【正文】 第 7 頁 共 46 頁 材料：厚度：件數(shù)：100萬 沖壓件的工藝分析 該沖壓件為汽車配件，且在汽車裝配中成對出現(xiàn) ，生產(chǎn)批量為 100 萬件，屬于大批量生產(chǎn)。其形狀特征表明，此零件為彎曲件，其主要形狀、尺寸可以由沖裁、彎曲等沖壓工藝獲得。作為彎 曲成形尺寸， R5 的彎曲半徑大小合適，在彎曲過程中不會斷裂。 該汽車沖壓件生產(chǎn)批量為 100萬件，屬于大批量生產(chǎn)。 汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 8 頁 共 46 頁 由上圖分析，產(chǎn)品的最終形成需要三道大的工序，即：沖孔、落料和彎曲。 方案二：先沖孔落料復(fù)合模，然后再進(jìn)行彎曲； 方案三：先沖孔落料級進(jìn)模，然后再進(jìn)行彎曲； 方案四：先單工序模落料，然后 再進(jìn)行彎曲，最后進(jìn)行沖孔。方案一、方案二和方案三都是分離工序在先，成形工序在后。 由于該制件的最窄處的距離是 c=6mm，而復(fù)合模的凸凹模的最小壁厚為 ，而 c,所以不選擇沖孔落料復(fù)合模。針對第四種方案，彎曲過后再沖孔的話，首先，定位不好確定，其次，對模具的要求很高，再者，由于孔與制件邊緣的尺寸較小，容易使其變形，故這種方案不可取。 第三章 沖壓件工藝文件的編寫 廠名 沖壓工藝卡 產(chǎn)品型號 零部件名稱 汽車配件 共 頁 產(chǎn)品名稱 零部件型號 第 頁 汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 9 頁 共 46 頁 材料牌號及規(guī)格∕ mm 材料技術(shù)要求 毛坯尺寸∕ mm 每毛坯可制件數(shù) 毛坯質(zhì)量 輔助材料 Q235 條料 15件 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工工序簡圖 設(shè)備 工藝裝備 備注 01 下料 剪床裁板 材料：厚度：件數(shù)：100萬 02 沖孔 落料 先沖孔 后落料 沖孔落料復(fù)合模 03 彎曲 彎曲達(dá)尺寸要求 J23— 10 彎曲模 04 檢驗 按產(chǎn)品零件圖檢驗 編制 （日期） 審核 （日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 第四章 沖裁模設(shè)計 沖裁間隙 該沖壓件為沖孔落料件，沖孔凸模與沖孔凹模之間存在間隙，落料凸模與落料凹模之間 存在間隙，凸凹模之間的間隙較大時，在進(jìn)行工作時，汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 10 頁 共 46 頁 材料所受的拉伸作用就會增大，沖裁結(jié)束后，因材料的彈性恢復(fù)使沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，最后導(dǎo)致落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。因此，必須確定合理的凸凹模間隙值，才能保證沖裁件的質(zhì)量?？紤]到模具制造中的偏差和使用中的磨損，生產(chǎn)中通常選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。 該制件的材料為 Q235,材料厚度為 3mm，且為汽車配件，因此 查表，最小合理間隙 2Cmin=,最大合理間隙 2Cmax=。 設(shè)計落料 模時，應(yīng)以落料件的大端尺寸為基準(zhǔn) ，即大端尺寸為落料凹模尺寸，間隙取在凸模上 ；設(shè)計沖孔 模時，應(yīng)以沖孔件的小端尺寸為基準(zhǔn) ，即小端尺寸為為沖孔凸模尺寸，間隙取在凹模上 。這樣，在凸模、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。 由于該制件沒有標(biāo)注公差，所以根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對于非圓形件的規(guī)定，汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 11 頁 共 46 頁 公差數(shù)值按 IT14 級處理，沖模按 IT11 級制造； 對于 Φ 10 孔，沖孔凸模公差等級按 IT6 級制造，沖孔凹模公差等級按 IT7 級制造，原因是一般情況下，凸模公差等級高于凹模公差等級。 由于此制件結(jié)構(gòu)相對來說不太復(fù)雜，因此選擇分別加工計算模具刃口尺寸，優(yōu)點是：具有互換性。其中， Φ 10 由沖孔獲得，尺寸 、尺寸 2尺寸 6尺寸 、 R5 及 R13 由落料獲得。 沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注， 落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔 件下偏差為零，上偏差為正。 L 為沖裁周邊總長，計算如下： L=+π 10+16++π 13+π 10++42+= 厚度 t=3mm,系數(shù) Kp 一般取 . 