墊片沖孔落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 墊片沖孔、落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 專 業(yè)：材料成型及控制工程 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目：墊片沖孔、落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)　　　 系： 機(jī)電工程系 專業(yè)： 材控 班級(jí)：06級(jí)3 班 學(xué)號(hào)： 06011020330 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 接受任務(wù)時(shí)間 2010年 三月 教研室主任 （簽名）　系主任 （簽名） 一.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容：墊片沖孔、落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)；產(chǎn)品工件圖見(jiàn)附圖；生產(chǎn)批量：

2、大批量 要求：要求有摘要（中、英文）、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、產(chǎn)品圖及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 1、工件工藝分析 （1）根據(jù)工件圖，分析其形狀、尺寸、精度、斷面質(zhì)量、裝配關(guān)系等要求。 （2）根據(jù)生產(chǎn)批量，決定模具的結(jié)構(gòu)形式、選用材料。 （3）分析工件所用材料是否符合沖壓工藝要求。 2、確定合理的工藝方案：應(yīng)有兩個(gè)以上的工藝方案比較分析。 （1） 根據(jù)工藝分析，確定基本的工序性質(zhì)。如：落料—拉深 （2） 根據(jù)工藝計(jì)算，確定工序數(shù)目。 （3） 根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（材料、設(shè)備、工件精度）確定工序組合。如：復(fù)合沖壓工序或連續(xù)沖壓工序 3、工藝計(jì)算 （1）計(jì)算毛坯尺寸，合理排樣，繪排樣圖，計(jì)算材料利

3、用率。 （2）計(jì)算沖壓力，如：沖裁力、彎曲力、拉伸力、卸料力、推件力、壓邊力等以便確定壓力機(jī)。 （3）計(jì)算壓力中心，防止模具受偏心負(fù)荷，受損。 （4）計(jì)算并確定模具主要零件（凸模、凹模、凸模固定板、墊板等）外形尺寸及彈性元件的自由高度。 （5）確定凸、凹模間隙，計(jì)算凸、凹模工作部分尺寸。 （6）確定級(jí)進(jìn)模工位、定距方法、擋料方法等。 4、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定結(jié)構(gòu)件形式和標(biāo)準(zhǔn)。 （2）繪制模具總體結(jié)構(gòu)草圖，初步計(jì)算并確定模具閉合高度，概算模具外形尺寸。 5、選擇沖壓設(shè)備 根據(jù)工廠現(xiàn)有設(shè)備及要完成的沖壓工序性質(zhì)、沖壓加工所需的變形力、變形功和模具

4、的閉合高度、輪廓尺寸等因素，選用壓力機(jī)的型號(hào)、規(guī)格。 6、模具圖樣設(shè)計(jì) （1）繪制模具總圖 .主視圖：常取模具的工作位置，采用剖面畫(huà)法。 .俯視圖或仰視圖：一般是將上模部分（或下模部分）拿掉，視圖只反映模具的下模俯視（或上模俯視）可見(jiàn)部分。 .側(cè)視圖和局部視圖等：必要時(shí)畫(huà)。 .制件圖：常畫(huà)在圖樣的右上角，要注明其材料、規(guī)格、制件本身的尺寸、公差、技術(shù)要求等。 .排樣圖：必須在制件圖下面繪制。應(yīng)標(biāo)明料寬、步距、搭邊值。 .技術(shù)要求及說(shuō)明：一般在標(biāo)題的上面寫出該模具的沖壓力、模具閉合高度、模具標(biāo)記所選設(shè)備型號(hào)等其他要求。 .列出零件明細(xì)表。 （2）繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖：

5、 零號(hào)總裝圖一張；模具工作部分零件圖8張（3號(hào)圖紙），要求總量達(dá)到1張零號(hào)圖紙 （3）編寫相應(yīng)技術(shù)文件： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，論文字?jǐn)?shù)不少于2萬(wàn)字，用電腦打印。 （4）審核 按規(guī)定時(shí)間完成，上繳本課題設(shè)計(jì)資料進(jìn)行審核，并答辯。 二 指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 1）《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》，許發(fā)樾主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2000.10 2）《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》,《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組編注 機(jī)械工業(yè)出版社 1999.06 3）《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》， 王孝培主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2001.03

