輪盤沖壓模具設(shè)計與模具失效分析畢業(yè)論文

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 )學(xué)院（系、部）：康尼學(xué)院專業(yè)：材料成型及控制工程（模具設(shè)計）題目：輪盤沖壓成型模具設(shè)計與模具失效分析指導(dǎo)者：評閱者：2012年6月南京I畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要輪盤沖壓成型模具設(shè)計與模具失效分析本文主要介紹了沖壓模具設(shè)計過程，沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，模具已經(jīng)越來越多地被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率， 減輕工人負(fù)擔(dān)， 具有重要 的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價值。沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高的、少切屑或無切屑的先進(jìn)加工方法，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方 面都有很多的優(yōu)

2、點(diǎn)。沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離和成形兩大類，每一類中包括許多不同的工序 .本次設(shè)計的零件為輪盤沖壓，所用材料是 Q235。本論文分析了該工件的成形工藝，計算了該工件的毛坯形狀尺寸及各工序尺寸，并在此基礎(chǔ)上確定了合理的沖壓工序，分為三 道工序分別為工序一落料拉深，工序二沖中間孔和腰型孔，工序三內(nèi)外緣翻邊。此方案的特點(diǎn) 是模具結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，操作方便，并且尺寸和精度達(dá)到工藝要求，具有良好的性價比。本設(shè)計工序采用曲柄壓力機(jī)進(jìn)行沖壓，具有生產(chǎn)效率高、維修簡單、工作環(huán)境整潔等特點(diǎn)。本文模具進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的分析，主要零件的設(shè)計和模具的經(jīng)濟(jì)分析，并且詳細(xì)介紹了設(shè)計方法和步驟。關(guān)鍵詞：沖壓工藝

3、；模具設(shè)計；曲柄壓力機(jī)；復(fù)合模畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）英文摘要TitleRoulete stamping mold design and mold failure analysisAbstract:Punching dies was used widely in industrial production applications. Withtoday's technology development, mold an increasing use of industrial production. Punching die can greatly improve labor produ

4、ctivity and reduce the burden of theworkers, further more it efficiency, no or less process methods, in the economic and technical aspectswhich componentsis wheel plate ,the material of wheel plate isQ235. In the paper, the molding technology of the stainlesssteel drawing part was analyzed, the dime

5、nsions and shape of the blank were calculated, the drawing times and dimensions of the part were determined and made sure on this foundation reasonable of convenience,and the size and accuracies attain the craft request, procedure adopts the crank pressure machine to press the parts. Because it this

6、 paper ,analyzes the combination die crafts respectively and gives a detailed introduction to the calculation method and steps .Key words: Punching；mold structure；crank ；combination die目錄前言 . . 1第一章沖壓生產(chǎn)工藝概況 .21.1沖壓工藝介紹21.2沖壓的基本工序 .313 沖壓工藝設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟41.4 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 . . 61.5沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 .7第二章零件的工藝性分析

7、 .122.1零件的工藝性分析 .122.2工藝方案確定142.3沖裁件的精度與粗糙度 .152.4零件工藝計算 . . 152.4.1毛坯尺寸計算 . . 152.4.2沖裁力計算 . . 162.4.3搭邊和條料寬度的計算 .17第三章 模具整體的設(shè)計與工藝計算 .183.1搭邊 .3.1.1毛坯尺寸計算 .3.1.2搭邊計算 .3.1.3材料的經(jīng)濟(jì)利用 .3.2排樣 .3.3半成品尺寸計算 .3.3.1計算毛坯翻邊預(yù)制孔直徑D .第四章 模具總體設(shè)計 .4.1落料拉深復(fù)合模模具設(shè)計 .4.1.1模具結(jié)構(gòu) .4.1.2刃口尺寸計算 .4.1.3工序力計算 .4.1.4輔助零件設(shè)計 .4.1

