畢業(yè)設計(論文)-接觸簧片沖孔、落料級進模設計

1、畢業(yè)設計(論文)-接觸簧片沖孔、落料級進模設計 四川理工學院畢業(yè)設計接觸簧片沖孔、落料級進模設計 學 生：黃 學 號：09061050104 專 業(yè)：材料成型及控制工程 班 級：2009.1 指導教師：袁 泉 四川理工學院機械工程學院二O一三年六月四 川 理 工 學 院畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目： 接觸簧片沖孔、落料級進模設計 學院： 機械工程學院 專業(yè)： 材 控 班級： 09級1班 學號： 09061050104 學生： 黃 指導教師： 袁 泉 接受任務時間 7>2013.03.04 系主任 （簽名） 院長 （簽名）1畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求內(nèi)容：生產(chǎn)批量：大批

2、量 材料：錫磷青銅 t1.5mm 要求：（1）要求有目錄、設計任務書及產(chǎn)品圖；（2）零件工藝性、經(jīng)濟性分析；（3）沖壓零件工藝方案的擬訂；（4）模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇、排樣方式，材料利用率的計算；（5）沖裁力的計算、壓力中心的確定；（6）模具主要零件的確定（選擇、設計和必要的計算）、壓力機的選擇等；（7）繪制正規(guī)的模具0#裝配圖一張，要求有正視圖、俯視圖、排樣圖、零件圖、技術要求及明細欄；（8）繪制模具的主要零件圖六張（或折合0#圖紙一張）；要求用計算機繪制圖紙，說明書按照學院規(guī)定采用電子版格式，畢業(yè)論文不少于2萬字，圖紙總工作量為折合0#圖紙二張。2指定查閱的主要參考文獻及說明（1）中國模

3、具標準件手冊.中國模具工業(yè)協(xié)會標準委員會編.上海：上海科學普及出版社，1989（2）冷沖壓國家標準.國家標準總局.中國標準出版社，1989（3）沖壓工藝與模具設計.姜奎華.機械工業(yè)出版社，2002（4）模具制造工藝.黃毅宏.機械工業(yè)出版社，2004（5）沖模圖冊.李天佑.機械工業(yè)出版社，1998（6）冷沖模設計.丁聚松.機械工業(yè)出版社，1999（7）模具設計與制造簡明手冊.馮柄亮等.上?？萍紭I(yè)出版社，2002（8）冷沖壓與塑性成型?工藝與模具設計.翁其金.機械工業(yè)出版社，1990（9）冷沖模設計（第2版）.趙孟棟主編.北京：機械工業(yè)出版社，1997（10）沖壓手冊.王孝培主編.北京：機械工業(yè)出

4、版社，1990（11）沖壓工藝學.肖景容，姜奎華主編.北京：機械工業(yè)出版社，19903進度安排設計（論文）各階段名稱起 止 日 期1收集參考資料，查閱文獻，完成開題報告2013.03.04-2013.03.242方案設計、工藝計算、結(jié)構(gòu)設計 2013.03.25-2013.04.213畢業(yè)設計的圖紙和相關畢業(yè)論文的撰寫2013.04.22-2013.05.194設計說明書的撰寫 2013.05.20-2013.06.022012.05.285論文的修改、答辯的準備2013.06.03-2013.06.15摘 要日常生活中，沖壓模具被廣泛應用。此次設計的是接觸簧片沖裁模，利用的是級進模生產(chǎn)。本設

5、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參數(shù)、繪制模具總裝圖及零件圖等。本模具只用沖孔、落料兩道工序，操作方便，模具結(jié)構(gòu)較簡單。關鍵詞：級進模；閉合高度；沖孔；落料ABSTRACTIn daily life, the stamping die is widely used. This design is the contact spring blanking die, is the use of the progressive

6、 die.This design focus is on the analysis of deformation process in blanking and punching the basic factors affecting the quality of cut pieces, mainly introduces the analysis, the blanking process to determine the stamping process scheme, selection of structure of the die, the neces- sary process c

7、alculation, selection and structure and size, the main parts of dies. The height of the closed mold and press the relevant parameters, draw up the mold assembly diagram and p- arts diagram. The punching, blanking die only two steps, convenient operation, die structure i- s relatively simple.Keywords

