畢業(yè)設計墊片沖孔、落料級進模設計

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1、 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 墊片沖孔、落料級進模設計 學 生： 學 號：06011020330 專 業(yè)：材料成型及控制工程 班 級：2006.3 指導教師：謝 文 玲 四川理工學院機械工程學院 二O一O六月 四 川 理 工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目：墊片沖孔、落料級進模設計　　　 系： 機電工程系 專業(yè)： 材控 班級：06級3 班 學號： 06011020330

2、 學生： 指導教師： 謝 文 玲 ，楊萍 接受任務時間 2010年 三月 教研室主任 （簽名）　系主任 （簽名） 一.畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容：墊片沖孔、落料級進模設計；產(chǎn)品工件圖見附圖；生產(chǎn)批量：大批量 要求：要求有摘要（中、英文）、目錄、設計任務書、產(chǎn)品圖及設計說明書。 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

3、料是否符合沖壓工藝要求。 2、確定合理的工藝方案：應有兩個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)工藝計算，確定工序數(shù)目。 （3） 根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（材料、設備、工件精度）確定工序組合。如：復合沖壓工序或連續(xù)沖壓工序 3、工藝計算 （1）計算毛坯尺寸，合理排樣，繪排樣圖，計算材料利用率。 （2）計算沖壓力，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。 （3）計算壓力中心，防止模具受偏心負荷，受損。 （4）計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。 （

4、5）確定凸、凹模間隙，計算凸、凹模工作部分尺寸。 （6）確定級進模工位、定距方法、擋料方法等。 4、模具總體結(jié)構(gòu)設計 （1）進行模具結(jié)構(gòu)設計，確定結(jié)構(gòu)件形式和標準。 （2）繪制模具總體結(jié)構(gòu)草圖，初步計算并確定模具閉合高度，概算模具外形尺寸。 5、選擇沖壓設備 根據(jù)工廠現(xiàn)有設備及要完成的沖壓工序性質(zhì)、沖壓加工所需的變形力、變形功和模具的閉合高度、輪廓尺寸等因素，選用壓力機的型號、規(guī)格。 6、模具圖樣設計 （1）繪制模具總圖 .主視圖：常取模具的工作位置，采用剖面畫法。 .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）可見部分。

5、 .側(cè)視圖和局部視圖等：必要時畫。 .制件圖：常畫在圖樣的右上角，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。應標明料寬、步距、搭邊值。 .技術(shù)要求及說明：一般在標題的上面寫出該模具的沖壓力、模具閉合高度、模具標記所選設備型號等其他要求。 .列出零件明細表。 （2）繪制非標準零件圖： 零號總裝圖一張；模具工作部分零件圖8張（3號圖紙），要求總量達到1張零號圖紙 （3）編寫相應技術(shù)文件： 畢業(yè)設計說明書一份，論文字數(shù)不少于2萬字，用電腦打印。 （4）審核 按規(guī)定時間完成，上繳本課

6、題設計資料進行審核，并答辯。 二 指定查閱的主要參考文獻及說明 1）《實用模具設計與制造手冊》，許發(fā)樾主編 機械工業(yè)出版社 2000.10 2）《沖模設計手冊》,《沖模設計手冊》編寫組編注 機械工業(yè)出版社 1999.06 3）《實用沖壓技術(shù)手冊》， 王孝培主編 機械工業(yè)出版社 2001.03 4）《沖壓工藝與模具設計》,姜奎華主編 機械工業(yè)出版社1999.1 5）《互換性與技術(shù)測量》,廖念創(chuàng)等 計量出版社 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.

7、07 7）《沖模圖冊》,李天佑主編 機械工業(yè)出版社，1995.10 9）《冷沖模國家標準》.國家標準總局.中國標準出版社，1989 10）《沖壓工藝與模具設計》,姜奎華主編 機械工業(yè)出版社1999.1 11）《模具設計與制造簡明手冊》 馮柄亮等。 上?？萍紭I(yè)出版社，2002. 12）《冷沖模設計》（第2版）.趙孟棟主編. 北京：機械工業(yè)出版社， 13）1997. Liu Shengguo.The Current Situation and Development of Stamping Die Technology in China.[J]　　 Vo.l 23　No.

