包括落料、拉伸、沖孔、切邊模具設計說明書

摘要在目前激烈的市場競爭中，產品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵。模具是高質量、高效率的產品生產工具，模具開發(fā)周期占整個產品開發(fā)周期的主要部分。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置，然后才是質量和價格。因此，如何在保證質量、控制成本的前提下加工模具是值得認真考慮的問題。模具加工工藝是一項先進的制造工藝，已成為重要發(fā)展方向，在航空航天、汽車、機械等各行業(yè)得到越來越廣泛的應用。模具加工技術，可以提高制造業(yè)的綜合效益和競爭力。研究和建立模具工藝數(shù)據(jù)庫，為生產企業(yè)提供迫切需要的高速切削加工數(shù)據(jù)，對推廣高速切削加工技術具有非常重要的意義。本文的主要目標就是構建一個沖壓模具工藝過程，將模具制造企業(yè)在實際生產中結合刀具、工件、機床與企業(yè)自身的實際情況積累得高速切削加工實例、工藝參數(shù)和經驗等數(shù)據(jù)有選擇地存儲到高速切削數(shù)據(jù)庫中，不但可以節(jié)省大量的人力、物力、財力，而且可以指導高速加工生產實踐，達到提高加工效率，降低刀具費用，獲得更高的經濟效益。關鍵詞：沖壓沖模分離工序復合切邊懸臂沖孔 沖裁件精度TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.1沖壓的概念、特點及應用 1\o"CurrentDocument"1.2沖壓的基本工序及模具 3\o"CurrentDocument"1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3\o"CurrentDocument"2.零件的工藝性分析 7\o"CurrentDocument"2.1零件的工藝性分析 7\o"CurrentDocument"2.2沖裁件的精度與粗糙度 8\o"CurrentDocument"2.3沖裁件的材料 9\o"CurrentDocument"2.4確定工藝方案 9\o"CurrentDocument"沖壓模具總體結構設計 9\o"CurrentDocument"3.1磨具類型 9\o"CurrentDocument"3.2操作與定徑方式 9\o"CurrentDocument"3.3卸料與出件方式 9\o"CurrentDocument"3.4模架類型及精度 9沖壓磨具工藝與設計計算 9\o"CurrentDocument"4.1排樣設計與計算 94.2設計沖壓力與壓力中心 11磨具的總張圖與零件圖 145.1總張圖 14\o"CurrentDocument"5.2沖壓磨具的零件圖 14\o"CurrentDocument"5.3壓力機的校核 21沖壓磨具零件加工工藝的編制 226.1凹模加工工藝過程 226.2凸模加工工藝過程 226.3卸料板加工工藝過程 246.4凸核固定板加工工藝過程 246.5模座加工工藝過程 256.6導料板加工工藝過程 251.緒論1.1沖壓的概念、特點及應用沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。（1）沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2） 沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量，而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征。（3） 沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。（4） 沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。1.2沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。復合沖壓一一在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓一一在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復合-級進一一在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。1.3沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。（1）.沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。（2.）沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。設計要求:設計該零件的沖裁模沖壓件3D圖如下圖所示：圖1-1工件圖沖壓件2D尺寸圖如下圖所示:圖1-2工件圖沖壓技術要求：零件名稱:傳動軸軸鍵套材料:不銹鋼1Cr18Ni9材料厚度：2mm生產批量:大批量未注公差:按IT14級確定。