6、4）《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》,姜奎華主編 機(jī)械工業(yè)出版社1999.1 5）《互換性與技術(shù)測(cè)量》,廖念創(chuàng)等 計(jì)量出版社 1998.02 6）《金屬材料及熱處理》,上海工大史美堂主編 上海科技出版社，1980.07 7）《沖模圖冊(cè)》,李天佑主編 機(jī)械工業(yè)出版社，1995.10 9）《冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989 10）《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》,姜奎華主編 機(jī)械工業(yè)出版社1999.1 11）《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 馮柄亮等。 上?？萍紭I(yè)出版社，2002. 12）《冷沖模設(shè)計(jì)》（第2版）.趙孟棟主編. 北京：

7、機(jī)械工業(yè)出版社， 13）1997. Liu Shengguo.The Current Situation and Development of Stamping Die Technology in China.[J]　　 Vo.l 23　No. 1Feb　2007 三.進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 收集文獻(xiàn),提出體系架構(gòu)需求，完成開(kāi)題報(bào)告 2010/03/01-10/03/19 2 確定設(shè)計(jì)方案,完成所有工藝計(jì)算，重點(diǎn)解決關(guān)鍵疑難問(wèn)題并分析 2010/3/22-10/04/16 3 撰寫論文,完成裝配圖及零件圖 2010/04/1

8、9-10/05/14 4 校對(duì)、修改加工論文及圖紙 2010/05/17-10/05/28 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)修改及提交，準(zhǔn)備答辯 2010/05/31-10/06/13 四.畢業(yè)設(shè)計(jì)附圖 名稱：墊片工件圖 1.材料技術(shù)要求： （1）厚度 d=0.5mm 材料：10鋼 （2）表面質(zhì)量：平整 2.大批量生產(chǎn) 摘 要 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是墊片沖裁模，利用的是級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)的。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)是在分析沖裁變形過(guò)程及沖裁件質(zhì)量

9、影響因素的基礎(chǔ)上，主要介紹沖裁件的工藝性分析、確定沖裁工藝方案、選擇模具的結(jié)構(gòu)形式、進(jìn)行必要的工藝計(jì)算、選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸、校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)、繪制模具總裝圖及零件圖都是這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：墊片；級(jí)進(jìn)模；沖裁； Abstract The graduation project is to desig gasket die.the design focuses on the analysis of blanking deformation process and the factors influencing the quali

10、ty stamping parts, based on the blanking process focuses on analysis, determine the blanking process plan, select the mold structure and make the necessary process calculation, select the The main components in determining the structure of mold and size, checking the height and press the mold closin

11、g argument, drawing die assembly drawings and part drawings are the main elements of this design. Keywords: gasket; progressive die; blanking 目 錄 摘 要 I Abstract I1 第一章 緒論 1 1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 1 1.2 沖壓的基本工序及模具 2 1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3 第二章工藝性分析及沖裁方案 7 2.1沖壓件的工藝性分析 …

12、…………………………..7 2.2沖裁件的工藝方案 8 2.2.1、選擇沖壓基本工序 8 2.2.2、確定沖壓次數(shù)和沖壓順序 9 2.2.3、工序的組合方式 9 第三章 排樣圖設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 12 3.1 排樣的設(shè)計(jì) 12 3.1.1 排樣圖的設(shè)計(jì) 12 3.2 材料利用率的計(jì)算 16 第四章 工藝計(jì)算 18 4.1 沖裁力 18 4.2 降低沖裁力的方法 18 4.3 沖裁力的計(jì)算 19 4.4 壓力中心的計(jì)算 22 第五章、沖壓設(shè)備的選擇 24 5.1沖壓設(shè)備類型的選擇 24 5.2沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇 24 第六章、沖裁模工作部分主要尺寸的計(jì)算 2

