止動件沖壓模具設(shè)計【沖孔落料級進(jìn)模】【說明書+CAD+PROE+仿真】

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n模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟(jì)巾的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基濟(jì)巾的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在“十五十五”中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術(shù)、中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術(shù)不斷進(jìn)步，對新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術(shù)不斷進(jìn)步，對人才的知識、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高。我國模具人才的知識、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高。我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。目前，電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家發(fā)展。目前，電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60608080的零部件，都要依的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。我國模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將效益和開發(fā)能力。我國模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將越來越高。越來越高。n n 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。同時，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。由于人制造成本。同時，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。越來越引起人們的重視。n n 模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是機(jī)械及其它制造行業(yè)快速增長的同時模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是機(jī)械及其它制造行業(yè)快速增長的同時不斷發(fā)展完善的。通過在機(jī)械行業(yè)的工作實踐，深深體會不斷發(fā)展完善的。通過在機(jī)械行業(yè)的工作實踐，深深體會到了模具在機(jī)械制造業(yè)中的巨大作用。模具的大量使用使到了模具在機(jī)械制造業(yè)中的巨大作用。模具的大量使用使的零件加工的周期縮短，成本降低。一個高質(zhì)量的模具可的零件加工的周期縮短，成本降低。一個高質(zhì)量的模具可以直接投入產(chǎn)品的裝配，這一點在鑄件中更能顯現(xiàn)，好的以直接投入產(chǎn)品的裝配，這一點在鑄件中更能顯現(xiàn)，好的毛坯件需要的額外加工量小，材料損耗小，很好的降低了毛坯件需要的額外加工量小，材料損耗小，很好的降低了生產(chǎn)成本。生產(chǎn)成本。n n模具的發(fā)展前景將越來越好。模具性能越來越高，生產(chǎn)模具的發(fā)展前景將越來越好。模具性能越來越高，生產(chǎn)的零件可以達(dá)到的數(shù)控加工的精度，甚至更高，產(chǎn)量又十的零件可以達(dá)到的數(shù)控加工的精度，甚至更高，產(chǎn)量又十分巨大。投身模具事業(yè)將會給自己的人生帶來輝煌。分巨大。投身模具事業(yè)將會給自己的人生帶來輝煌。二：沖壓工藝分析二：沖壓工藝分析二：沖壓工藝分析二：沖壓工藝分析n n2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀分析n n計題目設(shè)計一止動件n n材 料：Q215n n板料厚度：t=0.5mm n n生產(chǎn)批量：大批量n n任 務(wù)：編制沖壓工藝方案、設(shè)計模具結(jié)構(gòu) 圖2-1 零件圖（材料Q215 t=0.5）三：沖壓工藝方案的確定三：沖壓工藝方案的確定三：沖壓工藝方案的確定三：沖壓工藝方案的確定n n將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合求能夠在沖裁加工中得到保證其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，固定擋料銷粗定位、導(dǎo)正銷精定位、自然漏料方式的沖孔沖裁的工藝要求，固定擋料銷粗定位、導(dǎo)正銷精定位、自然漏料方式的沖孔落料符合級進(jìn)模進(jìn)行加工。落料符合級進(jìn)模進(jìn)行加工。n n方案一采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的方案一采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。n n方案二采用級進(jìn)模加工。級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的方案二采用級進(jìn)模加工。級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。沖壓件。n n方案三采用單工序沖裁模。無導(dǎo)向單工序沖裁模結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短、成方案三采用單工序沖裁模。無導(dǎo)向單工序沖裁模結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短、成本低、但模具壽命低、沖裁精度差、操作也不安全。