緒論沖壓成形作為現代工業中一種十分重要的加工方法，用以生產各種板料零件,具有很多獨特的優勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產過程便於實現機械自動化及生產效率高等優點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進製造技術，在製造業中具有很強的競爭力，被廣泛應用於汽車、能源、機械、資訊、航空航天、國防工業和日常生活的生產之中。
在吸收了力學、數學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識後，已經形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產品為龍頭，以模具為中心，結合現代先進技術的應用，在產品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經濟發展、實現現代化和提高人民生活水平方面發揮著越來越重要的作用。
進幾十年來，沖壓技術有了飛速的發展，它不僅表現在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍[。
現代沖壓生產是一種大規模繼續作業的製造方式，由於高新技術的參與和介入，沖壓生產方式由初期的手工操作逐步進化為整合製造。生產過程逐步實現機械化、自動化、並且正在向智慧型化、整合化的方向發展。實現自動化沖壓作業，體現安全、高效、節材等優點，已經是沖壓生產的發展方向。
沖壓自動化生產的實現使沖壓製造的概念有了本質的飛躍。結合現代技術資訊系統和現代化管理資訊系統的成果，由這三方面組合又形成現代沖壓新的生產模式—計算機整合製造系統cims（computer integrated manufacturing system）。把產品概念形成、設計、開發、生產、銷售、售後服務全過程通過計算機等技術融為一體，將會給沖壓製造業帶來更好的經濟效益，使現代沖壓技術水平提高到乙個新的高度。
模具是工業生產中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高技術密集型產品，也是高新技術產業的重要領域，其技術水平的高低已成為衡量乙個國家製造水平的重要標誌。隨著國民經濟總量和工業產品技術的不斷發展，各行各業對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。目前我國模具工業的發展步伐日益加快，「十一五期間」產品發展重點主要應表現在：
（1）汽車覆蓋件模；（2）精密衝模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標準件；（5）其它高技術含量的模具。
目前我國模具年生產總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模佔模具總量的40%以上[2]，但在整個模具設計製造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本等發達國家相比還存在相當大的差距。以大型覆蓋件衝模為代表，我國已能生產部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設計和製造難度大，質量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。
在設計製造方法、手段上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，在轎車模具國產化程序中前進了一大步。但在製造質量、精度、製造週期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距。標誌衝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，在製造精度、使用壽命、模具結構和功能上，與國外多工位級進模和多功能模具相比，存在一定差距。
沖壓技術的進步首先通過模具技術的進步來體現出來。對衝模技術效能的研究已經成為發展沖壓成形技術的中心和關鍵。
20世紀60年代初期，國外飛機、汽車製造公司開始研究計算機在模具設計與製造中的應用。通過以計算機為主要技術手段，以數學模型為中心，採用人機互相結合、各盡所長的方式，把模具的設計、分析、計算、製造、檢驗、生產過程連成乙個有機整體，使模具技術進入到綜合應用計算機進行設計、製造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特徵。
模具cad/cae/cam是改造傳統模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統工程。它以計算機軟體的形式，為企業提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員借助於計算機對產品效能、模具結構、成形工藝、數控加工及生產管理進行設計和優化[4]。模具cad/cae/cam技術能顯著縮短模具設計與製造週期，降低生產成本和提高產品質量已成為模具界的共識。
模具cad/cae/cam在近20年中經歷了從簡單到複雜，從試點到普及的過程。進入本世紀以來，模具cad/cae/cam技術發展速度更快，應用範圍更廣。
在級進模cad/cae/cam發展應用方面，本世紀初，美國ugs公司與我國華中科技大學合作在ug-ii（現為nx）軟體平台上開發出基於三維幾何模型的級進模cad/cam軟體nx-pdw。該軟體包括工程初始化、工藝預定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設計、條料排樣、壓力計算和模具結構設計等模組。具有特徵識別與重構、全三維結構關聯等顯著特色，已在2023年作為商品化產品投入市場。
與此同時，新加波、馬來西亞、印度及我國台灣、香港有關機構和公司也在開發和試用新一代級進模cad/cam系統。
