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沖壓純凈的鈦板料的可鍛模性 機(jī)械工程學(xué)，臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)，臺(tái)北10764，羅克克(1964年提出的厘米·克·秒制電導(dǎo)率單位) 2003 年10月20 日標(biāo)準(zhǔn)；2005 年4月12 日接受以修改過(guò)的形式；2005 年5月4 日公證 摘要 由于六角close-packed (HCP) 晶體結(jié)構(gòu), 商業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 在室溫顯示低延展性, 并且要求熱量活化作用增加它的延展性和可模鍛性。在本研究中, 由實(shí)驗(yàn)性方法學(xué)習(xí)了CP 鈦板料在vanous 溫度的可模鍛性. 拉伸測(cè)試第一次進(jìn)行調(diào)查CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的機(jī)械行為。形成極限測(cè)試，V 彎曲測(cè)試,和拉伸試驗(yàn)測(cè)試沖壓CP 鈦板料在各種各樣的溫度下的可模鍛性。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明, 雖然可模鍛性被限制以冷形成，但CP 鈦板料在室溫能形成薄元件。另外, V 彎曲測(cè)試表明，在拉拔成型溫度可以減少回彈。試驗(yàn)結(jié)果獲得在本研究中可以幫助設(shè)計(jì)CP 鈦板料沖壓模。 2005 年Elsevier B.V 版權(quán)所有。 關(guān)鍵字：純鈦板；可成形性；成型極限；V彎曲；回彈 1. 介紹 由于它的重量和高強(qiáng)度系數(shù)，工業(yè)純凈的鈦(CP 鈦) 是一潛在構(gòu)件, 并且最近受到電子產(chǎn)業(yè)注意。因?yàn)樗母?jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)越表現(xiàn)，CP 鈦的主要分解的過(guò)程是壓制形成。在制造工藝的壓制成形之中，沖壓CP 鈦板料是特別重要為生產(chǎn)薄壁結(jié)構(gòu)組分被使用在電子產(chǎn)品, 譬如筆記本蓋子, 移動(dòng)電話 等。CP 鈦板料由于它六角close-packed (HCP) 結(jié)構(gòu)在室溫通常顯示有限的延展性。雖然可成形性可以在高溫下改善，但是一個(gè)制造過(guò)程總希望在室溫下進(jìn)行。但是, CP 鈦多數(shù)研究集中于微結(jié)構(gòu) [ 1-4 ], 并且關(guān)于CP 鈦板料沖壓的可模鍛性文學(xué)研究不是很深入。 在本研究中, 使用實(shí)驗(yàn)性方法調(diào)查了CP 鈦板料沖壓的可模鍛性。從實(shí)驗(yàn)獲得的關(guān)于CP 鈦板料在各種各樣的溫度范圍從室溫到300攝氏度的機(jī)械性能的結(jié)果。另外,CP 鈦板料的重要形成的特征, 譬如形成極限, 回彈,和極限拉延比，都要被檢測(cè)。 2. 在各種各樣溫度下的機(jī)械性能測(cè)試 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是根本信息為金屬板的可模鍛性的研究。依照以上提到, 在室溫CP 鈦板料的可模鍛性是有限的,可以在拉伸成型溫度改善。為了審查品CP 鈦物產(chǎn)覆蓋在不同的溫度的機(jī)械性能，拉伸測(cè)試執(zhí)行了在各種各樣的溫度范圍從室溫對(duì)300 0C 和在0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001/s 之下的不同的張力率, 各自地。拉伸測(cè)試標(biāo)本由JIS 等級(jí)1 CP 0.5 毫米制成鈦板料厚度準(zhǔn)備了根據(jù)ASTM 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)本被削減沿平面剖面與輾壓方向(00), 和在角度450 和900 對(duì)輾壓方向。標(biāo)本裁減毛刺沿導(dǎo)線邊緣。 拉伸測(cè)試進(jìn)行了使用MTS 810 測(cè)試機(jī)器。因?yàn)樵诟邷販y(cè)試、熱化熔爐接通MTS810 測(cè)試機(jī)器。標(biāo)本在拉伸測(cè)試之前先加熱到100, 200, 和300 0C。在測(cè)試期間, 溫度標(biāo)本被保持恒定直到樣品拉伸到故障。 在本研究中, 工程學(xué)應(yīng)力關(guān)系第一次從實(shí)驗(yàn)性數(shù)據(jù)獲得，然后是轉(zhuǎn)換成真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系根據(jù)a一Qo(1 +e) 和 e=ln(1十e), a 和s 是真實(shí)的重力和真正的張力、Qo 和a 是工程應(yīng)力, 和工程應(yīng)變的張力, 各自地。在室溫下從樣品獲得CP 鈦真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系，被削減三個(gè)不同取向被顯示在圖l 。非均質(zhì)性的行為被觀察在圖1 。它被看見(jiàn)圖1, 00 標(biāo)本有更高的出產(chǎn)量和a 更大的伸長(zhǎng)比標(biāo)本在其它二個(gè)方向, 在伸長(zhǎng)上的區(qū)別是更加重大的。并且觀察它, 0度 樣本顯示重大工作硬化的產(chǎn)物在標(biāo)本之中在三個(gè)方向。這個(gè)結(jié)果一致于那獲得Ishiyama 等[ 5 ] 。在起點(diǎn)階段測(cè)試他們發(fā)現(xiàn)了滑動(dòng)變形發(fā)生在00 個(gè)和900 個(gè)方向。在進(jìn)一步變形階段期間, 孿生變形快速地增加在00 方向和生產(chǎn)更高的抵抗反對(duì)脫臼滑動(dòng), 收效按更大的價(jià)值在出產(chǎn)量, 工作硬化, 和伸長(zhǎng)。CP 的平均屈服應(yīng)力和伸長(zhǎng)鈦板料在室溫是大約352 MPa 和28%, 各自地?？墒悄铅抵登?yīng)力和伸長(zhǎng)的值CP 鈦板料在室溫下不是良好的在一深拉處理比擬碳鋼的、他們是可行的因?yàn)橄鄬?duì)淺的模具產(chǎn)品從那可成形性觀點(diǎn)。 圖2 顯示原物和被扭屈的標(biāo)本在三個(gè)方向。它被注意在圖2, 00 標(biāo)本進(jìn)行一致的變形在破裂之前, 當(dāng)900 標(biāo)本顯示一次明顯的頸, 和變形 450標(biāo)本方向在那些其它二個(gè)方式之間 為了審查張力率的作用在CP 鈦板料的變形, 拉伸測(cè)試并且執(zhí)行在室溫在不同的滑塊速度之下, 造成不同的張力率的0.1, 0.01, 0.001, 和0.0001,各自地。真實(shí)的應(yīng)力關(guān)系在各種各樣的張力率為00 標(biāo)本被顯示在圖3 。重要的微量在應(yīng)力曲線從張力率0.1 到0.001 是注意在圖3, 和應(yīng)力曲線變得接近互相之后。同樣觀察在拉伸測(cè)試趨向?yàn)?50 個(gè)和900 個(gè)樣本。它表明CP 鈦板料穩(wěn)定的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可能是在張力率更小比0.001 之下獲得。 CP 鈦的真實(shí)的應(yīng)力聯(lián)系覆蓋在各種各樣的溫度范圍從室溫對(duì)300 0C 為標(biāo)本00 方向被顯示在圖4。測(cè)試執(zhí)行在張力率的0.001顯示在圖4。在圖4,上CP 鈦板料在高溫下有更好的可鍛性。測(cè)試更低溫度的增量得到應(yīng)力曲線比例。注意在圖4 依照樣本的伸長(zhǎng)不增加從室溫對(duì)100 0C被觀測(cè), 相反, 伸長(zhǎng)得到更小當(dāng)樣本被加熱 100 0C 。 Fig. 3. True stress-strain relations at various strain-rates (1/s) for 00 speci men at room temperature. 但是, 在測(cè)試的溫度比100 0C更高時(shí)伸長(zhǎng)變大。更大的伸長(zhǎng)在室溫是相當(dāng)異常的。但這種現(xiàn)象唯一發(fā)生在00 樣本。45度和90度樣本,當(dāng)在測(cè)試的溫度伸長(zhǎng)連續(xù)被增加, 顯示在圖5和圖6上, 各自地。