刻錄光驅(qū)底座級進模設(shè)計thediedesignofbasetoDVD-RW隨著汽車，通訊等行業(yè)的飛速發(fā)展，對鈑金結(jié)構(gòu)件的需求日益增大。傳統(tǒng)的鈑金產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)周期長、成本高，而運用最新的Pro/E與CAD/CAM軟件實現(xiàn)零件的三維造型和模具設(shè)計，大大地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期、模具設(shè)計周期和加工周期，本文以刻錄光驅(qū)底座的模具設(shè)計為例詳細介紹了Pro/E在鈑金成型中的運用，包括三維零件的繪制，模具設(shè)計思路以及模具設(shè)計過程，以及由此生成三維模具圖，裝配圖和相關(guān)零件圖。這種方法充分體現(xiàn)了Pro/E軟件在鈑金成型設(shè)計方面的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：鈑金；Pro/E；模具AbstractWiththerapiddevelopmentoftheautomotive,communicationsandotherindustries,thedemandingofsheetmetalstructuresisgrowing.Conventionaldesignofsheetmetalhavelongperiodofproductdevelopmentandhighcost,applyingthelatestPro/EandCAD/CAMsoftwaretocompeletethethree-dimensionalmodelingandmolddesignofpartswillgreatlyshorteningtheproductdevelopmentcycle,molddesigncycleandprocessingcycle,Inthispaper,takingthediedesignofbasetoDVD-RWasanexampletointroducetheapplicatonofPro/Einsheetmetalformingindetail，includingtherenderingofthree-dimensionalparts,molddesignandmolddesignprocessandhencetogeneratethree-dimensionalmoldchart,assemblydrawingsandrelatedPartsdrawings.ThisapproachfullyreflectsthePro/Esoftware’sadvantageinthedesignofsheetmetalforming.Keywords:sheetmetal;Pro/E;Die目錄TOC\o"1-3"\u第一章緒論11.1鈑金加工概述 11.2鈑金設(shè)計要點11.3鈑金成型設(shè)備11.4鈑金的加工方式21.5鈑金的發(fā)展31.6鈑金件的現(xiàn)代加工工藝4第二章Pro/E在鈑金成型中的運用52.1Pro/ENGINEERWildfire中文版簡介52.2Pro/ENGINEER鈑金模塊簡介52.3Pro/E生成零件圖過程介紹62.3.1平整壁的生成 72.3.2鈑金件外輪廓的切割82.3.3脹形特征的創(chuàng)建 