沖壓知識(shí)介紹.doc

本章課件 設(shè)計(jì)實(shí)例 沖壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 沖壓知識(shí)簡(jiǎn)述 沖裁力、卸料力及推件力的計(jì)算 精密沖裁工藝與模具簡(jiǎn)介 沖裁工藝設(shè)計(jì) 沖裁件的排樣 沖裁力和壓力中心的計(jì)算 沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 沖裁模具間隙 沖裁變形分析 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì),綜述沖壓知識(shí)簡(jiǎn)述關(guān)于沖壓緒論： 冷沖壓是一種金屬加工方法，在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料金屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸. 冷沖壓和切削加工比較，具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適合于大量生產(chǎn)。 由于板料零件具有重量輕，有足夠的強(qiáng)度和剛度，可以根據(jù)不同的用途，采用不同的材料加工成各種形狀尺寸的零件，以滿足產(chǎn)品的需要。冷沖壓工藝大致可分為分離工序與成形工序兩大類分離工序工序名稱簡(jiǎn)圖特點(diǎn)及應(yīng)用范圍落料用沖模沿封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是零件，用于制造各種形狀的平板零件沖孔用沖模按封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是廢料切斷用剪刀或沖模沿不封閉曲線切斷，多用于加工形狀簡(jiǎn)單的平板零件切邊將成形零件的邊緣修切整齊或切成一定形狀剖邊把沖壓加工零件的半成品切開成為二個(gè)或數(shù)個(gè)零件，多用于不對(duì)稱零件的成雙或成組沖壓成形之后成形工序工序名稱簡(jiǎn)圖特點(diǎn)及應(yīng)用范圍彎曲把板材沿直線彎成各種形狀，可以加工形狀極為復(fù)雜的零件卷圓把板材端部接近封閉的圓頭，用于加工類似鉸鏈的零件扭曲把沖裁后的半成品扭轉(zhuǎn)成一定角度拉深把板材毛坯成形制成各種空心的零件變薄拉深把拉深加工后的空心半成品進(jìn)一步加工成為底部厚度大于側(cè)壁厚度的零件翻孔在預(yù)先沖孔的板材上或未經(jīng)沖孔德板材沖制成豎立的邊緣翻邊把板材半成品的邊緣曲線或圓弧成形成豎立的邊緣拉彎在拉力與彎矩共同作用下實(shí)現(xiàn)彎曲變形，可得精度較好的零件脹形在雙向拉應(yīng)力作用下實(shí)現(xiàn)的變形，可以成形各種空間曲面形狀的零件起伏在板材毛坯或零件的表面上用局部成形的方法制成各種形狀的突起與凹陷擴(kuò)口在空心毛坯或管狀毛坯的某個(gè)部位上使其徑向尺寸擴(kuò)大的變形方法縮口在空心毛坯或管狀毛坯的某個(gè)部位上使其徑向尺寸減小的變形方法旋壓在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下用輥輪試毛坯逐步成形的方法校形為了提高已成形零件的尺寸或獲得小的圓角半徑而采用的成形方法 1、沖壓技術(shù)發(fā)展的特征 關(guān)鍵問題是破裂、起皺與回彈，涉及可成形性預(yù)估、成形方法的創(chuàng)新，以及成形過程的分析與控制。，縱觀上世紀(jì)的發(fā)展歷程可見： 沖壓技術(shù)的發(fā)展涉及材料、能源、模具、設(shè)備等各方面。工藝方法的創(chuàng)新及其過程的科學(xué)分析與控制是技術(shù)發(fā)展的核心；模具技術(shù)是沖壓技術(shù)發(fā)展的體現(xiàn)，是決定產(chǎn)品制造周期、成本、質(zhì)量的重要因素。2、先進(jìn)成形技術(shù)的發(fā)展 沖壓技術(shù)的發(fā)展與材料和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。（1）鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術(shù)。國(guó)外已有實(shí)用的工藝及模具設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料。 （2）多種厚度激光拼焊板坯的沖壓技術(shù)。 （3）擠壓管坯的內(nèi)高壓成形技術(shù)。 （4）復(fù)合板的成形技術(shù)等。 以液體直接或間接作為半?；騻鞲袘?yīng)介質(zhì)的各種液壓成形技術(shù)，屬于半模成形或軟模成形，有很多優(yōu)點(diǎn)（已有近60年歷史），是飛機(jī)鈑金零件的主要制造方法。近十多年來在高壓源及高壓密封問題解決后，得以迅速發(fā)展，在汽車工業(yè)中獲得重要應(yīng)用。液壓成形包括液壓橡皮囊成形、充液拉深成形和內(nèi)高壓脹管成形。液壓橡皮成形已從航空工業(yè)的傳統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)大到汽車的復(fù)雜內(nèi)外板件的成形，在100-140Mpa的壓力下，成形質(zhì)量很好，適用于試制和小批量生產(chǎn)。新興的內(nèi)高壓成形技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化、工業(yè)化，生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的支架、排氣管、凸輪軸及框架件等，達(dá)到了很好的效率和效益。 預(yù)計(jì)液壓成形、拼焊毛坯沖壓成形及激光焊接裝配將是未來汽車輕量化的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 此外粘介質(zhì)壓力成形、磁脈沖成形，以及各種無模成形技術(shù)的研究也有很大進(jìn)展，顯現(xiàn)出越來越多的工藝柔性。 二，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，冷沖壓技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化。例如，生產(chǎn)汽車覆蓋件的沖壓工藝，傳統(tǒng)方法系根據(jù)己有的設(shè)計(jì) 資料和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比分析，確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后按設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?，進(jìn)行試沖，經(jīng)過 反復(fù)實(shí)驗(yàn)和修改，才能轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。近幾年來，國(guó)外已經(jīng)開始采用有限變形的彈塑性的有限元法，對(duì)覆 蓋件成型過程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算模擬，以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成型的可能性和將會(huì)發(fā)生的問題，將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和選擇。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試驗(yàn)費(fèi)用，縮短 新產(chǎn)品的試制周期。