【正文】 大，精度要求不高，需要多工序沖裁的小零件加工。 本設(shè)計模具用于加工擋板。 本級進模設(shè)計的內(nèi)容 包括零件的工藝性分析，工件的尺寸精度，刃口尺寸的計算模具的整體結(jié)構(gòu)，選擇正確的壓力機，各部分零件的標準和材料，零件的尺寸設(shè)計，主要加工零件的加工工藝等，主要內(nèi)容如下： (1）到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解模具生產(chǎn)，制造，加工情況 。結(jié)合本設(shè)計課題，查閱相關(guān)資料。 (2）分析設(shè)計已知工件級進模具。充分分析工件結(jié)構(gòu)，工藝性，了解級進模機構(gòu)及工作原理，進行必要的計算，確定模具設(shè)計的基本步驟，設(shè)計模具的基本參數(shù)，設(shè)計模具的主體結(jié)構(gòu)，工作零件，卸料裝置，導料裝置等。 (3）繪制模具總裝配圖，零件圖，完成本工件的級進模設(shè)計。 (4）分析制定主要零件加工工藝。根據(jù)主要零件結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)要求，進行工藝計算，編制主要零件加工工藝規(guī)程。 2 沖裁機理分析 生產(chǎn)中為了滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量、原材料性能等方面的要求，采用多樣的沖壓加工方法。概 括起來可以分為分離工序與成形工序兩大類。 分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工藝方法、主要分離工序有落料、沖孔、切邊、剖切、整修等，其又以沖孔、落料應(yīng)用最廣。 落料和沖孔是使坯料沿封閉輪廓分離的工序。沖裁加工之后，材料分成兩個部分沖孔是指在板料或者工件上沖出所需形狀的孔，沖去的為廢料，即封閉輪廓外的部分是工件，封閉輪廓內(nèi)的部分是廢料而落料是指從板料上沖下所需形狀的零件或者毛坯，即封閉輪廓內(nèi)的部分是工件，封閉輪廓外的部分是廢料。落料工序和沖孔工序的變形過程和模具結(jié)構(gòu)是相同的，習慣上統(tǒng)稱為沖裁。沖裁既 可以加工出成品零件，又可以為其他成形工序制備毛胚。 沖裁變形過程分析 沖裁工序是利用凸模與凹模組成上、下刃口將板料置于凹模上，凸模下行使板料變形，直至全部分離。因凸模與凹模之間存在間隙 z,使凸、凹模作用于板料的力呈不均勻分布，主要集中于凸、模刃口。沖裁變形過程見下圖。在具有尖銳刃口及間隙合理的凸、凹模作用下，板料的變形過程可分為彈性變形、塑性變形、斷裂分離三個階段。 (1) 彈性變形階段 凸模與板料接觸后，使板料壓縮產(chǎn)生拉伸和彎曲彈性變形，此時，板料內(nèi)應(yīng)力沒有超過材料的彈性極限。若卸去載荷，板料則恢 復(fù)原狀。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用 第 5 頁 共 34 頁 (2) 塑性變形階段 當凸模繼續(xù)下壓，板料內(nèi)的應(yīng)力值達到屈服強度時開始產(chǎn)生塑性流動、滑移變形，在凸、凹模的壓力作用下，板料表面受到壓縮，由于凸、凹模之間有間隙存在，使板料同時受到彎曲和拉伸的作用，凸模下的材料產(chǎn)生彎曲，凹模下的材料則向上翹曲出現(xiàn)彎曲和拉伸形成的圓角，并且出現(xiàn)壓痕。隨著凸模擠入板料的深度增大，塑性變形程度逐漸增大，變形區(qū)材料硬化加劇，直到刃口附近的板料內(nèi)應(yīng)力達到材料強度極限，沖裁力達到最大值，板料出現(xiàn)裂紋，開始破壞，塑性變形階段結(jié)束。 (3) 斷裂分離階段 凸模的繼續(xù)壓入，使刃 口附近的變形區(qū)的應(yīng)力達到材料的破壞應(yīng)力，在凹、凸模側(cè)面的變形區(qū)先后產(chǎn)生裂紋。已形成的上、下裂紋逐漸擴大并沿最大切應(yīng)力方向向材料內(nèi)層延伸，甚至兩裂紋相遇重合，板料被剪斷分離，沖裁過程結(jié)束。 沖裁件質(zhì)量分析 沖裁件質(zhì)量主要是指沖切斷面質(zhì)量、表面質(zhì)量、形狀誤差和尺寸精度。對于沖裁工序而言，沖裁切斷面質(zhì)量往往是關(guān)系到工序成功與否的重要因素。沖裁件沖切斷面可以明顯地區(qū)分為四個部分 :光亮帶、斷裂帶、圓角和毛刺。 光亮帶的形成，是在沖裁過程中沖裁模具刃口切入板料后，板料與模具刃口側(cè)面擠壓而產(chǎn)生塑性變形的結(jié)果 :光亮 帶部分出于具有擠壓特征，表面光潔垂直，是沖裁件切斷面上精度最高、質(zhì)量最好的部分。光亮帶所占比例通常是沖裁件斷面厚度的 1/21/3。 斷裂帶是在沖裁過程的最后階段，板料剪斷分離時形成的區(qū)域，是模具刃口附近裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴展而形成的斷裂面。斷裂帶表面粗糙并略帶斜角，不與板平面垂直。 圓角形成的原因，是當模具壓入板料時刃口附近的材料被牽連變形的結(jié)果。材料塑性越好，則圓角帶越大。沖切斷面上的毛刺是在沖裁過程中出現(xiàn)微裂紋時形成的。隨后已形成的毛刺被拉長，并殘留在沖裁件上。 影響沖裁件沖切斷面質(zhì)量的因 素很多。沖切斷面上的光亮帶、斷裂帶、圓角、毛刺等四個部分各自所占斷面厚度的比例也是隨著制件材料、模具和設(shè)備等各種沖裁條件不同而變化的。分析研究表明，凸 凹 模之間的間隙值是最主要的影響因素。提高沖裁件質(zhì)量。重要的是必須清楚間隙的影響規(guī)律，并尋求獲得合那間隙的確定方法。 沖裁模間隙 沖裁模具的凸、凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量有很大的影響。間隙適中時，上、下裂紋互相重合，沖裁件斷面雖有一定斜度，但比較平直、光潔且毛刺很小。