【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來(lái)對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越2 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結(jié)構(gòu)類型來(lái)越重要的作用。 工件零件材料為20，板厚2mm，制件精度為IT14級(jí).，形狀簡(jiǎn)單，尺寸不大，大批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件。： 工件圖 工藝分析根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在沖壓工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：（1）該制件為落料拉深沖孔翻邊件，在設(shè)計(jì)時(shí)，毛坯尺寸要計(jì)算準(zhǔn)確；（2）沖裁間隙、拉深凸凹模間隙應(yīng)符合制件的要求；（3）各工序凸凹模動(dòng)作行程的確定應(yīng)保證各工序工作穩(wěn)妥、連貫。沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料就會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。這對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率都有很大影響。沖裁組合方式要根據(jù)生產(chǎn)批量，工件尺寸公差等級(jí)，對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性，模具制造、安裝調(diào)整和成本，操作方便與安全來(lái)決定。綜上分析，要選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長(zhǎng)、操作方便又安全的工藝方案。其具體要求為：對(duì)沖裁件形狀與尺寸的要求、對(duì)稱、最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些基本形狀所組成。在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀。 、應(yīng)盡量避免有過(guò)尖的銳角，宜采用圓角連接。，凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。沖小孔的凸模宜采用保護(hù)套。 、否則會(huì)降低模具壽命和工件質(zhì)量。，孔至邊緣之間的距離不宜過(guò)小，否則會(huì)產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。也會(huì)影響沖模的強(qiáng)度及工件的質(zhì)量都不易保證。沖裁件對(duì)尺寸精度的要求一般普通沖裁所得到?jīng)_裁件的尺寸精度在IT10～I(xiàn)T11級(jí)以內(nèi)。根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有落料、拉深、沖孔三種。本工件材料為20，厚度為2mm。具有良好的沖壓性能,且沖裁件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，所以精度按照IT14級(jí)制造。取磨損系數(shù)X=。（1） 材料：20鋼具有良好的可沖壓性能。（2） 工件結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)、外形應(yīng)盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有90176。清角改為R1的圓角。（3） 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。 確定工藝方案模具結(jié)構(gòu)類型因該工件屬大批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的生產(chǎn)批量，尺寸精度和材料種類與厚度，選擇模具的導(dǎo)向方式與精度，定距方式及卸料方式等，現(xiàn)有如下兩種模具結(jié)構(gòu)方案：方案一：采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)。 即：在壓力機(jī)滑塊一次行程中、在模具同一工位同時(shí)完成沖孔和拉深。復(fù)合模有如下特點(diǎn)：沖裁出來(lái)的產(chǎn)品精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好。沖件表面較為平整。適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。沖模面積較少。方案二：采用級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)。 即：在壓力機(jī)滑塊的一次行程、在模具不同工位分別進(jìn)行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。級(jí)進(jìn)模有如下特點(diǎn)：材料利用率較高。凸模形狀簡(jiǎn)單，提高模具使用壽命。 工作效率比較高。 方案三：先落料，再拉深，后沖孔，最后翻邊。單工序模生產(chǎn)。該工件材料為10鋼鋼。大批量生產(chǎn)，精度要求不高，IT14級(jí)即可，對(duì)比以上三種方案決定采用復(fù)合模沖孔落料拉深，然后翻邊，使用2套模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。 定位裝置 為了使條料送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置,保證沖出合格的制件,同時(shí)考慮到零件生產(chǎn)批量不多,且要求模具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單,所以采用定位銷定位?！　