落料沖孔翻邊復(fù)合模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1 前 言 沖壓加工技術(shù)是工業(yè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù) ,在機(jī)械、電子、航空、航天、汽車、輕工等制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛。同時(shí)也對(duì)模具制造業(yè)提出了應(yīng)用信息技術(shù)將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論、方法與制造技術(shù)加以系統(tǒng)的集成創(chuàng)新的要求，促進(jìn)了沖壓模具設(shè)計(jì)、制造的信息化與智能化的快速發(fā)展。 進(jìn)入 21 世紀(jì)，制造技術(shù)在中國(guó)發(fā)展更加迅速，作為制造業(yè)大國(guó)，培養(yǎng)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的應(yīng)用性、技能型人才必須采用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，以實(shí)現(xiàn)國(guó)家的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的需求。 概 論 1.1 引言 日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機(jī)床的底座、機(jī)身外殼，小到一個(gè)胚頭螺 絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無(wú)不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)楦鞣N產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，模具成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。 1.2 沖壓模地位及我國(guó)沖壓技術(shù) 1.2.1 沖壓模相關(guān)介紹 冷沖壓 :是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形 ，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 沖壓可分為五個(gè)基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。 沖壓模具 :在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。 沖壓模按照工序組合分為三類：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。 復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較小；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高 ，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 1.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的 50%，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極 其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占 60%70%，在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占 80%以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占 85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具 2000套，其中大中型覆蓋件模具 300 套。 1.2.3 我國(guó) 沖壓模具市場(chǎng)情況 我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍 大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過(guò)于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇?據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料， 2004年我國(guó)沖壓模具總產(chǎn)出約為 220億元，其中出口 0.75億美元 ,約合 6.2億元 . 根據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料 ,2004年我國(guó)共進(jìn)口沖壓模具 5.61億美聯(lián)社元 ,約合 46.6億元 .從上述數(shù)字可以得出 2004年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為 266.6億元 .其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求為 260.4億元 ,總供應(yīng)約為 213.8億元 ,市場(chǎng)滿足率為 82%.在上述供求總體情況中 ,有幾個(gè)具 體情況必須說(shuō)明 :一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具 ,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具 ,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)滿足率低于沖壓模具總體滿足率 ,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn) ,而技術(shù)含量低的中低檔模具市場(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率 ；二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多 ,具有一定的竟?fàn)幜?,因此其在國(guó)際市場(chǎng)前景看好 ,2005年沖壓模具出口達(dá)到 1.46億美元 ,比 2004 年增長(zhǎng) 94.7%就可說(shuō)明這一點(diǎn) ；三是近年來(lái)港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的 沖壓模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 我國(guó)沖模工業(yè)不能滿足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)需要的原因主要有： 1.專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。 2.模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益也差。 3.制造周期長(zhǎng)，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。 4.模具壽命短，新材料使用量不到 10%。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 4.力量分散，管理落后。 但改革開放以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，尤其是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動(dòng)了模具技術(shù)和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在 CAD/CAM/CAE的運(yùn)用、加工工藝手段、沖壓件質(zhì)量及模 具性能方面，均已達(dá)到或接近國(guó)際水平。 1.2.4 沖壓模具水平狀況 近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá) 50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到 12 m，壽命 2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到 Ra 1.5 m的精沖模，大尺寸（ 300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1. 