1778_某型錐口罩沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)

1778_某型錐口罩沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì),某型錐,口罩,沖壓,工藝,及其,模具設(shè)計(jì) 前 言模具是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品零件廣泛采用沖壓、鍛壓成壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其他成形加工方法，與成形模具相配套，使坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件。模具已廣泛應(yīng)用于電機(jī)電器產(chǎn)品、電子和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、儀表、家用電器、汽車、軍械、通用機(jī)械等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很 程度 產(chǎn)品的質(zhì)量、效 和 產(chǎn)品的 能 。在 個(gè) 的沖壓工藝模具 業(yè)設(shè)計(jì)中， 成 以 的沖壓工藝 ， 出 可?￠￡的工藝方?￥?§比currency1'“ 在方?比currency1的基礎(chǔ)，? ￠出 ??的工藝方?，￥制 fifl的工藝 –? ?￠￡的工藝 –計(jì)算· ，? ?坯??、?工”的制件??及?工”…'‰ 制?料和沖 的?裝模具`′設(shè)計(jì)…及其中主要的零件…。? ?ˉ 業(yè)設(shè)計(jì)?˙¨通 ?? 業(yè)設(shè)計(jì)， ??ˇ— 出 、 以及 ， 模具的`′和 有 ?的 。關(guān)鍵詞：?料、 、沖 、 、?形、模具設(shè)計(jì)、沖 a ?技 ? ? o 一 零件的 及? 方?的? 零件的沖壓工藝 …? 所 零件， 料 ??， 量生產(chǎn)。 零件，形 ?，形 復(fù)雜程度中等，高度比currency1高，以?個(gè) ??的? o在機(jī)? ，? o是 零件 要 的重點(diǎn)。另外， 零件屬于蓋子，外觀 要求不高，只 平?，零件可以用冷沖壓加工成形。 料為 ??質(zhì)碳素`′?，其剪 、 等工藝 currency1好。料厚 ??，產(chǎn)量為 量生產(chǎn)，零件??適中，未標(biāo)注公差等級(jí)為IT “級(jí)，其 作修 處 ?！?1 “ 零件 意…初步 可以知道 零件的沖壓成形 要多道工”。首先，零件中部是有凸緣的 形 件'其?，零件外圈為有凸緣的?筒 件，?后是?個(gè) ??的? 。由于 ?角半徑比currency1小 （? ?～ ），因?還 要?形。工”，?料厚中心–計(jì)算有 ≈ 68＞ ‰，所以屬于寬凸緣 。另外，零件 度 （ˇ?小價(jià)梯直徑的相 高度，遠(yuǎn) 于一般帶凸緣筒形件 一? 許可的? 相 高度），所以 成形比currency1困難，要多5?5?.50/84/ ?dD 中徑外徑2a ?技 ? ? o ? 。 于沖 工”，考慮到零件?體??currency1，另外 后零件的底部還要沖的 ，所以模具`′設(shè)計(jì)與模具制造有一 難度，要特別注意模具的強(qiáng)度和剛度。綜 所述， 零件由平板?坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工”有：沖 （?料、沖 、修 ）、 （多? ）、?形等。由于是多工”、多套模具成形，還要特別注意?工”間的 o?！?? 工藝方?由于 零件沖壓成形 多道? 成，因?制 合 的成形工藝方?十重要?？紤]到生產(chǎn) 量 ，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ) 盡量 高生產(chǎn)率效率，降低生產(chǎn)成本。要 高生產(chǎn)效率，應(yīng) 盡量復(fù)合能復(fù)合的工”。但復(fù)合程度太高，模具`′復(fù)雜，安裝、調(diào)試?yán)щy，模具成本 高，同時(shí)可能降低模具強(qiáng)度，縮短模具壽命。根據(jù)葉輪零件實(shí)際情況，可能復(fù)合的工”有：?料與 一? '?后一? 和?形'沖 。根據(jù) 零件形 ，可以? 成形順”是先 中間的 形?筒，然后成形外圈?筒。這樣能 持已成形部o??的穩(wěn) ，同時(shí)模具`′也相 簡(jiǎn)單。沖 在?后成形外圈?筒?§。為 ?個(gè) ??的? 均勻，沖 不要逐沖。因? 零件的沖壓成形主要有以 工藝方?：方?一： ) ?料'“) 一? '?) ?形'‰) 后續(xù) ;?) '6) 沖 。方?二： ) ?料與 一? 復(fù)合'“) ?形'?) 后續(xù) '‰) '?) 沖 。方?三： ) ?料與 一? 復(fù)合'“) 沖 '?) ?形'‰) 后續(xù) '5?5?3a ?技 ? ? o ?) 。方?四： ) ?料與 一? 復(fù)合'“) 后續(xù) '?) 沖 '‰) ?形'?) 。方?一復(fù)合程度低，模具`′簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道?多，效率低，不適合 量生產(chǎn)。方?二至四將?料、 復(fù)合，主要區(qū)別在于?形、后續(xù) 、沖 的組合方式以及順”不同。沖小 ?工” ?§，使之在?后 成所有工”時(shí)容易造成 的精度要求降低， 不到要求， 在其他工”在?§加工時(shí)，小 易 形，另外，這也加工 的 時(shí)間，易造成currency1多 料，不經(jīng)濟(jì)。 要注意的是，只有 件高度currency1高， 有可能采用?料、 復(fù)合模`′形式，因?yàn)? 件 采用?料、 復(fù)合模具`′，?料凸模（同時(shí) 是 模）的 厚太 ，強(qiáng)度不 。