支撐板冷沖壓工藝及級進模設計

摘 要 沖壓工藝分 析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括經(jīng)濟和技術兩方面內容。在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益；在技術方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的結構特點、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。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否使零件以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來。 由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結構采用沖孔、落料的工序設計，并采用正裝方式設計模具結構，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采 用剛性卸料結構。廢料和產(chǎn)品均采用在凹模（下模）向下推出。因本沖裁件生產(chǎn)批量大故采用條料。 。 在沖壓零件中，材料費用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認真計算，確保排樣相對合理，以達到較好的材料利用率。 沖壓是高效的生產(chǎn)方式，采用復合模，尤其是多工位的級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高， 關鍵詞： 沖壓工藝 ； 排樣； 模具結構； 級進 模 II Abstract Stamping process analysis mainly consider product stamping forming process, the main is including two aspects of economic and technical content. On the economic front, mainly according to the stamping parts of the production batch, analyzing the product cost, clarify the stamping production can achieve economic benefit； In terms of technology, according to the product drawings, analysis the main parts of structure, size, accuracy requirements and materials performance factors such as whether accord with the requirement of stamping process. Process analysis, therefore, is mainly discussed in does not affect the parts use premise, can make the easiest and most economical way to stamping out. Because the product has no special requirements, so the mold structure with punching and blanking process design, and USES the way of dress design of mould structure, namely the female die is installed in the mould parts. Because the material is not thick, stamping speed faster, discharging discharging using rigid structures. Waste materials and products are used in the die (mould) down. Production batch die blanking pieces for this article using the material. In stamping parts, material costs accounted for more than 60%, the purpose of the layout is reasonable use of raw materials, so the utilization rate of materials is an important factor to decide the product cost, must be calculated carefully, to ensure that the line sheet for reasonable, in order to achieve a better material utilization. Stamping is efficient production mode, adopting the composite die, especially the multi-station progressive