【正文】 屬冷變 形加工方法。它是金屬塑性加工（或壓力加工）的主要方法之一，也隸屬于材料成型工程技術(shù)。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) [1]。 （ 2） 沖壓時(shí)由于模具保 證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量 ,而模具的壽命一般較長 ,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定 ,互換性好 ,具有 “ 一模一樣 ” 的特征。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 6 （ 4） 沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。因此，在生產(chǎn)批量小時(shí)，經(jīng)濟(jì)上不合適。 此外 沖壓加工時(shí)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)兩種公害，且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。隨著工業(yè)技術(shù)不斷向前發(fā)展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作條件下，對(duì)模具的精度越來越高， 使用壽命越來越長。 模具生產(chǎn) 技術(shù)的高低，以成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品的制造水平的重要標(biāo)志 。 目前，國內(nèi)外模具工業(yè)發(fā)展很快，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 7 大型沖模覆蓋件模具為代表。如東風(fēng)汽車公司沖模廠，已設(shè)計(jì)制造了富康轎車部分 內(nèi)覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)制造方法，手段上面已基本達(dá)到了國際水 平 ，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。其他如 4 5 68條腿集成電路柜架多 工工位級(jí)進(jìn)模、電子槍硬質(zhì)合金多工進(jìn)級(jí)進(jìn)模、別克轎車安全帶座式工位級(jí)進(jìn)模、空調(diào)器散熱片多工位級(jí)進(jìn)模，均達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平 [2]。 汽車和摩托車工業(yè)的快速發(fā)展，推動(dòng)了壓模生產(chǎn)的發(fā)展。技術(shù)水平有所提高，使汽車、摩托車上配套的鋁合金壓鑄模大部分實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化?？傮w水平有了較大提高。模具壽命：鋁合金鑄件模具一般為 48 萬次，個(gè)別可超過 10 萬次，國外可達(dá) 815 萬次以上 [3]。模具拋光技術(shù)引起重視，機(jī)械磨拋光、超聲波拋光、電化學(xué)拋光及述幾種方法的復(fù)合拋光，已開發(fā)出專用機(jī)械，專用工具，得到廣泛的應(yīng)用。但面不廣，大型高效自動(dòng)拋光專用設(shè)備有待開發(fā)。模具強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。模具修復(fù)技術(shù)也有了進(jìn)步。 當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭激烈。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明 顯的 [4]。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求 (如多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高 )精密 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 9 模具精度已由原來的 5μ m提高到 2～ 3μ m，今后有些模具加工精度公差要求在 1μ m 以下，這就要求發(fā)展超 精加工。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 CAD/CAM/CAE技術(shù) 。 實(shí)例分析 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [5] 高正方形盒形件可以看成由直邊部分及圓角部分組成。因此盒形件的拉深成形是圓角部分拉深和直邊部分彎曲兩種變形方式的復(fù)合。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 10 畫出落料、四次拉深工序圖如圖 2所示。經(jīng)過調(diào)試確定最后的毛坯尺寸再制造模具。制件的裝飾棱線，要求清晰、平滑、左右對(duì)稱和過渡均勻，與相鄰覆蓋件的裝飾棱線銜接處應(yīng)吻合，不允許參差不齊。車門外板兩面棱線、筋 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 11 條等，只能在拉深工序中形成，否則很難保證其幾何形狀的一致性和表面光滑。確定沖壓成形工藝主要內(nèi)容包括 :沖壓方向、送料方向、成形面工藝補(bǔ)充、壓料面、拉深件的側(cè)壁形狀、工藝圓角、拉深筋等。由于外觀表面質(zhì)量要求高，因此要求對(duì)變形材料進(jìn)行充分成形，才能拉制出光滑并具有剛性的零件。某些部位剛性較差，受振動(dòng)后就會(huì)產(chǎn)生空洞聲。 通常汽車表面件拉深時(shí)既有曲面形狀的內(nèi)部脹形和外周拉深的復(fù)合變形特點(diǎn)，也有變形沿零件的周邊分布不均勻的特點(diǎn)。 由于車門外板的表面曲率小，其拉深變形所需的徑向拉應(yīng)力的數(shù)值 如果不大，零件在模具內(nèi)的形狀在出模后不能保持下來，即回彈變形大，或者說根本不能緊密地貼模 .靠調(diào)整毛坯的尺寸或者增大壓邊力，以達(dá)到產(chǎn)生較大且均勻的徑向拉應(yīng)力的方法是可行的，但不經(jīng)濟(jì)。加強(qiáng)拉深筋的作用，基本上不使毛坯的周邊產(chǎn)生拉深變形，而主要由毛坯的中間部分的脹形機(jī)理使毛坯成形。車門外板在成形時(shí)，凸模表面與毛坯以大表面接觸，由于平面上的拉應(yīng)力很低，材料得不到充分的塑 性變形，這使材料變形不足，對(duì)增強(qiáng)制件的剛性不利。