托板沖孔落料級進模設計

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佛山科學技術學院成人高等教育 畢業(yè)設計（論文） 題目： 托板沖孔落料級進模設計 姓 名： ******** 學 號： 同組設計者 ： 專 業(yè)： 機械制造與自動化 院 系： 機電與信息工程學院 指 導 教 師： 輔 導 教 師： 起 止 日 期： 2013 年 2 月 26 日至 2013 年 6 月 28 日 成人教育處印制 托板零件級進模設計 摘 要 本文結合現有的模具發(fā)展技術以及冷沖壓技術，針對要設計 的托板零 件級進模設計。 主要內容 如下： 主沖裁方案的制定 ：本次設計采用 沖孔 — 落料級進模模具生產。因為級進模生產 只需一副模具， 尺寸精度較高且生產效率高， 安全檢測自動化，操作安全。 故采用沖孔落料基金模具設計的形式。 沖裁間隙的確定：由于沖裁間隙確定方法比較復雜，在實際生產中往往運用查表和經驗值法，得間隙為 z=鍵詞 ： 沖壓模具 沖壓成型 級進模 of of to as of of a of is So of in of is in z= 目 錄 第一章 緒 論 .............................................................. 6 究動機與目的 ................................................................................................................ 6 .......................................................................................................................... 8 究方法與系統描述 ...................................................................................................... 10 第二章 沖裁件分析 ................................................................................................................... 12 件材料 ......................................................................................................................... 12 件結構形狀 ................................................................................................................. 12 件尺寸精度 ................................................................................................................. 12 第三章 工藝方案的確定 ........................................................................................................... 13 裁工藝方案種類 ......................................................................................................... 13 裁工藝方案分析及確定 ............................................................................................. 14 第四章 沖壓工藝計算及設計 ................................................................................................... 16 樣、計算條料寬度、材料利用率 ............................................................................. 16 樣方式的選擇 .................................................................................................... 16 算條 料寬度 ....................................................................................................... 19 壓力的計算 ................................................................................................................. 20 裁力 ................................................................................................................... 20 料力 ................................................................................................................. 20 壓力及沖壓設備的選 擇 ................................................................................... 21 具壓力中心計算 ............................................................................................... 21 、凹模刃口尺寸計算 ....................................................................................... 22 第五章 零部件設計 ................................................................................................................... 25 模 ................................................................................................................................. 25 模 ................................................................................................................................. 26 模固定板的設計 ......................................................................................................... 28 料板的設計 ................................................................................................................. 