8、1Feb　2007 三.進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 收集文獻,提出體系架構(gòu)需求，完成開題報告 2010/03/01-10/03/19 2 確定設計方案,完成所有工藝計算，重點解決關(guān)鍵疑難問題并分析 2010/3/22-10/04/16 3 撰寫論文,完成裝配圖及零件圖 2010/04/19-10/05/14 4 校對、修改加工論文及圖紙 2010/05/17-10/05/28 5 畢業(yè)設計修改及提交，準備答辯 2010/05/31-10/06/13 四.畢業(yè)設計附圖 名稱：墊片工件圖 1.材料技術(shù)要求：

9、 （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)設計我設計的是墊片沖裁模，利用的是級進模生產(chǎn)的。本設計重點是在分析沖裁變形過程及沖裁件質(zhì)量影響因素的基礎(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、進行必要的工藝計算、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有關(guān)參數(shù)、繪制模具總裝圖及零件圖都是這次設計的主要內(nèi)容。 關(guān)鍵詞

10、：墊片；級進模；沖裁； I Abstract The graduation project is to desig gasket die.the design focuses on the analysis of blanking deformation process and the factors influencing the quality stamping parts, based on the blanking process focuses on analysis, determine the blanking process plan, select the m

11、old 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 closing argument, drawing die assembly drawings and part drawings are the main elements of this design. Keywords: gasket;

12、progressive die; blanking II 目 錄 摘 要 I Abstract I1 第一章 緒論 1 1.1 沖壓的概念、特點及應用 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 ……………………………..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 排樣圖設計及材料利用率的計算 12 3.1 排樣

13、的設計 12 3.1.1 排樣圖的設計 12 3.2 材料利用率的計算 16 第四章 工藝計算 18 4.1 沖裁力 18 4.2 降低沖裁力的方法 18 4.3 沖裁力的計算 19 4.4 壓力中心的計算 22 第五章、沖壓設備的選擇 24 5.1沖壓設備類型的選擇 24 5.2沖壓設備規(guī)格的選擇 24 第六章、沖裁模工作部分主要尺寸的計算 27 6.1沖裁間隙 27 6.2間隙的影響 27 6.2.1對沖裁件質(zhì)量的影響 27 6.2.2對模具壽命的影響 28 6.2.3對沖裁力、卸料力的影響 29 6.3合理間隙的選用 29 6.4模具刃口尺寸的計算 3

14、1 6.4.1計算原則 31 6.4.2計算方法 32 6.5 凹凹模刃口尺寸計算 33 6.5.1 落料凹凸模刃口尺寸計算 33 6.5.2 沖孔凸凹模刃口尺寸計算 36 第七章 模具總體設計 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 7.6導向方式的選擇 ………………..38 第八章、模具主要零部件設計 40 8.1模架的選用 40 8.2凹模的設計 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 模長度計算及

15、較核。 45 8.3.1凸模長度的確定 45 8.3.2 各工位處凸模長度計算 45 8.3.3 凸模強度校核 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凸模固定板設計 51 9.2墊板設計 51 9.3擋料銷的選用及導尺的選擇。 52 9.4導正銷 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 1

16、0.1.1模具工作過程 56 10.2零件圖 56 第十一章 總結(jié) 60 參考文獻 61 致 謝 62 附錄：文獻綜述 63 四川理工學院課程設計（論文） 第一章 緒論 我國的模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀。傳統(tǒng)的模具設計與制造方法已經(jīng)不能適應工業(yè)產(chǎn)品的及時更新?lián)Q代和高效率的要求。近幾年來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。因此采用軟件技術(shù)是提高模具設計效率、縮短設計和制造周期的必然趨勢。所以大型精密復雜高效和長壽命模具上了新臺階?，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，

17、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)，椐國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預測，21世紀機械制造工件，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)已成為國民經(jīng)濟的重要基礎(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)進步，模具技術(shù)又涉及到許多學科的交叉。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國家制造水平的重要標志之一。世界上許多國家，特別是一些工業(yè)發(fā)達國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進技術(shù)和設備，提高模具制造水平，已取得了顯著的經(jīng)濟效益。模具在日本被譽為“進入富裕社會的原動力”，在德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝

18、王”，在羅馬尼亞視為“模具就是黃金”，在歐美其他一些發(fā)達國家被稱為“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)在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中將發(fā)揮越來越重要的作用。 1.1 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(shù)。 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

