側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計

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1、第一章 摘 要 本次設(shè)計生產(chǎn)的是側(cè)彎支座, 零件外形雖然比較簡單, 但成形工藝復雜, 包括沖裁和多次彎曲。而且精度要求比較高, 形狀比較復雜, 生產(chǎn)批量大。通過工藝性分析, 工序為落料、沖孔和彎曲。為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)的要求, 采用級進模制造, 能很好的解決上述問題。原料為2A12M, 采用自動送料器和自動送料裝置送料。 模架采用四導柱四導套結(jié)構(gòu)和彈性卸料板, 并在卸料板和固定板之間設(shè)置輔助導向機構(gòu)的小導柱和小導套, 保證卸料板有足夠的運動精度。 關(guān)鍵詞：側(cè)彎支座, 級進模、落料, 沖孔, 彎曲 ABSTRACT What this design produces is a lateral

2、support, the accuracy has higher request, the shape is more complicated, produce batch quantity big, pass craft analysis, work preface all for fall to anticipate with blunt bore and bending. Adopting the class enters a mold manufacturing, can be good to resolve these problems. The raw material selec

3、ts the 2A12M material, the adoption sends to anticipate a machine automatically and sends to anticipate device to send to anticipate automatically. The mold adopts four lead pillar and Four sets of lead and flexibility of the bead, and be unloading to anticipate plank and fix plank of the constituti

4、on lend support to direction organization-small lead pillar with small lead a set, assurance unloads to anticipate the plank contain enough sport accuracy. Key words: lateral support , progressive die , fall to anticipate, blunt bore, bending  目 錄 1 緒論--------------------------------------------

5、-----------------------------------------------------------------------1 1.1 沖壓加工與模具設(shè)計簡介-----------------------------------------------------------------------------1 冷沖壓與模具技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀----------------------------------------------------------------2 選題的意義----------------------------------------------

6、----------------------------------------------------3 2 工藝分析、排樣設(shè)計及方案對比確定-------------------------------------------------------------4 2.1 沖裁件工藝性分析----------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1 分析工件的技術(shù)要求----------------------------------------

7、---------------------------------------5 2.1.2零件材料的選用--------------------------------------------------------------------------------------5 2.1.3零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析-----------------------------------------------------------------------------5 2.2 沖裁工藝方案的對比與確定------------------------------

8、--------------------------------------------6 2.2.1沖裁工序的組合--------------------------------------------------------------------------------------6 2.2.2沖裁順序的安排--------------------------------------------------------------------------------------7 2.2.3工藝方案的比較-------------------

9、-------------------------------------------------------------------7 2.3 沖裁件排樣設(shè)計-------------------------------------------------------------------------------------------8 2.3.1排樣方法-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.3

10、.2搭邊值的選用-----------------------------------------------------------------------------------------9 2.3.3條料寬度的確定-------------------------------------------------------------------------------------10 2.3.4步距的確定---------------------------------------------------------------------------

11、----------------11 2.3.5材料利用率的確定----------------------------------------------------------------------------------11 3 沖壓力及壓力中心的確定------------------------------------------------------------------------------13 3.1 沖壓力的計算--------------------------------------------------------------------

12、-------------------------13 3.2 壓力中心的計算------------------------------------------------------------------------------------------15 3.3 壓力機的選擇---------------------------------------------------------------------------------------------16 3.3.1沖壓設(shè)備類型的選擇-----------------------------------

13、--------------------------------------------16 3.3.2確定壓力機設(shè)備的規(guī)格----------------------------------------------------------------------------17 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計--------------------------------------------------------------------------------------------------18 4.1 沖裁間隙-------------------------------

14、--------------------------------------------------------------------18 4.1.1沖裁間隙的影響-------------------------------------------------------------------------------------18 4.1.2沖裁間隙的選用-------------------------------------------------------------------------------------19 4.2 模具刃口尺寸的

15、計算-----------------------------------------------------------------------------------21 4.2.1計算原則----------------------------------------------------------------------------------------------21 4.2.2計算方法----------------------------------------------------------------------------------

16、------------21 4.2.3各工位凸凹模刃口尺寸計算----------------------------------------------------------------------22 4.3 送料方式的確定------------------------------------------------------------------------------------------25 4.4 定位方式的選擇及定位裝置-----------------------------------------------------------------

17、-------25 4.5 卸料方式的選擇------------------------------------------------------------------------------------------25 4.6 模架的選擇------------------------------------------------------------------------------------------------25 卸料板及其配套設(shè)施的選擇----------------------------------------------------------------

18、--------26 4.8 導料裝置----------------------------------------------------------------------------------------------------27 5 模具總裝配圖--------------------------------------------------------------------------------------------------28 5.1 裝配圖的繪制------------------------------------------------------

