車體安裝連接板模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)主要是針對車體安裝連接板的加工進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。</p><p>　　首先分析了該零件的結(jié)構(gòu)工藝性、材料的特性，并通過各種工藝方案的分析比較，制定了落料-拉深-沖孔一次成形的復(fù)合沖壓工藝方案。接著進(jìn)行了模具總體設(shè)計(jì)，初步確定了模具的總體裝配圖、模具的工作過程。然后分析了操作和定位方式、卸料和出件方

2、式、送料方式、導(dǎo)向方式等問題。其次進(jìn)行了沖壓設(shè)備的選擇計(jì)算，主要零件的理論分析計(jì)算與設(shè)計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。根據(jù)以上分析和計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)出了落料-拉深-沖孔一次沖壓成形復(fù)合模。最后介紹了本套模具的裝配和調(diào)試問題。</p><p>　　本模具可以實(shí)現(xiàn)車體安裝連接板的快速沖壓成形，既可保證加工質(zhì)量，又可提高生產(chǎn)效率。本模具的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)過程對其他零件的沖壓模具設(shè)計(jì)亦有參考價(jià)值。</p><p>

3、;　　關(guān)鍵詞：車體安裝連接板；模具設(shè)計(jì)；凸模；凹模；凸凹模；復(fù)合模； Abstract</p><p>　　This design aims to the forming die designing for vehicle body mounting connection board.</p><p>　　Firstly, the processability of the product

4、 structure of the connection board and the specialty are analyzed, and the pressing process program of blanking-drawing-piercing in one forming process is formulated through analyzing different pressing process programs.

5、 And then the general design for the die is carried out, the assembly drawing of the die and the working process of the die are introduced. Then, we analysed operating and positioning method, material discharging and par

6、t discharging meth</p><p>　　The pressing forming for the vehicle body mounting connection board can be realized quickly by this die, which not only ensures the machining quality, but improves the production

7、efficiency. The designing method and process of this die provides referring values for other parts’ pressing dies.</p><p>　　Key words：Vehicle body mounting connection board; Die design; Male die;Female;Punch

8、-die; Compound die;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 沖壓工藝概述3</p><p>　　1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用3</p><p>　　1.2沖壓的基本工序及模具4</p><p>　　1.3沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向5<

9、/p><p>　　2.工件工藝性分析10</p><p>　　2.1 工件材料10</p><p>　　2.3 工件結(jié)構(gòu)形狀及批量12</p><p>　　2.4 沖壓工藝方案的確定12</p><p>　　3.落料拉深復(fù)合模具設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 模具結(jié)構(gòu)形式的確定14

10、</p><p>　　3.2 條料定位裝置14</p><p>　　3.3 卸料、出件方式14</p><p>　　3.4 確定導(dǎo)向方式16</p><p>　　3.5 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)16</p><p>　　3.6 模具的總體結(jié)構(gòu)與工作過程分析16</p><p>　　4.模具工序設(shè)計(jì)

11、和工藝計(jì)算18</p><p>　　4.1 計(jì)算毛坯尺寸18</p><p>　　4.2 排樣、裁板方案20</p><p>　　4.2.1 排樣20</p><p>　　4.2.2 計(jì)算條料寬度21</p><p>　　4.2.3確定步距22</p><p>　　4.2.4 拉深

12、系數(shù)及其影響因素24</p><p>　　5.沖壓設(shè)備的選用30</p><p>　　5.1沖壓力的計(jì)算30</p><p>　　5.1.1 落料拉深工序30</p><p>　　5.1.2 卸料力和推料力的計(jì)算32</p><p>　　5.2 壓力機(jī)的選擇33</p><p>　

13、　5.3 模具壓力中心的確定35</p><p>　　6.模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算36</p><p>　　6.1 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算36</p><p>　　6.1.1 沖裁模間隙36</p><p>　　6.1.2 落料凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算38</p><p>　　6.2 凸、凹模的設(shè)計(jì)41</

14、p><p>　　6.2.1 沖孔凸模、凹模尺寸計(jì)算41</p><p>　　6.2.2 拉伸凸、凹模尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算42</p><p>　　6.2.3 落料凹模）44</p><p>　　6.2.4 落料凸模46</p><p>　　6.2.5 凸凹模47</p><p>　　6.3 其他零

15、件的設(shè)計(jì)與計(jì)算49</p><p>　　6.3.1 托料架49</p><p>　　6.3.2 擋料銷50</p><p>　　7.倒裝復(fù)合模具工作過程51</p><p>　　8.模具裝配與調(diào)試53</p><p><b>　　總結(jié)55</b></p><p>

16、;<b>　　參考文獻(xiàn)57</b></p><p><b>　　1. 沖壓工藝概述</b></p><p>　　在當(dāng)今世界上，高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的重要指標(biāo)之一，成為一個(gè)國家在競爭激烈的國際市場上獲勝的關(guān)鍵因素。</p><p>　　沖壓是一種先進(jìn)的少、無切屑加工的方

