【文章內(nèi)容簡介】 ，提高 模 具制造精度或采用精沖技術(shù)等。零件圖上尺寸均無公差標注，按 IT14 級處理。沖裁件的斷面質(zhì)量是不高的，材料厚度和硬度的影響尤甚。通常材料厚度 t＜ 1mm 的零件，斷面粗糙度可達 Ra=? m； t＞ 1mm 的零件，斷面粗糙度將高于 Ra=? m。（參考文獻 [5] 18P ） 模具結(jié)構(gòu)形式和選材 模具結(jié)構(gòu)形式 該制件主要工序為：沖孔、切邊、切斷。采用連續(xù)模，結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度高，生產(chǎn)效率也高，適合大批量生產(chǎn)。采用自動送料，自動卸料，采用彈性卸料裝置，具有壓料作用，沖裁質(zhì)量較好，模具精度應(yīng)比沖裁件精度高 2 3 級，不應(yīng)高太多，以免增加制造成本。 模具材料選擇 冷沖壓模具的成本分析 在冷沖壓模具設(shè)計中，常常要提到模具成本問題，即經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性，就是以最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效果。在沖壓生產(chǎn)中，既要保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成所需的產(chǎn)品數(shù)量，又要降低模具的制造費用．這樣才能使整個冷沖壓的成本得到降低。 在模具設(shè)計中主要考慮的問題是如何降低模具的制造成本。因為產(chǎn)品的成本不 僅與材料費 (包括原材料費、外購件費 )、加工費 (包括工人工資、能源消耗、設(shè) 備折舊費、車間經(jīng)費等 )有關(guān)，而且與模具費有關(guān)。一副模具少則幾萬，多則上百萬。所以必須采取有效措施降低制造成本。 模具費在工件制造成本中占有一定比例。對于小批量生產(chǎn)，采用簡易模具。因 其結(jié)構(gòu)簡單、制造快速、價廉，所以能降低模具費，從而降低工件制造成本。 在大批大量生產(chǎn)中．應(yīng)盡量采用高效率、長壽命的級進沖模及發(fā)展硬質(zhì)合金沖 模。硬質(zhì)合金沖模的刀磨壽命和總壽命比鋼模具大得多?？倝勖鼮殇撃＞叩?20 40倍，而模具制造費用僅為鋼模具的 2 4倍。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計 15 而對中批量生產(chǎn)，首先應(yīng)盡量使沖模標準化，大力發(fā)展沖模標準件的品種，推 廣沖模典型結(jié)構(gòu)，最大限度地縮短沖模設(shè)計與制造周期。 制造中、小型冷沖壓模具的材料有鑄鐵、碳素工具鋼、合金工具鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅合金、低熔點合金、環(huán)氧樹脂、聚氨脂橡等。沖模主要零件所使用 的模具鋼有碳素工具 鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高碳中鉻工具鋼、硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。 凸模和凹模是在強壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的， 并伴隨有溫度的升高，工件條件極其惡劣。所以對凸模、凹模和材料要求有好的耐有溫度的升高，工件條件極其惡劣。所以對凸模、凹模和材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、淬透性和切削性，硬度很大，熱處理變形小，而且價格低廉。 設(shè)計模具時，合理選取模具材料是關(guān)系到模具壽命和成本的一項重要工作。沖模的主要零件 —— 凸模、凹模和凸凹模等材料的選取尤應(yīng)慎重．通常應(yīng)考慮如下幾點： （ 1）根據(jù)沖壓件生產(chǎn)批量的大小來選取模具材料。當沖壓件的生產(chǎn)批量很大時，凸 模、凹模和凸凹模應(yīng)選取質(zhì)量高、耐磨性好的模具鋼。例如 C r12MoV、 Cr4W2MoV、 YGl5等。 （ 2）根據(jù)被沖壓材料的性能、工序性質(zhì)和沖模主要零件工作條件和作用來選取模具材料。 （ 3）應(yīng)考慮模具材料的冷、熱加工性能和工廠現(xiàn)有條件。 （ 4）應(yīng)考慮我國模具鋼的生產(chǎn)和使用情況。 對于該制件主要工序為：沖孔、切邊、切斷，且要求大批量生產(chǎn)，所以模具材料應(yīng)采用質(zhì)量較高，能保證耐用度的材料。故凹、凸模可以選擇高碳高鉻工具鋼 C r12MoV，熱處理硬度： 60 62HRC。