在室溫發(fā)生了更大的伸長(zhǎng)在 00 樣本也許歸結(jié)于在室溫孿生變形的快速的增量在00 方向, 導(dǎo)致更高的抵抗阻止脫臼滑動(dòng), 并且造成更大的伸長(zhǎng)。各向異性現(xiàn)象其它索引是塑料張力比率, 即。 r 價(jià)值, 被定義作為塑料張力比率在到那的橫向方向在厚度方向在a 單軸的拉伸測(cè)試。 窗體頂端 在本研究中, r 價(jià)值是樣本在室溫拉伸測(cè)試獲得0度, 45度, 和 90度方向。測(cè)量r 價(jià)值從標(biāo)本被舒展到20% 是4.2, 2.2, 和2.1 為 00, 450, 和900 個(gè)標(biāo)本, 各自地。從更高的r- 價(jià)值表明更好的回火性, 它表示, CP 鈦覆蓋陳列更好的深圖畫(huà)質(zhì)量在輾壓方向比其它二個(gè)方向。并且CP 鈦各向異性現(xiàn)象板料再被證實(shí)了從重大區(qū)別 r 價(jià)值。 3. 沖壓CP 鈦板料的可鍛性 除基本的機(jī)械性能之外, 審查了CP 鈦板料的沖壓的可模鍛性。在本研究,形成極限測(cè)試在室溫, 并且V 彎曲測(cè)試和圓杯子圖畫(huà)測(cè)試在各種各樣溫度執(zhí)行了。測(cè)試結(jié)果被談?wù)摿伺cCP 相關(guān)形成的物產(chǎn)鈦覆蓋在印記過(guò)程中。 3.1. 成型極限測(cè)試 因?yàn)镵eeler 和Backofen [ 6 ] 介紹了概念形成極限圖(FLD), 1963 年這是 廣泛被接受的標(biāo)準(zhǔn)為破裂預(yù)言以金屬片 形成。確定FLD, 舒展測(cè)試是執(zhí)行為不同的寬度薄鋼板樣品使用半球型沖床。標(biāo)本是第一電化學(xué)上銘刻以會(huì)是的圓柵格扭屈入橢圓在被舒展以后。 工程學(xué)張力測(cè)量了沿少校和較小軸橢圓被命名少校和較小張力, 各自地。并且他們主要是測(cè)量飛機(jī)上的張力。 在本研究中, 長(zhǎng)方形標(biāo)本有同樣長(zhǎng)度的100mm, 但以另外寬度排列從10 到100 毫米在10 毫米的增加, 被測(cè)試了。相似與拉伸測(cè)試, CP 鈦板料被切開(kāi)了在三個(gè)取向?qū)殙悍较? 即, 00, 450, 和900, 為各標(biāo)本的大小。在測(cè)試期間, 標(biāo)本夾緊了在周圍被舒展了對(duì)失敗在78 毫米半成品沖床。工程學(xué)少校和較小張力測(cè)量在地點(diǎn)最接近破裂為每個(gè)標(biāo)本被記錄了。少校和較小張力是密謀反對(duì)互相以主要張力作為縱坐標(biāo), 和曲線適合入張力點(diǎn)被定義了形成的極限曲線。圖顯示這形成極限曲線稱形成的極限圖。FLD 是一個(gè)非常有用的標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)生的破裂在一個(gè)沖壓的過(guò)程中。 根據(jù)早先分析, CP 鈦板料能被形成在室溫。為了進(jìn)一步證實(shí)它的可行性, 形成的極限測(cè)試執(zhí)行了在室溫度。測(cè)試結(jié)果看出圖7 顯示形成的極限曲線。看見(jiàn)在圖7, 主要張力在曲線的最低的點(diǎn), 并且是平面張力變形方式, 是0.34 。比較被冷軋的鋼或不銹鋼, 這數(shù)值更低。但是, 為沖壓薄產(chǎn)品, 圖7顯示形成的極限曲線表明CP 鈦板料在室溫形成的更大的可能性。這有可能在室溫用CP 鈦板料能制造電子材料。 3.2. V 彎曲測(cè)試 因?yàn)镃P 鈦彈性模數(shù)比鋼要低,回彈是重要的彎曲處理。在本研究, V 彎測(cè)試執(zhí)行了審查CP 鈦板料在各種各樣溫度回彈形成的物產(chǎn)。V 彎測(cè)試結(jié)果用圖8顯示 。圖8能看見(jiàn)在下模有一個(gè)開(kāi)頭角度90度。環(huán)烷驅(qū)研究那效果的沖頭半徑接通彈性后效，工具以沖壓半徑從0.5 到5.0 毫米, 在0.5 毫米的增加, 準(zhǔn)備了。CP 鈦板料的樣本以0.5 毫米的厚度, 長(zhǎng)度 60 毫米, 和寬度15 毫米。為增加測(cè)試的溫度,標(biāo)本被附寄了在熱化熔爐。V 彎測(cè)試不使用潤(rùn)滑劑因?yàn)槟Σ燎闆r有對(duì)回彈的無(wú)意義作用發(fā)生了在V 彎曲測(cè)試。彎曲的測(cè)試進(jìn)行了在室溫, 100, 200, 和3000C, 各自地。在彎曲的測(cè)試以后, 彎的標(biāo)本角度由CMM 測(cè)量了, 和回彈角度被計(jì)算了 。 Fig. 8. Tooling used in the V-bend tests 圖9 和10 顯示關(guān)系在回彈之間并且沖壓半徑在室溫和300 0C, 各自地。看以上兩個(gè)圖, 不管溫度變化回彈減少為更小的沖壓半徑。在彎曲時(shí)更小的沖壓半徑導(dǎo)致更大的塑料變形,因此要減小回彈的作用。在圖9 和10負(fù)值的彈性后效發(fā)生在較小沖頭半徑的時(shí)候。這是因?yàn)槟前辶显赩 形狀的平直的邊被扭屈入形成弧光在彎曲的過(guò)程開(kāi)始, 和裝載被應(yīng)用鋪平弧在彎曲處理結(jié)果的結(jié)尾復(fù)合應(yīng)力分配導(dǎo)致負(fù)值的彈性后效 [ 7 ] 。比較兩個(gè)圖,觀察, 回彈減少當(dāng)形成的溫度增加不管沖頭半徑尺寸。它表明那 CP 鈦板料不僅有更好的可鍛性而且體驗(yàn)較少回彈在形成的高溫。我們知道, 回彈是由彈性模數(shù)和材料的屈服應(yīng)力影響的。彈性模數(shù)不會(huì)隨溫度變化而變化。而且溫度升高CP 鈦板料的屈服應(yīng)力減少，高溫是形成回彈減退是因?yàn)樵诟偷臏囟菴P 鈦的屈服應(yīng)力更低。 Fig. 10. Relations between springback and punch radius at 300 "C for spec- imens of three directions. Fig. 11. Punch and die used in circular cup drawing tests. Fig. 12. Drawn cups at various forming temperatures 3.3盤(pán)狀拉深試驗(yàn) 限制的圖畫(huà)比率(LDR), 被定義作為圓直徑的比(Dp) 與沖壓直徑(Dp) 在一張成功的圓盤(pán)拉深處理, 是一個(gè)普遍的索引使用描述可模鍛性金屬板。LDR 的更大的價(jià)值暗示更大的圖畫(huà)深度, 即,更好的可鍛性 。在本研究中, 沖壓和沖模被顯示在圖11 使用了圓盤(pán)拉深測(cè)試。測(cè)試執(zhí)行了在室temperatore, 100, 和200 0C, 各自地。在高溫下為了進(jìn)行拉深測(cè)試使用加熱器。為了獲得一個(gè)成功的拉深過(guò)程。那坯料尺寸和空白座力適當(dāng)調(diào)節(jié)除去些缺點(diǎn)比如斷裂和皺紋，如果在拉深測(cè)試破裂出現(xiàn), 斷開(kāi)軸心力對(duì)更小的價(jià)值會(huì)被調(diào)整直到破裂被消除到?jīng)]有皺痕發(fā)生。當(dāng)斷裂力量的調(diào)整沒(méi)有消除破裂, 減少斷裂的方法會(huì)被嘗試同時(shí)避免破裂。拉深試驗(yàn)采取壓制皺痕，但是, 在LDR 測(cè)試, 空白的大小是并且作為參量確定LDR 的價(jià)值除對(duì)上述調(diào)整的用途之外。從拳打直徑是35 毫米, 空白的直徑被增加在3.5 毫米的增加從70 毫米對(duì)最大的可能的直徑為計(jì)算價(jià)值方便起見(jiàn) LDR 。MoS2 被使用了作為潤(rùn)滑劑在所有圓杯子圖畫(huà)測(cè)試進(jìn)行在本研究中, 和圖畫(huà)速度是0.2 mm/s 。 圖12 顯示拉長(zhǎng)的杯子在各種各樣的溫度。 圖12清楚的顯示,當(dāng)形成溫度增加時(shí)拉拔深度增加。表明這個(gè)圖形那自動(dòng)測(cè)試設(shè)備畫(huà)的形狀拉深成形的在多樣的溫度是相當(dāng)不同的。自動(dòng)測(cè)試設(shè)備現(xiàn)象變成重要的在較高的成型溫度。LDR 、畫(huà)的深度, 和相關(guān)的處理參量的價(jià)值被列出在表1 為測(cè)試進(jìn)行在各種各樣的溫度。它被注意在表1, 所有價(jià)值增加當(dāng)形成的溫度增量。但是, 增量 LDR 和圖畫(huà)深度不是那么重大的在范圍從室溫對(duì)100 0C, 但得到大從100 2000C 。注意在表1一大的斷裂紋是需要的大的坯料尺寸到是成功地從中提取一較高的溫度是。