19、--------------------------------------28 5.2 模具零件圖的繪制------------------------------------------------------------------------------------28 5.3 編寫說明書-----------------------------------------------------------------------------------------------28 6 模具零件設(shè)計及強度校核--------------------------------

20、----------------------------------------------29 6.1 工作零件設(shè)計---------------------------------------------------------------------------------------------29 6.1.1小凸模設(shè)計-------------------------------------------------------------------------------------------29 6.1.2 落料凸模設(shè)計-----------

21、----------------------------------------------------------------------------29 6.1.3 異型孔沖模設(shè)計------------------------------------------------------------------------------------29 6.1.4 切斷模設(shè)計------------------------------------------------------------------------------------------29 6

22、.2 墊板、凸模固定板設(shè)計---------------------------------------------------------------------------------30 7 模具制造工藝--------------------------------------------------------------------------------------------------32 8 結(jié)論-----------------------------------------------------------------------------------------

23、-------------------------34 9 參考文獻----------------------------------------------------------------------------------------------------------35 10 致謝----------------------------------------------------------------------------------------------------------------36 1 緒論 1.1 沖壓加工與模具設(shè)計簡介 沖壓加工是借助于常規(guī)

24、或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動力, 使板料在模具里直接受到變形力并進行變形, 從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料, 模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。沖壓加工是一種金屬冷變形加工方法。所以, 被稱之為冷沖壓或板料沖壓, 簡稱沖壓。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)[1]。 沖壓模具--在冷沖壓加工中, 將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備, 稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓--是在室溫下, 利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力, 使其產(chǎn)生分離或塑性變形, 從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 與機械加工及塑性加工的其它方

25、法相比, 沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點[2]。主要表現(xiàn)如下： 　　（1）沖壓加工的生產(chǎn)效率高, 且操作方便, 易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工, 普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次, 高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上, 而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 　?。?） 沖壓時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。 　?。?）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件, 如小到鐘表的秒表, 大到汽車縱梁、覆蓋件等, 加上

26、沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng), 沖壓的強度和剛度均較高。 （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。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備, 是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等, 與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低, 是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一, 在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力[3]。 沖壓模具的形式很多, 一般可按以下幾個主要特征分類： 根據(jù)工藝性質(zhì)分類： （1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模

27、、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 （2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形, 從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 （3）拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件, 或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 （4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形, 而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 根據(jù)工序組合程度分類： （1）單工序模 在壓力機的一次行程中, 只完成一道沖壓工序的模具。 （2）復合模 只有一個工位, 在壓力機的一次行程中, 在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 （3）級進模

28、（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上, 具有兩個或更多的工位, 在壓力機的一次行程中, 在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 沖壓加工主要應(yīng)用[4]： 由于沖壓具有如此優(yōu)越性, 沖壓加工在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當廣泛。例如, 在宇航, 航空, 軍工, 機械, 農(nóng)機, 電子, 信息, 鐵道, 郵電, 交通, 化工, 醫(yī)療器具, 日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個產(chǎn)業(yè)界都用到它, 而且每個人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機, 火車, 汽車, 拖拉機上就有許多大, 中, 小型沖壓件。小轎車的車身, 車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計, 自行車, 縫紉機,

29、 手表里有80%是沖壓件；電視機, 收錄機, 攝像機里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼, 鋼精鍋爐, 搪瓷盆碗及不銹鋼餐具, 全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。 但是, 沖壓加工所使用的模具一般具有專用性, 有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形, 且模具制造的精度高, 技術(shù)要求高, 是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以, 只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下, 沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn), 從而獲得較好的經(jīng)濟效益的。 當然, 沖壓加工也存在著一些問題和缺點。主要表現(xiàn)在沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種公害, 而且操作者的安全事故時有發(fā)生。不過, 這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝

30、及模具本身帶來的, 而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學技術(shù)的進步, 特別是計算機技術(shù)的發(fā)展, 隨著機電一體化技術(shù)的進步, 這些問題一定會盡快二完善的得到解決。 1.2 冷沖壓與模具技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備, 是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等, 與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低, 是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一, 在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 近年來, 我國模具標準件的生產(chǎn)和銷售形勢是“產(chǎn)銷兩旺”, 主要是因為汽車工業(yè)的發(fā)展和國家“十一五”規(guī)劃確定要以重化