模具 CAD/CAM技術(shù)狀況 我國(guó)模具 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有 20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢 733廠 于 1984年共同完成的精神模 CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具 CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于 1986年共同完成的冷沖模 CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模 CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模 CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。 20世紀(jì) 90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用 CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委 863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為 CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具 CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于 1996年初通過(guò)鑒 定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和 CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。 1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬 CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀(jì)開始 CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各 CAE能力。 模具 CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)， 數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量 CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó) EDS的 UG，美國(guó) Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó) CV公司的 CADSS，英國(guó) DELCAM公司的 DOCT5，日本 HZS公司的 CRADE及 space-E, 以色列公司的 Cimatron 還引進(jìn)了 AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó) Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了 CAD/CAM技術(shù) /DL圖的設(shè)計(jì)和模具 結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維 CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 在沖壓成型 CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（ RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以三維 CAD模型作為 制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著 RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。 2. 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此， 我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本 達(dá)到國(guó)際水平。 但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。 NC、 DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（ TD處 理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。 1.2.5 我國(guó)沖模今后發(fā)展趨勢(shì) 根據(jù)我國(guó)沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，今后應(yīng)朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展： 1.開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長(zhǎng)壽命模具。 2.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 3.大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具 CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過(guò)程的自動(dòng)化程度。 4.積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。 5.發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足 高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 1.3 總結(jié) 沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來(lái)，沖壓成型工藝有了很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）沖壓成形已從原來(lái)對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與 分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 第二章 工件工藝性分析及方案確定 6 第二章 工件工藝性分析及方案確定 2.1 工件工藝性分析 2.1.1 沖裁工藝性 圖 2-1 零件圖 由零件簡(jiǎn)圖 2-1 可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等工序成形。 該零件的外徑為 54mm,屬于小制件，形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱，適于沖裁加工。 查冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表 2.3沖壓件內(nèi)、外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，因制件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，沖 裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT12-IT13。 查表 2.5孔中心與邊緣距離尺寸公差為 0.5mm。 查表 2.7一般剪切斷面表面粗糙度為 3.2m. 查冷沖模設(shè)計(jì)表 2 3，得材料 10號(hào)鋼的力學(xué)性能如下 表 ： 表 2-1 10 號(hào)鋼的性能 抗剪強(qiáng)度 255 333MPa 抗拉強(qiáng)度 b 294 432MPa 屈服點(diǎn) s 206MPa 伸長(zhǎng)率 29% 材料 10鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復(fù)合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強(qiáng)度。 2.1.2 翻邊工藝性 1.翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑 r=(2 3)t 2.翻邊的高度 h=8 1.5r=1.5 3.翻邊的相對(duì)厚度 d/t=15.16(1.7 2),所以翻邊后有良好的圓筒壁 4.