輪盤沖壓模具設(shè)計(jì)與模具失效分析畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)</p><p>　　作 者： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)院（系、部）： </p><p>　　專 業(yè)： 材料成型及控制工程（模具設(shè)計(jì)） </p><p>　

2、　題 目： 輪盤沖壓成型模具設(shè)計(jì)與模具失效分析 </p><p>　　指導(dǎo)者： </p><p>　　評(píng)閱者： </p><p>　　2012 年 6 月 南 京</p><p&

3、gt;　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）英文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 沖壓生產(chǎn)工藝概況2</p><p>　　1.1沖壓工藝介

4、紹 2 </p><p>　　1.2沖壓的基本工序3</p><p>　　1．3沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與步驟 4</p><p>　　1.4沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用6</p><p>　

5、　1.5沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向7</p><p>　　第二章 零件的工藝性分析12</p><p>　　2.1零件的工藝性分析12</p><p>　　2.2 工藝方案確定 14 </p><p>　　2.3沖裁件的精度與粗糙度15</p>

6、;<p>　　2.4 零件工藝計(jì)算15</p><p>　　2.4.1 毛坯尺寸計(jì)算15</p><p>　　2.4.2 沖裁力計(jì)算16</p><p>　　2.4.3 搭邊和條料寬度的計(jì)算17</p><p>　　第三章 模具整體的設(shè)計(jì)與工藝計(jì)算 18 </p><p><

7、;b>　　3.1 搭邊 </b></p><p>　　3.1.1 毛坯尺寸計(jì)算</p><p>　　3.1.2 搭邊計(jì)算</p><p>　　3.1.3 材料的經(jīng)濟(jì)利用</p><p><b>　　3.2 排樣</b></p><p>　　3.3 半成品尺寸計(jì)算&l

8、t;/p><p>　　3.3.1 計(jì)算毛坯翻邊預(yù)制孔直徑d</p><p>　　第四章 模具總體設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 落料拉深復(fù)合模模具設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1 模具結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.1.2 刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　4.1.3 工序力計(jì)算&l

9、t;/p><p>　　4.1.4 輔助零件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.5 設(shè)備選擇</p><p>　　4.2沖中間孔和腰形孔復(fù)合模模具設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 模具結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2.2 刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　4.2.3 工序力計(jì)算</

10、p><p>　　4.2.4 設(shè)備選擇</p><p>　　4.3 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模模具設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 模具結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.3.2 刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　4.3.3 工序力計(jì)算</p><p>　　4.3.4 設(shè)備選擇</p>

11、<p>　　第五章 材料失效分析</p><p>　　5.1 失效分析的概念</p><p>　　5.2 沖裁模主要失效形式</p><p>　　5.3 失效分析基本方法</p><p>　　5.4 本次設(shè)計(jì)中工作部件失效形式分析</p><p>　　第六章 熱處理工藝與加工工藝路線36<

12、/p><p>　　6.1 熱處理的基本原理36</p><p>　　6.2 熱處理工藝分類36</p><p>　　6.3 沖裁模熱處理的注意要點(diǎn)36</p><p>　　6.4 鋼的熱處理基本工藝37</p><p>　　6.4.1 退火37</p><p>　　6.4.2 正火37&

13、lt;/p><p>　　6.4.3 淬火37</p><p>　　6.4.4 回火37</p><p>　　6.5 工作部件熱處理工藝制造38</p><p>　　6.6 本次模具設(shè)計(jì)主要采用材料38</p><p>　　6.7 第一副模具（落料與拉深復(fù)合模）38</p><p>　　6.

14、8 第二副模具（沖中間孔腰形孔復(fù)合模）42</p><p>　　6.9 第三副模具（內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模）44</p><p>　　6.10 工作部件加工工藝路線47</p><p>　　6.10.1 第一副模具（落料與拉深復(fù)合模）47</p><p>　　6.10.2 第二副模具（沖中間孔腰形孔復(fù)合模）48</p>&l

15、t;p>　　6.10.3 第三副模具（內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模）49</p><p><b>　　第六章 結(jié)論</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　全世界的鋼材中，板材占很大比例，而其中大部

16、分是經(jīng)過沖壓制成成品。如汽車的車身，底盤，郵油箱，散熱器片等均是沖壓加工而成。沖壓件具有薄，均，輕，強(qiáng)的特點(diǎn)，且工作精度高，價(jià)格一致。</p><p>　　沖壓是一種金屬塑性加工方法，其坯料主要是板材，利用沖壓設(shè)備通過模具的作用，使之獲得所需要的零件形狀和尺寸。</p><p>　　沖壓的三要素是材料、模具和設(shè)備。</p><p>　　沖壓加工要求被加工材料具有較高

