角片套冷沖壓工藝及級進模設(shè)計,角片套冷,沖壓,工藝,級進模,設(shè)計 編號 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 角片套冷沖壓工藝及級進模設(shè)計 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： 年5月25日 III 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 角片套冷沖壓工藝及級進模設(shè)計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目　　角片套冷沖壓工藝及級進模設(shè)計 　 2、專題　 　 二、課題來源及選題依據(jù) 來源于無錫海諾有限公司，是電器產(chǎn)品上的一個零件。 模具是機械工程及其自動化專業(yè)的一個專業(yè)方向，選擇模具方向的畢業(yè)設(shè)計題目完全符合本專業(yè)的要求，從應用性方面來說，模具又是生產(chǎn)效率極高的工具之一，能有效保證產(chǎn)品一致性和可更換性，具有很好的發(fā)展前途和應用前景。連續(xù)模在模具中技術(shù)含量高，制造、裝配難度大，因此本課題研究連續(xù)模的沖壓工藝、排樣方案、模具結(jié)構(gòu)分析等方面，同時要求學生要有良好的心理素質(zhì)和仔細認真的作風，對學生也是一次很好的練習機會。 三、本設(shè)計（論文或其他）應達到的要求： 綜合應用各種所學的專業(yè)知識，在規(guī)定的時間內(nèi)對產(chǎn)品進行冷沖壓工藝分析，制訂完整的沖壓工藝方案，并完成整副模具設(shè)計、數(shù)據(jù)計算和圖紙（所有圖紙折合A0不少于2.5張）繪制，具體內(nèi)容如下： 1．完成模具裝配圖：1張（A0或A1）； 2．零件圖：主要是非標準件零件圖（不少于5張）； 3．冷沖壓工藝卡片：1張 ； 4．設(shè)計說明書：1份（15000字以上，其中參考文獻不少于10篇，外文不少于5篇）； 5．翻譯8000以上外文印刷字符，折合中文字數(shù)約5000字的有關(guān)技術(shù)資料或?qū)I(yè)文獻，內(nèi)容要盡量結(jié)合課題。 四、接受任務(wù)學生： 班 　　姓名 五、開始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設(shè)計（論文）指導（或顧問）： 指導教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月12日 摘 要 本模具采用切廢料方式進行沖壓，模具結(jié)構(gòu)采用切口、拉深、沖導正孔、導正再拉深、切廢料、彎曲、切斷的工序設(shè)計，排樣采用單排橫排排列。并采用正裝方式設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，即凹模裝在下模部分，同時為了正確控制送料步距采用單側(cè)側(cè)刃定距，在主要位置采用導正銷導正精確定位。由于料較薄，沖壓速度較快，卸料可采用彈性卸料結(jié)構(gòu)，建議彈性材料采用彈簧。廢料采用在凹模（下模）向下推出，最后產(chǎn)品也是在下模向下推出。帶料采用自動左右有側(cè)壓的送料裝置。同時為了正確控制送料步距采用側(cè)刃定距。由于料不是很厚，沖壓速度適中，故卸料采用彈性卸料結(jié)構(gòu)，彈性材料采用矩形截面彈簧。廢料和產(chǎn)品均采用向下推出。帶料采用自右向左的自動送料裝置。 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(shù)和經(jīng)濟兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點、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，以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來。 關(guān)鍵詞：角片套；沖壓工藝；排樣；級進模 Abstract The die by cutting waste stamping, die structure incision, drawing, red pilot hole, drawing guide, cut waste, bending, the cut process design, arranged in a single row of horizontal nesting.And dress design the die structure, the die attached to the lower die part, in order to properly control the feeding step unilateral side of the blade fixed pitch, in the main location pilots to precise positioning.As the material is thin, stamping speed, the discharge may be used in the elastic unloading structure, it is recommended that the elastic material with spring. Waste using the die (down die) launched down the final product is lower die down soon.Strip automatic feeding device left and right side pressure. In order to properly control the feeding step away from the side of the blade fixed pitch. As the material is not very thick, stamping moderate speed, the discharge