【正文】 度好，可以加工成形狀復(fù)雜的零件，小到鐘表的秒針、大到汽車縱梁、覆蓋件等。 但由于沖模制造一般是單件小 批量生產(chǎn)，精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集型產(chǎn)品，制造成本高。因而，冷沖壓生產(chǎn)只有在生產(chǎn)批量大的情況下才能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 綜上所述，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨(dú)到的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來越多得采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如機(jī)械制造、車輛生產(chǎn)、航空航天、電子、電器、輕工、儀表及日常用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占得比重都相當(dāng)大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工，大大提高 了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f，如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本，進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。 二、沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 廣大 學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 接觸環(huán)零件模具設(shè)計(jì) 7 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷用涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下： 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分 析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（ FEM）等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，來實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模周期。 沖模設(shè)計(jì)與制造方面 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)和制 造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相適應(yīng)的新型模具材料及其熱表處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控、自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備以及模具 CAD/CAM 技術(shù)也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。 沖壓設(shè)備與沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是 提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械手乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。 近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需要設(shè)計(jì)專用模具、 性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、 CNC 萬能折彎機(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)也開始使用的沖壓柔性制造單元（ FMC）和沖壓制造系統(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(dòng)上料和下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)無人控制生產(chǎn)。同時(shí)，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。 沖模的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)生產(chǎn)方面 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。因?yàn)闆_模屬于單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既有一定的復(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(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化、從而降低模具成本，提高模具質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進(jìn)工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá) 70%~80%，模具廠只需要設(shè)計(jì)制造工作零件，大廣大 學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 接觸環(huán)零件模具設(shè)計(jì) 8 部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買，使生產(chǎn)效率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越來越高，分工越來越細(xì)，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?，這樣更有利制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)生產(chǎn)近年了也有較大進(jìn)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度也有提高。 第二章 零件的工藝分析及方案的確定 零件的工藝分析 沖裁如圖 21所示接觸環(huán)零件，材料為錫青銅帶 (M),厚度 t=已知每年班產(chǎn)量 15 萬件。 圖 21接觸環(huán)零件 結(jié)構(gòu)與尺寸 該零件結(jié)構(gòu)較簡單，形狀對稱，尺寸叫較小。沖裁件形狀應(yīng)該盡量避免有過廣大 學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 接觸環(huán)零件模具設(shè)計(jì) 9 長的凸出懸 臂和過窄的凹槽。對于軟鋼、黃鋼等材料，其寬度 b≥ ,高碳鋼或合金鋼等硬材料 b≥ 2t，板料厚度小于 1mm 時(shí)按 1mm 考慮。懸臂和凹槽的長度最大為 5b。懸臂寬度（ 、 ）大于 ，臂長 l==小于 5倍臂寬；凹槽寬度 0?＞ t,深度也較?。蛔钚】讖溅? 0?＞?？字吝吘壸钚【嚯x（ ）＞ 。均適宜沖裁 加工。 精度 零件尺寸公差除Φ 接近于 IT11 級(jí)以外，其余尺寸均低于 IT12 級(jí)，亦無其他特殊要求。從表 11 可知，利用普通沖裁方式可以達(dá)到零件圖樣要求。 