die, stamping can be completed in a pressure on the multichannel working procedure, to achieve the pick-up uncoiling, leveling, cutting to the forming and finishing automatic production. High production efficiency, good working conditions production cost is low, general can produce hundreds of pieces per minute. Key words: Stamping process；Layout ；The mould structure ； Progressive die V 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內容和意義 . 1 1.2 國內外的發(fā)展概況 . 2 1.3 本課題應達到的要求 . 5 2 沖壓工藝設計 . 6 2.1 沖壓件簡介 . 6 2.2 沖壓的工藝性分析 . 6 2.3 沖壓工序 . 7 2.4 沖裁間隙 . 8 2.5 沖壓工藝方案的確定 . 8 3 支撐板連續(xù)模設計 . 9 3.1 模具結構 . 9 3.2 確定其搭邊值 . 9 3.3 確定排樣圖 . 10 3.4 材料利用率計算 . 11 3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 . 11 3.5.1 落料部份凸、凹模刃 口尺寸的確定 . 11 3.5.2 沖兩圓孔及異性孔的凸、凹模刃口尺寸的計算 . 13 3.6 沖壓力計算 . 14 3.6.1 落料部分沖壓 力 . 15 3.6.2 沖 2 個圓孔部分沖壓力 . 15 3.6.3 沖兩個異形孔部分沖壓力 . 16 3.6.4 總沖壓力 . 16 3.7 壓力機選用 . 16 3.8 壓力中心計算 . 17 3.9 模具主要零部件的結構設計 . 18 3.9.1 凹模結構及設計 . 18 3.9.2 沖兩小圓形孔及異形孔的凸模設計 . 19 3.9.3 落料凸模設計 . 21 3.9.4 卸料板設計 . 22 3.9.5 凸模固定板設計 . 23 3.9.6 凸模墊板設計 . 24 3.10 標準件確定 . 25 3.10.1 模架確定 . 25 VI 3.10.2 上模螺釘確定 . 26 3.10.3 上模銷確定 . 26 3.10.4 下模螺釘確定 . 26 3.10.5 下模銷確定 . 26 3.10.6 卸料螺釘確定 . 26 3.10.7 模柄確定 . 26 3.10.8 模柄上止轉銷的確定 . 27 3.11 模具閉合高度、校驗壓力機 . 27 4 結論與展望 . 28 4.1 結論 . 28 4.2 不足之處及未來展望 . 28 致 謝 . 29 參考文獻 . 30 支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內容 和 意義 模具 ， 是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備 ， 在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中 ， 60 80的零部件都依靠模具成形 ,模具質量的高低決定著產(chǎn)品的質量高低 ，所以 ， 模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器” ,用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值 ,往往是模具本身價值的幾十倍乃至上百倍。 采用模具生產(chǎn)零部 件，具有生產(chǎn)效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟的基礎工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用。 我國模具工業(yè)的技術水平近年來也取得了長足的進步。大型、精密、復雜、高效和長壽命的模具上了一個新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已經(jīng)能生產(chǎn)部分新型轎 車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面，已從電機、電器鐵芯片模具，發(fā)展到接插件、電子槍零件、空調器散熱片等多種家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產(chǎn)電視的塑殼模具、大容量洗衣機全套塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，目前，國內已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等模具，也都達到了較高的水平，并 可以替代進口模具。 