而且可以逐步建立一套能緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，既促進(jìn)了冷沖壓工藝的 發(fā)展，也將使塑性成型理論逐步達(dá)到對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用。 （2）模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)現(xiàn)代化。為了加快機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短工裝設(shè)計(jì)、制造周期，許多先 進(jìn)國(guó)家正大力發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）的研究，并在生產(chǎn)中開始應(yīng)用。模具CAD/CAM技術(shù)應(yīng) 用得較早的領(lǐng)域是冷沖模。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，采用這一技術(shù)，一般可以提高模具設(shè)計(jì)制造效率的2-3倍， 使模具制造周期縮短1/2-2/3，發(fā)展這一技術(shù)的最終目的，要達(dá)到模具CAD/CAM一體化，而模具圖紙只是 作為檢驗(yàn)?zāi)＞呤褂?。采用模具CAD/CAM后，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)而制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)者有可能把精力放在創(chuàng)新開發(fā)上。(3)冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，為了滿足大量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位低速壓力機(jī)發(fā) 展到多工位高速壓力機(jī)。一般中小型冷沖件，既可在多工位壓力機(jī)上生產(chǎn)，也可以在高速壓力機(jī)上采用多工位級(jí)進(jìn)模加工，是冷沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化。大型沖壓件（如汽車覆蓋件）可在 多工位壓力機(jī)上利用自動(dòng)送料、取件裝置，進(jìn)行機(jī)械化流水線生產(chǎn)，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 。（4）為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量少的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展了一些新的成型工藝（如高能成行和 旋壓等）、簡(jiǎn)易模具（如軟模和低熔點(diǎn)合金模等）、通用組合模具、數(shù)控沖壓設(shè)備和沖壓柔性制造系統(tǒng) （FMS）等。這樣，就使冷沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣可以使用于小批量生產(chǎn)。 （5）不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強(qiáng)度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 沖壓工藝學(xué)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程。對(duì)初學(xué)者來說，應(yīng)在學(xué)習(xí)這門課程以前，對(duì)沖壓工藝在生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)，具有初步感性知識(shí)，才能在學(xué)習(xí)的時(shí)候聯(lián)系實(shí)際，容易引起興趣和加深理解。由于這門課程安排在塑性成形原理之后和沖壓工藝課程設(shè)計(jì)之前，因此，要求學(xué)生能將塑性成形理論的分析方法，具體運(yùn)用到各個(gè)沖壓工序的分析中去。并對(duì)板料在變形過程中的應(yīng)力、應(yīng)變分布及影響因素，有一個(gè)比較清晰的概念，為制定正確的工藝方案和設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)打下基礎(chǔ)。通過本課程學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)，能初步掌握分析、制訂工藝方案和冷沖模具的方法。第二章 沖壓件工藝過程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何,其生產(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他必要的輔助工序（如退火，酸洗，表面處理等）加工出圖紙所要求的零件。對(duì)于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經(jīng)過切削，焊接或鉚接等加工，才能完成。沖壓件工藝過程的制定和模具設(shè)計(jì)是冷沖壓課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。進(jìn)行沖壓設(shè)計(jì)就是根據(jù)已有的生產(chǎn)條件，綜合考慮影響生產(chǎn)過程順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，最優(yōu)地選用，確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，設(shè)計(jì)模具，選用設(shè)備等，以使零件的整個(gè)生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低耗，安全的目的。2.1 工藝過程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計(jì)的依據(jù)，而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，又是實(shí)現(xiàn)工藝過程的可靠保證，若沖壓工藝有改動(dòng)，往往會(huì)造成模具的返工，甚至報(bào)廢。沖制同樣的零件，通?？梢圆捎脦追N不同方法。工藝過程設(shè)計(jì)的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，生產(chǎn)上高效，使用上安全可靠的原則，使零件的生產(chǎn)在保證符合零件的各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。沖壓件工藝過程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和步驟是：一. 分析零件圖(沖壓件圖)產(chǎn)品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)，設(shè)計(jì)沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖人手。分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面：1. 沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工藝方法，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高，操作簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。