因此沖裁力 Fp=KptLτ = 3 380N= 設(shè)計的級進(jìn)模采用剛性卸料裝置和下出件方式，因此在實際生產(chǎn)中還需要推料力 ： FQ1=nK1Fp,其中 n 為梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量， n=h/t=9/3=3,且 h 為直刃口部分的高， t 為材料m a x m i n22 0 . 0 1 9 0 . 0 3 0 0 . 0 4 9 0 . 1 8 0 ( )pd cc?? ? ? ???校 核 ：＜ 滿 足 間 隙 公 差 條 件m a x 0 0000m in 0m a x m in( ) ( )( 2 ) ( )22 0 0()dpdpdpdD D x mmmmD D c mmmmcc????? ?????? ? ? ? ? ??? ? ? ??? ? ???校 核 ：＜滿 足 間 隙 公 差 條 件汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 14 頁 共 46 頁 厚度。 查沖壓工藝與模具設(shè)計 附錄 A，選擇開式雙柱 可傾式壓力機，型號為：： 名稱 公稱壓力∕ KN 滑塊行程∕ mm 最大閉合高度∕ mm 最大裝模高度∕ mm 閉合高度調(diào)節(jié)∕ mm 工作臺尺寸前后∕mm 工作臺尺寸左右∕mm 電動機功率∕KW 汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 15 頁 共 46 頁 數(shù)值 63 35 150 120 35 200 310 沖裁模壓力中心的確定 由于該制件結(jié)構(gòu)不對稱，形狀較為復(fù)雜， 、且設(shè)計的模具為 沖孔落料級進(jìn)模，屬于多凸模，在這種情況下，用解析法確定沖裁模的壓力中心。 根據(jù)下文的排樣設(shè)計，用坐標(biāo)的方法將其表示出來： 將如圖所示的數(shù)據(jù)，依次代入得： ????????????????????????????????????niiniiinnnniIniiinnnLyLLLLyLyLyLyLxLLLLxLxLxLx112122110112111022汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 16 頁 共 46 頁 )()()()()(00???????????????????????????????????????????????????????????????????????yx因此模具的壓力中心為 O（ ,） 即上圖 O點，模柄的軸心線 應(yīng)與沖模的壓力中心重合，以避免產(chǎn)生偏移載荷，從而可以使模具壽命提高 。由于在沖壓零件的成本中，材料費用約占 60%以上，所以 應(yīng)該用最少的材料生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。因此按照 45176。 搭邊 在設(shè)計過程中還要考慮到搭邊的問題，搭邊就是排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料。查表 搭邊值a=,a1=。排樣圖如下所示 : 條料寬度的確定 根據(jù)該制件設(shè)計的級進(jìn)模，采用側(cè)壓裝置，以便條料能夠始終沿著基準(zhǔn)導(dǎo)料板送料。 D 為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸， mm。 ? 為條料下料剪切公差，查表 ， ? =， c=. 其中 根據(jù)設(shè)計的沖裁落料級進(jìn)模，確定 D=,因此，將以上數(shù)據(jù)代入公式中， B=(D+2a+? )0?? =(+2 +)? = 沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了保證沖裁件的外形尺寸以及孔和孔距的精度要求，采用導(dǎo)正銷和汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 18 頁 共 46 頁 擋料銷配合定距的級進(jìn)模， 同時采用初始檔料銷對條料初始定位。模架采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)向精度高，使用壽命長。 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)的選用 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類，一類是鑲拼式，另一類為整體式。而在 整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又可分為直通式和臺階式。凸模頂部采用階梯軸進(jìn)行固定。 另外，沖孔孔徑為 10，制件厚度為 3mm,即孔徑大于工件厚度，因此設(shè)計沖孔凸模時不用凸模護套。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要，凸模長度的計算公式為： L=h1+h2+t+(15~20)mm=(30+20+6+20)mm=76mm 汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 19 頁 共 46 頁 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計的落料凹模采用下出件的 方式， 由于該制件沖裁公差沒有多大要求，故 采用如圖 2 所示的結(jié)構(gòu)形式，這種類型的 凹模洞口制造方便，刃口強度高，刃磨后 工作部分尺寸不變。 