電極板沖壓工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明

aaaa第一章緒論1.1概述沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件，具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。1.2沖壓技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。沖壓作業(yè)方式的進(jìn)化實(shí)現(xiàn)由手工操作-自動(dòng)化-柔性制造-集成制造的轉(zhuǎn)變。沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式一計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSysten）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。1.3模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，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。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在：（1） 汽車覆蓋件模；（2） 精密沖模；（3） 大型及精密塑料模；（4） 主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；（5） 其它高技術(shù)含量的模具。目前我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三,其中，沖壓模占模具總量的40%以上，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(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，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。1.4本課程設(shè)計(jì)的目的與意義本課程設(shè)計(jì)目的在于鍛煉我們?nèi)绾芜M(jìn)行課程設(shè)計(jì)，如何去進(jìn)行分工，如何去分析問(wèn)題完成設(shè)計(jì)步驟，本設(shè)計(jì)同時(shí)檢驗(yàn)了我們對(duì)于剛學(xué)過(guò)的沖壓專業(yè)知識(shí)掌握的熟練程度?？简?yàn)我們能否運(yùn)用已學(xué)習(xí)的基本知識(shí)，分析和創(chuàng)造性地解決生產(chǎn)中常見的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題、工藝及模具方面的技術(shù)問(wèn)題。能否合理選用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)或選用自動(dòng)送料和自動(dòng)出件裝置。我們只有認(rèn)真實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和本次的課程設(shè)計(jì)等重要教學(xué)環(huán)節(jié)，才能更好的掌握沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)的理論知識(shí)。本設(shè)計(jì)我們了解了電極板的結(jié)構(gòu)，如何分析它的工藝以及如何制定它的沖壓工序等許多問(wèn)題。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，掌握和了解了電極板的工藝分析以及生產(chǎn)過(guò)程，可以更好地去生產(chǎn)電極板，進(jìn)一步提高電極板的精度，便于企業(yè)的利益最大化，高效、高質(zhì)量和低成本地生產(chǎn)電極板。第二章沖壓工藝分析及生產(chǎn)方案的制定2.1設(shè)計(jì)任務(wù)零件名稱：電極板材料：H62黃銅料厚：3mm批量：中批量圖2-1設(shè)計(jì)零件圖2.2沖壓件工藝性分析沖壓件的工藝性是指零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析零件形狀特點(diǎn)，尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖裁工藝的要求。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。分析沖壓件工藝主要有以下幾個(gè)方面：結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、尺寸精度、粗糙度、位置精度、沖壓件材料性能等。2.2.1沖壓件結(jié)構(gòu)形狀由圖2-1零件圖可知，此零件為一個(gè)軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單沖裁件，包括沖孔和落料兩工序。內(nèi)孔為圓孔，有尖銳的清角，無(wú)細(xì)長(zhǎng)的懸臂和狹槽，小孔8.33mm與邊緣之間距離為20mm，大孔14.3mm與邊緣之間距離為5.65mm，其兩孔之間的距離為129.8mm，均滿足最小壁厚要求。其中最大尺寸為162.6mm屬于中小型零件。最小尺寸為8.33mm不小于沖孔的最小半徑（1.0t=5mm），所以電極板尺寸設(shè)計(jì)合理，滿足工藝要求。2.2.2尺寸精度與粗糙度零件圖中各尺寸均未標(biāo)注尺寸精度，屬于自由尺寸，所以設(shè)計(jì)時(shí)可按IT14級(jí)選取公差值，由附表1（公差表）可查得各尺寸及其公差為：38.10，50.80,87.6o,75。