0045-汽車玻璃升降器落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)【全套12張CAD圖】,全套12張CAD圖,汽車玻璃,升降,器落料拉深,復(fù)合,設(shè)計(jì),全套,12,十二,cad 防止活塞銷冷擠壓工藝中出現(xiàn)流動(dòng)缺陷的新方法 D.J.Lee ,D.J.Kim, B.M.Kim 精密機(jī)械工程系，研究生院，釜山國家大學(xué)，釜山，韓國 機(jī)械設(shè)計(jì)工程部門，研究生院，釜山國家大學(xué)，釜山，韓國 機(jī)械工程系，工程研究中心，釜山國家大學(xué)，釜山，韓國編號3 Janjeon-董，Kumjeong-顧，釜山609-735，韓國 摘要： 這份報(bào)告主要研究的是作為汽車零部件之一的活塞銷的流動(dòng)缺陷。在聯(lián)合冷擠壓制活塞銷的工藝中，起皺就是一種流動(dòng)缺陷，它是由死金屬區(qū)引起的。具有這種缺陷的部件帶有很明顯的外部特征，特征是被一微小而且厚的塊狀物嵌入材料中，這種缺陷對保證尺寸精度和降低材料損失是不利的，活塞銷的這種缺陷對于其強(qiáng)度和疲勞壽命也有不利的影響。因此，在工藝設(shè)計(jì)的早期預(yù)測并防止這種缺陷是非常重要的。防止其產(chǎn)生的最好方法就是通過控制材料流動(dòng)來限制或減少死金屬區(qū)。有限元模擬分析方法被應(yīng)用于流動(dòng)缺陷研究分析當(dāng)中，這份研究報(bào)告提出了通過去除死金屬區(qū)防止產(chǎn)生流動(dòng)缺陷的新工藝方法——有限元分析法。將有限元分析的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果做比較，結(jié)果表明有限元分析的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。 關(guān)鍵詞： 流動(dòng)缺陷；活塞銷釘；材料流動(dòng)控制；前后雙向冷擠壓；死金屬區(qū)；有限元分析 1、序言 冷加工是一種及其重要而且經(jīng)濟(jì)的加工方法，尤其對于大批量制件的加工，其優(yōu)點(diǎn)更為突出。由于冷加工具有高的成品率、精確的尺寸精度、良好的表面光潔度，優(yōu)良的機(jī)械加工性和冶金工藝性等優(yōu)點(diǎn)，因此冷加工是工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用最為廣泛的零件加工工藝。 冷鍛制件廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造、摩托車、螺母和螺栓等生產(chǎn)制造。但是，冷鍛制件也有可能產(chǎn)生缺陷，這主要取決于金屬材料的變形過程、成形加工的外部條件和材料的流動(dòng)方式等?？裳由斓牧鸭y缺陷是由材料的引應(yīng)力狀態(tài)和變形過程引起的；流動(dòng)缺陷是由不穩(wěn)定的材料流動(dòng)引起的；低的尺寸精度是由低的模具尺寸精度和摩擦情況引起的，總之，鍛壓制件的缺陷主要包括兩類，分別是內(nèi)部缺陷和外部缺陷。 這些缺陷危害到產(chǎn)品的質(zhì)量和制造成本，因此，在工藝設(shè)計(jì)中的早期預(yù)防是非常重要的。利用有限元分析法中的不同可用標(biāo)準(zhǔn)來研究大型鍛件的可延伸裂紋缺陷。KIM和KIM對兩道加強(qiáng)筋進(jìn)行冷擠壓件的內(nèi)部和外部缺陷研究，并還在進(jìn)行一種防止產(chǎn)生這些缺陷的加工工藝設(shè)計(jì)。 這份報(bào)告是一份關(guān)于汽車活塞銷產(chǎn)生的缺陷的測試報(bào)告，而這種活塞銷是采用前后雙向聯(lián)合擠壓的方式支撐的。這份報(bào)告中也提出了新的工藝方法可在工藝設(shè)計(jì)的早期防止產(chǎn)生流動(dòng)缺陷，而這些新工藝方案是通過有限元分析研究得出的，實(shí)驗(yàn)證明，這些新工藝方案是可行的。 2、成形工藝與缺陷形成分析 2.1、成形工藝 活塞銷是汽車零部件當(dāng)中用來連接活塞與曲軸的并傳遞動(dòng)力的部件，當(dāng)采用冷沖壓制活塞銷時(shí)，設(shè)計(jì)要求必須保證前后雙向沖壓時(shí)具有相同的高度并且不能出現(xiàn)鍛壓缺陷，因?yàn)榛钊N在周期性大載荷作用下工作。制作活塞銷的材料是AISI-4135H合金鋼，它具有如下材料流動(dòng)性 σ＝768.06*ε0.139 ，潤滑措施是采用潤滑油類的磷鍍在活塞銷表面進(jìn)行潤滑，經(jīng)試驗(yàn)測試摩擦系數(shù)M為0.1。 加工活塞銷釘以前用的是多步驟加工法（如圖3所示），前兩步通過導(dǎo)圓角和沖出非圓形的基準(zhǔn)孔等預(yù)處理工序來減少缺陷的產(chǎn)生，從而可以提高尺寸精度和模具壽命，第三步和第四步相同，分別是從前后雙向沖出圓形的腹板，最后一步是修整工序，從而得到活塞銷的形狀，然而，用普通加工方法加工的結(jié)果顯示：第三步的早期會(huì)在腹板部位形成缺陷，更嚴(yán)重的是在缺陷產(chǎn)生的部位出現(xiàn)了一種不一致的流動(dòng)形式，這種形式是一種非常壞的流動(dòng)形式的延伸 圖1 活塞銷釘?shù)男螤詈统叽? 圖2 活塞銷釘?shù)牧鲃?dòng)缺陷 圖3活塞銷釘傳統(tǒng)的形成過程 2.2用有限元分析預(yù)測缺陷的產(chǎn)生 塑性變形組織分布和有效應(yīng)力對比圖的應(yīng)用，暗示著有限元精密塑造程序在成形與缺陷分析領(lǐng)域中的商業(yè)價(jià)值。最初的坯料直徑為30mm，深度為61mm，最終成品的體積為43.118，這種成形工藝看上去類似于普通加工結(jié)果。 最大的裂縫值可以結(jié)算出斷裂缺陷產(chǎn)生的可能性，在這個(gè)沖壓過程中，其大小只有0.08mm，而且分布在坯料和沖床活塞沖頭接觸的端部。因此，可以避免流動(dòng)缺陷的產(chǎn)生，因此這種缺陷并不能產(chǎn)生可延展的裂紋。金屬流動(dòng)的流線圖是由Altan和Knoerr提出的，他們正在從事這種缺陷的分析研究，隨著沖頭沖壓深度的增加，劇烈變動(dòng)的流線出現(xiàn)了不同的流動(dòng)速度，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中缺陷的產(chǎn)生（如圖5所示）。 所以金屬流動(dòng)只出現(xiàn)在第四步的反向沖壓而不出現(xiàn)在正向沖壓，并且在靠近腹板處的金屬被拔起形成一條筋，很像是重疊缺陷，因此，活塞銷的流動(dòng)缺陷產(chǎn)生并發(fā)展的原因是：正反沖壓時(shí)由于死金屬區(qū)域產(chǎn)生而造成的金屬流動(dòng)速度的不同，這種現(xiàn)象在像活塞銷這種薄壁件沖出尺寸精度高，材料損耗少的孔的制件中是非常明顯的。對于活塞銷這類工作溫度高，載荷大而且為交變載荷的零件來說，這種流動(dòng)缺陷的產(chǎn)生會(huì)對其強(qiáng)度和疲勞壽命產(chǎn)生有害的影響。因此，有必要研究一種新工藝來防止產(chǎn)生流動(dòng)缺陷。 圖4有效的負(fù)荷和裂縫價(jià)值的關(guān)系 圖5金屬流動(dòng)和速度的關(guān)系 3.防止缺陷的工藝分析與設(shè)計(jì) 流動(dòng)缺陷產(chǎn)生的原因是金屬限制死金屬區(qū)域的流動(dòng)。為了在傳統(tǒng)工藝中早期的沖壓部位(第三步)消除死金屬區(qū)，正沖壓或反沖壓工藝被改為聯(lián)合正反沖壓工藝，這種工藝在兩個(gè)完全相反的方向上同時(shí)進(jìn)行同樣地動(dòng)作。由于正反兩向不同的沖壓率和沖壓長度，要使兩個(gè)方向上同時(shí)完成材料流動(dòng)是很困難的，因此在提前完成材料流動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)工藝一樣出現(xiàn)的死金屬區(qū)。 因此，在活塞銷成形這種情況下，兩個(gè)方向的沖壓率和沖壓長度都是1.89和51mm。目前，一項(xiàng)關(guān)于活塞銷的沖壓長度的調(diào)查研究正在進(jìn)行開模正反沖壓工藝的分析，兩個(gè)方向上的沖壓長度是不同的，正向沖壓長度長為24.9mm，反向沖壓長度如圖6所示要比正向的短。 反向金屬流動(dòng)必須強(qiáng)制性的被限制才能滿足設(shè)計(jì)要求，而這就意為著死金屬區(qū)會(huì)產(chǎn)生。因此，要想在兩個(gè)方向上得到相同的沖壓長度，提出了三種控制金屬流動(dòng)的方法，這三種方法都不同程度的強(qiáng)制限制金屬流動(dòng)。 圖6反向沖壓長度 3.1 改變初加工的形狀 在正反雙向沖壓之前，為了保證從腹板中心處起正反兩個(gè)方向的沖壓長度相等，就得要求初加工要將反向沖壓筋的長度設(shè)計(jì)與雙向沖壓長度24.9mm有所不同。圖7展示了這種改進(jìn)的工藝的結(jié)果，圖8展示了在這種情況下采用正反雙向沖壓工藝時(shí)最后一步中金屬的流動(dòng)。從模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以得出，兩個(gè)方向的沖壓筋的長度都是51mm，這恰好滿足設(shè)計(jì)要求和活塞銷的尺寸要求。另外，死金屬區(qū)的金屬流動(dòng)形式相同，而不像采用普通加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)缺陷，而且在兩個(gè)方向上的流動(dòng)速度也是連續(xù)變化的，這就意為著金屬流動(dòng)在整個(gè)過程中是一致的，不會(huì)出現(xiàn)限制其流動(dòng)的死金屬區(qū)。 圖七 多級樣板的修改過程 圖八金屬網(wǎng)的流動(dòng) 3.2 驅(qū)動(dòng)沖壓模膛 驅(qū)動(dòng)模膛工藝被用來控制金屬流動(dòng)從而滿足設(shè)計(jì)要求，這種設(shè)備采用向相反方向運(yùn)動(dòng)的模膛先與已經(jīng)沖壓成形的一側(cè)接觸（如圖9所示），這樣就有助于加快后沖壓方向上的金屬流動(dòng)而減慢先沖壓方向上的金屬流動(dòng)速度，采用這種工藝制作的活塞銷，由于反方向沖壓提前完成，而此時(shí)活塞正沿著這個(gè)方向移動(dòng)從而增加了金屬沿著這個(gè)方向的流動(dòng)，這個(gè)工藝的首要變化因素是沖頭與活塞的相對速率和金屬材料與活塞之間的摩擦條件。 在這個(gè)研究中，由于摩擦系數(shù)m＝0.1（在毛胚材料和模膛之間），模擬實(shí)驗(yàn)只與相對速率這一變量有關(guān)。如果相對速率小于滿足同時(shí)成型最合適的速率，則在反向方向上的沖壓過程就會(huì)比正向沖壓提前完成，這樣的話就會(huì)像采用普通加工一樣在相同部位產(chǎn)生流動(dòng)缺陷，相反，如果相對速率大于最適宜的速率，則正向沖壓過程就會(huì)比反向沖壓過程提前完成，這樣就會(huì)在相反地部位產(chǎn)生缺陷。 因此，為了滿足設(shè)計(jì)要求，采用半分法可以找出最佳的相對速率，從結(jié)果來看，最佳的相對速率是0.48，圖10和11顯示了相對速率分別為0.1 、0.48、1.0時(shí)采用一次沖壓變形過程和金屬流動(dòng)情況。圖11（c）顯示了當(dāng)采用最佳相對速率0.48時(shí)的金屬流動(dòng)形式，它記錄了一個(gè)可以防止缺陷產(chǎn)生的流動(dòng)形式。 圖9軸向移動(dòng)的箱體示意圖 圖10根據(jù)相對速度比率變化的活塞銷釘形態(tài) 圖11根據(jù)相對速度比率比較的金屬 3.3 修改模具結(jié)構(gòu) 這種被提出的修改模具結(jié)構(gòu)的工藝可以限制金屬在反方向上的流動(dòng)，而在這個(gè)方向上容易提前完成變形，從而可以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)方向上同時(shí)完成變形，采用這種工藝時(shí)，為了能在兩個(gè)方向上同時(shí)完成變形過程而得到相同的變形長度，卸料器又被設(shè)計(jì)者重新采用，它是一種使沖頭從制件中抽出的裝置。