綜 所述，， 制造、 產(chǎn)、 作和經(jīng)濟(jì)效 等?方 考慮，采用? 的方?ˇ：1) ?料'2) 首? ;?) ?形'‰) 后續(xù) '?) '6) 沖 。具體方?ˇ ：工” ： ?料'工”“： 首? mm50? 的?筒' 4a ?技 ? ? o 工”?： 首? 為 mm36? 的 形?筒'工”‰： ?形'工”? ： 二? mm50? 的?筒'5a ?技 ? ? o 工”6： 二? 為 mm36? 的 形?筒'工” ： 三? mm50? 的?筒'工”8： 三? 為 mm36? 的 形?筒'6a ?技 ? ? o 工” ： '工” ?：沖 。7a ?技 ? ? o 二 主要工藝· 計(jì)算“ 計(jì)算?坯???料???料?? 零件平 ??， 零件基本形 為?形，因??料形 也應(yīng) 為?形， ? 的?料??為?的直徑。帶有凸緣的筒形 成形件， ??可?有關(guān)公式計(jì)算。（ ）修 量制件的相 高度 ? ‰ ? ??， 表‰ ?，可?修 量為“。（“）?坯?? 根據(jù)沖件?坯??計(jì)算簡(jiǎn)…￠…“，￡用?￥?公式計(jì)算?坯?? 8a ?技 ? ? o )(88 2211LiXiXLXLXLDniii ????? ???首先將§– 成8currency1，￥計(jì)算出?–currency1的'度“，?計(jì)算出?–currency1重心與??fi–的fl –，?后計(jì)算出 ii XL 和 ii XL? ?！?“ ?坯??計(jì)算簡(jiǎn)…–currency1 ;34438;18216 11 ?????? XL;612341811 ???XL9a ?技 ? ? o –currency1“ ;5.25;57.1114.35.0 22 ????? XL;035.405.2557.122 ???XL–currency1? ;25;34438 33 ???? XL;850253433 ???XL–currency1‰ ;5.24;57.1114.35.0 44 ????? XL;465.385.2457.144 ???XL–currency1? ;21;6 55 ?? XL;12662155 ???XL–currency16 ;5.17;57.1114.35.0 66 ????? XL;475.275.1757.166 ???XL–currency1 ;13;96.131224 77 ???? XL;06.1901396.1377 ???XL–currency18 ;4;8 88 ?? XL;324888 ???XL將 計(jì)算出的 據(jù)代 公式?：mmXLDniii 61.124)3206.190475.27126465.38850035.40612(881?????????? ????? mmD 125? ?！?“ ? ? ， 系 和?? 直徑? ) ?算 系 根據(jù) ?8 ?? ? 6和· “?? ??? ? 8? ???， 系 ” ?。?“) ? ?? 系 ??，初￠ ;79.0;76.0;53.0 321 ??? mmm? 系 ;4.0125/50/ ??? Ddm? 4.0318.079.076.053.0321 ?????? mmmm '… 要調(diào)?初￠?? 系 ，使之與? 系 相等。??后;82.0;81.0;6.0 321 ??? mmm? mmmm ????? 4.082.081.056.0321（?） ?? 直徑;751256.0111 mmDmd ????;617581.0122 mmdmd ????10a ?技 ? ? o ;506182.0233 mmdmd ????底部 形?筒的 ?? 直徑;45756.0114 mmdmd ????;364581.0425 mmdmd ????底部 形?筒底部的?? 直徑;27456.0416 mmdmd ????;202781.0617 mmdmd ????;162082.0718 mmdmd ????（‰）? ?? 高度計(jì)算?坯相 厚度…· ? “?? ??? ? 8 )105.0( ?? ;? )55.053.0(1 ??m 表‰冷沖模設(shè)計(jì) ? 6 )5.13.1(48.1%10084/125%/ ?????ddt436.05.82/36/ ??dh 表‰冷沖模設(shè)計(jì) ? ??出 一? 許可相 高度 );53.045.0(/ 11 ??dh 436.0/ ?dh 小于許可 `，所以可以一? 出，同 ，底部 形?筒的高度：318.0)5.136/(11/ ???dh 小于許可 `（ )53.045.0(/ 11 ??dh ），也可以一?出。 三 計(jì)算?工” 凸模工藝· ? 計(jì)算?料工” 凸?！?表? ?和一′相關(guān)?料?：;03.0;04.0;10.0;14.0 minmax mmmmmmZmmZ pd ???? ??75.0x ? （工件精度在IT ?IT ?級(jí)或中等 量時(shí)）ˉ?間˙¨ 以 關(guān)系：2 minZmaxZ2 |d||p| ????? '? mmZZmmmmdp 04.007.0)03.004.0(|| minmax ????????? ;…不符合?件。所以， 要調(diào)?，調(diào)?后11a ?技 ? ? o ;01.0;02.0 mmmm pd ?? ??? mmZZmmmmdp 04.003.0)02.001.0(|| minmax ?????????…符合?件。模??： ;7.124)4.075.0125()( 02.0002.000max mmmmxDD dd ??? ??????? ?凸模??： ;4.124)246.07.124()275.0( 054.0 044.00 01.00 mmmmZDD Pp ???? ??????? ?? “ 計(jì)算首? 的凸 模工藝· 計(jì)算 、凸模?角半徑 1dR 及 1pR;mm5PRdR11??“ 計(jì)算凸 模單 間˙Z不用壓 圈時(shí)： ?均為 mmt 2)1.1~1( max ? （ maxt 為 料的? 厚度）'使用壓 圈時(shí)： 表 ?8（沖壓模具??）