端蓋復(fù)合模具

攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）端蓋復(fù)合模具設(shè)計(jì)與三維動(dòng)態(tài)加工二〇一五年五月攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要-75-1緒論1.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號(hào)的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。

近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率，截至2008年模具產(chǎn)值已超過600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2008年的5億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)。2003年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)450億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。1.2模具在加工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉?，F(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展1.3模具的發(fā)展趨勢我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。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。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)工業(yè)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，在很大程度上依賴于模具制造技術(shù)，特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強(qiáng)弱和模具制造水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，直接影響著國民經(jīng)濟(jì)中許多部門的發(fā)展。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，沖壓工藝和沖模技術(shù)也在不斷地革新和發(fā)展。沖壓加工技術(shù)在今后的發(fā)展方向和動(dòng)向，主要有以下幾個(gè)方面：（1）工藝系統(tǒng)的現(xiàn)代化。沖壓技術(shù)與現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)姻，對(duì)復(fù)雜曲面零件進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬和有限元分析，達(dá)到預(yù)測某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性與成形過程中將會(huì)發(fā)生的問題，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和選擇。這種設(shè)計(jì)方法是將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)升華為優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短了模具的設(shè)計(jì)與制造周期，節(jié)省了昂貴的模具試模費(fèi)用等。（2）模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造與分析（CAD/CAM/CAE）的研究和應(yīng)用，將提高模具制造效率，提高模具的質(zhì)量，使模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAE一體化。（3）沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化。為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓生產(chǎn)已向自動(dòng)化、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論無人化方向發(fā)展。現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了利用高速?zèng)_床和多工位級(jí)進(jìn)模實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)沖壓，其每分鐘可沖壓幾百乃至上千次。大型零件的生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)了多機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)線，從板料的送進(jìn)到?jīng)_壓加工、最后檢查可完全由計(jì)算機(jī)控制，極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度并提高了生產(chǎn)效率。目前沖壓生產(chǎn)已逐步向無人化生產(chǎn)成形的柔性沖壓加工中心發(fā)展。（4）為適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)需求，大批量與多品種小批；量共存。發(fā)展適宜于小批量生產(chǎn)的各種簡易模具、經(jīng)濟(jì)模具和標(biāo)準(zhǔn)化且容易交換的模具系統(tǒng)。1.4設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行的一個(gè)總結(jié)，也是對(duì)自我能力的一次檢驗(yàn)。這次設(shè)計(jì)可以讓我更好的認(rèn)識(shí)機(jī)械這個(gè)行業(yè)的現(xiàn)狀，更好的把自己的知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來，把所學(xué)的知識(shí)到實(shí)踐中去應(yīng)用。

