畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）汽車電器支架多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 汽車電器支架多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 系： 機(jī)電工程系 專業(yè)： 材料成型與控制 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 接受任務(wù)時(shí)間 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要

2、內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容：如圖所示的零件， （1）生產(chǎn)批量：大批量； （2）材 料：H62； （3）材料厚度：t=1mm。 要求： （1）要求有目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書及產(chǎn)品圖； （2）零件工藝性、經(jīng)濟(jì)性分析； （3）沖壓零件工藝方案的擬訂； （4）模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇、排樣方式，材料利用率的計(jì)算； （5）沖裁力的計(jì)算、壓力中心的確定； （6）模具主要零件的確定（選擇、設(shè)計(jì)和必要的計(jì)算）、壓力機(jī)的選擇等； （7）繪制正規(guī)的模具0#裝配圖一張，要求有正視圖、俯視圖、排樣圖、零件圖、技術(shù)要求及明細(xì)欄； （8）繪制模具的主要零件圖四張（或折合1#圖

3、紙一張）；要求用計(jì)算機(jī)繪制圖紙，說(shuō)明書按照學(xué)院規(guī)定采用電子版格式：0#：1張；3#：4張，畢業(yè)論文不少于1.5萬(wàn)字。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 （1）中國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè).中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)編.上海：上海科學(xué)普及出版社，1989 （2）冷沖壓國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989 （3）沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).姜奎華.機(jī)械工業(yè)出版社，2002 （4）模具制造工藝.黃毅宏.機(jī)械工業(yè)出版社，2004 （5）沖模圖冊(cè).李天佑.機(jī)械工業(yè)出版社，1998 （6）冷沖模設(shè)計(jì).丁聚松.機(jī)械工業(yè)出版社，1999 （7）模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).馮柄亮等.上?？萍紭I(yè)出版社，20

4、02 （8）冷沖壓與塑性成型—工藝與模具設(shè)計(jì).翁其金.機(jī)械工業(yè)出版社，1990 （9）冷沖模設(shè)計(jì)（第2版）.趙孟棟主編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 （10）沖壓手冊(cè).王孝培主編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 （11）沖壓工藝學(xué).肖景容，姜奎華主編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 收集參考資料，查閱文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告 2009.03.02-2009.03.20 2 方案設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2009.03.23-2009.04.17 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的圖紙和相關(guān)畢業(yè)論文的撰寫 2

5、009.04.20-2009.05.15 4 設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫 2009.05.18-2009.05.29 5 論文的修改、答辯的準(zhǔn)備 2009.06.01-2009.06.19 Ⅱ Ⅰ 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本文闡述了沖壓多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程，通過(guò)工藝分析，采用落料沖孔工序，通過(guò)沖裁力、頂件力、卸料力等計(jì)算，確定模具類型。該模具采用中間導(dǎo)柱模架，左右兩邊的導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用不同的型號(hào)，以避免裝配時(shí)錯(cuò)誤。落料凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，廢料從凸凹模的開槽中卸出。本模具生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，占用的操作人員少，非常適合大

6、批量生產(chǎn)。 關(guān)鍵字：沖壓；落料沖孔；多工位級(jí)進(jìn)模；模具結(jié)構(gòu)中文摘要 本設(shè)計(jì)進(jìn)行了沖孔、壓彎、切斷連續(xù)模的設(shè)計(jì)。文中簡(jiǎn)要概述了沖壓模具目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設(shè)計(jì)的一般步驟，計(jì)算并設(shè)計(jì)了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、卸料板、拉簧、擋料銷、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板等。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。設(shè)計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。本模具采用了少?gòu)U料排樣，有自動(dòng)定心裝置。 關(guān)鍵詞：級(jí)進(jìn)模；沖壓設(shè)備；沖孔；壓彎；切斷 ABSTRACT The design of pu

7、nching, bending, cutting off consecutive modulus design. This paper briefly outlined the Stamping Die current development status and trends. The product of a detailed analysis and the identification process. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on

8、 the main mold parts, such as : punch and die. Punch plate, plate and dump plate, coil, behind the marketing, and sales are guided I. information board. Die-standard model planes, to choose a suitable stamping equipment. Design work on the parts and specifications will press for the necessary checki

