接線端子板的沖孔、落料、壓彎復(fù)合模設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 ................................................ 7 裁件尺寸精度和表面粗糙度要求 .................................... 9 裁件的尺寸基準(zhǔn) .................................................. 9 裁件經(jīng)濟(jì)性分析 ................................................. 10 裁方案的確定 ................................................... 10 第三章 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 ................................... 12 樣的設(shè)計(jì) ....................................................... 12 邊的選取 ....................................................... 14 料利用率的計(jì)算 ................................................. 15 第四章 沖裁工藝力的計(jì)算 ................................................. 17 裁力的計(jì)算 ..................................................... 17 壓力的行程曲線 ............................................ 17 裁力的計(jì)算公式 ............................................ 18 低沖裁力的方法 ............................................ 18 料力、推件力、和彎曲力等其他力的計(jì)算 ........................... 19 4． 3 沖壓壓力中心 .................................................... 21 第五章 沖壓設(shè)備的選擇 .................................................. 24 壓設(shè) 備類型的選擇 ............................................... 24 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 ........................................... 27 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 裁間隙 ......................................................... 27 沖裁件質(zhì)量的影響 .......................................... 27 模具壽命的影響 ........................................... 28 沖裁力、卸料力的影響 ..................................... 29 理間隙的選用 ................................................ 30 具刃口尺寸的計(jì)算 ............................................... 32 第七章 模具總體設(shè)計(jì) ..................................................... 39 具類型的選擇 ................................................... 39 定送料方式 ..................................................... 39 位方式的選擇 ................................................... 39 料、出件方式的選擇 ............................................. 39 向方式的選擇 ................................................... 39 第八章 主要零部件設(shè)計(jì) .................................................. 41 具材料的選擇 ................................................... 41 具材料與熱處理 ............................................ 41 62 軟黃銅的性能 ............................................ 41 料凹模設(shè)計(jì) ..................................................... 42 料凹模刃口形式 ............................................ 42 料凹模外形和尺寸的確定 .................................... 42 、凹模設(shè)計(jì) ..................................................... 43 具的 結(jié)構(gòu)形式和固定方法 .................................... 43 凹模長度的確定 ............................................ 44 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................. 44 孔凸模 ......................................................... 45 孔凸模的固定形式 .......................................... 45 孔凸模長度的確定 .......................................... 45 模強(qiáng)度校核 ................................................ 45 孔凸模的結(jié)構(gòu) ........................................... 47 料彈簧的選擇 ................................................... 47 桿的選擇 ....................................................... 48 動彎曲凹模的設(shè)計(jì) ............................................... 49 第九章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 ................................................... 50 架及模柄的選擇 ................................................. 50 模固定板及墊板的選擇 ........................................... 50 尺的選擇 ....................................................... 51 具閉合高度的校核 ............................................... 51 桿的選擇 ....................................................... 52 釘及銷釘?shù)倪x擇 ................................................. 52 第十章 總裝圖的設(shè)計(jì)及繪制 ............................................... 54 結(jié) 論 ............................................................... 55 參考文獻(xiàn) ................................................................ 56 致 謝 ............................................................... 57 附 錄 ................................................................ 