殼體沖槽工藝性分析

劉春飛

摘要：設(shè)計的主要工作：工件的工藝性分析；沖壓工藝方案的確定：設(shè)計過程中，了解到模具對于保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和質(zhì)量穩(wěn)定性具有決定性作用。首先對沖壓件的工藝、尺寸及結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的分析，確定合理的生產(chǎn)方案，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高我們獨(dú)立工作的能力：掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。

關(guān)鍵詞：冷沖壓；沖壓工藝

1.1沖壓件的工藝性分析

1.1.1沖壓件的材料分析

沖壓材料與成形技術(shù)是沖壓加工過程的兩個重要組成部分。沖壓加工質(zhì)量不僅與沖壓工藝方案、模具結(jié)構(gòu)及制造精度有關(guān)，還受沖壓材料的直接影響而不同。為了生產(chǎn)高質(zhì)量沖壓制件，必須正確選用合適的沖壓材料。對于沖壓件材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。該沖壓件的材料為Q235鋼，是一種碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服點(diǎn)（σs）為235 MPa，抗剪強(qiáng)度（）為320MPa，力學(xué)性能較好，具有較好的可沖壓性能，適合沖裁。

1.2沖裁件的工藝性分析

沖裁件的工藝性是指沖裁剪的材料、形狀、尺寸精度等方面是否適應(yīng)沖裁加工的工藝要求。影響沖裁件工藝性的因素有很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要有以下幾個方面：

1.2.1沖裁件的公差等級和斷面粗糙度

1）普通沖裁件內(nèi)外形尺寸的經(jīng)濟(jì)公差等級一般不高于IT11級，落料件公差等級最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級。

2）沖裁件的端面粗糙度于材料塑性、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一下的金屬板料時，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.5-3.2um。

1.2.2沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸

1）沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、規(guī)則，使排樣時廢料最少。

2）沖裁件內(nèi)、外行的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過渡，減少熱處理的開裂，減少沖裁時尖角處得崩刃和過快的磨損。如無特殊要求，在直線或曲線連接處允許有R>0.25t的圓角過渡。

3）沖裁件形狀應(yīng)盡量避免有過長的凸出懸臂和過窄的凹槽。對于軟鋼、黃銅等材料，其寬度b≥1.5t，高碳鋼或合金鋼等硬質(zhì)材料b≥2t，板料厚度小于1mm時按1mm考慮。懸臂和凹槽的長度最大為5b。

4）為避免工件變形，沖裁件的最小孔邊距不能給過小。

5）在彎曲或拉伸件上沖孔時，孔邊與直臂之間應(yīng)保持一定的距離，以免沖孔時凸模受水平推力而折斷。

6）沖孔時，因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小。

1.3沖裁變形過程的分析

沖裁是利用模具使板料沿一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。從廣義上講，沖裁是分離工序的總稱，它包括落料、沖孔、切斷、修邊、切沿等多種工序，但一般來說，沖裁主要是指落料和沖孔。若使材料沿封閉曲線互相分離，封閉曲線以內(nèi)的部分作為沖裁

件時，稱為落料；封閉曲線以外的部分作為沖裁件時，則稱為沖孔。

1.3.1沖裁變形過程

1）彈性變形階段凸模接觸板料后開始加壓，板料在凸、凹模作用下產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸、彎曲、擠壓等變形。此階段以材料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到彈性極限為止。在該階段，凸模下的材料略呈彎曲，凹模上的板料向上翹起，凸、凹模之間的間隙越大，則彎曲與翹曲的程度也越大。

2）塑性變形階段隨著凸模繼續(xù)壓入板料，壓力增加，當(dāng)材料內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性條件時，開始產(chǎn)生塑性變形，進(jìn)入塑性變形階段。隨凸模擠入板料深度的增大，塑性變形程度增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形抗力不斷增加，直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時，塑性變形階段結(jié)束，此時沖裁變形抗力達(dá)到最大值。

3）斷裂分離階段凸模繼續(xù)下壓，使刃口附近的變形區(qū)的應(yīng)力達(dá)到材料的破壞應(yīng)力，在凹、凸模刃口側(cè)面的變形區(qū)先后產(chǎn)生裂紋。已形成的上、下裂紋逐漸擴(kuò)大，并沿最大切應(yīng)力方向向材料內(nèi)層延伸，直到兩裂紋相遇，板料被剪斷分離，沖裁過程結(jié)束。

1.3.2沖裁件斷面分析

沖裁件斷面可分為明顯的四部分：塌角、光面（光亮面）、毛面（斷裂帶）和毛刺。

塌角：也稱圓角帶，是由于沖裁過程中刃口附近的材料被牽連拉入變形（彎曲和拉伸）的結(jié)果。材料的塑性越好、凸模與凹模的間隙越大，塌角也越大。

光面：也稱剪切面，是刃口切入板料后產(chǎn)生塑剪變形時，凹、凸模側(cè)面與材料擠壓形成的光亮垂直的斷面。光面是最理想的沖裁斷面，沖裁件的尺寸精度就是以光面處的尺寸來衡量的。普通沖裁時，光面的寬度約占板料厚度的1/3-1/2。材料的塑性越好，光面就越寬。

毛面：毛面主要是裂紋貫通而形成的表面十分粗糙且有一定斜度的撕裂面。塑性差的材料撕裂傾向嚴(yán)重，毛面所占比例也大。

毛刺：沖裁毛刺是在刃口附近的側(cè)面上材料出現(xiàn)微裂紋是形成的，當(dāng)凸模繼續(xù)下行時，便使已形成的毛刺拉長并殘留在沖裁件上。沖裁間隙越小，毛刺的高度越小。

1.4零件圖的工藝性分析

此次設(shè)計的沖壓件圖如下圖1-1所示：

1）此模具主要是對圓筒的切槽，工件有八個槽，槽寬為2mm，每個槽相差，圖可計算出出槽距離周邊的最短距離為c=3.3，為避免工件變形，沖裁件的最小孔邊距不能過小，其許可值c一般要求：c≥（1-1.5）t，式中t為工件的厚度，厚度t為0.6mm，帶入數(shù)據(jù)得c≥0.6-0.9mm，此零件圖的最小孔邊距為3.3mm，大于0.9mm，故適于沖裁。

2）根據(jù)零件圖上所注尺寸公差，經(jīng)查公差表，內(nèi)孔精度等級為ITl2，外形輪廓尺寸精度均較低，普通沖裁完全可以滿足要求。

3）Q235的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，其抗剪強(qiáng)度約為310-380MPa，其沖壓性能優(yōu)良。

根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。

4）沖裁工序步驟：1、先由直徑為34.2mm的圓片落料拉伸成內(nèi)徑是33mm的圓筒

2、然后圓筒壁上沖八個槽

3、切過槽的圓筒再將其圓口壓縮縮口

第二章沖壓工藝的選擇

確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。

該零件包括拉伸、沖邊、縮邊三個基本工序

分析表2-1：單工序模具結(jié)構(gòu)簡單，此模具設(shè)計主要是對圓筒壁的沖邊，沖模制造的難度程度容易和價格低，但制件平正程度低，精度低；而復(fù)合模雖然精度比較高，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本又高而且生產(chǎn)安全性不高；級進(jìn)模的精度較高，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本不高而且生產(chǎn)安全性高。綜合考慮級進(jìn)模適合本次設(shè)計模具的選用，所以模具選擇級進(jìn)模。