【正文】 專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機 、激光切割和成形機、 CNC 萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元 （ FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng) （ FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。 FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn) 24 小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。 沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛 重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)程度已達 70%~80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水 平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在 40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。 本設(shè)計的主要任務(wù) 保持架作為滾動軸承在工作時 的重要部件，在工業(yè)上用量巨大，且作用關(guān)鍵。其加工精度和表面粗糙度將直接影響 軸承 的性能。 因此，如何做到 效率高 、精度高 的高效生 產(chǎn)保持架 ，一直以來都是機械工作者的的目標。 一個沖壓模具的設(shè)計是否正確合理、先進和適用 , 對于沖壓生產(chǎn)中沖壓件合格率的高低 , 作業(yè)循環(huán)的快慢 , 模具的制造難易程度及模具的使用壽命等都具有重要的影響。本課題正是考慮到以上的因素，選擇了沖壓模具設(shè)計。這也正是符合當(dāng)前研究的熱點和市場的需求。不論在科研還是實際生產(chǎn)中都有著深刻的現(xiàn)實意義。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 第 2章 沖裁件工藝分析及加工方案確定 沖裁件的結(jié)構(gòu)分析以及模具結(jié)構(gòu)的確定 如圖 21 所示零件： 保持架 生產(chǎn)批量： 中 批量 材料： 20 鋼 t= 設(shè)計該零件的沖壓工藝與模具 沖裁件 工藝 分析 1. 材料： 20 鋼是優(yōu)質(zhì) 碳素結(jié)構(gòu) 鋼，具有良好的可沖壓性能。 一般用于制造受力不大而韌性要求高的零件。 2. 工件結(jié)構(gòu)形狀： 制件需要進行落料、彎曲 兩 道基本工序。 3. 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可按 IT14級確定工件尺寸的公差。 結(jié)論：可以沖裁。 制件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證磨具的復(fù)雜程度和模具的壽命。 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)制件的工藝分析，其 基本工序有落料、沖孔、彎曲三道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案 。 (1) 落料 —— 彎曲；單工序模沖壓 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 (2) 落料 —— 彎曲；連續(xù)模沖壓。 (3) 落料 —— 彎曲；復(fù)合模沖壓。 方案 （ 1） 屬于單工序模沖裁 工序沖裁模指在壓力機一次行程 內(nèi) 完成一個 沖壓工序的沖裁模。 由于此制件生產(chǎn)批量 較 大，尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動強度大，故不宜采用。 方案 （ 2） 屬于連續(xù)模， 是指壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的模具。 于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，厚度小，連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又因落料在前彎曲在后，必然 使彎曲時產(chǎn)生很大的加工難度，因此，不宜采用該方案。 方案 （ 3） 屬于復(fù)合沖裁模， 復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動強度，所以此方案最為合適。 根據(jù)分析采用方案（ 3）復(fù)合沖裁。 由沖壓工藝分析可知，采用 復(fù)合沖壓 ，所以模具類型為 復(fù)合 模。 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料 銷 ， 有 側(cè)壓裝置。控制條料的送進步距采用 活動擋料銷 定距 。 方式 的選擇 因為工件料厚為 ，相對較 薄 ，卸料力 不大 ，故可采 用彈性 料 裝置卸料 。 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該 復(fù)合模 采用 對角 導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 相對彎曲半徑為： R/t= 式中： R—— 彎曲半徑（ mm） t—— 材料厚度（ mm） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 由于相對彎曲半徑大于 ，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應(yīng)該先 求變形區(qū)中性層曲率半徑 β（ mm） 。 