【文章內容簡介】 變動費用是指它的總額隨產量的增 加 減 少也 成比例增 加或者 減 少 。例如產品直接耗用的 外協(xié)件加工費 、 原材料費 、 外購件 費等等。但 是 產品單位費用而言，變動費用則基本不會改 變。 上述可知，沖壓件生產成本是由固定費和可變費這兩部分組成的，所以只要設法降低固定費用或可變費用，都能使生 產成本降 低，利 潤增加?？梢娖髽I(yè)要提高經濟效益，就閩南理工學院畢業(yè)設計 12 要在降低成本上下功夫。 降低制造成本的措施 降 低產品成本，包括增產、節(jié)約兩個方面。增產可降低產品成本中的固定費用，相對地減少消耗，節(jié)約便能直接降低消耗，它們都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括材料費、加工費、模具費等項。因此，降低成本，就是要降低以上各項費用。以下討論降低成本的措施。 沖壓生產中，工藝合理化是降低成本的有力手段，一般在制定新產品工藝時進行。當產量發(fā)生變化，模具壽命短或因事故發(fā)生損壞時，由于更改產品設計而改變模具時，以及變更設備等生產條件發(fā)生變化時，要重新討論（研究）產品工藝。由于工藝的合理化能降低模具費、節(jié)約加工工時降低材料費等，所 以必然降低零件總成本。 在制定工藝時，工序的分散與集中是比較復雜的問題。它取決于零件的批量、結構（形狀）、質量要求、工藝特點等。對于板材沖壓件，一般說來，在大批量生產情況下，應當盡量把工序集中起來，采用復合或連續(xù)模進行沖壓，很小的零件，適合于復合或連續(xù)沖壓加工，這樣既提高了生產率，又能安全生產。復合模對于大的零件也是適合的，因為一副大的復合模，有時比兩副同樣大小的單工序模的費用低，而小批量生產時，則以采用單工序模分散沖壓為宜。 根據(jù)實踐經驗，集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，對于復合模，一般為 2～ 3個工序 ，最多 4個工序，對于連續(xù)模，集中的工序數(shù)可以多些。 產量較大時，采用多件同時沖壓，可使模具費、材料費和加工費降低，同時有利于成形表面拉力均勻化。左右對稱成形時，不僅可使變形均勻，改善受力狀況，同時還降低了成本。 自動化生產，從安全和降低成本兩個方面來看，將成為沖壓加工的發(fā)展方向。今后不僅大批量生產中采用自動化，在小批量生產中也可采用自動化生產。在大批量生產中采用自動化時，雖然模具費用較高，但生產率高，產量大，分攤到每個工件上的模具折舊費和加工費卻比單件小批生產時要低。 從生產安全性考慮，在小批量多品種生產中 采用自動化也是可取的，但自動化的經濟性問題，急待研究。在自動化生產中，降低成本的手段是高速化。與高速化并行的是多列閩南理工學院畢業(yè)設計 13 化，這樣可以降低加工費用和提高材料利用率。 為 了 實現(xiàn) ， 壓力機的高速化，需要相應解決 延長模具 和 噪音振動 壽命問題。高速壓力機要求足夠的剛度和精度，一般以閉式雙點結構為宜，為減少 振動 和 噪音 ，傾向于鑄鐵機身，且運動部件 需 要求實現(xiàn)動 的 平衡。為 了 延長模具 的 壽命，可 以 采用高壽命的新材料。 在沖壓生產 過程 中，工件的原材料費 用約 占制造成本的 60%,，所以 要 節(jié)約原材料，利用廢料具有非常重要的意義。提高材料利用率是降 低沖壓件制造成本的重要措施之一。特別是材料單價高的工件，必須慎重研究。降低材料費的方法如下： （ 1）在滿足零件強度和使用要求的情況下，減少材料厚度。 （ 2）降低材料單價。 （ 3）改進毛坯形狀，合理排樣。 （ 4）減少搭邊，采用少廢料或無廢料排樣。 （ 5）對稱壓制。 （ 6）組合排樣。 結構連接件的工藝分析 材料 U形連接件的材料為 10 鋼，屬于普通碳素結構鋼，具有較好的可沖壓性能。