8、: progressive die; height; punching; blanking目 錄摘要ABSTRACT第一章 緒論11.1 國內(nèi)外模具發(fā)展的現(xiàn)狀11.1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀11.1.2 國外現(xiàn)狀41.2 模具未來的發(fā)展趨勢4第二章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定72.1 沖裁件工藝性分析72.1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性72.1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度82.1.3 沖裁件尺寸標注92.2 沖裁工藝方案的確定9第三章 排樣圖的設計及材料利用率的計算113.1 排樣方法的設計113.2 搭邊的確定123.3 條料寬度和導料板間距的確定133.4 材料利用率的計算15第四章 沖裁力

9、和壓力中心的計算174.1沖裁力的計算174.2 卸料力和推件力的計算174.3 壓力中心的確定18第五章 沖壓設備的選擇215.1 沖壓設備類型的選擇215.2 選擇沖壓設備的規(guī)格21第六章 模具工作部分的設計計算256.1 沖裁間隙246.1.1 間隙的重要性246.1.2 沖裁間隙值的確定256.2 凸、凹模刃口尺寸的計算266.2.1 沖孔凸模、凹模的刃口計算276.2.2 落料凸模、凹模的刃口計算286.2.3 孔心距的計算30第七章 模具總體設計317.1 模具類型的確定317.2 送料方式的確定317.3 定位方式的選擇317.4 卸料、出件方式的選擇317.5 導向方式的選擇3

10、2第八章 模具主要零件設計348.1 卸料橡膠的設計348.2 凹模的設計348.2.1 凹模刃口形式348.2.2 凹模外形和邊界尺寸的確定358.2.3 凸模、凹模的固定形式368.3 凸模的設計378.3.1 凸模長度的確定378.3.2 凸模強度的校核388.4 凸、凹模材料的選取408.4.1 選取的一般原則408.4.2 模具選材的具體考慮因素40第九章 模具重要零件的設計和選擇419.1 模架的選擇419.2 導柱和導套的選取419.3 模柄的選擇419.4 凸模固定板設計419.5 墊板的設計429.6 導料板的設計439.7 卸料板的設計449.8 側(cè)刃及側(cè)刃擋塊的選取459

11、.8.1 側(cè)刃459.8.2 側(cè)刃擋塊469.9 螺釘及銷釘?shù)倪x擇469.9.1 螺釘469.9.2 銷釘469.10 模具閉合高度的校核46第十章 模具的裝配4710.1 模具總裝圖4710.2 模具工作過程48第十一章 總結(jié)49參考文獻50致謝51附錄A 沖壓模具常用零件的公差配合52第一章 緒論模具是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”，在國民經(jīng)濟的各個部門都越來越多地依模具來進行生產(chǎn)加工，越來越引起人們的重視，模具也趨向標準化。在金屬和非金屬材料塑性加工工程中，模具是一種必不可少的工藝裝備。模具的使用性能特別是使用壽命反映著一個國家的工業(yè)水平。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和市場需求的多樣

12、化,人們對產(chǎn)品生產(chǎn)周期的要求越來越短,尤其在小批量甚至單件生產(chǎn)方面,要求現(xiàn)代制造技術不僅要有較高的柔性,還要有更新的、更能滿足市場要求迅速變化的生產(chǎn)模式。因此，在工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高的情況下，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉(zhuǎn)變。1.1 國內(nèi)外模具發(fā)展的現(xiàn)狀由于模具在國民經(jīng)濟發(fā)展中

13、所起到的至關重要的作用，越來越受到各國的重視，紛紛不余遺力的發(fā)展該行業(yè)，使得模具產(chǎn)業(yè)取得了長足的進步，并因此帶動了其他許多行業(yè)的發(fā)展。1.1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，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。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，

14、人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一。近年許多模具企業(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。雖然我國的模具工業(yè)起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進步。例如沖壓模具方面，國內(nèi)設計制造的部分汽車覆蓋件模、空調(diào)器散熱片級進模、電機定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片高精度硬質(zhì)合金級進模、集成電路引線筐架多工位級進模，以及帶自動沖切、疊壓、記數(shù)、分組、扭斜和安全保護等功能的鐵心精密多功能模，都已達到較高的水平。但從總體上看，我過與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/

15、CAM技術的普及率有待提高，許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等。特別是在大型、精密、復雜和長壽命模具上，一方面技術差距明顯；另一方面產(chǎn)能也不能滿足過內(nèi)的需求，因而仍需大兩從過外進口。目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進?！笆晃濉逼陂g，中

