【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 封頭成形設(shè)備簡(jiǎn)陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的 5~10 倍，多數(shù)企業(yè)無(wú)力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國(guó)的推 廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國(guó)內(nèi)難以起步。 突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造 第 3 頁(yè) 共 53 頁(yè) 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線自動(dòng)化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭(zhēng)取加大投資力度，加速?zèng)_壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國(guó)際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動(dòng)化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成 形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時(shí)改造國(guó)內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。 阻力三： 科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國(guó)，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對(duì)下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲(chǔ)備。 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國(guó)與歐、美、日等相比，存在的最 大的差距就是還沒(méi)有一個(gè)產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力四： 沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國(guó)汽車薄板只能滿足 60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板 (1650mm 以上 )等都依賴進(jìn)口。 突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方 向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢(shì)在必行。 阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國(guó)內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為 40%~45%，而國(guó)際上一般在 70%左右。 突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)，特別是成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù) (CAE)。加速我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭(zhēng) 2021 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60%， 2021 年達(dá) 到 70%以上基本滿足市場(chǎng)需求。 第 4 頁(yè) 共 53 頁(yè) 1 止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 零件 一止動(dòng)片，零件圖如下 : 圖 11為止動(dòng)片制件，材料為 Q235A，厚度為 2mm，大批量生產(chǎn)。試設(shè)計(jì) 圖 11 止動(dòng)片零件圖 相應(yīng)的模具及其主要的零部件，工件結(jié)構(gòu)分析、工藝分析、模具方案的論證、進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制定主要件的工藝規(guī)程、必須的工藝計(jì)算、制造工藝以及一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。 沖壓件工藝分析 （ 1）材料 :該沖裁件的材料 Q235A是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能 。 （ 2）零件結(jié)構(gòu) : 零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單對(duì)稱，無(wú)尖角，外形有多處圓弧，中間有三個(gè)圓孔，孔的最小尺寸 4mm，滿足沖裁最小孔徑 in ?? td 的要求，成型后須保證各尺寸公差要求?？着c邊緣的最小壁厚為 3mm，孔與孔之間的最小距 ? ，滿足沖裁件最小孔邊距 in ?? tl 的要求，滿足許用壁厚要求，因此，該制件具有良好的沖壓工藝性，比較適合沖裁。 （ 3）尺寸精度 : 零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，精度要求比較低，可按工 T14 級(jí)確定工件尺寸的公差。有 七個(gè)尺寸標(biāo)注了公差要求，由公差表查得其公差要求都屬 IT12。 由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。 沖壓工藝方案的確定 由圖 11可知 該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案 : （ 1）先落料，再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。 （ 2）落料一沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 （ 3）中孔一落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案（ 1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生 第 5 頁(yè) 共 53 頁(yè) 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(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用 復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。 方案（ 2）只需要一套模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單，模具制造并不困難。 方案（ 3）也只需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。