由于模具費(fèi)用高，生產(chǎn)批量的大小對(duì)沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時(shí)，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時(shí)采用其他方法制作該零件可能有更好的經(jīng)濟(jì)效果。例如在零件上加工孔，批量小時(shí)采用鉆孔比沖孔要經(jīng)濟(jì)；有些旋轉(zhuǎn)體零件，采用旋壓比拉深會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效果。所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，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。2. 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術(shù)方面，主要分析該零件的形狀特點(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。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，方便等。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結(jié)構(gòu)尺寸和精度要求，如果發(fā)現(xiàn)零件工藝性不好，則應(yīng)在不影響產(chǎn)品使用要求的前提下，向設(shè)計(jì)部門提出修改意見，對(duì)零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。另外，分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點(diǎn)所在，對(duì)于零件圖上的極限尺寸，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以及變薄量，翹曲，回彈，毛刺大小和方向要求等要特別注意，因?yàn)檫@些因素對(duì)所需工序的性質(zhì)，數(shù)量和順序的確定，對(duì)工件定位方法，模具制造精度和模具結(jié)構(gòu)形式的選擇，都有較大影響。二. 確定沖壓件的總體工藝過程在綜合方析，研究零件成形性的基礎(chǔ)上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質(zhì)的復(fù)合程度及趨向性，當(dāng)前的生產(chǎn)條件和零件的產(chǎn)量質(zhì)量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的原則對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比，分析，從而選出最佳工藝方案（包括成形工序和各輔助工序的性質(zhì)，內(nèi)容，復(fù)合程度，工序順序等），并盡可能進(jìn)行優(yōu)化。1. 選擇沖壓基本工序剪裁，落料，沖孔，切邊，彎曲，拉深，翻邊等是常見的沖壓工序，各工序有其不同的性質(zhì)，特點(diǎn)和用途。有些可以從產(chǎn)品零件圖上直觀地看出沖壓該零件所需工序的性質(zhì)。例如平板件上的各種型孔只需要沖孔，落料或剪切工序；開口筒形件則需拉深工序。有些零件的工序性質(zhì)，必須經(jīng)過分析和計(jì)算才能確定。如圖2-1 (a)和(b)分別為油封內(nèi)夾圈和外夾圈沖壓件，兩個(gè)沖壓件形狀基本相同，只是直邊高度和外徑不同經(jīng)分析計(jì)算，內(nèi)夾圈可選用落料沖孔和翻邊，共兩道工序；而外夾圈選用落料，拉深，沖孔和翻邊等四道工序來加工較為合理。圖2-1 油封內(nèi)夾圈和外夾圈的沖壓工藝過程a) 油封內(nèi)夾圈 b)油封外夾圈材料：08鋼，厚度：0.8mm2. 確定沖壓次數(shù)和沖壓順序沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復(fù)進(jìn)行的次數(shù)。對(duì)于拉深件，可根據(jù)它的形狀和尺寸，以及板料許可的變形程度，計(jì)算出拉深次數(shù)。其它如彎曲件，翻邊件等的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸以及極限變形程度來決定。沖壓順序的安排應(yīng)有利于發(fā)揮材料的塑性以減少工序數(shù)量。主要根據(jù)工序的變形特點(diǎn)和質(zhì)量要求來安排，確定沖壓順序的一般原則如下：(1).對(duì)于有孔或有缺口的平板件，如選用簡(jiǎn)單模時(shí)，一般先落料，再?zèng)_孔或切口，使用連續(xù)模時(shí)，則應(yīng)先沖孔或切口，后落料。(2).對(duì)于帶孔的彎曲件，孔邊與彎曲區(qū)的間距較大，可先沖孔，后彎曲。如孔邊在彎曲區(qū)附近或孔與基準(zhǔn)面有較高要求時(shí)，必須先彎曲后沖孔。(3).對(duì)于帶孔的拉深件，一般都是先拉深后沖孔，但是孔的位置在零件底部，且孔徑尺寸要求不高時(shí)，也可先在毛坯上沖孔，后拉深。(4).多角彎曲件，應(yīng)從材料變形和彎曲時(shí)材料移動(dòng)兩方面考慮安排先后順序，一般情況下先彎外角，后彎內(nèi)角。(5).對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先成形內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。(6).整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成形以后進(jìn)行。3. 工序的組合方式一個(gè)沖壓件往往需要經(jīng)過多道工序才能完成，因此，編制工藝方案時(shí)，必須考慮是采用簡(jiǎn)單模一個(gè)個(gè)工序沖壓呢？還是將工序組合起來，用復(fù)合模或連續(xù)模生產(chǎn)。通常，模具的選用主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量，尺寸大小和精度要求等因素。生產(chǎn)批量大，沖壓工序應(yīng)盡可能地組合在一起，采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模沖壓；小批量生產(chǎn)，常選用單工序簡(jiǎn)單模。但對(duì)于尺寸過小的沖壓件，考慮到單工序模上料不方便和生產(chǎn)率低，也常選用復(fù)合模或連續(xù)模生產(chǎn)；若選用自動(dòng)送料，一般用連續(xù)模沖壓；為避免多次沖壓的定位誤差，常選用復(fù)合模生產(chǎn)，當(dāng)用幾個(gè)簡(jiǎn)單模制造費(fèi)用比復(fù)合模高，而生產(chǎn)批量又不大時(shí)，也可考慮用將工序組合起來，選用復(fù)合模生產(chǎn)。工序的組合方式，可選用復(fù)合模或連續(xù)模。一般來說，復(fù)合模的沖壓精度比連續(xù)模高，結(jié)構(gòu)緊湊，模具輪廓面積比連續(xù)模??；但是，連續(xù)模的生產(chǎn)率較高，操作比較安全，容易實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)，若裝上自動(dòng)送料裝置，可適用小件的自動(dòng)沖壓。常見的復(fù)合模和連續(xù)模的工序組合方式，可按表2-1選用。4. 輔助工序?qū)τ谀承┙M合沖壓件或有特殊要求的沖壓件，在分析了基本工序，沖壓次數(shù)，順序及工序的組合方式后，尚須考慮非沖壓輔助工序，如鉆孔，鉸孔，車削等機(jī)械加工，焊接,鉚合,熱處理，表面處理，清理和去毛刺等工序。