9、ng calculation. The mold used for a small scrap layout, automatic centering device. Keywords : Progressive dies; Stamping equipment; Punching; Bending; Cut. I 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

10、 目 錄 摘 要 Ⅰ ABSTRACT Ⅰ 第一章 緒 論 2 1.1冷沖裁與模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 2 1.2冷沖裁與模具技術(shù)現(xiàn)狀 3 1.3 沖裁模具市場(chǎng)情況 5 1.4 未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 6 第二章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定 8 2.1沖裁件材料分析、工藝性 8 2.2沖裁件尺寸精度和表面粗糙度要求 10 2.3沖裁件的尺寸基準(zhǔn) 11 2.4 沖裁件經(jīng)濟(jì)性分析 11 2.5沖裁方案的確定 11 第三章 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 13 3.1排樣的設(shè)計(jì) 13 3.2搭邊的選取 15 3.3材料利用率的計(jì)算 19

11、第四章 沖裁工藝力的計(jì)算 20 4.1沖裁力的計(jì)算 20 4.1.1沖裁力的行程曲線 20 4.1.2沖裁力的計(jì)算公式 21 4．2壓力中心計(jì)算 22 第五章 沖壓設(shè)備的選擇 24 5.1沖壓設(shè)備類型的選擇 24 5.2確定設(shè)備的規(guī)格 24 第六章 沖裁模工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 26 6.1沖裁間隙 26 6.1.1對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 26 6.1.2 對(duì)模具壽命的影響 27 6.1.3 對(duì)沖裁力、卸料力的影響 28 6.2合理間隙的選用 29 6.3 模具刃口尺寸的計(jì)算 30 6.3.1落料部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算 32 6.3.2沖孔部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算 33 6.3.3

12、孔心距的計(jì)算 34 第七章 模具總體設(shè)計(jì) 35 7.2確定送料方式 35 7.3定位方式的選擇 35 7.4卸料、出件方式的選擇 35 7.5導(dǎo)向方式的選擇 35 第八章 卸料零件計(jì)算 37 8.1卸料彈簧的選擇 37 8.2頂板彈頂裝置橡膠的設(shè)計(jì) 37 第九章 主要零部件設(shè)計(jì) 39 9.1模具材料的選擇 39 9.1.1模具材料與熱處理 39 9.1.2 CrWMn 鋼的性能 39 9.2落料凹模設(shè)計(jì) 40 9.2.1落料凹模刃口形式 40 9.2.2落料凹模外形和尺寸的確定 41 9.2.3落料凹模的結(jié)構(gòu)形式 41 9.2.4 凹?？虻脑O(shè)計(jì) 43 9.

13、3凸凹模設(shè)計(jì) 44 9.3.1模具的結(jié)構(gòu)形式和固定方法 44 9.3.2凸凹模長(zhǎng)度的確定 45 9.3.3凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 46 9.4沖孔凸模 46 9.4.1沖孔凸模的固定形式 47 9.4.2沖孔凸模長(zhǎng)度的確定 47 9.4.3凸模強(qiáng)度校核 47 9.4.4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu) 49 第十章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 50 10.1模架及模柄的選擇 50 10.2凸模固定板及墊板的選擇 50 10.3 導(dǎo)尺的選擇 51 10.4模具閉合高度的校核 51 10.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 51 10.6卸料螺釘 52 10.7推桿的選擇 53 10.8擋料銷的選擇 53 10.

14、9螺釘及銷釘?shù)倪x擇 53 第十一章 繪制模具裝配圖、及零件圖及編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 54 第十二章 結(jié) 論 55 參考文獻(xiàn) 56 致 謝 57 附錄A：沖裁零件的材料 58 附錄B：沖裁常用公差配合 60 附錄C：文獻(xiàn)綜述 61 2 第一章 緒 論 1.1冷沖裁與模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 沖裁是通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力或拉力,使板材塑性成型,有時(shí)對(duì)板材施加剪切力而使板材分離,從而獲得一定尺寸

