【正文】 也可以加工型材、棒材、管材等。 成形工序是指坯料在沖壓力的作用下，變形部分的應(yīng)力達到屈服極限， 但未超出抗拉強度極限，使材料產(chǎn)生塑形變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序。 在應(yīng)用 CAM 技術(shù)制造模具方面，一是 現(xiàn)有的工藝裝備聯(lián)網(wǎng)率較低 ，二是 缺乏先進適用的制造裝備 ，只有 15%左右的模具制造設(shè)備近年來才開展這項工作 ； 在應(yīng)用 CAD技術(shù)設(shè)計模 具方面，僅有 大 約 20%的模具在設(shè)計中采用了 CAD，距離不用 繪圖板 設(shè)計還有較 長的一段路要走 。 沖壓行業(yè)發(fā)展趨勢 隨著 需求的 個性化 和制造 的信息化、 全球化 ，企業(yè) 內(nèi)部和外部環(huán)境的變化， 以及生產(chǎn)技術(shù)先進 化 ，沖壓模具行業(yè)生產(chǎn) 組織的 方式和 傳統(tǒng)生產(chǎn)觀念 都 已經(jīng)發(fā)生了很多變化，出現(xiàn)了一些新的 設(shè)計 、 生產(chǎn) 、 管理理念和模式。模具工業(yè) 正 廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進制造技術(shù)，加快模具行業(yè)的技術(shù)進步，以滿足 用戶對模具制造的高精度、低成本、短交貨期的迫切要求，滿足各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求 [5]。 本設(shè)計為一個 落料模 ，是冷沖壓工藝的一個典型模具的設(shè)計。由此可知，冷沖壓是一種金屬壓力加工方法，它是在常溫狀態(tài)下，利用沖模在沖床上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其分離或變形，從而得到一定形狀零件的加工方法。 （ 2） 所用的工具是各種形式的沖模 沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使材料變成所需的零件。制定 合理的工藝方案和合適的沖壓工序，選擇合適的沖壓設(shè)備，設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)，以便提高生產(chǎn)率，降低成本。 ②制得的零件一般不 需要 進一步加工，可以 直接用來裝配，而且有一定的精度，具有互換性。同時，毛坯和零件形狀規(guī)則，便于實現(xiàn)機械化和自動化。另外，沖壓件的精度決定于模具精度， 如果零件的要求過高，那么用 冷沖壓生產(chǎn)就難以達到 [7]。 由于 應(yīng)力和應(yīng)變是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，所以 要在變形階段合理的控制應(yīng)力和應(yīng)變對零件的影響 [8]。沖裁時，材料的變形是由其受力狀態(tài)所決定的。 ⑴ 彈性變形階段 由于受到凸模壓力 ，材料 會 產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸和彎曲 等 變形，凹模上的板料則也因收到壓力而 向上翹起，間隙越大， 上翹 和 彎曲 越嚴重 。隨凹模擠入板料深度的增加， 變形區(qū)材料硬化加劇， 塑性變形成都增大，沖裁變形抗力不斷上升，直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時，塑性變形階段結(jié)束，此時沖裁變形抗力達到最大值， 因為凸、凹模間有 間隙， 所以 在這個階段中板料還 會出現(xiàn)拉伸變形 和 彎曲 。隨后，凸模將分離的材料推入凹模洞 口，沖裁過程到此結(jié)束 [9]。 