如多次拉深工序之間，為消除加工硬化，要進(jìn)行退火處理；為除銹要酸洗等。這些輔助工序可根據(jù)沖壓件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求選用，安排在各沖壓工序之間進(jìn)行，也可安排在沖壓工序前或后完成。表2-1 復(fù)合模和連續(xù)-復(fù)合模型式三. 確定并設(shè)計(jì)各工序的工藝方案依據(jù)所確定的零件成形的總體工藝方案，確定并設(shè)計(jì)各道沖壓工序的工藝方案。內(nèi)容包括：確定完成本工序成形的加工方法；確定本工序的主要工藝參數(shù)；根據(jù)各沖壓工序的成形極限，進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，如彎曲件的最小彎曲半徑，一次翻邊的高度等；確定毛坯的形狀，尺寸和下料方式，計(jì)算材料利用率，確定各工序的成形力，計(jì)算本工序的材料，能源，工時(shí)的消耗定額等，由所定的工藝方案計(jì)算并確定每個(gè)的工件形狀和尺寸，繪出各工序的工件圖。五. 合理選擇沖壓設(shè)備根據(jù)零件的大小，所需的沖壓力（包括壓料力，卸料力等），沖壓工序的性質(zhì)和工序數(shù)目，模具的結(jié)構(gòu)型式，模具閉合高度和輪廓尺寸，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的情況，來決定所需設(shè)備的類型，噸位，型號(hào)和數(shù)量。選擇設(shè)備和設(shè)計(jì)模具的工作是相互聯(lián)系的，許多工作可交叉進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行。如先根據(jù)計(jì)算的沖壓力，粗選的設(shè)備不大，但模具的輪廓尺寸大時(shí)，可重選大些的設(shè)備，使設(shè)備的閉合高度，漏料孔的尺寸與模具的結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)。通常，設(shè)計(jì)模具和選擇壓力機(jī)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：1. 為保證沖模正確和平衡地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機(jī)滑塊中心線相重合，以免滑塊受偏心載荷，從而減少?zèng)_模和壓力機(jī)導(dǎo)軌的不正常磨損。2. 壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面至工作臺(tái)墊板上表面之間的距離。模具的閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，即滿足關(guān)系式 Hmin+10mmHHmax-5mm3. 對(duì)于深拉深的模具，要計(jì)算拉深功，校核壓力機(jī)的電機(jī)功率。4. 拉深，彎曲工序一般需要較大行程，在拉深中，為了便于安放毛坯和取出工件，要校核模具出件時(shí)壓力機(jī)的行程，其行程不小于拉深件高度的2.5倍。圖2-6 一、 沖裁力的計(jì)算 沖裁力是指沖裁過程中的最大剪切抗力，計(jì)算沖裁力的目的是為了合理選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具。各種形狀刃口沖裁力的基本計(jì)算公式見表6?？紤]到模具刃口 的磨損、凸模與凹模的間隙不均、材料性能的波動(dòng)和材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力應(yīng)比表列公式計(jì)算的值增加30%。表 6 沖裁力的計(jì)算公式及舉例注：1. 為材料之抗剪強(qiáng)度。由表查得： =440Mpa2.雙斜刃凸模和凹模的主要參數(shù) 列于表7中表7 斜刃凸模和凹模的主要參數(shù)材料厚度t/mm斜刃高度h/mm 斜刃傾角平均沖裁力為平刃的百分比33102tt5830406065 如用平刃口 模具的沖裁時(shí)，按表列公式進(jìn)行計(jì)算：F=KLt式中 F沖裁力（N）L沖裁件周長(zhǎng)（mm）；t材料厚度（mm）；材料剪切強(qiáng)度（Mpa）K-系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般K取1.3。二，降低沖裁力的方法在沖裁力超過車間現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就必須采取措施降低沖裁力。一般采用以下幾種方法：（1） 材料加熱紅沖。 材料加熱后，抗剪強(qiáng)度大大地降低，從而降低沖裁力。 一般適用于厚板或工件表面質(zhì)量及精度要求不高的零件。（2） 在度凸模沖模中，將凸模作階梯形布置。 其一般用在幾個(gè)凸模直徑相差懸殊、彼此距離又很近的情況下，采用階梯形布置還能避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)的擠壓力而產(chǎn)生折斷或傾斜的現(xiàn)象（此時(shí)應(yīng)將小凸模做短一些）。凸模間的高度差h 取決于材料厚度，如：t 3mm, h=0.5t(3) 用斜刃口模具沖裁。 斜刃口沖模的沖裁力可用斜刃剪切公式近似計(jì)算， 即： F=K0.5 t /tg 0.5 t b/ tg式中 K-系數(shù)， 一般取1.3-材料抗剪強(qiáng)度， 為Mpa-刃口斜角（一般小于12）斜刃沖裁力也可用下列簡(jiǎn)化公式計(jì)算：F=KLt當(dāng)ht時(shí)，K0.40.6h2t時(shí)， K0.20.4式中 L-剪切周長(zhǎng)， L為mmh-斜刃高度， h為mm-材料抗剪強(qiáng)度， 為Mpat-材料厚度， t為mm三、卸料力、推件力和頂件力 沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上卸下來的力叫卸料力，從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力，逆沖裁方向頂出的力叫頂件力。通常多以經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力 F卸=K卸F （N）推件力F推=nK推F（N）頂件力 F頂=K頂F （N）式中 F沖裁力（N）； n同時(shí)卡在凹模里的工件（或廢料）；數(shù)目n=h/t (h凹?？卓谥北诟叨?；t材料厚度)；K卸、K推、K頂分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)、其值查表2-8。表2-8 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料 厚K卸K推K頂 鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金、純銅、黃銅0.0250.08 0.020.060.30.070.030.09注：卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜說取上限值。沖裁時(shí)之沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待，即：采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)為： F總F沖F推采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖模為: F總F沖F卸F推采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖模為: F總F沖F卸F頂沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖裁模是沖裁工序所用的模具。