N5汽車前門后視鏡支承板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目：N5汽車前門后視鏡支承板 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 2012年 05月 15 日 摘 要 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長(zhǎng)期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。冷沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)中具有很重要的作用，其在機(jī)械制造、電子、電器 等各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜、用其它加工方法難以加工的工件，如薄殼零件等。冷沖壓的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。 多工位級(jí)進(jìn)模是在普通級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的精密、高效、高壽命的先進(jìn)模具。多工位級(jí)進(jìn)模在不同的工位可以連續(xù)完成復(fù)雜零件的沖裁、彎曲、拉深、翻孔、翻邊及其它成形等工序。主要用于生產(chǎn)批量大、材料厚度較薄、形狀復(fù)雜、精度要求較高的中小型沖壓件的生產(chǎn)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以N5汽車前門后視鏡支承板級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)為題，內(nèi)容包括產(chǎn)品的工藝分析和設(shè)計(jì)模具的整個(gè)沖壓模設(shè)計(jì)的流程。首先，從該產(chǎn)品的特點(diǎn)入手，通過進(jìn)行工藝分析，確定該制件的加工流程，用一套級(jí)進(jìn)模依次完成沖孔、裁剪、彎曲沖壓、沖孔沖裁落料。闡述了本次支承板零件級(jí)進(jìn)模具的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作過程，應(yīng)注意的問題和裝配工藝性。重點(diǎn)分析了浮動(dòng)托料導(dǎo)向裝置和安全保護(hù)裝置設(shè)計(jì)原理與過程。送料裝置與安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，它在未來的模具發(fā)展中具有重要的實(shí)用性。 關(guān)鍵詞：后視鏡；支承板；級(jí)進(jìn)模；自動(dòng)化 Abstract The mold is the manufacturing industry important craft foundation, in our country, the mold manufacture belongs to the special purpose equipment manufacturing industry. China although very already starts to make the mold and the use mold, but long-term has not formed the industry. Straight stabs 20 centuries 80's later periods, the Chinese mold industry only then drives into the development speedway. Recent years, not only the state-owned mold enterprise had the very big development, the three investments enterprise, the villages and towns the mold enterprise's development also quite rapid. Cold stamping die has a very important role in modern industry, machinery manufacturing, electronics, appliances and other industries. Cold stamping method can be complex shape, with other processing methods are difficult to process work pieces, such as the shell parts, etc. Cold stamping molds to ensure dimensional accuracy, therefore, dimensional stability, interchangeability. Multi-position into modules are o-level into mode in the developed on the basis of precision, high efficiency, high life-span advanced mold. Multi-position into the mold in different location can continuously complete complex components cutting, bending, deep drawing, the hole flanging, flanging and other forming processes. Mainly for the production of batch big, material is very thin, complex shape, higher accuracy of small and medium-sized stamping production. The graduation project Progressive N5 car front door mirror support plate mold design for the title, including the product of the process analysis and design of mold stamping die design process. First, starting from the features of the product, process analysis, to determine the processing flow of the parts, progressive die with a level in order to complete punching, cutting, bending stamping, punching and blanking. Described the overall structure and working process of the support plate part of the Progressive mold, should be noted that the assembly process. The focus of analysis of the design principles and processes of the floating material holding-oriented devices and safety protection devices. Feeding device and safety protection device design is the difficulty of the graduation project and innovation, it has important practical in the future mold development. Keywords: Rearview mirror ；support plate ；Progressive Die ；Automation 目 錄 引言 1 1 緒論 2 1.1 選題背景及研究意義 2 1.1.1國內(nèi)外級(jí)進(jìn)模的研究現(xiàn)狀 3 1.1.1國內(nèi)級(jí)進(jìn)模存在的不足 4 1.2 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題 5 1.3 本文研究目標(biāo)與應(yīng)用前景 6 1.4 本文工作的主要內(nèi)容 6 2 制件工藝性分析及工藝方案的確定 8 2.1 制件的工藝分析 8 