elastic unloading structure, elastic material with rectangular cross-section spring.The waste products are used down soon.Automatic feeding device with material from right to left. Stamping process analysis consider the stamping process, most notably including the technical and economic aspects.On the technical side, according to the product drawings, mainly analyzes the characteristics of the shape of parts, size, accuracy requirements and material properties and other factors meets the requirements of the stamping process;In economic terms, mainly based on the production volume of the stampings, analyze the cost of the product, and clarify the use of the stamping production can be achieved economic benefits.Process analysis, mainly to discuss stamping out does not affect the part of the premise, the simplest and most economical way. Key words: Angle piece sets; Atamping process; Nesting;Progressive die 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒 論 1 1.1 課題研究的目的和意義 1 1.2 課題國內(nèi)外研究概況 1 1.2.1 國外模具發(fā)展概況 1 1.2.2 國內(nèi)模具發(fā)展概況 2 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 3 2 沖壓工藝設(shè)計 4 2.1 沖壓件簡介 4 2.2 沖壓的工藝性分析 5 2.3 沖壓工藝方案的確定 7 2.3.1 沖壓模具類型 7 2.3.2 沖壓工藝分析和計算 8 2.3.3 工序匯總 14 3 角片套連續(xù)模設(shè)計 15 3.1 模具結(jié)構(gòu) 15 3.2 確定其搭邊值 16 3.3 確定排樣圖 16 3.3.1 送料步距與帶料寬度 16 3.3.2 排樣方案 18 3.4 材料利用率計算 18 3.5 凸、凹模等刃口尺寸的確定 19 3.5.1 側(cè)刃、側(cè)刃凹模刃口尺寸計算 19 3.5.2 切口凸、凹模刃口尺寸計算 20 3.5.3 第1次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差 21 3.5.4 第2次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差 22 3.5.5 第3次拉深凸、凹模工作部分尺寸及其公差 22 3.5.6 拉深整形凸、凹模工作部分尺寸及其公差 23 3.5.7 導正孔凸、凹模刃口尺寸及其公差 23 3.5.8 沖圓孔凸、凹模刃口尺寸及其公差 24 3.5.9 切廢料凸、凹模刃口尺寸及其公差 25 3.5.10 切斷凸、凹模刃口尺寸及其公差 26 3.5.11 彎曲凸、凹模工作部分尺寸計算 27 3.6 沖壓力計算 29 3.6.1 側(cè)刃沖壓力 29 3.6.2 沖切口部分沖壓力 29 3.6.3 拉深部分沖壓力 30 3.6.4 沖導正孔沖壓力 31 3.6.5 整形部分沖壓力 32 3.6.6 沖圓孔沖壓力 32 3.6.7 切廢料部分沖壓力 32 3.6.8 切斷部分沖壓力 33 3.6.9 彎曲部分沖壓力 33 3.6.10 總沖壓力 34 3.7 壓力機選用 34 3.8 壓力中心計算 35 3.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 35 3.9.1 凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計 35 3.9.2 卸料板設(shè)計 37 3.9.3 凸模固定板設(shè)計 38 3.9.4 凸模墊板設(shè)計 39 3.9.5 切口凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 39 3.9.6 第1次拉深凸模設(shè)計 40 3.9.7 第2次拉深凸模設(shè)計 40 3.9.8 第3次拉深凸模設(shè)計 41 3.9.9 整形凸模設(shè)計 42 3.9.10 側(cè)刃設(shè)計 42 3.9.11 側(cè)刃擋塊設(shè)計 43 3.9.12 導正沖孔凸模設(shè)計 44 3.9.13 切廢料凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 44 3.9.14 切斷彎曲凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 45 3.9.15 導正釘設(shè)計 46 3.10 標準件確定 46 3.10.1 模架確定 46 3.10.2 上模螺釘確定 47 3.10.3 上模銷確定 47 3.10.4 下模螺釘確定 48 3.10.5 下模銷確定 48 3.10.6 卸料螺釘確定 48 3.10.7 卸料彈簧設(shè)計 48 3.10.8 拉深頂件彈簧設(shè)計 48 3.10.9 抬料銷確定 49 3.10.10 抬料銷彈簧設(shè)計 49 3.10.11 凸模固定螺釘確定 49 3.10.12 擋塊固定螺釘確定 49 3.10.13 擋塊銷確定 49 3.11 模具閉合高度、校驗壓力機 49 4 結(jié)論與展望 51 致 謝 52 參考文獻 53 53 角片套冷沖壓工藝及級進模設(shè)計 1 緒 論 1.1 課題研究的目的和意義 1．