在室溫CP 鈦板料LDR 的價(jià)值是2.2, 與可比較的碳鋼, 表明, 沖壓CP 鈦覆蓋在室溫是可行的。 4. 結(jié)束語(yǔ) 在本研究中調(diào)查了由做各種各樣的試驗(yàn)。在各種各樣的溫度CP 鈦板料沖壓的可鍛性的形成。機(jī)械性能 CP 鈦板料在各種各樣的溫度第一次被審查了, 并且應(yīng)力聯(lián)系被獲得從實(shí)驗(yàn)表明, CP 鈦板料有更高的屈服應(yīng)力和更小的伸長(zhǎng)在室溫, 但當(dāng)板料被加熱到300 0C比例減少由屈服應(yīng)力的增加決定。它是被注意應(yīng)力聯(lián)系獲得從拉伸測(cè)試在室溫表明CP 鈦板料能被形成入淺組分在室溫, 雖然屈服應(yīng)力是一少許更高的。形成限制CP 鈦板料的圖被獲得在室溫不是那么高的作為那些被冷軋的鋼, 而是極小值主要張力0.34 并且提供一種最宜的可能性為 CP 鈦板料被形成在室溫。圓形拉深測(cè)試顯露, 在室溫CP 鈦板料有 LDR 價(jià)值的2.2, 和成功地拉長(zhǎng)的以20 毫米的深度證實(shí)CP 鈦板料可能被形成入淺組分在室溫。但是, 露出的現(xiàn)象顯示表明, CP 鈦板料負(fù)擔(dān)重要的 各向異性現(xiàn)象在能并且影響可鍛性的平面圓形拉深。 調(diào)查了在室溫度應(yīng)力聯(lián)系對(duì)張力率的作用。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表示, 應(yīng)力聯(lián)系變得穩(wěn)定當(dāng)張力率比0.001 小。在V 彎測(cè)試, 實(shí)驗(yàn)性結(jié)果顯露重要信息回彈可能被減少在被舉起的形成的溫度。彈性后效可以是減少如果使用一較小沖頭半徑 。實(shí)驗(yàn)性結(jié)果表明本研究提供根本性形成CP 鈦板料模具設(shè)計(jì)。 鳴謝 作者會(huì)想感謝全國(guó)科學(xué)中華民國(guó)的委員會(huì)為財(cái)政支持這研究根據(jù)合同第NSC 89-2212-E-002-147,使實(shí)驗(yàn)工作成為可能。 參考文獻(xiàn) [I] P. 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Fig. 15 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)(論文)題目：固定架沖孔落料級(jí)進(jìn)模具 起 迄 日 期: 2006年3月 25日~ 5月13日 指 導(dǎo) 教 師: 發(fā)任務(wù)書(shū)日期: 2006 年 3 月25 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū) 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的： 該課題來(lái)源于Fina電子圖書(shū). 在完成該課題之后，應(yīng)對(duì)沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練掌握相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用，能獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制。能夠運(yùn)用模具繪圖軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （1）沖壓件工藝性分析； （2）沖壓工藝方案的確定； （4）模具總體設(shè)計(jì)； （3）主要設(shè)計(jì)計(jì)算； （5）模具主要零部件設(shè)計(jì)； （6）模具總裝配； （7）沖壓設(shè)備的確定 零件名稱：固定架 零件材料：鋅合金 生產(chǎn)批量：大量生產(chǎn) 所在專業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系部意見(jiàn)： 系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)/論文 固定架沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 目 錄 引言 - 2 - 1 沖壓件工藝性分析 - 5 - 1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 - 5 - 1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 - 6 - 1.3 沖裁件尺寸標(biāo)注 - 6 - 2 沖壓工藝方案的確定 - 7 - 3 模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算 - 9 - 3.1排樣方式的確定及其計(jì)算 - 9 - 3.2 沖壓力的計(jì)算 - 10 - 3.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 - 11 - 3.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 - 13 - 3.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì) - 14 - 4 模具總體設(shè)計(jì) - 16 - 4.1 模具的類型選擇 - 16 - 4.2 定位方法的選擇 - 16 - 4.3 卸料、出件方式的選擇 - 16 - 4.4 導(dǎo)向方式的選擇 - 17 - 5 主要零部件設(shè)計(jì) - 18 - 5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 18 - 5.1.1 落料凸模 - 18 - 5.1.2 沖孔凸模 - 19 - 5.1.3 凹模 - 20 - 5.2 定位零件的設(shè)計(jì) - 20 - 5.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) - 21 - 5.4卸料部件的設(shè)計(jì) - 21 - 5.4.1 卸料板的設(shè)計(jì) - 21 - 5.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用 - 21 - 5.5模架及其他零部件的設(shè)計(jì) - 21 - 6 沖壓設(shè)備的確定 - 23 - 7 模具總裝配 - 24 - 設(shè)計(jì)總結(jié) - 25 - 參考文獻(xiàn) - 27 - 引言 模具是機(jī)械，汽車，電子，通訊，家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。 作為基礎(chǔ)工業(yè)，模具的質(zhì)量，精度，壽命對(duì)其它工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國(guó)際上稱為“工業(yè)之母”。近十年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為工業(yè)品基礎(chǔ)的模具工業(yè)，也得到了蓬勃發(fā)展，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)（未包括臺(tái)灣，香港，澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠家已超過(guò)1700家，從業(yè)人員達(dá)到60多萬(wàn)人。 模具分為冷沖壓模具，熱鍛模具，塑料模具，鑄造模具，橡膠模具和玻璃模具等。其中冷沖壓模具歷史悠久，用途廣，技術(shù)成熟，在各種模具中所占比重最多。汽車，摩托車，家電行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，占整個(gè)模具市場(chǎng)的60%以上。例如一種車型的轎車共需模具約4000套，價(jià)值達(dá)2億元—3億元；單臺(tái)電冰箱需要模具生產(chǎn)的零件約150個(gè)，共需模具約350套，價(jià)值約400萬(wàn)元；單臺(tái)彩電大約有150個(gè)零件需用模具生產(chǎn)共需模具約140套，價(jià)值達(dá)700萬(wàn)元。其中所用模具大部分為冷沖壓模具。 利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對(duì)于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng)，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都具有決定性意義。 