【正文】 件的壓邊力計算公式即式 計算 F 壓 =Ap () 式中 A——壓邊圈的面積， A=πR2+K(LK)[BB1(4r2πr2)]= p——單位壓邊力，據(jù)單動壓力機上拉深 08 鋼毛坯，查表 可知，單動壓力機上拉深時單位壓邊力 p=~3MPa，此處取 p= 即矩形盒拉深壓邊力 F 壓 =Ap==2338N= 表 在單動壓 力機上拉深時單位壓邊力的數(shù)值 材 料 單位壓邊力 p/MPa 鋁 ~ 紫銅、硬鋁（退火的或剛淬好火的） ~ 黃銅 ~2 壓軋青銅 2~ 20 鋼、 08 鋼、鍍錫鋼板 ~3 軟化狀態(tài)的耐熱鋼 ~ 高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼 3~ 綜上所述，矩形盒拉深過程的總工藝力為 Fb2=ΣF=F 拉 +F 壓 =+= 17 圓筒形拉深工藝力 (1)圓筒形拉深拉深力 對于圓筒形拉深，可用任意形狀的拉深件拉深力計算公式即式 計算 F 拉 =kLtσb () 式中 L——凸模周邊長度， L=2πdp=2π= k——拉深件形狀系數(shù)，查表 可知，易加工件的形狀系數(shù) k= 即圓筒形拉深拉深力 F 拉 =kLtσb=340=3529N= 表 任意形狀拉深件的系數(shù) k 值 制件復雜程度 難加工件 普通加工件 易 加工件 k 值 (2)圓筒形拉深壓邊力 對于圓筒形拉深，可用拉深任何形狀工件的壓邊力計算公式 F 壓 =Ap 即式 計算 式中 A——壓邊圈的面積， A=b1b(4r2πr2)2πR12=(其中 R1=) p——單位壓邊力，據(jù)單動壓力機上拉深 08 鋼毛坯，查表 可知，單動壓力機上拉深時單位壓邊力 p=~3MPa，此處取 p= 即圓筒形拉深壓邊力 F 壓 =Ap==951N= 綜上所述，圓筒形拉 深過程的總工藝力為 Fb3=ΣF=F 拉 +F 壓 =+= 沖孔工藝力 (1)沖孔沖裁力 對于此平刃口模具沖孔，沖裁力可按 F 沖 ≈Ltσb 即式 計算 式中 L——沖孔廢料周長， L=42πr 孔 =8π= 即沖孔沖裁力 F 沖 ≈Ltσb=340=14099N= (2)沖孔卸料力 沖孔卸料力可按實用公式 F 卸 = 沖 ，即式 計算 即沖孔卸料力 F 卸 = 沖 == (3)沖孔推件力 沖孔推件力可按實用公式 F 推 = 沖 ，即式 計算 即沖孔推件力 F 推 = 沖 == (4)沖孔壓料力 沖孔壓料力可按實用公式 F 壓 =(~)F 沖 ，即式 計算 式中 (~)——取 即沖孔壓料力 F 壓 = 沖 ==F 卸 該沖孔模，壓料力是沖程時，壓力機傳遞給彈性卸料板產(chǎn)生的；而卸料力是回程時， 18 處于壓縮狀態(tài)的彈性裝置產(chǎn)生并作用于工件上的，計算總工藝 力時取較大者。 (3)沖孔模壓力機預選 該沖孔模只進行沖孔工序，其 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備，第三套沖孔模的壓力機噸位為 Py2≥=== 沖孔模壓力機可選用公稱壓力值為 及以上的開式機械壓力機。把彈性壓邊圈裝配在上模，并將壓邊圈與制件接觸一側(cè)切槽對毛坯件起到定位作用，拉深凹模也做成毛坯件內(nèi)形尺寸大小，提高定位精度。對于落料件可先確定凹模刃口尺寸，凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配制，保證一定的間隙 [4]。 表 U 形件彎曲模間隙系數(shù) n 彎曲件高度 H/mm 材料厚度 t/mm ~2 2~4 4~ ~2 2~4 4~ ~12 B≤2H B2H 10 20 35 50 75 故長邊 B1單邊間隙 cb1=t(1+nb1)=(1+)= 短邊 B 單邊間隙 cb=t(1+nb)=(1+)= 轉(zhuǎn)角 r 單邊間隙 cr=t(1+nb1)+=(1+)+= 22 (2)凸、凹模工作部分 尺寸 盒形拉深部分形狀較復雜，則拉深凸、凹模配作。 (4)凸模出氣孔尺寸 凸模工。 對于非圓形凸、凹模的制造公差可根據(jù)制件公差來選定。由落料件基本尺寸查表 標準公差 IT12 級確定制件各部分的制件公差值，整合得落料件各部分的尺寸分別為：mmL 0 ?? 、 mmK 0 ?? 、 mmC ?? ，如圖 所示。如果采用吊裝，由于凸模尺寸較小且各個沖孔凸模之間距離較近，吊裝不便于實現(xiàn)，且據(jù)計算可知若凸模吊裝于上模座，模柄最大直徑僅剩余 15mm，故此方案不適用于實際生產(chǎn)。 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的比較選擇 落料拉深復合模包括落料和盒形拉深兩道工序，本文選用正裝式復合模。