【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。 沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程，所 以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。 沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工便可以使用。 沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞。 因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性 好的特點(diǎn)。 沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革 8 新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化 （ 2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化 （ 3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 （ 4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn) （ 5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義與目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個(gè)重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)面寬。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門都越來(lái)越多地依靠模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。 為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我 們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 本次設(shè)計(jì)的目的： 一、綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。 二、鞏固復(fù)習(xí)三年以來(lái)所學(xué)的各門學(xué)科的知識(shí)，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個(gè)工藝流程。 三、掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤難 免，敬請(qǐng)老師批評(píng)、指導(dǎo)，不勝感激。 9 2 本課題 沖 壓 件的工藝性分析 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷 、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具 (供小批量生產(chǎn) )、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模 (供大量生產(chǎn) )，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn) 備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。 沖裁 件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。 10 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 沖裁件的形狀 圖 零件如圖 21 所示， 此制件 為 座椅座板 ，其 形狀較簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，有圓角過(guò)渡，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象， 所選材料為 08AL，此材料為 優(yōu)質(zhì)碳 素結(jié)構(gòu)鋼 ，力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度為 330450Mpa，抗剪強(qiáng)度為260360Mpa，具有較好的沖裁性能。 沖裁件的尺寸精度 沖裁件的精度主要以其尺寸 精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來(lái)衡量，根據(jù)零件的尺寸 及公差，可以判斷屬于尺寸精度為 IT12— IT14 的經(jīng)濟(jì)級(jí)普通沖 壓 。 11 3 制件沖壓工藝方案的確定 沖壓工序的組合 沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 沖裁方式根據(jù)下列因素確定： 根據(jù)生產(chǎn)批量來(lái)確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求 100 萬(wàn)件的 該產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合?；蜻B續(xù) 模較合適。 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。 根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來(lái)確定 該產(chǎn)品 的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定 , 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。 綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇 復(fù)合沖裁和單工序模結(jié)合的 沖裁方式，其模具壽命 較長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。 12 4 制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 產(chǎn)品工序分為落料， 翻邊，彎曲，沖孔，翻孔等工序，計(jì)算 毛坯展開尺寸，通常 是將工序反過(guò)來(lái)計(jì)算。 根據(jù)應(yīng)變中性層在板料彎曲前后長(zhǎng)度保持不變的特性，可將其作為確定彎曲件毛坯長(zhǎng)度的依據(jù)。板料在塑性彎曲時(shí)，中性層的曲率半徑的位置同彎曲變形程序有關(guān)，當(dāng)其變形程度較小（ r/t5）時(shí)，應(yīng)變中性層與彎曲毛坯斷面中心的軌跡相重合，即 =r+t/2，但當(dāng)變形彎曲程度較大（ r/t5）時(shí)，因變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)榱?體狀態(tài)，中性層發(fā)生了內(nèi)移。相對(duì)彎曲半徑 (r/t)愈小，中型層內(nèi)移量愈大，且不是圓弧形狀而類似拋物線形狀，同時(shí)板料變薄也愈顯著。這時(shí)，應(yīng)變中型層的位置，可以按彎曲前后體積不變條件確定。 根據(jù)以上原理，計(jì)算中型層尺寸 D= 產(chǎn)品翻邊時(shí)，材料流動(dòng)類似彎曲 ，展開尺寸及圖紙如 圖 41，此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。 圖 13 排樣時(shí)需考慮如下原則： 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀） 合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且 安全。 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。 搭邊與料寬 1．搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。 搭邊值要合理確定，值過(guò)大，材料利用率低；值過(guò)小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。 搭邊值的大 小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度 δ=，確定搭邊工作間 a1 為 , a 為 。具體可見排樣圖 42。 14 圖 2．送料步距和條料寬度的確定 （ 1） 送料步距 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距 S 的計(jì)算公式為 S=D+a1 (1) S= 式中 D—— 平行于送料方向的沖裁寬度； a1—— 沖裁之間的搭邊值。 （ 2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。 當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算 條料寬度 BΔ=(Dmax+2a)Δ (2) =(204+2 ) = mm 式中 B— — 條料的寬度（ mm）； Dmax—— 沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（ mm）； a—— 側(cè)搭邊值； Δ—— 條料寬度的單向（負(fù)向）公差； 15 剪切條料寬度偏差 Δ=, 因此 B= 。 導(dǎo)料板間距離： B0=B+Cmin=209+= mm Cmin—— 條料與導(dǎo)料板間的最小間隙。 材料利用率的計(jì)算 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η為 η=nF/Bs 100% （ 3） η=1 144 100%=% 式中 F—— 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）； n—— 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目； B—— 條料寬度（ mm）； s—— 步距； 16 5 確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 落料 沖孔 模 落料力計(jì)算 F=KLδτ (51) F= 360= =535KN 式中 F—— 沖裁力（ N）； L—— 沖裁件周邊長(zhǎng)度（ mm）； τ —— 材料 抗剪強(qiáng)度（ MPa）； δ —— 材料厚度； (mm) K—— 系數(shù)，通常 K=； 沖孔力計(jì)算 F=nKLδτ (52) F=1 （ +178++2 ） 360= N = F 卸 =K 卸 F (53) =（ 535+） = KN F 頂 =K 頂 F (54) =（ 535+） = KN 式中 F—— 沖裁力； F 卸、 F 頂 —— 分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù) 綜上所述，總的 落料 沖孔 力為 F 總 =535+++= 翻邊彎曲 力的計(jì)算 翻邊力一般不大，可按以下公式近似計(jì)算 P=*Ltσ 其中 P—— 翻邊力（ N）； L—— 翻邊外 周長(zhǎng) （ mm）； t—— 材料厚度（ mm）； 17 σ —— 材料屈服極限； (MPa) 計(jì)算 P= 360= 脹形力的計(jì)算，暫時(shí)還沒有具體的計(jì)算公式，這里可以把脹形看成淺拉深，具體的拉深力的計(jì)算方法如下： 一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，經(jīng)驗(yàn)公式建立的基點(diǎn)是，拉伸力的數(shù)值略小于拉伸件危險(xiǎn)斷面的斷裂力；斷裂與拉伸力的比值用系數(shù) K 表示； K 值的大小取決于拉伸件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。 拉伸力可按下式計(jì)算 P=LK1tδ (52) F= （ +） 360= N = 式中 F—— 拉伸力（ N）； L—— 拉伸 周長(zhǎng) （ mm）； τ —— 材料抗剪強(qiáng)度（ MPa）； t—— 材料厚度； (mm) K—— 修正系數(shù)（查表可得）， K=； 卸料力： F3=k 卸 F （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得： k 卸 =～ ） F3=（ +） = 綜上所述，總的 翻邊成型 力為 F 總 =