【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)70%~80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件， 大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在 40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。 級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn) 級(jí)進(jìn)沖裁模是在壓力機(jī)滑塊的一次行程、在模具的不同工位分別進(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)模具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 級(jí)進(jìn)模是多工序沖模，在一副模具中，可以包括沖裁、彎曲、成形和拉深等多種多道工序，具有比復(fù)合模更高的勞動(dòng)生產(chǎn)率，也能生產(chǎn)相當(dāng)復(fù)雜的沖件； 2. 級(jí)進(jìn)模操作安全，因?yàn)槿耸植槐剡M(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域；級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，工序可以分散。不必集中在一個(gè)工位，不存在復(fù)合模中“最小壁厚”問(wèn)題。因此模具強(qiáng)度相對(duì)較 高，壽命較長(zhǎng)。 3. 級(jí)進(jìn)模易于自動(dòng)化，即容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料，自動(dòng)出件，自動(dòng)疊片； 4. 級(jí)進(jìn)模可以采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)，因?yàn)楣ぜ蛷U料可以直接往下漏； 5. 使用級(jí)進(jìn)?？梢詼p少壓力機(jī)，減少半成品的運(yùn)輸。車間面積和倉(cāng)庫(kù)面積可大大減小。 級(jí)進(jìn)模的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期長(zhǎng)，成本高。因?yàn)榧?jí)進(jìn)模是將工件的內(nèi)、外形逐漸沖出的，每次沖出都有定位誤差，較難穩(wěn)定保持工件內(nèi)、外形相對(duì)位置的一致性。但精度高的零件，并非全部輪廓的所有內(nèi)、外形相對(duì)位置要求都高，可以在沖內(nèi)形的同一工位上，把相對(duì)位置要求高的這部分輪廓同時(shí)沖出， 從而保證零件的精度要求。 課題研究的主要內(nèi)容 ? 收集大量資料進(jìn)行調(diào)研，熟悉課題，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。 ? 查閱相關(guān)外文文獻(xiàn)，進(jìn)行外文翻譯，約為 4000 字。 ? 擬定零件沖壓工藝方案及模具總體設(shè)計(jì)方案。 ? 繪制模具裝配圖及主要零件圖，總量不少于三張 A0 圖紙。 ? 根據(jù)設(shè)計(jì)流程，編寫 20210 字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 沖壓工藝分析 沖壓件的工藝分析 零件名稱：簧片零件，如圖 21所示 圖 簧片零件圖 圖 21 工件圖 彈簧片零件，材料 65Mn 料厚 ，大批量生產(chǎn)，尺寸精度要求不高。零件為非對(duì)稱的彎曲件。 材料力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度 ： ( ) 980 (100 )b M Pa? ? 屈服強(qiáng)度 ： ( ) 784 (80)s M Pa? ? 伸長(zhǎng)率 ： 10(%) 8? ? 斷面收縮率 ： (%) 30?? 硬度 ：熱軋 , 302HB? 。冷拉 +熱處理 321HB? 結(jié)構(gòu)分析 該零件外輪廓尺寸無(wú)公差要求，零件是非對(duì)稱的單向彎曲件。彎曲工序安排是否合理對(duì)零件質(zhì)量、難易程度有較大影響。由于工件彎曲形狀、尺寸不對(duì)稱，高度相差較大，彎曲時(shí)受力不均勻，毛坯易偏移，尺寸不易保證，模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮增設(shè)壓料板、定位孔等定位零件，使工件彎曲前已處于彈性壓緊狀態(tài)，然后再進(jìn)行彎曲。 加工順序決定的的毛坯原則 ? 有的孔，只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工序的影響，都應(yīng)該在平板毛坯上沖出，因徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 為在成型后沖孔模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 定位困難，操作也不便，沖出的孔有時(shí)不能作為后續(xù)工序的定位孔使用。 ? 凡是在位置會(huì)受到以后某工作變形影響的孔（拉深件的底部孔徑要求不高和變形減輕孔除外）都應(yīng)在有關(guān)的成型工序后再?zèng)_出。 ? 兩孔靠近或者孔距邊緣很小時(shí)，如果模具強(qiáng)度足夠，最好同時(shí)沖出，否則應(yīng)先沖大孔和一般情況孔，后沖小孔和高精度孔，或者先落料后沖孔，力求把可能產(chǎn)生的畸變限制在最小范圍內(nèi)。 ? 多角彎曲件主要從材料變形和彎曲的材料移動(dòng)兩方面安排彎曲的先后順序，一般情況下，先彎曲外部角，后彎曲內(nèi)部角。 ? 整形或較平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型后進(jìn)行 。 