沖壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及沖壓模具設(shè)計的基本思路

沖壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及沖壓模具設(shè)計的基本思路一、本文概述隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，沖壓工藝作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，其地位日益凸顯。沖壓工藝是指通過壓力機對放置在模具內(nèi)的板材施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的一種加工方法。這種工藝因其高效率、高精度和低成本等特點，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、家電、航空航天等多個領(lǐng)域。本文旨在全面梳理沖壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，深入探討沖壓模具設(shè)計的基本思路。我們將回顧沖壓工藝的歷史沿革，分析當(dāng)前沖壓工藝的技術(shù)特點和發(fā)展趨勢。我們將重點介紹沖壓模具設(shè)計的基本原理和方法，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作原理、材料選擇等方面的內(nèi)容。我們將結(jié)合具體案例，探討沖壓模具設(shè)計的優(yōu)化策略和創(chuàng)新方向，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐提供有益的參考和借鑒。通過本文的闡述，我們期望能夠幫助讀者更加深入地理解沖壓工藝和模具設(shè)計的核心要素，掌握其基本原理和實踐方法，為提升我國制造業(yè)的整體水平和競爭力貢獻(xiàn)一份力量。二、沖壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀隨著全球制造業(yè)的快速發(fā)展，沖壓工藝作為重要的材料成形技術(shù)之一，其發(fā)展現(xiàn)狀呈現(xiàn)出幾個顯著的趨勢。在技術(shù)創(chuàng)新方面，現(xiàn)代沖壓工藝不斷引入先進的數(shù)控技術(shù)、機器人技術(shù)和自動化技術(shù)，顯著提高了沖壓生產(chǎn)的精度和效率。例如，高精度壓力機的使用，可以實現(xiàn)微米級的沖壓精度，滿足復(fù)雜零件的加工需求。同時，智能化沖壓生產(chǎn)線的建設(shè)，使得整個沖壓過程實現(xiàn)了高度的自動化和智能化，減少了人為因素的干擾，提高了生產(chǎn)穩(wěn)定性。在材料應(yīng)用方面，沖壓工藝不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，新型材料的不斷涌現(xiàn)為沖壓工藝提供了新的發(fā)展空間。如高強度鋼板、鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)高強材料的廣泛應(yīng)用，不僅提高了產(chǎn)品的性能，也對沖壓工藝提出了更高的要求。同時，復(fù)合材料、納米材料等新材料的出現(xiàn)，也為沖壓工藝帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。再次，在環(huán)境保護方面，隨著全球環(huán)保意識的提高，沖壓工藝也在逐步實現(xiàn)綠色化生產(chǎn)。例如，通過優(yōu)化沖壓工藝參數(shù)、使用環(huán)保型潤滑劑和冷卻劑、減少廢料產(chǎn)生等措施，降低沖壓生產(chǎn)對環(huán)境的影響。沖壓模具的再利用和回收也成為了行業(yè)關(guān)注的重點，以減少資源浪費和環(huán)境污染。在市場需求方面，隨著汽車、家電、電子等行業(yè)的快速發(fā)展，對沖壓件的需求日益旺盛。同時，消費者對產(chǎn)品質(zhì)量和性能的要求也在不斷提高，這促使沖壓工藝必須不斷提高自身的技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量，以滿足市場的多元化需求。沖壓工藝在技術(shù)創(chuàng)新、材料應(yīng)用、環(huán)境保護和市場需求等方面都取得了顯著的發(fā)展成就。面對未來制造業(yè)的新挑戰(zhàn)和機遇，沖壓工藝仍需不斷創(chuàng)新和完善，以更好地服務(wù)于全球制造業(yè)的發(fā)展。三、沖壓模具設(shè)計的基本思路明確產(chǎn)品需求和設(shè)計要求：在開始設(shè)計之前，首先要明確產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸精度、材料性能等要求，以及沖壓工藝的具體需求，如沖壓工序、沖壓力、沖壓速度等。選擇合適的沖壓材料：根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，選擇合適的沖壓材料，確保材料具有良好的沖壓性能和成本效益。設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)：根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)，包括凸模、凹模、壓邊圈、導(dǎo)向裝置等。同時，要確保模具結(jié)構(gòu)的強度和剛度，以承受沖壓過程中的高壓力。確定沖壓工序和工藝參數(shù)：根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，以及沖壓材料的性能，確定合理的沖壓工序和工藝參數(shù)，如沖壓速度、沖壓力、沖壓次數(shù)等。進行模具的強度和剛度分析：利用有限元分析等數(shù)值模擬方法，對模具的強度和剛度進行分析，確保模具在沖壓過程中不會發(fā)生變形或損壞?？紤]模具的制造和裝配工藝性：在設(shè)計過程中，要充分考慮模具的制造和裝配工藝性，確保模具能夠方便地進行加工、裝配和調(diào)試。優(yōu)化模具設(shè)計：通過不斷的試驗和優(yōu)化，提高模具的設(shè)計質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。沖壓模具設(shè)計的基本思路是圍繞產(chǎn)品需求和設(shè)計要求，選擇合適的沖壓材料，設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)，確定沖壓工序和工藝參數(shù)，進行模具的強度和剛度分析，考慮模具的制造和裝配工藝性，并不斷優(yōu)化模具設(shè)計，以提高生產(chǎn)效率和降低成本。四、沖壓模具設(shè)計的案例分析在汽車制造行業(yè)中，沖壓件是構(gòu)成汽車車身的主要部分。某汽車制造廠需要生產(chǎn)一種復(fù)雜形狀的汽車零件，該零件具有多個彎曲和沖孔特征。在設(shè)計沖壓模具時，首先根據(jù)零件的三維模型進行工藝分析，確定了沖壓的方向和工序。利用CAD軟件進行了模具的三維建模和仿真分析，優(yōu)化了模具的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。最終，通過多輪試驗和調(diào)整，成功設(shè)計了一套高效、穩(wěn)定的沖壓模具，顯著提高了生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量。隨著電子產(chǎn)品的普及，對電子產(chǎn)品外殼的質(zhì)量和精度要求也越來越高。某電子產(chǎn)品制造商需要生產(chǎn)一種薄壁、高精度的外殼。在沖壓模具設(shè)計中，重點考慮了材料的變形和模具的耐磨性。通過選用高強度、高耐磨的模具材料，并優(yōu)化模具的結(jié)構(gòu)和潤滑方式，成功設(shè)計了一套高精度、長壽命的沖壓模具。該模具在實際生產(chǎn)中表現(xiàn)出色，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。大型板材沖壓模具設(shè)計面臨的主要挑戰(zhàn)是模具的尺寸大、重量重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。某建筑公司需要生產(chǎn)一種大型鋼板，用于建筑結(jié)構(gòu)的支撐。在設(shè)計沖壓模具時，充分考慮了模具的剛性和穩(wěn)定性。通過優(yōu)化模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用高強度鋼材和先進的加工工藝，成功設(shè)計了一套大型、穩(wěn)定的沖壓模具。該模具在實際生產(chǎn)中表現(xiàn)出色，能夠滿足大批量生產(chǎn)的需求，同時保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和精度。五、沖壓工藝與模具設(shè)計的未來發(fā)展智能化與自動化：隨著工業(yè)0的推進，沖壓工藝將更多地融入智能制造系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高度自動化和智能化。模具設(shè)計也將更加注重智能化設(shè)計工具的應(yīng)用，以提高設(shè)計效率，減少設(shè)計錯誤，縮短產(chǎn)品上市時間。高精度與高質(zhì)量：隨著汽車、電子等行業(yè)的快速發(fā)展，對沖壓件的精度和質(zhì)量要求越來越高。未來，沖壓工藝將更加注重提高沖壓精度和產(chǎn)品質(zhì)量，以滿足高精度、高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)需求。材料多元化：隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新型材料被應(yīng)用于沖壓工藝中。未來，模具設(shè)計將更加注重對新型材料的適應(yīng)性，以滿足不同材料、不同形狀、不同結(jié)構(gòu)的沖壓需求。節(jié)能環(huán)保：在全球環(huán)保趨勢的推動下，沖壓工藝與模具設(shè)計將更加注重節(jié)能減排和環(huán)保生產(chǎn)。通過優(yōu)化工藝參數(shù)、提高設(shè)備效率、減少廢料產(chǎn)生等方式，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。