如果采用普通加工工藝中的固定式卸料器，則由于材料流動(dòng)受到限制，會(huì)出現(xiàn)死金屬區(qū)，而此時(shí)產(chǎn)生的部位與采用雙向沖壓時(shí)產(chǎn)生在中間位置不同。 因此，一種利用彈簧彈力的結(jié)構(gòu)可以推遲金屬材料沿反方向的流動(dòng)。圖12顯示了這種模具結(jié)構(gòu)，采用這種方法，選用合適的彈簧彈力對于滿足變形同時(shí)完成的要求來講是很重要的，因而有限元模擬可以計(jì)算出這種必要地彈力。從模擬結(jié)果來看，需要給卸料器施加5噸的彈力。圖13展示了這種工藝下金屬流動(dòng)形式，與其它改進(jìn)的工藝方法相比，這種工藝在死金屬區(qū)沒有出現(xiàn)不連續(xù)的流動(dòng)速度，此處的金屬流動(dòng)形式是相同的。 圖12使用沖壓模板的凹模模子結(jié)構(gòu)示意圖 圖13使用沖壓模板的金屬流動(dòng) 4.結(jié)果和實(shí)驗(yàn) 通過有限元分析法分析出的三種方法中是適合防止金屬的流動(dòng)缺陷。每個(gè)方法的情況如下。第一種方法是初步加工的產(chǎn)品需要三級過程(預(yù)制， 正反壓擠，穿孔)并且有一個(gè)簡單的模具結(jié)構(gòu)；第二方法是使用沿軸方向移動(dòng)的沖孔模板；第三種方法是軸向移動(dòng)的箱體需要二級過程(前后壓擠，穿孔)并且有一個(gè)復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)。關(guān)于在里面形成的負(fù)荷，這三個(gè)方法都非常相似。 特別是在沿軸方向移動(dòng)的大約10噸的箱體情況下形成最大的負(fù)荷比其他方法小，因?yàn)樵诖┛走^程中沿軸方向移動(dòng)的箱體會(huì)增加材料的流動(dòng)。通過表1分析出的方法為形成做出了比較。在這項(xiàng)研究過程中，一個(gè)用在初步加工產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)被進(jìn)行，并且為了證實(shí)模擬結(jié)果所以使用一個(gè)250噸能力的多級樣板。在穿孔之前，為了金屬的觀察蝕刻流動(dòng)能夠正常被進(jìn)行，所以必須為活塞銷做一個(gè)流動(dòng)缺陷檢查。圖14就是表示這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這種方法改變了初步加工的產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了在缺陷區(qū)域內(nèi)金屬流動(dòng)的缺陷是相同的，并且滿足形成同時(shí)完成和在兩個(gè)擠壓方向長度相同。這種過程和模擬的結(jié)果相符。 傳統(tǒng)方法 初步加工的產(chǎn)品的使用 沖壓模板的使用 移動(dòng)箱體的用途 最大負(fù)荷（噸） 97.2 96.3 96.1 84.0 擠壓的過程 2個(gè)階段 2個(gè)階段 1個(gè)階段 1個(gè)階段 缺陷 存在 不存在 不存在 不存在 表1 各個(gè)方法的比較 圖14 對流動(dòng)缺陷的消除 5.結(jié)論 在這項(xiàng)研究過程中，流動(dòng)缺陷過程和預(yù)防缺陷的過程都已經(jīng)被有限元分析重新設(shè)計(jì)。，缺陷的原因已經(jīng)被分析，并且通過分析已經(jīng)模擬出了結(jié)果。從模擬結(jié)果中可以看出，有限元分析方法是可以防止流動(dòng)缺陷并且滿足生產(chǎn)過程中控制材料的流動(dòng)狀態(tài)。通過有限元分析的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果做比較，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論： （1）活塞銷里存在流動(dòng)缺陷的原因是材料限制死金屬區(qū)域的流動(dòng)。消除這個(gè)區(qū)域最重要的是控制材料的流動(dòng)。 （2）初步加工的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改變模具結(jié)構(gòu)是使用軸向運(yùn)動(dòng)的擠壓箱來消除擠壓過程中出現(xiàn)的流動(dòng)缺陷。 （3）被提出的方法滿足了工藝的要求，向前擠壓的長度部分和落后的部分都是相同的，這些已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。 參考文獻(xiàn)： [1] T.Altan，S.I.Oh，L.Gegel，Metal forming，ASM(1983). [2] T. Okamoto，T. Fukuda，H. Hagita，Source Book on Cold Forming，ASTM，1997，pp. 216–226. [3] S.W.Oh，T.H.Kim，B.M.Kim，J.C.Choi，KSME 19 (12) (1995) 3121–3129. [4] R.C.Batra，N.V.Nechitailo，Int.J.Plast. 13 (4) (1997) 291–306. [5] A.S. Wifi，A.Abdel-Hamid，N. El-Abbasi， J. Mater. Process. Technol. 77 (1998) 285–293. [6] D.J. Kim，B.M. Kim，J. KSTP 8 (6) (1999) 612–619. [7] D.C. Ko，Pusan National University Dissertation，1998. [8] T. Altan，M. Knoerr，J. Mater. Process. Technol. 35 (1992) 275–302. [9] K. Osakata，X. Wang，S. Hanami，J. Mater. Process. Technol. 71 (1997) 105–112. 10 題　　目 汽車玻璃升降器復(fù)合拉深模的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 專業(yè) 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，是國家工業(yè)體系的重要基礎(chǔ)和國民經(jīng)濟(jì)各部門的裝備部。機(jī)械制造技術(shù)水平的提高與進(jìn)步對整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及科技、國防實(shí)力的提高有著直接的重要影響，是衡量一個(gè)國家科技水平和綜合國力的重要標(biāo)志之一。 進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入前所未有的高速發(fā)展階段，由于模具業(yè)與各行業(yè)都有密切相關(guān)，所以，精密模具已使模具行業(yè)成為一個(gè)與高新技術(shù)產(chǎn)品互為依托的產(chǎn)業(yè)。例如，制造集成電路引線框架的精密級進(jìn)沖模（連續(xù)模具）和精密的集成電路塑封模；微機(jī)的機(jī)客、接插件和許多元器件制造中的精密塑膠模具與精密沖壓模具等，都是電子產(chǎn)品生產(chǎn)不可或缺的工具裝備。作為國民經(jīng)濟(jì)增長和技術(shù)升級的原動(dòng)力，機(jī)械工業(yè)將伴隨高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，并充分體現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)向集成化、數(shù)字化、智能化、全球化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和綠色制造方向發(fā)展的總趨勢。和其他行業(yè)相比，當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展具有以下幾大特征： 地位基礎(chǔ)化，發(fā)達(dá)國家重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，不僅在本國工業(yè)中所占比重、積累、就業(yè)、貢獻(xiàn)均占前列，更在于機(jī)械制造業(yè)為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，即使是邁進(jìn)“信息化社會(huì)”的工業(yè)化國家，也無不高度重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)80年代，美國由于缺乏對制造科學(xué)的重視，使他們的許多產(chǎn)品缺乏競爭力。為此，美國政府于1990年、1993年和1997年分別實(shí)施了“先進(jìn)技術(shù)計(jì)劃”、“先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃”和 “下一代制造－－行動(dòng)框架”，以推動(dòng)美國機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。德國制造業(yè)在90年代中期也出現(xiàn)了競爭力明顯下滑的趨勢，德國政府于1995年提出了實(shí)施“2000年生產(chǎn)計(jì)劃”以推動(dòng)信息技術(shù)促進(jìn)制造業(yè)的現(xiàn)代化和提高制造領(lǐng)域的研究水平；2002年又分別推出了“IT2006研究計(jì)劃”和“光學(xué)技術(shù)-德國制造”計(jì)劃，投資30多億歐元，研究電子制造技術(shù)和設(shè)備、新型電路和元件、芯片系統(tǒng)以及下一代光學(xué)系統(tǒng)。日本早在1989年就發(fā)起過“智能制造系統(tǒng)”計(jì)劃，研究開發(fā)全球化制造、下一代制造系統(tǒng)、全能制造系統(tǒng)等技術(shù)；1995年日本通產(chǎn)省發(fā)起旨在推動(dòng)工業(yè)基礎(chǔ)研究的“新興工業(yè)創(chuàng)新型技術(shù)研究開發(fā)促進(jìn)計(jì)劃”；2004年又啟動(dòng)了“新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造戰(zhàn)略”，為制造業(yè)尋找未來戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。這已引起美國、歐洲、日本在機(jī)械制造技術(shù)上新一輪的競爭。 產(chǎn)品高技術(shù)化，信息、生物、納米、新能源和新材料等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)制造技術(shù)與高新技術(shù)的相互融合，對機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)、提升和改造的作用，導(dǎo)致了機(jī)械制造業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的變革，并引發(fā)出精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬企業(yè)等新的生產(chǎn)方式。隨著信息裝備技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、先進(jìn)的發(fā)電和輸配電技術(shù)、電力電子技術(shù)、新型材料技術(shù)和新型生物、環(huán)保裝備技術(shù)等當(dāng)代高新技術(shù)成果在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使機(jī)械產(chǎn)品不斷高技術(shù)化，其高新技術(shù)含量已成為市場競爭取勝的關(guān)鍵。 