由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個(gè)部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說(shuō)明在國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過(guò)程中，在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)世界市場(chǎng)進(jìn)行激烈的爭(zhēng)奪中，愈來(lái)愈多地采用模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯的成為技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和國(guó)力發(fā)展的關(guān)鍵。 從我國(guó)的情況來(lái)看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不出來(lái)，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消費(fèi)指標(biāo)高，材料消耗量大，這些都與我國(guó)模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒(méi)有一個(gè)強(qiáng)大的，先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。 因此要使國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門獲得高速發(fā)展，加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。 但是，我國(guó)面具工業(yè)要想在盡可能短的時(shí)間內(nèi)趕上世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，還要付出許多艱苦的努力，主要應(yīng)叢下列幾個(gè)方面采取措施： （1）進(jìn)行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn) （2）采用先進(jìn)的制造技術(shù) （3）研制和發(fā)展模具用材料 （4）進(jìn)一步推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（CAD/CAM） （5）加強(qiáng)模具技術(shù)人才的開(kāi)發(fā) 為了適應(yīng)模具工業(yè)的發(fā)展，迎接新時(shí)代技術(shù)革命，今后將改變“大而全”、“小而全”的生產(chǎn)體制，大力推進(jìn)專業(yè)化生產(chǎn)，在管理體制上實(shí)現(xiàn)科學(xué)化。在模具的要求方面將朝著高效率、高精度、高壽命的方向發(fā)展，以適應(yīng)制品日趨精密、復(fù)雜和成型工藝的高速化、自動(dòng)化、精密化的要求。在模具加工設(shè)備方面將著重研制和開(kāi)發(fā)高效、高精度、大型自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備。此外健全和完善模具的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并大力推廣和實(shí)施這些標(biāo)準(zhǔn)；建立保質(zhì)、保量、供應(yīng)及時(shí)的模具標(biāo)準(zhǔn)件、商品化供應(yīng)渠道；加強(qiáng)智力開(kāi)發(fā)和人才培養(yǎng)，很抓模具的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)…，使整個(gè)模具工業(yè)在范圍和素質(zhì)上獲得空前的發(fā)展。 工件簡(jiǎn)圖： 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：QSn6.5-0.1 材料厚度：0.3 mm 1 沖壓件工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。即沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合沖壓加工的工藝要求。一般來(lái)說(shuō)，工藝性良好的沖壓件，可保證材料下好少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，還能使技術(shù)準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)的組織管理做到經(jīng)濟(jì)合理。成年高壓件工藝性分析的目的就是為了了解沖壓件加工的難易，為制定沖壓工藝方案奠定基礎(chǔ)。 產(chǎn)品零件沖壓工藝分析以產(chǎn)品零件圖為依據(jù)，認(rèn)真分析研究該零件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求，所用材料的沖壓成型性能，分析沖壓生產(chǎn)產(chǎn)生各種質(zhì)量問(wèn)題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸、尺寸公差、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及其他特殊要求。因?yàn)檫@些要素對(duì)所需的工序性質(zhì)、數(shù)量、排列順序的確定以及沖壓定位方式，模具結(jié)構(gòu)形式與制造精度的選擇均有顯著影響。 1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1） 沖裁件的形狀 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，有利于材料的合理利用。 （2） 沖裁件內(nèi)形幾外形的轉(zhuǎn)角 沖裁件內(nèi)形幾外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過(guò)度，以便于模具加工，減少熱處理開(kāi)裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損。圓角半徑R的最小值參考《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.7.1，0.5≥0.18t=0.18,滿足要求。 （3） 沖裁件上凸出的懸臂和凹槽 盡量避免沖裁件上過(guò)長(zhǎng)的凸出懸臂和凹槽，懸臂和凹槽寬度也不宜過(guò)小。 （4） 沖裁件的孔邊距 為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度，孔邊距不能過(guò)小?？走吘嘧钚≈祬⒖肌稕_壓模具設(shè)計(jì)與制造》圖2.7.2，滿足要求。 （5） 在彎曲件上沖孔時(shí)，孔邊應(yīng)與直臂之間保持一定距離，以免沖孔是凸模受水平推力而折斷。 （6） 沖孔時(shí)，因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小，否則凸模易折斷或壓彎?？椎淖钚〕叽鐓⒖肌稕_壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.7.2，d=2≥0.8t=0.8;滿足要求。 1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 （1） 沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT11級(jí)，一般要求落料件公差等級(jí)最好低于IT10級(jí)，沖孔件最好低于IT9級(jí)。 （2） 沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙、刃口銳鈍以及沖模結(jié)構(gòu)等有關(guān)。當(dāng)沖裁厚度為2mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.5～3.2μm。 1.3 沖裁件尺寸標(biāo)注 沖裁件尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與其沖壓時(shí)定位基準(zhǔn)重合，并選擇在沖裁過(guò)程中基本上下不變動(dòng)的面或線上。 