16、國模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展。優(yōu)勢明顯的廣東特別是珠三角地區(qū)，將在十年之內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。同時，由于近年來我國每年用近10億美元進口模具，其中精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以從減少進口角度出發(fā)，這類高檔模具在市場的分額比例也將逐步增大。現(xiàn)代模具其高技術、人才密集、高技術背景下的工藝密集型工業(yè)的特點，是在新型工業(yè)化道路上走在前面的產(chǎn)業(yè)，模具作為重要的制造裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產(chǎn)業(yè)服務，模具在制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新和生產(chǎn)中所具有的獨特的重要地位，使得模具

17、制造能力和水平的高低也成為國家創(chuàng)新能力的重要標志。當前，由于全球經(jīng)濟的不景氣，以及中國勞動力成本的上漲，許多西方國家將基礎制造業(yè)撤出中國，轉(zhuǎn)移到其他發(fā)展中國家。中國的一些優(yōu)勢雖然正在減弱，但完善的基礎設施與產(chǎn)業(yè)鏈，巨大的國內(nèi)市場，決定了這種產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移不會是驟然的。這需要中國盡快推進轉(zhuǎn)型改革，推動制造業(yè)升級以增強國際競爭力，加速收入分配改革以增加國內(nèi)需求，擺脫對出口的過度依賴。同時，我國模具行業(yè)將向大型、精密、復雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展，對壓鑄模的數(shù)量、壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復雜程度的不斷提

18、高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復雜程度也將隨著相應提高。發(fā)展我國的模具工業(yè)，必須結(jié)合我國國情和提升模具工業(yè)實際，走新型工業(yè)化道路。從技術的發(fā)展來看，高精度、低成本、交貨期短是今后模具發(fā)展的一個趨勢，而我們要想趕上國際先進水平，技術創(chuàng)新是至關重要的一個環(huán)節(jié)。眾所周知，電子商務是代表著未來貿(mào)易發(fā)展的方向，也是經(jīng)濟發(fā)展和進步的一個必然趨勢。在市場競爭逐步深入的時期，企業(yè)創(chuàng)新能力越來越成為企業(yè)競爭力的重要組成部分，信息資源也越來越成為企業(yè)的戰(zhàn)略資源。總的來講，我國當前沖壓模具技術的發(fā)展主要呈現(xiàn)三大特點：一、充分運用IT技術發(fā)展模具設計、制造。用戶對壓力機速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，

19、促進了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動機是汽車的兩個關鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，其技術密集，體現(xiàn)當代模具技術水平，是車身制造技術的重要組成部分。車身模具設計和制造約占汽車開發(fā)周期三之二的時間、成為汽車換型的主要制約因素。目前，世界上汽車的改型換代?般約需48個月，而美國僅需30個月，這車要得益于在模具業(yè)中應用了CAD/CAE/CAM技術和三維實體汽年覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設計軟件。另外，網(wǎng)絡技術的廣泛應用提供了可靠的信息載體、實現(xiàn)了異地設計和異地制造。同時，虛擬制造等IT技術的應用，也將推動模具工業(yè)的發(fā)展。二、縮短金屬成形模具的試模時間。當前，主要發(fā)展液壓高速試驗壓力機和拉伸機械壓力機，特

20、別是在機械壓力機上的模具試驗時間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機械壓力機的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設置和狀態(tài)記憶功能。車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速。在自動沖床上用級進沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術，近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應用，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓

21、力機上使用的階梯模相比，節(jié)約30%。但是級進組合沖模技術的應用受拉伸深度、導向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗疲饕糜诶焐疃缺容^淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數(shù)零件應優(yōu)生考慮在多工位壓力機上加工。目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇?！笆晃濉逼陂g中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)需兩旺，漸入佳境。但也要看到我國模具行業(yè)綜合水平落后的面貌未得到根本性的改變，一些深層次的問題尚待解決?，F(xiàn)在，中國可以說是世界模具生產(chǎn)大國之一，但還遠遠不是生產(chǎn)強國。我國仍需加快發(fā)展，并向生產(chǎn)強國的目標邁進。1.1.2 國外

22、現(xiàn)狀日本的模具產(chǎn)能約占全球的40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具?，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(zhuǎn)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(zhuǎn)移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。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

23、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)。近年來，受國際金融危機影響，出現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的市場萎縮，但據(jù)有關資料表明，截止上半年，日本依然是世界壓鑄模具生產(chǎn)強國，其利潤并未萎縮，競爭力依然強大。由于日本、美國、德國等全球模具生產(chǎn)強國的國內(nèi)需求逐漸衰退以及成本的增加，使得這些國家的模具制造商開始轉(zhuǎn)移生產(chǎn)，并逐步開拓中國市場。希望藉由中國廉價的勞動力和材料采購成本來增加利潤。但是這些國家的模具生產(chǎn)企業(yè)一旦東進，那么勢必會使得其國家的模具設計及制造技術無形外流。這樣就必須再次投入大筆的研發(fā)費用來加強其模具產(chǎn)品的競爭力，從而拉開