8、.5設(shè)備選擇 .4.2 沖中間孔和腰形孔復(fù)合模模具設(shè)計 .4.2.1模具結(jié)構(gòu) .4.2.2刃口尺寸計算 .4.2.3工序力計算 .4.2.4設(shè)備選擇 .4.3 內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模模具設(shè)計.4.3.1模具結(jié)構(gòu) .4.3.2刃口尺寸計算 .4.3.3工序力計算 .4.3.4設(shè)備選擇 .第五章材料失效分析 .5.1失效分析的概念 . .5.2沖裁模主要失效形式 . .5.3失效分析基本方法 . .5.4本次設(shè)計中工作部件失效形式分析.第六章 熱處理工藝與加工工藝路線 .錯誤！未定義書簽。6.1熱處理的基本原理 . .錯誤！未定義書簽。6.2熱處理工藝分類 .錯誤！未定義書簽。6.3沖裁模熱處理的注意要

9、點(diǎn) . .錯誤！未定義書簽。6.4鋼的熱處理基本工藝 . .錯誤！未定義書簽。6.4.1退火 .錯誤！未定義書簽。6.4.2正火 .錯誤！未定義書簽。6.4.3淬火 .錯誤！未定義書簽。6.4.4回火 .錯誤！未定義書簽。6.5工作部件熱處理工藝制造 . .錯誤！未定義書簽。6.6本次模具設(shè)計主要采用材料 . .錯誤！未定義書簽。6.7第一副模具（落料與拉深復(fù)合模） .錯誤！未定義書簽。6.8第二副模具（沖中間孔腰形孔復(fù)合模） .錯誤！未定義書簽。6.9第三副模具（內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模） .錯誤！未定義書簽。6.10 工作部件加工工藝路線 . .錯誤！未定義書簽。6.10.1第一副模具（落料與拉深

10、復(fù)合模） .錯誤！未定義書簽。6.10.2第二副模具（沖中間孔腰形孔復(fù)合模）. . 錯誤！未定義書簽。6.10.3第三副模具（內(nèi)外緣翻邊復(fù)合模） .錯誤！未定義書簽。第六章結(jié)論 . .參考文獻(xiàn).前言全世界的鋼材中，板材占很大比例，而其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。如汽車的車身，底盤，郵油箱，散熱器片等均是沖壓加工而成。沖壓件具有薄，均，輕，強(qiáng)的特點(diǎn)，且工作精度高，價格一致。沖壓是一種金屬塑性加工方法，其坯料主要是板材，利用沖壓設(shè)備通過模具的作用，使之獲得所需要的零件形狀和尺寸。沖壓的三要素是材料、模具和設(shè)備。沖壓加工要求被加工材料具有較高的塑性和韌性， 較低的屈強(qiáng)比和時效敏感性，一般要求碳素鋼伸

11、長率 16%、屈強(qiáng) sb 70%，低合金高強(qiáng)度鋼 14%、sb 80%。否則，沖壓成形性能較差，工藝上必須采取一定的措施。模具是沖壓加工的主要工藝裝備。沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸公差、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等與模具結(jié)構(gòu)及其合理設(shè)計的關(guān)系很大。沖壓模具按照沖壓工序的組合方式不同分為：單工序的簡單模、多工序的連續(xù)模和復(fù)合模。沖壓設(shè)備主要有機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動壓力機(jī)；在小批量生產(chǎn)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)中，多采用液壓機(jī)。它在工業(yè)中占有十分重要的地位。 隨著當(dāng)今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具

12、的自動送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價值。模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。同時沖壓工藝在各行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。(1)汽車行業(yè)的沖壓。 以拉深為主。 在我國這部份主要集中在汽車廠、 拖拉機(jī)廠、飛機(jī)制造廠等大廠，獨(dú)立的大型沖壓拉深廠還很多見。(2)汽車等行業(yè)零部件類沖壓。主要是沖剪成形。這部分的企業(yè)有許多都?xì)w在標(biāo)準(zhǔn)件廠，也有一些獨(dú)立的沖壓廠，目前一些汽車廠或拖拉機(jī)廠的周圍都有許多這樣的小廠。(3)電器件沖壓廠。這類廠是一個新的產(chǎn)業(yè)，

