帽形件復(fù)合模設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

1、帽形件復(fù)合模設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)設(shè)計(jì)本文對(duì)我國(guó)模具的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，根據(jù)帽形件毛坯的幾何形狀要求、材料和尺寸的分析得出凸模、凹模和凸凹模的結(jié)構(gòu)，采用正裝式復(fù)合模沖壓，有利于提高生產(chǎn)效率，降低成本、縮短制造周期，模具設(shè)計(jì)和制造有一定的難度。工藝分析結(jié)束后，進(jìn)行主要參數(shù)的設(shè)計(jì)，包括凸、凹模以及凸凹模刃口以及毛坯尺寸的計(jì)算，接著是主要零部件的設(shè)計(jì)和選取，然后選取沖壓設(shè)備，最后進(jìn)行壓力機(jī)的校核，畫零件圖、裝配圖和三維造型，最后加工零件并裝配實(shí)物。關(guān)鍵詞：復(fù)合模；帽形件；工藝參數(shù)設(shè)計(jì)cap parts processing parameters and design of composite mod

2、ulus design tutor ：liu yong author：zhu hong deabstractthis paper discusses the development and application of mould, according to a simple analysis of the condition of hat shapes, materials and geometry size analysis punch and die and mould structure, using uniform is a composite modulus, improve st

3、amping production efficiency and reduce cost, shorten the cycle of manufacturing, mold design and manufacturing has the certain difficulty. after the analysis of the technology of design, main parameters, including convex, concave die and intensive blade, then is the main parts of the design and sel

4、ection, then select stamping equipment, the press, of assembly drawing, painting and ug modelling, finally processing parts and assembling objects.keywords: composite modulus; hat shapes; process parameter design 目 錄1 緒 論12 沖壓成形工藝分析22.1沖壓工藝性分析22.2制定沖壓工藝方案22.2.1工藝方案22.2.2工藝方案的分析33 沖壓模具工藝參數(shù)設(shè)計(jì)43.1模具總體結(jié)

5、構(gòu)設(shè)計(jì)43.1.1模具類型的選擇43.1.2定位方式的選擇43.1.3卸料方式的選擇43.1.4導(dǎo)向方式的選擇43.2模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算43.2.1毛坯尺寸計(jì)算43.2.2確定拉深次數(shù)73.2.3排樣及材料的利用率83.3計(jì)算工序壓力，選擇壓力機(jī)133.3.1沖裁力的計(jì)算133.3.2拉深工藝力的計(jì)算153.3.3總沖壓力的計(jì)算163.4模具壓力中心與計(jì)算163.5沖裁模間隙的確定173.6刃口尺寸的計(jì)算183.6.1凸、凹模刃口尺寸的基本原則183.6.2凸、凹模刃口計(jì)算的方法183.6.3計(jì)算落料凸、凹模刃口尺寸193.6.4沖裁刃口高度的確定213.6.5拉深刃口尺寸的計(jì)算214 主要零部

6、件的設(shè)計(jì)254.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)254.1.1落料凹模的設(shè)計(jì)254.1.2沖孔凸模的設(shè)計(jì)254.1.3凸凹模的設(shè)計(jì)254.2彈性元件的設(shè)計(jì)264.2.1壓邊彈性元件的選取264.2.2.卸料彈性元件的選取264.3模架及其它零件的選取264.3.1上下模座的選取274.3.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的選取274.3.3墊板的選取274.3.4固定板的選取274.3.5卸料板的選取284.3.6定位零件的選取284.3.7壓邊圈的設(shè)計(jì)285 沖壓設(shè)備的校核與選定295.1沖壓設(shè)備的校核295.2模柄的選取295.3壓力機(jī)的選取296 模具總裝圖和ug造型30結(jié) 論32致 謝33參考文獻(xiàn)34附 錄35附錄35