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 12 流行的車門外板表面是平坦的，或是帶有淺形的裝飾線，這使制件變形不充分，容易造成制件中部塌陷凹坑的產(chǎn)生。 依據(jù)車門外板沖壓件使用要求及實(shí)際生產(chǎn)情況，確定車門外板的工序 :拉深一修邊、整形一翻邊、沖孔。合理的壓料而不僅能保證拉入壓料面的材料不起皺，還可以保證拉入凹模的材料不起皺和不破裂。另外，壓料面的形狀應(yīng)保證凹模內(nèi)的毛坯產(chǎn)生一定程度的脹形變形，否則，會(huì)使拉入凹模內(nèi)多余材料無法延 展，要做到這一點(diǎn)，必須保證在拉深過程中侮一個(gè)階段的壓料面展開長度比凸模斷面的展開長度短。周邊展開后應(yīng)延伸作為壓邊工藝余料，使壓邊圈和凹模表面成為一個(gè)形狀簡單的曲面，保證當(dāng)壓邊圈壓料時(shí)，板料毛坯產(chǎn)生的變形盡量簡單，不致出現(xiàn)皺折 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 13 或過度的伸長變形等缺陷。 工藝圓角是覆蓋件成形模具的重要工藝參數(shù)，是獲得產(chǎn)品最終形狀的定形點(diǎn)，也是材料流 動(dòng)的受力點(diǎn)。也凡指工藝補(bǔ)充形面中的各類圓角。當(dāng)凸模圓角半徑過小時(shí)，拉深件毛坯的直壁部分與底部過渡區(qū)的彎曲變形加大，使危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度受到削弱。這兩種情況都會(huì)使板料的變形阻力增加，從而引起拉深力的增大和模具壽命的降低。車門外板沖壓件在拉深時(shí)，各工藝圓角半徑通常不應(yīng)小于 5mm。工藝性是否合理，對(duì)沖壓件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響 。 (a) (b) 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 15 (c) 圖 3 沖壓工序 (a)落料與拉深 （ b）切邊 （ c）彎曲 制造工藝時(shí)，首先應(yīng)仔細(xì)了解零件的使用條件和技術(shù)要求，并進(jìn)行工藝分析。該零件形狀屬旋轉(zhuǎn)體，是一般帶凸緣圓筒件，且 d 凸 /d,h/d 都比較合適，拉深工藝性較好。 方案二的特點(diǎn)：采用落料拉深復(fù)合，省一套模具和一道工序，但模具結(jié) 構(gòu)復(fù)雜。 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 16 3 工藝計(jì)算 排樣及材料利用率計(jì)算 [6] 這里毛坯直徑為∮ 260，考慮到操作方便，采用單排。 可見，采用縱裁和橫裁的材料利用率相同，此處采用橫裁。92 區(qū)段的成形，可一次拉深成形。由表 135[7]查得修邊余量為 ，所以 d 凸 =( 222+ 2)mm=,取 d 凸 =230mm。 由表面積相等原理列等式為： π +2π =π R R 得 R=,坯料直徑取為D=260mm。因?yàn)?h1/d1＞ h/d，則可以一次拉出來 [7]。討論第一次工序所用的落料和拉深復(fù)和模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其余各工序所用模具的設(shè)計(jì)與此相似。若落料凸模（兼凹模）的壁厚過薄，強(qiáng)度不足。 落料拉深復(fù)合模的典型結(jié)構(gòu)：落料采用正裝式，拉深采用倒裝 式。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，生產(chǎn)率高，缺點(diǎn)是彈性卸料裝置使模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜與龐大，特別是拉深深度大，料厚，卸料力大的情況需要較多較長的彈簧。為了簡化上模部分，可采用剛性卸料板，但其特點(diǎn)是拉深件留在剛性卸料板內(nèi)，不易出件，帶來操作上的不便，影響生產(chǎn)率。 工作零件尺寸設(shè)計(jì) 計(jì)算凸、凹模的刃口尺寸 表 1 凸凹模間隙 [9] 單位（㎜） 材料 厚度 08， 10， 35 09Mn,Q235 16Mn 40,50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax — — — — — — 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 19 表 2 凸凹模公差 [9] 單位（㎜） 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 ≤ 18 180＞～ 260 ＞ 18～ 30 ＞ 260～ 360 ＞ 30～ 80 ＞ 360～ 500 ＞ 80～ 120 ＞ 500 ＞ 120～ 180 計(jì)算凸凹模的人口尺寸需用上表 由表一查得落料模刃口始用間隙值為： Zmin= Zmax= 由表二查得凸、凹模的制造公差： δ 凸 = δ 凹 = 校核： ZmaxZmin== δ 凸 +δ 凹 =+= 滿足條件： ZmaxZmin≥δ 凸 +δ 凹 則落料凸、凹模采用配合加工方法[10]。根據(jù)刃口尺寸計(jì)算原則，落料時(shí)應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。仍然是凸模取負(fù)偏差，凹模取正偏差。 凹模外形尺寸： 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 20 凹模外形尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式為 凹模厚度 H=Kb 凹模壁厚（即凹模刃口與外邊緣的距離 ） [12] 小凹模 c=(～ 2)H 大凹模 c=(2～ 3)H 式中 :b— 凹?？椎淖畲髮挾龋?mm）； K— 系數(shù)； H— 凹模厚度（ mm）； C— 凹模壁厚（ mm）。 D 凹 =（ ） +δ 凹 0=（ 94+ ） + = + mm 沈陽大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） No 21 D 凸 =（ D 凹 Z） δ 凸 0=（ Z） δ 凸 0 =()= mm 式中： D 凹 、 D 凸 —— 拉深凹、凸?；境叽纾?mm）。 由表 314[9]查得系數(shù) K= 所以凹模厚度： H=Kb=94 =（ mm） 凹模壁厚： C=2H= 2=（ mm） 凸凹模的最小壁厚 m== 2=5mm 力能計(jì)算及設(shè)備選擇 沖裁力是指沖壓時(shí)材料對(duì)凸模的最大抵抗力。用平刃沖裁時(shí)，沖裁力按下式