【正文】 沖裁過程中，沖裁力的大小事不斷變化的，圖 51 為沖裁時沖裁力—凸模行程曲線。 t——材料厚度（mm）。要準確計算這些力是困難的，實際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算： (53)FK卸卸 ? (54)推推 (55)頂頂式中 F——沖裁力（ N）。m604??第六章 彎曲工藝與模具設(shè)計把板料、管材或型材等彎曲成一定的曲率或角度，并得到一定形狀的沖壓工序稱為彎曲。圖 63 彎曲前后坐標網(wǎng)格的變化 (1)彎曲變形區(qū)域主要是在制件的圓角部分。 1．窄板 彎曲時，在切線方向上的應(yīng)力應(yīng)變最大，其彎曲處內(nèi)側(cè)應(yīng)力為壓應(yīng)力－ 、應(yīng)變1?為壓應(yīng)變－ ，外側(cè)應(yīng)力為拉應(yīng)力＋ ，應(yīng)變?yōu)槔瓚?yīng)變+ ；在寬度方向上，彎曲處1?1?1?內(nèi)側(cè)應(yīng)變?yōu)槔瓚?yīng)變+ ，外側(cè)應(yīng)變?yōu)閴簯?yīng)變－ 。 最小相對彎曲半徑 設(shè)中性層半徑為 ，彎曲中心角為 α，則最外層金屬(半徑為 R)的伸長率 為 ?? ? = (61)?????????)Rtr設(shè)中性層位置在半徑為 處，且彎曲后厚度保持不變，則 R=r+t，故有2tr?? (62)t??]1)[(???如以材料斷后伸長率 代入，則 r／t 轉(zhuǎn)化為 ，且有?trmin (63)??2in?t (64)1min???tr上述式中的最大伸長率 和最大斷面收縮率 值，均可由材料單向拉伸試驗??測得。tin (3)板料的表面和側(cè)面質(zhì)量 板料的表面及側(cè)面 (剪切斷面)的質(zhì)量差時，容易造成應(yīng)力集中并降低塑性變形的穩(wěn)定性，使材料過早地破壞。由于上述各種因素對 的綜合影響十分復雜，所以 的數(shù)值一般用試驗方法確trmin trmin定。 (5)采取兩次彎曲的工藝方法，即第一次彎曲采用較大的相對彎曲半徑，中間退火后再按零件要求的相對彎曲半徑進行彎曲。 (2)對于批量大而尺寸小的彎曲件，為使操作方便、定位準確和提高生產(chǎn)率，應(yīng)盡可能采用級進?；驈秃夏澢尚?。Es?(2)工件的相對彎曲半徑 r／t 表示彎曲帶內(nèi)材料的變形程度，當其他條件相同時，回彈角隨 r／ t，值的增大而增大。而校正力的大小是靠調(diào)整沖床滑塊位置來實現(xiàn)的。控制彎曲件回彈的措施有如下幾種。圖 67 彎曲時的加載和卸載過程圖 67 給出了彎曲加載和卸載過程。間隙減小，由于模具對板料產(chǎn)生擠薄作用，可使回彈減小。當外載荷去掉后，彈性變形恢復，致使彎曲件的形狀和尺寸都發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為回彈，如圖 66 所示。安排彎曲件的工序時應(yīng)根據(jù)零件的形狀、尺寸、精度等級、生產(chǎn)批量以及材料的性能等因素進行考慮。對于剪切斷面的硬化層，還可以采取先去除然后再進行彎曲的方法。一般順著纖維方向的力學性能較好，不易拉裂。彎曲中心角愈小，減緩作用愈明顯，因而 可以越小。 (a) (b)圖 64 板料彎曲后斷面 （a）窄板（ b）寬板 2．寬板 寬板彎曲時，在切向和厚度方向的應(yīng)力應(yīng)變與窄板相同，只有在寬度方向上，由于寬度大，沿寬度方向變形困難，因而寬度基本不變，彎曲處內(nèi)、外側(cè)的應(yīng)變均為零(＝0)，在彎曲處內(nèi)側(cè)拉延受阻，應(yīng)力為壓應(yīng)力一 ，在外側(cè)壓縮受阻，應(yīng)力為拉應(yīng)2? 2?力＋ ，見圖 64(b)。(4)從彎曲件變形區(qū)域的橫斷面看，變形有兩種情況： ①對于窄板(B＜3t)，彎曲內(nèi)側(cè)材料受到切向壓縮后，便向?qū)挾确较蛄鲃?，使板寬增大；而在彎曲區(qū)外側(cè)的材料受到切向拉延后，則寬度變窄，結(jié)果使斷面略呈扇形。 (a) (b) (c) (d) (e)圖 61 （a）模具壓彎（b）折彎（c）拉彎（ d）輥彎（e）輥形 彎曲變形分析 彎曲變形過程及特點1．彎曲變形過程為了說明彎曲變形過程，我們來觀察 V 形件在彎曲模中的校正彎曲過程。thn?沖裁時，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機時是否要考慮進去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對待 [16]~[18]。一般情況下，材料的 ???b，為計算方便，也可用下式計算沖裁力 F(N)bLtF?? (52)式中 b?——材料的抗拉強度（ ） 。