具經(jīng)過行業(yè)結構調整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具的精度將更加精密；二是模具日趨大型化；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸增大；五是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；六是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；七是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊，八是壓鑄模的比重將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術水平將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結構調整所導致的模具市 場未來的趨勢。 沖壓件的生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過各種沖壓工序和其它必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件，進行沖壓模具設計與制造就是根據(jù)已有的生產(chǎn)條件，綜合考慮影響生產(chǎn)順利進行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設計模具結構，正確選擇模具加工方法，選用機床設備等，使零件的整個生產(chǎn)達到優(yōu)質、高產(chǎn)、低耗、安全的目的。 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，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。 無錫太湖學院 學士學位論文 2 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完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合 -級進三種組合方式。 冷沖壓模具是一種應用于模具行業(yè)冷沖壓模具及其配件所需 高性能結構陶瓷材料的制備方法，高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化鋯、氧化釔粉中加鋁、鐠元素構成，制備工藝是將氧化鋯溶液、氧化釔溶液、氧化鐠溶液、氧化鋁溶液按一定比例混合配成母液，滴入碳酸氫銨，采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料，反應生成的沉淀經(jīng)濾水、干燥，煅燒得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉，再經(jīng)過成型、燒結、精加工，便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明制成的冷沖壓模具及其配件使用壽命長，在沖壓過程中未出現(xiàn)模具及其配件與沖壓件產(chǎn)生粘結現(xiàn)象，沖壓件表面光滑、無毛刺，完全可以 替代傳統(tǒng)高速鋼、鎢鋼材料。 模具材料對模具壽命的影響是模具材料性質、化學成分、組織結構、硬度和冶金質量等的綜合反映。其中，材料性質和熱處理質量影響最為明顯。模具材料性質對模具壽命的影響是很大的。如將同一種工件，使用不同的模具材料做彎曲試驗，試驗結果：用 9Mn2V材料，其壽命為 5 萬次；用 Crl2MoV 滲氮，其壽命可達 40 萬次。因此，在選用材料時，應根據(jù)制件的批量大小，合理選用模具材料。模具工作零件的硬度對模具壽命的影響也很大。但并不是硬度愈高、模具壽命愈長。這是因為硬度與強度、韌性及耐磨性等有密切的關系。有的 沖模要求硬度高，壽命長。如采用 T10 鋼制造沖模，硬度為 54 58HRC，只沖幾千次，制件毛刺就很大。如果將硬度提高到 60 64HRC，則刃磨壽命可達 2 3 萬次。但如果繼續(xù)提高硬度，則會出現(xiàn)早期斷裂。有的沖模硬度不宜過高，如采用 Crl2MoV 制造凹模硬度為 58 62HRC 時，一般壽命為 2 3 萬件，失效形式是崩刃和開裂以及如果將硬度降到 54 58HRC，壽命提高到 5 6 萬件，但硬度降低到 50 53HRC 會出現(xiàn)凹模刃口易磨鈍現(xiàn)象。由此可見，模具硬度必須根據(jù)材料性質和失效形式而定。應使硬度、強度、韌性及耐磨性、耐疲 勞強度等達到特定沖壓工序所需要的最佳配合。 沖模制造的精度與使用壽命關系很大，特別是模具表面粗糙度對模具影響很大。如用Crl2MoV 鋼制造落料模，如果表面粗糙度值 Ra1.6um 時，其壽命為 3 萬件左右。如經(jīng)精拋光，表面粗糙度值 Ra0.4um，壽命可提高到 4 5 萬件。因此，對模具工作零件表面，一般都要經(jīng)過磨削、研磨、拋光等精加工和精細加工。 在實際生產(chǎn)中，對于薄板沖模使用，很少出現(xiàn)非正常磨損的情況。但對于厚板沖模時則發(fā)現(xiàn)易出現(xiàn)非正常磨損，我們總是針對出現(xiàn)的問題進行研究總結。因為一副冷沖模，從設計、加工制造、裝配 、調試到安裝、使用，都耗費了眾多工時，同時沖模的凸、凹模使用的材料，大都是優(yōu)質合金鋼。因此，沖模的成本都是比較高的。所以在生產(chǎn)中了解影響沖模壽命的因素及采取相應的對策來指導生產(chǎn)，具有重大的現(xiàn)實意義。 1.2 國內外的發(fā)展概況 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對冷沖模具的需求量不斷增長。