31、工業(yè)為重點的拉動。根據(jù)對部分模具標準件企業(yè)的書面調(diào)查, 2007 年與2004 年相比, 產(chǎn)量平均增長37.6%, 銷售額平均增長39.66%。 重視技術(shù)改造, 加大對新設(shè)備的投資, 增強市場競爭的“硬件”實力。根據(jù)對部分單位的調(diào)查, 近3 年來每個單位平均投資為1326.27 萬元, 主要增添了加工中心、數(shù)控設(shè)備等。在引進、消化的基礎(chǔ)上開展自主創(chuàng)新, 使新型模具標準件品種增多, 特別是出現(xiàn)了不少與汽車模具配套的新產(chǎn)品。 國外模具標準件快速進入我國, 使市場競爭日趨激烈, 促使國內(nèi)標準件企業(yè)采取了諸多新的應(yīng)對舉措[5]。比如, ①加速新型模具標準件的研制；②根據(jù)企業(yè)自身的實力和市場不同層次的需

32、求, 有針對性地拓展市場, 向相關(guān)行業(yè)發(fā)展, 保證了以“標準件為主”向“多種經(jīng)營”發(fā)展, 以籌措集累資金, 保證模具標準件專業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展；③積極開拓國際市場, 我國的模具標準件已開始遠銷國外, 有的企業(yè)出口銷售額已占總銷售額的30% 以上；④采取先進的銷售經(jīng)營措施。我國模具標準件從改革開放以前的“自產(chǎn)自銷, 自我配套”, 到近年來的“委托經(jīng)銷”向“網(wǎng)絡(luò)銷售”發(fā)展, 為此, 標準件委員會經(jīng)過3年的努力已建成“中國模標商務(wù)網(wǎng)”, 實現(xiàn)了與中國模協(xié)“信息網(wǎng)”的鏈接, 現(xiàn)已開通為用戶服務(wù)；加大了標準件委員會主辦的“模標商情”雜志的信息量, 設(shè)立了“專題論述”、“協(xié)會信息”、“技術(shù)交流”、“經(jīng)驗交流”、

33、“專題論述”、“企業(yè)采風”等欄目, 加大了對標準件企業(yè)的宣傳力度。 沖模CAD/CAM技術(shù)已成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一。我國在沖壓模具的CAD/CAM方面也取得了重大的發(fā)展。上海交通大學在80年代初期開展了打規(guī)模的CAD/CAM研究開發(fā)工作, 采用交互設(shè)計方法進行條料排樣, 模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計方面采用了典型結(jié)構(gòu)及標準零件的自動調(diào)用和交互設(shè)計相結(jié)合的方法, 開發(fā)了智能化數(shù)據(jù)庫, 貯存了各種沖模的典型結(jié)構(gòu)、標準零件、設(shè)計經(jīng)驗 、設(shè)計方法和步驟, 并向用戶開放, 目前在上海交通大學已建立了模具CAD/CAM國家工程中心[6]。 現(xiàn)代沖壓加工的發(fā)展趨勢, 可以概括為以下幾個方面： （1）深入

34、研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù), 對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析, 以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題, 從而優(yōu)化沖壓工藝方案, 使塑性現(xiàn)代沖壓加工的發(fā)展趨勢, 可以概括為以下幾個方面： （2）深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù), 對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析, 以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題, 從而優(yōu)化沖壓工藝方案, 使塑性變形理論逐步起到對生產(chǎn)過程的直接指導作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料

35、, 正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復合材料或高分子材料所替代。隨著材料科學的發(fā)展, 加強研究各種新材料的沖壓成形性能, 不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。 （3）在模具設(shè)計與制造中, 開發(fā)并應(yīng)用計算機輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)（CAD/CAM）, 發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等, 以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 （4）推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS）、多工位高速自動沖壓機以及智能機器人送料取件, 進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。 （5）精沖與半精沖

36、、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用, 某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代, 產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟。 1.3 選題的意義 沖壓工藝及模具設(shè)計在制造行業(yè)中占有十分重要的地位, 在機械、電子、汽車、航空以及輕工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。由于沖壓加工具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、操作簡單、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點, 在制造業(yè)中有著廣闊的發(fā)展前景, 因而需要大量的工程技術(shù)人員去從事和研究沖壓工藝和模具設(shè)計方面的內(nèi)容。國外發(fā)達國家對沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用、研究和開發(fā)都比較重視, 我國也非常重視沖壓技術(shù)人才的培養(yǎng)[7]。 通過對所給零件的沖壓模具設(shè)計, 可以促

37、進我們專業(yè)知識的鞏固, 增長見識, 拓寬知識面, 鞏固和加強機械制圖、機械設(shè)計、沖壓模具設(shè)計與制造等專業(yè)理論知識在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用, 培養(yǎng)我們綜合運用所學過的知識分析、解決實際工程問題的能力, 為今后的學習和工作積累經(jīng)驗, 奠定良好的基礎(chǔ)。 2 工藝分析、排樣設(shè)計及方案對比確定 沖裁工藝設(shè)計主要包括沖裁件的工藝分析和沖裁工藝方案的確定兩方面的內(nèi)容。良好的工藝性和合理的工藝方案, 可以用最小的材料消耗, 最少的工序數(shù)量和工時, 穩(wěn)定地獲得符合要求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品, 并使模具結(jié)構(gòu)簡單, 壽命高, 因而可以減少勞動量和沖裁成本。本次設(shè)計工件圖如圖2-1, 零件三維圖如圖2-2： 圖2-1 零件圖