7、361 緒 論目前我國(guó)模具工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后。主要原因是我國(guó)模具在標(biāo)準(zhǔn)化，模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大。隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，模具產(chǎn)品生產(chǎn)呈現(xiàn)的品種、少批量、復(fù)雜、大型精密更新?lián)Q代速度快。模具設(shè)計(jì)與技術(shù)由于手工設(shè)備，依靠工人經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)加工，技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，數(shù)控編程切屑加工，數(shù)控電加工的核心計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad/cam）技術(shù)轉(zhuǎn)變。模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度，搞復(fù)雜程度，高生產(chǎn)率，高一致性和低消耗是其他制造加工方面所不能充分展示出來(lái)，從而有好的經(jīng)濟(jì)效益，以此在批量成產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代生產(chǎn)工業(yè)中也有十分重要的地位，是我國(guó)國(guó)防工業(yè)及民用生產(chǎn)中

8、必不可少的加工方法。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓零件日趨復(fù)雜化，沖壓模具正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展，沖壓制造難度日益增大。模具制造正由過(guò)去的勞動(dòng)密集，依靠工人的手工技巧及采用傳統(tǒng)機(jī)械加工設(shè)備的行業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集型行業(yè)，更多的依靠各種高效、高精度的nc機(jī)床、cnc機(jī)床、電加工機(jī)床，從過(guò)去的單一的機(jī)械加工時(shí)代轉(zhuǎn)變成機(jī)械加工、電加工以及其它特種加工相結(jié)合的時(shí)代。模具制造技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展成為技術(shù)密集型的綜合加工技術(shù)。本專業(yè)以培養(yǎng)學(xué)會(huì)從事模具設(shè)計(jì)與制造工作能力的核心，將模具成型加工原理、設(shè)備、工藝、模具設(shè)計(jì)與制造有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際相結(jié)合，突出實(shí)用性，綜合性，先進(jìn)

9、性。正確掌握并運(yùn)用沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀和尺寸的綜合應(yīng)用，以提高我的模具設(shè)計(jì)與制造的綜合能力。在以后的生產(chǎn)中，研究和推廣新工藝，新技術(shù)。提高模具在生產(chǎn)生活中的運(yùn)用，并進(jìn)一步提高模具的設(shè)計(jì)水平。2 沖壓成形工藝分析圖2-1 零件圖零件圖，如圖2-1所示。生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)；材料：08鋼；材料厚度：1mm；毛坯精度：it14級(jí)。2.1沖壓工藝性分析（1）材料：08鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，易于拉深成形，具有良好的沖裁和拉深性能。（2）制件結(jié)構(gòu)：該制件為帽形拉伸件，拉深高度不大，便于成形。（3）尺寸精度：根據(jù)零件圖和查表可知制件高度為，工件外輪廓為、內(nèi)壁尺寸為、孔尺寸為，屬于it14級(jí)，對(duì)

10、于一般沖壓均能滿足要求。2.2制定沖壓工藝方案2.2.1工藝方案該制件包括落料、拉深和沖孔三個(gè)基本工序，可以有以下六種方案：方案一：落料拉深沖孔，單工序沖壓模；方案二：沖孔落料拉深，單工序沖壓模；方案三：落料拉深沖孔，復(fù)合模；方案四：沖孔落料拉深，復(fù)合模；方案五：落料拉深沖孔，級(jí)進(jìn)模；方案六：沖孔落料拉深，級(jí)進(jìn)模。2.2.2工藝方案的分析方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需三道工序，即需要落料模，拉深模及沖孔模，三幅模具，生產(chǎn)效率低，操作也不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以滿足該產(chǎn)量的年產(chǎn)量要求，故不宜采用。方案二同方案一，也需要三道工序，但是其孔的尺寸精度還不宜保證，故不宜采用。方案三只需要一副模具，沖壓件的形位

11、精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率高。雖然模具結(jié)構(gòu)比方案一要復(fù)雜，但由于制件的幾和形狀和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制造并不困難，因此該方案適合。方案四與方案三有類似之處，但是由于先沖孔，制件有比較薄，容易在拉深時(shí)出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象，故不宜采用。方案五也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，但沖壓件的精度較方案三要低些，并且其模具制造精度比方案三的要高，如果想保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正或?qū)Я习?，另外該方案的模具外形比方案三的要大些，故模具在制造和安裝方面較方案三復(fù)雜些。方案六與方案五類似，制件精度不易保證且加工困難，孔的精度不宜保證而且還容易出現(xiàn)拉裂等不好現(xiàn)象。綜上所述，該制件采用方案三最適合。3