近年來，冷沖模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，冷沖模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇， 人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 3 質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而冷沖模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，冷沖模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年許多冷沖模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG、 Pro/Engineer、I-DEAS、 Euclid-IS 等國際通用軟件，個別廠家還引進了 Moldflow、 C-Flow、 DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。 雖然中國冷沖模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在冷沖模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命冷沖模具依賴進口。 隨著科學技術的不斷進步 ， 現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)日益復雜與多樣化 ， 產(chǎn)品性能和質量也在不斷提高 ， 因而對冷沖壓技術提出了更高的要求 。 為了使冷沖壓技術能適應各工業(yè)部門的需要 ， 冷沖壓技術自身也在不斷革新和發(fā)展 。 冷沖壓技術的發(fā)展思路就是盡可能地完善和擴充冷沖壓工藝的優(yōu)點 ， 克服其缺點 。 在冷沖壓技術的發(fā)展過程中 ， 應注意以下幾方面： (1)冷沖壓技術的發(fā)展過程中應正確地確定工藝參數(shù)及冷沖模具工作部分 的形狀與尺寸 ， 提高沖壓件的質量、縮短新產(chǎn)品試制周期 ， 應在加強沖壓成形理論研究的基礎上 ， 使沖壓成形理論達到能對生產(chǎn)實際起指導作用 ， 逐步建立起一套密切結合生產(chǎn)實際的先進的工藝分析計算方法 。 國外已開始采用彈塑性有限元法對汽車覆蓋零件的成形過程進行應力應變分析和計算機模擬 ， 以預測某一工藝方案對零件成形的可能性和可能出現(xiàn)的問題。 (2)加快產(chǎn)品更新?lián)Q代 ， 克服模具設計周期長的缺點 。 應大力開展模具計算機輔助設計和制造 (CAD/CAM)技術的研究 。 在我國 ， 目前要特別注意加強多工位級進模 CAD/CAM 技術的研究。 (3)滿足 大量生產(chǎn)需要以及減輕勞動強度 。 應加強冷沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化研究 ,使一般中、小件能在高速壓力機上采用多工位級進模生產(chǎn) ， 達到生產(chǎn)高度自動化 ,進一步提高沖壓的生產(chǎn)率。 (4)擴大冷沖壓生產(chǎn)的運用范圍 。 使冷沖壓既適合大量生產(chǎn) ， 也適合小批量生產(chǎn) ； 既能生產(chǎn)一般精度的產(chǎn)品 ， 也能生產(chǎn)精密零件 。 應注意開發(fā)如精密沖裁 (特別是厚料精沖 )、高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝 ， 還要推廣簡易模 (軟模和低熔點合金模 )、通用組合模、數(shù)控沖床等設備的運用。 此外 ， 對沖壓板料性能的改進 ， 模具新材料、模具新加工方法的開發(fā)也應進 一步加強。 當今世界正進行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調整 。 一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉移，中國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。日本的模具產(chǎn)能約占全球的 40%，居世界第一位，每年向國無錫太湖學院 學士學位論文 4 外出口大量模具?，F(xiàn)在模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有 70%以上是非核心技術人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術含量不高的模具轉向人力成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在 本國生產(chǎn)技術含量較高的產(chǎn)品。其次是日本使用模具的主要企業(yè)有加快向國外轉移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國主要世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領先的技術。德國擁有世界領先的汽車、船舶等制造技術，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為重要的地位。由于德國將將技術含量較高的制造業(yè)作為其立國之本，預計未來德國不會放棄模具制造領域，相反會加強技術含量較高的模具的研究和開發(fā)。 國外模具設計愚想十分明確，力求設計的?？