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摘 要 我的設(shè)計題目是帶滾式自動送料的連續(xù)模設(shè)計，經(jīng)過工藝分析，采用連續(xù)模完成帶料上的沖孔、切邊、切斷和壓彎工序。沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，尤其是級進(jìn)模在實際生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價值。在這次設(shè)計中，我使用catia三維制圖軟件，對零件進(jìn)行三維造型。對零件進(jìn)行工藝性分析，繪制零件的三維圖然后通過catia軟件生成二維圖，再轉(zhuǎn)換到AutoCAD或CAXA電子圖版中進(jìn)行標(biāo)注。設(shè)定零件的工藝方案，比較工藝方案并確定工藝方案。計算帶料的寬度，沖裁壓力，彎曲力，選擇合適的壓力機(jī)和送料機(jī)構(gòu)，設(shè)計并繪出模具簡圖，選取各個合適的零件。了解切邊模和沖孔模、彎曲模的特點以及需要注意的問題，在模具簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)工藝性分析。 關(guān)鍵詞：模具設(shè)計、工藝方案、工藝性分析 ABSTRACT My topic is designed with a roll-type continuous automatic feeding mold design, through process analysis, using a continuous strip material on the mold to complete punching, trimming, cutting and bending processes. Stamping die in the actual industrial production is widely used, especially progressive die in the actual production plays an important role in greatly improve labor productivity, reduce the burden on workers, with important technological progress and economic importance. In this design, I use three-dimensional graphics software catia, three-dimensional modeling of parts. Process analysis on parts, drawing parts and then through the three-dimensional map catia software to generate two-dimensional map, and then converted to AutoCAD or CAXA electronic plates can be labeled. Setting part of the process solution, compare craft programs and identify technology program. Calculate the width of strip, punching pressure, bending, select the appropriate presses and feed mechanism, mold design and draw diagrams, select all the right parts. Learn trimming die and punching die, bending die characteristics and problems that need attention in the diagram on the basis of the mold mold structure analysis of the process. Keywords: Mold design、process plan、process analysis 目 錄 1 前言 1 1.1 沖壓模具的簡介 1 1.2 沖壓模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 2 工藝分析及沖壓方案確定 2 2.1 沖壓件的工藝分析 2 2.2 工藝方案的分析和確定 4 2.2.1 沖壓工藝方案的選擇 4 2.2.2 沖壓工藝方案的確定 5 2.2.3排樣原則 5 3 模具主要工藝參數(shù)計算 8 3.1 模具沖裁間隙選擇 8 3.2 模具刃口尺寸計算 9 3.2.1 刃口尺寸計算的基本原則 10 3.2.2 刃口尺寸的計算 10 3.3 沖裁力的計算 12 3.4 彎曲工藝計算 13 3.4.1 中性層位置的確定 13 3.4.2 彎曲力的計算 13 4 模具總體設(shè)計 14 4.1 送料方式的選擇 14 4.2 卸料方式的選擇 14 4.3 模具定位于緊固件的選擇 15 4.4 模具導(dǎo)向零件選擇 15 5 模具主要零部件設(shè)計 15 5.1 主要模板設(shè)計 15 5.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 5.3 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 5.4 模具材料的選用 19 6 模具裝配 20 6.1 模具的安裝 20 6.2 模具總裝配圖 20 7 沖壓設(shè)備選擇 22 7.1 沖裁力的計算 22 7.2 壓力機(jī)選用 22 7.3 公稱壓力 22 7.4 滑塊行程和行程次數(shù) 23 7.5 裝模高度 23 7.6 模具沖壓設(shè)備的選擇及參數(shù) 23 7.7 壓力機(jī)校核 24 總結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 附錄 28 1 前言 1.1 沖壓模具的簡介 材料成形是加工技術(shù)的一個重要組成部分，加工方法簡單，生產(chǎn)效率高，特別是成型的金屬零件具有優(yōu)良的機(jī)械性能，可以滿足項目的需要。因此，在未來模具制造技術(shù)的發(fā)展，將占據(jù)了舉足輕重的地位。 