針對題目得到機械原理、機械設(shè)計、模具設(shè)計、CAD等課程的綜合訓練。針對題目使自己在沖壓模具工藝分析、模具總體結(jié)構(gòu)方案論證與設(shè)計，模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算、編寫技術(shù)文件、查閱文獻和三維設(shè)計軟件應用能力方面受到一次綜合訓練。培養(yǎng)學自己獨立調(diào)查研究、科技檢索、方案論證、規(guī)范化科技寫作等方面的能力。 意義：模具在汽車、飛機、工程機械、動力機械、冶金、機床、輕工、日用五金等制造業(yè)中起著極為重要的作用。采用模具生產(chǎn)毛坯或成品零件，是材料成型的一種重要方法，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點。 2．課題中的工件為形狀較為簡單的殼形件，有落料、彎曲、拉深等成型工藝，做起來有一定的難度。但可以較全面的綜合運用和鞏固沖壓模具設(shè)計與制造等課程的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，培養(yǎng)從事沖壓模具設(shè)計與制造的初步能力。通過該設(shè)計可以培養(yǎng)我分析問題和解決問題的能力，了解和熟悉沖壓模具設(shè)計與制造的一般步驟，更深入的認識沖壓模具零件的設(shè)計和加工過程，達到“知己知彼”的效果。通過該設(shè)計可以培養(yǎng)我在模具設(shè)計過程中認真負責、踏實細致的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，強化質(zhì)量意識和時間觀念，養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。設(shè)計過程中還將用到CAD制圖軟件來完成模具圖形的繪制，無形中又讓自己對CAD有更深入了解和掌握。 本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于提高設(shè)計者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺 1.2 課題國內(nèi)外研究概況 1.2.1 國外模具發(fā)展概況 1．高新技術(shù)在模具企業(yè)中得到廣泛應用 廣泛應用CAD/CAE/CAM技術(shù)，超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，3D設(shè)計已達到了70～80%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件普遍應用。數(shù)控機床的普遍應用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。CAE技術(shù)已逐漸成熟（意大利COMAU公司應用CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上）。 普遍采用高速切削加工技術(shù)普遍采用高速切削加工技術(shù)普遍采用高速切削加工技術(shù)普遍采用高速切削加工技術(shù)。特征：以高切削速度、高進給速度、高加工質(zhì)量。加工效率：比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。轉(zhuǎn)速：15000～30000r/min。效益：大大縮短制模時間。 普遍應用快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)。塑料模具：有專門提供原型制造服務(wù)的機構(gòu)和公司塑料模具廠家利用快速原型澆制硅膠模具，用于少量翻制塑料件。汽車模具：多為鋅基合金快速制模和使用環(huán)氧樹脂制作金屬成型模。 2．國外，特別是歐美和日韓等發(fā)達地區(qū)的模具工業(yè)起步較早，擁有比較先進的生產(chǎn)管理技術(shù)及經(jīng)驗，值得我們國內(nèi)模具行業(yè)學習和借鑒。在歐美，許多模具企業(yè)將高新技術(shù)應用于模具的設(shè)計和制造，主要體現(xiàn)在充分發(fā)揮了信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性；高速切削、五軸高速加工技術(shù)基本普及，大大縮減制模周期，提高企業(yè)的市場競爭力；快速成形技術(shù)和快速制模技術(shù)得到普遍應用；從事模具行業(yè)的人員精簡，一專多能，一人多職，精益生產(chǎn)；模具產(chǎn)品專業(yè)化，市場定位準確；采用先進的管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)集成化管理；工藝管理先進、標準化程度高。日本模具加工的未來發(fā)展方向主要表現(xiàn)為無人手修模、無放電加工、加工時間縮短、五軸加工等方面。 1.2.2 國內(nèi)模具發(fā)展概況 1．我國正處于從模具制造大國向模具制造強國轉(zhuǎn)變的進程中未來10～15年是模具行業(yè)發(fā)展的極為重要的時期。信息化是模具企業(yè)發(fā)展的助推器充分利用信息化技術(shù)是實現(xiàn)模具產(chǎn)業(yè)提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)因此信息化建設(shè)是當前我們面臨的一個重要任務(wù)?！耙孕畔⒒瘞庸I(yè)化以工業(yè)化促進信息化走新型工業(yè)化道路”是促進我國模具行業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展的有效途徑。 2．