【正文】 前蓋板周口高度尺寸 ? ，這可在零件成形后通過修邊工序來將其成形，采用較高的模具制造精度較小的模具間隙同時(shí)在各個(gè)方同上沖切來完成，可以保證該精度。該零件材料為鋁合金 1050， 厚度為 ，屬大批量生產(chǎn)。零件的曲面較為復(fù)雜，尺寸精度很高，由于零件底部有一近似圓盤的凸起，角部有一開口，外形很不規(guī)則，再加上為了美觀，要求棱線具有很小的過渡圓角，最小 R值為料厚的為 1/4，這些就造成了，成形時(shí)存在著較為嚴(yán)重的受力、變形不均勻，是否能拉深成 形是比較關(guān)鍵的問題。 照相機(jī)前蓋板零件沖壓工藝性分析 照相機(jī)前蓋板零件形狀 照相機(jī)前蓋板是不規(guī)則形狀的盒形件，本課題所研究的零件形狀及與其它零件的裝配關(guān)系如圖 所示。在不采用工藝搭邊的情況下，進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果零件 100％ 合格 [12]。根據(jù)盒形件的成形機(jī)理。此時(shí)由于短邊高很小，給切工藝搭邊的模具設(shè)計(jì)、制造帶來很大難度，因此，工藝上只好采取成形后再銑去工藝搭邊的方法。這樣 改動(dòng)后，不僅從原材料方面降低了零件成本，而且零件在沖壓過程中的工序尺寸相應(yīng)減小，因此模具尺寸價(jià)格也相應(yīng)降低，進(jìn)而降低了零件成本 [30]。同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性也大為改善，相對(duì)于孔位精度較高的工藝方法，制造成本可降低 20％ 左右 [16]?？孜?設(shè)計(jì)精 度之所以要求較高，是為了保證裝配要求。但與沖床相比，其效率較低，僅為沖床的 5％ ~10％ ，工時(shí)費(fèi)用增大。為保證孔位精度。不僅對(duì)提高沖壓件的質(zhì)量有益，而且還能提高材料利用率，減少工序數(shù)，簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)制造，縮短設(shè)計(jì)制造周期，降低零件成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。 因此，欲降低零件的成本， 從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，減少材料 消耗是最為重要的；其次，還應(yīng)考慮減少工序， 尤其是較費(fèi)時(shí)的工序，減少或簡(jiǎn)化模具 [10]。 為了適應(yīng)各種產(chǎn)品的要求，也為了得到不同的沖壓性能，在沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用的不銹鋼的種類與牌號(hào)很多，即使是同一類不銹鋼，在化學(xué)成分上做些調(diào)整或添加某些化學(xué)元素（如銅、鎳、鈦等）都可 能使其性能有相當(dāng)大的變化。 Md30 值是當(dāng)奧氏體不銹鋼在單向拉伸中的伸長(zhǎng)變形為 時(shí)，即有 50%的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織的溫度。 奧氏體不銹鋼板的拉深性能稍差，但它的硬化指數(shù) n 值遠(yuǎn)大于鐵素體不銹鋼板，它的埃利克辛值也大，所以它具有良好的伸長(zhǎng)類成形的沖壓性能，如脹形等。因此，雖然這兩種不銹鋼板都叫做不銹鋼，但由于它們?cè)跊_壓性能上有很大的差別，在生產(chǎn)中處理它們的沖壓成形問題時(shí)，必須區(qū)別對(duì)待 [23]。這種鋼板已經(jīng)成功地應(yīng)用于與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（振動(dòng)源）相鄰近的零件，如油底殼、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等，以阻止發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)外傳至汽車其他構(gòu)件，降低汽車的噪聲與振動(dòng)，提高其舒適的程度。