這是考驗(yàn)，是挑戰(zhàn)，通過這次設(shè)計(jì)相信我以后在現(xiàn)實(shí)生活工作中可以更好的運(yùn)用知識(shí)，發(fā)揮所長。畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和專業(yè)技能，分析解決一般機(jī)械工程設(shè)計(jì)和加工制造等實(shí)際問題的能力，熟悉工程設(shè)計(jì)工作的一般程序、方法。也可以培養(yǎng)學(xué)生懂得工程技術(shù)工作中所必須的全局觀念和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，掌握、了解機(jī)械設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的來源及功用，設(shè)計(jì)中應(yīng)樹立理論聯(lián)系實(shí)際的、踏實(shí)正確的的設(shè)計(jì)思想，保持嚴(yán)格認(rèn)真的科學(xué)工作作風(fēng)。以及培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、綜合分析思考能力，以及查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料和手冊、擬定設(shè)計(jì)方案、計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。

課程設(shè)計(jì)的題目是陽極焊片的模具設(shè)計(jì)。通過參觀、調(diào)研等實(shí)習(xí)手段，掌握設(shè)計(jì)的各種方案及適用要求、收集圖紙資料及技術(shù)文獻(xiàn)、分析計(jì)算、選擇方案、繪制零件、裝配圖、說明書，并能參加畢業(yè)答辯。也就是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到本科生及?？粕囵B(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將提高學(xué)生的思想、工作作風(fēng)及實(shí)際能力、提高我們畢業(yè)生全面素質(zhì).。通過對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2沖裁端蓋零件的工藝分析2沖裁端蓋零件的設(shè)計(jì)工藝性分析如圖1所示為導(dǎo)向板的零件圖。該沖件材料為Q235鋼，厚度為t=0.8mm，大批量生產(chǎn)，由圖1可知，該工件需要內(nèi)、外緣同時(shí)翻邊，且從變形程度來看，屬局部淺拉深的起伏件。因此，在起伏過程中能否一次成形，保證工件平整而且無裂紋是該工件模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。圖1導(dǎo)向板零件簡圖攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3沖裁零件的設(shè)計(jì)思路3沖裁零件模具的設(shè)計(jì)思路分析3.1沖裁零件模具設(shè)計(jì)方案的分析由于該產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，不宜采用單一工序生產(chǎn)，而使用級(jí)進(jìn)模具太復(fù)雜，經(jīng)多方面的論證，決定采用三副模具來完成工件的加工。第一副模具：落料、沖孔淺拉深復(fù)合模，加工后工件尺寸和形狀如圖2所示。第二副模具：腰形孔的沖裁模，加工后工件尺寸和形狀如圖3所示。第三副模具：內(nèi)、外緣翻邊成形模，加工后工件尺寸和形狀如圖4所示。圖2落料、沖孔、淺拉深工件圖攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3沖裁零件的設(shè)計(jì)思路圖3腰形孔工件圖圖4內(nèi)、外緣翻邊成形工件3.2沖裁工件3步的尺寸計(jì)算3.2.1由內(nèi)、外緣翻邊成形工件到腰形孔工件的計(jì)算由圖4分析可知：由內(nèi)、外緣翻邊成形工件到腰形孔工件圖的計(jì)算，主要是外緣的翻邊計(jì)算及內(nèi)孔的翻邊計(jì)算。3.2.1.1.外圓孔翻邊的計(jì)算由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書》P256有，該工件的外邊緣屬于壓縮內(nèi)翻邊，且，其中，k為翻邊系數(shù)，b為翻邊的變形長度，R為翻邊半徑，R=3.35mm，查表5-1取b=3.5.所以：取L=5mm因?yàn)椋篖=5mm為外圓翻邊的長度。則在外圓翻邊之前，整個(gè)落料圓的直徑D直=2xL+34=44mm工件圖相關(guān)尺寸如圖6內(nèi)緣孔翻邊后工件圖所示3.2.1.2內(nèi)圓孔翻邊的計(jì)算由分析可知，該工件的內(nèi)圓孔屬于內(nèi)圓孔翻邊圓的直徑d0，由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書》P251圓孔翻邊工藝計(jì)算，與預(yù)制孔的直徑計(jì)算公式為將D1=D+2r+t，及h=H-r-t帶人整理得：取d0=7.4mm.工件圖相關(guān)尺寸如圖5、7內(nèi)緣孔翻邊后工件圖所示圖5內(nèi)緣孔翻邊后工件圖圖6外緣翻邊后工件圖圖7內(nèi)、外圓孔翻邊前工件圖3.2.1.3內(nèi)圓孔高度H1的計(jì)算由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書》P251圓孔翻邊工藝計(jì)算中，，其中，k為翻邊系數(shù)，b為翻邊的變形長度，R為翻邊半徑，R=3.35mm，查表5-1取b=3.5.