為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心通過模柄軸線與壓力機滑塊中心重合，否則，沖裁過程中壓力機滑塊和沖模將會承受偏心載荷，使滑塊導軌和沖模導向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故。其板料的材料利用率 η按式 計算 %1000033 ?? BL An? () 式中 A——沖裁件毛坯面積， A=πR2+K(LK)= L0——板料長度， L0=1500mm， B0——板料寬度， B0=800mm ① 若采用縱裁的裁板方法，則可裁出 800/=，即 15 塊條料，每塊條料規(guī) 15 格為 1500，可沖出 (2)/=，即 41 個沖件，板料沖件總數(shù)n3=1541=615。該盒形零件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)尺寸 L= 及坯料厚度 t=，查表 可知，搭邊值分別為 a=， a1=。 排樣形式的確定 沖裁件在條料上的布置方法叫排樣。查表 可知，該矩形盒一次拉深的最大相對高度 (H/B0)≈~(H/B)，故可一次拉成。 毛坯尺寸的計算 對于拉深件而言，毛坯尺寸的確定是進行其他工藝計算的基礎，因此需要先確定落料毛坯的尺寸，再進行其他工藝計算。 對于矩形盒拉深，由圖 知制件底與 壁圓角 rd=1mm，轉(zhuǎn)角半徑 r=，厚度t=，尺寸滿足 rd≥2t， r≥3t 的工藝條件，應力集中程度不大，沖壓工藝性良好；但盒形拉深變形區(qū)周邊上應力分布不均勻，故制件上口形狀不均，拉深后要進行修邊。制定工件的沖壓工藝規(guī)程以及進行沖壓模具的設計。大型及精密沖壓模具生產(chǎn)技術(shù)的提高，不但能提高汽車和高檔電子產(chǎn)品的性能及自主創(chuàng)新能力，還將帶動模具行業(yè)整體水平的提高。 模具是制造業(yè)的重要工藝裝備，模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。 模具設計的研究方向 隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新與進步。 生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位級進模。 第四，在大批量生產(chǎn)或成形復雜件的大量生產(chǎn)中，應盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機。 第一，對于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件等， 主要選用開式機械壓力機，開式壓力機然剛度不高，并且在較大沖壓力的作用下床身的變形會改變沖模間隙分布、降低模具壽命和沖壓件表面質(zhì)量，但由于它提供了極為方便的操作條件和易于安裝機械化附屬裝置的特點，所以目前仍是中小型沖壓件生產(chǎn)的主要設備。 方箱類拉深件的成形常見缺陷主要有：箱壁剛度不足、角處破裂、其它缺陷（類似與杯筒件）。回彈是指塑性彎曲時伴隨有彈性變形，當外載荷去除后，塑性變形保留下來，而彈性變形會完全消失，使彎曲件的形狀和尺寸發(fā)生變化而與 3 模具尺寸不一致。分離工序的缺陷有斷口缺陷、制件整體缺陷等。但其凸凹模璧厚不能太?。ㄍ庑闻c內(nèi)形、內(nèi)形與內(nèi)形），以免影響強度。分離工序是指沖壓成形時，變形材料內(nèi)部的應力超 過強度極限 σb，使材料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，從而形 2 成零件（如沖裁、剪切）。 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢 與其他的機械、塑性等加工方法比較而言，沖壓加工工藝在其技術(shù)上和經(jīng)濟上具備了諸多的獨特優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 一是沖壓加工工藝的操作便利，易于實現(xiàn)工藝的機械自動化。 Drawing。重點在于根據(jù)盒形零件的結(jié)構(gòu)特點設計沖模各零件結(jié)構(gòu)尺寸，繪制各零件圖和模具總裝圖。然后對該盒形件展開工藝性分析，制定沖壓 工藝方案，計算毛坯尺寸和相關(guān)工藝力。 The boxshaped parts。