【正文】 0(A )pPAx??? ? ? （ 66） 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 35 0(B )pPBx??? ? ? （ 67） 0(d )dPdx??? ? ? （ 68） 式中： Ap， Bp， dp— 凸模刃口尺寸（ mm）； A， B， d— 零件基本尺寸（ mm）； X— 磨損系數(shù)； Δ — 制件公差（ mm）； ?— 標(biāo)注公差。 則凸模尺寸為 mm，如圖 62 所示。一種是直通式凸模，其工作部分的形狀與尺寸做成一樣；另一種是階梯式凸模工作部分與固定部分的形狀與尺寸不同。 整體式凹模板的厚度可由如下經(jīng)驗(yàn)公式估算 : H=Kb （ 63） 式中： K—系數(shù)； b—送料方向的凹模刃壁間的最大距離。 凹模輪廓尺寸的確定 凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 LXB(長(zhǎng) X 寬 )及厚度尺寸 H。對(duì)于本模具，因?yàn)榘寄５耐庑我话阌袌A形和矩形兩種，本模具采用矩形。這樣既便于加工，又不容易出現(xiàn)差錯(cuò)。 (3)多工位級(jí)進(jìn)模的凸模凹模要有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，各種不同沖壓性質(zhì)的凸模、凹模必須諧調(diào)一致。另外，凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性對(duì)于增加模具的剛性和強(qiáng)度也是十分重要的。由于在高速連續(xù)作業(yè)的條件下，振動(dòng)極大，就是在普通沖床上沖制，由于連續(xù)作業(yè)，凸模、凹模的磨損也比一般模具大得多；在多工位級(jí)進(jìn)模中的許多凸模、凹模的受力狀態(tài)是不均勻、不對(duì)稱、不垂直的，模具的損壞可能性也較大。由于加工性質(zhì)的不同，凸模與凹模的形狀、結(jié)構(gòu)也不同。 故壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力應(yīng)大于 。 (4) 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。 沖壓設(shè)備的選用原則 沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生 產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 31 及精度要求等因素來(lái)決定的。 (4) 高速壓力機(jī)：用于大批量生產(chǎn)。 沖壓類型與應(yīng)用的形式主 要有 [18]： (1) 開(kāi)式壓力機(jī)：在中、小型的沖裁件、彎曲件或拉深件的沖壓生產(chǎn)中，主要選 用開(kāi)式壓力機(jī)。對(duì)于斷面垂直度傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 30 與尺寸公差要求的前提下，應(yīng)以降低沖裁力、提高模具壽命為主，采用較大的合理間隙值。板厚越大，合理間隙越大。）； th0 — 相對(duì)切入深度。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 minz ,最大值稱為最大合理間隙 maxz 。間隙小時(shí)，落料件梗塞在凹模洞口的漲裂力也大。但是，間隙繼續(xù)增大時(shí)，因?yàn)閭髡鏅C(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 29 毛刺增大，引起卸料力、頂件力也迅速增大。在間隙較小時(shí)，由于材料受凸、凹模擠壓力大，故沖裁完后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，沖孔孔徑減小。其中凸、凹模間隙是影響凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素。 （ 2）間隙過(guò)大時(shí)，材料的彎曲與拉伸增大，拉伸應(yīng)力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代減小，圓角與斷裂都增大，毛刺大而厚，難去除。 沖裁間隙對(duì)沖裁件的影響 沖裁間隙對(duì)沖裁件的影響有兩種情況，分別為間隙過(guò)小和間隙過(guò)大時(shí)的情況 【 17】 。 間隙選擇 沖裁間隙的選擇 沖裁間隙指凸、凹模刃口間隙的距離。 選定模具結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)上述規(guī)則和本模具的情況，確定模具的基本結(jié)構(gòu)形式。 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 27 5 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具基本結(jié)構(gòu)形式 模具的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，可根據(jù)沖壓件具體的形狀、尺寸、精度、材料的不同性能和生產(chǎn)批量及各種沖壓設(shè)備、模具加工條件、工藝方案等具體情況設(shè)計(jì)。 設(shè)直徑為是 的圓心為中心坐標(biāo)，如圖 41 所示 : 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 25 圖 41 中心坐標(biāo)示意圖 則用解析法計(jì)算方法為 【 14】 ： iiiFxX F??? （ 48） iiiFyY F??? （ 49） 式中： X— X 向壓力中心 相對(duì)距離 （ mm）； Y— Y 向壓力中心 相對(duì)距離 （ mm）； Fi— 所受各力（ N）； Xi— X 向各應(yīng)力坐標(biāo)（ mm）； Yi— Y 向各應(yīng)力坐標(biāo)（ mm）。 查以上計(jì)算數(shù)據(jù)，代入式 47 得 F 總 =++++=。特別是在彎曲板料較厚、彎曲線較長(zhǎng)、相對(duì)彎曲半徑較小、材料強(qiáng)度較大，而彎曲設(shè)備噸位與功率有限的情況下，必須對(duì)彎曲模進(jìn)行計(jì)算。 浮頂力計(jì)算 沖凹模內(nèi)向上頂出工件或廢料所需的力稱為浮頂力 F 頂。 設(shè)同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的零件數(shù) n=1，查表系數(shù) 推K =，代 入 式 43，得 F 推 ==。 