?間˙系 );12.0~10.0(1k ? ? ;1.01k ?：;mm2.2)21.02(t1kmaxtZ ??????? 計(jì)算凸 模工作部 ??及公差因本? 件??標(biāo)注在 形，其 表6 ? ，?凸 模制造公差：;05.0;08.0 mmmm pd ?? ??所以，首? ：;.1570.30.557)5.0( 0.05000.05-01 mmdd pp ?? ??????? ）（?;5.79)2.223.05.075()25.0( 13.0 .05.008.0001 mmzdd dd ???? ?????????? ?底部 形?筒的 首? ;04.0;07.0 mmmm pd ?? ??;45.10.30.545)5.0( 0.050.0100.04-021 mmdd pp ??? ??????? ）（? ';5.49)2.223.05.045()25.0( 12.0 05.007.00021mmzdd dd ???? ?????????? ?形?筒底部的首? ;41.10.30.514)5.0( 0.050.0100.04-031 mmdd pp ??? ??????? ）（?;5.45)2.223.05.041()25.0( 12.0 05.007.00013mmzdd dd ???? ?????????? ?? ? 計(jì)算 二、三、四? 的凸 模工藝· 計(jì)算 、凸模?角半徑 dR12a ?技 ? ? o ;)4.2~8.1()8.0~6.0(;1232mmRRmmR ddd ???? ;1;1 43 mmRmmR dd ??;)0.3~8.1()0.1~6.0(22mmRR dP ?? ? ;12mmRP ?同 可?： ;23 mmRP ?“ 計(jì)算凸 模單 間˙?不用壓 圈時(shí)，三? ?均為 ;mm2maxt)1.1~1( ?使用壓 圈時(shí)， 表（? 8）?間˙系 ;1.04k;3.03k;5.02k ??? ;6.2)23.02(;3)25.02(3max32max2mmtktZmmtktZ????????????? 計(jì)算凸 模工作部 ??及公差因 件??標(biāo)注在 形， 表6 ? ?制造公差：;05.0;08.0 mmmm pd ?? ??所以， 二? mm50? 的?筒：;.16125.00.561)5.0( 0.0250.025-00.05-012 mmdd pp ?? ??????? ）（?;1.67)3225.05.061()25.0( 105.0 025.008.00021 mmzdd dd ???? ?????????? ?底部 形?筒的 二? ';04.0;07.0 mmmm pd ?? ??;.16325.00.563)5.0( 0.0250.015-00.04-022 mmdd pp ?? ??????? ）（? ';1.42)3225.05.036()25.0( 095.0 025.007.00022mmzdd dd ???? ?????????? ?形?筒底部的 二? ：;.1120.30.521)5.0( 0.0250.015-00.04-032mmddpp?? ??????? ）（?;1.27)3225.05.021()25.0( 095.0 025.007.00023mmzdd dd ???? ?????????? ?三? mm50? 的?筒： ;.15025.00.550)5.0( 0.0250.025-00.05-0113mmddpp?? ??????? ）（?;3.55)6.2225.05.050()25.0( 105.0 025.008.00013mmzdd dd ???? ?????????? ?形?筒底部的 三? ：;.11625.00.516)5.0( 0.0250.015-00.04-032 mmdd pp ?? ??????? ）（?;3.21)6.2225.05.016()25.0( 095.0 025.007.00023mmzdd dd ???? ?????????? ?13a ?技 ? ? o ? ‰ 計(jì)算沖 mm53 ?? 的凸 模工藝· 表? ?和有關(guān)?料?：75.0;02.0;022.0;10.0;14.0 minmax ????? xmmmmmmZmmZ dp ??ˉ?間˙： ;04.0042.0)02.0022.0(|||| minmax mmZZmmmmdp ??????? ??…不合?件，所以， 要調(diào)?，調(diào)?后 ;01.0;02.0 mmmm pd ?? ?? ?mmZZmmmmdp 04.003.0)02.001.0(|| minmax ????????? ，…符合?件。將已知?件和 ?的 據(jù)代??：凸模??： ;3.5)4.075.05()( 0 01.00 01.00min mmmmxdd pp ??? ??????? ?模??： ;3.5)246.0135.5()( 101.0 081.002.000min mmmmZdd ppd ???? ????? ?模 心fl??： ;05.02.728)2( min mmLLd ???????四 ?坯?樣、￡用率、沖 、 等計(jì)算及壓機(jī)￠用‰ ?坯?樣本工”的?料沖 件只是簡(jiǎn)單的…形， 表 ? ? ?ˇ —;5.1,5.1 1 mmamma ??…?料寬度： ,128)5.12125( mmmmB ???? 步fl： ;5.126)5.1125( mmmms ???14a ?技 ? ? o … ?? ?樣…‰ “ 計(jì)算 料￡用率%3.75%1002000128128415%10021 ?????????? BLnA式中n為?料 實(shí)際沖 的零件個(gè) ，“為?料'度， 為?料寬度， 1A 為一個(gè)零件的實(shí)際 ?！?? 計(jì)算?沖 工”的沖 、 料 、 件 、 件 及公?壓 沖 的計(jì)算：（ 沖 ，“ 沖 '度， b? 料 強(qiáng)度，· 料厚度， 為系 ， ? ?）?料： ;153075)10300101101253.1( 6330 NNKLtF ?????????? ????