【正文】 ~ ~ 同理，根據(jù)前述數(shù)據(jù)可得：毛坯相對高度 (H/r)=、相對厚度(t/D)100=、角部相對轉(zhuǎn)角半徑 (r/B)=。 綜上所述，該矩形盒毛坯件拉深高度在極限值之內(nèi)，即可一次拉成。 圓筒形拉深 該盒形零件盒底的圓筒形拉深其毛坯近似為盒形件底部的矩形，為簡化計算，將圓筒形拉深的毛坯尺寸半徑 R 記為拉深中心到最近直壁圓角的距離，則圓筒形拉深的毛坯尺寸半徑 R=3mm，毛 坯直徑 D1=6mm，圓筒內(nèi)徑 d1=，圓筒拉深高度 h=2mm。 表 帶凸 緣筒形件第一次拉深的最大相對高度 h1/b1 凸緣相對直徑d 凸 /d1 毛坯相對厚度 t/D100 ~ ~ ~1 1~ ≤ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 排樣形式和材料利用率 當(dāng)確定了盒形零件的毛坯尺寸和各道次的拉深次數(shù)，下一步要考慮的就是板料的裁板形式、沖裁件的排樣形式，先由制件的形狀尺寸和質(zhì)量要求設(shè)計搭邊值，再比較各種裁板方式的材料利用率，進而確定最終裁板和排樣方案。排樣分為有搭邊、少搭邊和無搭邊三種，按工件的外形特征又可分為直排、斜排、直對排、斜對排等形式。 圖 直排有搭邊的排樣方式 排樣時相鄰兩個沖壓件之間以及沖壓件與板料側(cè)邊之間留下的余料稱為搭邊，其雖然屬于工藝廢料，但是在沖裁工藝中卻有很大的作用，如為了補償送料時的定位誤差， 13 防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以及送料歪斜等原因沖出殘缺的廢品，從而保證條料送料的順利進行，提高生產(chǎn)率。如果搭邊值過大，材料利用率低；但如果搭邊過小，則這部分材料的強度和剛度不夠，在沖裁時易被折斷，使沖壓件產(chǎn)生毛刺，甚至可能使單邊的材料拉入凸模和凹模的間隙之中，使作用在 凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著沖壓件的周長分布不均勻，以致?lián)p壞模具的刃口，使模具的壽命顯著降低 [4]。在實際設(shè)計中，搭邊值根據(jù)經(jīng)驗確定的。 表 搭邊 a 和 a1的數(shù)值 /mm 材料厚度 t 圓件 矩形件邊長 L≤50 矩形件邊長 L50 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a ≤ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 該毛坯落料由后續(xù)設(shè)計知采用正裝式落料拉深復(fù)合模，無側(cè)壓裝置，因此條料送進時可能因條料的擺動而使側(cè)搭邊不能保證，為了保證側(cè)搭邊，將條料靠緊一側(cè)導(dǎo)尺，則條料寬度應(yīng)增加一個可能的擺動量 Z0[5]，查表 可知，條料與導(dǎo)尺間的間隙 Z0=。 表 送料最小間隙 Z0/mm 厚度 寬度 導(dǎo)向方式 無側(cè)壓裝置 有側(cè)壓裝置 100 以下 100~200 200~300 100 以下 100 以上 ≤ 1 5 8 ~ 1 5 8 1~2 1 1 5 8 2~3 1 1 5 8 3~4 1 1 5 8 4~5 1 1 5 8 14 表 條料寬度的極限下偏差 Δ/mm 條料寬度 B 材料厚度 t ~ ~1 1~2 20 20~30 30~50 故條料寬度 mmZaLB 0 )()2( ?????? ???????? 送進步距 h=K+a1=+= 導(dǎo)尺間距離 A=B+Z0=+= 據(jù)上述計算可知，該毛坯的排樣工藝圖如圖 所示?？v裁是沿板料長度 L0 方向的剪切；橫裁是沿板料寬度 B0 方向的剪切；組合裁則是既沿 L0，又沿 B0 方向的剪切。 由 GB/T 7081988 知，選用厚度 ，長寬 1500800mm 的 08 鋼冷軋鋼板。 則縱裁的材料利用率 η3=(n3A)/(L0B0)100%=(615)/(1500800)=% ② 若采用橫裁的裁板方式，則可裁出 1500/=，即 29 塊條料，每塊條料規(guī)格為 800，可沖出 (2)/=，即 22 個沖件。 