12、沖壓模具工藝參數(shù)設(shè)計(jì)3.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1模具類型的選擇由上面沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。3.1.2定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距。3.1.3卸料方式的選擇因?yàn)楣ぜ?mm，相對(duì)較薄，卸料力不大，故可以采用彈性卸料裝置卸料。3.1.4導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)試，改復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。3.2模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算3.2.1毛坯尺寸計(jì)算該制件為有凸緣帽形件，根據(jù)等面積原則采用解析法求毛坯的直徑。由于毛坯的厚度，因此各尺寸應(yīng)該按制件厚度的中心層尺寸計(jì)算，由圖

13、2-1可知相關(guān)尺寸，。（1）確定否加修邊余量由于坯料的各向異性和模具間隙不均勻等因素的影響，拉伸后工件的邊緣不整齊，甚是出現(xiàn)突耳，需在拉深后進(jìn)行修邊，以此在計(jì)算坯料直徑時(shí)，需要確定是否增加修邊余量，其相對(duì)高度公式為： （3-1）根據(jù)公式（3-1）可得：查表3-1有凸緣拉伸件的斜邊余量（mm）可知該制件修邊余量為5mm。表3-1 有凸緣拉伸件的斜邊余量凸緣直徑d1（或b1）拉深相對(duì)高度h/d1或b1/b1.51.5222.52.530.060.20.20.50.5111.51.51.10.590.570.550.530.501.11.30.550.540.530.510.491.31.50.52

14、0.510.500.490.471.51.80.480.480.470.460.451.82.00.450.450.440.430.422.02.20.420.420.420.410.402.22.50.380.380.380.380.372.52.80.350.350.340.340.33根據(jù)制件的相對(duì)高度（）和毛坯的相對(duì)厚度（）的大小確定拉深次數(shù)，查沖壓模具手冊(cè)可知工件的拉深系數(shù)的公式為： （3-4）根據(jù)公式（3-4）可得拉深系數(shù)為： 根據(jù)沖壓模具手冊(cè)有凸緣帽形件的極限拉深系數(shù)表可知，故可以一次拉深成形。3.2.3排樣及材料的利用率（1）排樣方法沖裁件在板料，帶料或條料上的布置方法稱為排樣

15、。合理的排樣是降低成本和保證沖壓件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。應(yīng)該考慮以下幾個(gè)原則：1）提高材料的利用率，但在不制件的性能的前提下可以適當(dāng)改變沖壓件的形狀；2）排樣方法應(yīng)使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全；3）模具結(jié)果簡(jiǎn)單、壽命高；4）保證制件質(zhì)量和制作對(duì)板料纖維方向的要求。根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度以及零件圖選用少?gòu)U料排樣，它是沿制件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在制件之間或制件與條料側(cè)邊之間留有搭邊，這樣排樣利用率高，適合用于某些精度要求不是很高的沖裁排樣中。根據(jù)制件在條料上的布置方式，排樣又可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等排樣方式。由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單選擇直排排樣，排樣圖如圖3-2所示。圖3-2 排

16、樣示意圖（2）搭邊值的確定排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料稱為搭邊。其作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證制件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料；搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉裂，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸、凹模間隙中損壞模具刀刃，降低模具壽命，或是影響送料工作，因此選擇合理的搭邊值是非常重要的。由于該制件為圓形制件，材料的厚度為1mm的08鋼，根據(jù)表3-4可以查出搭邊值沿邊，工件間。表3-4 搭邊和數(shù)值材料厚度圓形件半徑r2t的工件矩形工件邊長(zhǎng)l50mm矩形工件邊長(zhǎng)l50mm或r2t的工件工件間沿邊工件間沿邊工件間沿邊0.250.250.50.50.8