現(xiàn)代模具行業(yè)已變得越來越重要，形成了制造工業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)。越來越多的工業(yè)生產(chǎn)和模具相關(guān)協(xié)會透露，國際生產(chǎn)專家預(yù)測，在21世紀(jì)，50%到75%的機(jī)械零件模具產(chǎn)品將利用模具制造。模具是工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)和設(shè)備，模具部分演示了高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工方法無法相比的，發(fā)達(dá)國家的工業(yè)總產(chǎn)值已超過機(jī)器模具價值的GDP。因此，模具工業(yè)已成為一個重要的現(xiàn)代制造業(yè)的支柱。特別是近年來,模具設(shè)計與制造以及高速、高效的需求需要改善汽車行業(yè)已成為一個重要的技術(shù)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平不僅是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標(biāo),在很大程度上決定了國家產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力。 隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的類型，數(shù)量，質(zhì)量和設(shè)計都提出了更高的要求，因此，也促進(jìn)了模具行業(yè)的快速發(fā)展。許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，很大程度上依賴模具制造技術(shù)，特別是在汽車輕工電子和航空航天等行業(yè)更是重要。模具制造能力和模具制造水平，已成為衡量一個國家機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)水平，成為直接影響國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在許多地方的重要標(biāo)志之一。 沖模主要采用金屬薄板加工成所需要的部分，所以也被稱為冷沖壓和鈑金沖壓。冷沖壓是材料加工或塑料加工的主要方法之一，隸屬于材料成型項目。沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。沖壓模具是至關(guān)重要的，沒有符合要求的沖壓模具，沖壓生產(chǎn)很困難，沒有先進(jìn)的沖壓模具，先進(jìn)的沖壓工藝將無法實現(xiàn)。沖壓工藝和模具沖壓，沖壓設(shè)備和材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只能得出沖壓在一起。相比與其他方法的機(jī)械加工和塑料加工，沖壓加工無論在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)具有許多獨特的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)如下： （1）沖壓工藝，生產(chǎn)效率高，操作方便，易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。 （2）沖壓時由于模具保證了工件的大小和形狀，所以確保沖壓的精度，表面質(zhì)量，一般不破壞沖壓件，模具的使用壽命長，所以沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。 （3）沖壓加工尺寸更大，形狀更復(fù)雜的零件，如小到秒表，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(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度更高。 （4）沖壓一般沒有切削產(chǎn)生的碎料，材料消耗少，不需要其他加熱設(shè)備，所以它是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本是很低的。 因為有許多不同種類的沖壓件需加工各部分的形狀，尺寸和精度要求又各不相同，并且在生產(chǎn)的沖壓工藝方法是多種多樣的。總之，可分為兩大類的分離工序和成形工序。分離工序是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。 以上兩種工序，根據(jù)基本變形方式的不同，沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每個的基本過程也包含了各種單一工序。 在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓生產(chǎn)批量較大，尺寸要求和公差要求小時，如果使用分散沖壓是不經(jīng)濟(jì)的，或者甚至一個單一的工序是難以滿足要求的。這時工藝上多采用集中的方案，即兩個或兩個以上的工序集中在一個單一的模具上完成的過程，稱為組合的方法不同，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。 復(fù)合沖壓——按工作行程中，在模具相同的站同時完成兩個或超過兩個不同的單過程中的一種組合方法。 級進(jìn)沖壓——在一個工作行程上的壓力，按照一定的順序在不同的位置，相同的模具來完成兩個或兩個以上的不同的單過程中的一種組合。 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。有許多不同的模具結(jié)構(gòu)，根據(jù)過程的性質(zhì)，一般可分為沖裁模，彎曲模，拉深模，成形模等，根據(jù)組合的過程中，可分為單工序級進(jìn)模模具，復(fù)合模等，但不管是什么類型的沖壓模具，可以由兩部分組成，上模和下模，模具固定在模座上，是模具的固定部分。工作時，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（即凸模、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。