15、、形狀和性能的一種零件加工方法。由于沖壓加工經(jīng)常在材料冷狀態(tài)下進(jìn)行，因此也稱冷沖壓。沖裁加工的原材料一般為板材或帶材，故也稱板材沖壓。沖壓加工需要研究沖壓工藝與模具兩個(gè)方面的問(wèn)題。沖裁工藝可以分為分離工序和成形工序。而分離工序又有落料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序；成型工序又包括卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻孔、翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴(kuò)口、縮口、旋壓、校形等。 沖裁加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工業(yè)中占有重要的地位。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，沖壓件在各個(gè)行業(yè)中均占相當(dāng)大的比重，尤其在汽車、電機(jī)、儀表、軍工、家用電器等方面所占的比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件、儀表指針到重型汽車的覆蓋件

16、和大梁、高壓容器封頭以及航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。 沖裁件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足裝配和使用要求。此外，在沖壓過(guò)程中由于材料經(jīng)過(guò)塑性變形，金屬內(nèi)部組織得到改善，機(jī)械強(qiáng)度有所提高，所以，沖裁件具有質(zhì)量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點(diǎn)。 沖裁加工是一種套高生產(chǎn)率的加工方法，如汽車等大型零件每分鐘可生產(chǎn)幾件，而小零件的高速?zèng)_裁則每分鐘可生產(chǎn)千件以上。由于沖裁加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷狀態(tài)下加工，因此輕易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，比較適宜配置機(jī)械人而實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)。特別是適用于定型產(chǎn)品的中大批生產(chǎn)?！皼_裁要發(fā)展，模具是關(guān)鍵”，提高模具的效率需從沖

17、模設(shè)計(jì)和制造開始。 沖裁加工的材料利用率較高，一般可達(dá)70%~85%，沖裁加工的能耗低，由于沖裁生產(chǎn)具有節(jié)材、節(jié)能和高生產(chǎn)率等特點(diǎn)，所以沖裁件呈批量生產(chǎn)時(shí)，其成本比較低，經(jīng)濟(jì)效益較高。 當(dāng)然，沖裁加工與其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具價(jià)格偏高。因此，對(duì)小批量、多品種生產(chǎn)時(shí)采用昂貴的沖模，經(jīng)濟(jì)上不合算，目前為了解決這方面的問(wèn)題，正在努力發(fā)展某些簡(jiǎn)易沖模，如聚氨脂橡膠沖模、低合金沖模以及采用通用組合沖模、鋼皮模等，同時(shí)也在進(jìn)行沖裁加工中心等新型設(shè)備與工藝的研究。 1.2冷沖裁與模具技術(shù)現(xiàn)狀 我國(guó)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國(guó)已有沖裁模具被用于制

18、造銅器，證明了中國(guó)古代沖裁成型和沖裁模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類沖壓模具生產(chǎn)能力。 改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速

19、崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家?！　? 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 　　例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑

20、模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。 雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。 近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μ

21、m，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1、具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中

22、開始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過(guò)鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提

23、高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的

24、設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽

25、車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。 2、模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖裁模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國(guó)的沖裁模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制

26、造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。 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(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 從技術(shù)角度來(lái)看，模具制造（包括設(shè)計(jì)和加工）技術(shù)大致可分為五個(gè)發(fā)展階段：手工操作階段、手工操作加機(jī)械化（普通通用機(jī)床與工具）階段、數(shù)字控制階段、計(jì)算機(jī)化階段和CAD/CAE/CAM信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一體化

27、，我國(guó)目前主要以數(shù)字控制階段為主。 就沖模的結(jié)構(gòu)和類型而言，目前國(guó)內(nèi)在定型的機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)中，至今仍然是單工序沖模多，復(fù)合模與多工位連續(xù)模、復(fù)合模占的比例很小，多工位連續(xù)模則更少見(jiàn)。近年來(lái)在儀表行業(yè)的調(diào)研統(tǒng)計(jì)表明：在較先進(jìn)、經(jīng)營(yíng)形式良好的企業(yè)中，按沖模分類具有套數(shù)比，只能達(dá)到單工序模：復(fù)合模：多工位連續(xù)模=5.5:3:1.5,沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)僅為:7.2:2:0.8,內(nèi)地決大多數(shù)企業(yè)只用單工序模,多數(shù)為沒(méi)有模架的的敞開模。 1.3 沖裁模具市場(chǎng)情況 我國(guó)沖裁模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜

28、、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過(guò)于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇? 現(xiàn)將2004年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)情況簡(jiǎn)介如下： 據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國(guó)沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元. 根據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004年我國(guó)共進(jìn)口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為266.6億元.其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場(chǎng)滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說(shuō)明:

29、一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率;二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國(guó)際市場(chǎng)前景看好,2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長(zhǎng)94.7%就可說(shuō)明這一點(diǎn);三是近年來(lái)港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 1.4 未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 雖然中國(guó)

30、模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低CAD／CAE／CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： （１）全面推廣CAD／CAM／CAM技術(shù) 模具CAD／CAM／CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD／CAM／CAE技術(shù)的條件已基本成熟。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD／C

31、AM／CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 （２）高速銑削加工 國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。 （３）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。 （４）電火花銑削

32、加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。 （５）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到３０％左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為８０％左右。 （６）優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面

33、處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積（TiN、TiC等）、等離子噴涂等技術(shù)。 （７）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。 （８）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展　 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng) 65 第二章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸

34、大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。 2.1沖裁件材料分析、工藝性 汽車支架材料為H62，查文獻(xiàn)[1] ： P3-196表3-2-14有色金屬，該材料為黃銅，其銅的含量為百分?jǐn)?shù)是60.5%～63.5％，抗拉強(qiáng)度σ b=290Mpa，延伸率不小于35％，具有良好的力學(xué)性

35、能，用于各種深引伸和彎拆制受力零件。 沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀，以減少?gòu)U料，矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工。該工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也無(wú)復(fù)雜形狀的曲線。 沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角如圖2-1。除在少、無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。該工件直線連接處是直角，并非圓角。故在此擬采用鑲拼模結(jié)構(gòu)，以利于模具制造和提高壽命。 沖裁件凸出或凹進(jìn)的部分不能太窄，盡可能避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂和窄槽，如圖2-2所示。最小寬度b一般不小于1.5t，若沖裁材料為高

36、碳鋼，b≥2t, ，當(dāng)材料厚度t<1mm時(shí)，按1mm計(jì)算。該工件凸出部分的寬度為7mm和6.5mm。最小寬度b=(3.5-1.6)mm=1.9mm≥1.5t=1.51.2=1.8mm。滿足條件。 圖2-2 沖裁件凸出的懸臂和凹槽 沖裁件的孔徑因受沖孔凸模和剛度的現(xiàn)在，不宜太小，否則容易折斷和壓彎，沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學(xué)性能，凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。該沖裁件的孔徑d=3.2mm≥1.5t=1.51.2=1.8mm，查文獻(xiàn)[2]：P75表2-18，用無(wú)保護(hù)套凸模沖孔。 沖孔件上孔與孔、孔與邊緣

37、間的距離不能過(guò)小，以避免工件變形、模壁過(guò)薄或材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔邊距?。簩?duì)圓孔為（1～1.5）t。對(duì)矩形孔為（1.5～2）t，如圖2-3。該工件所需沖的4個(gè)孔中上面2孔的孔邊距為1.9mm，大于（1～1.5）t=1.2～1.8mm，下面兩孔的空邊距為2.4mm，同樣大于1.2～1.8mm。上面一對(duì)孔的孔間距為42.5mm，遠(yuǎn)大于文獻(xiàn)[2]P76表2.20提供的最小孔間距3.1t=3.11.2=3.72mm，下面一對(duì)孔的孔間距為31mm，也滿足條件。 圖2-3 最小孔邊距離的確定 表2-1最小孔

38、間距 孔 形 圓 孔 方 孔 厚料t（mm） <1.55 >1.55 <2.3 >2.3 最小孔距（mm） 3.1t 2t 4.6t 2t 在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，為避免凸模受水平推力而折斷，孔壁與工件直壁之間應(yīng)保持一定距離，如圖2-4示使L≥R+0.5t。 圖2-4 彎曲件或拉深件沖孔位置 2.2沖裁件尺寸精度和表面粗糙度要求 表2-2 沖裁件孔中心距公差