個性化與定制化：隨著市場需求的多樣化，沖壓工藝與模具設(shè)計將更加注重個性化和定制化生產(chǎn)。通過靈活的模具設(shè)計和制造工藝，滿足客戶的個性化需求，提高市場競爭力。未來沖壓工藝與模具設(shè)計將朝著智能化、高精度、材料多元化、節(jié)能環(huán)保和個性化定制等方向發(fā)展。在這個過程中，我們需要不斷創(chuàng)新，提高技術(shù)水平，以適應(yīng)市場的變化和發(fā)展需求。六、結(jié)論隨著現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展，沖壓工藝作為一種重要的金屬成形工藝，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。其發(fā)展現(xiàn)狀表明，沖壓工藝正在朝著高精度、高效率、高自動化的方向發(fā)展。在材料選擇、設(shè)備更新、工藝優(yōu)化等方面，都取得了顯著的進步。尤其是在新材料的應(yīng)用、數(shù)控技術(shù)的引入以及智能化生產(chǎn)的推進等方面，沖壓工藝的發(fā)展?jié)摿θ匀痪薮?。在沖壓模具設(shè)計方面，基本思路已經(jīng)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計向基于數(shù)值模擬和人工智能技術(shù)的現(xiàn)代設(shè)計方法轉(zhuǎn)變。通過利用先進的CADCAMCAE軟件，設(shè)計師可以更加精確地預(yù)測和分析沖壓過程中的應(yīng)力分布、材料流動和模具磨損等問題，從而提高模具設(shè)計的精度和效率。同時，隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的模具設(shè)計將更加智能化和自動化，有望進一步提升沖壓工藝的整體水平。沖壓工藝和沖壓模具設(shè)計的發(fā)展呈現(xiàn)出一種相互促進、共同進步的態(tài)勢。未來，隨著科技的不斷進步和市場的不斷需求，我們有理由相信，沖壓工藝將會在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，而沖壓模具設(shè)計也將迎來更加智能、高效的新時代。參考資料：沖壓模具是在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具的形式很多，沖模也依工作性質(zhì),模具構(gòu)造,模具材料三方面來分類。a.沖裁模沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。b.彎曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。c.拉深模是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。d.成形模是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。e.鉚合模是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起，進而形成一個整體b.復(fù)合模只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。c.級進模（也稱連續(xù)模）在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。d.傳遞模綜合了單工序模和級進模的特點，利用機械手傳遞系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)儉材料成本，并且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。依產(chǎn)品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。a.沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。b.彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。e.壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。卷邊是將工序件邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。卷邊圓形的軸線呈直線形。拉延是把平直毛料或工序件變?yōu)榍嫘蔚囊环N沖壓工序，曲面主要依靠位于凸模底部材料的延伸形成。拉彎是在拉力與彎矩共同作用下實現(xiàn)彎曲變形，使整個彎曲橫斷面全部受拉伸應(yīng)力的一種沖壓工序。脹形是將空心件或管狀件沿徑向往外擴張的一種沖壓工序。剖切剖切是將成形工序件一分為幾的一種沖壓工序。是依靠材料的延伸使工序件形成局部凹陷或凸起的沖壓工序。起伏成形中材料厚度的改變?yōu)榉且鈭D性的，即厚度的少量改變是變形過程中自然形成的，不是設(shè)計指定的要求。彎曲是利用壓力使材料產(chǎn)生塑性變形，從而被彎成有一定曲率、一定角度的形狀的一種沖壓工序。鑿切是利用尖刃的鑿切模進行的落料或沖孔工序。鑿切并無下模，墊在材料下面的只是平板，被沖材料絕大多數(shù)是非金屬。落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序，被分離的材料成為工件或工序件，大多數(shù)是平面形的。整形是依靠材料流動，少量改變工序件形狀和尺寸，以保證工件精度的一種沖壓工序。整修是沿外形或內(nèi)形輪廓切去少量材料，從而提高邊緣光潔度和垂直度的一種沖壓工序。整修工序一般也同時提高尺寸精度。拉深是把平直毛料或工序件變?yōu)榭招募?，或者把空心件進一步改變形狀和尺寸的一種沖壓工序。拉深時空心件主要依靠位于凸模底部以外的材料流入凹模而形成。連續(xù)拉深是在條料（卷料）上，用同一副模具（連續(xù)拉深模）通過多次拉深逐步形成所需形狀和尺寸的一種沖壓方法。變薄拉深是把空心工序件進一步改變形狀和尺寸，意圖性地把側(cè)壁減薄的一種拉深工序。差溫拉深是利用加熱、冷卻手段，使待變形部分材料的溫度遠(yuǎn)高于已變形部分材料的溫度，從而提高變形程度的一種拉深工序。液壓拉深是利用盛在剛性或柔性容器內(nèi)的液體，代替凸模或凹模以形成空心件的一種拉深工序。壓筋是起伏成形的一種。當(dāng)局部起伏以筋形式出現(xiàn)時，相應(yīng)的起伏成形工序稱為壓筋。工藝零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔茫ㄓ袑?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等，如表3所示。應(yīng)該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合，對其實施改造，形成先進制造技術(shù)。新型沖壓模內(nèi)攻牙技術(shù),引導(dǎo)了不少沖壓廠家為了降低成本，引起了一股搶購熱潮.普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數(shù)，而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數(shù)，高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點：a.高效高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速一般為15000r/min～40000r/min，最高可達(dá)100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min，比傳統(tǒng)的銑削加工高5～10倍；在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。c.高的表面質(zhì)量由于高速銑削時工件溫升小（約為3°C），故表面沒有變質(zhì)層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。d.可加工高硬材料可銑削50～54HRC的鋼材，銑削的最高硬度可達(dá)60HRC。鑒于高速加工具備上述優(yōu)點，所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應(yīng)用，并逐步替代部分磨削加工和電加工。電火花銑削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術(shù)的重大發(fā)展，這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術(shù)。像數(shù)控銑削加工一樣，電火花銑削加工采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需制造復(fù)雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花創(chuàng)成加工機床的水平。數(shù)控慢走絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能相當(dāng)完善，自動化程度已達(dá)到無人看管運行的程度。最大切割速度已達(dá)300mm2/min，加工精度可達(dá)到±5μm，加工表面粗糙度Ra1～2μm。直徑03～1mm細(xì)絲線切割技術(shù)的開發(fā)，可實現(xiàn)凹凸模的一次切割完成，并可進行04mm的窄槽及半徑02mm內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術(shù)已能進行30°以上錐度的精密加工。磨削及拋光加工技術(shù)磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加工中廣泛應(yīng)用。精密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動拋光機等先進設(shè)備和技術(shù)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，必然導(dǎo)致模具零件形狀的復(fù)雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應(yīng)模具的生產(chǎn)。