【文章內(nèi)容簡介】 有以下缺點： ①模具磨損快，壽命低。因為毛坯的整個面積幾乎都參與激烈的拉深變形，并且 13 需要很大的壓邊力和拉深力，這就要求必須要選用相對較大噸位的壓力機才能完成對零件的沖壓，這造成了不必要的浪費。并且大 噸位的壓力機占用的空間也比較大，造成了廠房、維護人員的浪費。 ②由于在多次拉深的工件時必須要有壓邊裝置，即存在壓邊力，該力會使得工件與模具間的接觸面積大為增加，同時也增大了工件與模具間的摩擦力，使得工件表面擦傷嚴重且擦傷面積很大。 ③由于拉深時可能由于壓邊力的分布不均勻和拉深部分形狀的不同使得工件的形狀和尺寸不精確，拉深部分易出現(xiàn)皺紋等拉深缺陷，彎角外材料邊薄嚴重，容易出現(xiàn)破裂的拉深缺陷，這是由于凸凹模圓角處的阻力大造成，和大壓邊力有直接關(guān)系。 第 2 種方法先用一副模具落料，然后在另一副模具上拉深，再在其他模 具上進行再次拉深、沖孔、翻孔、切邊。顯然拉深變形比第 1 種方法要緩和，所需要的拉深力也要小的多，模具也相對來說比較簡單。因為在拉深的時候，由于沒有要求要把沖孔翻孔部分也同時加工出來，所以，它可以不要或少要壓邊力，這使得工件與模具間的摩擦力和接觸面積都大為降低，從而減少了模具與工件之間的摩擦而增強了工件的表面質(zhì)量，使劃傷的缺陷減少，模具的工作條件大為改善。但是增加了模具、壓力機和工作人員的數(shù)量，與方法 1 相比，同樣一個過程，方法 2 用了六副模具來完成，相對應需要的壓力機和工作人員也是方法 1 的六倍，從某種意義上來說， 它造成了人力資源和設備的浪費。 沖壓工藝方案的比較及模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 沖壓生產(chǎn)對模具結(jié)構(gòu)的基本要求是：在保證沖出合格零件的前提下，應具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、安全，使用壽命長，易于制造、維修，成本低廉等特點。模具的形式很多，按工序組合程序可分為單工序模、復合模、連續(xù)模。 對于該圓筒形零件，根據(jù)前面的分析，沖壓該零件可能有以下幾種方案： 方案 1：工序集中，落料與拉深復合；再進行沖孔；拉深、翻孔與切邊復合。采用三副模具 ,先進行落料－拉深，然后進行沖孔，最后拉深－翻孔－切邊。 方案 2：工序集中，落料，拉 深與沖孔復合；然后拉深，翻孔與切邊復合；采用兩副模具完成，先落料－拉深－沖孔，再拉深－翻邊－切邊。 方案 3：全部工序分開，用單個模分別加工，用六副模具完成，沖壓順序按落料－拉深－沖孔－翻邊－拉深－切邊。 比較上述幾種方案： 方案 1 的優(yōu)點是工序比較集中，只需要三副模具，尺寸和形狀精確，占用人員和 14 設備相對較少，但模具的壽命較短，工件表面的刮傷厲害，厚度有變薄，但該零件要求的表面質(zhì)量不高，盡管復合模的結(jié)構(gòu)相對復雜，但對于幾何形狀簡單對稱的零件，模具的制造并不困難。 方案 2 的優(yōu)點是工序最為集中，只需要兩副模具，尺寸 和形狀精確，占用人員和設備相對最少，但模具的壽命也是最短，工件表面的刮傷也最厲害。另外，在拉深中其凸模比較小很難做成凸凹模，并且難加工，精度較低。模具結(jié)構(gòu)復雜，安裝調(diào)試維修困難，制造周期長。 方案 3 的優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單，模具的壽命長，制造周期短，投產(chǎn)快，但尺寸和形狀精度低，工序分散，需要六套模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求，需用人員和壓力機多，勞動量大。 綜上所述，考慮到該零件精度不高，表面質(zhì)量要求不高，批量較大，故選用第 1種方案。 毛坯尺寸計算及排樣設計 、毛坯尺寸計算 圖 2 毛坯示意圖 Fig2 Blank schemes D= )(4 221122 hdhdd ?? = )( 2 ????? = 式中， 1d —— 小圓筒拉深部分中徑 (mm)； 2d —— 大圓筒拉深部分外徑 (mm)； h1 —— 小圓筒拉深部分中 高 (mm) ； 2h —— 大圓筒拉深部分中高 (mm)。 15 查《模具簡明設計手冊》表 ，可得邊修余量 1??h mm 排樣設計 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方式稱為排樣。合理的排樣可以有效的降低成本和保證制件質(zhì)量及模具壽命。 ⑴ 合理排樣的原則 在排樣時為達到合理性應考慮下列原則： ①合理的排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。 ②模具的結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長。 ③提高材料的利用率，在不影響零件的性能的前提下，可以適當?shù)母?變沖裁件的形狀。 ④保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。 ⑵ 排樣的種類及工藝特點 排樣一般分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。 ①有廢料排樣：是指在板料上沖裁件四周都有搭邊，沖裁后搭邊成為廢料。其材料利用率低，但制件的質(zhì)量和模具的使用壽命較高，多用于制件形狀復雜、尺寸精度要求較高的排樣。 ②少廢料排樣：是指沿制件的部分外輪廓切斷或沖裁，即制件與條料的側(cè)邊，或制件與制件之間有部分搭邊的排樣。這種排樣方法，材料的利用率較高，常用于某些尺寸要求不高的制件排樣。 ③無廢料排樣：是指在沖裁的過程中制件與 制件之間沿不同的線段分開。這種排樣方法，材料利用率最高，但對制件的形狀結(jié)構(gòu)要求嚴格。 采用少廢料和無廢料排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，減少沖裁力，但因其本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于是模具單邊受力，不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響制件的斷面質(zhì)量。 ⑶ 搭邊的工藝特點及影響因素 排樣時制件與制件之間、制件與條料邊緣之間留下的余料叫搭邊。搭邊雖然在沖裁過程中是廢料，但它在工藝上有很大的作用。沖裁時，搭邊可以補償定位誤差，保證沖裁精度；搭邊還可以使沖裁后的條料 具有一定的剛度，便于條料的送入。 搭邊的選用要合理。過大時，會使材料的利用率低，使卸料力增加；過小時，在沖裁中可能被拉斷，使工件毛刺增大，嚴重的還會被拉入凸凹模間隙中，損壞沖模刃口。 16 搭邊的大小與下列因素有關(guān)：材料的機械性能、工件的形狀與大小、材料的厚度、送進方式及擋料方式的影響、排樣的形式、卸料的方式。 合理的搭邊值應該是在保證制件質(zhì)量的前提下，盡可能的小。 ⑷ 排樣方案的確定及排樣圖繪制 對于該工件，在沖壓時，出于結(jié)構(gòu)上的考慮，采用固定卸料板，零件尺寸較小，板料較薄，綜合以上考慮，采用有搭邊排樣。 查《 模具簡明設計手冊》表 得搭邊寬度取 a = ， mma ? 排樣圖，如圖 3 所示， 圖 3 零件排樣示意圖 Fig3 Parts arrangement schemes ⑸ 材料利用率的計算 衡量排樣的經(jīng)濟性、合理性的指標是材料的利用率。材料的利用率是指零件的實際面積與材料面積的百分比。材料面積包括制件的實際面積和廢料面積。提高材料利用率的途徑是減少廢料面積。 廢料分為兩類：一類是由零件的形狀特點產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)廢料，一般不可改變；另一類是由零件之間和零件與條料側(cè)邊之間形成的廢料。 單個零件的材料利用率 100?? SA? % 10 7 ??? %＝ % 式中， A —— 一個沖裁件的面積 (mm)2； 17 S —— 一個沖裁件所用板料的面積 (mm)2。 冷沖壓工藝規(guī)程的制訂及工藝過程卡片的編制 工藝文件一般指沖壓工藝卡片，它主要用于闡述加工工藝路線和實施其工藝路線所需的工序數(shù)量、順序、相應的工藝裝備與設備 類型，以及其他輔助工序等。 沖壓工藝卡的主要內(nèi)容包括：工序序號、工序名稱、工序草圖、工藝裝備、設備、材料種類與規(guī)格、工時定額等。工序名稱應簡要說明該工序所做的工作。工序草圖為該工序的加工簡圖，其視圖應盡量少，以能說明問題為限，工序草圖中僅要求工序所完成的加工尺寸，其他尺寸不要求標注，工藝裝備要寫明模具的名稱及編號。 對于該圓蓋沖壓工件，主要有六個單工序來完成，即： 落料 —— 拉深 —— 沖孔 ——翻邊 —— 切邊 —— 拉深 。但由前文的分析可以知道，沖壓該工件采用了三套復合模，即采用了工序集中，把落料和拉深復合，沖孔， 拉深、 翻孔和切邊 復合。 