多方位全球化，近年來, 由于高科技的重大突破，尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展，世界制造業(yè)發(fā)生了重大變化，最突出的特征是制造業(yè)全球化趨勢加強(qiáng)，制造企業(yè)競爭在全球多方位展開。制造業(yè)多方位全球化主要包括產(chǎn)品制造的跨國化迅猛發(fā)展；價(jià)值鏈中與制造緊密相聯(lián)的各個(gè)環(huán)節(jié)朝著全球化方向邁進(jìn)；制造業(yè)企業(yè)的跨國并購、重組和整合；制造資源在世界范圍內(nèi)的調(diào)劑、共享和優(yōu)化配置；跨國界信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)正日益受到各國政府和企業(yè)界的重視等，世界制造業(yè)正向生產(chǎn)全球化、銷售全球化、融資全球化、服務(wù)全球化和研發(fā)全球化的方向發(fā)展，全球制造體系正在迅速形成等。 經(jīng)營規(guī)?；?，全球化的規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)成為各大跨國公司發(fā)展的主流。一方面，規(guī)?；a(chǎn)使得壟斷性跨國公司的技術(shù)創(chuàng)新和市場主導(dǎo)作用日益增強(qiáng)，例如在汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，目前年產(chǎn)超過400萬輛的企業(yè)集團(tuán)已有6家，產(chǎn)量占世界汽車產(chǎn)量的80%以上；在電力設(shè)備領(lǐng)域，世界前三大公司控制了全球大型電力設(shè)備市場的70%。另一方面，各大跨國公司在不斷聯(lián)合重組，擴(kuò)張競爭實(shí)力的同時(shí)，紛紛收縮戰(zhàn)線，剝離非主營業(yè)務(wù)，以精干主業(yè)，提高系統(tǒng)成套能力和個(gè)性化、多樣化市場適應(yīng)能力。作為規(guī)?；a(chǎn)的前提和條件，生產(chǎn)高水平零部件和配套產(chǎn)品的“中場產(chǎn)業(yè)”快速發(fā)展，社會(huì)化生產(chǎn)服務(wù)體系不斷完善，產(chǎn)業(yè)的國際化步伐不斷加快。 結(jié)構(gòu)調(diào)整深化，經(jīng)過多年的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級，發(fā)達(dá)國家逐漸加大了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的力度。發(fā)達(dá)國家逐漸著力于研發(fā)和品牌營銷，控制核心技術(shù)和經(jīng)營技巧，而把加工制造環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移出去，機(jī)械產(chǎn)品中附加值低的產(chǎn)品被安排到有市場潛在需求的發(fā)展中國家生產(chǎn)。而發(fā)展中國家則在全球產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈中，尋求自己的發(fā)展空間，明確自己的發(fā)展定位，承接某種產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移，著力于加工制造環(huán)節(jié)。如耐克公司是一個(gè)典型的微觀案例。耐克公司掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)，授權(quán)越南、中國等國外生產(chǎn)廠商按其產(chǎn)品規(guī)格、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)產(chǎn)品，自己則在全球建立營銷網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行產(chǎn)品的廣告宣傳與銷售及提供售后服務(wù)。為適應(yīng)市場需求的變化，各大生產(chǎn)商紛紛采取專業(yè)化生產(chǎn)，“單品種，大批量”已成為很多500強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)方式的新特色。同時(shí)，以生產(chǎn)者為主導(dǎo)的生產(chǎn)方式逐步向以消費(fèi)者為主導(dǎo)的定制生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。 2 課題研究的目的和意義 2.1 本課題的研究目的和意義是： 模具在汽車，飛機(jī)，工程機(jī)械，動(dòng)力機(jī)械，冶金，機(jī)床，輕工，日用五金等制造業(yè)中，起著極其重要的作用。 查閱文獻(xiàn)，了解CAD/CAM、PROE的相關(guān)理論知識并熟練操作;熟悉并應(yīng)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖標(biāo)等技術(shù)資料;提高識圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件的基本技能；了解各類沖壓成形規(guī)律，成形工藝設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)以及各類沖壓模具零件的不同加工方法，加工工藝及裝配方法。 3 課題研究的主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù) 3.1 本課題研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： （1） 熟悉運(yùn)用相關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料。 （2） 隔板零件圖及其零件的落料毛坯圖。 （3） 沖槽、沖孔、落料總裝圖及其主要零件圖。 （4） 機(jī)械加工及其連續(xù)模的工藝流程。 3.2 研究難點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面： （1） 機(jī)械加工過程與工藝規(guī)程。 （2） 典型零件的加工工藝。 （3） 沖壓成形性能與力學(xué)性能之間的關(guān)系。 （4） 沖裁件尺寸精度的控制。 （5） 線切割加工在沖壓模具零件加工中的應(yīng)用。 3.3 課題研究的關(guān)鍵技術(shù)： （1） 制圖的合理性；手冊、圖表的正確合理應(yīng)用。 （2） 根據(jù)料厚大小，沖件平整度要求，模具結(jié)構(gòu)等，決定卸料方式。 （3） 了解正確的機(jī)械加工工藝規(guī)程。 ４． 課題研究文案： 該工件包括沖槽沖孔落料、三個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案： 　　方案一：先落料，后沖孔-沖槽。采用單工序模生產(chǎn)。 　　方案二：落料-沖孔-沖槽復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 　　方案三：沖槽-料沖孔-落級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但模具制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 ???? ５ 實(shí)施計(jì)劃 ５.1 本學(xué)期： （1） 1-2周 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告及開題答辯。 （2） 3-8周 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的理論研究、方案設(shè)計(jì)、軟硬件設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)測試等，中期檢查。 （3） 9~11周 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文并完成初稿。 （4） 12~13周 指導(dǎo)教師檢查、批改論文；學(xué)生修改論文，定稿。畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯資格審查。 （5） 14周 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 指導(dǎo)教師批閱意見 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 注：可另附A4紙 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 課題名稱 玻璃升降器復(fù)合拉深模的設(shè)計(jì) 內(nèi)容及任務(wù) 1、設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)所給的題目及原始數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出一套復(fù)合拉深模。內(nèi)容包括：該塑料零件注射成型方案設(shè)計(jì)；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；非標(biāo)模具零件設(shè)計(jì)；成型零件制造工藝編制。 2、原始數(shù)據(jù)：冷沖壓件零件圖（包括零件尺寸、精度、材料等）生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。 3、設(shè)計(jì)任務(wù)：學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成給定的復(fù)合拉深模設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行調(diào)查研究，選定合理的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行必要的試驗(yàn)、測試和研究工作，正確繪制工程設(shè)計(jì)圖紙，編寫符合要求的設(shè)計(jì)說明書，翻譯與題目有關(guān)的外文資料。學(xué)生在設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識與技能，分析與解決給定的工程設(shè)計(jì)問題。要力爭做到設(shè)計(jì)內(nèi)容的科學(xué)性、設(shè)計(jì)思想的新穎性、設(shè)計(jì)表述的規(guī)范性和設(shè)計(jì)過程的綜合。 1.要求設(shè)計(jì)的模具總體方案選擇較好，先進(jìn)合理，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；成型零部件、澆注系統(tǒng)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、分型與抽芯機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和支承零部件等部件的強(qiáng)度計(jì)算、模具安裝尺寸的計(jì)算校核等正確無誤。 2.要求模具機(jī)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低。 3.模具在生產(chǎn)使用過程中，生產(chǎn)穩(wěn)定可靠，參數(shù)調(diào)整方便，生產(chǎn)效率高，塑料產(chǎn)品尺寸精度合乎要求；形狀完整，無縮孔、氣孔及裂紋等缺陷，便于裝卸搬運(yùn)。 