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編 號(hào) 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923255 學(xué)生姓名： 花喜 指導(dǎo)教師： 鐘建剛 （職稱：副教授） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 支撐板冷沖 壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所 取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注 引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其 他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 96 學(xué) 號(hào)： 0923255 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 來源于無錫惠龍有限公司，是電器產(chǎn)品上的一個(gè)零件。 模具是機(jī)械工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一個(gè)專業(yè)方向，選擇模具方 向的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目完全符合本專業(yè)的要求，從應(yīng)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(yīng)用前景。該產(chǎn)品外形適中，但冷沖壓 工藝設(shè)計(jì)復(fù)雜，計(jì)算過程較繁，其準(zhǔn)確性非常重要，要求學(xué)生要有 良好的心理素質(zhì)和仔細(xì)認(rèn)真的作風(fēng)，因此對(duì)本課題的研究對(duì)學(xué)生也 是一次很好的煅練機(jī)會(huì)。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 綜合應(yīng)用各種所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)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(jì)、 數(shù)據(jù)計(jì)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： II 1．完成模具裝配圖：1 張（A0 或 A1） ； 2．零件圖：主要是非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖（不少于 5 張） ； 3．冷沖壓工藝卡片：1 張 ； 4．設(shè)計(jì)說明書：1 份（15000 字以上，其中參考文獻(xiàn)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?jǐn)?shù)約 5000 字的有關(guān)技 術(shù)資料或?qū)I(yè)文獻(xiàn)，內(nèi)容要盡量結(jié)合課題。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 96 班 姓名 花喜 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(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面內(nèi) 容。在經(jīng)濟(jì)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(jì)效益；在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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。因此工藝分析，主要是討論在不 影響零件使用的前提下，能否使零件以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來。 由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結(jié)構(gòu)采用沖孔、落料的工序設(shè)計(jì)，并采用正裝方式 設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采用剛性卸料 結(jié)構(gòu)。廢料和產(chǎn)品均采用在凹模（下模）向下推出。因本沖裁件生產(chǎn)批量大故采用條料。 。 在沖壓零件中，材料費(fèi)用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材 料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認(rèn)真計(jì)算，確保排樣相對(duì)合理，以達(dá)到較 好的材料利用率。 沖壓是高效的生產(chǎn)方式，采用復(fù)合模，尤其是多工位的級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上 完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效 率高，勞動(dòng)條件好 生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 關(guān)鍵詞：沖壓工藝；排樣；模具結(jié)構(gòu)；級(jí)進(jìn)模 IV Abstract Stamping process analysis mainly consider product stamping forming process, the main is including two aspects of economic and technical content. On the economic front, mainly according to the stamping parts of the production batch, analyzing the product cost, clarify the stamping production can achieve economic benefit; In terms of technology, according to the product drawings, analysis the main parts of structure, size, accuracy requirements and materials performance factors such as whether accord with the requirement of stamping process. Process analysis, therefore, is mainly discussed in does not affect the parts use premise, can make the easiest and most economical way to stamping out. Because the product has no special requirements, so the mold structure with punching and blanking process design, and USES the way of dress design of mould structure, namely the female die is installed in the mould parts. Because the material is not thick, stamping speed faster, discharging discharging using rigid structures. Waste materials and products are used in the die (mould) down. Production batch die blanking pieces for this article using the material. In stamping parts, material costs accounted for more than 60%, the purpose of the layout is reasonable use of raw materials, so the