電腦機(jī)箱內(nèi)板級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)【沖壓模具設(shè)計(jì)】,沖壓模具設(shè)計(jì),電腦機(jī)箱內(nèi)板級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)【沖壓模具設(shè)計(jì)】,電腦,機(jī)箱,內(nèi)板級(jí)進(jìn),模具設(shè)計(jì),沖壓 1 引言 1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)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(duì)材料進(jìn)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(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)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(jī)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(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)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(gè)沖件。 （2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，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(fù)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(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)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(shè)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(shí)一個(gè)復(fù)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(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)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(jī)、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(dāng)?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(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)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(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)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(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級(jí)進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)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(fù)合-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)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(fù)合模和級(jí)進(jìn)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(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)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?；厣龝r(shí)，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(jìn)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(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)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(duì)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(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)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(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)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(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)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(kuò)大沖壓工藝應(yīng)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點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)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(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm，精度可達(dá)IT16~17級(jí)；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(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)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(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國已自主設(shè)計(jì)制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)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(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無回彈成形。無模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。 2沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、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(yīng)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(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)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(yīng)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(jí)進(jìn)模和大型復(fù)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(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)進(jìn)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(shè)計(jì)制造出達(dá)到國際水平的精度達(dá)2~5微米，進(jìn)距精度2~3微米，總壽命達(dá)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(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)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(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)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(cè)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(dá)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(shí)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(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)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(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm/min，加工精度可達(dá)±1.5微米，表面粗糙度達(dá)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(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)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(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)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(xué)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(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)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(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)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(qiáng)度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)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(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 性能良好的沖壓設(shè)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(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)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(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá)97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá)2000次/min以上。