沖裁模的結(jié)構(gòu)型式很多，為研究方便，對(duì)沖裁?？砂床煌奶卣鬟M(jìn)行分類。 1按工序性質(zhì)可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等； 2按工序組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模； 3按上、下模的導(dǎo)向方式可分為無導(dǎo)向的開式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模、導(dǎo)筒模等。 4按凸、凹模的材料可分為硬質(zhì)合金沖模、鋼皮沖模、鋅基合金沖模、聚氨脂沖模等； 5按凸、凹模的結(jié)構(gòu)和布置方法可分為整體模和鑲拼模，正裝模和倒裝模。 6按自動(dòng)化程度可分為手工操作模、半自動(dòng)模、自動(dòng)模。 分類的方法還比較多，上述的各種分類方法從不同的角度反映了模具結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)。下面以工序組合方式，分別分析各類沖裁模的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。 單工序沖裁模 單工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模，如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模等。 (一)落料模 落料模常見有三種形式： 1無導(dǎo)向的敞開式落料模，其特點(diǎn)是上、下模無導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，沖裁間隙由沖床滑塊的導(dǎo)向精度決定?？捎眠吔怯嗔蠜_裁。常用于料厚而精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)。 2導(dǎo)板式落料模，是將凸模與導(dǎo)板間(又是固定卸料板)選用H7h6的間隙配合，且該間隙小于沖裁間隙。回程時(shí)不允許凸模離開導(dǎo)板，以保證對(duì)凸模的導(dǎo)向作用。它與敞開式模相比，精度較高，模具壽命長(zhǎng)，但制造要復(fù)雜一些常用于料厚大于 0.3mm的簡(jiǎn)單沖壓件(圖1)。1下模座;2銷;3導(dǎo)板;4銷;5檔料釘;6凸模;7螺釘 8上模座；9銷；10、墊板；11凸模固定板；12螺釘；13導(dǎo)料板14凹模；15螺釘圖 1 導(dǎo)板式落料模 3圖2是帶導(dǎo)柱的彈頂落料模。上下模依靠導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，間隙容易保證，并且該模具采用彈壓卸料和彈壓頂出的結(jié)構(gòu)，沖壓時(shí)材料被上下壓緊完成分離。零件的變形小，平整度高。該種結(jié)構(gòu)廣泛用于材料厚度較小，且有平面度要求的金屬件和易于分層的非金屬件。 1-上模座；2-卸料彈簧；3-卸料螺釘；4-螺釘；5-模柄；6-防轉(zhuǎn)銷；7-銷；8-墊板；9-凸模固定板；10-落料凸模；11-卸料板；12-落料凹模；13-頂件板；14-下模座;15-頂桿；16-板；17-螺栓；18-固定擋料銷；19-導(dǎo)柱；20-導(dǎo)套；21-螺母；22-橡皮圖 2 導(dǎo)柱式落料模 (二)沖孔模 沖孔模的結(jié)構(gòu)與一般落料模相似。但沖孔模有其自己的特點(diǎn)，特別是沖小孔模具，必須考慮凸模的強(qiáng)度和剛度，以及快速更換凸模的結(jié)構(gòu)。在已成形零件側(cè)壁上沖孔時(shí)，要設(shè)計(jì)凸模水平運(yùn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。 沖側(cè)孔模 圖 3是在成形零件的側(cè)壁上沖孔。圖a)是采用的是懸臂式凹模結(jié)構(gòu)，可用于圓筒形件的側(cè)壁沖孔、沖槽等。毛坯套入凹模體 3，由定位環(huán)7控制軸向位置。此種結(jié)構(gòu)可在側(cè)壁上完成多個(gè)孔的沖制。在沖壓多個(gè)孔時(shí)，結(jié)構(gòu)上要考慮分度定位機(jī)構(gòu)。圖 b)是依靠固定在上模的斜楔1來推動(dòng)滑塊4，使凸模5作水平方向移動(dòng)，完成筒形件或U形件的側(cè)壁沖孔、沖槽、切口等工序。 圖 3 側(cè)壁沖孔模 斜楔的返回行程運(yùn)動(dòng)是靠橡皮或彈簧完成。斜楔的工作角度以 40 45為宜。40的斜楔滑塊機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率最高，45時(shí)滑塊的移動(dòng)距離與斜楔的行程相等。需較大沖裁力的沖孔件，可采用 35，以增大水平推力。此種結(jié)構(gòu)凸模常對(duì)稱布置，最適宜壁部對(duì)稱孔的沖裁。 小孔沖模 (圖4) 這副模具沖制的工件如圖右上角所示。工件板厚 4mm，最小孔徑為05t。模具結(jié)構(gòu)采用縮短凸模長(zhǎng)度的方法來防止其在沖裁過程中產(chǎn)生彎曲變形而折斷。采用這種結(jié)構(gòu)制造比較容，凸模使用壽命也較長(zhǎng)。這副模具采用沖擊塊 5沖擊凸模進(jìn)行沖裁工作。小凸模由小壓板7進(jìn)行導(dǎo)向，而小壓板由兩個(gè)小導(dǎo)柱 6進(jìn)行導(dǎo)向。當(dāng)上模下行時(shí)，大壓板8與小壓板7先后壓緊工件，小凸模 2、3、4上端，露出小壓板7的上平面，上模壓縮彈簧繼續(xù)下行，沖擊塊5沖擊凸模 2、3、4對(duì)工件進(jìn)行沖孔。卸件工作由大壓板8完成。厚料沖小孔模具的凹模洞口漏料必須通暢，防止廢料堵塞損壞凸模。沖裁件在凹模上由定位板 9與1定位，并由后側(cè)壓塊 10使沖裁件緊貼定位面。 圖 4 超短凸模的小孔沖模 復(fù)合沖裁模 圖 5 復(fù)合模的基本結(jié)構(gòu) 在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具，稱為復(fù)合沖裁模。復(fù)合模的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是如何在同一工作位置上合理地布置好幾對(duì)凸、凹模。 圖 5是落料沖孔復(fù)合模的基本結(jié)構(gòu)。在模具的一方是落料凹模，中間裝著沖孔凸模；而另一方是凸凹模，外形是落料的凸模，內(nèi)孔是沖孔的凹模。若落料凹模裝在上模上，稱為倒裝復(fù)合模；反之，稱為順裝復(fù)合模。 復(fù)合模的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，制件精度高，特別是制件孔對(duì)外形的位置度容易保證。另一方面，復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)模具零件精度要求較高，模具裝配精度也較高。 (一)倒裝復(fù)合模 1凸模；2凹模；3上模固定板；4、16墊板；5上模板；6模柄；7推桿 8推塊；9推銷；10件塊；11、18活動(dòng)檔料銷；12固定擋料銷；13卸料板； 14凸凹模；15下模固定板；17下模板；19彈簧；圖 6 墊圈復(fù)合沖裁模 圖 6是沖制墊圈的倒裝復(fù)合模。落料凹模2在上模，件1是沖孔凸模，件14為凸凹模。倒裝復(fù)合模一般采用剛性推件裝置把卡在凹模中的制件推出。剛性推件裝置由推桿7、推塊8、推銷9推動(dòng)推件塊，推出制件。廢料直接由凸模從凸凹模內(nèi)孔推出。凸凹模洞口若采用直刃，則模內(nèi)有積存廢料，脹力較大，當(dāng)凸凹模壁厚較薄時(shí)，可能導(dǎo)致脹裂。