【文章內(nèi)容簡介】 樣則會產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，對于精度較高的沖壓件，單工序模難以達(dá)到此精度要求。并且 這種加工工藝中存以下兩個主要問題： ① 落料在翻邊成形之前，直徑為 的凸緣容易在淺拉深后變的周邊不齊；②在第二道工序中，操作者須將手放入模具內(nèi)，不安全。 方案二：采用復(fù)合模加工 成形 在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為復(fù)合沖裁模。 一般復(fù)合模的復(fù)合工序數(shù)量在四工序以下，更多的工序?qū)?dǎo)致模具結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，同時模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性也將隨之下降，制造和維修更加困難。復(fù)合?？梢猿杀兜奶岣呱a(chǎn)效率，生產(chǎn)批量越大，提高生產(chǎn)率就越顯得重要。當(dāng)沖壓工件的尺寸精度或同軸度、對稱度與位置精度要求較高時，應(yīng)考慮采用復(fù)合模。因此，采用復(fù)合模加工，生產(chǎn)率會明顯提高，沖壓件的質(zhì)量也較高，但是對模具精度要求也高，這樣就增加了制造模具的成本。 用復(fù)合模一次壓制該工件成形 。該工藝特點(diǎn)是首先進(jìn)行沖孔，再翻邊成形，最后落料。采用這種方法加工的工件外觀平整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量較高，而且大大提高了生產(chǎn)效率，也解決了操作者將手放入模具內(nèi)的不安全問題。該工件是軸對稱件，材料為 10 鋼，厚度僅為 ，沖裁性能較好。為了減少工序數(shù)，經(jīng)對該工件進(jìn)行詳細(xì)分析，并查閱有關(guān)資料后，采用復(fù)合模具一次壓制成形。 方案三：采用級進(jìn)模加工成形 本工件要落料、沖孔和翻邊三道工序，級進(jìn)模則可在一副模具上完成幾個工序的沖壓加工，這樣使得生產(chǎn)效率提高，依次將工序所對應(yīng)的模排開，易實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，但是這樣設(shè)計(jì)出 符合要求的級進(jìn)模結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，占地面積和空間也較大，級進(jìn)模多個工序依次排開對工件定位不好把握，從而影響工件精度。制造模具的費(fèi)用也高，從經(jīng)濟(jì)方面考慮有點(diǎn)不合理。 工件生產(chǎn)工序的確定 綜合以上三種方案，主要從工件精度和經(jīng)濟(jì)要求兩方面考慮，應(yīng)該選復(fù)合模比較合理， 既可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，也可以節(jié)約材料，且能夠保證制件的加工精度，滿足課題要求。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工件的分析 7 排樣設(shè)計(jì) 同一零件可以采用不同的排樣方式，材料的利用率就不同，大批量生產(chǎn)時，在沖裁件的成本中，材料費(fèi)用一般占 60%。同時排樣也要考慮方便生產(chǎn)操作，沖裁結(jié)構(gòu)簡單，壽命長及原 材料狀況等，所以排樣設(shè)計(jì)對材料利用率，沖裁件質(zhì)量，生產(chǎn)率，生產(chǎn)成本和模具結(jié)構(gòu)形式都有重要影響。 設(shè)計(jì)模具時，首先要考慮條料的排樣圖。本工件的形狀是兩頭小中間大，直接排樣時材料利用率低， 應(yīng)采用斜隊(duì)排樣示的排樣方法 ，設(shè)計(jì)成隔位沖壓，可顯著地減少廢料， 常用的排樣方法有三種： ：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點(diǎn)是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高； ：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的在； ：指 工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。 少廢料、無廢料排樣的缺點(diǎn)是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。并且工件須具有一定的形狀才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形。 排樣方法 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可分為有廢料，少廢料和無廢料排樣三種。根據(jù)制件在條料上的布置，排樣可分為直排、斜排、混合排、多排等多種 形式。 考慮到工件的批量及精度要求，查文獻(xiàn) [2]則選直排比較合理。 毛坯的尺寸計(jì)算 ： （ 1） 毛坯翻邊預(yù)制孔直徑 0d 由公式 )(20 trHDd ?? （ 11）式中 D—— 翻邊直徑（按中線計(jì)）（ mm ）； H—— 翻邊高度（ mm ）， H= ； r—— 豎邊 與凸緣的圓角半徑（ mm ） ,r= ； t—— 料厚（ mm ） ， t= 計(jì)算得： mmmmmmD ??? 則 mmmmmmd )(2880 ???????? （ 2）毛坯的直徑 0D 按等面積原則，用解析法求該工件的毛坯直徑 0D 。由文獻(xiàn) [3]可將該工件分成圓柱、圓錐臺、圓環(huán)和圓錐臺四個簡單幾何體。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工件的分析 8 它們的面積分別計(jì)算如下： 21 mmmmmmf ???? ? 22222 )2 ( mmmmf ??????? ? 22223 )(4 mmmmf ???? ? 2204 i n2 mmmmf ???? ??? ? 則毛坯的直徑： mmdffffD )(4 2043210 ?????? ? 取毛坯直徑 mmD 1010 ? 