【正文】 力中心進行理論計算的方法。所以可算得定件力的大小為： 330. 3 0. 3 30 1. 36 10 90 .4 08 10dF F N N? ? ? ? ? ?自 同時通過上述對沖裁力及彎曲力的計算可知，在整個沖壓加工過程中，最大攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 沖壓件的工藝計算 15 力出現(xiàn)在校正彎曲處，因此在選擇壓力機的時候以校正力為準(zhǔn)，即有： 3m a x 7 1 5 1 0F F N? ? ?校 而在選擇壓力機的壓力時，由于本設(shè)計采用校正的方 式彎曲，校正是發(fā)生在接近壓力機下死點的位置，校正的數(shù)值比自由彎曲力、壓料力、頂件力大得多，自由彎曲力、頂件力及壓料力均可忽略不計，同時考慮到安全因素可取其系數(shù)為：? ，所以在選擇壓力機時其公稱壓力必須滿足下式條件： 331 .3 7 1 5 1 0 9 2 9 .5 1 0F KF N N? ? ? ? ? ?max機 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 壓力中心的確定 16 5 壓力中心的確定 所謂模具的壓力中心即是指沖壓力合力的作用點。如圖 所示為彎曲各階段彎曲力與彎曲行程的變化關(guān)系。因為在本設(shè)計中所用到的主要是推件力，所以對頂件力不再作計算。但是可能出現(xiàn)手冊中的 ? 值不全，從而查不到此值，此時則 可以按剪切應(yīng)力與材料的抗拉強度之間通過一定系數(shù)聯(lián)系起來，從而計算出 ? 值，它們之間的計算關(guān)系為： ??? ，即有 0 bF Lt?? 。前面已經(jīng)分析過并選擇了沖壓件的材料為 35 鋼。但是由于影響回彈值的因素很多，要在理論上準(zhǔn)確計算回彈值是很困難的，常常是按照試驗總結(jié)出來的數(shù)據(jù)來選擇，經(jīng)試沖之后再對模具工作部分加以修正來保證沖壓件的形狀尺寸。中性層的曲率半徑用 ? 來表示則由經(jīng)驗公式可得： r kt??? 式 () 式中： r—— 零件的內(nèi)彎半徑； t—— 材料的厚度； 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 沖壓件的工藝參數(shù)的確定 8 k—— 為中性層的位移系數(shù)。兩種方式所需毛胚面積分別為： 斜排： 2S= 3 1 2 1 2 8 = 3 9 9 3 6 m m? 直排： 22S = 36 0 10 0= 36 00 0m m 39 93 6 mm? 所以經(jīng)過比較分析可以選擇直排排樣方法進行排樣，以達到既可以提高原材 料的利用率又可以降低生產(chǎn)成本的目的。彎曲件必須設(shè)計合理的孔邊距、直邊高度以及彎曲半徑來保證工件的結(jié)構(gòu)形狀。根據(jù)上述分析，可以選用第二種方案對其進行沖壓模具設(shè)計，根據(jù)對零件的結(jié)構(gòu)分析確定沖壓的結(jié)構(gòu)簡圖如 ： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 總體方案的確定 5 圖 復(fù)合沖模結(jié)構(gòu)簡圖 該模具結(jié)構(gòu)在壓力機上的安裝、調(diào)整方便，其背壓力可以根據(jù)需要進 行調(diào)整，能夠充分保證 零件的結(jié)構(gòu)形狀。從零件的結(jié)構(gòu)上看，該零件具有對稱性，那么在設(shè)計的過程中必須考慮成形工藝方法 ,保證水平孔水平。則經(jīng)實驗分析可知，在中性層內(nèi)部的金屬層受壓縮縮短，而在外側(cè)的金屬層受拉而伸長。晶粒的分布不均將會使金屬的晶界強度將低，使其在沖壓變形過程度中出現(xiàn)由于塑性較低而出現(xiàn)斷裂使工件報廢的現(xiàn)現(xiàn)象，這是工業(yè)生產(chǎn)中所不允許的。 1 彈性變形階段 該階段主要是指板料在凸模的壓力作用下，首先產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸等變形。模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品的制造水平的重要標(biāo)志。包括沖壓工藝計算、工藝方案制訂和沖模設(shè)計以及典型零件的工藝分析。然后設(shè)計模具的工作部分，即凸、凹模的設(shè)計。用模具生產(chǎn)零件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜、高一致性、高生產(chǎn)效率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。 沖壓的變形特點及影響因素 沖壓件的變形的過程十分復(fù)雜，雖然在此不能對其進行行非常準(zhǔn)確的進行說明，但是經(jīng)過前人的實踐、研究表明，如果凸、凹模之間的間隙保持正常，則沖壓的變形過程大致可以分為彈性變形、塑性變形和斷裂分離三個階段。 (2) 金屬組織結(jié)構(gòu)及溫度 金屬內(nèi)晶粒的大小是否均勻及晶粒的分布方位也會對其塑性產(chǎn)生很大的影響。但是彎曲中的塑性變形與沖裁中塑性變形相比較具有以下特點： 彎曲變形時是由材料與凸模有三個接觸點到與凸模完全貼合的過程，在此過程中存在一個彎曲中心角α，在該角度范圍內(nèi)，始終有一個圓弧層上的圓弧既無伸長也無縮短，我們稱它為中性層。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 總體方案的確定 4 2 總體方案的確定 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書可知本次設(shè)計的零件圖如圖 所示： 圖 沖壓零件圖 通過對零件圖的分析可知，該零件是由鋼條通過彎曲、沖孔及落料的方式加工而成的。因此主要考慮成本和效率。另外，為了保證彎曲件在加工過程中具有良好的工藝性能，對彎曲件的結(jié)構(gòu)尺寸也有一定和要求。由零件結(jié)構(gòu)可知零件攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 沖壓件的工藝參數(shù)的確定 7 在 條料上的分布形式可以選擇斜排和直排（如下圖）。每次沖一個零件（即 n=1）的步距為： H=D+a，其中 D 為沖壓件在送料方向上寬度，即 D=L ； 此處 L 為沖壓件的展開長度，在此取工件的中性層來計算其等效長度，但是坯料在塑性彎曲時，其中性層會發(fā)生內(nèi)移，相對彎曲半徑越小，中性層的內(nèi)移量就越大。 縱裁時： 每張板料裁成條料數(shù)： n1 = 1100/100 = 11 余 0mm 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 沖壓件的工藝參數(shù)的確定 9 每塊條料沖制的制件數(shù)： n2 =（ 45002 .5） /180 = 24 余 ∴每張板料沖制的制件數(shù) n=n1 n2=11 24=264 個 查《沖壓工藝與模具設(shè)計》 P65 材料的總利用率： η 0=LBnS 100% n—— 條料（或整個板料）上實際沖裁的零件數(shù)； L—— 條料（或板料）長度； B—— 條料（或板料）寬度； S—— 一個零件的實際面積； 回彈量的計算及彎曲參數(shù)的選擇 在前面的分析中已經(jīng)知道，回彈將會使工件在形狀尺寸上達不到要求，必須采取相應(yīng)措施來保證沖壓件的尺寸精度。 沖裁部分沖壓力的計算 本次設(shè)計中 ,有兩個部分的沖裁 ,即沖孔和在彎曲結(jié)束前對工件的切斷 ,無論是哪種沖裁 ,在整個沖裁過程中沖裁力是隨著凸模進入材料的深度 (也即是凸模行程 )而變化的。對于平刃口模具沖裁時，其沖裁力為： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 沖壓件的工藝計算 11 0F Lt?? 式 () 式中 ? 的數(shù)值查閱相關(guān)的設(shè)計手冊而來。因此，我們把條料或制件從凸模上卸下來所需的力稱為卸料力；而把將制件或廢料從凹模中推出的力稱為推出力；另外，所謂的頂件力是指將制件或廢料從凹模洞口逆著沖裁的方向中頂出時所需的力。在前面已經(jīng)詳細分析了沖裁的變形及沖裁力的變化 ,在對板料彎曲分析也一樣開始是彈性彎曲，其后是變形區(qū)內(nèi)外層纖維首先進人塑性狀態(tài)，并逐漸向板的中心擴展進行自由彎曲，最后是凸、凹模與板料互相接觸并沖擊零件的校正彎曲。 頂件力的計算 根據(jù)參考資料《沖壓工藝》 P147 可知 ,對于設(shè)有頂件裝置或壓料裝置的彎曲件其頂件力可取自由彎曲力的 ，在此次設(shè)計中考慮到彎曲凹模里面沖孔 14?凸模的作用，取 。它是通過使用勻質(zhì)的金屬絲沿沖裁輪廓彎制成模擬件，然后用縫紉線將模擬件懸掛吊起來，并從吊點作鉛垂線，再取模擬件的另一點，以同樣的方法作另一鉛垂線，兩垂線的交點即為所求的壓力中心，此點也即是沖壓件的壓力中心。所以對模具的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，研究和提高沖模的技術(shù)性能，對沖模設(shè)計和發(fā)展沖壓技 術(shù)具有十分重要的意義。常見的定位零件有擋料銷、導(dǎo)尺、定位銷、定位板、側(cè)壓板和側(cè)刃等。當(dāng)然，也并非所有的沖模都必須具備上述五類零件在試制或是小批量生產(chǎn)時，為了縮短試制周期和降低成本，可把沖模簡化成只有工作零件、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 卸料零件和幾個固定零件的簡單模具；而在大批量生產(chǎn)時，為了確保工件的質(zhì)量和模具的使用壽命及 提高勞動生產(chǎn)率，沖模除了包括上術(shù)五類零件外，甚至還附加自動送、出料裝置。 (1) 埸角（也稱為圓角帶）是由于凸模在壓入材料時，刃口附近的材料被牽連拉入變形的結(jié)果，是彈性變形階段 產(chǎn)生的初始角，其大小與材料的塑性和模具間隙有關(guān)，材料的塑性越好，凸凹模之間的間隙越大形成的埸角也就越大。