92.3.4創(chuàng)建折彎特征12第三章沖壓工藝分析及工藝方案的制定143.1工藝分析143.2工藝方案的確定153.3排樣設(shè)計和毛坯尺寸計算153.3.1零件排樣設(shè)計153.3.2條料寬度及材料利用率16第四章工步確定及成形計算184.1模具工位安排184.2成形力的計算204.2.1沖裁力的計算204.2.2脹形力的計算214.2.3彎曲力的計算214.2.4翻邊力的計算224.2.5卸料力和推件力的計算224.3凸凹模刃口尺寸計算234.3.1沖孔234.3.2落料25第五章三維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計285.1沖模設(shè)計的一般程序285.2模具壓力中心的確定285.3模架的選取295.4壓力機的選擇295.5工作零件設(shè)計305.5.1凸、凹模設(shè)計305.5.2凸模固定板的設(shè)計365.6定位及導(dǎo)向裝置的設(shè)計385.6.1定位裝置的設(shè)計385.6.2導(dǎo)向裝置的設(shè)計395.7卸料、導(dǎo)料裝置設(shè)計405.7.1卸料及頂料出件裝置405.7.2導(dǎo)料裝置設(shè)計415.7.3彈性元件的選取425.7.4模具總裝圖 43結(jié)論44致謝45參考文獻46第一章緒論鈑金加工概述鈑金加工就是沖壓加工技術(shù)。沖壓加工技術(shù)開始于18世紀末19世紀初，因為產(chǎn)業(yè)革命促成了動力制造技術(shù)的發(fā)展，以機械化方式來制造金屬板逐漸成為主流。用鈑金加工方法制造的精巧成品出現(xiàn)于19世紀末20世紀初，隨著金屬板的制造方法和成型技術(shù)的改進以及大量生產(chǎn)的需要，沖壓加工及所需要的機械已發(fā)展到高速而且大型化的階段。今天沖壓加工技術(shù)仍然不斷地改進，其成長進步的速度更加驚人，尤其在自動化產(chǎn)業(yè)的推動下，鈑金技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、家電、計算機、家電用品、裝飾材料等各個相關(guān)的領(lǐng)域中，鈑金加工已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一種機械加工手段[1]。鈑金設(shè)計要點鈑金只是產(chǎn)品的一部分，因此在加工設(shè)計中有以下幾個方面需要注意：（1）造型設(shè)計與機械設(shè)計兩者應(yīng)該相互平衡，好的造型不一定可以順利制造，要考慮到加工制造是否容易，是否會增加制造的成本，是否會降低生產(chǎn)效率等問題，這都是一個優(yōu)秀的設(shè)計者應(yīng)該考慮的問題，應(yīng)盡量避免設(shè)計出一些現(xiàn)有的加工設(shè)備無法制造的鈑金件造型。（2）鈑金相互連接和固定方式、鈑金和塑料件的連接固定方式以及鈑金和其他零件的固定和連接方式都是設(shè)計者考慮的重點，設(shè)計不良的連接方式，將直接影響組合裝配的效率，并增加人工操作的難度。（3）鈑金的機構(gòu)設(shè)計及強度設(shè)計，都是鈑金設(shè)計的重點，強度的設(shè)計將直接影響產(chǎn)品的壽命和耐用性。（4）鈑金組裝有限順序和安裝空間，需要從組裝合理化和組裝便利化的方面來考慮。（4）鈑金的重量級工藝性。鈑金是金屬材料，當然是輕而強度高最好，但是考慮到成本問題和加工難以程度問題，要在盡量滿足產(chǎn)品的功能、性能和鈑金強度要求的情況下，力求設(shè)計簡單，減少制造的成本。（5）維修拆裝的難易程度和配合的公差問題是最基本也是比較重要的設(shè)計問題。鈑金成型設(shè)備鈑金的成型設(shè)備，一般為沖壓機械以及專用的工具，即沖壓模具，能夠?qū)Ρ“褰饘龠M行沖裁、成型、彎曲、拉伸、壓縮等加工，并能制造各種工業(yè)及家庭用的零部件與金屬制品。薄板金屬指厚度在3.2mm以下的金屬板材，如鍍鋅鐵板、冷軋鋼板、拉伸鋁板、銅板等。 沖壓技工機械依照作用通常分為沖剪機械和沖壓機械兩大類。1.沖剪機械沖剪機械一班成為剪床或剪斷機。在鈑金工件中，首先利用剪斷機將金屬剪成所需要的長度和寬度。其所適用的剪斷工作主要為直線狀制品的裁剪。除此之外，圓形和曲線狀制品的剪斷作業(yè)也常使用。