2.1.1制件材料的選擇 8 2.1.2制件生產(chǎn)方案的確定 9 2.2 制件外形尺寸工藝分析 9 2.2.1支承板制件的結(jié)構(gòu)形狀 9 2.2.2支承板制件的工藝分析 10 2.3 制件工藝方案的確定 10 3 制件沖裁工藝的計(jì)算與設(shè)計(jì) 12 3.1 毛坯的計(jì)算 12 3.2 排樣設(shè)計(jì) 13 3.2.1材料的經(jīng)濟(jì)利用 13 3.2.2排樣方法的選擇 14 3.2.3工藝切口的確定 14 3.2.4搭邊與載體設(shè)計(jì) 14 3.2.5進(jìn)距與條料寬度的確定 16 3.2.6條料的選擇 17 3.2.7排樣設(shè)計(jì)圖 17 3.3 壓力機(jī)的選擇 18 3.3.1沖裁作用力計(jì)算 19 3.3.2彎曲總壓力計(jì)算 21 3.3.3壓邊力計(jì)算 21 3.3.4總沖壓力計(jì)算 22 3.3.5壓力機(jī)的選用 22 3.4 模具壓力中心的計(jì)算 23 3.5 沖裁間隙值的確定 24 3.5.1沖裁間隙對(duì)沖壓的影響 24 3.5.2間隙值的確定 25 3.6 沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 25 3.5.1凸、凹模刃口尺寸計(jì)算依據(jù) 25 3.5.1凸、凹模刃口尺寸的確定 26 4 制件級(jí)進(jìn)模各零部件的選擇與設(shè)計(jì) 29 4.1 模具零件的分類和標(biāo)準(zhǔn)化 29 4.1.1模具零件的分類 29 4.1.2模具標(biāo)準(zhǔn)化的意義 29 4.2 凸模與凸模組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 4.2.1凸模結(jié)構(gòu)形式、長(zhǎng)度及材料的確定 30 4.2.2凸模承壓能力和失穩(wěn)彎曲極限長(zhǎng)度校核 31 4.2.3導(dǎo)正銷孔凸模的選擇 32 4.2.4工藝切口凸模設(shè)計(jì) 32 4.2.5裁邊凸模設(shè)計(jì) 33 4.2.6彎曲沖壓凸模設(shè)計(jì) 33 4.2.7沖孔凸模的選擇與設(shè)計(jì) 35 4.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35 4.3.1凹模洞口形狀與外形尺寸的確定 35 4.3.2凹模的固定方法和主要技術(shù)要求 37 4.3.3導(dǎo)正銷孔凹模與工藝切口凹模的設(shè)計(jì) 37 4.3.4裁邊凹模設(shè)計(jì) 38 4.3.5沖孔凹模的設(shè)計(jì) 38 4.4 帶料的導(dǎo)正定位 39 4.5 帶料的導(dǎo)向和托料裝置 40 4.6 安全保護(hù)裝置 43 4.6.1防止制件或廢料的回升或堵塞 43 4.6.2模面制件的清理 44 4.7 其他相關(guān)模具零件的設(shè)計(jì) 45 4.7.1凸模固定板的設(shè)計(jì) 45 4.7.2墊板的設(shè)計(jì) 46 4.7.3凹模固定板的設(shè)計(jì) 46 4.7.4卸料板的設(shè)計(jì) 47 4.7.5橡膠板的選擇與設(shè)計(jì) 47 4.7.6彈性元件的選擇 48 4.8 模架和支撐零件的選擇與設(shè)計(jì) 50 4.8.1模架的選擇 50 4.8.2模柄的選擇 50 4.8.3定位零件的選擇 51 4.8.4緊固零件的選擇 51 4.9 級(jí)進(jìn)?？傃b配圖 52 5 模具零件材料的選擇及其加工工藝 53 5.1 模具零件材料的選擇與熱處理 53 5.2 模具主要零件的加工工藝設(shè)計(jì) 53 5.2.1凸、凹模的加工工藝 53 5.2.2凸模固定板加工工藝卡 54 5.2.3模架的加工工藝 55 6 模具的試沖與調(diào)試 56 6.1 沖模試沖與調(diào)整的目的 56 6.2 沖模調(diào)試的內(nèi)容與要求 56 6.3 沖模的安裝與試沖 59 7 總結(jié)與展望 62 7.1 總結(jié) 62 7.2 展望 62 謝 辭 63 參考文獻(xiàn) 64 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 64頁 共 64頁 引言 沖壓是利用壓力機(jī)和沖模對(duì)材料施加壓力，使其分離或產(chǎn)生塑性變形，以獲得一定形狀和尺寸的制品的一種少、無切削加工工藝。通常該加工方法在常溫下進(jìn)行，主要用于金屬板料成型加工，故又稱沖壓或者板料成型。沖壓按其功能和模具結(jié)構(gòu)，有單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模之別。它們?cè)趬毫C(jī)的壓力下，將被沖的材料放入凸、凹模之間，在壓力機(jī)的作用下使材料產(chǎn)生變形或分離，完成沖壓工作。沖壓技術(shù)在機(jī)械、航空、汽車、電子、輕工、儀表和家電等工業(yè)部門生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。 級(jí)進(jìn)模是沖壓模具的一種，它是在單工序沖壓模具基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多工序集成模具。它又稱為跳步模、連續(xù)模和多工位級(jí)進(jìn)模。被沖材料在模具上沿直線方向送料，在壓力機(jī)一次行程中，在多個(gè)不同工位完成不同的加工工序。級(jí)進(jìn)模在過去，由于技術(shù)水平的限制（主要是制造精度的限制），工位相對(duì)很少，一般為3至5個(gè)工位，10個(gè)工位就算很多了，而且也比較少見。近年來由于對(duì)沖壓自動(dòng)化、高精度、長(zhǎng)壽命提出了更高的要求，模具設(shè)計(jì)與制造高新技術(shù)的應(yīng)用和進(jìn)步。多工位級(jí)進(jìn)模的工位數(shù)量可以達(dá)到幾十個(gè)，多的以有70多個(gè)。多工位級(jí)進(jìn)模作為現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)的先進(jìn)模具，它具有沖壓生產(chǎn)效率高；操作安全，自動(dòng)化程度高；沖件質(zhì)量高；模具壽命長(zhǎng)；設(shè)計(jì)制作難度大，但沖壓生產(chǎn)的總成本較低。 多工位級(jí)進(jìn)模是當(dāng)代沖壓模具中生產(chǎn)效率最高、最適合大量生產(chǎn)應(yīng)用，已越來越多地被廣大用戶認(rèn)識(shí)并使用的一種高效、高速、高質(zhì)、長(zhǎng)壽的先進(jìn)模具。它的廣泛應(yīng)用，展示了現(xiàn)代沖壓模具水平的一個(gè)重要標(biāo)志。 1 緒論 1.1 選題背景及研究意義 模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，在工業(yè)生產(chǎn)中起著極其重要的作用。國外將模具比喻為“金鑰匙”、“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，國內(nèi)也將模具工業(yè)稱為“永不衰亡的工業(yè)”、“無與倫比的效益放大器”等等。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)非常重要的行業(yè)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，在很大程度上依賴于模具制造技術(shù)。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一[9]。 在工業(yè)生產(chǎn)中，許多機(jī)械零件普遍采用模具沖壓成型的工藝方法，有效地保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并使操作技術(shù)簡(jiǎn)單化，而且還能省料、節(jié)能，可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，沖壓件在電子產(chǎn)品中占80～85%，在汽車、農(nóng)業(yè)幾下產(chǎn)品中占75～80%，在輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上，航天航空工業(yè)中沖壓件也占很大的比列[10]。 沖床 材料 模具 圖1.1 沖壓加工三要素 沖裁、彎曲、拉深、成形是四種最基本的沖壓加工工序，由此四種工序的組合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品的沖壓加工。