30 料板的設計 .................................................................................................................. 31 板 .................................................................................................................................. 32 ........................................................................................................ 33 正銷的選用 .................................................................................................................. 34 座的選用 .................................................................................................................... 36 架的選用 .................................................................................................................... 37 第六章 沖裁模裝配圖繪制 ....................................................................................................... 38 裁模裝配圖 .................................................................................................................. 38 具材料的選用 .............................................................................................................. 39 結 論 ........................................................................................................................................... 42 致 謝 ........................................................................................................................................... 44 第一章 緒 論 究動機與目的 沖壓模具在實際工業(yè)生產中應用廣泛。在傳統的工業(yè)生產中，工人生產的勞動強度大、勞動量大，嚴重影響生產效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展，工業(yè)生產中模具的使用已經越來越引起人們的重視，而被大量應用到工業(yè)生產中來。沖壓模具的自動送料技術也投入到實際的 生產中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產效率，減輕工人負擔，具有重要的技術進步意義和經濟價值。 模具，做為高效率的生產工具的一種，是工業(yè)生產中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產制品和零件，具有生產效率高，可實現高速大批量的生產；節(jié)約原材料，實現無切屑加工；產品質量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員沒有很高的技術要求；利用模具批量生產的零件加工費用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復雜的零件制品；容易實現生產的自動化的特點。 研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經濟的發(fā)展具有特別重要的意義，模具技術已成為衡量一個國家產品制造技術的重要標志之一，隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經濟中的地位日益提高，并在國民經濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的作用。設計出正確合理的模具不僅能夠提高產品質量、生產率、具使用壽命，還可以提高產品經濟效益。在進行模具設計時，必須清楚零件的加工工藝，設計出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是設計者進行模具設計的前提，新的設計思路必然帶來新的模具結構。 【 2】 現代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè) 產品更新換代快，對模具的需求量加大。我國設計生產的沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數不多，模具平均壽命不足 100萬次，模具最高壽命達到 1億次以上，精度達到 3～ 5 50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命 6億次，平均模具壽命 5000萬次相比，處于 80年代中期國際先進水平。一般模具國內可以自行制造，但很多大型復雜、精密和長壽命的多工位級進模大型精密塑料模復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進口，近年來模具進口量已超過國內生產的商品模具的總銷售量。為了推進社會主義現代化建 設，適應國民經濟各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進一步技術結構調整和加速國產化的繁重任務。 在工業(yè)生產中，許多機械零件普遍采用沖壓成形的工藝方法，有效地保證了產品的質量，提高了勞動生產率，并使操作技術簡單化，而且還能省料、節(jié)能，可以獲得顯著的經濟效益，據不完全統計，沖壓件在電子產品中占 90%以上，航天航空工業(yè)中沖壓件也占很大的比例。 目前我國模具產品水平和生產工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多。產品水平低主要表現在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜 程度上；工藝水平低主要表現在設計、加工、工藝裝備等方面。 國外從 60 年代初就開始了模具 應用研究工作，到目前為止已經研究出了多種模具 統。經過近 40年的發(fā)展，模具 于特征設計和 度集成為特征的三維系統，并逐步向自動化和智能化的方向邁進。 級進模開發(fā)的重要意義在于可以將設計人員從大量繁重的重復性的手工勞動中解放出來，使他們能將主要精力投入到新產品的開發(fā)、工藝裝備的改進及新工藝的研究等具有創(chuàng)造性的工作中；大大縮短產品設計周期， 保證產品設計的質量，提高產品在市場上的競爭能力；提高企業(yè)工藝設計的標準化，并有利于工藝設計的最優(yōu)化工作；能夠適應當前日趨自動化的現代制造環(huán)節(jié)的需要，并為實現計算機集成制造系統創(chuàng)造必要的技術基礎 。 