)信息技術(shù)革命，并構(gòu)造了一個(gè)全球范圍的虛擬環(huán)境，極大地縮短了人與人之間的距離。計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，這三者的有機(jī)結(jié)合給現(xiàn)代制造技術(shù)準(zhǔn)備了技術(shù)條件和奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。 現(xiàn)代模具制造是伴隨這些技術(shù)的發(fā)展而提出并得到實(shí)質(zhì)性應(yīng)用。模具制造能夠利用CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)有效地對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，迅速獲得樣本，有利于爭(zhēng)取定單、贏得客戶(hù)，同時(shí)節(jié)省大量的模具試制材料費(fèi)用，減少模具返修率，縮短生產(chǎn)周期，大大降低了模具成本。在此期間，人們還針對(duì)新的技術(shù)環(huán)境進(jìn)行深入探討研究，甚至可以利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在世界范圍內(nèi)組織最精良的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟隊(duì)伍來(lái)完成每個(gè)項(xiàng)目，快速解決各種難題。可見(jiàn)，高新技術(shù)的發(fā)展南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20給模具注入了新的生機(jī)，模具制造現(xiàn)代化正成為國(guó)際模具業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)模具業(yè)也正從傳統(tǒng)模具制造模式向著現(xiàn)代模具制造模式過(guò)渡4.2 沖模零件的加工工藝4.2.1 凸凹模的加工工藝（1)備料。 （2)鍛造。鍛成長(zhǎng)方形的坯料(每件留長(zhǎng)工藝夾頭)。（3)熱處理。退火。（4)銑(刨)削。銑(刨)削六面成長(zhǎng)方形模塊。（5)磨削。磨削上、下兩端面及相鄰兩側(cè)面，用90 角尺測(cè)量相鄰兩面的垂直度。（6）鉗工加工。用平板和劃線盤(pán)按圖劃線，并打樣沖眼；用鉆頭鉆螺紋底孔；用圓柱銷(xiāo)孔的預(yù)孔；用鉆頭鉆擋料銷(xiāo)讓位孔；用鉆頭在中心處鉆穿絲孔等；正、反面孔口倒角；凸凹模用鉆頭孔擴(kuò)，保證刃口高度；攻螺紋；鉸孔。（7)銑削。平口鉗裝夾工件；用的立銑刀銑削型孔至尺寸，保證深度。（8)熱處理。凹模工件淬硬至HRC6064，凸凹模工件淬硬至HRC5862。（9)平磨。磨上、下兩端面及相鄰兩側(cè)面，用90。角尺測(cè)量相鄰兩面的垂直度至圖要求；退磁。（10）線切割。按圖編制線切割程序，切割模型孔成形，留單面研磨余量0.005 mm。（11）鉗工加工。研光線切割面。（12)檢驗(yàn)。復(fù)合沖裁模的裝配應(yīng)選擇凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模部分，后裝上模部分。4.2.2 凹模的加工工藝（1）備料（2）鍛造將毛坯鍛成180mmX175mmX25mm（3）熱處理 退火（4）平磨磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直（5）鉗工劃各型孔,螺孔,銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線加工好凸模,配作沖孔凹模達(dá)要求（6）鉆鉸4X5并攻絲南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文21（7）淬火,回火,保證HRC6064（8）磨厚度及基面見(jiàn)光（9）研光各型孔達(dá)要求（10）檢驗(yàn)4.2.3沖孔凸模的加工工藝（1）備料 58mmX58mmX53mm（2）熱處理退火（3）線切割按圖切割外形,留 0.0050.01 單邊研量（4）銑銑工作尺寸留 0.01（5）鉗工倒角達(dá)要求（6）鉗工拋光達(dá)表面要求（7）熱處理淬火,回火,保證 HRC5862（8）鉗工磨平上下表面達(dá)要求（9）檢驗(yàn)5.結(jié)論設(shè)計(jì)吊耳加強(qiáng)板的沖裁模的過(guò)程，就是把實(shí)際內(nèi)容拿來(lái)操作的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，要對(duì)各個(gè)零件的尺寸和配合，公差精度的計(jì)算，是一個(gè)繁復(fù)的過(guò)程，雖然零件圖比較簡(jiǎn)單，但是設(shè)計(jì)出一個(gè)沖裁模的工藝規(guī)程，還是要花費(fèi)一番功夫的?？