現(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標(biāo)數(shù)控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標(biāo)數(shù)控測量機除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴(yán)密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。模具先進制造技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)制模技術(shù)模具質(zhì)量依賴于人為因素，不易控制的狀況，使得模具質(zhì)量依賴于物化因素，整體水平容易控制，模具再現(xiàn)能力強。當(dāng)今高強鋼、超高強鋼很好的實現(xiàn)了車輛的輕量化，提高了車輛的碰撞強度和安全性能，因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強度的提高，傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下，國際上逐漸研究超高強度鋼板的熱沖壓成形技術(shù)。該技術(shù)是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝，主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下，板料的塑性增加，屈服強度降低的特點，通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術(shù)進行深入研究，該技術(shù)被國外廠商壟斷，國內(nèi)發(fā)展緩慢。過去在生產(chǎn)深沖或者重沖工件，大家都認(rèn)為耐壓型(EP)潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經(jīng)有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現(xiàn)，環(huán)保要求的嚴(yán)格，EP油基潤滑油的價值已經(jīng)減少，甚至失去市場。在高溫下高強度鋼的成型，EP油基潤滑油失去了它的性能，無法在極溫應(yīng)用中提供物理的模具保護隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤滑劑則可以提供必要的保護。隨著金屬在沖壓模具中變形，溫度不斷升高，EP油基潤滑油都會變薄，有些情況下會達(dá)到閃點或者燒著（冒煙）。IRMCO高分子聚合物潤滑劑一般開始噴上去時稠度低得多。隨著成形過程中溫度的上升，會變得更稠更堅韌。實際上高分子聚合物極溫潤滑劑都有“熱尋性”而且會粘到金屬上，形成一個可以降低摩擦的隔膜。這個保護屏障可以允許工件延展，在最高要求的工件成型時沒有破裂和粘接，以此來控制摩擦和金屬流動。有效的保護了模具，延長了模具使用壽命，提高了沖壓的強度。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和市場需求的多樣化，人們對產(chǎn)品生產(chǎn)周期的要求越來越短，尤其在小批量甚至單件生產(chǎn)方面，要求現(xiàn)代制造技術(shù)不僅要有較高的柔性，還要有更新的、更能滿足市場要求迅速變化的生產(chǎn)模式。數(shù)控單元沖壓模具快速成形技術(shù)，就是為適應(yīng)此種狀態(tài)而產(chǎn)生的。鈑件的形狀可分割成一些簡單的圖形元素，然后合成所需圖形。例如:矩形是4個直角的合成；波浪形是一些曲線的合成等。因此,對于一些精度要求較高的小批量甚至單件生產(chǎn)的鈑金件，可以用一些通用件迅速組裝成單元沖壓模具，采用數(shù)控技術(shù)，使之快速成形。將被加工鈑金件看成一個可被分割的平面圖形，對分割出來的簡單圖形元素進行數(shù)字化處理。即按其方位進行定位編碼。如圖1所示的非等距簡單圖形零件的數(shù)字化，缺口4的(Δx,Δy)均相等，方孔5的(Δx,Δy)均等于2倍的(Δx,Δy)，設(shè)現(xiàn)有通用沖頭的寬等于Δx，長等于Δy，則按如圖1所示進行編號。缺口1由位置(2,0)以及位置(3,0)合成,缺口4同樣由兩個位置合成，方孔由8個位置合成。如果采用矩形單元快速成形，可以獲得如圖2上圖所示的二維編碼，由于劃分過細(xì)使得到的編碼較長。如果采用正方形單元快速成形，則可以獲得如圖2下圖所示的二維編碼，其編碼減小一半。對于等距簡單圖形零件如鑰匙齒形的快速成形由于齒距相等河以進一步簡化編碼。鑰匙齒形編碼示意圖，如圖3所示。圖3中采用三角形單元，實際應(yīng)用采用的是梯形單元編碼可以降為一維數(shù)組。當(dāng)選定齒距和級差值后，鑰匙的齒形加工位置可以轉(zhuǎn)換為級差數(shù)最后齒形編碼為一維數(shù)組((21321)。由以上可知數(shù)字化編碼是單元沖?？焖俪尚蔚年P(guān)鍵，合適的編碼不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且可以節(jié)省存儲內(nèi)存。大部分中小型企業(yè)尚不具備購買高檔數(shù)控沖床的經(jīng)濟實力，數(shù)控單元沖壓模具可以直接安裝在普通沖床上作為簡易數(shù)控沖床來使用?？焖俪尚文＞邫C構(gòu)示意圖如圖4所示。上模為凸模機構(gòu)。光電頭安裝在上模板下方以檢測凸模的起落。坯料的裝夾要根據(jù)不同的需要進行設(shè)計。料板由步進電機控制絲杠分,Y方向驅(qū)動。下模為凹模機構(gòu)，直接安裝在工作臺上。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。共有3種:永磁式、反應(yīng)式和混合式。混合式集中了前二種的優(yōu)點，從性價比方面進行綜合考慮，擬選用步進角8o的兩相混合式步進電機。驅(qū)動器的型號、種類較多，細(xì)分型為考慮對象。因為細(xì)分型可消除電機的低頻振蕩，可提高電機的輸出轉(zhuǎn)矩及分辨率。顧及速度和精度細(xì)分系數(shù)定為4。數(shù)控單元沖模是安裝在曲軸式壓力機上的，機床的沖壓原理不變。需要控制的是兩方面內(nèi)容:首先要確定零點以及各工位點的位置;其次在上沖模往復(fù)動作的啟停間被加工件的按編碼所得的,Y方向的快速進給送料運動以及這兩個動作的協(xié)調(diào)。即實現(xiàn)沖壓和送料動作的同步控制?？刂葡到y(tǒng)框圖，如圖5所示。光電信號檢測電路圖，如圖6所示。數(shù)控系統(tǒng)的人機界面采用鍵盤輸入LED顯示鍵盤具有數(shù)字鍵、設(shè)定、修改、查尋、及Y方向的調(diào)整、執(zhí)行等的功能鍵，可用來完成加工程序的輸入、修改及對控制的操作和調(diào)整等。操作人員根據(jù)被加工件的形狀在計算機上進行編碼，自動生成加工程序，通過串行口將加工程序下載給單片機并且保存在FLASHROM中。工模安裝后手動調(diào)整零位。進入執(zhí)行后單片機從FLASHROM中取得加工程序，并計算,Y方向的步進距離后再將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的步進脈沖數(shù)控制,Y方向的步進電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)。當(dāng)光電信號檢測到上模位于開啟位置時數(shù)控系統(tǒng)迅速將待加工件定位到加工位置，并且啟動沖床上沖模下壓，實現(xiàn)一次沖壓。在沖床帶動上沖模開啟時數(shù)控系統(tǒng)迅速地將待加工件移動到下一加工位置等待下次沖壓，直到完成加工停止沖床運動。整個系統(tǒng)由上位機來管理。系統(tǒng)軟件語言采用VisualBasic6.0編制其集成開發(fā)環(huán)境(IDE)集設(shè)計、修改、調(diào)試、生成等功能于一體，人機交互界面十分友好。它是功能強大的Windows環(huán)境下的編程語言簡單易學(xué)可視化程度高。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，共有5個功能模塊:系統(tǒng)開機后進入Windows界面雙擊“數(shù)控單元沖?！眻D標(biāo)，即彈出應(yīng)用界面，可選擇功能模塊。系統(tǒng)軟件功能模塊圖如圖7所示。編輯模塊用來完成用戶對所設(shè)定的參數(shù)組進行操作的程序的編輯、修改、生成。參數(shù)設(shè)定模塊將輸入的參數(shù)組制成數(shù)據(jù)表，送入數(shù)據(jù)庫以備程序的調(diào)用。通信模塊負(fù)責(zé)上、下位機之間的通信管理，就是將控制程序段及調(diào)用的參數(shù)組使用MSCOMM控件，通過RS232串行口送入單片機使單片機執(zhí)行控制工作。單片機的程序也采用模塊化結(jié)構(gòu)，與上位機一樣共有5個功能模塊通過通信接口接受上位機的輸入指令，控制,Y方向步進電機的運動。也可以脫離上位機直接控制運行。上位機通信程序流程圖，如圖8左圖所示。下位機通信程序流程圖，如圖8右圖所示。隨著數(shù)控技術(shù)、伺服技術(shù)、運動元件的發(fā)展，以及市場經(jīng)濟的需要，數(shù)控單元沖壓模具快速成形技術(shù)得到迅速發(fā)展。對于中小型傳統(tǒng)企業(yè)，這種結(jié)合傳統(tǒng)制造工藝的高新技術(shù)無疑是一種投資省，見效J陜，方便、快捷的技術(shù)。隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，實現(xiàn)自動上下料裝備、外置模具庫自動換模裝備等，已經(jīng)擺在人們的面前。可見，數(shù)控沖壓的發(fā)展是以相關(guān)技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的研制為基礎(chǔ)的。單元沖壓模具快速成形技術(shù)，無疑是先進沖壓技術(shù)發(fā)展的一個新起點。模內(nèi)攻牙又稱模內(nèi)攻絲，是一種替代了傳統(tǒng)人工攻牙的新技術(shù)，傳統(tǒng)的攻牙設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)沖壓產(chǎn)品需求，效率太低，加工時間長。遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需要。