沖 mm5? ： ;6123)103001011053.1( 6330 NNKLtF ?????????? ????“ 料 （ xF ）、 件 （ TF ）及 件 （ DF ）的計(jì)算表? ? rek 、 puk 、 upk 別為? ??、? ???、? ?6'?料：NNFkFNNFnkFNNFkFupDpuTrex5.9184)15307506.0(;125.8419)153075055.01(;75.7653)15307505.0(?????????????沖 mm5? ：NNFkFNNFnkFNNFkFupDpuTrex38.367)612306.0(;765.336)6123055.01(;15.306)612305.0(?????????????15a ?技 ? ? o ? 壓 機(jī)公?壓 的? ?料： ;75.25257)5.91845.841975.7653( NNFFFF Txz ???????沖 mm6? ： ;28.1010)38.367765.33615.306( NNFFFF Txz ???????‰ ‰ 計(jì)算? 工”的壓 、 及? 壓 機(jī)公?壓 壓 、 的計(jì)算（ ）首? ：（ mm75? ）于同形件壓 圈時(shí)： bdtkF ??? '（ 修 系 ）? mm75? 時(shí) ;1k ?;70650)1030010110751( 63311 NNdtkF b ?????????? ?????? b? 料 強(qiáng)度， 1k 修 系 ，由表6 “ ?)壓 ： qsQF 1 ?? '（s 壓 圈 ?坯的 ，q 單o壓 ，由表6 “ ?）'于同形件， 一? 時(shí)的壓 ：;155.16864}10310])9275(125[4{])2([466222121NNqRdDF dQ???????????????“) 二? ：（ mm61? ）因?yàn)?;06288.0~0333.0)173.01)(17.0~09.0()1)(17.0~09.0( ????k? ,01639.0611 ??dt 采用壓 圈： ;9.54588)10300101106195.0( 633b22 NNdtkF ?????????? ?????壓 ： ? ?;6.2099}10310)8.5261(754{])2([466222221 22NNqRddF dQ??????????????（?） 三? ：： ;42390)10300101105014.390.0(F633133NNtdk b??????????????壓 ：;48.5595}10310])5.3250(75[4{]q)2R(d-[d4F66222d321Q 33NN ?????????????16a ?技 ? ? o “ ? 壓 機(jī)公?壓 在實(shí)際生產(chǎn)中，一般??的 小于或等于壓 機(jī)公?壓 的 %60~%50 來(lái)￠￡，根據(jù)以 計(jì)算的?? ，…￠￡：一? 的工?壓 為： ;413001)5010006507(F NN ??? ? KN;601F ?二? 的公?壓 為： 109176N;)N50100(54588.9F ??? ? 160KN;F ?三? 的公?壓 為： N;47808)N50100(42390F ??? ? 100KN;F ?‰ ? 壓 機(jī)￠用?料因?yàn)?料的壓 機(jī)工?壓 計(jì)算為“?“? ? ? 表 ? ??工藝模具設(shè)計(jì)??)，￠￡公?壓 為??? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程： ????'§程? ：8?? 1min? ;公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ： ??'? 高度：?????'工作 ??：6????（ ）、‰“???（ 后）?！? 沖 mm5? 沖 mm53 ?? 的壓 機(jī)公?壓 計(jì)算為 ? ? “8 ? 表 ? ?，￠￡公?壓 ：‰? 的 式可 工作 壓 機(jī)'? §程：‰???'§程? ：“??? 1min? '公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：???'? 高度： 6???'工作 ??：“8???（ ）、 8???（ 后）。? 一? 表￠￡公?壓 為 6? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程：8???'§程? ： ??? ；1min? 公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：6??'? 高度：“????'工作 ??：?6???（ ）、?????（ 后）?！? 二? 表 ? ?，￠￡公?壓 為 6? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程：???'§程? ： ?? ；1min? 公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：???'? 高度：““???'工作 ??：‰????（ ）、?????（ 后）。? 三? 表 ? ?，￠￡公?壓 為 ?? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程：???'§程? ： ?? ；1min? 公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：???'? 高度：““???'工作 ??：‰????（ ）、?????（ 后）。17a ?技 ? ? o ? ?工”的模具設(shè)計(jì)? ?料模（ ）模?的￠用模具采用后 ??模?，根據(jù)以 計(jì)算`?， （‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o6?）?模? 格為：模?：mm153L ? mm502B ? ， 220mm~180H ? ， mm501h ? ， mm602h ? ， “8???