17、法，它具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、制品尺寸精度穩(wěn)定，易于達(dá)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕量化、操作簡單、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、航空航天、儀器儀表、家電、電子、通信、軍工、玩具、日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，薄板成型后制造了相當(dāng)于原材料12倍的附加值。在國名經(jīng)濟(jì)總值中，與其相關(guān)的產(chǎn)品占1/4。在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，有60%~70%的零件是采用沖壓工藝制成的，沖壓生產(chǎn)所占的勞動量為整個(gè)汽車工業(yè)勞動量的25%~3

18、0%，沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%左右。在許多先進(jìn)的工業(yè)國家里，沖壓生產(chǎn)和模具工業(yè)得到高度重視，例如美國和日本，模具工業(yè)的年產(chǎn)值以超過機(jī)床工業(yè)年產(chǎn)值的6%~12%。因此，模具工業(yè)已成為重要的產(chǎn)業(yè)，而沖壓生產(chǎn)則成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)先進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的重要手段之一。</p><p>　　1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生

19、分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行冷沖壓變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。</p><p>　　沖壓所使用的模具成為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)

20、行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。</p><p>　　與機(jī)械加工及塑性加工的其他方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)如下：</p><p>　　（1）沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自自動化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工

21、，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力每分鐘可達(dá)每分鐘數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程可能得到一個(gè)沖壓件。</p><p>　?。?）沖壓時(shí)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，所以沖壓機(jī)的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征。</p><p>　?。?）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒針，

22、大到汽車的縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和硬度均較高。</p><p>　?。?）沖壓一般沒有切屑碎片生成，材料的消耗較少，且不需要其他加熱設(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。</p><p>　　但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)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

23、沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加土的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　沖壓加工，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)

24、量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　1.2沖壓的基本工序及模具</p><p>　　由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類：分離工序是

25、指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓(俗稱沖裁件)的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。</p><p>　　上述兩類二序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉伸和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散

26、的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合工序，又可將其分為復(fù)合、級進(jìn)、和復(fù)合—級進(jìn)三種組合方式。</p><p>　　復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。</p><p>　　級進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序

27、在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。</p><p>　　復(fù)合-級進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級進(jìn)兩種方式的組合工序。</p><p>　　沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁橫、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺或墊板上，是沖

28、模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件(即是模、凹模)的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。</p><p>　　1.3沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多

29、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)日益復(fù)雜與多樣化，產(chǎn)品性能和質(zhì)量也在不斷提高，因而對冷沖壓技術(shù)提出了更高的要求。沖壓技術(shù)自身也在不斷地創(chuàng)新和發(fā)展。沖壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀主要可以歸納為以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）沖壓成形理論及沖壓工藝方面</p><p>　　沖壓成形理論的研究

30、是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前．國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元(FEM)等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計(jì)算機(jī)

31、上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。</p><p>　　研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖

32、裁加工零件的厚度可達(dá)25mm，精度可達(dá)IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果;采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高板板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超</p><p>　　塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對

33、于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國己自主設(shè)計(jì)制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無回彈成形。無模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD／CAM／CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動化成形。</p>&

34、lt;p>　　(2) 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.</p><p>　　在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著一下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批

35、量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國際水平的精度，達(dá)2 ~5微米，進(jìn)距精度2~3微米，總壽命達(dá)l億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套

36、轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。</p><p>　　模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不

37、但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量(主軸轉(zhuǎn)速—極為15000~40000r/min)，加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度Ra 1微米，而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低(工件只升高3攝氏度)、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料(60HRC)加工；電火花銑削加工(又稱電火花創(chuàng)成加工)是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造昂貴的成形電

38、極，如日本三葵公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平：慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平己相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動化程度己達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度到300mm</p><p>　?。?）沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面</p><p>　　性能良好的沖壓設(shè)備是提

39、高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機(jī)上

40、沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá)97％；公稱壓力為250KN的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá)2000次／min以上。在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時(shí)間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的4~10倍，并能進(jìn)行

41、沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。</p><p>　　近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、CNC萬能折彎機(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元(FMC)和沖壓柔性

42、制造系統(tǒng)(FMS)代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、種壓件分類存放系統(tǒng)、自動上科與下科系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人控制生產(chǎn)。同時(shí)，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。</p><p>　?。?）沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面</p><p>　　模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生

43、產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高摸具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進(jìn)工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已</p><p>　　達(dá)70%~80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)推件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專

44、業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高(一般在40%以下)，標(biāo)淮件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)

45、件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。</p><p><b>　　2.工件工藝性分析</b></p><p>　　圖2.1 沖壓零件圖。</p><p><b>　　2.1 工件材料</b></p><p>　　SPEH（日本牌號）就是我國的牌號是08A

46、L的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，也是深拉伸用熱軋鋼板或鋼帶，具有強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型及良好的可焊接性等優(yōu)良性能，因而被廣泛用于船舶、汽車、橋梁、建筑、機(jī)械、壓力容器等制造行業(yè)，適用于制造冷成型加工的零件，因此零件選用沖裁加工。</p><p>　　2.2 沖壓加工的精度與公差</p><p>　　對沖壓件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,要根據(jù)其功用與要求標(biāo)注尺寸公差、形位公差等質(zhì)量指標(biāo)；在對沖壓件進(jìn)行工藝過

