【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(wú)公差標(biāo)注，按 IT14 級(jí)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(dá) Ra=? m； t＞ 1mm 的零件，斷面粗糙度將高于 Ra=? m。（參考文獻(xiàn) [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?yàn)椋簺_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(dòng)送料，自動(dòng)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(jí)，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(jì)中，常常要提到模具成本問(wèn)題，即經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)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(fèi)用．這樣才能使整個(gè)冷沖壓的成本得到降低。 在模具設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題是如何降低模具的制造成本。因?yàn)楫a(chǎn)品的成本不 僅與材料費(fèi) (包括原材料費(fèi)、外購(gòu)件費(fèi) )、加工費(fèi) (包括工人工資、能源消耗、設(shè) 備折舊費(fèi)、車間經(jīng)費(fèi)等 )有關(guān)，而且與模具費(fèi)有關(guān)。一副模具少則幾萬(wàn)，多則上百萬(wàn)。所以必須采取有效措施降低制造成本。 模具費(fèi)在工件制造成本中占有一定比例。對(duì)于小批量生產(chǎn)，采用簡(jiǎn)易模具。因 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造快速、價(jià)廉，所以能降低模具費(fèi)，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(zhǎng)壽命的級(jí)進(jìn)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。總壽命為鋼模具的 20 40倍，而模具制造費(fèi)用僅為鋼模具的 2 4倍。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計(jì) 15 而對(duì)中批量生產(chǎn)，首先應(yīng)盡量使沖模標(biāo)準(zhǔn)化，大力發(fā)展沖模標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(diǎn)合金、環(huán)氧樹(shù)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(qiáng)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(duì)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(duì)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(jià)格低廉。 設(shè)計(jì)模具時(shí)，合理選取模具材料是關(guān)系到模具壽命和成本的一項(xiàng)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(diǎn)： （ 1）根據(jù)沖壓件生產(chǎn)批量的大小來(lái)選取模具材料。當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量很大時(shí)，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(lái)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(guó)模具鋼的生產(chǎn)和使用情況。 對(duì)于該制件主要工序?yàn)椋簺_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?？梢赃x擇高碳高鉻工具鋼 C r12MoV，熱處理硬度： 60 62HRC。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計(jì) 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(gè)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(jí)進(jìn)沖裁。 級(jí)進(jìn)模是在壓力機(jī)的一次行程中，一副模具的不同位置上完成多個(gè)不同的工序。 根據(jù) 對(duì)零件進(jìn)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(jiǎn)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(cuò)誤 !未找到引用源。 空步； 錯(cuò)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(duì)要求零件精度比較高的 部位，應(yīng)盡量集中在一個(gè)工位上一次沖壓完成。在一個(gè)工位完成確實(shí)有困難，需分解為兩個(gè)工位時(shí)，最好放在兩個(gè)相鄰的工位上。 （ 2）對(duì)于復(fù)雜的形孔和外形分?jǐn)嗲谐龝r(shí)，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(jiǎn)單、規(guī)則、容易加工為基本原則。 （ 3）在普通低速壓力機(jī)上沖壓的 復(fù)合 模，為了使模具簡(jiǎn)單、實(shí)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(qiáng)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(dāng)增加空位，因步距積累誤差較小，對(duì)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(dāng)模具步距較大（一般步距大于 16mm）時(shí)，不宜多設(shè)置空工位。步距大于 30mm 以上時(shí)，更不能輕易設(shè)置多個(gè)空工位。 （ 3）一般來(lái)說(shuō)，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(dāng)增加空工位。 安排沖壓工序順序的原則： （ 1）對(duì)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?gòu)臈l料上沖下完整的沖壓零件。應(yīng)保持條料載體的足夠強(qiáng)度，能準(zhǔn)確無(wú)誤地送進(jìn)。 （ 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(jìn)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(jì)（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計(jì) 17 （參考文獻(xiàn) [1] 243P ） 第四章 工 藝 計(jì) 算 彎曲件展開(kāi)尺寸計(jì)算 板料、帶料彎曲時(shí)，外層材料受拉而伸長(zhǎng)，內(nèi)層材料受壓而縮短，應(yīng)變中性層長(zhǎng) 度保持不變。在壓彎過(guò)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(dòng)。若移動(dòng) 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(jiàn)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(jì)算是按彎曲中性層長(zhǎng)度不變的原則進(jìn)行的 圖 42 如上圖 42：毛坯尺寸 L=直線部分長(zhǎng)度 S+彎曲部分長(zhǎng)度 R 直線部分長(zhǎng)度 =19+13=32mm； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計(jì) 18 彎曲部分長(zhǎng)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(kāi)尺寸 L=32+= （參考文獻(xiàn) [1] 101P ） 材料的規(guī)格的選擇 ： 沖壓生產(chǎn)中使用的材料相當(dāng)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 定，采 用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格板料可能會(huì)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(zhǎng)度可達(dá)幾米到幾十米，有的薄材料可達(dá)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(jià)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(xiàn) [4] 8P ） 排樣圖的設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算 排樣圖的設(shè)計(jì) （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(duì)材料利用率的大小有直接影響。還會(huì)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(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計(jì) 19 用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少?gòu)U料面積，沖裁過(guò)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(gè)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?gòu)U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(wú)廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)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?gòu)U料排樣 c)無(wú)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(wú)廢料排樣法的材料利用率較高，在無(wú)廢料排樣時(shí)只有料頭、料尾損失，材料利用率可達(dá) 85%～ 95%，少?gòu)U料排樣法也可達(dá) 70%～ 90%。少、無(wú)廢料排樣法有利于一次沖裁多個(gè)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(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無(wú)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(huì)直接影畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 彎鉤連續(xù)模設(shè)計(jì) 20 響工件尺寸而使工件的精度降低。在幾個(gè)工件的匯合點(diǎn)容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會(huì)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(wú)廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 有廢料、少?gòu)U料或無(wú)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(duì)排、混合排、多排和裁搭邊等。 對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的工件，可以用就算方法選擇合理的排樣方式，而對(duì)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(gè)樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一個(gè)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。考慮到該工件的外形特征和材料的利用情況，可采用少?gòu)U料直排的排樣方式。 （參考文獻(xiàn) [1] 69P ） （二）搭邊數(shù)值的選取 排樣時(shí)，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(bǔ)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(duì)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(dāng)采用級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)，排樣設(shè)計(jì)除了要考慮提高材料利用率以外，還必須注意以幾點(diǎn)： (1)公差要求較嚴(yán)的零件．排樣時(shí)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(duì)孔壁較小的 沖裁件，其孔可以分步?jīng)_出．以保證凹?？妆诘膹?qiáng)度； (3)零件孔距公差要求較嚴(yán)時(shí)，應(yīng)盡量在同一工步?jīng)_出或在相鄰工步?jīng)_出； (4)當(dāng)凹模壁厚太小時(shí)，應(yīng)增設(shè)空步