， ‰???。（“）其 零部件`′18a ?技 ? ? o ?料 模將由 接件? 在 模 ，凸模由凸模? 板? ， 采用 ?配合關(guān)系。模 采用 ?式模 ，根據(jù)設(shè)備 模 ??，￠用 格為??? ‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o 8 ???套￠用標(biāo)?件，其 格 別為：??：‰????“????' ‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o???套：?8??? “??? ‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o??料??為?? 角式： 100M12? ; 料 ： 75184 ?? （ˇ …?‰）… ?‰ ?料模 ? “ 沖 ? mm5?（ ）模?的￠用模具采用后 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可?￠￡的工藝方?￥?§比currency1'“ 在方?比currency1的基礎(chǔ)，? ￠出 ??的工藝方?，￥制 fifl的工藝 –? ?￠￡的工藝 –計(jì)算· ，? ?坯??、?工”的制件??及?工”…'‰ 制?料和沖 的?裝模具`′設(shè)計(jì)…及其中主要的零件…。? ?ˉ含以 容的 業(yè)設(shè)計(jì)?˙¨。通 這? 業(yè)設(shè)計(jì) 在很多方 都?到 高。在 ， 以 的基礎(chǔ)知 ?到 鞏?和 高，在實(shí)際 作中，熟練 一′ …軟件及一′辦公軟件，強(qiáng)化 獨(dú)立 成 的能 ， ?到 很好的訓(xùn)練，為以后步?社會(huì)·加工作打 比currency1堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于時(shí)間和?件有限，水平和檢驗(yàn)的不 ，本設(shè)計(jì)還存在許多不 和有待改?之處，殷 希望老師和同 們 評(píng)和指 。21a ?技 ? ? o 參考文獻(xiàn)【 】 “??‰‰機(jī)械制… ，高等教育出版社，—銘 、錢可強(qiáng)主編?“??‰【“】 ‰模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)˙?? ， 海? 技術(shù)出版社，馮炳堯、韓泰榮、殷振海、蔣 森 主編 ，8?【?】 ‰沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì) ，華a 工 出版社，夏琴香主編，【‰】 ‰互換 與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) ，機(jī)械工業(yè)出版社，王伯平主編，“??‰【?】 ‰‰沖壓工藝與模具 ，電子工業(yè)出版社，吳伯杰主編?“??‰【6】 ‰沖壓模具與制造 ，化 工業(yè)出版社，薛啟翔主編?“??‰【 】 ‰冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造 ，化 工業(yè)出版社，付宏生主編?“???【8】 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社，鄭家賢主編?“???【 】 ‰沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) ，? 出版社，李奇涵主編，“?? 22a ?技 ? ? o 致 謝本設(shè)計(jì)在 愛(ài)嬌老師的悉心指?和嚴(yán)格要求 業(yè)已 成。 課 ￠￡、方? 到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚 愛(ài)嬌老師的心血和汗水。感謝你 設(shè)計(jì)一 始到`束都那么 真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹?，幫助 們 那么多的 ，不斷為 們 拓思 ，精心點(diǎn)撥￥不斷鼓勵(lì) 們，使 生受 匪 。在?向 愛(ài)嬌老師表 的感謝和崇高的敬意，同時(shí)也要向那′在 業(yè)設(shè)計(jì)中指?和協(xié)助 的同 表 衷心的感謝。不 跬步—以至千￥，本設(shè)計(jì)能 順￡的 成，也歸功于?o 課老師的 真負(fù)責(zé)，使 能 很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知 ，￥在設(shè)計(jì)中?以體現(xiàn)。 是有 他們的悉心幫助和支持， 使 的 業(yè) 工作順￡ 成，在?向a ?技 ?機(jī)械系的 體老師表 由衷的謝意。感謝他們四 來(lái)的 。23a ?技 ? ? o 附　錄：ＵＧ建模圖24a ?技 ? ? o 25a ?技 ? ? o 26a ?技 ? ? o 271高速加工和現(xiàn)代模具制造一、概述1．目前模具制造的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)模具作為重要的工藝裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)部門中，占有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的 75%，精加工的 50%及塑料零件的 90%將由模具完成。目前中國(guó)模具市場(chǎng)需求已達(dá) 500 億元之規(guī)模。汽車模具、特別是覆蓋件模具年增長(zhǎng)速度將超過(guò) 20 %；建材模具也迅速發(fā)展，各種異型材模具、墻面和地面模具成為模具的新增長(zhǎng)點(diǎn)，今后幾年塑料門窗和塑料排水管增長(zhǎng)將超過(guò) 30 %；家電模具年增長(zhǎng)速度將超過(guò) 10 %；IT 業(yè)年均增長(zhǎng)速度超過(guò) 20 % ，對(duì)模具的需求占模具市場(chǎng)的 20 %。