17、的塑性和韌性，較低的屈強(qiáng)比和時(shí)效敏感性，一般要求碳素鋼伸長(zhǎng)率δ≥16%、屈強(qiáng)σs/σb≤70%，低合金高強(qiáng)度鋼δ≥14%、σs/σb≤80%。否則，沖壓成形性能較差，工藝上必須采取一定的措施。</p><p>　　模具是沖壓加工的主要工藝裝備。沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸公差、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等與模具結(jié)構(gòu)及其合理設(shè)計(jì)的關(guān)系很大。沖壓模具按照沖壓工序的組合方式不同分為：?jiǎn)喂ば虻暮?jiǎn)單模、多工序的連續(xù)模和復(fù)合模。</

18、p><p>　　沖壓設(shè)備主要有機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)；在小批量生產(chǎn)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)中，多采用液壓機(jī)。</p><p>　　它在工業(yè)中占有十分重要的地位。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減

19、輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。</p><p>　　模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。同時(shí)沖壓工藝在各行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　(1)汽車行業(yè)的沖壓。以拉深為主。在我國(guó)這部份主要集中在汽車廠、拖拉機(jī)廠、飛機(jī)制造廠等大廠，獨(dú)立的大型沖壓拉深廠還很多見。</p>

20、<p>　　(2)汽車等行業(yè)零部件類沖壓。主要是沖剪成形。這部分的企業(yè)有許多都?xì)w在標(biāo)準(zhǔn)件廠，也有一些獨(dú)立的沖壓廠，目前一些汽車廠或拖拉機(jī)廠的周圍都有許多這樣的小廠。</p><p>　　(3)電器件沖壓廠。這類廠是一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，隨著電器的發(fā)展而發(fā)展起來，這部分廠主要集中在南方。</p><p>　　(4)生活日用品沖壓廠。做一些工藝品，餐具等，這些廠近幾年也有大的發(fā)展。<

21、/p><p>　　(5)家用電器部件沖壓廠。這些廠都是在我國(guó)家用電器發(fā)展起來后才出現(xiàn)的，大部分分布在家電企業(yè)內(nèi)。</p><p>　　(6)特種沖壓企業(yè)。如航空件的沖壓等就屬于這類企業(yè)，但這些工藝廠也都?xì)w在一些大廠。目前國(guó)內(nèi)專業(yè)從事沖壓的大型企業(yè)很少，如果有也是一些小廠。主要特征是零部件或部件廠，這是沖壓行業(yè)的主要特征。不同于其它毛坯制造廠。</p><p>　　本文是

22、輪盤的沖壓成形工藝及其模具設(shè)計(jì)。鑒于以上所述的沖壓三要素，該設(shè)計(jì)應(yīng)詳細(xì)論述輪盤的成形工藝特點(diǎn)、所采用的模具結(jié)構(gòu)、沖壓加工的具體方法及選用何種性能的壓力機(jī)。</p><p>　　由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)面較廣，有一定難度。因?yàn)檎麄€(gè)設(shè)計(jì)是由個(gè)人獨(dú)立完成的，所以在設(shè)計(jì)內(nèi)容難免有一些遺漏和錯(cuò)誤，殷切的希望各位老師和各位領(lǐng)導(dǎo)予以批評(píng)和指正。</p><p>　　第一章 沖壓生產(chǎn)工藝概況</p>

23、;<p>　　1.1 沖壓工藝介紹</p><p>　　沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或 分離，從而獲得所需形狀和尺寸的沖壓件的成形加工方法。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋 的鋼板和鋼帶。沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓 力機(jī)上完成多道工序，實(shí)現(xiàn)由開卷，矯平，沖裁到成形，精整的全自動(dòng)的生產(chǎn)。生產(chǎn)效率 高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一

24、般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋 的鋼板和鋼帶。</p><p>　　世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成的成品。汽車的車身、 底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓 加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。</p><p>　　沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、

25、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制 造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度 可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。</p><p>　　冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài) 低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。</p><p>　　沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)

26、進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成 多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高， 勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。</p><p>　　1.2 沖壓的基本工序</p><p>　　研究沖壓成形首先需要將沖壓工序進(jìn)行分類，同時(shí)還要根據(jù)板料沖壓變形中的力學(xué)特 點(diǎn)進(jìn)行分類，在此基礎(chǔ)上分析研究每一類成形規(guī)律，為制定沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)模具、確 定工藝參數(shù)和解

27、決成形工藝中的各種實(shí)際問題提供可靠的依據(jù)。所以只有能夠充分反映沖 壓毛坯的受力與變形特點(diǎn)的分類方法，對(duì)于沖壓成形研究，才可能具有實(shí)用的意義。</p><p>　　沖壓與其它加工方法相比，在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)主要是：</p><p>　　(1) 生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合于大批量生產(chǎn)； </p><p>　　(2) 制件精

28、度較高，尺寸穩(wěn)定，互換性好； </p><p>　　(3) 是一種能耗低、材料利用率高的少、無切削加工方法；</p><p>　　(4) 能加工壁薄、形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量好、剛性好、重量輕的零件。加工過程中，軋制板料表面一般不受破壞。 </p><p>　　沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離和成形兩大類，每一類中包括許多不同的工序分離工序是在沖壓過程中，使沖壓件與