則橫裁的材料利用率 η3=(n3A)/(L0B0)100%=(638)/(1500800)=% 對比縱裁和橫裁的材料利用率可知，在滿足設(shè)計工藝的條件下，橫裁的材料利用率更高，更加經(jīng)濟實用，因此選擇橫裁的裁板方法，其材料利用率為 %。 落料工藝力 (1)落料沖裁力 對于此平刃口模具落料，沖裁力按式 計算 F 沖 ≈Ltσb () 式中 L——沖裁件周長， L=2πR+2(LK)=2π+2()= σb——抗拉強度， σb=340MPa 即落料沖裁力 F 沖 ≈Ltσb=340=22502N= (2)落料卸料力 落料卸料力按式 的實用公式計算 F 卸 = 沖 () 即落料卸料力 F 卸 = 沖 == (3)落料推件力 落料推件力按式 的實用公式計算 F 推 = 沖 () 即落料推件力 F 推 = 沖 == (4)落料壓料力 落料壓料力按式 的實用公式計算 F 壓 =(~)F 沖 () 式中 (~)——取 即落料壓料力 F 壓 = 沖 ==F 卸 該落料拉深復(fù)合模，壓料力是沖程時壓力機 傳遞給彈性卸料板產(chǎn)生的；而卸料力是回程時處于壓縮狀態(tài)的彈性裝置產(chǎn)生并作用于廢料上的，計算總工藝力時取較大者 [6]。 綜上所述，沖孔過程總的沖裁工藝力為 Fb4=ΣF=F 沖 +F 推 +F 壓 =++= 壓力中心的確定和壓力機的預(yù)選 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。 形狀結(jié)構(gòu)對稱的沖件，其壓力中心即為沖件輪廓圖形的幾何中心。 壓力機的預(yù)選 由于制件屬于小型零件且板料較薄，因此該盒形零件沖壓過程中所用的壓力機均選用開式機械壓力機，其沖壓速度快、生產(chǎn)率高，質(zhì)量較穩(wěn)定，且適用于各種成形工序。 (2)圓筒形拉深模壓力機預(yù)選 該圓筒形拉深模只進行拉深工序，屬于單工序模，為了保證所需的成形工藝力，且留有一定的力量儲備，第二套圓筒形拉深模的壓力機噸位為 Py2≥=== 圓筒形拉深模壓力機可選用公稱壓力值為 及以上的開式機械壓力機。 4 模具設(shè)計 沖壓模具設(shè)計是整個設(shè)計課題的核心部分，以下主要從模具類型及結(jié)構(gòu)形式的預(yù)選 19 取、凸、凹模刃口尺寸計算和模具主要零部件設(shè)計幾個方面著手設(shè)計。由 于倒裝式復(fù)合模的顯著優(yōu)勢是凸凹模在下模座，可減少一套卸料裝置，但由于半成品制件為盒形件，在階梯孔內(nèi)也不易落下，必須加一套推件裝置幫助卸料，因此倒裝式的優(yōu)勢不在，故選用正裝式復(fù)合模，正裝式復(fù)合模具有沖壓工件平整性好、可沖孔邊距小，凸凹模壁厚較小等特點。落料凹模內(nèi)裝配彈性頂件塊，不僅能保證落料件的平整度還對后續(xù)拉深有壓邊作用，且與拉深凸模配合，對拉深凸模有一定的導(dǎo)向作用，提高制件的精度和 質(zhì)量。 對于圓筒形拉深模，關(guān)鍵在于對毛坯件的定位。 對于沖孔模，關(guān)鍵在于沖孔凸模需經(jīng)常更換，因此沖孔凸模采取吊裝的方式或者插入式安裝。綜合分析決 定對凸模采用插入式安裝，且采用倒裝的形式設(shè)計沖孔模。沖孔處和盒形毛坯件直壁距離較近，提高了毛坯件定位要求，為了更好的保護成型設(shè)備，提高模具壽命，采用彈壓式結(jié)構(gòu)設(shè)計卸料板。 落 料 該落料件輪廓形狀為長圓形，較復(fù)雜，故落料凸、凹模刃口采用配合加工。 由圖 盒形件的三視圖落料件各部分基本尺寸，結(jié)合表 標(biāo)準(zhǔn)公差可知，該盒形零件的最高制件公差等級為 IT12 級，則作為加工第一道工序的落料工序，加工得到的落料件公差等級應(yīng)取制件公差的最高等級 IT12 級。 