【 3】 級進模（也叫 連續(xù)模 ，據說連續(xù)模在標準術語已經取消）由多個工位組成，各工位按順序關聯完成不同 的 加工，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機按照一個固定的步距將材料向前移動，這樣，一個比較復雜的沖壓零件只需要一副多工位級進模就可以沖制完成。一般有沖孔，落料，折彎，切邊 ，拉伸等等 。 一般來說，在多工位級進模上能完成沖裁、彎曲、拉深等工藝。所以，無論沖壓件的形狀多么復雜，沖壓工序怎么多，只要選擇合適的壓力機，均可以在一副多工位級進模上沖制完成。 多工位級進模按模具的組合方式可以分為兩類 :1 模板式結構 :各道工序的模具都固定于上下模板內 , 工序數限制在 12 左右； 2 模塊式結構：適用于工序數很多的情況。每個模塊都集中了幾道工序 , 象獨立模具一樣由上下兩部分構成 , 并有自己的導向部件。各模塊按加工順序排列 , 鑲入同一基礎模板內加以固定 ;按模具的導向形式可將其分為以下兩類： 1導 板導向式結構 2導柱導向式結構 (1)純沖裁工序級進模； (2)沖裁、彎曲級迸沖模；沖裁、成形級進沖模；沖裁、拉深級進沖模； (3)沖裁、彎曲、成形級進沖模，沖裁、拉深、彎曲級進沖模，沖裁、拉深、成形級進沖模； (4)沖裁及其他復合工序級進模。 (1)在一副級進模內，可以包括沖裁，彎曲，成型，拉深等多道工序，故用一臺沖床可完成從板料到成品的各種沖壓過程，從而免去了用單工序模的周轉和每次沖壓的定位過程，提高了勞動生產率和設備利用率。有些復雜的小型零件，若不采用級進模幾乎是不能生產的。 (2)級進模的設計和制造都比較費事，與其他模具相比，好象是成本高，但如果用許多單工序模倒替一副級進模，其許多單工序模的總造價比一副級進模要高得多，因此在條件允許的情況下采用級進模往往是減低模具成本的交好措施。采用級進模可以用一臺沖床取代數臺甚至幾十臺沖床的工作。對提高生產效率，降低產品成本十分有利。另外，級進模自動化程度高，操作者可在沖床危險區(qū)以外操作，具有操作安全的顯著特點。對于工序復雜的工作應首先考慮采用級進模 . (3)采用級進模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位數較多 ，模具自然也就比較大，這時要考慮模具與沖床工作臺面的匹配性。其二是級進模要采用條料，對某些形狀復雜的工件產生的廢料較多，在選用級進模的時候要注意材料利用率。一般級進模的材料利用率偏低。其三是級進模由于連續(xù)地進行各種沖壓，必然會引起條料載體和工序件的變形，一般來說級進模生產的工件精度偏低。 另外將 具 盡所長的新型設計方法?？梢岳?用 進了設計制造一體化進程。 級進模的特點： (1)級進模是多任務序沖模，在一副模具內，可以包括沖裁，彎曲成形和拉伸等多種多道工序，具有很高的生產率。 （ 2）級進模操作安全 （ 3）易于自動化 （ 4）可以采用高速沖床生產 各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進一步技術結構調整和加速國產化的繁重任務。在工業(yè)生產中，許多機械零件普遍采用沖壓成形的工藝方法，有效地保證了產品的質量，提高了勞動生產率，并使操作技術簡單化，而且還能省料、節(jié)能，可以獲得顯著的經濟效益，據不完全統計，沖壓件在電子產品中占 90%以上，航天航空工業(yè)中沖壓件也占很大的 比例。 （ 5）可以減少沖產，場地面積，減少半成品的運輸和倉庫的運用。 （ 6）尺寸要求極高的零件，不宜使用級進模生產 【 4】 究背景 現代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產品更新換代快，對模具的需求量加大。我國設計生產的沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數不多，模具平均壽命不足 100萬次，模具最高壽命達到 1億次以上，精度達到 3～ 5 50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命 6億次，平均模具壽命 5000萬次相比，處于 80年代中期國際先進水平。一般模 具國內可以自行制造，但很多大型復雜、精密和長壽命的多工位級進模大型精密塑料模復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進口，近年來模具進口量已超過國內生產的商品模具的總銷售量。為了推進社會主義現代化建設，適應國民經濟 目前我國模具產品水平和生產工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多。產品水平低主要表現在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上；工藝水平低主要表現在設計、加工、工藝裝備等方面。 國外從 60 年代初就開始了模具 應用研究工作，到目前為止 已經研究出了多種模具 過近 40 年的發(fā)展，模具 于特征設計和 度集成為特征的三維系統，并逐步向自動化和智能化的方向邁進。 級進模開發(fā)的重要意義在于可以將設計人員從大量繁重的重復性的手工勞動中解放出來，使他們能將主要精力投入到新產品的開發(fā)、工藝裝備的改進及新工藝的研究等具有創(chuàng)造性的工作中；大大縮短產品設計周期，保證產品設計的質量，提高產品在市場上的競爭能力；提高企業(yè)工藝設計的標準化，并有利于工藝設計的最優(yōu)化工作；能夠適應當前日趨自動化 的現代制造環(huán)節(jié)的需要，并為實現計算機集成制造系統創(chuàng)造必要的技術基礎。 級進模相關技術的國內外發(fā)展概況 1國外狀況 ： 模具 低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在 “ 八五 ” 、九五 “ 期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數量 統。如美國 國 司 國 國 本 司的 以色列公司的 Ci 引進了 軟件及法國 內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了 數企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發(fā)的領域。 2國內現狀 ： 現代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產品更 新換代快，對模具的需求量加大。我國設計生產的沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數不多，模具平均壽命不足 100萬次，模具最高壽命達到 1億次以上，精度達到 3～ 5 50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命 6億次，平均模具壽命 5000萬次相比，處于 80年代中期國際先進水平。一般模具國內可以自行制造，但很多大型復雜、精密和長壽命的多工位級進模大型精密塑料模復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進口，近年來模具進口量已超過國內生產的商品模具的總銷售量。為了推進社會主義現代化建設，適 應國民經濟各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進一步技術結構調整和加速國產化的繁重任務。 自 20世紀 80年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。 20世紀 90 年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產值在 1990年僅 60 億元人民幣， 1994年增長到 130 億元人民幣， 1999年已達到 245億元人民幣， 2000年增至 260~270億元人民幣。今后預計每年仍會以 10℅ ~15℅的速度快速增長。 