模具企業(yè)技術(shù)系統(tǒng)的信息化模具企業(yè)信息化的應用包括兩個主要方面即技術(shù)系統(tǒng)的信息化和管理系統(tǒng)的信息化。技術(shù)系統(tǒng)的信息化主要是模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的應用實現(xiàn)模具設(shè)計制造過程的信息化或數(shù)字化。在過去很長一段時間內(nèi)大多數(shù)的CAD/CAM系統(tǒng)都是面向機械行業(yè)的通用型系統(tǒng)。對于模具企業(yè)而言這些系統(tǒng)的專業(yè)性不夠強設(shè)計制造的效率還不夠高,針對模具行業(yè)的這一需求國際軟件廠商紛紛針對各類模具的特點推出了功能完善、操作方便的專用CAD/CAM系統(tǒng)。 3．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)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進步的投資力度，一些國內(nèi)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等國際通用軟件，并成功應用于多工位級進模的設(shè)計中。個別廠家還引進了Moldflow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)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。目前，以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)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(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等。而多工位級進模技術(shù)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(wù)。 4．我國模具技術(shù)的發(fā)展進步主要表現(xiàn)在 1)研究開發(fā)了模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些新的熱處理工藝，延長了模具的使用壽命。比如沖模廣泛使用合金工具鋼代替碳素工具鋼，提高模具壽命，減少模具熱處理變形。 2)開發(fā)了多工位級進模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了精密塑料注射模。 3)研究開發(fā)了一些模具加工新技術(shù)和新工藝。如三維曲面數(shù)控加工；模具表面拋光、表面皮紋加工及皮紋輥制造技術(shù)；模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各種快速成型技術(shù)等。 4)模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展，已廣泛使用精密坐標磨床、數(shù)控(CNC)銑床、CNC電火花線切割機床和高精度電火花成型機床等。模具零件的精度由數(shù)控機床保證，解決了以前傳統(tǒng)切削加工生產(chǎn)模具零件，靠鉗工技藝保證質(zhì)量，質(zhì)量難保證的問題。 5)模具計算機輔助設(shè)計和制造(模具CAD/CAM/CAE)已在國內(nèi)得到了廣泛的開發(fā)應用。三維造型軟件和仿真軟件的廣泛應用，不僅能自動編程，還能進行干涉檢查，保證設(shè)計和工藝的合理性。 5．中國模具工業(yè)存在的問題 精密加工設(shè)備還很少大型、精密、復雜和長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出許多先進的技術(shù)如CAD／CAE／CAM技術(shù)的普及率還不高。 1984年成立了中國模具工業(yè)協(xié)會，987年模具首次被列入機電產(chǎn)品目錄，當時全國共有生產(chǎn)模具的廠點約6000家?？偖a(chǎn)值約30億元。隨著中國改革開放的日益深入，市場經(jīng)濟進程的加快，模具及其標準件、配套件作為產(chǎn)品，制造生產(chǎn)的企業(yè)大量出現(xiàn)，模具產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。在市場競爭中，企業(yè)的模具生產(chǎn)技術(shù)提高很快，規(guī)模不斷發(fā)展，提高很快。20世紀90年代以來，中國在汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD／CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范點，由華中理工大學作為技術(shù)依托單位，開發(fā)了汽車車身與覆蓋件模具CAD／CAM軟件系統(tǒng)，在模具和設(shè)計制造中得到了實際應用，取得顯著效益。現(xiàn)在，吉林大學和湖南大學也成功地開發(fā)出了汽車覆蓋件模具的CAD／CAE系統(tǒng)，并達到了較高水平，在生產(chǎn)中得到應用，收到了良好的效果。 1.3 課題研究的主要內(nèi)容 1．制件工藝分析和工藝方案制定 a）沖裁件的工藝分析：本次畢業(yè)設(shè)計的零件對沖裁工藝有良好的適應性，故采用沖裁工藝。 b）工藝方案制定：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，本次沖裁工藝方案采用落料沖孔復合模。 2．必要的工藝計算 對沖裁件的尺寸大小，精度要求進行相關(guān)計算。 3．模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計； 模具的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計包括工作部分，模架，沖模的輔助裝置與輔助機構(gòu)，橫向沖壓機構(gòu)。 4．