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***學 院 畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者： 學 號： 學院（系、部）： 專 業(yè)： 題 目： 指導者： 評閱者： 年 月 第 I 頁 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要 轉(zhuǎn) 向 支 架 沖 壓 成 型 模 具 設 計 與 模 具 失 效 分 析 本 文 主 要 介 紹 了 沖 壓 模 具 設 計 過 程 ， 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應用廣 泛。隨著當今科技的發(fā)展，模具已經(jīng)越來越多地被應用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模 具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負擔，具有重要 的技術進步意義和 經(jīng)濟價值。 沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高的、少切屑或無切屑的先進加工方法，在經(jīng)濟 和技術方 面都有很多的優(yōu)點。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. 本次設計的零件為轉(zhuǎn)向支架沖壓，所用材料是 不銹鋼。本論文分析了該工 件的成形工藝，計算了該工件的毛坯形狀尺寸及各工序尺寸，并在此基礎上確定 了合理的沖壓工序，分為三 道工序分別為工序一落料折彎，工序二沖中間孔和 腰型孔，工序三內(nèi)外緣翻邊。此方案的特點 是模具結(jié)構簡單，制造成本低，操 作方便，并且尺寸和精度達到工藝要求，具有良好的性價比。 本設計工序采用曲柄壓力機進行沖壓，具有生產(chǎn)效率高、維修簡單、工作環(huán) 境整潔等 特點。本文模具進行模具結(jié)構的分析，主要零件的設計和模具的經(jīng)濟 分析，并且詳細介紹了設計方法和步驟。 關鍵詞： 沖壓工藝；模具設計；曲柄壓力機；復合模 II 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 英 文 摘 要 Title Roulete stamping mold design and mold failure analysis Abstract: Punching dies was used widely in industrial production applications. With todays technology development, mold has been an increasing use of industrial production. Punching die can greatly improve labor productivity and reduce the burden of the workers, further more it has important technological progress and economic value. Punching process is a high production efficiency, no or less process methods, in the economic and technical aspects which has many advantages. The essential procedure of Punching are separating and shaping, each category includes a number of different processes. This design components is wheel plate ,the material of wheel plate is 不銹鋼. In the paper, the molding technology of the stainless steel drawing part was analyzed, the dimensions and shape of the blank were calculated, the drawing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of hurtle and press the work preface is divided into three working procedure difference as the first working procedure is blank and elongating, the second working procedure is the work preface four slice the side and pressing the raised package , the third working procedure is piercing .The characteristics of this project is the molding tool structure simple, the manufacturing cost is low, operation convenience, and the size and accuracies attain the craft request, having the low price and well quality to compare. The design procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it has many merits, such as producing efficiency high, maintaining simple and work surrounding neatness. In this paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailed introduction to the calculation method and steps . Key words: Punching；mold structure；crank ；combination die III 目 錄 前 言 ................................................................................................................................................................1 第 一 章 沖壓生產(chǎn)工藝概況 ..........................................................................................................................3 1.1 沖壓工藝介紹 .....................................................................................................................................3 1.2 沖壓的基本工序 ................................................................................................................................3 1.3 沖壓工藝設計的基本內(nèi)容與步驟 ....................................................................................................4 1.4 沖壓的概念、特點及應用 .................................................................................................................7 第 二 章 零件的工藝性分析 ..........................................................................................................................12 2.1 零 件 工 藝 性 分 析 ............................................................................................................................12 2.2 工 藝 方 案 確 定 ...............................................................................................................................13 A各工藝方案特點分析 ...............................................................................................................................14 B 工藝方案的確定 .......................................................................................................................................14 2.3 沖裁件的精度與粗糙度 ...................................................................................................................14 2.4 零 件 工 藝 計 算 ................................................................................................................................14 第 三 章 模具整體的設計與工藝計算 ..........................................................................................................17 3.1 搭邊 .......................................................................................................................................................17 3.1.1 毛坯尺寸計算 .................................................................................................................................17 3.1.2 搭邊計算 ........................................................................................................................................17 3.1.3 材料的經(jīng)濟利用 ............................................................................................................................18 3.2 排樣 .......................................................................................................................................................19 4. 零件沖壓工藝計算 ...................................................................................................................................20 4.1 零件毛坯尺寸計算 ...............................................................................................................................20 4.2 排樣 ......................................................................................................................................................20 4.3 折彎工序的折彎次數(shù)和折彎系數(shù)的確定 ..........................................................................................20 4.4 沖裁力、折彎力的計算 ......................................................................................................................20 4.5 折彎間隙的計算 ..................................................................................................................................21 4.6 折彎凸、凹模圓角半徑的計算 ..........................................................................................................22 4.7 計算模具刃口尺寸 ..............................................................................................................................22 4.8 模具其它尺寸 .......................................................................................................................................23 第 五 章 材 料 失 效 分 析 ...........................................................................................................................25 5.1 失 效 分 析 的 概 念 ...........................................................................................................................25 5.2 沖 裁 模 主 要 失 效 形 式 ..................................................................................................................25 5.3 失 效 分 析 基 本 方 法 ......................................................................................................................26 5.4 本 次 設 計 中 工 作 部 件 失 效 形 式 分 析 ........................................................................................28 第六章 熱處理 ............................................................................................................................................29 6.1 熱 處 理 的 概 念 ...............................................................................................................................29 6.2 模 具 零 件 整 體 熱 處 理 工 序 .........................................................................................................29 IV 6.2.1 正 火 .............................................................................................................................................29 6.2.2 退 火 .............................................................................................................................................29 6.2.3 淬 火 .............................................................................................................................................30 6.2.4 回 火 .............................................................................................................................................30 6.2.5 調(diào) 質(zhì) .............................................................................................................................................31 6.3 模 具 零 件 熱 處 理 工 藝 ..................................................................................................................31 6.4 工 作 部 件 加 工 工 藝 路 線 ..............................................................................................................42 6.4.1 落 料 模 .........................................................................................................................................42 裝配圖 ..............................................................................................................................................................45 第七章 結(jié)論 ....................................................................................................................................................46 參考文獻 ..........................................................................................................................................................47 致 謝 ..............................................................................................................................................................48 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 1 前 言 全世界的鋼材中，板材占很大比例，而其中大部分是經(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，強的特點，且工作精度高，價格一致。 