模內(nèi)攻牙技術(shù)的導(dǎo)入使得沖壓模具真正的實現(xiàn)了自動化，效率化，攻牙范圍可達(dá)到最小M6，最大可達(dá)到M45，精度可達(dá)到01mm，模內(nèi)攻牙技術(shù)使的沖出來的產(chǎn)品不需要再進行第二次人工攻牙，其擠壓出來的產(chǎn)品質(zhì)量有保證，表面光潔度好，效率高，成本低，廣泛應(yīng)用于沖壓制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等等。在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)點為加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2）、SKD11，它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重，必須進行反復(fù)鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代號8-4-1）和含鎢量較少的W6Mo5Cr4V2（代號6-5-4-2，美國牌號為M2）以及為提高韌性開發(fā)的降碳降釩高速鋼6W6Mo5Cr4V（代號6W6或稱低碳M2）。高速鋼也需要改鍛，以改善其碳化物分布。在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當(dāng)增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統(tǒng)稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有6Cr4W3Mo2VNb（代號65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是鎢鈷類，對沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質(zhì)合金。對沖擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質(zhì)合金。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、鉬、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相，用粉末冶金方法燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的基體是鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其它鋼種，經(jīng)淬火、回火后硬度可達(dá)68~73HRC。沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應(yīng)用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼D2（相當(dāng)于我國Cr12MoV）性能基礎(chǔ)上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應(yīng)高速、自動化、大批量生產(chǎn)而開發(fā)的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13，等。在沖壓模具中，使用了各種金屬材料和非金屬材料，主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。制造模具的材料，要求具有高硬度、高強度、高耐磨性、適當(dāng)?shù)捻g性、高淬透性和熱處理不變形(或少變形)及淬火時不易開裂等性能。合理選取模具材料及實施正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關(guān)鍵。對用途不同的模具，應(yīng)根據(jù)其工作狀態(tài)、受力條件及被加工材料的性能、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)率等因素綜合考慮，并對上述要求的各項性能有所側(cè)重，然后作出對鋼種及熱處理工藝的相應(yīng)選擇。當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量很大時，模具的工作零件凸模和凹模的材料應(yīng)選取質(zhì)量高、耐磨性好的模具鋼。對于模具的其它工藝結(jié)構(gòu)部分和輔助結(jié)構(gòu)部分的零件材料，也要相應(yīng)地提高。在批量不大時，應(yīng)適當(dāng)放寬對材料性能的要求，以降低成本。當(dāng)被沖壓加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應(yīng)選取耐磨性好、強度高的材料。拉深不銹鋼時，可采用鋁青銅凹模，因為它具有較好的抗粘著性。而導(dǎo)柱導(dǎo)套則要求耐磨和較好的韌性，故多采用低碳鋼表面滲碳淬火。又如，碳素工具鋼的主要不足是淬透性差，在沖模零件斷面尺寸較大時，淬火后其中心硬度仍然較低，在行程次數(shù)很大的壓床上工作時，由于它的耐沖擊性好反而成為優(yōu)點。對于固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。還可以采用冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提高模具零件的性能。對于凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應(yīng)選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械性能較好的模具鋼，同時應(yīng)具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。選擇模具材料要根據(jù)模具零件的使用條件來決定，做到在滿足主要條件的前提下，選用價格低廉的材料，降低成本。計算機技術(shù)、機械設(shè)計與制造技術(shù)的迅速發(fā)展和有機結(jié)合，形成了計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造（CAD/CAM）這一新型技術(shù)。CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化。模具CAD/CAM能顯著縮短模具設(shè)計及制造周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為人們的共識。隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技術(shù)正成為發(fā)展方向，它能實現(xiàn)面向制造和裝配的設(shè)計，實現(xiàn)成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，使設(shè)計、制造一體化。快速經(jīng)濟制模技術(shù)為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中多品種、小批量生產(chǎn)的需要，加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本，開發(fā)和應(yīng)用快速經(jīng)濟制模技術(shù)越來越受到人們的重視。快速經(jīng)濟制模技術(shù)主要有低熔點合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、環(huán)氧樹脂制模技術(shù)、噴涂成形制模技術(shù)、疊層鋼板制模技術(shù)等。應(yīng)用快速經(jīng)濟制模技術(shù)制造模具，能簡化模具制造工藝、縮短制造周期（比普通鋼模制造周期縮短70%～90%）、降低模具生產(chǎn)成本（比普通鋼模制造成本降低60%～80%），在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益。對提高新產(chǎn)品的開發(fā)速度，促進生產(chǎn)的發(fā)展有著非常重要的作用。改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。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(rèn)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。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一。許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。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Pro/E、PD、UGN、NProgressiveDieDesign、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3DQuickPress、MoldWorks和TopsolidProgress等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。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(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。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)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，吉林大學(xué)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(xué)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(xué)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軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。