模具主要零件設(shè)計及有關(guān)尺寸計算； 模具主要零件設(shè)計計算包括工作零件，定位零件，壓料、卸料及出件零件，導向零件，固定零件，緊固及其他零件。 2 沖壓工藝設(shè)計 2.1 沖壓件簡介 形狀和尺寸如下圖所示。材料為H62M，板材厚度0.8mm。 零件圖如下： 圖 2.1 零件圖 從圖中可見，主要是拉深、彎曲和沖裁。 表2-1 沖裁和拉深件未注公差尺寸的偏差[1] 基本尺寸 尺寸的類型 包容表面 被包容表面 暴露表面及中心距 ≤3 +0.25 -0.25 ±0.15 3～6 +0.30 -0.30 6～10 +0.36 -0.36 ±0.215 10～18 +0.43 -0.43 18～30 +0.52 -0.52 ±0.31 30～50 +0.62 -0.62 50～80 +0.74 -0.74 ±0.435 80～120 +0.87 -0.87 120～180 +1.00 -1.00 ±0.575 180～250 +1.15 -1.15 250～315 +1.30 -1.30 ±0.70 315～400 +1.40 -1.40 400～500 +1.55 -1.55 ±0.875 500～630 +1.75 -1.75 630～800 +2.00 -2.00 ±1.15 800～1000 +2.30 -2.30 1000～1250 +2.60 -2.60 ±1.15 從零件圖中可知全部是未注公差尺寸，分別為：11，R1，2個R2，φ9，4，6，4，2，9，18，φ15，φ3，R3.5，查表2-1沖裁和拉深件未注公差尺寸的偏差（即參考文獻[1]，P217頁，表8-18 沖裁和拉深件未注公差尺寸的偏差），得各尺寸的偏差分別為：±0.215，±0.15，±0.15，-0.36，-0.30，±0.15，+0.30，±0.15，-0.36，-0.43，-0.43，+0.25，±0.15。因此帶偏差的各尺寸為：，，，，，，，，，，，，。 圖2.2 帶偏差的產(chǎn)品圖 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(shù)和經(jīng)濟兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點、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，能否以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來。 （1）影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟方面考慮，主要因素： ①材料為銅H62M，是常見的沖壓材料。 ②工件主要是彎曲、拉深和沖孔等。 ③工件展開后外形為平復雜的多邊形，適宜沖裁工件。 ④工件沒有懸壁。 ⑤工件存在孔與邊緣之間的距離。查文獻[2]，P1-45，表3-22 孔與孔之間、孔與邊緣之間距離的許可值得，孔與邊緣之間的距離C≥1.2t=0.96mm，圖中孔與邊緣之間的最小距離為3mm，0.96mm＜3mm，故可以沖孔。 ⑥工件有沖孔，查文獻[2]，P1-45，表3-20用自由凸模沖孔的最小尺寸，因τ＜400MPa，沖孔的最小尺寸d≥0.9t=0.72mm，本產(chǎn)品最小孔為φ3mm，3mm＞0.72mm，故可以沖裁。 ⑦工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按IT14級處理。 ⑧生產(chǎn)批量，一般來說，大批量生產(chǎn)時，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時，常采用簡單模或復合模，以降低模具制造費用。 綜上所述，此工件適宜沖裁。 （2）本沖壓件工藝分析如下： 1．圖形分析　形狀較復雜，展開后相對不是很復雜，主要是落料、沖孔、彎曲。 2．尺寸分析　尺寸公差要求一般，未注公差尺寸均取IT14級。 3．材料H62M，是常見的沖裁材料。 零件用的是厚0.8mm的黃銅H62M。 力學性能：抗拉強度 σb (MPa)：380（查表2-1即查參考文獻[3]，P411頁，表7-1） 抗剪強度 τ(MPa)：300 伸長率 δ10 (％)：20 屈服點σs (MPa)：200 表2.1 黑色金屬的力學性能[2] 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度 τ/（Mpa） 抗拉強度 σb/(Mpa） 伸長率 δ10/(%） 屈服強度 σs/(Mpa） 普通碳素鋼 Q195 未退火 260~320 320~400 28~33 200 Q235 310~380 440~470 21~25 240 Q275 400~500 580~620 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 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 黃銅 H62 軟態(tài) 260 300 35 380 半硬態(tài) 300 380 20 200 H68 軟態(tài) 240 300 40 100 半硬態(tài) 280 350 25 — 錫磷青銅 錫鋅青銅 QSn6.5-2.5 QSn4-3 軟 260 300 38 140 硬 480 550 3~5 特硬 500 650 1~2 550 由于零件可以展開成一個平面形狀，內(nèi)部有1個圓孔，外部是長方形彎曲。關(guān)鍵是展開、沖孔、彎曲、拉深和落料。 4．批量　一年生產(chǎn)200萬件是批量生產(chǎn)。 5．沖壓工序　落料、沖孔、彎曲、拉深。 6．沖裁間隙 根據(jù)料厚t=0.8，查表2-2 沖裁模初始雙面間隙（即參考文獻[4]，P19頁，表2-9），得：雙面間隙Z＝0.040～0.056mm。 