各種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、精度各異，所采用的沖壓加工方法也各不相同，但沖床、模具和材料是每一個(gè)沖壓過程不可缺少的。沖床、模具和材料是沖壓加工的三個(gè)基本要素（如圖1.1所示）。與一般機(jī)械加工不同，沖壓過程對(duì)操作者的技術(shù)水平要求低，而相關(guān)的技術(shù)含量實(shí)際上體現(xiàn)在模具上，因此對(duì)模具設(shè)計(jì)有很高的技術(shù)要求。 圖1.2 級(jí)進(jìn)模 冷沖模是指進(jìn)行沖壓加工的模具，冷沖模有多種形式，按照沖壓加工工序的性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉伸模等；從沖壓工序的組合來看，可分為簡(jiǎn)單模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模，其中后一種分類方法 更為普遍。簡(jiǎn)單模是在模具上只有一個(gè)加工工位，而且在沖床上的一次行程中只完成一種沖壓加工工藝。復(fù)合模也只有一個(gè)工位，但在沖床的一次行程中要完成兩種以上的加工工藝。級(jí)進(jìn)模（如圖1.2所示）又稱為跳步模，它是在一副模具內(nèi)，按所加工的零件，分為若干個(gè)等距離工位，在每個(gè)工位上設(shè)置一定的沖壓工序，完成沖壓零件的某部分加工。被加工材料（一般為條料或帶料）在控制送進(jìn)距離機(jī)構(gòu)的控制下，經(jīng)逐個(gè)工位沖制后，便得到一個(gè)完整的沖壓零件（或半成品）。這樣，一個(gè)比較復(fù)雜的沖壓零件，用一副多工位級(jí)進(jìn)模即可沖制完成。一般地說，無論沖壓零件的形狀怎樣復(fù)雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副多工位級(jí)進(jìn)模沖制完成。特別是對(duì)于汽車后視鏡支承板這樣一類尺寸小、形狀復(fù)雜、精度要求較高、產(chǎn)量大的零件，級(jí)進(jìn)模更為適用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各類冷沖模具中，級(jí)進(jìn)模所占的比例達(dá)到27%[10]。可見，在現(xiàn)代沖壓技術(shù)中，級(jí)進(jìn)模已占有主導(dǎo)地位，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家也都十分重視對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模技術(shù)的研究與開發(fā)工作。 1.1.1國內(nèi)外級(jí)進(jìn)模的研究現(xiàn)狀 （1）國外級(jí)進(jìn)模的研究現(xiàn)狀 ①CAD/CAE/CAM已成為普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD地應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，目前3D設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了70～89%[5]。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍，一些國家還開發(fā)了級(jí)進(jìn)模專用的3D設(shè)計(jì)軟件。應(yīng)用這些軟件不僅可以完成2D設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì)，還可以再設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。此外，CAE技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，應(yīng)用Dynaform、Autoform等軟件，模擬金屬變形過程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測(cè)破裂、起皺、回彈等缺陷。 ②設(shè)計(jì)上采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。如為了便于模具設(shè)計(jì)與計(jì)算，各道工序均以一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，以坐標(biāo)尺寸的方式標(biāo)注尺寸。選定基準(zhǔn)點(diǎn)后，產(chǎn)品上任何一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)尺寸，都能準(zhǔn)確地計(jì)算出來。各工序的模具 尺寸以該基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，用坐標(biāo)尺寸標(biāo)注，給模具設(shè)計(jì)與制造帶來方便。此外，將各工序的加工內(nèi)容、尺寸要求、加工部位、沖壓方向、壓力中心及相互關(guān)系等，用一張圖表表示出來，稱為加工要領(lǐng)圖。有了加工要領(lǐng)圖，對(duì)各道工序的關(guān)系就可一目了然，不僅便于模具設(shè)計(jì)，而且對(duì)模具加工和調(diào)整也方便。 ③各模具生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)自身的生產(chǎn)能力、經(jīng)驗(yàn)等，制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)。它包括設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，模具零件和模具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化。模具標(biāo)準(zhǔn)件的采用率一般均在80%以上。模具企業(yè)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)和零件，并加工凸、凹模等主要零件（其制造精度在，壽命可達(dá)2億沖次[5]），進(jìn)行裝配調(diào)試等。其他模具零件均可作為標(biāo)準(zhǔn)件在市場(chǎng)上采購。有些模具企業(yè)，模具零件的粗加工、半精加工，也由相對(duì)固定的協(xié)作廠家去完成。因此，模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期大大縮短。 （2）國內(nèi)級(jí)進(jìn)模的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)是進(jìn)入20世紀(jì)80年代才開始研制級(jí)進(jìn)模的，經(jīng)歷了近三十多年的努力，從無到有，模具技術(shù)有了較大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ①模具CAD/CAE技術(shù)得到普遍采用，許多高校在軟件開發(fā)上做了大量的工作。如華中科技大學(xué)給予人工智能技術(shù)開發(fā)出軸對(duì)稱深拉深件的工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)和彎曲成形工序設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，以及塑性成形模擬（CAE）軟件FASTAMP；浙江大學(xué)開發(fā)了一套智能級(jí)進(jìn)模CAD/CAE系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于2D沖裁件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)；上海交通大學(xué)也進(jìn)行了級(jí)進(jìn)模CAD/CAE系統(tǒng)的研制工作，這些國產(chǎn)軟件適合于中國設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣，它們的推廣應(yīng)用提高了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短了模具設(shè)計(jì)時(shí)間，使級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)上形成初步的規(guī)范化、典型化和標(biāo)準(zhǔn)化。 ②模具的綜合性能已達(dá)到了較高水平，國內(nèi)一些企業(yè)，如20世紀(jì)80年代后期的上海星火模具廠、北京市機(jī)電研究院精密模具公司以及一些汽車配套企業(yè)等，在消化吸收國外先進(jìn)級(jí)進(jìn)模技術(shù)的基礎(chǔ)上，自行研制出一些中小型汽車零件級(jí)進(jìn)模，在生產(chǎn)中獲得了較好的使用效果。此外，有代表性的集機(jī)電技術(shù)一體化的電機(jī)鐵芯自動(dòng)疊片硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模，主要零件制造精度可達(dá)，表面粗糙度[8]。該模具在高速?zèng)_床上使用，具有自動(dòng)沖壓、疊片、扭槽、分組、回轉(zhuǎn)等功能，沖制出成批的鐵芯組合件，替代率單片零件。模具總壽命可達(dá)1億沖次以上。 ③模具的制造周期逐步縮短，現(xiàn)代模具制造技術(shù)進(jìn)一步得到推廣應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化程度逐步提高，大型模具的制造周期約為4個(gè)月，中型的為3個(gè)月，小型的為2個(gè)月。我國設(shè)計(jì)制造的汽車零部件級(jí)進(jìn)模與國外同類模具相比，從模具結(jié)構(gòu)、制造精度、制造周期、使用壽命等指標(biāo)來衡量，水平與國外進(jìn)口模具雖然有一定的差距，但價(jià)格則只有進(jìn)口模具的三分之一，具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1.1.2國內(nèi)級(jí)進(jìn)模存在的不足 （1）沖壓工序比較單一，多數(shù)以沖裁加簡(jiǎn)單彎曲級(jí)進(jìn)模為主，模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，功能性不強(qiáng)，對(duì)一些復(fù)雜對(duì)偶件級(jí)進(jìn)模的開發(fā)能力還比較弱。 （2）模具模板的幅面尺寸比較小，一般在內(nèi)，一次沖制的產(chǎn)品數(shù)量通常為一件，屬中小型級(jí)進(jìn)模。 （3）模具精度不高，沖裁間隙誤差在0.01mm左右，產(chǎn)品易產(chǎn)生毛刺、外形尺寸偏差大、插拔力達(dá)不到規(guī)定要求等缺陷。 （4）模具使用壽命與國外先進(jìn)水平相比，約低一個(gè)檔次，一般一次刃磨在50萬次以內(nèi)。 （5）模具在高速運(yùn)行生產(chǎn)中的可靠性與國外模具相比，有一定的差距。 （6）模具材料主要以普遍模具鋼為主或采用硬質(zhì)合金，在表面處理手段和標(biāo)準(zhǔn)化程度方面，也存在著較大的差距。 由于種種歷史原因，我國模具工業(yè)無論是在設(shè)計(jì)制造技術(shù)和生產(chǎn)能力方面，還是在管理水平方面，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，它嚴(yán)重影響工業(yè)產(chǎn)品的品種、質(zhì)量和生產(chǎn)周期，消弱了在國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，必須有適用于本國國情的模具設(shè)計(jì)思想和理論，才能在較短時(shí)間內(nèi)趕超國外模具工業(yè)的先進(jìn)水平。國內(nèi)級(jí)進(jìn)模技術(shù)面臨如何在消化吸收著我國工業(yè)化進(jìn)程的加速，特別是汽車制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，以汽車零部件模具為代表的多工位精密復(fù)雜級(jí)進(jìn)模的需求將會(huì)越來越大，迫切需要有自己的理論指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)模具國產(chǎn)化。因此，本文的選題具有一定的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。 1.2 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題 級(jí)進(jìn)沖壓是指壓力機(jī)的一次行程中，在模具的不同工位同時(shí)完成多種工序的沖壓。所使用的模具即是級(jí)進(jìn)模，又稱跳步模或連續(xù)模。在級(jí)進(jìn)沖壓中，不同的沖壓工序分別按一定次序排列，坯料按步距間歇移動(dòng)，在等距離的不同工位上完成不同的沖壓工序，經(jīng)逐個(gè)工位沖制后，便得到一個(gè)完整的零件（或半成品）。無論沖壓零件的形狀怎樣復(fù)雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副多工位級(jí)進(jìn)模沖制完成。對(duì)于批量非常大，面厚度較薄的中、小型沖壓件，宜采用多工位級(jí)進(jìn)模。在設(shè)計(jì)時(shí)，與其他模具相比，多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)技術(shù)較復(fù)雜，概括來說有如下幾個(gè)關(guān)鍵問題： （1）多工位級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)各種沖壓工序的排列順序及各工位上工序尺寸的確定十分關(guān)鍵，它不僅關(guān)系到被加工材料的利用率，而且進(jìn)一步影響到制件的精度及能否順利地沖壓生產(chǎn)。沖壓制件的形狀千變?nèi)f化，欲確定合理的排樣和正確的工序尺寸，需要根據(jù)沖壓成形理論，對(duì)各沖壓工序的變形特性進(jìn)行分析和詳細(xì)計(jì)算。 （2）多工位級(jí)進(jìn)模必須確保送料準(zhǔn)確。沖壓過程來看，級(jí)進(jìn)模是采取工序分散，分步?jīng)_壓的方式進(jìn)行工作的，因此必須保證每次送料的位置正確，達(dá)到所要求的步距精度，而制件帶料的送進(jìn)是靠自動(dòng)送料裝置來完成的，送料誤差往往是影響制件的質(zhì)量和造成模具損壞的主要原因。如何確定送料方式和消除送料誤差是一個(gè)非常重要的問題。 （3）多工位級(jí)進(jìn)模在結(jié)構(gòu)上較復(fù)雜。模具中包含幾種沖壓工序，而每種工序又由數(shù)個(gè)工位組成，因此一副模具的工位數(shù)可達(dá)幾十個(gè)之多；同時(shí)，制件帶料要在模具中連續(xù)運(yùn)動(dòng)，模具往復(fù)上、下合模，這就要設(shè)計(jì)有送料、卸料、托料、導(dǎo)向、定位以及安全裝置、保護(hù)裝置和限位裝置，一副多工位級(jí)進(jìn)模各類零件多達(dá)數(shù)百種。由此可見，多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)式十分復(fù)雜的。 （4）多工位級(jí)進(jìn)模有較高的精度要求。級(jí)進(jìn)模有三項(xiàng)主要的精度要求：一是模具上、下合模的模架運(yùn)動(dòng)精度；二是模具各工位之間的位置精度（即步距精度）；三是為降低制造成本，并便于調(diào)整和消除累計(jì)誤差，凹模大多數(shù)采用嵌拼式結(jié)構(gòu)，凸、凹模都應(yīng)達(dá)到較高的互換性精度。上述要求給模具制造和裝配帶來了很大的難度。 （5）多工位級(jí)進(jìn)模往往應(yīng)用于自動(dòng)化程度較高的大批量制件的生產(chǎn)，沖床的工作頻率一般都在200次/分以上，模具總使用壽命也要求在上百萬次以上，這就要求模具材質(zhì)具有良好的抗磨損性能。在制定的工作狀態(tài)上，模具材質(zhì)應(yīng)具備哪些條件 才能獲得高耐磨性能，也是值得研究的問題。 （6）多工位級(jí)進(jìn)模制造成本高，價(jià)格昂貴，用戶希望模具具有多種功能，生產(chǎn)多種產(chǎn)品，并便于刃磨維修、更換易損件，延長(zhǎng)模具的總使用壽命，因而使得模具結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜精度要求更高。 對(duì)于大型精密復(fù)雜級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)，上述問題更為突出，尤其是受機(jī)床加工性能的限制，使得模具制造、模具裝配和零件加工的難度更大。從上面的討論可以看出，一副級(jí)進(jìn)模的使用效果也是由這幾方面的因素綜合決定的。