模具技術(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)。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(xùn)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。國外發(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。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。它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。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。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。我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。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)。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。這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。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)。我國涌現(xiàn)出一大批模具行業(yè)的龍頭企業(yè)。如，汽車覆蓋件模具有“四大家”，大型塑料模具有海爾、華威、群達(dá)行，精密沖壓模具有國盛、華富，汽車輪胎模具有豪邁、巨輪，鑄造模具有一汽鑄造、寧波合力、廣州型腔、北侖輝旺，精密塑料模具有唯科、寧波橫河等等。據(jù)武兵書介紹，模具行業(yè)已有95家企業(yè)被授予“中國重點骨干模具企業(yè)”稱號，本屆上海國際模展期間，中國模具協(xié)會還將給第四批10多家企業(yè)授牌。屆時，“中國重點骨干模具企業(yè)”將達(dá)到110家左右。長期以來，中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方，模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。據(jù)模具網(wǎng)CEO、深圳市模具技術(shù)學(xué)會副秘書長羅百輝介紹，這種格局正在發(fā)生深層變化，我國模具業(yè)正在從較發(fā)達(dá)的珠三角、長三角地區(qū)向內(nèi)和北方擴展，在產(chǎn)業(yè)布局上出現(xiàn)了一些新的模具生產(chǎn)較集中的地區(qū)，有京津冀、長沙、成渝、武漢、皖中等地區(qū)，模具集聚發(fā)展成為新特點，模具園區(qū)（城、集聚地等）不斷涌現(xiàn)。在東部地區(qū)，已形成昆山、無錫精密模具產(chǎn)業(yè)集群生產(chǎn)基地；泊頭、蕪湖汽車模具產(chǎn)業(yè)集群生產(chǎn)基地；寧波、黃巖、深圳、東莞大型、精密模具產(chǎn)業(yè)集群生產(chǎn)基地。羅百輝表示，模具行業(yè)在中國被廣泛看好，我國模具行業(yè)加快了體制改革和機制轉(zhuǎn)換步伐，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日趨合理，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快；隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入，“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展很快。沖壓模具是沖壓加工的主要工藝裝備，沖壓制件就是靠上、下模具的相對運動來完成的。加工時由于上、下模具之間不斷地分合，如果操作工人的手指不斷進入或停留在模具閉合區(qū)，便會對其人身安全帶來嚴(yán)重威脅。凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，它是模具上的關(guān)鍵零件。凸凹模不但精密而且復(fù)雜，它應(yīng)滿足如下要求：定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷(板)、擋料銷(板)、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓器等。設(shè)計定位零件時應(yīng)考慮操作方便，不應(yīng)有過定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導(dǎo)正銷定位等。壓料零件有壓邊圈、壓料板等。壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設(shè)備上的氣墊推桿支撐，可上下運動，頂出件設(shè)計時應(yīng)具有足夠的頂出力，運動要有限位。卸料板應(yīng)盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應(yīng)設(shè)有防護板，防止手指伸人或異物進入，外露表面棱角應(yīng)倒鈍。導(dǎo)柱和導(dǎo)套是應(yīng)用最廣泛的一種導(dǎo)向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時有精確的配合間隙。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙應(yīng)小于沖裁間隙。導(dǎo)柱設(shè)在下模座，要保證在沖程下死點時，導(dǎo)柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導(dǎo)柱應(yīng)安排在遠(yuǎn)離模塊和壓料板的部位，使操作者的手臂不用越過導(dǎo)柱送取料。它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等；上下模板是沖模的基礎(chǔ)零件；其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向應(yīng)與制件相適應(yīng)，過大或過小均不利于操作。有些模具(落料、沖孔類模具)為了出件方便，需在模架下設(shè)墊板。這時墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起，兩墊板的厚度應(yīng)絕對相等。墊板的間距以能出件為準(zhǔn)，不要太大，以免模板斷裂。它包括螺釘、螺母，彈簧、柱銷、墊圈等．一般都采用標(biāo)準(zhǔn)件。沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)件用量較多，設(shè)計選用時應(yīng)保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量保證進料、定料、出件、清理廢料的方便。對于小型零件的加工要嚴(yán)禁操作者的手指、手腕或身體的其他部位伸入模區(qū)作業(yè)；對于大型零件的加工，若操作者必須手入模內(nèi)作業(yè)時，要盡可能減少入模的范圍，盡可能縮短身體某部位在模內(nèi)停留的時間，并應(yīng)明確模具危險區(qū)范圍，配備必要的防護措施和裝置。模具上的各種零件應(yīng)有足夠的強度及剛度，防止使用過程中損壞和變形，緊固零件要有防松動措施，避免意外傷害操作者。不允許在加工過程中發(fā)生廢料或工件飛彈現(xiàn)象，影響操作者的注意力，甚至擊傷操作者。另外要避免沖裁件毛刺割傷人手。不允許操作者在進行沖壓操作時有過大的動作幅度，避免出現(xiàn)使身體失去穩(wěn)定的姿勢；不允許在作業(yè)時有過多和過準(zhǔn)的動作。應(yīng)盡量避免沖壓加工時有強烈的噪聲和振動。模具設(shè)計應(yīng)在總圖上標(biāo)明模具重量，便于安裝，保障安全。20千克以上的零件加工應(yīng)有起重搬運措施，減輕勞動強度。裝拆模具零件時應(yīng)方便安全，避免有夾手、割手的可能；模具要便于解體存放。模具中的哪怕是細(xì)微的問題都會影響安全，只有對每種作業(yè)中的具體問題進行分析，才能提出模具中的安全注意事項。(2)沖模傾斜：沖或模的直度不正，或模板間有異物，使模板無法平貼。重新組立或研磨矯正。(3)模板變形：模板硬度或厚度不夠，或受外力撞擊變形。更換新模板或是更正拆組工作法。(4)模座變形：模座厚度不夠或受力不平均，導(dǎo)柱、導(dǎo)套直度變異。研磨矯正或重灌塑膠鋼或更換模座或使受力平均。(5)沖模干涉：沖模尺寸，位置是否正確，上下模定位有無偏差，組立後是否會松動，沖床精度不ì，架模不正。(6)沖剪偏斜：沖頭強度不夠，大小沖頭太近，側(cè)向力未平衡，沖半斜。加強剝斜板引導(dǎo)保護作用或沖頭加大、小沖頭磨短lt增加踵跟長提早支撐引導(dǎo)，注意送料長度。(1)熱處埋：淬火溫度過高或不夠，回火次數(shù)溫度時間不適當(dāng)，淬火方式時間沒把握??；在使用一段時間後問題才出現(xiàn)。(3)廢料阻塞：落料孔未鉆或尺寸不符或落在床臺未及時清理，以沖頭和下模板損壞較多。(4)沖頭掉落：末充份固定或懸吊，或螺絲太細(xì)強度不ì，或沖頭折斷。(5)逃孔不ì：沖頭壓板逃孔尺寸或深度不夠，沖頭和剝料板逃部不ì通常為剝料板損壞。(6)異物進入：制品吹出彈回，模零件崩損掉落，螺絲突出模面或其他物品進入模內(nèi)，都可能損壞下模、剝料板或沖頭，導(dǎo)柱。(8)彈簧因素:彈簧力不夠或斷裂或等高套不等高使剝料板傾斜，或彈簧配制不常，造成重疊沖打損壞零件。(9)沖壓不當(dāng)：工作高度調(diào)整過低，導(dǎo)柱失油，料條誤送或沖半料，周邊設(shè)備如送、放、收料機損壞，空氣管未裝或未開，沖床異常等，所造成的損壞。(10)維修不當(dāng)：該換而未換或螺絲未鎖緊或未按原狀復(fù)原而造成上述各點發(fā)生。(1)刀口磨耗：毛頭太大或尺寸變大(切外形)；變小(沖孔)；平面度不好。重新研磨或更換沖模。(2)沒有引導(dǎo)：引導(dǎo)銷或其他定位裝置沒有作用，送料機沒有放松或引導(dǎo)銷徑不ì，無法矯正引導(dǎo)。定位塊磨損，送距過長。(5)頂出不夠：送料不順、料條彎曲、脫料不佳、上模拉料、加長頂出。(6)頂出不當(dāng)：頂料銷配制不當(dāng)，彈簧力不適當(dāng)或頂出過長。