【正文】 在四年的學習生活中，鄒景超教授，張發(fā)廳老師及李元杰老師，及黃河科技學院給予了我大力支持和無私幫助，在此一并表示深深的謝意。導師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度以及誨人不倦的精神將使作者終生受益。沖裁變形過程分為：1. 彈性變形階段；2. .斷裂分離階段；彎曲變形的過程分為：1. 彈性變形階段；2. 彈—塑性變形階段；3. 全塑性彎曲階段；主要取得的成果如下：1. 分析了沖裁、彎曲和拉深成形的過程，指出了其成形的特點；2. 對沖壓件的工藝性進行了分析，得出了設(shè)計沖壓工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)注意的問題；3. 對典型的沖壓件進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化；4. 制定了照相機的成形工藝，并設(shè)計了模具。本課題主要針對目前工業(yè)生產(chǎn)中普遍存在的問題，以降低沖壓件的總體社會成本為目標，對沖壓件常用的成形方法進行了分析，找出了一些普遍的規(guī)律。這樣不易擦傷零件表面，零件表面質(zhì)量好。利用四套斜楔滑塊機構(gòu)同時成形側(cè)面孔形，減少了重復定位的誤差，保證了側(cè)面各孔的尺寸和位置精度3) 保證零件成形的高質(zhì)量，出件方便。特別是在一次運動中，利用滑塊的嵌套完成了不同方向的沖孔，避免了因沖切一個小凸包而再另行增加模具的麻煩。照相機前蓋板側(cè)沖孔模具有如下特點[42]:1) 結(jié)構(gòu)緊湊、效率高。當沖孔完畢后，壓力機回程，首先斜楔4和斜楔2以及斜楔3上行當斜楔與滑塊脫離時，外滑塊外滑塊1和嵌套在外滑塊2內(nèi)部小滑塊在復位彈簧的作用下復位，然后斜楔1回程，內(nèi)滑塊內(nèi)滑塊2和內(nèi)滑塊3在復位彈簧作用下，沿著T形槽復位并向上移動。 1 照相機前蓋板沖側(cè)孔模具結(jié)構(gòu)沖側(cè)孔分兩個階段進行，待切邊的沖壓零件放在外滑塊壓板(件號47)內(nèi)，以外形定位，在壓力機作用下凸模下行直至限位柱(件號22)所限位置，將零件壓緊，這時斜楔3(件號45)下行與外滑塊2(件號37)接觸，并推動外滑塊2壓緊零件外壁，隨后，斜楔1(件號16)下行與內(nèi)滑塊1(件號29)、內(nèi)滑塊2(件號38)和內(nèi)滑塊3(件號30)接觸，并將3個內(nèi)滑塊向外推出壓緊零件內(nèi)壁，這時內(nèi)滑塊2與外滑塊37共同作用將側(cè)面凸包沖出。 零件的頂出位置 側(cè)沖孔模具設(shè)計照相機前蓋板沖側(cè)孔模由三塊內(nèi)滑塊向四周漲開的運動和一塊嵌套有內(nèi)部小滑塊的外滑塊向內(nèi)運動來共同完成沖側(cè)孔的工作。后序沖孔工序在A位置沖出閃光燈窗口，這樣既能保證零件從凹模順利頂出，又可以避免零件表面受損。2) 頂件方便。本套模具中毛坯的定位主要由定位圓柱以及擋料銷來完成，中心圓孔限制毛坯的位置，擋料銷約束毛坯的轉(zhuǎn)動。完成一個行程[4]。接著凸模10在壓力機滑塊作用下向下運動，直到零件成形。 成形模模具設(shè)計 所示。因此，以沖側(cè)孔模為例加以詳細介紹。另外，照相機前蓋板對側(cè)壁以及側(cè)面孔形的位置精度要求較高，修邊模設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到零最終質(zhì)量，所以修邊模的設(shè)計是本課題又一關(guān)鍵問題，在此，對修邊模修邊的模具結(jié)構(gòu)以及特點加以詳細說明。沖孔落料復合模及成形后沖孔模模具結(jié)構(gòu)為常見結(jié)構(gòu)，在此不予重點論述。 模具設(shè)計 概述在對照相機前蓋板進行零件工藝性分析的基礎(chǔ)上，通過計算，最終確定了零件成形的最佳工藝方案。