【正文】 — 設(shè)計(jì)與繪制零件圖。教學(xué)院長簽字 日 期 教研室主任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人: 年 月 日答 辯 委 員 會 評 語指導(dǎo)教師給定成績(30%)評閱人給定成績(30%)答辯成績（40%） 總 評答辯委員會主席簽字評定成績摘要級進(jìn)模具有以下特點(diǎn)：級進(jìn)模是多工序模。一般對于沖孔落料彎邊加工的工件，在已經(jīng)確定為采用級進(jìn)模加工時，通常采用先落料，沖孔，再彎邊的加工方法。 模具的結(jié)構(gòu)主要由上模座，下模座，墊板，凸模固定板，凸模，卸料板，導(dǎo)料板，凹模，等零件組成。關(guān)鍵詞：卸料板，級進(jìn)模，導(dǎo)正銷，工位數(shù)。因此，研究沖壓模具的設(shè)計(jì)，提高沖壓模具的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對沖壓模具設(shè)計(jì)和技術(shù)發(fā)展是十分必要的 [1]~[3]。一些國家內(nèi)模具企業(yè)以普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG,PRO/E,IDE等國際通用軟件，個別廠家還引進(jìn)了 Moldflow,Cflow,和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并已成為應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KAMS 軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)開發(fā)的注塑模，汽車覆蓋件模具和級進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學(xué)模具 CAD 國家工程研究中心開發(fā)的冷沖壓模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和經(jīng)沖模 CAD 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)用有不少的用戶。全面推廣 CAD/CAE/CAM 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。另外，還可加工高硬度模塊，還有溫度低，熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序，不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。重要的就是毛坯尺寸的計(jì)算、各基本工序沖壓力的計(jì)算、沖裁力與彎曲力的計(jì)算、各主要零部件的尺寸計(jì)算。（3）料厚：1mm。按其先后順序組合，可得如下方案—彎曲—落料 級進(jìn)模完成沖孔落料，單工序模完成彎曲—沖孔—彎曲 單工序模分別完成落料，沖孔，彎曲。 圖 零件加工排樣圖 沖壓件結(jié)構(gòu)形狀分析由圖可知，沖壓件的外形復(fù)雜，整件由沖孔和落料組成，所以對于此工件來講，沖壓工藝性就是指沖裁工藝性設(shè)計(jì)。沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無廢料排樣的形狀，以減少廢料。圖 23 重裁剪的交角與圓角表 21 最小圓角半徑最小圓角半徑工序 弧度角度黃銅、紫銅、鋁 低碳鋼 合金鋼備注落料a≥90176。沖裁件凸出或凹入部分不能太窄，盡可能避免過長的懸臂和窄槽，見圖 24 最小寬度 b 一般不小于 ，若沖裁材料為高碳鋼時， b≥2t ， ≤5b，當(dāng)材料厚度maxLt1mm 時，按 t=1mm 計(jì)算 [1]~[2]。一般孔邊距取：對圓孔為（1～）t，對矩形孔為（～2）t（圖 25） 。如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修或采用精密沖裁。表 25 沖裁件斷面允許毛刺的高度沖裁材料厚度 ~ ＞~ ＞~ ＞~ ＞ ~2.新模試沖時允許毛刺高度 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 生產(chǎn)時允許毛刺高度 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 已知沖壓件 t=1mm，查表 25 斷面的表面粗糙度為 ，新模試沖時斷面允許毛刺的高度為≤，生產(chǎn)時斷面允許毛刺的高度為≤。如圖 31c 所示。 搭邊和料寬 搭邊排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料成為搭邊。搭邊值過大材料利用率低。影響搭邊值大小的因素主要有：1. 材料的力學(xué)性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強(qiáng)度大的材料，搭邊值可小一些。