【正文】 48~65~~12~13 ~4沖壓件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案及應(yīng)用實例沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性分析不僅要從可行性的角度，而且要從經(jīng)濟的角度來考慮，因為沖壓件通常都是大批量生產(chǎn)，其經(jīng)濟性更為重要。沖壓件的工藝性分析，主要是分析沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理或便于加工，并從幾種可行的加工方案中選出最經(jīng)濟、最合理的方案和過程。稍微變動一下，其工藝性、經(jīng)濟性便大為改善。本文通過簡單實例的分析，著重說明沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性對其經(jīng)濟性的影響[10]。因為，沖件在彎曲過程中，由于料厚誤差、模具問隙等因素的影響，會造成沖件彎曲回彈不一致，從而使孔位精度達(dá)不到圖樣要求。：fL定位。采用液壓機彎曲成形的方法．雖然可以較好地控制回彈，無需將沖件孔分兩次沖出。顯然。對沖件的進一步分析發(fā)現(xiàn)。從工藝的角度來考慮，()，在對沖件裝配毫無影響的前提下，降低了孔位精度要求。完全可以采用一次將孔全部沖出以后再彎曲的工藝方法。 對稱件的成形切斷優(yōu)化，從確保沖件質(zhì)量及提高工效兩方面考慮，工藝上采取了對稱彎曲成形然后切斷的方法。如果將該零件的設(shè)計略加改動，即將大孔左邊直角部分切除(以不影響零件的強度、安裝為前提)，則可減少切斷時的工藝廢料，降低原材料的消耗。 零件簡圖 改進后的零件圖 零件簡圖 切斷工序圖 改進后的零件圖 改進后的切斷工序圖 不等邊盒形件的成形優(yōu)化，料厚3mm，長、短邊高度比為4:1。為了解決這一問題．工藝上不得不采取在短邊加工藝搭邊的方法()。這樣一來不僅材料消耗大為增加。為此，從工藝角度對該零件進行了仔細(xì)分析。通過對不等邊盒形件成形過程的分析，在不影響零件的性能及裝配技術(shù)要求的前下．對零件進行了設(shè)計改進，即將四周原來均為R6mm的過渡圓弧，在短邊處改為R3mm，這樣可以改變零件在成形過程中的受力及變形狀態(tài)。以避免零件滑移。 零件簡圖 零件展開圖改進后，不僅材料利用率大為提高，而且減少了1道工序，整個零件的加工工時僅為原來的1/3，同時還節(jié)省了大量銑刀，降低了能源和油料消耗。板材成形過程一般要經(jīng)過復(fù)雜的變形，影響其成形的因素很多，如:模具的形狀、材料性能、毛坯形狀和尺寸、邊界條件、模具和板材之間的摩擦和潤滑、凸凹模間隙等。（a）（b） 照相機前蓋板三維模型圖 照像機前蓋板所用材料照相機前蓋板所用材料為鋁合金1050。 鋁合金1050的化學(xué)成分元素CuFeSiFe+Si其它雜質(zhì)含量（%） 鋁合金1050的機械性能材料材料狀態(tài)機械性能1050H14抗拉強度/MPa（kgf/mm）屈服點/MPa（kgf/ mm）伸長率/%抗剪強度/MPa1101031062 工藝難點及特征照相機前蓋板為外觀件，要求零件表面平整光滑，無翹曲、皺折、裂紋等缺陷，周口部高度差不可過大，以保證與后蓋及機身的嚴(yán)密配合。同時零件在整個表面有很多孔形分布，這些孔形有較高的尺寸和位置精度，保證零件表面孔形的成形要求也是需要重點考慮的問題。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，又使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造簡單，使用、操作方便也至關(guān)重要，上述均是該零件的工藝難點。主要尺寸如圖所示[33]。鏡頭孔尺寸有較高精度，同時LCD取景器窗口與鏡頭同軸，需以鏡頭孔定位，故需采用高級沖模(即工作部分采用IT7級以上制造精度)進行沖裁。側(cè)壁上的螺釘孔及配合凹點及支架固定凸臺均有位置精度要求，上下偏差分別為+－，在沖孔時盡可能一次沖出，同時要考慮定位的準(zhǔn)確性，這樣才能保證位置精度要求的。電池匣配合部的位置在長寬方向上距鏡頭孔中心的尺寸分別為:，同樣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。 分析比較工藝方案經(jīng)過零件工藝性分析，由于工序較多，可以組合的工藝方案也很多，為了分析方便，在此先分別對落料、沖孔、成形和修邊工序中可能出現(xiàn)的方案進行進行分析。