58 1第一章 緒 論 冷沖壓與模具設(shè)計(jì)簡介 我國沖壓模具無論在數(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 民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長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。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場競爭激烈 。 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料， 2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為 220億元，其中出口 合 根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料， 2004年我國共進(jìn)口沖壓模具 合 上述數(shù)字可以得出 2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為 元。其中國內(nèi)市場總需求為 元，總供應(yīng)約為 元，市場滿足率為 82%。在上述供求總體情況中，有幾個(gè)具體情況必須說明：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)含量較低的中低檔模具，因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場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滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率；二是由于我國的模具價(jià)格要比國際市場低格低許多，具有一定的競爭力，因此其在國際市場的前景看好， 2005年沖壓模具出口達(dá)到 2004 年增長 可說明 這一點(diǎn)；三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 國沖壓模具水平狀況 近年來，我國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國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到 1～ 2μm ，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到 尺寸（ Φ≧300精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 2 術(shù)狀 況 我國模具 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年共同完成的精沖模 華中工學(xué)院和北京模具廠等于 1986年共同完成的冷沖模 統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模 統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模 統(tǒng)也于同年完成。 20世紀(jì) 90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用 家科委 863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為 華中理工大學(xué)作為 技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具 成系統(tǒng)于 1996 年初通過鑒定。 在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和 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)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬 21世紀(jì)開始 在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了 中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各 模具 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，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。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越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 美國 G，美國 司的 國 國 本 色列公司的 引進(jìn)了 軟件及法國 司用于汽車及覆蓋件模具的 內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，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 了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(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產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型 (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，樣件制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維 且保證了制件的精度， 3為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(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)。 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(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，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(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，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國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。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 但總體上和國外多工位級進(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。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng) 用已越來越多。 以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（ 許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。 4 我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自 產(chǎn)自配比例一般為 30%，我國沖壓模具自產(chǎn)自配比例為 60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進(jìn)模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在 本地。 壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定?？砂串a(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)和其他重點(diǎn)分別敘述。 1、沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。 沖壓模具共有 7小類，并有一些按其服務(wù)對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級進(jìn)模、連續(xù)模今后將會有 較快的發(fā)展。多功能、多工位級進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。 2、沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。 