調(diào)整彈力或改變位置或銷數(shù)量；銷磨短配合。(7)導(dǎo)料不佳：導(dǎo)料板長度不ì或?qū)Я祥g隙太大，或模和放料機偏斜或模與送料機距太長。(8)下料變形：部份彎曲件不能容許料重疊，須每次落下，或碟形應(yīng)變可用壓力墊或剪斜à克服。(9)彎曲變形：上彎彎處擠料；近接孔受拉力變形，受力不均彎à傾斜沖頭不夠長。(13)材料不當(dāng)：料寬或板厚，材質(zhì)或材料硬度不適當(dāng)，也會產(chǎn)生不良。(14)設(shè)計不佳：工程安排不好，間隙設(shè)定不良，除非變更設(shè)計，否則難以克服。沖壓生產(chǎn)中最常用的材料是金屬材料（包括黑色金屬和有色金屬），但有時也用非金屬材料。其中黑色金屬主要有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等；有色金屬主要有純銅、黃銅、青銅、鋁等；非金屬材料有紙板、層壓板、橡膠板、塑料板、纖維板和云母等。?沖壓用金屬材料的供應(yīng)狀態(tài)一般是各種規(guī)格的板料和帶料。板料可用于工程模的生產(chǎn)，帶料（卷料）用于連續(xù)模的生產(chǎn)，也可以用于工程模的生產(chǎn)。板料的尺寸較大，可用于大型零件的沖壓，也可以將板料按排樣尺寸剪裁成條料后用于中小型零件的沖壓；帶料（又稱卷料）有各種規(guī)格的寬度，展開長度可達(dá)幾十米，成卷狀供應(yīng)，適應(yīng)于連續(xù)模大批量生產(chǎn)的自動送料。?沖壓材料的選用要考慮沖壓件的使用要求、沖壓工藝要求及經(jīng)濟性等。?所選材料應(yīng)能使沖壓件在機器或部件中正常工作，并具有一定的使用壽命。為此，應(yīng)根據(jù)沖壓件的使用條件，使所選材料滿足相應(yīng)強度、剛度、韌性、耐蝕性和耐熱性等力方面的要求。?對于任何一種沖壓件，所選的材料應(yīng)能按照其沖壓工藝的要求，穩(wěn)定地成形出不至于開裂或起皺的合格產(chǎn)品，這是最基本也是最重要的選材要求。為此，可用以下方法合理選材。?①試沖。根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗及可能條件，選擇幾種基本能滿足沖壓件使用要求的板料進行試沖，最后選擇沒有開裂或皺折的、其廢品率低的一種。這種方法結(jié)果比較直觀，但帶有較大的盲目性。?②分析與對比。在分析沖壓變形性質(zhì)的基礎(chǔ)上，把沖壓成型時的最大變形程度與板料沖壓成型性能所允許采用的極限變形程度進行對比，并以此作為依據(jù)，選取適合于該種零件沖壓工藝要求的板材。?同一種牌號或同一厚度的板材，還有冷軋和熱軋之分。我國國產(chǎn)板材中，厚板(?t>4mm)為熱軋板，薄板（t<4mm）為冷軋板（也有熱軋板）。與熱軋板相比，冷軋板尺寸精確，偏差小，表面缺陷少，光亮，內(nèi)部組織致密，沖壓性能更優(yōu)。(注：t在模具中一般代表厚度，例如模板的厚度、材料的厚度均可以用t來表示。)?所選材料應(yīng)在滿足使用性能及沖壓工藝要求的前提下，盡量價格低廉，來源方便，經(jīng)濟性好，以降低沖壓件的成本。軸承端蓋是一種常見的機械零件，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中。其制造過程中，沖壓工藝是一種常見的加工方法。本文將對軸承端蓋的沖壓工藝進行詳細(xì)分析，并探討其沖壓模具的設(shè)計。沖壓工藝是一種利用模具和沖壓設(shè)備對金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的零件的加工方法。沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、成本低、零件尺寸精度高等優(yōu)點。在軸承端蓋的沖壓工藝中，需要合理選擇工藝參數(shù)，如坯料尺寸、模具間隙、壓力大小等。這些參數(shù)的選擇將直接影響零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)實踐中，需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整和優(yōu)化。沖壓模具是實現(xiàn)沖壓工藝的重要工具，其設(shè)計質(zhì)量直接影響到零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在軸承端蓋的沖壓模具設(shè)計中，需要充分考慮零件的結(jié)構(gòu)特點和工藝要求，確保模具結(jié)構(gòu)合理、緊湊、易于操作和維修。軸承端蓋的沖壓模具結(jié)構(gòu)可以采用單工序模或多工序模。單工序模結(jié)構(gòu)簡單，適用于小批量生產(chǎn)；多工序模可以將軸承端蓋的多個加工工序集中在一副模具中完成，提高生產(chǎn)效率。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮以下幾個方面：（1）凸模和凹模的設(shè)計：根據(jù)軸承端蓋的形狀和尺寸要求，設(shè)計相應(yīng)的凸模和凹模，確保零件成形準(zhǔn)確、尺寸穩(wěn)定。（2）定位裝置的設(shè)計：為了確保零件在加工過程中的位置準(zhǔn)確，需要設(shè)計合理的定位裝置。常見的定位裝置包括導(dǎo)正銷、導(dǎo)正孔等。（3）卸料裝置的設(shè)計：為了將加工完成的零件從模具中取出，需要設(shè)計相應(yīng)的卸料裝置。常見的卸料裝置包括彈簧、氣動等。（4）導(dǎo)向裝置的設(shè)計：為了確保凸模和凹模之間的間隙均勻、減小磨損，需要設(shè)計相應(yīng)的導(dǎo)向裝置。常見的導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套等。在軸承端蓋的沖壓模具設(shè)計中，材料選擇也是一個重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)零件的材料、加工要求和模具的使用壽命等因素，選擇合適的模具材料。常用的模具材料包括鋼材、硬質(zhì)合金等。本文對軸承端蓋的沖壓工藝和沖壓模具設(shè)計進行了詳細(xì)的分析和探討。通過合理的工藝分析和參數(shù)選擇，可以提高軸承端蓋的生產(chǎn)效率和質(zhì)量；通過合理的模具設(shè)計，可以提高模具的使用壽命和生產(chǎn)效率。這些措施有助于提高軸承端蓋的生產(chǎn)效益和市場競爭力。沖壓工藝與沖壓模具設(shè)計在制造業(yè)中具有重要地位，特別是在汽車、機械制造等領(lǐng)域。本文將從沖壓工藝和沖壓模具設(shè)計的基本概念入手，深入探討其原理、特點和未來發(fā)展趨勢。沖壓工藝是一種利用壓力機將金屬板料變形或分離，以獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的制造方法。沖壓工藝按照工藝特點可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序是指將金屬板料分割成若干個小部分，如沖裁、剪切等；成形工序則是指將金屬板料變形成為所需形狀和尺寸的零件，如彎曲、拉伸等。沖壓工藝在汽車制造業(yè)中具有廣泛應(yīng)用，如車身覆蓋件、車輪、底盤等部件的制作。在機械制造領(lǐng)域，沖壓工藝可用于制作各種零件，如軸承、齒輪、活塞等。這些零件對尺寸精度、表面質(zhì)量的要求較高，沖壓工藝能夠滿足這些嚴(yán)格的技術(shù)要求。沖壓模具設(shè)計是沖壓工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其設(shè)計水平直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和制造成本。沖壓模具設(shè)計流程可分為以下幾個步驟：明確設(shè)計要求、制定設(shè)計方案、進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、模擬分析、優(yōu)化設(shè)計方案、出圖等。影響沖壓模具設(shè)計的因素有很多，如材料的力學(xué)性能、模具結(jié)構(gòu)、加工精度等。設(shè)計時需充分考慮這些因素，以避免生產(chǎn)過程中出現(xiàn)各種問題。模具的維護和修復(fù)也是設(shè)計中需要考慮的重要環(huán)節(jié)。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化模具設(shè)計逐漸成為主流。數(shù)字化模具設(shè)計是指利用計算機輔助設(shè)計軟件進行模具設(shè)計，實現(xiàn)模具的三維建模、分析和優(yōu)化。相較于傳統(tǒng)設(shè)計模式，數(shù)字化模具設(shè)計具有以下優(yōu)勢：提高設(shè)計精度：數(shù)字化模具設(shè)計可實現(xiàn)精確的三維建模和模擬分析，有助于提高模具的精度和穩(wěn)定性。優(yōu)化設(shè)計方案：數(shù)字化模具設(shè)計可通過仿真分析對設(shè)計方案進行優(yōu)化，提高模具設(shè)計的合理性和可靠性。沖壓工藝與沖壓模具設(shè)計是制造業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，對于汽車、機械制造等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。本文對沖壓工藝的基本原理及分類、沖壓模具設(shè)計流程及影響因素以及數(shù)字化模具設(shè)計的優(yōu)勢進行了簡要探討。隨著科技的不斷發(fā)展，沖壓工藝與沖壓模具設(shè)計將不斷進步，為制造業(yè)的發(fā)展注入新的動力。沖壓模具是在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具的形式很多，沖模也依工作性質(zhì),模具構(gòu)造,模具材料三方面來分類。a.沖裁模沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。b.彎曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。c.拉深模是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。d.成形模是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。e.