【正文】 9 足式 H/B(r/B)+，故盒形件可一次拉深成形。 對于沖孔工藝，沖孔尺寸不宜過小，否則凸模強(qiáng)度不足易折斷，由于制件材料屬于軟鋼，由圖 知孔徑 d=，則圓孔滿足 d≥t的工藝條件，故凸模強(qiáng)度足夠，沖孔工藝性良好；但制件孔邊離拉深壁的距離 C=，尺寸不滿足 C ≥2t的工藝條件，因而沖孔時(shí)拉深壁與凸模易發(fā)生接觸而導(dǎo)致折斷，且其距直壁較近，難以加保護(hù)套保護(hù)凸模，因此沖孔凸模的設(shè)計(jì)是一個(gè)有待解決的難題。 材料性能分析 制件材料為 08 鋼，性能指標(biāo)見表 ，是一種 碳素結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度、硬度低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲等冷加工性能，常用來制造拉深件。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具的基礎(chǔ)，廣泛使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具生產(chǎn)周期和提高模具質(zhì)量，而且還能降低模具生產(chǎn)成本及有利于模具維修。 第一，模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造及企業(yè)信息化管理技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)與模具技術(shù)完美結(jié)合（如 pro/E、 UG 等軟件的應(yīng)用 ，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展等），大大減少了模具設(shè)計(jì)與制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)人員可以把主要精力放在創(chuàng)新和開發(fā)上。 壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。 表 各種沖壓加工設(shè)備工作原理及特點(diǎn) 類型 名 稱 工作原理 特 點(diǎn) 機(jī) 械 壓 力 機(jī) 摩擦壓力機(jī) 利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動(dòng)力，借助螺桿與螺母相對運(yùn)動(dòng)原理而工作。 第二，對于大中型沖壓件，多選用閉式機(jī)械壓力機(jī)，包括一般用途的通用壓力機(jī)和專用的精密壓力機(jī)，雙動(dòng)或三動(dòng)拉伸壓力機(jī)等。圓角處破裂是由于為了防止直邊剛度差，增大了直邊的進(jìn)料阻力，使成形抗力升高了，所以助長了轉(zhuǎn)角處拉裂傾向。 撓曲常發(fā)生在寬板彎曲中，彎曲后沿寬度 b 方向，變形區(qū)棱線發(fā)生兩頭翹起，中間凹陷的現(xiàn)象；窄板在彎曲變形時(shí)，中性層外側(cè)材料受拉變長，內(nèi)側(cè)受壓縮短。變形工序缺陷是指制件形狀、尺寸、幾何位置、表面質(zhì)量不合要求。 級進(jìn)模是指在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 按照沖壓成形工序的不同組合，可將沖壓模具分為：單工序模、復(fù)合模、連續(xù)模。 二是沖壓工藝的質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性。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。其 直壁高度不大，可一次拉深成形，但與圓筒形拉深和沖孔部位距離較近。盒形零件沖壓成形過程中坯料所受應(yīng)力和變形沿周邊不均勻分布，這給盒形零件的沖模設(shè)計(jì)技術(shù)提出了新的要求。在盒形零件的實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)試模結(jié)果調(diào)整凸、凹模的圓角半徑、間隙大小和壓邊力，從而消除制件缺陷。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件 的專用工具。 四是沖壓加工工藝是一種省料、節(jié)能的加工方法，在其沖壓加工過程中幾乎沒有碎料的產(chǎn)生 ，使得材料的利用率較高，并且在此過程中無需外來其他的加熱設(shè)備 ，因而所得沖壓件的成本也較低。 根據(jù)其特點(diǎn)，單工序模適合于生產(chǎn)一 些對精度要求不高，生產(chǎn)批量不大的工件，它能滿足研制周期短，開發(fā)速度快，制造成本低的發(fā)展要求，所以顯得非常實(shí)用。根據(jù)其特點(diǎn)，級進(jìn)模適用于生 產(chǎn)精度要求不高，需要大批量生產(chǎn)的情況下。毛刺是由于金屬件表面的余屑，沖裁間隙過大、過小或不均勻，刃口鈍或模具結(jié)構(gòu)不當(dāng)造成的。 