【正文】 對于尺寸中等的工件，由于制造 多副單工序模的費用 比復(fù)合模昂貴，也宜采用復(fù)合沖裁。 1． 生產(chǎn)批量一般來說，小批量與試制采用單工序沖裁 ， 中批和大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓機一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序；級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓機一次行程中條料在沖模的不同工序位置上，分別完成工件所要求的工序。沖孔最小尺寸取決于材料的機械性能、凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。 3． 盡量避免沖裁件上過長的懸臂 與狹槽 4． 沖裁件孔與孔之間 、孔與零件邊緣之間的壁厚 ，因受模具強度和零件質(zhì)量的限制，其值不能太小。工藝性是否合理，對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類很多，選擇沖壓設(shè)備時主要考慮下述因素： 1） 沖壓設(shè)備的類型和工作方式是否適用于應(yīng)完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求； 2） 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要； 3） 沖壓設(shè)備的裝模高度、工作臺面尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具； 4） 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是 否滿足生產(chǎn)率的要求等。 凹模圖如下： 3． 2． 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 根據(jù)工件尺寸和凹模刃口到外壁值 C（查表得 C=75）， 大概地算出凹模周界是 480 ㎜ 根據(jù)凹模周界查表選擇模架，由于考慮穩(wěn)定和變形因素，選擇凹模周界是500 的標(biāo)準(zhǔn) 中間導(dǎo)柱圓形模架 （ GB/T2851． 6— 1990）， 其具體參數(shù)就不一一列北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 出。考慮毛坯中心定位銷在合模時的讓位和下面工序中的中心孔翻邊，在凹模型芯加工出型腔。間隙過大，又易使拉深起皺，且影響工件精度。 凸模圖如下： （ 1）俯視圖 配作均布 （ 2）主視圖 PP 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 （ 3）鑲塊主視圖 （ 4）鑲塊俯視圖 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 （二） 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 采用 整體式。為使毛坯在模具中定位， 在凸模上安裝毛坯定位銷，為方便送料，毛壞中心定位銷盡可能取大一點，據(jù)實際情況，取定位銷直徑為 ，采用H7/k6 配合，孔深 h=25mm。拉深件圓弧處及圓 角過 渡處要 合理 ，以使產(chǎn)品有良好的外觀，故在凸模側(cè)壁處成型圓角取 R3mm 和 R8mm，在頂部成型圓角取 R2mm 和 R4mm。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和 等于諸力的 合力對該軸的力矩。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。則 對應(yīng)的 FK 是 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 b? 從沖壓常用材料的力學(xué)性能表中查找 可知炭素結(jié)構(gòu)鋼 08F對應(yīng)的 b? 值是 280 至 390；取其中間值 335MPA。 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 (2) 剛性壓邊裝置 這種裝置的特點是壓邊力不隨行程變化，拉深效果較好，且模具結(jié)構(gòu)簡單。但要實現(xiàn)這種變化是很困難的。 