2004 年中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)產(chǎn)值將繼續(xù)增長(zhǎng)。我國(guó)模具制造市場(chǎng)潛力巨大。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，我國(guó)模具的年總產(chǎn)值達(dá)到 30 億美元，進(jìn)口超過(guò) 10 億美元，出口超過(guò) 1 億美元。增長(zhǎng)從 1995 年的 25% 增加到2005 年的 50%。國(guó)外專家預(yù)言：亞洲在全球模具制造中占據(jù)的份額，將從 1995 年的 25%增加至 2005 年的 50%。中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，形成了華東和華南兩大基地，并且逐漸擴(kuò)大到其他省份。(山東,安徽,四川) 1996 年～2002 年，模具制造業(yè)產(chǎn)值年平均增長(zhǎng) 14%，2003 年增長(zhǎng) 25%。2003 年我國(guó)模具產(chǎn)值為 450 億人民幣。總產(chǎn)量位居世界第 3，出口模具 3.368 億美元，比上年增長(zhǎng) 33.5%。但是，我國(guó)技術(shù)含量低的模具已供過(guò)于求，精密、復(fù)雜的高檔模具很大部分依靠進(jìn)口。每年進(jìn)口模具超過(guò) 10 億美元。出口超過(guò) 1 億美元精密模具精度要求在 2～3μ m,大型模具需要滿足8000kN 合模力注塑機(jī)的要求 ;小型模具需滿足直徑 1mm 塑料管的要求。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢(shì)，在國(guó)外一些模具生產(chǎn)廠家，高速機(jī)床大面積取代電火花機(jī)床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機(jī)床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加工中心生產(chǎn)廠機(jī)床的 60%以上賣給模具加工企業(yè)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國(guó)外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為逐漸模具制造的大趨勢(shì)，大大提高了模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量。采用高速切削替代電火花生產(chǎn)模具，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長(zhǎng)。2．高速加工在模具制造中的應(yīng)用2．1 高速切削的優(yōu)點(diǎn)：1） 刀具的高轉(zhuǎn)速和機(jī)床的高進(jìn)給以及高加速度，大大提高金屬切除率；2） 高速切削減小切削力；3） 高速切削熱大部分由切屑帶走，工件發(fā)熱少；4） 高速切削減少振動(dòng)，提高加工質(zhì)量；2．2 高速加工應(yīng)用于模具加工的效益1） 快速粗加工和半精加工，提高加工效率；2） 高速高精度精加工硬切削代替光整加工，表明質(zhì)量高，形狀精度提高，比 EDM 加工提高效率 50%，減少手工修磨；3） 硬切削加工最后成型表面，提高表面質(zhì)量、形狀精度，(不僅是表面粗糙度低，而且表面光亮度高)，用于復(fù)雜表面的加工更具優(yōu)勢(shì)；4） 避免 EDM 加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命 20%；5） 結(jié)合 CAD/CAM 技術(shù)快速加工電極，特別是形狀復(fù)雜、薄壁類電極。3． 采用高速切削加工模具需要解決的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)，由于資金、技術(shù)等方面的原因，應(yīng)用高速切削生產(chǎn)模具還處于初期階段。 還存在2機(jī)床、刀具、工藝以及其他方面的一些問(wèn)題需要逐步解決。 缺點(diǎn)是加工成本高，對(duì)刀具的使用有較高的要求，不能使用過(guò)大的刀具，要有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)做支持，設(shè)備運(yùn)行成本高。二、加工模具的高速加工機(jī)床模具精加工和硬切削加工需要數(shù)控高速機(jī)床,模板、模架加工需要精密、高效數(shù)控機(jī)床等。許多機(jī)床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)，有的加工中心生產(chǎn)廠機(jī)床的 60%以上賣給模具企業(yè)。模具行業(yè)今后幾年年均有 50 億元的固定資產(chǎn)投入，其中 80%是購(gòu)買模具加工設(shè)備，也就是說(shuō)每年有 40 億元人民幣要購(gòu)買金切機(jī)床。目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床的平均利用率大約 20%，高速機(jī)床的利用率 3～5% 。模具企業(yè)也有相當(dāng)?shù)膯挝毁?gòu)買高速機(jī)床，從 6000～40000rmp 的都有。1．高速機(jī)床的技術(shù)參數(shù)要求加工中心主軸大功率、高轉(zhuǎn)速，滿足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機(jī)床一般要達(dá)到 15000～20000rmp。