轎車后保險杠內支撐架沖壓工藝及模具設計說明書.doc

畢業(yè)設計（論文）設計說明書題 目 轎車后保險杠內支撐架 沖壓工藝及模具設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 08級機械制造2班 學 生 李 蕊 指導教師 安 治 國 重慶交通大學 2012年前 言模具，是以特定的結構形式通過一定方式使材料成型的一種工業(yè)產品，同時也是能成批生產出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產品零部件的一種生產工具。大到飛機、汽車，小到茶杯、釘子，幾乎所有的工業(yè)產品都必須依靠模具成型。用模具生產制件所具備的高精度、高一致性、高生產率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品開發(fā)能力，所以模具又有“工業(yè)之母”的榮譽稱號。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 模具生產的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量、效益、新產品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。我國的模具行業(yè)近年來發(fā)展很快，據不完全的統計，目前模具生產廠點共有2萬多家，從業(yè)人員50萬人，全年模具產值約360億元，總量供不應求，出口約2億美元，進口約10億美元。當前，我國模具行業(yè)的發(fā)展具有以下特征：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平，塑料模和壓鑄模成比例增長；專業(yè)模具廠家數量及其生產能力增加就快；“三資”企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產最集中的省份是廣東和浙江，其模具產值約占全國中產值的60%以上。我國的模具總量雖然已位居世界第三，但設計制造的水平總體落后于德、美、日、法、意等發(fā)達國家，模具的商品化和標準化程度總體低于國際水平。隨著工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓產品生產正呈現多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新換代速度快的變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數控切削加工、數控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉變。沖壓成形理論及沖壓工藝加強冷沖壓變形基礎理論的研究，以提供更加準確、實用、方便的計算方法，正確地確定沖壓工藝參數和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決冷沖壓變形中出現的各種實際問題，進一步提高沖壓件的質量。 研究和采用新工藝，如精沖工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝以及其它高效率、經濟成形工藝等，進一步提高冷沖壓技術水平。 值得特別指出的是，隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元等數值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，通過分析數值技術結果，幫助設計人員實現優(yōu)化設計。進幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍.現代沖壓 生產是種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術的參與和介入，沖壓生產方式巾初期的手工操作逐步進化為集成制造。生產過程逐步實現機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現自動化沖壓作業(yè)，體現安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經滿足沖壓生產的發(fā)展方向。沖壓模具是應用最廣泛的模具品種之一，是模具設計與制造專業(yè)的一門主 干專業(yè)技術課。根據模具技術發(fā)展對工程技術應用性人才的實際要求，采用系統觀點和并行工程的思想，將理論知識的傳授與模具設計和制造的實踐相結合，做到基礎理論適度，突出專業(yè)知識的實用性、綜合性和先進性。培養(yǎng)學生從事沖壓模具設計與制造工作能力為核心，將沖壓成形加工原理、沖壓設備、沖壓工藝、沖模設計與沖模制造有機融合，實現重組和優(yōu)化，采用多種素材和媒體手段，系統地分析了各類沖壓工序的成形規(guī)律、成形工藝設計與模具設計，同時相應介紹各類沖壓模具零件的不同加工方法、加工工藝及裝配方法，并配以綜合實例說明。