13、隨著電器的發(fā)展而發(fā)展起來，這部分廠主要集中在南方。(4)生活日用品沖壓廠。做一些工藝品，餐具等，這些廠近幾年也有大的發(fā)展。(5)家用電器部件沖壓廠。這些廠都是在我國家用電器發(fā)展起來后才出現(xiàn)的，大部分分布在家電企業(yè)內(nèi)。(6) 特種沖壓企業(yè)。 如航空件的沖壓等就屬于這類企業(yè)， 但這些工藝廠也都?xì)w在一些大廠。目前國內(nèi)專業(yè)從事沖壓的大型企業(yè)很少，如果有也是一些小廠。主要特征是零部件或部件廠，這是沖壓行業(yè)的主要特征。不同于其它毛坯制造廠。本文是輪盤的沖壓成形工藝及其模具設(shè)計。鑒于以上所述的沖壓三要素，該設(shè)計應(yīng)詳細(xì)論述輪盤的成形工藝特點(diǎn)、所采用的模具結(jié)構(gòu)、沖壓加工的具體方法及選用何種性能的壓力機(jī)。由于畢業(yè)

14、設(shè)計的設(shè)計面較廣，有一定難度。因?yàn)檎麄€設(shè)計是由個人獨(dú)立完成的，所以在設(shè)計內(nèi)容難免有一些遺漏和錯誤，殷切的希望各位老師和各位領(lǐng)導(dǎo)予以批評和指正。第一章沖壓生產(chǎn)工藝概況1.1 沖壓工藝介紹沖壓是靠壓力機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或 分離，從而獲得所需形狀和尺寸的沖壓件的成形加工方法。 沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋 的鋼板和鋼帶。沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進(jìn)模，可在一臺壓 力機(jī)上完成多道工序，實(shí)現(xiàn)由開卷，矯平，沖裁到成形，精整的全自動的生產(chǎn)。生產(chǎn)效率 高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋 的鋼板和鋼帶。世界

15、的鋼材中，有 60 70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成的成品。汽車的車身、 底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓 加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制 造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度 可達(dá)微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工， 或僅需要少量的切削加工。 熱沖壓件精度和表面狀態(tài) 低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。沖壓是高效的生產(chǎn)

16、方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進(jìn)模，可在一臺壓力機(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、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。1.2 沖壓的基本工序研究沖壓成形首先需要將沖壓工序進(jìn)行分類，同時還要根據(jù)板料沖壓變形中的力學(xué)特 點(diǎn)進(jìn)行分類，在此基礎(chǔ)上分析研究每一類成形規(guī)律，為制定沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計模具、確 定工藝參數(shù)和解決成形工藝中的各種實(shí)際問題提供可靠的依據(jù)。 所以只有能夠充分反映沖 壓毛坯的受力與變形特點(diǎn)的分類方法， 對于沖壓成形研究，才可能具有實(shí)用的意義。沖壓與其它加工方法相比，在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)主要是：(1

17、) 生產(chǎn)率高，操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，適合于大批量生產(chǎn)；(2) 制件精度較高，尺寸穩(wěn)定，互換性好；(3) 是一種能耗低、材料利用率高的少、無切削加工方法；(4) 能加工壁薄、形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量好、剛性好、重量輕的零件。 加工過程中，軋制板料表面一般不受破壞。沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離和成形兩大類，每一類中包括許多不同的工序分離工序是在沖壓過程中，使沖壓件與板料在切應(yīng)力和拉應(yīng)力作用下，沿一定的輪廓線相互分離，其沖壓件分離面質(zhì)量應(yīng)該滿足一定的要求。分離工序主要是指沖裁，包括落 料、沖孔、切斷、切邊、剖切等工序。成形工序是指在沖壓過程中，使毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，成為

18、所要求的形狀，同時沖壓件應(yīng)該滿足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括彎曲、拉深、脹形、 翻邊、擴(kuò)口、旋壓等工序 沖壓板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大， 要求沖壓材料厚度精確、均 勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均 勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)， 如拉深性能試驗(yàn)、 脹形性能試驗(yàn) 等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機(jī)程