4.要求完成裝配圖及所有零件圖的繪制；圖紙應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，視圖正確，表達(dá)清楚，尺寸標(biāo)注、形位公差的標(biāo)注等準(zhǔn)確，合乎要求，各項(xiàng)內(nèi)容齊全；圖面整潔；并要求電腦繪圖不少于折合A0幅面2.5張。 5.要求設(shè)計(jì)計(jì)算說明書內(nèi)容詳盡，版式合理，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，語言流暢；插圖清晰；說明書必須全部打印，字?jǐn)?shù)10000—15000。 進(jìn)度安排 起止日期 工作內(nèi)容 備注 第1-4周 第5周 第6-7周 第8-13周 第14-16周 第17-18周 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研 2、熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書的具體內(nèi)容，準(zhǔn)備相關(guān)的參考資料； 3、確定模具的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)計(jì)算和工藝分析。 4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制模具裝配圖和零件圖。 5、編寫設(shè)計(jì)說明書，做好畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備工作。 6、畢業(yè)答辯 主要參考資料 1、《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》 劉心治主編 重慶大學(xué)出版社 2、《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》 萬戰(zhàn)勝主編 鐵道出版社 3、《沖模設(shè)計(jì)》 吉林人民出版社 4、《實(shí)用沖壓技術(shù)》 機(jī)工出版社 5、《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》 機(jī)工出版社 6、《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》 馮炳堯等編 上海工業(yè)出版社 7、《沖壓工藝模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》 鄭家賢編 機(jī)械工業(yè)出版社 8、《實(shí)用板金沖壓工藝圖集》 梁炳文主編 機(jī)械工業(yè)出版社 9、《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 學(xué)苑出版社 10、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 教研室 意見 年 月 日 系主管領(lǐng)導(dǎo)意見 年 月 日 說明書 玻璃升降器復(fù)合拉深模的設(shè)計(jì) 摘 要 這份報(bào)告主要研究的是作為汽車零部件之一的活塞銷的流動(dòng)缺陷。在聯(lián)合冷擠壓制活塞銷的工藝中，起皺就是一種流動(dòng)缺陷，它是由死金屬區(qū)引起的。具有這種缺陷的部件帶有很明顯的外部特征，特征是被一微小而且厚的塊狀物嵌入材料中，這種缺陷對保證尺寸精度和降低材料損失是不利的，活塞銷的這種缺陷對于其強(qiáng)度和疲勞壽命也有不利的影響。因此，在工藝設(shè)計(jì)的早期預(yù)測并防止這種缺陷是非常重要的。防止其產(chǎn)生的最好方法就是通過控制材料流動(dòng)來限制或減少死金屬區(qū)。有限元模擬分析方法被應(yīng)用于流動(dòng)缺陷研究分析當(dāng)中，這份研究報(bào)告提出了通過去除死金屬區(qū)防止產(chǎn)生流動(dòng)缺陷的新工藝方法——有限元分析法。將有限元分析的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果做比較，結(jié)果表明有限元分析的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。 關(guān)鍵詞：流動(dòng)缺陷；活塞銷釘；材料流動(dòng)控制；前后雙向冷擠壓；死金屬區(qū)；有限元分析 ABSTRACT A flow defect of a piston-pin for automobile parts are investigated in this study. In the combined cold extrusion of a piston-pin, a lappingdefect, which is a kind of flow defect, appears by the dead metal zone. This defect is evident in products with a small thickness to be piercedand is detrimental to dimensional accuracy and decrease of material loss. The flow defect that occurs in the piston-pin has bad effects onthe strength and the fatigue life of the piston-pin. Therefore, it is important to predict and prevent the defect in the early stage of processdesign. The best method that can prevent the flow defect is removing or reducing dead metal zone through the control of material flow.Finite element simulations are applied to analyze the flow defect. This study proposes new processes which can prevent the flow defect byremoving the dead metal zone. Then the results are compared with the results of experiments for verification. These FE simulation results are in good agreement with the experimental results. ? 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved. Keywords: Flow defect; Piston-pin; Material flow control; Forward–backward extrusion; Dead metal zone; FE simulation 目 錄 1 前言 5 1．1玻璃升降器的功用及拉深模的設(shè)計(jì)要求 5 2 沖裁工藝設(shè)計(jì) 7 2.1 沖裁工藝計(jì)算 7 2.1.1 工藝力和功的計(jì)算 7 2.1.2 壓力機(jī)的選擇 9 2.2 模具總體設(shè)計(jì) 9 2.2.1 模具類型的確定 10 2.2.2 操作方式的確定 10 2.2.3 定位、聯(lián)接型式的確定 10 2.2.4 模具壓力中心的確定 11 2.2.5 模具精度的確定 11 2.2.6模具閉合高度的初定 11 2.3 定位裝置 11 2.4 卸料裝置 11 2.4.1 卸料裝置的選擇 12 2.4.2 彈性元件的設(shè)計(jì) 12 2.5 落料凹凸模的設(shè)計(jì) 13 2.5.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 13 2.5.2 凹模結(jié)構(gòu)確定 14 2.5.3 凹凸模工作部分尺寸設(shè)計(jì) 14 2.5.4 凸凹模工作表面技術(shù)要求 16 2.5.5 凸凹模材料 16 2.6 導(dǎo)向裝置 16 2.6.1 導(dǎo)向裝置的選擇 16 2.6.2 導(dǎo)向裝置尺寸確定 16 2.7 模具其它主要零部件的設(shè)計(jì) 18 2.7.1 板料定位裝置的設(shè)計(jì) 18 2.7.2螺栓和銷釘?shù)倪x用 19 3工藝方案選擇 21 3.1 沖壓件的工藝確定 21 3.1.1 沖壓件的工藝分析 21 3.1.2 零件材料的分析 23 3.1.3確定工藝方案和模具形式 24 3.1.4落料尺寸的計(jì)算 25 3.2確定排樣方案 26 3.2.1確定排樣、裁板方案 26 3.3計(jì)算拉深次數(shù) 28 3.4拉深沖壓力的計(jì)算 29 3.4.1落料過程 29 3.4.2、拉深過程 30 3.4.3成型過程 31 3.5沖壓設(shè)備的選擇 32 3.6 分析比較和確定工藝方案 33 3.6.1計(jì)算毛坯尺寸需先確定翻邊前的半成品尺寸。 33 3.6.2計(jì)算拉深次數(shù) 34 3.6.3.確定工序的合并與工序順序 35 4 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 39 4.1 確定各中間工序尺寸 39 4.2計(jì)算各工序壓力，選用壓力機(jī) 40 4.3 模具設(shè)計(jì) 44 4.3.1 模具結(jié)構(gòu)形式選擇 44 4.3.2 卸料彈簧的選擇 45 4.3.3 模具工作部分尺寸和公差計(jì)算 45 4.3.4模具其它零件的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 47 4.4 工作原理： 48 4.4.1首次拉深 48 4.4.2 二次拉深 48 4.4.3 三次拉深 48 4.4.4.沖壓工藝過程卡的編寫 48 結(jié)論 50 致 謝 51 1 前言 1．1玻璃升降器的功用及拉深模的設(shè)計(jì)要求 現(xiàn)在許多轎車門窗玻璃的升降(關(guān)閉和開啟)已經(jīng)拋棄了搖把式的手動(dòng)升降方式，一般都改用按鈕式的電動(dòng)升降方式，即使用電動(dòng)玻璃升降器來控制，也就是常說的“電動(dòng)門窗”。轎車用的電動(dòng)玻璃升降器多是由電動(dòng)機(jī)、減速器、導(dǎo)繩、導(dǎo)向板、玻璃安裝托架等組成。因?qū)ЮK的材料或制作工藝方式不同，又分為繩輪式、軟軸式和塑料帶式三種電動(dòng)玻璃升降器。前二種是用鋼絲繩做為導(dǎo)繩，后一種是用塑料帶做為導(dǎo)繩。 　　以普遍使用的繩輪式電動(dòng)玻璃升降器為例，它是由電動(dòng)機(jī)、減速器、鋼絲繩、導(dǎo)向板和玻璃安裝托架等零部件組成，安裝時(shí)門窗玻璃固定在玻璃安裝托架上，玻璃導(dǎo)向槽與鋼絲繩導(dǎo)向板平行。 開啟電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器輸出動(dòng)力，拉動(dòng)鋼絲繩移動(dòng)玻璃安裝托架，迫使門窗玻璃作上升或下降的直線運(yùn)動(dòng)。而塑料帶式電動(dòng)玻璃升降器的導(dǎo)繩采用塑料帶，帶上有孔，用來移動(dòng)和定位塑料帶，控制門窗玻璃的升降。 電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是電動(dòng)機(jī)和減速器，這兩者是組裝成一體的，其中電動(dòng)機(jī)采用可逆性永磁直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)有兩組繞向不同的磁場線圈，通過開關(guān)的控制可做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，也就是說可以控制門窗玻璃的上升或下降。 