h盡可能以低造債，短周期，高質量去適應自動化生產(chǎn)并符臺生產(chǎn)批量等各種因素的要求，從而降低產(chǎn)品成本和價格，以獲得最大的利潤即使是一個緊固螺釘也要精打細算，例如在美國 BorgWorner 公司的試驗中心有一副模板面積為 600 900mm 的大摸具，其模板周圍 僅 M12 的螺釘八只，而國內一般就要選用M16 或 M18 的螺釘。 國外多工位級進模大多采用鑲拼結構，凸模用標準型式進行鑲嵌，凹模拼塊用環(huán)氧樹脂粘結周定，普遍使用氣動迭料器，通過鎖緊進給機構，利用壓縮空氣推動 活塞往復進行送料。 國外塑料模向一模多腔方向發(fā)展，型腔數(shù)量可多達 1000 個，尺寸精度 5 微米 并普遍采用熱流道塑料模，這種模具的成本雖然比冷流遘模具高 20 ， 但工件成本卻降低 3050。法國已成功地把熱流道技術應用在注塑成型 46 公斤重塑件的注塑模上。 CAD CAM 是模具生產(chǎn)走向全面自動化的根本措施，但還沒有普遍推廣使用。國外工業(yè)發(fā)達國家摸具采用 CAD CAM 約占 20 30，只用 CAD 系統(tǒng) ， 可縮短設計時間 4070 ，畫圖質量提高，可避免圖紙錯誤 ， 國內 CAD CAM 總的情況是處于起步和研究階段， 1984 年 華中理工大學與國營 733 廠共同開發(fā)了國內第 一 個精沖模具 CAD CAM 系統(tǒng)，北京機電研究院開發(fā)了沖裁模 CAD CAM 系統(tǒng)。 1987 年華中理工大學與北京模具廠，星火模具廠等共同開發(fā)了我國第一個注堡摸 CAD 系統(tǒng)。 CAD CAM 還沒有普遍推廣使用的主要原因是：設備投資大；技術不夠成熟；培訓工作跟不上，基礎工作和標準化工作不夠。 我國模具技術水平大約比國外工業(yè)發(fā)迭國家落后 20 年，要縮小這個差距，必額認真、踏實地去做一些事情： 1.首先要充分認識到加速發(fā)展模具工業(yè)的重要意義， 在現(xiàn)有體制上，要對模具工實行一定的優(yōu)惠政策 。 2.開發(fā)精密 ，復雜，大型， 長壽命模具，實現(xiàn)模具國產(chǎn)化。 3.發(fā)展模具成套加工精密設備和三座標檢測設備。 4.發(fā)展 CAD CAM 自動加工系統(tǒng)。 5.加速模具標準化，專業(yè)化、商品化生產(chǎn) 。 支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 5 1.3 本課題 應 達到的要求 冷沖壓是一種先進的材料（金屬非金屬）加工方法，它是建立在材料塑性變形基礎上，利用模具和沖壓設備對板料進行加工，以獲得要求的零件形狀、尺寸及精度。沖模主要用于金屬及非金屬板材的壓力加工，其加工方式可分為分離與成形兩大類。 1.分離工序 包括剪切，切斷、切槽、切口、切邊、落料、沖孔等幾大類，其劃分 依據(jù)主要是被加工材料的形態(tài)及受力狀態(tài)。分離工序所加工的板材可以是平面的也可以是立體的，當然也可以加工型材、棒材等。其所用的沖模可通稱為沖裁模。其中有代表性的為落料模、孔模、切邊模以及包含復合工序的復合模和連續(xù)模。落料模通常用來在平板上封閉沖裁出所需零件。沖孔模通常用來在零件上封閉沖夫多余的材料，得到所需要的孔。切邊按通常用來在毛坯或零件上沖去多余的邊料。其余分離工序各包括有不同個數(shù)的沖裁面，均不封閉。 2.成形工序 廣義成形工序指利用永久變形特固態(tài)坯料制成所需形狀和尺寸的制件加工。廣義成形除包括狹義成形所合 的內容以外還包括其他壓力加工 ， 如鍛造、軋制、鍛壓、擠壓等。這些壓力加工所用模具不在本課程講授范圍之內。狹義成形是指保持作為板坯的板料狀態(tài)而改變其外觀的加工。狹義成形通常包括拉探、脹形、翻邊、擴口、縮口等工序彎曲也可以劃為成形的一種。沖模除按加工方式劃分外，還可按加工工序的組合程度劃分 單二序模、復合模、級進模以及多工位機床用的傳遞模。此外，還有一些劃分方法，如經(jīng)濟模，自動模，汽車制造業(yè)的大、中、小沖模等，不一一列舉。 沖裁是利用模具使板科產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料與沖孔。它可以制成零件，也可為彎曲、拉延 、成形等工序準備毛坯。從板科上沖下所需形狀的零件 （ 或毛坯 ） 叫落科。在工件上沖出所需形狀的孔 （ 沖去的為廢料 ） 叫沖孔。 沖裁時不僅要求次沖出符合圖紙形狀叫零件，還應有一定質量要求，沖裁件質量是指切斷面質量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應平直，光潔、無裂紋和撕裂、夾層等缺陷、毛刺小零件，表面應盡可能平坦，即穹弓小，尺寸精度度保證不超出圖紙規(guī)定的公差范圍。 影響沖裁件質量的因素很多，從生產(chǎn)實際知道，凸、凹模間隙大小及力的均勻性、模具刃口狀態(tài)、模具結構與制造精度、材料品質等，對沖裁件都有影吶。但我們必須從其中找出對沖裁 質量起著決定性作用的因素。間隙就是一個。 級進模又稱連續(xù)模，它將落料、彎曲、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個模具的不同工位上，在沖壓過程中坯料依次通過多工位被連續(xù)沖壓成形，至最后工位成為制件。 綜合應用各種所學的專業(yè)知識， 在規(guī)定的時間內 對產(chǎn)品進行冷沖壓工藝分析，制訂完整的沖壓工藝方案，并完成其中的模具設計、數(shù)據(jù)計算和圖紙。 