杯筒類拉深件的成型常見 缺陷主要有：起皺、破裂與裂紋、回彈。 沖壓加工設(shè)備 沖壓工作是將沖壓模具安裝在沖壓設(shè)備上進(jìn)行的，因而模具的設(shè)計(jì)要與沖壓設(shè)備的類型和主要規(guī)格相匹配，否則不能工作。液壓機(jī)沒有固定的行程，不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸茸兓d，而且在需要很大的施力行程加工時(shí)，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因而特別適應(yīng)大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。 曲柄壓力機(jī) 利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過皮帶輪及齒輪帶動(dòng)曲軸傳動(dòng)，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。沖壓設(shè)備規(guī)格主要由以下參數(shù)確定：公稱壓力、滑塊行程長度、行程次數(shù)、工 作臺(tái)面尺寸、滑塊模柄孔尺寸、閉合高度。 第三，實(shí)現(xiàn)模具的標(biāo)準(zhǔn)化。差距主要表現(xiàn)在精度、壽命、制造周期及使用穩(wěn)定性和可靠性等方面，模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的落后是造成產(chǎn)品落后的最主要原因之一。此外，斜鍥機(jī)構(gòu)在沖壓模中具有十分重要的作用，無油潤滑推桿推管在精密塑料模 具中也非常重要，也屬于應(yīng)予大力發(fā)展的高檔模具標(biāo)準(zhǔn)件。 該制件對表面粗糙度無特殊要求，因而在保證必要的表面質(zhì)量前提下，允許內(nèi)、外表面在拉深過程中產(chǎn)生痕跡。 方案 1：落料 矩形盒拉深 反向圓筒形拉深 沖孔復(fù)合模，切邊 整形 方案 2：落料拉深復(fù)合模，拉深沖孔復(fù)合模，切邊 整形 方案 3：落料 矩形盒拉深 反向圓筒形拉深復(fù)合模，沖孔模，切邊 整形 方案 4：落料拉深復(fù)合模，反向圓筒形拉深模，沖孔模，切邊 整形 方案 1 將所有沖壓工序通過一個(gè)復(fù)合模來完成，其模具的制造及維護(hù)極其困難，容錯(cuò)率低并 不適用于大批量生產(chǎn)；方案 2 相比于方案 1 簡化了模具結(jié)構(gòu)，增加了模具的使用壽命，且更利于設(shè)計(jì)壓邊和卸料裝置，提高制件尺寸精度，但是通過前面的工藝性分析我們得知，最后一道沖孔工序的工藝性不好，需要經(jīng)常更換沖孔凸模，而拉深沖孔復(fù)合模中沖孔凸模更換不便，影響生產(chǎn)效率；方案 3 相比于方案 2 克服了凸模更換的難題，但是模具一的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜了，模具使用壽命有所降低，且壓邊和卸料裝置設(shè)計(jì)難度大，不容易保證零件質(zhì)量；方案 4 相比于方案 3 簡化了模具結(jié)構(gòu)，模具使用壽命高，制件尺寸精度也較高，雖增加了模具數(shù)量，但足以滿足大批量生產(chǎn)的要求。 可由假想方盒件拉深的圓形毛坯直徑，推算矩形盒拉深長圓形毛坯尺寸，當(dāng) prr?時(shí)，假想方盒件拉深的圓形毛坯直徑 D 按式 計(jì)算 )(4)()( 2 rrrrHrrHBBD ppp ??????? () 式中 D——假想方盒件拉深 的圓形毛坯直徑 B——盒形件的寬度， B=16mm H——盒形件加修邊余量的高度， H= rp——盒形件底角半徑， rp=1mm r——盒形件轉(zhuǎn)角半徑， r= 即假想方盒件拉深的圓形毛坯直徑 D= 故長圓形毛坯的假想圓弧半徑 Rb=D/2=，圓弧中心離短邊距離為 B/2=8mm，則長圓形毛坯長度 L=2Rb+(B1B)=D+(B1B)=+(3016)=，長圓形毛坯的寬度按式 計(jì)算 rB BBrHBrBDK 2 ))]((2[)2( 1 1? ?????? () 式中 B1——盒形件的長度， B1=30mm 10 即長圓形毛坯的寬度 K= 根據(jù)如上所計(jì)算出的數(shù)據(jù)結(jié)果，可知該盒形零件長圓形毛坯尺寸如下：長L=、寬 K=、長圓形毛坯半徑 R=、半圓弧中心距 C=，盒形零件毛坯尺寸如圖 所示。 圓筒形拉深 該盒形零件盒底的圓筒形拉深其毛坯近似為盒形件底部的矩形，為簡化計(jì)算，將圓筒形拉深的毛坯尺寸半徑 R 記為拉深中心到最近直壁圓角的距離，則圓筒形拉深的毛坯尺寸半徑 R=3mm，毛 坯直徑 D1=6mm，圓筒內(nèi)徑 d1=，圓筒拉深高度 h=2mm。如果搭邊值過大，材料利用率低；但如果搭邊過小，則這部分材料的強(qiáng)度和剛度不夠，在沖裁時(shí)易被折斷，使沖壓件產(chǎn)生毛刺，甚至可能使單邊的材料拉入凸模和凹模的間隙之中，使作用在 凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著沖壓件的周長分布不均勻，以致?lián)p壞模具的刃口，使模具的壽命顯著降低 [4]?？