傮w來(lái)說(shuō)，在吊耳加強(qiáng)板的沖裁模設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題不多，由于本沖件的拉伸高度不大，且尺寸精度要求也不太高，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和制造前的精心規(guī)劃，在設(shè)計(jì)中充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了工藝計(jì)算，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，為模具的制造打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。該沖件的模具在制造中未經(jīng)太多的調(diào)整，一次性的沖出了合格的零件.南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22參 考 文 獻(xiàn)1.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)，19952.陳為國(guó).吊耳加強(qiáng)板沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì).模具制造，2002.63.王新華，袁聯(lián)富編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20034.羅益旋.沖壓新工藝新技術(shù)及模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 銀聲音像出版社，20045. GB28512875冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文23致謝在此論文撰寫(xiě)過(guò)程中，要特別感謝我的導(dǎo)師陳為國(guó)的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝她的諒解與包容。沒(méi)有陳老師的幫助也就沒(méi)有今天的這篇論文。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂(lè)的。感謝我的班主任陳欣老師，謝謝他在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回?bào)，無(wú)私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)，再次向他表示由衷的感謝。在這四年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝。謝謝我的父母，沒(méi)有他們辛勤的付出也就沒(méi)有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻(xiàn)給你們！本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！吊耳加強(qiáng)板零件沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：陳龍珠 班級(jí)：0881054 指導(dǎo)老師：陳為國(guó)摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，模具成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。本設(shè)計(jì)以吊耳加強(qiáng)板零件沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)的全過(guò)程，通過(guò)審查及工藝分析確定其為單工序模。然后再對(duì)此單工序模進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，在此過(guò)程中，凸凹模的設(shè)計(jì)為一難點(diǎn)，主要的是刃口的計(jì)算及定位方式的選擇問(wèn)題，然后再利用得出的數(shù)據(jù)結(jié)合有關(guān)的參考資料和圖表，對(duì)模具的主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后根據(jù)全部零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用合適的模座和模柄，并選用合適的沖壓設(shè)備，最后，畫(huà)出沖裁模的總裝圖和零件圖，在繪圖過(guò)程中，使用的軟件為Auto CAD。關(guān)鍵詞：沖壓工藝 沖模設(shè)計(jì) 沖裁模 指導(dǎo)老師簽名：Lifting lugs reinforcing plate stamping parts stamping process and designstudents name: chenlongzhu class: 0881054 supervisor： : ChenWeiGuo Abstract: with the development of science and technology and the rapid development of industrial production, stamping processing technology used more widely, die forming has become an important means of modern industrial production. This design to lug reinforcing plate stamping parts