β=r0+kt 公式 (2— 1) 式中： r0—— 內(nèi)彎曲半徑 t—— 材料厚度 k—— 中性層系數(shù) 表 2— 1 板料彎曲中性層系數(shù) r0/t K1(V) K2(U) K3(O) — — — — — r0/t 2 3 4 5 6 8 K1(V) K2(U) K3(O) 查表 2— 1， K= 根據(jù)公式 2— 1 β= r0+kt =+* =（ mm） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 圖 2— 1 計算展開尺寸示意圖 根據(jù)零件圖上得知，圓角半徑較大 （ R）， 彎曲件毛坯的長度 公式為： LO=∑L直 + ∑L彎 公式 （ 5— 2） 式中： LO—— 彎曲件毛坯張開長度 （ mm） ∑L 直 —— 彎曲件各直線部分的長度 （ mm） ∑L 彎 —— 彎曲件各彎曲部分中性層長度之和（ mm） 在圖 2— 1 中 ： ∑L 彎 =2πβ =2 =（ mm） LO =∑L直 + ∑L彎 =+ =（ mm） 取 LO=68（ mm） L=14+2*4=22（ mm） 根據(jù)計算得：工件的展開尺寸為 22*68（ mm） ,如圖 2— 2 所示。 68 22 圖 2— 2 尺寸展開圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 排樣、計算條料寬度及步距的確定 搭邊值的確定 排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。 搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表所列搭邊值為普 通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。 表 2— 2 搭邊 a 和 a1數(shù)值 材料厚度 圓件及 r＞ 2t 的工件 矩形工件邊長 L＜ 50mm 矩形工件邊長 L＞ 50mm 或 r＜ 2t 的工件 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a ＜ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~12 搭邊值是廢料， 所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損表 4— 2 給出了鋼（ %～ %） 的搭邊值。 對于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)： 鋼（ %～ %） 鋼（ %～ %） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 硬黃 銅 1～ 硬 鋁 1～ 軟黃銅，純銅 該制件是矩形工 件，根據(jù)尺寸從表 4— 2 中查出：側(cè)搭邊值 a=(mm)。 條料寬度的確定 計算條料寬度有三種情況需要考慮； ○ 1 有側(cè)壓裝置時條料的寬度。 ○ 2 無側(cè)壓裝置時條料的寬度。 ○ 3 有定距側(cè)刃時條料的寬度。 有定距側(cè)刃時條料的寬度 。 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進。 條料寬度公式： B=（ D+2a） 0 △ 公式 （ 5— 2）其中條料寬度偏差上偏差為 0，下偏差為 — △，見表 2— 3 條料寬度偏差。 D—— 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。 a—— 側(cè)搭邊值。 查表 2— 3 條料寬度偏差為 根據(jù)公式 4 — 1 B=（ D+2a） 0 △ =（ 68+2） =720 表 2— 3 條料寬度公差 (mm) 條料寬度 B/mm 材料厚度 t/mm ～ ～ ～ ～ 50 50～ 100 100～ 150 導(dǎo)板間間距的確定 導(dǎo)料板間距離公式： A=B+Z 公式 （ 2— 2） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 Z—— 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（ mm）； 查表 2— 3 得 Z= 根據(jù)公式 4— 2 A= B+Z =72+ =（ mm） 表 2— 4 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Zmin（ mm） 材料厚度 t/mm 有 側(cè) 壓 裝 置 條 料 寬 度 B/mm ~50 50~100 ~ ~ ~ 排樣 根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式 。 采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時），不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。 由于設(shè)計的零件是 得到十字形 零件，所以采用有費料直排法。 材料利用率的計算 沖裁零件的面積為： F=長 寬 — 4732=2268— 896=600(mm2) 毛坯規(guī)格為： 5001000（ mm）。 送料步距為： h=D=68 一個步距內(nèi)的材料利用率為 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 n11=(nF/Bh)100% n 為一個步距內(nèi)沖件的個數(shù)。 n11=(nF/Bh)100% =（ 1600/7268） 100% =% 計算總沖壓力及壓力中心 沖壓力的計算 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹姸龋瑝毫C的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力 F p 一般可以按下 式計算： Fp=KptLτ 公