模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具 成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具 為了提高 立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高 5精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度 1μm 以下和表面粗糙度 各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。 為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。 對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型 /模 具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。 3、其他發(fā)展重點(diǎn)及展望。 其他發(fā)展重點(diǎn)及展望的內(nèi)涵十分豐富，這里只就管理、專業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化及行業(yè)調(diào)整三個(gè)方面作一些分析。 企業(yè)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，是一門學(xué)問，是科學(xué)技術(shù)。與工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具企業(yè)相比，在某種意義上說，我們的管理落后更甚于技術(shù)落后。因此改進(jìn)管理十分重要，且任務(wù)繁重，目前模具企業(yè)的管理有許多形式，各有其適應(yīng)對象，但搞好信息化建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)信息 化管理已成為發(fā)展方向，行業(yè)也對此有共識。 由于歷史和體制上的原因，我國模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平一直很低，其中沖壓模具的專業(yè)化比塑料模和壓鑄模更低。這在一定程度上妨礙了沖壓模具的發(fā)展，根據(jù)國內(nèi)外模具專業(yè)化情況來看，專業(yè)化可以有多層意思： 1）模具生產(chǎn)獨(dú)立于其他產(chǎn)品生產(chǎn)，專業(yè)生產(chǎn)模具外供； 2）按模具種類劃分，專門從事某一類模具（如沖壓模具）生產(chǎn)； 3）在某一類模具中，按其服務(wù)對象或模具工藝及尺寸大小，選取該類模具中的某種模具（例如汽車覆蓋件模具、多工位級進(jìn)模具、精沖模具等等）進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)； 4）專業(yè)生產(chǎn)模具中 的某一些零件（如模架、沖頭、彈性元件等）供給模具生產(chǎn)企業(yè)； 5）按工序開展專業(yè)化協(xié)作。例如目前社會上專門從事模具設(shè)計(jì)的公司、專門進(jìn)行型腔加工或電加工協(xié)作的企業(yè)、專門接受測量或熱處理委托業(yè)務(wù)的企業(yè)及專業(yè)從事拋光業(yè)務(wù)的企業(yè)等等，這種多層次的專業(yè)化促進(jìn)了模具行業(yè)的發(fā)展。但專業(yè)化的路途仍舊遙遠(yuǎn)，必須加快進(jìn)程才能適應(yīng)形勢。因此，這也是發(fā)展重點(diǎn)。 行業(yè)調(diào)整是一個(gè)十分繁重的任務(wù)，模具行業(yè)更是如此。模具行業(yè)面臨的調(diào)整任務(wù)主要有： （ 1）模具企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。使模具分廠（車間）獨(dú)立出來，成為面向社會、自負(fù)盈 虧的獨(dú)立法人是調(diào)整的方向。模具企業(yè)按小而精、小而專、小而特的方向發(fā)展，并且在條件成熟情況下企業(yè)之間進(jìn)行聯(lián)合，以及發(fā)展產(chǎn)、學(xué)、研和科、工、貿(mào)相結(jié)合的聯(lián)合體，也是調(diào)整的方向。規(guī)模效應(yīng)也引起大家的重視。 6 （ 2）模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。隨著汽車工業(yè)、電子信息工業(yè)和家電工業(yè)的發(fā)展，沖壓模具市場結(jié)構(gòu)正在發(fā)生很大變化。與此相適應(yīng)，沖壓模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。例如汽車覆蓋件模具、汽車零件精沖模具、高精度高難度的引線框架沖模、接插件多工位級進(jìn)模、各種電機(jī)定轉(zhuǎn)子級進(jìn)沖模等，其產(chǎn)品種類和產(chǎn)量必將有很大發(fā)展，有關(guān)企業(yè)必 須根據(jù)市場需求來調(diào)整其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?？傮w來看，應(yīng)不斷提高技術(shù)含量的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例。 （ 3）模具技術(shù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。 21世紀(jì)已進(jìn)入信息時(shí)代，信息時(shí)代的發(fā)展日新月異，模具行業(yè)和企業(yè)要發(fā)展必須把握時(shí)代脈搏，自覺主動地調(diào)整自已的技術(shù)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)必須用先進(jìn)適用的高新技術(shù)進(jìn)行改造，模具的技術(shù)含量必將逐步而快速地提高，現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)管理技術(shù)也必將逐步替代作坊式的管理模式。模具行業(yè)和模具企業(yè)，只有不斷進(jìn)行技術(shù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，才能在瞬息萬變的市場經(jīng)濟(jì)中立于不敗之地。 （ 4）模具進(jìn)出口結(jié) 構(gòu)的調(diào)整。 2005年，我國沖壓模具進(jìn)口 美元，出口相抵后凈進(jìn)口 出口之比 。我國的沖壓模具出口量只占生產(chǎn)量的 5%。這樣的結(jié)構(gòu)明顯不合理。模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家，模具產(chǎn)出中一般都有 30%左右的出口，出口模具大大多于進(jìn)口模具。我們雖然不可能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家一樣的進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，但努力擴(kuò)大出口，逐步改善結(jié)構(gòu)，經(jīng)過若干年努力，盡量做到進(jìn)出口基本平衡，則應(yīng)該是我們調(diào)整的目標(biāo)。 在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，我國沖壓模具必須盡快 提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下，我國沖壓模具也一定會不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進(jìn)水平的差距。 “ 十一五 ” 期間，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅(jiān)持改革開放、走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來，我國的沖壓模具的水平也必然會更上一層樓。 次設(shè)計(jì)的意義 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對我四年大學(xué)學(xué)習(xí)效果的有效檢驗(yàn)方式。通過這次設(shè)計(jì)，能把課本上的知識和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)工作有機(jī)結(jié)合在一起，對即將走上社會工作 的我們是一個(gè)很好的鍛煉。在設(shè)計(jì)過程中，要查閱大量的資料，和老師、同學(xué)做良好的溝通，這也能培養(yǎng)我細(xì)心的習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)合作精神，這對我以后的工作、生活是有很大幫助的。 7第二章 沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性 ,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、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。 裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 沖裁材料為 板厚： ?