17、0.81.21.21.61.62.02.02.52.53.01.81.21.00.81.01.21.51.82.01.51.21.01.21.51.82.22.21.81.51.21.51.82.02.22.52.01.81.51.82.02.22.52.82.21.81.51.82.02.22.53.02.52.01.82.02.22.52.8t注意：搭邊值的大小受到以下幾個(gè)因素的影響：a材料的力學(xué)性能；b材料的厚度；c零件的外形尺寸；d排樣方法；e送料及擋料方式。（3）送料步距的確定條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距（簡(jiǎn)稱步距），其大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離,即每次

18、沖壓一個(gè)零件的步距s的計(jì)算公式為： （3-5）式中：為條料寬度方向沖裁的最大尺寸（mm）；為工件間的搭邊值（mm）。根據(jù)公式（3-5）可知一個(gè)零件的步距值為：（4）條料寬度的確定條料寬度確定的原則：最小條料寬度要保證沖裁是工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮：1）有測(cè)壓裝置時(shí)調(diào)料寬度；2）無(wú)測(cè)壓裝置時(shí)調(diào)料寬度；3）有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要求不高，因此選擇導(dǎo)料板之間無(wú)側(cè)壓裝置的模具，該裝置要考慮在送料過(guò)程中因條料的擺動(dòng)而使側(cè)面搭邊減小，為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊減小的部分，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)條料可能的擺

19、動(dòng)量，故其條料寬度公式為： （3-6） 式中：表示條料寬度的基本尺寸（mm）；表示條料寬度方向沖裁的最大尺寸（mm）；表示側(cè)面搭邊值可查表3-4得（mm）；表示條料下料剪切公差由表3-5和3-6可知（mm）；表示條料與導(dǎo)料板之間的間隙即條料的可擺動(dòng)量，一般。將參數(shù)帶入公式（3-6）有： 表3-5 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間的間隙條料寬度b/mm材料厚度t/mm1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.2表3-6 條料寬度偏差條料寬度b/mm材料厚度0.50.5112200.050.080.1

20、0200.080.100.15300.100.150.20綜述制件的排樣圖如圖3-3所示：圖3-3 排樣圖（5）材料利用率的計(jì)算這里選用規(guī)格的毛坯。其相關(guān)計(jì)算公式如下：沖裁件的面積： （3-7）一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率： （3-8）橫裁式的條料數(shù)： （3-9）每條件數(shù)： （3-10）板料可沖總件數(shù)： （3-11）板料的利用率： （3-12）式中：為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù)；毛坯半徑；條料寬度。1）根據(jù)公式（3-7）可知沖裁件的面積為： （） 2）根據(jù)公式（3-8）可知一個(gè)步距內(nèi)材料的利用率為： 3）根據(jù)公式（3-9）可知條料數(shù)為為： （條）即可以沖25條。4）根據(jù)公式（3-10）可知每條件數(shù)為為：

21、（件）即可沖17件。5）根據(jù)公式（3-11）可知可沖總件數(shù)： （件）6）根據(jù)公式（3-12）可知板料的利用率為： 同理采用縱裁為17條；為26件；為442件；為72.54%，顯然縱裁的材料利用率要高一點(diǎn)，因此選用縱裁法。3.3計(jì)算工序壓力，選擇壓力機(jī)在沖裁模具設(shè)計(jì)中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、拉深力、壓邊力、和推件力的總稱，它是沖裁時(shí)選擇壓力機(jī)，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)校核強(qiáng)度和剛度的重要依據(jù)。3.3.1沖裁力的計(jì)算計(jì)算沖裁力是為了選擇適合的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，因此壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般按以下公式計(jì)算： （3-13）

22、式中：材料抗剪強(qiáng)度，查沖壓模具手冊(cè)（）；制件的毛坯直徑（mm）；材料厚度（mm）；是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間間隙之波動(dòng)（數(shù)值變化或分布不均），潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般去13。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度代替，而取的近似就算方法計(jì)算，該模具計(jì)算中取1。沖裁力相關(guān)計(jì)算公式如下：卸料力： （3-14）推件力：= （3-15）頂件力：= （3-16）式中：卸料力系數(shù)，其值為0.020.06，取0.04；推料力系數(shù)，其值為0.030.07，取0.05；頂件力系數(shù)，其值為0.040.08，取0.06。根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出08鋼的抗