stamping process and design process of examining and process analysis, determine the single procedure mode. Then again for a single process modules overall design, in this process, the design of die and punch for a difficulty, main is rigid the calculation and positioning the choice of the ways of problems, then reuse concluded data by combining relevant reference material and graphs, the main parts of mould structure design, according to all parts of the structure design chooses appropriate mould seat and die, and selects the appropriate handle pressing equipment, finally, draw the punch die final assembly figure and parts graph, in a drawing process, USES a software for Auto CAD.Keywords: stamping process mould design punch mouldSignature of supervisor:智能沖壓工藝規(guī)劃系統(tǒng)的研究摘要：本文對(duì)建立一個(gè)智能沖壓工藝設(shè)計(jì)知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。研究該系統(tǒng)的框架，對(duì)模型和知識(shí)推理模式進(jìn)行了介紹。對(duì)有些關(guān)鍵技術(shù)如沖壓工藝的可行性、排樣的最佳算法、智能地帶的布局和內(nèi)力計(jì)算進(jìn)行了研究。該系統(tǒng)可以改善工藝規(guī)劃效率。關(guān)鍵詞： 排樣 KBS 知識(shí)模型 帶狀排樣法1 簡(jiǎn)介沖壓工藝規(guī)劃是沖壓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)核心項(xiàng)目。它是金屬成型應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分，它與生產(chǎn)質(zhì)量、成本、生產(chǎn)率和工具壽命有直接的影響。現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展對(duì)沖壓提出了更高的要求，尤其是在沖壓工藝方面。多年來(lái)，相關(guān)研究已就如何在創(chuàng)新的環(huán)境加強(qiáng)工藝規(guī)劃的集成化和智能化程度進(jìn)行研究。近年來(lái)，通過(guò)生產(chǎn)金屬成形智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、自動(dòng)化技術(shù)，整和了工藝規(guī)劃的原則。智能工藝規(guī)劃方法可以有效地提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。1.對(duì)于冷鍛序列的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種基于 PC 的專(zhuān)家系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于塑性理論和實(shí)際考慮的規(guī)則。在美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)一個(gè)稱(chēng)作 FORMEX 的規(guī)則系統(tǒng)被 Altan 和他的同事們寫(xiě)入多級(jí)冷鍛的工藝規(guī)劃程序語(yǔ)言中。2. 它依靠冷鍛零件各種形狀的廣泛分類(lèi)。3 實(shí)施以知識(shí)為本的冷成形序列設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用設(shè)計(jì)規(guī)則確定建立一個(gè)可行的序列，然后使用有限元分析優(yōu)化這個(gè)序列。一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)被 Cheok 和他的同事精心設(shè)計(jì)出來(lái)。4 在新加坡國(guó)立大學(xué)。一些零件表象技術(shù)、沖壓零件識(shí)別和模具構(gòu)成也存在于這項(xiàng)工作中。在中國(guó)，華中科技大學(xué)的科學(xué)技術(shù)研究者們也開(kāi)發(fā)出了基于知識(shí)系統(tǒng)的用于對(duì)小型金屬件沖壓級(jí)進(jìn)模的程序包。5.使用特點(diǎn)，用戶(hù)可以在3D 立體構(gòu)架下設(shè)計(jì)產(chǎn)品。在手工設(shè)置排樣后，用戶(hù)可以使用交互命令來(lái)開(kāi)發(fā)帶裝布局設(shè)計(jì)。