在多功能壓力機(jī)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(shí)間就可完成自動(dòng)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(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的4~10倍，并能進(jìn)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(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭，對(duì)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(yīng)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(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、CNC萬能折彎機(jī)等新設(shè)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(shì)。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人控制生產(chǎn)。同時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)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(jìn)工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)70%~80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細(xì)，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?，這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(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)模化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。 2 分析制件的結(jié)構(gòu)工藝性 2.1制件的結(jié)構(gòu)分析 圖2-1 制件二維展開圖 圖2-2 制件而為零件圖 如圖2-1-1和圖2-1-1所示，零件的結(jié)構(gòu)比較簡單，形狀并不復(fù)雜，制件兩側(cè)彎曲成形，中間部位也是彎曲，零件右邊也是彎曲，且在彎曲部分上有三個(gè)空，其中兩個(gè)是Φ3.3，一個(gè)是Φ4.4。這樣，制件就可以通過一套模具直接成形。 制件的表面粗糙度的要求也不高，直接成形后的粗糙度可以滿足使用要求，制件在中間的彎曲部位應(yīng)該有壓強(qiáng)筋，壓強(qiáng)筋的作用是：在沖壓過程中防止工件回彈，可以減少其回彈力，這樣可以是彎曲保持為90度。所以這個(gè)壓強(qiáng)筋的作用不言而喻。其重要性也不容忽視。 2.2制件的材料分析 制件的材料是20號(hào)鋼，碳素結(jié)構(gòu)鋼，屬于沖壓常用的黑色金屬， 20號(hào)鋼的力學(xué)性能由表2-1所示。 表2-1 部分炭素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能 材料名稱 牌號(hào) 材料的 狀態(tài) 力學(xué)性能 抗剪強(qiáng)度 /MPa 抗拉強(qiáng)度/MPa 屈服強(qiáng)度/MPa 延伸率/% 彈性模量 E/ 炭素結(jié)構(gòu)鋼 05 已退火 196 225 28 05F 206~294 255~273 32 08F 216~304 275~383 177 32 08 255~353 324~441 196 32 186 10F 216~333 275~412 188 30 206 20 275~392 353-500 245 25 制件的材料，有良好的沖壓性能，所謂的沖壓性能是指板料對(duì)各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力。沖壓的方法是以金屬板料為對(duì)象的加工方法。 20號(hào)鋼，沖壓后可以獲得的不錯(cuò)的表面質(zhì)量，且沖壓的時(shí)候，不容易破裂，廢品少等等。 零件在設(shè)計(jì)過程中考慮了彎曲的工藝性，彎曲件厚度不大，可以得到較好的彎曲成形。零件在中間部位設(shè)計(jì)了一個(gè)脹形成形工藝，即加了兩個(gè)壓強(qiáng)筋，使得工件不易回彈。 通過上面的分析，該零件具較好的彎曲工藝性，且成型后，在使用的時(shí)候，可以承受較大外力。 2.3 確定工藝方案 該沖裁件包括落料和沖孔以及彎曲三個(gè)基本工序，可采用的沖裁方案有單工序沖裁，復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種。零件屬于中批量生產(chǎn)，因此采用單工序須要模具數(shù)量較多，生產(chǎn)率低，所用費(fèi)用也高，不合理；若采用復(fù)合沖，可以得出沖件的精度和平直度較好，生產(chǎn)率較高，但因零件的孔邊距太小，模具強(qiáng)度不能保證；用用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí)，生產(chǎn)率高，操作方便，通過合理設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問題，根據(jù)以上分析，該零件采用級(jí)進(jìn)沖裁工藝方案。 3沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級(jí)進(jìn)沖裁模。 