【文章內(nèi)容簡介】 等的不同。目前在生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法是多種多樣的。概括起來可以分為分離工序與成型工序。 分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。目的是在沖壓過程中，使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離。成型工序可分為彎曲、拉伸、翻孔、翻邊、脹形、縮口、旋壓等。目的是使沖壓毛坯在不破裂的條件下，產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一 工序。 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 8 沖壓成型的特點 由于沖壓成形中的毛坯是厚度遠小于板平面尺寸的板料以及由此決定的外力作用方式與大小等原因，致使沖壓成形具有如下幾個非常突出的特點。 （ 1）由于垂直于板面方向的單位壓力的數(shù)值遠小于板面方向上的內(nèi)應力，所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似的當作平面應力狀態(tài)來處理，是變形力學的分析和工藝參數(shù)的計算等工作，都得到很大的簡化。 （ 2）在各種沖壓成形方法中，以拉應力作用為主的伸長類沖壓成型過程多于以壓應力為主的壓縮類成形過程。 （ 3）在沖壓成形時，板料毛坯離得內(nèi)應力數(shù)值接近或等于材料 的屈服應力，有時甚至小于板料的屈服應力。而在模鍛和擠壓時，有時毛坯的內(nèi)應力可能超過其屈服應力許多倍。 （ 4）在沖壓成形中，大多數(shù)情況下，板料毛坯都有某種程度的自由度，常常是只有一個表面與模具接觸，而另側(cè)表面是非接觸的自由表面，甚至有時存在板料兩側(cè)表面都不與模具接觸的變形部分。 此次沖壓模具設計的目的和意義 ： （ 1）培養(yǎng)學生綜合運用新學知識與技能，提高解決實際問題的能力，從而鞏固、深化已學知識； （ 2）培養(yǎng)學生調(diào)查研究、熟悉技術政策、運用國家標準、手冊等工具書進行設計、計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術文件等 獨立工作的能力； （ 3）讓學生建立正確的設計和科學研究思維，樹立實事求是、嚴肅認真的科學工作態(tài)度。 （ 4）能綜合運用在學校所學的理論和生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模具的設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高自身獨立學習和工作的能力； （ 5）為今后走入社會，進入工作崗位進一步深造打下良好的基礎。 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 9 2 零件沖壓工藝分析 材料工藝性分析 設計 要求 如 零件 圖 （圖 21） 所示。 材料為 10鋼，厚度為 2mm。 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 10 圖 21零件 圖 力學性能 硬度 HBS≤ δ b/MPa δ s/MPa δ 5/（ %） τ /MPa Ψ /（ %） 未經(jīng)處理 355 205 31 300 55 137 零件結構 零件為 非旋轉(zhuǎn)體對稱圖形 ，需 進行拉深、沖裁、脹形 、翻邊 工藝。 尺寸精度分析 由于 圖 11 未 標 注公差 ， 屬自由尺寸 ， 可按 IT14級 確定工件尺寸的公差 。 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 11 分析制造零件 所需方案 方案一：全部使用單一模具 ； 方案二：先使用拉深、落料復合模做出零件基本形狀，再用 脹形 、 落料復合模 進一步 加工，最后用 沖孔及翻邊模具完成零件 。 方案三：先用沖孔、落料復合模進行加工，再使用 拉深、脹形及翻 邊模具完成 。 方案的比較 分析比較上述三種工藝方案，可以看到： 方案一，從生產(chǎn)效率、模具結構和壽命方面考慮，這種方案有利于降低沖裁力合提高模具壽命，同時模具結構比較簡單，操作比較方便。但工序復合程度低，生產(chǎn)率低，需要多道工序，多幅模具的累計誤差大。 方案二， 相比方案一節(jié)省了工序，沖孔工序安排在拉深成形后進行 ，可以保證零件的各孔距尺寸，缺點是復合 模具 結構復雜。 方案三， 相比方案一節(jié)省了工序，但模具結構比方案一復雜，而且拉深安排在沖孔以后進行，孔距不易保證，影響零件精度； 方案的確定 通過以上的方案分析，可以看出，選用方案二 是比較合理的。 考慮到零件的厚度及 相關 要求 ， 本設計應選用 四種模具，第一種為落料、拉深復合模，第二種為落料、脹形復合模，第三種為沖孔模具，第四套為翻遍模具。布置及固定方式應合理。 根據(jù)制件的特點 ， 保證加工尺寸精度，落料、拉深復合模 要求先拉深 ， 后 進行沖裁 落料 ；落料、脹形復合膜應先脹形，后沖裁落料。 