8) 落料（毛坯外形為矩形）沖孔（鏡頭孔）復合——成形（兩步成形）——沖其余正面孔（包括光學取景器窗口、LCD取景器窗口和閃光燈窗口）——修邊（切口——切角——切直邊——沖側(cè)孔）。6) 落料（毛坯外形為矩形）沖孔（鏡頭孔）復合——成形（一步成形）——沖其余正面孔（包括光學取景器窗口、LCD取景器窗口和閃光燈窗口）——修邊（切口——切角——切直邊——沖側(cè)孔）。4) 落料（坯料外形帶電池匣部缺口）沖孔（鏡頭孔）復合——成形（兩步成形）——沖其余正面孔（包括光學取景器窗口、LCD取景器窗口和閃光燈窗口）——修邊（切角——切直邊——沖側(cè)孔）。2) 落料（坯料外形帶電池匣部缺口）沖孔（鏡頭孔）復合——成形（一步成形）——沖其余正面孔（包括光學取景器窗口、LCD取景器窗口和閃光燈窗口）——修邊（切角——切直邊——沖側(cè)孔）。 零件工藝方案的確定通過分別對落料、沖孔、成形和修邊各工序可能出現(xiàn)的方案進行分析對比，我們將具有可行性的方案組合在一起，可以初步制定出照相機外殼成形的8種工藝方案。方案五在方案四的基礎(chǔ)上將支架固定凸臺與其它孔一次沖出，使得成形精度和生產(chǎn)效率最高，模具套數(shù)最少（3套），但模具結(jié)構(gòu)也最為復雜。模具套數(shù)較少（5套）。并且增加了模具套數(shù)（8套）。但是分開修邊容易產(chǎn)生側(cè)壁的高度差，使切屑相互粘連，不易脫落。方案五：首先一次性將三個圓角部分余量切除，然后向四個方向同時沖切，完成四個直邊的修邊，然后將三邊（、左、下三邊）的孔同時沖出（包括支架固定凸臺）。方案三：先將三個圓角部分的余量一次性切除，再同時修三邊（、左下三邊），然后將三邊孔同時沖出，最后修剩余一邊（）。同時注意到側(cè)壁上有許多小孔分布，而且小孔的沖裁方向不一致，根據(jù)這些特點可以得出如下幾種工藝方案；方案一：依次修四個方向的側(cè)壁，修邊的同時進行沖孔，最后將支架固定凸臺，單獨沖出。方案二為優(yōu)先選取方案[42]。(1) (2) (a) (b) 成型方案示意圖方案一的優(yōu)點是便于材料變形和流動，使其成形過程一分為二，減小了變形的不均勻性；其缺點是圓形凸起成形后需要進行二次定位完成最終成形，這樣使得定位誤差增大，零件精度減低，同時也降低了生產(chǎn)效率。考慮可能的成形方案有如下兩種：方案一：先形成底部圓形凸起，再最終成形，(a)。 成形工序分析該制件可以簡化為淺盒形件，考慮到該零件的r/(bh)(h為計入修邊余量的工件高度，r為壁與壁之間的圓角半徑，b為矩形件的短邊寬度)，屬于區(qū)域Ⅱa(由參考文獻3圖472可知)，其拉深特點只有微量的材料從盒形件的圓角處轉(zhuǎn)移到側(cè)壁上去，而幾乎沒有增補側(cè)壁的高度。由此可知方案三不可取，由于方案一的缺點致使其不能滿足生產(chǎn)要求，也不予采用。其缺點是如果在成形前將表面各孔一次沖出，由于光學取景器窗口、LCD取景器窗口和閃光燈窗口距側(cè)壁距離很小，可能產(chǎn)生變形而達不到尺寸要求:如果成形后一次沖出表面各孔，則不能為成形提供定位。 沖孔方案示意圖方案二的優(yōu)點是首先沖出的鏡頭孔不僅可以為成形提供定位，而且可以為其它孔的沖裁提供定位同時具有較高的模具強度，提高了生產(chǎn)效率和各孔之間的位置精度。方案三 : 直接將表面各孔一次沖出(包括鏡頭孔、光學取景器窗口、LCD取景器窗口和閃光燈窗口)， (c)所示。方案一 : 逐個沖出表面各孔，(a)所示。由于側(cè)面孔形均有位置精度要求，如果在成形前進行沖孔，在成形后由于金屬變形不均勻，金屬在側(cè)壁高度方向上有一定的伸展，致使孔的位置發(fā)生變化，所以不宜在落料前沖側(cè)孔。方案四為最佳。方案四是方案二與方案三的組合，也同時具有兩者的優(yōu)點，生產(chǎn)效率在四種方案種最高。方案三與方案一的不同之處在于電池匣部在落料時一起沖出。方案二與方案一基本相同，差異之處在于落料時將鏡頭孔一起沖出。