表2-2 沖裁模初始雙面間隙Z[4] （單位:mm） 材料厚度 t 軟鋁 純鋼、軟鋁、黃銅 0.08％～0.2％C 杜拉鋁、中等硬鋼 0.3％～0.4％C 硬鋼 0.5％～0.6％C Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 0.008 0.012 0.016 0.020 0.024 0.028 0.032 0.036 0.040 0.050 0.075 0.090 0.100 0.132 0.150 0.168 0.180 0.245 0.280 0.315 0.350 0.480 0.560 0.720 0.870 0.900 0.012 0.018 0.024 0.030 0.036 0.042 0.048 0.054 0.060 0.084 0.105 0.126 0.140 0.176 0.200 0.224 0.240 0.315 0.360 0.405 0.450 0.600 0.700 0.880 0.990 1.100 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.072 0.090 0.108 0.120 0.154 0.175 0.196 0.210 0.280 0.320 0.360 0.400 0.540 0.630 0.800 0.900 1.000 0.014 0.021 0.028 0.035 0.042 0.049 0.056 0.063 0.070 0.096 0.120 0.144 0.160 0.198 0.225 0.252 0.270 0.350 0.400 0.450 0.500 0.660 0.770 0.960 1.080 1.200 0.012 0.018 0.024 0.030 0.036 0.042 0.048 0.054 0.060 0.084 0.105 0.126 0.140 0.176 0.200 0.224 0.240 0.315 0.360 0.405 0.450 0.600 0.700 0.880 0.990 1.100 0.016 0.024 0.032 0.040 0.048 0.056 0.064 0.072 0.080 0.108 0.135 0.162 0.180 0.220 0.250 0.280 0.300 0.385 0.440 0.490 0.550 0.720 0.840 1.040 1.170 1.300 0.014 0.021 0.028 0.035 0.042 0.049 0.056 0.063 0.070 0.096 0.120 0.144 0.160 0.198 0.225 0.252 0.270 0.350 0.400 0.450 0.500 0.660 0.770 0.960 1.080 1.200 0.018 0.027 0.036 0.045 0.054 0.063 0.072 0.081 0.090 0.120 0.150 0.180 0.200 0.242 0.275 0.308 0.330 0.420 0.480 0.540 0.600 0.780 0.910 1.120 1.260 1.400 注：①初始間隙值的最小值相當于間隙的公稱數(shù)值。 ②初始間隙的最大值是考慮到凸模和凹模的制造公差所增加的數(shù)值。 ③在使用過程中，由于模具工作部分的磨損，間隙將有所增加，因而間隙的使用最大數(shù)值要超過表列數(shù)值。 ④本表適用于尺寸精度和斷面粗糙度質(zhì)量要求較高的沖裁件。 2.3 沖壓工藝方案的確定 2.3.1 沖壓模具類型 經(jīng)過對沖壓件的工藝分析后，結(jié)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(chǔ)上，提出各種可能的沖壓分析方案。 方案一：單工序模。模具結(jié)構(gòu)簡單，落料和沖孔可以生產(chǎn)出工件，需要兩副模具，由于一年需生產(chǎn)100萬件工件，數(shù)量大，生產(chǎn)效率低于實際生產(chǎn)需求，同時彎曲位于落料之后位置尺寸不易保證。故不能采用單工序模。 方案二：復合模。本產(chǎn)品式序較多，故不能采用一副復合模完成。 方案三：連續(xù)模。連續(xù)模的優(yōu)點：能實現(xiàn)沖壓自動化，日產(chǎn)量非常高，滿足一年生產(chǎn)100萬件的生產(chǎn)要求?？晒?jié)省勞動力成本，能保證工件沖孔位于落料的位置精度和工件的質(zhì)量；連續(xù)模的缺點：模具結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高，模具調(diào)試難度大，制造周期長，通常材料率很低，必須批量非常大，否則產(chǎn)品成本很高。 因此綜合考慮工藝和模具設(shè)計的可行性，產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)周期，產(chǎn)品批量，節(jié)省成本等因素，采用方案三。 2.3.2 沖壓工藝分析和計算 分析產(chǎn)品可知主要沖壓工藝有：彎曲、拉深、沖孔和落料。沖孔比較簡單不需作特別分析，落料必須在最后，由于前面要進行拉深、彎曲，故落料不可行，改為切廢料方式，最后再切斷，因此變剩下彎曲和拉深，下對這兩部分重點進行分析。 一、彎曲分析 共有兩處彎曲，彎曲處的內(nèi)側(cè)圓角半徑為R1mm，查參考文獻[4]，P81頁，表達式3-1 最小彎曲圓角半徑的數(shù)值，得：垂直碾壓方向為0.1t，平行碾壓方向為0.35t。 0.35t=0.35×0.8=0.28，0.1t=0.08，所以，均小于1。 故，各彎曲處彎曲半徑都合理。 1．展開尺寸計算 查參考文獻[4]，P87頁，得中性層半徑計算公式： （2-1） 式中：——為中性層半徑 r——為彎曲內(nèi)側(cè)半徑，mm χ——為中性層位移系數(shù) t——為材料厚度，mm 已知：r=1，t=0.8，r/t=1.25。 查表2-3 中性層位移系數(shù)χ的值（參考文獻[4]，P88頁，表3-3 中性層位移系數(shù)χ的值），得：χ=0.33。 中性層90°角展開公式： （2-2） 表2-3 中性層位移系數(shù)χ的值[4] 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 1.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 0.3 0.32 0.33 1.3 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 ≥8 0.34 0.36 0.38 0.39 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 2．