圖 1 定位零件的設(shè)計 （ 1） 擋料銷 為保證 條料的正確送進(jìn)和毛坯在模具中的正確位置，沖裁出外形完整的合格零件，模具設(shè)計 時必須考慮條料或毛坯的定位?？紤]到該沖裁件形狀和尺寸可 采用初始擋料銷實現(xiàn)開始定位，在后續(xù)沖裁中，用固定擋料銷限制條料的送進(jìn)距離，固定擋料銷用后定位 。導(dǎo)正銷安裝在落料凸模 固汽車沖壓件工藝與模具設(shè)計 第 20 頁 共 46 頁 定板 上 ，更加精確定距 。 卸料與推件零件的設(shè)計 設(shè)計中將剛性卸料板作為卸料零件，目的是將沖裁 后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或制件或廢料卸 掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。 卸料板與 圖 3 凸模的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙，這樣卸料之后凸模 就不能完全脫離卸料板了。 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件 該制件沖裁模設(shè)計選用的是 滑動導(dǎo)向模架 對角導(dǎo)柱模架。 其中， 模架由上 、 下模座通過模柄及導(dǎo)向裝置 (最常用的是導(dǎo) 柱導(dǎo)套 )組成， 模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘板固定壓力機工作臺面上。 導(dǎo)柱導(dǎo)套為間隙配合，其配合選用 H7/h6。上模座通過模柄安裝在沖床滑快上，下模座用螺栓固定在工作臺上。 凸模固定板固定凸模， 在必須進(jìn)行凸模固定板的設(shè)計時，其平面尺寸除應(yīng)保證凸模的安裝外，應(yīng)有足夠的尺寸來安放螺釘和銷釘。在螺釘?shù)倪x用中多采用內(nèi)六角螺釘。 第五章 彎曲模設(shè)計 彎曲件的工藝 性 分析 根據(jù)題目可知該制件的外形比較簡單，所用材料 Q235 的抗剪強度為304～ 375MPa，抗拉強度為 380～ 470MPa。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量在排樣是采用傾斜一定的角度的排樣法。 在彎曲過程中回彈問題的解決： （ 1）從模具結(jié)構(gòu)上采取補償法， 因為該制件的相對彎曲半徑 r/t=15～ 8，彎曲半徑的變化很小，可以不予考慮，而僅考慮彎曲角度的回彈變化，回彈角△θ =θ 0θ t，由表查得△θ =30’ 。 （ 2）從工藝上采取熱處理的方法，對硬材料先進(jìn)行退火處理，降低硬度，減少彎曲回彈。為了達(dá)到所要求的尺寸精度，同時提高生產(chǎn)效率可同時彎曲兩制件，這樣不但能保證尺寸精度還能提高生產(chǎn)效率。毛坯的長度等于彎曲件直線部分長度與彎曲部分中性層展開長度的總和，且彎曲中心角為 90176。 r/t=3/3=1,所以查《沖壓工藝與模具設(shè)計》書中表 x=。 r/t=3/3=1。所以： L=+26+π /2(3+ 3)= 彎曲模壓力機的選用 因為模具的總彎曲力 F 總 = F 壓機 總 = 查查《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》表 8— 10，選用 J23— 10 壓力機。 由于該制件屬于 大 批量生產(chǎn)，而且屬于薄板類零件。這類鋼具有良好的耐磨性且這類鋼的切削性能好不變形。綜合以上因素此套模具中的凸、凹模選用 Cr12系的冷作工具 鋼，如： Cr12MoV，因為此類鋼的耐磨性好、淬透性好、熱處理變形小、硬度和強度高。9Mn2V，螺母、墊圈選擇 Q235。 而畢業(yè)設(shè)計，恰恰就是這三年學(xué)習(xí)的一個理論與實踐的綜合運用。 在設(shè)計過程中，根據(jù)零件圖，進(jìn)行合理的工藝分析，該零件屬于沖孔落料件，在加工中，沖裁方案可以選擇單工序沖裁、沖孔落料復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁。級進(jìn)沖裁選擇先沖孔后落料的順序。由于沖裁件結(jié)構(gòu)不對稱，在彎曲過程中容易變形，同時也不好定位，故采用一沖二的方法，這樣一次彎曲兩個，結(jié)構(gòu)對稱，易于定位，同時還提高生產(chǎn)效率。 通過畢業(yè)設(shè)計，翻閱了大量的資料，鞏固了專業(yè)知識，熟練了 CAD\Proe等計算機輔助軟件的操作。 非常感謝學(xué)校和系部給了我這次機會，讓我在這將近兩個月的時間，學(xué)到那么多的知識！但是，由于本人水平有限，還望老師們批評指正。沖壓工藝與設(shè)計 2. 李立明、崔朝英 工程材料及成型技術(shù) 北京郵電大學(xué)出版社， 2022 3. 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，全國模具標(biāo)準(zhǔn)化 技術(shù)委員會編。北京：機械工業(yè)出版， 1994。桂林：桂林電器科學(xué)研究所， 1