39、 （mm） 材料厚度t 普通沖孔公差 高級(jí)沖孔公差 孔距中心尺寸 ≤50 50~150 150~300 ≤50 50~150 150~300 ≤1 0.1 0.15 0.2 0.03 0.05 0.08 1~2 0.12 0.2 0.3 0.04 0.06 0.1 2~4 0.15 0.25 0.35 0.06 0.08 0.12 4~6 0.2 0.3 0.40 0.08 0.10 0.15 上表引自文獻(xiàn)[2]P77表2-22。沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度的范圍內(nèi)，對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高

40、于IT11級(jí)，沖孔件比落料件高一級(jí)。沖裁外形與內(nèi)孔尺寸工差有一定的要求。查文獻(xiàn)[2]P76表2-11：落料外形公差為0.18mm，內(nèi)孔公差為0.06mm，該工件并無(wú)外形和內(nèi)孔公差，故普通沖裁應(yīng)該能滿足要求。由表2-2查得：沖裁件能獲得的孔中心距的公差為0.12mm，該工件要求的孔心距的公差為0.15mm。因此該要求普通沖裁可以滿足。另外，沖裁件的斷面的表面粗糙度和容許的毛刺高度都沒(méi)有具體要求。 2.3沖裁件的尺寸基準(zhǔn) 沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模具時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。孔位尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過(guò)程中始終不參加變形的面上，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來(lái)。如圖，a)

41、圖尺寸不合理，圖b)的標(biāo)注，兩孔的孔心距才不會(huì)受磨損的影響，比較合理。本次設(shè)計(jì)的工件圖標(biāo)注符合這點(diǎn)要求，所以尺寸基準(zhǔn)合理。 2.4 沖裁件經(jīng)濟(jì)性分析 所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以盡可能少的生產(chǎn)消費(fèi)獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益，在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該運(yùn)用經(jīng)濟(jì)分析的方法找到降低成本，取得優(yōu)異經(jīng)濟(jì)效果的工藝途徑。沖裁件的制造成本 C總＝Ｃ材＋Ｃ工＋Ｃ模 式中 C材：材料費(fèi)；C工∶加工費(fèi)(工人工資、設(shè)備折舊費(fèi)、管理費(fèi)等 )；C模：模具費(fèi)。上述成本中，模具費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)一般與產(chǎn)量無(wú)關(guān)，加工費(fèi)中的工人工資和其它經(jīng)費(fèi)只要在一定時(shí)間內(nèi)，基本上也是不變的，因此，叫做固定費(fèi)用。 而材料費(fèi)、外購(gòu)件費(fèi)等，

42、將隨生產(chǎn)量大小而變化，屬可變費(fèi)用。 這樣，產(chǎn)品制造成本由固定費(fèi)用和可變費(fèi)用兩部分組成。設(shè)法降低固定費(fèi)用或可變費(fèi)用，都能使成本降低、利潤(rùn)增加并積累資金。 本設(shè)計(jì)所用的工件材料是10鋼,屬于常見(jiàn)鋼種,價(jià)格便宜。由此，可變費(fèi)用將得到有效降低。 結(jié)論：沖裁件的經(jīng)濟(jì)性比較好。 2.5沖裁方案的確定 工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的方案。 沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓

43、力機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序，排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可完成一個(gè)沖裁件。該工件包括落料、沖孔、拆彎三個(gè)基本工序，可以有以下五種工藝方案： 方案一：先落料、再?zèng)_孔、后拆彎。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：先落料、再?zèng)_孔、后拆彎復(fù)合沖壓。采用正裝復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：先落料、再?zèng)_孔、后拆彎復(fù)合沖壓。采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)。 方案四：先落料、再?zèng)_孔、后拆彎級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案五：先沖孔、再落料、后拆彎級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生