未經退火的 10 鋼的力學性能如下： 抗剪強度τ 304～ 373MPa 抗拉強度σ b 432～ 461MPa 屈服點σ s 253 MPa 伸長率σ 10 21～ 25% 零件結構 本 U形連接件采用 ，可保證足夠的強度和剛度。 尺寸精度 閩南理工學院畢業(yè)設計 14 零件圖上所有未標注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按 IT14 確定工件尺寸的公差。 閩南理工學院畢業(yè)設計 15 第 4 章 制定工藝方案 工藝方案的內容是確定沖裁件的工藝方案，主要包括確定工序數(shù)，工 序組合和工序順序的安排，應在工藝分析的基礎上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀等多方面的因素全面考慮，綜合分析，選取一種較為合理的沖壓方案。 工藝方案的分析 U形連接件 的形狀表明，它為彎曲件，所以彎曲為基本工序。底部上 3個小孔由沖孔工序來完成。彎曲件的毛坯尺寸與彎曲次數(shù)，通過計算來確定。 修邊余量 在不變薄的彎曲中，材料厚度雖有變化，但其平均 的 直徑與毛坯 的 原始厚度 也 十分接近。 所以 毛坯展開 的 尺寸可 以 根據(jù)毛坯面積 =彎曲件面積的原則 以 來確定。由于材料的 彎曲時金屬流動條件有差異 以及 各項異性 ，為了保證 U形連接件的尺寸，必須 要 留修邊余量，在計算毛坯尺寸時，必須計入修邊余量，修邊余量的數(shù)值可查表 。 彎曲件高度 h=16mm，查表 .知修邊余量，△ h=2mm。 表 41 無凸緣彎曲件的修邊余量δ（單位： mm） 工件高度 h 工件的相對高度 h/d 附 圖 ～ ～ ～ ～4 ≤ 10 10～ 20 20～ 50 50～ 100 100～150 150～200 200～250 250 2 3 4 5 6 7 5 2 5 8 9 10 2 4 6 8 10 11 12 閩南理工學院畢業(yè)設計 16 計算毛坯尺寸 在不變薄彎曲中，雖然在彎曲過程中坯料的厚度發(fā)生一些變化。在工藝設計時，可以不計坯料的厚度變化，概略地按彎曲前后坯料的面積相等的原則進行坯料尺寸的計算。由于金屬的流動性和材料的各向異性，毛坯彎曲后，工件邊口不齊。一般情況彎曲后都要修邊，因此在計算毛坯時，必須把修邊余量計入工件。 根據(jù)制件圖可知，該彎曲件 r/t=，屬于無圓角半徑彎曲，可求的其毛坯展開尺寸。 L=+++37+ 2 ㎜ =45 ㎜ 確定彎曲次數(shù)（采用查圖法） 先在確定彎曲次數(shù)及半成品尺寸線圈中橫坐標上找到相當毛坯直徑 45mm的點，從此點作一垂線。再從縱坐標上找到相當于工件直徑 38mm的點，并由此點作水平線，與垂線相交。根據(jù)交點，便可決定彎曲次數(shù)，如交點位于兩斜線之間，應取較大的次數(shù)。 該端蓋可一次彎曲成形。 于是，該端蓋的全部單工序有落料、沖孔、彎曲（整形），共計三道工序。 工 藝方案的確定 在沖壓工藝性分析 ， 基礎上，找出 模具設計 與 工藝 的 難點 與 特點 ，根據(jù)實際 的 情況提出各種可能 ， 沖壓工藝 的 方案，內容包括 工序順序、 工序數(shù)目、 組合方式 及 工序性質 等。有時 候 同一種沖壓零件 會 存在 幾 個可行的沖壓 的 工藝方案，通常方案各有 其 優(yōu)缺點，應從生產效率、設備占用、 產品質量情況、 壽命高低 和 模具制造的難易程度 、生產成本、操作安全 與 方便 程度等 各 方面進行綜合分析 ， 比較， ， 確定出 相對 適合現(xiàn)有生產條件的最佳方案。 初步分析可以知道 U 形連接件的沖壓成形需要多道工序 :落料 、沖孔、彎曲 ,因而制定合理的成形工藝方案十分重要。 考慮到生產批量 較 大 ,因此制定應在生產合格零件的基礎上 ,盡量提高生產效率 ,降低生產成本 .要提高生產效率 ,就應該盡量復合能復合的工序 ,但復合程度太高 ,模具結構復雜 ,而且各零件在動作時要求相互不干涉 ,準確可靠 .