19、序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。1.3 沖壓工藝設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟在清楚了解并掌握了原始資料的基礎(chǔ)上，工藝設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟如下：(1) 分析產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性沖壓工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性，亦即沖壓結(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。在工藝設(shè)計時，首先分析沖壓件的工藝性，目的是為制定工藝方案奠定基礎(chǔ)。分析沖壓件的工藝性，主要包括如下兩方面內(nèi)容： 對產(chǎn)品圖進(jìn)行工藝性審查 根據(jù)

20、產(chǎn)品圖樣，認(rèn)真分析研究該沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小及精度要求，病的可能 性，由此了解它們對沖壓加工難易程度的影響情況。在分析產(chǎn)品圖時，要特別注意零件的 極限尺寸（如最小沖孔尺寸、最小窄槽寬度、最小孔間距和孔邊距、最小彎曲半徑、最小 拉深圓角半徑） 、尺寸公差、 設(shè)計基準(zhǔn)及其他特殊要求。因?yàn)檫@些要素對所需的工序性質(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?？傊瑢Ξa(chǎn)品圖進(jìn)行工藝性審查， 其目的就在于明確該零件是否適合沖壓加工的工藝特點(diǎn)， 用沖壓方法制造是否經(jīng)濟(jì)合理及粗要解決的主要技術(shù)問題有哪些。 對產(chǎn)品圖提出修改意見 經(jīng)過上述的分析研究，如果發(fā)現(xiàn)沖壓

21、件的工藝性很差，則應(yīng)會同產(chǎn)品設(shè)計人員，在不 影響產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件形狀、 尺寸、精度要求乃至原材料的選用等進(jìn)行適 當(dāng)?shù)男薷摹１匾獣r，應(yīng)建議產(chǎn)品設(shè)計部門重新設(shè)計。具體來說若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品圖中零件形狀過于復(fù)雜，或尺寸精度和表面質(zhì)量要求太高，或尺寸標(biāo)注及基準(zhǔn)選擇不合理，或通過適當(dāng)改 變其局部形狀和尺寸，能有利于排樣和節(jié)約原材料的，或能用薄料代替厚料，用黑色金屬 代替有色金屬，均可向產(chǎn)品設(shè)計部門提出修改意見。(2) 確定沖壓工藝方案 在對沖壓件進(jìn)行工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)批量和工廠現(xiàn)有條件并綜合考慮產(chǎn)品 質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素好，通過對各種方案的仔細(xì) 分析、比

22、較，然后確定一種最佳工藝方案。沖壓工藝方案的確定， 要求工藝人員能在一系 列技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特征具體條件下，通過對各種方案反復(fù)研究，從中尋求最合理、最有效的工 藝方案。工藝方案的確定一般可按如下步驟進(jìn)行： 進(jìn)行必要的工藝計算 根據(jù)產(chǎn)品圖樣，計算毛坯展開尺寸、工序間的半成品尺寸、 沖壓力。上述工藝計算， 無疑是確定工藝方案所必需的。 提出各種可能的工藝方案 在上述有關(guān)工藝計算的基礎(chǔ)上，通過對沖壓件的工序性質(zhì)、工序數(shù)量、工序順序及工 序組合方式的綜合分析，提出各種可能的工藝方案。沖壓件的工序性質(zhì)是指工件所需的工 序種類，如落料、沖孔、彎曲、拉深、翻邊等基本工序，一般可根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀直 觀確定。工序

23、數(shù)量主要取決于工件的復(fù)雜程度、尺寸精度要求及材料的沖壓工藝性能。沖 壓工序順序的安排，既要考慮沖壓件質(zhì)量的穩(wěn)定性， 又要保證經(jīng)濟(jì)上的合理性， 它主要取 決于各工序的變形特點(diǎn)和尺寸要求。 對沖壓件的工序性質(zhì)、 數(shù)量和工序順序初步確定之后， 還應(yīng)考慮這些工序的組合問題。工序的組合要考慮組合的必要性、可行性與組合方式三個 方面。組合的必要性取決于生產(chǎn)批量，可行性則受沖壓變形特點(diǎn)、工件質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)及 制模條件的限制。組合方式目前主要是復(fù)合沖壓和連續(xù)沖壓兩種。 選擇最佳工藝方案 任何一個沖壓件往往可有幾種不同的沖壓工藝方案， 因此需綜合考慮各方面的因素， 并通過分析、比較，從中選擇一種在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都