常見的沖剪機械有：手動剪斷機、腳踏剪斷機、凹口剪床、方口剪床、圓周剪床、旋轉(zhuǎn)剪床、分條機和排割機以及切片機等。 2．沖壓機械 沖壓機械以沖床（或稱壓床）為主體。是指使用兩個或兩個以上成對的模具，經(jīng)由傳動機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)化成往復(fù)運動的力量，是對模具中間的金屬材料施加強加的壓力，是金屬產(chǎn)生斷裂、形狀改變或塑性變形。而成對構(gòu)成的模具一般都成為沖壓模具或沖壓模。 常見的沖壓機械有：C行機架單動式曲柄沖床、直臂沖床、復(fù)動式機動沖床、關(guān)節(jié)接合沖床、摩擦沖床、偏心沖床、凸輪沖床、連桿沖床、彎板機、傳送沖床、連續(xù)沖床、液壓沖床、氣壓沖床以及人力沖床等。由于沖壓設(shè)計種類繁多，因此設(shè)計者需要了解制造過程中用到的設(shè)備的功能和優(yōu)缺點，才能使設(shè)計和現(xiàn)實相符。鈑金產(chǎn)品，不僅需要能制造出來，還要知道由那種設(shè)備造出來的成本最低。一個產(chǎn)品的鈑金不是都由同一種設(shè)備制造出來的，選取那一種設(shè)備來制造決定于設(shè)備的成本因素，功能因素和精度要求。鈑金的加工方式1．沖裁加工沖裁加工是指將鈑金片材裁剪成需要的形狀和尺寸，以作進一步的加工，是以傳統(tǒng)的切割加工方式迥然不同的一種加工方法。因其適用于各種機械加工用零件以及沖壓加工用的坯料，而被廣泛應(yīng)用。沖裁本身屬于一種簡單的工作，然而利用此種加工方法制造的各類機械零部件，有著極高的精密度與互換性，這是此種加工的一大特色。沖裁加工的主要種類有：落料、沖孔、沖口、切斷/剪斷、分段、切邊、切舌、刮緣以及精密落料等。彎曲加工彎曲加工是指將板材或板狀半成品壓彎成需要的形狀的一種加工方式。在加工過程中，材料的變形都發(fā)生在彎曲的中性層直軸周圍，而且垂直于板材的縱向方向。同時其金屬流動都在塑性范圍內(nèi)生長。因此，外力去除后，材料仍然能夠保持永久變形，但通常都會出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。彎曲的內(nèi)側(cè)承受壓應(yīng)力，外側(cè)承受拉應(yīng)力的作用。彎曲加工的主要種類有：V形彎曲、U形彎曲、L形彎曲、卷邊彎曲、管材成型、接縫彎曲以及管子的彎曲等。3．拉伸加工 拉伸加工也稱抽引、抽形、拉長、抽制、是指在不生成顯著的皺紋、變薄或裂痕的情況下，將預(yù)先沖裁好的平板金屬坯料（或半成品容器）加工形成所需要的空心容器的形狀。拉伸的主要種類包括：圓筒形拉伸、錐筒形拉伸、角筒形拉伸、異形筒拉伸、球形筒拉伸、再拉伸、反向再拉伸、變薄拉伸、頸鎖拉伸、伸展拉伸、凸脹成型以及孔凸緣成型。 4．壓縮加工 壓縮加工是將板材或坯料放在壓縮加工的沖頭和凹模之間，再利用沖床施加壓力，以制造各種需求產(chǎn)品的加工方法。此種加工方法起源于古代的高溫鍛造和高溫擠壓，后來隨著沖床加工技術(shù)的提高，模具的進步和沖壓機械的高容量化，逐漸演變成高溫擠壓，并陸續(xù)開發(fā)出各種類型的嶄新的加工方法。壓縮加工的主要種類有：浮花壓制，壓印加工、鍛壓加工、擠壓加工以及螺紋滾制等。5．沖壓模具 模具是指制造零部件時使用的各種剪切沖裁、成型用的模型工具或者能夠按照預(yù)先設(shè)計好的圖紙或格式，制造出固定形狀的制品實樣模型或工具。 在鈑金沖壓加工模具方面，其應(yīng)用的模具泛稱沖壓模具或沖床模具，簡稱沖模。以薄金屬板的沖裁與成型為主要加工內(nèi)容，同時，塑料板、皮革、紙板、布料、橡膠、軟木、云母等非金屬材料的剪切沖裁、落料以及沖孔也經(jīng)常使用沖模[2]。鈑金的發(fā)展近幾年來，鈑金的發(fā)展很迅速，這主要有如下幾方面原因：生產(chǎn)能力需求提高中國越來越成為國際加工制造中心，加上國外投資的不斷增加，金屬加工的能力需求不斷加大，而金屬加工行業(yè)中的電器控制箱、機器外殼等一般來說都是鈑金件，所以鈑金加工能力需求也不斷提高。