【文章內(nèi)容簡介】 的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(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，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)程度已達70%~80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件， 大部分模具零件均從標準件廠購買，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，分工越來越細，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。我國沖模標準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，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)在標準化程度還不高（一般在 40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。 級進模的特點 級進沖裁模是在壓力機滑塊的一次行程、在模具的不同工位分別進行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。級進模具有以下優(yōu)點： 1. 級進模是多工序沖模，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，具有比復合模更高的勞動生產(chǎn)率，也能生產(chǎn)相當復雜的沖件； 2. 級進模操作安全，因為人手不必進入危險區(qū)域；級進模設(shè)計時，工序可以分散。不必集中在一個工位，不存在復合模中“最小壁厚”問題。因此模具強度相對較 高，壽命較長。 3. 級進模易于自動化，即容易實現(xiàn)自動送料，自動出件，自動疊片； 4. 級進?？梢圆捎酶咚賶毫C生產(chǎn)，因為工件和廢料可以直接往下漏； 5. 使用級進模可以減少壓力機，減少半成品的運輸。車間面積和倉庫面積可大大減小。 級進模的缺點是結(jié)構(gòu)復雜，制造精度高，周期長，成本高。因為級進模是將工件的內(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)、外形相對位置要求都高，可以在沖內(nèi)形的同一工位上，把相對位置要求高的這部分輪廓同時沖出， 從而保證零件的精度要求。 課題研究的主要內(nèi)容 ? 收集大量資料進行調(diào)研，熟悉課題，為畢業(yè)設(shè)計做準備。 ? 查閱相關(guān)外文文獻，進行外文翻譯，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)計流程，編寫 20210 字以上的畢業(yè)設(shè)計說明書。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (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。零件為非對稱的彎曲件。 材料力學性能： 抗拉強度 ： ( ) 980 (100 )b M Pa? ? 屈服強度 ： ( ) 784 (80)s M Pa? ? 伸長率 ： 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公差要求，零件是非對稱的單向彎曲件。彎曲工序安排是否合理對零件質(zhì)量、難易程度有較大影響。由于工件彎曲形狀、尺寸不對稱，高度相差較大，彎曲時受力不均勻，毛坯易偏移，尺寸不易保證，模具設(shè)計時考慮增設(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，因徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 為在成型后沖孔模具結(jié)構(gòu)復雜， 定位困難，操作也不便，沖出的孔有時不能作為后續(xù)工序的定位孔使用。 ? 凡是在位置會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)的成型工序后再沖出。 ? 兩孔靠近或者孔距邊緣很小時，如果模具強度足夠，最好同時沖出，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行 。 沖 壓方案設(shè)計 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，復合沖壓。 （ 4）沖孔 — 彎曲 — 落料，級進模生產(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）復合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復合模結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高，成本高。復合 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)進行落料，必然受到材料的切向流動的壓力，易造成 凸?？v向變形。采用復合模沖壓，除解決了操作安全和生產(chǎn)率等問題外，又會有新的難題出現(xiàn)，因此，使用價值不高，也不宜采用。方案（ 4）級進模比單工序模生產(chǎn)率高，生產(chǎn)批量大，操作方便，通過合理設(shè)計可以達到較好的零件質(zhì)量和避免模具強度不夠的問題，既解決了（ 1）、（ 2）的問題，又不存在方案（ 3）的難點。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)計了在上述級進模中添加兩個空工位以保證凹模強度 , 這種排樣方式不但使模具結(jié)構(gòu)簡單 , 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，級進模生產(chǎn)。 為了保證壓力機和模具正常地工作，特別是保持壓力機導軌的均勻磨損，應(yīng)該使模具的壓力中心與壓力機的滑塊中心基本重合。否則會產(chǎn)生一個附加力矩，使模具產(chǎn)生偏斜，間隙不均勻，并使壓力機和模具的導向機構(gòu)產(chǎn)生不均勻磨損，刃口迅速變鈍。絕大多數(shù)沖徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (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度成正比且沿輪廓均勻分布。 確定排樣圖 排樣圖的設(shè)計與計算 設(shè)計級進模首先要設(shè)計排樣圖。這是設(shè)計級進模的重要依據(jù)。排樣的要求是切除廢料，將零件留在條料上，以分步完成各個工序，最后根據(jù)需要將零件從條料上分離下來。多工位級進模排樣設(shè)計的內(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。排樣圖的好壞對模具設(shè)計的影響很大，需要設(shè)計出多種方案 加以分析、比較、綜合與歸納，以確定一個經(jīng)濟、技術(shù)效果相對較合理的方案，衡量排樣設(shè)計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)量并使沖壓過程正常、穩(wěn)定的進行，模具結(jié)構(gòu)是否簡單、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慣和實際條件等等。 排樣圖設(shè)計原則 1. 先沖孔，后沖外形。 2. 復雜型孔可分解為若干簡單型孔，分步進行沖裁。 3. 工序要分散，以確保凹模有足夠的強度。所有的孔不應(yīng)在同一工位上沖切，最好分開。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，若無法安排在同一工位上時，可安排在相近的工位上沖。 6. 孔精度有要求并與輪廓靠近，沖外輪廓時孔可能會變形，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 排樣圖見圖 21；排樣采取對稱布置，這樣可以提高生產(chǎn)效率，并且在彎曲是可以避免因為受力不均而產(chǎn)生的材料流動。 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，從而增強凹模強度。 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 圖 21 排樣圖 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 3 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設(shè)備 落料、沖壓級進模的沖壓力計算和設(shè)備選擇 沖壓力的計算 在沖裁過程中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進人材料的深度 (凸模行程 )而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大 值，它是選用壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。 用普通平刃口模具沖裁時，其落料力 F 一般按下式計算： bF KLtt= 式（ ） 式中 : F —— 沖裁力， N； L—— 沖件周邊長度， mm ； t—— 材料厚度， mm ； b? —— 材料抗剪強度， MPa 。 系數(shù) K 是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取 K＝ 。 對于同一種材料，其抗拉強度與抗剪強度的關(guān)系為 187。 。故沖裁力也可 按下式計算： bF Lts= 式（ ） 將 mm= ，厚度 mm= ，以及 65nM 材料的抗抗剪強度 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= + = 當沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復及摩擦的存在，從板料上沖裁下的部分會梗塞在凹?？卓趦?nèi)，而沖裁剩下的材料則會緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，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，所以在選擇壓力機的公稱壓力和設(shè)計沖模以上裝置時，應(yīng)分別予以計算。影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能與厚度、沖件形狀與尺寸、沖模間隙與凹?？卓诮Y(jié)構(gòu)、排樣的搭邊大小及潤滑情況等。在實際計算時，常用下列計算公式： XXF K F= 式（ ） 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計 (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。 = ，從總壓力來說我們選擇的是 600KN 的壓力機，其具體的型號要等后面的計 算來決定。 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壓力的合力作用點，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能與壓力機滑塊的中心在同一垂直線上。否則沖壓時會產(chǎn)生偏心載荷，導致模具以及壓力機滑塊與導軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機的使用壽命，而且也影響沖壓件的質(zhì)量，因此必須計算其壓力中心。對于對稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對于復雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機中心的計算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點“合