2.零件的工藝性分析.2.1零件的工藝性分析該零件材料為不銹鋼Cr18Ni，圓筒外徑？45mm,壁厚為2mm,壁上有12個位置均勻的鍵槽，底部為不規(guī)則型通孔，工件結構中等復雜，此工件滿足沖裁的加工要求。工件尺寸按照IT14級精度加工，尺寸精度低，普通沖裁完全滿足要求。沖裁件孔與孔之間或孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質量的制約，其值不應過小，一般要求CN(1?1.5)t，所以由圖2-1可知C=(^41-?39)/2=1mm,圖2-1工件圖由以上可知孔與邊緣之間距離C滿足沖孔工藝性要求。2.2沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的基本公差等級不高于IT14級，一般落料公差等級最好低于IT10級，沖孔件公差等級最好低于IT9級，由表3-5可得落料公差，沖孔公差分別為0.40,0.08。而沖件落料公差，最高精度沖孔公差分別為0.5、0.15，因此可用于一般精度的沖裁，普通沖裁可以達到要求。2.3沖裁件的材料不銹鋼1Cr18Ni9，經熱處理后的抗剪強度為460?520t/MPa，抗拉強度為560?640%/MPa，斷后伸長率40%，此材料具有良好的塑性級較高的彈性，沖裁性較好，可以b沖裁加工。2.4確定工藝方案.該沖裁件包括落料、拉伸、切邊、沖孔四個工序，對零件進行工藝分析后可得出結論:零件屬于大批量生產，圓筒壁無不規(guī)則形狀，壁厚為2mm，端面要求平整光滑，底部為簡單型不規(guī)則通孔，且孔邊距太小，為了防止工件變形，先采用落料、拉伸復合模完成圓筒外形；然后采用水平切邊模對端面進行切邊，接著用單工序沖孔模加工底孔；壁上的鍵槽需采用懸臂式沖孔模，單個零件需要三次沖孔才能加工完成12個鍵槽；整個零件需要四套模具進行加工：落料、拉伸模具水平切邊模具沖孔模具懸臂式沖孔模具沖壓模具總體結構設計3.1模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用落料、拉伸復合模，再采用切邊和沖孔單工序模。3.2操作與定位方式零件大批量生產，安排生產時，盡量采用自動送料方式能夠達到批量生產，且能降低模具成本。零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導料板導向，導正銷導正。3.3卸料與出件方式考慮零件尺寸較大，厚度較高，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。3.4模架類型及精度由于零件材料較厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用導向平穩(wěn)的中間導柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用I級模架精度。4.沖壓模具工藝與設計計算4.1毛坯尺寸計算由于坯料的各向異性和模具間隙不均等因素影響拉伸后的工件邊不整齊，甚至出現(xiàn)凸耳，需要在拉伸后進行修邊，所以在計算坯料直徑時需要計算是否需要修邊余量。零件的相對直徑H/d=45/31-1.45，修邊余量的選取可參考下表表4-1 無凸圓筒形拉深件的修邊余量^h mm工件高度h工件的相對高度h/d附圖0.5?0.8〉0.8?1.6〉1.6?2.5〉2.5?4

<10>10?20>20?5050?100100?150150?200200?250>2501.01.2561.21.62.53.856.37.58.51.53.356.59102.561012查表可得^h=2.5mm。4.2毛坯外徑尺寸計算該工件是無凸緣圓筒形件，根據(jù)等面積的原則采用解析法求毛坯直徑。如圖，將工件分成兩個簡單的幾何體1、a和七，1 2 3(a)

由圖可計算落料毛坯的表面積:由圖可計算落料毛坯的表面積:A=a+a+a各部分a的計算由表4-4（見沖壓工藝與模具設計一書）差得:兀d2a=—1-i4兀a=—r(nd]+4r)a=兀d2h分別將a、a和a帶入式（4.10）可得毛坯直徑為:1 2 3D=：-二\；d2+4dh+2兀d+8r2v1 2 11D=：-二\；d2+4dh+2兀d+8r2v1 2 14 2 1 2若兀=3.14，d=d—2r，h=H-r代入上式，得D=.-392+4x43x31+2兀x39+8x4?86mm4.2排樣設計與計算（1） 排樣的設計沖裁件在板料，帶料或條料上的布置方法稱為排樣。合理的排樣是將低成本和保證沖件質量及模具壽命的有效措施。應考慮一下原則：提高材料利用率（不影響沖件的使用性能的前提下可適當改變沖件的形狀）。合理排樣可使操作方便，勞動強度低。模具結構簡單，壽命更長。保證沖件質量和沖件對板料纖維方向的要求。A：根據(jù)零件圖可選用少廢料的利用率情況，排樣有三種：a有廢料排樣 b少廢料排樣 c無廢料排樣只有在沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間留有搭邊，這種排樣利用率高，用于某些精度要求不是很高的沖裁件排樣。