綜上所述，此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為QSn6.5-0.1，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有兩個(gè)ф2mm的孔;孔與孔、邊與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為1mm（ф2mm的孔與工件邊緣之間的壁厚）。工件的尺寸精度要求較高,需使用定位精度要求高的沖裁才可以滿足要求。 2 沖壓工藝方案的確定 在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)來(lái)確定工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問(wèn)題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。 （1） 工序數(shù) 由沖壓工藝性分析可知其工序包含沖孔和落料兩個(gè)工序。 （2） 沖裁工序的組合 根據(jù)生產(chǎn)批量、沖裁件尺寸和精度等級(jí)、對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性、模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低、操作是否安全與方便等因素綜合考慮，確定其沖裁工序的組合方式為級(jí)進(jìn)沖裁。 （3） 沖裁工序順序的安排 先沖孔或沖缺口，最后落料或切斷，將沖裁件與條料分離。 綜上所述，對(duì)于一個(gè)沖裁件，可以得出多種工藝方案。必須對(duì)這些方案進(jìn)行比較，選取在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的前提下，模具制造成本較低，模具壽命較高、操作較方便及安全的工藝方案。 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：落料-沖孔級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足顧客的要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚1mm小于凸、凹模許用最小壁厚1.4mm，模具強(qiáng)度不足，無(wú)法沖出合格工件，模具易損壞，并且沖壓后成品留在模具上，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(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 3 模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1排樣方式的確定及其計(jì)算 設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)排樣圖。由于零件的外形，參考《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2-16確定其排樣方式為直排。設(shè)計(jì)成直線沖壓，可顯著地減少?gòu)U料，提高材料利用率。其排樣圖如圖所示： 排 樣 方 案 圖 排樣方案確定后，為保證準(zhǔn)確的計(jì)算，要先確定搭邊值：排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間的留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。 影響搭邊值的因素： （1） 材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大些。 （2） 材料厚度 材料越厚，搭邊值應(yīng)該越大。 （3） 沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。 （4） 送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 （5） 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2-18得：最小工藝搭邊值a(沿邊)=1.5mm a1(工件間)=1.2mm。 如上圖所確定的排樣方案，條料寬度為23mm，步距為16.2mm。一個(gè)步距的材料利用率分別為47％。查材料標(biāo)準(zhǔn)，宜選600×1200mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為26張條料（23×1200mm）。 3.2 沖壓力的計(jì)算 為了合理地設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備,必須計(jì)算沖裁力。選取壓力機(jī)的噸位應(yīng)該大于所計(jì)算的沖裁力,以適應(yīng)沖裁的要求。 平刃口模具沖裁時(shí),其理論沖裁力(N)可按下式計(jì)算: F=klt 式中 L----------沖裁件周長(zhǎng) t-----------材料厚度(mm) ---------安全系數(shù) 一般取1.3 板料經(jīng)沖裁后,由于彈性變形及彎曲彈性恢復(fù)的作用,板料將依附在模具上，為使沖裁過(guò)程能連續(xù)順利地進(jìn)行,必須將板料從凸凹模上取下。 從凸模上將工件或廢料取下來(lái)所需的力稱為卸料力,從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為頂件力。影響這些力的因素較多,主要有材料的力學(xué)性能,板料厚度,模具間隙,工件形狀及尺寸模具的工作狀態(tài)及尺寸,模具的工作狀態(tài)及潤(rùn)滑情況等,實(shí)際上難以準(zhǔn)確計(jì)算和確定這些力。為了較合理正確地確定沖裁力,建議采用以下公式計(jì)算: 卸料力: Fx=kF 式中 Fx----卸料力,N F------沖裁力,N k----卸料力系數(shù),見(jiàn)表3-7<冷沖模設(shè)計(jì)> 推件力: Ft=nk2F 式中 Ft----推件力,N k2---推件力系數(shù) n-----卡在凹模的工件個(gè)數(shù) n=n/t,其中n 為凹模行斜壁垂直部分高度,mm; t為料厚mm, 凹模型口直壁高度h=5mm 該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料裝置、下出件的。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見(jiàn)下表1。根據(jù)結(jié)果沖壓設(shè)備擬選用J23-25。 表1 條料及沖壓力的相關(guān)計(jì)算 項(xiàng)目分類 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注 排樣 沖裁件的面積A A=28+100+18+28+2 ×3.14-2×3.14 174mm2 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.5.2，最小搭邊值a=1.5mm,a1=1.2mm；采用無(wú)側(cè)壓裝置 條料寬度B B=20+2×1.5 23mm 步距S S=15+1.2 16.2mm 一個(gè)步距的材料利用率η η= =174/（23×16.2）×100%=47% 47% 沖壓力 沖裁力F F=KLtτb=1.3×91×0.3×350 12421.5N L=91mm τb=350MPa 卸料力Fχ Fχ= KχF=0.05×12421.5 621N 查表2.6.1得Kx=0.05 KT=0.6 n=h/t=3/0.3=10 推件力FT FT=nKTF=10×0.6 12421.5 74529N 沖壓工藝總力FZ FZ= F+ Fχ+ FT =12421.5+621+74529 87571.5N 彈性卸料，下出件 3.3 壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 沖模的壓力中心可按下述原則來(lái)確定： (1)對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 (2)工件形狀相同且分布位置對(duì)稱是，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 (3)形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。 