【正文】 專業(yè) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 二〇一 二 年 六 月 摘要 I 摘 要 沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。了解沖裁件、拉深件和成形件結(jié)構(gòu)的工藝性。了解落料模、拉深模、整形模、切邊模和沖孔模的特點(diǎn)和需要注意的問題，在模具簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)工藝性分析，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并選擇沖壓設(shè)備。 進(jìn)幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)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(guò)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均取得了較大的進(jìn)展。 精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。此外，激光快速成形技術(shù)（ RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá) 97%；公稱壓力為 250KN 的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2021 次 /min 以上。單就汽車產(chǎn)側(cè)面夾持自動(dòng)送料連續(xù)模設(shè)計(jì) 3 業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有 80%的模具需要更換。 1999 年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá) 245 億元人民幣。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。 本課題的主要內(nèi)容與意義 本課題主要研究的是級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。但它在定位中產(chǎn)生的累計(jì)誤差會(huì)影響工件精度，因此級(jí)進(jìn)模多用于生產(chǎn)批量大，精度要求不高，需要多工序沖裁的小零件加工。 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。 該課題是來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，零件結(jié)構(gòu)典型，使用量大，難度適中。 側(cè)面夾持自動(dòng)送料連續(xù)模設(shè)計(jì) 5 第二章 工藝分析及沖壓方案確定 沖壓件的工藝分析 圖 21 工件 由零件圖，對(duì)沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、材料性能進(jìn)行分析。工件由圖 21 可以看出 ,該零件外形尺寸不大 ,但外形復(fù)雜，掛鉤處外形小且精度要求較高 ,屬于中小型精密沖壓件。從材質(zhì)上看，沖裁材料較薄，有利于成型，總體來(lái)說(shuō)，該零件沖壓工藝性較好。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(shí)間，勞動(dòng)生產(chǎn)效率高。 多工位級(jí)進(jìn)模通常具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向（除模架導(dǎo)向精度要求高外，還必須對(duì)細(xì)小凸模實(shí)施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù)）和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。同時(shí)要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便，可靠。 (3) 沖孔、沖外形和落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。同時(shí)需要考慮提高勞動(dòng)效率和節(jié)約人力成本，該工件并不適合用復(fù)合模加工。 側(cè)面夾持自動(dòng)送料連續(xù)模設(shè)計(jì) 7 根據(jù)上述原則，對(duì)上面的各道基本工序做不 同的組合，排出順序，得出具體的工藝方案： 工件由一次沖兩孔，兩次初切，兩次精修，最后落料共六道工序沖壓成形，由于要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料，要先在第一工序安排沖定位孔。由于在沖壓過(guò)程中，毛坯始終在長(zhǎng)長(zhǎng)的條料上進(jìn)行，所以級(jí)進(jìn)彎曲除了遵守多道單工序模彎曲變形規(guī)律之外，其彎曲工序往往比單工序模要增多一些，使級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜。 在繪制排樣圖 的過(guò)程中，應(yīng)注意提高沖壓原材料的利用率。材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此要提高材料的利用率只要應(yīng)從減少工藝廢料著手，設(shè)計(jì)處合理的排樣方案。它還可減少板料裁切次數(shù)，節(jié)省剪裁備料時(shí)間。 排樣設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括選擇排樣方法；確定搭邊的數(shù)值；計(jì)算條料寬度及送料步距；畫出排樣圖。這種排樣方法的沖裁只沿著沖裁件的部分外輪廓進(jìn)行，材料利用率可達(dá) 70％～ 90％ C 無(wú)廢料排樣法 無(wú)廢 料排樣法是在沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在。同時(shí)，往往因模具單面受力而加快磨損，降低模具壽命，也會(huì)直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。 ③ 搭邊： 排樣時(shí)沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝余料稱為搭邊。 B 搭邊的數(shù)值 側(cè)面夾持自動(dòng)送料連續(xù)模設(shè)計(jì) 9 搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。 表 21 搭邊 a 和 a1 數(shù)值 材料厚度 圓件及 r＞ 2t 的工件 矩形工件邊長(zhǎng) L＜ 50mm 矩形工件邊長(zhǎng) L＞ 50mm 或 r＜ 2t 的工件 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a ＜ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~12 搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表 21給出了鋼（ %～ %） 的搭邊值。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。