第一篇：破解汽車沖壓模具技術難題

破解汽車衝壓模具技術難題

2005-3-9 11:04:00 添加到生意寶

中科院知識創新工程重大專案“集成化鐳射智慧製造及柔性加工系統”已成功研製, 由中國科學院力學研究所主持的第一批中國科學院知識創新工程重大專案“集成化鐳射智慧製造及柔性加工研究”，經虞鋼研究員為首席科學家的專案組三年刻苦攻關，研製出國內首套“集成化鐳射智慧製造及柔性加工系統”，並針對制約我國汽車產業進一步發展的衝壓模具使用壽命短、維護費用高這一難題，利用鐳射與材料相互作用原理並結合智慧測量等技術對其表面進行強化處理，從而大幅度提高了大型汽車衝壓模具的使用壽命。該技術已提供給上海大型汽車有限公司，並將為企業帶來巨大的經濟效益。

5月18日，以許祖彥院士、關橋院士、周壽桓院士眾組長的專家組以及上海大?汽車有限公司相關負責人在力學研究所聽取了該專案的鑒定、驗收報告會，並參觀了該鐳射智慧製造系統，觀看了模具強化過程的現場演示。專家一致認為：該專案研究成果整體達到了國際先進水平。鑒於“集成化鐳射智慧製造及柔性加工系統”具有重大的應用前景，專家提出專案成果應繼續以汽車模具鐳射表面強化等領域為突破口，並迅速推廣到其他廠家，解決長期困擾我國汽車廠家的大型衝壓模具使用壽命問題，進而實現產業化。

專案研製出一套“集成化鐳射智慧製造及柔性加工系統”，集成了數控千瓦級工業固體雷射器，大範圍高精度5軸框架式機器人，模具表面快速智慧測量和曲面重構，模具成型工藝參數的數值和物理類比軟體，高功率雷射光束的空間變換和柔性傳輸技術，汽車模具鐳射表面強化技術和物理數學模型，底層控制和CAx過程資料庫等。專案具有基礎研究與技術發展相結合、鐳射加工機器人技術與鐳射製造工藝力學相結合的特色，取得了多項重要進展和創新。該系統可滿足3D鐳射加工和快速成型的需求，實現鐳射機器人製造與加工過程的智慧化、柔性化和模組化，以及資訊過程的數位元元元化和控制過程的集成化；可提供具有自主知識產權的技術和裝備系統，為汽車車身快速開發提供了關鍵技術支援。

專案研製過程中，充分發揮了中國科學院多學科交叉的綜合優勢，廣泛吸收社會資源，與國內外同行進行了廣泛深入的合作與交流，聯合攻克了一系列難關。專案組與瑞典勒呂奧科技大學、瀋陽自動化所、本所LNM、LHD開放實驗室等單位建立了密切合作，在相關國際前沿領域開展了基礎和關鍵技術研究。同時，為了滿足衝壓模具表面強化這一實際工程需要，專案組與上海大眾汽車有限公司隨時溝通、密切配合，保證了終端用戶對專案研製各階段的認同。

力學研究所作為國家級研究機構，瞄準國際科學技術發展的前沿，開展我國先進製造及相關力學科學技術領域前瞻性、基礎性和戰略性研究，發現新的力學現象並積累創新技術，?國家急需的鐳射智慧製造工藝力學的探索研究奠定基礎，為實現製造業的跨越式發展提供了必備的研究平臺。

* 本信息來源于網上，真實性未經中國塑料模具網證實，僅供您參考！

第二篇：沖壓模具CADCAM技術狀況

沖壓模具CAD/CAM技術狀況

近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內也能生產了。精度達到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業能夠生產。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。

模具CAD/CAM技術狀況

我國模具CAD/CAM技術的發展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統是我國第一個自行開發的模具CAD/CAM系統。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統是我國自行開發的第一個沖裁模CAD/CAM系統。上海交通大學開發的冷沖模CAD/CAM系統也于同年完成。20世紀90年代以來，國內汽車行業的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產。

21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現在具有一定生產能力的沖壓模具企業基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業還具備各CAE能力。

模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，并陸續引進了相當數量的CAD/CAM系統。如美國EDS的UG，美國ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進了AutoCAD、CATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業普遍采用了CAD/CAM技術。DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現二維CAD，多數企業已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發的領域。

在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等都已研發了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并已在生產實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。

快速原型（RP）與傳統的快速經濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具*樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實現了以三維CAD模型作為制模依據的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業新車型的開發、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標志著RPM應用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。

圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現出了降低成本、提高效率等優點。

第三篇：沖壓模具論文

引言

在目前激烈的市場競爭中，產品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵。模具是高質量、高效率的產品生產工具，模具開發周期占整個產品開發周期的主要部分。因此客戶對模具開發周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置，然后才是質量和價格。因此，如何在保證質量、控制成本的前提下縮短模具開發周期是值得認真考慮的問題。

