【文章內(nèi)容簡介】 件材料的塑性好，極限翻邊因數(shù)較小，則變形性能好，滿足翻邊工藝的要求。⑶ 該工件翻邊前孔邊緣表面質(zhì)量好，無撕裂，無毛刺，有利于翻邊成形，極限翻邊因數(shù)較小，滿足翻邊工藝的要求。⑷ 由于該工件采用向內(nèi)加強(qiáng)筋，更有利于翻邊，可使翻邊圓角半徑小一點(diǎn)，滿足翻邊的工藝要求。⑸ 翻邊的高度h=㎜≥,滿足翻邊的工藝要求。由⑴、⑵、⑶、⑷、⑸知，該工件滿足翻邊工序的要求，具有良好的翻邊工藝性，這對工件的翻邊成形非常重要。 工藝方案的擬定及模具結(jié)構(gòu)形式的確定1. 工藝方案的擬定⑴ 由上一節(jié)根據(jù)工件的形狀、尺寸精度、表面質(zhì)量要求所進(jìn)行的工藝分析知，確定該工件需要落料、沖孔、拉深、翻邊四個基本工序。⑵ 由于該工件為淺拉深和翻邊高度較低，可以采用一次拉深成形和一次翻邊成形，因此可確定該工件的所需工序數(shù)目為四個。根據(jù)⑴、⑵的分析，考慮到該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)，在根據(jù)表2—2中所示，初步擬定以下幾個工藝方案：方案一：單工序模方案二：沖孔、翻邊、拉深、落料級進(jìn)模；方案三：落料、沖孔復(fù)合模和翻邊拉深復(fù)合模的兩級模沖壓；方案四：先落料、沖孔，在拉深的同時進(jìn)行翻邊復(fù)合模。對上面四個方案進(jìn)行的分析如下：方案一：該方案有四個單工序模組成，生產(chǎn)時不僅效率低，而且造成人員和設(shè)備的浪費(fèi)，會大量整加成本，并且工件的精度非常低，因此不可取。方案二：該方案采用的是級進(jìn)模，由于級進(jìn)模的落料工序一般在最后，對于同時具有拉深和翻邊的工序，會造成模具設(shè)計的復(fù)雜性，精度不高，效率低下，而且難于實(shí)現(xiàn)，因此不可取。方案三：該方案采用的是兩級復(fù)合模沖壓，效率和精度比方案一和二顯著提高，降低了成本，一般工廠可采用此方案。方案四：該方案為在一次沖壓過程中，可同時完成落料、沖孔、拉深、翻邊四個工序的加工，效率和精度比方案三更高，成本也最低，易于大量生產(chǎn)。通過上面對四個方案的分析和下表25所示的比較，方案四的效率和精度最高，成本最低，因此選擇方案四作為該工件加工的工藝方案。表25 單工序模、級進(jìn)模和復(fù)合模的比較比較項(xiàng)目單工序模級進(jìn)模復(fù)合模工件尺寸精度較低一般IT11級以下較高，IT9級以下工件形位公差工件不平整，同軸度、對稱度及位置誤差大不太平整，有時要較平，同軸度、對稱度及位移度誤差大工件平整，同軸度、對稱度及位置誤差小沖壓生產(chǎn)率低高較高實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化、自動化的可能性較易容易難對材料的要求對條料寬度要求不嚴(yán)，可用邊角料對條料或帶料寬度要求不嚴(yán)對條料寬度要求不嚴(yán)，可用邊角料生產(chǎn)安全性安全性較差比較安全安全性較差模具制造的難易程度較易，結(jié)構(gòu)簡單，制造周期簡單形狀簡單件，比用復(fù)合模制造難度低形狀復(fù)合件，比用級進(jìn)模制造難度低應(yīng) 用通用性好通用性差通用性較差2. 模具結(jié)構(gòu)形式的確定由上面對工件的工藝方案的確定，該工件采用的是先落料、沖孔，在拉深的同時進(jìn)行翻邊的復(fù)合模。因工件材料較薄，為保證工件平整，采用彈壓卸料裝置。它可對沖孔小凸模起導(dǎo)向作用和保護(hù)作用。為方便操作和取件，選用雙柱可傾壓力機(jī)，縱向送料。因工件薄而窄，故采用側(cè)刃定位，生產(chǎn)率高，材料效耗也不大。下圖23為典型的落料、沖孔、拉深、翻邊復(fù)合模，這是本工件采用的復(fù)合模，其它類型的復(fù)合模請參照表12所示。