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴張，沖裁力急劇下降，如圖中 CD 段所示，此為沖裁的斷裂階段。高速沖裁時，模具易發(fā)熱，間隙應(yīng)增大，如每分鐘行程超過 200 次，間隙值可增大 10%左右，熱沖時材料強度低，間隙應(yīng)比冷沖時減小，硬質(zhì)合金沖模，間隙可比鋼模大。~5176。由表中可看到，影響間t0隙值的主要因素是板材力學性能及其厚度?？紤]到模具在使用過程中的逐minZmaxZ步磨損，設(shè)計和制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙。當間隙增大時，材料所受拉應(yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，因此沖裁力減小。而接觸壓力的增大，還會引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃。模具的磨損及模具刃口在壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形也會影響到間隙及沖裁件應(yīng)力狀態(tài)的改變，對沖裁件的質(zhì)量會產(chǎn)生綜合性影響。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠?，二是模具本身的制造偏差。間隙值的大小對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的工藝參數(shù) [11]。△ Zx 8).36.()(p ????△ 414p ???△ 其中，落料部分尺寸，D =15mm，D =24mm；12對于沖孔，有 2 個 工藝孔和三個 U 形孔、四個方形孔（兩個一樣） 。模具偏差“入體”標注，各部分分配位置見圖 2b。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件，為了保證凸凹模件初始間隙小于最大合理間隙，不僅凸凹模分別標注公差（凸模 p?，凹模 d） ，而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件 p+ d?maxZ in (41)也就是說，新制造的模具應(yīng)該是 ?+ + ia，如圖 41 所示。沖裁過程中，凸凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大 [6]。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。此外還應(yīng)保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，使凸，凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量以及材料的力學性能和工件形狀較復雜等各方面原因，故取 a=3mm， =3mm。為避免這一現(xiàn)象，搭邊的最小寬度大約取為毛坯的厚度，使之大于塑變區(qū)的寬度。由于采用單邊剪切，也會加快模具磨損而降低沖模壽命，并直接影響到工件的斷面質(zhì)量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣 [4]。沖裁件斷面的表面粗糙度和允許的毛刺高度可見和表 25。表 22 帶保護套凸模沖孔的最小尺寸材料 圓形孔徑 d 長方形孔寬 d硬鋼軟鋼、黃銅鋁、鋅沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時，都應(yīng)有適當?shù)膱A角相連（圖 23） ，以利于模具制造和提高模具壽命，圓角半徑 R 的最小值可參考表 21 選取。方案 1）沖裁件內(nèi)外所能達到的經(jīng)濟精度為 IT14．將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證．其它尺寸標注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用導板或?qū)е鶎走M行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的落料沖孔級進模進行加工。（2）批量：大批量。模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提高了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退枰闹T多功能，大大縮短了模具的研制制造周期。未來沖壓模具技術(shù)發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” “精度高” “質(zhì)量好” “價格低”的要求服務(wù)。 