20 表 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值 /mm(GB/T ) 基本尺寸 標(biāo)準(zhǔn)公差等級 大于 至 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 — 3 3 6 6 10 10 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 1 180 250 該盒形零件材料為 08 鋼，坯料厚度 t=，查表 知極限合理間隙分別為Zmin=， Zmax= 圖 落料件各部分尺寸參數(shù)和凹模尺寸變化 表 落料、沖孔模刃口間隙 /mm(08 鋼 ) 材料厚度 08 鋼 Zmin Zmax 據(jù)配合加工刃口尺寸計算方法，三種類型刃口尺寸分別按式 計算 A類： ?????? 410m ax )( ?AA 、 B類：041m in )(? ????? ?BB 、 C類： ??? 81中CC () 式中 A——落料凹?；驔_孔凸模磨損后增大的第一類尺寸 B——沖孔凹?；蚵淞贤鼓Ｄp后減小的第二類尺寸 C——凸?；虬寄Ｔ谀p后不變的第三類尺寸 Δ——制件公差 21 χ——因數(shù)，查表 知， χL=， χK= 表 因素 χ 材料厚度 t/mm 非圓形 χ值 圓形 χ值 1 制件公差 Δ/mm 1 ≤ ~ ≥ ≥ 1~2 ≤ ~ ≥ ≥ 2~4 ≤ ~ ≥ ≥ 4 ≤ ~ ≥ ≥ 對于落料件，以落料凹模為基準(zhǔn)計算，其尺寸 變化趨勢如圖 所示 即 L屬 A 類件，則 mmLL Ld 0 6 2 a x )()( ????? ??????? ? K 屬 A 類件，則 mmKK Kd 0 6 2 a x )()( ????? ??????? ? C 屬 C 類件，則 mmCCd ???????? 中 落料凸模的基本尺寸與落料凹模相同，分別為 Lp=， Kp=，Cp=。 矩形盒形拉深 (1)凸、凹模間隙 對于盒形件拉深，直邊部分可參考 U 形件的壓彎模間隙確定方式。注意，直邊部分和圓角部分變形情況有很大不同 ，圓角部分由于材料變厚較嚴(yán)重，間隙應(yīng)比直邊部分大 。盒形零件只標(biāo)注內(nèi)形尺寸，則只在凸模上標(biāo)注公差，凹模按間隙配作。若拉深件的公差為 IT1IT13 級以上者，則凸、凹模制造公差采用的標(biāo)準(zhǔn)公差等級為 IT IT9；若拉深件的公差為 IT14 級以下者，則凸、凹模制造公差采用 IT10 級 [3]。 由拉深模工作部分尺寸計算公式可知，此拉深凸模工作部分尺寸按式 計算 0111 1)( pbp bb ????? 、 0)( pbp bb ????? 、 0)( rrp rr ????? () 式中 b1——盒形件長邊內(nèi)尺寸， b1=29mm b——盒形件短邊內(nèi)尺寸， b=15mm r——盒形件轉(zhuǎn)角半徑尺寸， r= Δb1——盒形件長邊的制件公差， Δb1= Δb——盒形件短邊的制件公差， Δb= Δr——盒形件轉(zhuǎn)角半徑的制造公差， Δr= ?1p——凸模長邊制造公差，據(jù)凸模長邊制造公差為 IT8 級，查表 知 ?1p= ?p——凸模短邊制造公差，據(jù)凸模短邊制造公差為 IT10 級，查表 知 ?p= ?r——凸 模轉(zhuǎn)角半徑制造公差，據(jù)其制造公差為 IT10 級，查表 知 ?r= 故凸模長邊尺寸 mmmmbbpbp 0 0 0 )()( 1 ??? ??????? ? 凸模短邊尺寸 mmmmbbpbp 0 )()( ??? ??????? ? 凸模轉(zhuǎn)角半徑尺寸 mmmmrrrrp 0 )()( ??? ??????? ? 拉深凸、凹模配作，只在凸模上標(biāo)注公差，凹?；境叽缛缦拢? 凹模長邊尺寸 B1d=b1p+2cb1=+2= 凹模短邊尺寸 Bd=bp+2cb=+2= 凹模轉(zhuǎn)角半徑尺寸 Rd=rp2cr== (3)凸、凹模圓角半徑 凹模圓角半徑 rd 按經(jīng)驗公式 計算 tdDrd )( ?? () 式中 D——毛坯直徑， D= d——凹模內(nèi)徑，由 于坯料較薄，凹模圓角半徑應(yīng)盡量大些，取 d=Bd= 23 即凹模圓角半徑 mmr d ) 5 ( ????? ，滿足 rd≥2t。該零件材料厚度 t6mm，滿足 rp=1mm≥(2~3)t 的條件，即 rp=1mm 可行