，-062 -074 -087 -0746.350。普通沖裁的沖孔精度一般在IT11~IT12級(jí)以下，所以精度能夠保證。036由于工件的粗糙度沒(méi)有特殊要求，故選擇一般的粗糙度，即R=12.5卩m。a2.2.3沖壓材料分析H62黃銅具有良好的導(dǎo)電性，滿足電極板導(dǎo)電的使用要求，利用設(shè)計(jì)手冊(cè)查出其抗剪強(qiáng)度為,=240Mpa，抗拉強(qiáng)度為5=300Mpa，伸長(zhǎng)率35%,屈服強(qiáng)度b saaaao=380MPa,彈性模量E=100x103MPa。具有良好的沖壓性能，滿足沖壓工藝要求。saaaa2.3生產(chǎn)工藝方案的確定確定工藝方案，主要是確定模具類型，包括確定沖壓工序數(shù)、工序的組合和工序順序等。應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形狀復(fù)雜程度、材料的厚薄、沖模制造條件與沖壓設(shè)備條件等多方面因素，擬定多種沖壓工藝,然后選出一種最佳方案。由于本零件為沖裁件，包括落料和沖孔兩個(gè)工序，可擬定以下三種生產(chǎn)方案：方案一：先沖孔、后落料，采用單工序方式生產(chǎn)；方案二：沖孔+落料，采用復(fù)合工序方式生產(chǎn)；方案三：先落料、后沖孔，采用連續(xù)工序方式生產(chǎn)。方案分析：方案一單工序制造和調(diào)整都比較容易，有時(shí)幾副單工序模的制造成本可能會(huì)比一副復(fù)合模還要低。制件尺寸較大時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用單工序模。方案二復(fù)合?？梢猿杀兜奶岣呱a(chǎn)率，但復(fù)合工序一般在四道工序以下，更多的工序數(shù)將使模具結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，模具的剛度、強(qiáng)度和可靠性也隨之降低，制造及維修更加困難。方案三連續(xù)模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，可采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)。但在沖壓時(shí)若在制件的側(cè)面安排沖切或局部成形工序，將會(huì)使模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。結(jié)合本例電極板精度要求不高，中批量生產(chǎn)等的特點(diǎn)選用單工序方式生產(chǎn)。2.4模具結(jié)構(gòu)的確定2.4.1送料方式選擇手動(dòng)送料：采用手工上、下料，勞動(dòng)強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率低，適用于小批量生產(chǎn)。半自動(dòng)送料：采用手工與機(jī)械結(jié)合的方法完成上下料與成形過(guò)程，適用于中批量生產(chǎn)。自動(dòng)送料：與條料開卷展平裝置連線使用，上下料與成形過(guò)程全部自動(dòng)完成，適用于大批量生產(chǎn)。由于工件較小、重量輕、中批量生產(chǎn)，所以選擇半自動(dòng)送料方式。2.4.2定位方式選擇 為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對(duì)模具的工作刃口處于正確的相對(duì)位置，即必須定位。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方位的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為條料橫向定位；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距），稱為縱向定位。橫向定位橫向定位裝置包括導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷、側(cè)壓裝置。結(jié)合電極板的形狀本設(shè)計(jì)選導(dǎo)料板有側(cè)壓裝置定位，能迫使條料在送進(jìn)時(shí)始終緊貼基準(zhǔn)導(dǎo)料板，減小送料誤差，提高尺寸精度。縱向定位縱向定位裝置包括固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷、側(cè)刃與側(cè)刃擋塊。本設(shè)計(jì)采用活動(dòng)擋料銷。2.4.3卸出料方式選擇卸料有固定卸料和彈性卸料兩種方式。固定卸料方式：用于厚料和硬材，特點(diǎn)是卸料力大，使用安全，但送料操作受約束，常用于料厚大于。.5mm,平面度要求不高的工件，特別適用于卸料力較大的簡(jiǎn)單沖裁模。彈性卸料方式：彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平整度提高。電極板料厚3mm，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以應(yīng)采用固定卸料方式。出料方式采用下出料比較簡(jiǎn)單便捷。2.4.4導(dǎo)向方式選擇常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套式、滾珠導(dǎo)向式。導(dǎo)板式導(dǎo)向裝置適用于生產(chǎn)批量大，精度要求較高的大、中型沖壓件；導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置適用于大、中批量生產(chǎn)精度要求較高的零件，其應(yīng)用最為廣泛；滾珠導(dǎo)向式導(dǎo)向裝置是一種無(wú)間隙導(dǎo)向，適用于精密沖裁模、高速?zèng)_模等精密模具。 