38、圖2-2 零件三維圖 2.1 沖裁件工藝性分析 沖裁件的工藝性, 是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性, 在沖裁加工中的難易程度。一般情況下, 對沖裁工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、行為公差及技術(shù)要求等。沖裁件的工藝性合理與否, 影響到?jīng)_裁件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗、生產(chǎn)效率等。 2.1.1 分析工件的技術(shù)要求 （1）加工表面的尺寸精度及尺寸基準 工件中對標有尺寸精度的尺寸按照零件圖的精度進行設(shè)計, 對其他未標尺寸按一般精度設(shè)計, 即按國標對非圓形工件精度等級取IT14級設(shè)計, 對圓形工件精度等級取IT10級設(shè)計。 沖裁件的尺寸基準應(yīng)盡可能和制模時的定位基準重合, 以避免產(chǎn)生基準

39、不重合誤差?？孜怀叽缁鶞蕬?yīng)盡量選擇在沖裁過程中始終不參加變形的面或線上, 切不要與參加變形的部分聯(lián)系起來。 （2）主要加工表面的形位公差精度 通過分析零件圖, 零件的主要形位公差精度未標注, 形位公差精度按一般的精度要求處理即可滿足工藝要求。 （3）表面質(zhì)量要求 工件未標有表面質(zhì)量精度要求, 按照一般要求處理即可滿足工藝要求, 即表面粗糙度Ra=3.2。 2.1.2 零件材料的選用 工件材料為2A12M, 即硬鋁。 硬鋁（含2.2—4.9％Cu、0.2—1.8％Mg、0.3—0.9%Mn、少量的硅, 其余是鋁）, 有良好的機械性能、強度大又便于加工, 而且密度小, 可作輕型結(jié)構(gòu)材料。 一般

40、的硬鋁中, 鎂不超過2%。錳可提高強度和耐蝕性, 但一般限制錳小于1%, 加入少量的鈦可細化晶粒, 鐵與硅均限制在小于0.5-0.6%, 并希望鐵硅比值大于等于一。 硬鋁的缺點主要有： （1）耐蝕性不良, 因此不得不在硬鋁板材表面用軋制方法包一層工業(yè)純鋁（純鋁厚度占板材厚度3-5%）成為包鋁硬鋁。有包鋁層時強度有所下降。 （2）固溶處理溫度范圍窄, 小于此溫度不能發(fā)揮最大強化效果, 而超出上限溫度, 又有產(chǎn)生晶界“過”的可能使晶粒聚集受到破壞。 （3）焊接裂紋傾向大, 用熔焊法有困難。 2.1.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 此零件為側(cè)彎支座, 材料為2A12M, 厚度為, 生產(chǎn)批量為100萬件

41、。對制件技術(shù)要求是表面不得有劃痕, 無毛刺等, 而2A12M材料表面容易劃痕, 因此要求沖件間隙合理, 工作面表面粗糙度值要小。采用級進模生產(chǎn), 選用連續(xù)彎曲方式, 以適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需求。 零件結(jié)構(gòu)對稱, 形狀不復雜, 但成形工藝復雜, 包括沖裁和多次彎曲, 但沒有違反沖裁的工藝性原則, 零件能滿足沖壓工藝要求, 可以進行下一步的設(shè)計。 沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線, 在許可的情況下, 把沖裁件設(shè)計成少、無廢料排樣的形狀, 以減少廢料。矩形孔兩端宜用原弧連接, 以利于模具加工。 沖裁件各直線或曲線的連接處, 盡量避免銳角, 嚴禁尖角。除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時

42、, 都應(yīng)有適當?shù)膱A角相連, 以利于模具制造和提高模具壽命。 沖孔件上孔和孔、孔與邊緣之間的距離不能過小, 以避免工件變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。 2.2 沖裁工藝方案的對比及確定 2.2.1 沖裁工序的組合 沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁。復合沖裁是在壓力機一次行程中, 在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序；級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序排列成一定順序, 組成級進模, 在壓力機的一次行程中, 在模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的工序, 除最初幾個沖程外, 每次沖程都可完成一個沖裁件。 沖裁組合方式的選擇由以下幾個方面來綜合考慮：