一般用于精度要求不高、本低、但模具壽命低、沖裁精度差、操作也不安全。一般用于精度要求不高、形狀簡單、批量小或試制件；導(dǎo)柱式?jīng)_裁模比無導(dǎo)向式?jīng)_模裁的精度高、壽形狀簡單、批量小或試制件；導(dǎo)柱式?jīng)_裁模比無導(dǎo)向式?jīng)_模裁的精度高、壽命長、使用安全方便，但輪廓尺寸較大、模具較重、制造工藝復(fù)雜、成本較命長、使用安全方便，但輪廓尺寸較大、模具較重、制造工藝復(fù)雜、成本較高、它廣泛用于生產(chǎn)批量大、精度要求較高的沖裁件。高、它廣泛用于生產(chǎn)批量大、精度要求較高的沖裁件。n n綜合比較以上三個方案其中方案二級進(jìn)模加工比其他兩種方案較好綜合比較以上三個方案其中方案二級進(jìn)模加工比其他兩種方案較好 四：沖壓工藝的計算四：沖壓工藝的計算四：沖壓工藝的計算四：沖壓工藝的計算 4.14.1排樣排樣排樣排樣1.1.合理排樣并繪制排樣圖，計算出材料利用率，合理排樣并繪制排樣圖，計算出材料利用率，側(cè)邊取搭邊值。查表得，側(cè)邊取搭邊值。查表得 則步距則步距 mm;mm;條料寬度條料寬度 其一個步距內(nèi)的材料利用率其一個步距內(nèi)的材料利用率h h可由下式計算得出：可由下式計算得出：（2-12-1）式中：式中：A -A -一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積（mm2mm2）；）；B -B -條料寬度（條料寬度（mm2mm2）；）；S -S -步距（步距（mm2mm2）。）。=65%=65%n n4.24.2計算沖壓力計算沖壓力計算沖壓力計算沖壓力n n平刃口沖裁模的沖裁力平刃口沖裁模的沖裁力F F一般按下式計算：一般按下式計算：n n 、K K、L L、t t、分別是沖裁力、沖裁周邊長度、材料厚度，材料抗剪強(qiáng)度，系數(shù)。分別是沖裁力、沖裁周邊長度、材料厚度，材料抗剪強(qiáng)度，系數(shù)。該模具采用彈性卸料和下出料方式。該模具采用彈性卸料和下出料方式。n n影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具間影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具間 隙、隙、凹模洞口的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況等，一般常用下列經(jīng)驗公式計算：凹模洞口的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況等，一般常用下列經(jīng)驗公式計算：n n卸料力：卸料力：推件力：推件力：、是卸料力、推件力系數(shù)、是卸料力、推件力系數(shù).n.n是卡在凹模內(nèi)的是卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。沖裁件（或廢料）數(shù)。n=n=式中的式中的h h和和t t分別表示凹模洞口的直刃壁高度與板料厚分別表示凹模洞口的直刃壁高度與板料厚度。度。n n其中：查表取普通碳素鋼其中：查表取普通碳素鋼B3B3的抗剪強(qiáng)度：（的抗剪強(qiáng)度：（GB 7001988GB 7001988）n n卸料力系數(shù)：卸料力系數(shù)：Kx=0.055Kx=0.055n n 推件力系數(shù)：推件力系數(shù)：KT=0.063KT=0.063n n 同時梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)：同時梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)：n=h/t n=h/t n n1.1.沖孔力：沖孔力：=12123.45N=12123.45N n n卸料力：卸料力：=666.49N=666.49Nn n推件力：推件力：=1557.57N=1557.57Nn n=12123.54+666.49+1527.57=14317N=12123.54+666.49+1527.57=14317Nn n2.2.落料力落料力n n卸料力卸料力 =20458.54N=20458.54Nn n推件力推件力 =N =N n n =415856.27N =415856.27Nn n 本設(shè)計中模具使用沖孔和落料結(jié)構(gòu)形式，因此沖壓力：可由下式計算得出：本設(shè)計中模具使用沖孔和落料結(jié)構(gòu)形式，因此沖壓力：可由下式計算得出：總沖壓力：總沖壓力：=14317+415856.27=430173.27N=14317+415856.27=430173.27Nn n4.34.3計算壓力中心計算壓力中心計算壓力中心計算壓力中心n n模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對于有模柄沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心于有模柄沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖力中心在沖壓過程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)考慮，不宜于使壓力中件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)考慮，不宜于使壓力中心與模柄中心相重合的情況，這時應(yīng)注意使壓力中心與模柄中心相重合的情況，這時應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍。心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍。n n4.44.4沖裁模間隙值的計算沖裁模間隙值的計算沖裁模間隙值的計算沖裁模間隙值的計算n n確定凸、凹模合理間隙的方法有理論法和查表法兩確定凸、凹模合理間隙的方法有理論法和查表法兩種。由于理論計算法在生產(chǎn)中使用不方便，常用查種。由于理論計算法在生產(chǎn)中使用不方便，常用查表法來確定間隙值。對于尺寸精度、斷面垂直度要表法來確定間隙值。對于尺寸精度、斷面垂直度要求不高的板料的普通沖裁，以提高模具壽命為主，求不高的板料的普通沖裁，以提高模具壽命為主，可采用大間隙值。查我國可采用大間隙值。