23、剪強(qiáng)度為260360，這里取320。（1）根據(jù)公式（3-13）有： = （2）根據(jù)公式（3-14）有： （3）根據(jù)公式（3-15）有： = （4）根據(jù)公式（3-16）有： = 3.3.2拉深工藝力的計(jì)算（1）拉深力的計(jì)算影響拉深力大小的基本因素很多，如材料的力學(xué)性能、拉深制件的形狀和尺寸、模具結(jié)構(gòu)及凸凹模之間的間隙等，因此使用理論推導(dǎo)公式很不方便，生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。帽形件采用壓邊拉深時(shí)計(jì)算公式如下： （3-17）式中：制件拉深后的中心層直徑（mm）；材料的厚度（mm）；材料強(qiáng)度極限，08鋼的取值范圍為342441，其取值為400；修正系數(shù)，查沖壓模具手冊(cè)其取值為0.5。根據(jù)公式（3-17

24、）有：（2）壓邊力的計(jì)算壓邊力是為了防止毛坯起鄒，保證拉深過(guò)程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對(duì)拉深影響很大。壓邊力的數(shù)值應(yīng)適當(dāng)，太小時(shí)防鄒效果不好，太大時(shí)則會(huì)增加危險(xiǎn)斷面處的拉應(yīng)力，引起拉裂破壞或嚴(yán)重變薄超差。在生產(chǎn)過(guò)程中，壓邊力一般在最大壓邊力和最小壓邊力之間。當(dāng)拉深系數(shù)小到接近極限拉深系數(shù)時(shí)，這個(gè)變動(dòng)范圍就很小，壓邊力的變動(dòng)對(duì)拉深工作的影響就顯著。通常是使壓邊力稍大于防鄒作用所需的最低值，并按以下公式進(jìn)行計(jì)算： （3-18）式中：毛坯直徑（mm）； 制件拉深后中心層的直徑（mm）； 凹模洞口的圓角半徑（mm）；單位壓邊力，根據(jù)表3-7可知08鋼取2.5（mm）。根據(jù)公式（3-18）有：表3-

25、7 單位壓邊力材料名稱單位壓邊力q/材料名稱單位壓邊力q/鋁0.81.2鍍錫鋼板2.53.0紫銅、硬鋁（已退火）1.21.8高合金不銹鋼3.04.5黃銅1.52.0鋼t0.5mm2.53.0高溫合金2.83.5t0.5mm2.02.53.3.3總沖壓力的計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力為： 根據(jù)總的沖壓力，由附錄附表一初選用j23-16規(guī)格的開式雙柱可傾壓力機(jī)壓力機(jī)。3.4模具壓力中心與計(jì)算模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具

26、和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原則來(lái)確定：（1）對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心；（2）工件形狀相同且分布對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心重合；（3）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、給進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模的壓力中心。其依據(jù)就是各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合理對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置o，0（，），即為所求模具的壓力中心。由于該零件是一個(gè)圓形圖形，屬于對(duì)稱中心零件，所以該制件的壓力中心在圖形的幾何中心o處。如圖3-4所示：圖3-4 壓力中心簡(jiǎn)圖3.5沖裁模間隙的確定設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的模具間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)

27、量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所以沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值成為最大合理間隙?？紤]到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值。沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用

28、的壓力越大，摩擦也就越大，從而降低模具壽命。較大的間隙可使凸模的側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖提高了模具壽命，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝和模具設(shè)計(jì)的以惡搞非常重要的工藝參數(shù)。查沖壓模具手冊(cè)可知08鋼的最小雙面間隙，最大雙面間隙。3.6刃口尺寸的計(jì)算3.6.1凸、凹模刃口尺寸的基本原則沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口及制造精度來(lái)保證。真確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模的只要任務(wù)之一。因此決定模具刃口尺寸時(shí)需考慮一下幾個(gè)原則：（1）先考慮落料與沖孔的區(qū)別，落料件尺寸由凹模決定，沖孔時(shí)的尺寸由