上模回升時，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)。 1.2 沖壓模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 自改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市場對模具的需求不斷增長。近年來，模具行業(yè)已發(fā)展迅速，在15％左右的增長率，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也改變顯著，除了國有專業(yè)模具廠，集體，合資企業(yè)，全資和私營也得到了快速發(fā)展。寧波和浙江黃巖區(qū) - 模具之鄉(xiāng)，廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍，美的，康佳集團(tuán)已經(jīng)建立了自己的模具制造中心，模具的中外合資企業(yè)和外商獨資企業(yè)現(xiàn)在有幾千家。加快步驟，符合國際標(biāo)準(zhǔn)和日益激烈的市場競爭中，已經(jīng)有越來越多的人意識到，產(chǎn)品質(zhì)量，成本和新產(chǎn)品開發(fā)能力的重要性。和模具的制造鏈中的最基本的元素之一。近年來，許多模具企業(yè)增加投資，技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要推動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已不再使用2 D CAD，并逐漸開始使用Pro / E中，符號，UG NX，NX級進(jìn)模設(shè)計，I-DEAS，歐幾里德 - IS，Logopress3 3 dquickpress，MoldWorks和TopSolid的進(jìn)展國際通用軟件，如個別廠家還推出Moldflow的，C - 流量，DYNAFORM，OPTRIS MAGMASOFT CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模具設(shè)計。 代表的汽車覆蓋件模具的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得了很大的進(jìn)步，模具廠如東風(fēng)汽車公司模具廠，一汽模具中心已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)及大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD / CAE / CAM技術(shù)已經(jīng)取得了重大進(jìn)步，在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計與制造等期間。 汽車覆蓋件成型技術(shù)，例如，吉林大學(xué)，自主開發(fā)的汽車覆蓋面板沖壓成型分析KMAS軟件，華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模具，汽車覆蓋件級進(jìn)模和模具國家工程研究中心，上海交通大學(xué)模具CAD開發(fā)的冷沖模和精沖發(fā)展研究中心冷沖壓模具和精密沖壓模具CAD軟件，如在全國模具行業(yè)的CAD / CAE / CAM軟件，有大量的用戶。 雖然中國模具工業(yè)在過去的十余年中取得了長足發(fā)展，但在許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工，模具加工設(shè)備，為的比例低; CAD / CAE / CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)沒有被廣泛使用，等等，導(dǎo)致了相當(dāng)一批大型，精密，復(fù)雜，長壽命模具進(jìn)口。 2 工藝分析及沖壓方案確定 2.1 沖壓件的工藝分析 本設(shè)計中沖壓零件如圖2-1所示。 展開零件外形尺寸長寬高=13.8mm25mm15mm。 由零件圖，對沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、材料性能進(jìn)行分析。工藝分析就是對產(chǎn)品的的沖壓工藝方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性論證，確定沖壓工藝性的好壞。凡沖壓工藝性不好的，可會產(chǎn)品設(shè)計人員，在保證產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件的形狀、尺寸、精度要求及原材料做必要的修改。 圖2-1 工件展開圖 圖2-2 成型工件圖 有沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸可以知道：工件在沖裁外形時要求兩個相交邊盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角，圓角半徑r≥0.25t，沖裁件的凸出與凹入不宜太小，應(yīng)避免長懸臂和過窄的凹槽，要求懸臂和槽長L與其寬度b應(yīng)有一定的比例。當(dāng)材料為高碳鋼、合金鋼板材時b≥2t，當(dāng)材料為軟鋼、黃銅等軟材料時b≥1.5t，板料厚度小于1mm時按1mm考慮。懸臂與凹槽的長度最大為L≥5b。沖裁孔與孔之間、孔與沖件邊緣之間的厚壁不應(yīng)太小，否則會影響凹模強(qiáng)度、壽命和沖件質(zhì)量。通過對工件零件圖分析可知，均滿足以上要求。 由于工件材料是低碳鋼，具有良好的彎曲工藝性，在設(shè)計中應(yīng)考慮到其纖維方向，以利于模具的設(shè)計與制造，彎曲時折彎線的方向不能夠與帶料的纖維方向一致，應(yīng)該垂直帶料的方向或者與其纖維方向成一定的角度；彎曲件的彎曲半徑不應(yīng)過小或者過大，如果彎曲半徑過小，則容易被玩裂；若彎曲半徑過大，因受到回彈影響，彎曲成型角度和圓角半徑的精度均不容易得到保證；同時，在設(shè)計中還應(yīng)該考慮到彎曲件直邊高度不宜太短，即使彎曲半徑r=0時，也要使最小直邊長度大于1.3t，一般彎曲件直邊高度h大于2t。由工件零件圖可以知道：工件彎曲工藝滿足以上要求。 本零件采用1.2mm的30號鋼料帶沖壓而成。工件由圖2-1可以看出,該零件外形尺寸不大,也不復(fù)雜，屬于中小型大批量沖壓彎曲件。