19、件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；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(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

20、，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(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)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好

21、的經(jīng)濟效益。 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)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)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。 1.2 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

22、用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是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。 在實際生產(chǎn)中，當沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時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，又可將其分為復合、

23、級進和復合-級進三種組合方式。 復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進沖壓——在壓力機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。 復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進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、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。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工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通

24、過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，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 隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 (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)

25、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(shù)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(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設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(guān)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。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴大沖壓工藝應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

26、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IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，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

27、傳統(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術(shù)，我國已自主設計制造了具有國際領(lǐng)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(shù)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(shù)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(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化

28、的模具加工機床和檢測設備以及模具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(shù)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(shù)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2 ~5微米，進距精度2~3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

29、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(gòu)、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(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不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

30、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(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)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

31、度達Ra=01~0.2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(shù);模具加工過程中的檢測技術(shù)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。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(shù)中得到了成功的應用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界

32、惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。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度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。 (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(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。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)

33、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。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為

34、普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生 產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實

35、現(xiàn)24小時無人控制生產(chǎn)。同時，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(gòu)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

36、越高，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。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)在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質(zhì)量也還存在較多問題。 67 四川理工學院課程設計（論文） 第二章工藝性分析及沖裁方案 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應性,即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小

37、、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對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 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

38、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、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。良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單、方便等。在一般情況下，對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，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，該工件形狀簡單且對稱，該工件并無外形公差，故普通沖裁就能滿足

39、要求，沖裁件的斷面的表面粗糙度和容許的毛刺高度都沒有具體要求，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，都應有適當?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性能，凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。 沖孔件上孔與孔、孔與邊緣間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔邊距?。簩A孔為（1～1.5）t。 其沖裁性能較好。 精度：沖裁件的精度要求俄，應在經(jīng)濟精度范圍以內(nèi)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于IT11，沖孔件比落料件高一級。如果工件精

40、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，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，選取一個較為合理的沖裁方案。在綜合分析，研究零件成型性的基礎(chǔ)上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質(zhì)的復合程度及趨向性，當前的生產(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

41、術(shù)上可靠，經(jīng)濟上合理的原則對各種方案進行對比、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、復合程度、工序順序等），并盡可能的進行優(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、翻邊等是常見的沖壓工序，各工序有其不同的性質(zhì)、特點和用途。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)過分析和計算才能確定。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落料兩中基本工序。 故，對于墊片而言，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)

42、沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復進行的次數(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，計算出拉深次數(shù)。但對于平板件，如沖孔、落料件，一般來說都是一次成形。就墊片來說，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)工序的變形特點和質(zhì)量要求來安排。對于有孔或有缺口的平板件，若選用簡單模時，一般先落料，再沖孔或切口；若使用連續(xù)模時，則應先沖孔或切口。 2.2.3、工序的組合方式 一個沖壓件往往要經(jīng)過多道工序才能完成。因此，編制工藝

43、方案時，必須考慮是采用簡單模一個一個工序完成還是將某些工序組合起來，用復合模或連續(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，沖壓工序應盡可能地組合在一起，采用復合?；蜻B續(xù)模沖壓；小批量生產(chǎn)時，通常選用單工序簡單模。但對于尺寸過小的沖壓件，考慮到單工序模上料不方便和生產(chǎn)效率低，也通常選用復合?；蜻B續(xù)模生產(chǎn)；若采用自動送料，一般用連續(xù)模沖壓；為避免多次沖壓的定位誤差，通常選用復合模生產(chǎn)；當用幾個簡單模制造費用比復合模還高，而生產(chǎn)批量又不大時，也可考慮將工序組合起來，選用復合模生產(chǎn)。 工序組合方式，可選用復合?；蜻B續(xù)模。一般來說，復合模的沖壓精度比連

44、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、簡便，容易實現(xiàn)單機自動化生產(chǎn)，若裝上自動送料裝置，可適用小件的自動沖壓。 對于如圖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-沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔-落料級進沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 三種類型模具優(yōu)缺點比較如下表2-1： 表2-1模具類型比較 單工序模 復合模 級進模 結(jié)構(gòu) 簡單 較復雜 復雜 成本、周期 小、短 小、短 高、長 制造精度 低 較高 高 材料利用率 高