在填寫工藝卡片時可以把它當作三工序來完成，即落料－拉深工序和沖孔－ 拉深— 切邊 工序和 翻邊 工序，這樣就大大的簡化了工藝卡片，看起來更加的清楚明了。 板料采用 1800 (mm)，橫裁得到?jīng)_壓板料。在沖壓設備里都選用了JH2140 開式壓力機 對于該零件的沖壓工藝規(guī)程卡見表 1所示： 表１ 圓蓋沖壓工藝規(guī)程卡 Table 1 Rounded lid stamping process planning card 工序號 工序 名稱 工序草圖 工裝名稱 及圖號 設備 檢驗 要求 備注 10 下料 900 116 剪床 20 落料 拉深 落料拉深 復合模 JH2140 按草圖 檢 驗 30 沖孔 沖孔模 JH2140 按草圖 檢 驗 18 40 拉深 翻孔 切邊 拉深 翻孔 切邊 復合模 JH2140 按草圖 檢 驗 50 去毛刺 滾筒 60 檢驗 檢 驗 4 沖模設計 不同的沖壓零件，不同的沖壓工序所使用的模具是不一樣的，但不論何種沖模，都可以看成是由上模和下模兩部分組成，上模被緊固在壓力機滑塊上，可隨滑塊做上下往復運動，是沖模的活動部分；下模固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。沖模除上下模之外，還包括定位裝置，頂件裝置，卸料裝置，導向裝置，連接固定部分等。根據(jù)不同的零件要求，要針對模具的具體情況而設計不同的結(jié)構(gòu)。 工藝計算 凸凹模工作部分尺寸計算 沖裁件是測量光亮帶尺寸為制件尺寸。沖裁時 ，如果不考慮材料回彈對工件尺寸的影響，則沖孔時孔徑大小與凸模接近，落料時工件外形尺寸與凹模型孔接近。因此，在進行模具刃口尺寸計算時，沖孔以凸模為基準模，落料以凹模為基準模。 凸凹模設計的原則如下： ①沖孔時的尺寸由凸模決定，間隙取在凹模上，落料時的尺寸由凹模決定，間隙取在凸模上。 ②考慮到?jīng)_裁中的磨損，設計沖孔模時，凸模的基本尺寸應取工件孔的尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸；設計落料模時，凹模的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小值。 ③確定沖裁刃口制造公差時，應根據(jù)沖裁件的精度要求。 ⑴ 落料模工作部分尺寸 ① 確 定凸凹模間隙及制造公差 落料模凸凹模間隙，可根據(jù)《沖壓模具簡明設計手冊》表 查得： 續(xù)表 19 ?Z mm ?Z mm 若凸凹模制造公差按 IT14 選取，則凸模制造公差 ?p? mm， 凹模制造公差 ?d? mm。 ② 對于落料模部分由于m i nm a x ZZdp ??? ??，故要采用凸凹模配合加工的方法。 ③ 確定凸凹模工作部分的尺寸 對于落料模部分： )()( ?? ?????? dxDD d ? ?? (mm) 0 i n )()2( ?? ???? CDD dp 0 ?? (mm) 式中，當制件精度為 IT14 時，則 x = ， ? = ， Cmin =。 ⑵拉深模工作部分尺寸 ① 確定 凸凹模間隙及制造公差 拉深凸凹模間隙，可根據(jù)《沖壓模具簡明設計手冊》表 查得： )( ???? ttZ mm 查表 得： 凸模制造公差 ?p? mm， 凹模制造公差 ?d? mm ② 對于拉深模部分，由于m i nm a x ZZpd ??? ??，故可以采用凸凹模分開加工的方法。 ③ 確定凸凹模工作部分的尺寸 對于拉深模部分： 0 4 ??? ??? ddd dPp ?(mm) )()2( ??? ?????? dZdd d ? (mm) ⑶ 沖孔工作部分尺寸 ① 確定凸凹模間隙及制造公差，根據(jù)《沖壓模具簡明設計手冊》得： 凸凹模的間隙： ?Z mm ?Z mm 20 若凸凹模的制造公差按 IT14 計算，則： 對于沖孔尺寸 Φ ：則凸模制造公差 ?p? mm， 凹模制造公差 ?p? mm。 ② 對于沖孔模，由 于m i nm a x ZZpd ??? ??，可采用凸凹模分開加工的方法。 ③ 確定凸凹模工作部分尺寸 沖孔直徑 Φ ： 0 )()( ?? ?????? pxdd p ? 0 ?? (mm) i n )()( ?? ?????? dZxdd d ? ?? (mm) 式中，當制件精度為 IT14 時，則 x =， ?? mm； ⑷ 拉深模工作部分尺 寸 ① 確定凸凹模間隙及制造公差 拉深凸凹模間隙，可根據(jù)《沖壓模具簡明設計手冊》表 查得：用壓邊裝置 )( ???? ttZ mm 查表 得： 凸模制造公差 ?p? mm， 凹模制造公差 ?d? mm ② 對于拉深模部分，由于m i nm a x Z