29、板料在切應(yīng)力和拉應(yīng)力作用下，沿一定的輪廓線相互分離，其沖壓件分離面質(zhì)量應(yīng)該滿足一定的要求。分離工序主要是指沖裁，包括落 料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序。成形工序是指在沖壓過程中，使毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，成為所要求的 形狀，同時(shí)沖壓件應(yīng)該滿足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括彎曲、拉深、脹形、 翻邊、擴(kuò)口、旋壓等工序 沖壓板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均 勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦

30、傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均 勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn) 等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 </p><p>　　沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械 壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并 利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組

31、成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問題。</p><p>　　1.3 沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與步驟</p><p>　　在清楚了解并掌握了原始資料的基礎(chǔ)上，工藝設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與步驟如下： </p><p>　　(1)分

32、析產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性 沖壓工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，亦即沖壓結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要 求及所用材料等方面是否符合沖壓加工的工藝要求。在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，首先分析沖壓件的工 藝性，目的是為制定工藝方案奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　分析沖壓件的工藝性，主要包括如下兩方面內(nèi)容： ① 對(duì)產(chǎn)品圖進(jìn)行工藝性審查 根據(jù)產(chǎn)品圖樣，認(rèn)真分析研究該沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小及精度要求，病的可能 性，由此了解它們對(duì)沖壓加工

33、難易程度的影響情況。在分析產(chǎn)品圖時(shí)，要特別注意零件的 極限尺寸（如最小沖孔尺寸、最小窄槽寬度、最小孔間距和孔邊距、最小彎曲半徑、最小 拉深圓角半徑） 、尺寸公差、 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及其他特殊要求。因?yàn)檫@些要素對(duì)所需的工序性質(zhì)、 數(shù)量、 排列順序的確定以及沖壓定位方式、 模具結(jié)構(gòu)形式與制造精度的選擇均有顯著影響?？傊瑢?duì)產(chǎn)品圖進(jìn)行工藝性審查， 其目的就在于明確該零件是否適合沖壓加工的工藝特點(diǎn)， 用沖壓方法制造是否經(jīng)濟(jì)合理及粗要解決的主要技術(shù)問題有

34、哪些。 ② 對(duì)產(chǎn)品圖提出修改意見 經(jīng)過上述的分析研究，如果發(fā)現(xiàn)沖壓件的工藝性很差，則應(yīng)會(huì)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，在不 影響產(chǎn)品使用要求的前提下，對(duì)沖壓件形狀、尺寸、精度要求乃至原材料的選用等進(jìn)行適 當(dāng)?shù)男薷?。必要時(shí)，應(yīng)建議產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門重新設(shè)計(jì)。具體來說若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品圖中零件形狀過于復(fù)雜，或尺寸精度和表面質(zhì)量要求太高，或尺寸標(biāo)注及基準(zhǔn)選擇不合理，或通過適當(dāng)改 變其局部形狀和尺寸，能有利于排樣和節(jié)</p><p>　　(2)確定

35、沖壓工藝方案 在對(duì)沖壓件進(jìn)行工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)批量和工廠現(xiàn)有條件并綜合考慮產(chǎn)品 質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素好，通過對(duì)各種方案的仔細(xì) 分析、比較，然后確定一種最佳工藝方案。沖壓工藝方案的確定，要求工藝人員能在一系 列技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特征具體條件下，通過對(duì)各種方案反復(fù)研究，從中尋求最合理、最有效的工 藝方案。工藝方案的確定一般可按如下步驟進(jìn)行： ① 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算 根據(jù)產(chǎn)品圖樣，計(jì)算毛坯展開尺寸、工序間的

36、半成品尺寸、沖壓力。上述工藝計(jì)算， 無疑是確定工藝方案所必需的。 ② 提出各種可能的工藝方案 在上述有關(guān)工藝計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過對(duì)沖壓件的工序性質(zhì)、工序數(shù)量、工序順序及工 序組合方式的綜合分析，提出各種可能的工藝方案。沖壓件的工序性質(zhì)是指工件所需的工 序種類，如落料、沖孔、彎曲、拉深、翻邊等基本工序，一般可根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀直 觀確定。工序數(shù)量主要取決于工件的復(fù)雜程度、尺寸精度要求及材料的沖壓工藝性能。沖 壓工序順序的安排，既要考慮沖壓

37、件質(zhì)量的穩(wěn)定性，又要保證經(jīng)濟(jì)上的合理性，它主要取 決于各工序的變形特點(diǎn)和尺寸要求。 對(duì)沖壓件的工序性質(zhì)、 數(shù)量</p><p>　　(3)選擇模具類型工藝方案確定后，即確定了沖壓加工的工序數(shù)量、順序以及工序的組合方式。選擇模具類型時(shí)，需綜合考慮沖壓件的使用要求、生產(chǎn)批量大小、沖壓設(shè)備情況及模具制造能力 等各方面的因素。通過分析比較，最終確定出采用簡(jiǎn)易模、單工序模、還是采用復(fù)合?；蚣?jí)進(jìn)模。一般來說，簡(jiǎn)易模（聚氨酯橡