當間隙過小時，由于分離面上、下裂紋向材料中間擴展時不能互相重合，將被第二次剪切才完成分離，因此出現(xiàn)二次擠壓而形成二次光亮帶，毛刺也有所增長，沖裁件毛刺容易清除拱彎，斷面比較垂直。 間隙過大時，材料受到很大的拉伸和彎曲應(yīng)力作用，沖裁件光亮帶小，圓角和斜度桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用 第 6 頁 共 34 頁 加大，毛刺大而厚，難以去除。表 1 和表 2縫沖裁件斷面質(zhì)量要求。 表 1 普通沖裁斷面的近似粗糙度值 板料厚度 ? 1 1～ 2 2～ 3 3～ 4 4～ 5 表面粗糙度值 25 50 表 2 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 板料厚度 ? ～ ～ ～ ～ 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 ? ? ? ? ? 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 ? ? ? ? ? 當間隙過大或過小時均使沖裁件尺寸精度降低。同時，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力和沖裁力等。 間隙對沖裁力的影響 隨著問隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。但繼續(xù)增大間隙值，會因從凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不相重合的影響，沖裁力下降變緩，由于間隙的增大，使沖裁后零件的光亮面變窄，落料尺 寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或頂件力也隨之減小。但是，間隙增大時，因為毛刺增大，引起卸料力、頂件力迅速增大 . 3 沖壓件工藝設(shè)計 沖裁工藝設(shè)計包括沖裁件的工藝性分析和沖裁工藝方案確定 。良好的工藝性和合理的工藝方案， 可以用最少的材料 ，最少的工序數(shù)和工時，使得模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長，能穩(wěn)定地獲得合格沖件，因而可以減小勞動量和沖件成本。勞動量和沖裁件成本是衡量沖裁工藝設(shè)計合理性的主要指標 。 本課題為按擋板（如下圖）尺寸設(shè)計其模具，并編制模具主要零件的加工工藝規(guī)程。 零件名稱：擋板 生產(chǎn)批量：大批 材 料： 鋼板 08F 材料厚度： t＝ 1mm 15254 1 01 8R 0 . 5102 φ 38 6302 . 8R 0 . 5圖 1 產(chǎn)品零件圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用 第 7 頁 共 34 頁 沖壓件工藝性分析 沖裁零件的工藝性 是指沖裁零件對沖裁工藝的適應(yīng)性，即沖裁零件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。沖裁零件的工藝性是否合理，對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響。 沖裁零件應(yīng)滿足如下要求： (1) 沖裁工件的形狀 沖裁零件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、排樣廢料少。 (2) 沖裁零件的圓角 除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時，允許工件有尖銳的清角外，沖裁零件的外形或內(nèi)孔的交角處，應(yīng)避免尖銳的清角，其交角處用適宜的圓角相連。 (3) 沖裁件局部凸出或凹入部 分的寬度和深度寬度不宜太小，應(yīng)避免有窄長切口和過窄的切槽，否則會降低模具壽命和工件質(zhì)量。 (4) 沖裁件的孔徑 沖裁件的孔徑太小時，凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機械性能、凸模強度和模具結(jié)構(gòu)，各種形狀的孔的最小尺寸可查表 。沖小孔的凸模，如果采用保護套，凸模不易損壞，穩(wěn)定性提高，最小沖孔尺寸可以減小。 (5) 沖裁件孔邊之間距離 沖裁件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小，否則會產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。復(fù)合沖裁時，因模壁過薄而容易破損；分別沖裁時，也會因材料易于被拉入凹 模而影響模具壽命，特別是沖裁小孔距的小孔時，經(jīng)常會發(fā)生凸模彎曲變形而卡住模具。當沖孔邊緣與工件外形邊緣不平行時 a1應(yīng)不小于平行時。應(yīng)不小于 。 (6) 沖裁件尺寸的標注 沖裁件尺寸的基準應(yīng)盡可能與制模時的定位基準重合，并選擇在沖裁過程中不參加變形的面或線上。 (7) 沖裁件兩孔心距所能達到的公差查表 該沖裁件的工藝性可按以下幾方面進行分析： (1) 材料：該沖裁件的材料 08F 鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性。 (2) 零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)較簡單、對稱，并在轉(zhuǎn)角處都有 圓角，比較適合沖裁。 (3) 尺寸精度：零件圖上尺寸未注公差，屬自由尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。 