無錫太湖學院 學士學位論文 6 2 沖壓工藝設計 2.1 沖壓件簡介 形狀和尺寸如下 圖所示。材料為 08F，板材厚度為 2mm。 圖 2.1 產(chǎn)品圖 圖中尺寸未注公差取國標 GB/T1800-79沖壓件未注尺寸偏差極 限 2標準中的 m 級。材料為帶料，規(guī)格可定制。 依據(jù) GB/T 1800 79，分析圖中未注公差尺寸可得兩類： 第一類為包容表面尺寸，分別有： 2.6， 2.8， 10.2 第二類為被表面包容尺寸，有： 24.8， 18， 30。 第三類為暴露表面及中心距尺寸，有： 15， 4， 10， 6， 8。 第一類包容表面尺寸，查參考文獻 1， P3，表 1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差，得各相關尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為： +0.302.6 ， +0.302.8 ， +0.4300.21 第二類被包容表面尺寸， 查參考文獻 1， P6， 表 1 未注公差沖裁圓半徑線性尺寸的極限偏差， 得各相關尺寸 的公差，帶公差后的尺寸 為： 00.52-24.8， 00.43-18， 00.52-03。 第三類為暴露表面及孔中心距尺寸， 查參考文獻 1，表 1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差，得各相關尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為： 15 0.215 ， 4 0.15 ， 10 0.215 ， 6 0.15 ， 8 0.215 ， 將至整合后其相關尺寸公差為 0.302.6 ， 0.302.8， +0.4300.21， 00.5224.8， 00.4318， 00.5230，15 0.215 ， 4 0.15 ， 10 0.215 ， 6 0.15 ， 8 0.215 。 2.2 沖壓的工藝性分析 沖壓工藝分 析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術和經(jīng)濟兩方面內容。在技術方面，根 據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的結構特點、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；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否使零件以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來。 影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術和經(jīng)濟方面考慮，主要因素： 支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 7 1 沖裁件結構特點，內、外形復雜程度； 2沖 裁件外形和內孔圓角半徑的大??； 3 沖孔時孔的大?。?4 沖裁時孔與孔之間、孔與邊緣之間距離； 5 沖壓材料，是否是常見材料。 6 生產(chǎn)批量的大小 7 沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。 本沖壓件工藝分析 如下： 1結構 分析 形狀不是太復雜，主要是圓孔形、梯形外表面，凸臺行。 2沖 裁件外形和內孔圓角半徑。 本沖裁件有內形圓角半徑尺寸，無外形圓角半徑尺寸。其中 90的最小圓角半徑為： R0.5；無 90的內形圓角 查參考文獻 2， P1-44，表 3-18 沖裁件圓角 r 的最小值，又零件材料為低碳鋼，所以 90時，沖裁件圓角 r 最小值為 0.35t=0.71.5t,故也無懸臂。 4 沖孔時孔不宜過小 本沖裁件沖孔直徑為 2.6，查參考文獻 3， P1-45，表 3-20 用自由凸模沖孔的最小尺寸，得： d t=2mm，因此符合要求。 5 沖裁時孔與孔之間、孔與邊緣之間距離 查參考文獻 2， P1-45，表 3-22 孔與孔之間、孔與邊緣之間距離的許可值，得： C1.2t=2.4mm2.5。從產(chǎn)品圖中可知孔與邊緣之間最 小距離為 2.5mm，而孔與孔之間的距離較大，應該符合要求。 6 沖壓材料，為 08F 鋼，是常見的沖裁材料。 力學性能：抗拉強度 b (MPa)： 295（查參考文獻 4P411 頁，表 7-1） 抗剪強度 (MPa)： 360 伸長率 10 ( )： 35 屈服點 s (MPa)： 175 由于零件是一個平面形狀，內部有 2 個小圓孔，外部是一個梯形。關鍵是沖孔和落料能否同時進行？ 7 生產(chǎn)批量。本沖裁件產(chǎn)量為 300 萬件 /年，因此屬于大批量生產(chǎn)，可選用連續(xù)模和高效沖壓設備，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 8 沖裁件 的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求。 本零件尺寸沒有較高的要求，所有尺寸均為未注公差尺寸。未注公差尺寸公差均按IT14 級計算。表面粗糙度沒有特殊要求。 2.3 沖壓工序 沖壓工序為：沖孔、落料。 無錫太湖學院 學士學位論文 8 2.4沖裁間隙 根據(jù)料厚 t=2 和材料 08F 鋼，查參考文獻 2， P35 頁，得： 單面間隙 C 0.123 0.180mm。 