零件沖裁成形的難點在于沖壓出精度要求較高的工件并將其彎曲,一次沖裁很難完成,因此工序的合理分布和沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計,將成為零件能否順利成形的關(guān)鍵。由于該零件需要沖孔而且需要切邊，因而模具包含有沖孔、切邊、彎曲及切斷等工序。對于小孔，由于孔徑大于或者等于料厚，不屬于深孔沖裁，因此在模具設(shè)計時沒有必要對沖孔小凸模采取適當(dāng)保護(hù)措施加以保護(hù)，也沒有必要對凸模進(jìn)行強(qiáng)度校驗。從材質(zhì)上看，沖裁材料較薄，有利于成型，總體來說，該零件沖壓工藝性較好。 2.2 工藝方案的分析和確定 2.2.1 沖壓工藝方案的選擇 沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 A 經(jīng)過分析，此工件要經(jīng)過沖孔，切邊，切斷，壓彎等工序，前后需要多個模具，工件需要多次定位，定位誤差大、精度差、產(chǎn)品質(zhì)量低，占用設(shè)備多，勞動生產(chǎn)率低，一般適用于小批量生產(chǎn)。 B 復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較先進(jìn)的模，在一副沖模中一次定位可以同時完成幾個工序。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，一套模具能完成若干工序，大大減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量，減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時間，勞動生產(chǎn)效率高，但任然要用大量的單工序模來完成后續(xù)工序，發(fā)揮不出復(fù)合模的作用。 C 進(jìn)模完成一塊一些工作程序，按照一定的順序排列，形成連續(xù)模具，消隱過程中，物料在模具中的順序位置的不同的過程中，通過分別需要的完整的沖壓工藝，除了初始行程幾次，每次中風(fēng)后可以完成沖裁件（或幾個）。在一對模具，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深，修整和形成多聲道沖壓過程;使用多副模具減少循環(huán)重新定位過程，大大提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。由于級進(jìn)模的過程中，可以分散在不同的點，所以沒有復(fù)合模量“最小壁厚”的問題，在設(shè)計時也可以根據(jù)模具的強(qiáng)度，模具裝配需要留下一個空白的位置，從而保證實力的模具和裝配空間。常采用多工位級進(jìn)模沖壓件生產(chǎn)的高速沖床，模具采用自動送料，自動和安全的操作，生產(chǎn)效率高。目前，世界上最先進(jìn)的多工位級進(jìn)模站數(shù)多達(dá)50個，燙印速度1000次/ min以上。多工位級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，面板，模具制造精度要求高，到模具制造，調(diào)試和維護(hù)的難度。還需要模具零件是可以互換的，在模具部件更換磨損或損壞后的快速，方便，可靠。因此，模具材料工作部件必須是好（經(jīng)常使用的高強(qiáng)度，高合金工具鋼，高速鋼或硬質(zhì)合金及其他材料），必須采用線切割加工，成型磨床，坐標(biāo)鏜床，坐標(biāo)，先進(jìn)的模具如研磨的制造工藝。多工位級進(jìn)模主要用于打孔的厚度較薄（一般不超過2毫米），產(chǎn)量大，形狀復(fù)雜，精度要求高的中小零件 從零件圖可看出，該零件包括沖孔、切邊、切斷和彎曲等基本工序，可以采用以下三種工藝方案： (1) 先沖孔，再切邊，在切斷，再彎曲采用四副單工序模生產(chǎn)。 (2) 沖孔-切邊復(fù)合沖壓，再切斷，再彎曲采用一復(fù)合模兩單工序生產(chǎn)。 (3) 沖孔、切邊、彎曲和切斷連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 對以上三種工藝方案進(jìn)行分析比較： 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要四道工序、四套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁?；蚣夁M(jìn)沖裁模方式。 方案二：復(fù)合模定位精度高并且滿足大批量生產(chǎn)的要求，仍然需要一副復(fù)合模兩副單工序模，成本較高。同時需要考慮提高勞動效率和節(jié)約人力成本，該工件并不適合用復(fù)合模加工。 方案三：級進(jìn)模本身能滿足大批量生產(chǎn)，而且生產(chǎn)效率最高，也能夠自動進(jìn)料，節(jié)約人力。由于工件精度不高，符合級進(jìn)模加工工件的精度要求。綜上所述，最后確定用級進(jìn)沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。 2.2.2 沖壓工藝方案的確定 根據(jù)上述原則，對上面的各道基本工序做不同的組合，排出順序，得出具體的工藝方案： 工件由四道工序沖壓成形，由于要實現(xiàn)自動進(jìn)料，要先在第一工序安排沖定位孔。 工序一：沖異形孔 工序二：切邊 工序三：切邊 工序四：切斷、彎曲 2.2.3排樣原則 在一個級進(jìn)模中，因為不同部位的影響，每個階段都有不同的沖壓工序的沖壓性能，每個工位都必須遵循一定的規(guī)則，如果違背將沖不出合格的零件，因此需要設(shè)計良好的。布局的主要依據(jù)，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，好壞，直接關(guān)系到模具設(shè)計布局圖。 級進(jìn)彎曲是指彎曲部分采用級進(jìn)模沖壓成形方法的多站一步一步。因為在沖壓過程中，空白總是長條形材料上進(jìn)行，所以除了符合多通道的單個進(jìn)程逐步彎曲模彎曲變形法，彎曲過程中往往超過單一的過程模型，進(jìn)模結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。 級進(jìn)彎曲模一般由沖裁工序，彎曲工序組成。沖裁工序在開始的幾個工位二合最后，彎曲工序后面工位。