【文章內(nèi)容簡介】 。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進行工藝分析 此工件是固定架，所采用的材料為 Q235，有良好的沖壓性 能，料厚為 3mm，沒有懸臂，沒有違反沖裁件的工藝規(guī)定。抗剪強度 373M P a304 ?? ，抗拉強度M Pab 461372?? ，伸長率 %2521?? ，此種材料有足夠的強度，適合于沖壓生產(chǎn)。工件的形狀不復(fù)雜，外形為矩形。精度要求不高，整體上有 1 個沖孔、一處彎曲。未標出零件尺寸公差，公差按 IT13 級選取?？椎闹睆綖?20mm，不需要凸模護套。主要工序有沖裁、彎曲，切斷，不需要特殊處理。根據(jù)以上分析，此產(chǎn)品沖壓工藝性較好。該零件是大批量生產(chǎn)，故采用沖壓模具進行生產(chǎn)可以取得良好的經(jīng)濟效益，可以降低零件的生產(chǎn)成本。 工藝方案的確定 根據(jù)制作的工藝性分析，其工序有落料、沖 孔、彎曲。按其先后順序組合，可得以下三種方案： 方案一、落料 —— 沖孔 —— 彎曲，采用單工序模具生產(chǎn)。這種方案所用模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級進沖裁方式。 方案二、彎曲 —— 沖孔 —— 切斷，采用復(fù)合模生產(chǎn)。這種方案雖然能在壓力機一次行程內(nèi)完成多道工序，由于有三道工序，使模具設(shè)計過于復(fù)雜，強度不易保證。 方案三、沖孔 —— 彎曲 —— 切斷，采用級進模生產(chǎn)。 這種方案生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)，雖然它 受送料誤差的影響，尺寸精度要求低，但是由于工件本身精度要求低，所以比較合適。 通過以上三種方案的分析比較，我覺得方案三各方面都比較適合，所以我決定以方案三作為我的設(shè)計方案。 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 a 總體結(jié)構(gòu)為級進模連續(xù)沖壓。 b 卸料裝置采用彈性卸料裝置，以便于制造與操作。 c 為了使模具具有良好的導(dǎo)向精度，選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的模具結(jié)構(gòu)。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 7 d 定位裝置采用雙側(cè)刃控制送料步距與定位。 2 主要工藝設(shè)計與計算 排樣設(shè)計 排樣圖如圖 21 所示： 圖 21 排樣圖 Layout plan 排樣方法及搭邊的設(shè)計 條料的排樣方法為有廢料直排的方式，側(cè)搭邊 a=3mm，工件間搭邊 a1=。 材料利用率 材料利用率 ? 是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比， ? 值越大，材料利用率就越高，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標，也是購買原材料多少的依據(jù)。其計算可用一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積與毛坯面積的百分比表示。鋼板的材料利用率為 %% %100 ????? BSA? 式中： ? —— 材料利用率； 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 8 A—— 一個步距內(nèi)工件的實際面積 )( 2mm ； S—— 送料步距 )(mm ； B—— 條料寬度 )(mm 。 彎曲工藝設(shè)計及計 中性層位置計算 0? = xtr? =3+? 3= 式中： x—— 與變形程度有關(guān)的中性層位移系數(shù)，查得： x=； r—— 彎曲件的內(nèi)圓角半徑， mm； t—— 彎曲板料厚度， mm。 彎曲工件的毛坯展開尺寸計算 根據(jù)冷沖壓手冊中的公式，查得： L=L1 +L2 +2? ? ?xtr? =24+74+2? ? =，取整為 公式 中字母含義見圖 21。 圖 22 回彈現(xiàn)象的表征及模具相關(guān)尺寸修正 由于彎曲時內(nèi)、外切向力方向相反，因而彈性回復(fù)方向也相反，即外區(qū)彈性縮短太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 9 而內(nèi)區(qū)彈性伸長，這種反向的彈性回復(fù)加劇了工件形狀和尺寸的改變，使彎曲件的形狀和尺寸與模具尺寸不一致，這種現(xiàn)象叫彎曲回彈 (簡稱回彈 )。 