24、較為合理的最佳方案。所謂最佳方案 總是相對而言的，它與工廠的具體生產(chǎn)條件有關(guān)。因此，在確定工藝方案時，應(yīng)從工廠現(xiàn) 有的生產(chǎn)條件出發(fā)， 在保證產(chǎn)品質(zhì)量和滿足生產(chǎn)批量要求的前提下，尋求以最經(jīng)濟(jì)合理的 方式完成沖壓件的加工過程。此外還應(yīng)注意，對某些組合沖壓件或有特殊要求的沖壓件， 尚需考慮非沖壓輔助工序，如鉆孔、鉸孔 、車削等機(jī)加工工序，焊接、鉚合、熱處理、 表面處理及去毛刺等工序。這些輔助工序應(yīng)視具體情況作出合理安排， 有的可放在沖壓工 序之間進(jìn)行，有的可置于沖壓工序前或后進(jìn)行。(3) 選擇模具類型工藝方案確定后，即確定了沖壓加工的工序數(shù)量、順序以及工序的組合方式。選擇模具類型時，需綜合考慮沖壓件

25、的使用要求、生產(chǎn)批量大小、沖壓設(shè)備情況及模具制造能力 等各方面的因素。 通過分析比較， 最終確定出采用簡易模、單工序模、還是采用復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模。一般來說，簡易模（聚氨酯橡膠模、低熔點(diǎn)合金模、鋅基合金模、板模及鋼帶沖模等）壽命低、成本低、通常適用于試制、小批量生產(chǎn)。 對于生產(chǎn)批量大、 精度要求高的沖壓件，應(yīng)選用復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模。當(dāng)沖壓件尺寸很大時，為便于制造模具及簡化模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用單工序模；當(dāng)沖壓件尺寸小且形狀復(fù)雜時，為便于生產(chǎn)操作，常采用復(fù)合模或級進(jìn)模。(4) 選擇沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備選擇是工藝設(shè)計中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 它直接關(guān)系到設(shè)備的安全及合理使用，并對產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本等

26、有著重要影響。設(shè)備選擇主要包括設(shè)備 類型和設(shè)備規(guī)格選擇兩方面。一般來說，設(shè)備類型的選擇主要取決于沖壓的工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量、工件的幾何尺寸及精度要求等因素，而設(shè)備規(guī)格的選擇主要與沖壓力、模具閉合高度及其輪廓尺寸等因素有關(guān)。1.4 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖

27、模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工， 普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2）沖壓時由

28、于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度， 且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量 , 而模具的壽命一般較長 , 所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定 , 互換性好 , 具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下

29、，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則 60%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造 =鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。1.5 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速

30、發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。(1) 沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計

31、算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm，精度可達(dá) IT1617 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)

32、用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形， 可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無回彈成形。無模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 CADCAMCAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動化成形。(2.) 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計制造上 , 目前正朝著以下兩方面發(fā)展 : 一方

33、面 , 為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備以及模具 CADCAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。 目前，50 個工位以上的級進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2 微米，多功能級進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、

34、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達(dá)到國際水平的精度達(dá)25 微米，進(jìn)距精度 23 微米，總壽命達(dá) 1 億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高

35、速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為 1500040000rmin），加工精度一般可達(dá) 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra1 微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高 3 攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（ 60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣） ，因此不再需要制造昂貴的成形電極， 如日本三菱公司生產(chǎn)的 EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動補(bǔ)償系統(tǒng)、 CADCAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)

36、仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動化程度已達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到 300mmmin，加工精度可達(dá)± 1.5 微米，表面粗糙度達(dá) Ra=010.2 微米 ; 精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù); 模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展, 現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機(jī)除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外 , 其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面性

37、能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機(jī)紛紛投入使用。(4) 沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的