將以上數(shù)據(jù)代入式 41 得： F1== F2== 總沖裁力 F=F1+F2 （ 42） 式中： F1—— 落料時(shí)的沖裁力； 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 23 F2—— 沖孔時(shí)的沖裁力。本次設(shè)計(jì)采用斜刃模具沖裁以降低沖裁力。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，壓力機(jī)的噸位必須大于沖裁力，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。浮頂器的設(shè)置原則是 [13]： （ 1）浮頂裝置設(shè)置要求保持條料的持續(xù)平穩(wěn)送進(jìn)，故需要采用浮頂裝置，前后兩側(cè)的幅頂銷要求分布均勻，浮頂 銷之間距離不能選取的過(guò)大否則條料可能波動(dòng)前進(jìn)； （ 2） 所有浮頂銷在凹面上應(yīng)當(dāng)保證一致的凸出高度； （ 3）浮頂銷的彈頂力要保證足以將工件托起。導(dǎo)料使用導(dǎo)料板進(jìn)傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 21 行，條料從兩導(dǎo)料板中間所形成的凹陷通道中送進(jìn)，導(dǎo)向可靠且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)料板可用直槽式。用側(cè)刃定距的方法精度可靠，生產(chǎn)效率較高。 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 20 3． 3 工件在排樣中的定位設(shè)計(jì) 在連續(xù)模中，由于產(chǎn)品的加工工序設(shè)計(jì)通過(guò)多個(gè)工序順次完成，為了保證每次沖切工序件的準(zhǔn)確定位，必須保證其每個(gè)工布定位的準(zhǔn)確性，根據(jù)工序件不同的定位精度，級(jí)進(jìn)模的定位方式有擋料銷、側(cè)刃、導(dǎo)正銷等，擋料銷與側(cè)刃者使用時(shí)只能作為粗定位，級(jí)進(jìn)模的精定位需要采用導(dǎo)正銷與其他粗定位配合使用。 導(dǎo)正可以分為直接導(dǎo)正和間接導(dǎo)正兩種方法。 提高材料利用率的方法：在充分保證工件的主要技術(shù)要求能夠達(dá)到的條件下，適當(dāng)修改工件的形狀以便于合理排樣，從而達(dá)到節(jié)省材料，提高材料利用率的目的；套沖排樣，當(dāng)工件上帶孔或有一些特定形狀的內(nèi)形時(shí)，采用套沖排樣的方法，就有可能用一個(gè)工件的內(nèi)形孔廢料進(jìn)行支撐另一個(gè)造型較小的工件（僅限材料與厚度要求相同的工件）；組合排樣，當(dāng)某些工件進(jìn)行排樣時(shí)，不能進(jìn)行相互嵌入空間，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生較大的廢料，而采用組合排樣法，便可用這些廢料沖壓出的較小的工件（用于材料及厚度要求相同的不同形狀的工件）。 按照零件要求取 L=， b=， t=。布局精度越高其產(chǎn)品精度也隨之增高，但模具制造成本也隨之增加。為了保證前后兩次的沖切過(guò)程在工件上沖切口匹配連接的準(zhǔn)確，級(jí)進(jìn)模中相鄰 兩工位之間的步距要求必須相等。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些，厚的相應(yīng)小些； （ 4）送料方式及擋料方式。搭邊太寬就會(huì)浪費(fèi)材料而搭邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，會(huì)有“啃刃”現(xiàn)象或可能在沖裁時(shí)會(huì)被拉斷，影響到模具壽命 [10]。 工序排樣圖設(shè)計(jì) 工序排樣圖的設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)從平面料到產(chǎn)品零件的加工過(guò)程，其進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有： （ 1）在完成沖切刃口外形設(shè)計(jì)之后，匯集各工序內(nèi)容進(jìn)行形成一系列完整工序組，對(duì)工序組進(jìn)行排序后確定工位數(shù)和每一工位的加工工序； 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 17 （ 2）確定沖壓過(guò)程中搭邊形式與毛坯的定位方式； （ 3）根據(jù)零件具體情況設(shè)計(jì)導(dǎo)正孔的直徑與導(dǎo)正銷的數(shù)量； （ 4）最后繪制完成工序排樣圖。 毛坯排樣就是確定沖壓件毛坯外形在條料上的截取方位與相鄰毛坯的關(guān)系。 少?gòu)U料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受加工過(guò)程中剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖壓制成品質(zhì)量稍差，同時(shí)沖壓件邊緣毛刺被凹模帶入間隙之后也影響模具壽命，但材料利用率相對(duì)較高，沖模結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，如圖 31 (b)所示。 在設(shè)計(jì)零件在條料上的排列方向的過(guò)程中應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題： (1) 條料的剛性及適宜的步距； (2) 條料的順利送進(jìn)； (3) 零件的沖壓方向； (4) 減少條料所承受的水平力； (5) 提高材料的利用率； (6) 條料的軋制方向。選擇的原則是應(yīng)該保證該連接處盡量處于條料的基準(zhǔn)平面上，以保證沖壓過(guò)程中不受零件成分的影響而一直處于正確的位置上。 連接方式：零件與條料的連接可采用壓合連接或?qū)嶓w連接。 沖壓排樣圖的內(nèi)容：在設(shè)計(jì)沖壓模具的過(guò)程中，首先要初步設(shè)計(jì)完成條料排樣圖，調(diào)料排樣圖是設(shè)計(jì)沖壓模具的重要依據(jù)。對(duì)于方案三，雖然模具單個(gè)加工難度較小，但是生產(chǎn)效率較低，加工工序繁瑣，不如方案一適宜。 如僅從零件形狀的復(fù)雜與否及尺寸精度要求高低考慮 , 成形零件可用復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模或幾副單工序模來(lái)完成。 