utilization rate of materials is an important factor to decide the product cost, must be calculated carefully, to ensure that the line sheet for reasonable, in order to achieve a better material utilization. Stamping is efficient production mode, adopting the composite die, especially the multi- station progressive die, stamping can be completed in a pressure on the multichannel working procedure, to achieve the pick-up uncoiling, leveling, cutting to the forming and finishing automatic production. High production efficiency, good working conditions production cost is low, general can produce hundreds of pieces per minute. Key words: Stamping process;Layout ;The mould structure ; Progressive die V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III Abstract .........................................................................................................................................IV 目 錄 ............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 ...................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 ...............................................................................................................2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 ...........................................................................................................5 2 沖壓工藝設(shè)計(jì) .............................................................................................................................6 2.1 沖壓件簡介 ...........................................................................................................................6 2.2 沖壓的工藝性分析 ...............................................................................................................6 2.3 沖壓工序 ...............................................................................................................................7 2.4 沖裁間隙 ................................................................................................................................8 2.5 沖壓工藝方案的確定 ...........................................................................................................8 3 支撐板連續(xù)模設(shè)計(jì) .....................................................................................................................9 3.1 模具結(jié)構(gòu) ...............................................................................................................................9 3.2 確定其搭邊值 .......................................................................................................................9 3.3 確定排樣圖 .........................................................................................................................10 3.4 材料利用率計(jì)算 .................................................................................................................11 3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 .................................................................................................11 3.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 ...........................................................................11 3.5.2 沖兩圓孔及異性孔的凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 .......................................................13 3.6 沖壓力計(jì)算 .........................................................................................................................14 3.6.1 落料部分沖壓力 ..........................................................................................................15 3.6.2 沖 2 個(gè)圓孔部分沖壓力 ..............................................................................................15 3.6.3 沖兩個(gè)異形孔部分沖壓力 ..........................................................................................16 3.6.4 總沖壓力 ......................................................................................................................16 3.7 壓力機(jī)選用 ..........................................................................................................................16 3.8 壓力中心計(jì)算 .....................................................................................................................17 3.