沖壓是一種金屬塑性加工方法，其坯料主要是板材，利用沖壓設備通過模具的 作用，使之獲得所需要的零件形狀和尺寸。 沖壓的三要素是材料、模具和設備。 沖壓加工要求被加工材料具有較高的塑性和韌性，較低的屈強比和時效敏感性，一 般要求碳素鋼伸長率 16%、屈強 s/b70%，低合金高強度鋼 14%、 s/b80%。 否則，沖壓成形性能較差，工藝上必須采取一定的措施。 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)濟效益等與模具結(jié)構及其合理設計的關系很大。沖壓模具按照沖壓工序的組合方 式不同分為：單工序的簡單模、多工序的連續(xù)模和復合模。 沖壓設備主要有機械壓力機和液壓機。在大批量生產(chǎn)中，應盡量選用高速壓力 機或多工位自動壓力機；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。 它在工業(yè)中占有十分重要的地位。隨著當今科技的發(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，而被大量應用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動 送料技術也投入到實際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工 人負擔，具有重要的技術進步意義和經(jīng)濟價值。 模具與壓力機是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個關鍵因素。先進的壓力 機只有配備先進的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。同時沖壓工藝在各行 業(yè)都有廣泛的應用。 (1)汽車行業(yè)的沖壓。以折彎為主。在我國這部份主要集中在汽車廠、拖拉機廠、 飛機制造廠等大廠，獨立的大型沖壓折彎廠還很多見。 (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)有許多都歸在標 準件廠，也有一些獨立的沖壓廠，目前一些汽車廠或拖拉機廠的周圍都有許多這樣 的小廠。 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 2 (3)電器件沖壓廠。這類廠是一個新的產(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。 (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。 (5)家用電器部件沖壓廠。這些廠都是在我國家用電器發(fā)展起來后才出現(xiàn)的，大 部分分布在家電企業(yè)內(nèi)。 (6)特種沖壓企業(yè)。如航空件的沖壓等就屬于這類企業(yè)，但這些工藝廠也都歸 在一些大廠。目前國內(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。 本文是轉(zhuǎn)向支架的沖壓成形工藝及其模具設計。鑒于以上所述的沖壓三要素， 該設計應詳細論述轉(zhuǎn)向支架的成形工藝特點、所采用的模具結(jié)構、沖壓加工的具體方 法及選用何種性能的壓力機。 由 于 畢 業(yè) 設 計 的 設 計 面 較 廣 ， 有 一 定 難 度 。 因 為 整 個 設 計 是 由 個 人 獨 立 完 成 的 ， 所 以 在 設 計 內(nèi) 容 難 免 有 一 些 遺 漏 和 錯 誤 ， 殷 切 的 希 望 各 位 老 師 和 各 位 領 導 予 以 批 評 和 指 正 。 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 3 第 一 章 沖壓生產(chǎn)工藝概況 1.1 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機和模具對板材、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，采用復合模，尤其是多 工位級進模，可在一臺壓 力機上完成多道工序，實現(xiàn)由開卷，矯平，沖裁到成形， 精整的全自動的生產(chǎn)。生產(chǎn)效率 高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生 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。 世界的鋼材中，有 6070%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、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、辦公機械、生活器皿 等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方 法難于制 造的帶有加強筋、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 可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸 臺等。 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。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機 上完成 多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。 生產(chǎn)效率高， 勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.2 沖壓的基本工序 研究沖壓成形首先需要將沖壓工序進行分類，同時還要根據(jù)板料沖壓變形中的 力學特 點進行分類，在此基礎上分析研究每一類成形規(guī)律，為制定沖壓工藝規(guī)程、 設計模具、確 定工藝參數(shù)和解決成形工藝中的各種實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的分類方法，對于沖壓成形研究， 才可能具有實用的意義。 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 4 沖壓與其它加工方法相比，在技術方面和經(jīng)濟方面都有其獨特的優(yōu)點，其優(yōu)點 主要是： (1) 生產(chǎn)率高，操作簡便，易于實現(xiàn)機械化和自動化，適合于大批量生產(chǎn)； (2) 制件精度較高，尺寸穩(wěn)定，互換性好； (3) 是一種能耗低、材料利用率高的少、無切削加工方法； (4) 能加工壁薄、形狀復雜、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。 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，使沖壓件與板料在切應力和拉應力作用下， 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，同時沖壓 件應該滿足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括彎曲、折彎、脹形、 翻邊、 擴口、旋壓等工序 沖壓板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(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、無擦傷、無表面裂紋等；屈 服強度均勻，無明顯方向性；均 勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。在實際 生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如折彎性能試驗、脹形性能試驗 等 檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 沖 壓 設 備 除 了 厚 板 用 水 壓 機 成 形 外 ， 一 般 都 采 用 機 械 壓 力 機 。 以 現(xiàn) 代 高 速 多 工 位 機 械 壓 力 機 為 中 心 ， 配 置 開 卷 、 矯 平 、 成 品 收 集 、 輸 送 等 機 械 以 及 模 具 庫 和 快 速 換 模 裝 置 ， 并 利 用 計 算 機 程 序 控 制 ， 可 組 成 高 生 產(chǎn) 率 的 自 動 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 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 備 和 質(zhì) 量 事 故 。 因 此 ， 沖 壓 中 的 安 全 生 產(chǎn) 是 一 個 非 常 重 要 的 問 題 。 1.3 沖壓工藝設計的基本內(nèi)容與步驟 在清楚了解并掌握了原始資料的基礎上，工藝設計的基本內(nèi)容與步驟如下： (1)分析產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性 沖壓工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性， 亦即沖壓結(jié)構形狀、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 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 5 工藝要求。在工藝設計時，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。 