B：排樣的形式分為直排式，斜排式，直對排，斜對排，混合排。等根據(jù)零件的形狀和排樣方法確定為直排樣。（2） 搭邊值和側邊值的確定表4-1搭邊值和側邊值的數(shù)值（mm）材料厚度t（mm）圓件及r>2t圓角矩形邊長lW50矩形邊長l>50或圓角rW2工件間a1側邊a工件間a側邊a1工件間a1側邊a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25?0.51.21.51.82.02.22.50.5?0.81.01.21.51.81.82.00.8?1.20.81.01.21.51.51.8

1.2?1.51.01.21.51.1.92.01.6?2.01.21.52.02.2.02.5工件間的搭邊值按圓形取a1=2.0mm，側邊值按圓形取a=2.5mm。因此送料步距為X=D+a1=86+2=88mm條料寬度查表表4-2剪裁下的下偏差^(mm)條料厚度t(mm)條料寬度b(mm)<50>50?100>100?200>200<10.50.50.71.0>1—30.51.01.01.0>3?41.01.01.01.5>4?61.01.01.02.0所以得出該零件的排樣如下圖所示:圖4-1計算材料利用率由零件圖在CAD用計算機算得一個零件的面積為：A==45丸X31+丸19.52-丸17.52-12X6X28^2597mm一個進距內的坯料面積：A==86X84=6804mm2,因此材料利用率為：n=（A/AjX100%=（2597/6804）X100%^38%因此材料利用率為38%,但因為該零件側壁上有12個鍵槽，底部為通孔，固可知該材料利用率低為正常范圍之內。（4）計算拉深次數(shù)毛坯相對厚度t/D=2/86=2.3%，相對高度H/d=31/45忍0.69，根據(jù)工件直徑和毛坯直徑算出總的拉深系數(shù)m=d/D=45/86^0.53,查表4-6（沖壓模具課程設計指導與范例一總書）根據(jù)毛坯相對厚度得mi=0.5,進一步得m總〉mi，則說明工件可一次拉成，即工件拉深次數(shù)n=1。4.3設計沖壓力與壓力中心，初選壓力機.該零件需要四套沖壓模具才能完全加工完成，固考慮加工成本等因素，沖壓設備壓力機的選取按照四套模具中需要沖壓壓力最大的一套模具進行選擇。經過認真分析后，得出四套沖壓模具中，落料、拉伸復合模具的沖壓壓力最大，所以壓力機的選取按照落料、拉伸模的各工序壓力總和進行計算、選擇。4.3.1計算各工序壓力①落料力的計算： F=1.3赫落F落一落料力（N）；L—工件外輪廓周長 L=“D-3.14x86牝270mm；t一材料厚度 t=2mm；T一材料抗剪強度（MPa） 由書（沖壓模具課程設計指導與范例一書）附錄Ai查得t=480Mpa;落料力則為： F落=1.3x270mmx2mmx480MPan337KN、卸料力的計算：F卸=K卸F落K卸—卸料力因數(shù)，由表2-15（沖壓模具課程設計指導與范例一書）查K卸=0.045卸料力： F卸=0.045x337=15KN、拉深力的計算：無凸圓圓筒形件的一次拉深成型的拉深公式：F=kRdt。拉 bF拉—拉深力d一拉深件的直徑，d=41mmt一材料厚度bb一材料的強度極限（MPa）由附錄氣（沖壓模具課程設計指導與范例一書）查得b廣600Mpak一修正系數(shù) 由表4—18（沖壓模具課程設計指導與范例一書）查得k=0.75拉深力： F拉=0.75X3.14X41X2X600^115.8KN推件力的計算： F推=nKF底孔F推一推件力（N）；K一推件力因素K=0.05；n一沖孔時卡在凹模內的廢料數(shù)量，n=1推件力則為：F推=1x0.05x2mmx154=15KN壓邊力的計算：壓邊力的大小對拉深件的質量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當。合適的壓邊力范圍一般應以沖件既不起皺、又使得沖件的側壁和口部不致產生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關，所以在實際生產中，可以根據(jù)近似的經驗公式進行計算。-d2)q依據(jù)（P328,《沖壓工藝與模具設計實用手冊》）式中D一毛坯直徑（mm）d—沖件的外徑（mm）q一單位壓邊力（MPa）（表5—20，《沖壓工藝與模具設計實用手冊》）q的值取2。所以 Q="^62-45212*7KN4為安全起見，防止設備的超載，對于沖裁工序，壓力機的公稱壓力P應大于或等于沖裁時總沖壓力的1.1?1.3倍。即：PN（1.1?1.3）Fmax=尸落+K隹+F拉+F推+Q=337+15+116+15+7=490KN取P=1.2FmaxP=588KN4.3.2壓力中心模具壓力中心就是沖裁力合力的作用點。沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，減少導向性的磨損，從而提高模具的壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力的作用點方法。