因此，對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模進(jìn)行綜合性技術(shù)研究是十分重要的。因此，本文對(duì)N5汽車前門后視鏡支承板級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)就顯得更具參考價(jià)值了。 1.3 本文研究目標(biāo)與應(yīng)用前景 在概述了級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的關(guān)鍵技術(shù)問題以及對(duì)國內(nèi)外級(jí)進(jìn)模的研究現(xiàn)狀之后，可以得出這樣的結(jié)論：加強(qiáng)級(jí)進(jìn)模技術(shù)的綜合性研究，是一條提高我國模具技術(shù)總體水平的有效途徑。由于個(gè)人能力有限，在本次N5汽車前門后視鏡支承板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，所參考級(jí)進(jìn)模關(guān)鍵技術(shù)問題存在一定的差距，但是，本文的研究目的是從模具在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用出發(fā)，探索級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)和制造理論及方法，從而促進(jìn)我國模具技術(shù)水平的不斷提高。 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)步的發(fā)展，模具對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的影響也越來越大。作者相信，本課題所研究的N5汽車前門后視鏡支承板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段就對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，為沖壓工藝、模具設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試提供理論依據(jù)，縮短模具設(shè)計(jì)制造和試模的時(shí)間，將會(huì)帶來一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)促進(jìn)我國模具工業(yè)及相關(guān)工業(yè)的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用，它的應(yīng)用前景極為廣闊。 1.4 本文工作的主要內(nèi)容 本文工作的主要內(nèi)容，其實(shí)就是每一章研究的內(nèi)容，本文內(nèi)容分為七部分，主要內(nèi)容如下。 第一部分，引言與緒論。通過查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，概述了國內(nèi)外模具的研究情況，尤其是對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模的研究情況，從而引出了本課題的研究意義。 第二部分，即制件的工藝性分析以確定工藝方案。對(duì)制件結(jié)構(gòu)尺寸、精度要求及其作用進(jìn)行工藝分析，確定最優(yōu)的工藝方案。 第三部分，制件沖裁工藝的計(jì)算與設(shè)計(jì)。本章節(jié)主要根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)尺寸，以及其工藝方案來確定本次制件級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的排樣圖；然后計(jì)算出模具工作所需的總沖壓力與模具壓力中心，并由此選用合適的壓力機(jī)；最后由沖裁間隙的影響，計(jì)算出各凸、凹模刃口尺寸，為之后的凸、凹模結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 第四部分，即制件級(jí)進(jìn)模各零部件的選擇與設(shè)計(jì)。本章節(jié)根據(jù)之前的研究的基礎(chǔ)上，首先對(duì)制件級(jí)進(jìn)模具畫出草圖，然后再對(duì)級(jí)進(jìn)模具各零部件進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)。級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，若有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件，可直接選用；如無標(biāo)準(zhǔn)件，則可根據(jù)某些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后畫圖總裝配圖。模具材料的選擇及其熱處理；本次級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)托料導(dǎo)軌式送料裝置，采用壓縮空氣進(jìn)行送料，保證送料精度；采用壓縮空氣對(duì)制件和廢料的清理。 第五部分，即模具零件材料的選擇與加工工藝。主要對(duì)模具零部件材料選擇的一個(gè)匯總表，并對(duì)主要零部件進(jìn)行加工工藝分析。 第六部分，模具的安裝與調(diào)試。模具安裝完成后，對(duì)其進(jìn)行試沖與調(diào)整，并說明其重要性。 第七部分，對(duì)本問研究的總結(jié)，并對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模發(fā)展的美好展望。 2 制件工藝性分析及工藝方案的確定 沖裁工藝設(shè)計(jì)包括沖裁件的工藝性分析和沖裁工藝方案確定。良好的工藝性和合理的工藝方案，可以用最少的材料，最少的工序數(shù)和工時(shí)，使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng)，能穩(wěn)定地獲得合格沖件，因而可以減小勞動(dòng)量和沖件成本。勞動(dòng)量和沖裁件成本是衡量沖裁工藝設(shè)計(jì)合理性的主要指標(biāo)。 2.1 制件的工藝分析 2.1.1制件材料的選擇 N5汽車前門后視鏡支承板主要是用來支撐后視鏡的支架，要具有一定的強(qiáng)度，由于零件需經(jīng)過沖孔、彎曲、拉深、沖裁等工序才沖制出來，因此，材料還要求具有足夠的塑性和較小的屈彈比，以保證沖壓成形過程中不易開裂，還要具有較小的屈強(qiáng)比，能使零件的形狀和尺寸準(zhǔn)確。 N5汽車前門后視鏡支承板零件如圖1-1所示，該制件的材料選用20號(hào)鋼，是一種鋼材的材質(zhì)。零件材料主要參數(shù)查表（參考文獻(xiàn)[11] 548頁）可得：經(jīng)退火后，抗剪強(qiáng)度τ=280～400 MPa，抗拉強(qiáng)度σb＝360～510MPa，屈服強(qiáng)度σs=250MPa，拉伸率δs=25%，因此，取τ=300 MPa，σb＝390 MPa。該材料具有較高的彈性和良好的塑性，其可成形性性能較好。沖裁加工性能好，易于裁切和彎曲沖壓成形。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，有較好的可沖壓性能，用途最廣泛，大量用作對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件。材料厚度0.8mm，批量生產(chǎn)。主要有沖孔、彎曲、拉深特征。需要通過沖孔、彎曲、拉深、裁剪落料等工藝完成。零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但是制件對(duì)孔的尺寸精度要求較低，如圖2.1所示。 圖2.1 制件結(jié)構(gòu)尺寸圖 2.1.2 制件生產(chǎn)方案的確定 N5汽車前門后視鏡支承板是汽車生產(chǎn)的組成零件，是屬于較大批量生產(chǎn)的零件，現(xiàn)有以下三種沖壓方案可選擇： 方案一、單工序摸：在一幅模具中的一個(gè)工位上只完成一種工序的沖壓模具。單工序摸制造和調(diào)整都比較容易，有時(shí)幾幅單工序摸的制造成本可能會(huì)比一幅復(fù)合模（或級(jí)進(jìn)模）還要低，應(yīng)優(yōu)先考慮采用單工序摸，在多工位壓力機(jī)上使用多個(gè)單工序摸，不但可以獲得與級(jí)進(jìn)模相同的生產(chǎn)率，而且沖壓過程中還可以隨意改變毛坯的沖壓方向。