加工精度要求低，上手容易就金加工而言，工藝的復(fù)雜性較高，有些零件工序達到幾十道之多。所以金加工企業(yè)通常需要各種各樣的機械設(shè)備以滿足不同工藝要求，加工精度高，成本大。而鈑金沖孔精度一般在±0.1mm左右，折彎精度一般達到±0.5鈑金件的現(xiàn)代加工工藝傳統(tǒng)折彎鈑金件加工工藝以粗放展開加工并結(jié)合機械切削為特點，先近似以展開尺寸放樣落料，預(yù)留后續(xù)加工余量后進行折彎。折彎后再修準尺寸，加工孔槽。這種工藝對展開圖精度要求低，存在著工藝路線復(fù)雜、效率低、浪費材料及加工質(zhì)量不易保證等缺點?，F(xiàn)代折彎鈑金件加工工藝以精確展開加工、零機械切削為特點，先按展開圖全部切割出外形及孔、槽，然后折彎成型[3]。這種工藝具有鈑金零件的單元封閉加工、工藝路線簡化、效率高、加工質(zhì)量好等優(yōu)點，但對鈑金展開圖的精度要求高。因此,現(xiàn)代折彎鈑金件加工中精確展開圖的繪制就成了首先要解決的問題。同時，為提高質(zhì)量和節(jié)省材料，在許多制造業(yè)領(lǐng)域，如汽車，航空，建筑，包裝和電子工業(yè)，通過使用數(shù)值模擬[4]優(yōu)化薄板成型過程已成為不斷增加時間和成本效益需求的一個關(guān)鍵因素。第二章Pro/E在鈑金成型中的運用Pro/ENGINEERWildfire中文版簡介美國參數(shù)技術(shù)公司（簡稱PTC）的Pro/ENGINEER軟件自1988年問世以來，十多年來已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)。Pro/ENGINEER在3DCAD/CAM軟件系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。它廣泛應(yīng)用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、機車、自行車、航天。家電和玩具等各行業(yè)。Pro/ENGINEER可謂是個全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件，集成了零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、NC加工、鈑金設(shè)計、鑄造件設(shè)計、造型設(shè)計、逆向工程、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能于一體，其模塊眾多，學(xué)習起來有一定的困難。目前，Pro/ENGINEER軟件在國內(nèi)用戶很多，行業(yè)也很廣，不僅應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計、加工制造領(lǐng)域，同時也應(yīng)用于電子、制冷設(shè)備，甚至航空航天。Pro/ENGINEER鈑金模塊簡介進入鈑金件模式的最常用方法，具體操作方法如下：啟動Pro/E之后，在菜單中單擊文件—>新建對話框。將“類型”設(shè)置為“零件”，將子類型設(shè)置為“鈑金件”，然后在“名稱”框內(nèi)輸入鈑金件的名稱，單擊“確定”按紐，即可進入鈑金件設(shè)計模式，如圖2-1。默認情況下，系統(tǒng)會選中“使用缺省模板”選項，也就是使用inlbs-part-sheetmetal,它使用英寸（in），磅（lb）以及秒（s）作為單位。如果在“新建”對話框內(nèi)，沒有選中“使用缺省模板”，則單擊“確定”按鈕后，會彈出“新文件選項”對話框。在模板下方的列表中，可以選擇多個模板，由于我國使用毫米，牛，秒作為單位因此通常可以選擇使用mmns-part-sheetmetal模板，如圖2-2。