另外，也有在鋼板或鋁的兩表面上各被復(fù)一層不銹鋼板的三層復(fù)合鋼板。 復(fù)合鋼板 復(fù)合金屬板是利用軋制復(fù)合或其他復(fù)合方法（如爆炸復(fù)合法等），把兩種金屬板復(fù)合成牢固接合在一起的雙層或三層板材。 由于表面處理鋼板的鍍層厚度很小，所以它對(duì)沖壓性能的影響不大。目前這種鋼板主要用于汽車結(jié)構(gòu)件，如立柱、底盤中的構(gòu)件等。 (1) 加磷高強(qiáng)度鋼板是固溶強(qiáng)化型的高強(qiáng)度鋼板，它在汽車工業(yè)中的應(yīng)用較早，也比較成熟。(~) 均勻伸長(zhǎng)率 δ(%) 27~35 37~42 厚度 方向性系數(shù) r值 ~ ~ 高強(qiáng)度鋼板 提高鋼板的強(qiáng)度，可以在保證鋼板構(gòu)件強(qiáng)度與剛度要求的條件下降低所使用鋼板的厚度，從而降低結(jié)構(gòu)的重量與成本 [18]。表 是冷軋鋼板與熱軋鋼板在質(zhì)量與性能方面的大致對(duì)比。由于熱軋鋼板的價(jià)格便宜，現(xiàn)在鋼鐵企業(yè)也在開發(fā)沖壓性能好、可用于深拉深成形的熱軋鋼板。 熱軋鋼板不具有冷軋鋼板的織構(gòu)組織，所以它的沖壓性能不如冷軋鋼板。經(jīng)熱軋后直接供應(yīng)的鋼板、表面有厚度為 10? m左右的黑色氧化皮。雖然在沖壓生產(chǎn)中所用金屬板材的種類很多，但用量最多的原材料主要是鋼板、不銹鋼板、鋁合金板及各種復(fù)合金屬板 [7]。 按極限拉深系數(shù)計(jì)算的各次拉深工序后半成品的直徑分別為 2d =[ 2m ] 1d =53=40 3d =[ 3m ] 2d =40=31 4d =[ 4m ] 3d =31=2526 對(duì)上述各拉深系數(shù)做適當(dāng)調(diào)整，得 1m =， 2m =， 3m =， 4m =，則 1d = 1m 0D =110=54 2d = 12dm =54=41 3d = 23dm =41=32 第 35 頁 4d = 34dm =32=26 (5) 由表 53查得各次拉深工序后半成品的圓角半徑分別為 1dR = 1pR =20 2dR = 2pR =12 3dR = 3pR =7 4dR = 4pR =3 (6) 為了保證第一次拉深時(shí)成形的發(fā)藍(lán)的外徑在后續(xù)的拉深工序中不再收縮，將第一次拉入凹模的毛坯面積加大 5%，第二、第二道工序分別增大 3%和 %(為了簡(jiǎn)化計(jì)算，用零件總面積代替零件拉入凹模部分的面積，由此產(chǎn)生的誤差并不大 ) [3]。 圖 (2) 計(jì)算毛坯直徑 第 34 頁 考慮修邊余量后， fd =76+2=80。查表 58,得 [mf ]=,查圖 522，得 ??????dh=,而 dh = =,顯然 m f ≯ [mf ]， dh = ??????dh，表明一次拉深成形困難。 因此，拉深凸模需要將零件完全從凹模中頂出，否則 零件 會(huì)卡死在凹模模 膠內(nèi) [40]。 如前所述，拉深件凸緣區(qū)的變形以塑性壓縮變形為主。在拉深過程中，工件凸緣 上 ， r 值較大的方位板厚變化小 (即 ?? 小 )， r 值 較小的方位板厚變化大，從而使 r 值較大的方位成形后零件筒壁高度較高 。拉深后的筒形件上，從凸模圓角區(qū)向外緣，應(yīng)變硬化程度逐漸增加，相對(duì)來說，凸模圓 角區(qū)材料的硬化效應(yīng)較小。筒 底區(qū)材料在拉深過程中保持基本穩(wěn)定狀態(tài) [27]。筒壁區(qū)材料原為凸緣區(qū)的材料。即 )rR()rR( 222020 ????? () 將式 ()代入式 ()，得 ?????????????? ? 2202 RRrr1 () 第 31 頁 圖 拉深時(shí)凸緣材料的變形 凸緣 材料的變形以壓縮為主，所以沒有拉裂之憂 [29]。 