分析沖壓件的工藝性，主要包括如下兩方面內(nèi)容： 對產(chǎn)品圖進行工藝性審 查 根據(jù)產(chǎn)品圖樣，認真分析研究該沖壓件的形狀特點、尺寸大小及精度要求，病 的可能 性，由此了解它們對沖壓加工難易程度的影響情況。在分析產(chǎn)品圖時，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 折彎圓角半徑） 、尺寸公差、 設計基準及其他特殊要 求。因為這些要素對所需的工序性質(zhì)、 數(shù)量、 排列順序的確定以及沖壓定位方式、 模具結(jié)構形式與制造精度的選擇均有顯著影響。總之，對產(chǎn)品圖進行工藝性審查， 其目的就在于明確該零件是否適合沖壓加工的工藝特點， 用沖壓方法制造是否經(jīng) 濟合理及粗要解決的主要技術問題有哪些。 對產(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，則應會同產(chǎn)品設計人員，在不 影響 產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件形狀、尺寸、精度要求乃至原材料的選用等進行 適 當?shù)男薷?。必要時，應建議產(chǎn)品設計部門重新設計。具體來說若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品圖中 零件形狀過于復雜，或尺寸精度和表面質(zhì)量要求太高，或尺寸標注及基準選擇不合 理，或通過適當改 變其局部形狀和尺寸，能有利于排樣和節(jié)約原材料的，或能用 薄料代替厚料，用黑色金屬 代替有色金屬，均可向產(chǎn)品設計部門提出修改意見。 (2)確定沖壓工藝方案 在對沖壓件進行工藝性分析的基礎上，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，通過對各種方案的仔細 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 列技術和經(jīng)濟特征具體條件下，通 過對各種方案反復研究，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行： 進行必要的工藝計算 根據(jù)產(chǎn)品圖樣，計算毛坯展開 尺寸、工序間的半成品尺寸、沖壓力。上述工藝計算， 無疑是確定工藝方案所必 需的。 提出各種可能的工藝方案 在上述有關工藝計算的基礎上，通過對沖壓 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、 折彎、翻邊等基本工序，一般可根據(jù)沖壓件的結(jié)構形狀直 觀確定。工序數(shù)量主要 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 6 取決于工件的復雜程度、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，既要考慮沖壓件質(zhì)量的穩(wěn)定性，又要保證經(jīng)濟上的合理性，它主要取 決于 各工序的變形特點和尺寸要求。 對沖壓件的工序性質(zhì)、 數(shù)量和工序順序初步確定 之后， 還應考慮這些工序的組合問題。工序的組合要考慮組合的必要性、可行性 與組合方式三個 方面。組合的必要性取決于生產(chǎn)批量，可行性則受沖壓變形特點、 工件質(zhì)量、模具結(jié)構及 制模條件的限制。組合方式目前主要是復合沖壓和連續(xù)沖 壓兩種。 選擇最佳工藝方案 任何一個沖壓件往往可有幾種不同的沖壓工藝方 案，因此需綜合考慮各方面的因素， 并通過分析、比較，從中選擇一種在技術和 經(jīng)濟上都較為合理的最佳方案。所謂最佳方案 總是相對而言的，它與工廠的具體 生產(chǎn)條件有關。因此，在確定工藝方案時，應從工廠現(xiàn) 有的生產(chǎn)條件出發(fā)，在保 證產(chǎn)品質(zhì)量和滿足生產(chǎn)批量要求的前提下，尋求以最經(jīng)濟合理的 方式完成沖壓件 的加工過程。此外還應注意，對某些組合沖壓件或有特殊要求的沖壓件， 尚需考 慮非沖壓輔助工序，如鉆孔、鉸孔 、車削等機加工工序，焊接、鉚合、熱處理、 表面處理及去毛刺等工序。這些輔助工序應視具體情況作出合理安排，有的可放在 沖壓工 序之間進行，有的可置于沖壓工序前或后進行。 (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，需綜合考慮沖壓件的使用要求、生產(chǎn)批量大小、 沖壓設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 簡易模、單工序模、還是采用復合?；蚣夁M模。一般來說，簡易模（聚氨酯橡膠模、 低熔點合金模、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)。對于生產(chǎn)批量大、精度要求高的 沖壓件，應選用復合模或級 進模。當沖壓件尺寸很大時，為便于制造模具及簡化模具結(jié)構，應采用單工序模； 當沖壓件尺寸小且形狀復雜時，為便于生產(chǎn)操作，常采用復合?；蚣夁M模。 (4)選擇沖壓設備 沖壓設備選擇是工藝設計中的一項重要內(nèi)容。它直接關系到設 備的安全及合理使用，并對產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等有著重要 影響。設備選擇主要包括設備 類型和設備規(guī)格選擇兩方面。一般來說，設備類型 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。 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 7 1.4 沖壓的概念、特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）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（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材料進行冷變形加工，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。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬） 批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模， 批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工 藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構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。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方 面都具有許多獨特的優(yōu)點。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。 （2）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。 （3）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，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，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，且不需其它加熱設備，因 而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 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，技術要求高，是技術密集形產(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 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 8 好的經(jīng)濟效益。 沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工 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、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?shù)?大，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)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不 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 進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 1.5 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設 備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展 方向如下。 (1)沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。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、沖壓成形過程應力應變分析、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展。