47、程設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮這些質(zhì)量指標(biāo)。</p><p>　　沖壓加工的精度水平可達(dá)IT6(或IT7)級，對于沖壓件中未標(biāo)注公差的尺寸（即所謂自由尺寸），可有兩種標(biāo)法（亦即兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）確定其公差等級：按國標(biāo)（GB）IT12~IT14標(biāo)準(zhǔn)公差等級選?。换虬葱袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB）A、B、C、D四個(gè)精度等級選取。沖壓件中有的尺寸公差等級要求較高或允許比規(guī)定的數(shù)值更高與更低時(shí)，應(yīng)該單獨(dú)標(biāo)注出來。</p><p>

48、　　本零件即屬于自由尺寸，有《中國模具設(shè)計(jì)大典》按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值查得：</p><p>　　表2.1 帶凸緣拉伸件拉深深度H的極限偏差 （mm）</p><p>　　表2.2 成型件圓角半徑r的極限偏差</p><p>　　補(bǔ)標(biāo)后尺寸如圖2.2：</p><p>　　圖2.2.零件補(bǔ)標(biāo)后尺寸</p><p>　

49、　2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀及批量</p><p>　　如圖，該零件工件只有落料、拉伸、沖孔工序，結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，成中心對稱，零件沖裁工藝性較好，屬于大批量生產(chǎn),適宜沖裁加工。</p><p>　　2.3 沖壓工藝方案的確定</p><p>　　下表給出了適合于加工本零件的模具類型：</p><p>　　表2.3.單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模的特點(diǎn)比

50、較</p><p><b>　　結(jié)合表2.3可知：</b></p><p>　　單工序模很不符合本零件的生產(chǎn)加工，首先予以排除。級進(jìn)模的沖壓精度高、生產(chǎn)率高、材料要求不高、而且生產(chǎn)安全，對于本次加工的零件比較簡單，級進(jìn)模的制造難度低、價(jià)格也低，但是級進(jìn)模沖制的材料比較薄，一般不超過0.3-1.5mm，而復(fù)合?？蛇_(dá)3mm以上，所以此次選用復(fù)合模加工車體安裝連接板。<

51、;/p><p>　　通過以上分析，該工件的工藝流程為：卷板壓平——切料——沖壓成型——去毛刺——檢驗(yàn)。</p><p>　　3.落料拉深復(fù)合模具設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 模具結(jié)構(gòu)形式的確定</p><p>　　復(fù)合模是在壓力機(jī)的一次行程中，在同一個(gè)位置上同時(shí)完成幾道工序，因此它至少要有一個(gè)凸凹模。按落料凹模安裝位置不同，又有倒裝復(fù)合

52、模與正裝復(fù)合模之分：可以看出，正裝復(fù)合模工作時(shí)，板料是在壓緊的狀態(tài)下分離，因此沖出的工件平直度較高。但沖孔廢料在下模工作面上不易清除，有可能影響操作和安全，從而影響了生產(chǎn)率；倒裝式復(fù)合模的沖孔肥料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)推下，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但是凸凹模內(nèi)寄存廢料，漲力較大。因此，倒裝式復(fù)合模因受凸凹模最小壁厚限制，不易沖制孔壁過小的工件。因此這種結(jié)構(gòu)適用于沖裁較硬的或厚度大于0.3mm的板料。 </p><p&g

53、t;　　根據(jù)零件分析，制件的形狀簡單、精度要求較低， 且工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為提高經(jīng)濟(jì)效益和簡化模具結(jié)構(gòu)，保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，自然漏料的倒裝復(fù)合結(jié)構(gòu)方式。</p><p>　　3.2 條料定位裝置</p><p>　　為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。</p>

54、;<p>　　條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料眼正確的方向送進(jìn)，稱為條料橫向定位或送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距），稱為條料縱向定位或送料定距。</p><p>　　考慮以上分析，導(dǎo)料銷和固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適合于該模具的條料送樣。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制送料步距采用固定擋料銷，為簡化設(shè)計(jì)，導(dǎo)料銷、擋

55、料銷均采用同一型號。</p><p>　　3.3 卸料、出件方式</p><p>　　卸料裝置也有固定卸料裝置、彈性卸料裝置和廢料切刀裝置。</p><p>　　固定卸料板方式卸料力大，卸料可靠，但無壓料作用，因此，當(dāng)沖裁板料較厚（大于0.5mm）、平直度要求不很高的沖裁件時(shí)，一般采用固定卸料板。</p><p>　　彈性卸料裝置卸料力較小，

56、但它既有卸料作用又起壓料作用，沖裁質(zhì)量好，平直度高，多用于薄板。 </p><p>　　對于大型零件沖裁或成型件切邊時(shí)，如果沖裁件尺寸較大或板料厚度較大時(shí)，一般都采用圓形或長方形廢料切刀以代替卸料板將廢料切斷，使之從凸（凹）模上靠自重自由落下。廢料切刀要緊靠著凸模安裝，其刀刃高度要比凸（凹）模刃口低。</p><p>　　把制件或廢料從裝于上模座的凹模中推出來的零件，稱為推件裝置。推件裝置