目前，我國 17000 多個模具生產廠點，從業(yè)人數五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所 有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數千家，成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都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)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產值中，企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓 模具約占 50℅（中國臺灣： 40℅），塑料模具約占 33℅（中國臺灣： 48℅），壓鑄模具約占 6℅（中國臺灣： 5℅），其他各類模具約占 11（中國臺灣： 7℅）。 中國臺灣模具產業(yè)的成長，分為萌芽期（ 1961—— 1981），成長期（ 1981—— 1991），成熟期（ 1991—— 2001）三個階段。 萌芽期，工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產品外銷表現暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和 周邊廠商（如熱處理產業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981 年 —— 1991 年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自 1982 年起，臺灣地區(qū)就將模具產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從 1985 年起，模具產業(yè)已在推 行計算機輔助模具設計和制造等 以臺灣模具業(yè)接觸 術的時間相當早。 【 5】 成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。 1997 年 11 月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力，獲得世界模具協會（ 同獲準入會，正式成為世界模具協會會員，。整體而言，臺灣模具產業(yè) 在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。 級進模的設計與制造 , 近幾年來在許多企業(yè)里無論是數量還是質量水平上 , 都已經有了一個較快的發(fā)展。但在此同時 , 與之相適應的沖壓機床種類 , 對沖壓材料的要求 , 以及級進模選用的結構類型和制造工藝等都必須更加引起我們的高度重視和認真對待 , 因為這是先進的級進模 技術賴以采用 , 并得以充分發(fā)揮效益的基礎。 究方法與系統描述 級進模 術的發(fā)展趨勢 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品 “交貨期短 ”、 “精度高 ”、 “質量好 ”、 “價格低 ”的要求服務 ]1[ 。 達到這一要求急需發(fā)展如下幾項： 全面推廣 術 模具 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 術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 術培訓和技術服務的力度；進一步擴大 術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使 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，實現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 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，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。 模具掃描及數字化系統 高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的于模具制造業(yè)的 “ 逆向工程 ” 。模具掃描系統已在汽車、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。 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，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡 單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣 )，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。 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。 優(yōu)質材料及先進表面處理技術： 選用優(yōu)質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(、 等 )、等離子噴涂等技術。 模具研磨拋光將自動化、智能化 :模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質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有手工操作，以提高模具表面質量 是 重要的發(fā)展趨勢。 模具自動加工系統的發(fā)展 :這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統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、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監(jiān)測控制系統。 【 7】 第二章 沖裁件分析 工件名稱 ： 托板 生產批量 ： 大批量 材料 ： 08F 料厚 ： 件簡圖 ， 如圖 件材料 由圖 208性：強度低和硬度塑性好，易于深沖拉延彎曲和焊接。適合托板的加工要求。 件結構形狀 該工件由方形和兩個半圓組成，內有四個 孔，間距為 17和 14。沖裁時，要注意沖裁件內外形應盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有 90 清角改為 件尺寸精度 該零件有四個 孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足沖壓最小距離要求，最小壁厚 可按照 以零件要求精度較低，同時零件外形及位置公差等均為一般技術要求，因此使用普通沖裁方式完全滿足零件的精度等級以及形位公差等技術要求。 查未注公差尺寸表附錄一確定零件的各種構成尺寸在實際沖壓的公差和尺寸為： 0 、 0 、 0 、 0 、 、 0 、 ? 第三章 工藝方案的確定 裁工藝方案種類 此工件所需的基本沖壓工序為沖孔、落料?？梢詳M出如下幾種工藝方案： 方案一：先落料，再沖孔的單工序沖裁。采用單一工序的沖壓方法即先落方半圓的外形，在以這個工件定位沖ф 圖 方案二：沖孔、落料復合模沖裁。采用復合工序的沖壓方法，即沖ф 圓孔和方半圓外形在同一副模具同一工位的一次沖壓行程中完成（如圖 方案三：沖孔、落料級進模沖裁。采用級進工序的沖壓方法，即在同一副模具的不同工位上先后連續(xù)完成沖ф 圓孔→方半圓外形（如圖 。 a)落料 b)同沖四孔 圖 采用單一工序方案 圖 用復合工序方案 圖 序方案 裁工藝方案分析及確定 方案一模具結構簡單， 制造周期短 ，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足大批量生產的要求。 方案二只需一副模具，制件精度和生產效率都較高。 方案三只需一副模具，生產效率高，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。 