的 變形 拉深過程中，凸緣區(qū)材料不斷拉入凹模型腔形成筒 壁。 凸、凹模工作部分帶圓角，凸模和凹模之間的單側(cè)間隙稍大于板料厚度 。按照工序數(shù)，拉深可劃分為單次和多次拉深。因此，在日用品、電器元件、機(jī)械零件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件和汽車零件的成形中，有著廣泛的應(yīng)用。拉深也稱壓延．是 鈑金成形 的基礎(chǔ)性工藝。對(duì)較厚的樹料則需預(yù)先壓槽再彎曲 (見圖 )，此時(shí)最小彎曲半徑可以減小，或增加彎邊高度，彎曲后再切掉多余部分。圖 (a)所示的是一般工藝孔，圖 (b)為月牙形工藝孔 [27]。 第 27 頁 圖 帶缺口的彎曲件 對(duì)于帶孔的 彎曲件，若先沖好孔再將毛坯彎曲，則孔的位置應(yīng)處于彎曲變形區(qū)外 (見圖 )，否則孔要發(fā)生變形。若 工件不對(duì)稱時(shí) ，為了阻止板料偏移，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮增設(shè)壓料板，或增加工藝定位孔。若工件要求的彎曲半徑很小或清角 時(shí)，可分兩次彎曲：第一次彎成較大的彎曲半徑，然后退火；第二次再根據(jù)工件要求的彎曲半徑進(jìn)行彎曲。彎曲件的工藝性分析是根據(jù)彎曲過程的變形規(guī)律，并總結(jié)彎曲件實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而提出的。彎曲時(shí)，應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角，前次彎曲必須考慮使后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲 不能 影響前次成形的部分。對(duì)于 r/t 較小的彎曲件，由于板厚有明顯的變薄現(xiàn)象，按照體積不變條件．必然造成板料長(zhǎng)度的增加 [27]。 見圖 (a)。 第 22 頁 圖 彎曲前后坐標(biāo)網(wǎng)格的變化 表 變薄系數(shù) η 的值 r/t 1 2 5 10 η 1 (4) 板料相對(duì)寬度 (b 是板料的寬度 )對(duì)彎曲變形區(qū)的變形有很大的影響。板料彎曲時(shí)， 外區(qū)的材料因?yàn)槭芾儽?，?nèi)區(qū)的材料因?yàn)槭軌憾兒瘢捎诖俗冎行詫拥膬?nèi)移，外區(qū)的減薄量大于內(nèi)區(qū)的增厚量，故總體表現(xiàn)為變形區(qū)的厚度變薄。 a39?？拷鼒A角邊有少量的變形，而其余的 直邊 則沒有變形 [27]。生產(chǎn)中常用的材料，順纖維方向的強(qiáng)度和塑性大多高于橫纖維方向的。為了獲得合格的零件，彎曲件的內(nèi)圓角半徑的數(shù)值要受到外層纖維的成形極限限制。最后達(dá)到板料與凸、凹模完全貼合后，若需校正，則需要比彎曲力大得多的校正力，變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)就更為復(fù)雜了 [4]。如果把材料看成線性硬化的彈 — 塑性材料，其切向應(yīng)力沿板厚的分布如圖 (b)所示 [3]。彈性變形階段切向應(yīng)力 0? 沿板厚的分布如圖 (a)所示 [3]。 彎曲變形的過程 圖 是 V形件的彎曲過程。 ② 先大孔后小孔，以減少孔的變形。 ② 先內(nèi)輪廓后外輪廓，以減少變形。 復(fù)合模沖裁時(shí)，因有壓料裝置，零件不翹曲，斷面質(zhì)量好，而連續(xù)沖裁的零件不平，有拱彎或扭曲 故對(duì)平面度要求高的零件，采用復(fù)合模沖裁較為合適。 從沖裁的精度看，復(fù)合沖裁高于連續(xù)沖裁。工序組合的方式主要有復(fù)合沖裁與連續(xù)沖裁兩種形式。 工序的性質(zhì)應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形狀，按沖裁件的變形情況，結(jié)合具體生產(chǎn)條件予以確定。