展開后形狀和尺寸如下圖所示。 圖2.3 彎曲展開圖 3．簡化產(chǎn)品外形 做成如圖2.3所示形狀，拉深時很難控制外沿不變形，因此在拉深時先將外形簡化為圓形，等拉深結(jié)束后再沖孔、切去多余的廢料，這樣就能保證外沿的形狀和尺寸，因此簡化后外沿形狀和尺寸如下圖示。 圖2.4 簡化后外形圖 二、拉深工藝分析 可以看成此工件是帶凸緣的零件。由于材料厚度t=0.8，比較薄，可以按外形或內(nèi)形進行拉深分析和計算。由于產(chǎn)品要求的是外形尺寸，因此將產(chǎn)品尺寸轉(zhuǎn)化為外形尺寸，將外形尺寸近似為中性層尺寸，結(jié)果如下圖所示： 圖2.5 外形尺寸 1.修邊余量 凸緣直徑di=33.78，d=9，相對凸緣直徑di/d=33.78/9=3.75 查表2-6 有凸緣拉深件的修邊余量（即查參考文獻[4]，P116頁，表4-2）得： 修邊余量δ=1.2mm 因此工件的外沿直徑為di=33.78+2×1.2≈36.2mm 表2-4 有凸緣拉深件的修邊余量[4] 凸緣直徑 di（或Bi） 拉深相對高度di/d（或Bi/B） <1.5 1.5～2.0 2.0～2.5 2.5～3.0 <25 1.8 1.6 1.4 1.2 25～50 2.5 2.0 1.8 1.6 50～100 3.5 3.0 2.5 2.2 故含修邊余量中性層圖形和尺寸如下圖所示。 圖2.6 含修邊余量中性層尺寸 2.毛坯尺寸計算 由于工件是凸字型回轉(zhuǎn)體形狀，因此工件展開后是一個圓形片，可以直接計算工件的實際尺寸，利用拉深前后體積（929.9054mm3）不變的原則，采用三維軟件計算可得毛坯直徑：D=38.47mm 值得注意的是，在確定復雜拉深件的毛坯尺寸和形狀時，由于實際情況比較復雜，影響因素很多，如板材的厚度變化、模具的間距大小、模具的尺寸公差等，所以一般是根據(jù)上述公式進行初步計算，然后在通過試驗加以修正確定，由于條件有限不能通過試驗進行修正，根據(jù)拉深件質(zhì)量要求材料不能變薄，毛坯只能大不能小，同時考慮拉深回彈，需多拉一些，故毛坯直徑選大一些，即D=38.6mm，總體積為：936.1695mm3。 3.是否采用壓邊圈 t/D=0.8/38.6=2.07%，查表2-7 采用或不采用壓邊圈的條件（即查參考文獻[4]，P121頁，表4-7）得，第一次拉深時如果第1次拉深系數(shù)m1<0.6要采用壓邊圈，否則不用壓邊圈，以后各次拉深，如果t/(dn-1)<1.0%或拉深系數(shù)mn<0.8，仍要用壓邊圈。 表2-5 采用或不采用壓邊圈的條件[3] 拉深方法 第一次拉深 以后各次拉深 (t/D)×100 m1 (t/D)×100 mn 用壓邊圈 <1.5 <0.6 <1.0 <0.8 可用壓邊圈 1.5～2.0 0.6 1.0～1.5 0.8 不用壓邊圈 >2.0 >0.6 >1.5 >0.8 4.能否一次拉出 用拉深系數(shù)分析能否上次拉出。下面采用查表法。中心層尺寸如圖2.6所示。 已知：t=0.8，d=9，高度h=6，D=38.6，df=36.2 所以：t/d=0.8/9=8.89%，df/d=36.2/9=4.02，d/D=9/38.6=0.23，d/df=9/36.2=0.249，t/D=2.07% 相對高度：h/d=6/9=0.67 總拉深系數(shù)：m=d/D≈0.23 查表2-6 凸緣件第一次拉深系數(shù)（即查參考文獻[4]，P136頁，表4-14）得，拉深極限系數(shù)為0.30左右，因本工序拉深系數(shù)為0.23，故不能一次拉出來。 表2-6 凸緣件第一次拉深系數(shù)[4] 凸緣相對直徑 df/d 毛壞相對厚度(t/D×100) 0.06～0.2 0.2～0.5 0.5～1 1～1.5 >1.5 1.3～1.5 0.52 0.51 0.50 0.49 0.47 1.5～1.8 0.48 0.48 0.47 0.46 0.45 1.8～2.0 0.45 0.45 0.44 0.43 0.42 2.0～2.2 0.42 0.42 0.42 0.41 0.40 2.2～2.5 0.38 0.38 0.38 0.38 0.37 2.5～2.8 0.35 0.35 0.34 0.34 0.33 2.8～3.0 0.33 0.33 0.32 0.32 0.31 查表2-7凸緣件第一次拉深的最大相對高度h/d（即查參考文獻[4]，P136頁，表4-15）得，拉深最大相對高度為0.20，本工序相對高度為0.67，故不能一次拉出來。 表2-7 凸緣件第一次拉深的最大相對高度h/d[4] 凸緣相對直徑 df/d1 材料的相對厚度t/D×100 0.06～0.2 0.2～0.5 0.5～1 1～1.5 >1.5 1～1.3 0.40～0.47 0.45～0.53 0.50～0.60 0.56～0.72 0.65～0.80 1.3～1.5 0.35～0.42 0.40～0.48 0.45～0.53 0.50～0.63 0.58～0.70 1.5～1.8 0.29～0.35 0.34～0.39 0.37～0.44 0.42～0.53 0.48～0.58 1.8～2.0 0.25～0.30 0.29～0.34 0.32～0.38 0.36～0.46 0.42～0.51 2.0～2.2 0.22～0.26 0.25～0.29 0.27～0.33 0.31～0.40 0.35～0.45 2.2～2.5 0.17～0.21 0.20～0.23 0.22～0.27 0.25～0.32 0.28～0.35 2.5～2.8 0.16～0.18 0.15～0.18 0.17～0.21 0.19～0.24 0.22～0.27 2.8～3.0 0.10～0.13 0.12～0.15 0.14～0.17 0.16～0.20 0.18～0.22 綜上所述，由于拉深系數(shù)太小，高度太高，故不能一次拉出，需多次拉深。 5.第1次拉深計算 為保證拉深能順利進行，第1次拉深計算時，不僅要考慮第1次拉深系數(shù)，還要考慮第1次拉深的高度極限，以后各次拉深按照拉深系數(shù)逐漸增大的原則設(shè)計。 