沖孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質(zhì)量沒(méi)大影響。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 5.查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，第 35頁(yè)， K.W.I擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)，預(yù)加工孔 15.16可擴(kuò)孔到 45左右，而制件為 28，即滿足翻邊性能。 總體看來(lái)：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。 2.1.3 判斷能否一次性翻邊成形 由預(yù)沖孔公式可以得到翻邊高度 H的表達(dá)式： H= +0.43r+0.72t (2-1) 或 H= (1- )+0.43r+0.72t = +0.43r+0.72t 若將 Kmin帶入上式，則可得到許可的最大翻邊高度 Hmax Hmax= （ 1-Kmin） +0.43r+0.72t 其中 D 翻邊后的中經(jīng) (mm) Kmin 極限翻邊系數(shù) r 翻邊圓角半徑 (mm) t 材料厚度 (mm) 查冷沖模設(shè)計(jì)，表 7-1低碳鋼圓孔極限翻邊系數(shù) 這里凸模采用圓柱形平底型式 孔的加工方式為沖孔 因 相對(duì)厚度 d/t=15.16 得 Kmin= 0.55 于是 Hmax= （ 1-0.55） +0.43 2+0.72 1 =8.0(mm) 因工件高度 H=Hmax，所以在平板上能一次性翻邊成形 2.2 工藝方案確定 根據(jù)工件形狀，初步確定采用落料、沖孔和翻邊等工序，現(xiàn)確定以下方案： 方案一：一套落料、沖孔、翻邊復(fù)合模 方案二：一套落料、沖孔、翻邊單工序模 方案三：一套落料、沖孔、翻邊連續(xù)模 單工序模、 連續(xù)模和復(fù)合模 的相互比較見 表 2-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 表 2-2 單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的性能比較 項(xiàng)目 單工序模 連續(xù)模 復(fù)合模 工作情況 尺寸精度 精度較高 可達(dá) IT13 10級(jí) 可達(dá) IT9 8級(jí) 工件形狀 易加工簡(jiǎn)單件 可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件、特殊形 件 形狀與尺寸要受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的限制 孔與外形的位置精度 較高 較差 較高 工件平整性 推板上落料，平整 較差，易彎曲 推板上落料，平整 工件尺寸 一般不受限制 宜較小零件 可加工較大零件 工件料厚 一般不受限制 0.6 6mm 0.05 3mm 工藝性能 操作性能 方便 方便 不方便，要手動(dòng)進(jìn)行卸料 安全性 比較安全 比較安全 不太安全 生產(chǎn)率 低，壓力機(jī)一次行程只能完成一道工序，但在多工位壓力機(jī)使用多副模具時(shí)，生產(chǎn)率高 高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成多道工序 較高，壓力機(jī)一次 行程內(nèi)能完成兩道以上工序 條料寬度 要求不嚴(yán)格 要求嚴(yán)格 要求不嚴(yán)格 模具制造 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和調(diào)整難度大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大 總的看來(lái)：方案一：生產(chǎn)效率高，因?yàn)榛瑝K下行一次既完成落料、沖孔和翻邊等工序，不存在定位誤差，同軸度高，因此沖壓出來(lái)的制件精度也較高；但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此模具 制造難度大 。 方案二：生產(chǎn)效 率不高，由于要多機(jī)床或多道工序完成，致使生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益都降低；但模具 制造周期短 。 方案三：生產(chǎn)效率較高，完成落料、沖孔的連續(xù)模生產(chǎn)效率較高，和方案二一樣，由于第二道翻邊單工序的存在，降低了生產(chǎn)效率不說(shuō)，精度也難保證。 因此綜合考慮采用方案一，再來(lái)確定采用正裝復(fù)合模還是采用倒裝復(fù)合模。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見下表 2-3 表 2-3 正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較 序號(hào) 正裝 倒裝 1 對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求 不能達(dá)到平整要求 2 操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出 操作方便，能裝自動(dòng)拔料裝置， 能提高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)，孔的廢料通過(guò)凸凹模的孔往下漏掉 3 廢料不會(huì)在凸凹模孔內(nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的脹力，有利于凸凹模減少最小壁厚 廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強(qiáng)度 4 裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜制件拼快結(jié)構(gòu) 如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板 從表 2-3中可以看出：正裝對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求，且廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，有利于凸凹模減少最小壁厚。而倒裝不能達(dá)到平整要求，而且廢料在凸凹模孔內(nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強(qiáng)度。 從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和安全性前提下，綜合考慮采用正裝復(fù)合模，即模具結(jié)構(gòu)為落料、沖孔、翻邊正裝復(fù)合模。 第三章 排樣及計(jì)算材料利用率 10 第三章 排樣及計(jì)算材料利用率 3.1 計(jì)算預(yù)沖孔大小 圖 3-1 零件圖 該制件是在沖孔后的平板毛坯上翻邊成形，在翻邊時(shí)，同心圓之間的距離變化不顯著，預(yù)制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計(jì)算： 查冷沖模設(shè)計(jì)第 215頁(yè) 預(yù)沖孔直徑公式 d=D1-2 (3-1) 因 D1=D+t+2r h=H-r-t 代入上式，并簡(jiǎn)化得： d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中 D 翻邊后的中經(jīng) (mm) H 翻邊高度 (mm) r 翻邊圓角半徑 (mm) t 材料厚度 (mm) 這里 D=28mm H=8mm r=2mm t=1mm 所以 d=28-2（ 8-0.43 2-0.72 1） =15.16(mm) 同可得：相對(duì)厚度 d/t=15.16/1=15.16 翻邊系數(shù) d/D=15.16/28=0.54 3.2 確定排樣方式 采用有廢料和少?gòu)U料排樣，排樣圖分別如圖 3-2和圖 3-3 圖 3-2 有廢料排樣 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 3-3無(wú)廢料排樣 少?gòu)U料排樣雖然材料利用率有所提高，但由于條料本身的寬度公差，以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差會(huì)直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度降低，也降低了模具壽命，結(jié)合各自的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮采用有廢料排樣法。 