本設(shè)計(jì)電極板中批量生產(chǎn)，精度要求不高，所以采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向方式。2.4.5模架選擇中間導(dǎo)柱模架：導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確，常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。后側(cè)導(dǎo)柱模架：由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。四導(dǎo)柱模架：具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。對(duì)角導(dǎo)柱模架：由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)，適用于各種沖裁模使用。根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用對(duì)角側(cè)導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式。第三章沖壓工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1排樣 3.1.1排樣方案排樣是指沖裁件在條料、板料上的布置方法。根據(jù)材料合理利用情況可分為有廢料、無(wú)廢料和少?gòu)U料三種方式。為了保證沖裁件斷面質(zhì)量和沖裁件斷面尺寸精度，保證定位準(zhǔn)確，提高模具的壽命，本設(shè)計(jì)擬選用有廢料排樣方式。按工件在條料上的排列方式又可分為直排、斜排、對(duì)排。本設(shè)計(jì)擬采用橫直排和縱直排兩種方式，其排樣示意圖如圖3-1所示。(a)橫直排示意圖圓件及r>2t的圓角矩形件邊長(zhǎng)L<50mma1a1圓件及r>2t的圓角矩形件邊長(zhǎng)L<50mma1a1矩形件邊長(zhǎng)L>50mm或圓角rv2tm口aaaaa1aa1a<0.251.812.02.212.52.813.00.25?1.21.51.82.02.22.50.51.01.21.51.81.82.00.5?0.80.81.01.21.51.51.80.8?1.21.01.21.51.81.82.01.2?1.61.21.51.82.52.02.21.6?2.01.51.82.02.22.22.52.0?2.51.82.22.22.52.52.82.5?3.02.22.52.52.82.83.23.0?3.52.52.82.53.23.23.53.5?4.03.03.53.54.04.04.54.0?5.05.0?120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9ta（b）縱直排示意圖圖3-1排樣示意圖3.1.2搭邊搭邊及作用搭邊是指沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的余料。搭邊的作用：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廢品。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，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。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過(guò)小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。搭邊值的確定一般來(lái)說(shuō)，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的，如表3-1，考慮下列因素對(duì)搭邊值的影響：（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，搭邊值小一些。（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，搭邊值也越大。（4） 排樣的形式對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊。（5） 運(yùn)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。表3-1合理搭邊值材料厚度3.1.3條料寬度排樣方式和搭邊值確定后，條料的寬度和進(jìn)距也就可設(shè)計(jì)出。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。本例采用有側(cè)壓裝置的模具，其計(jì)算公式為：TOC\o"1-5"\h\z條料寬度： B0=(D,2a)o (3-1)-A max -A導(dǎo)料板之間的距離： A=B,Z=D,2a,Z (3-2)max式中，D一條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值△—條料寬度的單向偏差Z一導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，Z=0.8表3-2條料寬度偏差值^(mm)條料寬度B材料厚度~11~22~33~5~500.40.50.70.950~1000.50.60.81.0100~1500.60.70.91.1150?2200.70.81.01.2220?3000.80.91.11.3表3-3沖裁模初始雙面間隙材料厚度軟鋁紫銅、黃銅、軟鋼〔tvcO.08—0.2%)杜校鋁、中等硬鋼〔0.4^)硬鋼(yvcg?CL6%)77—max乙mi.7亠IDJIiXEjnin7亠.max0.20.00S0.0120.0100.0140.0120.0160.014O.OLS0.30.0120.0130.0150.0210.0180.0240.0210.0270.40.0160.0240.0200.02S0.0240.0320.0230.0360.50.0200.0300.0250.0350.0300.0400.0350.0150.60.0240.0360.0300.0420.03S0.0480.0420.0540.70.0280.0420.0350.0490.0420.0560.0490.063C.90.0320M0M0.056OM0.0640.0；60.0721.00.0360.0540.0450.0630.0M0.0720.063□.0S10.0400.0600.0500.070o.oao0.0700.0901.20.0600.0S40.0720.0960.0S4O.lQg0.0960.1201.50.0750.1050.0900.1200.1050.1350.1200.1501.S0.0900.126□.IDS0.1440.1260.1520.144□.ISO2.00.1000.1^100.1200.1600.14J0.1300.1600.2002.20.1320.1760.154□.IPS0.1760.220□.IPS0.2422.50.1500.2000.1750.2250.2000.2500.2250.2752.30.1SS0.2240.1960.2520.2240.2SO0.2520.30S3.0O.ISO0.2400.2100.3700.24]0.3000.2700.3303.50.3450.3150.2SO0.3500.3150.3S50.3500.4204.00.2SO0.3600.320□.<100.3600.4400.4]00.4804.5□3150.4J50.3600.4500.4050.4?50.4500.54]J.00.3500.4500.400OJOO0.4JOCl.頊0.5000.6000.4800.6000.5400.6600.6000.7200.6600.7SO7.0O.J600.7000.6300.7700.7000.3400.7700.9100.720O.SSOO.SOO0.960O.SSO1.0400M1.120?.OO.S100.9900.9901.0300.9901.1701.0SO1.26010.00.9001.0001.1001.2001.1001.3001.2001.4003.1.4步距的確定送料步距S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長(zhǎng)度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。級(jí)進(jìn)模送料步距： S=D+a (3-3)max1式中D一條料寬度方向沖裁件的最夫反寸，mm;maxa一工件之間搭邊值，mm;3.1.5材樸利用率沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比稱為材料利用率。材料利用率q可用下式表示A叩=——x100% (3-4)BS式中，A為一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積(mm2)B為條料寬度(mm)S為步距(mm)若考慮到料頭、料尾和邊余料的消耗，則一張板料上的總材料利用率為,=竺x100% (3-5)ZBL式中，n為一張板料上的沖裁件總數(shù)目為一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積mm2)B'為條料寬度(mm)L為板料長(zhǎng)度(mm)由此可知，n值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：提高材料利用率(不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的形狀)。排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全。模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高。3.1.6排樣設(shè)計(jì)計(jì)算1.方案一(橫直排)根據(jù)零件形狀，由表3-1并考慮到工件的切邊，工件之間搭邊值匕=2.5mm,工件與側(cè)邊之間搭邊值取a=2.8mm。 1由公式(3-1)、(3-2)、(3-3)帶入數(shù)據(jù)得B0=(D+2a)o=(50.8+2x2.8)o=56.4o(mm)-Amax -A -0.8 -0.8A=B+Z=D+2a+Z=50.8+2x2.8+0.8=57.2(mm)maxS=162.6+2.5=165.1(mm)由于電極板為中批量生產(chǎn)，所以假設(shè)每張條料沖裁2。個(gè)零件，則板料長(zhǎng)度為：L=20X162.6+19X2.5+2X2.8=3305.1(mm)在CAD中查詢得一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積A=7092.59(mm2)根據(jù)式(3-5)計(jì)算材料利用率得： 1,=竺x100%=20x709259xi00%=76.10%ZiBL 56.4x33051