近年來許模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。基本能夠達到大批量生產(chǎn)的要求。因為工序可以分散，不必集中在一個工位，不存在復合?！白钚”诤瘛眴栴}，因而模具強度較高，壽命較長等?！?設(shè)計與繪制部件圖。設(shè)計制圖符合國家標準；說明書要求文字通順、語言簡練、圖示清晰。重要的就是毛坯尺寸計算、各基本工序沖壓力的計算、壓力中心的計算和各主要零部件的尺寸計算。實習地點：青島專用汽車廠、青特汽車有限公司。教學院長簽字 日 期 教研室主任簽字 日 期 指導教師簽字 日 期指 導 教 師 評 語 指導教師: 年 月 日指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人: 年 月 日答 辯 委 員 會 評 語指導教師給定成績(30%)評閱人給定成績(30%)答辯成績（40%） 總 評答辯委員會主席簽字評定成績摘要級進模具有以下特點：級進模是多工序模。 模具的結(jié)構(gòu)主要由上模座，下模座，墊板，凸模固定板，凸模，卸料板，導料板，凹模，等零件組成。因此，研究沖壓模具的設(shè)計，提高沖壓模具的各項技術(shù)指標，對沖壓模具設(shè)計和技術(shù)發(fā)展是十分必要的 [1]~[3]。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KAMS 軟件，華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗開發(fā)的注塑模，汽車覆蓋件模具和級進模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學模具 CAD 國家工程研究中心開發(fā)的冷沖壓模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和經(jīng)沖模 CAD 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)用有不少的用戶。另外，還可加工高硬度模塊，還有溫度低，熱變形小等優(yōu)點。重要的就是毛坯尺寸的計算、各基本工序沖壓力的計算、沖裁力與彎曲力的計算、各主要零部件的尺寸計算。按其先后順序組合，可得如下方案—彎曲—落料 級進模完成沖孔落料，單工序模完成彎曲—沖孔—彎曲 單工序模分別完成落料，沖孔，彎曲。沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計成少、無廢料排樣的形狀，以減少廢料。沖裁件凸出或凹入部分不能太窄，盡可能避免過長的懸臂和窄槽，見圖 24 最小寬度 b 一般不小于 ，若沖裁材料為高碳鋼時， b≥2t ， ≤5b，當材料厚度maxLt1mm 時，按 t=1mm 計算 [1]~[2]。如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修或采用精密沖裁。如圖 31c 所示。搭邊值過大材料利用率低。5. 送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓板導向的搭邊值可小一些。B——條料標稱寬度（mm） ；D——工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm） ；——側(cè)搭邊（mm） ，見表 213；1a△——條料寬度的公差（mm） ，見表 214；則 28][]2[ ?????? ??????nCaB進距是指條料在模具上每次送進的距離，進距的計算與排樣方式有關(guān)，每個進距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件， ，進距是決定擋料銷位置的依據(jù)。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差，是設(shè)計沖裁模的主要任務(wù)之一。一般沖模精度較工件精度高 2 ~3 級。凹模制造偏差取正偏差，凸模取負偏差。但需要較高的公差等級才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高 [8]~[10]。但需要較高的精度等級才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中，間隙值大小與分布的均勻程度是主要因素。當間隙較小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。其磨損量與接觸壓力、相對滑動距離成正比，與材料屈服強度成反比。同時，間隙過大，卸料力會隨之增大，也會增加模具的磨損。但嚴格說來，并不存在一個同時滿足所有理想要求的合理間隙。?——最大切應(yīng)力方向與垂線間夾角（即裂紋方向角） 。t0表 44 與 關(guān)系th0?(%)t0