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計 16 第三章 沖壓工藝方案的確定 工藝方 案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個較為合理的方案。 沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進沖裁。 級進模是在壓力機的一次行程中，一副模具的不同位置上完成多個不同的工序。 根據(jù) 對零件進行分析 ,綜合考慮材料利用率 ,工藝合理性及模具結(jié)構(gòu)簡易等 , 工序安排 : ①切邊，沖工藝孔；②空步；③沖圓孔，初切頭部外形；④初切圓角外形；⑤空步；⑥精修頭部 ；⑦精修圓角外形； 錯誤 !未找到引用源。 空步； 錯誤 !未找到引用源。 下料。 工位數(shù)的確定： （ 1）應(yīng)保證沖件的精度要求和零件幾何形狀的正確性。對要求零件精度比較高的 部位，應(yīng)盡量集中在一個工位上一次沖壓完成。在一個工位完成確實有困難，需分解為兩個工位時，最好放在兩個相鄰的工位上。 （ 2）對于復(fù)雜的形孔和外形分斷切除時，只要不受精度要求和模具周邊尺寸的限 制，應(yīng)力求做到各段形孔以簡單、規(guī)則、容易加工為基本原則。 （ 3）在普通低速壓力機上沖壓的 復(fù)合 模，為了使模具簡單、實用縮小模具體積 、 減少步距的積累誤差，凡是能合并的工位，只要模具自身有足夠的強度，就不要輕易分解，增加工位。 空工位的設(shè)置原則： （ 1）用導(dǎo)正銷做精確定具的條料，可適當增加空位，因步距積累誤差較小，對產(chǎn) 品精度影響不大。反之，定距精度差的，不應(yīng)輕易增設(shè)空工位。 （ 2）當模具步距較大（一般步距大于 16mm）時，不宜多設(shè)置空工位。步距大于 30mm 以上時，更不能輕易設(shè)置多個空工位。 （ 3）一般來說，精度高、形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)少設(shè)置空工位。反之，可適當增加空工位。 安排沖壓工序順序的原則： （ 1）對于純沖裁 連續(xù) 模，原則上先沖孔 ，隨后在沖切外形余料，最后再從條料上沖下完整的沖壓零件。應(yīng)保持條料載體的足夠強度，能準確無誤地送進。 （ 2）屬于沖裁彎曲 連續(xù) 模，應(yīng)先沖切掉孔和彎曲部分的外形余料，再進行彎曲，最后在沖靠近彎邊的孔和側(cè)面有孔位精度要求的側(cè)壁孔。最后分離沖下零件。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計 17 （參考文獻 [1] 243P ） 第四章 工 藝 計 算 彎曲件展開尺寸計算 板料、帶料彎曲時，外層材料受拉而伸長，內(nèi)層材料受壓而縮短，應(yīng)變中性層長 度保持不變。在壓彎過程中，中性層的位置由材料厚度的中間向板料內(nèi) 側(cè)移動。若移動 后的中中性層的位置與板料最內(nèi)層纖維的距離用 xt表示（見圖 41），則中性層的曲 率半徑 ? 為： ? =r+xt （ 41） 式中： ?—— 中性層的曲率半徑（ mm）； r—— 工件內(nèi)圓角半徑（ mm）； x—— 中性層位置系數(shù)； t—— 工件厚 度（ mm）。 圖 41 彎曲件毛坯尺寸計算是按彎曲中性層長度不變的原則進行的 圖 42 如上圖 42：毛坯尺寸 L=直線部分長度 S+彎曲部分長度 R 直線部分長度 =19+13=32mm； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計 18 彎曲部分長度： R 的彎曲件 R= ()2 r xt??? （ 42） 表 41 中性層位置系數(shù) x值 查表 41： r/t=2/3, x= R= 2?? （ 1+? ） = 毛坯展開尺寸 L=32+= （參考文獻 [1] 101P ） 材料的規(guī)格的選擇 ： 沖壓生產(chǎn)中使用的材料相當廣泛。有金屬材料和非金屬材料，大部分都是各種規(guī)格的板料、帶料、條料和塊料。 板料是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的材料，適合于成批生產(chǎn)。其尺寸規(guī)格按國家標準 定，采 用標準規(guī)格板料可能會增加余料，使材料利用率降低。 帶料（卷料）用于大批量生產(chǎn)。帶料的寬度一般在 300mm 以下，根據(jù)材料的不 同，有不同的寬度尺寸，長度可達幾米到幾十米，有的薄材料可達數(shù)百米。 條料是根據(jù)沖壓件的需要，由板料剪切而成，用于中小型零件的沖壓。 塊料適用于單件小批量生產(chǎn)和價值昂貴的有色金屬的沖壓。 根據(jù)生產(chǎn)要求和工藝性，選擇切邊帶料。（參考文獻 [4] 8P ） 排樣圖的設(shè)計與材料利用率的計算 排樣圖的設(shè)計 （一）排樣分析 排 樣指沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方式。