44、產(chǎn)。 方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需三道工序、三副模具才能完成，成品率低，浪費(fèi)了人力、物力、財(cái)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。 方案二采用正裝復(fù)合模具生產(chǎn)，適合大批量生產(chǎn)。制件質(zhì)量由于壓料沖裁同時(shí)得到校平，制件平正不彎曲，且有較好的剪切斷面，但是，制件相對(duì)位置精度低。 方案三采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，與方案二相比，倒裝復(fù)合模具把凸凹模放在下模，雖然模具結(jié)構(gòu)較方案二簡(jiǎn)單，可沖工件的孔邊距也較大，工人清掃廢料是不安全，而且工件的精度性較方案五差。 方案四采用落沖孔、拆彎級(jí)進(jìn)模具生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度高，先落料后沖孔，但是不能保證零件的相對(duì)位置精度。 方案五采用沖孔、落料、拆彎級(jí)進(jìn)模沖

45、壓模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)率、降低成本、提高質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化等方面有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義．它可以對(duì)各種沖壓件進(jìn)行沖裁、彎曲、拉深、成形等加工。對(duì)一些形狀特別復(fù)雜，或者孔邊距較小的沖壓件，若采用單工序?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，則可用級(jí)進(jìn)模對(duì)沖壓件采取分段的方法逐步?jīng)_出。在現(xiàn)代沖壓 技術(shù)中，發(fā)展級(jí)進(jìn)模占有重要地位，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的沖壓件尤其應(yīng)當(dāng)采用多工位的級(jí)進(jìn)模適合于復(fù)雜沖壓件的大批量生產(chǎn) 通過(guò)上述五種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案五為佳。 第三章 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 3.1排樣的設(shè)計(jì) 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)

46、利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少?gòu)U料面積，沖裁過(guò)程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況。如圖3-1所示。 圖3-1 廢料種類 1-料頭（搭邊） 2-側(cè)搭邊 3-搭邊 4-結(jié)構(gòu)廢料 1． 結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié)構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。 2． 工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在

47、的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。 因此，提高材料利用率要從減少工藝廢料著手，同一個(gè)工件，可以有幾種不同的排樣方法。 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： （一）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖3-2a所示。 （二）少?gòu)U料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖3-2b所示。 （三）無(wú)廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而

48、得工件。如圖3-2c所示。 圖3-2排樣方法 a) 有廢料排樣 b) 少?gòu)U料排樣 c)無(wú)廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。 少、無(wú)廢料排樣法的材料利用率較高，在無(wú)廢料排樣時(shí)只有料頭、料尾損失，材料利用率可達(dá)85%～95%，少?gòu)U料排樣法也可達(dá)70%～90%。少、無(wú)廢料排樣法有利于一次沖裁多個(gè)工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無(wú)廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局

49、限性，受到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會(huì)直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。在幾個(gè)工件的匯合點(diǎn)容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會(huì)加快模具磨損而降低沖模壽命，并直接影響工件的斷面質(zhì)量，所以少、無(wú)廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 有廢料、少?gòu)U料或無(wú)廢料排樣。按工件的外形特征、排樣的形式又可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排和裁搭邊等。 對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的工件，可以用就算方法選擇合理的排樣方式，而對(duì)于形狀復(fù)雜的工件要作出正確判斷則比較困難，通常用放樣的方法，即用厚紙片剪3～5個(gè)樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一個(gè)比較合理的方案。 合理的排

50、樣方法，應(yīng)是將工藝廢料減到最少?？紤]到該工件的外形特征和材料的利用情況，此采用雙排斜排中間載體排樣方式，如圖3-3所示： 圖3-3沖裁件的排樣 3.2搭邊的選取 （一）搭邊 排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。其作用是補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。此外，還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件的斷面質(zhì)量。搭邊值的選取關(guān)系到送料的順利進(jìn)行、制件的質(zhì)量、材料的利用率、模具壽命。

51、 搭邊值要合理確定。搭邊值過(guò)大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過(guò)小就不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過(guò)程中會(huì)被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會(huì)被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過(guò)小，會(huì)使作用在凸模側(cè)面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。 搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)工件寬和材料厚度，由文獻(xiàn)[2] P72表2-13，選工件間搭邊值a=1.5 mm,側(cè)面搭邊a1=2mm。 （二）條料寬度的確定 排樣方案和搭邊數(shù)值確定后，即可確定條料或帶料的寬度和進(jìn)距。 條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值，最

