【正文】 (70+) (415) = mmd 凹 =(d+x△+Zmin) +δ 凹 =+ mm (416)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）39 工序力計算 (1) 推件力計算： F 推 =n K 推 F 沖 (417)式中: n——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)，n=1；F 推 =nK 推 F 沖 =1 kN = kN （2）頂件力計算：F 頂 =K 頂 F 沖 = (418) = kN （3）翻孔力計算：F 翻 =π st(D d0) (419)?式中: s——材料的屈服強(qiáng)度，其值查表 8 可得, s=240MPa；? D——翻邊直徑（mm）。設(shè)備主要參數(shù)為：設(shè)備名稱：100kN 的開式雙柱可傾壓力機(jī) 公稱壓力：100 kN南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）40 滑塊行程：45mm 最大閉合高度：180mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：35mm 工作臺孔徑：240mm370mm 模柄孔尺寸：Φ30mm55mm 墊板厚度：35mm圖 成品件南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）41圖 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模三維總裝圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）42圖 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模三維爆炸圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）43 第 五 章 材 料 失 效 分 析 失 效 分 析 的 概 念 模 具 的 壽 命 受 多 種 因 素 影 響 ， 而 最 后 導(dǎo) 致 模 具 壽 命 的 終 結(jié) 是 由 于 模 具 發(fā) 生了 失 效 的 現(xiàn) 象 。磨 損 失 效 可 分 為 正 常 磨 損 失 效 和 非 正 常 磨 損 失 效 兩 類 ： （ 1） 正 常 磨 損 。 在 拉 伸 、 彎曲 模 具 及 冷 擠 壓 模 具 中 易 發(fā) 生 此 類 失 效 。 疲勞 裂 紋 萌 生 多 在 材 料 表 面 薄 弱 環(huán) 節(jié) ， 如 晶 界 、 縮 孔 、 碳 化 物 和 應(yīng) 力 集 中 部 位 等 。 失 效 分 析 基 本 方 法 由 于 模 具 失 效 形 式 不 同 ， 因 此 失 效 分 析 的 方 法 和 過 程 也 有 所 區(qū) 別 。 變 形 失 效 在 大 負(fù) 荷 下 ， 模 具 易 產(chǎn) 生 變 形 失 效 ， 如 凹 模 出 現(xiàn) 型 腔 塌 陷 、 型 孔 擴(kuò) 大 、 棱角 倒 塌 陷 以 及 凸 模 鐓 粗 、 縱 向 彎 曲 等 。 模 具 工 作 零 件 的 斷 裂 有 多 種 形 式 ，按 斷 裂 性 質(zhì) 分 為 脆 性 斷 裂 和 塑 性 斷 裂 ； 按 斷 裂 機(jī) 理 分 為 一 次 性 斷 裂 和 疲 勞 斷 裂 ；按 斷 裂 原 因 分 為 過 載 斷 裂 和 裂 紋 擴(kuò) 展 斷 裂 。 （ 2） 非 正 常 磨 損 。 沖 裁 模 主 要 失 效 形 式 磨 損 失 效磨 損 失 效 是 指 模 具 工 作 部 位 與 被 加 工 材 料 之 間 的 摩 擦 損 耗 ， 使 工 作 部 位（ 刃 口 、 型 腔 ） 形 狀 和 尺 寸 發(fā) 生 變 化 引 起 的 失 效 。 t——材料厚度（mm）. K——系數(shù)，近似取 F 翻邊 = 60400= kN則 F 總 = F 推 + F 頂 + F 翻 + F 翻邊 =++6283N+= kN 設(shè)備選擇根據(jù) F 總 估算公稱壓力來選取壓力機(jī)，滿足 F 總 ＜ F 公 。設(shè)備名稱：400kN 的開式雙柱可傾壓力機(jī)公稱壓力：400 kN滑塊行程：100mm最大閉合高度：300mm封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm工作臺孔徑：420mm630mm模柄孔尺寸：Φ50mm70mm墊板厚度：65mm 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）35圖 沖孔件南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）36圖 沖 中 間 孔 和 腰 型 孔 復(fù) 合 模 三 維 總 裝 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）37圖 沖 中 間 孔 和 腰 型 孔 復(fù) 合 模 三 維 爆 炸 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）38 