模具開發周期包括模具設計、制造、裝配與試模等階段。所階段出現的問題都會對整個開發周期都有直接的影響，但有些因素的作用是根本的、全局性的。筆者認為，人的因素及設計質量就是這樣的因素。因此科龍模具廠采取了項目管理、并行工程及模塊化設計等管理上及技術上的措施，以提高員工積極性并改善設計質量，最終目的是在保證質量、成本目標的前提下縮短模具開發周期。

1模具開發的項目管理實施方法

項目管理是一種為了在確定的時間范圍內，完成一個既定的項目，通過一定的方式合理地組織有關人員，并有效地管理項目中的所有資源（人員、設備等）與數據，控制項目進度的系統管理方法。

模具之間存在著復雜的約束關系，并且每套模具的開發涉及到較多種崗位、多種設備。因此需要有負責人保證所需生產資源在模具開發過程中能及時到位，因此需要實施項目負責制。另外，項目負責制的實施還便于個人工作考核，有利于調動員工積極性。

模具廠有沖模工程部與塑模工程部。沖模工程部管轄四個項目組，塑模工程部為三個。模具任務分配方式以競標為主，必要時協商分配。每個項目組設有一個項目經理、約兩個設計員、四個工藝師和四個左右的鉗工，工藝師包括模具制造工藝與數據編程人員。而其它的各種生產設備及操作員的調度由生產部的調度員統籌安排。如果項目組之間有資源需求的沖突而調度員不能解決時由廠領導仲裁。

廠內員工可通過競職方式擔任項目經理，選拔項目經理有三項標準：（1）了解模具開發的所有工序內容；（2）熟悉模具開發過程中的常見問題及解決方法；（3）有較強的判斷和決策能力，善于管理和用人。

項目管理的內容之一就是要確定項目經理應擔負的職責。本廠項目經理的職責有：（1）負責組織項目組在廠內競標、承接新項目；（2）負責與客戶交涉，包括確定產品細節、接受客戶修改產品設計的要求、反映需要與客戶協商才能解決的問題；（3）檢查產品的工藝性，如果產品工藝性存在問題，則向客戶反饋；（4）制定具體的項目進度計劃；（5）負責對承接項目的全過程、全方位的質量控制、進度跟蹤及內外協調工作；（6）負責完成組內評審及對重大方案、特殊結構、特殊用途的模具的會審；（7）負責組內成員的工作分配、培訓及考核；（8）對組內成員的過失行為負責；（9）負責在組內開展 “四新”技術的應用與技術攻關項目的立項、組織、實施等各項工作；（10）及時解決新模具在維修期內的各項整改及維修。

廠領導根據項目完成的時間、質量與成本考核項目經理。然后由項目經理考核項目組內員工，使責、權、利落實到每一位員工，有效調動了員工積極性并顯著減少以前反復出現的問題。模具開發的并行工程實施方案

并行工程是縮短產品開發周期、提高質量與降低成本的有效方法。實施并行工程有助于提高產品設計、制造、裝配等多個環節的質量。并行工程的核心是面向制造與裝配的設計（DFMA）[1]。在模具開發中實施并行工程就是要進行產品及模具的可制造性與可裝配性檢查。

筆者為模具廠提出并實施了如圖1所示并行工程實施方案。IMAN是基于統一數據庫的PDM系統，基于IMAN集成各種CAX及DFX工具，并利用IMAN的工作流模型實現了設計過程的集成。基于統一的產品三維特征模型，設計員利用CAD工具進行模具設計；工藝師利用CAM功能進行數控編程及CAPP進行工藝設計；審核者利用CAE功能進行沖壓或注射成型過程模擬，利用DFX工具進行可制造性與可裝配性分析。以上工作可以幾乎同時進行，而且保證了產品及模具的相關尺寸的統一與安全。這就使審查時重點檢查模具的方案和結構。基于統一數據庫，各種職能的人可以看到感興趣的某側面的信息。

DFMA工具的開發是并行工程的工作重點之一。在以往的DFMA方法研究與系統實現中[2]，DFMA工具被動地對CAD輸出的產品特征進行評價，而不能在CAD系統產生具體產品特征前即在概念設計階段加以指導，使CAD系統要經過多次設計―檢查―再設計循環才能求得滿意解。為此科龍模具廠開發了集成CAD系統的DFMA工具。DFMA的工作過程可分兩個階段。第一階段是，DFMA輸出概念設計方案到CAD，這個方案具有最少的零件數量；第二階段是，而CAD系統輸出設計特征模型，經過特征映射后將制造特征模型輸入到DFMA工具進行可制造性與可裝配性分析。通過這種途徑使DFMA知識庫得到盡早利用，為缺乏知識的CAD系統把握方向。

