【文章內(nèi)容簡介】 長率 δs (％ )： 32 綜上所述，該零件的形狀、尺寸、精度、材料均符合沖裁工藝性要求，故可以采用沖壓方法加工。 9 3 工藝設(shè)計(jì)和計(jì)算 成形工序性質(zhì)與數(shù)量的確定 （ 1） 成形工序性質(zhì)的確定： 該零件的主要成形方法是 沖裁和彎曲。成形方法可以分為二種：一種，先落料，沖孔，再彎曲，另一種是先落料，彎曲，再沖孔，這兩種方法中第一種生產(chǎn)簡單，效率高，因?yàn)閺澢笤贈_孔，定位不是很方便，而且生產(chǎn)效率低。所以，比較起來，采用第一種方法較為合理。 （ 2） 根據(jù)查相關(guān)表格：孔離彎曲部位較遠(yuǎn)，沖孔之后再彎曲，不會影響孔的精度和位置度 。 沖壓工藝方案的分析與確定 根據(jù)以上基本工序，可擬定出以下三種沖壓工藝方案： 方案一：落料、沖孔、彎曲單工序模 方案二：落料沖孔復(fù)合模、沖孔単工序完成 方案三：采用多工位級進(jìn)模 分析比 較上述三種工藝方案，可以看出：方案一模具簡單，數(shù)量多，沖壓效率低。方案二相對于方案一模具較復(fù)雜，數(shù)量減少，沖壓效率提高。方案三相對于前兩種方案模具最復(fù)雜，制造周期長，數(shù)量最少，沖壓效率最高，但是由于彎曲工序的尺寸較大，設(shè)計(jì)模具和加工模具都比較困難。 表 31 沖壓工藝方案比較表 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 模具結(jié)構(gòu) 簡單 一般 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 模具數(shù)量 3 套 2 套 1 套 生產(chǎn)效率 較低 較高 高 通過上述方案性能的比較， 考慮到產(chǎn)品是大批量生產(chǎn)，采用方案二是最合理的。 沖壓工藝參數(shù)的計(jì)算 工序尺寸的計(jì)算 10 彎曲部分的尺寸計(jì)算分析如圖 31，彎曲部分的倒角分別為 3mm 和 8mm。 圖 31 展開示意圖 展開料長度： 由表可知中性層的位以系數(shù)為 。 如圖 31 中，中間的雙點(diǎn)劃線為中性層，中性層的長度即為工件的展開長度。 利用 cad 中測量工件，測得中性層的長度并取整為 51， 毛坯圖如 32 所示： 圖 32 毛坯展開圖 排樣設(shè)計(jì) 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少廢料具有重要的意義，在模具設(shè)計(jì)中，排樣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、制件 質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等，所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。 11 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種，一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計(jì)廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝 廢料。 提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)母淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。 排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補(bǔ)償定 位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能 “啃刃 ”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會被拉斷，有時(shí)還會拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： ① 材料的力學(xué)性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 ② 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時(shí)，搭邊要取得大值。 ③ 材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。 ④ 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些。 常用的排樣方法有三種： ① 有廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點(diǎn)是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高。 ② 少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。 ③ 無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接 獲得工件。 少廢料、無廢料排樣的缺點(diǎn)是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。并且工件須具有一定的形狀才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式?？偵纤雠艠尤鐖D 33 所示。 12 表 31 工件的搭邊值 因?yàn)樵撝萍虾?t 為 ，采用彈性卸料版，所以，查表 可知， a1 =， a=。 條料的送料步距按下式： 1adh ?? (31) 式中： h ——送料步距（ mm ） 。 1a ——最小搭邊值（ mm ） 。 則步距： h =12+= 條料寬度按下式： ? ?02 ???? ??? CaDb ﹙ 32﹚ 其中 D 為沖裁件寬度方向的最大尺寸； C 為導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙查表取 ? 。 材料厚度 t 圓形或圓角 r＞ 2t 矩形件邊長 L＜ 50 mm 工件間 a1 側(cè)面 a 工件間 a1 側(cè)面 a ? ? 0 0 0 . 50 . 55 1 2 2 0 . 5 5 5 . 5b m m? ? ??? ? ? ? ? 