電動(dòng)機(jī)是由雙聯(lián)開關(guān)按鈕控制，設(shè)有升、降、關(guān)等三個(gè)工作狀態(tài)，不操縱時(shí)開關(guān)自動(dòng)停在“關(guān)”的位置上。操縱電路設(shè)有總開關(guān)（中央控制）和分開關(guān)，兩者線路并聯(lián)?？傞_關(guān)由駕車者，控制全部門窗玻璃的開閉，而各車門內(nèi)把手上的分開關(guān)由乘員分別控制各個(gè)門窗玻璃的開閉，操作十分便利。 電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量直接關(guān)系到電動(dòng)玻璃升降器的正常工作，它一定要具有體積小、重量輕、防護(hù)等級高、噪聲低、電磁干擾小、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)?，F(xiàn)代轎車已廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)，電機(jī)工作會(huì)發(fā)射電磁波干擾其它電器件的工作；前幾年通用汽車公司一篇售后分析報(bào)告顯示，近40%的電動(dòng)玻璃升降器故障是由電動(dòng)機(jī)密封性差引起的。因此，減少電磁干擾和解決電機(jī)密封性問題巳成為近年汽車電機(jī)技術(shù)的熱門話題。 90年代中期以來，電動(dòng)玻璃升降器的控制機(jī)構(gòu)技術(shù)發(fā)展很快，電子模塊控制形式大量應(yīng)用于批量裝車，并設(shè)有安全保護(hù)裝置。例如博世公司生產(chǎn)的電動(dòng)玻璃升降器系統(tǒng)，在電動(dòng)機(jī)中埋植磁環(huán)，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在電子模塊中埋植霍爾元件，感應(yīng)電流，并通過電子模塊控制對電動(dòng)機(jī)的過流、過壓及過熱保護(hù)，而且當(dāng)玻璃上升途中遇到人力障礙時(shí)會(huì)自動(dòng)識別而反向運(yùn)行，防止乘員夾傷。 2 沖裁工藝設(shè)計(jì) 2.1 沖裁工藝計(jì)算 2.1.1 工藝力和功的計(jì)算 沖裁力是指沖裁過程中的最大抗力，它是合理地選用沖壓設(shè)備噸位和校檢模具強(qiáng)度的重要依據(jù)。影響沖裁力的因素很多，主要有材料的機(jī)械性能、厚度、沖裁件周邊長度、模具間隙以及刃口鋒利程度等。 （1） 沖裁力的計(jì)算 采用平刃凸模和凹模沖裁時(shí)，其沖裁力的計(jì)算公式 ·····································2.1 式中 ——沖裁力； ——沖裁件的周長（mm）； ——材料厚度（mm）； ——材料的抗剪強(qiáng)度。 如圖（一）所示，工件尺寸為，k=260,L=284,Ra=105,Rb=144,則 查附表1-1，取，工件厚度，故 ····················2.2 考慮到模具刃口的鈍化，凹模和凸模間隙不均勻，材料性能的波動(dòng)和材料厚度的偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力還應(yīng)增加30%，即 則 （2） 卸料力和推件力的計(jì)算 當(dāng)沖裁工作完成以后，沖下的工件（或廢料）沿徑向發(fā)生彈性收縮，同時(shí)，工件廢料還要力圖恢復(fù)彈性穹彎。這兩種彈性恢復(fù)的結(jié)果導(dǎo)致工件（或廢料）硬塞在凹模內(nèi)，廢料（或工件）箍緊在凸模上。從凸模上將工件（或廢料）卸下來的力叫卸料力。從凹模內(nèi)順著沖裁方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）推出的力叫推料力。很顯然，這些力在選擇壓力機(jī)的噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí)必須加以考慮。影響這些力的因素很多，主要有：材料的力學(xué)性能和厚度、工件形狀和尺寸、模具間隙、排樣的搭邊大小及潤滑情況等。由于這些因素的影響規(guī)律很復(fù)雜，難以準(zhǔn)確計(jì)算。生產(chǎn)中常采用下列公式 ······································2.3 ······································2.4 式中 ——分別是卸料力、推件力（N） ——分別是卸料力系數(shù)、推件力系數(shù) ——沖裁力（N） ——同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù) 參見表2-13，取0.027，取0.05，取為8mm，，則 （3） 沖裁功的計(jì)算 選擇沖裁設(shè)備時(shí)，除了要計(jì)算沖裁力，使壓力機(jī)的公稱壓力大于沖裁力以外，還要進(jìn)行沖裁功的驗(yàn)算，使壓力機(jī)的每次行程功不超過額定的數(shù)值，以保證其電極不過載，飛輪轉(zhuǎn)速不致下降太多。平端刃口的沖裁功按下式計(jì)算 ··································2.5 式中 ——沖裁功(n.m) ——材料厚度（mm） ——沖裁力（N） ——系數(shù)，一般取為0.63 則 2.1.2 壓力機(jī)的選擇 沖壓設(shè)備選擇是沖壓工藝過程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成及產(chǎn)品質(zhì)量、零件精度、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料的性能與規(guī)格、成本的高低等一系列重要的問題。 （1） 設(shè)備類型的選擇 設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、零件尺寸的大小、工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸、形狀等要求來進(jìn)行，除此之外，還應(yīng)考慮到設(shè)備的精度與剛度以及生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際可能。壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動(dòng)剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成。如果剛度較差，負(fù)載終了和卸載時(shí)模具間隙會(huì)發(fā)生很大的變化，影響沖壓件的精度和模具壽命。綜合考慮以上各因素后參照表7-3[2]和表7-4[2]，并結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況，此沖模選用開式雙柱可傾壓力機(jī)。 （2） 設(shè)備規(guī)格的選擇 在選定設(shè)備類型后，進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的大小、模具尺寸及變形力來確定設(shè)備規(guī)格。沖裁時(shí)，壓力機(jī)必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，本工件沖裁模采用彈壓卸料裝置和下出件的模具，故 為了提高設(shè)備的工作剛度、沖壓零件的精度及延長設(shè)備的壽命，要求設(shè)備容量留有40~30%的余 ，并結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況選用噸位為100t的壓力機(jī)，型號為 J23-100開式雙柱可傾壓力機(jī)。 2.2 模具總體設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)的任務(wù)包括： (1)模具類型的確定； (2)操作方式、進(jìn)料方式的確定； (3)定位、聯(lián)接等型式的確定； (4)模具壓力中心的確定； (5)模具閉合高度的初定。 2.2.1 模具類型的確定 根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、精度要求等確定模具類型。 根據(jù)4.1節(jié)的計(jì)算，落料件的形狀（如圖所示），是有四段圓弧組成的橢圓形件，形狀比較簡單，呈中心軸對稱，尺寸精度要求也不高為IT13級，因此可以考慮選用簡單模。 2.2.2 操作方式的確定 雖然該沖壓件是進(jìn)行大批量生產(chǎn)的，但考慮到工廠的現(xiàn)有生產(chǎn)條件，為了降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，而且落料件的尺寸精度要求不高，所以采用手工操作方式或半自動(dòng)操作方式。 2.2.3 定位、聯(lián)接型式的確定 為了保證模具正常安全工作，模具中的定位和聯(lián)接件一定要可靠。 （1） 模板 在上下模板上安裝全部模具零件，構(gòu)成模具的總體和傳遞壓力。模板不僅應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度，而且還要有足夠的剛度。本模具將上模板與凸模、凸模固定板及墊板等裝配成一體，用四個(gè)螺釘緊固構(gòu)成模具的上部分；下模板則與凹模等組成模具的下模不分。此外上下模兩部分還分別各對稱低用兩個(gè)圓柱銷銷緊，以防轉(zhuǎn)動(dòng)和錯(cuò)位。上下模架均采用標(biāo)準(zhǔn)模架，是用HT200鑄造而成。 （2） 模柄 模具的上部分通過模柄固定在沖床滑塊上。模柄的結(jié)構(gòu)形式很多，常見的結(jié)構(gòu)形式有帶凸緣模柄、壓入式模柄、旋入式模柄、浮動(dòng)式模柄等等。本模具選用壓入式模柄，通過壓配合和附加的銷釘與模板固定聯(lián)接以防轉(zhuǎn)動(dòng)與松動(dòng)。模柄材料選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的45號鋼。 （3） 凸模固定板與墊板 用凸模固定板將凸模聯(lián)接固定在模板的正確位置上。凸模固定板有圓形和矩形兩種，考慮到模具的總體結(jié)構(gòu)這里選用凸模固定板。固定板與凸模采用過渡配合，壓裝后將凸模尾部與固定板一起磨平。凸模固定板用45號鋼加工。 （4） 坯料的定位和定向 見2.3節(jié)。 2.2.4 模具壓力中心的確定 根據(jù)圖（1）所示的落料件可知，落料件形狀呈軸對稱，其壓力中心即為工件的幾何中心，因此不需要進(jìn)行模具壓力中心的計(jì)算。 2.2.5 模具精度的確定 落料件的精度要求不高為IT13級，參照表2-2-6，確定模具可按IT9級制造。 2.2.6模具閉合高度的初定 據(jù)2.1.2節(jié)知，模具選用J23-100型開式雙柱可傾壓力機(jī)，此壓力機(jī)所允許的最大裝模高度為380mm，最小裝模高度為250mm，初定模具閉合高度在[270，375]范圍之內(nèi)即可。 2.3 定位裝置 為了保證模具正常工作并沖出合格的制件，要求在送進(jìn)的平面內(nèi)，坯料（塊料、條料）相對于模具的工作零件處于正確的位置。坯料在模具中的定位分兩個(gè)方面：送料方向上的定位（控制送料的進(jìn)距）稱擋料和在與送料垂直方向上的定位稱送進(jìn)導(dǎo)向。常見的送進(jìn)導(dǎo)向方式有導(dǎo)銷式和導(dǎo)尺式，而限定條料送進(jìn)距離的方式有擋料銷定距和側(cè)刀定距。本模具采用導(dǎo)料銷方式來對條料進(jìn)行導(dǎo)向和擋料銷方式來對條料送進(jìn)進(jìn)行定距。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，只要保持條料沿導(dǎo)料銷一側(cè)送進(jìn)，即可保證條料的正確的送進(jìn)方向。