查我國沖裁間隙指導(dǎo)性技術(shù)文沖裁間隙指導(dǎo)性技術(shù)文件件推薦的間隙值表可得：推薦的間隙值表可得：Zmin=0.040mm Zmin=0.040mm，Zmax Zmax=0.060mm=0.060mm，根據(jù)凸凹模的加工方法的不同，刃口，根據(jù)凸凹模的加工方法的不同，刃口的計算方法也不同，基本上可分為兩類：凸模與凹的計算方法也不同，基本上可分為兩類：凸模與凹模分別加工法，凸模與凹模配合加工法。模分別加工法，凸模與凹模配合加工法。n n凸凹模配合加工法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準(zhǔn)凸凹模配合加工法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準(zhǔn)件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實際尺寸按件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實際尺寸按間隙配制另一件。因為這種加工方法的特點是模具間隙配制另一件。因為這種加工方法的特點是模具的間隙由配置保證，工藝比較簡單，并且還可以適的間隙由配置保證，工藝比較簡單，并且還可以適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差，使得制造也容易。且精當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差，使得制造也容易。且精度要求不高，故采用此方法。目前，一般工廠也常度要求不高，故采用此方法。目前，一般工廠也常常采用此方法。常采用此方法。n n因。因。五：復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算五：復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算五：復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算五：復(fù)合模主要零件的設(shè)計計算n n5.15.1凸模凸模凸模凸模n n由于沖件的形狀和尺寸不同，沖模結(jié)構(gòu)與加工以及裝配工由于沖件的形狀和尺寸不同，沖模結(jié)構(gòu)與加工以及裝配工藝等實際條件也不同，所以實際生產(chǎn)中使用的凸模的結(jié)構(gòu)藝等實際條件也不同，所以實際生產(chǎn)中使用的凸模的結(jié)構(gòu)形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等。根據(jù)設(shè)計要求，本設(shè)計采用截面形狀為圓形凸和斜刃等。根據(jù)設(shè)計要求，本設(shè)計采用截面形狀為圓形凸模。模。n n凸模長度計算：凸模長度需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)要求和凸模刃凸模長度計算：凸模長度需根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)要求和凸模刃磨量等因素確定。可按下式計算：磨量等因素確定。可按下式計算：L=h1+h2+h3 L=h1+h2+h3 n n 式中式中 h1 h1 凸模固定板厚度凸模固定板厚度n n h2 h2 卸料板厚度卸料板厚度n n h3 h3 增加長度。（本設(shè)計取增加長度。（本設(shè)計取44/mm44/mm）n n 則：則：L=20+16+25=61mm L=20+16+25=61mm n n5.25.2凹模凹模凹模凹模n n凹模類型很多，凹模的外形有圓形和矩形；結(jié)構(gòu)凹模類型很多，凹模的外形有圓形和矩形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式；刃口有平刃和斜刃。在實際有整體式和鑲拼式；刃口有平刃和斜刃。在實際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凹模板，在其上而大量使用外形為圓形或矩形的凹模板，在其上面開設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固面開設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在模板上。本設(shè)計也采用此種設(shè)計結(jié)構(gòu)。定在模板上。本設(shè)計也采用此種設(shè)計結(jié)構(gòu)。值得值得注意的是，凹模采用螺釘和銷釘定位固定時，要注意的是，凹模采用螺釘和銷釘定位固定時，要保證螺孔（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、保證螺孔（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會影響銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會影響模具壽命?？拙嗟淖钚≈悼蓞⒖枷嚓P(guān)設(shè)計手冊。模具壽命。孔距的最小值可參考相關(guān)設(shè)計手冊。對于孔口的結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計采用常用的適用于對于孔口的結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計采用常用的適用于非圓型孔的階梯形直刃壁型孔。要確定凹模厚度，非圓型孔的階梯形直刃壁型孔。要確定凹模厚度，凹模寬度，凹模邊長。凹模寬度，凹模邊長。六：沖模結(jié)構(gòu)的確定六：沖模結(jié)構(gòu)的確定六：沖模結(jié)構(gòu)的確定六：沖模結(jié)構(gòu)的確定n n6.1 定位裝置定位裝置n n1.本設(shè)計中，在送料方向的垂直方向上需用上一個始用擋料銷對首次沖裁時定位用，其結(jié)構(gòu)如下查表得采用初始擋料銷：446 JB/t7649.1，彈簧：0.8820，彈簧心柱：616.n n2.2.