來(lái)自利物浦大學(xué)工業(yè)研究部門(mén)的研究者們也在研究沖壓工藝和沖裁模的專(zhuān)用系統(tǒng)。6.他們的研究集中在分解較小的橋型廢料的形狀編碼和識(shí)別技術(shù)。7在上海沖壓模具和工具技術(shù)研究所的研究者們也開(kāi)發(fā)出了級(jí)進(jìn)模的CAD/CAM 系統(tǒng)。他們研究的該系統(tǒng)依靠特殊的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)描繪工件和模具結(jié)構(gòu)。上述研究的研究工作的目的是為了促進(jìn)金屬成形的發(fā)展。從金屬智能成型的回顧和分析中，使用智能設(shè)計(jì)的理論和方法來(lái)研究沖壓工藝規(guī)劃的步驟。在本文中介紹了應(yīng)用于沖壓工藝規(guī)劃的智能的系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)在處理一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)是種強(qiáng)有力的工具。由專(zhuān)門(mén)知識(shí)構(gòu)成的智能系統(tǒng)可以用一種交互的方式協(xié)助用戶(hù)解決各種各樣的問(wèn)題或疑問(wèn)。8.智能系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它試圖代表人類(lèi)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí), 以一種實(shí)際和有效的途徑提供快捷、方便的知識(shí)。智能系統(tǒng)能夠完成一般需要專(zhuān)家才能完成的任務(wù)。它能自動(dòng)化實(shí)時(shí)利用現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)知識(shí),并解釋它的推理過(guò)程。沖壓工藝規(guī)劃是一個(gè)含有豐富知識(shí)的復(fù)雜設(shè)計(jì)過(guò)程。整合在沖壓工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是至關(guān)重要的。使用智能理論的沖壓工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)被提出來(lái)。對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù),如集成產(chǎn)品知識(shí)建模和戰(zhàn)略規(guī)劃的綜合沖壓成形過(guò)程進(jìn)行了研究。在沖壓設(shè)計(jì)中包括各種各樣的知識(shí)，如專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)、多任務(wù)知識(shí)、非標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)。每一種知識(shí)都需要集成到該系統(tǒng)中。沖壓模具的核心是沖壓工藝。必須考慮到多種因素,如幾何形狀、技術(shù)要求、材料性能、沖壓件的可行性、工作程序安排、模具工具的結(jié)構(gòu)。沖壓工藝規(guī)劃是一種基于專(zhuān)家知識(shí)的創(chuàng)造性程序。智能系統(tǒng)技術(shù)可以改善制定沖壓工藝規(guī)劃的效率。2 系統(tǒng)構(gòu)架和框架智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是建立和應(yīng)用的信息化模型制作。 。該產(chǎn)品信息模型,包括三個(gè)階段：一種基于幾何的模型、一種基于特征的模型、一種基于智能的模型。基于幾何的模型描述零件的幾何拓?fù)湫畔?。由于零件的?shù)據(jù)信息不能被完整的描述、數(shù)據(jù)分離水平太低，幾何模型被特征模型取代。這個(gè)信息模型包括一組幾何實(shí)體。依靠此模型的工程語(yǔ)義模型，許多與設(shè)計(jì)相關(guān)的功能可以被實(shí)現(xiàn)。隨著人工智能的發(fā)展，智能模型開(kāi)始被應(yīng)用。專(zhuān)業(yè)知識(shí)、設(shè)計(jì)過(guò)程的知識(shí),和相關(guān)的知識(shí)都包含在知識(shí)模型中9、10 。智能模型支持表達(dá)和傳遞有用的信息。本文主要概括了一種沖壓工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的定義有效且完整。它幾何了不同模型的優(yōu)點(diǎn)且能滿足幾何設(shè)計(jì)和推理過(guò)程。面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到整合各種各樣的知識(shí)。此集成的知識(shí)系統(tǒng)模型可被共享和用于智能設(shè)計(jì)和產(chǎn)品信息溝通。這個(gè)關(guān)于沖壓模具工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)構(gòu)架已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來(lái)。