13、7 6.1沖裁間隙 27 6.2間隙的影響 27 6.2.1對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 27 6.2.2對(duì)模具壽命的影響 28 6.2.3對(duì)沖裁力、卸料力的影響 29 6.3合理間隙的選用 29 6.4模具刃口尺寸的計(jì)算 31 6.4.1計(jì)算原則 31 6.4.2計(jì)算方法 32 6.5 凹凹模刃口尺寸計(jì)算 33 6.5.1 落料凹凸模刃口尺寸計(jì)算 33 6.5.2 沖孔凸凹模刃口尺寸計(jì)算 36 第七章 模具總體設(shè)計(jì) 37 7.1模具類型的確定 37 7.2送料方式的確定 37 7.3定位方式的選擇 37 7.4卸料、出件方式的選擇 37 7.5彈性元件的選擇 38

14、 7.6導(dǎo)向方式的選擇 ………………..38 第八章、模具主要零部件設(shè)計(jì) 40 8.1模架的選用 40 8.2凹模的設(shè)計(jì) 42 8.2.1凹模刃口形式 42 8.2.3凸模、凹模的固定形式 44 8.3凸 模長(zhǎng)度計(jì)算及較核。 45 8.3.1凸模長(zhǎng)度的確定 45 8.3.2 各工位處凸模長(zhǎng)度計(jì)算 45 8.3.3 凸模強(qiáng)度校核 47 8.4凸凹模材料選取的原則 49 8.4.1選取的一般原則 49 8.4.2模具選材的具體考慮因素 49 8.5模柄的選用 49 8.6閉合高度校核 50 第九章、模具主要零部件的選擇 51 9.1凸模固定板設(shè)計(jì) 51 9.2墊板

15、設(shè)計(jì) 51 9.3擋料銷的選用及導(dǎo)尺的選擇。 52 9.4導(dǎo)正銷 53 9.5螺釘及銷釘選用 53 9.5.1螺釘 53 9.5.2銷釘規(guī)格的選用 53 第十章模具裝配圖與零件圖 55 10.1模具裝配圖 55 10.1.1模具工作過(guò)程 56 10.2零件圖 56 第十一章 總結(jié) 60 參考文獻(xiàn) 61 致 謝 62 附錄：文獻(xiàn)綜述 63 第一章 緒論 我國(guó)的模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法已經(jīng)不能適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品的及時(shí)更新?lián)Q代和高效率的要求。近幾年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了

16、巨大的動(dòng)力。因此采用軟件技術(shù)是提高模具設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)和制造周期的必然趨勢(shì)。所以大型精密復(fù)雜高效和長(zhǎng)壽命模具上了新臺(tái)階?，F(xiàn)在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50％。 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，60%~90%的工業(yè)產(chǎn)品需要模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，椐國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械制造工件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。 模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步，模具技術(shù)又涉及到許多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集的產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。世界上許多國(guó)家，特別是一些工業(yè)

17、發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開(kāi)發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。模具在日本被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，在德國(guó)則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”，在歐美其他一些發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為“磁力工業(yè)”?？梢詳嘌?，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 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(lái)加工成

18、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)。 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(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)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。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)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： （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

19、和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，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。 （2）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。 （3）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，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(méi)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。 但是，沖壓加工所使用的模

20、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)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 沖壓在現(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(lái)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(guò)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(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高

21、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。 1.2 沖壓的基本工序及模具 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(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類；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。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深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。 在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸

22、較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)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，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合、級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。 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。 級(jí)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。 復(fù)合-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成

23、形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)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(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)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?；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(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。 1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 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)

24、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(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(guò)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(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用塑性成形過(guò)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(guò)程，根據(jù)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(wèn)題，并通過(guò)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

25、周期。 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)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。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(wú)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)25mm，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尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y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，

26、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(wú)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(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)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(wú)回彈成形。無(wú)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。 (2)沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)

27、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(guò)程，還可完成焊接、

28、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。 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

29、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

30、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(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm /min,加工精度可達(dá)1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=01~0.2微米; 精度磨削及拋光已開(kāi)始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹(shù)脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)

31、用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過(guò)陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形的樹(shù)脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。 (3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 性能良好的沖壓設(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

32、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。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(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(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)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