在第二次送料始用擋料銷將不用，將采用在第二次送料始用擋料銷將不用，將采用固定擋料銷對料進(jìn)行粗定位其結(jié)構(gòu)如下固定擋料銷對料進(jìn)行粗定位其結(jié)構(gòu)如下n nA A型固定擋料銷型固定擋料銷n n直徑直徑d d（h11h11）=80-0.075/mm=80-0.075/mm的的A A型固定擋型固定擋料銷：料銷：n n固定擋料銷固定擋料銷A6 JB/T 7649.10A6 JB/T 7649.10n nd1(m6)=8+0.008 +0.002/mm h=2mm L=d1(m6)=8+0.008 +0.002/mm h=2mm L=8/mm 8/mm n n材料：材料：4545，熱處理硬度，熱處理硬度4348HRC4348HRCn n技術(shù)條件：按技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994JB/T 7653-1994的規(guī)定的規(guī)定n n3.3.使用導(dǎo)正銷的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料使用導(dǎo)正銷的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料固定板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對固定板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對位置公差的要求，其結(jié)構(gòu)如下圖。位置公差的要求，其結(jié)構(gòu)如下圖。n n3.3.使用導(dǎo)正銷的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料使用導(dǎo)正銷的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料固定板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對固定板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對位置公差的要求，其結(jié)構(gòu)如下圖。位置公差的要求，其結(jié)構(gòu)如下圖。n nA A型導(dǎo)正銷型導(dǎo)正銷n n導(dǎo)正銷的基本尺寸可按下次計算：導(dǎo)正銷的基本尺寸可按下次計算：n n n nd dd d導(dǎo)正銷的基本尺寸；導(dǎo)正銷的基本尺寸；n n 沖孔凸模的直徑；沖孔凸模的直徑；n n 導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值；導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值；查表得：查表得：=0.06=0.06n n即即 d=9.18-0.06=9.12 d=9.18-0.06=9.12 查表得查表得d=10d=10n n導(dǎo)正銷高度查表得導(dǎo)正銷高度查表得 h=1,L=36,=13,C=3,h=1,L=36,=13,C=3,n n標(biāo)記：標(biāo)記：A A型導(dǎo)正銷型導(dǎo)正銷 材料為材料為T8A,T8A,熱處理硬度熱處理硬度為為50-54HRC50-54HRCn n 技術(shù)條件按卸料裝置其作用是當(dāng)沖模完成技術(shù)條件按卸料裝置其作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工件零一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工件零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。n n6.2 6.2 卸料裝置卸料裝置卸料裝置卸料裝置n n1.1.卸料螺釘其結(jié)構(gòu)如下圖。卸料裝卸料螺釘其結(jié)構(gòu)如下圖。卸料裝置其作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之置其作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工件零件后，把沖件或廢料從模具工件零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行2.2.橡膠彈簧具有重量輕，彈性大，橡膠彈簧具有重量輕，彈性大，變形不受限制，較高的內(nèi)阻，可吸變形不受限制，較高的內(nèi)阻，可吸收沖擊和高頻振動能量，工作平穩(wěn)，收沖擊和高頻振動能量，工作平穩(wěn)，噪聲小，安裝和調(diào)試方便，便于維噪聲小，安裝和調(diào)試方便，便于維護(hù)和保養(yǎng)等優(yōu)點。另外，橡膠彈簧護(hù)和保養(yǎng)等優(yōu)點。另外，橡膠彈簧可同時承受多向載荷，可使系統(tǒng)簡可同時承受多向載荷，可使系統(tǒng)簡單。所以本設(shè)計采用橡膠彈簧。單。所以本設(shè)計采用橡膠彈簧。n n6.3導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件 導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配圖n n6.4 6.4 模架模架模架模架n n本設(shè)計采用適用于所有中小型模具的壓入式模柄，它與模本設(shè)計采用適用于所有中小型模具的壓入式模柄，它與模座孔采用座孔采用H7/m6H7/m6過渡配合。具體標(biāo)準(zhǔn)如下：過渡配合。具體標(biāo)準(zhǔn)如下：n nA A型壓入式模柄型壓入式模柄n n直徑直徑d(js10)=mmd(js10)=mm、高度、高度L=75mmL=75mm的的A A型壓入式模柄：型壓入式模柄：n n模柄模柄A2575JB/T 7646.1A2575JB/T 7646.1n nd1(m6)=mm d2=33mm d4(H7)=mmd1(m6)=mm d2=33mm d4(H7)=mmn nL1=30mm L2=4mm L3=2.5mmL1=30mm L2=4mm L3=2.5mmn n材料：材料：Q235-A FQ235-A Fn n技術(shù)條件：按技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994JB/T 7653-1994的規(guī)定的規(guī)定七：支撐板結(jié)構(gòu)與設(shè)計七：支撐板結(jié)構(gòu)與設(shè)計七：支撐板結(jié)構(gòu)與設(shè)計七：支撐板結(jié)構(gòu)與設(shè)計n n固定板、設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)固定板、設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)n n根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計只在凸模采用矩形的固定板固根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計只在凸模采用矩形的固定板固定，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外，應(yīng)還考慮螺定，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外，應(yīng)還考慮螺釘和銷孔的位置，厚度一般取為凹模的釘和銷孔的位置，厚度一般取為凹模的60%80%60%80%。