倒裝復(fù)合模的凹模最小壁厚，可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)資料。 采用剛性推件的倒裝復(fù)合模，條料不是處于被壓緊狀態(tài)下沖裁，因而制件的平直度不高。適宜厚度大于 0.3mm的板料。若在上模內(nèi)設(shè)置彈性元件，采用彈性推件，則可沖較軟且料厚在 0.3mm以下，平直度較高的沖裁件。 (二)順裝復(fù)合模 圖 7 順裝復(fù)合沖模 圖 7是一順裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)是沖孔廢料可從凸凹模中推出，使型孔內(nèi)不積聚廢料，使凸凹模漲裂力小，故壁厚可比倒裝復(fù)合模最小壁厚小。 級(jí)進(jìn)沖裁模 級(jí)進(jìn)模 (又稱連續(xù)模、跳步模)，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的沖模。整個(gè)制件的成形是在級(jí)進(jìn)過程中逐步完成的。級(jí)進(jìn)成形是屬工序集中的工藝方法，可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。級(jí)進(jìn)模可分為普通級(jí)進(jìn)模和多工位精密級(jí)進(jìn)模。多工位精密級(jí)進(jìn)模我們將作為一專題在后續(xù)章節(jié)中討論。 由于用級(jí)進(jìn)模沖壓時(shí)，沖裁件是依次在幾個(gè)不同位置上逐步成形的，因此要控制沖裁件的孔與外形的相對(duì)位置精度就必須嚴(yán)格控制送料步距。為此，級(jí)進(jìn)模有兩種基本結(jié)構(gòu)類型：用導(dǎo)正銷定距的級(jí)進(jìn)模與用側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模。 (一)用導(dǎo)正銷定距的級(jí)進(jìn)模1模柄；2螺釘；3沖孔凸模；4落料凸模；5導(dǎo)正銷6固定檔料銷；7始用檔料銷 圖 8 用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模 圖 8是用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模。上、下模用導(dǎo)板導(dǎo)向。沖孔凸模3與落料凸模4之間的距離就是送料步距 A。材料送進(jìn)時(shí)由固定擋料銷6進(jìn)行初定位，由兩個(gè)裝在落料凸模上的導(dǎo)正銷5進(jìn)行精定位。導(dǎo)正銷與落料凸模的配合為H7r6，其連接應(yīng)保證在修磨凸模時(shí)的裝拆方便。導(dǎo)正銷頭部的形狀應(yīng)有利于在導(dǎo)正時(shí)插入已沖的孔，它與孔的配合應(yīng)略有間隙。為了保證首件的正確定距，在帶導(dǎo)正銷的級(jí)進(jìn)模中，常采用始用擋料裝置。它安裝在導(dǎo)板下的導(dǎo)料板中間。在條料沖制首件時(shí)，用手推始用擋料銷 7，使它從導(dǎo)料板中伸出來抵住條料的前端即可沖第一件上的兩個(gè)孔。以后各次沖裁由固定擋料銷 6控制送料步距作初定位。 用導(dǎo)正銷定距結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。當(dāng)兩定位孔間距較大時(shí)，定位也較精確。但是它的使用受到一定的限制。當(dāng)板料太薄 (一般為t0.3mm)或較軟的材料，導(dǎo)正時(shí)孔邊可能有變形，因而不宜采用。 (二)采用側(cè)刀定距的級(jí)進(jìn)模圖 9 雙側(cè)刃沖孔落料級(jí)進(jìn)模 圖 9為沖裁接觸環(huán)雙側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模。它與圖238相比，特點(diǎn)是：用側(cè)刃2代替了始用擋料銷、擋料釘和導(dǎo)正銷。用彈壓導(dǎo)卸板 7代替了固定卸料板。本模具采用前后雙側(cè)刃對(duì)角排列，可使料尾的全部零件沖下。彈壓卸料板 7裝于上模，用卸料螺釘6與上模座連接。它的作用是：當(dāng)上模下降、凸模沖裁時(shí)，彈簧 11(可用橡皮代替)被壓縮而壓料；當(dāng)凸?；爻虝r(shí)，彈簧回復(fù)推動(dòng)卸料板卸料。 圖 10為彈壓導(dǎo)板級(jí)進(jìn)模。此類模具的特點(diǎn)是：各凸模(如件7)與固定板6成間隙配合(普通導(dǎo)柱模多為過渡配合 )，凸模的裝卸、更換方便；凸模以彈壓導(dǎo)板導(dǎo)向，導(dǎo)向精度高；彈壓導(dǎo)板 2由安裝下模座14上的導(dǎo)柱1和10導(dǎo)向，導(dǎo)板由六根卸料螺釘5與上模連接，因此能消除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)模具的影響，模具壽命長(zhǎng)，零件質(zhì)量好。 1導(dǎo)柱；2彈壓導(dǎo)板；3導(dǎo)套；4導(dǎo)板鑲塊；5卸料螺釘；6凸模固定 板； 7凸模；8上模座9限制柱；10導(dǎo)柱；11導(dǎo)套；12導(dǎo)料板； 13凹模；14下模座；15側(cè)刃檔塊圖 10 彈壓導(dǎo)板級(jí)進(jìn)模沖裁工藝設(shè)計(jì)沖裁工藝設(shè)計(jì)包含沖裁件的工藝性分析、沖裁工藝方案的確定和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的內(nèi)容。良好的工藝性和合理的工藝方案，可以用最少的材料，最少的工序數(shù)量和工時(shí)，并使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具壽命高，最終穩(wěn)定地獲得合格工作勞動(dòng)量和工藝成本是衡量沖裁工藝設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。 沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求是否符合沖裁加工的工藝要求。工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。 ( 一 )沖裁件的形狀和尺寸 沖裁件形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、排樣廢料少。在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少 、無廢料的排樣形狀。如圖 1a)所示零件，若外形無關(guān)緊要，只是三孔位置有較高要求，改為圖 b)所示形狀，可用無廢料排樣，材料利用率提高40%。 除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu) 時(shí)，允許工件有尖銳的清角外 ，沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用圓角過渡， 避免清角 。其圓角值見表 1。圖 1 沖裁件形狀對(duì)工藝性的影響示例 表 1 沖裁件最小圓角半徑R 盡量避免沖裁件上過長(zhǎng)的懸臂 與狹槽 ，如圖 2，應(yīng)使它們的最小寬度b1.5t。 圖 2 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性圖沖裁件孔與孔之間 、孔與零件邊緣之間的壁厚 (圖2)，因受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的限制，其值不能太小。一般要求 c15t，ct。若在彎曲或拉深件上沖孔 ，沖孔位置與件壁間距 應(yīng)滿足圖示尺寸。其要求見圖 3。 