29、凸模決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。（2）考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的損失，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔時(shí)模時(shí)，凸模基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的制件。凸、凹模間隙則取最小合理間隙值。（3）考慮制件精度與模具精度之間的關(guān)系，選擇模具制造公差時(shí)，既要保證制件的精度要求又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較制件精度高23級(jí)。若制件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”it14級(jí)處理，沖模則可按it11級(jí)制造；對(duì)于圓形制

30、件，一般可按it79級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。3.6.2凸、凹模刃口計(jì)算的方法沖裁模凸、凹模刃口尺寸有兩種計(jì)算和標(biāo)注的方法，即分開加工和配合加工兩種方法。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場(chǎng)合，后者用于形狀復(fù)雜或波板工件的模具。對(duì)于該制件厚度只有1mm屬于薄板零件，可以采用配合加工，但由于是圓形制件，因此這里采用分開加工。3.6.3計(jì)算落料凸、凹模刃口尺寸凸模與凹模分開加工的方法計(jì)算落料凸、凹模以及沖孔凸、凹模的刃口尺寸，其相關(guān)計(jì)算公式如下：落料凸模尺寸： （3-19）落料凹模尺寸： （3-20

31、）沖孔凸模尺寸： （3-21）沖孔凹模尺寸： （3-22）式中：，分別為落料凸、凹?；境叽?；，分別為沖孔凸、凹?；境叽?；沖孔件孔的最小極限尺寸； 落料件最大極限尺寸； ，分別為凹模上偏差，可按it7，凸模下偏差，可按it6； 制造公差； 凸凹模最小初始雙面間隙； 磨損系數(shù)，其值在0.51之間。為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可以根據(jù)表3-8或按以下關(guān)系取值：當(dāng)制件公差為it10以上，??；當(dāng)制件公差為it11it13，取；當(dāng)制件公差為it14時(shí)，取。表3-8 磨損系數(shù)料厚t(mm)非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.

32、160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30如圖3-5所示，落料尺寸沒(méi)有公差要求，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為注公差it14級(jí)計(jì)算，查公差表得落料尺寸mm，其中由上面給定x的條件可知x取0.5。圖3-5 計(jì)算刃口尺寸示意圖已知該制件的最小雙邊間隙為0.100mm，最大雙邊間隙為0.140mm，則有；通過(guò)公差表可知落料時(shí)，沖孔時(shí)，。落料：根據(jù)公式（3-19）有： = =根據(jù)公式（3-20）有： = =校核，為了保證初始間隙值小于最大合理間隙值，需滿足以下條件： 或取 故

33、由上面的計(jì)算結(jié)果可知：于此可知，只有縮小、，提高制造精度，才能保證間隙在合理的范圍內(nèi)，此時(shí)可?。汗?，。沖孔：根據(jù)公式（3-21）有： 根據(jù)公式（3-22）有： 校核滿足間隙公差條件。3.6.4沖裁刃口高度的確定選擇條件見表3-9所示：表3-9 刃口高度料厚0.50.5112244刃口高度h668810101214該制件厚度為1mm，根據(jù)表3-9可知刃口高度為，取。3.6.5拉深刃口尺寸的計(jì)算（1）凸、凹模圓角半徑的確定凹模圓角半徑的大小對(duì)拉深有重要影響，圓角半徑過(guò)小，金屬流動(dòng)阻力大，且彎曲變形影響程度大，零件易拉裂；圓角半徑過(guò)大，坯料在拉深時(shí)的有效支撐面積減小，且拉深后期較早結(jié)束壓料，零件易起