通過對產品與模具的可制造性與可裝配性的檢查，就從源頭消除了后續工序可能遇到的困難，大大減少出現缺陷和返工的可能性。模具的模塊化設計方法與系統研究

縮短設計周期并提高設計質量是縮短整個模具開發周期的關鍵之一。模塊化設計就是利用產品零部件在結構及功能上的相似性，而實現產品的標準化與組合化。大量實踐表明，模塊化設計能有效減少產品設計時間并提高設計質量。因此本文探索在模具設計中運用模塊化設計方法。

3.1模具模塊化設計的特點

模具的零部件在結構或功能上具有一定的相似性，因而有采用模塊化設計方法的條件，但目前模具設計中應用模塊化設計方法的研究報道還很少見。與其它種類的機械產品相比，模具的模塊化有幾項明顯特點。

3.1.1模具零件的空間交錯問題

模具零件在三維空間上相互交錯，因此難于保證模塊組合后沒有發生空間干涉；難于清晰地進行模塊劃分。

筆者采取以下辦法來克服這個問題：（1）利用Pro/E（或UGII等三維軟件）的虛擬裝配功能檢測干涉；（2）按結構與功能劃分相結合。模塊劃分就是部件劃分并抽取共性過程。結構相對獨立的部件按結構進行劃分，設計出所謂的結構模塊；而在空間上離散或結構變化大的部件則按功能劃分，設計出所謂的功能模塊。這樣劃分并進行相應的程序開發后，結構模塊的結構可由結構參數為主，功能參數為輔簡單求得；而對于功能模塊，可由功能參數為主，結構參數為輔出發進行推理，在多種多樣的結構形式中做出抉擇。

3.1.2 凸凹模及某些零部件外形無法預見

某些模具零件（如凸凹模）的形狀和尺寸由產品決定因而無法在模塊設計時預見到，所以只能按常見形狀設計模塊（如圓形或矩形的沖頭）,適用面窄；某些模具零件（如沖壓模的工件定位零件）雖然互相配合執行某一功能，但它們的空間布置難尋規律與共性，因此即使按功能劃分也不能產生模塊。

筆者認為，模塊化是部件級的標準化，而零件標準化可視為零件級的模塊化。兩個級別上的標準化是互相配合的。因此，要開發零件庫并納入模塊庫，以彌補模塊覆蓋不全的缺憾。當零件必須逐個構造時，一個齊全的便于使用的零件庫對提高效率很有幫助。

3.1.3 模具類型與結構變化多

模具可有不同的工序性質，如落料、沖孔等；有不同的組合方式，如簡單模、連續模等；還有不同的結構形式，種類極其繁多。因此，必須找到適當途徑，使較少的模塊能組合出多種多樣模具。

為此，筆者提出了以下方法：（1）在Pro/E（或UGII等三維軟件）的參數化設計功能及用戶自定義特征功能的基礎上進行二次開發，使模塊具有較大“可塑性”，能根據不同的輸入參數可產生較大的結構變化；（2）分層次設計模塊。用戶可調用任一層次上的模塊，達到了靈活與效率兩個目標。使用小模塊有靈活多變的優點，但效率低，使用大模塊則相反。

3.2 模具模塊化設計的實施

為了實施模塊化設計，并證明以上方法的可行性，筆者基于Pro/E二次開發，開發出一套模具模塊化CAD系統。系統分兩大部分：模塊庫與模塊庫管理系統。

3.2.1 模塊庫的建立

模塊庫的建立有三個步驟：模塊劃分、構造特征模型和用戶自定義特征的生成。標準零件是模塊的特例，存在于模塊庫中。標準零件的定義只需進行后兩步驟。

模塊劃分是模塊化設計的第一步。模塊劃分是否合理，直接影響模塊化系統的功能、性能和成本[3]。每一類產品的模塊劃分都必須經過技術調研并反復論證才能得出劃分結果。對于模具而言，功能模塊與結構模塊是互相包容的。結構模塊的在局部范圍內可有較大的結構變化，因而它可以包含功能模塊；而功能模塊的局部結構可能較固定，因而它可以包含結構模塊。

模塊設計完成后，在Pro/E的零件/裝配（Part/Assembly）空間中手工建構所需模塊的特征模型，運用Pro/E的用戶自定義特征功能，定義模塊的兩項可變參數：可變尺寸與裝配關系，形成用戶自定義特征(User-Defined Features，UDFs)。生成用戶自定義特征文件（以gph為后綴的文件）后按分組技術取名存儲，即完成模塊庫的建立。