目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒 論11.1 本課題的研究目的及意義11.2 本課題國內外研究現狀11.2.1 國內的研究現狀11.2.2 國外的研究現狀21.2.3 發(fā)展趨勢31.2.4 設計相關的背景知識41.3 研究的重點51.3.1 設計重點涉及的方面51.3.2 本課題擬解決的關鍵問題51.4 本論文的主要研究內容與思路5第二章 設計任務及產品圖7第三章 零件的工藝性分析和方案的擬定93.1 零件的工藝分析93.2 工藝方案的擬訂9第四章 主要工藝參數的確定114.1 工件外形毛坯的設計114.2 排樣和材料利用率的計算114.2.1排樣方法的確定114.2.2 確定搭邊值134.3 壓力中心計算與確定144.4 沖壓力的計算154.4.1 落料力的計算154.4.2 切邊力的計算174.4.3 沖孔力的計算184.5 間隙的影響214.6 凸、凹模工作部分尺寸和公差計算234.7 零部件的設計294.8 設備的選用334.9 模架的選用35第五章 模具裝配的設計375.1 導柱、導套的固定375.2 上、下模座的設計395.3 模具模柄的設計42第六章 模具總體結構及工作過程436.1 模具裝配的技術要求436.2 模架的裝配446.3 總裝446.3.1 技術要求446.4 試模456.5 使用要求46第七章 結論與展望47致 謝48參考文獻49摘 要模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。在現代工業(yè)生產中，產品零件廣泛采用沖壓、鍛壓成形、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其它成形加工方法，與成形模具相配套，使坯料成形加工成符合產品要求的零件。許多產業(yè)部門(如機電、汽車、家電輕工、電器儀表、通訊、軍械等)的發(fā)展依賴于模具工業(yè)的技術提高和發(fā)展。我國對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視，國務院于1989年就將模具技術的發(fā)展列為機械行業(yè)的首要任務。充分說明了模具工業(yè)的基礎性和重要性。本課題是針對轎車后保險杠內支撐架沖壓工藝及模具設計進行分析設計，即沖壓模具設計。零件形狀較為復雜，且為一個對稱零件。根據對零件的加工工藝及結構特點，設定一下工藝步驟：1. 落料2. 成形3. 切邊4. 沖孔本課題通過分析了轎車后保險杠內支撐架的成形工藝，根據轎車后保險杠內支撐架的結構特點和技術要求，主要設計了一個成形模。本次設計的重點涉及沖壓工序和沖模分類；常見沖壓設備及工作原理、選用原則；沖壓成形基本原理和規(guī)律；沖壓成形性能及常見沖壓材料；模具材料種類、性能、選用原則及熱處理方法；模具制造特點、模具零件加工方法及應用等 。在分析沖裁變形過程及沖裁件質量影響因素的基礎上，了解沖裁工藝計算、工藝方案制定和沖裁模設計、間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、排樣設計、沖裁力與壓力中心計算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結構、零部件設計及模具標準應用、沖裁模設計方法與步驟等。沖裁模凸、凹模技術要求及加工特點，模具裝配特點。關鍵詞：模具工業(yè)，沖壓模具，轎車后保險杠內支撐架，成形ABSTRACTMold & Die Industry is the foundation of the national economy industry. In the modern industrial production, the product widely used parts stamping forming, die-casting, forging and pressing molding, extrusion forming, plastic injection or other forming method, and forming mold of supporting, make blank forming in compliance with the requirements of a product parts. Many industry department (such as mechanical and electrical, automotive, household appliances, light industry, electric apparatus, communication, weapons, the development of die and mould industry is dependent on the technology improve