【正文】 ................................... 30 沖壓設備的選定 ........................................................................................... 30 模具的總裝 ............................................................................................................ 31 模具的裝配 .......................................................................................................... 33 設計總結 ...................................................................................................................... 34 參考文獻 ...................................................................................................................... 35 致 謝 .......................................................................................................................... 36 1 緒論 沖壓的概念、特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模 是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。 (1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次 ，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （ 2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量 ,而模具的壽命一般較長 ,所以沖壓的質量穩(wěn)定 ,互換性好 ,具有 “ 一模一樣 ” 的特征。 （ 3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 （ 4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因 2 而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是 ，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。 沖壓工藝在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果 生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 在實際生產(chǎn)中，當沖 壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合 級進和復合 級進三種組合方式。 復合沖壓 —— 在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進沖壓 —— 在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復合 級進 —— 在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。 3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(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。 (1).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(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均取得了較大的進展。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(nèi)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）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)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)，可實現(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，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能 高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm，精度可達 IT16~17 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通 的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內(nèi)殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 4 (2)沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。 在沖模的設計制造上 ,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(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，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，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 技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產(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其制造技術也得到了迅速發(fā)展。本次設計 課題 為墊片沖壓模具設計。 零件簡圖 ：如圖所示 工件名稱 ： 墊片 墊片 生產(chǎn)批量 ： 大批量 材 料 ： H62 厚 度 ： 圖 1 工件圖 5 圖 2 工件三維圖 沖裁工藝設計 零件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。沖裁件的工藝性是否合理，對沖裁件的質量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，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)品質量穩(wěn)定等要求。 沖裁 件的材料 H62(黃銅 )表示平均含銅量為 62%的普通黃銅 ,在普通黃銅的基礎上加入其它元素的銅合金稱特殊黃銅 ,仍以 H表示 ,后面會跟其它添加元素的化學符號和平均成份 ,如 H62 為含銅量為 %～ %,余量為鋅含量 。而 HAl5932 則表示其銅含量 57%～ 60%,鋁含量為 %～ %,鎳含量為 2%～ 3%, 其余為鋅含量 .黃銅分為普通黃銅 ,特殊黃銅及鑄造黃銅三種 ,鑄造黃銅以 ZCu 開頭后面跟其它元素的符號及其平均含量 . 特性：普通黃銅，有良好的力學性能，熱態(tài)下塑性好，冷態(tài)下塑性也可以，切削性好， 易釬焊和焊接，耐蝕，但易產(chǎn)生腐蝕破裂。此外價格便宜，是應用廣泛的一個普通黃銅品種。 H62（即四六黃銅）。在室溫下 β 相較 α 相硬得多，因而可用于承受較大載荷的零件。 α+β 兩相黃銅可在600℃ 以上進行熱加工。 α+β 兩相黃銅顯微組織： α 為亮白色的固溶體，β 是 CuZn 為基的有序固溶體。 6 用途：可做各種深拉深和彎折制造的受力零件，如銷釘、鉚釘、墊圈、螺母、導管、氣壓表彈簧、篩網(wǎng)、散熱器零件等。 機械性能：抗拉強度（ Rm N/mm2）： 延伸率（ A%）： H62 具有 較 高的強度和 較好 的 沖壓 加工性能 ,并且零件 結構簡單 ,凹模 最小寬度 B=≥(t 為材料厚度 ) ,沖孔時有尺寸 為φ φ 根據(jù)課本 P66頁知沖孔時 ,因受凸模強度的限制 ,孔的尺寸不應太小。沖孔的最小尺寸取決于材料性能 ,凸模的強度和模具結構等。根據(jù)表 316 可查得圓形孔最小值得d== =φ 所以滿足工藝性要求。對于該零件中的長圓形孔由課本 P66 頁表 316知孔寬 b應滿足 b≥ ，由零件圖得 b=2mm,所以滿足工藝要求。 沖裁件孔與孔之間 :孔與邊緣之間的距離受模具的強度和 沖裁件質量的制約 ,其值不應過小 ,一般要求 C≥ (1～ )t,C′ (～ 2)t，由沖件圖可知該零件兩孔之間距離較遠所以滿足要求。 另外沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應采用圓角過渡以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損，圓角半徑 R 的最小值查課本P65 頁表 315 得： 落料最小圓角半徑 :R1min≥ 。 沖孔最小圓角半徑 :R2min≥ . 沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應采用圓角過渡。綜合以上工藝分析得該零件滿足工藝要求。 沖壓工藝方案的 確定 該工件包括沖孔、落料兩個基本工序，可以有以下三種方案： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)； 方案二：落料 — 沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)； 方案三：沖孔 — 落料連續(xù)沖裁，采用級進模生產(chǎn)。 三種方案比較見表 1 7 表 1 三種方案的比較 模具種類 比較項目 單工序模 級進模 復合模 零件公差等級 低 一般 可達 IT13～ IT10 級 可達 IT10～ IT8 級 零件特點 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度較厚 小零件厚度 ～ 6mm可加工復雜零件，如寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結構與強度限制 ，尺寸可以較大，厚度可達 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質量制件需較平 由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和成本 低 比無導向的稍高 沖裁簡單的零件時，比復合模低 沖裁較復雜零件時，比級進模低 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn) 大批量小型沖 壓件的生產(chǎn) 形狀復雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生