33、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(dòng)換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)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)行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來(lái)，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)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(kāi)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(wú)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(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)、國(guó)內(nèi)亦開(kāi)始使用的沖壓柔性制造單元

34、（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生 產(chǎn)新的發(fā)展趨勢(shì)。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)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。 (4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 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

35、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(gòu)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，分工越來(lái)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(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)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)準(zhǔn)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)

36、?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題。 第二章工藝性分析及沖裁方案 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。 產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)。圖2-1所示為墊片

37、 圖2-1 墊片 圖2-1所示為墊片 工件名稱：墊 片 生產(chǎn)批量：大批量 材料：10鋼 厚度0.5mm 表面質(zhì)量：平 整 2.1沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性分析是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單、方便等。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件的結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求。 沖壓工序：只有落料、沖孔； 材料：該零件材料選用的是10鋼

38、，為碳素鋼，具有良好的可塑性，具有良好的沖壓性能，適合沖裁； 結(jié)構(gòu)：從工件圖上看出，該工件形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱，該工件并無(wú)外形公差，故普通沖裁就能滿足要求，沖裁件的斷面的表面粗糙度和容許的毛刺高度都沒(méi)有具體要求，條件滿足。材料厚度為t=0.5mm，沖裁件各直線或曲線的連接處，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。 沖裁件的孔徑因受沖孔凸模和剛度的限制，不宜太小，否則容易折斷和壓彎，沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學(xué)性能，凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。 沖孔件上孔與孔、孔與邊緣間的距離不能過(guò)小，以避免工件變形、模壁過(guò)薄或材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔邊距?。簩?duì)圓孔為（1～1.5）t。

39、 其沖裁性能較好。 精度：沖裁件的精度要求俄，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11，沖孔件比落料件高一級(jí)。如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修后采用精密沖裁。全部為自由公差，尺寸精度要求不高可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。該工件可以用冷沖壓加工成型。 2.2沖裁件的工藝方案 工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序順序的安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的工藝方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的沖裁方案。在綜合分析，研究零件成型性的

40、基礎(chǔ)上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質(zhì)的復(fù)合程度及趨向性，當(dāng)前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)品質(zhì)量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的原則對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比、分析，從而選出最佳的工藝方案（包括成形工序和各種輔助工序的性質(zhì)、內(nèi)容、復(fù)合程度、工序順序等），并盡可能的進(jìn)行優(yōu)化。 2.2.1、選擇沖壓基本工序 剪切、落料、切邊、沖孔、彎曲、拉深、翻邊等是常見(jiàn)的沖壓工序，各工序有其不同的性質(zhì)、特點(diǎn)和用途。有些可以從產(chǎn)品零件圖上直觀地看出沖壓該零件所需工序的性質(zhì)。有些零件的工序性質(zhì)，則必須經(jīng)過(guò)分析和計(jì)算才能確定。就棘塊而言，很明顯，從零件圖上便能很直觀的看出需要沖孔和

41、落料兩中基本工序。 故，對(duì)于墊片而言，所需的工序有沖Φ18mm孔，沖Φ4mm孔，落料 2.2.2、確定沖壓次數(shù)和沖壓順序 （1）沖壓次數(shù) 沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復(fù)進(jìn)行的次數(shù)。如拉深件，可根據(jù)它的形狀和尺寸，以及板料許可的變形程度，計(jì)算出拉深次數(shù)。但對(duì)于平板件，如沖孔、落料件，一般來(lái)說(shuō)都是一次成形。就墊片來(lái)說(shuō)，由于只有沖孔和落料兩種性質(zhì)的工序，屬于平板件，故而沖Φ4孔次數(shù)為兩次，沖Φ18mm孔的次數(shù)為一次，落料的次數(shù)為一次。 （2）沖壓順序 沖壓順序的安排應(yīng)該有利于發(fā)揮材料的塑性以減少工序數(shù)量。主要是根據(jù)工序的變形特點(diǎn)和質(zhì)量要求來(lái)安排。對(duì)于有孔或有缺口的平板件，若選用簡(jiǎn)單模時(shí)，