3.3 計(jì)算材料利用率 1.計(jì)算制件的面積 A 制件面積 A的計(jì)算公式： A=（ D2-d2） (3-2) = （ 542 -15.162) =2108.6469(mm2) 式中 D 毛坯外徑 (mm) d 沖孔直徑 (mm) 2.確定搭邊 a與 a1 的值 查冷沖模設(shè)計(jì)表 3-10搭邊 a與 a1數(shù)值 取 a=0.8mm a1=1.0mm 于是條料寬度 :b=54+2a1=56mm 進(jìn)距 :l=54+a=54.8mm 3.材料利用率計(jì)算 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷沖壓模具設(shè)計(jì)。 表 18.3-24軋制薄鋼板的尺寸（ GB/T708-1988） 板料規(guī)格選用 1.0mm 750mm 1500mm(tmm Bmm Lmm) 1）若采用縱裁： 裁板條數(shù) n1=B/b=750/56=13 條余 22mm 每條個(gè)數(shù) n2= = =27個(gè)余 19.6mm 每板總個(gè)數(shù) n 總 =n1 n2 =13 27 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 =351(個(gè) ) 材料利用率 總 = 100% (3-3) = 100% = 65.79% 2）若采用橫裁： 裁板條數(shù) n1=L/b=1500/56=26 條余 44mm 每條個(gè)數(shù) n2= = =13個(gè)余 36.8mm 每板總個(gè)數(shù) n 總 =n1 n2 =26 13 =338(個(gè) ) 材料利用率 總 = 100% (3-4) = 100% = 63.35% 顯然縱裁的材料利用率要高些，因此選用縱裁。 4.計(jì)算零件的凈重 G G=F.t. (3-5) 式中 G 工件重量（ g） F 工件面積（ cm2） t 材料厚度（ cm） 材料密度（ g/cm3） 10號(hào)鋼屬于低炭鋼，在這里密度取 =7.85 g/cm3 則 G=F.t. =2108.6469 10-2 1.0 10-1 7.85 =16.55 g 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第四章 沖 裁 力 及壓力中心 計(jì)算 4.1.落料力 F 落 查冷沖模設(shè)計(jì)第 54頁(yè)，落料力 F 落 公式為 F 落 =KLt (4-1)式 中 F 落 落料力（ N） L 沖裁件周長(zhǎng) (mm) t 材料厚度 (mm) 材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa） K 系數(shù)，常取 K=1.3 這里 L= 54mm t=1mm 取 =300MPa 則 F 落 =1.3 54 1 300 =66128.4（ N） 4.2 卸料力 F 卸 查冷沖模設(shè)計(jì)表 3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取 K 卸 =0.035 F 卸 = K 卸 . F 落 (4-2) =0.035 66128.4 =2314.494（ N） 4.3 沖孔力 F 沖 查冷沖模設(shè)計(jì)第 54頁(yè)，落料力 F 沖 公式為 F 沖 =KLt (4-3) 式 中 F 沖 落料力 （ N） L 沖裁件周長(zhǎng) (mm) t 材料厚度 (mm) 材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa） K 系數(shù)，常取 K=1.3 這里 L= 27mm t=1mm 取 =300MPa 于是 F 沖 =1.3 27 1 300 =33064.2（ N） 4.4 頂件力 F 頂 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 查冷沖模設(shè)計(jì)表 3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取 K 頂 =0.06 F 頂 = K 頂 .F 沖 (4-4) = 0.06 33064.2 =1983.852（ N） 4.5 翻邊力 F 翻 查冷沖模設(shè)計(jì)，第 216頁(yè)，翻邊力公式為 F 翻 =1.1 (D-d)t s (4-5) 其中 F 翻 翻邊力 (N) D 翻邊后中經(jīng) (mm) d 翻邊預(yù)沖孔直徑 (mm) t 材料厚 度 (mm) s 材料的屈服點(diǎn) (MPa) 這里 D=28mm， d=15.16mm, t=1mm, s=206MPa 于是 F 翻 =1.1 3.14(28-15.16) 1 206 =9135.9682(N) 4.6 總沖壓力 F 總 F總 =F落 +F沖 +F卸 +F頂 +F翻 (4-6) =66128.4 33064.2 2314.494 1157.247+1983.852+9135.9682 =112626.91（ N） 4.7 計(jì)算壓力中心 計(jì)算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機(jī)滑塊的中心線重合，避免滑塊受偏心載荷的影響而導(dǎo)致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。 從制件的形狀可以看出，該制件是回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，形狀對(duì)稱，故模具壓力中心就在圓心部位，即無(wú)須再來(lái)計(jì)算了。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第五章 主要工作部分尺寸計(jì)算 5.1 落料刃口尺寸 查冷沖模設(shè)計(jì)表 3-3沖裁模初始雙面間隙 Z 取 Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm 對(duì)零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度 IT14，因制件形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱，在這里保證精度 IT13。 查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)表 3-6簡(jiǎn)單形狀沖裁時(shí)凸凹模的制造偏差 凹 =+0.03mm 凸 =-0.02mm 因此： | 凹 |+| 凸 |=0.03+0.02 mm =0.05mm Zmax -Zmin=0.14-0.1mm =0.04mm | 凹 |+| 凸 | Zmax Zmin 因此在這里 采 用單配方法加工。 對(duì)于落料，先做凹模，并以它作為基準(zhǔn)配做凸模 查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)表 2-4查出其極限偏差為： mm 查冷沖模設(shè)計(jì)表 3-5磨損系數(shù) 取 X=0.5 則 D 凹 = (5-1) = mm = mm 落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 0.10 0.14mm 5.2 沖孔刃口尺寸 沖孔部分： 凹 =+0.02mm 凸 =-0.02mm | 凹 |+| 凸 |=0.02+0.02mm =0.04mm | 凹 |+| 凸 |= Zmax Zmin 對(duì)于采用分別加工時(shí)，應(yīng)保證下述關(guān)系： | 凹 |+| 凸 | Zmax Zmin (5-2) 但對(duì)于形狀復(fù)雜或料薄的工件，為了保證凸、凹模間一定的隙值，必須采用配合加工。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 因此在這里 采用 還是采用 單配 方法加工 對(duì)于沖孔，先做凸模，并以它作為基準(zhǔn)配做凹模 查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)表 2-4查出其極限偏差為： mm 查冷沖模設(shè)計(jì)表 3-5磨損系數(shù) 取 X=0.5 則 d 凸 = (5-3) = = mm 沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為 0.10 0.14mm 5.3 翻邊工 作刃口尺寸 5.3.1 翻邊間隙 如圖 5-1，由于在翻邊過(guò)程中，材料沿切向伸長(zhǎng)，因此其端面的材料變薄非常嚴(yán)重，根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況，翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應(yīng)小于原來(lái)的材料厚度。 