3 彎曲件的沖孔位置 5沖裁件的孔徑因受沖孔 凸 模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜太小，否則容易折斷和壓彎。沖孔最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、 凸 模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。用自由 凸 模 和帶護(hù)套 的凸模所能沖制的最小孔徑分別見表 2和3，孔距的最小尺寸可見表3。 表 2自由凸模沖孔的最小尺寸(mm)表3 帶護(hù)套的凸模的最小尺寸 表4 最小間距 (二)沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求 沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于 IT11級(jí)，沖孔件比落料件高一級(jí)。沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差可見表 3。如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修或采用精密沖裁沖t件兩孔孔心距所能達(dá)到的公差見表 5。沖裁件斷面的表面粗糙度和允許的毛刺高度可見表 7和表8 表 5沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差 表6 沖裁件孔中心距的公差7 沖裁斷面的表面粗糙度表8 沖裁件允許毛刺的高度 (三)沖裁件的尺寸基準(zhǔn) 沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?？孜怀叽缁鶞?zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過程中始終不參加變形的 面或線上 ，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。如圖 4所示，原設(shè)計(jì)尺寸的標(biāo)注(圖a)，對(duì)沖裁圖樣是不合理的，因?yàn)檫@樣標(biāo)注，尺寸 L1、L2必須考慮到模具的磨損而相應(yīng)給以較寬的公差造成孔心距的不穩(wěn)定，孔心距公差會(huì)隨著模具磨損而增大。改用圖 b)的標(biāo)注，兩孔的 孔心距才不受 模具磨損的影響，比較合理。 圖 4 沖裁件的尺寸基準(zhǔn) 沖裁加工的經(jīng)濟(jì)性分析 ( 一 )沖裁件的制造成本 所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以盡可能少的生產(chǎn)消費(fèi)獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益，在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該運(yùn)用經(jīng)濟(jì)分析的方法找到降低成本，取得優(yōu)異經(jīng)濟(jì)效果的工藝途徑。 沖裁件的制造成本 C總包括C總材工模 式中 C材：材料費(fèi)；C工加工費(fèi)(工人工資、設(shè)備折舊費(fèi)、管理費(fèi)等 )；C模：模具費(fèi)。上述成本中，模具費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)一般與產(chǎn)量無關(guān)，加工費(fèi)中的工人工資和其它經(jīng)費(fèi)只要在一定時(shí)間內(nèi)，基本上也是不變的，因此，叫做固定費(fèi)用，用 Ca表示。 而材料費(fèi)、外購(gòu)件費(fèi)等，將隨生產(chǎn)量大小而變化，屬可變費(fèi)用 Cb表示(以單件計(jì))， 若產(chǎn)量 為，則： （ 224) 這樣，產(chǎn)品制造成本由固定費(fèi)用和可變費(fèi)用兩部分組成。設(shè)法降低固定費(fèi)用或可變費(fèi)用，都能使成本降低、利潤(rùn)增加并積累資金。產(chǎn)品的制造成本和產(chǎn)量之間有著密切關(guān)系，現(xiàn)用圖 5圖7分別進(jìn)行分析。 固定費(fèi)用 總的固定費(fèi)用 Ca不隨產(chǎn)量的增加而增加，而單件產(chǎn)品的固定費(fèi)用(單位固定費(fèi)用)卻由于產(chǎn)量 Q的增加而逐漸下降，如圖5b)所示 。 圖 5 固定費(fèi)用圖 a)總固定費(fèi)用b)單位固定費(fèi)用 2.可變費(fèi)用 總的可變費(fèi)用將 隨產(chǎn)量 的增加而增加，但對(duì)產(chǎn)品單位費(fèi)用而言，其直接耗費(fèi)的原材料費(fèi)、外購(gòu)件費(fèi)、外協(xié)加工費(fèi)等則基本不變，如圖 6所示。 6 可變費(fèi)用圖 a)總可變費(fèi)用b)單位可變費(fèi)用 成本與產(chǎn)量的關(guān)系 (如圖7) 產(chǎn)品的單位成本 C可用公式表示，并由圖7b)可知，單位成本將 隨產(chǎn)量 的增加而下降。 圖 7 成本曲線圖 a)成本Cb)單位成本C (二)降低沖壓 件成本 的途徑 增產(chǎn)可降低單件產(chǎn)品成本中的固定費(fèi)用，相對(duì)地減少消耗，通過節(jié)約可以直接降低消耗，兩者都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括材料費(fèi)、加工費(fèi)、模具費(fèi)等項(xiàng)因此，降低成本，就是要降低上述各項(xiàng)費(fèi)用，降低成本有以下各種措施： 降低小批量生產(chǎn)中的沖壓件成本 由圖 5a)可知，試制或小批量生產(chǎn)時(shí)，降低成本的有效途徑是降低固定費(fèi)用，這樣能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，其中降低模具費(fèi)用，是降低成本的有力措施。如沖壓 件質(zhì)量 要求較高，須采用 正規(guī)模具，一般情況下，應(yīng)盡可能分散工序，選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便、價(jià)格低廉的簡(jiǎn)易模具。如：薄板模、組合沖模、聚氨脂橡皮模、鋅合金模低熔點(diǎn)合金模等。 2工藝合理化 沖壓生產(chǎn)中，合理的工藝是降低成本的可靠保證。新產(chǎn)品投產(chǎn)前應(yīng)通過試生產(chǎn)，對(duì)工藝可行性進(jìn)行驗(yàn)證，然后再正式投入生產(chǎn)。 當(dāng)產(chǎn)量改變，發(fā)現(xiàn)模具早期損壞或事故頻繁，以及更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)而改換模具、或更換設(shè)備等生產(chǎn)條件變化時(shí)，都要對(duì)產(chǎn)品工藝進(jìn)行認(rèn)真的討論和研究。在制定工件的沖壓工藝時(shí)，處理工序的分散與集中是比較復(fù)雜的問題。它取決于工件的批量、結(jié)構(gòu)形狀、質(zhì)量要求、工藝特點(diǎn)等。對(duì)于板料沖壓件，通常是大批量生產(chǎn)情況下，應(yīng)當(dāng)盡量采取工序集中的方案，采用復(fù)合 或級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓，這樣既提高生產(chǎn)率，又能做到安全生產(chǎn)。但小批量生產(chǎn)時(shí)，則以采用單工序模，用工序分散的沖壓方式為宜。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于復(fù)合模，集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，一般為 2 個(gè) 工序，最多四個(gè)工序， 對(duì)于級(jí)進(jìn)模 ，集中的工序數(shù)可以多些，因?yàn)槠淠＞呓Y(jié)構(gòu)的布局范圍自由度比 前者大 得多。 