42、一般先落料，再?zèng)_孔或切口；若使用連續(xù)模時(shí)，則應(yīng)先沖孔或切口。 2.2.3、工序的組合方式 一個(gè)沖壓件往往要經(jīng)過(guò)多道工序才能完成。因此，編制工藝方案時(shí)，必須考慮是采用簡(jiǎn)單模一個(gè)一個(gè)工序完成還是將某些工序組合起來(lái)，用復(fù)合?；蜻B續(xù)模生產(chǎn)。通常，模具的選用主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量，尺寸大小和精度要求等因素。生產(chǎn)批量大，沖壓工序應(yīng)盡可能地組合在一起，采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模沖壓；小批量生產(chǎn)時(shí)，通常選用單工序簡(jiǎn)單模。但對(duì)于尺寸過(guò)小的沖壓件，考慮到單工序模上料不方便和生產(chǎn)效率低，也通常選用復(fù)合?；蜻B續(xù)模生產(chǎn)；若采用自動(dòng)送料，一般用連續(xù)模沖壓；為避免多次沖壓的定位誤差，通常選用復(fù)合模生產(chǎn)；當(dāng)用幾個(gè)簡(jiǎn)單模制造費(fèi)

43、用比復(fù)合模還高，而生產(chǎn)批量又不大時(shí)，也可考慮將工序組合起來(lái)，選用復(fù)合模生產(chǎn)。 工序組合方式，可選用復(fù)合?；蜻B續(xù)模。一般來(lái)說(shuō)，復(fù)合模的沖壓精度比連續(xù)模高，結(jié)構(gòu)緊湊，模具輪廓尺寸比連續(xù)模?。坏?，連續(xù)模的生產(chǎn)效率高，操作比較安全、簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)，若裝上自動(dòng)送料裝置，可適用小件的自動(dòng)沖壓。 對(duì)于如圖2-1所示的墊片，先擬訂以下三種工序組合方式： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 三種類型模具優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表2-1： 表2-1模具類型比較 單工序模 復(fù)合

44、模 級(jí)進(jìn)模 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜 成本、周期 小、短 小、短 高、長(zhǎng) 制造精度 低 較高 高 材料利用率 高 高 低 生產(chǎn)效率 低 低 高 維修 不方便 不方便 方便 產(chǎn)品精度 高 高 低 品質(zhì) 低 低 高 安全性 不安全 不安全 安全 自動(dòng)化 易于自動(dòng)化 沖床性能要求 低 低 高 應(yīng)用 小批量生產(chǎn) 大中型零件的沖壓試制 大批量生產(chǎn) 內(nèi)外形精度要求高 大批量生產(chǎn) 中小零件沖壓 分析： 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，即落料，沖兩個(gè)4mm孔，沖18mm孔，各需要一套模具，使得成本高而生產(chǎn)效

45、率低，不能達(dá)到大批量生產(chǎn)。 方案二工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，結(jié)構(gòu)緊湊，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件外形的同心度容易保證，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，復(fù)合模的沖孔廢料落在下模表面，需及時(shí)清除，操作時(shí)不太安全，并且復(fù)合模存在最小壁厚問(wèn)題。 方案三可以完成復(fù)雜零件的沖裁，雖然工位數(shù)量增加但是不影響生產(chǎn)效率。（1）操作安全簡(jiǎn)單，不必將手伸入模具的危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)于墊片大批量生產(chǎn)采用自動(dòng)擋料機(jī)構(gòu)。(2)模具壽命長(zhǎng)，工序分散在若干個(gè)工位，在工序集中的區(qū)域還可以設(shè)置空位，從而避免了凸、凹模壁厚過(guò)小的問(wèn)題，改變了凸、凹模的受力狀態(tài)，提高了模具強(qiáng)度。(3)產(chǎn)品質(zhì)量高，級(jí)進(jìn)模在一副模具內(nèi)完成產(chǎn)品的全部成形工序，