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................18 3.9.1 凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) ..........................................................................................................18 3.9.2 沖兩小圓形孔及異形孔的凸模設(shè)計(jì) ..........................................................................19 3.9.3 落料凸模設(shè)計(jì) ..............................................................................................................21 3.9.4 卸料板設(shè)計(jì) ..................................................................................................................22 3.9.5 凸模固定板設(shè)計(jì) ..........................................................................................................23 3.9.6 凸模墊板設(shè)計(jì) ..............................................................................................................24 3.10 標(biāo)準(zhǔn)件確定 .......................................................................................................................25 3.10.1 模架確定 ....................................................................................................................25 VI 3.10.2 上模螺釘確定 ............................................................................................................26 3.10.3 上模銷確定 ................................................................................................................26 3.10.4 下模螺釘確定 ............................................................................................................26 3.10.5 下模銷確定 ................................................................................................................26 3.10.6 卸料螺釘確定 ............................................................................................................26 3.10.7 模柄確定 .....................................................................................................................26 3.10.8 模柄上止轉(zhuǎn)銷的確定 .................................................................................................27 3.11 模具閉合高度、校驗(yàn)壓力機(jī) ...........................................................................................27 4 結(jié)論與展望 ...............................................................................................................................28 4.1 結(jié)論 .....................................................................................................................................28 4.2 不足之處及未來展望 .........................................................................................................28 致 謝 ...........................................................................................................................................29 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................30 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通 訊等產(chǎn)品中，60％～80％的零部件都依靠模具成形,模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品的質(zhì)量高 低，所以，模具被稱之為“百業(yè)之母” 。模具又是“效益放大器”,用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品 的價(jià)值,往往是模具本身價(jià)值的幾十倍乃至上百倍。 采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一 系列優(yōu)點(diǎn)，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消 耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方 向?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模 具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來越大的作用。 我國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進(jìn)步。大型、精密、復(fù)雜、高效和 長壽命的模具上了一個(gè)新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已經(jīng)能生產(chǎn)部 分新型轎車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面，已從電機(jī)、 電器鐵芯片模具，發(fā)展到接插件、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等多種家電零件模具。