2.方茶二(縱直排)由公式(3-1)、(3-2)、(3-3)帶入數(shù)據(jù)得Bo=(D+2a)0=(162.6+2x2.8)o=168.2o(mm)-Amax -A -0.8 -0.8A=B+Z=D+ +Z=168.2+2x2.8+0.8=174.6(mm)maxS=50.8+2.5=53.3(mm)由于電極板為中批量生產(chǎn)，所以假設(shè)每張條料沖裁2。個(gè)零件，則板料長(zhǎng)度為:L=20X50.8+19X2.5+2X2.8=1069.1(mm)在CAD中查詢得一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積A=7092.59(mm2)根據(jù)式(3-5)計(jì)算材料利用率得： 1BL20x709259BL20x709259168.2X1069.1xlOO%=78.88%綜上可知，…Z2>%，方案二合理，所以本設(shè)計(jì)將采用縱直排的排樣方法。具體排樣圖如圖3-2所示。圖3-2排樣圖3.2沖壓力的計(jì)算沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。沖壓力是選擇沖壓設(shè)備的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。由本設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)可知，落料時(shí)沖壓力包括落料力、卸料力、推件力；沖孔時(shí)沖壓力包括沖孔力、卸料力、推件力。3.2.1沖裁力計(jì)算沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模切入材料的深度而變化的。其計(jì)算公式如下：F=KLt€ (3-6)b式中F——沖裁力，N；L 沖裁周邊長(zhǎng)度，mm;t——沖裁件材料厚度，mm；€——材料抗剪強(qiáng)度，Mpa；K—系數(shù)，通常取1.3。落料力落料周長(zhǎng)L=2x50.8+2x162.6=426.8(mm)將數(shù)據(jù)帶入公式(3-6)得：F=KLt€=1.3X426.8X3X240=399484.8(N)^399.48(KN)2落沖孔力b沖孔周長(zhǎng)丄=(8.33+14.3)兀=71.06(mm)將數(shù)據(jù)帶入公式(3-5)得：F=KLt€=1.3x71.06x3x240=66510.475(N)=66.51(KN)沖3.2.2卸料力計(jì)算板料經(jīng)沖裁后，從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力。F=KF (3-7)XX沖式中，K是卸料力系數(shù)，如下表3-4，K=0.04X X表3-4卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t(mm)KxKtKd<0.10.065~0.0750.10.14>0.1?0.50.045~0.0550.0630.08鋼>0.5?2.50.04~0.050.0550.06>2.5~6.50.03?0.040.0450.05>6.50.02?0.030.0250.03鋁、鋁合金0.025?0.080.03?0.07純銅，黃銅0.02?0.060.03?0.09落料：F€KF=O.O4X399.48=15.98（KN）, XX落沖孔：F=KF=O.O4X66.51=2.66（KN）3.2.3推件力計(jì)算X沖(3-8)從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推件力。(3-8)F=nKFT T沖n=h/t式中F—沖裁力，KN;n一同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件（或廢料）數(shù)；n=h/t=10/3=3.33任3h一凹模洞口的直壁高度，mm;t—材料厚度，mm;TF=nKF=3X0.05X399.48=59.92(KN)TTF=nKF=3X0.05X399.48=59.92(KN)TT落1.落料2.沖孔：F=nKF=3X0.05X66.51=9.98(KN2.沖孔：T T沖3.2.4沖壓力總和計(jì)算1.落料：F=F,F,F=399.48,15.98,59.92=475.38(KN)總落XT2.沖孔：F€F,F,F€66.51,2.66,9.98=79.15（KN）總沖X1T3.2.5壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)的選擇主要包括兩方面的內(nèi)容：類型和規(guī)格。3.2.5.1壓力機(jī)類型的選擇壓力機(jī)類型的選擇主要依據(jù)所要完成的沖壓性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度要求等。本例屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的中、小型沖裁件，中批量生產(chǎn)，沖壓件的尺寸及精度要求不高，故選用開式機(jī)械壓力機(jī)。3.2.5.2壓力機(jī)規(guī)格的選擇壓力機(jī)規(guī)格的選擇主要依據(jù)沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸等，初選壓力機(jī)規(guī)格時(shí)主要選擇壓力機(jī)的公稱壓力、行程次數(shù)等參數(shù)，閉合高度要在模具零件設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行必要的校核再確定具體尺寸。沖裁時(shí)，壓力機(jī)的施力行程較?。ㄐ∮诠Q壓力匕行程），因此所選壓力機(jī)的公稱壓力只要大于沖壓力的總和即可。1.本例落料壓力機(jī)的公稱壓力可初選為P0=630KN，型號(hào)為J23-63的開式雙柱可傾式曲柄壓力機(jī)。 該型號(hào)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下：公稱壓力630KN;滑塊行程120mm;行程次數(shù)7。