。 搭邊和料寬 選擇合理的搭邊值可以補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格的零件，方便條料送進(jìn)，提高勞動生產(chǎn)率，避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命，在選搭邊值也要綜合考慮個方面，硬材料的搭邊值可以小一些，軟、脆材料的搭邊值要大一些，材料越厚，搭邊越大等。 根據(jù)料厚級材料排樣方式，查文獻(xiàn) [3]可知； 搭邊值： mma ? mma ? 查文獻(xiàn) [2]按公式計(jì)算； 條料寬： 0m ax0 )2( ???? ?? aDB （ 12） 導(dǎo)料板間距： CaDCBA ????? 2m a x （ 13） 式中 B —— 條料寬度（ mm ）； maxD —— 條料寬度方向沖裁的最大尺寸（ mm ）； a —— 側(cè)搭邊值（ mm ）； ? —— 條料的單向偏差（ mm ）； A —— 導(dǎo)料板簡距離（ mm ）； C —— 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙（ mm ）。 所以送料步 距： 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工件的分析 9 10 aDS ?? （ 14） 條料寬度： aDB ?? 0 （ 15） 式中 0D —— 毛坯直徑 ； 1a —— 工件間搭邊值 ； a —— 側(cè)邊搭邊值 。 所以 mmmmmmS ??? mmmmmmB 1 0 0 1 ???? 根據(jù)所確定的送料步距及料寬查文獻(xiàn) [4]取 1000? 2021 規(guī)格的鋼板。 由以上計(jì)算及所選板材可得條料簡圖如下： 圖 3 排樣圖 所以可以得到板材數(shù)量 420 001 ??n 即取 19 塊； 每塊條料可以沖壓的零件為 2 ??n 即可沖裁出 9 個零件； 以這樣的方式排樣沖裁零件總數(shù)為 1719193 ???n 個。 計(jì)算材料利用率，查文獻(xiàn) [2]； 一個步距內(nèi)的材料利用率 1? ： %10011 ??? SBA? （ 16） 式中 1A —— 一個步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積 )( 2mm ； B —— 條料寬度 )(mm ； 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工件的分析 10 S —— 步距 )(mm 。 一張板材上的總利用率為 總? ： %1001 ??? LBnA總? （ 17） 式中 n —— 一張板材上沖裁件的總數(shù)； L — — 板料長度 )(mm 。 由以上文獻(xiàn) [2]所查公式可計(jì)算： 一個步距內(nèi)材料的利用率 1? ： % a x1 ?? BSD?? ； 一條料的材料利用率 2? ： %4 12m a x22 ?? LBDn ??； 一張鋼板的材料利用率 總? ： % a x21 ?? BLDnn ??總。 主要工藝力的計(jì)算 沖裁力的計(jì)算 查文獻(xiàn) [2]按公式： bKLtF ??沖 （ 18） 式中 沖F —— 沖孔力（ N ）； K —— 系數(shù)，模具間隙值的波動、刃口的磨損、板材力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取 ?K ； L —— 沖裁周邊長度（ mm ）； t —— 材料厚度（ mm ）， mmt ? ； b? —— 材料抗剪強(qiáng)度（ MPa ），由文獻(xiàn) [3]查得 MPab 260?? 。 mmmmdL ???? ? 則 kNM P ammmmF ?????沖 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工件的分析 11 推件力的計(jì)算 查文獻(xiàn) [2]按公式： FnKF TT ? （ 19） 式中 TK —— 推件力系數(shù)，由文獻(xiàn) [2]查得 TK =； n —— 同時卡在凹模內(nèi)沖裁件（或廢料）數(shù)， thn? （ h 為凹模洞口的直徑刃壁高度； t 為板料厚度），取 3?n ； F —— 平刃口的沖裁力（ N ）。 則 kNkNF T 6 ???? 翻邊力的計(jì)算 查文獻(xiàn) [3]按公式： stdDF ?? )( 0??翻 （ 110） 式中 D —— 翻邊后直徑（ mm ）， mmD 88? ； 0d —— 預(yù)沖孔直徑（ mm ）， mmd ? ； t —— 板料厚度（ mm ）， mmt ? ； s? —— 材料的屈服強(qiáng)度，查文獻(xiàn)附錄 1A 得 MPas 210?? 。 則 kNmmM P ammF )(2 1 ???????翻 淺拉深成形力計(jì)算 查文獻(xiàn) [3]按公式： bdtKF ???拉 （ 111） 式中 d —— 拉深件的直徑（ mm ）， mmd ? ； t —— 板料厚度（ mm ）， mmt ? ； b? —— 材料的強(qiáng)度極限（ MPa ），查文獻(xiàn) [1]得 MPab 300?? ； K —— 修正系數(shù)，查文獻(xiàn) [2]取 ?K ； 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工件的分析 12 則 kNM P ammmmF ??????拉 落料力的計(jì)算 查文獻(xiàn) [3]按公式： bLtF ??落 （ 112） 式中 L —— 工件外輪廓周長（ mm ），由于落料是再工件沖孔翻邊并初步成成 形 后 進(jìn) 行 ，因 此 確 定該 落 料 件尺 寸 為 ? ，則mmmmL ??? ； t —— 材料的厚度（ mm ）， mmt ? ； b? —— 材料抗剪強(qiáng)度（ MPa ），由文獻(xiàn)附錄 1A 查得 MPab 260?? ； 則 kNM P ammmmF ?????落 卸料力的計(jì)算 查文獻(xiàn) [2]按公式： 沖FKF XX ? （ 113） 式中 沖F —— 平刃口的沖裁力（ N ）； XK —— 卸料力系數(shù) ，查文獻(xiàn) [2]取 ?XK ； 則 kNkNF X ??? 因此，總的沖裁力為：