鉚合模是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起，進而形成一個整體b.復(fù)合模只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。c.級進模（也稱連續(xù)模）在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。d.傳遞模綜合了單工序模和級進模的特點，利用機械手傳遞系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)儉材料成本，并且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。依產(chǎn)品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。a.沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。b.彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。e.壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。卷邊是將工序件邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。卷邊圓形的軸線呈直線形。拉延是把平直毛料或工序件變?yōu)榍嫘蔚囊环N沖壓工序，曲面主要依靠位于凸模底部材料的延伸形成。拉彎是在拉力與彎矩共同作用下實現(xiàn)彎曲變形，使整個彎曲橫斷面全部受拉伸應(yīng)力的一種沖壓工序。脹形是將空心件或管狀件沿徑向往外擴張的一種沖壓工序。剖切剖切是將成形工序件一分為幾的一種沖壓工序。是依靠材料的延伸使工序件形成局部凹陷或凸起的沖壓工序。起伏成形中材料厚度的改變?yōu)榉且鈭D性的，即厚度的少量改變是變形過程中自然形成的，不是設(shè)計指定的要求。彎曲是利用壓力使材料產(chǎn)生塑性變形，從而被彎成有一定曲率、一定角度的形狀的一種沖壓工序。鑿切是利用尖刃的鑿切模進行的落料或沖孔工序。鑿切并無下模，墊在材料下面的只是平板，被沖材料絕大多數(shù)是非金屬。落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序，被分離的材料成為工件或工序件，大多數(shù)是平面形的。整形是依靠材料流動，少量改變工序件形狀和尺寸，以保證工件精度的一種沖壓工序。整修是沿外形或內(nèi)形輪廓切去少量材料，從而提高邊緣光潔度和垂直度的一種沖壓工序。整修工序一般也同時提高尺寸精度。拉深是把平直毛料或工序件變?yōu)榭招募?，或者把空心件進一步改變形狀和尺寸的一種沖壓工序。拉深時空心件主要依靠位于凸模底部以外的材料流入凹模而形成。連續(xù)拉深是在條料（卷料）上，用同一副模具（連續(xù)拉深模）通過多次拉深逐步形成所需形狀和尺寸的一種沖壓方法。變薄拉深是把空心工序件進一步改變形狀和尺寸，意圖性地把側(cè)壁減薄的一種拉深工序。差溫拉深是利用加熱、冷卻手段，使待變形部分材料的溫度遠(yuǎn)高于已變形部分材料的溫度，從而提高變形程度的一種拉深工序。液壓拉深是利用盛在剛性或柔性容器內(nèi)的液體，代替凸?；虬寄Ｒ孕纬煽招募囊环N拉深工序。壓筋是起伏成形的一種。當(dāng)局部起伏以筋形式出現(xiàn)時，相應(yīng)的起伏成形工序稱為壓筋。工藝零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括有?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等，如表3所示。應(yīng)該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合，對其實施改造，形成先進制造技術(shù)。新型沖壓模內(nèi)攻牙技術(shù),引導(dǎo)了不少沖壓廠家為了降低成本，引起了一股搶購熱潮.普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數(shù)，而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數(shù)，高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點：a.高效高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速一般為15000r/min～40000r/min，最高可達(dá)100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min，比傳統(tǒng)的銑削加工高5～10倍；在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。c.高的表面質(zhì)量由于高速銑削時工件溫升?。s為3°C），故表面沒有變質(zhì)層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。d.可加工高硬材料可銑削50～54HRC的鋼材，銑削的最高硬度可達(dá)60HRC。鑒于高速加工具備上述優(yōu)點，所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應(yīng)用，并逐步替代部分磨削加工和電加工。電火花銑削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術(shù)的重大發(fā)展，這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術(shù)。像數(shù)控銑削加工一樣，電火花銑削加工采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需制造復(fù)雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花創(chuàng)成加工機床的水平。數(shù)控慢走絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能相當(dāng)完善，自動化程度已達(dá)到無人看管運行的程度。最大切割速度已達(dá)300mm2/min，加工精度可達(dá)到±5μm，加工表面粗糙度Ra1～2μm。直徑03～1mm細(xì)絲線切割技術(shù)的開發(fā)，可實現(xiàn)凹凸模的一次切割完成，并可進行04mm的窄槽及半徑02mm內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術(shù)已能進行30°以上錐度的精密加工。磨削及拋光加工技術(shù)磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加工中廣泛應(yīng)用。精密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動拋光機等先進設(shè)備和技術(shù)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，必然導(dǎo)致模具零件形狀的復(fù)雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應(yīng)模具的生產(chǎn)?，F(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標(biāo)數(shù)控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標(biāo)數(shù)控測量機除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴(yán)密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。模具先進制造技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)制模技術(shù)模具質(zhì)量依賴于人為因素，不易控制的狀況，使得模具質(zhì)量依賴于物化因素，整體水平容易控制，模具再現(xiàn)能力強。當(dāng)今高強鋼、超高強鋼很好的實現(xiàn)了車輛的輕量化，提高了車輛的碰撞強度和安全性能，因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強度的提高，傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下，國際上逐漸研究超高強度鋼板的熱沖壓成形技術(shù)。該技術(shù)是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝，主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下，板料的塑性增加，屈服強度降低的特點，通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術(shù)進行深入研究，該技術(shù)被國外廠商壟斷，國內(nèi)發(fā)展緩慢。過去在生產(chǎn)深沖或者重沖工件，大家都認(rèn)為耐壓型(EP)潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經(jīng)有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現(xiàn)，環(huán)保要求的嚴(yán)格，EP油基潤滑油的價值已經(jīng)減少，甚至失去市場。在高溫下高強度鋼的成型，EP油基潤滑油失去了它的性能，無法在極溫應(yīng)用中提供物理的模具保護隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤滑劑則可以提供必要的保護。隨著金屬在沖壓模具中變形，溫度不斷升高，EP油基潤滑油都會變薄，有些情況下會達(dá)到閃點或者燒著（冒煙）。IRMCO高分子聚合物潤滑劑一般開始噴上去時稠度低得多。隨著成形過程中溫度的上升，會變得更稠更堅韌。實際上高分子聚合物極溫潤滑劑都有“熱尋性”而且會粘到金屬上，形成一個可以降低摩擦的隔膜。這個保護屏障可以允許工件延展，在最高要求的工件成型時沒有破裂和粘接，以此來控制摩擦和金屬流動。有效的保護了模具，延長了模具使用壽命，提高了沖壓的強度。