但是，對(duì)于N5汽車前門后視鏡支承板這樣形狀比較復(fù)雜的零件，采用單工序進(jìn)行生產(chǎn)是存在許多困難的，對(duì)于單工序模的制造是非常困難的，其實(shí)，從理論上也很難實(shí)現(xiàn)該零件的生產(chǎn)，故不能采用單工序模進(jìn)行沖壓成形生產(chǎn)零件。 方案二、復(fù)合模具：在一幅模具中的一個(gè)工位上完成兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的工序的沖壓模具。咋一看，本次設(shè)計(jì)的零件可以采用復(fù)合模進(jìn)行沖壓成形生產(chǎn)，這樣可以成倍地提高生產(chǎn)率，降低制造成本，但是，再深入思考時(shí)發(fā)現(xiàn)，采用復(fù)合模進(jìn)行沖壓成形生產(chǎn)并不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化，原因是復(fù)合模的復(fù)合工序數(shù)一般在2道工序數(shù)以下，更多的工序數(shù)將使模具結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，模具的強(qiáng)度、剛度和可靠度也隨之降低，制造及維修更加困難。對(duì)于本次研究的要經(jīng)過沖孔、彎曲、拉深、沖裁等工序才能沖制出的支承板零件，采用復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)就更加不理想了。 方案三、級(jí)進(jìn)模具：又稱連續(xù)模具或跳步模具，指在壓力機(jī)一次行程中，在一幅模具的不同工位上同時(shí)完成兩道或多道工序的沖壓模具。它可以包括沖裁、彎曲、拉深和成形等多道工序，取件和排除廢料都比較容易，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，因而可以采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)。從零件圖分析知道，支承板零件的側(cè)壁上沒有沖切或局部成形工藝，所以，這使得模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單了，而且采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓成形生產(chǎn)，不僅可以達(dá)到了較大批量的生產(chǎn)要求，而且還避免了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，制造和維修困難，模具壽命短等缺陷。所以考慮采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓成形生產(chǎn)，這樣可以保證成品的尺寸精度，并且大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)的成本。 2.2 制件外形尺寸工藝分析 2.2.1支承板制件的結(jié)構(gòu)形狀 從零件圖1.1所示的尺寸分析，支承板制件厚度為0.8mm，長(zhǎng)度為170mm，寬度為106mm，高度為22mm，四個(gè)轉(zhuǎn)角位R5mm的圓角，制件的兩個(gè)ψ8mm小孔對(duì)位置精度有一定的要求。從制件彎曲變形來看，其彎曲角度較小，而且有較大的圓角過渡，所以，彎曲半徑較大，不易出現(xiàn)因彎曲變形而產(chǎn)生的開裂等缺陷，但是，還要注意其回彈問題，同時(shí)，支承板零件形狀比較復(fù)雜，制件在沖壓成形過程中，零件的某些彎曲突變部位會(huì)產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，對(duì)零件的外形尺寸精度影響較大，因此，防止起皺現(xiàn)象的產(chǎn)生，避免彎曲回彈的影響，保證支承板零件外形尺寸精度也是本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 2.2.2支承板制件的工藝性分析 制件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料性能對(duì)沖壓成型工藝的適應(yīng)性稱為制件的工藝性。支承板零件的主要彎曲變形，其次為沖壓成形，所以主要以彎曲變形進(jìn)行工藝性分析。對(duì)彎曲件的工藝性分析應(yīng)遵循彎曲過程變形規(guī)律，通常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析： （1）彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑不宜過大或者過小，過大因受回彈影響，彎曲件的精度不易保證；過小則會(huì)產(chǎn)生彎裂。一般要求r/t＞rmin/t。經(jīng)查表，材料20號(hào)鋼最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t=0.5，支承板制件的相對(duì)彎曲半徑r/t=5/0.8=6.25，滿足r/t＞rmin/t，所以滿足彎曲件的工藝要求。 （2）直邊高度 彎曲件的直邊高度不宜過小，一般h＞r+2t,直邊高度過小時(shí)，彎曲成形時(shí)在模具上的支持長(zhǎng)度過小，不易形成足夠的彎矩，很難得到精確形狀的制件。由于支承板零件不存在垂直的彎曲角度，故該零件不需考慮此工藝要求。 （3）孔邊距離 孔邊到彎曲中心的距離L要保證當(dāng)t＜2mm時(shí)，L≥t；當(dāng)t≥2mm時(shí)，L≥2t。分析支承板零件，厚度為t=0.8mm，Lmin=2.0mm，L≥t，零件符合彎曲工藝要求。 （4）彎曲線與板材扎制方向 支承板零件彎某些曲線與板材扎制方向垂直?？梢灶A(yù)防彎裂、減少彎曲件的回彈，彎曲件的工藝達(dá)到最佳。 （5）工藝分析 分析零件的結(jié)構(gòu)形狀，該支承板零件結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，且不屬于對(duì)稱形狀，但是沒有豎直邊，且高度小，可以一個(gè)工位上沖壓成形。對(duì)零件圖進(jìn)行分析，可以確定支承板零件的工序數(shù)目和工序順序?yàn)闆_孔、彎曲及沖壓、沖孔、沖裁落料四個(gè)工序。 但是，沖孔也是支承板零件的重要工藝之一，由圖1.1所示的零件圖分析知道，兩個(gè)直徑為Φ8±0.1mm的小孔有一定的尺寸精度和位置精度要求，對(duì)于這兩個(gè)孔的沖制，可以采用較好的凸、凹模和合理沖裁間隙，同時(shí)采用導(dǎo)正銷進(jìn)行定位即可獲得較好的位置精度。對(duì)于直徑為Φ10mm的孔，可以簡(jiǎn)單的沖制出來，但是，對(duì)于最大的那個(gè)孔，它是比較靠近彎曲邊上的了，因此，該孔不能在彎曲變形之前沖制出來，否則，由于應(yīng)力主要集中在彎曲邊上，制件在彎曲變形過程中會(huì)產(chǎn)生開裂或畸形的現(xiàn)象。所以，該孔需要在彎曲變形之后才能沖制出來。 2.3 制件工藝方案的確定 根據(jù)零件的工藝性特點(diǎn)，其加工方案初步設(shè)計(jì)有以下幾種： 方案一、利用一副復(fù)合模完成零件的沖孔、彎曲、整形，然后沖裁落料，再通過其他機(jī)械加工完成整形修邊，使零件獲得準(zhǔn)確的外形尺寸。 方案二、利用一般級(jí)進(jìn)模加工方式進(jìn)行加工，把沖孔、彎曲、整形、落料等加工方式，按一定的順序進(jìn)行排列，在一副模具中完成加工。落料后再進(jìn)行修邊，保證零件相對(duì)形狀的精度。 方案三、利用沖孔、彎曲及整形、沖孔、沖裁落料多工位級(jí)進(jìn)模具進(jìn)行加工，其加工工序?yàn)?，首先通過沖裁的方法裁切出毛坯所需的總長(zhǎng)度，留有一定的載體以方便送料準(zhǔn)確；其次，通過沖孔加沖裁的方法沖制出兩個(gè)直徑為Φ8±0.1mm的小孔和一個(gè)直徑為Φ10mm的小孔，沖孔時(shí)，依靠凸模對(duì)孔的定位之便，同時(shí)沖裁掉一邊的送料載體，這樣便成了單邊載體送料方式；再次，利用導(dǎo)正銷對(duì)兩個(gè)直徑為Φ8±0.1mm的小孔的定位導(dǎo)正，進(jìn)行彎曲、沖壓整形，使零件獲得了全部的彎曲變形；最后，還得利用導(dǎo)正銷對(duì)兩個(gè)Φ8±0.1mm的小孔定位導(dǎo)正，然后沖制出最大的孔，同時(shí)沖裁掉另一邊的送料載體，這樣就可以獲得了外形尺寸準(zhǔn)確地零件。 根據(jù)以上幾種方案的特點(diǎn)進(jìn)行確定合理的加工方案： 第一種方案，把零件困難的部分與簡(jiǎn)單部分分開加工，從而簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)，方便制造模具，而且加工時(shí)模具沖壓機(jī)的沖壓力也較小。