45、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 自動化 易于自動化 沖床性能要求 低 低 高 應用 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)簡單，即落料，沖兩個4mm孔，沖18mm孔，各需要一套模具，使得成本高而生產(chǎn)效率低，不能達到大批量生產(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)復雜，制造

46、困難，復合模的沖孔廢料落在下模表面，需及時清除，操作時不太安全，并且復合模存在最小壁厚問題。 方案三可以完成復雜零件的沖裁，雖然工位數(shù)量增加但是不影響生產(chǎn)效率。（1）操作安全簡單，不必將手伸入模具的危險區(qū)域，對于墊片大批量生產(chǎn)采用自動擋料機構(gòu)。(2)模具壽命長，工序分散在若干個工位，在工序集中的區(qū)域還可以設置空位，從而避免了凸、凹模壁厚過小的問題，改變了凸、凹模的受力狀態(tài)，提高了模具強度。(3)產(chǎn)品質(zhì)量高，級進模在一副模具內(nèi)完成產(chǎn)品的全部成形工序，克服了用簡單模時多次定位帶來的操作不變和累積誤差。(4)生產(chǎn)成本較低，級進模由于結(jié)構(gòu)比較復雜，所以制造費用較高，同時材料利用率較低，單由于級進模生

47、產(chǎn)率高、壓力機占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了產(chǎn)品的儲存和運輸，因而產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。(5)設計和制造難度大，對經(jīng)驗的依賴性強，級進模結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)含量高，設計靈活性大、難度大；設計和制造中的經(jīng)驗、推斷和目測工作量多，人才培養(yǎng)時間長，個人之間的差異大；同一產(chǎn)品零件可有多種不同的設計方案，設計的靈活性大；設計和制造周期長，費用高，適用大批量生產(chǎn)。級進模還受產(chǎn)品零件尺寸限制，產(chǎn)品尺寸不宜太大。（6）按訂單生產(chǎn)，而不是按計劃生產(chǎn)，訂貨市場影響大，交貨期要求短。 結(jié)論：采用方案三為佳。 第三章 排樣圖設計及材料利用率的計算 沖裁件在板、

48、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)濟利用率，還會影響到模具結(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計中一項很重要的工作。 3.1 排樣的設計 3.1.1 排樣圖的設計 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

49、，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）少廢料排樣 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）無廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，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) 少廢料排樣 c)無廢料排樣 少、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時只有料頭、料尾損失，材料利用率可達85%～95%，少廢料排樣法也可達70%～90%。少、無廢料排樣法有利于一次沖裁多個工件，可以提高生產(chǎn)率。

50、由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應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，條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。在幾個工件的匯合點容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會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、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 有廢料、少廢料或無廢料排樣，按工件的外形特征、排樣的形式又可分為直排、斜排、對排、混合排、多排和裁搭邊等。 對于簡單形狀的工件，可以用計算方法選擇合理的排樣方式，而對于形狀復雜的工件要作出正確判斷則比較困難，通常

51、用放樣的方法，即用厚紙片剪3～5個樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一個比較合理的方案。 合理的排樣方法，應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，此采用有廢料直排的排樣方式。多工位連續(xù)模條料排樣圖對模具設計的影響很大，它決定工位分布是否合理，條料能否在連續(xù)沖壓過程中暢通無阻，是否便于使用制造維修和刃磨。 根據(jù)本零件的特點，適合采用有廢料斜排600的方式,這樣不僅使沖出的零件達到要求，有可以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個工位。 第一工位：采用階梯沖直徑18mm孔和兩個4mm孔。 第二工位：落料，

52、工件從底孔露出。 由以上分析可以得知，該模具的動作過程為：利用階梯沖裁先沖出大孔，然后沖出兩個小孔，最后落料，模具的動作需要在不同的工位上完成不同的動作，所以模具的定位要絕對正確，只有這樣才能保證送進步距的精確，沖制出合格的產(chǎn)品，所以在級進模中最重要的設計工作就是送料裝置的設計和制造。通過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算 （一）搭邊 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

53、沖裁出殘缺的產(chǎn)品。此外，還應保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁，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． 材料的力學性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強度大的材料，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 工件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。 4． 排樣的形式 對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)壓板導向的搭邊值可小一些。 據(jù)零件形狀，工件間按圓