38、膠模、低熔點(diǎn)合金模、鋅基合金模、板模及鋼帶沖 模等）壽命低、成本低、通常適用于試制、小批量生產(chǎn)。對(duì)于生產(chǎn)批量大、精度要求高的 沖壓件，應(yīng)選用復(fù)合?；蚣?jí)進(jìn)模。當(dāng)沖壓件尺寸很大時(shí)，為便于制造模具及簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用單工序模；當(dāng)沖壓件尺寸小且形狀復(fù)雜時(shí)，為便于生產(chǎn)操作，常采用復(fù)合模或級(jí)進(jìn)模。</p><p>　　(4)選擇沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。它直接關(guān)系到設(shè)備的安全及合理使用，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量

39、、模具壽命、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等有著重要影響。設(shè)備選擇主要包括設(shè)備 類型和設(shè)備規(guī)格選擇兩方面。一般來說，設(shè)備類型的選擇主要取決于沖壓的工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、工件的幾何尺寸及精度要求等因素，而設(shè)備規(guī)格的選擇主要與沖壓力、模具閉合高度及其輪廓尺寸等因素有關(guān)。</p><p>　　1.4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(duì)材料施加壓力，使其

40、產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，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>　　沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成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

41、難以進(jìn)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它方法相比，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)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完

42、成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)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(gè)沖件。</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(zhǎng),所以沖壓的質(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，如小到鐘表的秒表，

43、大到汽車縱梁、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。</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，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充

44、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)拇螅賱t60%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)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中

45、不諒采用沖壓工藝，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>　　1.5 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。</p><p>　　(1)沖壓成

46、形理論及沖壓工藝方面</p><p>　　沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)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(guó)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)

47、分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)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)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>　　目前，國(guó)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，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25

48、mm，精度可達(dá)IT16~17級(jí)；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(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(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(duì)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

49、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(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)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(dòng)化成形。</p><p>　　(2.)沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.</

50、p><p>　　在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、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，與此相比適應(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(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)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

51、合沖模等各種簡(jiǎn)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(jí)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(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)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(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)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)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造

52、方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)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(dòng)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(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑

53、削加工不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)速一般為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(jiǎn)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

54、成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)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)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300m</p><p>　　(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面</p><p>　　性能良好的

55、沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(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(dòng)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(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。</p><p>　　(4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面</p><

56、p>　　模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(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，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(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)準(zhǔn)件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越

57、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)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。 </p><p>　　我國(guó)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。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>　　設(shè)計(jì)要求

58、:設(shè)計(jì)該零件的沖裁模 </p><p>　　沖壓零件圖如下圖所示:</p><p><b>　　沖壓技術(shù)要求:</b></p><p><b>　　材料:Q235；</b></p><p>　　材料厚度:1.0mm；</p><p>　　3.生產(chǎn)條件:大批量生產(chǎn)；</

59、p><p>　　第二章 零件的工藝性分析</p><p>　　2.1零件工藝性分析</p><p>　　沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等

60、要求。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的輪盤零件的材料為Q235，厚度為1.0mm，如圖2.1及圖2.2所示。</p><p>　　沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本要求為：</p><p>　?。?）材料利用率高；</p><p>　?。?）制定出的工藝方案在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理； </p><p>　?。?）工序組合方式和工序排

61、列順序要符合沖壓變形規(guī)律，能保證沖制合格的工件；</p><p>　?。?）工序數(shù)量盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高。</p><p>　　良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。即沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具三維質(zhì)量，因此，制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的。</p><p><b>　　2、材料分析<

62、/b></p><p>　　該輪盤零件的材料為Q235，是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的沖壓性能。</p><p>　　沖壓件的工藝性，是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖壓件的結(jié)構(gòu)、形狀，尺寸及公式差等技術(shù)要求是否符合沖壓加工的工藝要求。工藝性是否合理，對(duì)沖壓件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。</p><p>　　(1)沖壓工件為輪盤，工件圖見圖1。該工件外

63、輪廓為圓形，直徑為58mm。</p><p><b>　　圖1 工件圖</b></p><p>　　(2)該工件形狀尺寸精度要求為沖壓件的經(jīng)濟(jì)精度。從變形的程度來看屬于局部淺拉深的起伏件，但需要內(nèi)外緣同時(shí)翻邊。因此，在起伏過程中能否一次成型，保證工件平整而且無裂紋是該工件模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。</p><p>　　(3) 該零件用Q235-A制造，且