3.2 操作與定位方式 零件批量生產(chǎn)，安排生產(chǎn)可采用自動(dòng)送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn)，且能降低模具成本，因此采用自動(dòng)送料方式。 零件尺寸較小，厚度較低，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，定位銷來定位。 3.3 卸料與出件方式 考慮零件尺寸較小，厚度較小，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。 3.4 模架類型及精度 由于零件尺寸較窄，但是工序不少，條料會(huì)比較長，可采用四導(dǎo)柱圓形模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級(jí)模架精度。 4沖壓模具工藝 4.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖裁，彎曲和拉深等都有自身的成形特點(diǎn)，在多工位級(jí)進(jìn)模的排樣設(shè)計(jì)中其工位的設(shè)計(jì)必須與成形特點(diǎn)相適應(yīng)。? 4.1.1　級(jí)進(jìn)模沖裁工位的設(shè)計(jì)要點(diǎn)? （1）在級(jí)進(jìn)沖壓中，沖裁工序常安排在前工序和最后工序，前工序主要完成切邊（切出制件外形）和沖孔。最后工序安排切斷或落料，將載體與工件分離。 （2）對(duì)復(fù)雜形狀的凸模和凹模，為了使凸模、凹模形狀簡化，便于凸模，凹模的制造和保證凸模、凹模的強(qiáng)度，可將復(fù)雜的制件分解成為一些簡單的幾何形狀多增加一些沖裁工位。 （3）對(duì)于孔邊距很小的工件，為防止落料時(shí)引起離工件邊緣很近的孔產(chǎn)生變形，可將孔旁的外緣以沖孔方式先于內(nèi)孔沖出，即沖外緣工位在前，沖內(nèi)孔工位在后。 對(duì)有嚴(yán)格相對(duì)位置要求的局部內(nèi)，外形，應(yīng)考慮盡可能在同一工位上沖出，以保證工件的位置精度。? 4.2.2多工位級(jí)進(jìn)彎曲工位的設(shè)計(jì)要點(diǎn) ?。?）沖壓彎曲方向 在多工位級(jí)進(jìn)模中，如果工件要求向不同方向彎曲，則會(huì)給級(jí)進(jìn)加工造成困難。彎曲方向是向上，還是向下，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是不同的。如果向上彎曲， 則要求在下模中設(shè)計(jì)有沖壓方向轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（如滑塊、擺塊）；若進(jìn)行多次卷邊或彎曲，這時(shí)必須考慮在模具上設(shè)置足夠的空工位，以便給滑動(dòng)模塊留出活動(dòng)的余地和安裝空間。若向下彎曲，雖不存在彎曲方向的轉(zhuǎn)換，但要考慮彎曲后送料順暢。若有障礙則必須設(shè)置抬料裝置。 ?（2）分解彎曲成形 零件在作彎曲和卷邊成形時(shí)，可以按工件的形狀和精度要求將一個(gè)復(fù)雜和難以一次彎曲成形的形狀分解為幾個(gè)簡單形狀的彎曲，最終加工出零件形狀。 因此：先進(jìn)行沖裁，再進(jìn)行彎曲。其中彎曲分為兩次完成，在第二次折彎中，形成加強(qiáng)筋。最后進(jìn)行切斷。 圖4-1 排樣圖-俯視圖 圖4-2 排樣圖-正視圖 4.2 彎曲件的展開計(jì)算 此工件有一部分有90°直角彎曲，為便于沖裁部分設(shè)計(jì)及計(jì)算，在此先計(jì)算坯料展開尺寸。一般將r>0.5t的彎曲稱為有圓角半徑的彎曲，r≤0.5t的彎曲稱為無圓角半徑的彎曲。本題r=3mm，t=1.5mm，r＞0.5t,屬于有圓角半徑的彎曲，毛坯展開尺寸等于彎曲件直線部分長度和圓弧部分長度的總和。 L==++ 公式4-1 式中 L——彎曲件毛坯總長度（mm） ——各段直線部分長度（mm） ——各段彎曲部分彎曲中心角（°） ——各段圓弧部分彎曲半徑（mm） ——各段圓弧部分中性層位移系數(shù)（見表3.1）。 表4.1 彎曲90°時(shí)中性層位移系數(shù)x 0.1 0.25 0.5 1.0 2.0 4.0 4~8 ＞8 x 0.32 0.35 0.38 0.42 0.445 0.47 0.475 0.5 由于r=3mm，t=1.5mm， ==2.0，由表4.1查得x=0.445。 ===5.76mm. 則坯料長寬最大尺寸為：L=26+26+10+2*=73.52mm B=42+2*2..2+2*5.76=57.92mm. 4.3確定條料寬度及步距確定 查《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》，采用彈壓卸料板形式的沖模，板料厚度t=1.5mm時(shí)，前后搭邊值a=1.8~2.8，側(cè)搭邊值2.5~3.5。 不過在此工件進(jìn)行排樣時(shí)，可以排成無搭邊的，即工件都是連續(xù)排列。 工件邊緣搭邊值取3.5 步距n=75mm. 條料寬度B===mm. 其中是工件基本寬度，是側(cè)搭邊值，是條料公差值（查《簡明冷沖壓手冊(cè)》表6-10），條料寬度小于100，厚度t=1.5，取=-0.5。 4.4材料利用率 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為： η= 公式4-2 其中A是落料件的面積，B是條料寬度，n是步距，由此式計(jì)算結(jié)果可得 η===83.79% 5設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1沖裁件的沖裁力及卸料力 5.1.1沖裁力及卸料力 該沖裁件沖裁力由落料力和沖孔力組成， 落料部分：第一工序中：有CAXA得到所除料的周長：205.331mm 第二工序中：有CAXA得到所除料的周長：86.338*2=172.676mm 則 =tτ=(205.331+172.676)×1.5×250=141.75 kN. 