3.2.2 模塊庫管理系統開發

系統通過兩次推理，結構選擇推理與模塊的自動建模，實現模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結構，第二次推理最終確定模塊的所有參數。通過這種途徑實現模塊“可塑性”目標。

在結構選擇推理中，系統接受用戶輸入的模塊名稱、模塊的功能參數和結構參數，進行推理，在模塊庫中求得適用模塊的名稱。如果不滿意該結果，用戶可指定模塊名稱。在這一步所得到的模塊仍是不確定的，它缺少尺寸參數、精度、材料特征及裝配關系的定義。

在自動建模推理中，系統利用輸入的尺寸參數、精度特征、材料特征與裝配關系定義，驅動用戶自定義特征模型，動態地、自動地將模塊特征模型構造出來并自動裝配。自動建模函數運用C語言與Pro/E的二次開發工具Pro/TOOLKIT開發而成。UDFs的生成方法及參數驅動實現自動建模的程序見參考文獻[4]。

通過模塊的調用可迅速完成模具設計。這個系統在本廠應用后了模具設計周期明顯縮短。由于在模塊設計時認真考慮了模塊的質量，因而對模具的質量起基礎保證作用。模塊庫中存放的是相互獨立的UDFs文件，因此本系統具有可擴充性。總結

由于采取了上述措施，科龍集團某一新品種空調的模具從設計到驗收只需三個月就完成了，按可比工作量計算，開發周期比以前縮短了約1/4，而且模具質量和成本都有所改善，明顯增強企業競爭力。

第四篇：沖壓模具課程設計

前言

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）。沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。

我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現在飛行器鈑金件、高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結構功能方面也接近國際水平，在模具國產化進程中前進了一大步，但在制造質量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。

因此我們在學習完《飛機鈑金成形原理和工藝》等模具相關基礎課程后，安排了模具設計課程設計，以幫助我們掌握模具設計的過程，為以后參加工作打下基礎。

設計內容

一、零件的工藝性分析

圖1 零件圖

1）零件的尺寸精度分析 如圖1所示零件圖，該零件外形尺寸為R11，19；內孔尺寸為R3，6，均未標注公差，公差等級選用IT14級，則用一般精度的模具即可滿足制件的精度要求。

2）零件結構工藝性分析 零件形狀簡單，適合沖裁成形。

3）制件材料分析 制件材料為45鋼，抗剪強度為432～549Mpa，抗拉強度為540～685Mpa，伸長率為16%。適合沖壓成形。

綜合以上分析，得到最終結論:該制件可以用沖壓生產的方式進行生產。但有幾點應注意：

1）孔與零件左邊緣最近處僅為2mm，在設計模具是應加以注意。2）制件較小，從安全方面考慮，要采取適當的取件方式。

3）有一定批量，應重視模具材料和結構的選擇，保證一定的模具壽命。

二、工藝方案的確定

由零件圖可知，該制件需落料和沖孔兩種沖壓工藝，設計模具時可有以下三種方案：

方案一：先落料，再沖孔，采用單工序模生產。方案二：沖孔、落料連續沖壓，采用級進模生產。方案三：落料和沖孔復合沖壓，采用復合模生產。方案一采用單工序模生產，模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率較低，難以滿足零件年產20萬件的需求，而且要考慮第二套模具中工序件的定位問題，操作不便。

方案二采用級進模生產，可有效地提高生產效率，但連續模制造和設計難度大，費用高，用于生產該制件達不到經濟性要求。

方案三采用復合模生產，亦有很高的生產效率，復合模能在壓力機一次行程內，完成落料、沖孔兩道工序，所沖壓的工件精度較高，不受送料誤差影響，能較好的滿足該制件內孔與外形同心的要求。

通過對比，故采用方案三，比較適合該零件。

三、模具結構形式的確定

（一）模具類型及卸料方式分析

因制件材料較薄，為了保證制件的平整度，所以采用正裝式復合模，即凸凹模安裝在上模，這樣，從模柄中穿入導桿可以直接把嵌在凸凹模里的廢料從刃口中打下，卡在凸凹模凸模刃口上的材料可以用彈性卸料板卸料；沖孔凸模與落料凹模安裝于下模，用頂件器帶動卸料板頂出制件。

（二）模具定位方式分析

在模具設計中，拋棄了傳統的銷釘定位，而是把凸凹模和凹模分別在上、下模座定位，上、下模座的定位沉臺在制造時是和導柱、導套固定在一起加工完成的，這樣保證了上、下模工作零件的同軸度，從而達到保證零件尺寸精度的目的。同時沒有使用銷釘，也使模具的維修方便了很多，即使多次拆卸也能保證零件的精度不變。