在這個過程中，連續(xù)沖壓，沖裁工藝除去彎曲部推出的零部件材料的外形，處理必要的距離和使用的載體后彎曲的導(dǎo)銷，沖孔分離部件等 在繪制排樣圖的過程中，應(yīng)注意提高沖壓原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高沖裁模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度為代價。 排樣工作雖然比較簡單，但很有講究，而且非常重要。排樣原則如下： ① 提高材料的利用率： 對沖裁件來說，由于產(chǎn)量大、沖壓的生產(chǎn)率高，所以材料費用常會占沖件成本的60％以上。材料利用率是一項很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。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)生的廢料可分為結(jié)構(gòu)廢料與工藝廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料是由工件的形狀決定的，而工藝廢料則是由沖孔方式和排樣方式所決定的。因此要提高材料的利用率主要應(yīng)從減少工藝廢料著手，設(shè)計出合理的排樣方案。有時，在不影響沖件使用性能的前提下，也可適當(dāng)改變沖裁件的形狀。 A使工人操作方便，安全，減輕工人的勞動強(qiáng)度。條料在沖裁過程中翻動要少，在相同或相似的材料的利用率，應(yīng)盡可能地選擇材料的寬度，到布局方法中的小。它還可以減少一些金屬板材切割，保存裁剪的準(zhǔn)備時間。 B到使模具結(jié)構(gòu)簡單，模具壽命高。 布局應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量。板沖裁彎曲部分，也應(yīng)被視為在纖維方向上的布局。 布局設(shè)計內(nèi)容包括選擇布局方法確定的值，計算寬度帶材和喂養(yǎng)間隔繪制布局圖。時，它是必要的，它應(yīng)該是占材料的利用率。 ② 排樣方法： 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用的程度，排樣方法可以分為： A有廢料排樣法 B少廢料排樣法 C 無廢料排樣法 無論時采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法又可分為直排，斜排，對排?？梢愿鶕?jù)不同的沖裁件形狀加以選用。我們用直排就可以，因為根據(jù)分析這樣最節(jié)省材料。 ③ 搭邊： 排樣時沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝余料稱為搭邊。 A 搭邊的作用 1. 起補償條料的剪裁誤差、送料步距誤差，以及補償由于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的松遼歪斜誤差的作用 2. 使凸、凹模刃口雙邊受力。由于搭邊的存在，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁。受力平衡，合理間隙不易破壞，模具壽命與工作斷面質(zhì)量都能提高 3. 對于利用搭邊拉條料的自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。 B 搭邊的數(shù)值 搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，起不到上述應(yīng)有的作用，過小的搭邊還可能被拉入凸模和凹模的間隙，使模具容易磨損，甚至損壞模具刃口。 搭邊的合理數(shù)值就是保證沖裁件質(zhì)量，保證模具較長壽命、保證自動送料時被拉彎拉斷條件下允許的最小值。。 搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。 表2-1 搭邊a和a1數(shù)值 材料厚度 圓件及r＞2t的工件 矩形工件邊長L＜50mm 矩形工件邊長L＞50mm 或r＜2t的工件 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a ＜ 0.25 0.25~0.5 0.5~0.8 0.8~1.2 1.2~1.6 1.6~2.0 2.0~2.5 2.5~3.0 3.0~3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 5.0~12 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表2-1給出了鋼（WC0.05%～0.25%）的搭邊值。 對于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)： 鋼（WC0.3%～0.45%） 0.9 鋼（WC0.5%～0.65%） 0.8 硬黃銅 1～1.1 硬鋁 1～1.2 軟黃銅，純銅 1.2 搭邊值由查表得：工件間搭邊a=2.00.9=1.8mm，側(cè)面搭邊=1.80.9=1.6mm ④ 計算步距、條料寬度和材料利用率： 選定排樣方法和確定搭邊值之后，就要計算送料步距和條料寬度，這樣才能畫出排樣圖。 (1) 送料步距A 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距（簡稱步距或進(jìn)距）。每個步距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點之間的距離。由工件圖分析，我們可以直接將步距定為25mm，因為相鄰兩工件倆圓弧正好相接，我們只要從中間切斷即可如圖2-3所示。 (2) 條料寬度B 條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時需要公差帶分布規(guī)定上偏差為零， 圖2-3 工件在帶料上的布置 下偏差為負(fù)值。條料在模具上送進(jìn)時一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而無側(cè)壓裝置時，在寬度方向也會產(chǎn)生送料誤差。條料寬度B得計算應(yīng)保證在這二種誤差得影響下，仍能保證在沖裁件與條料側(cè)邊之間有一定得搭邊值。 零件展開排樣寬度Bmax=33mm，導(dǎo)正孔之間的距離s=35mm，料帶寬度B=s+6.52=48（mm）。