57、的推力，可以利用壓力機(jī)上的打桿在打桿橫梁作用下得到，或利用上模內(nèi)安裝彈簧或橡膠得到。 </p><p>　　推件器要在能保證平穩(wěn)推下制件的前提下，受力點(diǎn)盡量少些，為使推件力均勻分布，推件要均勻分布，長度一致。因此，在車體安裝連接板沖模中選用了兩根長度一致的推銷，用來推出制件。</p><p>　　在模具中，頂件器的作用是壓緊坯料及在沖壓過程結(jié)束后頂出工件，同時(shí)可以防止毛坯在彎曲過程中的移動

58、及拉伸過程中的移動及拉伸過程中的起皺。</p><p>　　綜合考慮，采用廢料切刀卸料和推（頂）件裝置（如圖3.1）進(jìn)行卸料。</p><p>　　圖3.1廢料切刀及推（頂）件器</p><p>　　a）推件器 b）頂件器 </p><p>　　1.打料橫梁 2.打桿 3.上模座 4.托桿</p>&

59、lt;p>　　3.4 確定導(dǎo)向方式</p><p>　　模具導(dǎo)向應(yīng)當(dāng)合理，尤其是沖薄料的小間隙沖模、生產(chǎn)批量很大的沖裁模，其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)尤其重要，是提高模具壽命的關(guān)鍵。現(xiàn)提出四種方案，具體內(nèi)容如下：</p><p>　　方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)，其有效區(qū)在毛坯進(jìn)給方向的導(dǎo)套間。常用于橫向送料級進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)

60、合模。</p><p>　　方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，且可利用邊角料加工，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。</p><p>　　方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。</p

61、><p>　　方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。</p><p>　　根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為減小模具尺寸，采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案二最佳。</p><p>　　3.5 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　綜合以上，車體安裝連接板沖壓模具是采用同一型號的固定擋料銷和導(dǎo)料

62、銷定位、用廢料切刀和推件裝置進(jìn)行卸料、用沖孔廢料自然漏料、倒裝復(fù)合模、上出件方式的手工送料模具。</p><p>　　3.6 模具的總體結(jié)構(gòu)與工作過程分析</p><p>　　由以上模具結(jié)構(gòu)形式的分析和確定及典型復(fù)合模的圖示可知生產(chǎn)該零件的模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模座，凸模采用固定板、螺釘和銷釘固定在上模座；下模部分有落料凹模、凸凹模、下模座等組成，通過螺釘和銷釘固定。</p>&l

63、t;p>　　模具的工作過程：模具工作時(shí)，條料沿導(dǎo)料銷送至擋料銷，起到定位作用。沖裁時(shí)，丄模向下運(yùn)動，落料凹模與條料接觸并壓緊，使坯料充分的定位。上模繼續(xù)向下，同時(shí)進(jìn)行落料和拉伸，當(dāng)快要拉伸成型是沖孔凸模與材料接觸，完成沖孔。到拉伸完成以后，上?；爻?，通過壓力機(jī)對推桿施力，使推桿推動脫料板將工件推出凸凹模，沖孔廢料直接從凸凹模落下，同時(shí)，打桿通過推板推動頂件塊將工件從落料凸模中推出，完成一個(gè)工序。接著，再次循環(huán)加工下一個(gè)零件。 &l

64、t;/p><p>　　4.模具工序設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算</p><p>　　4.1 計(jì)算毛坯尺寸</p><p>　　計(jì)算拉深件毛坯的原理為：</p><p>　　1．體積不變原理 拉深前和拉深后材料的體積不變。對于不變薄拉深因假設(shè)變形中材料厚度不變，則拉深前毛坯的表面積與拉深后工件的表面積認(rèn)為近似相等。</p><p>　　

65、2．相似原理 毛坯的形狀一般與工件截面形狀相似。如工件的橫斷面是圓形的、橢圓形的，則拉深前毛坯的形狀基本上也是圓形的和橢圓形的，并且毛坯的周邊必須制成光滑曲線，無急劇的轉(zhuǎn)折。</p><p>　　圖4.1筒形件毛坯直徑的確定</p><p>　　這樣，當(dāng)工件的重量、體積或面積已知時(shí)，其毛坯的尺寸就可以求得。其具體的方法有：等重量法，等體積法，等面積法，分析圖解法和作圖法等。生產(chǎn)上用得最多

66、的是等面積法，具體求解步驟如下：</p><p>　　1）確定修邊余量 由于材料的各向異性以及拉深時(shí)金屬流動條件的差異，拉深后工件口部不平，通常拉深后需切邊，因此計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)在工件高度方向上(對無凸緣件)或凸緣上增加一修邊余量δ。修邊余量δ值可根據(jù)零件的相對高度查表4.1。</p><p>　　表4.1 有凸緣拉伸件修邊余量</p><p>　　2）計(jì)算工件表