34、皺。其計(jì)算公式為： （3-23）式中：毛坯直徑（mm）； 本道拉深后的直徑（mm）。凸模圓角半徑較凹模影響較輕，凸模圓角半徑過(guò)小，零件彎曲變形加大，坯料變薄嚴(yán)重，零件易拉裂；圓角半徑過(guò)大，拉深時(shí)坯料的支撐面積減小，零件易起鄒。其計(jì)算公式為： （3-24）根據(jù)公式（3-23）可知拉深凹模圓角半徑為： 根據(jù)公式（3-24）可知拉深凸模圓角半徑為： 根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)選取凸模圓角半徑為3.5mm。（2）凸、凹模間隙的確定拉深模間隙是指單面間隙。間隙的大小對(duì)拉深力、拉深件的質(zhì)量、拉深模具的壽命都有影響。拉深模間隙較小，金屬拉深時(shí)流動(dòng)阻力大，拉深力增加，零件易拉裂，但得到的制件側(cè)壁平直而光滑，質(zhì)量好，精度較

35、高；間隙較大，對(duì)毛坯的校直和擠壓作用減小，拉深力降低，模具壽命提高，但零件質(zhì)量較差，拉深的制件側(cè)壁不平直。一般，拉深模的單邊間隙由下式計(jì)算： （3-25） 式中：材料的最大厚度（mm）； 材料的公稱厚度（mm）； 系數(shù)，為考慮減小摩擦而增大間隙的系數(shù)，查表3-10可知增大間隙的系數(shù)取0.2。表3-10 等大間隙系數(shù)拉深工序數(shù)材料厚度/mm0.5224461第一次0.2/0.10.1/0.080.1/0.062第一次0.30.250.2第二次0.10.10.13第一次0.50.40.35第二次0.30.250.2第三次0.1/0.080.1/0.060.1/0.05（3）拉深凸、凹模尺寸計(jì)算工件

36、的尺寸精度由末次拉深的凸、凹模的尺寸與公差決定，因此除最后一道拉深模的尺寸公差需要考慮外，首次及中間各道次的模具尺寸公差和拉深半徑成品的尺寸差沒(méi)有必要做嚴(yán)格的限制，這是模具的尺寸只要取等于毛坯的過(guò)度尺寸即可。由于該制件只需要以此拉深，因此拉深凹模、凸模的尺寸和公差按照零件的要求來(lái)確定。而該制件外形尺寸及公差有嚴(yán)格的要求，內(nèi)形尺寸沒(méi)有，因此以凹模為基準(zhǔn)，先確定凹模的尺寸，因?yàn)樗诶钸^(guò)程中要隨著磨損的增加而逐漸增大，固凹模的尺寸開始應(yīng)該取小些，其計(jì)算公式如下：拉深凹模： （3-26）拉深凸模： （3-27）式中：凹?；境叽纾╩m）；凸?；境叽纾╩m）；工序件的基本尺寸（mm）；沖壓件的公差（

37、mm），由制件圖可知為0.084mm；、凸、凹模的制造公差（mm），當(dāng)工件公差為it13級(jí)以上時(shí)，、可按it68級(jí)取，當(dāng)工件公差為it14級(jí)時(shí)，、按it10級(jí)取。查公差表可知、均為0.084mm。根據(jù)公式（3-26）拉深凹模尺寸為： 根據(jù)公式（3-27）拉深凸模尺寸為： 根據(jù)制件的尺寸要求，凸、凹模刃口出應(yīng)該有相應(yīng)的圓角，為保證拉深件的尺寸精度，圓角一般按實(shí)際尺寸配置。4 主要零部件的設(shè)計(jì)4.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1落料凹模的設(shè)計(jì)常用凹模洞口類型分為：其一是直筒式刃口凹模；其二是錐筒式刃口。凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般

38、是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定的。經(jīng)計(jì)算分析并查沖壓模具手冊(cè)得落料凹模尺寸為，選用cr12，熱處理后硬度為6064hrc。4.1.2沖孔凸模的設(shè)計(jì)凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺(tái)階式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。臺(tái)階式凸模一般采用機(jī)械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí)，成形部分常采用成型磨削。該模具中選取臺(tái)階式凸模，計(jì)算分析沖孔凸模長(zhǎng)度為34mm，選用cr12作為凸模材料，其熱處理后的硬度要求為。4.1.3凸凹模的設(shè)計(jì)（1）上凸凹模的設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算分析選擇上凸凹模的基本