公式5-1 沖孔部分：共有5個(gè)孔 =2×+2×+ =2×6π+2×3.3π+4.4π =72.22mm. 則 =tτ=72.22×1.5×250=27.08 kN. 總沖裁力 =+=168.832kN. 其中 L——剪切刃口剪下材料周邊總長度（mm） t——板材厚度（mm） τ——材料的剪切應(yīng)力，查表3.2.1.τ=220~310MPa.取τ=250MPa. 表5-1部分常用沖壓材料的力學(xué)性能 材料名稱 牌號(hào) 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度 τ/Mpa 抗拉強(qiáng)度 /MPa 伸長率 δ/% 屈服強(qiáng)度 /MPa 普通碳素鋼 Q195 未退火 260～320 320～400 28～33 200 Q235 310～380 380～470 21～25 240 Q275 400～500 500～620 15～19 280 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08F 已退火 220～310 280～390 32 180 08 260～360 330～450 32 200 10 260～340 300～440 29 210 20 280～400 360～510 25 250 45 440～560 550～700 16 360 65Mn 已退火 600 750 12 400 不銹鋼 1Cr13 已退火 320～380 400～470 21 ― 1Cr18Ni9Ti 熱處理退軟 430～550 540～700 40 200 鋁 L2、L3、L5 已退火 80 75～110 25 50～80 冷作硬化 100 120～150 4 ― 鋁錳合金 LF21 已退火 70～110 110～145 19 50 5.1.2卸料方式及卸料力計(jì)算 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，落料件卡在下面的凹模中，由導(dǎo)正銷向上彈頂出。 =K=0.04×141.75==5.67kN. 公式5-2 沖孔廢料卸料力計(jì)算， = K =0.04×27.08=1.08kN. 5.2壓力中心確定和初選壓力機(jī) 5.2.1壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。 模具的壓力中心，可安以下原則來確定： （1）對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀 相同且分布對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 （3）各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln 公式5-3 Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln 公式5-4 由于本沖件上下對(duì)稱，則壓力中心正好位于落料件的幾何中心。 則Yo=73.52/2=36.76mm Xo=[2（L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5+L6X6+L7X7+L8X8 ）+L9X9+L10X10]/ 2(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8)+ +L9X9+L10X10 =[2(22*11+27*35.5+63*1.5+60*3.4+57*2.4+63*9+18.805*15+10.367*65)+73*19+65*13.832]/2*（ 22+27+63+60+57+63+15+65）+73+65 =10.97mm 5.2.2初選壓力機(jī) 由以上得出的沖壓力及卸料力，得： F=++ 公式5-5 =168.832+5.67+1.08 =175.58kN. 選擇設(shè)備時(shí)，乘以系數(shù)K=1.3.得： P=1.3F=1.3×175.58 =228.254kN. 選擇通用型的四導(dǎo)柱圓形壓力機(jī)就J23─50。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：50t 滑塊行程：130mm 最大閉合高度：480mm 最大裝模高度：380mm 連桿調(diào)節(jié)長度：100 mm 工作臺(tái)尺寸：前后710 mm 左右1080 mm 模柄孔尺寸：Φ60×75 mm 5.3沖裁刃口尺寸計(jì)算 5.3.1沖裁間隙值確定 設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值。 沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。 由于硬鋁與中碳剛的間隙取值是一樣的，所以硬鋁材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。 表5—2 沖裁模初始用間隙2c(mm) 材料 厚度 08、10、35、 09Mn、Q235 16Mn 40、50 65Mn 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于0.5 極小間隙 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.4000.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)： (1）由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 (2)在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。 (3)沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來越大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則： (1)落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上。 (2)考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 (3)確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會(huì)使模具制造困能，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件安國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT12級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT7～I(xiàn)T9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 刃口尺寸的計(jì)算 沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計(jì)算和標(biāo)注的方法，即分開加工和配做加工兩種方法。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場(chǎng)合，后者用于形狀復(fù)雜或薄板工件的模具。 對(duì)于該工件厚度只有1.5（mm）屬于薄板零件，并且各個(gè)孔有位置公差要求，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸來配合加工另一件，使它們之間保留一定的間隙值，因此，只在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸制造公差，另一件只標(biāo)注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。這與就不再受間隙限制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，普通模具的制造公差一般可取δ=△/4（精密模具的制造公差可選4~6μm）。這種方法不僅容易保證凸、凹模間隙枝很小，而且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。 模具刃口尺寸計(jì)算如下，為便于標(biāo)識(shí)，將各邊分別以a、b、c、d1、d2、d3等表示。如圖所示： 圖5-1展開圖 表5-3 公差計(jì)算 序號(hào) 計(jì) 算 1 制件的尺寸如下： 落料部分：a= b= c= 沖孔部分： 2 查表取雙面間隙： 3 查表確定模具制造偏差： 落料部分：a 凸模-0.02；凹模+0.025。 b、c 凸模-0.030；凹模+0.045 沖孔部分：凸模-0.020；凹模+0.020 4 驗(yàn)證制造偏差是否合理： 0.030+0.020=0.050＞=0.135-0.105=0.03 不滿足凸、凹模分別加工的要求，故采用配作法分別加工。 5 對(duì)簡單零件基準(zhǔn)圖的繪制尺寸可根據(jù)分開加工的計(jì)算方法得到，對(duì)于復(fù)雜零件在繪制產(chǎn)品基準(zhǔn)圖后： 對(duì)落料件，凹模按基準(zhǔn)圖加工。凸模按基準(zhǔn)圖-合理間隙加工 對(duì)沖孔件，凸模按基準(zhǔn)圖加工，凹模按基準(zhǔn)圖+合理間隙加工 7 落 料 部 分 a=mm b=mm c=mm 落料凸模根據(jù)凹模尺寸，保證凸凹模間隙配作加工。則凸模尺寸為： =a-=(28.93-0.105)=28.83mm =b-=(42.93-0.105) =42.825mm =c-=(49.73-0.105) =49.63mm 8 沖 孔 部 分 =（6-0.75×0.58）=mm =(4.4-0.75×0.048) =4.36mm =(3.3-0.75×0.048) =3.26mm =(5.89-0.105) =5.785mm =(4.36-0.105) =4.255mm. =(3.26-0.105) =3.155mm 其中，為工件基本公差，，為凸、凹模制造公差 表5-4凸模和凹模制造公差表 公稱尺寸/mm ≤18 -0.02 +0.02 ＞18~30 +0.025 ＞30~80 +0.03 ＞80~120 -0.025 +0.035 ＞120~180 -0.03 +0.04 ＞180~260 +0.045 ＞260~360 -0.035 +0.05 ＞360~500 -0.04 +0.06 ＞500 -0.05 +0.07 5.4彎曲計(jì)算 經(jīng)沖裁得到的工件需通過彎曲工序，才能得到最終所需的產(chǎn)品，最終產(chǎn)品圖在第二章已有展示，現(xiàn)不作贅述，下面主要分析工件的彎曲工藝及模具的相關(guān)設(shè)計(jì)。 5.4.1彎曲卸載后的回彈 回彈包括角度回彈及曲率回彈兩個(gè)方面，此是彎曲變形區(qū)與不變形區(qū)兩部分回彈綜合效應(yīng)的結(jié)果。 影響回彈的因素很多，主要有：①坯料的機(jī)械性能σs，E。σs愈高、E值愈小，彎曲回彈愈大；②變形程度r/t。在其相同的條件下，角度回彈量隨r/t值增大而增大；曲率回彈量則隨r/t值增大而減少；③彎曲中心角αo彎曲中心角α大，回彈角大；④模具間隙Z。凸、凹模間隙大，回彈量大；⑤彎曲方式。自由彎曲回彈量大，較正彎曲回彈量小，全形鐓校彎曲回彈量最??；⑥工件形狀及材料組織狀態(tài)。形狀復(fù)雜，相互牽扯多回彈量小，冷作硬化后回彈量大；⑦模具結(jié)構(gòu)及壓邊力大小。壓邊力大，工件彎后回彈量小。 5.4.2回彈值的確定 確定工件的回彈值，是為了采取相應(yīng)的措施來克服回彈，以使彎曲工件達(dá)到圖紙要求的精度。確定回彈值的方法有查圖法、查表法和計(jì)算法，一般來說都是近似的。目前，不論國內(nèi)還是國外，對(duì)回彈的研究仍在繼續(xù)。由于回彈涉及的因素多，較為復(fù)雜，目前還沒有一個(gè)精確的計(jì)算公式。故對(duì)于回彈值的控制一般均是用不同結(jié)構(gòu)的模具來修正，主要是在試模中予以修正的。 彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t＜（5~8）時(shí)，彎曲半徑的變化小，可以不予考慮，僅考慮彎曲角度的回彈變化。