通常主軸轉(zhuǎn)速在 10000rpm 以下的機(jī)床可以進(jìn)行粗加工和半精加工，達(dá)不到精加工的精度；無(wú)法達(dá)到 400m/min 以上的切削速度。2． 五軸機(jī)床的應(yīng)用增加趨勢(shì)1）加工路線靈活，表面形狀復(fù)雜；2）加工范圍大，適合多種類型模具加工；3）切削條件好，減少刀具磨損，提高刀具壽命；3． 購(gòu)買 CAD/CAM 軟件和高速機(jī)床配套據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年有幾十億美元用于進(jìn)口機(jī)床，大部分電加工機(jī)床和高速機(jī)床需要進(jìn)口。三、高速切削模具的刀具技術(shù)高速切削加工還需配備適宜高速切削的刀具。高速加工刀具材料的進(jìn)展促使了高速加工的發(fā)展。硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶增強(qiáng)陶瓷刀具使得兼顧高硬度的刀刃部和高韌性的基體成為可能。聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片,其硬度可達(dá) 3500～4500HV。聚晶金剛石(PCD) 其硬度可達(dá)6000～10000HV。近年來(lái)德國(guó) SCS、日本三菱(神鋼) 及住友、瑞士山特維克、美國(guó)肯納飛碩等國(guó)外著名刀具公司都先后推出了各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具,還有能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具,尤其是涂層刀具異軍突起,在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。新刀具材料和刀具技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)使高速加工上的瓶頸問(wèn)題不再會(huì)出現(xiàn)在刀具上。但是，進(jìn)口刀具的昂貴價(jià)格也阻礙高速切削模具的重要因素。一般來(lái)說(shuō),刀具以及刀夾的加速度達(dá)到 3g 以上，刀具的徑向跳動(dòng)要小于 0.015mm，而刀的長(zhǎng)度不能大于 4 倍的刀具直徑。根據(jù) SANDVIK 公司的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，在使用碳氮化鈦(TICN)涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀(58HRC) 進(jìn)行高速銑削時(shí),粗加工刀具線速度約為 100m/min,而精加工和超精加工時(shí),其線速度超過(guò)了 280m/min。這樣對(duì)刀具的材料(包括硬度、韌性、紅硬性(高溫狀態(tài)下保持切削性能))、刀具的形狀(包括排屑性能、表面精度、動(dòng)平衡性等)以及刀具壽命都有很高的要求。根據(jù)國(guó)內(nèi)模具高速精加工的經(jīng)驗(yàn)，采用小直徑球頭銑刀進(jìn)行模具精加工時(shí)，線速度超過(guò)了400～800m/min。選擇足夠高速度的機(jī)床硬切削模具精加工。Delcam 采用 0.8mm 直徑的刀具加工窄槽，轉(zhuǎn)速 40000rpm，0.1mm 深度，進(jìn)給速度 30m/min。.1． 選擇刀具參數(shù)，如負(fù)前角刀具等。刀具要求比普通加工要求抗沖擊韌性更高，還要求抗熱沖擊能力強(qiáng)；2． 采取多種方法提高刀具壽命，降低刀具成本。3． 采用高速刀柄，目前應(yīng)用最多的是 HSK 刀柄，熱壓裝夾刀具。注意刀具裝夾后的整體動(dòng)平衡；4． 當(dāng)前的刀具企業(yè)在解決高速切削刀具技術(shù)方面已經(jīng)做了很多工作，面向加工的刀具服務(wù)會(huì)幫助解決很多問(wèn)題，刀具生產(chǎn)廠家成為主體，參考刀具生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)。四、 提高高速切削模具效率的工藝技術(shù)31． 刀具直徑和長(zhǎng)度的選擇2． HSM 和 EDM 的選擇3． 干切削和潤(rùn)滑冷卻4． 進(jìn)給選擇：通常進(jìn)給量< 銑刀直徑 10%，進(jìn)給寬度< 銑刀直徑 40%。根據(jù)材料情況合理選擇加工工藝參數(shù)國(guó)外高速銑削加工零件材料質(zhì)量較，材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相同,加工性能比較穩(wěn)定；而國(guó)外公司生產(chǎn)的刀具也是以他們的材料標(biāo)準(zhǔn)做試驗(yàn)；推薦的加工參數(shù)一般比較適合他們的標(biāo)準(zhǔn)，如果使用他們的刀具，與國(guó)內(nèi)的零件材質(zhì)有一定的區(qū)別,在高速銑削時(shí),這種差別表現(xiàn)得較為明顯，有些參數(shù)可以直接應(yīng)用，但有些效果就比較差。而國(guó)內(nèi)企業(yè)一般選用零件材質(zhì)有一定的標(biāo)準(zhǔn),所使用的零件材料，特別是能用高速加工的零件材質(zhì)，一般會(huì)局限在某些零件材料范圍內(nèi),這對(duì)我們應(yīng)用高速加工技術(shù)也提供了有利的條件，會(huì)在較少的加工材料范圍內(nèi)應(yīng)用。這里要強(qiáng)調(diào)的是，一定要在這些材料上選取優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)，并且納入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。