這個(gè)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括一個(gè)圖形用戶(hù)界面,一個(gè)應(yīng)用程序系統(tǒng)、設(shè)計(jì)資源、知識(shí)工具,混合推理機(jī)制、基礎(chǔ)模型。在這個(gè)構(gòu)架中知識(shí)模型有不同的分類(lèi)。知識(shí)模型從設(shè)計(jì)資源中獲取有用的信息，支持知識(shí)獲取和知識(shí)表達(dá)的程序。這個(gè)模型把有用信息轉(zhuǎn)移到知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)由 CAD 軟件支持。設(shè)計(jì)結(jié)果以 3D 模型、圖畫(huà)和資料庫(kù)的形式保存在知識(shí)庫(kù)中，它對(duì)在知識(shí)庫(kù)中不同零件的知識(shí)傳遞來(lái)說(shuō)非常的重要。3 實(shí)施方法和應(yīng)用3.1 沖壓智能模型的可行性論證 智能系統(tǒng)對(duì)沖壓工件的質(zhì)量、成本、模具壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)基于成熟的智能模型。此模型集成了規(guī)則庫(kù)、零件信息和結(jié)論庫(kù)。系數(shù)根據(jù)知識(shí)規(guī)則推理在知識(shí)庫(kù)得出。沖壓成型可行性可以從信息庫(kù)中零件信息和相關(guān)系數(shù)推出。在設(shè)計(jì)過(guò)程中被新結(jié)論擴(kuò)大的結(jié)果保存在結(jié)論庫(kù)中。模型的智能推理過(guò)程和零件的規(guī)格相比有一定限度范圍的工藝參數(shù)。此規(guī)格包括輸入輸出半徑、孔徑、孔板、孔網(wǎng)、槽、槽網(wǎng)。結(jié)果來(lái)證實(shí)零件的形狀是否符合模具工具加工。智能推理用于自動(dòng)和交互的方式。這樣做的目的是來(lái)研究沖壓該產(chǎn)品的可行性。智能推理的關(guān)鍵是確定基于零件厚度和相關(guān)系數(shù)的加工極限值。圖二所示為產(chǎn)品可行性論證模型的流程圖。知識(shí)規(guī)則和設(shè)計(jì)結(jié)果保存在機(jī)械推理的數(shù)據(jù)庫(kù)中。零件的形狀可以在知識(shí)模型中修改。由知識(shí)模型決定的沖壓工藝規(guī)劃是非常重要的一步，它同時(shí)也提供了選擇一個(gè)單步工序刀具或是復(fù)合工具或是一個(gè)改進(jìn)工具的方法。各種不同領(lǐng)域的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)都被保存在工藝規(guī)劃專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)中。知識(shí)庫(kù)的發(fā)展是基于規(guī)則表達(dá)的共同原則。這一步的目的是集成專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和零件的形狀3.2 基于優(yōu)化算法的智能排樣模型為了達(dá)到較高的材料利用率，空白的知識(shí)模型被建立，保存在知識(shí)庫(kù)中的結(jié)果是其他模塊建立的基礎(chǔ)。在知識(shí)庫(kù)中有四種排樣類(lèi)型： 一排列布局模式 與一排列相對(duì)的模式 兩排列布局模式 與兩排列布局相對(duì)的模式建立這個(gè)知識(shí)模型的目的是改善材料的利用。由知識(shí)庫(kù)提供的限制情況可以由人類(lèi)專(zhuān)家來(lái)選擇。這個(gè)知識(shí)模型控制著整個(gè)排樣的設(shè)計(jì)過(guò)程。圖三所示為平面布局的等級(jí)體系結(jié)構(gòu)第一種模式的作用是選擇粗略數(shù)值和計(jì)算工作區(qū)域的總體輪廓。此模式提供了原始參數(shù)。粗略數(shù)值的全部信息都由此得到，不管這個(gè)數(shù)字是否被概略畫(huà)出或是被選中。第二種模式用來(lái)確定布局類(lèi)型、角度范圍、布局大小和條帶區(qū)的寬度。第三種模式中應(yīng)用了優(yōu)化算法。設(shè)計(jì)結(jié)果包括材料利用率、材料寬度和每步間隙都被保存在此模式中，不同布局的繪圖也同時(shí)生成。在第四種模式中可以修改布局規(guī)劃的結(jié)果。最終參數(shù)包括每步間隙、材料寬度、各類(lèi)網(wǎng)格和轉(zhuǎn)換能力。當(dāng)參數(shù)有所改變時(shí)，布局規(guī)劃圖可以被更新。該知識(shí)的主要作用是布局規(guī)劃的算法優(yōu)化。該算法共有六步。1.在圖形周?chē)钸m合的矩形第一次生成。復(fù)制件和原件之間的距離是包含在接洽網(wǎng)中的。圖四說(shuō)明了此種算法。2.在兩個(gè)環(huán)形中間的值是經(jīng)過(guò)計(jì)算的。這兩個(gè)環(huán)形分解成線和圓弧的單元。每對(duì)元素中間的距離需要重新補(bǔ)償。然后就可以找到最短的距離。3.計(jì)算出的最小值和所要求的值之間的差異就是誤差。當(dāng)誤差小于允許值時(shí)，排樣規(guī)劃就可以完成。