在 大型塑料模具方面，已能生產(chǎn)電視的塑殼模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車 保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)相機(jī)塑料模具、多型腔小 模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶 梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模 具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等模具，也都達(dá)到了較高的水平，并可以替代進(jìn)口 模具。 具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具的精度將更加精密；二是 模具日趨大型化；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的 比重將逐漸增大；五是模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；六是氣輔模具及適 應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊，八是 壓鑄模的比重將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求； 九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)水平將不斷提高，中高檔模具比例將不 斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場未來的趨勢。 沖壓件的生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過各種沖壓工序和其它必要 的輔助工序加工出圖紙所要求的零件，進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)與制造就是根據(jù)已有的生產(chǎn)條 件，綜合考慮影響生產(chǎn)順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各 工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法，選用機(jī)床設(shè) 備等，使零件的整個(gè)生產(chǎn)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全的目的。 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因 而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序 兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的 沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散 的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把 兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分 為復(fù)合- 級(jí)進(jìn)和復(fù)合- 級(jí)進(jìn)三種組合方式。 冷沖壓模具是一種應(yīng)用于模具行業(yè)冷沖壓模具及其配件所需高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料的 制備方法，高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化鋯、氧化釔粉中加鋁、鐠元素構(gòu)成，制 備工藝是將氧化鋯溶液、氧化釔溶液、氧化鐠溶液、氧化鋁溶液按一定比例混合配成母 液，滴入碳酸氫銨，采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料，反應(yīng)生 成的沉淀經(jīng)濾水、干燥，煅燒得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉，再經(jīng)過成型、 燒結(jié)、精加工，便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明制成的冷 沖壓模具及其配件使用壽命長，在沖壓過程中未出現(xiàn)模具及其配件與沖壓件產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn) 象，沖壓件表面光滑、無毛刺，完全可以替代傳統(tǒng)高速鋼、鎢鋼材料。 模具材料對(duì)模具壽命的影響是模具材料性質(zhì)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度和冶金質(zhì) 量等的綜合反映。其中，材料性質(zhì)和熱處理質(zhì)量影響最為明顯。模具材料性質(zhì)對(duì)模具壽 命的影響是很大的。如將同一種工件，使用不同的模具材料做彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果：用 9Mn2V 材料，其壽命為 5 萬次；用 Crl2MoV 滲氮，其壽命可達(dá) 40 萬次。因此，在選用 材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)制件的批量大小，合理選用模具材料。模具工作零件的硬度對(duì)模具壽命 的影響也很大。但并不是硬度愈高、模具壽命愈長。這是因?yàn)橛捕扰c強(qiáng)度、韌性及耐磨 性等有密切的關(guān)系。有的沖模要求硬度高，壽命長。如采用 T10 鋼制造沖模，硬度為 54～58HRC，只沖幾千次，制件毛刺就很大。如果將硬度提高到 60～64HRC ，則刃磨壽 命可達(dá) 2～3 萬次。但如果繼續(xù)提高硬度，則會(huì)出現(xiàn)早期斷裂。有的沖模硬度不宜過高， 如采用 Crl2MoV 制造凹模硬度為 58～62HRC 時(shí)，一般壽命為 2—3 萬件，失效形式是崩 刃和開裂以及如果將硬度降到 54～58HRC，壽命提高到 5～6 萬件，但硬度降低到 50～53HRC 會(huì)出現(xiàn)凹模刃口易磨鈍現(xiàn)象。由此可見，模具硬度必須根據(jù)材料性質(zhì)和失效 形式而定。應(yīng)使硬度、強(qiáng)度、韌性及耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度等達(dá)到特定沖壓工序所需要的 最佳配合。 沖模制造的精度與使用壽命關(guān)系很大，特別是模具表面粗糙度對(duì)模具影響很大。如 用 Crl2MoV 鋼制造落料模，如果表面粗糙度值 Ra1.6um 時(shí)，其壽命為 3 萬件左右。如經(jīng) 精拋光，表面粗糙度值 Ra0.4um，壽命可提高到 4—5 萬件。因此，對(duì)模具工作零件表面， 一般都要經(jīng)過磨削、研磨、拋光等精加工和精細(xì)加工。 在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于薄板沖模使用，很少出現(xiàn)非正常磨損的情況。但對(duì)于厚板沖模 時(shí)則發(fā)現(xiàn)易出現(xiàn)非正常磨損，我們總是針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究總結(jié)。因?yàn)橐桓崩錄_模， 從設(shè)計(jì)、加工制造、裝配、調(diào)試到安裝、使用，都耗費(fèi)了眾多工時(shí)，同時(shí)沖模的凸、凹 模使用的材料，大都是優(yōu)質(zhì)合金鋼。因此，沖模的成本都是比較高的。所以在生產(chǎn)中了 解影響沖模壽命的因素及采取相應(yīng)的對(duì)策來指導(dǎo)生產(chǎn)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對(duì)冷沖模具的需求量不斷增長。近 年來，冷沖模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，冷沖模具工業(yè)企業(yè)的所有制 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 3 成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快 速發(fā)展。 