但是其缺點(diǎn)也很明顯：由于分開加工需要幾副模具進(jìn)行加工，則需要多次進(jìn)行定位，使得零件由于累計(jì)誤差的影響，達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。并且用幾副模具進(jìn)行加工使得操作不方便，生產(chǎn)率較低。 第二種方案，采用級(jí)進(jìn)模的方法生產(chǎn)，它把沖孔、彎曲、整形、落料的工序集中在一副連續(xù)生產(chǎn)模具中，與方案一比較，它的生產(chǎn)率有較大的提高。但是普通的落料始終不能保證支承板零件外形尺寸的要求，必需在落料后進(jìn)行修邊加工。資源浪費(fèi)也比較嚴(yán)重，總的經(jīng)濟(jì)效益還是比較低的。 第三種方案，通過把各個(gè)工序合理的分散與組合，不僅避開了前兩個(gè)方案的許多不足之處，同時(shí)，還使得整個(gè)設(shè)計(jì)過程更加簡(jiǎn)單明了，便于模具的設(shè)計(jì)與制造，提高了模具的壽命，提高生產(chǎn)率，總的經(jīng)濟(jì)效益有了更大的提高。 由以上的分析可以看出，第一種方案不僅生成率低而且零件精度難以保證，第二種方案不符合模具生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，即不符合生產(chǎn)過程全自動(dòng)化。第三種方案不僅能保證制件的精度，而且大大提高了生產(chǎn)效率，降低了人為勞動(dòng)量，自動(dòng)化程度高。在大批量的生產(chǎn)中，雖然模具的制造費(fèi)用和難度較高，但是效益好，經(jīng)濟(jì)性更加完善，所以選擇第三種方案。 3 制件沖裁工藝的計(jì)算與設(shè)計(jì) 3.1 毛坯的計(jì)算 毛坯的尺寸大小主要取決于零件形狀尺寸的大小。該零件是一個(gè)矩形的彎曲件，因此必須由彎曲件計(jì)算出毛坯的尺寸大小。計(jì)算的依據(jù)是：變形區(qū)彎曲變形前后體積不變；應(yīng)變中性層在彎曲變形前后長(zhǎng)度不變。即：彎曲變形區(qū)的應(yīng)變中性層長(zhǎng)度，就是彎曲件的展開尺寸，也就是所要求的毛坯長(zhǎng)度。 支承板零件r/t=5/0.8=6.25＞0.5,這類彎曲屬于有圓角半徑彎曲，其彎曲變薄不嚴(yán)重，且斷面畸變較輕，可以按照中性層長(zhǎng)度等于坯料展開長(zhǎng)度的原則計(jì)算，查閱文獻(xiàn)【2】，可查得，彎曲90°時(shí)，彎曲件相對(duì)彎曲半徑r/t與中性層系數(shù)χ的關(guān)系，如下表3.1所示。 表3.1 彎曲90°時(shí)中性層系數(shù)值 r/t 0.1 0.25 0.5 1.0 2.0 4.0 4～8 ＞8 χ 0.32 0.35 0.38 0.42 0.445 0.47 0.475 0.50 由圖2.1所示的支承板零件圖，可知，之間毛坯的長(zhǎng)度為=170mm，其寬度則由彎曲件的計(jì)算可得。由支承板零件實(shí)物圖可測(cè)量得制件的寬度方向的彎曲尺寸，如圖3.1毛坯寬度計(jì)算簡(jiǎn)化圖所示。 圖3.1 毛坯寬度計(jì)算簡(jiǎn)化圖 查文獻(xiàn)【2】制件展開寬度的計(jì)算公式為： （3.1） 式中： —制件展開寬度尺寸（mm）； —制件在162°彎曲角下，與彎曲變形程度有關(guān)的中性層系數(shù)，其值可參考表3.1所示數(shù)值； —制件在155°彎曲角下，與彎曲變形程度有關(guān)的中性層系數(shù)，其值可參考表3.1所示數(shù)值； t —制件厚度（mm）。 該零件的最小彎曲半徑r=5mm，坯料厚度t=0.8mm，可知r/t=6.25，由表3.1可查得，χ=0.475；又由圖3.1毛坯寬度計(jì)算簡(jiǎn)化圖，可知=10mm，=27mm， =66mm，彎曲角度有162°和155°將以上數(shù)據(jù)代入公式得： 由于，支承板零件對(duì)外形尺寸精度要求較低，所以取毛坯總長(zhǎng)度=121mm。 所以，經(jīng)過計(jì)算可得毛坯的尺寸為。 3.2 排樣設(shè)計(jì) 沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。其設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括材料的經(jīng)濟(jì)利用，選擇排樣方法，確定是否需要工藝切口，確定搭邊數(shù)值，計(jì)算條料寬度和步距，畫出排樣圖。 3.2.1材料的經(jīng)濟(jì)利用 在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。合理的排樣可以提高材料的利用率，降低制造成本，保證沖件質(zhì)量及模具使用壽命。 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，可用下式計(jì)算： （3.2） 式中，——材料的利用率； S——沖壓件的實(shí)際面積； ——所用材料的面積，包括沖壓件面積與廢料面積； B——條料的寬度； A——步距（相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離）。 從上式可看出，若能減少廢料面積，則材料利用率高。廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種（見圖3.2所示）。結(jié)構(gòu)廢料由工件的形狀特點(diǎn)決定，一般不能改變；搭邊和余料屬于工藝廢料，是與排樣形式及沖壓方式有關(guān)的廢料，設(shè)計(jì)合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)排樣時(shí)應(yīng)考慮一下幾個(gè)原則。 （1）提高材料利用率（在不影響制件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變制件形狀）； （2）排樣方法應(yīng)使沖壓操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全； （3）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高； 圖3.2 廢料分類 （4）保證制件質(zhì)量和制件對(duì)板料纖維方向的要求。 3.2.2 排樣方法的選擇 級(jí)進(jìn)模的排樣是指制件在條料上分幾個(gè)工位沖制的布置方法。排樣不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與制造復(fù)雜程度、模具使用壽命長(zhǎng)短等都不同。所以排樣作為級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的重要步驟，它是多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)的重要依據(jù)。排樣可以分為有廢料排樣和少、無廢料排樣。 （1）有廢料排樣法 有廢料排樣法是沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間都有工藝預(yù)料的存在，沖裁件分離輪廓封閉，沖裁件質(zhì)量還、模具壽命長(zhǎng)，但是材料的利用率較低。 （2）少、無廢料排樣法 少廢料排樣法是只有在沖裁件與沖裁件之間或沖裁件與條料之間留有搭邊，這種方法的沖裁件只沿著沖裁件的部分輪廓進(jìn)行。材料的利用率可達(dá)到70％～90％。無廢料排樣翻是沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間均無搭邊存在，這種怕有的沖裁件時(shí)間上是支接切斷獲得，多以材料的利用率可達(dá)85％～95％。 因?yàn)楸敬沃С邪逶O(shè)計(jì)采用多工位級(jí)進(jìn)模，考慮到毛坯外形是矩形，并且條料是連續(xù)送進(jìn)，確保壓力機(jī)對(duì)板料加工時(shí)沖壓力平衡，所以必須選擇有廢料排樣。 3.2.3 工藝切口的確定 本文設(shè)計(jì)的是N5汽車前門后視鏡支承板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，由零件圖和實(shí)物圖可知，該零件外形比較復(fù)雜，且需要通過彎曲沖壓變形加工工序，所以，當(dāng)整條條料在連續(xù)彎曲沖壓變形過程中，由于相鄰兩個(gè)工位之間的材料相互影響，相互牽連，尤其是沿送料方向的材料流動(dòng)比較困難，這不像單個(gè)毛坯在彎曲沖壓變形時(shí)那樣材料較均勻自由地塑性變形。 