and development. Our country to the development of die and mould industry seriously, and the state council in 1989 to the development of the mould technology will be listed as the primary task of the mechanical industry. Fully explain the basic and the importance and mould industry.This topic is for car bumper after supporting frame in stamping process and die design analysis design, namely stamping mould design. Parts shape is more complicated, and for a symmetrical parts. According to the machining process of the part and the structure characteristics, set the process steps:1. Dropping material2. Forming3. Trimming4. Punching This topic through the analysis of the car was in the bumper brace after forming process, according to car bumper after the structure of supporting frame in characteristics and technical requirements, the main design a stretch forming dies. The design of the key involved punching process and die classification; Common punching equipment and working principle, the selection principle; Stamping basic principle and law; Stamping performance and common stamping materials; Die material types, properties and selection principle and heat treatment methods; Mould manufacturing characteristics, mould parts processing methods and applications. On the analysis of the deformation process and cutting blanking pieces factors affecting the quality of basis, understand the cutting process calculation, process scheme formulated and punch die design, sure, the blade gap size calculation principle and method, layout design, cutting force and pressure center calculation, cutting technology analysis and processing plan making, cutting the typical structure, spare parts design and die standard application, punch die design methods and steps, etc. Punch die convex, concave die technology requirements and processing characteristics, the mold assembly characteristics.Keywords: Mold & Die Industry, After supporting frame in car bumpers Stamping die, forming第一章 緒 論1.1 本課題的研究目的及意義冷沖技術的發(fā)展已日臻成熟，在查閱相關資料的基礎上，結合零件成形工藝特點，制作了一套成形模，旨在大幅度提高勞動效率，降低成本。同時保險杠右底座是的一個結構復雜的不對稱零件，屬于大批量生產，需要較高的制造精度和定位精度。模具是工業(yè)生產的主要工藝裝備,模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè).在現代工業(yè)生產中,產品零件廣泛采用沖壓、鍛壓成形、壓鑄成形、塑料注射或其它成形加工方法,與成形模具相配套,使坯料成形加工成符合產品要求的零件,如汽車覆蓋件、發(fā)動機曲軸、電視機外殼的制造,都離不開模具.目前,模具已廣泛應用于電機電器產品、電子和計算機產品、汽車、軍械、通用機械等產品的生產中.模具生產制件所表現出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和抵消耗,是其它加工制造方法所不能比擬的. 隨著現代化工業(yè)和科學技術的發(fā)展,人們對工業(yè)產品的品種、數量、質量及款式的要求愈來愈高,模具的應用也愈來愈廣泛,其適用性也愈來愈強,已成為工業(yè)國家制造工藝水平的標志和獨立的基礎工業(yè)體系.后保險杠內支撐架是沖裁與成形相互組合的零件。此零件形狀復雜外形尺寸較大。該零件有多處曲面成形和落料成形，尺寸精度和形位精度較高。但如何改進其制造技術，提高其生產效率，降低成本，提高產品在市場的競爭力已成為工業(yè)生產深入研究的課題，同時提高后保險杠內支撐架的生產效率有重要的現實意義。1.2 本課題國內外研究現狀1.2.1 國內的研究現狀我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經了半個多世紀，近幾年來，我國模具技術有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。其中體現高水平制造技術的多工位級進模、覆蓋面大增已從電機、電鐵芯片模具，擴大到接插件、電子零件、汽車零件、空調器散熱片等家電零件模具上。正由于模具行業(yè)的技術進步，模具水平得以提高 ，模具國產化取得了可喜的成就。歷年來進口模具不斷增長的勢頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長。近幾年，我國模具技術發(fā)展較快，代表沖壓模具發(fā)展方向的精密多任務位級進模，模具設計制造水平有了較大提高。國內生產的部分模具水平與國際同類模具水平相當，替代了一部分進口模具，并有少量出口，但是應該看到，相比國際先進水平仍有不少差距 , 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動疊片多功能模具，已達到國際水平。而當前后保險杠內支撐架的生產方式也在不斷的改進，工業(yè)方面需要對其生產效率的關鍵核心模具進行研究。1.2.2 國外的研究現狀 國外產品結構、企業(yè)結構等方面合理和較先進，國外大型、精密、復雜、長壽命模具50%以上，模具70%以上是商品化的。模具加工的制造精度高，加工模具的復雜程度較高，模具的使用壽命長和制造周期較短，比國內有一段距離的優(yōu)勢。其工藝裝備穩(wěn)定性和可靠性較高。高新技術在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用歐美許多模具企業(yè)的生產技術水平，在國際上是一流的。將高新技術應用于模具的設計與制造，已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。 CAD/CAE/CAM的廣泛應用，顯示了用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應用的技術。在CAD的應用方面，已經超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設計已達到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應用很普遍。應用這些軟件不僅可完成2D設計，同時可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應用3D設計，還可以在設計時進行裝配干涉的檢查，保證設計和工藝的合理性。數控機床的普遍應用，保證了模具零件的加工精度和質量。3050人的模具企業(yè)，一般擁有數控機床十多臺。經過數控機床加工的零件可直接進行裝配，使裝配鉗工的人數大大減少。CAE技術在歐美已經逐漸成熟。在注射模設計中應用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設計中應用CAE軟件，模擬金屬變形過程，分析應力應變的分布，預測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術在模具設計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應用CAE技術后，試模時間減少了50%以上。1.2.3 發(fā)展趨勢 模具技術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。