為保證壓力機(jī)和模具正常工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)的滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其他零件的損壞，甚至?xí)饓毫C(jī)導(dǎo)軌的磨損。影響壓力機(jī)的精度，對(duì)于形狀簡(jiǎn)單而對(duì)稱的工件如矩形、圓形、正多邊形，其沖裁的壓力中心與工件的幾何中心重合。 表2 壓力中心數(shù)據(jù)表 基本要素長(zhǎng)度 L/mm 各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值 x y L1=16 1 8 L2=5 -7 5.5 L3=5 -4.5 3 L4=7 -2 -0.5 L5=6.28 0 -6 L6=7 2 -0.5 L7=5 4.5 3 L8=3 7 1.5 L9=6 10 0 L10=15 13 7.5 L11=4 11 15 L12=7 9 11.5 L13=3.14 0 -19.8 L14=3.14 11 -3.8 合計(jì) 91 4.4 3.7 計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫(huà)出凹模型口圖， 如圖上所示。在圖中將xOy坐標(biāo)系建立在 圖示的中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖 形分解成L1到L14共14基本線段，用解析 法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)為（4.4,3.7）. 由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。若選用J23-25沖床，工件的幾何中心仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。 3.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算要遵循如下計(jì)算原則： （1） 設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。設(shè)計(jì)沖孔凸模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。 （2） 根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模基本尺寸則取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。 （3） 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。 （4） 選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值。 （5） 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。 在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具的裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工沖孔凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開(kāi)加工的方法來(lái)計(jì)算。所謂分別制造就是凸、凹模刃口分別按照各自的基本尺寸及公差互不相干的分別制造，制造后裝配使用。分開(kāi)加工方法的優(yōu)點(diǎn)是：凸凹模具有互換性，制造周期短，便與成批制造。其缺點(diǎn)是：為了保證初始間隙在合理范圍內(nèi)，需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足δT+δA ≤（Zmax-Zmin）的要求，所以模具制造成本相對(duì)較高。 具體計(jì)算見(jiàn)下表2。 表2 工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換 計(jì)算公式 結(jié)果 備注 落料 R2 R20-0.08 DA=(Dmax-X )0+δA DT=（DA-Zmin/2）-δT0 DT=1.960+0.0036 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.3.3得雙面間隙Zmax=0.024 Zmin=0.018磨損系數(shù)X=0.5，模具按IT7制造。校核滿足δT+δA ≤（Zmax-Zmin） DA=1.9420-0.0024 R0.5 R0.50-0.1 DT=0.450+0.0036 DA=0.4320-0.0024 沖孔 φ2 φ20+0.08 dT=(dmin+ X)0-δT dA=(dT+Zmin/2)0+δA dT=2.040-0.0024 dA=2.0580+0.0036 孔心距 11 11±0.1 LA= LA=11±0.03 3.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì) （1）橡膠的選用原則： a.為保證橡膠的正常工作，所選橡膠應(yīng)滿足預(yù)壓力要求：F0≥FX 式中：F0——橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力（N）； Fx——卸料力（N）。 b.為保證橡膠不過(guò)早失效，其允許最大壓縮量不應(yīng)超過(guò)其自由高度的45%，橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%～15%。 c．橡膠高度與直徑之比應(yīng)按下式校核： 0.5≤H自由/D≤1.5。 （2）橡膠選擇步驟： a．根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能、形狀和數(shù)量。沖裁卸料用較硬橡膠；拉深壓料用較軟橡膠。 b. 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸：D=( c．求橡膠自由高度尺寸：H自由=4 H工 d. 校核橡膠高度與直徑之比。如果超過(guò)1.5，則應(yīng)把橡膠分成若干塊，在其間墊以綱圈；若小于0.5，則應(yīng)重新確定其尺寸。卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)表3。選用的4塊橡膠的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具正常工作。 表3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行程h工 h工=h1+t+h2 3.3mm h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm 橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 9.3mm h修為凸、凹模修模量，取6m 橡膠自由高度H自由 H自由=4 H工 37.2mm 取H工為H自由的25﹪ 橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù) H預(yù)=15﹪H自由 5.6mm 一般H預(yù)=10﹪～15﹪H自由 每個(gè)橡膠承受的載荷F1 F1=F卸/4 155.25N 選用四個(gè)圓筒形橡膠 橡膠的外徑D D=( 25m D為圓筒橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm；p=0.5Mpa 校核橡膠的自由高度H自由 0.5≤H自由/D=1.3≤1.5 滿足要求 橡膠的安裝高度H安 H安=H自由-H預(yù) 32mm 4 模具總體設(shè)計(jì) 4.1 模具的類型選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。 級(jí)進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。整個(gè)沖件的成形是在連續(xù)過(guò)程中完成的。連續(xù)成形是工序集中的工藝方法，可以使多種工序在一副模具上完成?？傊?，級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單模或復(fù)合模沖裁有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 4.2 定位方法的選擇 沖壓工序基本的定位方式可分為孔定位、平面定位和形體定位三種。