5. 送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。1a 條料寬度的確定 側(cè)刃 導(dǎo)尺圖 32 有側(cè)刃時的調(diào)料寬度排樣方案和搭邊數(shù)值確定后，即可確定條料或帶料的寬度及進(jìn)距。B——條料標(biāo)稱寬度（mm） ；D——工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm） ；——側(cè)搭邊（mm） ，見表 213；1a△——條料寬度的公差（mm） ，見表 214；則 28][]2[ ?????? ??????nCaB進(jìn)距是指條料在模具上每次送進(jìn)的距離，進(jìn)距的計(jì)算與排樣方式有關(guān)，每個進(jìn)距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件， ，進(jìn)距是決定擋料銷位置的依據(jù)。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差，是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。因此，在確定凸凹模刃口尺寸時，必須遵循下述原則：（1）落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。一般沖模精度較工件精度高 2 ~3 級。否則，制造的模具間隙已超過了允許的變動范圍 min～ x，影響模具的使用壽命。凹模制造偏差取正偏差，凸模取負(fù)偏差。計(jì)算公式如下： ??0pxdp????? (44)?ddZZd???0min0min (45)式中 pd、 ——沖孔凸、凹模直徑（mm）。但需要較高的公差等級才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高 [8]~[10]。 （根據(jù)表 42 中3?查得，x= ，△ =） 孔沖孔部分： mxdpp 193)57.()( ??? ??????△ Zman 02..0035. )19??△ 其中，沖孔部分， 。但需要較高的精度等級才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。 間隙的影響（一）對沖裁件質(zhì)量的影響沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度和形狀誤差。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中，間隙值大小與分布的均勻程度是主要因素。沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠?，主要是由于沖裁過程中，材料受拉伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形，在加工結(jié)束后工件脫離模具時，會產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成的。當(dāng)間隙較小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。（二）對模具壽命的影響沖裁模具的壽命已沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后總的壽命。其磨損量與接觸壓力、相對滑動距離成正比，與材料屈服強(qiáng)度成反比。小間隙還會產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸、凹模相互啃刃等異常損壞。同時，間隙過大，卸料力會隨之增大，也會增加模具的磨損。繼續(xù)增大間隙值，凸凹模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩。但嚴(yán)格說來，并不存在一個同時滿足所有理想要求的合理間隙。確定合理間隙的方法主要有理論計(jì)算法和查表選取法兩種。?——最大切應(yīng)力方向與垂線間夾角（即裂紋方向角） 。板材越厚、越硬或塑性越差， 值越小，th0合理間隙值越大。t0表 44 與 關(guān)系th0?(%)t0材料t1 t=1~2 t=2~4 t4?軟鋼中硬鋼硬鋼75~7065~6054~4770~6550~5547~4565~5555~4844~3850~4045~3535~255176。4176。同時，還必須結(jié)合生產(chǎn)條件，根據(jù)沖裁件尺寸與形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法和生產(chǎn)率等，靈活掌握、酌情增減。電火花加工凹模型腔時，間隙可比磨削加工小。圖中 AB 段相當(dāng)于沖裁的彈性變形階段，凸模接觸材料后，載荷急劇上升，但當(dāng)凸模刃口一旦擠入材料，即進(jìn)入塑性變形階段后，載荷的上升就緩慢下來，如 BC段所示。