多件同時(shí)沖壓 產(chǎn)量較大時(shí)，采用多件同時(shí)沖壓，可使模具費(fèi)、材料費(fèi)和加工費(fèi)降低，對(duì)成形工藝來說也有利于材料應(yīng)力、應(yīng)變對(duì)稱均勻，如圖 8所示。 圖 8 左右同時(shí)成形后再切割 沖壓過程的高速自動(dòng)化 自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)安全和降低成本都有利。是沖壓加工的發(fā)展方向，今后不僅大批量生產(chǎn)中應(yīng)采用自動(dòng)化，在小批量生產(chǎn)中也傾向采用自動(dòng)化。 提高材料利用率 降低材料費(fèi)，特別是材料價(jià)格較高時(shí)，必須認(rèn)真地考慮此問題。降低材料 費(fèi)主要 可從材料的經(jīng)濟(jì)利用入手。方法已在前述排樣設(shè)計(jì)中進(jìn)行了研究。 節(jié)約模具費(fèi)用 模具費(fèi)用在沖壓件的制造成本中占有相當(dāng)比重。圖 229表示沖壓件的加工費(fèi)用(加工費(fèi) 和模具折舊費(fèi) )與產(chǎn)量之間的關(guān)系。 圖 9 沖壓件的加工費(fèi)用與產(chǎn)量之間的關(guān)系 B點(diǎn)處表示大量生產(chǎn)時(shí)的情況，其加工費(fèi)比少量生產(chǎn)要低，而模具折舊費(fèi)更低。采用自動(dòng)化大量生產(chǎn)時(shí)，雖然模具折舊費(fèi)有所增加，但因加工費(fèi)更少，所以沖壓 件加工 的費(fèi)用為最小值。A點(diǎn)處是少量生產(chǎn)的情況。加工費(fèi)和模具折舊費(fèi)都比大量生產(chǎn)時(shí)要高得多，所以累計(jì)的制件加工費(fèi)用非常高，尤其是模具折舊費(fèi)，隨著產(chǎn)量的減少增大較快。以上分析表明，少量生產(chǎn)時(shí)，要降低沖壓 件加工 的費(fèi)用，必須減少模具費(fèi)。近年來，對(duì)各種簡(jiǎn)易模具進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造迅速，價(jià)廉，適用于小批量生產(chǎn)，能節(jié)約模具費(fèi)，降低沖壓件制造成本在大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量采用高效率、長(zhǎng)壽命的級(jí)進(jìn)沖壓的硬質(zhì)合金沖模。硬質(zhì)合金沖模的刃磨壽命和總壽命比鋼模具長(zhǎng)得多。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料其刃磨壽命為鋼模具的 10倍，總壽命為 20倍，但模具制造費(fèi)用只為鋼模具的倍。沖裁工藝方案的確定 在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。 ( 一 )沖裁工序的組合 沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序，排列成一定的順序，在壓機(jī)一次行程中條料在沖模的不同工序位置上，分別完成工件所要求的工序。除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個(gè)沖裁件。組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)效率高，獲得的制件精度等級(jí)高。 沖裁組合方式的確定應(yīng)根據(jù)下列因素決定。 生產(chǎn)批量一般來說，小批量與試制采用單工序沖裁， 中批和 大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn) 沖裁。 工件尺寸公差等級(jí)復(fù)合沖裁所得到的工件尺寸公差等級(jí)高，因?yàn)樗苊饬硕啻螞_壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整。級(jí)進(jìn)沖裁所得到的工件尺寸公差等級(jí)較復(fù)合 沖裁低， 在級(jí)進(jìn) 沖裁中采用 導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu) ，可提高沖裁件精度。 對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性工件的尺寸較小時(shí)，考慮到單工序上料不方便和生產(chǎn)率低，常采用復(fù)合 沖裁或級(jí)進(jìn) 沖裁。對(duì)于尺寸中等的工件，由于制造 多副單工序 模的費(fèi)用比復(fù)合模昂貴，也宜采用復(fù)合沖裁。但工件上孔與孔之間或孔與邊緣之間的距離過小時(shí)，不宜采用復(fù)合沖裁和單工序沖裁，宜采用級(jí)進(jìn)沖裁。 所以級(jí) 進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小等異形工件 (參見圖10），且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁時(shí)要大， 但級(jí)進(jìn) 沖裁受壓機(jī)臺(tái)面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁工件尺寸不宜太大。模具制造、安裝調(diào)整和成本對(duì)復(fù)雜形狀的工件，采用復(fù)合沖裁比采用級(jí)進(jìn)沖裁為宜。因模具制造、安裝調(diào)整較易，成本較低。 操作方便與安全復(fù)合沖裁出件或清除廢料較困難，工作安全性較差。級(jí)進(jìn)沖裁較安全。 綜合上述分析，對(duì)于一個(gè)工件，可以得出多種工藝方案。必須對(duì)這些方案進(jìn)行比較，選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長(zhǎng)、操作方便又安全的工藝方案。 (二)沖裁順序的安排 級(jí)進(jìn)沖裁的順序安排 (1)先沖孔或切口，最后落料或切斷，將工件與條料分離。首先沖出的孔可作后續(xù)工序的定位用。在定位要求較高時(shí)，則可沖出專供定位用的工藝孔 (一般為兩個(gè)，參見圖10)。 圖 10 級(jí)進(jìn)沖裁 (2)采用定距側(cè)刃時(shí)， 定距側(cè)刃切邊工序安排與首次沖孔同時(shí)進(jìn)行，以便控制送料進(jìn)距 。采用兩個(gè)定側(cè)距刃時(shí)，可以安排成一前一后，也可并例 。 多工序工件用單工序沖裁時(shí)的順序安排 (1)先落料使毛坯與條料分離，再?zèng)_孔或沖缺口。后繼各沖裁工序的定位基準(zhǔn)要一致，以避免定位誤差和尺寸鏈換算。 (2)沖裁大小不同、相距較近的孔時(shí)，為減少孔的變形，應(yīng)先沖大孔，后沖小孔。沖裁件的排樣錄入: 151zqh 來源: 日期: 2006-4-7,12:26 材料的利用率在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占 60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。不合理的排樣會(huì)浪費(fèi)材料，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是材料的利用率。 可用下式計(jì)算 ： 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率：A/A0nA/h (220) 式中材料利用率；