這里把首次沖裁定距的擋料銷和后續(xù)沖裁的定距用擋料銷設(shè)計(jì)為一整體，其結(jié)構(gòu)形式如圖（）所示，而且要注意把其正上方的卸料板挖空，其工作原理是：利用彈簧的可壓縮性來獲得第一次定距和后續(xù)定距的距離差，當(dāng)模具進(jìn)行第一次沖裁時(shí)，只要把條料沿導(dǎo)料銷往里送料，碰到擋料銷時(shí)使擋料銷條料一起運(yùn)動(dòng)而壓縮彈簧，當(dāng)擋料銷運(yùn)動(dòng)到不可繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的的時(shí)候即可完成條料的第一次定距，而在后續(xù)的沖裁中只要條料搭邊碰到擋料銷就不需要繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)，即可完成后續(xù)沖裁的定距。這樣設(shè)計(jì)的擋料銷尾柄遠(yuǎn)離凹模刃口有利于凹模強(qiáng)度，對坯料的定距既方便又準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。 2.4 卸料裝置 設(shè)計(jì)卸料裝置的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的沖件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。常用的卸料方式有剛性卸料和彈性卸料兩種。剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)，與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t,當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模的間隙應(yīng)小于沖裁間隙。彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用在沖裁料后在1.5以下的板料，由于有壓料的作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓卸料裝置。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t，若彈壓卸料板還要起到對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，兩者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。 2.4.1 卸料裝置的選擇 本沖裁件的板料厚度t=0.8，為了保證沖裁件平整，使工件在下一道工序中容易定位，這里選用彈性卸料裝置。由于本模具已選用了標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向模架，不需要卸料板對凸模起導(dǎo)向作用，所以卸料板與凸模的間隙可取大一點(diǎn)，單邊間隙取。 2.4.2 彈性元件的設(shè)計(jì) 彈性元件通常選用彈簧和橡皮，但考慮到模具結(jié)構(gòu)的 具體情況，這里選用彈簧作為卸料裝置中的彈性元件。卸料裝置中的彈簧，一般不進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)，而是按標(biāo)準(zhǔn)選用。 由2.1.1節(jié)知，卸料力 （1） 據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定4根彈簧，每根分擔(dān)的卸料力 每根彈簧的預(yù)壓力 （2） 據(jù)預(yù)壓力P預(yù)和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由附表6-2可選84-89的彈簧，其。 （3） 檢驗(yàn)彈簧是否滿足，參照附表6-2的彈簧負(fù)荷曲線，計(jì)算出彈簧特性數(shù)據(jù)如表2-2所示。 表2-2 彈簧的規(guī)格 彈簧序號 H/mm H1/mm F1=H-H1/mm F預(yù)/mm F總/mm 84 80.0 62.0 18.0 8.0 16.8 85 120.0 90.8 29.2 12.0 20.8 86 160.0 119.6 40.4 18.0 26.8 87 200.0 148.8 51.2 22.0 30.8 88 240.0 177.5 62.5 28.0 36.8 89 280.0 206.5 73.5 34.0 42.8 F= F預(yù)+ F工作+ F修模，F(xiàn)工作=δ+3=3.8mm ，F(xiàn)修模=5mm 綜上所述，序號85-89的彈簧均滿足F1≥F總，但是序號85彈簧最合適，因其它彈簧太長，會(huì)使模具高度增加，特別是使凸模增高。 由附表6-2查出序號85彈簧規(guī)格見表5-3。 表2-3 85號彈簧規(guī)格 彈簧外徑D 材料直徑d 最大負(fù)荷P1 自由高度H 最大壓縮量F1 節(jié)距t 60mm 10mm 3400N 120mm 29.2mm 15.5mm 由此可知，彈簧的裝配高度為H2=H－F預(yù)=120－12=108 （mm）。 2.5 落料凹凸模的設(shè)計(jì) 2.5.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類式整體式整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。根據(jù)落料件的外形尺寸和形狀，凸模采用臺階式。凸模簡圖如圖示 此落料模式采用彈壓卸料裝置的簡單模，落料凸模長度應(yīng)按下式確定 ·····················2.6 式中 ——凸模固定板長度 ——卸料板厚度 ——彈簧的自由長度 ——彈簧握座的深度 ——卸料板下平面高出凸模下平面的距離 2.5.2 凹模結(jié)構(gòu)確定 常用凹模洞口類型如圖5-1所示，其中（a，b，c）型為直筒式凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃后工作部分尺寸不變，d，e型錐筒式刃口，在凹模內(nèi)不補(bǔ)給材料，修壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。落料件使用材料為SUS304-2B不銹鋼，強(qiáng)度高，加工硬化顯著，對凹模洞口強(qiáng)度要求高，且此模具采用下出件方式，故選用b模具結(jié)構(gòu)。 2.5.3 凹凸模工作部分尺寸設(shè)計(jì) 沖裁件的精度主要取決于凸模和凹模刃口的尺寸和公差。和的間隙值也靠它來保證。因此，正確計(jì)算凸模和凹模刃口的尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)只中的一項(xiàng)重要工作。計(jì)算時(shí)綜合考慮模具的磨損規(guī)律，沖裁變形規(guī)律，沖裁件的精度要求和模具制造的特點(diǎn)。 從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)： （1）于凸模與凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐變。且在沖裁過程中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尺寸。 （2）在測量和使用中，落料外徑是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔件以小端尺寸為基準(zhǔn) （3）沖裁時(shí)凸模和凹模要與工件或廢料發(fā)生摩擦，磨損的結(jié)果時(shí)凸模尺寸變小，凹模尺寸變大，間隙總是增大的。 計(jì)算凸模與凹模刃口尺寸和公差時(shí)，應(yīng)遵循下述原則： （1）料模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基礎(chǔ)，靠縮小凸模尺寸以獲得間隙；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，靠擴(kuò)大凹模尺寸獲得間隙 （2）根據(jù)沖裁模在使用過程中的磨損規(guī)律：凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，必須使凹模內(nèi)徑的基本尺寸接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件徑向尺寸減小，故設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，必須使凸模外徑接近或等于工件的最大極限尺寸。 （3）無論是落料或沖孔，模徑磨損后間隙總是增大的，為了使模具在合理間隙范圍內(nèi)有較大磨損量，新模具應(yīng)取最小合理間隙值。 （4）選擇沖孔模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮工件的公差要求。如果對刃口公差要求過高，會(huì)使模具制造困難，增加生產(chǎn)成本，延長制模周期。如果要求過低，則生產(chǎn)出來的工件可能不合格，降低了模具的壽命。 由于模具加工方法不同，凸模和凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)準(zhǔn)也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為兩種情況：凸模與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。由于沖壓件的形狀不規(guī)則，為了保證凸凹模間有一定的間隙值，采用配合加工。根據(jù)以上原則，以凹模為基準(zhǔn)靠縮小凸模尺寸獲得間隙，且凹模工作部分的尺寸均屬第一類尺寸[1]，即凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸，故按下式計(jì)算 ·······························2.7 式中 ——工件的基本尺寸（mm）； ——落料凸或凹模的刃口尺寸（mm）； ——工件的公差； ——系數(shù)，為了避免多數(shù)沖裁件尺寸都極限尺寸。 落料件公差等級為IT13級，查表23.2-2，得工件外形尺寸的極限偏差值為±0.5，參見表2-2-8，取，按工件精度由表2-3，取， 故 凹模的工作尺寸： 尺寸為284時(shí)， 尺寸為260時(shí)， 尺寸為288時(shí)， 尺寸為210時(shí)， 所以凹模的基本尺寸分別為 ，，，。 查表1-3[2]此沖裁模合理得間隙范圍為0.10～0.13 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別為：，，，，以0.10～0.13的雙面間隙與落料凹模配做。 2.5.4 凸凹模工作表面技術(shù)要求 凸凹模加工后的工作表面，應(yīng)該平整圓滑，特別是側(cè)面，由于存在著兩種不同尺寸的四個(gè)平面共同組成，其兩個(gè)平面之間的過渡一定要圓滑，不允許有尖角存在，其他部分不允許有影響使用的砂眼，裂紋和機(jī)械損傷等缺陷。 凸模工作表面，特別是凸模的端面處，在沖裁過程中對材料的摩擦阻力有助于沖裁。因此，在不影響零件表面質(zhì)量的情況下，凸模端面的粗糙度應(yīng)達(dá)到，此凸模選用，凸模工作圓柱面粗糙度為。凹模工作表面對材料的摩擦阻力對沖裁是有害的，應(yīng)盡量減少和避免，所以凹模工作型腔表面粗糙度要求比較高，這里取。 2.5.5 凸凹模材料 根據(jù)模具的工作條件和性能要求，同時(shí)考慮到工廠鍛造、熱處理和機(jī)械加工的具體情況，凸凹模的材料均選用GCr15低合金工具鋼。 2.6 導(dǎo)向裝置 2.6.1 導(dǎo)向裝置的選擇 為保證模具工業(yè)工作時(shí)凸凹模間的間隙分布均勻,延長模具使用壽命,便于模具安裝和沖壓生產(chǎn)的安全,這里使用了具有導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)模架。 