1）第1次拉深凹模圓角半徑的確定 查參考文獻[4]，P126，首次拉深凹模圓角半徑公式4-26： （2-1） 式中： D——毛坯直徑，mm； d ——本道拉深后的直徑，mm； t ——工件厚度，mm。 已知：D=38.6mm，d=9，t=0.8， 所以 mm 又根據(jù)表2-8首次拉深的凹模圓角半徑rd（即查參考文獻[4]，P126頁，表4-11）得 綜合考慮取。 表2-8 首次拉深的凹模圓角半徑rd[4] t/mm 2.0～1.5 1.5～1.0 1.0～0.6 0.6～0.3 0.3～0.1 無凸緣拉深 (4～7)t (5～8)t (6～9)t (7～10)t (8～13)t 有凸緣拉深 (6～10)t (8～13)t (10～16)t (12～18)t (15～22)t 2）第1次拉深凸模圓角半徑的確定 查參考文獻[4]，P127，首次拉深凸模圓角半徑： （2-2） 得： 所以取：。 3）按第1次拉深極限系數(shù)計算 第1次拉深后直徑為：d1=D×m1=38.6×0.30≈11.6mm 第1次拉深高度計算 按照毛坯直徑38.6，可計算出總體積V=936.1695mm3，利用三維CAD/CAM軟件，依據(jù)體積不變的原則，可計算出制件高度為：7.68mm。 df/d1=38.6/11.6=3.3，查表2-7得，拉深相對高度極限約為0.20，所以： h1=38.6×0.20=7.72>7.68 因此第一次按直徑φ11.6拉深7.68的高度，是一定能實現(xiàn)的。 6.以后各次拉深計算 ①拉深次數(shù)和各次拉深系數(shù)確定 按上述分析第1次拉深系數(shù)為：m1=11.6/38.6≈0.30 已知t/D=2.07%，查表2-9 帶凸緣圓筒形件第二次以后各道拉深系數(shù)的極限值（即查參考文獻[3]，P74頁，表2-23 帶凸緣圓筒形件第二次以后各道拉深系數(shù)的極限值），近似得：m2=0.73，m3=0.75，m4=0.78，m4=0.80。 表2-9 帶凸緣圓筒形件第二次以后各道拉深系數(shù)的極限值[4] 拉深系數(shù) 材料的相對厚度t/D×100 2.0～1.5 <1.5～1.0 <1.0～0.6 <0.6～0.3 <0.3～0.15 m2 0.73 0.75 0.76 0.78 0.80 m3 0.75 0.78 0.79 0.80 0.82 m4 0.78 0.80 0.82 0.83 0.84 m5 0.80 0.82 0.84 0.85 0.86 所以：d1=11.6 d2=m2×d1=0.73×11.6=8.5<9 從上述知，第2次小于9，故拉深總次數(shù)為2次，但由于是連續(xù)拉深，且中間不宜加熱回火，為了保險還是采用3次拉深，再加1次整形。 調(diào)整后各次拉深系數(shù)為：m1=0.40，m2=0.74，m3=0.78。 各次拉深后直徑為： d1=m1×D=0.4×38.6≈15.5 d2=m2×d1=0.74×15.5≈11.5 d3=m3×d2=0.78×11.5=9 ②各次拉深凸、凹是圓角半徑確定 首次拉深凸、凹模圓角半徑分別為：R3.5、R4。 查參考文獻[4]，P126，以后各次拉深凹模圓角半徑為： （2-3） 因此，第2次拉深凹圓角半徑為：rd2=3，凸模圓角半徑為：rp2=3。 第3次拉深凹圓角半徑為：rd2=2.5，凸模圓角半徑為：rp2=2.5。 ③計算各次拉深件尺寸 第1次拉深后尺寸。利用三維CAD/CAM軟件進行計算，在總體積（936.1695mm3）不變的原則下，計算拉深后的尺寸。計算出拉深高度為：5.8，此時制件尺寸如下圖所示。 圖2.7 第1次拉深件尺寸 第2次拉深計算。利用三維CAD/CAM軟件進行計算，在總體積（936.1695mm3）不變的原則下，計算拉深后的尺寸。計算出拉深高度為：6.1，此時制件尺寸如下圖所示。 圖2.8 第2次拉深件尺寸 第3次拉深計算。利用三維CAD/CAM軟件進行計算，在總體積（936.1695mm3）不變的原則下，計算拉深后的尺寸。計算出拉深高度為：6.5，此時制件尺寸如下圖所示。 圖2.9 第3次拉深件尺寸 2.3.3 工序匯總 送料的初定距由側(cè)刃實現(xiàn)，故安排在第1步。 為了保證最后一次拉深及以后各工序的位置準確，必須設(shè)置工藝孔，以后各工序可用此孔作為導正孔導正，導正孔在第2次拉深處沖出。 根據(jù)以上分析，可以總結(jié)出各工序順序為： 側(cè)刃→切口→第1次拉深→第2次拉深→第3次拉深→整形→切廢料→彎曲→切斷。 3 角片套連續(xù)模設(shè)計 3.1 模具結(jié)構(gòu) 本模具采用切廢料方式進行沖壓，故模具結(jié)構(gòu)采用沖孔、導正、拉深、切廢料、彎曲、切斷的工序設(shè)計，排樣采用單排橫排排列。并采用正裝方式設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，即凹模裝在下模部分，同時為了正確控制送料步距采用單側(cè)側(cè)刃定距，在主要位置采用導正銷導正精確定位。由于料較薄，沖壓速度較快，卸料可采用彈性卸料結(jié)構(gòu)，建議彈性材料采用彈簧。廢料采用在凹模（下模）向下推出，最后產(chǎn)品也是在下模向下推出。帶料采用自動左右有側(cè)壓的送料裝置。模具結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖3.1 模具結(jié)構(gòu)圖 3.2 確定其搭邊值 考慮到成型范圍，應考慮以下因素： ⑴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。 ⑵沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復雜或尺寸較大時，搭邊值大一些。 ⑶材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。 ⑷材料及擋料方式 采用自動送料，有側(cè)刃裝置。 ⑸卸料方式 彈性卸料比剛性卸料大搭邊值小一些。 ⑹材料為：普通碳素鋼H62M。 因料厚t=0.8mm，采用自動送料，故查表3-1搭邊值a和a1（即查參考文獻[4]，P31頁，表2-16搭邊值a和a1），確定其搭邊值為： 兩工件間的搭邊值：a1=2mm 工件側(cè)面搭邊值：a=3mm 表3.1 搭邊值a和