46、克服了用簡(jiǎn)單模時(shí)多次定位帶來(lái)的操作不變和累積誤差。(4)生產(chǎn)成本較低，級(jí)進(jìn)模由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以制造費(fèi)用較高，同時(shí)材料利用率較低，單由于級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)率高、壓力機(jī)占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了產(chǎn)品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸，因而產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。(5)設(shè)計(jì)和制造難度大，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴性強(qiáng)，級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，設(shè)計(jì)靈活性大、難度大；設(shè)計(jì)和制造中的經(jīng)驗(yàn)、推斷和目測(cè)工作量多，人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，個(gè)人之間的差異大；同一產(chǎn)品零件可有多種不同的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)的靈活性大；設(shè)計(jì)和制造周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，適用大批量生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模還受產(chǎn)品零件尺寸限制，產(chǎn)品尺寸不宜太大。（6）按訂單生產(chǎn)，而不是按計(jì)劃生產(chǎn)，

47、訂貨市場(chǎng)影響大，交貨期要求短。 結(jié)論：采用方案三為佳。 第三章 排樣圖設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。 3.1 排樣的設(shè)計(jì) 3.1.1 排樣圖的設(shè)計(jì) 1、結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié)構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。 2、工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭

48、和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和 排樣方式。 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： （1）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖3-1a。 （2）少?gòu)U料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖3-1b。 （3）無(wú)廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件，如圖3-1c。 圖3-1 a) 有廢料排樣 b) 少?gòu)U料排樣 c)無(wú)廢料排樣 少、無(wú)廢料排樣法的材料利用率較高，在無(wú)廢料

49、排樣時(shí)只有料頭、料尾損失，材料利用率可達(dá)85%～95%，少?gòu)U料排樣法也可達(dá)70%～90%。少、無(wú)廢料排樣法有利于一次沖裁多個(gè)工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無(wú)廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性，受到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會(huì)直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。在幾個(gè)工件的匯合點(diǎn)容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會(huì)加快模具磨損而降低沖模壽命，并直接影響工件的斷面質(zhì)量，所以少、無(wú)廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 有廢料、少?gòu)U料或無(wú)廢料排樣，按工件的外形特征、排樣的形式又可分為直排

50、、斜排、對(duì)排、混合排、多排和裁搭邊等。 對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的工件，可以用計(jì)算方法選擇合理的排樣方式，而對(duì)于形狀復(fù)雜的工件要作出正確判斷則比較困難，通常用放樣的方法，即用厚紙片剪3～5個(gè)樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一個(gè)比較合理的方案。 合理的排樣方法，應(yīng)是將工藝廢料減到最少?？紤]到該工件的外形特征和材料的利用情況，沖裁件的質(zhì)量，沖模的壽命較長(zhǎng)，此采用有廢料直排的排樣方式。多工位連續(xù)模條料排樣圖對(duì)模具設(shè)計(jì)的影響很大，它決定工位分布是否合理，條料能否在連續(xù)沖壓過(guò)程中暢通無(wú)阻，是否便于使用制造維修和刃磨。 根據(jù)本零件的特點(diǎn)，適合采用有廢料斜排600的方式,這樣不僅使沖出的零件達(dá)到要求，有可以

51、盡可能大的提高材料的利用率。 該采用圖3-1的排樣方式,共分2個(gè)工位。 第一工位：采用階梯沖直徑18mm孔和兩個(gè)4mm孔。 第二工位：落料，工件從底孔露出。 由以上分析可以得知，該模具的動(dòng)作過(guò)程為：利用階梯沖裁先沖出大孔，然后沖出兩個(gè)小孔，最后落料，模具的動(dòng)作需要在不同的工位上完成不同的動(dòng)作，所以模具的定位要絕對(duì)正確，只有這樣才能保證送進(jìn)步距的精確，沖制出合格的產(chǎn)品，所以在級(jí)進(jìn)模中最重要的設(shè)計(jì)工作就是送料裝置的設(shè)計(jì)和制造。通過(guò)上面的分析可以得出該工件的排樣圖如圖3-1所示。 圖3-1工件排樣圖 3.1.2搭邊和料寬和步距的計(jì)算 （一）搭邊

52、 排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的產(chǎn)品。此外，還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。 影響搭邊值大小的因素主要有： 1． 材料的力學(xué)性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強(qiáng)度大的材料，搭邊值可小—些。 2． 材料的厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 3. 工件的形狀和尺寸 工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。 4． 排樣的