由于零件形狀的不同，其定位方式也不相同。通常，在選擇定位方式時(shí)，必須考慮定位的可靠性、方向性及操作的方便與安全性。 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無(wú)側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料的長(zhǎng)度有一定的余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)定。 4.3 卸料、出件方式的選擇 卸料裝置是多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)中的重要部件。它的作用除了沖壓開(kāi)始前壓緊帶料，防止各凸模沖壓時(shí)由于先后次序的不同或受力不均而引起帶料竄動(dòng)，并保證沖壓結(jié)束后及時(shí)平穩(wěn)的卸料外更重要的是卸料板將對(duì)各工位上的凸模在受側(cè)向作用力時(shí)，起到精確導(dǎo)向和有效的保護(hù)。卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導(dǎo)向零件所組成。 因?yàn)楣ぜ暮穸葹?.3mm，相對(duì)比較小，故可采用彈性卸料。 又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件的方式比較便于操作與生產(chǎn)率的提高。 4.4 導(dǎo)向方式的選擇 為提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 5 主要零部件設(shè)計(jì) 5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1 落料凸模 由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)果形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；結(jié)構(gòu)有整體式，嵌拼式，階梯式，直通式和帶護(hù)套式等。凸模的固定方法有臺(tái)肩固定，柳接，螺釘和銷釘固定，粘潔劑澆注法固定等。 凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來(lái)確定。當(dāng)采用彈壓卸料板時(shí)， 其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算： L=h1+h2+h+t=20+15+0.3+14.7=50mm 式中：L——凸模長(zhǎng)度（mm）； h1——凸模固定板的厚度（mm）； h2————卸料板的厚度（mm）； t——材料的厚度（mm）； h——增長(zhǎng)長(zhǎng)度。它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5到1），凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10到20mm。 所以應(yīng)選擇的規(guī)格為： 尺寸d: 28.2 D(m6)|基本尺寸: 32 D(m6)|極限偏差: ＋0.025 ＋0.009 D1: 38 尺寸h|ⅠⅠ型: 6 L|50: 5.1.2 沖孔凸模 沖小孔的凸模強(qiáng)度和剛度差，容易彎曲和折段，所以必須采用措施提高它的強(qiáng)度和剛度，從而提高其使用壽命。其方法有以下幾種： a：沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向，沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向構(gòu)有兩種即局部保護(hù)與導(dǎo)向和全長(zhǎng)保護(hù)與導(dǎo)向。 b：采用短凸模的沖孔模。采用厚墊板超短凸模結(jié)構(gòu)。由于凸模大為縮短，同時(shí)凸模又以卸料板為導(dǎo)向，因此大大提高了凹模的剛度。 c：在沖模的其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造上采取保護(hù)小凸模措施。如提高模架的剛度和精度；采用較大的沖裁間隙；采用斜刃壁凹模以減小沖裁力；取較大斜料力（一般取沖裁力的10%）；保證凸、凹模的間隙的均勻性并減小工作表面粗糙度等 因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面由便于裝配與更換。其中φ2mm可選用標(biāo)準(zhǔn)件A型式（尺寸為2mm×50mm）。沖孔的凸模結(jié)構(gòu)可參考零件圖。 尺寸d: 2.0 D(m6)|基本尺寸: 4 D(m6)|極限偏差: ＋0.012 ＋0.004 D1: 7 尺寸l: 6 尺寸h|Ⅰ型: 3 L|50: * 5.1.3 凹模 凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，各沖裁的凹?？拙捎秒娀鸹ň€切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用。由于凹模結(jié)構(gòu)形式及固定方法不同，受力情況又比較復(fù)雜，目前還不能理論方法確定凹模輪廓尺。在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖件的輪廓尺寸，或凹模孔口刃壁間距離，按經(jīng)驗(yàn)公式《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式2.9.3、2.9.4計(jì)算： 凹模厚度 H=kb=0.3×20=6mm﹤15mm，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.9.5得k=0.3） 式中：b——凹模刃口的最大尺寸； k——系數(shù)； 因?yàn)榘寄：穸刃琛?5mm，所以取H=15mm 凹模壁厚 c=（1.5∽2）H=22.5∽30mm 取凹模厚度 H=15mm 凹模厚度c=30mm 凹模寬度 B=b+2c=（20+60）=80mm，取100mm 凹模長(zhǎng)度 L取100mm（送料方向） 凹模輪廓尺寸為 100mm×100mm×15mm。結(jié)構(gòu)可參考模具裝配圖。 5.2 定位零件的設(shè)計(jì) 起定距作用的固定擋料銷，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為6×8 A型。 尺寸d(h11)|基本尺寸: 6 尺寸d(h11)|極限偏差: 0/－0.075 尺寸d1(m6)|基本尺寸: 3 尺寸d1(m6)|極限偏差: +0.008/+0.002 尺寸h: 3 L: 8 5.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 到料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取0.5mm,這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.9.7選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40∽45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。 5.4卸料部件的設(shè)計(jì) 5.4.1 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為20mm。 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40∽45HRC。 5.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M8×8mm。卸料螺釘?shù)奈膊繎?yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有時(shí)誤差可以通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。 5.5模架及其他零部件的設(shè)計(jì) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座，下模座，導(dǎo)柱，導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板，下模座，導(dǎo)柱，導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。 