排樣是否合理，對材料利用率的大小有直接影響。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，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計中一項很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利畢業(yè)設(shè)計（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計 19 用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況： （ 1）結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié) 構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般 不能夠改變。 （ 2）工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊 與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。 因此，提高材料利用率要從減少工藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： （ 1）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖 33a 所示。 （ 2）少廢料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是 工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖 33b 所示。 （ 3）無廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。如圖 33c 所示。 圖 43排樣方法 a) 有廢料排樣 b) 少廢料排樣 c)無廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。 少、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時只有料頭、料尾損失，材料利用率可達 85%～ 95%，少廢料排樣法也可達 70%～ 90%。少、無廢料排樣法有利于一次沖裁多個工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性，受到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影畢業(yè)設(shè)計（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計 20 響工件尺寸而使工件的精度降低。在幾個工件的匯合點容易產(chǎn)生毛刺。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。 有廢料、少廢料或無廢料排樣。按工件的 外形特征、排樣的形式又可分為直排、斜排、對排、混合排、多排和裁搭邊等。 對于簡單形狀的工件，可以用就算方法選擇合理的排樣方式，而對于形狀復(fù)雜的工件要作出正確判斷則比較困難，通常用放樣的方法，即用厚紙片剪 3～ 5 個樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一個比較合理的方案。 合理的排樣方法，應(yīng)是將工藝廢料減到最少?？紤]到該工件的外形特征和材料的利用情況，可采用少廢料直排的排樣方式。 （參考文獻 [1] 69P ） （二）搭邊數(shù)值的選取 排樣時，沖件之間以及沖件與條 料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以保證條料有一定剛度，便于送料。 搭邊數(shù)值取決于以下因素 ： (1)沖件的尺寸和形狀； (2)材料的硬度和厚度； (3)排樣的形式 (直排、斜排、對排等 )； (4)條料的送料方法 (是否有側(cè)壓板 )； (5)擋料裝置的形式 (包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式 )。 當采用級進模沖壓時，排樣設(shè)計除了要考慮提高材料利用率以外，還必須注意以幾點： (1)公差要求較嚴的零件．排樣時工步不宜太多，否則累積誤差大，零件公差要求不易保證； (2)對孔壁較小的 沖裁件，其孔可以分步?jīng)_出．以保證凹?？妆诘膹姸?； (3)零件孔距公差要求較嚴時，應(yīng)盡量在同一工步?jīng)_出或在相鄰工步?jīng)_出； (4)當凹模壁厚太小時，應(yīng)增設(shè)空步