特別是隨著計 算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應用塑性 成形過程的計算機模擬技術，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，設計人員可預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，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設 計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 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 無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁 件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm，精度可達 IT1617 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成 形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn) 條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形 狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 9 用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序， 這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高 度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設 計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，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，同時利用反復成形技術可 消除材料內(nèi)殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術為 主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 (2.)沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件. 在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、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，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、 精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具 CAD/CAM 技術也在迅速發(fā)展； 另一方面，為了適應產(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、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得 到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模 代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前，50 個工位以上的級進模進距精度可達到 2 微米， 多功能級進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 行設計制造出達到國際水平的精度達 25 微米，進距精度 23 微米，總壽命達 1 億 次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手 段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模 具結(jié)構、功能方面也接近國際水平，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。 模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化 技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技 術。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、 數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑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 1500040000r/min） ，加工精度一 般可達 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra1 微米） ，而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 10 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極，如日本三菱公司生產(chǎn)的 EDSCAN8E 電火 花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(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)了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技 術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度， 目前切割速度已達到 300mm /min，加工精度可達1.5 微米，表面粗糙度達2 Ra=010.2 微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù) 控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也 取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良 好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得 現(xiàn)場自動化檢測成為可能。 (3) 沖壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)技術水平的基本條件，高精度、高壽命、 高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn) 的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高 速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，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紛紛投入使用。 (4)沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小 批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構典型性。因 此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(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，國外先進工業(yè)國家 模具標準化生產(chǎn)程度已達 70%80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零 件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高， ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 11 分工越來越細，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＃@樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。 我國沖模標準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠 家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、 供貨、服務等都還有待于進一步提高。 設計要求:設計該零件的沖裁模 沖壓零件圖如下圖所示: 沖壓技術要求: 1. 材料:不銹鋼； 2. 材料厚度:2.0mm； 3. 生產(chǎn)條件:大批量生產(chǎn)； ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 12 第 二 章 零件的工藝性分析 2.1 零 件 工 藝 性 分 析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。沖裁件的工藝性是否合理，對 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)定等要求。 本 次 設 計 的 轉(zhuǎn) 向 支 架 零 件 的 材 料 為 不 銹 鋼 ， 厚 度 為 2.0mm， 如 圖 2.1 及 圖 2.2 所 示 。 沖 壓 工 藝 設 計 的 基 本 要 求 為 ： （ 1） 材 料 利 用 率 高 ； （ 2） 制 定 出 的 工 藝 方 案 在 技 術 上 可 行 ， 經(jīng) 濟 上 合 理 ； （ 3） 工 序 組 合 方 式 和 工 序 排 列 順 序 要 符 合 沖 壓 變 形 規(guī) 律 ， 能 保 證 沖 制 合 格 的 工 件 ； （ 4） 工 序 數(shù) 量 盡 可 能 少 ， 生 產(chǎn) 效 率 盡 可 能 高 。 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 簡 單 、 操 作 方 便 、 壽 命 長 、 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 重 要 的 。 2、 材 料 分 析 該 轉(zhuǎn) 向 支 架 零 件 的 材 料 為 不 銹 鋼 ， 是 普 通 碳 素 結(jié) 構 鋼 ， 具 有 良 好 的 沖 壓 性 能 。 沖壓件的工藝性，是指沖壓件對沖壓工藝的適應性，即沖壓件的結(jié)構、形狀，尺寸 及公式差等技術要求是否符合沖壓加工的工藝要求。工藝性是否合理，對沖壓件的 質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。 (1)沖壓工件為轉(zhuǎn)向支架，工件圖見圖 1。 ***學院畢業(yè)設計說明書（論文） 13 圖 1 工件圖 (2)該工件形狀尺寸精度要求為沖壓件的經(jīng)濟精度。從變形的程度來看屬于局部淺折 彎的起伏件，但需要內(nèi)外緣同時翻邊。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計的關鍵。 (3) 該零件用不銹鋼制造，且形狀規(guī)則，適宜采用