【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(lái)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(guò)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(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 8 沖壓成型的特點(diǎn) 由于沖壓成形中的毛坯是厚度遠(yuǎn)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(gè)非常突出的特點(diǎn)。 （ 1）由于垂直于板面方向的單位壓力的數(shù)值遠(yuǎn)小于板面方向上的內(nèi)應(yīng)力，所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似的當(dāng)作平面應(yīng)力狀態(tài)來(lái)處理，是變形力學(xué)的分析和工藝參數(shù)的計(jì)算等工作，都得到很大的簡(jiǎn)化。 （ 2）在各種沖壓成形方法中，以拉應(yīng)力作用為主的伸長(zhǎng)類沖壓成型過(guò)程多于以壓應(yīng)力為主的壓縮類成形過(guò)程。 （ 3）在沖壓成形時(shí)，板料毛坯離得內(nèi)應(yīng)力數(shù)值接近或等于材料 的屈服應(yīng)力，有時(shí)甚至小于板料的屈服應(yīng)力。而在模鍛和擠壓時(shí)，有時(shí)毛坯的內(nèi)應(yīng)力可能超過(guò)其屈服應(yīng)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(gè)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(shí)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(shè)計(jì)的目的和意義 ： （ 1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用新學(xué)知識(shí)與技能，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而鞏固、深化已學(xué)知識(shí)； （ 2）培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、熟悉技術(shù)政策、運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件等 獨(dú)立工作的能力； （ 3）讓學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)和科學(xué)研究思維，樹立實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)工作態(tài)度。 （ 4）能綜合運(yùn)用在學(xué)校所學(xué)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模具的設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高自身獨(dú)立學(xué)習(xí)和工作的能力； （ 5）為今后走入社會(huì)，進(jìn)入工作崗位進(jìn)一步深造打下良好的基礎(chǔ)。 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 9 2 零件沖壓工藝分析 材料工藝性分析 設(shè)計(jì) 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(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 10 圖 21零件 圖 力學(xué)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(jié)構(gòu) 零件為 非旋轉(zhuǎn)體對(duì)稱圖形 ，需 進(jìn)行拉深、沖裁、脹形 、翻邊 工藝。 尺寸精度分析 由于 圖 11 未 標(biāo) 注公差 ， 屬自由尺寸 ， 可按 IT14級(jí) 確定工件尺寸的公差 。 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)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(fù)合模做出零件基本形狀，再用 脹形 、 落料復(fù)合模 進(jìn)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(fù)合模進(jìn)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(jié)構(gòu)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(shí)模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作比較方便。但工序復(fù)合程度低，生產(chǎn)率低，需要多道工序，多幅模具的累計(jì)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(jìn)行 ，可以保證零件的各孔距尺寸，缺點(diǎn)是復(fù)合 模具 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 方案三， 相比方案一節(jié)省了工序，但模具結(jié)構(gòu)比方案一復(fù)雜，而且拉深安排在沖孔以后進(jìn)行，孔距不易保證，影響零件精度； 方案的確定 通過(guò)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(guān) 要求 ， 本設(shè)計(jì)應(yīng)選用 四種模具，第一種為落料、拉深復(fù)合模，第二種為落料、脹形復(fù)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(yīng)合理。 根據(jù)制件的特點(diǎn) ， 保證加工尺寸精度，落料、拉深復(fù)合模 要求先拉深 ， 后 進(jìn)行沖裁 落料 ；落料、脹形復(fù)合膜應(yīng)先脹形，后沖裁落料。 為了保證生產(chǎn)的制件精度達(dá)到一 定的要求 ， 在設(shè)計(jì)條料的排樣圖時(shí)應(yīng)該有準(zhǔn)確的定位 ， 還應(yīng)考慮沖裁凸模布置會(huì)不會(huì)發(fā)生干涉的問(wèn)題 ，以及 應(yīng)不應(yīng)該設(shè)置空工位。 另外還應(yīng)計(jì)算完成零件所需拉深次數(shù) 。 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)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(fù)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(fù)合模具 在拉深面實(shí)施 脹形加工，下方大圓同拉深方向脹形，上方兩個(gè)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(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 13 （ 5） 工序三 ：沖孔 模具：沖孔、落料復(fù)合模具 沖裁出零件所要求的孔：位于拉深面上的三個(gè)孔、處于中間脹形圓上的孔和外邊上的六個(gè)孔； 如圖 273 圖 273 工序三圖 （ 6） 工序四 ：翻邊 模具：翻邊模具 對(duì)需要翻邊的三個(gè)孔實(shí)行翻孔加工； 如圖 274 圖 274 工序四圖 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 14 3 工藝計(jì)算 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算 由于該制件毛坯的的形狀，采用無(wú) 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(duì)稱零件，要經(jīng)過(guò)多次加工，逐漸成型，因此毛坯形狀應(yīng)盡可能規(guī)則 ，以免使得模具形狀過(guò)于怪異。 毛坯尺寸確定 零件為非旋轉(zhuǎn)體，毛坯各個(gè)部位的尺寸應(yīng)分開處理。 可將拉深面看作 一個(gè)大圓與兩個(gè)小圓組成，小圓與 大圓的 連接 線 按翻邊處理，兩個(gè)小圓的連接 線 按彎曲處理。 將三個(gè)圓看作 圓筒形拉深件， 并設(shè)置寬為 52的法蘭 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 15 根據(jù)帶法蘭的圓筒拉深件計(jì)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(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1414，查得： 使用直排有廢料排樣 根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1415，查得搭邊值： 當(dāng) t=2mm時(shí)， a=2mm， b=2mm 確定條料寬度 B= D—— 沖裁件直徑（ mm）； 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 16 b—— 搭邊值（ mm）； —— 材料剪裁時(shí)公差 ， 由《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1417，查得 ： =； 則 B=300+2 2+2 = mm 確定條料的進(jìn)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(gè)非常重要的 經(jīng)濟(jì) 技 術(shù) 指 標(biāo) ，其 計(jì) 算可用一個(gè) 進(jìn)距內(nèi)沖 裁件的 實(shí)際 面 積 與毛坯面 積 的百分比表示 ： 式中 n── 一個(gè) 進(jìn) 距內(nèi)沖裁件數(shù)量 ； A── 沖件實(shí)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(fù)合模具設(shè)計(jì)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(guān)計(jì)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(zhǎng) （ mm） 。τ —— 材料抗剪強(qiáng)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(dòng)等因素，通常按以下式計(jì)算沖裁力。 P= a= 2 300= 沖壓件成型復(fù)合模具設(shè)計(jì)及三維造型 18 （ 2）卸料力 Px=KxP Kx—— 卸料力系數(shù)； 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表 12查得， Kx=； Px= = （ 3）頂件力 Pd=KdP Kd—— 頂件力系數(shù)； 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表 12查得， Pd=； Pd= = （ 4）推件力 Pt=nKtP Kt—— 推件力系數(shù)； n—— 同時(shí)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(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表 12查得， Pd=； Pt= = 沖裁模刃口尺寸計(jì)算 由《沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè)》表 21查得， 凸模尺寸 Dp= 凹模尺寸 Dd= D—— 工件尺寸（ mm）； x