53、形式 對(duì)排的指邊值大于直排的搭邊。 5． 送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。 據(jù)零件形狀，工件間按圓形取搭邊值。查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》2-13。得到如下表3-1，搭邊值的確定。 表3-1普通沖裁搭邊值 由于料厚=0.5mm得，材料為10鋼，搭邊a=1mm,a=1.2mm. （二）計(jì)算條料的寬度 條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工作周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定間隙。因此，在確定條料寬度時(shí)必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用

54、側(cè)壓裝置和側(cè)刃。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別計(jì)算。本模具結(jié)構(gòu)采用無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料。有側(cè)壓與無(wú)側(cè)壓裝置如圖3-2。條料寬度計(jì)算如下： 圖3-2 條料寬度的確定 a) 無(wú)側(cè)壓裝置 b) 有側(cè)壓裝置 1——導(dǎo)料板 2——凹模 （3-1） 導(dǎo)料板間距離A=B+b0 式中垂直送料方向上零件尺寸（mm） ——側(cè)搭邊（mm）

55、 ----條料寬度公差值(mm) ——條料與導(dǎo)板間的間隙(mm) 和值分別由表3-2,表3-3查得 表3-2剪切條料寬度公差 條料寬度B/mm 材料厚度 t/mm ～1 1～2 2～3 3～5 ～50 0.4 0.5 0.7 0.9 50～100 0.5 0.6 0.8 1.0 10～150 0.6 0.7 0.9 1.1 150～200 0.7 0.8 1.0 1.2 220～300 0.8 0.9 1.1 1.3 表3-3條料與導(dǎo)料板之間的間隙 條料厚度 t/mm 無(wú)側(cè)壓裝置 有側(cè)壓裝置

56、 條 料 寬 度B/mm ≦100 >100～200 >200～300 ≦100 >100 ≦1 0.5 0.5 1 5 8 >1～5 0.5 1 1 5 8 由表3-2,3-3查得:=0.4 =0.5 由公式得：B=[23+2（1.2+0.4）+0.5]-（mm） =26.3mm 導(dǎo)料板間距離 A=B+b0 =26.3+0.5=26.8mm 步距S： S=B+a （3-2） 式中B——平行與送料方向工件的寬度 a——沖件之間的

57、搭邊值 S =27.7(mm) 3.2 材料利用率的計(jì)算 排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。其計(jì)算公式如下： 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為 （3-3） 式中 A-----沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（

58、）； n-----一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)目； B-----條料寬度(mm)； h-----進(jìn)距（mm）； 根據(jù)以上公式，n=1，一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的坯料面積A為393.61mm2 B=26.3 mm，h=27.7 mm。 因此材料的利用率為： η= 第四章 工藝計(jì)算 4.1 沖裁力 沖裁力計(jì)算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。沖裁力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓

59、力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。 沖壓力的行程曲線： 凸模行程 圖4-1 沖裁力-凸模行程曲線 在沖裁過(guò)程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖4-1為沖裁時(shí)沖裁力-凸模行程曲線。圖中AB段相當(dāng)于沖裁的彈性階段，凸模進(jìn)入材料后，載荷急劇上升，但當(dāng)凸模刃口一旦擠入材料，即進(jìn)入塑性變形階段，載荷的上升就緩慢下來(lái)，如BC段所示。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積秒減小，但只要材料加工硬化的影響超過(guò)受剪切面積小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當(dāng)兩者達(dá)到相當(dāng)?shù)挠绊懙乃查g，沖裁力達(dá)最大值，即圖中C點(diǎn)。此后，受剪面積的減少超

60、過(guò)硬化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)張，沖裁力急劇下降，如圖中CD段所示，此為沖裁的斷裂階段。此后所用的力僅是克服摩擦阻力,推出已分離的料。 4.2 降低沖裁力的方法 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長(zhǎng)時(shí)，所需的沖裁力較大。如果超過(guò)現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就有必須采取措施降低沖裁力，主要有以下幾種方法： （一）階梯凸模沖裁 在多凸模沖裁模具中，為避免各凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，可根據(jù)凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成階梯布置，從而減少?zèng)_裁力。這種模具的缺點(diǎn)是長(zhǎng)凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩。 （二）斜刃口沖裁 在用平刃口模具沖裁時(shí)，整個(gè)刃口