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模模具設(shè)計 模具結(jié)構(gòu) 第三道工序采用復(fù)合模成形,結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示:圖 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模1—頂桿 2—六角螺釘 3—六角螺釘 4—下模座 5—固定板 6—卸料塊 7—凸凹模 8—凹模 9—頂桿 10—墊板 11—內(nèi)六角螺釘 12—彈簧 13—上模座 14—凸模 15—模柄 16—定位銷 17—圓柱銷 18—固定板 19—導(dǎo)套 20—導(dǎo)柱 刃口尺寸計算 根據(jù)表 查得，刃口雙面間隙 Zmin =, Zmax =. 以未注公差按IT12 級計算，查表 得，其極限偏差 △=。 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)設(shè)備名稱：400kN 的開式雙柱可傾壓力機(jī)公稱壓力：400 kN滑塊行程：100mm最大閉合高度：300mm封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm工作臺孔徑：420mm630mm模柄孔尺寸：Φ50mm70mm墊板厚度：65mm圖 落 料 拉 深 復(fù) 合 模 三 維 總 裝 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）32圖 落 料 拉 深 復(fù) 合 模 三 維 爆 炸 圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）33 沖中間孔和腰形孔復(fù)合模模具設(shè)計 模具結(jié)構(gòu) 第二道工序采用復(fù)合模成形,結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示:圖 沖中間孔腰形孔復(fù)合模1—頂桿 2—下模座 3—六角螺釘 4—凹模 5—凸模 6—凸模 7—固定板 8—內(nèi)六角螺釘 9—上模座 10—模柄 11—定位銷 12—圓柱銷 13—墊板 14—彈簧 15—頂桿 16—導(dǎo)套 17—導(dǎo)柱 18—圓柱銷 刃口尺寸計算 根據(jù)表 7 查得，沖裁刃口雙面間隙 Zmin=,Zmax=. 以未注公差按IT13 級計算，查表 4 得，其極限偏差 △=。(2)拉深模：拉深件直徑為 60mm 的凸、凹模刃口尺寸按下列公式計算：D 凹 =(d+△+2c) +δ 凹 (43)D 凸 =（d+ △） δ 凸 (44)式中：c－拉深成形模的單邊間隙，c=1. t=。 [K] （極限翻邊系數(shù)）=K=，即外緣也能一次安全翻出 h= 的高度。 則 η= （nF/Bh）100%= 74% 排樣工件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用）與零件的形狀有密切關(guān)系。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入凸、凹模間隙中，使 凸緣的相對直徑d凸/d凸緣直徑d凸 下 附圖25 150 2 100 3 150 3 200 5 250 300 6 5 4 3南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）20零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入凸、凹模間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。b? 該 制 件 中 ， )(?? 搭邊和條料寬度的計算（1）搭邊計算：排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。 而沖件孔中心距最高精度公差為177。工件形狀尺寸較精確，而且工序比較少。該方案的特點是模具制造簡單，工件尺寸比較精確，但工序過于復(fù)雜，生產(chǎn)效率不高。方案二：落料與拉深復(fù)合——沖中間孔和外緣翻邊。 復(fù) 合 模 具 由 以 下 特 點 ：（ 1） 沖 件 精 度 高 ， 不 受 送 料 誤 差 的 影 響 ， 內(nèi) 外 形 相 對 位 置 一 致 性 好 ；（ 2） 沖 件 表 面 較 為 平 整 ；（ 3） 適 宜 沖 薄 料 ；（ 4） 可 以 充 分 利 用 短 料 和 邊 角 余 料 ；（ 5） 沖 模 面 積 較 小 。 各 種 沖 模 的 構(gòu) 成 大 體 相 同 ， 主 要 由 工 作 零 件 、 定 位 零 件 、卸 料 與 推 料 零 件 、 導(dǎo) 向 零 件 、 聯(lián) 接 與 固 定 零 件 等 組 成 。因此，在起伏過程中能否一次成型，保證工件平整而且無裂紋是該工件模具設(shè)計的關(guān)鍵。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）13 (1)沖壓工件為輪盤，工件圖見圖 1。 