固定板。固定板孔與凸模采用過渡配合孔與凸模采用過渡配合(H7/m6)(H7/m6)，壓裝后端面磨平，以保，壓裝后端面磨平，以保證沖模的垂直度。證沖模的垂直度。n n墊板主要用于直接承受和擴(kuò)散凸（凹）模傳來的壓力，防墊板主要用于直接承受和擴(kuò)散凸（凹）模傳來的壓力，防止模座承受過大壓力而出現(xiàn)凹坑，影響模具正常工作。墊止模座承受過大壓力而出現(xiàn)凹坑，影響模具正常工作。墊板厚度一般取板厚度一般取612mm612mm，外形尺寸按固定板形狀決定。常，外形尺寸按固定板形狀決定。常用材料為用材料為4545鋼、鋼、T8T8。n n固定板、墊板的基本結(jié)構(gòu)、尺寸可按固定板、墊板的基本結(jié)構(gòu)、尺寸可按GB2858.1-81 GB2858.1-81 GB2858.6GB2858.6，GB2859.GB2859.6GB2859.GB2859.6選取。尺寸選擇如本設(shè)計選取。尺寸選擇如本設(shè)計采用彈壓卸料板作為壓料和卸料的裝置，其寬度和長度均采用彈壓卸料板作為壓料和卸料的裝置，其寬度和長度均與固定板的長度、寬度一致，與固定板的長度、寬度一致，八：模座的設(shè)計八：模座的設(shè)計八：模座的設(shè)計八：模座的設(shè)計n n8.1上模座上模座n n8.2下模座下模座九：其他零件的選擇九：其他零件的選擇九：其他零件的選擇九：其他零件的選擇n n螺釘使用內(nèi)六角螺釘n n圓柱銷釘：本設(shè)計除特殊說明外，一律選用1060的銷釘定位。配合間隙為m6/h8n n防動銷選用 612配合間隙為H8/h7材料 十：裝配圖十：裝配圖十：裝配圖十：裝配圖十：致謝十：致謝十：致謝十：致謝n n在經(jīng)過將近兩個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為在經(jīng)過將近兩個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。要完成這個設(shè)計是難以想象的。n n 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師胡淑芬老師。胡淑芬平日里工作繁多，但在這里首先要感謝我的導(dǎo)師胡淑芬老師。胡淑芬平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計雖不復(fù)雜煩瑣，但是胡老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。除了設(shè)計雖不復(fù)雜煩瑣，但是胡老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩胡老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永敬佩胡老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。n n還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我打下機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我打下機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。最后感謝工學(xué)院和我的母校業(yè)設(shè)計才會順利完成。最后感謝工學(xué)院和我的母校江西農(nóng)業(yè)大學(xué)四江西農(nóng)業(yè)大學(xué)四年來對我的大力栽培年來對我的大力栽培 沖壓模具設(shè)計中側(cè)壁起皺的分析F.-k. Chen and Y.-C. Liao臺灣 臺北市國立臺灣大學(xué)機(jī)械工程部門在沖壓過程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對沒有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個有錐度的方形杯子時，當(dāng)發(fā)生起皺時，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過增加沖壓力來被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過程的起皺時，發(fā)現(xiàn)了一個有相似幾何類型的實際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因為介于沖頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個最適宜的沖模設(shè)計方法就是利用有限元分析法。在無起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實測結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實了利用有限元分析法去設(shè)計沖模的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子1 介紹起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個復(fù)雜形狀零件的操作時，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實際操作中也可以通過增加沖壓力來防止起皺，但是過度的拉力會通過裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計算。