61、同時(shí)與沖裁件周邊接觸，同時(shí)切斷，所需沖裁力大。若采用斜刃口模具沖裁，也就是將凸模（或凹模）刃口做成有一定斜度的斜刃，沖裁時(shí)刃口就不是同時(shí)切入，而是逐步切入材料，逐步切斷，這樣，所需的沖裁力可以減小，并能減小沖擊、振動(dòng)和噪聲，對(duì)于大型沖壓件，斜刃沖裁用的比較廣泛。 斜刃沖裁降低了沖裁力，使壓力機(jī)性能在比較柔和、平穩(wěn)的條件下工作。但模具制造與修磨比較復(fù)雜，增加了困難，刃口容易磨損，工件不夠平整，一般只用于大型工件沖裁及厚板沖裁。 除上述兩種方法外，將材料加熱沖裁也是一種行之有效的降低沖裁力的方法，因?yàn)椴牧显诩訜釥顟B(tài)的抗剪強(qiáng)度有明顯下降。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因?yàn)橐訜?，勞?dòng)條件差。另外，在

62、保證沖裁件斷面質(zhì)量的前提下，也可適當(dāng)增大沖裁間隙等方法來(lái)降低沖裁力。 4.3 沖裁力的計(jì)算 沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。 查機(jī)械工程材料表5.5，10鋼的抗拉強(qiáng)度=335。延伸率31%，屈服強(qiáng)度=205，強(qiáng)度低 、塑性較好，具有良好的沖壓 、拉深及焊接性能。 用平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力可按下式進(jìn)行計(jì)算： （4-1） 式中 -----沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）； -----材料厚度（mm）； ----

63、-材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； -----系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取 =1.3。 一般情況下，材料的，為計(jì)算方便，也可用下式計(jì)算沖裁力F(N) （4-2） 式中 -----材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）。 在這套模具中沖壓工序只有落料、沖孔兩種。故沖壓力的計(jì)算也比較簡(jiǎn)單，主要就是落料力和沖孔力。 （1）落料力計(jì)算 F落=Lt

64、 （4-3） 式中—落料力（N）；厚度=0.5mm； 材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa）=335Mpa。 L=87.41mm(通過(guò)Aotocad計(jì)算) F落=87.41mm0.5mm335 Mpa=14641.1(N) （2）沖孔力計(jì)算 F沖=Lt （4-4） 式中—沖孔力（N）；厚度t=0.5mm； 抗剪強(qiáng)度=335Mpa； 中間孔直徑為：d0=18mm

65、 L= F沖 兩邊小孔直徑為： F沖= 當(dāng)間隙較大時(shí)，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)間隙較小時(shí)，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸凹模的擠壓力增大，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，而沖孔件的孔徑變小。 無(wú)論采用何種刃口沖模，當(dāng)沖裁完成后，由于彈性變形，在板材上沖裁出的廢料或工件孔徑沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會(huì)緊箍在凸模上。而沖裁下來(lái)的工件或廢料徑向會(huì)擴(kuò)張，并因要力圖恢復(fù)彈性穹彎，所以會(huì)卡在凹模內(nèi)。為了使沖裁過(guò)程連續(xù)，操作方便，就

66、需要把套在凸模上的料卸下，把卡在凹模內(nèi)的沖件和廢料推出。從凸模上將零件或者廢料卸下來(lái)所需的力稱為卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模型腔推出的力稱為推件力，逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔頂出的力稱頂件力。 、、是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得。影響這些力的因素有材料力學(xué)的性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤(rùn)滑情況等。 要準(zhǔn)確計(jì)算這些是困難的，實(shí)際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。 (4-5) (4-6) (4-7) 式中—沖裁力（N）； 、、—分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)。 表4-1卸料力，推件力和頂料力系數(shù) （2）落料時(shí)的卸料力計(jì)算 （4-7） （1） 落料時(shí)的卸料力 落 —