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術模具CAD/CAM/CAE技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CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度;進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(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。(2)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。 (3)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CAD數據，用于模具制造業(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。(4)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。(5)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。(6)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(Thin、Tick等)、等離子噴涂等技術。 (7)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。(8)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。1.2.4 設計相關的背景知識 模具是工業(yè)生產上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產品的各種模子和工具。沖壓模具-在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓-是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具依構造可分為單工程模、復合模、連續(xù)模三大類。前兩類需較多人力不符經濟效益，連續(xù)模可大量生產效率高。同樣，設計一套高速精密連續(xù)沖模，也要對你所生產的產品(包含所有用沖壓加工出來的產品，富士康集團主要有端子、電腦機殼以及連接器上用的小五金及目前的手機零件等等)。設計連續(xù)沖模需注意各模組之間的間距、零件加工精度、組立精度、配合精度與干涉問題，以達到連續(xù)模自動化大量生產的目的。1.3 研究的重點1.3.1 設計重點涉及的方面本次設計的重點涉及沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類；常見沖壓設備及工作原理、選用原則；沖壓成形基本原理和規(guī)律；沖壓成形性能及常見沖壓材料；模具材料種類、性能、選用原則及熱處理方法；模具制造特點、模具零件加工方法及應用等 。在分析沖裁變形過程及沖裁件質量影響因素的基礎上，了解沖裁工藝計算、工藝方案制定和沖裁模設計。涉及沖裁變形過程分析、沖裁件質量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、排樣設計、沖裁力與壓力中心計算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結構、零部件設計及模具標準應用、沖裁模設計方法與步驟等。沖裁模凸、凹模技術要求及加工特點，模具裝配特點。1.3.2 本課題擬解決的關鍵問題本課題是轎車后保險杠內支撐架的設計，在明確設計任務和設計要求的前提下，仔細研究設計方案，理清設計思路，使設計過程清晰化、簡潔、準確。該課題研究主要包括后保險杠內支撐架的成形工藝分析，工藝計算及設備的選用，成形工藝力計算，沖孔落料模完成沖孔工序和落料工序，該課題設計最主要的難點在于定位問題的解決和工序、排樣，使用的模具各部分材料降低成本而又能保證模具的使用壽命。針對這種情況本論文分析了轎車后保險杠內支撐架的成形工藝根據零件的結構特點和技術要求，設計了一套成形模。1.4 本論文的主要研究內容與思路 針對如何改進生產方案，提高生產效率，要分析后保險杠內支撐架的結構特點和技術要求。為了完成課題的任務， 對此本論文要研究的主要問題包括在下述幾個方面：（1）分析后保險杠內支撐架的成形工藝，以解決制件定位問題和生產效率；（2）研究工藝計算及設備的選用；主要集中在力的平衡問題;工序、排樣的解方案、模具制造材料成本問題等幾個方面；（3）建立后保險杠內支撐架模具的設計模型；（4）后保險杠內支撐架的模具結構及工作過程；（5）后保險杠內支撐架的模具主要部件凸、凹模等重要零部件及機構的設計計算。