沖 壓方案設(shè)計(jì) 根據(jù)制件工藝分析，其基本的工序有落料、沖孔和彎曲三種，按其先后順序組合，可以得到如下 4 種方案： （ 1）落料 — 沖孔 — 彎曲，單工序沖壓。 （ 2）落料 — 彎曲 — 沖孔，單工序沖壓。 （ 3）沖孔 — 彎曲 — 落料，復(fù)合沖壓。 （ 4）沖孔 — 彎曲 — 落料，級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案（ 1）、（ 2）屬于單工序沖壓，由于制件生產(chǎn)批量較大，尺寸又較小，這種方案，生產(chǎn)效率低，操作不安全，故不宜采用。 方案（ 3）復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合 模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。由于彈簧片尺寸較小，后壁又小，且沖孔在前，落料在后，以凸模插入材料和凹模內(nèi)進(jìn)行落料，必然受到材料的切向流動(dòng)的壓力，易造成 凸模縱向變形。采用復(fù)合模沖壓，除解決了操作安全和生產(chǎn)率等問(wèn)題外，又會(huì)有新的難題出現(xiàn)，因此，使用價(jià)值不高，也不宜采用。方案（ 4）級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，生產(chǎn)批量大，操作方便，通過(guò)合理設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問(wèn)題，既解決了（ 1）、（ 2）的問(wèn)題，又不存在方案（ 3）的難點(diǎn)。故此方 案最為適合。 考慮到由于工件間搭邊值僅為 2mm, 因此設(shè)計(jì)了在上述級(jí)進(jìn)模中添加兩個(gè)空工位以保證凹模強(qiáng)度 , 這種排樣方式不但使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 并且能有效保證產(chǎn)品質(zhì)量。 最終該零件具體加工方案為：沖孔 — 空工位 — 沖孔 — 空工位 — 切槽 — 空工位 — 彎曲— 空工位 — 落料，級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 為了保證壓力機(jī)和模具正常地工作，特別是保持壓力機(jī)導(dǎo)軌的均勻磨損，應(yīng)該使模具的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心基本重合。否則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加力矩，使模具產(chǎn)生偏斜，間隙不均勻，并使壓力機(jī)和模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不均勻磨損，刃口迅速變鈍。絕大多數(shù)沖徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 裁件沿沖裁輪廓 的斷面厚度不變，而沖裁力與輪廓線的長(zhǎng)度成正比且沿輪廓均勻分布。 確定排樣圖 排樣圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算 設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模首先要設(shè)計(jì)排樣圖。這是設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模的重要依據(jù)。排樣的要求是切除廢料，將零件留在條料上，以分步完成各個(gè)工序，最后根據(jù)需要將零件從條料上分離下來(lái)。多工位級(jí)進(jìn)模排樣設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：確定模具的工位數(shù)目，各工位加工的內(nèi)容及各工位沖壓工序順序的安排；確定被沖工件在條料上的排列方式；確定條料載體的形式；確定條料寬度和步距尺寸，從而確定了材料利用率。排樣圖的好壞對(duì)模具設(shè)計(jì)的影響很大，需要設(shè)計(jì)出多種方案 加以分析、比較、綜合與歸納，以確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效果相對(duì)較合理的方案，衡量排樣設(shè)計(jì)的好壞主要是看其工序安排是否合理，能否保證沖件的質(zhì)量并使沖壓過(guò)程正常、穩(wěn)定的進(jìn)行，模具結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單、制造維修是否方便，能否得到較高的材料利用率，是否符合制造和使用單位的習(xí)慣和實(shí)際條件等等。 排樣圖設(shè)計(jì)原則 1. 先沖孔，后沖外形。 2. 復(fù)雜型孔可分解為若干簡(jiǎn)單型孔，分步進(jìn)行沖裁。 3. 工序要分散，以確保凹模有足夠的強(qiáng)度。所有的孔不應(yīng)在同一工位上沖切，最好分開(kāi)。布置在同一工位及相鄰工位上的沖切輪廓（包括孔）的間距不應(yīng)小于凹模最小壁 厚。 4. 尺寸與形狀要求高的輪廓應(yīng)布置在較后的工位上沖切。 5. 有孔位精度要求的孔應(yīng)在同一工位上沖，若無(wú)法安排在同一工位上時(shí)，可安排在相近的工位上沖。 6. 孔精度有要求并與輪廓靠近，沖外輪廓時(shí)孔可能會(huì)變形，應(yīng)先沖外形后沖孔。 7. 外形薄弱部分的沖切應(yīng)安排在較前的工位上。 8. 輪廓周界較大的沖切工藝，盡量安排在中間工位，以使壓力中心與模具幾何中心重合。 排樣圖 排樣圖見(jiàn)圖 21；排樣采取對(duì)稱布置，這樣可以提高生產(chǎn)效率，并且在彎曲是可以避免因?yàn)槭芰Σ痪a(chǎn)生的材料流動(dòng)。 具體工位為： 、沖孔 —— —— —— —— —— 6.