圖23 落料、沖孔、拉深、翻邊復(fù)合模 工藝參數(shù)的計算 毛坯尺寸的計算由于該工件的加工需要落料、沖孔、拉深、翻邊四個工序，而落料和沖孔屬于沖裁方面，它們的毛坯計算按沖裁件的面積計算；翻邊工序的毛坯的計算一般按拉深毛坯的計算方法計算；拉深工件毛坯尺寸的計算，在不變薄拉深中，一般都是按“毛坯的面積等于工件的的面積”的等面積法原則來確定各類拉深工件的毛坯尺寸。旋轉(zhuǎn)類工件的毛坯尺寸計算 ， 這類工件的毛坯都是圓形的，求毛坯尺寸及是求毛坯的真徑。 按等面積的原則可以用解析法和重心法來求解。 ⑴ 解析法 一般比較規(guī)則形狀的拉深工件的毛坯尺寸可用此方法。具體方法是：將工件分解為若干個簡單幾何體，分別求出各幾何體的表面積，對其求和，根據(jù)等面積法，求和后的表面積應(yīng)等于工件的表面祝，又因?yàn)槊魇菆A形的，即可得毛壞的直徑?？蓞⒄铡稕_模設(shè)計應(yīng)用實(shí)例》中表46列出了簡單幾何體面積的計算公式。⑵ 重心法 如果拉深工件是不規(guī)則的幾何體，其部分面積用表查不到或過于麻煩，重心法則較適用。重心法的原理是：任何形狀的母線，繞同一平面內(nèi)的軸線旋轉(zhuǎn)所形成的旋轉(zhuǎn)體，其表面積等于母線長度與母線的重心繞軸線旋轉(zhuǎn)周長的乘積。其公式如下（21）。 A=2πRL （21）據(jù)等面積原理和重心法原理．毛坯面積的計算見式（2—2）。（22）因此該工件的毛坯尺寸按拉深工件的毛坯尺寸的計算方法計算。根據(jù)等面積原則，用解析法求解該零件的毛坯直徑。首先將該零件分成圓柱、圓環(huán)、圓柱三個簡單的幾何體，由表26查得它們的面積公式分別為：A1=πd1h1=32=㎜A2=π(d2d1)/4=(49001024)/4=㎜A3=πd2h2=737=㎜D= = =㎜從表26查得拉深的修邊余量△h=1㎜。則毛坯的直徑D=+21=㎜，取D=㎜ 判斷拉深次數(shù)和是否需要壓邊圈工件總的拉深因數(shù)m 總=d/D=73/=。毛坯的相對厚度t/D=。用式（23）判斷拉深時是否需要壓邊。 t/D≥（1m ） （23）（1m）=（）=，而t/D=＞(1m)=,故不需要壓邊圈。由相對厚度可以從表27查得首次拉深的極限拉深因數(shù)m1 =。因m 總＞m1，故工件只需要一次拉深。表26工件高度h工件相對高度h/d附圖～～～～410220250241003561504582005810250691130071012表27 無凸緣圓筒件不用壓邊圈拉深時的拉深因數(shù)相對厚度 t/D100% 各 次 拉 深 因 數(shù) m1 m2 m3 m4 m5 m6 — — — — — — — — — — — — —— — 3以上 判斷翻邊次數(shù)工件的翻邊因數(shù)為：m=d0/D=由d0/t=，小于m,所以該零件能一次翻邊成形，預(yù)沖孔直徑d0=㎜。表28 低碳鋼的極限翻邊因數(shù)翻邊凸模形 狀孔的加工方 法 材料的相對厚度d0/t10050352015108531球形凸模鉆后去毛刺沖孔模沖孔—圓 柱 形凸 模鉆后去毛刺沖孔模沖孔— 排樣排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏担憬档统杀竞捅ＷC工件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。 排樣的方式 排樣的方式有多種多樣。有直排、斜排、直對排和混合排的廢料排樣，模具沿工件全部外形進(jìn)行沖裁，工件周邊都留有搭邊。這種排樣能保證沖裁件的質(zhì)量，沖模壽命也長，但材料利用率低。有少廢料和無廢料排樣，這兩種排樣方式對節(jié)省材料具有重要意義，并有利下一次沖裁多個工件，故可以提高生產(chǎn)率。同時因沖裁周邊減少，又可簡化沖模結(jié)構(gòu)和降低沖裁力。但采功少廢料和無廢料排樣時，由于條料寬度的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，使工件的質(zhì)量和精度較低。