方案選擇 從該傳真機(jī)支架展開(kāi)圖 21 可以看出外形輪廓較為復(fù)雜 , 總體布局不對(duì)稱，有多處圓角過(guò)渡。 （ 6）多工位級(jí)進(jìn)模主要應(yīng)用范圍在于沖制厚度較?。ㄒ话悴怀^(guò) 2mm)、產(chǎn)量大，形狀較為復(fù)雜、精度要求相對(duì)較高的中、小型零件。目前，世傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 12 界上最先進(jìn)的多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)可以達(dá)到 50 多個(gè)，沖壓速度甚至高達(dá) 1000 次／分以上。所以多工位 級(jí)進(jìn)模與普通沖模相比結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，具有如下特點(diǎn) [6]： （ 1）在一副級(jí)進(jìn)模中，可以完成的工序包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多種多道沖壓工序；減少了使用傳統(tǒng)多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過(guò)程，顯著提高了生產(chǎn)者的勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。 沖床的 一次行程完成以后，由送料機(jī)按照一個(gè) 計(jì)算確定的 固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣在一副 模具 上就可以 實(shí)現(xiàn) 完成多個(gè)工序 的沖壓過(guò)程 ， 通常會(huì)有 有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等 工序 [5]。 工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)較為復(fù)雜，有多個(gè)彎曲，有 V 型槽和沖孔，孔與邊緣之間的距離需要滿足要求，料厚為 滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 11 的壁厚），可以沖裁加工。在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾個(gè)形狀，尺寸，精度，粗糙度及毛刺高度。 這是電火花成形加工領(lǐng)域的革命性突破 。目前 高速銑削技術(shù) 已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。計(jì)算機(jī) 技術(shù) 的 高速 發(fā)展使 CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣 普及 成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù) 研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn) 資源的重新整合使虛擬制造成為可能。 多工位級(jí)進(jìn)模的發(fā)展趨勢(shì) 隨著 我國(guó)經(jīng)濟(jì) 與國(guó)際接 軌的腳步不斷加快， 各行各業(yè) 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，人們已經(jīng) 逐步清楚地 認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。例如，吉林大學(xué)汽車(chē)覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車(chē)覆蓋件沖壓成型分析 KMAS 軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車(chē)覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件 ，上海交通大學(xué)模具 CAD 國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD 軟件等 [3]。 級(jí)進(jìn)模的發(fā)展迄今不過(guò)數(shù)十年的歷時(shí)，在這短短的時(shí)間里，機(jī)械工業(yè)、電信工業(yè)、電子工業(yè)、輕工業(yè)都迅猛發(fā)展。 多工位級(jí)進(jìn)模是在普通 沖 模的基礎(chǔ)上發(fā)展 演化而來(lái) 的一種高精度、高效率、長(zhǎng)壽命的模具，是 現(xiàn)代 技術(shù)密集型模具的重要代表 之一 ， 也 是沖模發(fā)展 的主要 方向之一。 進(jìn)年來(lái)沖壓生產(chǎn)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在不斷有新的工藝與新的技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如：旋壓成形技術(shù)、軟模具成形技術(shù)、高能率成形技術(shù)等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了很大的提高。要設(shè)計(jì)和制造高精度的多工位級(jí)進(jìn)模需要具有行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人才與之配套先進(jìn)的設(shè)備才有保障。級(jí)進(jìn)模在最初設(shè)計(jì)的時(shí)候，工序可以相對(duì)分散，不必全部集中在一個(gè)工位，不存在復(fù)合模中的壁厚問(wèn)題。級(jí)進(jìn)模效率高、周期短、占用勞動(dòng)力少，非常適合大批量且較為復(fù)雜的零件的加工。 沖壓工藝作為傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，具有生 產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單、材料利用率高、加工成本低、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等諸多有點(diǎn)，是一種較為先進(jìn)的金屬加工方法。 關(guān)鍵詞 模具設(shè)計(jì) /沖壓工藝 /級(jí)進(jìn)模 /排樣設(shè)計(jì) 傳真機(jī)支架沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 5 THE STAMPING PROCESS AND