當相對彎曲半徑 r/t5 時，卸載后彎曲件圓角半徑是很小的，可以不予考慮，而之修正彎曲角。 ?90?? 的 V形自由彎曲，回彈角 ?? 查表得： ?? =1? 設(shè)計模具時，當彎曲 件彎曲角 ?90?? 時，取凸模角度 T? =? ?? = ?? 190? =89? 式中： ? —— 彎曲件的要求的彎曲角， (? )； ?? —— 彎曲角為 90? 時的回彈角， (? )； T? —— 凸模角度。 彎曲凸、凹模設(shè)計 材料最小相對彎曲半徑，查表得： ?r 。 凸模圓角半徑： 當彎曲件的相對彎曲半徑 r/t 較小時，取凸模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑 r，但不能小于材料的所允許的最小相對彎曲半徑 rmin /t。設(shè)計中凸模圓角半徑 r凸 =2mm。 彎曲凸凹模的間隙： 彎曲 L形工件時，凸凹模間隙值根據(jù)下式確定： Z=tmax +Ct=t+? +Ct=3+? 3= 式中 Z—— 彎曲凸、凹模單邊間隙（ mm）； t—— 材料厚度（ mm）； ? —— 材料厚度的正偏差， ? =0mm； C—— 間隙系數(shù)，查得 C=。 彎曲模工作部分尺寸 凸凹模尺寸的計算： 工件標注內(nèi)形尺寸時，應(yīng)以凸模為基準，間隙取在凹模上：設(shè)計中彎曲凸凹模不太好區(qū)分，把按在下模座上的工作零件定為彎曲凹模：把按在上模座上的工作零件定為彎曲凸模。 凹模尺寸為： 寬度：即為工件寬度的尺寸 30mm 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 10 長度： LT =（ 77+43 ? ） 0T?? =(77+43 ? )? =? mm 式中： L—— 彎曲件的基本尺寸， mm； LT —— 凹模工作部分尺寸， mm； ? —— 彎曲件公差， mm； T? —— 凹模制造公差，選用 IT7 級精度， mm； 凸模尺寸為： 凸模用緊固螺釘固定，本設(shè)計中只需要保證彎曲凹、凸模的間隙就行： 長度為： 30mm 寬度為： 24mm 高度為： 144mm 彎曲力計算 工件為 ?90 L形彎曲，計算彎曲力時可以根據(jù) ?90 U形彎曲計算，然后取其一 半就是?90 L形彎曲力。 ： U形彎曲件： FzU = tr b2? ?KB= 30 3 44033? ? ? ?? =108108N 壓料力： FQ =(~) FzU =? FzU = F總U = FzU + FQ = L行彎曲件： FL = 2z QU FF ? = ： FJ =Fq A=110? 30? 30=99000N 式中： FzU —— 沖壓行程結(jié)束時，不經(jīng)受校正時的自由彎曲力， N； B—— 彎曲件的寬度， mm； t—— 彎曲件的厚度， mm； r—— 內(nèi)圓彎曲半徑， mm； b? —— 彎曲材料的抗拉強度， MPa； 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 11 K—— 安全系數(shù)，一般取 ； FJ —— 校正力， N； Fq —— 單位面積上的校正力， MPa，查表得： Fq =110N； A—— 彎曲件被校正部分的投影面積， mm2 。 條料的寬度和導(dǎo)料板間距離計算 在排樣方案與搭邊值確定之后，接下來就要確定條料的寬度，和導(dǎo)板間的距離。在條料寬度的計算時，一般采用下列的簡化公式。 條料寬度 條料寬度 B0?? =(Lmax +2a+C)0?? =（ +2 3+） ? =? mm， 式中： Lmax ：條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸， mm ； a：側(cè)面搭邊 mm； ? ：條料下料剪裁時的下偏差，查沖壓工藝與模具設(shè)計 [1]表 28， mm； C：導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，其最小值查沖壓工藝與模具設(shè)計 [1]表29， mm， C=。 導(dǎo)料板間的距離 導(dǎo)料板間距 A=B+C =+=， 步距 指沖壓過程中條料每次向前送進的距離，其值為排樣時沿送進方向兩相鄰毛坯之間的最小距離值。步距可定以為 S=L+a1 =30+= 式中： L—— 沿條料送進方向 ，毛坯外形輪廓的最大寬度值， mm； a1 —— 沿送進方向的搭邊值， mm。 