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(rèn)識(shí)到產(chǎn) 品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而冷沖模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要 素之一，冷沖模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很 大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年許多冷沖模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展 的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪鴥?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、Euclid-IS 等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于 沖壓模的設(shè)計(jì)中。 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(jìn)步，東風(fēng)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(jī) 構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技 術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 雖然中國冷沖模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè) 發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在冷沖模具加工設(shè)備中的比重比較 低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使 相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命冷沖模具依賴進(jìn)口。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)日益復(fù)雜與多樣化，產(chǎn)品性能和質(zhì) 量也在不斷提高，因而對(duì)冷沖壓技術(shù)提出了更高的要求。為了使冷沖壓技術(shù)能適應(yīng)各工 業(yè)部門的需要，冷沖壓技術(shù)自身也在不斷革新和發(fā)展。冷沖壓技術(shù)的發(fā)展思路就是盡可 能地完善和擴(kuò)充冷沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)。在冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過程中，應(yīng)注意 以下幾方面： (1)冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過程中應(yīng)正確地確定工藝參數(shù)及冷沖模具工作部分的形狀與尺 寸，提高沖壓件的質(zhì)量、縮短新產(chǎn)品試制周期，應(yīng)在加強(qiáng)沖壓成形理論研究的基礎(chǔ)上， 使沖壓成形理論達(dá)到能對(duì)生產(chǎn)實(shí)際起指導(dǎo)作用，逐步建立起一套密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先 進(jìn)的工藝分析計(jì)算方法。國外已開始采用彈塑性有限元法對(duì)汽車覆蓋零件的成形過程進(jìn) 行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，以預(yù)測某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性和可能出現(xiàn)的 問題。 (2)加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，克服模具設(shè)計(jì)周期長的缺點(diǎn)。應(yīng)大力開展模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)和制造(CAD/CAM)技術(shù)的研究。在我國，目前要特別注意加強(qiáng)多工位級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 技術(shù)的研究。 (3)滿足大量生產(chǎn)需要以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。應(yīng)加強(qiáng)冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化研究, 使一般中、小件能在高速壓力機(jī)上采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，達(dá)到生產(chǎn)高度自動(dòng)化,進(jìn)一步 提高沖壓的生產(chǎn)率。 (4)擴(kuò)大冷沖壓生產(chǎn)的運(yùn)用范圍。使冷沖壓既適合大量生產(chǎn)，也適合小批量生產(chǎn)；既 能生產(chǎn)一般精度的產(chǎn)品，也能生產(chǎn)精密零件。應(yīng)注意開發(fā)如精密沖裁(特別是厚料精沖)、 高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝，還要推廣簡易模(軟模和低熔點(diǎn) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 合金模)、通用組合模、數(shù)控沖床等設(shè)備的運(yùn)用。 此外，對(duì)沖壓板料性能的改進(jìn)，模具新材料、模具新加工方法的開發(fā)也應(yīng)進(jìn)一步加 強(qiáng)。 當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整。一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中國 正成為世界模具大國。近年來，外資對(duì)我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具 向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化。日本的模具產(chǎn)能約占全球的 40%，居世界第一位，每 年向國外出口大量模具。現(xiàn)在模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生 產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾 倍，而人力成本中有 70%以上是非核心技術(shù)人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術(shù) 含量不高的模具轉(zhuǎn)向人力成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國生產(chǎn)技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。其次 是日本使用模具的主要企業(yè)有加快向國外轉(zhuǎn)移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。 隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷 下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國主要世界 上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)。德國擁有世界領(lǐng)先的汽車、 船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為重要的地位。由于 德國將將技術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國之本，預(yù)計(jì)未來德國不會(huì)放棄模具制造領(lǐng)域， 相反會(huì)加強(qiáng)技術(shù)含量較高的模具的研究和開發(fā)。 