搭 邊值大小與下列因素有關(guān) [4]： (1) 材料機(jī)械性能：硬度高、強(qiáng)度大的材料搭邊值取小一些，軟材料或脆材料搭邊值取大一些。搭邊的作用是補(bǔ)償條料送進(jìn)時(shí)進(jìn)距與邊距的偏差，并將其在模具上定位，以保證沖 裁 件輪廓的完整。其原因是由于條料本身公差及沖裁時(shí)條料的導(dǎo)向與定位公差大所致。 圖 有廢料排樣 圖 少廢料排樣 2)少廢料排樣 沿工件部分外形切斷或沖裁，廢料只有沖裁刃口之間的搭邊，如圖 所示． 材料利用 率高。 1零件的有效面； 2設(shè)計(jì)廢料面積； 3工藝廢料面積； a條料的側(cè)搭邊； 1a 沖裁件之間的搭邊； B條料寬度； L進(jìn)距 圖 沖裁件的廢料和搭邊 (2)排樣方法 排樣的目的是減少廢料，提高材料利用率。 從圖 可知；若能減少廢料面積，材料利用率 則可提高。 第 14 頁 圖 沖裁件的形狀改進(jìn) 圖 工藝方案比較 排樣方法及材料的經(jīng)濟(jì)利用 在沖壓零件的總成本中，材料費(fèi)約占 60％ 80％；因此，材料的經(jīng)濟(jì)利用是沖裁工藝中要考慮的一個(gè)重要問題。 沖裁件一般比較簡(jiǎn)單，主要是根據(jù)零件圖紙、產(chǎn)量和工藝條件 (模具設(shè)計(jì)、制造能力，沖壓設(shè)備條件等 )進(jìn)行分析并確定最佳工藝方案。 一般來說 ， 產(chǎn)量很大時(shí)可選用連續(xù)模和高效 沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)率、降低成本； 中、小批量生產(chǎn)時(shí)，常采用簡(jiǎn)單模或復(fù)合模，以降低模具成本 [10]。一般情況下，要求沖裁 件的外形不能有尖角，特 別是小于 90 度的 尖角，應(yīng)采用， r 的 圓 角過渡，以便提高模具壽命方便于制造。因此，對(duì)沖裁件的工藝分析，主要討論在不影響零件使用性能的前提 下，結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，能否以最 簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的方法制造出來。 D 點(diǎn) —— 材料彎曲引起徑向拉應(yīng)力 1? 和 2? 切向拉應(yīng)力，凹模上平面材料受到壓擠產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力 3? 。應(yīng)力狀態(tài)如圖 所示，其中： A 點(diǎn) —— 三向應(yīng)力狀態(tài)。 有正壓力必有摩擦力，凸模和凹模刃口端面對(duì)板料的摩擦力分別為 PF? 和 dF? ， μ為料與模具材料之間的摩擦系數(shù)，其方向與板料相對(duì)凸模和凹模端面滑動(dòng)的力向相反。 圖 沖裁時(shí)板料所受應(yīng)力 第 11 頁 板料的彎曲變形對(duì)模具刃口的側(cè)面產(chǎn)生擠壓作用，反過來，凸模和凹模刃口的側(cè)面對(duì)板料產(chǎn)生反擠作用，形成對(duì)剪切面的側(cè)壓力。故凸凹模刃口部位的單位壓力分布曲線相當(dāng)陡峭。如果沖裁時(shí)加有壓料板，如圖 右邊所示，這時(shí)，凸模外側(cè)材料產(chǎn)生拉應(yīng)力，故裂縫有可能也從凸模一側(cè)刃口先開始產(chǎn)生 [39]。 第 9 頁 (a) 初始沖裁； (b) 切入板料 圖 沖裁板料的變形區(qū) 在紡錘形范圍內(nèi)，雖然材料已接近或正在進(jìn)行剪切變形 .但其中各點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)仍然是不相同的。沖裁時(shí)板料的變形區(qū)不是簡(jiǎn)單的剪切面，因?yàn)闆_裁時(shí)板料不僅產(chǎn)生剪切變形，而且還有彎曲變形。留在凹模面上的材料在沖孔時(shí)為工件，落料時(shí)為廢料。圖 (d)