由r/t=2，查表可確定回彈值為1°30′~2°30′。 5.4.3 控制回彈的措施 (1)選擇彎曲性能好的材料 用屈服極限小、彈性模量大的材料作為彎曲件，可獲得較高的彎曲質(zhì)量。此外，坯料的厚度公差大小，表面質(zhì)量的優(yōu)劣和平面度的好壞，都對(duì)彎曲回彈有較大的影響。對(duì)彎曲精度要求高的工件，也要對(duì)坯料此方面的質(zhì)量加以篩選。 (2)選擇較小的相對(duì)彎曲半徑 r/t值小，表明變形程度大。一般在r/t≤3-5時(shí)，認(rèn)為板料的彎曲區(qū)已全部進(jìn)入塑料狀態(tài)。較小的彎曲半徑對(duì)減燭回彈有利，但過小的彎曲半徑會(huì)使彎曲區(qū)破裂。目前資料上給出的材料最小彎曲半徑主要是絕對(duì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可作為板金設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)工件彎曲半徑的參考依據(jù)。 （3）選擇需要的模具間隙 V型彎曲，其間隙值是靠高速機(jī)床來實(shí)現(xiàn)的，與模具本身無關(guān)。對(duì)U型彎曲來說，其回彈隨凹模開口深度增大而減少，隨模具間隙減小而回彈量減小。若彎曲精度高的工作，可以取彎曲單邊間隙值為Z=t；若需要更高的彎曲精度，采用帶有稍許變薄的彎曲，對(duì)減少回彈會(huì)更有用。因?yàn)榱汩g隙或負(fù)間隙彎曲，可以改變板料的應(yīng)力狀態(tài)，使其由普通的彎曲轉(zhuǎn)化為具有拉彎性質(zhì)的彎曲，使壞料的中性層內(nèi)側(cè)壓應(yīng)力狀態(tài)，從而坯料整個(gè)截面在切向均處于拉應(yīng)力狀態(tài)，卸載后內(nèi)外側(cè)纖維回彈相互抵消，可減小回彈。所以采用拉彎工藝及可調(diào)間隙的模具，對(duì)控制回彈是很有好處的。 （4）設(shè)計(jì)合理的工件形狀 U型彎曲件比V型件回彈量小。工件形狀復(fù)雜，各部分間相互牽扯多，回彈困難。所以V型回彈量比U型小。若在彎曲處壓制出適宜的加強(qiáng)筋，則回彈量更小。因此對(duì)彎曲件進(jìn)行翻邊或疊邊處理，既可以提高剛度，又能減小回彈。 （5）采用合適的組織狀態(tài) 冷作硬化后的材料，彎曲回彈量大。對(duì)精度要求高的彎曲件其坯料有冷作硬化，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行退火處理，再彎曲。在需要且又允許的情況下，應(yīng)對(duì)較厚坯料的工件采用加熱彎曲消除回彈。 （6）采用校正彎曲正式 校正彎曲回彈角明顯小于自由彎曲，且校正力愈大，回彈愈小。這是因?yàn)樾Ｕ龔澢⑹箾_壓力集中在彎曲變形區(qū)，迫使金屬內(nèi)層金屬受擠壓，則板材被校正后，內(nèi)外層纖維都被伸長，卸載后都要縮短。由于內(nèi)外層的回彈趨勢(shì)相反，回彈量將減小，從而達(dá)到克服或減少回彈的目的。故校正彎曲，是與拉彎性質(zhì)相似的一種彎曲方式，其應(yīng)用范圍顯得更大一些。 5.5最小相對(duì)彎曲半徑 彎曲時(shí)彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大，若彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的變形極限，而出現(xiàn)裂紋或拉裂。在保證彎曲變形區(qū)材料外表面不發(fā)生裂紋的條件下，彎曲件列表面所能行成的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑。 最小彎曲半徑與彎曲件厚度的比值rmin/t稱為最小相對(duì)彎曲半徑，又稱為最小彎曲系數(shù)，是衡量彎曲變形的一個(gè)重要指標(biāo)。 影響最小彎曲半徑的因素有： （1）材料的力學(xué)性能 材料的塑性越好，其塑性指標(biāo)就越高，材料許可的最小相對(duì)彎曲半徑也越小。 (2)零件的彎曲中心角 理論上講，變形區(qū)外表面的變形程度只與r/t有關(guān)，而與彎曲中心角無關(guān)。實(shí)際上，當(dāng)彎曲中心角較小時(shí)，由于變形區(qū)不大，接近彎曲中心角的直邊部分（不變形區(qū)）可能參與變形，產(chǎn)生一定的伸長，從而使彎曲中心角處的變形得到一定的減輕，可使最小相對(duì)彎曲半徑減小。 (3)板料的表面質(zhì)量與剪切斷面質(zhì)量 板料表面有劃痕，裂紋，毛刺等缺陷時(shí)，彎曲易造成應(yīng)力集中，使彎曲件過早的破壞。在這些情況下要選用較大的彎曲半徑。 （4)板料寬度的影響 窄板彎曲時(shí)，在板料的寬度方向的應(yīng)力為零，寬度方向的材料可以自由流動(dòng)，可使最小相對(duì)彎曲半徑減小。寬板彎曲時(shí)，材料沿寬度方向流動(dòng)的阻力大，選用的相對(duì)彎曲半徑要大一些。 （5）材料的方向性 彎曲材料采用的冷軋鋼板，沿纖維方向的塑性指標(biāo)要優(yōu)于垂直方向。故當(dāng)彎曲線與纖維方向垂直時(shí)，材料具有較大的抗拉強(qiáng)度，不易被拉裂，最小相對(duì)彎曲半徑數(shù)值就小，反之則大。 最小相對(duì)彎曲半徑的確定：由于影響板材最小相對(duì)彎曲半徑的因素很多，故在實(shí)際應(yīng)用中考慮了部分工藝因素的影響，其數(shù)值一般由實(shí)驗(yàn)方法確定。表4-1為實(shí)驗(yàn)得到的最小相對(duì)彎曲半徑的實(shí)驗(yàn)數(shù)值，可直接選取。 表5-5最小相對(duì)彎曲半徑的實(shí)驗(yàn)值 材料 正火或退火 硬化 彎曲線方向 與軋紋垂直 與軋紋平行 與軋紋垂直 與軋紋平行 鋁 0 0.3 0.3 0.8 05、08F 0 0.3 0.2 0.5 15,20,Q235 0.1 0.5 0.5 1.0 45,50 0.5 1.0 1.0 1.7 注：本表用于板材厚度t≤10mm,彎曲角≥90°，剪切斷面良好的情況。 