67、面積 為了便于計(jì)算，把零件分解成若干個(gè)簡單幾何體，分別求出其表面積后相加。</p><p>　　3）求出毛坯尺寸 設(shè)毛坯的直徑為D，根據(jù)毛坯表面積等于工件表面積，則：</p><p>　　D=（d12+6.28rd1+8r2+4d2h1+6.28r1d2+4.56r12+d42-d32）1/2</p><p>　　=（63.22+6.28×4.3

68、15;63.2+8×4.32+4×71.8×19.3+6.28×3.4×7.18+4.56×3.42+842-78.62）1/2</p><p><b>　　=117.7mm</b></p><p>　　4.2 排樣、裁板方案</p><p><b>　　4.2.1 排樣&

69、lt;/b></p><p>　　沖裁件在條料或板料上的布置方式稱為排樣。排樣方案對材料利用率、沖裁件質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和模具結(jié)構(gòu)形式都有重要影響。</p><p><b>　　1. 排樣設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　(1)提高材料利用率</p><p>　　沖裁件生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率高，材料費(fèi)用一般會

70、占總成本的60%以上，所以材料利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在不影響零件性能的前提下，應(yīng)合理設(shè)計(jì)零件外形及排樣，提高材料利用率。</p><p>　　(2)改善操作性 </p><p>　　沖裁件排樣應(yīng)使工人操作方便、安全、勞動強(qiáng)度低。一般說來，在沖裁生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量減少條料的翻動次數(shù)，在材料利用率相同或相近時(shí)，應(yīng)選用條料寬度及進(jìn)距小的排樣方式。</p><p&g

71、t;　　(3)使模具結(jié)構(gòu)簡單合理，使用壽命高。</p><p>　　(4)保證沖裁件質(zhì)量。</p><p>　　2. 排樣方式的選擇</p><p>　　方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。</p><p>　　方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定

72、位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。</p><p>　　方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。</p><p>　　采用少廢料、無廢料排樣時(shí)，材料利用率高，不但有利于一次行程獲得多個(gè)沖裁件，還可以簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導(dǎo)向誤差的影響，沖裁件尺寸及精度不易保證，另外，在有些無廢料排樣中，沖裁

73、時(shí)模具會單面受力，影響模具使用壽命。有廢料抖樣時(shí)沖裁件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率較低。所以通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。</p><p>　　根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直排、單行排、多行排、斜排、對頭直排和對排斜排等多種排列方式. </p><p>　　考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本與操作方便性，有廢料排樣的具體形式選擇

74、直排最佳。</p><p>　　4.2.2 計(jì)算條料寬度</p><p>　　表4.2搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值</p><p>　　沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時(shí)還會拉入凸、凹模間隙中損

75、壞模具刃口，降低模具壽命，影響送料工作。</p><p>　　根據(jù)零件形狀，查表4.2可得工件之間搭邊值a=2.2mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=2.5mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值△（查表4.3得△=-2.0~-3.0）</p><p>　　表4.3.用斜刃剪床剪裁條料的寬度公差（允許偏差）（mm）</p><p&g

76、t;<b>　　有條料寬度</b></p><p><b>　　B=D＋2a＋△</b></p><p>　　式中 D—條料寬度方向沖裁件的尺寸；</p><p>　　a—沖裁件之間的搭邊值； 圖4.2. 排樣圖</p><p>　　△—板料剪裁下的條料的寬度公

77、差（其值查表4.2）；</p><p>　　選用斜刃剪床來剪裁條料，故查表4.3可得公差△，帶入原式可得：</p><p>　　B=117.7＋2×2.5＋（2~3）</p><p><b>　　≈125mm</b></p><p>　　所以條料寬度為125mm</p><p><

78、b>　　4.2.3確定步距</b></p><p>　　送料步距S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 </p><p>　　進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間

79、隙。 </p><p><b>　　送料步距</b></p><p><b>　　S ＝D＋a</b></p><p>　?。?17.7＋2.2</p><p>　　＝119.9mm </p>&l

80、t;p>　　排樣圖如圖4.2所示。</p><p>　　采用3.2×1000×750、3.2×1000×1000、3.2×1400×2800</p><p>　　比較以后得3.2×1400×2800板料的利用率最高， </p><p>　　故板料可剪裁條料數(shù)n1=2800/119.

81、9 23（條）</p><p>　　每條料可沖裁件數(shù)n2=1400/125≈11（件）</p><p>　　總件數(shù)n總= n1×n2=11×23=253（件）</p><p>　　一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率</p><p>　　η＝A/BS×100% </p><p>　　式中　　A—一個(gè)步

82、距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；</p><p><b>　　B—條料寬度；</b></p><p><b>　　S—步距。</b></p><p>　　η=3.14 [(117.7/2)2-(24/2)2]/(125×119.9)×100%</p><p><b>　　=69.