第二章 設計任務及產品圖課題內容：針對轎車后保險杠內支撐架零件，進行沖壓工藝的制定及其模具設計，主要內容如下：1、對零件進行三維建模（Solidwork、CATIA、UG等軟件不限）2、分析產品結構工藝性，擬定工藝方案擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設計模具的排樣圖；3、沖壓工藝計算及設計排樣、材料利用率計算，刃口尺寸計算，沖壓力、壓力中心的計算；4、沖模結構設計確定凸凹模尺寸，選擇模架類型，繪制沖模裝配圖，繪制沖模零件圖，編寫技術文件。課題任務要求：1、工序圖、模具裝配圖、非標準件零件圖等繪圖工作量不少于2.5張0號圖紙；2、機械類英文資料翻譯，工作量不少于三仟（3000）字；3、文獻綜述不少于一仟伍佰（1500）字；4、設計計算說明書不少于一萬伍仟（15000）字。產品（零件）圖：零件名稱：轎車后保險杠內支撐架；零件材料：HSLA350；零件厚度：1.6mm；該零件是轎車后保險杠內支撐架，異形件。其主要尺寸如圖2-1所示：圖2-1 零件二維圖圖2-2（a） 零件三維圖圖2-2（b） 零件三維圖第三章 零件的工藝性分析和方案的擬定3.1 零件的工藝分析該零件是轎車后保險杠內支撐架，為了固定其他零件的零件，其精度不高，屬于小型沖壓件，其工藝較為復雜，工步較多，其主要的工步為：落料、成形、切邊、沖孔，該零件雖然比較復雜，但是成對稱，易于排樣。沖裁工藝性：沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。所謂沖裁工藝性好，是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產較高、成本較低的條件下得到質量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結構對沖裁件質量、模具壽命和生產效率有很大影響。成形工藝性：沖壓生產中，除沖裁、彎曲、拉深等工序外，還有其他一些工序，包括校形、翻遍、縮口、脹形和起伏成形等，通常稱為成形工藝。成形工藝是指用各種局部變形的方法來改變坯料或工序件形狀的加工方法。它們常和其他沖壓工序組合在一起，加工某些復雜形狀的零件。例如校平和整形，是消除穹彎、回彈及所有不符合之間需要的多余變形，提高之間的形狀與尺寸精度；而翻遍、縮口等是對某些部位按某種特定方式進行局部成形。由以上分析可知，該沖件主要沖壓工序的工藝性良好。3.2 工藝方案的擬訂該零件所需的基本沖壓工序為落料，成形，切邊，沖孔，其工藝步驟如下：落料得到所需的板料外形；拉伸成形得到該零件的基本結構切邊切除多余的廢料；沖孔沖出四個孔。依據以上工序，可以做出以下工藝方案。方案一：先通過落料得到所需的板材毛坯，早通過成形的到所需的零件基本結構，然后切邊切除多余的廢料，最后通過沖孔沖出四個孔，從而得到完整的零件。方案二： 1、選擇方形板料，進行成形加工，得到零件的基本結構；2、沖孔得到四個孔；3、切邊得到完整零件。方案三： 1、選擇合適板料，根據在同一個平面上的三個孔的位置關系，先進行沖孔得到三個孔；2、通過上步所得的三個孔進行定位，進行成形加工，得到零件基本外形；3、切邊切除多余廢料，得到完整零件。通過三個方案的比較，方案一通過合適的排版，運用較少的沖壓步驟得到完整的材料，精確度較高，設計出的模具結構較為簡單，操作方便并且能夠有效的節(jié)省材料；方案二雖然前兩步較為簡便，但是第三步進行切邊較為復雜，所需的模具數量較多，且不容易定位；方案三存在方案二同樣的問題，并且在第二部進行拉伸成形時，容易產生較大變形或是材料不均勻的問題。根據以上分析，所以較為合理的工藝方案為方案一，方案一較好的完成沖壓件，并具有較好的經濟性。其工序如下：落料成形切邊沖孔第四章 主要工藝參數的確定4.1 工件外形毛坯的設計通過采用UG軟件對零件進行分析計算，零件展開圖形狀基本有曲線構成，其近似圖形如圖4-1所示圖4-1 零件展開近似圖形4.2 排樣和材料利用率的計算4.2.1排樣方法的確定一、排樣的分類 按照材料的利用率，排料可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種，如圖4-2所示。廢料是指沖裁中除零件以外的其他板料，包括工藝廢料和結構廢料。（1）有廢料排樣。有廢料排樣是指在沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側邊之間均有工藝廢料，沖裁是沿沖裁件的封閉輪廓進行的，如圖4-2（a）所示。（2）少廢料排樣。少廢料排樣是指只在沖裁件之間或只在沖裁件與條料側邊之間留有搭邊，如圖4-2（b）所示。沖裁只沿沖裁件的部分輪廓進行，材料利用率可以達到70%-90%。（3）無廢料排樣。無廢料排樣使之在沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側邊之間均無搭邊存在，沖裁件實際上是直接由切斷條料獲得的，如圖4-2（c）所示。材料利用率可高達85%-90%。圖4-2 排樣類別（a） 有廢料排樣；（b）少廢料排樣；（c）無廢料排樣二、排樣設計原則（1）提高材料利用率。沖裁件生產批量大，生產效率高，材料費用一般會占總成本的60%以上，所以材料利用率是衡量排樣經濟性的一項重要指標。