當(dāng)用手將條料緊貼搭邊導(dǎo)料板時(shí)，條料寬度江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 按下式計(jì)算： 零件展開后彎曲尺寸件長(zhǎng) 1 2 3 4 3L l l l l c? ? ? ? ? 1l 、 2l 、 3l 、 4l 為標(biāo)注在外側(cè)的彎曲件尺寸 C為彎曲時(shí)纖維伸長(zhǎng)的修正系數(shù)在此取 c= L= ? ?12B L a? ? ??=? ?0 0 .1 44 4 .8 5 2 2 .5 0 .1 4 ?? ? ?= 式中： L—— 沖裁件與送料方向垂直得最大尺寸 —— 沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊 ? —— 板料剪裁時(shí)得下偏差 考慮到料帶兩邊需沖定位孔，應(yīng)選取寬度為 56mm 料帶。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刀。同時(shí)，間隙過(guò)大，卸料力會(huì)隨之增大，也會(huì)加劇模具的磨損。 沖切：各處凸模均為切邊型凸模，類似于簡(jiǎn)單模中的沖孔，以凸模為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)．按級(jí)進(jìn)模刃口設(shè)計(jì)原則，凸?；境叽缫韵鄳?yīng)部分的名義尺寸為準(zhǔn)．凹模尺寸以各相應(yīng)部分單邊放大一沖裁間隙 c： 沖裁間隙較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)廢料穿過(guò)板料而隨凸模上升的現(xiàn)象，也會(huì)使脆性材料從凹?？字懈咚俅┻^(guò)，以致危及操作者的安全。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)： 由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。 刃口尺寸的計(jì)算 凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。 采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€切割方法加工，精度可達(dá)177。 選擇凹模為配做件，對(duì)于沖孔，按前述方法計(jì)算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作圖上進(jìn)行標(biāo)注。 表 31 系數(shù) x 料厚 t(mm) 非圓形 圓形 1 工件公差 △ /mm 1 1~2 2~4 ＞ 4 ＜ ＜ ＜ ＜ ~ ~ ~ ~ ≥ ≥ ≥ ≥ ＜ ＜ ＜ ＜ ≥ ≥ ≥ ≥ 為保證沖出合格沖件。 + ： ? ? ? ?00 0 0 . 0 2 00 . 0 2 0d 3 .1 7 0 .7 5 0 .0 1 8 3 .1 8 4pp dx ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0m in 000d 3 .1 8 4 0 .0 2 8 3 .2 1 2ddp dZ ?? ? ?? ? ? ? ? + ： ? ? ? ?00 0 0 . 0 2 00 . 0 2 0d 0 .6 0 .7 5 0 .0 1 4 0 .6 1 1pp dx ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0m in 000d 0 .6 1 1 0 .0 2 8 0 .6 3 9ddp dZ ?? ? ?? ? ? ? ? + ： ? ? ? ?00 0 0 . 0 2 00 . 0 2 0d 0 .8 0 .7 5 0 .0 1 4 0 .8 1 1pp dx ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? 側(cè)面夾持自動(dòng)送料連續(xù)模設(shè)計(jì) 15 ? ? ? ? 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0m in 000d 0 .8 1 1 0 .0 2 8 0 .8 3 9ddp dZ ?? ? ?? ? ? ? ? + ： ? ? ? ?00 0 0 . 0 2 00 . 0 2 0d 0 .5 0 .7 5 0 .0 1 4 0 .5 1 1pp dx ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0m in 000d 0 .5 1 1 0 .0 2 8 0 .5 3 9ddp dZ ?? ? ?? ? ? ? ? + ： ? ? ? ?00 0 0 . 0 2 00 . 0 2 0d 1 .3 0 0 .7 5 0 .0 1 4 1 .3 1 1pp dx ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 2 0 0 . 0 2 0m in 000d 1 .3 1 1 0 .0 2 8 1 .3 3 9ddp dZ ?? ? ?? ? ? ? ? 落料：基本尺寸有 , 等，要求尺寸為 ? ，查公差等級(jí)表，可知+ ， + ， + 。 普通壓力機(jī)上的送料機(jī)構(gòu)根據(jù)送料動(dòng)力的不同可分為機(jī)械、液壓、氣動(dòng)三大類，在沖壓加工中以機(jī)械與氣動(dòng)二類應(yīng)用較多。 目前沖壓生產(chǎn)線的配置中應(yīng)用較為廣泛的是開式單點(diǎn)壓力機(jī)加裝輥輪送料機(jī)（或氣動(dòng)送料機(jī)），這種生產(chǎn)線可以做單工序或多工序的連續(xù)沖壓，操作性良好；另一種開式雙點(diǎn)壓力機(jī)加裝多工位送料裝置，搭配開卷裝置、校平裝置等組成的用于多工位連續(xù)沖壓的生產(chǎn)線，由于占地面積和工序間的搬運(yùn)都明顯減少，在生產(chǎn)中應(yīng)用呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢(shì)；而電機(jī)廠應(yīng)用最多的專門沖制電機(jī)硅鋼片的生產(chǎn)線則是由高速壓力機(jī)加裝凸輪分割型送料機(jī)，配裝開卷機(jī)、校平裝置等組 成。多工位送料移動(dòng)桿沿著模區(qū)移動(dòng)，它們是主要結(jié)構(gòu)件，移動(dòng)沖壓件的端拾器就安裝在這些結(jié)構(gòu)件上。其主要缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)磨損及能量積累易影響送料精度、速度和產(chǎn)量；機(jī)械傳送設(shè)計(jì)規(guī)格參數(shù)一旦確定，不能更改；隨著加工零件尺寸增大，傳送機(jī)構(gòu)也將增大，機(jī)構(gòu)零件的預(yù)期壽命就會(huì)縮短。與機(jī)械送料相比較具有無(wú)需使用壓力機(jī)的動(dòng)力輸出裝置；各軸（包括行程長(zhǎng)度和時(shí)間曲線）可以實(shí)現(xiàn)行程軌跡編程；在無(wú)需調(diào)整滑塊的情況下，可以對(duì)送料裝置進(jìn)行微動(dòng)調(diào)整，加減速度快；機(jī)械部件數(shù)目少，故障率降低等優(yōu)點(diǎn)。例如日本小松公司的新型多工位壓力機(jī)就較多的采用了真空吸盤式傳送裝置。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。主要用于卸料力較大、材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)合。