在生產(chǎn)中，一次拉深時的壓邊力 QF 也可按拉深力的 1/4 選取，即： ? (16) 拉深中凸緣起皺的規(guī)律與 1max? 的變化規(guī)律相似。在生產(chǎn)中，壓邊力都有一定的調(diào)節(jié)范圍 ( 圖 2) ，其范圍在最大壓邊力 maxQF 和最小壓邊力 minQF 之間。 凹模尺寸： 0( ) ddDD ??? ? ? 0 . 0 5 0 . 0 500( 2 9 2 0 .7 5 0 .5 ) 2 9 1 .6 2 5??? ? ? ? 3． 1． 7 拉深 力的計算 解決拉深工作中的起皺問題的主要方法是采用防皺壓邊圈。其值為： ( 0. 4 ) ppDd ??? ? ? （ 9） 凹模尺寸為： ( 0 .4 2 ) dpD d c ??? ? ? ? (10) 凸、凹模的制造公差 p? 和 d? 可根據(jù)工件的公差來選定。 當(dāng)工件的外形尺寸及公差有要求時 ， 以凹模為基準(zhǔn)。 ( ? ～ )dr =*8= ㎜ 最后一次拉深時npr應(yīng)等于零件的內(nèi)圓角半徑值，即： 但npr不得小于料厚。而且多工序拉深時，由于后繼工序的壓邊圈圓角半徑應(yīng)等于前道工序的凸模圓角半徑 ,所以當(dāng) pr 過小時 ,在以后的拉深工序中毛坯沿壓邊圈滑動的阻力會增大 ,這對拉深過程是不 利的。 后續(xù)各次拉深時 dr 應(yīng)逐步減小，其值可按關(guān)系式 ( ? ～ d(n1))r 確定，但應(yīng)大于或等 于 2t 。所以 的值既不能太大也不能太小。在拉深后期毛坯外邊緣也會因過早脫離壓邊圈的作用而起皺，使拉深件質(zhì)量不好，在側(cè)壁下部和口部形成皺褶。當(dāng)彎曲后的材料被拉入凸、凹模間隙進(jìn)行校直時，又會使反向彎曲的校直力增加，從而使筒壁內(nèi)總的變形抗力增大，拉深力增加，變薄嚴(yán)重，甚至在危險斷面處拉破。要保證拉深順利進(jìn)行，每次的拉深系數(shù)應(yīng)大于極限拉深系數(shù)。實際生產(chǎn)中采用的拉深系數(shù)一般均大于表中所列數(shù)字，因采用過小的接近于極限值的拉深系數(shù)會使工件在凸模圓角部位過分變薄，在以后的拉深工序中這變薄嚴(yán)重的缺陷會轉(zhuǎn)移到工件側(cè)壁上去，使零件質(zhì)量降低，所以，當(dāng)零件質(zhì)量要求較高時應(yīng)采用稍大于極限值的拉深系數(shù)。當(dāng)然，這個拉深系數(shù)在實際生產(chǎn)中通常是不能用北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 的，但可用來衡量實際拉深工藝的完善程度。 ④ 工件形狀 工件的形狀不同，則變形時應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)不同，極限變形量也就不同，因而極限拉深系數(shù)不同 . 在這些影響拉深系數(shù)的因素中，對于一定的材料和零件來說，相對厚度 是主要因素，其次是凹模圓角半徑 。 ② 拉深次數(shù) 第一次拉深時材料還沒硬化，塑性好，極限拉深系數(shù)可小些。 ③ 凸模圓角半徑 凸模圓角半徑過小時，毛坯在此處的 彎曲 變形程度增加，危險斷面強度過多地被削弱，故極限拉深系數(shù)應(yīng)取大值。 n 大表示加工硬化程度大，則抗局部頸縮失穩(wěn)能力強，變形均勻，因此板料的總體成形極限提高。而 sb??大則說明危險斷面處強度高而不易破裂，因而 sb??小的材料拉深系數(shù)可取小些。生產(chǎn)上為了減少拉深次數(shù)，一般希望采用小的拉深系數(shù)。知道了拉深系數(shù)就知道工件北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 總的變形量和每道拉深的變形量，工件需拉深的次數(shù)及各次半成品的尺寸也就可以求出。直徑為 D 的毛坯拉成直徑為 d、高度為 h 工件的工藝順序。是否采用壓邊裝置見下表： 表 3． 2采用或不采用壓邊圈的條件 本次設(shè)計中 *3824100* ??Dt ＜ ， m=＞ 為了作出更準(zhǔn)確的估計，在實際生產(chǎn)中可以用下述公式估算。 復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體 拉深 件的毛坯尺寸計算 運用 解析法 首先將 拉深 件劃分成若干便于計算的簡單幾何形狀的組成部分 ；然后分別求出各部分的表面積，相加得到零件的總面積；最后按公式計算毛坯直徑： D= ?Fπ4= ?F 式中 D—— 毛坯直徑（㎜） ； F—— 各組成 部分的表面積。 （ 3) 求出毛坯尺寸 設(shè)毛坯的直徑為 D ，根據(jù)毛坯表面積等于工件表面積的原則 求出 D。生產(chǎn)上用得最多的是等面積法，具體求解步驟如下： （ 1） 確定修邊余量 由于材料的各向?qū)砸约袄顣r金屬流動條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切邊，因此計算毛坯尺寸時應(yīng)在工件高度方向上 (無凸緣件 )或凸緣上增加修邊余量 。 （ 2) 相似原理 毛坯的形狀一般與工件截面形狀相似。 修邊余量的數(shù)值可查表 。 ，沖孔后須保證尺寸： 8個Ф 10, 4個Ф 8。表面質(zhì)量越好，則制件越不易破裂，也不易劃傷模具工作部分的表面。 （ 3）組織結(jié)構(gòu)好 同樣的材料不同的熱處理，材料的塑性和金相組織均不同。 本文就工序三 和 工序四 進(jìn)行拉深 模具和切邊沖孔模具設(shè)計。 工序 打標(biāo)記。 工序 沖孔。 工序 沖中心孔及切邊。用壓力機及落料模具，以條料平面?zhèn)冗叾ㄎ?，沖裁外圓 R191mm，中心孔 Ф 30mm，四個 Ф 12mm 工藝孔?？紤]到制件的 嚴(yán)格要求，第一步落料工序，中間拉深工序，需要設(shè)計成簡單模，故 擬定沖壓方案如下：落料 — 整 R— 拉深 — 沖孔切邊 — 翻邊整形 — 沖孔。 完整的工序如下：剪料 ， 落料 ， 整 R， 拉深 ， 沖中心孔 ， 切邊 ， 翻邊 ， 整形 ， 沖孔 ， 打標(biāo)記 ， 表面處理。 為滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的趨勢，發(fā)展了些新的成型工藝。 （ 2） 模具設(shè)計制造技術(shù)現(xiàn)代化。 拉深 是利用拉深 模將板料沖壓成各種空心件的加工方法，是沖壓生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的工序之一。 （ 4） 冷沖壓可以加工壁薄、重量輕、剛性好、形狀復(fù)雜的零件，是其他加工方法所無法代替的。 冷沖壓生產(chǎn)是依靠壓力機和模具來完成加工過程，與其他加工方法相比在技術(shù)和經(jīng)濟方面有如下的優(yōu)點： （ 1） 冷沖壓是少、無切削加工方法之一，所得沖壓件一般不需要再加工。 這是針對汽車工業(yè)的快速發(fā)展要求汽車 環(huán)保、節(jié)能、安全和輕量化，和汽車模具需要大量進(jìn)口的狀況提出的。為了迅速提高我國模具行業(yè)的創(chuàng)新能力及模具設(shè)計制造水平，一些關(guān)鍵技術(shù)必須突破，并在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。在創(chuàng)新模式上，雖然模具行業(yè)有原創(chuàng)性、集成性及引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新三種自主創(chuàng)新的主要模式，也都有成功的案例，但模具是集機、電、光、化于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品， CAD/CAM/CAE、高速加工、快速成型、精密成型、超精加工、信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)都得到應(yīng)用，因此更適宜于集成創(chuàng)新。標(biāo)準(zhǔn)化成為模具業(yè)發(fā)展的新趨勢，模具業(yè)要擴大模具標(biāo)準(zhǔn)件的 品 種，提高其精度，提高生產(chǎn)集中度，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。國內(nèi)廠商應(yīng)重視裝備制造業(yè)重視模具業(yè)的需求，著重在加工中心、數(shù)控機床等設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)。目前，許多地方政府認(rèn)識到模具工業(yè)對發(fā)展制造業(yè)的重要意義，對模具業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步關(guān)注，我國模具工業(yè)園區(qū)的建設(shè)正在 “ 熱力 ” 展開。