v裁是沿板料長度 L0 方向的剪切；橫裁是沿板料寬度 B0 方向的剪切；組合裁則是既沿 L0，又沿 B0 方向的剪切。 落料工藝力 (1)落料沖裁力 對于此平刃口模具落料，沖裁力按式 計(jì)算 F 沖 ≈Ltσb () 式中 L——沖裁件周長， L=2πR+2(LK)=2π+2()= σb——抗拉強(qiáng)度， σb=340MPa 即落料沖裁力 F 沖 ≈Ltσb=340=22502N= (2)落料卸料力 落料卸料力按式 的實(shí)用公式計(jì)算 F 卸 = 沖 () 即落料卸料力 F 卸 = 沖 == (3)落料推件力 落料推件力按式 的實(shí)用公式計(jì)算 F 推 = 沖 () 即落料推件力 F 推 = 沖 == (4)落料壓料力 落料壓料力按式 的實(shí)用公式計(jì)算 F 壓 =(~)F 沖 () 式中 (~)——取 即落料壓料力 F 壓 = 沖 ==F 卸 該落料拉深復(fù)合模，壓料力是沖程時(shí)壓力機(jī) 傳遞給彈性卸料板產(chǎn)生的；而卸料力是回程時(shí)處于壓縮狀態(tài)的彈性裝置產(chǎn)生并作用于廢料上的，計(jì)算總工藝力時(shí)取較大者 [6]。 (2)圓筒形拉深模壓力機(jī)預(yù)選 該圓筒形拉深模只進(jìn)行拉深工序，屬于單工序模，為了保證所需的成形工藝力，且留有一定的力量儲(chǔ)備，第二套圓筒形拉深模的壓力機(jī)噸位為 Py2≥=== 圓筒形拉深模壓力機(jī)可選用公稱壓力值為 及以上的開式機(jī)械壓力機(jī)。 對于圓筒形拉深模，關(guān)鍵在于對毛坯件的定位。 落 料 該落料件輪廓形狀為長圓形，較復(fù)雜，故落料凸、凹模刃口采用配合加工。注意，直邊部分和圓角部分變形情況有很大不同 ，圓角部分由于材料變厚較嚴(yán)重，間隙應(yīng)比直邊部分大 。該零件材料厚度 t6mm，滿足 rp=1mm≥(2~3)t 的條件，即 rp=1mm 可行。若拉深件的公差為 IT1IT13 級以上者，則凸、凹模制造公差采用的標(biāo)準(zhǔn)公差等級為 IT IT9；若拉深件的公差為 IT14 級以下者，則凸、凹模制造公差采用 IT10 級 [3]。 20 表 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值 /mm(GB/T ) 基本尺寸 標(biāo)準(zhǔn)公差等級 大于 至 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 — 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 1 180 250 該盒形零件材料為 08 鋼，坯料厚度 t=，查表 知極限合理間隙分別為Zmin=， Zmax= 圖 落料件各部分尺寸參數(shù)和凹模尺寸變化 表 落料、沖孔模刃口間隙 /mm(08 鋼 ) 材料厚度 08 鋼 Zmin Zmax 據(jù)配合加工刃口尺寸計(jì)算方法，三種類型刃口尺寸分別按式 計(jì)算 A類： ?????? 410m ax )( ?AA 、 B類：041m in )(? ????? ?BB 、 C類： ??? 81中CC () 式中 A——落料凹?；驔_孔凸模磨損后增大的第一類尺寸 B——沖孔凹?；蚵淞贤鼓Ｄp后減小的第二類尺寸 C——凸?；虬寄Ｔ谀p后不變的第三類尺寸 Δ——制件公差 21 χ——因數(shù)，查表 知， χL=， χK= 表 因素 χ 材料厚度 t/mm 非圓形 χ值 圓形 χ值 1 制件公差 Δ/mm 1 ≤ ~ ≥ ≥ 1~2 ≤ ~ ≥ ≥ 2~4 ≤ ~ ≥ ≥ 4 ≤ ~ ≥ ≥ 對于落料件，以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，其尺寸 變化趨勢如圖 所示 即 L屬 A 類件，則 mmLL Ld 0 6 2 a x )()( ????? ??????? ? K 屬 A 類件，則 mmKK Kd 0 6 2 a x )()( ????? ??????? ? C 屬 C 類件，則 mmCCd ???????? 中 落料凸模的基本尺寸與落料凹模相同，分別為 Lp=， Kp=，Cp=。綜合分析決 定對凸模采用插入式安裝，且采用倒裝的形式設(shè)計(jì)沖孔模。由 于倒裝式復(fù)合模的顯著優(yōu)勢是凸凹模在下模座，可減少一套卸料裝置，但由于半成品制件為盒形件，在階梯孔內(nèi)也不易落下，必須加一套推件裝置幫助卸料，因此倒裝式的優(yōu)勢不在，故選用正裝式復(fù)合模，正裝式復(fù)合模具有沖壓工件平整性好、可沖孔邊距小，凸凹模壁厚較小等特點(diǎn)。 形狀結(jié)構(gòu)對稱的沖件，其壓力中心即為沖件輪廓圖形的幾何中心。 則縱裁的材料利用率 η3=(n3A)/(L0B0)100%=(615)/(1500800)=% ② 若采用橫裁的裁板方式，則可裁出 1500/=，即 29 塊條料，每塊條料規(guī)格為 800，可沖出 (2)/=，即 22 個(gè)沖件。 表 搭邊 a 和