本題材料08F鋼，可選最小相對(duì)彎曲半徑=0.5。前面初定尺寸時(shí)，彎曲半徑定的是r=3mm，r/t=3/1.5=2,大于最小相對(duì)彎曲半徑值，可以成形。 5.6 彎曲力的計(jì)算 彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)噸位的重要依據(jù)。由于彎曲力的因素較多，如材料的性能，零件的形狀，彎曲方法，摸具結(jié)構(gòu)，模具間隙和磨具工作表面質(zhì)量等。因此，用理論分析的方法很難準(zhǔn)別計(jì)算彎曲力，生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式概略的計(jì)算彎曲力，作為設(shè)計(jì)彎曲工藝過程和選擇沖壓設(shè)備的依據(jù)。 在本工件中，有四處彎曲，其中兩個(gè)相同，都是L型，其經(jīng)驗(yàn)公式為： = 公式5-6 本零件有兩個(gè)不同尺寸的彎曲邊，b=29mm的邊所需彎曲力是： == = 4.35kN. b=33.1的邊所需的彎曲力是： ===4.965kN. b=43的邊所需的彎曲力是： ===6.45kN 式中 ——沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲自由力（N）； b——彎曲件的寬度（mm）； t——彎曲件的厚度（mm）； r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm）； ——材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 08F鋼的=275~383，取300MPa. F=++=2×4.965+6.45+4.35=20.73kN. 彎曲力校核： 總彎曲力F=20.73kN. 設(shè)備的公稱壓力P=100kN＞1.2F=24.876kN。 滿足使用要求 。 6 模具總裝圖 6.1 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)與分析,我們可以得出如級(jí)進(jìn)模具的總裝圖: 圖6-1 總裝圖 1上模做2吊耳3 凸模固定板4卸料板5凹模固定板6下模座7支撐板8沖裁凹模1 9沖裁凹模2 10螺栓M10 11彎曲凹模12螺栓M8 13彈簧14沖頭15導(dǎo)正銷16彈性裝置17定位銷18凸模19彈頂 6.2凸模設(shè)計(jì) 根據(jù)對(duì)所沖壓零件的工藝分析，逐次設(shè)計(jì)每個(gè)凸模。 所用材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造選用CrWMn 固定方式：用兩個(gè)M10*30螺栓與上模固定板連接固定 考慮沖孔凸模的直徑很小，故需對(duì)最小凸模φ5.2進(jìn)行強(qiáng)度和鋼度校核： L≤90d/=(90*3.3*3.3)/=15.73 mm. 公式6-1 其中F=Ltτ 這里的沖頭長度為23mm，因?yàn)橛行读习蹇梢苑乐箾_頭彎曲變形，股應(yīng)能保證強(qiáng)度，沖頭伸出卸料板長度為3mm. 有減料的凸模上，在其末端應(yīng)該是傾斜的沖減頭，這樣有利于減小剪切力。 下面是各凸模二維視圖： 圖6-2 凸模1 圖6-3 凸模2 圖6-4 凸模3 6.3凹模設(shè)計(jì) 凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘，銷針與下模座固定的固定方式?？紤]凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直筒形刃口壁結(jié)構(gòu)，刃口高度根據(jù)前面計(jì)算沖裁力時(shí)所取h=10mm左右，漏料部分刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大，可以擴(kuò)大5mm，為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的簡化形狀，凹模輪廓尺寸計(jì)算如下: 凹模輪廓尺寸的確定 ： 對(duì)于減料的沖裁口來說，其尺寸的大小應(yīng)根據(jù)凸模大小來確定。 對(duì)于彎曲的凹模來說，其長度和寬度要比所要彎曲的沖壓件尺寸要大1mm左右。 整體式凹模板的厚度可按如下經(jīng)驗(yàn)公式估算: H=K1K2=1X1.5=42.66mm, K1取1，K2取1.5。本次設(shè)計(jì)厚度為70mm,可以滿足要求。 凹材料的選用:材料選用Cr12moV。 凹模二維視圖： 圖6-5 凹模1 圖6-6 凹模2 圖6-7 下模座 6.4 校核沖壓設(shè)備基本參數(shù) 本沖裁件初選壓力機(jī)為J23-50。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：50t 滑塊行程：130mm 最大閉合高度：380mm 最大裝模高度380mm 工作臺(tái)尺寸：前后710mm 左右1080mm 模柄孔尺寸：Φ60×75 mm 沖壓力校核： 沖裁總壓力F=228.254kN. 設(shè)備的公稱壓力P=500kN＞1.3F=342.381kN。滿足使用要求。 閉合高度校核： 模具總裝配高度h=266.5mm，介于壓力機(jī)最大最小裝模高度，滿足適用要求。 工作臺(tái)尺寸校核： 模座尺寸為710×300，設(shè)備工作臺(tái)尺寸為1080×710，滿足使用要求。 故壓力機(jī)設(shè)備選擇合適。 7 沖壓模具零件加工工藝的編制 7.1凹模固定板加工工藝過程 表7-1 凹模固定板加工工藝過程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 鍛造 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑安裝凹模的各型腔、鉆鉸2Xφ6孔 以及定位孔，攻絲16XM10螺紋 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直 平面磨床 5 熱處理 淬火,回火,保證HRC60~64