83、54%</b></p><p><b>　　板料利用率</b></p><p>　　η=n總A/(1250×4000)×100%</p><p>　　=253×3.14[(117.7/2)2- (24/2)2]/(1400×2800)×100%</p><p>

84、;<b>　　≈67.3%</b></p><p>　　圖4.3 板料裁剪示意圖</p><p>　　4.2.4 拉深系數(shù)及其影響因素</p><p>　?。ㄒ唬├钕禂?shù)的概念和意義</p><p>　　拉深系數(shù)是指拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比。圖4.4所示是用直徑為D的毛坯拉成直徑為dn、高度

85、為hn工件的工藝順序。第一次拉成d1和h1，第二次半成品為d2和d2,依此最后一次即得工件的尺寸dn和hn。</p><p>　　圖4.4 拉深工序示意圖</p><p>　　其各次的拉深系數(shù)為：</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　工件的直徑dn與毛坯直徑D之比叫總拉深系數(shù)，即工件所需要

86、的拉深系數(shù)。</p><p>　　拉深系數(shù)的倒數(shù)稱為拉深程度或拉深比，其值為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　將式（4-1）變換一下：</p><p>　　所以，拉深系數(shù)也等于拉深后工件周長與拉深前毛坯（或半成品）周長之比。當(dāng)工件不是圓筒件時(shí)，其拉深系數(shù)可通過拉深前后的周長來計(jì)算。&

87、lt;/p><p>　　拉深系數(shù)表示了拉深前后毛坯直徑的變化量，反映了毛坯外邊緣在拉深時(shí)的切向壓縮變形的大小，因此可用它作為衡量拉深變形程度的指標(biāo)。拉深時(shí)毛坯外邊緣切向壓縮變形量為：</p><p>　　即: （4-3） </p>&

88、lt;p>　　由此可知，拉深系數(shù)是一個(gè)小于1的數(shù)值，其值愈大，表示拉深前后毛坯直徑變化愈小，即變形程度小。其值愈小，則毛坯直徑變化愈大，即變形程度大，從圖4.5可明顯看出，同一直徑的毛坯拉深兩個(gè)直徑不同的工件時(shí)變形大小的差別。</p><p>　　圖4.5 工件直徑不同時(shí)的變形程度</p><p>　　毛坯直徑為D，工件直徑分別為d1和d2，d1>d2。在毛坯中取出圓心角夾角為

89、OAB的區(qū)域來分析。當(dāng)用D拉深d1時(shí)需要轉(zhuǎn)移的“多余三角形”材料為CBB’，而拉深d2時(shí)則為</p><p>　　DBB″，可見，拉深小直徑工件d2時(shí)，轉(zhuǎn)移的剩余材料比拉深d1時(shí)要多，毛坯在切向上要縮短BB″弧長后才能變成工件的周長,而拉大直徑d1工件時(shí)只需縮短BB’的長度就夠了。所以，拉深直徑小的工件d2時(shí)拉深系數(shù)小，則變形程度就大。</p><p>　　拉深系數(shù)是一個(gè)重要的工藝參數(shù)，是

90、拉深工藝計(jì)算的基礎(chǔ)。知道了拉深系數(shù)就知道工件總的變形量和每道拉深的變形量，工件需拉深的次數(shù)及各次半成品的尺寸也就可以求出。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中采用的拉深系數(shù)值合不合理更關(guān)系拉深工藝的成敗。假如采用的拉深系數(shù)過大，則拉深變形程度小，材料塑性潛力未被充分利用，每次毛坯只能產(chǎn)生很小的變形，拉深次數(shù)就要增加，沖模套數(shù)增多，成本增加，故很不經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　但是，如拉深系數(shù)取

91、得過小，則拉深變形程度過大，工件局部嚴(yán)重變薄甚至材料被拉破，得不到合格的工件。因此，拉深時(shí)采用的拉深系數(shù)既不能太大，也不能太小，應(yīng)使材料塑性被充分利用的同時(shí)又不致被拉破。生產(chǎn)上為了減少拉深次數(shù)，一般希望采用小的拉深系數(shù)。根據(jù)上面的分析，拉深系數(shù)的減少有一個(gè)限度，這個(gè)限度稱之為極限拉深系數(shù)。極限拉深系數(shù)就是使拉深件不破裂的最小拉深系數(shù)。</p><p>　?。ǘ┯绊憳O限拉深系數(shù)的因素</p><

92、;p>　　在不同的條件下極限拉深系數(shù)是不同的，影響極限拉深系數(shù)的因素有以下諸方面：</p><p>　　1．材料方面 屈強(qiáng)比σs/σb越小對拉深越有利。因σs小，表示變形區(qū)抗力小，材料容易變形。而σb大則說明危險(xiǎn)斷面處強(qiáng)度高不易破裂，因而σs/σb小的材料拉深系數(shù)可取小些。材料塑性差即伸長率δ值小時(shí)，因塑性變形能力差，則拉深系數(shù)要取大些。材料的厚向異性系數(shù)r和硬化指數(shù)n大時(shí)易于拉深，可以采用較小的拉深系數(shù)

