【正文】 為以后的工作打下初步的基礎(chǔ)。五、設(shè)計(jì)解決的主要問題及研究方法本設(shè)計(jì)主要研究的是定位塊沖壓模具設(shè)計(jì)和數(shù)控工藝編制，設(shè)計(jì)的過程中我們遇到了很多問題，比如說關(guān)于模的選擇，各種力和間隙的計(jì)算，壓力機(jī)的確定，壓力中心的計(jì)算，工件的排樣，主要零件的設(shè)計(jì)等等這些問題，都是我們在設(shè)計(jì)的過程中需要去解決的。在解決這些問題的過程中我們主要采用了對比以及根據(jù)圖形公式等方法，把我們認(rèn)為最好的方案介紹給大家。六、設(shè)計(jì)的主要意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生完成學(xué)業(yè)的標(biāo)志性作業(yè)，是對學(xué)習(xí)成果的綜合性總結(jié)和檢閱，它的意義在于培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，分析與解決工程實(shí)際問題的能力和進(jìn)行科學(xué)研究的初步能力；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力，以及理論聯(lián)系實(shí)際和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生在按照教學(xué)計(jì)劃學(xué)習(xí)完必修課程和技能之后，通過考察，立題，收集材料，查閱資料中外文資料，制定設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的工藝過程；鍛煉畢業(yè)生綜合運(yùn)用專業(yè)理論與知識分析解決實(shí)際問題，提高學(xué)生的思維能力、動手能力的過程；撰寫設(shè)計(jì)說明書不僅能夠培養(yǎng)語言表達(dá)能力和思維能力，也能夠使大學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本程序和研究方法，明確設(shè)計(jì)過程和所要解決的問題，而且有指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，可以正確的向目標(biāo)前行，可以減少設(shè)計(jì)路線的錯誤和解決一些獨(dú)立難以解決的問題，避免走彎路浪費(fèi)時(shí)間，更重要的是讓我們學(xué)生自己親身經(jīng)歷設(shè)計(jì)過程可以迅速提高學(xué)生解決問題的能力。為今后解決工作中的問題奠定了基礎(chǔ)。 第1章 沖壓件的工藝性分析 零件圖及簡要介紹零件簡圖 ：圖11所示工件名稱 ：定位塊生產(chǎn)批量 ：中等批量材 料 ：10厚 度 ：2mm 圖11零件圖 沖壓件工藝特性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。此工件只有沖孔和落料兩個(gè)基本工序，材料牌號為10，具有有較好的沖壓特性，容易進(jìn)行冷沖壓，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)比較簡單，尺寸大部分為自由尺寸，作為普通沖裁，其經(jīng)濟(jì)精度一般在IT12～I(xiàn)T14級，該設(shè)計(jì)中我們?nèi)∑渚葹镮T12。 沖壓工藝方案的確定該沖壓件包括落料、沖孔這兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案：⑴先落料，再沖孔，采用單工序模，它又分為無導(dǎo)向單工序沖裁模、導(dǎo)板式單工序沖裁模、導(dǎo)柱式單工序沖裁模等。⑵落料——沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)，它又分為正裝式和倒裝式等。⑶中孔——落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)，它又分為固定擋料銷和導(dǎo)正銷定位式、側(cè)刃定距式等三種加工方法如下表所示：表11加工方法 模具種類比較項(xiàng)目單工序模復(fù)合模級進(jìn)模沖件精度較低高一般生產(chǎn)效率較低較高高生產(chǎn)批量大、中、小批量大批量大批量模具復(fù)雜程度較易較復(fù)雜復(fù)雜模具成本較低較高高模具制作精度較低較高高模具制造周期較快較長長模具外形尺寸較小中等較大沖壓設(shè)備能力較小中等較大工作條件一般較好好適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)中小型制件的大批量生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)結(jié)合表11分析可得：單工序模結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。級進(jìn)模只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，而且其通常其沖制厚度不超過2mm。復(fù)合模也只需一副模具，最主要的特征是有一個(gè)既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模，加工厚度可以達(dá)到3mm,制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且可以完全滿足中等批量生產(chǎn)，工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔間相對位置精度較高，板料的定位精度比級進(jìn)模低，模具輪廓尺寸較小，制造比級進(jìn)模簡單，但是與此同時(shí)復(fù)合模又分為正裝和倒裝兩種，正裝式較適用于沖制材質(zhì)較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。 通過上邊的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用倒裝復(fù)合模為佳。 排樣設(shè)計(jì)排樣圖在模具設(shè)計(jì)中有重要的作用，它具體反映了零件在整個(gè)沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式和與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著地影響。在排樣過程中應(yīng)遵循的原則如下：（1）提高材料利用率η ，主要體現(xiàn)在沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種，一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計(jì)廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)母淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。使工人操作方便、安全，減輕工人的勞動強(qiáng)度，具體體現(xiàn)在：條料在沖裁過程中翻動要少，在材料利用率相同或相近時(shí)，應(yīng)盡可能選條料寬、進(jìn)距小的排樣方法。