綜合以上通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產采用方案三為最佳。其優(yōu)缺點見表 3— 1： 表 3各類模具結構及特點比較 模 具種類比較項目 單工序模（無 導向）（有導向） 級進模 復合模 零件公 差等級 低 一般 可達 可達 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 6寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結構與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達 3件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質量制件需較平 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 生產效率 低 較低 工序間自動送料，可以自動排除制件，生產效率高 沖件被頂到模具工作表面上，必須手 動或機械排除，生產效率較低 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 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的生產 大批量小型沖壓件的生產 形狀復雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產 第四章 沖壓工藝計算及設計 樣、計算條料寬度、材料利用率 樣方式的選擇 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭 邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。 方案三：無廢料排樣 材料利用率最高，但沖件的質量和模具壽命更低一些。 \ 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 計算材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是 衡量合理利用材料的重要指標。 一個步距內的材料利用率 η ＝Ａ /100% （ 4 式中： A— 一個步距內沖裁件的實際面積； B— 條料寬度； S— 步距； 由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結構廢料，結構廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少 工藝廢料。 排樣合理與否不但影響材料的經濟和利用，還影響到制件的質量、模具的的結構和壽命、制件的生產率和模具的成本等指標。因此，排樣時應考慮如下原則： 1）提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當改變制件的形狀）。 2)排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。 3)模具結構簡單、壽命高。 4)保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。 一個步距內沖裁件的實際面積 A=π× 82+4× 16+38× 30以一個步距內的材料利用率 η =Ａ／ 100%=(62× 100%=69% 考慮料頭 、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率 η 總為 η 總 = 100% （ 4 式中： n— 一張板料上沖裁件的總數目； 一個沖裁件的實際面積； L— 板料長度； B— 板料寬度。 排樣形式及搭邊和料邊的確定 縱排縱裁 橫排橫裁 排樣 1 排樣 2 橫排縱裁 縱排縱裁 排樣 3 排樣 4 圖 4④排樣選擇 排樣一 板料選用 2× 750× 2000 條料寬度 B=a+Z=54+2× 2+距 S=30+2=32 每板總件數 n=12× 93=756 材料利用率η =756× 50× 2000=排樣二 板料選用 2× 750× 2000 條料寬度 B=54+2× 2+距 S=30+2=2板總件數 n=32× 23=736 材料利用率η =736× 50× 2000=排樣三 板料選用 2× 1400× 3500 條料寬度 B=30+2× 2+2=距 S=58+2=60板總件數 n=41× 58=2378 材料利用率η =2378× 400× 3500=排樣四 板料選用 2× 1400× 3500 條料寬度 B=30+2× 2+距 S=58+2=60板總件數 n=102× 23=2346 材料利用率η =2346× 400× 3506=綜上所述，得排樣 一的材料利用率最高，故選用橫排橫 裁法，排樣圖如下： 圖 4樣圖 算條料寬度 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保 證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。 搭邊值通常由表 4 根據零件形狀，查表 4a=工件與側邊之間搭邊值 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值 — △ =（ 2 0△ （ 4 式中 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； △ — 板料剪裁下的偏差；（其值查表 4得△ = =58＋ 2× 故條料寬度為 62 表 4搭邊值和側邊值的數值 材料厚度 t（ 圓件及 類似圓形制件 矩形 或類似矩形制件長 度≤ 50 矩形 或類似矩形制件 長 度＞ 50 工件間 a 側邊 工件間 a 側邊 件間 a 側邊 1～ 4通剪床用帶料寬度偏差△（ 條料厚度 t(條料寬度 b(≤50 ＞ 50～ 100 ＞ 100～ 200 ＞ 200 ≤ １ １～ 2 2～ 3 3～ 5 壓力的計算 裁力 在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力 的最大值，它是選用壓力機和設計模具重要依據之一。 用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算： F= （ 4 式中： K—— 安全系數，一般取 K=—— 沖裁件周邊長度 ? —— 材料抗剪強度 ， t —— 材料厚度 系數Ｋ是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數，一般取Ｋ = τ 查表為 216~304Ｍ τ b=300沖裁力計算公式計算落料時的沖裁力： L=2×（ 58+2×（ 30+16×π = 300/1000=N) 按沖裁力計算公式計算沖孔時的沖裁力： 4× 300/1000= 料力 卸F = F （ 4 式中： 表 41 = 卸F = F =(=N) 表 4卸料力、推件力和頂件力系數 料厚 t/1 3 鋼 ≤ 、鋁合金 純銅，黃銅 總壓力及沖壓設備的選擇 （ 4 則 沖壓設備的選擇，沖壓 生產中常用的沖壓設備種類很多，選用沖壓設備時主要應考慮下列要求： 1、壓設備的類型和工作形式是否適合于應完成的工序；是否符合安全生產和環(huán)保要求； 2、沖壓設備的壓力和功率是否滿足應完成工序的需要。 3、沖壓設備的裝模高度，工作尺寸，行程等是否適合應完成工序所用的模 具。 4、沖壓設備的行程次數是否滿足生產率的要求等。根據模具的形狀尺寸及制件精度，這里選用開式可傾工作臺壓力機，壓力機代號為 160，其主要參數見表 4表 4— 4 160 公稱壓力 最大閉合高度 /作臺尺寸（左右 （直徑 ? 3060 16 具壓力中心計算 沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相垂合。計算壓力中心時，畫出圖，如圖 在圖 據圖分析，因為工件圖形對稱，故落料時 1 點上；沖孔時 2上。 （ 1）： （ 4 式中： 落料的壓力中心 沖孔的壓力中心 y—