38、成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進(jìn)工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá) 70%80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買， 使生產(chǎn)率大幅度提高。 模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。設(shè)計要求 : 設(shè)計該零件的沖裁模沖壓零件圖如下圖所示:沖壓技

39、術(shù)要求 :1. 材料 :Q235；2. 材料厚度 :1.0mm；3.生產(chǎn)條件 :大批量生產(chǎn)；第二章零件的工藝性分析2.1 零件工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性是否合理，對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。本次設(shè)計的輪盤零件的材料為Q235，厚度為1.0mm，如圖2.1及圖2.2所示。沖壓工藝設(shè)計的基本要求為：（ 1）材料利用率高；（ 2）制定出的工藝方案在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理；（ 3）工序

40、組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律，能保證沖制合格的工件；（ 4）工序數(shù)量盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高。良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。即沖 壓工藝的質(zhì)量就決定了模具三維質(zhì)量，因此，制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的。2、材料分析該輪盤零件的材料為 Q235，是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的沖壓性能。沖壓件的工藝性，是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖壓件的結(jié)構(gòu)、形狀，尺寸及公式差等技術(shù)要求是否符合沖壓加工的工藝要求。工藝性是否合理，對沖壓件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。(1)沖壓工件為輪盤，工件圖見圖1。該工件外輪廓為圓形，

41、直徑為58mm。圖1工件圖(2)該工件形狀尺寸精度要求為沖壓件的經(jīng)濟(jì)精度。從變形的程度來看屬于局部淺拉深的起伏件，但需要內(nèi)外緣同時翻邊。因此，在起伏過程中能否一次成型，保證工件平整而且無裂紋是該工件模具設(shè)計的關(guān)鍵。(3) 該零件用 Q235-A 制造，且形狀規(guī)則，適宜采用沖壓加工。(4) 由于該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)， 不宜采用單一工序， 而用級進(jìn)模模結(jié)構(gòu)又太復(fù)雜，所以適用于復(fù)合模。2.2 工藝方案確定沖壓模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。由于本制件結(jié)構(gòu)簡單，精

42、度要求不高，經(jīng)分析由落料、沖孔、彎曲三道工序組成。如果使用單工序模則會使制造周期增長，不利于提高生產(chǎn)率；經(jīng)分析可知：該制件也不適合級進(jìn)模。故采用在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔及拉深等數(shù)道工序的復(fù)合模。復(fù)合模具由以下特點(diǎn)：（ 1）沖件精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對位置一致性好；（ 2）沖件表面較為平整；（ 3）適宜沖薄料；（ 4）可以充分利用短料和邊角余料；（ 5）沖模面積較小。該沖壓零件需要的基本工序落料、沖孔、拉深、翻邊。該工件設(shè)計的出擬工藝方案方案一：落料拉深與沖中間孔復(fù)合 外緣翻邊復(fù)合。方案二：落料 拉深 沖孔 外緣翻邊。方案二：落料與拉深復(fù)合 沖中間孔和外緣翻邊。工序組合方

43、案及比較方案一：落料拉深與沖中間孔復(fù)合，外緣翻邊。該方案的特點(diǎn)是落料拉深沖孔工件中間孔的尺寸難以保證，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。方案二：落料 拉深 沖孔 外緣翻邊。該方案的特點(diǎn)是模具制造簡單，工件尺寸比較精確，但工序過于復(fù)雜，生產(chǎn)效率不高。方案三：落料與拉深復(fù)合，沖中間孔和外緣翻邊。沖孔與修邊復(fù)合。該方案的特點(diǎn)是模具制造簡單，模具使用壽命長。工件形狀尺寸較精確，而且工序比較少。大大提高了工件的生產(chǎn)效率。2.3確定工藝方案落料與拉深復(fù)合 沖中間孔和腰形孔 內(nèi)外緣翻邊。2.3 沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級不高于 IT14 級, 一般落料公差等級最好低于 IT10 級, 沖孔件公差等級最好低于 IT9 級, 由表 3-5 可得落料公差 , 沖孔公差分別為 0.40,0