43、 （1）生產(chǎn)批量 模具費用在制件成本中占很大比例, 因此生產(chǎn)批量在很大程度上決定所用模具結(jié)構(gòu)。一般說來, 新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn), 模具結(jié)構(gòu)簡單, 力求制造快, 成本低, 采用單工序沖裁, 對于中批和大批量生產(chǎn), 模具結(jié)構(gòu)力求完善, 要求效率高、壽命長, 采用復合沖裁或級進沖裁。 （2）沖裁件尺寸精度 復合沖裁所得的工件公差等級高, 內(nèi)、外形同軸度一般可達0.02~0.04mm,因為它避免了多次沖壓的定位誤差, 并且在沖裁過程中可以進行壓料, 工件較平整, 不翹曲。級進沖裁所得的工件的尺寸公差等級較復合沖裁低, 工件有拱彎、不夠平整。單工序沖裁的工件精度最底。 （3）對工件尺寸、形狀的適應(yīng)性

44、 復合沖裁可用于各種尺寸的工件。材料厚度一般在3mm以下。但工件上孔與孔間和孔與邊緣之間的距離不能過小?？走吘嘈∮谧钚『侠碇禃r。若采用復合沖裁, 則該部位的凸凹模的壁厚因小于最小極限值, 易因強度不足而破裂。此時也不宜采用單工序沖裁, 因孔邊距過小, 落料后沖孔時, 這些部位會發(fā)生外脹和歪扭變形, 得不到合格的產(chǎn)品, 這時宜采用級進沖裁, 這樣可避免這些缺陷。級進沖裁可以加工形狀復雜、寬度很小的異形零件, 且可沖裁的材料厚度比復合沖裁要大。但級進沖裁受壓力機臺面尺寸與工序數(shù)的限制, 沖裁工件一般為中、小型件。為提高生產(chǎn)效率和材料利用率常采用多排沖壓。級進沖裁時廣泛采用多排沖壓, 但復合沖裁則很

45、少使用。 （4）模具制造、安裝調(diào)整和成本 對復雜形狀的工件, 采用復合沖裁與采用連續(xù)沖裁相比, 模具制造, 安裝調(diào)整較易, 成本較底。尺寸中等的工件, 由于制造多副單工序比復合模昂貴、也宜采用復合沖裁。對簡單形狀、精度要求不高的零件, 采用級進沖裁, 模具結(jié)構(gòu)較之復合模簡單, 易于制造。 （5）操作方便與安全 復合沖裁工件不能漏下, 出件或清除廢料較困難, 工作安全性較差, 級進模沖裁時操作者不必將手伸入模具的危險區(qū)域。對大量生產(chǎn), 還采用自動送料機構(gòu), 模具內(nèi)裝有安全檢測裝置。 2.2.2 沖裁順序的安排 級進沖裁和多工序沖裁的工序順序安排可參考以下原則： （1）級進沖裁的順序安排

46、先沖孔（缺口或工件的結(jié)構(gòu)廢料）, 最后落料或切斷, 將工件與調(diào)料分離。首先沖出的孔一般作后續(xù)工序定位用。若定位要求較高, 則要沖出專供定位用的工藝孔。 （2）多工序工件用單工序沖裁時的順序安排 先落料使毛坯與條料分離, 然后以外輪廓定位進行其他沖裁。后續(xù)各沖裁工序的定位基準要一致, 以避免定位誤差和尺寸鏈換算。 沖裁大小不同、相距較近的孔時, 為減少孔的變形, 應(yīng)先沖大孔, 后沖小孔。 2.2.3工藝方案的比較 根據(jù)以上情況, 結(jié)合工件的外形尺寸和形狀, 確定工件包括落料、沖孔、彎曲等工序, 可以有以下三種工藝方案： 方案一：采用單工序模生產(chǎn)。單工序模結(jié)構(gòu)簡單, 制作周期短, 制作成本低廉；但

47、生產(chǎn)效率低, 沖出的制件精度不高, 且工人勞動強度大, 不適合大批量的生產(chǎn)。 方案二：采用復合模生產(chǎn)。復合模結(jié)構(gòu)緊湊, 沖出的制件精度較高, 適合大批量生產(chǎn), 特別是孔與制件外形的同心度容易保證。但模具結(jié)構(gòu)復雜, 模具制造較困難, 制造成本高, 制造周期長等。 方案三：采用級進模生產(chǎn)。在一副級進模上可對形狀十分復雜的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深成形等工序, 故生產(chǎn)率高, 便于實現(xiàn)機械化和自動化, 適于大批量生產(chǎn)。由于采用條料（或帶料）進行連續(xù)沖壓, 所以操作方便安全。級進模的主要缺點是結(jié)構(gòu)復雜, 制造精度高, 周期較長, 成本高。 若采用方案一, 需五副模具才能完成, 一副沖外形, 一副沖孔,