導(dǎo)正孔直徑本設(shè)計取d=5mm。導(dǎo)正孔與導(dǎo)正銷之間的間隙取2a=0.04mm得到導(dǎo)正孔直徑為D=5.04mm，得到?jīng)_孔邊緣與帶料邊緣距離l=3.998mm。 （3）排樣圖如圖2-4所示 圖2-4 工件排樣圖 3 模具主要工藝參數(shù)計算 3.1 模具沖裁間隙選擇 沖裁間隙值的選取對工件質(zhì)量、沖裁力的大小、模具壽命都有顯著的影響： 1.沖裁間隙對總裁件的質(zhì)量的影響： 當(dāng)間隙大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于 凸模尺寸；當(dāng)間隙小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。 常用的沖裁間隙確定方法有理論確定法和經(jīng)驗確定法，在現(xiàn)場磨具的設(shè)計和生產(chǎn)中通常用經(jīng)驗確定磨具的沖裁間隙。經(jīng)驗計算公式為： Z=mt 式中Z——合理沖裁間隙（mm）； t——板料厚度（mm）； m——系數(shù)，與料厚及材料性質(zhì)有關(guān)，m通常為料厚的百分之幾。沖裁間隙系數(shù)如下表所示： 表3-1沖裁間隙系數(shù)m／mm 材料30號鋼的抗拉強(qiáng)度σb (MPa)≥490，其沖裁間隙值可以在表3-1中參照抗拉強(qiáng)度與之相近的材料的沖裁間隙系數(shù)進(jìn)行選取，同時為了達(dá)到工件精度的要求和較好的斷面質(zhì)量，選取Ⅰ類間隙，則凹模和凸模之間的間隙范圍為： 最小間隙Zmin=mt=6%1.2=0.072（mm） 最大間隙Zmax=mt=7%1.2=0.084（mm） 在實際生產(chǎn)中，當(dāng)板料厚度小于3mm時，通常按經(jīng)驗取間隙系數(shù)為6%，則凹模和凸模之間的間隙為 Z=6%1.2=0.072（mm），取整數(shù)為0.07mm 2.沖裁間隙對模具壽命的影響： 因為總裁過程中，模具端面受到很大的垂直壓力與側(cè)壓力，而模具表面與材料的接觸面限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就意味即使整個模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑動時，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損-—附著磨損，這是模具磨損的主要形式。當(dāng)模具間隙減小時，接觸壓力會隨之增大，摩擦距離也隨之增長，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，因此模具磨損加劇，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘著現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刀。小間隙還會產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸、凹模相互啃刃等民常損壞，這些都是導(dǎo)致模具壽命大大降低。因此，適當(dāng)增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料間摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大時，板料的彎曲拉伸相應(yīng)境大，使模具刃品商面上的下面上在正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形加劇，降低模具壽命。同時，間隙過大，卸料力會隨之增大，也會加劇模具的磨損。所以選用合理的總裁間隙對于提高總裁制品的精度、模具壽命、減小沖裁力是至關(guān)重要的。 3.2 模具刃口尺寸計算 3.2.1 刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： 1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上：設(shè)計沖孔模時，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料凹模時，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，也能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 3、確定沖模刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。瑫鼓＞咧圃炖щy，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不合格，會使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形工件按國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形工件可按IT17～I(xiàn)T9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“如體”原則標(biāo)注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 3.2.2 刃口尺寸的計算 凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。當(dāng)凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡便，成本低廉。 采用配做法制模時，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時先加工凹模，配做凸模；沖孔時先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€切割方法加工，精度可達(dá)0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，凹模型孔一般都能采用線切割方法一次加工出來。因此，對于常用的沖裁模，選擇凹模為配做件，加工比較方便。 