生產(chǎn)中常用的模架有對角導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱模架，兩側(cè)導(dǎo)柱模架和四角導(dǎo)柱模架。為了使用操作比較方便，而且落料件，簡單，中型，參照表2-4選用對角導(dǎo)柱模架。這種模架使用操作方便，橫向送料和縱向送料均可，而且導(dǎo)向比后側(cè)導(dǎo)柱模架穩(wěn)定。 2.6.2 導(dǎo)向裝置尺寸確定 根據(jù)2.4節(jié)確定的凹模周界尺寸，參照附表8-2選用為A型模架，號B型導(dǎo)柱，和號A型導(dǎo)套。 （1）上模座主要尺寸 參照附表8-10，上模座主要尺寸列表如下： 表2-4上模座主要尺寸 H h L1 B1 L2 B2 S S1 R l2 D D1 55 45 410 410 560 560 475 475 65 100 （2）下模座主要尺寸 參照附表8-11，下模座主要尺寸列表如下： 表2-5上模座主要尺寸 H h L1 B1 L2 B2 S S1 R l2 D D1 65 45 410 410 560 560 475 475 65 100 （3）導(dǎo)柱和導(dǎo)套主要尺寸 參照附表8-13，導(dǎo)柱主要尺寸列表如下： 表2-6導(dǎo)柱主要尺寸 d d1 L l 230 65 參照附表8-13，導(dǎo)套主要尺寸列表如下： 表2-7導(dǎo)套主要尺寸 d D L H l 油槽數(shù) 140 53 20 3 2.7 模具其它主要零部件的設(shè)計(jì) 2.7.1 板料定位裝置的設(shè)計(jì) 為了保證模具正常工作并沖出合格的制件，要求在送進(jìn)的平面內(nèi)，坯料（塊料、條料）相對于模具的工作零件處于正確的位置。坯料在模具中的定位分兩個(gè)方面：送料方向上的定位（控制送料的進(jìn)距）稱擋料和在與送料垂直方向上的定位稱送進(jìn)導(dǎo)向。常見的送進(jìn)導(dǎo)向方式有導(dǎo)銷式和導(dǎo)尺式，而限定條料送進(jìn)距離的方式有擋料銷定距和側(cè)刀定距。本模具采用導(dǎo)料銷方式來對條料進(jìn)行導(dǎo)向和擋料銷方式來對條料送進(jìn)進(jìn)行定距。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，只要保持條料沿導(dǎo)料銷一側(cè)送進(jìn)，即可保證條料的正確的送進(jìn)方向。這里把首次沖裁定距的擋料銷和后續(xù)沖裁的定距用擋料銷設(shè)計(jì)為一整體，其結(jié)構(gòu)形式如圖（）所示，而且要注意把其正上方的卸料板挖空，其工作原理是：利用彈簧的可壓縮性來獲得第一次定距和后續(xù)定距的距離差，當(dāng)模具進(jìn)行第一次沖裁時(shí)，只要把條料沿導(dǎo)料銷往里送料，碰到擋料銷時(shí)使擋料銷條料一起運(yùn)動(dòng)而壓縮彈簧，當(dāng)擋料銷運(yùn)動(dòng)到不可繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的的時(shí)候即可完成條料的第一次定距，而在后續(xù)的沖裁中只要條料搭邊碰到擋料銷就不需要繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)，即可完成后續(xù)沖裁的定距。這樣設(shè)計(jì)的擋料銷尾柄遠(yuǎn)離凹模刃口有利于凹模強(qiáng)度，對坯料的定距既方便又準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。 2.7.2 螺栓和銷釘?shù)倪x用 模具中廣泛使用內(nèi)六角螺釘和帶槽的柱頭螺釘。螺釘和銷釘?shù)念^部應(yīng)倒角或者倒圓，還應(yīng)淬火處理提高材料的硬度，以保證使用壽命；銷釘與孔采用H7/m6過渡配合，孔壁的表面粗糙度應(yīng)達(dá)Ra。 （1）上模板于固定板之間的固定 查表8-32[Ⅳ]，選用GB70-76M6× 28內(nèi)六角形螺釘四個(gè)，35號鋼，熱處理硬度HRC28-38，表面氧化。均勻分布在固定板外緣與板孔間的中間圓線上。螺孔與模具邊緣A＞=10，螺孔間距C＞=5，因此是安全的。 查表8-36[Ⅳ]，選用d6× L35 圓柱銷釘四個(gè)，上模板壓入深度為20，固定板部分為15，分別布置在兩個(gè)螺釘中間。銷孔與螺孔間距C＞=5； 銷孔與模具邊緣D＞=9 因此是安全的 （2）下模板與凹模之間的固定 查表8-32[Ⅳ]，選用GB70-76M6×32 內(nèi)六角形螺釘四個(gè)，35號鋼，熱處理硬度HRC28-38 ，表面氧化。均勻分布在凹模外緣與形孔間的中間圓線上。 螺孔與模具邊緣A＞=10，螺孔間距C＞=5，因此是安全的。 查表8-36[Ⅳ]，選用d6×40圓柱銷釘四個(gè)，下模板壓入深度為24，凹模部分為16，分別布置在兩個(gè)螺釘中間。銷孔與螺孔間距C＞=5，銷孔與模具邊緣D＞=9，因此是安全的。 （3）定位環(huán)與凹模之間的固定 查表8-33[Ⅳ]，選用GB68-76M3×6.5 沉頭螺釘四個(gè)，擰入凹模深度為4.5，均勻分布在定位環(huán)的中間圓線上。很明顯，這是安全的。 查表8-36[Ⅳ]，選用d3×L10圓柱銷釘二個(gè)，凹模壓入深度為7.5，同樣也是安全的。 （4）卸料螺釘?shù)倪x用 參看表3-28Ⅱ]，軒用M6柱頭螺釘一個(gè)，螺釘長度L=h+a+H1，式中a=0.5d1=4， H1為彈簧壓縮后高度，因此，L=22+4=26。采用45號鋼，熱處理后硬度達(dá)HRC43-48。 3工藝方案選擇 汽車車門玻璃升降器外殼件的形狀、尺寸如圖3-1所示，材料為08號鋼板，板厚1.5mm,中批量生產(chǎn)，打算采用沖壓生產(chǎn)，要求編制沖壓工藝。 3.1 沖壓件的工藝確定 3.1.1 沖壓件的工藝分析 首先必須充分了解產(chǎn)品的應(yīng)用場合和技術(shù)要求，并進(jìn)行工藝分析。汽車車門上的玻璃抬起或降落是靠升降器操縱的。升降器部件裝備簡圖如圖3-2所示，本沖壓件為其中的外殼5。升降器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在外殼內(nèi)，通過外殼凸緣上三個(gè)均布的小孔Ф3.2mm用鉚釘鉚接在車門座板上。傳動(dòng)軸6以I T11級的間隙配合裝在外殼件右端孔Ф16.5mm的承托部位，通過制動(dòng)扭簧3、聯(lián)動(dòng)片9及心軸4與小齒輪11聯(lián)接，搖動(dòng)手柄7時(shí)，傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞至小齒輪，然后帶動(dòng)大齒輪12，推動(dòng)車門玻璃升降。 圖3-1 玻璃升降器外殼 圖3-2 玻璃升降器外殼的裝備簡圖 外殼采用1.5mm厚度的鋼板沖成，保證了剛度和強(qiáng)度。外殼內(nèi)腔主要配合尺寸為使外殼與座板安裝后，保證外殼承托部位16.5與軸套同軸，三個(gè)小孔3.2與16.5的相互位置要正確，小孔中心圓直徑42為IT10級。 根據(jù)零件的技術(shù)要求，進(jìn)行沖壓工藝分析，可以認(rèn)為：該零件形狀屬旋轉(zhuǎn)體，是一般帶凸緣圓筒件，d凸/d，h/d都比較適合，拉深工藝性較好。只是圓角半徑偏小些，?22.3，?16.5，16幾個(gè)尺寸精度偏高（均高于表所列尺寸偏差），這可在末次拉深時(shí)采用較高的模具制造精度和較小的模具間隙，并安排整形工序來達(dá)到。 由于?3.2小孔中心距要求較高精度，按表2—6規(guī)定，需采用高級沖模（即工作部分采用IT7級以上制造精度）同時(shí)沖出三孔，且沖孔時(shí)應(yīng)以?22.3內(nèi)孔定位。 該零件底部?16.5mm(見圖2-3)區(qū)段的成行，可有三種方法：一種可以采用階梯拉深后車去底部，另一種可以采用階梯拉深后沖去底部；再一種可以采用拉深后沖底孔，再翻邊。這三種方法中，第一種車底的質(zhì)量高，但生產(chǎn)率低，且費(fèi)料高，零件 底部要求不高的情況下不宜采用；第二種沖底，要求零件底部的圓角半徑壓成接近清角（R=0），這就需要增加一道整形工序且質(zhì)量不易保證；第三種采用翻邊，生產(chǎn)率較高且省料，翻邊端部雖不如以上的好，但該零件高度21為未注公差尺寸，翻邊完全可以保證要求，所以采用第三種方法是較合理的。 圖3-3 外殼底部的成型方案 a)車切 b)沖切 c)沖孔翻邊 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重 點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 3.1.2 零件材料的分析 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組 成的復(fù)合模、級進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將零件材料為08號鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下： （1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是N/mm，用Pa表示。10Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm；10Pa = 1GPa。 （2）屈服點(diǎn)σs：材料開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是N/mm。彎曲、拉深、成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取σs = 206 MPa。 （3）抗拉強(qiáng)度σb。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。σb = 294～432MPa。 （4）抗剪強(qiáng)度τb。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。取τb = 255～333MPa。 （5）彈性模量E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表 示材料受力后變形較小，或者說，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E=194 x 10 MPa。 （6）屈服比σs/σb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時(shí)，所需的壓邊力和所需 克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。 （7）伸長率δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對接起來測量長度，其伸長量與原長度之比稱為伸長率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為10號鋼的伸長率δ=29％。 綜上所述，對零件材料8號鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的零件模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。 3.1.3確定工藝方案和模具形式 在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡單的方法，最快的速度，最少的勞 動(dòng)量，最少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件，在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。 確定工藝方案及模具形式： 1、根據(jù)對沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓所需的基本的工序，如落料、沖孔、成型、修邊等。 