此后所用的力僅是克服摩擦阻力，推出已分離的料 [15]。 ?——材料抗剪強(qiáng)度（ ）。MPaL=152+(2043)2+2 32+62=.?抗剪強(qiáng)度由（參考文獻(xiàn)《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》 ）書,表 查得 MPa340??則：F=1340=。、 、 ——分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)。采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模的總從壓力為= + (56)總F沖 推采用彈性卸料裝置和下出料方式的總沖壓力為 = + + (57)總 沖 推 卸采用彈性卸料裝置和上出料方式的總沖壓力為 = + + (58)總F沖 頂 卸已計(jì)算得 =卸料力：由表 51 查得 == = ??頂件力：由表 51 查得 == =總沖壓力= + =+=。用彎曲的方法加工的零件種類非常多，如汽車縱梁、自行車車把、儀表電器外殼、門搭鉸鏈等。圖 62 板材在 V 型模內(nèi)的校正彎曲過程由 V 形件的彎曲過程可以看出，彎曲成形的過程是從彈性彎曲到塑性彎曲的過程，彎曲成形的效果表現(xiàn)為彎曲變形區(qū)彎曲半徑和角度的變化 [20]。(2)在變形區(qū)內(nèi)，板料的外層縱向纖維(靠近凹模一邊)受拉而伸長(bb 弧＞bb 弦)，內(nèi)層縱向纖維( 靠近凸模一邊)受壓而縮短(aa 弧＜aa 弦 )。②對于寬板(B ＞3t)，由于彎曲時寬度方向變形阻力大，材料不易流動，因此彎曲后在寬度方向無明顯變化，斷面仍為矩形 [21]。由于材料在寬度方向上能自由變形，1 2?所以彎曲處內(nèi)、外側(cè)的應(yīng)力都接近于零（ ≈0） ；在厚度方向上，由于表層材料對里層材料產(chǎn)生擠壓，因此，彎曲處內(nèi)、外側(cè)的應(yīng)力均為壓應(yīng)力一 ，其應(yīng)變根據(jù)體積不3?變的原則，即有 + + ＝0，如果知道一個最大主應(yīng)變，則另外兩個主應(yīng)變的符號1?23必然與最大主應(yīng)變相反，或者其中一個主應(yīng)變?yōu)榱?[1]。? 綜上所述，窄板在彎曲時為平面(兩向)應(yīng)力狀態(tài)和立體(三向)應(yīng)變狀態(tài)，寬板則為立體應(yīng)力狀態(tài)和平面應(yīng)變狀態(tài)。從上式可以看出，相對彎曲半徑 r／t 越小，外層材料的伸長率就越大，即板料切向變形程度越大，因此，生產(chǎn)中常用 r／t 來表示板料的彎曲變形程度。trmin(2)材料的塑性及熱處理狀態(tài) 材料的塑性越好，其斷后伸長率 越大，由式(6 —2)?可以看出 就越小。對于沖裁或剪裁的坯料，若未經(jīng)退火，由于切斷面存在冷變形硬化層，也會使材料塑性降低。因此，當(dāng)彎曲線與纖維方向垂直時（見圖 65） ， 可取較小值；當(dāng)彎曲線與纖維方向平行時， 則應(yīng)取較大值。 拉裂、畸變與翹曲的控制 為了控制或防止彎裂，一般情況下應(yīng)采用大于最小相對彎曲半徑的數(shù)值。 (2)去除坯料剪切面的毛刺，采用整修、擠光、滾光等方法降低剪切面的表面粗糙度值。這樣就使變形區(qū)域擴(kuò)大，每次彎曲的變形程度減小，從而減小了外層材料的伸長率。彎曲工序安排合理，則可以簡化模具結(jié)構(gòu)，提高零件質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。 (3)需要多次彎曲時，一般應(yīng)先彎兩端，后彎中間部分，前次彎曲應(yīng)考慮后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響前次已彎成的形狀。在所有沖壓工序中，回彈是一個普遍現(xiàn)象，但在彎曲工序中，回彈是影響彎曲件質(zhì)量的主要因素 [1]~[3]。因此，可按 r／ t 值來確定回彈角的大小，見表 62。反之，間隙越大，回彈越大。校正程度越大，則回彈角越小。加載過程沿折線 OAB，總應(yīng)變值為 (67)???2t?卸載過程沿線段 BC，其彈性應(yīng)變值和殘余塑形應(yīng)變值分別為和 (68)和(69)EIMte2???????2tp因?yàn)橛?，得???ee?? (610)IK??????1將上式稍加整理后，可得回彈前后彎曲件應(yīng)變中性層曲率半徑之間的關(guān)系 (611)??MEI??及 (612)??????I式中 M——卸載彎矩，其值等于加載時的彎矩； E——彈性模量； I——彎曲毛坯截面慣性矩， 。(1)改進(jìn)彎曲件的設(shè)計(jì)1)盡量避免選用過大的相對彎曲半徑 r／t。3. 控制回彈的措施在實(shí)際生產(chǎn)中，由于材料的力學(xué)性能和厚度的變動等，要完全消除彎曲件的回彈是不可能的，但可以采取一些措施來控制或減小回彈所引起的誤差，以提高彎曲件的精度。應(yīng)變中性層??0?????0?曲率的變化量為 (65)??????1K彎曲角的變化量為