52、大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時(shí)必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別計(jì)算。 當(dāng)條料在無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(shí)（圖3-4），條料寬度按下式計(jì)算 （3-1） 上式引自文獻(xiàn)[2]P72。 式中 B——條料標(biāo)稱寬度（mm）； D——工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； ——側(cè)搭邊（mm）； ——條料寬度的公差（mm），見(jiàn)表3-1。 ——條料與導(dǎo)料板之間的的間隙（mm），見(jiàn)表3-2。

53、 當(dāng)導(dǎo)料板之間有側(cè)壓裝置時(shí)（圖3-5），條料寬度按下式計(jì)算 （3-2） 式中各符號(hào)意義同上。 導(dǎo)料板之間的距離： 圖3-5 有側(cè)壓裝置條料寬度的確定 表3-1 剪切條料寬度的公差 （mm） 條料寬度B 材 料 厚 度 t ～1 1～2 2～3 3～5 ～50 50～100 100～150 150～220 220～300 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.5 0.6

54、 0.7 0.8 0.9 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 表3-2 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 （mm） 條 料 厚 度 無(wú) 側(cè) 壓 裝 置 有 側(cè) 壓 裝 置 條 料 寬 度 ≤100 >100～200 >200～300 ≤100 >100 ≤1 >1～5 0.5 0.5 0.5 1 1 1 5 5 8 8 表3-1、表3-2引自文獻(xiàn)[2]P73表2-14和表2-15. 當(dāng)模具有側(cè)

55、刃時(shí)，條料寬度按下式計(jì)算（圖3-6） （3-3） 式中 n——側(cè)刃數(shù)； C——側(cè)刃沖切的料邊寬度（mm），見(jiàn)表3-2。 其余符號(hào)意義同前。 導(dǎo)料板間的距離： 式中 ——沖切后條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙。見(jiàn)表3-3。 圖3-6 有側(cè)刃時(shí)條料寬度的確定 表3-3 和C值 (mm) 材料厚度 C ～1.5 >1.5～2

56、.5 >2.5～3 1.5 2.0 2.5 0.10 0.15 0.20 上表引自文獻(xiàn)[2]P74表2-16. 進(jìn)距是指條料在模具上每次送進(jìn)的距離，進(jìn)距的計(jì)算與排樣方式有關(guān)，每個(gè)進(jìn)距可以沖出一個(gè)零件，也可以沖出幾個(gè)零件。進(jìn)距是決定擋料銷位置的依據(jù)。 每次只沖一個(gè)零件的進(jìn)距的計(jì)算公式為 （3-4） 式中 B——平行于送料方向工件的寬度； a——沖件之間的搭邊值。 考慮到工件形狀的特殊性，此工件在生產(chǎn)的過(guò)程中送料時(shí)將使用導(dǎo)料板，如圖3-4： 條料寬度 B=[D+2（a1+Δ）

57、+C1] 0 –Δ=[101+2(2+0.6)+1.5 ] 0 -0.6 =106.8 0 -0.6 mm 條料與導(dǎo)料板之間的間隙△查表3-1得△=0.6mm, 條料與導(dǎo)板間的間隙查表3-2得C1=0.5mm。 3.3材料利用率的計(jì)算 一個(gè)步距的材料利用率h為 h= nA/Bh100% (3-5) 上式引自文獻(xiàn)[2]P67式2-21. 式中 A——沖裁件面積（包括沖出的小孔在

58、內(nèi)）（mm2）； N——一個(gè)布距內(nèi)沖裁件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； H——進(jìn)距（mm）； 沖裁件的面積A=62.188+（21.8-8）12+3.1462-3.141.52=769.015mm2 進(jìn)距S=B+a=101+1.5=102.5mm 故一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為: η=nA/Bh100%=2769.015/102.534.5100%=43.5% 按照下面二種方案排列，分別計(jì)算其材料利用率為 方案1(B=43.3)：h總1=1769.015/43.334.5100%=26.8% 方案2(B=61.5)：h總2=1769.015/61.534.