圖 5-1 翻邊間隙 查冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造，表 5-5平板毛坯翻邊時(shí)凸凹模之間的間隙 得 Z/2=0.85mm 5.3.2 翻邊刃口尺寸 1. 翻邊凸模的刃口尺寸計(jì)算 查互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)表 2-4查出其極限偏差為： mm 查冷沖模設(shè)計(jì)表 3-5磨損系數(shù) 取 X=0.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 則 d 凸 = (5-4) 2.翻邊凹模的刃口尺寸計(jì)算 根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來(lái)確定翻邊凹模的刃口尺寸 D 凹 = (5-5) = = mm 第六章 凸模、凹模及凸 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 18 第六章 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 6.1 落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.1 最小壁厚 沖孔落料復(fù)合模的凸凹模其刃口平面與工件尺寸相同，這就產(chǎn)生了復(fù)合模的 “ 最小壁厚 ” 問(wèn)題。 沖孔落料復(fù)合模許用最小壁厚可按表 6-1選取， 形式如圖 6-1表示， 表值為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 表 6-1 凸凹模最小壁厚 a 數(shù)值 （單位： mm）部分如下 材料厚度 0.8 0.9 1.0 1.2 最小壁厚 2.3 2.5 2.7 3.2 最小直徑 15 18 圖 6 1 最小 壁厚 為了增加凸凹模的強(qiáng)度和減少孔內(nèi)廢料的漲力，可以采用對(duì)凸凹模有效刃口以下增加壁厚或?qū)U料反向頂出的辦法如圖 6 1所示。 6.1.2 模具材料的選擇 從眾多模具材料中選出 9Mn2V鋼，該模具鋼是一種綜合力學(xué)性能比碳素工具鋼好的低合金工具鋼，它具有較高的硬度和耐磨性，淬火時(shí)變形較小，淬透性很好。由于鋼中含有一定量的釩，細(xì)化了晶粒，減小了鋼的過(guò)熱敏感性，同時(shí)碳化物較細(xì)小和分布較均勻。 9Mn2V鋼的化學(xué)成分和物理性能分別如表 6-2和表 6-3所示 表 6-2 9Mn2V 鋼化學(xué)成分（ GB/T 1299 2000） W% C Si Mn V P S 0.85 0.95 0.40 1.70 2.00 0.10 0.25 0.030 0.030 表 6-3 臨界溫度 臨界點(diǎn) Ac1 Acm Ar1 Ar3 溫度（近似值） 730 760 655 690 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 表 6-4 綜合性能 耐磨性 耐沖擊性 淬火不變形性 淬硬深度 中等 中等 好 淺 紅硬性 脫碳敏感性 切削加工性 差 較大 較好 所以這里不管是凸模、凹模還是凸凹模，材料都選用 9Mn2V鋼 這里的落料凹模的熱處理硬度為 60 62HRC 6.1.3 確定凹模外形尺寸 確定凹模外形尺寸的方法有多種，通常都是根據(jù)零件的材料厚度和排樣圖所確定的凹模型孔壁間最大距離為依據(jù)，來(lái)求凹模的外形尺寸。 凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，故采用階梯形直壁式。 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模的厚度還應(yīng)考慮修模量。凹模的外形尺寸一 般根據(jù)沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定。 查冷沖模設(shè)計(jì)，第 101頁(yè)，凹模厚度和壁厚公式為 凹模厚度 H=Kb( 15mm) (6-1) 式中 K 系數(shù)，考慮板料厚度的影響 b 沖裁件的最大外形尺寸 凹模壁厚 C=(1.5 2)H( 30 40mm) (6-2) 查冷沖模設(shè)計(jì)，表 4-3 系數(shù) K值 因 b=54 mm 取 K=0.22 故 H=0.22 54 =11.88mm C=1.5 22 =33mm 考慮到翻邊高度 8mm 和保證 H 15mm，最后取 H=22mm 凹模形狀簡(jiǎn)圖如圖 6-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 6-2 落料凹模 6.1.4 凹模 的強(qiáng)度校核 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典，第三卷，表 20.1-18 凹模強(qiáng)度計(jì)算公式 Hmin= (6-3) 式中 Hmin 凹模的最小厚度（ mm） F 沖壓力（ N） wp 許用彎曲應(yīng)力（ MPa） d、 do 凹模刃口與支承口直徑（ mm） 這里 F= F 落 =66128.4（ N） wp= 500MPa d=53.77mm do=64mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 Hmin= =9.34mm 而真實(shí)的凹模厚度為 22mm，所以凹模的強(qiáng)度滿足要求。 6.2 落料、翻 邊凸凹模外形尺寸 1.落料、翻邊凸凹模的高度 落料、翻邊凸凹模的高度滿足翻邊高度和凸、凹模之間安全距離外，還考慮翻邊間隙，保證強(qiáng)度要求，即凸凹模壁厚大于最小壁厚。 這里落料、翻邊凸凹模的高度為 30mm。 2. 落料、翻邊凸凹模的 強(qiáng)度校核 Lmax （ 6-4）式中 Lmax 沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)度（ mm） E 沖孔凸模材料的彈性模量（ MPa） d 凸模或沖孔直徑（ mm） 沖件材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） 這里 E=2.2 MPa d=53.77mm t=1mm =300 MPa 于是 Lmax = 532 . 2 1 0 5 3 . 7 71 3 0 0 =2095.4mm 而實(shí)際的 沖孔、翻邊凸凹模 厚度為 30mm，所以強(qiáng)度完全滿足要求。 材料同樣選用 9Mn2V 鋼，其熱處理硬度為 58 60HRC 落料、翻邊凸凹模簡(jiǎn)圖如圖 6-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 6-3 落料、翻邊凸凹模 6.3 沖孔、翻邊凸凹模外形尺寸 沖孔、翻邊凸凹模的功能是完成沖孔、翻邊，重要性大，其熱處理硬度也相對(duì)比落料凸模大，其材料選用 9Mn2V 鋼，熱處理硬度為 60 62HRC 1. 沖孔、翻邊凸凹模的高度 沖孔、翻邊凸凹模的高度 =沖孔、翻邊凸凹模固定板的厚度 +落料凹模的厚度 =12mm +22mm =34mm 2. 沖孔、翻邊凸凹模的 強(qiáng)度校核 1）沖孔凹模的 強(qiáng)度校核 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典，第三卷， 表 20.1-18 凹模強(qiáng)度計(jì)算公式 Hmin= (6-5) 式中 Hmin 沖孔、翻邊凸凹模 的最小厚度（ mm） F 沖壓力（ N） wp 許用彎曲應(yīng)力（ MPa） d、 do 沖孔、翻邊凸凹模 刃口與支承口直徑（ mm） 這里 F= F 沖 =33064.2 N wp= 500MPa d=15.3mm do=16.3mm Hmin= 1 . 5 3 3 0 6 4 . 2500X 2X15.3（ 1- ）3X16.3 =6.1mm 2）翻邊凸模穩(wěn)定能力的校核 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 Lmax （ 6-6） 式中 Lmax 沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)度（ mm） E 沖孔凸模材料的彈性模量（ MPa） d 凸?；驔_孔直徑（ mm） 沖件材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） 這里 E=2.2 MPa d=27mm t=1mm =300 MPa 于是 Lmax = 532 .2 1 0 2 71 3 0 0 =745.6mm 而實(shí)際的 沖孔、翻邊凸凹模 厚度為 34mm，所以強(qiáng)度完全滿足要求。 沖孔、翻邊凸凹模的簡(jiǎn)圖如圖 6-4 圖 6-4 沖孔、翻邊凸凹模 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 6.4 沖孔凸模外形尺寸 1.