方案二 : 沖孔落料復(fù)合(所沖孔為鏡頭孔)，毛坯外形為矩形，（b)所示。方案四:沖孔落料復(fù)合(所沖孔為鏡頭孔)，落出帶電池匣部缺口的毛坯外形， (d)所示。其缺點是由于電池匣部缺口在零件成形后切出，使得修邊難度增大，并且生產(chǎn)效率低。其優(yōu)點是不僅提高了生產(chǎn)效率，而且為成形提供了定位(中心孔定位)。其優(yōu)點是提高了生產(chǎn)效率，而且為成形提供定位(側(cè)邊定位)，同時大大簡化了修邊的難度。本零件生產(chǎn)批量大、精度要求高，方案一雖然能保證較高的零件精度要求，但是生產(chǎn)效率不高，在此不予選用。 沖孔工序分析該零件表面孔形較多可以分為兩類:正面孔和側(cè)面孔?；谝陨峡紤]，在此著重討論正面孔的沖壓方案，側(cè)面孔的討論將與修邊工序一起討論[35]。方案二 : 先沖鏡頭孔，再將其余各孔一次沖出，(b)所示。方案一的優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單，凸凹模強度高，操作方便；缺點是生產(chǎn)效率低，孔的位置精度低。方案三與方案一和方案二比較，其生產(chǎn)效率最高，各孔之間的位置精度也最高。由圖 的零件尺寸可知: ，該距離遠(yuǎn)小于凸凹模的最小壁厚數(shù)值(由參考文獻34圖229得相應(yīng)凸凹模最小壁厚為4)，故不能一次沖出。方案二為最佳方案[42]。由其拉深特點可知成形相對容易，由于正面存在著與鏡頭同心的圓形凸起，增加了零件形狀的復(fù)雜性，會對成形產(chǎn)生一定影響。方案二：一次成形最終形狀，(b)所示。方案二一次成形，克服了方案一的重復(fù)定位所造成的誤差，而且生產(chǎn)效率較高。 修邊工序分析零件要求周口平齊，尺寸精度較高。方案二：先將三個圓角部分的余量分為三次切除，在依次修四個方向的剩余直壁，修邊的同時進行沖孔，最后將支架固定凸臺，單獨沖出。方案四：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，完成四個直壁的修邊，然后將三邊（、左、下三邊）的孔同時沖出，最后將支架固定凸臺，單獨沖出。方案一分別修四個方向的側(cè)壁，模具結(jié)構(gòu)較為簡單，沖孔便于實現(xiàn)，切邊凸凹模容易布置，且強度較大，所用模具套數(shù)較少（5套）。方案二也同樣具有方案一的優(yōu)點，而且克服了切屑相互粘連不易脫落的缺點，但側(cè)壁容易出現(xiàn)高度差的缺點沒有得到改善。 修邊工藝方案序號名稱示意圖1切邊2切角3沖側(cè)孔方案三將切邊分為兩步，先將形狀較為簡單的部分成形，再單獨沖出較為復(fù)雜的側(cè)壁形狀，這樣既有以上兩個方案的優(yōu)點，又可較好的避免切屑的粘連和側(cè)壁較大的高度差。方案四與方案三基本相同，所不同的是使成形的精度和生產(chǎn)效率進一步提高，并減少了模具套數(shù)（4套），但切邊凸凹模布置較為困難。綜合各方面的因素，在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，優(yōu)先考慮方案五，否則，考慮方案三或方案四，[42]。落料 沖孔 成形 修邊帶電池匣部 沖工藝孔 一步成形 切角 — 切邊缺口毛坯 直接沖鏡頭孔 兩步成形 — 沖側(cè)孔落料 沖孔 成形 修邊矩形毛坯 沖工藝孔 一步成形 切口 — 切角 — 直接沖鏡頭孔 兩步成形 切邊 — 沖側(cè)孔 工序組合關(guān)系圖1) 落料（坯料外形帶電池匣部缺口）沖孔（中心工藝孔）復(fù)合——成形（一步成形）——沖鏡頭孔——沖其余正面孔（包括光學(xué)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）。3) 落料（坯料外形帶電池匣部缺口）沖孔（中心工藝孔）復(fù)合——成形（兩步成形）——沖鏡頭孔——沖其余正面孔（包括光學(xué)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）。5) 落料（毛坯外形為矩形）沖孔（中心工藝孔）復(fù)合——成形（一步成形）——沖鏡頭孔——沖其余正面孔（包括光學(xué)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）。7) 落料（毛坯外形為矩形）沖孔（中心工藝孔）復(fù)合——成形（兩步成形）——沖其余正面孔（包括光學(xué)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）。