選用國(guó)產(chǎn)刀具,很少有推薦高速銑削的技術(shù)參數(shù)的,有必要做試驗(yàn),取得比較滿意的參數(shù),最好選用固定的刀具生產(chǎn)廠家,減少試驗(yàn)的次數(shù),形成加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這樣可以提高設(shè)備有效利用率,降低生產(chǎn)成本,可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。五、高速切削的加工刀具路徑和編程1） 平面進(jìn)給路徑選擇2） 輪廓加工路徑選擇3） 保持切削載荷平穩(wěn)4） 保持相對(duì)平穩(wěn)的進(jìn)給量和進(jìn)給速度5） 在平面切削中保持園拐角6） 合理選擇精加工余量HSC 精加工對(duì) CAM 的編程要求： 1）盡量避免拐角的銑削運(yùn)動(dòng)； 2）盡量避免工件外的進(jìn)刀與退刀運(yùn)動(dòng)，直接從輪廓進(jìn)入下一個(gè)深度。或者采用螺旋線或斜向進(jìn)給切入；3）恒定每刃進(jìn)給，提高質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具壽命；4）輪廓加工保持在水平面上等。高速切削CAM 軟件：Delcam 公司幾年前就開(kāi)始了高速切削加工編程技術(shù)的研究，開(kāi)發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；最近，MasterCAM 公司也開(kāi)發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；國(guó)內(nèi)北航海爾也在開(kāi)發(fā)高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；六、 高速機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)1） 高速數(shù)據(jù)處理2） 拐角預(yù)測(cè)處理3） NURBS 非有理樣條插補(bǔ)曲線加工七、 高速切削模具的安全問(wèn)題1） 刀具磨損和破壞的監(jiān)測(cè)；2） 刀片連接的強(qiáng)度；3） 和普通機(jī)床加工不同，安全防護(hù)和開(kāi)機(jī)前對(duì)機(jī)床和刀具的嚴(yán)格檢查非常重要。八、 目前我國(guó)在采用高速加工模具技術(shù)中存在的問(wèn)題1．機(jī)床1） 國(guó)產(chǎn)高速機(jī)床整體性能尚有差距，功能部件性能還不能滿足要求。包括電主軸的功率和轉(zhuǎn)速，進(jìn)口機(jī)床價(jià)格高；2） 機(jī)床的高速下動(dòng)態(tài)特性研究還不夠，因而影響整機(jī)的性能；3） 五軸機(jī)床還不夠成熟，進(jìn)口機(jī)床價(jià)格太高；4） 配套技術(shù)和設(shè)備還不完全。2． 刀具：41） 國(guó)產(chǎn)刀具還不能夠適應(yīng)高速切削的應(yīng)用，特別是高速硬切削光整加工。進(jìn)口刀具價(jià)格高。刀具技術(shù)是影響高速切削加工模具的一個(gè)重要因素。2） 配套技術(shù)還不夠，包括刀柄、成套在線動(dòng)平衡等。3． 高速模具加工工藝技術(shù)及實(shí)驗(yàn)1） 由于高速加工模具的歷史比較短，缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累；2） 對(duì)高速切削工藝研究比較少，投入不夠，立項(xiàng)比較困難；3） 缺少高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)或手冊(cè)，目前還是空白；4） 模具生產(chǎn)廠家對(duì)高速切削的認(rèn)識(shí)不夠，缺乏長(zhǎng)期效益的分析對(duì)比；4． 缺乏高速切削自動(dòng)編程軟件；5． 缺乏五軸聯(lián)動(dòng)高速切削自動(dòng)編程 CAM 軟件。結(jié)束語(yǔ)：模具市場(chǎng)對(duì)高速加工有強(qiáng)烈需求，但是技術(shù)跟不上。起步晚，基礎(chǔ)較差，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩慢。需要各個(gè)方面協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加大投入，綜合利用各個(gè)方面力量推動(dòng)高速切削在模具制造中的應(yīng)用。我們希望，通過(guò)各方面的努力，在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，像汽車、機(jī)床、家電一樣，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我國(guó)不但要成為模具生產(chǎn)大國(guó)，而且要成為模具生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。參考文獻(xiàn)1、金滌塵，宋放之.現(xiàn)代模具制造技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.2、許鶴峰，數(shù)字化模具制造技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.3、趙波.模具加工的前沿技術(shù)——高速加工.模具技術(shù)，2000，(2)4、張海鷗.快速模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì).模具技術(shù)，2000，(6)5、郭東明.王曉明.面向快速制造的特種加工技術(shù).中國(guó)機(jī)械工程，2000，(11)