沖孔凸模的形式采用類似直通式的形式，少了階梯形式的復(fù)雜，主要受上頂桿孔和凸模 孔的影響，避免出現(xiàn)最小壁厚。 2.沖孔凸模的長(zhǎng)度 沖孔凸模的長(zhǎng)度 =沖孔凸模固定板的厚度 +落料、翻邊凸凹模的高度 +超出落料、翻邊凸凹模的 2mm 則沖孔凸模的長(zhǎng)度 =12mm +30mm +2mm =44mm 沖孔凸模簡(jiǎn)圖如圖 6-5 圖 6-5 沖孔凸模 3.強(qiáng)度校核 1）凸模穩(wěn)定能力的校核 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典，第三卷，表 20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計(jì)算公式 Lmax （ 6-7）式中 Lmax 沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)度（ mm） E 沖孔凸模材料的彈性模量（ MPa） d 凸?；驔_孔直徑（ mm） 沖件材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） 這里 E=2.2 MPa d=15.3mm t=1mm =300 MPa 于是 Lmax = =318mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 2）承壓能力的校核 k= p (6-8)式中 沖件材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） d 凸?；驔_孔直徑（ mm） k 凸模 刃口的接觸應(yīng)力 （ MPa） p 凸模 材料的許用壓應(yīng)力 （ MPa） 這里 =300 MPa t=1mm d=15.3mm p=1500 MPa 則 k= = =600MPa p=1500 MPa 即凸模穩(wěn)定能力和承壓能力均滿足要求。 第七章 主要零部件設(shè)計(jì) 26 第七章 主要零部件設(shè)計(jì) 7.1 模柄的設(shè)計(jì) 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-24 壓入式模柄（ JB/T7646.1-1994） 選擇 B型 材料： Q235 熱處理硬度： 43 48HRC 模柄簡(jiǎn)圖如圖 7-1 圖 7-1 模柄 7.2 固定板 和墊板的設(shè)計(jì) 7.2.1 沖孔、翻邊凸凹模固定板的設(shè)計(jì) 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-19 圓形固定板 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 直 徑 D=120mm，厚度 H=12mm 材料： 45 熱處理硬度 43 48HRC 沖孔、翻邊凸凹模固定板的簡(jiǎn)圖如圖 7-2 圖 7-2 沖孔、翻邊凸凹模固定板 7.2.2 沖孔凸模固定板的設(shè)計(jì) 沖孔凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式，這里選用固定板固定，且采用臺(tái)肩固定。 將沖孔凸模壓入固定板內(nèi)，裝配采用 N7/h6 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-19 圓形固定板 直徑 D=120mm，厚度 H=12mm 材料： 45 熱處理硬度 43 48HRC 沖孔固定板的簡(jiǎn)圖如圖 7-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 7-3 沖孔固定板 7.2.3 墊板 的設(shè)計(jì) 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-20 圓形 墊板 直徑 D=120mm，厚度 H=6mm 材料： 45 熱處理硬度 43 48HRC 墊板 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 圖 7-4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 7-4 墊板 7.3 定位零件的設(shè)計(jì) 7.3.1 固 定擋料銷 的設(shè)計(jì) 固定擋料銷的作用是控制送料步距，分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。因圓形擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制 造容易，我們這里就選用圓形了。 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-58 固定擋料銷（ JB/T7649.10-1994） 選用直徑為 d=6mm,A 型固定擋料銷 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 固定擋料銷簡(jiǎn)圖如圖 7-5 圖 7-5 固定擋料銷 7.3.2 定位銷 的設(shè)計(jì) 定位銷的作用是提供條料的導(dǎo)向，以免送偏。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 定位銷簡(jiǎn)圖如圖 7-6 圖 7-6 定位銷 7.3.3 圓柱銷 的設(shè)計(jì) 1. 上圓柱銷的設(shè)計(jì) 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3 卷，表 22.6-12 淬硬鋼和奧 氏體不銹鋼圓柱銷（ GB/T199.2-2000） 上圓柱銷公稱直徑 d=8mm，公差為 m6，公稱長(zhǎng)度 l=70 mm 材料： 45，普通淬火，表面氧化處理 上圓柱銷簡(jiǎn)圖如圖 7-7 圖 7-7 上圓柱銷 2.下圓柱銷的設(shè)計(jì) 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3 卷，表 22.6-12 淬硬鋼和奧氏體不銹鋼圓柱銷（ GB/T199.2-2000） 下圓柱銷公稱直徑 d=8mm，公差為 m6，公稱長(zhǎng)度 l=60 mm 材料： 45，普通淬火，表面氧化處理 下圓柱銷簡(jiǎn)圖如圖 7-8 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 7-8 下圓柱銷 7.4 出件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.4.1 上出件 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.推 板 參照冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造，第 309 頁(yè)，頂板圖 7.28及表 7.56 材料： 45 熱處理： 43 48HRC 推 板 簡(jiǎn)圖如圖 7-9 圖 7-9 推 板 2.推桿 查冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表 7.54帶肩推桿尺寸（ GB/T2867.1 81） 推桿長(zhǎng)度 =翻邊行程距離 + 材料： 45 熱處理： 43 48HRC 推桿 簡(jiǎn)圖如圖 7-10 圖 7-10 推桿 3.上頂桿 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-61頂桿（ JB/T7650.3-1994） 材料： 45 熱處理 硬度： 43 48HRC 上頂桿的長(zhǎng)度 L=沖孔凸模固定板厚度 +上墊板厚度 +空閑高度 +行程距離 =12+6+10+11 =39mm 上頂桿的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 圖 7-11 圖 7-11 上頂桿 4.上 頂板 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-62 頂板（ JB/T7650.4-1994） 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 頂板的簡(jiǎn)圖分別如圖 7-12 圖 7-12 上頂板 7.4.2 下出件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 下出件機(jī)構(gòu)是個(gè)彈頂器，裝于下模座，由彈簧驅(qū)動(dòng)。 1.