進入鈑金設(shè)計環(huán)境后，可以完成鈑金設(shè)計的操作主要包括：實體零件轉(zhuǎn)為鈑金件，在轉(zhuǎn)配方式下創(chuàng)建鈑金件。創(chuàng)建第一面鈑金薄壁，包括平整薄壁特征，拉伸薄壁特征、旋轉(zhuǎn)薄壁特征、混合薄壁特征、偏距薄壁特征。創(chuàng)建第一面鈑金薄壁的高級命令，包括可變界面掃描、掃描混合、螺旋掃描、邊界、截面至曲面、從文件和自由生成。創(chuàng)建額外薄壁，包括不分離的平整薄壁、不分離的拉伸薄壁、扭轉(zhuǎn)、掃描、折邊、延拓、合并。鈑金零件的折彎與展開，包括折彎、展平、折彎回去、平整整列、邊折彎、縫、區(qū)域變形、轉(zhuǎn)變和頂角止裂槽。鈑金件的切割、切口、沖孔。鈑金件的模具印貼、沖孔印貼與平整印貼。鈑金參數(shù)的設(shè)置、鈑金展開長度計算、金屬材質(zhì)對折彎影響和折彎表的控制[5,6]。圖2-1主菜單圖2-2子菜單Fig.2-1MainmenuFig.2-2SubmenuPro/E生成零件圖過程介紹所需設(shè)計的刻錄光驅(qū)底座鈑金件最終效果圖如圖2-3，生成過程介紹如下：圖2-3電腦光驅(qū)底座最終效果圖Fig.2-3Thefinaldrawingofbasedrivetothecomputer平整壁的生成平整壁是鈑金件的平面部分，它可以是主要壁（設(shè)計中的第一壁），也可以是從屬于主要壁的次要壁，在創(chuàng)建平整壁時，首先要繪制外形輪廓線，然后系統(tǒng)在輪廓線內(nèi)加入材料，并根據(jù)指定的厚度生成薄壁實體。創(chuàng)建平整壁的一般步驟：啟動Pro/E之后，單擊文件—>新建。在新建對話框中，將“類型”設(shè)置為“零件”，將子類型設(shè)置為“鈑金件”，將“使用缺省模板”勾掉，選擇“空”。單擊“確定”按鈕，進入鈑金設(shè)計環(huán)境。點擊桌面上的“平整”標志，然后選擇參照，進入草繪界面，然后繪制圖形，如圖2-4。圖2-4草繪視圖Fig.2-4Sketchview此時系統(tǒng)會在窗口處要求輸入平整壁的厚度，如圖2-6從鍵盤輸入0.5，如圖2-5按下Enter鍵。圖2-5輸入鈑金件厚度Fig.2-5Inputthethicknessofthesheet-metal此時就完成了平整壁所需要的全部元素的定義，在“第一壁：平整”對話框內(nèi)，單擊“確定”按鈕，即可生成平整壁，如圖2-6。圖2-6生成的平整壁效果圖Fig.2-6Thedrawingoftheflatwall鈑金件外輪廓的切割在操作界面點擊拉伸圖標，然后選擇草繪界面，如圖2-7。繪制完成后點擊確定。（2）定義拉伸屬性，選擇去除材料，即可去除多余的材料，生成鈑金件外形，如圖2-8。（3）其他沖孔切割，落料等均可按照此方法操作，即方便又簡單，值得注意的是如果拉伸時不取出材料，則可生成薄壁管，就可繪制該鈑金件上的翻邊孔，最終鈑金件外形圖如圖2-9。圖2-7草繪視圖Fig.2-7Sketchview圖2-8拉伸去除材料Fig.2-8tensilewithremovingthematerial圖2-9最終外形圖Fig.2-9Thedrawingofoutlineeventually脹形特征的創(chuàng)建（1）單擊右側(cè)特征工具欄中的印貼，彈出“菜單管理器”對話框，依次點擊模具—>參考—>完成，彈出“打開”對話框，打開預(yù)先畫好的脹形凸模，如圖2-10。圖2-10打開脹形凸模Fig.2-10Openthepunchbulging以錐形印貼為例，選擇所需印貼的表面，如圖2-11。圖2-11錐形印貼Fig.2-11Coneprintingpaste選擇曲面F8和曲面F21對齊，重合，新建約束，選擇FRONT基準面和DTM1基準面對齊重合，新建約束，選擇RIGHT基準面和DTM2基準面匹配重合，完成印貼的約束，如圖2-12,點擊，并選擇相應(yīng)的邊界曲面和種子曲面。