次/min;最大閉合高度360mm;最小閉合高度220mm;最大裝模高度260mm;連桿調(diào)節(jié)量90mm;工作臺(tái)尺寸（前后mm左右mm）480X710;模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）cp50x70;滑塊中心至床身中心距離250mm;最大傾斜角30°o本例沖孔壓力機(jī)的公稱壓力可初選為匕=160KN,型號(hào)為J23-16的開式雙柱可傾式曲柄壓力機(jī)。 該型號(hào)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下：公稱壓力160KN；滑塊行程70mm;行程次數(shù)115次/min;最大閉合高度220mm;最小閉合高度175mm;最大裝模高度180mm;連桿調(diào)節(jié)量60mm;工作臺(tái)尺寸（前后mm左右mm）300X450;模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）cp30x60;滑塊中心至床身中心距離150mm;最大傾斜角30°o3.3壓力中心的計(jì)算沖模的壓力中心，即沖裁力合力的作用點(diǎn)。與沖裁力的大小有關(guān)，與刃口輪廓周長(zhǎng)有關(guān)。在設(shè)計(jì)沖模時(shí)，必須使沖模的壓力中心與沖床滑塊軸線重合，否則沖模在工作中就會(huì)產(chǎn)生偏心負(fù)荷彎矩，模具發(fā)生歪斜，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不均勻磨損，致使沖模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，直接影響模具壽命和沖裁件質(zhì)量。（1） 簡(jiǎn)單形狀的壓力中心圓形刃口的壓力中心在圓心。（2） 多凸模的壓力中心該模具的壓力中心是沖兩個(gè)圓孔沖壓力合力的作用點(diǎn)。計(jì)算方法。先確定各凸模的壓力中心，再求多凸模的壓力中心。計(jì)算步驟。圖3-3壓力中心圖a.設(shè)坐標(biāo)（所設(shè)坐標(biāo)盡可能使計(jì)算簡(jiǎn)便），見圖3-3b.計(jì)算個(gè)凸模壓力中心的坐標(biāo)位置氣、x2和七、七。X=0x=129.8y=0y=01 2 1 2C.計(jì)算個(gè)凸模刃口輪廓的周長(zhǎng)l1、l2。l=8.33兀,26.161=14.3n,44.902d.根據(jù)力學(xué)原理求合力作用點(diǎn)（各分力對(duì)某軸力矩之和等于其合力對(duì)該軸的力矩），即Px+Px+Px...+Px11 22 33nn=(P+P+P+...+P)x1 2 3 n0(3-9)③計(jì)算公式。由關(guān)系式（3-9）得Px+Px+Px...+Px1-1 2^2 n-nP+P+P+...+P1 2 3 n(3-1。)根據(jù)沖裁力：P=Kit可將式（3-10）轉(zhuǎn)換為l+1+...+112 n+...+1x26.16x0+44.90x129.8 n n= —82.0226.16+44.90同理可得ly+1y+...+1y26.16x0+44.90x0八y—-^-12―2 n_n= =00l+1+...+1 26.16+44.90l+l+...+l1 2 n最后求得總壓力中心的坐標(biāo)位置為：球（82.。2，。）。3.4凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算3.4.1凹、凸模刃口間隙的選擇沖裁間隙是指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸dT的差值。沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量的影響:從沖裁變形過(guò)程分析可知，當(dāng)沖裁間隙合理時(shí)能夠使板料在凸凹模刃口處產(chǎn)生的上下微裂紋相互重合于一線.這樣所得的沖裁斷面光亮帶較大，而塌角和毛刺較小，斷面錐度適中零件表面也比較平整，沖裁件的質(zhì)量可達(dá)到滿意效果。沖裁時(shí)如果間隙過(guò)小，則在沖裁件的斷面上會(huì)出現(xiàn)2條光亮帶，上端的毛刺也較大，這主要由于沖裁間隙過(guò)小，便在凸模刃口處產(chǎn)生上微裂紋的位置比在凹模刃口處產(chǎn)生下微裂紋的位置向外錯(cuò)開一段距離，這樣上下裂紋不能重于一線，夾在兩裂紋中間的材產(chǎn)隨著凸模下降產(chǎn)生第二次剪切，因此形成第二條光亮帶，毛刺也將進(jìn)一步拉長(zhǎng)使斷面質(zhì)量較差。沖裁時(shí)如果間隙過(guò)大,則會(huì)使在凸模刃口處產(chǎn)生上微裂紋的位置比在凹模刃口處產(chǎn)生下微裂紋的位置向里錯(cuò)開一段距離，這樣上下裂紋也不能重于一線，夾在兩裂紋中間的材產(chǎn)隨著凸模下降受到很大拉伸，最后被撕裂拉斷，沖裁沖斷面上出現(xiàn)較大的斷裂帶使光亮帶變小，毛刺和錐度較大.塌角有所增加，斷面質(zhì)量更差。沖裁間隙值的確定：在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值?？紤]到在生產(chǎn)過(guò)程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙Zmin。3.4.2凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算原則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；沖孔以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。刃口尺寸的制造偏差方向：?jiǎn)蜗蜃⑷雽?shí)體內(nèi)部。即磨損后，凸、凹模刃口尺寸變大；磨損后凸、凹模刃口尺寸變小。刃口尺寸制造偏差的大?。汉?jiǎn)單形狀，按IT6~IT7取值；復(fù)雜形狀，取公差的1/4；磨損后尺寸無(wú)變化，取公差的1/8。4.加工方法：簡(jiǎn)單形狀，分別加工；復(fù)雜形狀，配合加工。3.4.3凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法落料凸、凹模刃口尺寸D,(D-Z)o (3-11)p dmin-€pD,(D-x?)+叫