∫?yàn)榘辶虾穸萾=2mm,屬于較厚的板材,且制件尺寸不大,固采用側(cè)面兩個(gè)始用擋料銷定位導(dǎo)向,在送料方向由于受凸模和凹模的影響,為了不至于削弱模具的強(qiáng)度,在送給方向采用一個(gè)固定擋料銷. 卸料裝置復(fù)合沖裁時(shí)，條料將卡在凸模外緣，因此需要在下模設(shè)置卸料裝置。在下模的卸料裝置一般有三種形式：第一種剛性卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁。第二種彈性卸料，由于有壓料作用，沖裁件平整。第三種廢料切刀卸料，主要用于大中型零件沖裁或成形見(jiàn)切邊。本設(shè)計(jì)采用第二種彈性卸料結(jié)構(gòu)。 導(dǎo)向裝置方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，即方案二最佳。3 沖孔落料拉深模模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工件展開(kāi)圖盒形件屬于非軸對(duì)稱零件，它包括方形盒件，矩形盒件和橢圓形盒件等，根據(jù)矩形盒幾何形狀的特點(diǎn)，可以將其側(cè)壁分為長(zhǎng)度是 A2r與B2r的兩對(duì)直邊部分及四個(gè)半徑為 的圓角部分。壓變形性質(zhì)與直壁圓筒件有相同之處亦有不同之處。相同之處是在變形區(qū)都是在徑向拉應(yīng)力與切向拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生拉深變形，而存在著變形區(qū)產(chǎn)生的拉應(yīng)力與傳力區(qū)的承載能力之間的關(guān)系問(wèn)題。不同之處是盒形件的應(yīng)力狀態(tài)和所產(chǎn)生的拉深變形在周邊上的分布是不均勻的，由次而引起一系列和圓桶形件成型不同的特點(diǎn)。根據(jù)盒形件能否一次拉深成形將盒形件分為兩類，凡是能一次拉深成形的盒形件稱為低盒形件；凡是需經(jīng)多次拉深才能成形的盒形件稱為高盒形件。兩類盒形件拉深時(shí)的變形特點(diǎn)是有差別的，因此工藝過(guò)程設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)中需要解決的問(wèn)題和方法也不盡相同。 工藝計(jì)算拉深件毛坯尺寸計(jì)算的原則：（1）面積相等原則由于拉深前和拉深后材料的體積不變，對(duì)于不變薄拉深，假設(shè)材料厚度拉深前后不變，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面積等于拉深后零件的表面積”的原則來(lái)確定(毛坯尺寸確定還可按等體積，等重量原則)。（2）形狀相似原則拉深毛坯的形狀一般與拉深件的橫截面形狀相似。即零件的橫截面是圓形、橢圓形時(shí)，其拉深前毛坯展開(kāi)形狀也基本上是圓形或橢圓形。對(duì)于異形件拉深，其毛坯的周邊輪廓必須采用光滑曲線連接，應(yīng)無(wú)急劇的轉(zhuǎn)折和尖角。拉深件毛坯形狀的確定和尺寸計(jì)算是否正確，不僅直接影響生產(chǎn)過(guò)程，而且對(duì)沖壓件生產(chǎn)有很大的經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)樵跊_壓零件的總成本中，材料費(fèi)用一般占到60 %以上。1）查表426選取修邊余量2）按公式計(jì)算毛坯直徑D盒形件拉深時(shí)，確定毛坯形狀與尺寸的原則是在保證零件質(zhì)量的前提下，盡可能節(jié)約材料，有利于提高成形極限，由于變形區(qū)周邊上應(yīng)力應(yīng)變分布不均勻，而且零件的幾何參數(shù)、材料性能、模具結(jié)等因素對(duì)這種不均勻變形的影響極為復(fù)雜，所以，現(xiàn)在不能精確計(jì)算出毛坯形狀和尺寸，使零件的口部非常整齊。另外，欲設(shè)計(jì)一種理想的毛坯形狀適用于不同幾何參數(shù)的盒形件也是不可能的。因此，只能對(duì)不同幾何參數(shù)范圍給出較為合理的毛坯形狀。合理毛坯形狀分為三類：A型毛坯、B型毛坯和C型毛坯。三種類型毛坯所適用的范圍如圖 4–76及表 4–25所示。因此，對(duì)不同幾何參數(shù)的盒形件，可從圖 4–76或表 4–25選用一次拉深成形的毛坯形狀。圖476 方形盒件一次成形毛坯選用圖 表425 盒形件合理毛坯分區(qū)法盒形拉深毛坯計(jì)算高度可用下式表示：式中 ——盒型件高度 ——盒形件修邊余量，查表426。 表426盒形件的修邊余量拉深次數(shù)1234修邊高度（~）（~）（~）（~）（1） A形毛坯的確定方法 A形毛坯根據(jù)盒形件的相對(duì)高度和相對(duì)轉(zhuǎn)角半徑不同又可分成、三種情況。1） 形毛坯可用幾何作圖方法將盒形件直邊部分和轉(zhuǎn)角部分分別展開(kāi)，使毛坯角部具有光滑過(guò)渡的輪廓（圖477）。計(jì)算與作圖方法如下： 圖477 形毛坯作圖法直邊部分按彎曲變形計(jì)算，其展開(kāi)長(zhǎng)度L由下式確定：無(wú)凸緣時(shí) 帶凸緣時(shí) 圓角部分按四分之一圓筒形拉深變形，展開(kāi)的角部毛坯半徑用以下各式計(jì)算：無(wú)凸緣時(shí) 若， 則 若， 則 帶凸緣時(shí) 作出從圓角部分到直邊部分呈階梯形過(guò)渡的平面毛坯ABCDEF。從線段BC、DE的中點(diǎn)部分分別向半徑為R的圓弧劃切線，并用圓弧圓滑過(guò)渡。3）形毛坯用于相對(duì)尺寸處于圖476中區(qū)的盒形件。對(duì)于寬度為、高度為（計(jì)入修邊余量）的方盒形件，毛坯形狀采用圓形（圖480）。毛坯。、直徑根據(jù)盒形件表面積與毛坯面積相等的條件，按下式計(jì)算當(dāng)時(shí)， （423）當(dāng)時(shí)， （424）本次設(shè)計(jì)中，工件為方形拉深，所以