64、形狀規(guī)則，適宜采用沖壓加工。 (4) 由于該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)，不宜采用單一工序，而用級(jí)進(jìn)模模結(jié)構(gòu)又太復(fù)雜，所以適用于復(fù)合模。</p><p>　　2.2 工藝方案確定</p><p>　　沖壓模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。</p>

65、;<p>　　由于本制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，經(jīng)分析由落料、沖孔、彎曲三道工序組成。如果使用單工序模則會(huì)使制造周期增長(zhǎng)，不利于提高生產(chǎn)率；經(jīng)分析可知：該制件也不適合級(jí)進(jìn)模。故采用在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔及拉深等數(shù)道工序的復(fù)合模。復(fù)合模具由以下特點(diǎn)：</p><p>　　（1）沖件精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好；</p><p>　　（2）沖件表

66、面較為平整；</p><p><b>　?。?）適宜沖薄料；</b></p><p>　　（4）可以充分利用短料和邊角余料；</p><p>　?。?）沖模面積較小。</p><p>　　2.2.1該沖壓零件需要的基本工序</p><p>　　落料、沖孔、拉深、翻邊。</p><

67、;p>　　2.2.2該工件設(shè)計(jì)的出擬工藝方案</p><p>　　方案一：落料拉深與沖中間孔復(fù)合——外緣翻邊復(fù)合。</p><p>　　方案二：落料——拉深——沖孔——外緣翻邊。</p><p>　　方案二：落料與拉深復(fù)合——沖中間孔和外緣翻邊。</p><p>　　2.2.3工序組合方案及比較</p><p>

68、　　方案一：落料拉深與沖中間孔復(fù)合，外緣翻邊。該方案的特點(diǎn)是落料拉深沖孔工件中間孔的尺寸難以保證，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　方案二：落料——拉深——沖孔——外緣翻邊。該方案的特點(diǎn)是模具制造簡(jiǎn)單，工件尺寸比較精確，但工序過于復(fù)雜，生產(chǎn)效率不高。</p><p>　　方案三：落料與拉深復(fù)合，沖中間孔和外緣翻邊。沖孔與修邊復(fù)合。該方案的特點(diǎn)是模具制造簡(jiǎn)單，模具使用壽命長(zhǎng)。工件形狀尺寸較精確

69、，而且工序比較少。大大提高了工件的生產(chǎn)效率。</p><p>　　2.3 確定工藝方案</p><p>　　落料與拉深復(fù)合——沖中間孔和腰形孔——內(nèi)外緣翻邊。</p><p>　　2.3沖裁件的精度與粗糙度</p><p>　　沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT14級(jí),一般落料公差等級(jí)最好低于IT10級(jí),沖孔件公差等級(jí)最好低于IT9級(jí),由表3-5

70、可得落料公差,沖孔公差分別為0.40,0.08.而沖件落料公差,最高精度沖孔公差分別為0.5,0.15由表3-6得孔中心距公差 ±0.15而沖件孔中心距最高精度公差為±0.25,因此可用于一般精度的沖裁,普通沖裁可以達(dá)到要求.</p><p>　　由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求,我們不必考慮.</p><p><b>　　2.4零件工藝計(jì)算</b>

71、</p><p>　　2.4.1 毛坯尺寸計(jì)算</p><p>　　根據(jù)等面積原則，用解析法求該零件的毛胚直徑。首先將該零件分成圓，圓環(huán)，圓錐臺(tái)三個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體，由表1查得它們的面積公式分別為：</p><p>　　A1=πd12/4=3.14×38/4=1133.54</p><p>　　A2=π(d32-d22)/4=3.14&

72、#215;（58-42)/4=1256</p><p>　　A3=πl(wèi)(d12+d22)/2=3.14×4.8×40=602.88</p><p>　　則毛坯展開尺寸D=71.1mm</p><p>　　表1 有凸緣圓簡(jiǎn)件的修邊余量△h（mm）</p><p><b>　　圖2.1輪盤零件圖</b>&

73、lt;/p><p>　　圖2.2輪盤零件三維圖</p><p>　　2.4.2 沖裁力的計(jì)算</p><p>　　(1)沖裁力計(jì)算： </p><p>　　式中 —— 沖裁件周長(zhǎng)（mm)； </p><p><b>　　—— 材料厚度；</b></p><p>　

74、　—— 材料抗剪強(qiáng)度（Mpa）。</p><p>　　選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因數(shù)，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取</p><p>　　式中 —— 最大可能沖裁力（稱沖裁力）；</p><p>　　—— 材料抗拉強(qiáng)度（Mpa）。</p><p><b>　　該制件中，</b></p&g

75、t;<p>　　2.4.3搭邊和條料寬度的計(jì)算</p><p><b>　?。?）搭邊計(jì)算：</b></p><p>　　排樣時(shí)工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以使條料有一定的剛度，便于送進(jìn)。</p><p>　　搭邊值要合理確定。從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好