24、其與中國模具產(chǎn)品的差異。而從另一方面來看，雖然國外模具企業(yè)的進駐會在一定程度上加劇國內(nèi)模具的競爭，但是這些高端模具企業(yè)的入駐也從另一個角度促進了國內(nèi)模具的競爭意識，從而會加大技術改良提高整體模具制造水平。此外，國外近年來大力發(fā)展高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。1.2 模具未來的發(fā)展趨勢未來模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務。未達到這一

25、目標，將主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）全面推廣CAD/CAM/CAE技術模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。（2）高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展

26、，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。4電火花銑削加工電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高

27、速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工像數(shù)控銑一樣，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。5提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。6優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積TiN、TiC等、等離子噴涂等技術。7

28、模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。8模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。第二章 沖裁件工藝性分析及沖裁方案的確定沖裁件的工藝性，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、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、

29、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。2.1 沖裁件工藝性分析工件如圖2-1所示，材料為錫磷青銅，厚度t1.5mm，大批量生產(chǎn)。圖2-1 工件圖錫磷青銅有更高的耐蝕性,耐磨損,沖擊時不發(fā)生火花。用于中速、重載荷軸承，工作最高溫度250。具有自動調(diào)心，對偏斜不敏感，軸承受力均勻承載力高，可同時受徑向載荷，自潤滑無需維護等特性。錫磷青銅是一種合金銅，具有良好的導電性能，不易發(fā)熱、確保安全同時具備很強的

30、抗疲勞性。錫磷青銅的插孔簧片硬連線電氣結(jié)構(gòu)，無鉚釘連接或無摩擦觸點，可保證接觸良好，彈力好，撥插平穩(wěn)。該合金具有優(yōu)良機械加工性能及成屑性能，可迅速縮短零件加工時間。2.1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 沖裁件的形狀應力求簡單、對稱，有利于材料的合理利用。該設計工件結(jié)構(gòu)簡單，無復雜曲。 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應以圓弧過度渡，以便模具加工，減少處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。該工件的轉(zhuǎn)角處為90o圓弧。 應盡量避免沖裁件上過長的凸出懸臂和凹槽，懸臂和凹槽寬度也不宜過小，如圖2-2所示，該工件滿足要求。為避免工件變形和保證模具強度，孔邊距和孔間距不能過小。如圖2-2所示，一般

31、孔邊距?。簩A孔為（11.5）t。對矩形孔為（1.52）t。則該工件4個孔中中間2孔的孔間距為4.8mm（11.5）t，（11.5）t1.52.25，孔邊距為1.9（11.5）t，同理，左右2個孔也滿足條件。 bmin1.5t c （11.5）t L5b c（1.52）t圖2-2 沖裁件的工藝結(jié)構(gòu)沖孔時，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應太小，否則凸模易折斷或壓彎。2.1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于IT11級,一般要求落料件公差等級最好低于IT10級,沖孔件最好低于IT9級.查文獻1 P82表2.7.5可得沖裁件孔中心距工公差,如下表2-1所示。由此表可知，該沖裁

32、件對孔心距的普通沖裁要求能得到滿足。表2-1 沖裁件孔中心距公差 （mm）材料厚度t普通沖孔公差高級沖孔公差孔距尺寸505015015030050501501503001±0.1±0.15±0.2±0.03±0.05±0.0812±0.12±0.2±0.3±0.04±0.06±0.124±0.15±0.25±0.35±0.06±0.08±0.1246±0.2±0.3±0.40±

33、0.08±0.10±0.15本次零件設計精度要求不高，圖上所注尺寸公差無特殊要求的，選取公差等級為IT14級，利用普通沖裁方式可達到要求。其模具制造精度也不高，能達到經(jīng)濟精度。沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙、刃口銳鈍以及沖裁模結(jié)構(gòu)等有關。當沖裁件厚度為2mm以下的金屬板料時。其斷面粗糙度Ra一般可達12.53.2m。2.1.3 沖裁件尺寸標注由文獻1 P82可知：沖裁件的尺寸基準應盡可能與其沖壓時的定位基準重合，并選擇在沖裁過程中基本上下不變動的面或先上，以避免產(chǎn)生基準不重合誤差。切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。如圖2-3所示，a圖尺寸不合理，圖b的標注