d max 0(3-12)式中，D、D一落料凹、凸模尺寸，mm；d p€€一凸凹模的制造公差，mm;pdZ一最小初始雙面間隙，mm；minZ一最大初始雙面間隙，mm；maxD一落料件的最大極限尺寸，mm；?一沖裁件制造公差；X一磨損系數(shù)。沖孔凸、凹模刃口尺寸d=(d+xA)o (3-13)pmin -5pd=(d+z)+5ddpmin0(3-14)式中，d、d一沖孔凸、凹模尺寸，mm;pd5、5一凸凹模的制造公差，mm;pdZ一最小初始雙面間隙，mm;mind一沖孔件的最小極限尺寸，mm;min，一沖裁件制造公差；X一磨損系數(shù)。表3-5規(guī)則形狀(圓形、方形)沖裁時(shí)凸、凹模的制造偏差(mm)基本尺寸凸模偏差近凹模偏差6d基本尺寸凸模偏差近凹模偏差6d<180.0200.020>180-2600.0300.450>18-300.0200.025>260-3600.0350.050>30?800.0200.020>360-5000.0400.060>80?1200.0250.035>5000.0500.070>120?1800.0300.040---表3-6磨損系數(shù)x料厚t非圓形圓形(mm)10.750.50.750.5工件公差^/（mm）1<0.160.17?0.35>0.36<0.16>0.161?2<0.200.21?0.41>0.42<0.20>0.202?3<0.240.25?0.49>0.50<0.24>0.243.4.4凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算將已知數(shù)據(jù)代入式（3-11）、式（3-12）、（3-13）和式（3-14）中。1.落料模刃口尺寸根據(jù)黃銅板料厚度3mm，取Zmax=0.27,Zmin=0.21。校核間隙：丨€|+| |=|+0.020+|-0.020,0.27-0.210.040<0.06滿足條件。38.10 :查表知，€=0.020mm,€=0.020mm,x=0.5,△=0.62TOC\o"1-5"\h\z-0.62 p dD?(38.1-0.5x0.62)+0.020=37.79+0.020(mm)d 0 0D=(37.79-0.21)0 =37.580 (mm)p -0.020 -0.02050.80 :查表知，€=0.020mm,€=0.020mm,x=0.5,A=0.74-0.74 p dD=(50.8—0.5x0.74)+0.020=50.43+0.020(mm)d 0 0D=(50.8—0.21)0 =50.22。 (mm)p -0.020 -0.02087.60 :查表知，€=0.025mm,€=0.025mm,x=0.5,A=0.87-0.87 p dD=(87.6—0.5x0.87)+0.025=87.165+0.025(mm)d 0 0D=(87.165-0.21)。 =86.9550 (mm)p -0.025 -0.025750 :查表知，€=0.020mm,€=0.020mm，x=0.5，A=0.74-0.74 p dD=(75—0.5x0.74)+0.020=74.63+0.020(mm)d 0 0D=(74.63-0.21)。 =74.420 (mm)p -0.020 -0.0206.350:查表知，€=0.020mm,€=0.020mm，x=0.75，A=0.36-0.36 p daaaaD=(6.35-0.75x0.36)+。020=6.08+0.020(mm)d 0 0D=(6.08—0.21)。 =5.87。(mm)p -0.020 -0.0202.沖孔模刃口尺寸(])沖①8.33孔：查表知，8=0.020mm,6=0.020mm,x=0.5,A=0.36TOC\o"1-5"\h\zp d凸模辺=(8.33+0.5x0.36)。 =8.51。 (mm)p -0.020 -0.020凹模：d=(8.51+0.21)+0.020=8.72+0.020(mm)d 0 0(2)沖中14.3孔：查表知，8=O.O2Omnj6=0.020mm,x=0.5,A=0.43p d凸模：d=(14.3+0.5x0.43)。 =14.515。(mm)p -0.020 -0.020凹模：d=(14.515+0.21)+0.020=14.725+0.020(mni)d 0 0(a)凸模刃口尺寸(b)凹模刃口尺寸圖3-4落料模刃口尺寸圖(a)凸模刃口尺寸(b)凹模刃口尺寸圖3-4落料模刃口尺寸圖(a)凸模刃口尺寸"33切(b)凹模刃口尺寸圖3-5沖孔模刃口尺寸圖aaaa從整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，該電極板采用單工序模，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工簡(jiǎn)單，操作方便，通過(guò)落料沖孔兩道道工序成形，工作效率高，零件成形質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)需求。首先，分析了沖裁件的工藝性和制訂了工藝方案。根據(jù)分析沖裁件的形狀，精度，材料滿足沖壓工藝要求。在工藝方案方面，選擇落料沖孔單工序模生產(chǎn)，手動(dòng)送料，彈性下出料方式，采用固定擋料銷縱向定位和導(dǎo)料板橫向定位。導(dǎo)向方式采用對(duì)角側(cè)導(dǎo)柱模架。其次就是沖壓有關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用縱直排方式，工件之間搭邊值a=2.5mm工件