48、三副彎曲。生產(chǎn)效率低, 生產(chǎn)過程復雜, 浪費了人力、物力、財力, 從經(jīng)濟性的角度考慮, 難以滿足工件要求的大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)要求。 若采用方案二, 由于有3次彎曲, 需三副以上模具才可完成。根據(jù)復合模的特點, 制件的精度和批量都能滿足, 但用三副以上模具, 使生產(chǎn)效率大大下降, 且提高了生產(chǎn)成本。 若采用方案三, 只需一副模具即可成型, 能滿足生產(chǎn)所需的精度和批量, 操作安全方便, 且生產(chǎn)效率高。雖然級進模結(jié)構(gòu)復雜、周期長、成本高, 但只需一副模具, 總的周期和成本也比單工序模和復合模低。 通過上述三種方案的分析比較, 沖壓方法采用方案三為佳, 即采用級進模生產(chǎn)。由于工件的彎曲較多, 在級進模的

49、結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工制造上都有一定的困難, 且級進模是單件生產(chǎn), 試模失敗后很難修改, 因此要精心設(shè)計, 各種問題都應(yīng)該考慮周全。 2.3 沖裁件排樣設(shè)計 2.3.1 排樣方法 根據(jù)材料的利用情況, 排樣的方法分三種： （1）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。 （2）少廢料排樣 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。 （3）無廢料排樣 工件與工件之間, 工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在, 條料沿直線或曲線切斷而得到工件所示。 有廢料排樣法的材料利用率較低, 但制件的質(zhì)量和沖模壽命

50、較高, 常用于工件形狀復雜、尺寸精度要求較高的排樣。 少、無廢料排樣法的材料利用率較高, 同時, 少、無廢料排樣法有利于一次沖裁多個工件, 可以提高生產(chǎn)率。由于這兩種排樣法沖切周邊減少, 所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu), 降低沖裁力。但它們的應(yīng)用范圍有一定局限性, 受工件形狀的限制, 且由于條料本身的寬度公差, 條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差, 會直接影響工件尺寸而使工件精度降低。同時也會降低沖模的壽命, 并會影響到工件的斷面質(zhì)量, 所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 本設(shè)計采用單排直排方式, 原因如下： （1）零件展開毛坯最大尺寸<60mm,屬中尺寸零件, 基本形狀為矩形, 多工位沖壓時選

51、用單排方式可大大降低模具的制造成本。 （2）零件在兩個方向都有彎曲線, 而鋁合金材料的方向性不明顯, 采用直排方式不會影響兩個不同方向的彎曲質(zhì)量, 還是模具加工難度大大降低。 成形此零件包括沖裁、彎曲、沖孔等工序。為使材料很好定位, 在最初安排了側(cè)刃和沖導正銷孔, 在每一成形工位前, 應(yīng)先沖掉周圍妨礙成形的廢料。在彎曲工位中, 為了使3次彎曲不發(fā)生干涉及簡化模具設(shè)計及制造成本, 選擇具體工位如下： 8 7 6 5 4 3 2 1 （1） 側(cè)刃和沖導正銷孔 異型沖裁 沖切 分隔沖孔 向下彎曲 向上彎曲 側(cè)

52、向彎曲 （8） 切斷沖裁 2.3.2 搭邊值的選用 搭邊的作用是補償定位誤差, 防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜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度和剛度, 保證送料的順利進行, 從而提高制件質(zhì)量, 使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁, 使受力平衡, 提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。另外, 還可以防止沖裁時條料邊緣的毛刺拉入模具中損壞模具。 搭邊值要合理確定。過大, 材料利用率低；過小, 材料利用率高, 但是過小時不能發(fā)揮搭邊的作用, 在沖裁過程中會被拉斷, 造成送料困難, 使工件產(chǎn)生毛刺, 有時還會被拉入凸模和凹模之間, 損壞模具刃口, 降低模具壽命。 影

53、響搭邊值大小的因素主要有： （1）材料的力學性能 塑性好的材料, 搭邊值要大些, 硬度高與強度大的材料, 搭邊值可小一些。 （2）材料的厚度 材料越厚, 搭邊值也越大。 （3）工件的形狀和尺寸 工件外形越復雜, 圓角半徑越小, 搭邊值越大。 （4）排樣的形式 對排的搭邊值大于直排的搭邊。 （5）送料及檔料方式 用手工送料, 有側(cè)壓板導向的搭邊值可小一些。 圖2-3 搭邊值 沖壓件展開長54mm, 非圓形, 查圖2-3, 搭邊值a=1.5mm~2.5mm,a1=1.8mm~2.6mm 取a=2mm,a1=2mm 2.3.3條料寬度的確定 圖2-4 條料寬度 圖2-5 最小間隙