經(jīng)分析確定照相機前蓋板成形的最優(yōu)方案，即落料(坯料外形帶電池匣部缺口)沖孔(鏡頭孔)復(fù)合—成形(一步成形)—沖其余正面孔(包括光學(xué)取景器窗口、LCD取景器窗口和閃光燈窗口)一修邊(切角—切直邊—沖側(cè)孔)—整形[42]。再根據(jù)該工藝方案，確定成形最終零形狀零件需要7套模具，即:沖孔落料復(fù)合模、成形模、沖孔模(沖正面孔)、修邊模(切角模、切邊模、沖側(cè)孔模)以及整形模。成形工序的成形模是保證零件質(zhì)量的關(guān)鍵模具，因此，成形模具的設(shè)計是本課題的一個比較關(guān)鍵的問題，在此將詳細(xì)加以說明。注意到修邊工序由三套模具來完成，即:切角模、切邊模、沖側(cè)孔模，三套模具結(jié)構(gòu)形式較為類似，都屬漲切式修邊模，其中以沖側(cè)孔模具結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，設(shè)計難度最大。綜上所述，下面分別說明成形模和側(cè)沖孔模的結(jié)構(gòu)、運動機理和特點加以詳細(xì)說明[33]。 1 照相機前蓋板成形模具結(jié)構(gòu)首先毛坯利用定位圓柱25及擋料銷26將毛坯定位。當(dāng)成形完成后，凸模上行，隨著凸模上行，推件塊1和推件塊2共同作用將零件頂出，若零件抱在凸模上則利用彈性卸料板11將零件刮落。該模具具有以下特點：1) 坯料定位準(zhǔn)確迅速。這樣可以很好的避免由于毛坯形狀不對稱而造成的凸模與毛坯接觸時發(fā)生滑動的缺點[4]。本套模具中凹模中利用推塊1和推塊2將成形后的零件從凹模中頂出，A、。當(dāng)零件抱緊凸模時，不會出現(xiàn)零件卡死在模具中的現(xiàn)象[3]。其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。接著，斜楔4(件號46)和斜楔2(件號13)以及斜楔3下行分別與外滑塊3(件號31)、外滑塊1(件號7)和嵌套在外滑塊2內(nèi)部小滑塊(件號35)共同運動來完成側(cè)壁其余各孔及形狀的沖切。最后斜楔3上行，脫離外滑塊2，外滑塊2復(fù)位，工件由推件板(件號48)推出外滑塊壓板，完成一次沖側(cè)孔動作[3]。在一套模具中利用四套料楔滑塊機構(gòu)的協(xié)調(diào)運動完成表面孔形的沖切工作，工作效率大大高于單邊沖孔模。2) 沖裁精度高。成形后內(nèi)、外滑塊自動復(fù)位，在滑塊與零件之間的間隙較大，最后由推件板將零件推出。結(jié) 論沖壓件在工業(yè)產(chǎn)品中所占的比重越來越大，各種工業(yè)產(chǎn)品對其要求也越來越高。沖壓件成形方法有許多種，本文中著重介紹最基本的沖壓成形方法：沖裁、彎曲和拉深。致 謝本文是在導(dǎo)師劉萬福教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在四年的學(xué)習(xí)期間，導(dǎo)師不僅在學(xué)業(yè)上給予了精心的指導(dǎo)，而且還在生活上給予了極大的關(guān)心和幫助，值此論文完成之際，謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以崇高的敬意和誠摯的謝意！在本課題研究過程中，多次得到楊漢嵩講師、張寶豐講師的指點與幫助，使得本論文得順利完成，在此謹(jǐn)向楊漢嵩講師、張寶豐講師表示衷心的感謝。在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意!衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授！參考文獻[1] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.[2] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.[3] [M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.[4] [M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1995.[5] Yang D Y,Jung D W, Song I 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