四、工藝設計與計算

（一）制件排樣與材料利用率計算

采用單排直排有廢料排樣，如圖2所示。

由文獻【1】表3-17查得制件間搭邊值a=0.8mm，側搭邊值a1=1mm,則送料步距L=19+0.8=19.8；條料寬度B=22+1+1=24；經計算制件面積S=284.73mm2，一個步距的材料利用率為：

η=S/(BL)×100%=284.73/(24 ×19.8)×100%=59.92%

圖2 排樣圖

由文獻【2】表4-1冷軋鋼板的尺寸，選板料規格為1200mm×600mm×1mm，剪裁條料時采用橫裁法，于是條料尺寸為24mm×600mm。

每板條料數n1=1200/24=50(條)；

每條制件數n2=(600-0.8×2)/19.8=30(件)； 每塊板制件數n3= n1×n2=50×30=1500(件)材料總利用率η=1500×284.73/（1200×600）=59.3﹪

（二）沖壓力的計算

沖裁力可按以下公式[1]計算：

F=KLtτ

kp，式中：t—材料厚度（mm）； L—沖裁件周長（mm）；τ已知K=1.3, t=1 mm；查文獻【2】表4-12得τ

kp

kp

--材料抗剪強度（Mpa）。

kp

=432～549，取τ=500；經計算得外形周長L1=67.57mm，內孔周長L2=30.85mm。所以

落料沖裁力 F1= KL1tτ沖孔沖裁力 F2= KL2tτ

kp

=1.3×67.57×500×1=43.92kN =1.3×30.85×500×1=20.05 kN

kp推件力和卸料力可用以下經驗公式[ 1]進行估算：

F推件=nK推F F卸料=K卸F 式中：F—沖裁力；n為同時卡塞在凹模內的零件數，一般為3～5；K推—推件力系數；K卸—卸料力系數。查文獻【1】表3-15得，K推=0.055，K卸=0.04～0.05，所以

F卸料=K卸F1=0.04×43.92=1.7568 kN F推件=nK推F2=5×0.055×20.05=5.51 kN 由于該制件模具采用彈性卸料裝置，所以總沖壓力的計算公式為： F總= F1+F2+F卸料+F推件=43.92+20.05+1.7568+5.51=71.24 kN(三)初選壓力機

根據總壓力71.24 kN,查文獻【2】表4-33開式壓力機的主要技術參數，初選壓力機型號規格為J23-10，其主要參數如下：

公稱壓力：100 kN 滑塊行程：45mm 最大閉合高度：180mm 最大裝模高度：145mm 工作臺尺寸：370mm×240mm 模柄孔尺寸：?30mm×55mm(四）計算壓力中心

該制件圖形較規則，上下對稱，故采用解析法求壓力中心較為方便。建立如下圖所示坐標系。

1x

設壓力中心為（x0,y0）,因為上下對稱，所以y0=0，只需求x0，又因為內孔為軸對稱圖形，所以只需考慮外形。經計算得L1=15.1mm,L2=52.47mm,x2=3.165, x1=-8。根據合力矩定理得

所以，壓力中心為（0.72，0）。

（五）計算凸凹模刃口尺寸

本制件形狀簡單，可按分別加工方法制造凸、凹模，凸、凹模的制造公差 δp和δp必須滿足不等式[ 1]：

δp+δd≤Zmax-Zmin。

根據制件的材料和厚度,由文獻【3】表2-14 汽車、拖拉機等行業沖裁模初始雙邊間隙值，查得 ：

Zmax=0.140mm,Zmin=0.100mm；

根據制件的基本尺寸和厚度，由文獻【3】表2-19 汽車、拖拉機等行業簡單形狀制件凸、凹模的制造偏差，查得：

落料部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 沖孔部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 驗證制造偏差是否合格：

δp+δd =0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.04 所以，δp+δd=Zmax-Zmin=0.04，合格，可以采用該公差值。

由于零件圖未注公差，為了降低工作難度，所以在實際生產中按照IT14等級確定制件各尺寸公差，查文獻【3】附錄一 標準公差數值和表2-17 磨損系數x得：

落料部分：尺寸R11，公差為0.43mm，取x=0.5；

尺寸19，公差為0.52mm，取x=0.5；

沖孔部分：尺寸R3 ,公差為0.25mm，取x=0.5；

尺寸6，公差為0.3mm，取x=0.75。

1）落料 尺寸R

Dd=(Dmax-xΔ

=(11.215-0.5×0.43=

Dp=(Dd-Zmin=(11-0.100= 尺寸 Dd=(Dmax-xΔ=(19.26-0.5×0.52=

Dp=(Dd-Zmin=(19-0.100=

2)沖孔 尺寸R dp=(dmin+xΔ=(2.875+0.5×0.25=

dd=(dp+ Zmin=(3+0.100=

尺寸 dp=(dmin+xΔ=(5.85+0.75×0.3=

dd=(dp+ Zmin

五、模具結構設計

（一）凹模設計

=(6.075+0.100=

因制件形狀簡單，輪廓近似圓形，且總體尺寸不大，選用整體式圓形凹模較為合理。因制件精度較低，厚度較小，由文獻【2】表3-5 冷沖模工作零件的材料及熱處理要求，選用9Mn2V為凹模材料。