空位 —— —— —— 。 在 8 處設(shè)置空工位主要目的是為了增加成形凹模之間的距離，從而增強(qiáng)凹模強(qiáng)度。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 圖 21 排樣圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 3 計(jì)算各工序沖壓力和選擇沖壓設(shè)備 落料、沖壓級(jí)進(jìn)模的沖壓力計(jì)算和設(shè)備選擇 沖壓力的計(jì)算 在沖裁過(guò)程中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)人材料的深度 (凸模行程 )而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大 值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。 用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其落料力 F 一般按下式計(jì)算： bF KLtt= 式（ ） 式中 : F —— 沖裁力， N； L—— 沖件周邊長(zhǎng)度， mm ； t—— 材料厚度， mm ； b? —— 材料抗剪強(qiáng)度， MPa 。 系數(shù) K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取 K＝ 。 對(duì)于同一種材料，其抗拉強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系為 187。 。故沖裁力也可 按下式計(jì)算： bF Lts= 式（ ） 將 mm= ，厚度 mm= ，以及 65nM 材料的抗抗剪強(qiáng)度 600b MPat = 代入上式，得 1 81. 2 600 316 68bF KL t Nt== 創(chuàng) ? 其沖孔力公式也是公式（ ），將數(shù)值代入，得 2 600 191 1bF K L t Nt== 創(chuàng) ? 12 33579F F F N= + = 當(dāng)沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)及摩擦的存在，從板料上沖裁下的部分會(huì)梗塞在凹模孔口內(nèi)，而沖裁剩下的材料則會(huì)緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上和卡在凹模內(nèi)的材料（沖件、或廢料）卸下或推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱為卸料力，用 XF 表示；將卡在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱 為推件力，用 TF 表示；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力，用 DF 表示。 卸料力、推件力和頂件力是從壓力機(jī)和模具的卸料、推件和頂件裝置中獲得的，所以在選擇壓力機(jī)的公稱壓力和設(shè)計(jì)沖模以上裝置時(shí)，應(yīng)分別予以計(jì)算。影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能與厚度、沖件形狀與尺寸、沖模間隙與凹模孔口結(jié)構(gòu)、排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況等。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，常用下列計(jì)算公式： XXF K F= 式（ ） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 TTF nK F= 式（ ） DDF K F= 式（ ） 式中： X T DK K K、 、 —— 分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)和頂件力系數(shù)，其值可查表； F —— 沖裁力， N； n —— 同時(shí)卡在凹?？變?nèi)的沖件（或廢料）數(shù)，由于材料厚度 mm= ，查表可得取 = ， = ， = 則 335 79 167 9XXF K F N= = ? 5 335 79 218 3TTF K F N= = ? 335 79 268 6DFN=? 總沖壓力 335 79 167 9 218 3 268 6 401 27XTF F F F N229。 = + + = + + + = 選用沖壓設(shè)備 這一工序需要的總壓力 40127FN229。 = ，從總壓力來(lái)說(shuō)我們選擇的是 600KN 的壓力機(jī)，其具體的型號(hào)要等后面的計(jì) 算來(lái)決定。 沖模壓力中心的確定 一副模具的壓力中心就是這幅沖模各個(gè)壓力的合力作用點(diǎn)，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能與壓力機(jī)滑塊的中心在同一垂直線上。否則沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏心載荷，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機(jī)的使用壽命，而且也影響沖壓件的質(zhì)量，因此必須計(jì)算其壓力中心。對(duì)于對(duì)稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對(duì)于復(fù)雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機(jī)中心的計(jì)算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點(diǎn)“合