即 沖 壓 工 藝 的 質(zhì) 量 就 決 定 了 模 具 三 維 質(zhì) 量 ， 因 此 ，制 定 合 理 的 沖 壓 工 藝 方 案 是 至 關(guān) 重 要 的 。良好的沖壓工藝性應(yīng)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(zhì)量穩(wěn)定等要求。 我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機(jī)除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。我國已能自行設(shè)計制造出達(dá)到國際水平的精度達(dá) 2~5 微米，進(jìn)距精度 2~3 微米，總壽命達(dá) 1 億南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）9次。無模多點成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。特別是隨著計算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）8性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。相當(dāng)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(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。 （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(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機(jī)械化與自動化。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)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。它直接關(guān)系到設(shè)備的安全及合理使用，并對產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等有著重要影響。一般來說，簡易模（聚氨酯橡膠模、低熔點合金模、鋅基合金模、板模及鋼帶沖 模等）壽命低、成本低、通常適用于試制、小批量生產(chǎn)。這些輔助工序應(yīng)視具體情況作出合理安排，有的可放在沖壓工 序之間進(jìn)行，有的可置于沖壓工序前或后進(jìn)行。 ③ 選擇最佳工藝方案 任何一個沖壓件往往可有幾種不同的沖壓工藝方案，因此需綜合考慮各方面的因素， 并通過分析、比較，從中選擇一種在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都較為合理的最佳方案。 對沖壓件的工序性質(zhì)、 數(shù)量和工序順序初步確定之后， 還應(yīng)考慮這些工序的組合問題。 ② 提出各種可能的工藝方案 在上述有關(guān)工藝計算的基礎(chǔ)上，通過對沖壓件的工序性質(zhì)、工序數(shù)量、工序順序及工 序組合方式的綜合分析，提出各種可能的工藝方案。 (2)確定沖壓工藝方案 在對沖壓件進(jìn)行工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)批量和南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）5工廠現(xiàn)有條件并綜合考慮產(chǎn)品 質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素好，通過對各種方案的仔細(xì) 分析、比較，然后確定一種最佳工藝方案?？傊?，對產(chǎn)品圖進(jìn)行工藝性審查， 其目的就在于明確該零件是否適合沖壓加工的工藝特點， 用沖壓方法制造是否經(jīng)濟(jì)合理及粗要解決的主要技術(shù)問題有哪些。在工藝設(shè)計時，首先分析沖壓件的工 藝性，目的是為制定工藝方案奠定基礎(chǔ)。 以 現(xiàn) 代 高 速 多工 位 機(jī) 械 壓 力 機(jī) 為 中 心 ， 配 置 開 卷 、 矯 平 、 成 品 收 集 、 輸 送 等 機(jī) 械 以 及 模 具 庫和 快 速 換 模 裝 置 ， 并 利 用 計 算 機(jī) 程 序 控 制 ， 可 組 成 高 生 產(chǎn) 率 的 自 動 沖 壓 生 產(chǎn) 線 。成形工序是指在沖壓過程中，使毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，成為所要求的 形狀，同時沖壓件應(yīng)該滿足尺寸精度方面的要求。沖壓與其它加工方法相比，在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面都有其獨(dú)特的優(yōu)點，其優(yōu)點主要是： (1) 生產(chǎn)率高，操作簡便，易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，適合于大批量生產(chǎn)；