76、，但搭邊小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在搭邊值過小時(shí)，作用在凸模側(cè)表面上的法向壓力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布將不均勻。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿切離毛坯周長(zhǎng)的變化不大，必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和材料厚度有關(guān)，一般約等于0.5t。所以搭邊的最小寬度可取大約等于毛坯的厚度。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入凸、凹模間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。Q235-

77、A在沖裁時(shí)的搭邊值，t=1mm.降低模具壽命。查表1得，</p><p>　　搭邊值a=1.5mm,a1=1.5mm.</p><p>　　表2 沖裁金屬材料的搭邊值 (單位為mm)</p><p>　　注：a——材料寬度方向上的搭邊值；</p><p>　　a1——材料長(zhǎng)度方向上的搭邊值；</p><

78、p>　?。?）條料的寬度的計(jì)算：</p><p>　　條料寬度B= D0+2c=71.1mm+2×1.5mm=74.1mm</p><p><b>　　c—側(cè)搭邊的最小值</b></p><p>　　條料送進(jìn)步距h=71.1mm+1.5mm=72.6mm</p><p>　　第三章 模具整體的設(shè)計(jì)與工藝計(jì)

79、算</p><p><b>　　3.1 搭邊</b></p><p>　　3.1.1毛坯尺寸計(jì)算</p><p>　　根據(jù)等面積原則，用解析法求該零件的毛胚直徑。首先將該零件分成園，圓環(huán)，圓錐臺(tái)三個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體，由表1查得它們的面積公式分別為：</p><p>　　A1=πd12/4=3.14×38/4=113

80、3.54</p><p>　　A2=π(d32-d22)/4=3.14×（58-42)/4=1256</p><p>　　A3=πl(wèi)(d12+d22)/2=3.14×4.8×40=602.88</p><p>　　則毛坯展開尺寸D=71.1mm</p><p>　　表3.1 有凸緣圓簡(jiǎn)件的修邊余量△h（mm）&l

81、t;/p><p>　　3.1.2 搭邊計(jì)算</p><p>　　搭邊值要合理確定。從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在搭邊值過小時(shí)，作用在凸模側(cè)表面上的法向壓力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布將不均勻。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿切離毛坯周長(zhǎng)的變化不大，必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和材料厚度有關(guān)，一般約等于0.5t。所

82、以搭邊的最小寬度可取大約等于毛坯的厚度。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入凸、凹模間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。Q235-A在沖裁時(shí)的搭邊值，t=1mm.降低模具壽命。查表1得，搭邊值a=1.5mm,a1=1.5mm.</p><p>　　表3.2 沖裁金屬材料的搭邊值 (單位為mm)</p><p>　　注：a——材料寬度方向上的搭邊值；<

83、/p><p>　　a1——材料長(zhǎng)度方向上的搭邊值；</p><p>　　條料的寬度的計(jì)算：條料寬度B= D0+2c=71.1mm+2×1.5mm=74.1mm</p><p><b>　　c—側(cè)搭邊的最小值</b></p><p>　　條料送進(jìn)步距h=71.1mm+1.5mm=72.6mm</p>&

84、lt;p>　　3.1.3 材料的經(jīng)濟(jì)利用</p><p>　　在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用占60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用是一個(gè)重要問題，而材料的經(jīng)濟(jì)利用又與排樣方式有關(guān)。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)是材料利用率，也就是工件的實(shí)際面積與所占材料面積的比值，可分為：</p><p>　　一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率:</p><p>　　η=（nF/Bh）×100%

85、 (3-1)</p><p>　　式中：F——沖裁件面積（可以包括沖出小孔在內(nèi)）；</p><p>　　n——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)目；</p><p><b>　　B——條料寬度；</b></p><p><b>　　h——進(jìn)距。</b></p>&l

86、t;p>　　則 η= （nF/Bh）×100%= 74%</p><p><b>　　3.2 排樣</b></p><p>　　工件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用）與零件的形狀有密切關(guān)系。按零件的不同幾何形狀，可得出其適合的排樣類型，經(jīng)分析該零件的排樣類型如圖2。 </p>

87、<p><b>　　圖3.1 排樣圖</b></p><p>　　3.3 半成品尺寸計(jì)算</p><p>　　3.3.1計(jì)算毛坯翻邊預(yù)制孔直徑d</p><p>　　d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中：D—翻邊直徑（mm）,D=16mm+1=17mm；</p><p>　　H—翻邊高度（mm）,

88、H=1.4mm；</p><p>　　r—豎邊緣的圓角半徑（mm），r=1mm；</p><p>　　t—料厚（mm）,t=1mm.</p><p>　　則 d=17mm- 2×(1.4-0.43×1-0.72×1)mm=16.5mm</p><p>　　翻邊高度h=1.4mm時(shí)，翻邊系數(shù)K=d/D=0.97，