2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)、修邊次數(shù)等。 3、根據(jù)個(gè)工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。 一般可按照下列原則進(jìn)行： 1）、對沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡單模，一般先落料，再?zèng)_孔或切口，使用級進(jìn)模，則先沖空孔或切口后落料 2）、對于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高時(shí)，也可先沖孔后拉深。 3）、對于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。 4）、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。 4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時(shí)，沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡單模。 由于離合器沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù)合程度太高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，沖壓該零件需要的基本工序有沖孔、成型、修邊。 工序的組合方案及比較 方案一：1）落料； 2）拉深； 3）成型。 方案二：1）落料與拉深復(fù)合； 2）成型。 方案三：1）落料； 2）拉深與成型復(fù)合。 方案四：1）落料、拉深與成型復(fù)合。 方案一：復(fù)合程度較低，模具結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道次多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)。故很少使用。 方案二：將落料與拉深進(jìn)行復(fù)合，工序少，生產(chǎn)效率較高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝、調(diào)試難于控制，同時(shí)模具強(qiáng)度較低。 方案三：將拉深與成型復(fù)合 方案四：復(fù)合程度最高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本提高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具的壽命。 根據(jù)以上四個(gè)沖壓工藝方案的比較，四種沖壓工藝方案各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡單，沖壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，故在此設(shè)計(jì)中選擇方案四進(jìn)行沖制。 3.1.4落料尺寸的計(jì)算 由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開尺寸計(jì)算。 根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為4.6mm。查表5—7，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》 在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧瑒t其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)，可以不考慮毛坯厚 度的變化。 毛坯尺寸按公式 …………………………………………………3.1 所以 mm 3.2確定排樣方案 3.2.1確定排樣、裁板方案 沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、零件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。 加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%~80%之多。 因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。 由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。這里毛坯直徑?65不算太小，考慮到操作方便，采用單排。 搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸查表19.1—18，《沖壓模具設(shè)計(jì)》取 a=2，a1=1.5 進(jìn)距 s=D+ a1 =65+1.5 =66.5mm 條料寬度 b=D+2a =65+2×2 =69mm 板料規(guī)格擬選用： 1.5×900×1800 采用縱裁：裁板條數(shù) n1=B/b=900/69=13條余3mm 每條個(gè)數(shù) n2=(L-a1)/s =(1800-1.5)/66.5 =27個(gè)余3mm 每板總個(gè)數(shù) n總=n1×n2 =1327 =351個(gè) 板的材料利用率 η總= {[n總（D2-d2）]/L×B}×100% =[351×(652-112)]/900×1800×100% =69.5% 采用橫裁：條數(shù) n1=L/b=1800/69=26條余 6mm 每條個(gè)數(shù) n2=(B-a1)/s =(900-1.5)/66.5 =13個(gè)余34 mm 每板總個(gè)數(shù) n總=n1×n2 =26×13 =338個(gè) 板的材料利用率 η總=[338×(652-112)]/900×1800×100% =66.5% 由此可見，采用縱裁有較高的材料利用率和有較高的剪裁生產(chǎn)率。 計(jì)算零件的凈重G及材料消耗定額G0 G=A×t×Υ =[652-112-3×3.22-(542-502)]×10-2×1.5×10-1×7.85 ≈33 g 式中Υ為密度，低碳鋼取Υ=7.85g/cm3。 [ ]內(nèi)第一項(xiàng)為毛坯面積，第二項(xiàng)為底孔廢料面積，第三英為三個(gè)小孔面積，內(nèi)為切邊廢料面積。 G0=(L×B×t×Υ)/351 =(900×10-1×1.5×1800×10-1×10-1×7.85)/351 =54g=0.054 Kg 其排樣如圖3.1所示： 圖3.1排樣圖 3.3計(jì)算拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說，對于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉 深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過查表來取值。 該工件拉深一個(gè)過程，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。 其實(shí)際拉深系數(shù)為： ……………………………………………3.2 材料的相對厚度為 …………………………………3.3 凸緣的相對直徑為 …………………………………………3.4 凸緣的相對高度為 …………………………………………3.5 由表5—21，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》可以查出 ，表5—22，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》可以查出 8 因?yàn)橥咕壍南鄬Ω叨?.2568小于最大相對高度0.58，且實(shí)際拉深系數(shù)0.58大于最小極限拉深系數(shù)0.48，所以拉深過程可以一次拉深成功。 3.4拉深沖壓力的計(jì)算 由于該零件為軸對稱件，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。 3.4.1落料過程 （1）落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 ……………………………………………………………3.6 依據(jù)(P175，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》 ) 式中 P—沖裁力（N） L—沖件的周邊長度（mm） t—板料厚度（mm） —材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa） K—修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P的范圍內(nèi)，一般 k取為1.25～1.3。 在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度的值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.7～0.85。為便于估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度的80%。即 因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 ………………………………………………3.7 （2）卸料力 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下 來所需的力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一 般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 卸料力 …………………………………………………3.8 式中 F——沖裁力(N) ——頂件力及卸料力系數(shù)， 其值可查（表19.1—12，《沖壓模具設(shè)計(jì)》）取為0.04。 因此 3.4.2、拉深過程 （1）拉深力 帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為 ………………………………………………3.9 式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm） —系數(shù)，查（表5—3，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》）取0.8 —材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 因此 （2）壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 …………………………………………3.10 依據(jù)（P328，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》） 式中 D—毛坯直徑（mm） d—沖件的外徑（mm） q—單位壓邊力（MPa）（表5—20，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》 q的值取2.5。 所以 （3）頂件力 頂件力的計(jì)算公式可按下式： = ……………………………………………3.11 式中 ——頂件力（N）； ——頂件力系數(shù)；查表2-8 = 0.06 = = 0.06 x 132257 = 793524 （4）拉深功的計(jì)算 拉深所需的功可按下式計(jì)算 ………………………………………………3.12 依據(jù)（P45，《沖壓工藝模具學(xué)》） 式中 ——最大拉深力（N） h ——拉深深度（mm） W——拉深功（N·m） C——修正系數(shù)，一般取為C=0.6~0.8。 所以 3.4.3成型過程