方案一的優(yōu)點是化整為零，坯料的形狀簡單，從而簡化了模具刃口形狀，使模具制造簡便。方案三 : 落出帶電池匣部缺口的毛坯外形，(c)所示。 落料工序分析 落料方案示意圖通過對零件形狀及工藝性分析可能的落料方案有以下四種:方案一 : 直接落出矩形毛坯，(a)所示。綜上分析，照相機前蓋板沖壓工藝與模具設(shè)計中需要著重解決好以下問題:1) 工藝方案和模具結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能達到該零件所要求的高精度；2) 成形模的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證該零件復雜外形的成形；3) 模具的制造精度和導向精度應(yīng)適合零件厚度薄(t=)、模具間隙小的特點；4) 各工序之間組合時在保證零件技術(shù)要求的前提下，盡量減少模具套數(shù)，提高模具壽命。側(cè)壁上的形狀也均有位置精度要求如尺寸:，落料時將其成形，由于金屬變形很可能影響到其精度，應(yīng)校核其成形后精度是否滿足要求。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在各個方同上沖切來完成，可以保證該精度。圖 照相機前蓋板零件圖根據(jù)零件的技術(shù)要求，進行沖壓工藝性分析，認為該零件大體上是一無凸緣淺盒形件，拉深工藝性較好。該零件材料為鋁合金1050，屬大批量生產(chǎn)。對于修邊，怎樣安排才能保證周口尺寸高度差的要求，并使工藝既保證修邊的精度，保證零件表面孔形的成形要求也是需要重點考慮的問題。零件的曲面較為復雜，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，成形時存在著較為嚴重的受力、變形不均勻，是否能拉深成形是比較關(guān)鍵的問題。鋁合金1050的化學成分及機械性能如表5. [35]。 照相機前蓋板零件沖壓工藝性分析 照相機前蓋板零件形狀照相機前蓋板是不規(guī)則形狀的盒形件。5 照相機前蓋板工藝方案優(yōu)化及其模具設(shè)計照相機前蓋板是照相機的重要組成部分，不僅要具有設(shè)計所規(guī)定的使用功能，而且在很大程度上要體現(xiàn)整個相機的藝術(shù)性、個性風格，所以在質(zhì)量要求(如尺寸精度要求、形狀精度要求、剛度要求等)、沖壓成形工藝、沖壓模具以及材料等方面都有其與一般沖壓零件不同的特點[10]。在不采用工藝搭邊的情況下，進行了試驗，結(jié)果零件100％合格[12]。同時，對凸、凹模的圓角進行適當修改。根據(jù)盒形件的成形機理。而且加工工時也大幅度增長(銑削工時占了零件全部工時的65％)，嚴重影響了生產(chǎn)效率，再加上工序運轉(zhuǎn)、堆放場地、廢料處理等問題，迫切需要改進。此時由于短邊高很小，給切工藝搭邊的模具設(shè)計、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。由于該件短邊高只有10mm (實際上短邊的直邊高只有l(wèi)mm)，而長邊高為40mm，因此，在成形過程中，零件不可避免地會產(chǎn)生滑移，無法成形。這樣改動后，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，因此模具尺寸價格也相應(yīng)降低，進而降低了零件成本[30]。但從工藝角度分析，該零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及經(jīng)濟性并不理想。同時，其經(jīng)濟性也大為改善，相對于孔位精度較高的工藝方法，制造成本可降低20％ 左右[16]。工藝性更好。孔位設(shè)計精度之所以要求較高，是為了保證裝配要求。這兩種方法的經(jīng)濟性都不是很好。但與沖床相比，其效率較低，僅為沖床的5％~10％，工時費用增大。