斷裂帶 c是 在斷裂階段形成，是由刃口附近的微裂紋 由于受到拉應(yīng)力而 不斷 地 擴展而形成的撕裂面， 它的特點是 斷面 比較 粗糙，具有 一定的 金屬本色， 而且?guī)?有 一定的 斜度 。光亮帶越寬，斷面質(zhì)量越好。 ⑴ 材料性能的影響 塑性好的材料，沖裁次數(shù)時裂紋出現(xiàn)得較遲，板料被剪切的深度較大，光亮帶所占比例大， 毛刺、 圓角和穹彎也較大，而斷裂帶則窄一些。因 為 斷面質(zhì)量與裂紋的走向有關(guān)，而裂紋走向與間隙有關(guān)。這時如果料厚，則形成的圓角較大。在兩個光亮帶之間產(chǎn)生斷裂帶，或者呈現(xiàn)斷續(xù)的小光斑，在沖裁件端面出現(xiàn)擠長的毛刺，但容易去除，由于間隙小，彎曲、拉深小，裂紋產(chǎn)生晚，光亮帶變寬，而且零件穹彎小，斷面斜度和圓角小，只要中間撕裂不是很深，仍可應(yīng)用。 ⑷ 模具刃口鈍利情況的影響 當模具刃口磨損成圓角變鈍時，刃口與材料接觸的面積增加，應(yīng)力集中效應(yīng)減輕，擠壓作用大，光亮帶寬 ，但裂紋發(fā)生點要由刃口側(cè)面想上移動，毛刺高度加大，即使間隙合理，也會產(chǎn)生毛刺。這個差值包括兩方面： 一是沖裁件相對于凸、凹模尺寸的偏差 ； 一是模具本身的制造、磨損引起的偏差 。沖裁模具制造與沖壓件精度的關(guān)系如表 21所示。 沖裁次數(shù)及落料件尺寸變化的關(guān)系如圖 25所示。 計算模具刃口時應(yīng)考慮模具磨損及彈性變形對沖裁件尺寸精度的影響。 沖壓工藝對被加工材料的要求 用于沖壓 加工的材料，除了要滿足產(chǎn)品對材料所要求的性能之外，還必須滿足沖壓加工對材料的要求。沖壓板材的厚度公差必須控制在一定范圍，因為沖壓模具設(shè)計時，材料厚度往往是一個重要的基本參數(shù)。而且由于板材的表面粗糙度也影響拉深工藝等的成型。沖剪性是指板料適應(yīng)各種分離加工的能力；成型性是指板料適應(yīng)各種成型加工過程的能力；定型性是指板料成型加工結(jié)束，外載荷卸去以后，能保持其獲得的形狀的能力。顯然，其幾何形狀越簡單、越容易沖壓出來，則其結(jié)構(gòu)工藝性越好。所以，有必要根據(jù)沖壓變形的 要求 與 特點 ，正確地選用原材料。 ⑵ 合理排樣，盡量做到無廢料或少廢料，有時還應(yīng)考慮一種工件的廢料能為另一種工件所利用，在排樣下料時稱為“套裁”。 沖裁工作的排樣 排樣的意義和材料的利用率 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。 材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題，特別對貴重的有色金屬。 排樣是否合理，經(jīng)濟性是否好，可用材料利用率來衡量。由零件的形狀特點產(chǎn)生的廢料叫結(jié)構(gòu)廢料。在不影響設(shè)計要求的情況下，改善零件 的結(jié)構(gòu)。排樣時必須選擇一個合理的排樣形式。少、無廢料排樣沖裁多 用連續(xù)模、導(dǎo)板模，當零件孔與外形相對位置公差很緊時，可用復(fù)合模。少、無廢料排樣的模具結(jié)構(gòu)簡單，操作時往往欠方便與安全。 圖 26 無廢料排樣沖裁模簡圖 The diagram of nonwaste row of specimen on blanking die 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 17 1導(dǎo)尺 2凹模 3條料 4導(dǎo)板 5凸模 6后支撐 疲勞失效的形式 沖壓模具在反復(fù)交變應(yīng)力作用下，特別是在有應(yīng)力集中的地方會出現(xiàn)疲勞裂紋。疲勞破壞時的斷口一般 可以 分為兩部分， 一部分為突然斷裂部分，其表面凸凹不平 而且 非常粗糙 ；另 一部分是疲勞破壞部份，這一部分 常常會在 表面上 形成 貝殼狀 裂紋 。 這方法 可 以大大降低應(yīng)力集中程度 ．有利于預(yù)防疲勞破壞， 從而 挺高模具 的使用 壽命 ，現(xiàn)在已經(jīng) 有 很多 的工廠采用這種方法， 效果很好， 可以 使模具壽命提高 2倍左右。 ⑶ 使模具表面保留殘余壓應(yīng)力 模具疲勞破壞， 很多時候 都 是由于 受到 反復(fù)作 用 的應(yīng)力 而 引起 的， 所以 保留 適當?shù)臍堄鄩簯?yīng)力在 模具 的 表面 ， 將會有利于防止疲勞破壞。 ③ 噴丸硬化。 ② 零件的尺寸精度。 ⑤ 磨損規(guī)律?；鶞始某叽鐟?yīng)在零件的公差范圍內(nèi)。對于圓形件，一般按 IT6～ 7 精度制造模具。西南大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 19 而沖孔凹模尺寸則 應(yīng)該 為凸模刃口尺寸加上最小合理間隙 [18]。 ⑵ 間隙對零件質(zhì)量的影響 模具間隙是影響斷面質(zhì)量的主要因素，提高斷面質(zhì)量的關(guān)鍵在于推遲裂紋的產(chǎn)生，以增大光亮帶寬度，其主要途徑就是減小間隙。一般單向間隙增大到料厚的 15～ 25%時，卸料力幾乎為零，但當間隙繼續(xù)增加時，因毛刺增大等因素，會引起卸料力，推件力迅速增大 [20]。在本次設(shè)計中，采用 凸、凹模分別加工的方法，具體計算方法如下： 沖模刃口與零件尺寸及公差分布情況如圖 31 所示。 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 21 分析零件為大半圓形，所以采用凸凹模分別加工的方法。 ?d? 。它會 隨 著凸模行程的變化而變化 。 沖裁是一個剪切過程，在實際生產(chǎn)中， 材料機械性能及厚度的波動、刃口的磨損、模具間隙的波動及均勻性、潤滑情況等因素對沖裁力的值都有影響。反向頂件所需力稱為頂件力。 4 選擇壓力機 確定壓力機規(guī)格應(yīng)遵循的一些原則：壓力機的公稱壓力應(yīng)等于或稍大于沖壓力工序所需的壓力。 滑塊每分鐘的沖擊次數(shù)，應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求?；诒驹O(shè)計的綜合考慮， 選擇壓力機 ： 基本參數(shù)如下： 公稱壓力 gF 63KN 滑塊調(diào)整行程 S 8～ 60mm 標準行程次數(shù) n ≥ 160 次 /min 封閉高度調(diào)節(jié)量 H? 50mm 模具的閉合高度一般通過下式確定 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 24 mm158 2403055530 沖 頭頭進 入凹模深 下模座厚度凹模厚度沖 頭頭長沖 頭頭墊 板厚上模座高度H?????????????模 模具有 4根圓鋼絲卸料彈簧，材料厚度為 2mm，卸料力 NF ? 。 5 結(jié)束語 本次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的零件，基本的應(yīng)用到了沖壓模具行業(yè)的知識，設(shè)計過程參考了大量教科書，但某些書中講述的計算方法不一致，所以不同的計算方法可能會得出的結(jié)果稍有差異，模具設(shè)計圖是多種多樣的，始終圍繞著結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、應(yīng)用面廣、安全可靠、保證精度、經(jīng)濟實用等而展開思路，盡量保證了模具的合理性、尺寸要求、精度要求，但該零件的加工模具的尺寸，工藝性等只是在理論上比較符合邏輯，對于能否應(yīng)用在實際生產(chǎn)過程中，還有待于有經(jīng)驗的老師驗證 。 本次設(shè)計是把我這么多年所學(xué)知識的一個綜合應(yīng)用，通過這次畢業(yè)設(shè)計，不但是對我以前所學(xué)知識的一個鞏固，而且是對我將來工作的一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己獨立分析問題解決問題的能力，其他方面也得到了很大的收獲。謝謝！