據(jù)了解，我國模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)一步趨向合理，具有高技術(shù)含量的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的份額從 20%提高到 30%。美國 1982年模具年產(chǎn)值是 億美元，機床則為 55 億美元；日本 1982 年模具年產(chǎn)值為 8600 億日元，機床則只有 7842 億日元。例如，美、日等國的模具工業(yè)已經(jīng)超過機床工業(yè)。 我國模具業(yè)近些年來取得了快速發(fā)展， 2021 年我國模具銷售額達(dá)到了 610億元，同比增長約 25%。中國模具 工業(yè) 正在 推進(jìn)集群化，逐步形成分工合理、配套完善、協(xié)作緊密的模具產(chǎn)業(yè)鏈，以帶動地區(qū)模具及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展已成為趨勢。 2021 年進(jìn)口加工設(shè)備中機床約 60 億美元，而其中模具業(yè)應(yīng)用機床占據(jù)了大部分，這也反映國內(nèi)在這一領(lǐng)域還待加油。目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件在模具中的使用覆蓋率只有 40%，而在歐美等國則達(dá)到了 70%。如何在政策、模式、技術(shù)等方面提升國內(nèi)模具業(yè)自主創(chuàng)新能力成為模具行業(yè)的重要命題。今后 5 年～ 10 年，首先應(yīng)在市場需要量大，如在目前主要依 *進(jìn)口和能代表發(fā)展方向的汽車覆蓋件模具和大型、精密模具方面進(jìn)行重點突破。 （ 2） 汽車大型精密復(fù)雜模具的研究開發(fā)與制造 。 冷沖壓和切削加工比較，具有生產(chǎn)率高，加工成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定 ，操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列優(yōu)點，特別適合大量生產(chǎn)。 （ 3） 沖壓件的尺寸精度由模具保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。成型工序可分為彎曲、拉深 、翻邊，翻孔，脹形、擴口，縮口和旋壓。采用有限變形的彈塑性有限元法對成型過程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計 算機模擬， 以預(yù)測某一工藝方案對零件成型的可能性和將會發(fā)生的問題，將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計人員進(jìn)行修改和選擇。 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 （ 3） 冷沖壓生產(chǎn)機械化和自動化。 第二章 設(shè)計任務(wù)及工藝性分析 2． 1 設(shè)計任務(wù) 零件簡圖：如圖 21 所示 生產(chǎn)批 量：大批量 材料： 08F 材料厚度： 4mm 圖 零件圖 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 2． 2 工件工藝性分析 本零件成型及分離工序多，且相互聯(lián)系，得到合格制件較困難，另外在成型時易回彈、起皺、拉裂、表面拉傷等質(zhì)量問題，拉深時整體變形與局 部變形性質(zhì)不單純是拉深，而是拉深與局部脹形，拉深與彎曲的組合，在分離工序中，沖頭小而多，易折斷，且同時保證各孔的位置精度較困難。 故采用方案 3），采用簡單模與復(fù)合模結(jié)合的方案。工序 落料。用油壓機及拉深模，以工件中心孔 Ф 30mm及一個工藝孔 Ф 12mm定位，拉深出高度為 46mm 的工件。用油壓機及拉深模，以工件內(nèi)腔及平面定位，中心孔翻邊至 151 ㎜ ,整形內(nèi)腔高度至 46mm。用壓力機及整 R模具，以工件中心孔 Ф 30mm 及一個工藝孔 Ф 12mm定位，整四缺口成 R1mm 尺寸。將制件進(jìn)行表面磷化處理，清理上油。 （ 2）變形抗力低 材料的屈服 強度和抗拉強度底，有利于實現(xiàn) 拉深 過程的工藝潤滑，提高模具壽命和表面質(zhì)量。材料表面應(yīng)光潔平整、無氧化皮，銹斑、劃傷、分層等缺陷。 此零件內(nèi)外形狀極其復(fù)雜，為空間曲面，成型與