材料 錫青銅帶 （ M），軟態(tài)，帶料，抗剪強(qiáng)度 τ b =255MPa（表 21）， 斷后伸長率 δ10=38％ 。此材料具有較高的彈性和良好的塑性，其沖裁加工性較好。 根據(jù)以上分析，該零件的工藝性較好，可以沖裁加工。 沖裁工藝方案的確定 該零件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可采用的 沖裁工藝方案有單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種。由于零件屬于大批量生產(chǎn)，尺寸又較小，因此采用單工序沖裁效率太低，且不便于操作。若采取復(fù)合沖裁，雖然沖出的零件精度和平直度較好，生產(chǎn)效率也較高，但因零件的孔邊距太小，模具強(qiáng)度不能保證。采用級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)，生產(chǎn)效率高，操作方便，通過設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問題。 根據(jù)以上分析，該零件采用級(jí)進(jìn)沖裁工藝方案。 由于級(jí)進(jìn)模工位數(shù)較多，因而用級(jí)進(jìn)模沖制零件，必須解決條料或帶料的準(zhǔn)確定位問題，才可能保證沖壓件的質(zhì)量。根 據(jù)級(jí)進(jìn)模定位零件的特征，級(jí)進(jìn)模有以下兩種典型結(jié)構(gòu)： 固定擋料銷和導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模 工作時(shí)，用手按入始用擋料銷限定條料的初始位置，進(jìn)行沖孔。始用擋料銷在彈簧作用下復(fù)位后，條料再送進(jìn)一個(gè)步距，以固定擋料銷粗定位，落料時(shí)以裝在落料凸模端面上的導(dǎo)正進(jìn)行精定位，保證零件上的孔與外圓的相對位置精度。模具的導(dǎo)板兼作卸料板和導(dǎo)料板。采用這種級(jí)進(jìn)模，當(dāng)沖壓件的形狀不適合用裝在凸上導(dǎo)正銷定位時(shí)，可在條料上的廢料部分沖出工藝孔。利用裝在凸模固定板上的導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)正。 側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模 側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊等于步距的料邊。由于沿送料方向上，在側(cè)刃前后兩導(dǎo)料間距不同，前寬后窄形成一個(gè)凸肩，所以條料上只有切去料邊的部分方能通過，通過的距離即等于步距。為了減少料尾損耗，尤其工位較多的級(jí)進(jìn)模，可采用兩個(gè)側(cè)刃前后對角排列，該模具就是這樣排列的。 雖然該零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式能夠達(dá)到批量廣大 學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 接觸環(huán)零件模具設(shè)計(jì) 10 要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式?？紤]零件尺寸較小，材料厚度較薄，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向、側(cè)刃定 距的定位方式。為了減小料頭和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性，采用雙側(cè)刃前后對角布置。 第三章 排 樣 排樣方式的確定 該零件材料厚度較薄，尺寸小，近似 T 行，因此可采用 45 度的斜對排樣，如下圖所示。考慮模具強(qiáng)度的影響在沖孔和落料工位之間增設(shè)了一個(gè)空位。 如圖31。 圖 31排樣圖 搭邊與條料寬度的確定 、搭邊值的確定 廣大 學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 接觸環(huán)零件模具設(shè)計(jì) 11 排樣時(shí)沖裁之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊有兩個(gè)作用：一是補(bǔ)償了定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格件；二 是可以增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 搭邊寬度對沖裁過程及沖裁質(zhì)量有很大的影響，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，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。因此搭邊值的設(shè)置應(yīng)當(dāng)合理，其數(shù)值目前由經(jīng)驗(yàn)確定。一般來說，硬材料的搭邊可以小些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些；沖裁件尺寸大或是有尖突的復(fù)雜形狀時(shí)，搭邊值取大些；厚材料的搭邊值取大一些；用手工送料、有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小些。 查表 3 3 3 34，取側(cè)搭邊值 a=,工件間 a1=,條料寬度偏差Δ =,沖切前導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Z=,側(cè)刃沖切的料邊寬度 b1=,沖切后的條料與導(dǎo)料板之間的間隙 y=。 另采用的 IC 型側(cè)刃，故料寬每邊需增加燕尾形切入深度 a′ =。因此，條料寬度為 ? ? )22( 0 1m a x ?????? ??? ??????????? mmbnaaDB 沖裁后廢料寬度為 B1=Dmax+2a+2aˊ =(18+++)mm= 進(jìn)距為 S=+= 導(dǎo)料板間距為 Bˊ =B+Z=34mm+= B1ˊ =B1+y=+= 表 31 條料寬度偏差 △ (mm) 條料寬度B/mm 材料厚度 t/mm ～ 1 1～ 2 2～ 3 3～ 5 ～ 20 20～ 30 30～ 50 ～ 50 50～ 100 1 100～ 150 150～ 220 1 200～ 300 廣大 學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 接觸環(huán)零件模具設(shè)計(jì) 12 表 32 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Zmin (mm) 材料厚度t/mm 無側(cè)壓裝置 有側(cè)壓裝置 條料寬度 B/mm 條料寬度 B/mm 100 以下 100～ 200 200～ 300 100 以下 100 以上 ～ 1 1 5 8 1～ 5 1 1 5 8 表 33 b y 值 ( mm) 、材料的利用率 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)。 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η 可用下式表示： η =A / Bs x 100% （ 31） 式中 A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積（ mm2）； B條料寬度（ mm）； S步距（ mm）。 若考慮到料頭、料尾和邊余料的消耗，則一張板料（或帶料、條料）上總的材料利用率 ?總為 η 總 =nA1/BLx100% （ 32） 式中 n 一張