選擇凹模為配做件，對于沖孔，按前述方法計算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作圖上進(jìn)行標(biāo)注。而對于落料，則需要將計算的凹模刃口尺寸換算為凸模刃口尺寸后，再進(jìn)行標(biāo)注，由先制凹模改為先制凸模。 查《沖壓工藝及模具設(shè)計》中表2-6,知 =0.028mm,=0.036mm， 凹模按照沖孔凸模、落料凸模的實際尺寸進(jìn)行配做，雙邊最小間隙為0.028mm，最大間隙不得超過0.036mm。 取中間值Z=0.032mm。 表3-2 系數(shù)x 料厚t(mm) 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm 1 1~2 2~4 ＞4 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 0.17~0.35 0.21~0.41 0.25~0.49 0.31~0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上，X取1. 沖裁件精度IT11~IT13,X取0.75. 沖裁件精度IT14，X取0.5。由于本產(chǎn)品采用IT8級精度，所以非圓形時X取1，圓形時取0.75。 表3-3 公差等級表 ①沖孔：基本尺寸Φ3孔，20查公差等級表，可知3+0.014 0，20+0.033 0 3+0.014 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（3+0.750.014）0 -0.020=3.0110 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（3.011+0.126）+0.020 0=3.137+0.020 0 其他尺寸要求為：20+0.033 0 20+0.033 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（20+0.750.033）0 -0.020=20.0250 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（20.025+0.126）+0.020 0=20.151+0.020 0 ②切邊：基本尺寸Φ1孔，6,5.5，Φ2,11,15查公差等級表，可知1+0.014 0，6+0.022 0，5.5 +0.022 0，2+0.014 0，11 +0.025 0，15+0.027 0 1+0.014 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（1+0.750.014）0 -0.020=1.0110 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（1.011+0.126）+0.020 0=1.137+0.020 0 6+0.022 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（6+0.750.022）0 -0.020=3.0170 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（3.017+0.126）+0.020 0=3.143+0.020 0 5.5+0.022 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（5.5+0.750.022）0 -0.020=3.0170 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（3.017+0.126）+0.020 0=3.143+0.020 0 2+0.014 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（2+0.750.014）0 -0.020=2.0110 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（2.011+0.126）+0.020 0=2.137+0.020 0 11+0.022 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（11+0.750.023）0 -0.020=11.0200 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（11.020+0.126）+0.020 0=11.146+0.020 0 15+0.027 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（15+0.750.027）0 -0.020=15.0350 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（15.035+0.126）+0.020 0=15.161+0.020 0 ③切口：基本尺寸8,7，15，19查公差等級表，可知15+0.027 0，8+0.024 0，,7 +0.022 0，19+0.029 0 15+0.027 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（15+0.750.027）0 -0.020=15.0220 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（15.022+0.126）+0.020 0=1.158+0.020 0 8+0.024 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（8+0.750.024）0 -0.020=8.0210 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（8.021+0.126）+0.020 0=8.157+0.020 0 7+0.022 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（7+0.750.022）0 -0.020=7.0190 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（7.019+0.126）+0.020 0=7.145+0.020 0 19+0.029 0：dp=（d+XΔ）0 –δp=（19+0.750.029）0 -0.020=19.0230 -0.020 dp =（dd+Zmin）+δd 0=（19.023+0.126）+0.020 0=19.149+0.020 0 3.3 沖裁力的計算 沖裁力是選擇設(shè)備噸位和設(shè)計、檢驗?zāi)＞邚?qiáng)度的一個重要依據(jù)。 