【正文】 度好，可以加工成形狀復雜的零件，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，精度高，技術要求高，是技術密集型產品，制造成本高。因而，冷沖壓生產只有在生產批量大的情況下才能獲得較高的經濟效益。 綜上所述，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產中，尤其在大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門都越來越多得采用冷沖壓加工產品零部件，如機械制造、車輛生產、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 了生產率，降低了成本。可以說，如果在生產中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產品要提高生產率、提高質量、降低成本，進行產品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。 二、沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 廣大 學院 2021 屆畢業(yè)論文設計 接觸環(huán)零件模具設計 7 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷用涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(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的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分 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展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，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，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，來實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模周期。 沖模設計與制造方面 沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件。在沖模的設計和制 造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要，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，與此相適應的新型模具材料及其熱表處理技術，各種高效、精密、數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具 CAD/CAM 技術也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，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也得到了迅速發(fā)展。 沖壓設備與沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是 提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需要設計專用模具、 性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、 CNC 萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國內外已經發(fā)展起來、國內也開始使用的沖壓柔性制造單元（ FMC）和沖壓制造系統(tǒng)（ FMS）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。 FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料和下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn) 24 小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。 沖模的標準化及專業(yè)生產方面 模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。因為沖模屬于單件小批量生產，沖模零件既有一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。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實現(xiàn)專業(yè)化、商品化、從而降低模具成本，提高模具質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達 70%~80%，模具廠只需要設計制造工作零件，大廣大 學院 2021 屆畢業(yè)論文設計 接觸環(huán)零件模具設計 8 部分模具零件均從標準件廠購買，使生產效率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越來越高，分工越來越細，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。我國沖模標準化與專業(yè)生產近年了也有較大進展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，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=已知每年班產量 15 萬件。 圖 21接觸環(huán)零件 結構與尺寸 該零件結構較簡單，形狀對稱，尺寸叫較小。沖裁件形狀應該盡量避免有過廣大 學院 2021 屆畢業(yè)論文設計 接觸環(huán)零件模具設計 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 級以外，其余尺寸均低于 IT12 級，亦無其他特殊要求。從表 11 可知，利用普通沖裁方式可以達到零件圖樣要求。 材料 錫青銅帶 （ M），軟態(tài)，帶料，抗剪強度 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基本工序，可采用的 沖裁工藝方案有單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁三種。由于零件屬于大批量生產，尺寸又較小，因此采用單工序沖裁效率太低，且不便于操作。若采取復合沖裁，雖然沖出的零件精度和平直度較好，生產效率也較高，但因零件的孔邊距太小，模具強度不能保證。采用級進沖裁時，生產效率高，操作方便，通過設計合理的模具結構和排樣方案可以達到較好的零件質量和避免模具強度不夠的問題。 根據以上分析，該零件采用級進沖裁工藝方案。 由于級進模工位數(shù)較多，因而用級進模沖制零件，必須解決條料或帶料的準確定位問題，才可能保證沖壓件的質量。根 據級進模定位零件的特征，級進模有以下兩種典型結構： 固定擋料銷和導正銷定位的級進模 工作時，用手按入始用擋料銷限定條料的初始位置，進行沖孔。始用擋料銷在彈簧作用下復位后，條料再送進一個步距，以固定擋料銷粗定位，落料時以裝在落料凸模端面上的導正進行精定位，保證零件上的孔與外圓的相對位置精度。模具的導板兼作卸料板和導料板。采用這種級進模，當沖壓件的形狀不適合用裝在凸上導正銷定位時，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正銷進行導正。 側刃定距的級進模 側刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊等于步距的料邊。由于沿送料方向上，在側刃前后兩導料間距不同，前寬后窄形成一個凸肩，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，尤其工位較多的級進模，可采用兩個側刃前后對角排列，該模具就是這樣排列的。 雖然該零件的生產批量較大，但合理安排生產可用手工送料方式能夠達到批量廣大 學院 2021 屆畢業(yè)論文設計 接觸環(huán)零件模具設計 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，宜采用導料板導向、側刃定 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。考慮模具強度的影響在沖孔和落料工位之間增設了一個空位。 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 學院 2021 屆畢業(yè)論文設計 接觸環(huán)零件模具設計 11 排樣時沖裁之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊有兩個作用：一是補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，提高勞動生產率。 搭邊寬度對沖裁過程及沖裁質量有很大的影響，搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小，搭邊的強度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此搭邊值的設置應當合理，其數(shù)值目前由經驗確定。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雜形狀時，搭邊值取大些；厚材料的搭邊值取大一些；用手工送料、有側壓裝置的搭邊值可以小些。 查表 3 3 3 34，取側搭邊值 a=,工件間 a1=,條料寬度偏差Δ =,沖切前導料板與條料之間的最小間隙 Z=,側刃沖切的料邊寬度 b1=,沖切后的條料與導料板之間的間隙 y=。 另采用的 IC 型側刃，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= 進距為 S=+= 導料板間距為 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 學院 2021 屆畢業(yè)論文設計 接觸環(huán)零件模具設計 12 表 32 導料板與條料之間的最小間隙 Zmin (mm) 材料厚度t/mm 無側壓裝置 有側壓裝置 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濟指 標。 一個步距內的材料利用率 η 可用下式表示： η =A / Bs x 100% （ 31） 式中 A一個步距內沖裁件的實際面積（ 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