54、形取搭邊值。查《沖壓工藝與模具設計》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工作周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別計算。本模具結(jié)構(gòu)采用無側(cè)壓裝置的導料板之間送料。有側(cè)壓與無側(cè)壓裝置如圖3-2。條料寬度計算如下：

55、 圖3-2 條料寬度的確定 a) 無側(cè)壓裝置 b) 有側(cè)壓裝置 1——導料板 2——凹模 （3-1） 導料板間距離A=B+b0 式中垂直送料方向上零件尺寸（mm） ——側(cè)搭邊（mm） ----條料寬度公差值(mm) ——條料與導板間的間隙(mm) 和值分別由表3-2,表3-3查得 表3-2剪切條料寬度

56、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條料與導料板之間的間隙 條料厚度 t/mm 無側(cè)壓裝置 有側(cè)壓裝置 條 料 寬 度B/mm ≦100 >100～200 >200～300 ≦100 >100 ≦1 0.5 0.5 1 5 8

57、 >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——沖件之間的搭邊值 S =27.7(mm) 3.2 材料利用率的計算 排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)

58、操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料的利用率。其計算公式如下： 一個進距內(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)）（）； n-----一個進距內(nèi)沖件數(shù)目； B-----條料寬度(mm)； h-----進距（mm）； 根據(jù)以上

59、公式，n=1，一個進距內(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 工藝計算 4.1 沖裁力 沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設計模具、選擇壓力機的重要參數(shù)。計算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設備和設計模具。選用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。 沖壓力的行程曲線： 凸模行程

60、 圖4-1 沖裁力-凸模行程曲線 在沖裁過程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖4-1為沖裁時沖裁力-凸模行程曲線。圖中AB段相當于沖裁的彈性階段，凸模進入材料后，載荷急劇上升，但當凸模刃口一旦擠入材料，即進入塑性變形階段，載荷的上升就緩慢下來，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受剪切面積小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當兩者達到相當?shù)挠绊懙乃查g，沖裁力達最大值，即圖中C點。此后，受剪面積的減少超過硬化的影響，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

61、服摩擦阻力,推出已分離的料。 4.2 降低沖裁力的方法 在沖裁高強度材料或厚度大、周邊長時，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有壓力機噸位，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，從而減少沖裁力。這種模具的缺點是長凸模插入凹模較深，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，整個刃口同時與沖裁件周邊接觸，同時切斷，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，沖裁時刃口就不是同時切入，而是

62、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、振動和噪聲，對于大型沖壓件，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，因為材料在加熱狀態(tài)的抗剪強度有明顯下降。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因為要加熱，勞動條件差。另外，在保證沖裁件斷面質(zhì)量的前提下，也可適當增大沖裁間隙等方法來降低沖裁力。 4.3 沖裁力的計算 沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的

63、輪廓長度有關(guān)。 查機械工程材料表5.5，10鋼的抗拉強度=335。延伸率31%，屈服強度=205，強度低 、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，沖裁力可按下式進行計算： （4-1） 式中 -----沖裁件周邊長度（mm）； -----材料厚度（mm）； -----材料抗剪強度（MPa）； -----系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取

64、 =1.3。 一般情況下，材料的，為計算方便，也可用下式計算沖裁力F(N) （4-2） 式中 -----材料的抗拉強度（MPa）。 在這套模具中沖壓工序只有落料、沖孔兩種。故沖壓力的計算也比較簡單，主要就是落料力和沖孔力。 （1）落料力計算 F落=Lt （4-3） 式中—落料力（N）；厚度=0.5mm； 材料的抗拉強度（Mpa）=

65、335Mpa。 L=87.41mm(通過Aotocad計算) F落=87.41mm0.5mm335 Mpa=14641.1(N) （2）沖孔力計算 F沖=Lt （4-4） 式中—沖孔力（N）；厚度t=0.5mm； 抗剪強度=335Mpa； 中間孔直徑為：d0=18mm L= F沖 兩邊小孔直徑為： F沖= 當間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復，沖

66、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。當間隙較小時，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，材料的彈性恢復使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑變小。 無論采用何種刃口沖模，當沖裁完成后，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，會緊箍在凸模上。而沖裁下來的工件或廢料徑向會擴張，并因要力圖恢復彈性穹彎，所以會卡在凹模內(nèi)。為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便，就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滑情況等。 要準確計算這些是困難的，實際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式計算。 (4-5) (4