1)確定凹模厚度H值:由凹模厚度經驗公式[4]估算：

H=K1K

2式中，F—沖裁力，N；K1—凹模材料修正系數，合金鋼取1，碳素鋼取1.3；K2—凹模刃口周邊長度修正系數。

本例中沖裁力F=43.92kN；凹模材料為合金鋼，故K1取1；凹模刃口周邊長度為67.57mm，查文獻【4】表3-34凹模刃口周邊長度修正系數，得K2=1.12，所以

H=K1K2

=1×1.12×

=19.06mm 2)確定凹模周界尺寸D：根據條料寬度B=24mm,材料厚度t=1mm,由文獻【4】表3-33，查得凹模孔壁厚c=22mm。所以 D=2R+2c=22+266mm 由文獻【2】表5-45 圓形凹模板尺寸，可查到較為靠近凹模周界尺寸為63mm×20mm，故凹模周界尺寸取為63mm×20mm。其結構圖如圖3所示。

圖3 凹模

（二）其他沖模零件設計

據以上確定的凹模周界尺寸，查文獻【2】表5-5 復合模圓形厚凹模典型組合尺寸，可得其他沖模零件的數量、尺寸及主要參數。

1)卸料板 標準編號JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×8mm,結構圖如圖4所示。

圖4卸料板

2)凸凹模固定板 標準編號JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×12mm，結構圖如圖5所示。

圖5凸凹模固定板

3)頂件塊 非標準件，尺寸根據凸、凹模尺寸確定，結構圖如圖6所示。

圖6頂件塊

4）凸凹模

凸凹模采用直通式結構，固定部分簡化為圓形，因采用彈壓卸料，所以凸凹 模長度按下式[6]計算

L=h1+h2+t+h 式中，h1—凸凹模固定板厚度，mm；h2—卸料板厚度，mm；t—材料厚度，mm；h—增加長度。它包括凸凹模修磨量、凸凹模進入凹模的深度（0.5～1mm）、凸凹模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20mm。

本例中，h1=12mm，h2=8mm，t=1mm，h取14mm，所以凸凹模長度 L=h1+h2+t+h=12+8+1+14=35mm

凸凹模結構圖如圖7所示。

圖7 凸凹模 5)凸模

凸模亦采用直通式，固定部分簡化成圓形，長度L=19.5mm,其結構圖如圖8所示。

圖8 凸模

（三）選擇模架

由凹模周界尺寸63mm×20mm及模架閉合高度110mm，查文獻【2】表5-8滑動導向后側導柱模架規格，選用后側導柱模座,其主要參數如下：

上模座 63mm×63mm×25mm(GB/T2855.5-1990)； 下模座 63 mm×63mm×30mm(GB/T2855.6-1990)； 導柱 16mm×110mm×30mm(GB/T2861.2-1990)； 導套 16mm×50mm×23mm(GB/T2861.6-1990)。模架具體結構尺寸，參照文獻【5】表4-6后側導向模柱、表3-38導柱和表3-39導套設計。

（四）模柄設計

本例采用凸緣模柄，尺寸與模柄孔配做。

六、校核壓力機安裝尺寸

模座外形尺寸為63mm×63mm，閉合高度為110mm，J23-10型壓力機工作臺尺寸為370mm×240mm，最大閉合高度為180mm，故此壓力機能滿足要求。

七、繪制裝配圖

圖9 裝配圖

結束語

鈑金沖壓成形課程設計是我們在大學期間的一門重要課程，是對我們將理論應用于實踐能力的考核。通過這次課程設計我加深了對沖壓成形的理解，掌握了模具設計的基本方法，很好地鞏固了以前所學的知識，相信對我將來從事工作將有很大幫助。在本設計過程中，各位老師和同學們給予我大量的指導和幫助，在此表示衷心的感謝。

由于個人水平有限，在設計中難免出現錯誤和不足，還請老師批評指正。

致謝

經過兩周的忙碌和工作，本次課程設計終于完成了，作為一個本科生的課程設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及一起工作的同學們的幫助，想要完成這個設計是很難的。

在這里首先要感謝郭拉鳳和張春元老師。他們平日里工作繁多，但在我做課程設計的整個過程中都給予了我悉心的指導。我的裝配圖較為復雜，但是郭老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩老師的專業水平外，他們嚴謹的治學態度和科學的研究精神也是我學習的榜樣，并將對我今后的學習和工作產生積極影響。