國外模具設(shè)計(jì)愚想十分明確，力求設(shè)計(jì)的?？h盡可能以低造債，短周期，高質(zhì)量去 適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)并符臺(tái)生產(chǎn)批量等各種因素的要求，從而降低產(chǎn)品成本和價(jià)格，以獲得 最大的利潤即使是一個(gè)緊固螺釘也要精打細(xì)算，例如在美國 BorgWorner 公司的試驗(yàn)中心 有一副模板面積為 600×900mm 的大摸具，其模板周圍僅 M12 的螺釘八只，而國內(nèi)一般 就要選用 M16 或 M18 的螺釘。 國外多工位級(jí)進(jìn)模大多采用鑲拼結(jié)構(gòu)，凸模用標(biāo)準(zhǔn)型式進(jìn)行鑲嵌，凹模拼塊用環(huán)氧 樹脂粘結(jié)周定，普遍使用氣動(dòng)迭料器，通過鎖緊進(jìn)給機(jī)構(gòu)，利用壓縮空氣推動(dòng)活塞往復(fù) 進(jìn)行送料。 國外塑料模向一模多腔方向發(fā)展，型腔數(shù)量可多達(dá) 1000 個(gè)，尺寸精度 5 微米 并普 遍采用熱流道塑料模，這種模具的成本雖然比冷流遘模具高 20％，但工件成本卻降低 30～50％。法國已成功地把熱流道技術(shù)應(yīng)用在注塑成型 46 公斤重塑件的注塑模上。 CAD／CAM 是模具生產(chǎn)走向全面自動(dòng)化的根本措施，但還沒有普遍推廣使用。國外 工業(yè)發(fā)達(dá)國家摸具采用 CAD／CAM 約占 20～30％，只用 CAD 系統(tǒng)，可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間 40～70％，畫圖質(zhì)量提高，可避免圖紙錯(cuò)誤，國內(nèi) CAD／CAM 總的情況是處于起步和研 究階段，1984 年華中理工大學(xué)與國營 733 廠共同開發(fā)了國內(nèi)第一個(gè)精沖模具 CAD／CAM 系統(tǒng)，北京機(jī)電研究院開發(fā)了沖裁模 CAD／CAM 系統(tǒng)。1987 年華中理工大學(xué)與北京模 具廠，星火模具廠等共同開發(fā)了我國第一個(gè)注堡摸 CAD 系統(tǒng)。 CAD／CAM 還沒有普遍推廣使用的主要原因是：設(shè)備投資大；技術(shù)不夠成熟；培訓(xùn) 工作跟不上，基礎(chǔ)工作和標(biāo)準(zhǔn)化工作不夠。 我國模具技術(shù)水平大約比國外工業(yè)發(fā)迭國家落后 20 年，要縮小這個(gè)差距，必額認(rèn)真、 踏實(shí)地去做一些事情： 1.首先要充分認(rèn)識(shí)到加速發(fā)展模具工業(yè)的重要意義，在現(xiàn)有體制上，要對(duì)模具工實(shí)行 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 5 一定的優(yōu)惠政策。 2.開發(fā)精密，復(fù)雜，大型，長壽命模具，實(shí)現(xiàn)模具國產(chǎn)化。 3.發(fā)展模具成套加工精密設(shè)備和三座標(biāo)檢測設(shè)備。 4.發(fā)展 CAD／CAM 自動(dòng)加工系統(tǒng)。 5.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化，專業(yè)化、商品化生產(chǎn)。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 冷沖壓是一種先進(jìn)的材料（金屬非金屬）加工方法，它是建立在材料塑性變形基礎(chǔ) 上，利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料進(jìn)行加工，以獲得要求的零件形狀、尺寸及精度。沖模 主要用于金屬及非金屬板材的壓力加工，其加工方式可分為分離與成形兩大類。 1.分離工序 包括剪切，切斷、切槽、切口、切邊、落料、沖孔等幾大類，其劃分依據(jù)主要是被 加工材料的形態(tài)及受力狀態(tài)。分離工序所加工的板材可以是平面的也可以是立體的，當(dāng) 然也可以加工型材、棒材等。其所用的沖?？赏ǚQ為沖裁模。其中有代表性的為落料模、 孔模、切邊模以及包含復(fù)合工序的復(fù)合模和連續(xù)模。落料模通常用來在平板上封閉沖裁 出所需零件。沖孔模通常用來在零件上封閉沖夫多余的材料，得到所需要的孔。切邊按 通常用來在毛坯或零件上沖去多余的邊料。其余分離工序各包括有不同個(gè)數(shù)的沖裁面， 均不封閉。 2.成形工序 廣義成形工序指利用永久變形特固態(tài)坯料制成所需形狀和尺寸的制件加工。廣義成 形除包括狹義成形所合的內(nèi)容以外還包括其他壓力加工，如鍛造、軋制、鍛壓、擠壓等。 這些壓力加工所用模具不在本課程講授范圍之內(nèi)。狹義成形是指保持作為板坯的板料狀 態(tài)而改變其外觀的加工。狹義成形通常包括拉探、脹形、翻邊、擴(kuò)口、縮口等工序彎曲 也可以劃為成形的一種。沖模除按加工方式劃分外，還可按加工工序的組合程度劃分— —單二序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模以及多工位機(jī)床用的傳遞模。此外，還有一些劃分方法， 如經(jīng)濟(jì)模，自動(dòng)模，汽車制造業(yè)的大、中、小沖模等，不一一列舉。 沖裁是利用模具使板科產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料與沖孔。它可以制成零件， 也可為彎曲、拉延、成形等工序準(zhǔn)備毛坯。從板科上沖下所需形狀的零件（或毛坯）叫 落科。在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）叫沖孔。 沖裁時(shí)不僅要求次沖出符合圖紙形狀叫零件，還應(yīng)有一定質(zhì)量要求，沖裁件質(zhì)量是 指切斷面質(zhì)量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應(yīng)平直，光潔、無裂紋和撕裂、夾層等缺 陷、毛刺小零件，表面應(yīng)盡可能平坦，即穹弓小，尺寸精度度保證不超出圖紙規(guī)定的公 差范圍。 影響沖裁件質(zhì)量的因素很多，從生產(chǎn)實(shí)際知道，凸、凹模間隙大小及力的均勻性、 模具刃口狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度、材料品質(zhì)等，對(duì)沖裁件都有影吶。但我們必須從 其中找出對(duì)沖裁質(zhì)量起著決定性作用的因素。間隙就是一個(gè)。 級(jí)進(jìn)模又稱連續(xù)模，它將落料、彎曲、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個(gè)模具 的不同工位上，在沖壓過程中坯料依次通過多工位被連續(xù)沖壓成形，至最后工位成為制 件。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 綜合應(yīng)用各種所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷沖壓工藝分析，制訂 完整的沖壓工藝方案，并完成其中的模具設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)計(jì)算和圖紙。 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 7 2 沖壓工藝設(shè)計(jì) 2.1 沖壓件簡介 形狀和尺寸如下圖所示。材料為 08F，板材厚度為 2mm。 圖 2.1 產(chǎn)品圖 圖中尺寸未注公差取國標(biāo) GB/T1800-79《沖壓件未注尺寸偏差極限 》 [2]標(biāo)準(zhǔn)中的 m 級(jí)。 材料為帶料，規(guī)格可定制。 依據(jù) GB/T 1800－79，分析圖中未注公差尺寸可得兩類： 第一類為包容表面尺寸，分別有：φ2.6，2.8，10.2 第二類為被表面包容尺寸，有：24.8，18，30。 第三類為暴露表面及中心距尺寸，有：15，4，10，6，8。 第一類包容表面尺寸，查參考文獻(xiàn)[1]，P3，表 1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏 差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為： ， ，+0.32?