考慮到操作方便及使模具結(jié)構(gòu)簡單，故該零件采用直排的有廢料排樣。這種排樣能保證沖裁件的質(zhì)量，沖模壽命也長，但材料利用率低。如下圖24所示。 搭邊 排樣時工件之間，以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖壓合格的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度，便于送料。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠近凹模。增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的?？蓞⒄铡稕_模設(shè)計應(yīng)用實(shí)例》中表216列出了沖裁時常用的最小搭邊值。由表2—16查得最小搭邊值：a=2㎜,a1=㎜條料寬度：b=90㎜進(jìn)距：h=㎜+㎜=㎜ 材料的利用率 排樣時，在保證工件質(zhì)量的前提下，主要考慮如何提高材料的利用率。材料利用率的計算公式如下： 一個進(jìn)距的材料利用率η的計算見式（24）。 （24）式中 A——沖裁件的面積 n——一個進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目 b——條料寬度 h——進(jìn)距所以該零件的一個進(jìn)距的材料利用率 圖24 排樣圖 各部分工藝力的計算⑴ 落料力的計算按式（25）： （25）式中 F落——落料力（N） L——工件外輪廓周長（㎜），L= πD ==㎜ t——材料厚度（㎜），t=㎜ ——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。由表11查得 =260MPa。則落料力為： F落=㎜㎜260MPa≈ KN⑵ 卸料力的計算 從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力稱為卸料力。按式（26）： F卸=K卸F落 （26） 式中 K卸——卸料力因數(shù)，其值由表29查得K卸=表29 卸料力、推料力和頂料力因數(shù) 料厚/㎜ K卸K推 K頂鋼 ≤ ～ ＞～ ～ ＞～ ～ ＞～ ～ ＞ ～ 鋁、鋁合金 ～ ～ 純銅、黃銅 ～ ～則卸料力為： F卸== KN⑶ 沖孔力的計算 按式（27）：F沖= （27）式中 F沖——沖孔力（N） L——工件內(nèi)輪廓周長（㎜），L= πd0 =㎜=㎜ t——材料厚度（㎜），t=㎜ ——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。由表11查得=260MPa。則沖孔力為： F沖=㎜㎜260MPa= KN⑷ 推件力的計算 把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力稱為推件力。按式（28）： F推=nK推F沖 （28）式中 F推——推件力（N） K推——推件力因數(shù)，其值由表29查得K推= n——工件卡在凹模內(nèi)的個數(shù)，取n=2則推件力為： F推=2= KN⑸ 拉深力的計算 按式（29）： F拉=Kπdtσb （29）式中 F拉——拉深力（N） d——拉深件的直徑（㎜），d=㎜ σb——材料抗拉強(qiáng)度（MPa），由表11查得σb=330MPa k——修正因數(shù)，取k=則拉深力為： F拉=㎜㎜330 MPa= KN⑹ 翻邊力的計算 按式（210）： F翻=(Dd0) （210）式中 F翻——翻邊力（N） σs——材料的屈服強(qiáng)度（MPa），由表11查得σs=200MPa D——翻邊直徑（㎜），D=㎜ d0——毛坯預(yù)制孔直徑（㎜），d0=㎜ 則翻邊力為： F翻=㎜200MPa(㎜㎜)= KN⑺壓料力的計算 按式（211）：