93、。這是由于r大時(shí)，板平面方向比厚度方向變形容易，即板厚方向變形較小，不易起皺，傳力區(qū)不易拉破。n大表示加工硬化程度大，則抗局部頸縮失穩(wěn)能力強(qiáng)，變形均勻，因此板料總體成形極限提高。</p><p>　　材料的相對厚度大時(shí),凸緣抵抗失穩(wěn)起皺的能力增強(qiáng)，因而所需壓邊力減小，甚至不要，這就減小了因壓邊力而引起的摩擦阻力，從而使總的變形抗力減少，故極限拉深系數(shù)可減小。</p><p>　　材料的表面

94、光滑，拉深時(shí)摩擦力小，容易流動，所以極限拉深系數(shù)可減小。</p><p>　　2．模具方面 模具間隙小時(shí)，材料進(jìn)入間隙后的擠壓力增大，摩擦力增加，拉深力大，故極限拉深系數(shù)取較大值。</p><p>　　凹模圓角半徑過小，則材料沿圓角部分流動時(shí)阻力增加，引起拉深力加大，故極限拉深系數(shù)應(yīng)取較大值。</p><p>　　凸模圓角半徑過小時(shí)，毛坯在此處的彎曲變形程度增加，

95、危險(xiǎn)斷面強(qiáng)度過多地被削弱，故極限拉深系數(shù)應(yīng)取大值。</p><p>　　模具表面光滑，粗糙度小，則摩擦力小，極限拉深系數(shù)取較小值。</p><p>　　圖4.6所示的錐形凹模，因其支撐材料變形區(qū)的面是錐形而不是平面，防皺效果好，可以減小包角α，從而減少材料流過凹模圓角時(shí)的摩擦力和彎曲變形力，因而極限拉深系數(shù)降低。</p><p>　　圖4.6 錐形凹模</p

96、><p>　　3．拉深條件 拉深時(shí)若不用壓邊圈，變形區(qū)起皺的傾向增加，每次拉深時(shí)變形不能太大，故極限拉深系數(shù)應(yīng)增大。</p><p>　　第一次拉深時(shí)材料還沒硬化，塑性好，極限拉深系數(shù)可小些。以后的拉深因材料已經(jīng)硬化，塑性愈來愈低，變形越來越困難，故一道比一道的拉深系數(shù)大。</p><p>　　潤滑好，摩擦小，極限拉深系數(shù)可小些。但凸模不必潤滑，否則會減弱凸模表面摩擦

97、對危險(xiǎn)斷面處的有益作用（盒形件例外）。</p><p>　　工件的形狀不同，則變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)不同，極限變形量也就不同，因而極限拉深系數(shù)不同。有凸緣和底部呈不同形狀的圓筒形零件與無凸緣的圓筒形件不同，圓筒形件與矩形零件也不同。</p><p>　　在這些影響拉深系數(shù)的因素中，對于一定材料，一定的零件來說，相對厚度t/D是主要因素，其次是凹模圓角半徑rd以及拉深條件。在生產(chǎn)中則應(yīng)注意潤滑

98、以減少摩擦力。</p><p>　　總結(jié)上述各影響極限拉深系數(shù)的因素，可知：凡是能增加筒壁傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度，降低筒壁傳力區(qū)拉應(yīng)力的因素，均會使極限拉深系數(shù)減?。环粗?，將使極限拉深系數(shù)增加。</p><p><b>　?。ㄈ├钕禂?shù)的值</b></p><p>　　理論上如不考慮摩擦損失以及材料在凸、凹模圓角處的彎曲變形和材料的硬化，根據(jù)拉

99、深時(shí)材料的拉應(yīng)力不應(yīng)超過危險(xiǎn)斷面強(qiáng)度，可求出第一次理想極限拉深系數(shù)，其值大約為0.4。即在理想情況下毛坯直徑不能大于工件直徑的二倍半，否則就拉破。當(dāng)然，這個(gè)拉深系數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中通常是不能用的，但可用來衡量實(shí)際拉深工藝的完善程度。</p><p>　　生產(chǎn)上采用的極限拉深系數(shù)是考慮了各種具體條件后用試驗(yàn)方法求出的。通常m1=0.46～0.60之間，以后各次的拉深系數(shù)在0.70～0.86之間。無凸緣圓筒形工有壓邊圈無

100、和壓邊圈時(shí)的拉深系數(shù)分別可查表《中國模具設(shè)計(jì)大典》。實(shí)際生產(chǎn)中采用的拉深系數(shù)一般均大于表中所列數(shù)字，因采用過小的接近于極限值的拉深系數(shù)會使工件在凸模圓角部位過分變薄，在以后的拉深工序中這變薄嚴(yán)重的缺陷會轉(zhuǎn)移到工件側(cè)壁上去，使零件質(zhì)量降低，所以，當(dāng)零件質(zhì)量要求較高時(shí)應(yīng)采用稍大于極限值的拉深系數(shù)。</p><p>　?。ㄋ模┮院蟾鞔卫畹奶攸c(diǎn)</p><p>　　以后各次拉深所用的毛坯與首次拉