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 沖壓成形的主要方法 沖壓成形工序按照材料的變形特點可分為：分離工序、變形工序。 由于是在沖床的一次行程內(nèi)，完成數(shù)道沖壓工序，因而不存在累積定位誤差，使沖出的制件內(nèi)外形相對位置及各件的尺寸一致性非常好，制件平直，適宜沖制薄料和脆性或軟質(zhì)材料，且生產(chǎn)效率高，模具 結(jié)構(gòu)緊湊，面積較小。 分離工序的變形局限于切口區(qū)，以剪切變形為主，伴隨著撕裂 (由于間隙的存在 )，總之是以板料分離為主要目的，如果出現(xiàn)整體變形，則認為是缺陷或廢品。 彎曲件 成形常見缺主要有陷有 :回彈 (跳 )，尺寸和形狀偏差，彎曲裂紋，表面擦傷，撓曲和扭曲及偏移等。破裂與裂紋的產(chǎn) 生和徑向拉應力超過材料頸縮失穩(wěn)點有關(guān)，所以一切增大徑向拉應力的因素都會導致出現(xiàn)該類廢品。 沖壓設備類型主要根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸大小和及精度要求等來選擇。但摩擦壓力機的行程次數(shù)小，生產(chǎn)效率低，而且操作 不太方便。 高速沖床 工作原理與曲柄壓力機相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高。對應于相應的成形工序有：單工序模、復合模和級進模。 沖壓模具的發(fā)展趨勢 在信息化社會和經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的進程中，模具產(chǎn)品向以大型、精密、復雜、長壽命模具為代表的，方向發(fā)展；模具生產(chǎn)向管理信息化、技術(shù)集成化、設備精良化、制造數(shù)字化、精細化、加工高速化及自動化和智能控制及綠色制造方向發(fā)展。模具大型化和精密化一直是重要發(fā)展趨勢，高強度板和不等厚激光焊接板的沖壓成形技術(shù)應用已越來越普遍，高強度鋼板熱沖壓成形和大型鋁合金板沖壓成形技術(shù)在汽車生產(chǎn)中的應用也日益增多；由于高速沖床的運行速度越來越高，集成電路腳距越來越細密，接插件精度越來越高且體積越來越小，因此超精密加工在 進一步發(fā)展。 6 2 設計課題及分析 設計課題 如圖 所示 盒形零件 ，大批量生產(chǎn)， 材料 08 鋼，料厚 。 對于拉深工藝，此制件的兩次拉深工藝均可一次拉深完成，零件的工藝性較好；在保證裝配要求的前提下，允許拉深側(cè)壁有一定的斜度。 圖 方案 4 成形工藝流程 3 工藝計算 沖壓工藝計算是模具設計的準備階段，以下主要從毛坯尺寸計算、材料利用率計算、沖壓工藝力計算和壓力機的預選等幾個方面著手計算。 矩形盒拉深 (1)校核最大相對高度 該矩形盒拉深，根據(jù)前述數(shù)據(jù)可得：毛坯相對高度 (H/B)=、相對厚度(t/D)100=、角部相對轉(zhuǎn)角半徑 (r/B)=。 表 帶凸 緣筒形件第一次拉深的最大相對高度 h1/b1 凸緣相對直徑d 凸 /d1 毛坯相對厚度 t/D100 ~ ~ ~1 1~ ≤ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 排樣形式和材料利用率 當確定了盒形零件的毛坯尺寸和各道次的拉深次數(shù)，下一步要考慮的就是板料的裁板形式、沖裁件的排樣形式，先由制件的形狀尺寸和質(zhì)量要求設計搭邊值，再比較各種裁板方式的材料利用率，進而確定最終裁板和排樣方案。在實際設計中，搭邊值根據(jù)經(jīng)驗確定的。 由 GB/T 7081988 知，選用厚度 ，長寬 1500800mm 的 08 鋼冷軋鋼板。 綜上所述，沖孔過程總的沖裁工藝力為 Fb4=ΣF=F 沖 +F 推 +F 壓 =++= 壓力中心的確定和壓力機的預選 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。 4 模具設計 沖壓模具設計是整個設計課題的核心部分，以下主要從模具類型及結(jié)構(gòu)形式的預選 19 取、凸、凹模刃口尺寸計算和模具主要零部件設計幾個方面著手設計。 對于沖孔模，關(guān)鍵在于沖孔凸模需經(jīng)常更換，因此沖孔凸模采取吊裝的方式或者插入式安裝。 由圖 盒形件的三視圖落料件各部分基本尺寸，結(jié)合表 標準公差可知，該盒形零件的最高制件公差等級為 IT12 級，則作為加工第一道工序的落料工序，加工得到的落料件公差等級應取制件公差的最高等級 IT12 級。盒形零件只標注內(nèi)形尺寸，則只在凸模上標注公差，凹模按間隙配作