其次要感謝和我一起作課程設計的謝現龍同學，在本次設計中他給了我極大的幫助。

然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次課程設計才會順利完成。

參考文獻

【1】翟平.飛機鈑金成形原理與工藝.西安：西北工業大學出版社，1995 【2】史鐵梁.模具設計指導.北京: 機械工業出版社，2006 【3】孫京杰.沖壓模具設計與制造實訓教程.北京：化學工業出版社，2009 【4】康俊遠.沖壓成型技術.北京:北京理工大學出版社.2008 【5】王立人.沖壓模設計指導.北京:北京理工大學出版社.2009 【6】李奇涵.沖壓成形工藝與模具設計.北京：科學出版社，2007

第五篇：汽車沖壓模具開發過程及管控

汽車沖壓模具開發過程及管控

模具的開發進度對整個項目的進度有著非常關鍵的作用，是主機廠生產準備中的重要部分。下面從車身數據發布到模具終驗收的過程談一談模具開發過程及進度管控。1.車身工藝數摸發布

車身設計部門發布產品數模，工程開發部門的工程人員根據產品數模進行工藝預分析和預報價（作為招標對比數據），用車身工藝數模進行模具的招標和相應工藝分析等工作。招標過程在此不做詳談, 下面從定標后(即確定模具廠)淺談模具開發管理。2.車身件制造工藝可行性分析（模具開發商及工程開發部門）

模具開發商收到車身工藝數模后, 對每個零件進行工藝可行性分析。原則上要求模具廠對所有新開發零件進行CAE 分析(即零件成型性模擬分析)。CAE分析的作用：

a、通過CAE 分析，我們可以比較直觀的觀察零件板料的成型過程； b、縮短模具設計及分析的周期； c、預測模具的可能性；

d、采用優化設計，最大限度的降低模具和鋼材的消耗，降低制造生產成本； e、在制造前預先發現模具和零件的潛在風險； f、確保模具的設計合理性，減少設計成本；

g、通過零件的潛在問題分析，模具廠可及時提出合理的設計變更建議，更高效的推進開發工作。

開發部門可根據模具廠對零件CAE的分析結果，充分利用現場生產調試的經驗，查看工藝參數是否合理，拉延補充是否合理，針對零件的起皺或開裂等風險，及時的提出解決方案。

3.DL圖的設計與會簽

CAE分析結束后可進行模具DL圖設計，多數情況下也可同時進行。

DL圖設計即design layout—沖壓工序分析設計，也可稱為模具工藝流程圖，包含：零件料片的尺寸、沖壓的方向與角度、沖壓的工序安排、送料方向、廢料刀分布及刃口方向、廢料排除方向示意、CH孔、左右件標識、各工序標注等。

同時，DL圖還需體現相關工序的沖壓設備、模具高度、模具材質、壓邊圈或壓料板的工作行程、板料的定位方式、完成工序的壓力分析等。

DL設計完成后，原則上在模具廠應完成內部審核，內部審核問題整改完成后即可提供給主機廠的開發部門，并進行會簽，DL圖的會簽非常關鍵，直接導致后期模具的設計，并且對后期模具開發周期也有較大的影響，若DL圖后期再更改，則開發周期和成本上都將造成很大的浪費，工程開發部門主要審核零件工藝的合理性、機臺參數的正確性、工藝補充的合理性、材料利用率、并結合壓機情況審查送料方便性等。4.模具結構圖設計與會簽

模具結構圖會簽順序：拉延模具圖會簽——整形翻邊類模具會簽——修邊沖孔類模具會簽。

因模具的鑄造和加工周期是硬性時間，無法壓縮，所以為了保證項目的進度，模具結構圖設計環節非常重要，應盡可能將模具設計環節時間提前，為后續模具的制造時間爭取。模具首次取樣一般為半手工樣件，只要求成形即可，其余修邊及沖孔可線切割完成，所以應該先進行拉延模和整形翻邊類模具的設計，再進行修邊沖孔類模具圖的設計。

模具廠根據DL圖指導設計模具結構圖，設計完成后同樣先通過內部評審，問題整改后即可給主機廠開發部門評審會簽。主機廠開發部門應重點關注： a、模具功能性 b、結構穩定性及強度 c、模具生產安全性

d、模具各參數與量產壓機的符合性 e、調試和生產的方便性

f、模具主要部件的材質及技術協議要求的條款的一致性

對于評審中發現的問題，應盡量要求模具廠進行整改。部分問題可能對產品功能等影響不大，但可能會影響作業的方便性，也可能降低生產效率，為了趕時間和進度，模具廠可能不是太配合更改，此時，需要主機廠開發人員（工程師）的魄力和決心，因為在設計階段的更改無論如何都比后期（模具成型后）更改來的快，此時需要模具廠設計人員換位思考，多站在生產部門的角度來看問題。