在不影響零件性能的前提下，應合理設計零件外形及排樣，提高材料利用率。（2）改善操作性。沖裁件排樣應使工人操作方便、安全、勞動強度低。一般說來，在沖裁生產時應盡量減少條料的翻動次數，在材料利用率相同或相近時，應選用條料寬度及近距小的排樣方式。（3）使模具結構簡單合理，使用壽命高。（4）保證沖裁件質量。采用少廢料、無廢料排樣時，材料利用率高，不但有利于一次行程獲得多個沖裁件，還可以簡化模具結構、降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導向誤差的影響，沖裁件尺寸及精度不易保證，另外，在有些無廢料排樣中，沖裁時模具會單面受力，影響模具使用壽命。有廢料排樣時沖裁件質量和模具壽命較高，但材料利用率較低。所以，在排樣設計中，應全面權衡利弊。綜合零件形狀和使用要求：大批量生產，考慮到經濟性，以及工藝方案的確定，該零件的排樣實現了少廢料排樣，生產批量大，采用模具加工可以有明顯的經濟效益。經過分析，采用少廢料排樣，如圖4-3所示。圖4-3 落料排樣圖4.2.2 確定搭邊值表4-1搭邊a和a1的數值材料厚度t（mm）搭邊值a邊距a10.25以下2.83.00.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.51.81.21.61.82.01.62.02.02.22.02.52.22.52.53.02.52.83.03.62.83.2用少廢料排樣，排樣圖如圖43所示。采用導料板導向且無測壓裝置，其中搭邊值取a為2.0mm, 邊距a1為2.2mm，平行于送料方向的沖裁件寬度D為163.6mm，導料板與最寬條料之間的間隙，條料寬度偏差。進距： 條料寬度： 板料規(guī)格擬選用： 板料采用縱排：如圖3-3所示板料條數：條 余1.2mm每條個數：條 余0mm板料每塊可沖總個數： 個材料的利用率：沖裁件的實際： 一個進距內材料的利用率：一張板料上總的材料利用率：4.3 壓力中心計算與確定模具的壓力中心是為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。壓力中心：因零件展開圖為對稱圖形，故其壓力中心為幾何中心，即為（0,0）點，如圖4-4所示。圖4-4 壓力中心4.4 沖壓力的計算4.4.1 落料力的計算1、沖裁力計算本次沖裁屬于平刃口沖裁，落料力由下式計算： （4.1）式中 P沖裁力（N）；材料的抗剪強度（MP）； t材料厚度（mm）； 沖裁刃口周長（mm）。在生產使用中，考慮到刃口變鈍、間隙不勻和材料性能波動等因素，通常按下式計算沖裁力： （4.2）其中t=1.6mm，=350MP，通過UG計算L=1609.7626mm所以 2、卸料力、推件力及頂件力計算卸料力 （4.3）推件力 （4.4）頂件力 （4.5）式中 、 分別是卸料力、推件力和頂件力（N）； 、分別是卸料力系數、推件力系數和頂件力系數，其值分別取0.04、0.055、0.06； 沖裁力（N）； 同時梗塞在凹模內的工件數；，為凹模直壁刃口高度（mm），為料后（mm）；按模具結構取為1。將相關數值代入上述式子，經計算得：3、壓力機噸位計算：沖裁時，選擇壓力機的噸位，一般按下列公式計算：對于普通沖裁 式中 壓力機的公稱壓力（N）； 沖裁力（N）。根據上面的計算，選用公稱壓力為的機械壓力機進行沖裁,其型號為。表4-2 沖裁間隙（單面間隙c=%t）注：1、本表適用于厚度為10mm以下的金屬材料。考慮到料厚對間隙比值的影響，將料厚分成0.1-1.0,1.2-3.0,3.5-6.0,7.0-10.0四檔，當料厚為0.1-1.0mm時，各類間隙比值取下限值，并以此為基數，隨著料厚的增加，再逐檔遞增（0.5-1.0）%t（有色金屬和低碳鋼取小值，中碳鋼和高碳鋼取大值）。 2、凸、凹模的制造偏差和磨損均使間隙變大，故新模具應取最小間隙值。 3、其他金屬材料的間隙比值可參照表中抗剪強度相近的材料選取。 4、非金屬材料：紅紙板、膠紙板、膠布板的間隙比值分兩類：相當于表中類時，?。?.5-2.0）%t；相當于類時，取（2-4）%t。紙、皮革、云母紙的間隙比值?。?.25-0.75）%t。4、凸、凹模間隙計算沖裁間隙是直接關系到沖件斷面質量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數。沖裁間隙數值，主要與材料牌號、供應狀態(tài)和厚度有關，但由于各種沖壓件對其斷面質量和尺寸精度的要求不同，以及生產條件的差異，再生產實踐中就很難有一種統一的間隙數值，而應區(qū)別情況，分別對待，再保證沖件斷面質量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最高。再沖裁間隙指導性技術文件中推薦的間隙值使根據使用要求分類選用，考慮到間隙的確切含義和實際作用，并能適應制模方法和間隙測量方法的要求，將以往習慣采用的雙面間隙z，改用單面間隙c。見表4-2。那么通過分析零件的使用場合及其材料特征等情況下，選用間隙數值為0.16mm。