下頂桿 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典第 3卷，表 22.5-61頂桿（ JB/T7650.3-1994） 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 下頂桿的長(zhǎng)度 L=沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度 +下模座厚度 +翻邊高度和安全距離 =12mm +35mm +11mm =58mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 下頂桿的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 圖 7-13 圖 7-13 下頂桿 2.圓柱螺旋壓縮彈簧 因 卸料力 F 卸 =2314.494（ N） 這里只用一根彈簧，所以該彈簧受力 2314.494（ N） 在滿足工作負(fù)荷前提下，查 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例，附錄 C1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格 選取了序號(hào) 78至 83 的 8鐘彈簧，它們的主要參數(shù)如下表 7-1 表 7-1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格（序號(hào) 78 至 83） 序號(hào) 彈簧外徑 D/mm 材料直徑 d/mm 節(jié)距 t/mm 自由高度 H0/mm 受負(fù)荷 F1時(shí)的高度 H1/mm 最大工作負(fù)荷 F1/N 78 55 9 14.5 80 60.2 2750 79 120 88.4 80 160 116.5 81 200 144.5 82 240 173 83 280 201.5 圖 7-14 彈簧負(fù)荷（ F）與行程（ S）曲線圖 根據(jù) 表 7-1和圖 7-14 ，得到如下數(shù)據(jù)表 7-2 表 7-2 圓鋼絲螺旋彈簧 有關(guān)數(shù)據(jù) （序號(hào) 78 至 83） 序號(hào) H0 H1 S1= H0-H1 S預(yù) S 總（ S工作 + S預(yù)） 78 80 60.2 19.8 16 27 79 120 88.4 31.6 27 28 80 160 116.5 43.5 32 43 81 200 144.5 55.5 43 54 82 240 173 67 54.5 65.5 83 280 201.5 78.5 66 77 其中： S 工作 =10mm+1mm=11mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 檢驗(yàn)是否滿足 S1 S 總 ,如果滿足，則可以選用。 80號(hào)至 83號(hào)彈簧均滿足要求，因此這里選用 80號(hào)彈簧 規(guī)格為 9 46 80 GB/T2089-80 彈簧裝配高度 H2= H0- S 預(yù) =160-32 =128mm 材料： 60Si2MnA 熱處理硬度： 43 48HRC，彈簧兩端拼緊并磨平。 3.下 頂板 查中國(guó)模具設(shè)計(jì) 大典第 3卷，表 22.5-62 頂板（ JB/T7650.4-1994） 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 下頂板的簡(jiǎn)圖分別如圖 7-15 圖 7-15 下頂板 下出件機(jī)構(gòu) 總體 簡(jiǎn)圖如圖 7-16 圖 7-16 下出件機(jī)構(gòu) 圖 1-下頂桿 2-導(dǎo)管 3-彈簧 4-托板 5-螺母四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 第八章 模架的選擇 8.1 模架的選擇 標(biāo)準(zhǔn)模架中，應(yīng)用最廣的是用導(dǎo)柱、導(dǎo)套作為導(dǎo)向裝置的模架。根據(jù)導(dǎo)柱、導(dǎo)套配置的不同有以下四種基本型式：對(duì)角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架。 表 8-1列舉了它們之間的功能及用途 表 8-1 各模架功能及用途 模架型式（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)） 功能及用途 對(duì)角導(dǎo)柱模架 GB/T2851.1-1990 在凹模面積的對(duì)角中心線上，裝有前后導(dǎo)柱，其有效區(qū)在毛坯進(jìn)給方向的導(dǎo)套間，受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，適用于縱向或橫向送料，使用面寬，常用于級(jí)金模或復(fù)合模。其凹模周界范圍為 63mm50mm 500mm 500mm 后側(cè)導(dǎo)柱模架 GB/T2851.3-1990 兩導(dǎo)柱、導(dǎo)套分別裝在上、下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域，可用于沖壓較寬條料，且可用邊角料，送料 及操作方便，可縱向、橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具，因有彎曲力矩，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)。其凹模周界范圍為 63mm 50mm400mm 250mm 中間導(dǎo)柱模架 GB/T2851.5-1990 其凹模面積是導(dǎo)套間的有效區(qū)域，僅使用于橫向送料，常用于彎曲?；驈?fù)合模。具有導(dǎo)向精度高，上模座在導(dǎo)柱上，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)。其凹模周界范圍為 63mm 50mm 500mm 500mm 四導(dǎo)柱模架 GB/T2851.7-1990 模架受力平穩(wěn)，導(dǎo)向精度高。使用于大型制件，精度很高的沖模，以及大批量生產(chǎn)的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線上的沖模。其凹模周界范圍為 160mm250mm 630mm 400mm 后側(cè)導(dǎo)柱模架適用于一般精度要求的沖模，且可用邊角料，送料及操作方便，可縱向、橫向送料，這里就選用后側(cè)導(dǎo)柱模架了。 查中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典，第 3卷，表 22.4-3后側(cè)導(dǎo)柱模架 這里選用后側(cè)導(dǎo)柱模架的規(guī)格如下： 上模座： 125mm 125mm 30mm GB/T 2855.5 下模座： 125mm 125mm 35mm GB/T 2855.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 導(dǎo)柱： 22mm 130mm GB/T 2861.1 導(dǎo)套： 22mm 70mm 28mm GB/T 2861.6 8.2 模具的閉合高度 計(jì)算 1.模具閉合高度計(jì)算的意義 模具的閉合高度 H模 是指模具在最低工作位置時(shí)上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。計(jì)算模具的閉合高度 H 模 是 為 選壓力機(jī)提供幫助，壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)，即滿足：沖模的閉合高度在壓 力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。 2. 計(jì)算模具的閉合高度 模具的閉合高度 H 模 =上模座厚度 +墊板厚度 +上墊板厚度 +沖孔凸模固定板厚度 +落料凸模高度 +落料凹模高度 +沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度 +下墊板厚度 +下模座厚度 +上、下模安全距離 則 H 模 =30mm +17mm +6mm +12mm +30mm +22mm +12mm +35mm +10mm =174mm 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 第九章 選擇沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備是提供模具行程能量的，在冷沖壓生產(chǎn)中，為了適應(yīng)不同的沖壓工作需要 ，采用各種不同類型的壓力機(jī)。壓力機(jī)的類型很多，按傳動(dòng)方式的不同，主要可分為機(jī)械壓力機(jī)和液壓壓力機(jī)兩大類。其中機(jī)械壓力機(jī)在冷沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。隨著現(xiàn)代沖壓技術(shù)的發(fā)展，高速壓力機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等也日益得到廣泛地應(yīng)用。 