我國從上世紀90年代開始，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模cad/cam系統的研究和開發。如華中科技大學模具技術國家重點實驗室在autocad軟體平台上開發出基於特徵的級進模cad/cam系統hmjc，包括板金零件特徵造型、基於特徵的沖壓工藝設計、模具結構設計、標準件及典型結構建庫工具和線切割自動程式設計5個模組。上海交通大學為瑞士法因託（finetool）精沖公司開發成功精密衝裁級進模cac/cam系統。
西安交通大學開發出多工位彎曲級進模cad系統等。近年來，國內一些軟體公司也競相加入了級進模cad/cam系統的開發行列，如深圳雅明軟體製作室開發的級進模系統cmcad、富士康公司開發的用於單衝模與復合模的cad系統fox-cad等。
展望國內外模具cad/cae/cam技術的發展，本世紀的科學技術正處於日新月異的變革之中，通過與計算機技術的緊密結合，人工智慧技術、併行工程、面向裝配、引數化特徵建模以及關聯設計等一系列與模具工業相關的技術發展之快，學科領域交叉之廣前所未見。今後10年新一代模具cad/cae/cam系統必然是當今最好的設計理念、最新的成形理論和最高水平的製造方法相結合的產物，其特點將反映在專業化、網路化、整合化、智慧型化四個方面。主要表現在[4]：
（1）模具cad/cam的專業化程度不斷提高；
（2）基於網路的cad/cae/cam一體化系統結構初見端倪；
（3）模具cad/cae/cam的智慧型化引人注目；
（4）與先進製造技術的結合日益緊密。
第1章零件工藝分析
1.1衝材件的工藝分析
由於產品需進行大批量的生產，不宜採用單一工序生產，而用級進模進行加工時不易成型且結構複雜。採用復合模可第一次完成落料、沖孔.
因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為1.2mm，根據查閱資料得知衝裁效能較好。為了減少工序數經過該工件進行詳細分析，並查閱有關資料後，可採用分模壓製成形。
該工藝特點是首先進行落料，在沖孔成形。採用這種方法加工的工件外觀平整、毛刺小、產品質量較高，而且大大提高了生產效率。對於模具的設計結構性較為簡單。
圖1-1 零件圖
1.2展開尺寸的計算
由於成型零件是彎曲零件,為了確定彎曲前坯料的形狀與大小,需要計算彎曲件的展開尺寸.彎曲件展開尺寸的計算基礎是應變中性層在彎曲前後長度保持不變.
彎曲件的展開長度等於各直邊部分長度與各圓弧部分長度之和.直邊部分長度是不變的,而圓弧部分的長度則需要考慮材料的變形和中性層的位移.
由測量可知:t=1.2mm α1=90 α2=135 r1=r2=0.76mm r1=r2=0.76
l1=4.01 l2=4.49 l=83.44
所以由：r1/t=0.76/1.2≈0.63>0.5
r/t>0.5的彎曲件由於變薄不嚴重，按中性層展開的原理，坯料總長度應等於彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，即
lz=l1+l2+παρ/180=l1+l2+πα/180（r1+xt） （公式1）
式中 lz—坯料展開總長度（mm）；
α—彎曲中心角
查表可知：
中性層位移係數x值
故零件在x軸方向上的展開總長度為lx=108.04mm
同理，零件在y軸方向上的展開總長度的計算：
r/t=1/1.2≈0.83>0.5
由測量可知: α3=90 r2=1 l3彎=l4彎=l5彎=πα3ρ/180（r2+xt） l3=4.43 l4=5.87 l5=38.17 l6=66.13
所以，由公式1可計算出零件在y軸上的總長度為ly=120.09
通過計算分析得知，該零件所需的加工基本工序包括：落料、沖孔。
根據計算分析得知該零件的基本加工工序，可擬定沖壓工藝方案：落料、沖孔採用復合模同步來完成。零件展開圖如下：
圖1-2零件展開圖
第2章工藝與設計計算
2.1排樣及材料利用率的計算
排樣時工件之間，以及工件與條料側邊之間留下的餘料叫搭邊。搭邊的作用是補償條料的定位誤差，保證衝出合格工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度，便於送料。
排樣時衝裁件之間以及衝裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。
搭邊雖然是廢料，但在衝裁工藝中卻有很大的作用：補償定位誤差和剪板誤差，確保衝出合格零件；增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；避免衝裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。
搭邊寬度對沖裁過程和衝裁件質量有很大影響，因此要合理確定搭邊數值。搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，搭邊的強度和剛度不夠，衝裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大衝裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成衝裁力不均，損壞模具刃口。
在確定搭邊值時，主要考慮以下因素：
①材料的力學效能硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。
②材料厚度厚材料的搭邊值要取大一些。
③衝裁件的形狀與尺寸零件形狀越複雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。
④送料及擋料方式用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。
⑤卸料方式彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。
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