當(dāng)間隙不合適或刃口變鈍時，就會產(chǎn)生較大的毛刺。 1 間隙對尺寸精度及模具壽命的影響 (1) 間隙對尺寸精度的影響 因為沖裁件斷面存在區(qū)域性特征，在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光亮帶的尺寸為基準(zhǔn)。因此為提高模具壽命，一般采用較大間隙，若制件精度要求不高，則采用合理大間隙，使 2ct達到 15% 25% ，模具壽命可提高 35倍。在本次設(shè)計中采用查表方法來確定沖裁模具間的間隙，由于的要沖裁的零件為一般尺寸精度斷面質(zhì)量要求 。故沖裁模的刃口尺寸是指凸模與凹模的尺寸，并按“入體”原則標(biāo)注，其確定凸、凹模刃口尺寸擴其制造公差必須遵循以下原則： (1) 落料時，落料件的外尺寸等于凹模的內(nèi)尺寸；沖孔時，沖孔件的內(nèi)徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。在本次設(shè)計中零件沒有標(biāo)注尺寸公差，對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 IT14 級來處理 ,圓形件一般按 IT10 級來處理，工件尺寸公差按入體原則標(biāo)注為單向公差。 根據(jù)零件圖的分析取水平小孔精度等級為 IT10。 查《冷沖壓工藝手冊》表 ： min mm? mm? ? max mm? mm? ? 通過資料已查得沖模設(shè)計中的合理間隙的最大及最小值，其差值為： m a x m in 0 .3 2 5 0 .1 7 5 0 .1 5 0Z Z m m? ? ? ? 又因為在沖孔時有： 0. 10 0 0. 20 0 0. 30 0 0. 15 0AT m m m m??? ? ? ? ?； 所以兩處沖裁均不滿足分別加工時的條件： m a x m inTA ZZ??? ? ?。 沖裁時的極限尺寸標(biāo)注為： 磨后變小 磨后變大 磨后不變 落料 0 ?? 沖孔 ? ? 和 ? ? 52 沖大孔 ? ? 和小孔 ? ? ： 查《冷沖壓工藝手冊》表 ： min mm? mm? ? max mm? mm? ? 通過資料已查得沖模設(shè)計中的合理間隙的最大及最小值，其差值為： m a x m in 00 875 125Z Z m m? ? ? ? 又因為在沖孔時有： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 0 .1 5 0 0 .0 7 5 0 .2 2 5 0 .1 1 2 5AT m m m m??? ? ? ? ?； 所以兩處沖裁均不滿足分別加工時的條件： m a x m inTA ZZ??? ? ?。用凸模與凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。為了提高模具的使用壽命，保證沖裁件的尺寸精度要求，設(shè)計落料模時，制造模具凹模的刃口的基本尺寸（即設(shè)計尺寸）應(yīng)趨向于工件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔凸模時，其刃口基本尺寸應(yīng)趨向于工件孔的最大極限尺寸。 1 凸、凹模刃口尺寸計算原則 根據(jù)沖裁件的特點，落下來的料和沖出的孔都是帶有錐度的。 2 合理間隙值的確定原則 合理間隙一般是指采用某一間隙沖裁時，由凸、凹模刃口所產(chǎn)生的裂紋重合，能夠得到令人滿意的沖裁件的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度和較小的沖壓力，工使模具具有較長的使用壽命。當(dāng)間隙較小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模的擠壓力大，壓縮變形大，在沖裁完畢后材料的彈性恢復(fù)使落料件的尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。 沖裁間隙 沖裁間隙是影響沖裁工序的最重要的工藝參數(shù)，它是指沖載的凸模與凹模刃口之間的間隙值，凸模與凹模每一側(cè)的間隙稱為單邊間隙 ()c ，兩側(cè)間隙之和稱為雙邊間隙 ()Z 。 (3) 斷裂帶是指在斷裂階段由刃口處的裂紋在拉應(yīng)力的作用下，不斷擴展而形成的 撕裂面，表面粗糙而無光澤，并且有一定的錐度，不與板面垂直。此部分主要對沖裁模具的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計計算，主要包括對凸凹模之間的間隙值的確定，凸凹模刃口尺寸的設(shè)計，整個凸凹模的結(jié)構(gòu)形狀以及零件圖的繪制。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo) 筒等就屬于這類零件。從模具的組成上講，任何一幅模具都是由各種不同的零件組成的，根據(jù)其復(fù)雜程