由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓線的斷面厚度不變，輪廓部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力的中心點可轉化為求輪廓線的中心。該工件為圓筒形，所以其壓力中心就在圓的中心。4.3.3沖壓設備的選擇參照附錄B3（沖壓模具工藝與模具設計一書）選用公稱壓力為630KN的開式雙柱壓力機J23-63，其主要技術參數(shù)為：公稱壓力：630KN滑塊行程：130KN最大閉合高度：360KN閉合高度調節(jié)量：280mm工作臺尺寸：480X710mm模柄孔尺寸：①50X80mm5、主要工作部分尺寸計算5.1落料、拉伸復合模具主要工作部分尺寸計算a.落料刃口尺寸計算4820的凸凹模的制造公差由表2-12（見沖壓模具設計實例一書）查得-0.878凹=0.0358凸=0.025查表2.14（見沖壓工藝與模具設計一書）查得Z=0.16 Zmin=0.12由于8凹+8凸=0.06>Z啞-3心=0.04, 故采用凸模與凹模配合加工方法。查表2.15可查得：x=0.5,D凹=(D —心"=(86—0.5x0.87,T=485.57+0.21mmD凸按凹模尺寸配制’其雙面間隙為0.12~°.16mm，其工作部分結構尺寸如圖所示:b.拉深工作部分尺寸計算8450的凸凹模的制造公差由表2-12(見沖壓模具設計實例一書)查得-0.668凹=0。3 &凸=0.05D=(D-0.75A)+8凹=(45-0.75x0.66)+0.03=44.505+0.03mm凹 0 0 0D=(D-0.75A-2Z)0 =(45-0.75x0.66-2x2)0 =40.5050mm凸 -8凸 -0.05 -0.05其工作部分結構尺寸如圖所示：圖5-25.2切邊模具主要工作部分尺寸計算切邊模的凸、凹模的主要尺寸在凹模這邊，固只需計算凹模的工作部分尺寸，凸模這根據(jù)實際情況配作，尺寸小于零件內徑即可，根據(jù)切邊模的工作原理可取凸模尺寸840。8450066的凸凹模的制造公差由表2-12(見沖壓模具設計實例一書)查得8凹=0.03,所以D=(D-0.75A)+8凹=(45-0.75x0.66)+0.03=44.505+0.03mm凹 0 0 05.3沖底孔模具主要工作部分尺寸計算零件尺寸帕90和帕50的制造公差由表2-12（見沖壓模具設計實例一書）查得一0.65 —0.658凹=0.03 &凸=0.02查表2.14（見沖壓工藝與模具設計一書）查得Z=0.16Z.=0.12由于8凹+8凸=0.05>Z -Z.=0.04,故采用凸模與凹模配合加工方法查表2.15可查得：x=0.5,△ 0.65。凹=D —xA）+4=139—0.5X0.65匕4=。38.67+0.162mm』凹=（d —xA》=（35—0.5x0.65,彳=434.67+0-162mmD凸和d凸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.12~0.16mm,5.4沖側壁鍵槽孔模具主要工作部分尺寸計算側壁鍵槽孔18+0.52和6+0.36的凸、凹模的制造公差由表2-12（見沖壓模具設計實例一書）查得8凹=0.020mm, 8凸=0.020mm。查表2.14（見沖壓工藝與模具設計一書）查得Z=0.16Z.=0.12由于8凹+8凸=0.04=Zmax—Zmin=0.04, 故采用凸模與凹模分別加工方法。查表2.15可查得：x=0.5,D=(D +xAl=(18-0.5x0.521 =17.740mm凸 min _8凹 -0.02 -0.02d=(d +xA)°=(6-0.5x0.361 =5.820mm凸min _8凹 -0.02 -0.02D凹=G凸+Z.>8凹=(17.74+0.12)+0.02=17.86+0.02mmd凹=4凸+Z.扇凹=(5.82+0.12)+0.02=5.94+0.02mm模具的總裝圖與零件圖6.1根據(jù)前面的設計與分析,我們可以得出如模具的總裝圖圖6-1 落料、拉伸復合模圖6-2水平切邊模6-3圖6-4懸臂孔模6.2沖壓模具的零件圖6.2.1落料凹模設計凹模工作部分的尺寸計算，參見前面的主要工藝參數(shù)的計算。其他部分結構寸的計算如下：a.凹模厚度H凹模板的厚度H主要不是從強度需要考慮的，而是從連接螺釘旋入深度與凹模剛度的需要考慮的。凹模板的厚度一般應不小于10mm，特別小型的模具可取8mm。隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也應相應的增大。整體凹模板的厚度可按如下的經驗公式計算：H=Kb(N15mm)式中 K——系數(shù)，考慮板厚的影響，板料越厚，凹模厚度也要相應的增加，K的系數(shù)查表2.2（見沖壓工藝與模具設計一書），b——沖裁件的最大外形尺寸（因為是落料凹模，所以取毛坯外徑尺寸），K=0.35 b=86可得：H=Kb=0.30X86=25.8mmb.