89、查表3，用圓柱形凸模，用沖孔模沖孔時(shí)，[K]（極限翻邊系數(shù)）=0.85<K=0.97，即一次能安全翻出h=1.4mm的高度。外緣翻邊可算得K=0.92。[K] （極限翻邊系數(shù)）=0.85<K=0.92，即外緣也能一次安全翻出h=3.4mm的高度。 </p><p>　　表3.3 低碳鋼的極限翻邊系數(shù)K</p><p>　　第四章 模具總體設(shè)計(jì)</p><

90、p>　　4.1 落料拉深復(fù)合模模具設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1.1模具結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　第一道工序采用復(fù)合模成形,結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.1所示: </p><p>　　圖4.1 落料拉深復(fù)合模</p><p>　　1—頂桿 2—內(nèi)六角螺釘 3—卸料板 4—擋料銷 5—凸模固定

91、板 6—墊板7—內(nèi)六角螺釘 8—模柄 9—圓柱銷 10—上模座 11—凸模 12—導(dǎo)套 13—凹模 14—圓柱銷 15—凹模固定板 16—導(dǎo)柱 17-下模座</p><p>　　4.1.2 刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　(1)落料模：圓形凹模和凸?？刹捎梅珠_加工的方法。</p><p><b>　　圖4.2凹模</b></p>

92、<p>　　落料件直徑為70.2mm，以未注公差按IT13級(jí)計(jì)算，查表4得，其極限偏差△=0.46mm。磨損系數(shù)由表5得x=0.5, 由表5查得，凹模的制造公差δ凸=0.012mm,</p><p>　　表4.1 沖裁件內(nèi)形和外形的尺寸公差△ (單位為mm)</p><p>　　表4.2 磨損系數(shù)x</p><p>　　表4.3 圓形凸、凹模的

93、極限偏差 （單位為ｍｍ）</p><p>　　則D凹=（D-x△）+δ凹 =（70.2-0.5×1.00） +0 0.008 (4-1)</p><p>　　=69.7 +00.008</p><p>　　又由表7查得，Zmin=0.100mm,Zmax=0.140mm </p><

94、;p>　　表4.4 沖裁模初始雙面間隙z(z=2c) （單位為ｍｍ）</p><p>　　由表7查得，δ凸=0.010mm</p><p>　　則D凸=（D-x△-Zmin）-δ凸=（70.2-0.5×1.00-0.100）-0 0.01 =69.7-0 0.01 mm (4-2)</p><p>　　式中: D凹－落料凹模的刃口尺寸（mm

95、）；</p><p>　　D凸－落料凸模的刃口尺寸（mm）；</p><p>　　D－落料件外形的最大的極限尺寸（mm）； </p><p>　　d－沖孔件孔徑的最小極限尺寸（mm）；</p><p>　　△－零件的公差（mm）；</p><p>　　Zmin，Zmax－最小和最大合理間隙（mm）；</p&

96、gt;<p>　　δ凹－凹模的制造公差（mm）；</p><p>　　δ凸－凸模的制造公差（mm）；</p><p>　　校核：δ凹+δ凸=0.008+0.01=0.018mm≤Zman-Zmin=0.04mm</p><p>　　故上述計(jì)算是恰當(dāng)?shù)摹?lt;/p><p><b>　　(2)拉深模：</b>&l

97、t;/p><p>　　拉深件直徑為60mm的凸、凹模刃口尺寸按下列公式計(jì)算：</p><p>　　D凹=(d+0.4△+2c) +δ凹 (4-3)</p><p>　　D凸=（d+0.4△）-δ凸 (4-4)</p>

98、<p>　　式中：c－拉深成形模的單邊間隙，c=1. t=1.0mm。</p><p>　　查表4.1得，△=0.46mm,查表4.5得，δ凹=0.05mm, δ凸=0.08mm.</p><p>　　表4.5 圓形拉深模凸、凹模的制造公差 （單位為ｍｍ）</p><p>　　則D凹=(d+0.4△+2c) +δ凹=（60+0.4×0.46

99、+2×1.0）+00.05 (4-5)</p><p>　　=62.2+00.05 mm</p><p>　　D凸=（d+0.4△）-δ凸=(60+0.4×0.46)-00.05 (4-6)</p><p>　　=60.2-00.05 mm</p><

100、;p>　　4.1.3 工序力計(jì)算</p><p>　?。?） 落料力計(jì)算：</p><p>　　F落=1.3Ltτ (4-7)</p><p>　　式中：F落－落料力（Ｎ）L－工件外輪廓周長(zhǎng)，L＝πDt－材料厚度，t=１.０mm</p><p>　　τ－材料的抗剪強(qiáng)度（ＭＰa

101、），可查表4.6得到。</p><p>　　表4.6 黑色金屬的力學(xué)性能</p><p>　　則F落=1.3×3.14×70.2×1.0×320=91.7 kN</p><p>　?。?）卸料力 F卸=K落 F落 (4-8)</p><p

102、>　　式中: K卸--因數(shù)，查表4.7得，K卸=0.05</p><p>　　表4.7 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) (單位為mm)</p><p>　　則F卸=K落 F落=0.05×91.7kN=4.59 kN</p><p><b>　　（3）拉深力計(jì)算　</b></p><p>　　由于該零件