如需排除曲面，則另行設(shè)置，選擇相應(yīng)去除的曲面即可。錐形印貼結(jié)果如圖2-13。圖2-12凸模放置位置Fig.2-12Theplacementofthepunch圖2-13錐形印貼結(jié)果Fig.2-13theresultsofconePrintingpaste按照以上步驟即可完成所有形狀的脹形，最終脹形結(jié)果如圖2-14。圖2-14脹形最終結(jié)果Fig.2-14Thefinalresultsofbulging至于脹形內(nèi)的沖孔可有創(chuàng)建拉伸特征并取出材料完成在此不另詳述。創(chuàng)建折彎特征（1）單擊菜單中的插入折彎操作—>折彎—>角—>規(guī)則—>完成。 （2）此時彈出規(guī)則角度折彎的創(chuàng)建對話框，要求選擇折彎表。在“使用表”菜單中單擊零件折彎表—>完成/返回。 （3）在彈出“半徑所在側(cè)”菜單中，單擊內(nèi)側(cè)半徑—>完成/返回。（4）此時系統(tǒng)要求定義“草繪”，在圖形窗口內(nèi)，選擇合適的鈑金件的表面作為草繪平面。在彈出的“方向”菜單中，單擊“正向”。在彈出的“草繪視圖”菜單中，單擊“缺省”。系統(tǒng)自動進入草繪模式。繪制折彎線。完成后退出草繪模式，如圖2-15。圖2-15繪制折彎線Fig.2-15DrawingbendingLine（5）在系統(tǒng)的要求下選擇折彎側(cè)和固定側(cè)，根據(jù)自己所要折彎的方向定義。一般情況下為“缺省”。 （6）此時會彈出“止裂槽”菜單，需要定義止裂槽選項。根據(jù)零件的需要來定義。在此零件上無需止裂槽，所以直接選擇無止裂槽即可。（7）系統(tǒng)提示輸入折彎角度，單擊折彎角度，選擇90°，點擊完成。 （8）系統(tǒng)要求定義折彎半徑，選擇壁厚。 （9）此時定義完折彎特征所必須的全部元素，在折彎特征的創(chuàng)建對話框內(nèi)，單擊“確定”按鈕，完成折彎。該零件共有11處大小不同的折彎，其中包括一個二次折彎，用以上折彎方法均可完成，零件折彎后即完成所有特征的生成。折彎后的零件圖如圖2-16。圖2-16折彎后的最終零件圖Fig.2-16Thefinalpartafterbending第三章沖壓工藝分析及工藝方案的制定工藝分析此刻錄光驅(qū)底座需要完成沖孔、落料、脹形、翻邊、折彎和攻絲6個操作。材料為SECC鍍鋅鋼板，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件壁厚為t=0.5mm，孔和孔的距離滿足b1＞1.5t，孔與邊緣的距離滿足b2＞t，滿足沖壓要求。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT11級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求[7,8,9]。為了減少彎曲時候的回彈效應(yīng)，彎曲角內(nèi)側(cè)都使用清角。實體零件如圖3-1。三維零件展開圖如圖2-14。圖3-1實體零件Fig.3-1Therealpart工藝方案的確定該工件包括沖孔，落料，脹形，翻邊和折彎以及攻絲6道工序，攻絲可在零件加工完成后進行操作。翻邊是指沿曲線或直線將薄板邊部或料上預(yù)制孔邊部窄帶區(qū)域的材料彎折成豎的塑性加工方法。脹形是利用模具使板料拉伸變薄局部表面積增大以獲得連件的加工方法。彎曲是指將板料，棒料，管料和型材等彎曲成一定形狀及角度的零件的成型方法?？梢娮詈蟮恼蹚澇尚褪窃诼淞希瑳_孔，脹形，翻邊完成后進行。脹形內(nèi)的孔應(yīng)在脹形完后進行加工，這樣能保證脹形部分不被拉裂.并保證精度。但某些工序可放在一起進行，可節(jié)省成本并增加效率。通過其各道工序的特點，得到以下幾種方案。方案一：采用簡單模，但是由于零件工步比較多，需要幾副模具。成本高而且生產(chǎn)效率低，不能保證一定的精度。難以滿足大批量生產(chǎn)。