另外，布局圖形需要沿著視野的方向移動(dòng)。4.材料利用率可以以布局規(guī)劃的角度上被計(jì)算出來(lái)。5.排樣圖形旋轉(zhuǎn)一定的角度。旋轉(zhuǎn)中心是矩形中心點(diǎn)附近的粗略數(shù)值。材料利用率在當(dāng)前角度下被計(jì)算出來(lái)。6.排樣圖形旋轉(zhuǎn)到另外一個(gè)角度。重復(fù)第三部的的步驟，直到角度達(dá)到180 度。 3.3 帶狀布局的開(kāi)發(fā)帶狀布局的工序規(guī)則被集成于知識(shí)基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)刀具設(shè)計(jì)。該智能模型的功能是：選擇零件位置，設(shè)計(jì)方位和安排帶狀工步距離。為了解決運(yùn)行程序，該規(guī)則應(yīng)該被制定的合理和有效。自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊是智能模型中最重要的模塊。人工智能技術(shù)被應(yīng)用于此模塊中。此模型中的預(yù)處理模塊，包括定位產(chǎn)品模塊和從產(chǎn)品模塊中提取精確的信息。為了在修改模塊中生成一個(gè)模型，最初的設(shè)計(jì)工程被修改11。被修改的模塊代替了處理模塊。3.3.1 自動(dòng)帶狀布局設(shè)計(jì)的預(yù)處理1）確定零件的位置和排列。用戶(hù)可以用界面來(lái)確定預(yù)處理模塊中的一些參數(shù)。確定位置的過(guò)程可以和其他元素一起來(lái)做，例如：零件形狀、尺寸精度、和用戶(hù)要求。零件的形狀也在智能模型中定義，結(jié)果被保存在知識(shí)庫(kù)中。2）獲取零件精確信息。此精確信息應(yīng)該在帶狀布局知識(shí)庫(kù)中得到。有用的信息包括沖孔的精確信息和相對(duì)位置信息。由此種類(lèi)型信息組成的知識(shí)模型將會(huì)決定零件的沖壓順序。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的主要要求是為位置精度開(kāi)發(fā)一種知識(shí)模型12。首先，零件的形狀被分成封閉的輪廓。輪廓的數(shù)目為 nK = k1, k2, . . ., ki, . . ., kn (1)這里 ki 表示零件的第 i 個(gè)輪廓。所有輪廓間的相對(duì)關(guān)系包含在關(guān)系 P 中。如果在輪廓 ki 和 kj 之間要求精準(zhǔn)，這里存在( ki , kj) p。p = . . ., (ki , kj), . . . ki , kj K, 1 i, j n(i _= j). (2)每種類(lèi)型的精確信息通過(guò)相關(guān)矩陣被保存在知識(shí)模型中。3.3.2 帶狀布局自動(dòng)設(shè)計(jì)帶狀布局的自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊在知識(shí)模型中是最重要的一個(gè)。在知識(shí)模型中包含很多重要的規(guī)則，例如在一次單沖程中沖壓所有內(nèi)輪廓比較好。在下一個(gè)階段這個(gè)部分被切斷。有時(shí)候，如果沖壓點(diǎn)之間的距離非常小，一些內(nèi)輪廓就要被搬到下一階段進(jìn)行加工。如果沖壓點(diǎn)離分餾點(diǎn)太近的話，分餾點(diǎn)就需要被更改到下一階段。如果這里仍然有不合適的尺寸，一些點(diǎn)可以被移動(dòng)到下一階段。重復(fù)整個(gè)過(guò)程直到矩陣點(diǎn)間的每個(gè)尺寸都可以被接受。布局智能設(shè)計(jì)的核心是開(kāi)發(fā)干涉點(diǎn)的智能模型13 。零件坯料被分成許多點(diǎn)的形式。這些點(diǎn)的名字是 k1, k2, . . ., kn. 這里dij 是 ki 和 kj 之間最小的距離。矩陣的臨界值是 S。如果 dijS ，ki 和 kj不能在相同的步驟中得出。這種情況是智能模型中兩個(gè)點(diǎn)的沖突。開(kāi)發(fā)干涉點(diǎn)的智能模型的目的是確定沖突點(diǎn)的存在。此矩陣是一個(gè)系統(tǒng)矩陣。為了使設(shè)計(jì)過(guò)程更方便，可以把矩陣中的上半部分元素置零。此處， ij 是關(guān)聯(lián)系數(shù)，它表示了每對(duì)點(diǎn)之間的不同關(guān)系。如果兩個(gè)點(diǎn)之間有沖突，它們中的一個(gè)則要被移到下一步。在每一步中重復(fù)上述步驟直到?jīng)_突點(diǎn)消失。最后矩陣 M 成為空矩陣。3.3.3 對(duì)帶狀布局結(jié)果的處理帶狀布局的子處理知識(shí)模型中有兩部分：修改結(jié)果和創(chuàng)建布局圖形。從帶狀布局自動(dòng)設(shè)計(jì)模型中得出的結(jié)果是慣用的。它們可能滿足不了用戶(hù)的所有要求。依靠知識(shí)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)移動(dòng)點(diǎn)和改變步驟，增加空步和刪除空步的目的可以被實(shí)現(xiàn)。我們能夠通過(guò)處理步驟的數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)修改帶狀布局的設(shè)計(jì)結(jié)果。