+0.3+0.4321 第二類被包容表面尺寸，查參考文獻(xiàn)[1]，P6，表 1 未注公差沖裁圓半徑線性尺寸的 極限偏差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸為： ， ， 。0.52-480.43-0.52- 第三類為暴露表面及孔中心距尺寸，查參考文獻(xiàn)[1]，表 1 未注公差沖裁件線性尺寸 的極限偏差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為： ， ， ， ， ，150.2?4.150.2?60.15.? 將至整合后其相關(guān)尺寸公差為 ， ， ， ， ， ，3??.38?+0.4320.528?0.43?0.52? ， ， ， ， 。.... 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(jì)兩方面內(nèi) 容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(jì)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(jì)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，能否使零件以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來。 ⑴影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素： 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 1．沖裁件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，內(nèi)、外形復(fù)雜程度； 2．沖裁件外形和內(nèi)孔圓角半徑的大?。?3．沖孔時(shí)孔的大??； 4．沖裁時(shí)孔與孔之間、孔與邊緣之間距離； 5．沖壓材料，是否是常見材料。 6．生產(chǎn)批量的大小 7．沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。 ⑵本沖壓件工藝分析如下： 1．結(jié)構(gòu)分析 形狀不是太復(fù)雜，主要是圓孔形、梯形外表面，凸臺(tái)行。 2．沖裁件外形和內(nèi)孔圓角半徑。 本沖裁件有內(nèi)形圓角半徑尺寸，無外形圓角半徑尺寸。其中 α≥90°的最小圓角半 徑為：R0.5 ；無 α﹤90°的內(nèi)形圓角 查參考文獻(xiàn)[2]，P1-44 ，表 3-18 沖裁件圓角 r 的最小值，又零件材料為低碳鋼，所以 α≥90°時(shí)，沖裁件圓角 r 最小值為 0.35t=0.71.5t,故也無懸臂。 4．沖孔時(shí)孔不宜過小 本沖裁件沖孔直徑為 φ2.6，查參考文獻(xiàn)[3]，P1-45 ，表 3-20 用自由凸模沖孔的最小 尺寸，得：d≥t=2mm ，因此符合要求。 5．沖裁時(shí)孔與孔之間、孔與邊緣之間距離 查參考文獻(xiàn)[2]，P1-45 ，表 3-22 孔與孔之間、孔與邊緣之間距離的許可值，得： C≥1.2t=2.4mm<2.5。從產(chǎn)品圖中可知孔與邊緣之間最小距離為 2.5mm，而孔與孔之 間的距離較大，應(yīng)該符合要求。 6．沖壓材料，為 08F 鋼，是常見的沖裁材料。 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σ b (MPa)：295（查參考文獻(xiàn)[4]P411 頁，表 7-1） 抗剪強(qiáng)度 τ(MPa)：360 伸長率 δ10 (％)： 35 屈服點(diǎn) σ s (MPa)：175 由于零件是一個(gè)平面形狀，內(nèi)部有 2 個(gè)小圓孔，外部是一個(gè)梯形。關(guān)鍵是沖孔和落 料能否同時(shí)進(jìn)行？ 7．生產(chǎn)批量。本沖裁件產(chǎn)量為 300 萬件/年，因此屬于大批量生產(chǎn)，可選用連續(xù)模和 高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 8．沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求。 本零件尺寸沒有較高的要求，所有尺寸均為未注公差尺寸。未注公差尺寸公差均按 IT14 級(jí)計(jì)算。表面粗糙度沒有特殊要求。 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 9 2.3 沖壓工序 沖壓工序?yàn)椋簺_孔、落料。 2.4沖裁間隙 根據(jù)料厚 t=2 和材料 08F 鋼，查參考文獻(xiàn)[2]，P35 頁，得： 單面間隙 C＝0.123～0.180mm。 因此雙面間隙為：0.246～0.360mm。 2.5 沖壓工藝方案的確定 經(jīng)過對(duì)沖壓件的工藝分析后，結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行必要的工藝計(jì)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。根據(jù)本產(chǎn)品形狀特點(diǎn)，分兩個(gè)單工序模，即：外形落料模，沖 小圓孔模。這些單工序模結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低，但生產(chǎn)速度慢，不適用于大批 量生產(chǎn)且不能適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)，在各副后續(xù)模具間定位精度較低，各結(jié)構(gòu)間定位精度也 難以保證。 方案二：復(fù)合模。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，P55 頁，表 2-29 凸凹模最小壁厚，得到 t=2mm 時(shí)，凸凹模的最小壁厚為 4.9mm。本產(chǎn)品中的最小壁厚為 2.4mm,，因 2.4mm<4.9mm 不 符合要求，故不能采用復(fù)合模。 方案三：連續(xù)模。優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)，日產(chǎn)量非常高?？晒?jié)省勞動(dòng)力成 本，能保證產(chǎn)品精度和質(zhì)量。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，模具調(diào)試難度大，制造 周期長，通常材料利用率較低，因此生產(chǎn)批量必須大，否則產(chǎn)品成本很高。本產(chǎn)品適宜 設(shè)計(jì)成連續(xù)模。 因此綜合考慮工藝和模具設(shè)計(jì)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。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3 支撐板連續(xù)模設(shè)計(jì) 3.1 模具結(jié)構(gòu) 由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結(jié)構(gòu)采用沖孔、落料的工序設(shè)計(jì)，并采用正裝方式 設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采用剛性卸料 結(jié)構(gòu)。廢料和產(chǎn)品均采用在凹模（下模）向下推出。因本沖裁件生產(chǎn)批量大故采用條料。 模具結(jié)構(gòu)參考如圖 3.1 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(yīng)考慮以下因素： 1.材料的機(jī)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。本沖 壓件啟連接作用。材料比較軟，所以搭邊值可適當(dāng)取大些。 2.沖件的形狀尺寸 本沖壓件的形狀不是很復(fù)雜且其尺寸也不是很大，故其搭邊值可 以小一些。 3.材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。而本沖壓件的料厚為 2mm，比較薄，所 以搭邊值可適當(dāng)取小些。 支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 11 4.送料及擋料方式 由于本沖壓件生產(chǎn)批量大且尺寸精度要求不高，所以采用自動(dòng)送 料，有側(cè)刃裝置的送料及擋料方式。 5.卸料方式 由于本沖壓件的料厚小，所以不適宜用剛性