方案二：沖孔落料選擇級進模，翻邊，脹形，折邊再通過三個簡單模完成。這樣，效率比方案一高，但是精度不高，而且還是需要其他模具完成，成本還是很高。方案三：采用多工位級進模。把所有工步在一副模具中完成。在一副模具中有規(guī)律的安排多個工位進行級進成形。減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，生產(chǎn)效率高，操作比較安全，便于實現(xiàn)成形的自動化，適合大批量的生產(chǎn)。但其各個工序是在不同的工步位置上完成，所以會有所影響工件的精度。通過以上三種方案的比較，采用多工位連續(xù)送料級[7,8,9]進模最佳。排樣設(shè)計和毛坯尺寸計算零件排樣設(shè)計設(shè)計級進模，首先要設(shè)計條料排樣圖，級進模的排樣是指制件在條料上分幾個工位沖制的布置方法。排樣不同，材料的利用率，制件的尺寸精度，生產(chǎn)率，模具結(jié)構(gòu)與制造復(fù)雜程度，模具的使用壽命長短等都不同。所以排樣作為級進模設(shè)計的重要步驟，不僅不可少，而且作用還很大。按沖裁件在條料上的布置方法，排樣又可分為：直排，單行排，斜排，對頭排，混合排，少廢料,無廢料,裁搭邊[7-10]等.根據(jù)Pro/E生成的該零件的三維展開圖可知，該工件呈矩形狀，可用直排法。排樣圖如圖3-2。沖孔落料脹形、沖孔和端部折彎脹形內(nèi)沖孔折彎、翻邊和去除載體圖3-2排樣圖Fig.3-2Layoutdrawing條料寬度及材料利用率搭邊是指排樣時零件之間以及零件和條料側(cè)邊之間留下的剩料.其作用是使條料定位,保證零件的質(zhì)量和精度,補償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度,不彎曲,便于送料,并能使沖模壽命提高。搭邊值的大小與材料性能，零件形狀及尺寸，材料厚度，送料及擋料方式,卸料方式有關(guān).根據(jù)文獻[8]表2-5得到,工件間的搭邊值為=0mm，側(cè)面間的搭邊值為=5mm。（3-1）式中D——零件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a——側(cè)搭邊最小值（mm）；——條料寬度偏差（mm）； ——導(dǎo)尺與最寬條料間的最小間隙（mm）。排樣是否合理，經(jīng)濟性是否好，可用材料的利用率來橫量。材料的利用率是指零件的實際面積與所用材料面積的百分比，一個步距內(nèi)的材料利用率η為：×100%（3-2）式中A——沖裁件面積；n——一個進距內(nèi)沖件數(shù)目；B——條料寬度（mm）h——步距（mm）由Pro/E分析得，沖裁件面積A=31039.3mm2所以，一個步距的材料利用率為至此對零件的工藝進行了分析，確定了工藝方案和送料方式。然后進行下一步模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和有關(guān)計算。第四章工步確定及成形計算模具工位安排級進模中的工位的安排是進行模具設(shè)計的第一步。也是至關(guān)重要的一步。一般應(yīng)從工位數(shù)、空工位設(shè)置、工序順序、定位孔設(shè)置等方面考慮。沖裁，彎曲和拉深等都有自身的成形特點，在多工位級進模的排樣設(shè)計中其工位的設(shè)計必須與成形特點相適應(yīng)。