4.4.2 切邊力的計算1、沖裁力計算本次沖裁屬于平刃口沖裁，落料力由下式計算： （4.6）式中 P沖裁力（N）；材料的抗剪強度（MP）； t材料厚度（mm）； 沖裁刃口周長（mm）。在生產使用中，考慮到刃口變鈍、間隙不勻和材料性能波動等因素，通常按下式計算沖裁力： （4.7）其中t=1.6mm，=350MP，通過UG計算L=265.4mm所以 2、卸料力、推件力及頂件力計算卸料力 （4.8）推件力 （4.9）頂件力 （4.10）式中 、 分別是卸料力、推件力和頂件力（N）； 、分別是卸料力系數、推件力系數和頂件力系數，其值分別取0.04、0.055、0.06； 沖裁力（N）； 同時梗塞在凹模內的工件數；，為凹模直壁刃口高度（mm），為料后（mm）；按模具結構取為1。將相關數值代入上述式子，經計算得：3、壓力機噸位計算：沖裁時，選擇壓力機的噸位，一般按下列公式計算：對于普通沖裁 式中 壓力機的公稱壓力（N）； 沖裁力（N）。根據上面的計算，選用公稱壓力為的機械壓力機進行沖裁,其型號為。4、凸、凹模間隙計算沖裁間隙是直接關系到沖件斷面質量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數。沖裁間隙數值，主要與材料牌號、供應狀態(tài)和厚度有關，但由于各種沖壓件對其斷面質量和尺寸精度的要求不同，以及生產條件的差異，再生產實踐中就很難有一種統一的間隙數值，而應區(qū)別情況，分別對待，再保證沖件斷面質量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最高。再沖裁間隙指導性技術文件中推薦的間隙值使根據使用要求分類選用，考慮到間隙的確切含義和實際作用，并能適應制模方法和間隙測量方法的要求，將以往習慣采用的雙面間隙z，改用單面間隙c。見表4-2。那么通過分析零件的使用場合及其材料特征等情況下，選用間隙數值為0.13mm。4.4.3 沖孔力的計算本零件在沖孔工藝中所要沖的孔數為四個，其中三個孔在同一平面內，而第四個孔在另一平面內，如圖4-5所示（從左至右依次為孔1、孔2、孔3和孔4）。兩個平面之間的角度為13.5202度，如圖4-6所示，兩個平面之間的夾角小于15度，所以可以用一套模具通過一次沖孔工藝來完成。圖4-5 零件三維圖圖4-6 沖孔所在的平面之間的角度1、沖裁力計算本次沖裁屬于平刃口沖裁，落料力由下式計算： （4.11）式中 P沖裁力（N）；材料的抗剪強度（MP）； t材料厚度（mm）； 沖裁刃口周長（mm）。在生產使用中，考慮到刃口變鈍、間隙不勻和材料性能波動等因素，通常按下式計算沖裁力： （4.12）其中t=1.6mm，=350MP，通過UG計算L=133.4mm所以 2、卸料力、推件力及頂件力計算卸料力 （4.13）推件力 （4.14）頂件力 （4.15）式中 、 分別是卸料力、推件力和頂件力（N）； 、分別是卸料力系數、推件力系數和頂件力系數，其值分別取0.04、0.055、0.06； 沖裁力（N）； 同時梗塞在凹模內的工件數；，為凹模直壁刃口高度（mm），為料后（mm）；按模具結構取為1。將相關數值代入上述式子，經計算得：3、壓力機噸位計算：沖裁時，選擇壓力機的噸位，一般按下列公式計算：對于普通沖裁 式中 壓力機的公稱壓力（N）； 沖裁力（N）。根據上面的計算，選用公稱壓力為的機械壓力機進行沖裁,其型號為。4、凸、凹模間隙計算沖裁間隙是直接關系到沖件斷面質量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數。沖裁間隙數值，主要與材料牌號、供應狀態(tài)和厚度有關，但由于各種沖壓件對其斷面質量和尺寸精度的要求不同，以及生產條件的差異，再生產實踐中就很難有一種統一的間隙數值，而應區(qū)別情況，分別對待，再保證沖件斷面質量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最高。再沖裁間隙指導性技術文件中推薦的間隙值使根據使用要求分類選用，考慮到間隙的確切含義和實際作用，并能適應制模方法和間隙測量方法的要求，將以往習慣采用的雙面間隙z，改用單面間隙c。見表4-2.那么通過分析零件的使用場合及其材料特征等情況下，選用間隙數值為0.09mm。4.5 間隙的影響通常，沖裁模凸模直徑小于凹模直徑，凸、凹模之間存在這個空隙，稱之為沖裁間隙Z（Z=2C,C單邊間隙）。間隙值得大小，對諸多方面會造成一些影響。1、對沖裁件質量的影響（1）沖裁間隙對沖裁斷面質量有明顯的影響。通常，沖裁斷面特征用以下幾個可變參數表示：塌角R（沖裁或沖孔孔邊緣理論尖角的塌陷區(qū)段長度）；毛邊斜度（沖裁斷裂分離時形成的斜度）；光邊高度G；毛邊高度M和毛刺高度。若以間隙適中時的斷面特征為型，分別往前、后各推兩型，即按至型來描述間隙對斷面質量的影響及趨勢如表4-3所示?？梢?，型斷面的塌角R較型的有所增加，斜度則基本不變，由拉深應力產生的毛刺仍屬正常。間隙如再擴大（型斷面），則塌角R及斜度顯著增加，毛刺也加大，并伴隨有工件變形。型斷面的塌角較型減小，但斜度與型差不多。由于間隙的縮小，在毛面中間出現光點，毛刺中等，除拉深毛刺外，并