103、為淺拉深，故可按有壓邊圈的圓筒形件近似計(jì)算．</p><p>　　F拉=πKdtb （4-9）</p><p>　　式中: F拉－拉深力（Ｎ）；</p><p>　　d－拉深件直徑，d=60mm；　 t－材料厚度 ；　 b－材料的強(qiáng)度極限(MPa),可由表查得 K－修正因數(shù)，由表4.8查得修正因數(shù)

104、K=0.40</p><p>　　表4.8 修正系數(shù)K1、K2和λ1、λ2</p><p>　　則F拉=πKdtb=3.14×0.40×60×1.0×400kN</p><p><b>　　=30.14 kN</b></p><p>　　則 F總=F落+F卸+F拉=91.7kN

105、+4.59kN+30.14 kN=126.43 kN</p><p>　　圖4.3 落料拉深件</p><p>　　4.1.4輔助零件設(shè)計(jì)</p><p>　　首先根據(jù)模具尺寸選擇模架類型，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，再根據(jù)凹模周界和閉合高度，在表4.9中選擇適合的模架。</p><p>　　表4.9 后側(cè)導(dǎo)柱模架</p><p&

106、gt;　　根據(jù)表4.9此套模具選用的模架的規(guī)格為：190×200×200</p><p><b>　　4.1.5設(shè)備選擇</b></p><p>　　對(duì)于淺拉深可按F壓 >（1.6～1.8）F總，估算公稱壓力來選取壓力機(jī)。 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　設(shè)備名稱：400kN的開式雙柱可傾壓力機(jī)</p>

107、;<p>　　公稱壓力：400 kN</p><p>　　滑塊行程：100mm</p><p>　　最大閉合高度：300mm</p><p>　　封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm</p><p>　　工作臺(tái)孔徑：420mm×630mm</p><p>　　模柄孔尺寸：Φ50mm×70mm<

108、;/p><p><b>　　墊板厚度：65mm</b></p><p>　　圖4.4 落料拉深復(fù)合模三維總裝圖</p><p>　　圖4.5 落料拉深復(fù)合模三維爆炸圖</p><p>　　4.2沖中間孔和腰形孔復(fù)合模模具設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.2.1模具結(jié)構(gòu)</b>

109、</p><p>　　第二道工序采用復(fù)合模成形,結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.6所示:</p><p>　　圖4.6沖中間孔腰形孔復(fù)合模</p><p>　　1—頂桿 2—下模座 3—六角螺釘 4—凹模 5—凸模 6—凸模 7—固定板8—內(nèi)六角螺釘 9—上模座 10—模柄 11—定位銷 12—圓柱銷 13—墊板14—彈簧 15—頂桿 16—導(dǎo)套 17—導(dǎo)柱 18—圓柱銷<

110、/p><p>　　4.2.2 刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　根據(jù)表7查得，沖裁刃口雙面間隙Zmin=0.10mm,Zmax=0.14mm. 以未注公差按IT13級(jí)計(jì)算，查表4得，其極限偏差△=0.46mm。磨損系數(shù)由表5得x=0.5,沖孔凸、凹模的制造公差由表6查得，δ凸=0.012mm, δ凹=0.008mm.</p><p>　　校核：δ凸+δ凹=0.012+0

111、.008=0.02mm≤Zmax -Zmin=0.04mm</p><p>　　因此，凸、凹模采用配作加工方法。</p><p>　　則d凸=（d+x△）-δ凸=(70+0.5 0.46)-00.012 (4-10)</p><p>　　=70.23-00.012 mm</p><p>　　d凹=(d+x△+

112、Zmin) +δ凹=70.23+00.008 mm (4-11)</p><p>　　4.2.3 工序力計(jì)算</p><p>　　沖中間孔力計(jì)算：F沖=1.3 Lτt (4-12)</p><p>　　式中: F沖——沖中間孔力(N)；</p><p&g

113、t;　　L——工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)（mm）, L=πD=3.14×8=25.12.</p><p>　　F沖=1.3Lτt=1.3×3.14×25.12×320k N×1.0mm=32.8 kN</p><p><b>　　推件力計(jì)算：</b></p><p>　　F推=nK推F沖

114、 (4-13)</p><p>　　式中:n——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)，n=1；</p><p>　　F推=nK推F沖=1×0.05×32.8 kN=1.64 kN</p><p><b>　　(3)頂件力計(jì)算：</b></p><p>　　F頂=K頂F沖=0.06

115、5;32.8 =1.97 kN (4-14)</p><p>　　則 F總=F沖+F推+F頂=32.8 kN +1.64 kN +1.97 kN =36.4 kN</p><p><b>　　4.2.4設(shè)備選擇</b></p><p>　　根據(jù)F總估算公稱壓力來選取壓力機(jī)，