因此雙面間隙為： 0.246 0.360mm。 2.5 沖壓工藝方案的確定 經(jīng)過對沖壓件的工藝分析后，結合產(chǎn)品進行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝，工序順序組合方式的基礎上，提出各種可能的沖 壓分析方案。 方案一：單工序模。根據(jù)本產(chǎn)品形狀特點，分兩個單工序模，即：外形落料模，沖小圓孔模。這些單工序模結構簡單，制造方便，成本低，但生產(chǎn)速度慢，不適用于大批量生產(chǎn)且不能適應自動化生產(chǎn)，在各副后續(xù)模具間定位精度較低，各結構間定位精度也難以保證。 方案二：復合模。根據(jù)參考文獻 3， P55 頁，表 2-29 凸凹模最小壁厚，得到 t=2mm時，凸凹模的最小壁厚為 4.9mm。本產(chǎn)品中的最小壁厚為 2.4mm,，因 2.4mm4.9mm 不符合要求，故不能采用復合模。 方案三：連續(xù)模。優(yōu)點是能實現(xiàn)沖壓自動化生產(chǎn)，日產(chǎn)量非 常高?？晒?jié)省勞動力成本，能保證產(chǎn)品精度和質量。但模具結構復雜，制造成本較高，模具調試難度大，制造周期長，通常材料利用率較低，因此生產(chǎn)批量必須大，否則產(chǎn)品成本很高。本產(chǎn)品適宜設計成連續(xù)模。 因此綜合考慮工藝和模具設計的可行性，產(chǎn)品質量，生產(chǎn)周期，產(chǎn)品批量，節(jié)省成本等因素，采用方案三。 支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 9 3 支撐板 連續(xù)模設計 3.1 模具結構 由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結構采用沖孔、落料的工序設計，并采用正裝方式設計模具結構，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采用剛性卸料結構。廢料和產(chǎn)品均采用在凹模（下模） 向下推出。因本沖裁件生產(chǎn)批量大故采用條料。模具結構參考如圖 3.1 所示。 圖 3.1 模具結構圖 3.2 確定其搭邊值 考慮到成型范圍，應考慮以下因素： 1.材料的機械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。本沖壓件啟連接作用。材料比較軟，所以搭邊值可適當取大些。 2.沖件的形狀尺寸 本 沖壓件的形狀不是很復雜且其尺寸也不是很大，故其搭邊值可以小一些。 3.材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。而本沖壓件的料厚為 2mm，比較薄，所以搭邊值可適當取小些。 無錫太湖學院 學士學位論文 10 4.送料及擋料方式 由于本沖壓件 生產(chǎn)批量大且尺寸精度要求不高，所以 采用自動送料，有側刃裝置的送料及擋料方式。 5.卸料方式 由于本沖壓件的料厚小，所以不適宜用剛性卸方式卸料，故采用 彈性卸料方式卸料。采用彈性卸料方式可減小搭邊值。 6.材料為： 08F 鋼，落料形狀為梯形板 。 綜上所述， 根據(jù)參考文獻 2P48 頁，表 2-13， 確定該沖裁件的搭邊值為： 兩工件間的搭邊值： a=2mm 工件側面搭邊值： a1=2.2mm 3.3 確定排樣圖 在沖壓零件中，材料費用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素 ，必須認真計算，確保排樣相對合理，以達到較好的材料利用率。 排樣方法可分為三種： 1有廢料排樣 2少廢料排樣 3無廢料排樣 少廢料排樣的材料利用率也可達 70% 90%。但采用少、無廢料排樣時也存在一些缺點，就是由于條料本身的公差以及條料導向與定們所產(chǎn)生的誤差，使工作的質量和精度較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質量和模具壽命。 根據(jù)本工件的形狀和批量，對模 具 壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。 排樣時工件之間以及工件與帶料側邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的工件 。還可以使條料有一定的剛度，便于送進。 本產(chǎn)品外形是倒梯形，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮斜排，具體由下面計算決定。 送料步距 A 20mm。 條料寬度 B= 0)(2 caD 其中： D 30， a=2.2，（查參考文獻 2， P49, 表 2.5.3） 所以，帶料寬度 B 30+2 2.205.0=34.405.0 排樣方案：第 1 工位沖 2 個 2.6 的孔并且將其另兩個孔一起沖孔完成 ， 第 2 工位落料。排樣工位圖如圖 3.2 所示。 支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 11 3.2 排樣圖 3.4 材料利用率計算 在沖壓零件中，材料利用率是一個非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的途徑之一。 由于本產(chǎn)品采用連續(xù)模生產(chǎn)，送料采用自動送料，因此可以假設原材料為帶料，通常帶料是定做的，因此尺寸為：寬 80mm，厚 2mm