沖裁工藝力的計算 沖裁工藝力是使材料在沖裁過程中完成其分離所需要的作用力和其他附加力的總稱，它包括沖裁力、拉伸力、卸料力、推薦力和頂件力。它是選用壓力機和設(shè)計模具太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 12 的重要依據(jù)。 沖裁力的計算 沖床沖裁力由下式計算 : bt?LF? 式中： F—— 沖裁力， N； L—— 沖裁周邊長度， mm； t—— 材料厚度 ， mm； b? —— 材料抗拉強度， Mpa； 各沖裁區(qū)只是沖裁線的長度不同 ,材料抗拉強度取 b? =440Mpa,再本次計算中我取板料的厚度 t=3mm。用上式可分別計算出各沖裁區(qū)沖裁力： (1)直徑為 20 的孔的沖裁力為： 11 20 3 440 828 96 82. 9bF L t N KN??? ? ? ? ? ? (2) 側(cè)刃切邊的沖裁力為： ? ?22 3 2 .5 2 3 .5 2 3 4 4 0 9 5 0 4 0 9 5bF L t N KN?? ? ? ? ? ? ? ? ? (3) 切口的沖裁力為： ? ?33 3 0 .5 2 2 .5 3 4 4 0 8 3 8 2 0 8 3 .8bF L t N KN?? ? ? ? ? ? ? ? (5)切斷區(qū)的沖裁力為： 44 7 4 2 3 4 4 0 1 9 5 3 6 0 1 9 5 .4bF L t N KN?? ? ? ? ? ? ? (6)總的沖裁力為： 1 2 3 4= + + +F F F F F ?總 457KN 卸料力、推件力的計算 沖裁結(jié)束時，從板料上沖裁下來的沖件由于徑向發(fā)生彈性變形而擴張，會梗塞在凹模洞口內(nèi)，或者條料上的孔沿徑向發(fā)生彈性收縮而緊箍在凸模上。為了使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將工件或廢料從模具分離。從凸模上卸下緊箍的料所需要的力稱為卸料力，用 卸F 表示；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖方向推出所需要的力稱為推件力，用 推F 表示。 他們的經(jīng)驗計算公式為： 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 13 沖卸卸 FKF ? 沖推推 FnKF ? 式中： 沖F —— 沖裁力， N； 卸K 、 推K —— 分別為卸料系數(shù)、推件系數(shù)，查得： 卸K = 、 推K =； n—— 塞在凹?？卓趦?nèi)的沖件數(shù)， n=h/t； h—— 凹模洞口的直刃壁高度， mm； h=9mm； t—— 板料厚度 ， mm； t=6mm； 通過上述公式可分別計算出零件的卸料力、推件力： F卸 =K卸 F沖 = 457 ? KN F推 =nK推 F沖 =3 457 ? KN 壓力機公稱壓力的確定 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力總和， 總F 為沖裁力和與沖裁力同時發(fā)生的卸料力、推件力和彎曲力的總和。該模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和下出件方式： F總 =F沖 +F卸 +F推 +F彎 = 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響質(zhì)件質(zhì)量和降低模具壽命，甚至損壞模具。 壓力中心圖 25： 壓 力中心的計算公式為： 0x = n nnFFFxFxFxF ??? ??? ......212211 ， 0y = nnnFFF yFyFyF ??? ??? ......212211 式中： Fn —— 是沖裁力或彎曲力， N； xn —— 是指各凹模截面重心到 y軸坐標值； yn —— 是指各凹模截面重心到 x軸坐標值 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 14 圖 25 壓力中心 Pressure center 通過計算可得： ? ? ? ? ? ? ? ?8 2 . 9 3 2 . 5 8 3 . 8 4 8 . 7 5 7 5 . 6 7 5 6 9 7 . 5 1 9 5 . 4 1 4 6 . 2 59 5 8 2 . 9 8 3 . 8 7 5 . 6 7 5 6 1 9 5 . 4ox ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?8 2 . 9 1 2 . 2 5 8 3 . 8 3 7 7 5 . 6 7