凹模壁厚C凹模壁厚C是指凹模刃口到凹模外邊緣的最短距離。凹模壁厚將直接影響凹模板的外形尺寸，即長度與寬度（LxB）。故在設計過程中應選擇合適的凹模壁厚C。材料選擇為Cr12，熱處理硬度為60~64HRC，此凹模板采用矩形凹模板。凹模壁厚C值主要考慮布置連接螺釘孔和銷釘孔的需要，同時也能保證凹模強度和剛度，在選擇凹模壁厚時，還應注意以下幾點：工件落料時取表中較小值，反之取較大值；型孔為圓弧時取小值、為直邊時取中值、為尖角時取大值；當設計標準模具或雖然設計非標準模具，但凹模板毛坯需要外購時，應將計算的凹模外形尺寸LXB按模具國家標準中凹模板的系列尺寸進行修正，取較大規(guī)格的尺寸。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖裁件的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。凹模壁厚可按如下的經驗公式計算：C=（1.5?2）H（N30?40mm）=38.7mm在求得凹模壁厚和厚度后，就初步有了凹模的外形的尺寸，這個外形尺寸，還須向國家標準靠攏。由凹模壁厚C=40mm；凹模厚度H=25mm知：凹模長L=86+2x40=166mm凹模寬B=86+2x40=166mm凹模板外形尺寸：LxBxh=166x166x25查表14-6摘自GB2858-81矩形和圓形凹模外形尺寸知：將上述凹模板外形尺寸改為：160x160x25mm凹模外形尺寸形狀如下圖所示：

■3E5.■3E5.打圖6-5凹模6.2.2凹凸模設計（落料凸模、拉伸凹模）材料選擇為Cr12,熱處理硬度為60~64HRC。刃口尺寸在前面已經確定，綜合考慮其它的因素決定其具體尺寸如下：凸凹模即落料時為落料凸模、拉深時為拉深凹模。在設計過程中綜合考慮。凸凹模的工作部分尺寸在前面的設計計算中已經算出，這里根據(jù)零件的加工深度設計出凸凹模的內外形尺寸。在其內部設計了限位倒角，以限制頂件塊的行程，。在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。凸凹模的零件圖如下圖所示：圖6-5凹模6.2.3拉伸凸模設計拉深凸模的工作部分尺寸在前面的設計計算中已經算出，這里根據(jù)零件的加工深度設計出凸模的內外形尺寸，在圖中標注尺寸精度、形位公差及粗糙度。拉深凸模的零件圖如下圖所示：

圖6-6凸模6.3選用標準模架6.3.1模架的類型模架包括上模座、下模座、導柱和導套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上，為縮短模架制造周期，降低成本，我國已制定出模架標準。根據(jù)模架導向用的導柱和導套間的配合性質，模架分為滑動導向模架和滾動導向模架兩大類。每類模架中，由于導柱安裝位置和數(shù)量的不同，由有多種模架類型，如：后側導柱式、中間導柱式、對角導柱式和四角導柱式。選擇模架結構時，要根據(jù)工件的受力變形特點、坯料定位和出件方式、板料送進方向、導柱受力狀態(tài)和操作是否方便等方面進行綜合考慮。所以此零件的沖壓模架除懸臂沖孔模外均選用滑動導向型的后側導柱式模架。5.2模架的尺寸選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度及寬度上都應比凹模大30?40mm，模版厚度一般等于凹模厚度的1?1.5倍。選擇模架時，還要考慮模架與壓力機的安裝關系，例如模架與壓力機工作臺孔的關系，模座的寬度應比壓力機工作臺的孔徑每邊約大40?50mm。在本設計中，凹模采用圓形的結構，其工作部分基本尺寸為①86mm，壁厚為40mm，所以其外徑基本尺寸為155mm，厚度為h=28mm。模具的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，其關系為：Hmax+10WHWHmin-5由上面壓力機的選擇可知道Hmax=400mm，Hmin=Hmax-70=330mm。所以H應介于325mm?410mm之間。查[2]第416?419頁表15.2，選用的模架為、上模座、下模座分別為：模架： 250X250X(240?285) GB/T2851.3上模座：250X250X50 GB/T2855.5下模座：250X250X65 GB/T2855.6由此可知其最大裝模高度為285mm，最小裝模高度為240mm，符合H的要求。下模座周界尺寸為250X250，而凹模的外徑為155mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度為65mm，而凹模的厚度為28mm，也符合要求。工作臺孔尺寸為150mm，模座的寬度也比工作臺孔尺寸大，也符合要求。根據(jù)模具的結構，可知其閉合高對為H閉合=h1+h2+H[+L1+，+h3+h4+h5+h6式中：H閉合一模具的閉合高度，mm；h1—上模座厚度，mm，由前可知外=50mm；h2—上墊板厚度，mm，此處選h2=5mm；H;一凸模固定板厚度，mm，由前可知H;=25mm；L]—上凸凹模長度，mm，由前可知L=65mm；t—制件厚度，mm，此處t=2.5mm；h3—下推板厚度，mm，由前可知h3=21mm；h4—下凸凹模固定板厚度，mm，由前可知h4=25mm；h5—下墊板厚度，mm，選取h5=5mm；h6—下模座厚度，mm,由前可知h6=65mm。