39、尺寸為：（2）下凸凹模的設(shè)計(jì)下凸凹模的計(jì)算和設(shè)計(jì)與上凸凹模類似，這里選擇下凸凹模的基本尺寸為：。4.2彈性元件的設(shè)計(jì)4.2.1壓邊彈性元件的選取橡膠允許承受的載荷較大，占據(jù)的空間較小，安裝調(diào)整比較靈活方便，而且成本低，是中小型冷沖模彈性卸料、頂件及壓邊的常用彈性元件。選用橡膠時(shí)，應(yīng)主要確定其自由高度、預(yù)壓縮量及截面積。在沖裁卸料與出件裝置中，常采用的元件是彈簧和橡膠，從該模具的結(jié)構(gòu)考慮選用壓邊彈性元件為橡膠。經(jīng)計(jì)算分析并查沖壓模具手冊(cè)選擇橡膠的自由高度，外形尺寸為的圓形橡膠。4.2.2.卸料彈性元件的選取在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的元件是彈簧和橡膠，考慮本模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為

40、彈簧。在卸料裝置中，常用的彈簧是圓柱螺旋壓縮彈簧。這種彈簧已標(biāo)準(zhǔn)化（gb2089-1980），設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)所要求的壓縮量和生產(chǎn)的壓力按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。經(jīng)計(jì)算分析最終選擇彈簧規(guī)格為：彈簧標(biāo)記為:彈簧，主要參數(shù)為所選彈簧的主要相關(guān)參數(shù)為：，圈，。式中：鋼絲直徑；彈簧外徑；節(jié)距；自由高度；圈數(shù)；彈簧的極限壓力；彈簧的極限工作量。4.3模架及其它零件的選取模架的主要作用時(shí)把模具和其它零件連接起來(lái)，并保證模具工作部分在工作時(shí)具有正確的相對(duì)位置。根據(jù)設(shè)計(jì)和加工的需求，該模具中選取中間導(dǎo)柱模架，其模具閉合高度為120190mm。4.3.1上下模座的選取經(jīng)過(guò)綜合分析，并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和

41、工件質(zhì)量，該模具采用的是中間導(dǎo)柱模架。由于模座厚度為凹模厚度的1.52倍，查沖壓模具手冊(cè)按標(biāo)準(zhǔn)gb/t 2855.11-90選取模座為：上模座：。下模座：。閉和高度：。查沖壓模具手冊(cè)，模座上下平面的平行度公差為0.015。4.3.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的選取差沖壓模具手冊(cè)典型組合選擇導(dǎo)柱導(dǎo)套如下：導(dǎo)柱：； 導(dǎo)套：；4.3.3墊板的選取它的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，防止模座被局部壓陷。如果凸模的端部對(duì)材料的壓力超過(guò)材料的許用壓力，需在凸模端部與模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取，查沖壓模具手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)件gb2858.3-8145。查表的上下墊板尺寸為。材料：墊板的

42、材料一般為45鋼，淬火后硬度為。精度要求：上、下表面應(yīng)磨平，表面粗糙度為，以保證平行度要求，該模具由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單屬于小型零件，因此其平行度選取0.015。4.3.4固定板的選取凸凹模固定板主要是固定拉深凸模，保證凸模有足夠的強(qiáng)度，使凸模與拉深凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按h7/m6，查沖壓模具手冊(cè)典型模具組合選取的固定板。4.3.5卸料板的選取該模具采用彈性卸料裝置，卸料板沒(méi)有導(dǎo)向作用，根據(jù)彈性卸料間隙配合的要求，這里選取單邊間隙為0.15mm，根據(jù)計(jì)算卸料板厚度在1620mm，查沖壓模具手冊(cè)典型組合選取卸料板尺寸為。4.3.6定位零件的選?。?）螺釘?shù)倪x取查沖壓模具手冊(cè)典型模具組合，選取m870的卸料螺釘和m860的禁錮螺釘。（2）銷釘?shù)倪x取查沖壓模具手