59、5100%=33.6% 經(jīng)過(guò)比較，B=102.5mm及內(nèi)沖件數(shù)目為2的材料利用率提高到40%。 第四章 沖裁工藝力的計(jì)算 4.1沖裁力的計(jì)算 沖裁力計(jì)算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。 沖裁力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。 4.1.1沖裁力的行程曲線 圖4-1 沖

60、裁力-凸模行程曲線 在沖裁過(guò)程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖4-1為沖裁時(shí)沖裁力-凸模行程曲線。圖中AB段相當(dāng)于沖裁的彈性階段，凸模進(jìn)入材料后，載荷急劇上升，但當(dāng)凸模刃口一旦擠入材料，即進(jìn)入塑性變形階段，載荷的上升就緩慢下來(lái)，如BC段所示。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積秒減小，但只要材料加工硬化的影響超過(guò)受剪切面積小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當(dāng)兩者達(dá)到相當(dāng)?shù)挠绊懙乃查g，沖裁力達(dá)最大值，即圖中C點(diǎn)。此后，受剪面積的減少超過(guò)硬化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)張，沖裁力急劇下降，如圖中CD段所示，此為沖裁的斷裂階段。此后所用的力僅是克服摩擦阻力,推出

61、已分離的料。 4.1.2沖裁力的計(jì)算公式 沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)?？紤]到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力F（N）： （4-1） 上式引自文獻(xiàn)[2]P50式（2-1）。 式中 L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）； t——材料厚度（mm）； τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； K0——系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù)K=1.3。 材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）查文獻(xiàn)[1]P3-196表3-2-14：取σ

62、b=290 MPa 一般情況下，材料的σb=1.3τ，故F =L T σb F 沖孔=L 沖孔T σb=3.1431290=2733.25N F卸料=0.05 F 沖孔=0.052733.25=136.66N F 側(cè)刃=L 側(cè)刃T σb=(34+19.5+17.2+8+2)1290=23403N F 側(cè)卸料=0.05 F 側(cè)刃=0.05200158=1170.15N FU=LU T σb=(20+3+14+16.6+13.2+4+20+16)1290=30972N F U卸料=0.05 FU=0.051

63、8716.6=1548.6N F異=L異 T σb=(32+20+17+7.6+3+6.5+74+20+8+9+18+3.2)1290=63162N F 異卸料=0.05 F異=0.0563162=3158.1N F 頂件= （0.3~0.8）F 落料取F 頂件=0.6F 落料 F頂件=0.6F落料=0.63158.1=157.91N 由自由公式：得 F 彎曲1=0.512 12290=1740N F 彎曲2=0.512 8290=1160N F長(zhǎng)=L長(zhǎng) T σb=(40+20)1290=17400N F 長(zhǎng)卸料=0.05 F

64、長(zhǎng)=0.0517400=870N 式中：L 沖孔、L 側(cè)刃—沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）； t—材料厚度（mm）； τ—材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； σb —材料抗拉強(qiáng)度（MPa）； K---對(duì)U形件K取(0.3～0.6)； B—U彎曲件寬度； K 1—卸料力系數(shù)（0.02～0.06）（查表，姜奎華主編。沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)）。如下所示： 表4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚（mm） K卸 K推 K頂 鋼 ≤0.1 >0.1～0.5 >0.5～2.5 >2.5～6.5 > 6.5 0.065～0.075 0.045～0.055

65、 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.06 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁 鋁合金 紫銅 黃銅 0.025～0.08 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 注：表4-1引自文獻(xiàn)[2]。卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。 沖裁時(shí)，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否要考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待。 采用剛性卸料裝置和下出料的沖裁模的總壓力為

66、 （4-5） 采用彈性卸料裝置和下出料的總壓力為 （4-6） 采用彈性卸料裝置和上出料方式的的總壓力為 （4-7） 式（4-5）、（4-6）、（4-7）引自文獻(xiàn)[2]P52。 因?yàn)楣ぜ?mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故采用彈性卸料裝置上出料方式，總沖壓力F總： F總= F 沖孔+ F卸料+ F 側(cè)刃+ F 側(cè)卸料+ FU + F U卸料+ F異+ F 異卸料+ F頂件+ F 彎曲1+ F 彎曲2+ F長(zhǎng)+ F 長(zhǎng)卸料=2733.25+136.66+23403+1170.15+157.91+