為了避免彎曲沖壓變形時(shí)相鄰兩個(gè)工位之間材料的相互影響，在相鄰的兩個(gè)工位之間沖裁出一定形狀的切縫或切口，這樣可以減小兩工位間材料的影響和相互約束，有利于材料的塑性變形，送料的方便以及毛坯的準(zhǔn)確定位。因此，在條料進(jìn)行彎曲沖壓變形前設(shè)置工藝切口，工藝切口為細(xì)長(zhǎng)矩形切口。 3.2.4 搭邊與載體設(shè)計(jì) （1）搭邊值得確定 排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用有以下幾點(diǎn)。 ①補(bǔ)償條料的剪裁誤差、送料步距誤差，補(bǔ)償由于條料與導(dǎo)料板之間由間隙所造成的送料歪斜誤差。若沒有搭邊則可能出現(xiàn)制件缺角、缺邊或尺寸超差等廢品。 ②使凸、凹模刃口能沿著封閉輪廓線沖裁，受力平衡，合理間隙不易被破壞。模具壽命和制件斷面都能提高。 ③對(duì)于利用搭邊拉條料的自動(dòng)送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，一保證條料的連續(xù)送進(jìn)。 搭邊值對(duì)沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此，一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過大時(shí)，材料利用率低，浪費(fèi)材料；搭邊過小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)會(huì)輕易發(fā)生翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至搭邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)，正常搭邊比無搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高50%以上。搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，查文獻(xiàn)【1】得表3.2所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 表3.2 搭邊a和a1數(shù)值（低碳鋼） 材料厚度 圓件及r>2t的工件 矩形工件邊長(zhǎng)L<50mm 矩形工件邊長(zhǎng)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 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 1.6～2.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.0 2.2 由本文設(shè)計(jì)的支承板零件為矩形工件，其邊長(zhǎng)=170mm>50mm，且該制件的厚度為t=0.8mm，由表3.2可以查得沿邊a=2mm，工件間a1=2mm，取a1=3mm。 （2）載體設(shè)計(jì) 載體是指級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)，條料內(nèi)連接工序件并運(yùn)載其穩(wěn)定前進(jìn)的這部分材料。在排樣過程中，載體設(shè)計(jì)是非常重要的，不僅決定了材料的利用率，而且關(guān)系到制件的精度和沖制效果，更是直接影響模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造的難易程度。載體與一般沖裁時(shí)條料的搭邊不盡相同，搭邊的作用主要是補(bǔ)償定位誤差，滿足沖壓工藝的基本要求，使條料有一定的剛度，便于送料，保證沖出合格的制件。而條料的載體除了滿足以上的要求外，必須有足夠的強(qiáng)度，要能夠運(yùn)載條料上沖出的零件，并且能夠平穩(wěn)地送進(jìn)到后續(xù)沖壓工位。 載體的強(qiáng)度非常重要。載體發(fā)生變形，則整個(gè)條料的送進(jìn)精度就無法保證，嚴(yán)重者會(huì)使條料無法送進(jìn)而損壞模具造成事故。因此從保證載體強(qiáng)度出發(fā)，載體寬度遠(yuǎn)大于搭邊寬度。但條料載體強(qiáng)度的增強(qiáng)，并不能單純靠增加載體寬度來保證，重要的是要合理地選擇載體形式。由于被加工零件的形狀和工序要求不同，其載體的形式是各不相同的。載體的基本形式主要有雙側(cè)載體、單側(cè)載體和中間載體這三種。 ①雙側(cè)載體 雙側(cè)載體是在條料的邊緣兩側(cè)設(shè)計(jì)的載體，被加工的零件連接在兩側(cè)載體的中間。雙側(cè)載體是理想的載體，可使工件到最后一個(gè)工位前條料的兩側(cè)仍保持有完整的外形，這對(duì)于送進(jìn)、定位和導(dǎo)正都十分有利。采用雙側(cè)載體送進(jìn)十分平穩(wěn)可靠，但材料利用率較低。雙側(cè)載體可分為等寬雙側(cè)載體和不等寬雙側(cè)載體。 等寬雙側(cè)載體一般應(yīng)用于送進(jìn)步距精度高、條料偏薄，精度要求較高的沖裁件多工位級(jí)進(jìn)模或精度較高的沖裁彎曲件多工位級(jí)進(jìn)模。在載體兩側(cè)的對(duì)稱位置可沖出導(dǎo)正銷孔，在模具的相應(yīng)位置設(shè)導(dǎo)正銷，以提高定位精度。 不等寬雙側(cè)載體寬的一側(cè)稱為主載體，窄的一側(cè)稱為副載體。一般在主載體上設(shè)計(jì)導(dǎo)正銷孔。此時(shí)，條料沿主載體一側(cè)的導(dǎo)料板前進(jìn)。沖壓過程中可在中途沖切去副載體，以便進(jìn)行側(cè)向沖壓加工或其他加工。在沖切副載體之前應(yīng)將主要沖裁工序都進(jìn)行完畢，以確保沖制精度。 ②單側(cè)載體 單側(cè)載體是在條料的一側(cè)設(shè)計(jì)的載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)工序件的運(yùn)載。導(dǎo)正銷孔多放在單側(cè)載體上，其送進(jìn)步距精度不如雙側(cè)載體高。有時(shí)可再借用一個(gè)零件本身的孔同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)正，以提高送進(jìn)步距精度，防止載體在沖制過程中有微小變形，影響步距精度。與雙側(cè)載體相比，單側(cè)載體應(yīng)取更大的寬度。在沖壓過程中，單側(cè)載體以產(chǎn)生橫向彎曲，無載體一側(cè)的導(dǎo)向比較困難。 單側(cè)載體一般應(yīng)用于條料厚度為0.5mm以上的沖壓件，特別是對(duì)于零件一端或幾個(gè)方向都有彎曲，往往只能保持條料的一側(cè)有完整外形的場(chǎng)合，采用單側(cè)載體較多。 ③中間載體 中間載體是指載體設(shè)計(jì)在條料中間，此法一般適用于對(duì)稱零件，尤其是兩外側(cè)有彎曲的對(duì)稱零件。它不僅可以節(jié)省大量的原材料，還利于抵消由于兩側(cè)壓彎時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。對(duì)于一些不對(duì)稱的單向彎曲的零件，也可采用中間載體將被加工的零件對(duì)稱于中間載體排列在兩側(cè)，變不對(duì)稱零件為對(duì)稱排列，即提高了生產(chǎn)效率，又提高了材料利用率，也抵消了彎曲時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向壓力。 由于本次支承板零件主要是彎曲沖壓變形，所以，本次排樣設(shè)計(jì)中采用單側(cè)載體實(shí)現(xiàn)對(duì)工序件的運(yùn)載。為了增加單側(cè)載體的強(qiáng)度的同時(shí)提高材料的利用率，則可取單側(cè)載體的寬度b側(cè)=17mm。 3.2.5進(jìn)距與條料寬度的確定 （1）進(jìn)距的基本尺寸 進(jìn)距是指條料在模具中逐次送進(jìn)是每次向前移動(dòng)的距離。進(jìn)距大小及精度直接影響沖壓件的外形精度、內(nèi)外形相對(duì)位置精度和沖切過程能否順利進(jìn)行。 在級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，對(duì)送料進(jìn)距精度的要求是比較高的，它直接關(guān)系到一系列工位加工的精度，送料進(jìn)距又由側(cè)刃保證。送料進(jìn)距的基本尺寸可按公式（3.3）計(jì)算： A=+a1=170+3=173mm （3.3） 式中：a1為毛坯之間的搭邊值。