34、，兩孔的孔心距尺寸不會受模具磨損的影響，比較合理。本次設計的工件圖標注符合這點要求，所以尺寸基準合理。 （a）不合理 （b）合理圖2-3 沖裁件的尺寸標注2.2 沖裁工藝方案的確定確定工藝方案就是確定沖壓件的加工路線，合理的工藝方案應在不同的工藝進行分析與研究，比較其經(jīng)濟效果，然后選擇其中合理的一個。其主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等。沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁。復合沖裁是在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序；級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序，排列成一定順序，組成級進模，在壓力機的一次行程中，模具的不同位置同時完成

35、兩個或兩個以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可完成一個沖裁件。該零件結(jié)構(gòu)簡單，包括沖孔、落料兩個基本工序?？梢杂幸韵氯N工藝方案：方案一：先落料，再沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料?沖孔復合模沖壓。采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔?落料連續(xù)沖壓。采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但制件精度和生產(chǎn)效率都較高。方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復合模低。由文獻1p84可知各種沖模的對比關系，如表2-2。表2-2

36、 各種沖模的對比關系模具種類 比較項目 單工序模 級進模 復合模無導向有導向零件公差等級低一般可達IT13IT10級 可達IT10IT8級零件特點尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm可加工復雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm零件平面度低一般中、小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率低較低工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施 比較安全不安全，需采取安全措施模具制造

37、工作量和成本低比無導向的稍高沖裁簡單的零件時，比復合模低沖裁較復雜零件時，比級進模低綜合以上通過對上述三種方案的分析及各模具特點的比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為最佳。第三章 排樣圖的設計及材料利用率的計算3.1 排樣方法的設計排樣的合理與否，直接影響到材料的經(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。排樣的目的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利用率。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況。如圖3-1所示。一類是結(jié)構(gòu)廢料，是由沖件的形狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的；另一類是

38、由于沖件之間和沖件與條料側(cè)邊之間的搭邊，以及料頭、料尾和邊余料而產(chǎn)生的廢料，稱為工藝廢料。 圖3-1 廢料的種類圖要提高材料利用率，主要應從減少工藝廢料入手，選擇合理的排樣方法。根據(jù)材料利用情況，排樣方法可分為三種： 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)邊之間都存在搭邊廢。有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高 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。因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 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

39、在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。采用少、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。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。綜合上述三種方案的分析比較，考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇有廢料排樣為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。如圖3-2所示。 圖3-2

40、沖件的排樣3.2 搭邊的確定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。其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、送料歪誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過小就不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過小，會使作用在凸模側(cè)面上的法向應力沿著落料毛坯周長的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。搭邊值是由經(jīng)驗確定的。由文獻1p71表2.5.2，取工件間搭邊值a12mm，側(cè)面搭邊a2mm。3.3 條料寬度和導料

41、板間距的確定在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度，進而確定導料板間的距離。由于該模具設計中會使用側(cè)刃定距，由文獻1p73可知，當條料的送進步距用側(cè)刃定位時，調(diào)料寬度必須增加側(cè)刃切去的部分，如圖3-3所示。圖3-3 有側(cè)刃的沖裁故：調(diào)料寬度可按下式計算：（3-1）導料板間距離： （3-2）（3-3） 式中：L?調(diào)料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a?側(cè)搭邊值，a0.75a n?側(cè)刃數(shù) b1?側(cè)刃沖切的料邊寬度 C?沖切前的條料寬度與導料板間的間隙 y?沖切后的條料寬度與導料板間的間隙由文獻1p74得如下表3-1表3-1 b1、y值 mm 材料厚度tb1y?1.51.52.52.53金屬材料

42、非金屬材料1.52.02.52340.100.150.20故取：b12.0mm，y0.15mm又由文獻1p73得如下表3-2、表3-3表3-2 剪切條料寬度的公差 （mm）條料寬度B材 料 厚 度 t112233550501001001501502202203000.40.50.60.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表3-3 條料與導料板之間的最小間隙 Cmin （mm）條 料 厚 度無 側(cè) 壓 裝 置有 側(cè) 壓 裝 置條 料 寬 度 1001002002003001001000.50.51120.50.50.50.50.51111555888所以由上述兩表可取：0.6，C0.5，代值得: 調(diào)料寬度： （48+1.5×2+2×2）0 -0.6 550 -0.6 mm導料板間距 ：55+0.555.5mm 48+1.5×2