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和市場需求的多樣化，人們對產(chǎn)品生產(chǎn)周期的要求越來越短，尤其在小批量甚至單件生產(chǎn)方面，要求現(xiàn)代制造技術(shù)不僅要有較高的柔性，還要有更新的、更能滿足市場要求迅速變化的生產(chǎn)模式。數(shù)控單元沖壓模具快速成形技術(shù)，就是為適應(yīng)此種狀態(tài)而產(chǎn)生的。鈑件的形狀可分割成一些簡單的圖形元素，然后合成所需圖形。例如:矩形是4個直角的合成；波浪形是一些曲線的合成等。因此,對于一些精度要求較高的小批量甚至單件生產(chǎn)的鈑金件，可以用一些通用件迅速組裝成單元沖壓模具，采用數(shù)控技術(shù)，使之快速成形。將被加工鈑金件看成一個可被分割的平面圖形，對分割出來的簡單圖形元素進行數(shù)字化處理。即按其方位進行定位編碼。如圖1所示的非等距簡單圖形零件的數(shù)字化，缺口4的(Δx,Δy)均相等，方孔5的(Δx,Δy)均等于2倍的(Δx,Δy)，設(shè)現(xiàn)有通用沖頭的寬等于Δx，長等于Δy，則按如圖1所示進行編號。缺口1由位置(2,0)以及位置(3,0)合成,缺口4同樣由兩個位置合成，方孔由8個位置合成。如果采用矩形單元快速成形，可以獲得如圖2上圖所示的二維編碼，由于劃分過細(xì)使得到的編碼較長。如果采用正方形單元快速成形，則可以獲得如圖2下圖所示的二維編碼，其編碼減小一半。對于等距簡單圖形零件如鑰匙齒形的快速成形由于齒距相等河以進一步簡化編碼。鑰匙齒形編碼示意圖，如圖3所示。圖3中采用三角形單元，實際應(yīng)用采用的是梯形單元編碼可以降為一維數(shù)組。當(dāng)選定齒距和級差值后，鑰匙的齒形加工位置可以轉(zhuǎn)換為級差數(shù)最后齒形編碼為一維數(shù)組((21321)。由以上可知數(shù)字化編碼是單元沖?？焖俪尚蔚年P(guān)鍵，合適的編碼不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且可以節(jié)省存儲內(nèi)存。大部分中小型企業(yè)尚不具備購買高檔數(shù)控沖床的經(jīng)濟實力，數(shù)控單元沖壓模具可以直接安裝在普通沖床上作為簡易數(shù)控沖床來使用?？焖俪尚文＞邫C構(gòu)示意圖如圖4所示。上模為凸模機構(gòu)。光電頭安裝在上模板下方以檢測凸模的起落。坯料的裝夾要根據(jù)不同的需要進行設(shè)計。料板由步進電機控制絲杠分,Y方向驅(qū)動。下模為凹模機構(gòu)，直接安裝在工作臺上。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。共有3種:永磁式、反應(yīng)式和混合式?；旌鲜郊辛饲岸N的優(yōu)點，從性價比方面進行綜合考慮，擬選用步進角8o的兩相混合式步進電機。驅(qū)動器的型號、種類較多，細(xì)分型為考慮對象。因為細(xì)分型可消除電機的低頻振蕩，可提高電機的輸出轉(zhuǎn)矩及分辨率。顧及速度和精度細(xì)分系數(shù)定為4。數(shù)控單元沖模是安裝在曲軸式壓力機上的，機床的沖壓原理不變。需要控制的是兩方面內(nèi)容:首先要確定零點以及各工位點的位置;其次在上沖模往復(fù)動作的啟停間被加工件的按編碼所得的,Y方向的快速進給送料運動以及這兩個動作的協(xié)調(diào)。即實現(xiàn)沖壓和送料動作的同步控制?？刂葡到y(tǒng)框圖，如圖5所示。光電信號檢測電路圖，如圖6所示。數(shù)控系統(tǒng)的人機界面采用鍵盤輸入LED顯示鍵盤具有數(shù)字鍵、設(shè)定、修改、查尋、及Y方向的調(diào)整、執(zhí)行等的功能鍵，可用來完成加工程序的輸入、修改及對控制的操作和調(diào)整等。操作人員根據(jù)被加工件的形狀在計算機上進行編碼，自動生成加工程序，通過串行口將加工程序下載給單片機并且保存在FLASHROM中。工模安裝后手動調(diào)整零位。進入執(zhí)行后單片機從FLASHROM中取得加工程序，并計算,Y方向的步進距離后再將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的步進脈沖數(shù)控制,Y方向的步進電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)。當(dāng)光電信號檢測到上模位于開啟位置時數(shù)控系統(tǒng)迅速將待加工件定位到加工位置，并且啟動沖床上沖模下壓，實現(xiàn)一次沖壓。在沖床帶動上沖模開啟時數(shù)控系統(tǒng)迅速地將待加工件移動到下一加工位置等待下次沖壓，直到完成加工停止沖床運動。整個系統(tǒng)由上位機來管理。系統(tǒng)軟件語言采用VisualBasic6.0編制其集成開發(fā)環(huán)境(IDE)集設(shè)計、修改、調(diào)試、生成等功能于一體，人機交互界面十分友好。它是功能強大的Windows環(huán)境下的編程語言簡單易學(xué)可視化程度高。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，共有5個功能模塊:系統(tǒng)開機后進入Windows界面雙擊“數(shù)控單元沖?！眻D標(biāo)，即彈出應(yīng)用界面，可選擇功能模塊。系統(tǒng)軟件功能模塊圖如圖7所示。編輯模塊用來完成用戶對所設(shè)定的參數(shù)組進行操作的程序的編輯、修改、生成。參數(shù)設(shè)定模塊將輸入的參數(shù)組制成數(shù)據(jù)表，送入數(shù)據(jù)庫以備程序的調(diào)用。通信模塊負(fù)責(zé)上、下位機之間的通信管理，就是將控制程序段及調(diào)用的參數(shù)組使用MSCOMM控件，通過RS232串行口送入單片機使單片機執(zhí)行控制工作。單片機的程序也采用模塊化結(jié)構(gòu)，與上位機一樣共有5個功能模塊通過通信接口接受上位機的輸入指令，控制,Y方向步進電機的運動。也可以脫離上位機直接控制運行。上位機通信程序流程圖，如圖8左圖所示。下位機通信程序流程圖，如圖8右圖所示。隨著數(shù)控技術(shù)、伺服技術(shù)、運動元件的發(fā)展，以及市場經(jīng)濟的需要，數(shù)控單元沖壓模具快速成形技術(shù)得到迅速發(fā)展。對于中小型傳統(tǒng)企業(yè)，這種結(jié)合傳統(tǒng)制造工藝的高新技術(shù)無疑是一種投資省，見效J陜，方便、快捷的技術(shù)。隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，實現(xiàn)自動上下料裝備、外置模具庫自動換模裝備等，已經(jīng)擺在人們的面前?？梢姡瑪?shù)控沖壓的發(fā)展是以相關(guān)技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的研制為基礎(chǔ)的。單元沖壓模具快速成形技術(shù)，無疑是先進沖壓技術(shù)發(fā)展的一個新起點。模內(nèi)攻牙又稱模內(nèi)攻絲，是一種替代了傳統(tǒng)人工攻牙的新技術(shù)，傳統(tǒng)的攻牙設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)沖壓產(chǎn)品需求，效率太低，加工時間長。遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需要。模內(nèi)攻牙技術(shù)的導(dǎo)入使得沖壓模具真正的實現(xiàn)了自動化，效率化，攻牙范圍可達(dá)到最小M6，最大可達(dá)到M45，精度可達(dá)到01mm，模內(nèi)攻牙技術(shù)使的沖出來的產(chǎn)品不需要再進行第二次人工攻牙，其擠壓出來的產(chǎn)品質(zhì)量有保證，表面光潔度好，效率高，成本低，廣泛應(yīng)用于沖壓制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等等。在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)點為加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2）、SKD11，它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重，必須進行反復(fù)鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代號8-4-1）和含鎢量較少的W6Mo5Cr4V2（代號6-5-4-2，美國牌號為M2）以及為提高韌性開發(fā)的降碳降釩高速鋼6W6Mo5Cr4V（代號6W6或稱低碳M2）。高速鋼也需要改鍛，以改善其碳化物分布。在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當(dāng)增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統(tǒng)稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有6Cr4W3Mo2VNb（代號65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是鎢鈷類，對沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質(zhì)合金。對沖擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質(zhì)合金。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、鉬、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相，用粉末冶金方法燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的基體是鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其它鋼種，經(jīng)淬火、回火后硬度可達(dá)68~73HRC。沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應(yīng)用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼D2（相當(dāng)于我國Cr12MoV）性能基礎(chǔ)上，分為兩大分支：一