該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凸凹模周界尺寸為依據(jù)，查《沖壓模具手冊(cè)》選擇模架規(guī)格為： 導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為φ20×100，φ22×100；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ20×65×23，φ22×65×23。 上模坐L/mm×B/mm×H/mm為100×100×25；下模坐L/mm×B/mm×H/mm為100×100×30； 上模座的厚度H上模取25mm，上模座墊板的厚度H墊取10mm，固定板的厚度取25mm，下模座的厚度H下模取30mm，那么，該模具的閉合高度： H閉=H上模+H墊+H下模+H+L-h2 =（25+10+30+15-1+50）=129mm 式中：L-沖孔凸模長(zhǎng)度，L=50mm； H-凹模厚度，H=15mm； h2-凸模沖裁進(jìn)入凹模的深度，h2=1mm。 可見(jiàn)該模具閉合厚度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。 6 沖壓設(shè)備的確定 通過(guò)校核，選擇開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下。 公稱壓力：250kN 滑塊行程：65mm 最大閉合高度：270mm 最大裝模高度：220mm 連桿調(diào)節(jié)高度：55mm 工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：370mm×560mm 墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×200mm 模柄孔尺寸：φ40mm×60mm 最大傾斜角度：300 7 模具總裝配 通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可得到這套模具的總裝圖。模具的上模部分主要有上模板、墊板、落料凸模、沖孔凸模、凸模固定板等組成。下部分由下模座、凹模、凹模固定板、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。沖孔廢件從漏料孔中漏出，工件從凹模中落下。 工作原理:條料送進(jìn)時(shí)采用固定擋料銷進(jìn)行定位，而有導(dǎo)料銷和導(dǎo)料板保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時(shí)，上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓完成時(shí)，上模上行回程，卡在落料凸模上的廢料由彈性卸料板卸下，工件從凹模中落下。然后，再開(kāi)始下一個(gè)行程。 模具的裝配： 根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙，試沖。返修。 1. 凸、凹模預(yù)配 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀；將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。 2.凸模裝配 以凹模孔定位，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。 3.裝配下模 在下模座上劃中心線，按中心預(yù)緊凹模、導(dǎo)料板； 在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； 將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。 4.裝配上模 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸 螺孔、銷孔； 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后緊固螺釘； 安裝導(dǎo)正銷、承料板； 切紙檢查，合適后打入銷釘。 5.試沖與調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)沖壓課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固了沖裁理論知識(shí)。并且也加深了相關(guān)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)熟練掌握了專業(yè)工具書(shū)的使用方法。在整個(gè)過(guò)程中，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力及獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。當(dāng)然，由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該設(shè)計(jì)難免存在不足之處。希望老師對(duì)此提出批評(píng)意見(jiàn)，在此表示萬(wàn)分的感謝。 致謝 國(guó)學(xué)大師王國(guó)維在《人間辭話》闡述了一個(gè)人要成為大學(xué)問(wèn)家必經(jīng)歷三種境界：“昨夜西風(fēng)凋碧樹(shù)，獨(dú)上高樓，望斷天涯路；衣帶漸寬終不悔，惟伊消得人憔悴；眾里尋他千百度，慕然回首，那人卻在燈火闌珊處?！逼鋵?shí)這三種境界，簡(jiǎn)而言之為樹(shù)立目標(biāo)、為之奮斗、達(dá)到目標(biāo)。換句話說(shuō)作畢業(yè)設(shè)計(jì)也是樹(shù)立目標(biāo)、為之努力、達(dá)到目標(biāo)。在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的那一刻開(kāi)始，就得到了翟老師的多方面的指導(dǎo)，如明白畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的要求、在畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題等等。在此對(duì)翟老師表示深深的謝意。 “三人行，必有我?guī)煛?。在作畢業(yè)設(shè)計(jì)將近一個(gè)月的過(guò)程中，由于本人水平有限，遇到過(guò)不少棘手的問(wèn)題，曾得到多位同學(xué)的大力幫助。在此對(duì)提供過(guò)幫助的同學(xué)表示深深的謝意。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我參考了其它很多的文獻(xiàn)如王孝培所編的《沖壓手冊(cè)》，其不僅鞏固了我所學(xué)的知識(shí)，并且擴(kuò)大了自己的視野。最重要的是這些文獻(xiàn)幫助我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在此對(duì)這些文獻(xiàn)的作者表示深深的謝意。 參考文獻(xiàn) 1. 王孝培主編 《沖壓模具手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 2. 劉建超主編 《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 高等教育出版社 3. 吳詩(shī)淳主編 《沖壓工藝學(xué)》 西安工業(yè)大學(xué)出版社 4. 丁松聚主編 《冷沖模設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 5. 薛彥成主編 《公差配合與技術(shù)測(cè)量》 機(jī)械工業(yè)出版社 6. 馮炳堯主編 《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 上海科技出版社 7. 李春勝主編 《鋼鐵材料手冊(cè)》 江西科技出版社 8. 楊占堯主編 《沖壓模具圖冊(cè)》 高等教育出版社 9. 李志剛主編 《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》 機(jī)械工業(yè)出版社 10. 王秀風(fēng)主編 《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 北京航空航天大學(xué)出版社 11. 翟德梅主編 《模具制造技術(shù)》 第 - 28 - 頁(yè) 共 28 頁(yè)