54、 圖2-6 極限偏差 無側(cè)壓裝置的導料板之間送料條料寬度： B0-Δ=[D+2(a1+Δ)+bo]0-Δ=［54+2（2+0.6）+0.5］0-0.6=59.70-0.6=600-0.6 式中　　B——條料標稱寬度（mm）； 　 D——工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； 　 a1——側(cè)搭邊值（mm）； ——條料寬度的公差（mm）； b0——條料與導料板間的間隙（mm） 查以上兩圖得：＝0.6mm, b0=0.5mm 2.3.4 步距的確定 步距是指條料在模具上每次送進的距離, 進距的計算與排樣方式有關(guān)。本次設(shè)計排樣中步距為。 2.3.5 材料利用率的確定 2-7

55、零件展開圖 材料利用率 式中 A——沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2）； B——條料寬度（mm）； S——步距（mm）； 3 沖壓力及壓力中心的確定 3.1 沖壓力的計算 圖3-1 材料強度表 查圖3-1得：=400MP （1）校正彎曲力的計算 式中 ——校正彎曲時的彎曲力 ——單位面積上的校正力, 其值見表3-1。 第一次彎曲： 第二次彎曲： 第三次彎曲： （2）落料力 共有3個工位中有落料力： 工位1：沖側(cè)刃和導正銷孔 工

56、位2：異形沖裁 工位3：沖孔 工位1中：零件周長 3-2 推件力、卸料力 查圖3-2得： 初步假設(shè)h=6, 則n=h/t=6/1=6 工位2中：零件周長 查圖3-2得： 工位3中：零件周長 查圖3-2得： 3.2壓力中心的計算 沖裁過程中, 在凸模和凹模刃口附近所收到的力是相當復雜的。此時, 在整個輪廓曲線上所受到?jīng)_裁力合力的作用點或多工序模各工序沖裁力的合力作用點稱為沖模的壓力中心。 為使模具能平衡工作, 在設(shè)計和加工模具時, 必須根據(jù)沖壓件的技

57、術(shù)要求及沖壓件的形狀尺寸分析沖裁過程中的受力狀態(tài)及其對模具的作用與影響, 選取相適應(yīng)的模具壓力中心, 并使之與壓力機滑塊中心（即模具的模柄中心）和模具導向部分的對稱中心相重合。否則在沖裁過程中要產(chǎn)生偏心力矩, 從而使沖裁時模具的間隙變得不均勻, 使得沖壓件的外形發(fā)生歪扭, 切口斷面質(zhì)量變壞, 甚至會導致壓力機滑塊導軌和模具的嚴重磨損。 零件展開圖如圖所示, 建立直角坐標系: 壓力中心計算公式： 對于第一工位：； 對于第二工位： 對于第三工位： 對于第四工位, ； 對于第

58、五工位： 對于第六工位： 對于第七工位： 對于第八工位： 則, 對于整個零件的壓力中心為： 取 取 所以, 離壓力機壓力中心（相對于坐標系為, ）, 偏移（, ）偏離不大, 符合要求。 3.3壓力機的選擇 3.3.1． 沖壓設(shè)備類型的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容, 它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品制造、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要的問題。沖壓設(shè)備的類型應(yīng)根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì), 生產(chǎn)批量的大小,

59、沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇。 對于中小型的沖裁件, 彎曲件或拉深件的生產(chǎn), 主要應(yīng)采用開式機械壓力機。雖然開式?jīng)_床的剛度差, 在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布, 降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。可是, 由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機械化附屬裝置的特點, 使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。 對于大中型沖壓件的生產(chǎn)．多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機械壓力機, 其中有一般用途的通用壓力機, 也有臺面較小而剛度大的專用擠壓壓力機、精壓機等。在大型拉深件的生產(chǎn)中, 應(yīng)盡量選用雙動拉深壓力機, 因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單, 調(diào)整方便。 在小批量生產(chǎn)當中, 尤其是大型厚

60、板沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機。液壓機沒有固定的行程, 不會因為板料厚度變化而超載, 而且在需要很大的施力行程加工時, 與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點。但是, 液壓機的速度小, 生產(chǎn)效率低, 而且零件的尺寸精度有時因受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。 摩擦壓力機具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、不易發(fā)生超負荷損壞等特點, 所以在小批量生產(chǎn)中常用來完成彎曲、成形等沖壓工作。但是, 摩擦壓力機的行程次數(shù)較少, 生產(chǎn)率低, 而且操作也不太方便。 結(jié)合以上所述和工件自身及生產(chǎn)狀況, 選用開式曲柄壓力機。 3.3.2 確定壓力機設(shè)備的規(guī)格 （1）壓力機的行程大小, 應(yīng)能保證成型零件的取出和毛坯的放進, 例如拉深所用的