13 表 32 導(dǎo)料板與最寬條料之間的 ? ?02 ???? ??? CaDb 間隙表 條料 厚度 t 無側(cè)壓裝置 條料寬度 B 100 以下 100～ 200 ～ ～ 1 2～ 3 3～ 4 1 4～ 5 1 ` 圖 33 排樣圖 工件面積： F=621mm2。 一個步距內(nèi)的材料利用率 η為： η=nF/Bs100%=612/（ ） ≈％ 14 各工序沖壓力 的計(jì)算與沖壓設(shè)備的選擇 落料力 材料的抗剪強(qiáng)度 ? =360Mpa =tF KL?落 ﹙ 33﹚ 1 .3 1 2 6 0 .3 5 3 6 02 0 .6 4 KN? ? ? ?? 其中 F——沖裁力 L——沖裁周邊長度， cad 測量 126mm。 t——材料厚度 ?——材料抗剪強(qiáng)度 K——系數(shù) 沖孔力 =tF KL?孔 ﹙ 34﹚ 1 .3 3 7 .7 0 .3 5 3 6 06 .2 KN? ? ? ?? 沖裁時(shí)的推件力和卸料力及壓力機(jī)的選擇 表 33 卸料力、推件力 及頂件力系數(shù) 沖裁材料 K卸 K推 K頂 純銅、黃銅 ～ ～ 鋁、鋁合金 ～ ～ 鋼 材料厚度mm ～ ～ ～ ～ 0055 ～ ～ 15 ～ ～ ～ 查表 ?推 ， ?卸 ， 4h mm? ，則 n 取 12 個 故 F n K F?? 孔推 推 （ 35） 0 .0 6 5 1 2 6 .2 4 .8 4 KN? ? ? ? ??卸 = 則最大沖壓力： 2 0 .6 6 .2 1 .1 3 4 .4 83 2 .4 1F F F F FKN? ? ?? ? ??總 落 沖 卸 推＋＝ ﹙ 36﹚ 查表選取國產(chǎn) 100KN 開式壓力機(jī) J2310 其最大閉合高度為 180mm 連桿調(diào)節(jié)高度為 35mm 模柄孔尺寸為直徑 30mm ，深度為 55mm 工作臺尺寸左右為 240mm 、前后 370mm ，墊板厚度 35mm 彎曲單工序模 彎曲力 彎曲力的計(jì)算 彎曲變形分三步，第一步是 U 形彎曲，第二步是成圓彎曲 ，第三步是兩突耳的彎曲。前兩步的彎曲的彎曲力均可用下面公式計(jì)算： 彎曲件彎曲力： 2 ??自 ＝ 式中： 自F —— 自由彎曲力（ N ） b ——彎曲件寬度（ mm ） t ——彎曲件材料厚度（ mm ） 16 R ——彎曲內(nèi)半徑（ mm ） b? ——材料抗拉強(qiáng)度（ Mpa ） K ——安全系數(shù)，一般取 ?K 代入公式得： 2 2b1 kb t 12 5 45 0 20 t 5 ? ? ? ? ?????＝ 突耳彎曲的彎曲力，同樣可以用上式進(jìn)行計(jì)算，式中彎曲寬度 b=12mm，彎曲半徑 R=3mm，則一個突耳的彎曲力為： 2 2b2 kb t 12 5 45 0 15 t 3 ? ? ? ? ?????＝ 雖然三步彎曲力是先后發(fā)生的，但由于沖壓過程中主要是能量消耗，所以計(jì)算總壓力時(shí)，仍然按三步彎曲力之和計(jì)算，則總的彎曲力為： ? ?122 2 (2 0 6 . 2 1 5 8 . 4 ) 7 2 9 . 2F F F N? ? ? ? ? 自由彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)為： FF? 總壓 機(jī) = 可以看出需要的彎曲力較小，選擇壓力機(jī)時(shí)要根據(jù)模具的閉合高度就行選擇。先初步選擇為壓力機(jī) J2310. 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算 因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類： （ 1）按凸模與凹模圖樣分別加工法 ：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作 ,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。 （ 2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡單，不必校核 m inm a x ZZTA ??? ?? 的條件，并且還可以 放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。 17 表 34 初始雙面間隙 maxZ 、 minZ 材料厚度t /mm 0 35 09M Q235 Q345 50 65Mn maxZ minZ maxZ minZ maxZ minZ maxZ minZ 小于 極小間隙 由表 確定初始雙面間隙 maxZ 、 minZ 的值：該工件由于料很薄，選用極小間隙。 對外輪廓的落料和沖孔，采用配合加工方法 刃口計(jì)算采用凸模與凹模配作法。 （ 1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸 第一類尺寸 A Aj=(Amaxx△ ) △410? （ 2） 凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸 第一類尺寸 B 18 Bj=(Bmin+x△ )041△? （ 3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸 第一類尺寸 C Cj=(Cmin+ △21 ) △81? 其中， x 為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度 IT10 級以上 x=1 工件精度 IT1IT13 x= 工件精度 IT14 x= 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽纾拾?IT14 級精度， x=。 在所有的尺寸中， 屬于 A 類尺寸的有： ? ， ? 屬于 B 類尺寸的有： ?? 屬于 C 類 尺寸的有： 39 ? 注： ① 凸模或凹模磨損后將會增大的尺寸 ——第一類尺寸 A。 ② 凸?；虬寄Ｄp后將會減小的尺寸 ——第二類尺寸 B。 ③ 凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸 ——第三類尺寸 C。 其中， x 為磨損系數(shù)，公差等級按 IT14，選擇 x 為 。 具體計(jì)算如表 。 表 35 工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計(jì)算后尺寸 備注 落料 ? ????? )4