綜上可得H閉合=50+5+25+65+2.5+21+25+5+60=263.5mm,所以H閉合介于225mm和310mm之間，符合設計要求。6.3沖模的導向裝置沖模工作時，除了由壓力機滑塊對上模與下模進行導向以外，還可單獨設置導向裝置進行導向，其主要作用如下：模具在壓力機上安裝調整比較的方便。沖制的工件質量穩(wěn)定，沖裁間隙始終保持一致而不易發(fā)生變化，因此工件有較好互換性。沖模不易損壞，故模具的壽命比無導向沖模高。6.3.1模架的導向模架導向的特點普通模架由導柱、導套、上模座和下模座組成。從安全考慮，通常導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座。導柱與導套的配合面取圓柱面，以便容易加工成小間隙配合，使模架的導向精度高于壓力機滑塊的導向精度。采用模架進行導向，不僅能保證上、下模的導向精度，而且能提高模具的剛性、延長模具的使用壽命、使沖裁件的質量比較穩(wěn)定、使模具的安裝調整比較容易。因此在中小型沖模上廣泛采用模架作為上、下模的導向裝置。模具可視為模具的一個部件，并且早已高度標準化與商品化。在沖模設計時，特別是中小型沖模設計時，應盡量選擇專業(yè)生產的標準模架，對提高模具質量、縮短制模周期有著十分重要的意義。模架的類型及應用按導柱不同的位置，分為如下四種模架：中間導柱模架 導柱分布在矩形凹模的對稱中心線上，兩個導柱的直徑不同，可避免上模與下模裝錯而發(fā)生啃模事故。適用于單工序模和工位少的級進模。后側導柱模架后側導柱模架導柱分布在模座的一側且直徑相同，只適用橫向送料。其優(yōu)點是工作面開敞，是適于在大件邊緣沖裁。其缺點是剛性與安全性最差，工作不夠平穩(wěn)、，應盡量少用。對角導柱模架導柱分布在矩形凹模的對角線方向上，既可以橫向送料，又可以縱向送料。由于導柱間的誤差方向與送料方向傾斜，因此一般認為導向精度高于前兩種模架。適于各種沖裁模使用，特別適于級進沖裁模的使用。為避免上、下模的方向裝錯，兩導柱直徑制成一大一小。四導柱模架4個導柱分布在矩形凹模的兩對角線方向上。模架的剛性很好，導向非常平穩(wěn)，但價格較高，一般的沖壓加工不需要四導柱模架。只要要求模具剛性與精度都很高的精密沖裁模，以及同時要求模具壽命很高的多工位自動級進模才采用。彈壓導板式模架彈壓導板除具有彈壓卸料板壓料及卸料功能外，還能對凸模進行導向。按導柱導套配合性質的不同，有如下兩種形式：導柱導套滑動導向模架將導柱與導套制成小間隙配合，為H6/h5時稱為一級模架，為H7/h6時稱為二級模架。在加工時，導柱導套與模座均為H7/r6過盈配合。為避免導套壓入模座因變形而影響與導柱的配合，將導套壓入段的內孔直徑加大1mm，不與導柱相配合。裝配良好的模架，應能用兩手輕輕抬起上模座而下模座不動，但這樣的效果很難達到，因為導柱與模座為過盈配合，壓入導柱導套時難以保證垂直度。所以在裝配時，導柱、導套與模座可以較松的過渡配合H7/m6代替過盈配合，容易保證導柱和導套的軸線垂直于模座平面，使模架的導向精度只決定于加工精度，而容易制成精密模架。對于沖裁模，導柱導套的配合間隙應小于單面間隙。當雙面沖裁間隙不造過0.03時，相當于板料厚度小于0.5mm，可選用一級模架。雙面沖裁間隙超過0.03mm時，可選用二級模架。為了保證使用中的安全和可靠性，設計與裝配模具時，還應注意下列事項：當模具處于閉合位置時，導柱的上端面與上模座的上平面應留10?15mm的距離;導柱下端面與下模座下平面應留2?5mm的距離。導套與上模座上平面應留不小于3mm的距離，同時上模座開橫槽，以便排氣。導柱導套滾動導向模架在導柱與導套之間加多排鋼球，組成滾動導向裝置滾動導向的突出特點是：鋼球與導柱、導套之間不但沒有間隙，而且有0.01?0.02mm的過盈量，成為無間隙導向。因此其導向精度非常高。為了減少磨損，鋼球沿導柱與導套工作面的滾動軌跡應不重合。為此，鋼球在保持圈內的排列；橫向應當錯開，縱向連線與導柱軸線成8度角。為了防止保持圈在工作時下沉、脫離導套而減少配合長度，可在導柱上另加一個支承彈簧。滾動導向裝置屬于無間隙導向，精度高，壽命長。使用于高速沖模、薄料(t小于0.5mm)無間隙沖裁、精密沖裁、硬質合金模及其它精密沖裁。標準模架標準模架是指列入模具國家標準的模架。標準模架有如下特點：標準模架是模具標準件中商品化程度最高的，有各種型號與規(guī)格可供選購。出售的標準模架均由專業(yè)廠成批制造，質量有保障，價格便宜。雖然每個模具都是單件生產的，但是模架卻可以批量生產。為適應批量生產的需要，降低生產成本，提高模架質量，模座采用鑄鐵制造，普通模架的導柱與導套選用20號鋼制造并經滲碳淬火，硬度為58?62HRC；而滾動導向模架的導柱與導套則采用軸承鋼GCr15制造，淬火硬度為62?68HRC。(4)標準模架嚴格按冷沖模模架技術條件GB2854-81制造與驗收。