工步改變可以通過(guò)交換兩個(gè)位置的編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，工步增加或減少可以通過(guò)插入或移除編碼的操作來(lái)完成。當(dāng)我們想移動(dòng)一些點(diǎn)時(shí)，我們可以從第一步到最后一步轉(zhuǎn)移鏈表中相當(dāng)?shù)狞c(diǎn)。3.4 確定沖壓中心和力計(jì)算的智能模型。沖壓中心設(shè)計(jì)模型的目的是建立組合力的工作點(diǎn)11。模具工具中心和沖壓中心的一致非常重要，只有那樣沖壓工具才能在一起正常的工作。沖壓中心從知識(shí)模型的每一個(gè)輪廓位置的計(jì)算中得出。設(shè)計(jì)的第一部是得到工具的工作區(qū)域。CAD 平臺(tái)上的零件圖形的輪廓提供了零件的外矩形。依靠沖壓中心和外矩形之間的關(guān)系可以生成工作區(qū)域。因?yàn)椴黄胶饬Φ慕Y(jié)果的可能性，同時(shí)也提供了沖壓中心的再生成。再生成的步驟由人機(jī)接口軟件來(lái)完成。圖八所示為復(fù)合模打孔機(jī)工 作區(qū)域的設(shè)計(jì)結(jié)果。保存在知識(shí)庫(kù)中的內(nèi)容包括模具工具的每種類(lèi)型、零件落料、廢料移除等等。不同情況下的力計(jì)算的方法是不同的。力方程是由知識(shí)規(guī)則庫(kù)的推理得到的。首先，加工力和切削力是基于零件的輪廓長(zhǎng)度和知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)規(guī)則得到的。然后，通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)果和合零件情況，可以得到脫離力、阻力和推件力?？偟牧Π凑罩R(shí)庫(kù)中的導(dǎo)向一步一步計(jì)算。4 結(jié)論和進(jìn)一步工作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用在金屬成型中的應(yīng)用，節(jié)省了大量的時(shí)間和金錢(qián)。由于復(fù)雜零件沖壓工藝設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)生成工藝步驟的系統(tǒng)非常重要。這個(gè)研究開(kāi)發(fā)了一個(gè)集成的 CAD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一種工藝規(guī)劃系統(tǒng)使對(duì)不規(guī)則零件在高速下進(jìn)精密加工得以實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)有一下特點(diǎn)：1. 在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷改變的數(shù)據(jù)以不同的方式保存，包括數(shù)字形式和圖片形式的。用戶(hù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以自由使用它們作為參考。2. 加工可行性檢查模型檢查沖壓的可行性，同時(shí)能對(duì)復(fù)雜零件的沖壓工藝規(guī)劃提供一些建議。3. 排樣模塊生成最佳排樣圖以到達(dá)材料的最大利用率。產(chǎn)品成本的減少取決于排樣最優(yōu)化計(jì)算。不僅最佳規(guī)劃而且每個(gè)合理的規(guī)劃被保存在知識(shí)庫(kù)中。用戶(hù)可以選擇任意一個(gè)作為它們的最終設(shè)計(jì)結(jié)果。4. 帶狀排樣模塊生成自動(dòng)工藝規(guī)劃圖。根據(jù)用戶(hù)的要求帶狀排樣的結(jié)果可以在設(shè)計(jì)過(guò)程的任意時(shí)期修改。在工藝規(guī)劃中協(xié)助設(shè)計(jì)者的此系統(tǒng)將會(huì)是一種有用的工具。它將會(huì)足夠的靈活允許設(shè)計(jì)者具有創(chuàng)造性，同時(shí)用計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行幾何計(jì)算和自動(dòng)得到設(shè)計(jì)結(jié)果。它提供了一個(gè)非常靈活的設(shè)計(jì)環(huán)境，用戶(hù)可以完全掌握即使是復(fù)雜零件的沖壓工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)擁有圖形交互界面，用戶(hù)可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中交互式地改變各種設(shè)計(jì)參數(shù)。進(jìn)一步的工作將會(huì)集中在排樣優(yōu)化的效率改善上，優(yōu)化用時(shí)將會(huì)減少。為排樣規(guī)劃，更多的設(shè)計(jì)方案的類(lèi)型應(yīng)該被添加到知識(shí)模型中。根據(jù)沖壓工藝規(guī)劃的結(jié)果，沖壓模具設(shè)計(jì)應(yīng)用也將會(huì)在進(jìn)一步的工作中被研究。
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