欲保證沖壓件的形位精度，通過(guò)以上三種方案的分析比較，對(duì)該見沖壓生產(chǎn)以采用方案（ 2）為最佳 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 正裝式復(fù)合模和倒 裝 式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖載件，還可以沖制孔邊距較小的沖載件。 廢料不會(huì)在凸凹模 孔內(nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，有利于凸凹模減小最小壁厚。 倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖載件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有力條件，所以應(yīng)用十分廣泛。 制件的平直度要求較高，孔邊距較小，工件最小壁厚為 3mm，小于倒裝式復(fù)合模要求最小許用壁厚 ，不能使用倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)。由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用正裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。 排樣設(shè)計(jì) 排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)?搭邊值，是降低成本、保證工件質(zhì)量及延長(zhǎng)模具壽命的有效措施。 排樣的方式有多種多樣，如：直排、斜排、直對(duì)排、混合排、少?gòu)U料和五廢料等排樣方式，由止動(dòng)片圖得，此沖裁件采用直排。 排樣時(shí)工件以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件；保持條料有一定的剛度，便于送料。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： （ 1） 材料的力學(xué)性能，硬材料的搭邊值可小一些，軟材料的搭邊值要大一些。 （ 2） 工件的形狀與尺寸，工件的尺寸大或者有圓角半徑較小的凸起時(shí)，搭邊值取大一些。 （ 3） 材料厚度，材料厚度大則搭邊值大 一些。 （ 4） 送料及擋料方式， 手工送料、有側(cè)壓裝置的模具，搭邊值要小一些 ；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 （ 5） 卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過(guò)小的搭邊容易擠進(jìn)凹模， 第 6 頁(yè) 共 53 頁(yè) 增加刃口磨損，降低模具壽命，并且影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2. 5. 2,確定搭邊值 : 條料邊緣的搭邊和工件間的搭邊分別為 2mm和 從而可計(jì)算出條料寬度和送進(jìn)步距分別為 38mm。 如圖 22 所示 毛坯排樣采用的是條料，且垂直于送料方向的 凹模寬度大于送料方向的凹模長(zhǎng)度，為降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，采用橫向手工送料方式，條料的送進(jìn)方向 。 圖 12 止動(dòng)片排樣圖 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為 . 裁單件材料的利用率按 [2]式計(jì)算 ,即 %100bhn 1 ?? A? 式中 A— 沖裁面積 (不包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料 )； 1n — 一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目； b— 條料寬度； h— 進(jìn)距。 第 7 頁(yè) 共 53 頁(yè) 利用 CAD 可計(jì)算得 214 20 .56 m mA ? 所 以 %%1 0 4 2 01%1 0 0bhn 1 ??????? A? 查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選 1000m m900m m? 的鋼板，每張鋼板可剪裁為 9 張條料( ? )，每張條料可沖 26 個(gè)工件，則 總? 為： %%1001 0 0 0900 4 2 0269%100n ???????? LBA總? 沖壓力的計(jì)算 沖壓力 沖件外輪廓線的沖載力： ?KLtF ?1 式 中： 1F 落 — 落料力（ KN）； L— 工件外輪廓周長(zhǎng)，由 CAD 計(jì)算可得 L=； t— 材料厚度，其中 t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得取＝ 350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K=； 所以 KNK L tF ?????? ? 沖孔力： 孔 mm4? 的沖載力 ?KLtF ?2 式中： 2F — 沖孔力（ KN）； L— 工件外輪廓周長(zhǎng)，其中 mmdL ???? ? t— 材料厚度， t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得?。?350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K= 所以 KNK L tF ?????? ? 孔 mm20? 的沖載力 ?KLtF ?3 式中： 3F — 沖孔力（ KN）； L— 工件外輪廓周長(zhǎng)，其中 mmdL ???? ? t— 材料厚度， t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得?。?350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K= 第 8 頁(yè) 共 53 頁(yè) 所以 KNK L tF 5 ?????? ? 孔 mm9? 的沖載力 ?KLtF ?4 式中： 4F — 沖孔力（ KN）； L— 工件外輪廓周長(zhǎng)，其中 mmdL ???? ? t— 材料厚度， t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得?。?350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K= 所以 KNK L tF 5 ?????? ? 故 KNFFFF ???????沖 卸料力 按式 得： 1FKF XX ? (35) 式中： XF — 卸料力因數(shù)，其值由表 查得 XF ＝ 。 則卸料力： KNF X ??? 頂件力 頂件力計(jì)算按式 ： )( 1FFKF DD ?? 沖 (37) 式 中： DK — 頂件力因數(shù)，其值由表 查得 ?DK 頂件力則為： KNF D ) 9 ( ???? 模具總沖壓力為： KNFFFFF TX 1 9 71 ????????? 沖總 壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損， 模具導(dǎo)向零件加速磨損，減低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定： （ 1）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （ 2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 （ 3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力 第 9 頁(yè) 共 53 頁(yè) 中心。 如圖 13 所表示 圖 13 凹模型口圖