查公差表 (GB1800 表 2)可得各尺寸公差為： 零件外形： 25 0 mm 30 0 mm 180 043 mm 8177。 mm 6 0 mm 零件內(nèi)形： Φ3 + 0 mm 10 + 0 mm + 0 mm mm 孔心距： 15177。 mm 10177。 mm 孔邊距： 4177。 mm 從上面所 分析可得出結(jié)論：該工件適合沖裁。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用 第 8 頁 共 34 頁 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類型 沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 (1) 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的沖模，如落料模，沖孔模，拉深模等結(jié)構(gòu)較為簡單，生產(chǎn)效率不高，一般適用于小批量生產(chǎn)。 (2) 復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較先進的模，在一副沖模中一次定位可以同時完成幾個工序。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，一套模具能完成若干工序，大大減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量，減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時間，勞動生產(chǎn)效率高。 (3) 連續(xù)模是把完成一個沖件的 幾個工序，排列成一定的順序，組成連續(xù)模，在沖裁過程中，條料在模具中依次在不同的工序位置上，分別完成沖件所要求的工序，除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個 (或幾個 )沖裁件。由于定位誤差影響到工件的精度，一般多用于精度低多工序的小零件。 從零件圖可看出，該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案： (1) 先落料，再沖孔，采用兩副單工序模生產(chǎn)。 (2) 落料－沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 (3) 沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 對以上三種工藝方案進行分析比較： 方案一：模具結(jié)構(gòu) 簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁?；蚣夁M沖裁模方式。 方案二：復(fù)合模定位精度高并且滿足大批量生產(chǎn)的要求，但需要考慮凸凹模的強度，正裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值對黑色金屬等硬性材料可按板料厚度的 倍確定，但最小值不小于 。對有色金屬等軟材料可約等于板料厚度，但最小值不小于 。倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的 2~3 倍確定，板料厚度小取大值，相反取小值。由于本零件孔比較多， 必須用倒裝復(fù)合模方便落料，根據(jù)材料厚度 t=1mm，則最小壁厚為 3mm，而從零件圖可知，工件的最小壁厚為 ，因此復(fù)合模的凸凹模的強度不夠，該工件并不適合用復(fù)合模加工。 方案三：級進模本身能滿足大批量生產(chǎn)，而且生產(chǎn)效率高，由于工件精度為 IT14級，符合級進模加工工件的精度要求。 綜上所述，最后確定用級進沖裁方式進行生產(chǎn)。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用 第 9 頁 共 34 頁 4 材料的經(jīng)濟利用 排樣設(shè)計 排樣是指沖裁零件（毛坯）在條料、帶料或板料上布置的方法。 合理有效的排料在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合 設(shè)計技術(shù)要求的工 件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術(shù)指標之一。在沖壓工作中，沖壓件材料消耗費用可達到總成本的 60%~75%，每降低 1%的沖壓廢料，將會使成本降低 %~%。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在成批和大量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟效果更為突出。 排樣方法的選擇原則： (1) 沖裁小工件或某中工件需要窄條（帶）料時，應(yīng)沿板料順長方向進行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。 (2) 沖裁彎曲毛 坯時，應(yīng)考慮板料扎制方向。 (3) 沖件在條 （帶）料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作方便與安全等。 (4) 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距較小的方案，以便經(jīng)濟地裁切板料，并減少沖壓時間。 按沖裁工藝方法和材料的合理利用，條料排樣方法可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣。根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置形式分類，有直排、斜排、直對