它還可減少板料裁切次數(shù)，節(jié)省剪裁備料時(shí)間。 （3）使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命較高。（4）排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量。對于彎曲件的落料，在排樣時(shí)還應(yīng)考慮板料的纖維方向。 排樣方法的確定常用的排樣方法有三種：有廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點(diǎn)是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高。少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，有利于一模獲得多個(gè)沖裁件，可以簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力。但是少、無廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性，受到工件形狀、結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差會直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度降低。同時(shí)，往往因模具單面受力而加快磨損，降低模具壽命，也會直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量，因此我們采用了有廢料的排樣方法，除此之外根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法又有直排、斜排、對排（直對排、斜對排）、混合排、多排和裁搭邊等多種形式的排列方式，因?yàn)樵摏_壓件屬于中等批量的生產(chǎn)類型，因此不考慮多排、或一模多件的方案（該方案較適宜大批量生產(chǎn)，約幾十萬件以上），因此采用直排。綜上所述該設(shè)計(jì)我們采用直排有廢料拍樣法。 搭邊值的確定排樣時(shí)沖裁件與沖裁件之間（a）以及沖裁件與條料側(cè)邊之間（a1）留下的工藝余料稱為搭邊。搭邊雖然是廢料，但在沖裁工藝中卻有很大的作用。它補(bǔ)償了定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格件。搭邊可以增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動生產(chǎn)率。搭邊還可以避免沖裁時(shí)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及沖裁件質(zhì)量有很大影響，因此一定要合理確定搭邊值。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，使沖裁件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。搭邊值的確定應(yīng)根據(jù)下表得出：表12 搭邊a和a1的數(shù)值材料厚度t圓件及r＞2t圓角矩形邊長l≤50矩形邊長l＞50或圓角 r≤2工件間a1側(cè)邊a 工件間a1側(cè)邊a工件間a1側(cè)邊a～～～～～該表中的數(shù)據(jù)適用于低碳鋼，該設(shè)計(jì)中材料的牌號為10屬于低碳鋼，因此由上表可以直接選出選出a1 = mm a = mm。 條料寬度的計(jì)算在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定送料寬度了，進(jìn)而確定導(dǎo)板間的距離。由于條料是由板料剪裁下料得到的，為了保證送料順利，剪裁時(shí)公差帶分布規(guī)定上偏差為零、下偏差為負(fù)。條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用倒料板導(dǎo)向而又無側(cè)壓裝置，在寬度方向會產(chǎn)生送料誤差。條料寬度的計(jì)算應(yīng)保證在這兩種誤差的影響下，仍能保證在沖裁件與調(diào)料側(cè)邊之間有一定的搭邊值。經(jīng)分析我們采用的是兩個(gè)單邊倒料銷，計(jì)算公式有：B = （D + 2a + Δ ）0△式中D — 沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸a — 沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊Δ — 板料剪裁時(shí)的下偏差，偏差表如下表所示表13條料寬度值條料厚度(mm)條料寬度(mm)≤50＞50～100＞100～200＞200≤１＞１～３＞3～４＞4～６材料中厚度為2mm，將剩下數(shù)據(jù)代入公式可得：B = （ 230 + 2 + 1 ） = mm～ mm之間 條料步距的計(jì)算條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距（簡稱步距或進(jìn)距）。每個(gè)步距可以沖出一個(gè)零件，也可以沖出幾個(gè)零件。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離，步距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。步距確定的原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。本次采用一個(gè)零件的步距A的計(jì)算公式為：A＝D + a1其中D — 平行于送料方向的沖裁件寬度a1 — 沖裁件之間的搭邊值將數(shù)據(jù)代入可得：A = 145 + 2 = 147 mm 材料利用率的計(jì)算沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。要計(jì)算材料的利用率計(jì)算一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率即可。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率的計(jì)算公式為：η＝S1/S0 100﹪＝ S1/AB100﹪其中A — 步距。 B－條料寬度；S1 — 一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積；S0 — 一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積；經(jīng)過計(jì)算S1= mm 將其數(shù)據(jù)代入可得 ： η＝ S1/AB10﹪ =(147) 100% = % 排樣圖圖12排樣圖第2章 沖壓力和壓力中心的確定 沖裁力的計(jì)算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)人材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算： F ＝ K L t τ 式中F沖裁力