根據(jù)上一章節(jié)的排樣圖所示，該級進模共分為4個工步：（1）第一工步?jīng)_小孔，端部小方孔，尾部大方孔及落料，如圖4-1。 （2）第二工步完成脹形，局部沖孔及端部折彎，如圖4-2。 （3）第三工步完成脹形內(nèi)小孔的沖裁，如圖4-3。 （4）最后一個工步完成零件的切斷、折彎、小孔翻邊及連接載體的切除，如圖4-4。 在完成所有工步后，進行零件的攻絲，即完成該零件的加工。圖4-1工步一：沖孔落料Fig.4-1Step1：punchingandblanking圖4-2工步二：脹形、沖孔和端部折彎Fig.4-2step2：bulging、punchingandfront-bending圖4-3工步三：脹形內(nèi)沖孔Fig.4-3step3：punchinginthebuiging圖4-4工步四：折彎、翻邊和去除載體Fig.4-4step4：bending、flangingandremovingthevector成形力的計算沖裁力的計算沖裁力[8]是沖裁過程中凸模對材料的壓力。他隨著凸模的行程而變化的。沖裁力計算公式為：（4-1）式中：L——沖裁件的周長；t——為料厚；τ——為材料的抗剪切強度；K——為系數(shù)，一般取1.3。為了簡便，也可以用材料的抗拉強度，按下式估計沖裁力：（4-2）第一工步的沖裁力為：第二工步的沖裁力為：第三工步的沖裁力為：第四工步的沖裁力為：總沖裁力為：脹形力的計算局部脹形是一種使材料發(fā)生拉伸、形成局部的凹進或凸起，借以改變毛坯形狀的方法。主要用于加強筋和凸形壓制，零件及藝術(shù)裝飾品的浮雕壓制、不對稱開口零件的冷壓成形。壓凸包的變形力[8,9]的計算公式為：（4-3）式中F——沖壓力（N）；K——系數(shù)，對鋼為200—300N/；A——局部脹形面積（mm4）;t——厚度（mm）。 矩形脹形時： 倒圓角矩形脹形時： 圓形脹形時： 總的脹形力為：彎曲力的計算由于彎曲力[8,9]受材料性能、零件形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，很難用理論分析方法進行準確的計算，該零件彎曲屬自由彎曲，生產(chǎn)中的經(jīng)驗公式為：（4-4）式中F——材料在沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力；B——彎曲件的寬度；t——彎曲件的厚度；r——為彎曲件的內(nèi)彎曲半徑；——材料的抗拉強度；K——安全系數(shù)，一般取K=1.3。端部和尾部折彎時時：，兩側(cè)折彎時：，總的彎曲力為：翻邊力的計算圓孔的翻邊過程就是把平板上或空心件上預(yù)先制好的孔擴大成帶有豎立邊緣的孔。翻邊前毛坯孔的直徑為，翻邊過程中，凸模地步材料在凸模的作用下，孔內(nèi)徑不斷擴大，材料逐漸靠近凹模內(nèi)壁而形成側(cè)壁，知道翻邊結(jié)束，變形區(qū)內(nèi)徑的尺寸等于凸模的直徑，即形成了豎直的邊緣[8]。 該零件翻邊是采用圓柱形平底凸模，其翻邊力 式中F——翻邊力（N）；——翻邊后豎邊的中徑（mm）;——圓孔的初始直徑(mm);——毛坯厚度；——材料屈服點（MPa）。 則翻邊力：卸料力和推件力的計算無論是采用何種刃口沖模，但沖裁工作完成之后，由于彈性變形，在板材上沖裁出的廢料（或工件）孔徑沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會緊箍在凸模上。而沖裁下來的弓箭（或廢料）徑向會擴張，并因要力圖恢復(fù)彈性彎曲，所以會卡在凹模內(nèi)。為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模內(nèi)的沖件或廢料排出。從凸模上將零件或廢料卸下來所需的力稱為卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱為推件力，逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔頂出的力稱為頂件力[8]。、、是有壓力機和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。本文零件設(shè)計的模具采用彈性卸料裝置和下出料方式，根據(jù)經(jīng)驗公式：（4-5）（4-6） 其中——沖裁力（N）；n——凹模孔中同時卡有的工件數(shù)，設(shè)h為凹?？卓谥北鄣母叨龋瑃為料厚，則n=h/t;