= 1 特性及適用范圍為： 有極為良好的塑性 (是黃銅中最佳者 )和較高的強(qiáng)度 ,可切削加工性能好，易焊接，對一般腐蝕非常安定 ,但易產(chǎn)生腐蝕開裂。為普通黃銅中應(yīng)用最為廣泛的一個(gè)品種 ； 力學(xué)性能為： 抗剪強(qiáng)度 t=235拉強(qiáng)度 б b=294服強(qiáng)度 б s=98長率 δ 10(%)=40 8 熱處理規(guī)范： 熱加工溫度 750～ 830℃ ;退火溫度 520～ 650℃ ;消除內(nèi)應(yīng)力的低溫退火溫度 260～ 270℃ 。 沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、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、無廢料排樣的形狀，以減少廢料，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)簡單，也無復(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。除在少、無 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。 沖裁件的孔徑因受沖孔凸模和剛度的限制，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=文獻(xiàn)：姜奎華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 無保護(hù)套凸模沖孔。 沖孔件上孔與孔、孔與邊緣間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁 過薄或材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔邊距取：對圓孔為（ 1～ t。對矩形孔為（ 2） t，如圖 3。該工件所需沖的 4個(gè)孔中上面 2孔的孔邊距為 于（ 1～t=面兩孔的空邊距為 樣大于 面一對孔的孔間距為 大于文獻(xiàn)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 供的最小孔間距 面一對孔的孔間距為 31滿足條件。 圖 3 最小孔 邊距離的確定 9表 1 最小孔間距 孔 形 圓 孔 方 孔 厚料 t（ 小孔距（ t t 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使 L≥ R+ a) 彎曲件 b) 拉 深件 圖 4 彎曲件或拉深件沖孔位置 裁件尺寸精度和表面粗糙度要求 沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度的范圍內(nèi)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于 孔件比落料件高一級。沖裁外形與內(nèi)孔尺寸工差有一定的要求。查文獻(xiàn)姜奎華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 2孔公差為 工件并無外形和內(nèi)孔公差，故普通沖裁應(yīng)該能滿足要求。另外，沖裁件的斷面的表面粗糙度和容許的毛刺高度都沒有具體要求。 圖 5 沖裁件的尺寸標(biāo)注 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?？孜怀叽缁鶞?zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過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。如圖 2a)圖孔心距尺寸標(biāo)注不合理，圖 b)的標(biāo)注，兩孔的孔心距 10 才不會受磨損的影響，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。 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 材＋Ｃ工＋Ｃ模 式中 料費(fèi)； 工費(fèi) (工人工資、設(shè)備折舊費(fèi)、管理費(fèi)等 )； 具費(fèi)。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)、外購件費(fèi)等，將隨生產(chǎn)量大小而變化，屬可變費(fèi)用 . 本設(shè)計(jì)所用的工件材料是 屬于常見材料 ,價(jià)格便宜。由此，可變費(fèi)用將得到有效降低。 結(jié)論：材料經(jīng)濟(jì)性比較好。 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)合沖裁和級進(jìn)沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓力機(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。該工件包括沖孔、落料、彎曲三個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先沖孔，再落料，最后彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔 彎曲復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔 彎曲級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序、三副模具才能完成，生產(chǎn)效率也低，如此則浪費(fèi)了人力、物力、財(cái)力，從經(jīng)濟(jì)性的角度來考慮不妥當(dāng)，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。 方案三是一種多工位、效率高的加工方法，但級進(jìn)模輪廓尺寸 較大，制造復(fù)雜，成 11 本較高，一般適用于大批量、小型沖壓件。而且工作周期長，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本過高。 方案二采用復(fù)合模具生產(chǎn)，只需一副模具即可成型，模具結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件的精度及生產(chǎn)效率都比較高，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。沖裁件內(nèi)孔和外緣的相對位置精度容易保證，而且板料的定位精度要求比級進(jìn)模低。沖裁薄材小型彎曲件，模具制造工作量和成本比級進(jìn)模低。 通過上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 12 第三章 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì) 算 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)利用率，還會影響到模具結(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，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況。（如圖 6所示） 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： 13 （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 7 a 所示。 （二）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，如圖 7 （三）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工件。如圖 7 圖 7 排樣方法 a) 有廢料排樣 b) 少廢料排樣 c)無廢料排樣 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、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時(shí)只有料頭、料尾損失，材料利用率可達(dá) 85%～ 95%，少廢料排樣法也可達(dá) 70%～ 90%。少、無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，所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性，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、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 有廢料、少廢 料或無廢料排樣。按工件的外形特征、排樣的形式又可分為直排、斜排、對排、混合排、多排和裁搭邊等。 