這就要求閩南理工學院畢業(yè)設計 17 模具的制造應有較高的精度 ,從而模具的制造成本也就提高了 ,制造周期延長 ,維修不如單工序模簡便 . 因此 U 形連接件 的沖壓成形主要有以下幾種工藝方案 : 方案一 :(1)落料 (2)沖孔 (3)彎曲 方案二 :(1)落料沖孔復合模 (2)彎曲 方案三 :落料、彎曲、沖孔復合模 方案一復合程度低 ,模具結構簡單、安裝調 試容易 ,但生產道次多、生產效率低不適合大批量生產。 方案三與方案二的主要區(qū)別是采用落料、彎曲、沖孔復合工序 .由于采用落料、彎曲、沖孔復合模 ,即可在一次沖壓行程中完成 ,生產效率提高一倍 ,節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運工作 ,但卻增加了模具的設計費與制造費用。 綜上所述 ,可以考慮采用方案二，落料沖孔復合，然后彎曲。 圖 確定彎曲次數(shù)及半成品尺寸線圈 閩南理工學院畢業(yè)設計 18 第 5 章 工藝計算 材料排樣及材料利用率的計算 排樣是指沖裁零件在 板料 、 條料 或 帶料 上布置的方法。合理 并 有效排樣在于 ， 保證在高生產率 和 最低的材料消耗 的條件下，得到符合 ，設計技術要求 工件。在沖壓 的 生產過程當 中，保證 較低 的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產最重要。在沖壓工作 當 中，沖壓件材料 的 消耗費用 達到 總成本的 60%～ 75%，合理利用材料 將 是降低成本的 比較 有效 的 措施，尤其在 大量 和 成批 生產中，沖壓零件的 總 年產量達 到 數(shù)十萬件，甚至 是 數(shù)百萬件，材料合理利用的經濟效果 將 更為突出。 材料排樣的選用原則 （ 1） 某種工件 或 沖裁小工件 需窄帶料 之 時，應 該 沿 著 板料 的 順長方向 來 進行排樣，符合 ， 材料 工藝要求 及 規(guī)格 。 （ 2）沖裁彎曲件毛坯時，應考慮板料的軋制方向。 （ 3）沖件在條（帶）料上的排樣，應考慮沖壓生產率、沖模耐用度、沖模結構是否簡單和操的方便與安全等。 確定板料規(guī)格和裁料方式 根據(jù)條料的寬度尺寸，選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好。該零件寬度用料為 48mm，以選擇 1400mm 1500mm 的板料規(guī)格為宜。 閩南理工學院畢業(yè)設計 19 表 51 搭邊 a和側搭邊 a1 材料消耗工藝定額 kgG36??????量一張鋼板沖制零件的數(shù)一張鋼板的質量 （ 51） 一張板料上總的材料利用率 6 5 . 1 %15001400110π66一 張張鋼 板的面沖裁件的面 積一 鋼鋼 板沖制零件的 數(shù)h2???????? (52) 沖壓力的計算及設備的選擇 落料 沖裁時，工件或廢料從凸模上取下來的 力叫卸料力，從凹模內將工件或廢料順著沖裁閩南理工學院畢業(yè)設計 20 的方向推出的力叫推件力，逆沖裁方向頂出的力叫頂件力 。目前多以經驗公式計算： 采用平刃口凸模和凹模沖裁時，沖裁力 F0=Ltτ 式中， L—— 沖裁件周長（㎜） T—— 材料厚度（㎜） τ —— 材料的抗剪強度（ MPa） 考慮沖裁厚度不一致，模具刃口的磨損、凸凹模間隙的波動、材料性能的變化等因素，實際沖裁力還須增加 30%。故 F沖 == Ltτ。 F沖 == Ltτ (53) = ???㎜ ㎜ 310MPa = F卸 、 F推 、 F頂 是由壓力機和模具的卸料、頂件裝置獲得。影響這些力的因素主要有材料的力學性能、材料的厚度、模具的間隙、凸凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況。實際生產中常用下列經驗公式計算： F卸 =K卸 F沖 (54) F推 =K推 F沖