61、壓力機行程, 至少應(yīng)大于成型零件的高度兩倍以上。 （2）壓力機工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模平面尺寸, 且還需留有安裝固定的余地, 但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模, 工作臺的受力條件也是不利的。 （3）所用壓力機的閉合高度應(yīng)與沖模閉合高度相適應(yīng)。 模具閉合高度是指上模在最低工作位置時, 下模板的底面到上模板頂面的距離。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時, 工作臺面到滑塊的距離。大多數(shù)壓力機, 其連桿長度能調(diào)節(jié), 也即壓力機的閉合高度可以調(diào)整, 故壓力機有最大的閉合高度, 最小閉合高度。設(shè)計模具時, 模具的閉合高度的數(shù)值應(yīng)該滿足下式 如無特殊情況應(yīng)取上限值, 即最好取在

62、, 這是為了避免連桿調(diào)節(jié)過長, 螺紋接觸面積小而壓壞。如果模具閉合高度實在太小, 可以在壓床下面加墊板。 （4）沖壓力與壓力機能的配合關(guān)系：當進行沖裁等沖壓加工時, 由于其施力行程較小, 近于板料的厚度, 所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的總和選取壓力機。通常取壓力機的名義噸位比大。 本模具在沖裁過程中總壓力F沖=25.718t。為避免設(shè)備過載, 按公稱壓力選擇壓力機。 因為級進模水平長度較長, 考慮安裝等因素, 選取J23-80型開式雙柱可傾式壓力機。標稱壓力為, 最大裝模高度, 模柄孔尺寸為, 所以模柄所選直徑為。 4 模

63、具結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 沖裁間隙 沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分為單邊間隙和雙邊間隙單邊間隙用C表示,雙邊間隙用Z表示。 間隙值的大小對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大, 是沖裁工藝與模具設(shè)計中一個極其重要的工藝參數(shù)。 4.1.1沖裁間隙的影響 （1）對沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角小；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應(yīng)盡可能平整。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性, 模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度, 材料性能等, 其中, 間隙值的大小與

64、分布的均勻性是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標稱尺寸的差值（δ）, 差值越小, 精度越高。這個差值包括兩方面的偏差, 一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠? 二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠? 主要是由于沖裁過程中, 材料受拉伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形, 在加工結(jié)束后工件脫離模具時, 會產(chǎn)生彈性恢復而造成的。偏差值可能是正的, 也可能是負的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模的間隙。 當間隙較大時, 材料所受拉伸作用增大, 沖裁完畢后, 因材料的彈性恢復, 沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮, 使落料件尺寸小于凹模尺寸, 而沖孔件的尺寸則大于凸模尺寸。當間隙較

65、小時, 凸模壓入板料接近擠壓狀態(tài), 材料受凸、凹模擠壓力大, 壓縮變形大, 沖裁完畢后, 材料的彈性恢復使落料件尺寸增大, 而沖孔件的孔徑則變小。 此外, 尺寸變化量的大小還與材料力學性能、厚度、軋制方向、沖裁件形狀等因素有關(guān)。材料軟, 彈性變形量小, 沖裁后彈性恢復量就小, 零件的精度也就高。材料硬, 彈性恢復就大。 上述討論的是模具在制造精度一定的前途下進行的, 間隙對沖裁件精度的影響比模具本身制造精度的影響要小得多, 若模具刃口制造精度低, 沖裁出的工件精度也就無法得到保證。 模具的磨損及模具刃口在壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形也會影響到間隙及沖裁件應(yīng)力狀態(tài)的改變, 對沖裁件的質(zhì)量會產(chǎn)生綜合性

66、影響。 （2）對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量, 分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后的總壽命。沖裁過程模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、啃壞等多種形式。 影響模具壽命的因素很多, 有模具間隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤滑條件等。模具間隙是其中的一個主要因素。因為在沖裁過程中, 模具端面受到很大的垂直壓力和側(cè)壓力, 而模具表面與材料的接觸面僅局限在刃口附近的狹小區(qū)域, 這就意味著即使整個模具在許用壓應(yīng)力下工作, 但在模具刃口處所受的壓力也非常大。這種高的壓力會使沖裁模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象, 當接觸面發(fā)生相對滑動時, 附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損——附著磨損。其磨損量與接觸壓力、相對滑動距離成正比, 與材料屈服強度成反比。它被認為是模具磨損的主要形式。當模具間隙減小時, 接觸應(yīng)力（垂直力、側(cè)壓力、摩擦力）會隨之增大, 摩擦距離隨之增長, 摩擦發(fā)熱嚴重, 因此模具磨損加劇（如上圖）, 甚至使模具與材料之間發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。而接觸壓力的增大, 還會引起刃口等異常損壞。這些都導致模具壽命大 大降低。因此適當增大模具間隙,