對于簡單形狀的工件，可以用就算方法選擇合理的排樣方式，而對于形狀復(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 14 用情況，此采用有廢料直排的排樣方式，如圖 8所示： 圖 8 沖裁件的排樣 邊的選取 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。 搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過小就不能發(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(shí)還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過小，會使作用在凸模側(cè)面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。 影響搭邊值大小的因素主要有： 1．材料的力學(xué)性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強(qiáng)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 工件的外形越復(fù)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．送料及當(dāng)料方式 用手工送料，有側(cè)壓板的搭邊值可小一些。 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)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 5 表 2工件間搭邊值 a=面搭邊 考慮到工件形狀的特殊性，此工件在生產(chǎn)的過程中送料時(shí)將使用導(dǎo)料板，如圖 7： 圖 7 無側(cè)壓裝置條料寬度的確定 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 △ =料寬度 =?????????????? △ —— 條料寬度的公差，見文獻(xiàn) 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 =1—— 條料與導(dǎo)板間的間隙，見文獻(xiàn) 《沖壓工藝與模 具設(shè)計(jì)》 料利用率的計(jì)算 沖裁件的面積： 因?yàn)樵摴ぜ袕澢糠郑谒阏归_圖周邊尺寸前，應(yīng)先算彎曲部分長度。中性層半徑示意圖圖 9。 圖 9 彎曲部分中性層示意圖 圖 10 工件落料尺寸 按《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》表 1于 r>中性層半徑為： R=R+中： r— 中性層半徑（ R— 彎曲內(nèi)半徑 R=k— 中性層位置因素，由表 1表 1查得， k=t— 材料厚度 t=中性層半徑為 r=曲部分展開長度 ： L=×（ =9該工件的沖裁面積 ? ?? ?0112 ??????? 6 A=9× 4＋ 70 距 h=L+a=9+個(gè)步距的材料利用率 ?為 ?= 100%[70/（ 100%≈ ................中 A—— 沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（ N—— 一個(gè)布距內(nèi)沖裁件數(shù)目； B—— 條料寬度（ h—— 進(jìn)距（ 查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選 4001000銅板，每張可剪裁（ 100023張條料， 每張條料可以沖裁 98個(gè)工件。 故每張銅板的材料利用率為： ?總 =[（ 98× 23） /（ 400× 1000） ]× 100%=??????? 3 17 第四章 沖裁工藝力的計(jì)算 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運(yùn)動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。 壓力的行程曲線 圖 11沖裁力 在沖裁過程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖 11 為沖裁時(shí)沖裁力 中 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，如 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 后，受剪面積的減少超過硬化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼 18 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 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 ,推出已分離的料。 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）： F= 見文獻(xiàn) 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 2 式中 L—— 沖裁件周邊長度（ t—— 材料厚度（ τ —— 材料抗剪強(qiáng)度（ K—— 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，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= 沖裁件周邊長度 L=9× 2+2× × 料的抗剪強(qiáng)度（ 文獻(xiàn)《沖模設(shè)計(jì)與制造 實(shí)用計(jì)算手冊》表 τ =235 b=294=b=294=??????????????? 4 式中σ b—— 材料的抗拉強(qiáng)度（ 低沖裁力的方法 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長時(shí)，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就有必須采取措施降低沖裁力，主要有以下幾種方法： （一）階梯凸模沖裁 在多凸模沖裁模具中，為避免各凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，可根據(jù)凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成階梯布置，從而減少沖裁力。這種模具的缺 點(diǎn)是長凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩。 （二）斜刃口沖裁 在用平刃口模具沖裁時(shí)，整個(gè)刃口同時(shí)與沖裁件周邊接觸，同時(shí)切斷，所需沖裁力大。若采用斜刃口模具沖裁，也就是將凸模（或凹模）刃口做成有一定斜度的斜刃，沖裁時(shí)刃口就不是同時(shí)切入，而是逐步切入材料，逐步切斷，這樣，所需的沖裁力可以減小，并能減小沖擊、振動和噪聲，對于大型沖壓件，斜刃沖裁用的比較廣泛。 斜刃沖裁降低了沖裁力，使壓力機(jī)性能在比較柔和、平穩(wěn)的條件下工作。但模具 19 制造與修磨比較復(fù)雜，增加了困難，刃口容易磨損，工件不夠平整，一般只用于大型 工件沖裁及厚板沖裁。 除上述兩種方法外，將材料加熱沖裁也是一種行之有效的降低沖裁力的方法，因?yàn)椴牧显诩訜釥顟B(tài)的抗剪強(qiáng)度有明顯下降。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因?yàn)橐訜?，勞動條件差。另外，在保證沖裁件斷面質(zhì)量的前提下，也可適當(dāng)增大沖裁間隙等方法來降低沖裁力。 料力、推件力、和彎曲力等其他力的計(jì)算 當(dāng)沖裁完成后，由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，在板材上沖裁出的廢料（或工件）孔徑沿徑向發(fā)生彈性收縮，會箍在凸模上。而沖裁下來的工件或（廢料）徑向會擴(kuò)張， 因此會卡在凹模內(nèi)，為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便， 就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔內(nèi)的工件或廢料推出。 從凸模上將零件或廢料卸下來的力稱卸料力 著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱推件力 著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔內(nèi)頂出的力稱 卸料力、推件力、頂件力是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。在此用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： F K F?卸 卸 F K F?推 推 F K F?頂 頂 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)查表 2。 表 2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚（ K 卸 K 推 K 頂 鋁 鋁合金 紫銅 黃銅 ：卸料