為了保證生產(chǎn)的制件精度達到一 定的要求 ， 在設計條料的排樣圖時應該有準確的定位 ， 還應考慮沖裁凸模布置會不會發(fā)生干涉的問題 ，以及 應不應該設置空工位。 另外還應計算完成零件所需拉深次數(shù) 。 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 12 工序的確定 （ 1） 工序一：拉深 、落料。 模具：拉深、落料復合模具 ； 將毛坯拉深出 拉深體 ，保留法蘭邊 ； 將拉深體外部法蘭邊沖裁出下圖形狀。 如圖 271 圖 271工序一圖 （ 2） 工序二 ：脹形 、落料 模具：脹形、落料復合模具 在拉深面實施 脹形加工，下方大圓同拉深方向脹形，上方兩個小 圓向拉深方向的反方向脹形。 將拉深體外 邊沖裁出零件 圖所畫出 外形 。 如圖 272 圖 272 工序二圖 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 13 （ 5） 工序三 ：沖孔 模具：沖孔、落料復合模具 沖裁出零件所要求的孔：位于拉深面上的三個孔、處于中間脹形圓上的孔和外邊上的六個孔； 如圖 273 圖 273 工序三圖 （ 6） 工序四 ：翻邊 模具：翻邊模具 對需要翻邊的三個孔實行翻孔加工； 如圖 274 圖 274 工序四圖 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 14 3 工藝計算 排樣的設計與計算 由于該制件毛坯的的形狀，采用無 廢 料的排 樣 方法是不可能做到的， 但能采用有 廢 料和少 廢 料的方法 。 毛坯形狀的確定 零件為非旋轉(zhuǎn)體對稱零件，要經(jīng)過多次加工，逐漸成型，因此毛坯形狀應盡可能規(guī)則 ，以免使得模具形狀過于怪異。 毛坯尺寸確定 零件為非旋轉(zhuǎn)體，毛坯各個部位的尺寸應分開處理。 可將拉深面看作 一個大圓與兩個小圓組成，小圓與 大圓的 連接 線 按翻邊處理，兩個小圓的連接 線 按彎曲處理。 將三個圓看作 圓筒形拉深件， 并設置寬為 52的法蘭 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 15 根據(jù)帶法蘭的圓筒拉深件計算公式，可算得： 小圓 D毛坯 = = =； 大圓 D毛坯 = = =； d—— 拉深面直徑（ mm）； D—— 拉深外邊直徑（ mm）； h—— 拉深高度（ mm） 因此 ， 毛坯圖為 下 圖所示 ： 如圖 312 圖 312 毛坯圖 確定搭邊 根據(jù)毛坯外形，由《模 具設計與制造簡明手冊》表 1414，查得： 使用直排有廢料排樣 根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》表 1415，查得搭邊值： 當 t=2mm時， a=2mm， b=2mm 確定條料寬度 B= D—— 沖裁件直徑（ mm）； 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 16 b—— 搭邊值（ mm）； —— 材料剪裁時公差 ， 由《模具設計與制造簡明手冊》表 1417，查得 ： =； 則 B=300+2 2+2 = mm 確定條料的進距 A=B制 +a=300+2=302mm 材料的利用率 材料利用率是沖 壓 工 藝 中一個非常重要的 經(jīng)濟 技 術 指 標 ，其 計 算可用一個 進距內(nèi)沖 裁件的 實際 面 積 與毛坯面 積 的百分比表示 ： 式中 n── 一個 進 距內(nèi)沖裁件數(shù)量 ； A── 沖件實際面積 ， 單 位 mm； B── 條料 寬 度 ， 單 位 mm。 所以材料的利用率 為 ： 75% 排樣圖 如圖 317所示 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 17 圖 317 排樣圖 該零件采取縱向送料方式。 落料的相關計算 落料所需沖裁力、卸料力、頂件力、推件力的確定 （ 1）沖裁力 選擇平刃口沖裁 P=Ltτ L—— 刃口周長 （ mm） 。τ —— 材料抗剪強度（ MPa）； 在生產(chǎn)使用中，考慮到刃口變鈍、間隙不均和材料性能波動等因素，通常按以下式計算沖裁力。 P= a= 2 300= 沖壓件成型復合模具設計及三維造型 18 （ 2）卸料力 Px=KxP Kx—— 卸料力系數(shù)； 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表 12查得， Kx=； Px= = （ 3）頂件力 Pd=KdP Kd—— 頂件力系數(shù)； 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表 12查得， Pd=； Pd= = （ 4）推件力 Pt=nKtP Kt—— 推件力系數(shù)； n—— 同時梗塞在凸模內(nèi)的工件數(shù)； n=h/t， h為凸模直臂刃口高度（ mm）， t為材料厚度（ mm）； h取 5mm，則 n=； 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表 12查得， Pd=； Pt= = 沖裁模刃口尺寸計算 由《沖模設計與制造實用計算手冊》表 21查得， 凸模尺寸 Dp= 凹模尺寸 Dd= D—— 工件尺寸（ mm）； x