對于沖壓一個復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。 為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測試，在這種測試?yán)铮粔K薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計劃一個近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實驗性和分析性上研究起皺問題，通過理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實驗結(jié)果顯示是四到六個。當(dāng)通過一個有錐度的模具畫出金屬板料時，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類。 那些努力都被聚中于和簡單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問題上，例如：一個圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動態(tài)軟件和有限元方法的成功運用使得分析包括在沖壓一個復(fù)雜形狀零件的起皺問題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來分析在沖壓一個帶有階梯的矩形部分的過程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動制造參數(shù)上。 一個帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過程中，側(cè)壁上的金屬板料相對沒被支撐，因此，這個部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個帶有階梯的方形杯子時，就像圖1B顯示的一樣，可以觀測到另一種形式的起皺。為了評估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個確切階梯幾何形狀的物體被檢測。通過使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計來減少起皺，起皺的原因被確定。在觀測一個實際產(chǎn)品成形時，通過有限元分析法得到的模具設(shè)計方法得到證實。圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b）2有限元模型包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來設(shè)計的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點和四節(jié)點的外形元素被采用用來為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對于有限元模擬來說，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對應(yīng)的網(wǎng)眼被用來定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點外形元素來為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對稱條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。圖2 有限元網(wǎng)眼 為了表演一個精確的有限元分析法，金屬板料的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動力，計算方程為=（0+245+90）/4，因為每一個方法真實應(yīng)變通常用來模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。 當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系3 錐度方形杯中的起皺 正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過增加沖壓力來被抑制。相對于沖壓一個錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來的部分被研究。3.1沖模間隙的影響為了檢查沖模間隙對起皺的影響，在沖壓一個錐度方形杯子時，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子 模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說明在沖壓過程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來的產(chǎn)品，兩個主要的應(yīng)變比率被介紹，=min/max，這里的min和max分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了的實際值比的評論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時，的實際值越大，起皺的可能性就越大。 在三個沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫出。圖5中說明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對三個沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說明了沖模間隙越大，的實際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。3.2沖壓力的影響眾所周知，在沖壓過程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來模擬。模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的值與沖壓力為100KN和600KN的值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說明在沖壓帶有錐度的方形杯子時，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因為起皺的原因主要是由于在有橫向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒有影響。圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的值4階梯矩形杯子在沖壓一個階梯矩形杯子時，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺階D-E而行。在近期的研究中，在一個實際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過清理焊縫的深拉。在這種深拉過程中，沒有焊縫被用在沖模表面來幫助幫助金屬的流動。但是，由于沖頭拐角處的半徑過小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。為了進(jìn)一步的了解沖壓過程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類似真實零件中的那樣。圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線條圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過增加以半徑來避免。這種理念在現(xiàn)實產(chǎn)品中通過增加半徑得到證實。個別的嘗試也被用來消除起皺。第一，沖壓力加到原來的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對消除起皺現(xiàn)象沒有起有很大的效果。通過增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測，這種起皺不能通過增加沖壓力來得到抑制。由于在金屬屈服于過大壓力的區(qū)域，往往會因為大量的金屬流動而起皺，一種通過在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡單方法被用來吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒被吸收。這說明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來吸收所有過量的材料，但是這在模具設(shè)計中是不允許的。利用有限元分析法分析沖壓工序的一個優(yōu)勢是沖壓過程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測，而這在真實的產(chǎn)品沖壓過程中是不可能的。對沖壓過程中金屬流動的精密監(jiān)測顯示板料最開始通過沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如圖9 加到側(cè)壁的起皺圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計的改進(jìn)提供了有價值的信息。圖10 當(dāng)板料接觸臺階邊緣的起皺形成圖11 切除了的臺階拐角對于起皺的發(fā)生，最初的一個猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因為整個沖頭邊緣和整個階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實這種說法，兩種改進(jìn)過了的模具設(shè)計被用來實驗：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過兩步拉深工序可以造出沒有起皺的階梯矩形杯子，同時也說明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因為金屬不容易通過較低的階梯進(jìn)入模具型腔。圖12改善模具設(shè)計的模擬形狀圖13 兩個操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作有限元分析法說明用簡單的拉深操作來設(shè)計理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計是很難完成的。但是，由于額外的模具費用和操作費用，兩個操作的制造費用是很高的。為了保持較低的制造費用，零件的設(shè)計師對形狀做出了合適的改變，而且通過有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺階來改善模具設(shè)計，如圖12所示。隨著設(shè)計方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實的沖壓模具被制造出來，而且零件還沒有起皺，如圖14所示。通過有限元模擬分析法得到的零件也沒有起皺。為了進(jìn)一步驗證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實了有限元模擬分析法的效率。圖14 無缺陷產(chǎn)品零件圖15 G-H處模擬和測量厚度5概要和結(jié)束語通過有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因為沖模間隙過大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過增加沖壓力的方法來得到抑制。另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過程中。起皺往往發(fā)生在臺階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計過程中，通過有限元模擬分析法單獨的嘗試被用來消除起皺，切除了臺階的模具被建立。通過無缺陷的零件證實了這種模具設(shè)計方法對消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實了用有限元分析法代替真實的模具制造方法的效力。感謝作者希望感謝中國人民共和國民族科學(xué)委員會授于NSC-86-2212-E002-028編號才使得這個項目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。參考文獻(xiàn)1. 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