可見，標準模架的質量是很高的，設計模具時應盡量選用。根據(jù)以上對各種模架的比較，為了提高生產率，降低模具的成本，故在選擇模架時，根據(jù)以上模架的使用和裝配要求，在此設計中選用后側導柱標準模架。6.4卸料裝置卸料裝置的功用是在一次沖裁結束之后，將條料或工件與落料凸?；驔_孔凸模脫離，以便進行下一次沖裁。在這里只介紹固定卸料裝置。固定卸料裝置的形式有如下幾種：整體式卸料板：結構簡單，但裝配調整不便。分體式卸料板：導料板裝配方便，應用較多。懸臂式卸料板：用于窄長件的沖孔或切口后的卸料。拱橋十卸料板：用于空心件或彎曲件沖底孔后的卸料。固定卸料板的固定方式有兩種：卸料板和凹模用同一螺釘和銷釘緊固到下模座上，螺釘數(shù)量為4個。其結構簡單，但為了刃磨凹模，在拆下卸料板同時，也使凹模脫離了下模座。如模具是用導柱導向的，刃磨后再重新裝配模具，很可能使沖裁間隙不如初裝時均勻而損害模具的精度。卸料板只連接到凹模上，凹模再單獨連接到下模座上，螺釘一般要增加4?6個，銷釘要增加2個。其結構復雜些，但拆下卸料板時，凹模不脫離下模座，也就克服了前者的缺點。應注意，在下模座與卸料板定位銷對應處，應鉆直徑稍大于銷直徑的通孔，以便拆卸料板時頂出銷釘。如果板料較薄，采用固定卸料方式，會引起板料嚴重翹曲，使工件質量不好，在間隙過大時，還容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，嚴重時可能損壞模具。因此，采用固定卸料方式，按生產經驗，板料厚度不宜大于0.8mm，而且不適于沖軟鋁板。固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的0.8倍，板料厚度超過3mm時，可與凹模厚度一致。固定卸料板形孔與凸模的單面間隙可以取0.2?0.5mm，厚料與硬料可取大值。故通過以上所述，則選擇彈性卸料板。6.5推件裝置復合模出件均為逆出件，沖入凹模內的工件需由出件裝置反向推出或頂出。倒裝復合模的出件裝置在上模，也稱為推件裝置，順裝復合模的出件裝置在下模，也稱為頂件裝置。推件裝置一般由推件板、推桿、打板、打桿組成。在回程，當滑塊內的打桿橫梁撞擊到床身兩側的限為螺釘時，便產生推件力，并通過打桿、打板、推桿傳至推件板。類似的裝置如果用于順裝復合模就是排除沖孔廢料的打料裝置。6.5.1模柄的類型及選擇中小型模具一般都用模柄將上模與壓力機滑塊相連接。設計模具時，選擇模柄的類型要考慮模具結構的特點和使用要求，模柄工作段的直徑應與所選定的壓力機滑塊孔的直徑相一致。下面分別介紹幾種常見的標準模柄形式，可供設計時選用。旋入式模柄旋入式模柄，通過螺紋與上模座連接，上端兩平行面供搬手旋緊用。騎縫螺釘用于防止模柄轉動。壓入式模柄壓入式模柄，固定段與上模座孔采用H7/h6過渡配合，并加騎縫銷防止轉動。裝配后模柄軸線與上模座垂直度比旋入式模柄好。凸緣式模柄凸緣模柄，在上模座加工出容納模柄大凸緣的沉孔，與凸緣為H7/h6配合，并用3個或4個內六角螺釘進行固定。由于沉孔底面的表面粗糙度較差，與上模座的平行度也較差，所以裝配后模柄的垂直度遠不如壓入式的模柄。因此在能應用壓入式模柄時，不應采用凸緣模柄。這種模柄的優(yōu)點在于凸緣的厚度一般不到模座厚度的一半，模座凸緣以下部分仍可加工出形孔，以便容納推件裝置的頂板采用螺紋模柄的小型模具也可以這樣應用，但螺紋連接段的長度要比上模座厚度小些。（d） 浮動模柄模柄與上模座不是剛性連接，允許模柄在工作過程中產生少許傾斜。采用浮動模柄，可避免壓力機滑塊由于導向精度不高對模具導向裝置產生不利影響，減少對模具導向件的磨損，延長其使用壽命，使模具導向裝置長期保持良好的導向精度。浮動模柄主要用于滾動導向模架，在壓力機導向精度不高時，選用一級精度滑動導向模架也可采用。但選用浮動模柄的模具必須使用行程可調沖床，保證在工作過程中導柱和導套不脫離。否則，在回程上模有可能與浮動模柄移位，嚴重時甚至可將上模甩出去。（e） 通用模柄將模柄插入上模座模柄孔內，配合為H7/h6，再用銷釘從模柄側面將其固緊，防止卸料時拔出，就組成了通用沖孔模的上模。根據(jù)以上模具的比較，在此設計中選用凸緣式的模柄。6.5.2墊板在凸模固定板與上模座之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖壓力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動。有些模具在凹模與下模座之間也加墊板，目的是為了提高模具是使用壽命。墊板的平面形狀與尺寸與固定板相同，其厚度一般取6?10mm。在墊板上穿過連接螺釘、卸料螺釘和定位銷出要鉆通孔，其直徑應比相應件的直徑增大0.5?1mm。應注意，穿銷孔是在裝模具時調整好沖裁間隙后，連同模座和固定板一起經鉆孔、絞孔加工出來的，墊板淬火前應將穿銷孔擴大，以免墊板淬火變形后難以打入銷釘。如果模座是用鋼板制造的，當凸模截面面積不太小時，可以省去墊板。6.5.3緊固件沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘。受力較大的連接螺釘一般都采用內六角螺釘，其特點是用45號鋼制造，并淬火達35?40HRC，因此可承受較大的拉應力。受力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘，但一般不用半球頭螺釘或沉頭螺釘。前者一字槽容易擰壞，后者裝配時不變便調整。定位銷釘采用普通圓柱銷，可以承受一定的切應力。模具的裝配7.1復合模的裝配沖模裝配原則是將模具的主要工作零件如凹模、凸模、凸凹模和定位板等選為裝配的基準件。復合模一般以凸凹模作為裝配基件。其裝配順序為：①裝配模架；②裝配凸凹模組件（凸凹模及其固定板）和凸模組件（凸模及其固定板）；③將凸凹模組件用螺釘和銷釘安裝固定在指定模座（正裝式復合模為上模座，倒裝式復合模為下模座）的相應位置上；④以凸凹模為基準，將凸模組件及凹模初步固定在另一模座上，調整凸模組件及凹模的位置，使凸模刃口和凹模刃口分別與凸凹模的內、外刃口配合，并保證配合間隙均勻后固緊凸模組件與凹模；⑤試沖檢查合格后，將凸模組件、凹模和相應模座一起鉆鉸銷孔；⑥卸開上、下模，安裝相應的定位、卸料、推件或頂出零件，再重新組裝上、下模，并用螺釘和定位銷緊固。7.2凸凹模間隙的調整沖模中凸、凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質量和模具使用壽命的主要因素之一，因此，在制造沖模時，必須要保證凸、凹模間隙的大小及均勻一致性。通常，凸、凹模間隙的大小是根據(jù)設計要求在凸、凹模加工時保證，而凸、凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時保證的。沖模裝配時調整凸、凹模間隙的方法很多，需根據(jù)沖模的結構特點、間隙值的大小和裝配條件來確定。這里用墊片法來調整沖孔及修邊凸凹模間隙。墊片法是利用厚度與凸、凹模單面間隙相等的墊片來調整間隙，是簡便而常用的一種方法。其方法如下：按圖樣要求組裝上模與下模，其中一般上模只用螺釘稍微擰緊，下模用螺釘和銷釘緊固。在凹模刃口四周墊入厚薄均勻、厚度等于凸、凹模單面間隙的墊片（金屬片或紙片），再將上、下模合模，使凸模進入響應的凹模孔內，并用等高墊鐵墊起。觀察凸模能否順利進入凹模，并與墊片能否有良好的接觸。若在某方向上與墊片接觸的松緊程度相差較大，表明間隙不均勻，這時可用手錘輕輕敲打凸模固定板，使之調整到凸模在各方向與凹模孔內碘片的松緊程度一致為止。調整合適后，在將上模用螺釘緊固，并配裝銷釘孔，打入定位銷。對于成形凸凹模間隙的調整，采用標準樣件調整法。即利用加工零件的實際尺寸形狀來高整凸凹之間和間隙。8重要零件的加工工藝過程編制在機械制造中，采用各種機械加工方法將毛坯加工成零件，再將這些零件裝配成機器。為了使上述制造過程滿足“優(yōu)質、高產、低成本”的要求，首先要指定零件的機械加工工藝規(guī)程和機器的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制訂的工藝規(guī)程來進行機械加工和裝配。由于零件的工藝過程可以是多種多樣的，工藝人員的任務是從現(xiàn)有生產條件出發(fā)，制訂出一個切合實際的最優(yōu)工藝過程，并將其有關內容用文件的形式規(guī)定下來。規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程。機械加工工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件。按照工藝規(guī)程進行生產，才能保證達到產品質量、生產率和經濟性的要求。合理的工藝規(guī)程在編制后應要滿足下述要求：零件所需的工序數(shù)量要盡量少，并且要減少或不再采用其他加工方法加工。零件各工序所采用的設備結構要簡單、壽命要長。工序中所占用的設備要少，盡可能采用生產機械化與自動化。生產準備周期要短，所需材料要少，成本要低廉。零件的生產工藝流程要合理，做到安全生產。制出的零件應符合技術要求，并且尺寸精度要高，表面質量要好。盡量采用技術等級不高的工人生產，以降低成本。制訂機械加工工藝規(guī)程的原則是：在一定的生產條件下，以最低的成本，按計劃規(guī)定的速度，可靠地加工出圖紙要求的零件。在編制工藝規(guī)程時，應注意以下幾個問題：技術上的先進性在編制工藝規(guī)程時，應盡量菜油新工藝、新技術、先進設備和新材料，以獲得較高的生產率，但不應加大操作工人的勞動強度，而應依靠設備的先進性來保證。經濟上的合理性在一定的生產條件下，可能有幾種能保證零件技術要求的加工工藝方案，此時應全面考慮，應根據(jù)工序數(shù)量、機械加工難易程度、通過核算或分析選擇經濟效益最佳的加工方案，以使零件減少工序及降低成本。同時，加工精度要求不高的零件，盡量不使用高精度的加工設備。創(chuàng)造必要的良好工作條件在編制工藝規(guī)程時，必須保證操作人員有良好而安全的工作條件，并保證所加工的零件的質量合格及減輕工人的勞動強度。本模具選用導套來編制其加工工藝過程。導套在模具中起定位和導向作用，保證凸、凹模工作時具有正確的相對位置。為了保證良好的導向，導套在裝配后應保證模架的活動部分移