但此方法相對于一次將孔全部沖出的工藝方法多了1道沖孔工序，同時還增添了1副模具，因而，使得沖件成本增加。為保證孔位精度。 彎曲件沖孔優(yōu)化對孔位精度較高的彎曲件()，工藝上一般不采用彎曲前一次將孔全部沖出的方法。不僅對提高沖壓件的質(zhì)量有益，而且還能提高材料利用率，減少工序數(shù)，簡化模具的設(shè)計制造，縮短設(shè)計制造周期，降低零件成本，從而提高經(jīng)濟效益。有不少沖壓件，在保證性能、裝配等要求的前提下，往往只需改動一兩個尺寸，或局部。因此，欲降低零件的成本，從經(jīng)濟學的角度看，減少材料消耗是最為重要的；其次，還應(yīng)考慮減少工序，尤其是較費時的工序，減少或簡化模具[10]。 常用鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼板沖壓性能的對照項目Md30/176。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很多，即使是同一類不銹鋼，在化學成分上做些調(diào)整或添加某些化學元素（如銅、鎳、鈦等）都可能使其性能有相當大的變化。一般認為Md30介于020176。即有50%的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織的溫度。因此，奧氏體相變的穩(wěn)定程度對奧氏體不銹鋼的硬化指數(shù)n值有很大的影響。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類成形的沖壓性能，如脹形等。因此，可以認為鐵素體不銹鋼板具有良好的拉深性能。因此，雖然這兩種不銹鋼板都叫做不銹鋼，但由于它們在沖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，必須區(qū)別對待[23]。 不銹鋼板不銹鋼有多種類型，用于多種用途，但在沖壓成形中應(yīng)用的不銹鋼有鐵素體不銹鋼（鉻系不銹鋼）與奧氏體不銹鋼（鉻鎳系不銹鋼）。這種鋼板已經(jīng)成功地應(yīng)用于與汽車發(fā)動機（振動源）相鄰近的零件，如油底殼、發(fā)動機蓋等，以阻止發(fā)動機的振動外傳至汽車其他構(gòu)件，降低汽車的噪聲與振動，提高其舒適的程度。減振鋼板是一種具有使機械振動衰減的功能性復合板材。另外，也有在鋼板或鋁的兩表面上各被復一層不銹鋼板的三層復合鋼板。復合板兼有它組成的組分板材金屬的兩種性質(zhì)（力學性能與物理性能），可以認為它是一種功能性材料。 復合鋼板復合金屬板是利用軋制復合或其他復合方法（如爆炸復合法等），把兩種金屬板復合成牢固接合在一起的雙層或三層板材。但是，由鍍層表面摩擦性能不同引起的對沖壓成形過程的影響，有時是不可忽視的，尤其是在采用拉深筋等靠摩擦阻力控制沖壓件的成形時，表面摩擦條件就可能對沖壓成形的成敗起決定的作用。由于表面處理鋼板的鍍層厚度很小，所以它對沖壓性能的影響不大。C耐腐蝕的金屬熔液中進行熱浸鍍加工，制成表面處理鋼板。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。但在沖壓成形后，經(jīng)噴漆和低溫烘烤，它的強度因BH型硬化而提高，成為高強度鋼板。(1) 加磷高強度鋼板是固溶強化型的高強度鋼板，它在汽車工業(yè)中的應(yīng)用較早，也比較成熟。一般的高強度鋼板的抗拉強度是350500MPa，但有些鋼鐵企業(yè)已經(jīng)開發(fā)了強度達1000MPa的所謂高強度鋼板。(~)均勻伸長率δ(%)27~3537~42厚度方向性系數(shù)r值~~ 高強度鋼板 提高鋼板的強度，可以在保證鋼板構(gòu)件強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]。 冷軋鋼板與熱軋鋼板的對比對比項目熱軋鋼板冷軋鋼板表面粗糙度Ry/μm20~25~25厚度公差/mm177。冷軋鋼板的主要特點是，利用軋制中