下面 表 9-1和表 9-2，分別列舉了按沖壓件大小和按生產(chǎn)批量選擇設(shè)備 表 9-1 按沖壓件大小選擇設(shè)備 零件大小 選用類型 特點(diǎn) 適用工序 小型或中小型 開式機(jī)械壓力機(jī) 有一定的精度和剛度，操作方便，價(jià)格低廉 分離及成形 （深度淺的成形件） 大中型 閉式機(jī)械壓力機(jī) 精度與剛度更高，結(jié)構(gòu)緊湊 ，工作平穩(wěn) 分離、成形 （深度大的成形件及復(fù)合工序） 表 9-2 按生產(chǎn)批量選擇設(shè)備 沖壓件批量 設(shè)備類型 特點(diǎn) 適用工序 小批量 薄板 通用機(jī)械壓力機(jī) 速度快，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量較穩(wěn)定 各種工序 厚板 液壓機(jī) 行程不穩(wěn)定，不會(huì)因超載而損壞設(shè)備 拉深、脹形、彎曲等 大批量 高速壓力機(jī) 高效率 沖裁 多工位自動(dòng)壓力機(jī) 高效率，消除了半成品堆儲(chǔ)等問(wèn)題 各種工序 為安全起見，防止設(shè)備超載，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.所選沖壓機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即： F壓機(jī) F總 2.所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)，即滿足：沖模的閉合高度在壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間。 3.壓力機(jī)的工作臺(tái)面的必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地，但過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí)，對(duì)工作臺(tái)的受力條件也是不利的。 4.壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適應(yīng)，由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開高度，因此對(duì)于沖模、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 彎曲等模具，其行程不宜過(guò)大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。 由于制件屬于小型制件，又是薄板，要求是大批量生產(chǎn)，考慮到經(jīng)濟(jì)性和制件質(zhì)量，綜合考慮選用開 式雙柱可傾式壓力機(jī)。 查冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表 7.10開式雙柱可傾式壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格 這里選用型號(hào) J23-16，它的主要技術(shù)規(guī)格如下表 9-3 表 9-3 J23-16 型壓力機(jī)主要參數(shù) 公稱壓力 /KN 160 滑塊行程 /mm 55 滑塊行程次數(shù) /(次 /min） 120 最大封閉高度 /mm 220 最大裝模高度 /mm 180 滑塊中心線至床身距離 /mm 160 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 /mm 45 床身兩柱間距離 /mm 220 模柄孔尺寸 /mm 直徑 40 工作臺(tái)尺寸 /mm 前后 300 深度 60 左右 450 墊板尺寸 /mm 厚度 40 機(jī)床外形尺寸 /mm 前后 1130 孔徑 210 左右 921 電動(dòng)機(jī)功率 /kw 1.5 高度 1890 床身最大可傾角 / ） 35 機(jī)床總質(zhì)量 /kg 1055 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 第十章 落料凸、凹模加工工藝規(guī)程 10.1 落料凸模的加工工藝規(guī)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 備制尺寸為 125 mm 35 mm的圓柱形鍛件 2 熱處理 退火（消除鍛后殘余內(nèi)應(yīng)力；降低硬度） 3 粗加工 車落料直徑達(dá) 54 mm 20 mm，刨兩端端面，初步形成制件形狀 4 平磨 磨兩端平面保證平行度 5 鉗工 劃刃口直徑、翻邊直徑、圓柱銷孔、螺釘孔及中心線；鉆螺釘孔 4 10 mm，鉆圓柱銷釘孔 2 8 mm，鏜翻邊直徑達(dá) 28 mm和40 mm， 6 熱處理 淬火達(dá)硬度 58 60HRC 7 平磨 磨兩端面保證與型面垂直 8 磨型面 用成形刀磨削刃口，落料刃口達(dá) 53.77，翻邊直徑 28.7及翻邊半徑 R2 9 鉗工 修磨刃口和其他部位達(dá)設(shè)計(jì)要求 10.2 落料凹模的加工工藝規(guī)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備 料 備制尺寸為 125 mm 28 mm的圓柱形鍛件 2 熱處理 退火（消除鍛后殘余內(nèi)應(yīng)力；降低硬度） 3 粗加工 車外圓達(dá) 122 mm、刨兩端端面達(dá) 25 mm，初步形成制件形狀 4 平磨 磨兩端平面保證平行度 5 鉗工 劃落料刃口直徑、圓柱銷孔、螺釘孔及中心線；鉆螺釘孔 4 10 mm，鉆圓柱銷釘孔 2 8 mm，鏜落料刃口直徑達(dá) 53 mm和 64mm， 6 熱處理 淬火達(dá)硬度 60 62HRC 7 平磨 磨兩端面保證與型面垂直，且達(dá)到設(shè)計(jì)要求 8 磨型面 用成形刀磨削刃口，落料刃口達(dá) mm， 9 鉗工 修磨刃口和其他部位達(dá)設(shè)計(jì)要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 第十一章 模具總裝圖及裝配工藝性 11.1 模具工作原理 模具總裝圖如圖 11-1 A-A 圖 11-1 裝配圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 1-下模座 2-下頂桿 3-下螺釘 4-沖孔、翻邊凸凹模固定板 5-落料凹模 6-下頂板 7-固定擋料銷 8-落料、翻邊凸凹模 9-沖孔凸模固定板 10-墊板 1 11-墊板 2 12-上模座 13-螺釘 14-模柄 15-推桿 16-圓柱銷 17-推板 18-導(dǎo)套 19-上頂桿 20-上頂板 21-沖孔凸模 22-沖孔、翻邊凸凹模 23-導(dǎo)柱 24-下圓柱銷 25-導(dǎo)管 26-彈簧 27-托板 28-螺母 29-定位銷 圖 11-1為落料、沖孔、翻邊復(fù)合模的總裝圖，由于該模具一次性完成 3道工序，故有些零件具有多重功能：落料、翻邊凸凹模 8的外圓起落料凸模的作用，端面起壓邊的作用，內(nèi)孔起翻邊凹模的作用；沖孔、翻邊凸凹模 22的內(nèi)孔起沖孔凹模，外圓為翻邊凸模；此外工作零件還有落料凹模 5和沖孔凸模 21。 考慮到?jīng)_孔漏料的方便，將沖孔凸模 21 置于上模；考慮到卸料和出件的方便，采用 了安裝在下模的彈頂裝置和利用安裝在壓力機(jī)上的打料機(jī)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將沖孔廢料由常見的內(nèi)部彈性結(jié)構(gòu)向上推出，改為從導(dǎo)管 25 孔自由漏出，即中間推件力為零，減輕的沖壓負(fù)荷，而且也提高了模具使用壽命。 工作時(shí)，將剪好的條料放在落料凹模 5 上靠緊固定擋料銷 7和定位銷 29，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下行時(shí)，沖孔凸模 21首先與沖孔、翻邊凸凹模 22進(jìn)行沖孔，沖孔結(jié)束后，接著落料、翻邊凸凹模 8與落料凹模 5進(jìn)行落料，上模繼續(xù)下行，落料、翻邊凸凹模 8與下頂板 3的端面接觸，把坯料兩端壓緊，此時(shí)落料、翻邊凸凹模 8 的內(nèi)孔與沖孔、翻邊凸凹模 22的外孔開 始翻邊，這樣就完成了落料、沖孔、翻邊 3道工序。 當(dāng)上?；厣龝r(shí)，下出件機(jī)構(gòu)在彈簧 26的作用下開始工作，下頂桿 2帶動(dòng)下頂板 3上行完成出件，當(dāng)制件留在落料、翻邊凸凹模 8上，則由上出件機(jī)構(gòu)來(lái)完成出件，這時(shí)推板 17帶動(dòng)上頂桿 19，上頂桿 19帶動(dòng)上頂板 20完成出件。沖孔的廢料從沖孔、翻邊凸凹模 22下的導(dǎo)管孔落下，至此整個(gè)沖壓工序完成。 按模具工作順序，為了避免落料后馬上就進(jìn)行拉伸