101、深時(shí)不通，不是平板而是筒形件。因此，它與首次拉深相比，有許多不同之處：</p><p>　　（1）首次拉深時(shí)，平板毛坯厚度和力學(xué)性能都是均勻的，而以后各次拉深時(shí)筒形毛坯的壁厚及力學(xué)性能都不均勻。</p><p>　?。?）首次拉深時(shí)，凸緣變形區(qū)是逐漸縮小的，而以后各次拉深時(shí)，其變形區(qū)保持不變，只是在拉深終了以前，才逐漸縮小。</p><p>　?。?）首次拉深時(shí)，拉

102、深力的變化是變形抗力的增加與變形區(qū)的減小兩個(gè)相反的因素互相消長的過程，因而在開始階段較快地達(dá)到最大拉深力，然后逐漸減小到零。而以后各次拉深變形區(qū)保持不變，但材料的硬化及厚度增加都是沿筒的高度方向進(jìn)行的。所以其拉深力在整個(gè)拉深過程中一直都在增加，直到拉深的最后階段才由最大值下降至零（圖4.7）。</p><p>　　圖4.7 首次拉身與二次拉身拉深力</p><p>　　1—首次拉深 2—

103、二次拉深</p><p>　?。?）以后各次拉深時(shí)的危險(xiǎn)斷面與首次拉深時(shí)一樣，都是在凸模圓角處，但首次拉深的最大拉深力發(fā)生在初始階段，所以破裂也發(fā)生在拉深的初始階段，而以后各次拉深的最大拉深力發(fā)生在拉深的終了階段，所以破裂就往往出現(xiàn)在拉深的末尾。</p><p>　?。?）以后各次拉深的變形區(qū)的外緣有筒壁剛性支持，所以穩(wěn)定性較首次拉深為好。只是在拉深最后階段，筒壁邊緣進(jìn)入變形區(qū)以后，變形區(qū)

104、的外緣失去了剛性支持，這時(shí)才易起皺。</p><p>　　（6）以后各次拉深時(shí)由于材料已冷作硬化，加上變形較復(fù)雜（毛坯的筒壁必須經(jīng)過兩次彎曲才被凸模拉人凹模內(nèi)），所以它的極限拉深系數(shù)要比首次拉深大得多，而且通常后一次都略大于前一次。</p><p><b>　　因?yàn)橥咕壪鄬χ睆?lt;/b></p><p>　　dp/D=75/117.7=0.637

105、</p><p><b>　　材料相對厚度</b></p><p>　　t/D=3.2/117.7=0.027</p><p>　　拉深時(shí)的相對高度極限值</p><p>　　h/d=27/75=0.36</p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第三卷241頁表19.4-13帶凸緣筒形件第一次拉

106、深時(shí)的相對高度極限值h1/d1為0.58~0.70</p><p>　　該零件經(jīng)一次拉伸即可達(dá)到所需深度。</p><p><b>　　5.沖壓設(shè)備的選用</b></p><p><b>　　沖壓力的計(jì)算</b></p><p>　　5.1.1 落料拉深工序</p><p>

107、<b>　　1.落料力和拉伸力</b></p><p>　　為了防止在拉深過程中，制件的邊緣或者凸緣起皺，應(yīng)使毛坯（或半成品）被拉入凹模圓角以前，保持穩(wěn)定狀態(tài)其穩(wěn)定程度主要取決于毛坯的相對厚度 100,或以后各次拉深半成品的相對厚度 100.拉深時(shí)采用壓邊圈的條件列于下表：</p><p>　　有表知，此零件不需采用壓邊圈。</p><p>　

108、　用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算：</p><p>　　F=KLtτb （參照《中國模具設(shè)計(jì)大典》第三部120頁）</p><p><b>　　拉伸力</b></p><p>　　FL=Kπd1tσb （參照《中國模具設(shè)計(jì)大典》第三部）</p><p>　　式中　 d1—拉伸件直徑</p>&

109、lt;p><b>　　F—沖裁力；</b></p><p><b>　　FL—拉伸力；</b></p><p><b>　　L—沖裁周邊長度；</b></p><p><b>　　t—材料厚度；</b></p><p>　　τb—材料抗剪強(qiáng)度；　　&

110、lt;/p><p>　　σb—材料抗拉強(qiáng)度；</p><p><b>　　K—系數(shù)。</b></p><p>　　系數(shù)Ｋ是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3。</p><p>　　計(jì)算沖裁件輪廓周長L</p><p&g

111、t;<b>　　L1=πD </b></p><p>　　=3.14×117.7</p><p>　　=369.578 (mm)</p><p><b>　　L2=πd </b></p><p><b>　　=3.14×24</b></p>&

112、lt;p>　　=75.36 (mm) </p><p>　　表5.1國外牌號與國標(biāo)相近牌號對照表</p><p>　　查表5.1可知，SPHE與中國牌號08AL性質(zhì)相似。08AL是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的一種，一般用作冷沖壓薄板鋼中的Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板,其命名規(guī)則類同碳素結(jié)構(gòu)鋼，其兩位數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分之一，即“08”表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%，“A”表示質(zhì)量等級，“