由于沖裁加工的復(fù)雜性和變形過程的瞬時性，使得建立理論計算公式相當(dāng)困難，現(xiàn)僅就常的計算公式予以介紹。 視沖裁為沖剪切進(jìn)行計算，其沖裁力F為 F=Ltτ 式中：L——沖裁件受剪周邊長度，mm; t——沖裁件料厚，mm； τ——材料抗剪切強(qiáng)度，MPa。 τ的數(shù)值可查閱有關(guān)手冊。若手冊資料中τ的數(shù)值不全，可采用剪切應(yīng)力τ=0.8δb計算，δb為材料的抗拉強(qiáng)度，故F=0.8Ltδb。實際選擇設(shè)備時，為了設(shè)備安全起見，常取1.3左右的安全系數(shù)，故 F設(shè)=1.3P≈Ltδb L沖孔=17+17+33.14≈44 L切邊1=15+23+24+28=64 L切邊2=15=+8+24+28=47 δb=450 所以： F沖孔=441.2450=23760N=23.8KN F切邊1=641.2450=34560N=34.6KN F切邊2=471.2450=25380N=25.4KN 3.4 彎曲工藝計算 3.4.1 中性層位置的確定 中性層位置以曲率半徑ρ表示，通常用下面的經(jīng)驗公式確定，即 ρ=r+xt 式中，xt表示中性層距內(nèi)表面的距離，x是與變形程度有關(guān)的中性層位置系數(shù)。彎曲形狀、變形程度不同，x系數(shù)也不同。通常根據(jù)形狀特點、變形程度查詢經(jīng)驗值。 3.4.2 彎曲力的計算 未選擇壓力機(jī)的噸位和設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行彎曲力的計算。由于影響彎曲力的因素較多，如材料性能、零件形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等，所以很難用理論分析進(jìn)行準(zhǔn)確計算，實際生產(chǎn)中常采用計算公式來計算。據(jù)彎曲形式的不同可將彎曲力分為兩種，即自由彎曲力和矯正彎曲力。 由實驗研究可知，自由彎曲力與材料的寬度成正比，與厚度的平方成正比，而增大凹模圓角半徑及增大凹模開距則能減少彎曲力。此外，模具間隙和模具工作表面質(zhì)量也影響自由彎曲力的大小。 （1）自由彎曲的彎曲力 V形彎曲件：P1=3280N U形彎曲件：P1=3685.5N 式中 P1——材料在沖壓行程結(jié)束時，不受矯正的彎曲力，N; B——彎曲件的寬度，mm t——彎曲件材料厚度，mm； R——彎曲內(nèi)半徑，mm； δb——彎曲件抗拉強(qiáng)度，MPa； K——安全系數(shù)，可取1.3。 （2）校正彎曲的彎曲力 P2=gF 式中 P2——矯正力，N; g——單位矯正力，MPa; F——工件被校正部分的投影面積，mm2。 所以： P2=gF=50800=40000N=40KN 由于校模深淺和沖件厚度的微小變化可能大幅度改變矯正力的數(shù)值。 4 模具總體設(shè)計 4.1 送料方式的選擇 目前沖壓生產(chǎn)線的配置中應(yīng)用較為廣泛的是開式單點壓力機(jī)加裝輥輪送料機(jī)（帶滾式自動送料機(jī)），這種生產(chǎn)線可以做單工序或多工序的連續(xù)沖壓，操作性良好；另一種開式雙點壓力機(jī)加裝多工位送料裝置，搭配開卷裝置、校平裝置等組成的用于多工位連續(xù)沖壓的生產(chǎn)線，由于占地面積和工序間的搬運都明顯減少，在生產(chǎn)中應(yīng)用呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢；而電機(jī)廠應(yīng)用最多的專門沖制電機(jī)硅鋼片的生產(chǎn)線則是由高速壓力機(jī)加裝凸輪分割型送料機(jī)，配裝開卷機(jī)、校平裝置等組成。由此可見，送料機(jī)構(gòu)的性能高低直接影響著生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用，因此，針對沖壓制件的工藝要求、生產(chǎn)的實際情況等的不同來選擇不同的送料機(jī)構(gòu)是十分必要的。 因該級進(jìn)模選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。帶料的送進(jìn)選擇依靠壓力機(jī)上的自動進(jìn)料裝置送進(jìn)。 4.2 卸料方式的選擇 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。 因該沖壓工件平直度較高，料厚為1.2mm相對較薄，卸料力較小，彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，所以采用彈性卸料。本次設(shè)計的模具主要是沖裁和落料，切邊和彎曲，因此選用固定卸料板。 卸料零件的選擇：本副模具選擇用扁平彈簧、卸料板和螺塞及導(dǎo)料板上壓邊與浮料塊將工件推出。 4.3 模具定位于緊固件的選擇 固定板選擇：對于大型的凸，凹模零件，一般通過固定板間接固定在模板上，以節(jié)約貴重的模具鋼。固定板固定凸模（凹模）要求固緊可靠并有良好的垂直度。因此固定板必須有足夠的厚度?？砂匆韵陆?jīng)驗公式計算，對于凹模固定板H=（0.6~0.8）H0，式中H0為凹模厚度；對于凸模固定板H=（1~1.5）D。式中D為凸模直徑。因此選擇凹模固定板（即下模底座）厚48mm；凸模固定板厚28mm。 模板的選擇：模板分為帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種情況，按其形狀有適用于圓形，正方形，或長方形模具的，可按冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)或工廠標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的形式和尺寸，或參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。 螺釘和銷釘?shù)倪x擇：螺釘是緊固模具零件的，沖模中多采用內(nèi)六角螺釘。螺釘主要承受拉力，其尺寸及數(shù)量一般根據(jù)經(jīng)驗確定，小型和中型模具采用M6mm，M