部分有爭議的問題點需要多方進行客觀的討論以尋求最佳方案。在模具圖評審的過程中，要求工程開發技術人員立場堅定并且有過硬的技術和現場調試經驗，這樣可以減少后期的許多問題。5.鑄造數模發布和泡沫實型（保麗龍）評審與整改

模具結構圖設計評審完后，可進行泡沫型的制作。在泡沫實型階段需要項目組發布鑄造數據，以保證實型的可鑄造性，泡沫實型是一種由聚苯乙烯經過高溫發泡形成的一種材料，依據模具結構圖進行NC加工，并考慮適當的模具加工余量（8-10天）和泡沫的收縮率。保麗龍制作周期一般為一周左右，制作完成后需要對其進行現場評審，一是確保與模具結構圖一致性。二是檢查在模具結構圖評審中出現的問題是否整改到位，或者設計圖評審中未發現的問題，保麗龍的評審是模具制作過程中不可或缺的過程，因為它是模具結構更改的最后一關，一旦進入鑄造階段，則模具結構很難更改。6.模具鑄造

保麗龍制作整改完成后，即可發運到鑄造廠進行鑄造，具體過程在此不做詳談，模具鑄造周期為15-20天，模具鑄造在運回模具廠進行鑄件檢查，主要檢查是否有大的鑄造缺陷，例如鑄件裂紋等。其中鑄件內部夾砂等缺陷需要加工后才能看出。7.NC數模發布及其模具的NC加工

模具鑄造完成后即可進行NC加工，但前提是NC數據已經發布，模具廠可根據產品的NC數據進行數控編程，然后進行模具的NC加工，模具的NC加工大致可分為：龍銑-組立-半精加工-精加工等，在NC的加工過程中，可發現鑄件是否有夾砂或裂紋等缺陷，NC加工完成后還需要對模具進行熱處理以達到所要求的硬度，模具的NC加工周期一般為20-25天，在項目開發時間緊張的情況下，如何合理的安排NC加工時間非常重要，工程開發人員，可到現場進行進度管控，監督模具廠編制合理的加工計劃。盡量不讓數控加工機床空閑，以保證進度。

8.模具鉗工、調試、取樣過程

模具的鉗工階段包括：模具基準打和—合模—試模—取樣等，模具NC加工后仍然為后續鉗工留有一定余量，鉗工調試主要檢查上下模具的研和率、導向的研和率，確保沖壓出合格的沖壓件，通過模具鉗工調試，可鑒定出模具的品質，同時也能確定出下料的尺寸等。9.模具預驗收

模具廠在計劃時間內完成所有承制模具制作并自行調試合格后，可向主機廠開發部申請預驗收，模具廠需要提供模具的自檢報告和所沖壓件的合格率，主機廠開發部在接到模具廠的預驗收申請后，組織人員到模具廠進行預驗收，主要從模具靜態、動態沖壓件質量三個方面進行驗收模具，動、靜檢驗按照標準執行，沖壓件檢驗分為表面質量、形狀尺寸精度與剛度三個方面。

在預驗收過程中發現的問題原則上要求在模具廠整改完成后包裝發運，但部分問題若不影響制作品質，并整改難度小，在進度緊張的情況下，允許遺留到量產地由模具廠自派鉗工人員持續整改。

10.模具量產地調試與驗收

因機床的差異，模具的型面研和率等的差異，要保證制件品質模具預驗收合格后，移動到量產地后需要調試，一般拉延模具的首輪研和時間為1-2月，而整個模具的調試周期長達半年或更久時間，模具量產地調試過程始終圍繞以下幾個方面進行：

a、需將沖壓件在焊接夾具上進行裝夾，驗證模、夾、檢具、檢具與焊接夾具的協調性； b、保證沖壓件的精度，將沖壓件放在檢具上進行檢查，要求合格率一般在90 %以上； c、沖壓件在檢具上發現的問題或者在焊接調試過程中反饋的問題或缺陷，需由模具廠負責整改；

d、模具動、靜態檢查項目的符合性檢查；

e、模具在量產壓機上連續生產可靠性，即連續生產廢品率要求小于2%；

模具調試整改周期較長，將以上幾項都整改完成并且生產穩定運行3個月后，工程開發部門可組織模具使用方、保全人員、質量檢查人員等進行模具的終驗收并簽署終驗收報告。

模具在完成終驗收后，模具的開發工作才算階段性完成。但是，只要模具未報廢，模具生命周期持續，工程開發部門的工作就永遠沒有結束，只是移交給生產系統和工藝部門使用、管理、維護等。模具在良好的使用和維護下，可延長使用壽命、降低廢品率、提高生產效率，為公司帶來可觀的經濟效益。