取HI=3.5mm圖8工件翻邊后高度3.2.2由腰形孔工件到淺拉深工件的計(jì)算因?yàn)闆_腰形孔工件只涉及到?jīng)_孔部分，不設(shè)計(jì)其他關(guān)于圓形件直徑的分析計(jì)算，故其尺寸在這里不需要計(jì)算。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4落料沖孔淺拉深復(fù)合模具設(shè)計(jì)4落料、沖孔、淺拉深復(fù)合模具的設(shè)計(jì)4.1零件沖壓工藝分析4.1.1工件的介紹材料：Q235A鋼，料厚：0.8mm，批量：大批量，零件圖：如圖9所示圖9落料、沖孔、淺拉深工件圖4.1.2工件結(jié)構(gòu)形狀分析由圖4可知，該部分的零件為圓片落料、有凸緣的筒形件拉深、沖中間的圓孔，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單對(duì)稱，孔壁與制件直壁之間的距離滿足L≥R+0.5t（查參考書[1]第75頁）的要求（L＝（26-6）÷2＝10，R+0.5t＝2+0.5×1＝3）。4.1.3產(chǎn)品尺寸精度、粗糙度、斷面質(zhì)量分析（1）尺寸精度中間的小孔，為IT12；落料孔，查[7]第17頁表1－8，尺寸精度為IT13。（2）沖裁件斷面質(zhì)量板料厚度為0.8mm，查[1]第49頁表2.2，生產(chǎn)時(shí)毛刺允許高度為≤0.15mm，本產(chǎn)品在斷面質(zhì)量和毛刺高度上沒有嚴(yán)格的要求，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，沖裁件的斷面質(zhì)量可以保證。（3）產(chǎn)品材料分析對(duì)于沖裁件材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品所用的材料是Q235A鋼，為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度和塑性指標(biāo)適中，經(jīng)熱處理后，用沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外產(chǎn)品對(duì)于厚度和表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。4.2零件沖壓工藝方案的確定4.2.1沖壓方案完成此工件需要落料、拉深、沖孔、切邊四道工序。其加工方案分為以下8種：（1）方案一：落料－拉深－沖孔－切邊。（2）方案二：落料、拉深復(fù)合－沖孔－切邊。（3）方案三：落料、拉深復(fù)合－沖孔切邊復(fù)合。（4）方案四：落料、拉深、沖孔復(fù)合－切邊。（5）方案五：落料、拉深、沖孔、切邊復(fù)合。（6）方案六：落料、拉深級(jí)進(jìn)－沖孔－切邊。（7）方案七：落料、拉深、沖孔級(jí)進(jìn)－切邊。（8）方案八：落料、拉深、沖孔、切邊級(jí)進(jìn)。4.2.2各工藝方案特點(diǎn)分析方案一的單工序模，模具制造簡單，維修方便，但生產(chǎn)成本較低，工件精度低，不適合大批量生產(chǎn)；方案五的四工序復(fù)合模，生產(chǎn)效率高，工件精度高，但模具制造復(fù)雜，調(diào)整和維修難度大；方案八的四工序級(jí)進(jìn)模，生產(chǎn)效率高，但模具制造復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，工件精度較低；其余方案的特點(diǎn)介于上面已分析的三個(gè)方案之間。4.2.3工藝方案的確定結(jié)合本零件的設(shè)計(jì)要求，決定采用方案四，其生產(chǎn)效率高，制件精度高，模具制造和調(diào)整維修比較麻煩。在本設(shè)計(jì)中，將設(shè)計(jì)落料、拉深、沖孔復(fù)合模。4.3沖模結(jié)構(gòu)的確定4.3.1模具的結(jié)構(gòu)形式復(fù)合?？煞譃檎b式和倒裝式兩種形式。（1）正裝式的特點(diǎn)：工件和沖孔廢料都將落在凹模表面，必須清除后才能進(jìn)行下一次沖裁，造成操作不方便、不安全，但沖出的工件表面比較平直。（2）倒裝式的特點(diǎn)：沖孔廢料由沖孔凸模落入凹模洞口中，積聚到一定的數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大。4.3.2模具結(jié)構(gòu)的選擇經(jīng)分析，若工件表面平直度較差，影響零件的使用，而工件和沖孔廢料在有氣源車間可以方便地清除。綜合比較兩種方式，決定采用正裝式復(fù)合模。4.4零件沖壓工藝計(jì)算4.4.1零件毛坯尺寸計(jì)算（1）確定修邊余量制件要有拉深工序，且屬于有凸緣的筒形淺拉深件，小凸緣直徑為d小=24mm，大凸緣直徑為d大=27mm料厚0.8mm，查[1]第143頁表4.14，選取修邊余量為3.0mm，故修邊前凸緣直徑為dt＝24+3.0×2＝30mm。確定坯料直徑（參考[1]第143頁）D＝＝45.6mm，取D＝46mm。4.4.2排樣（1）單排（如圖10）圖10排樣圖a.搭邊查[6]第67頁表3－20，選取a1＝3mm,a＝4mm。b.送料步距和條料寬度送料步距A＝48.6mm，條料寬度B＝53.6mm。c.板料利用率查[1]第29頁表1.13,選用600mmX400mmX0.8mm的板料。采用橫裁可裁條料數(shù)為n1＝400÷53.6＝7（條），余0.46mm，每條板料可沖制件數(shù)n2＝（600－3）÷48.6＝12（件），則每張板料可沖制件為n＝12×7＝84（件）。板料利用率為[84×3.14×24.3×24.3/（600×400）]×100%＝64.89％4.4.3拉深工序的拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定（1）判斷能否一次拉出參考[1]第142、143頁，按h/d＝3.5/24＝0.145，dt/d=66/24＝1.76，t/D＝0.8/44＝1.8％，查表可得h[1]/d[1]＝0.57，h[1]/d[1]>h/d，故制件能一次拉出。（2）拉深系數(shù)的確定由坯料直徑D＝45.6和筒形件的中線尺寸d＝24，可得拉深系數(shù)為m＝d/D＝0.53。4.4.4沖裁力、拉深力的計(jì)算（1）落料工序P＝＝235.5×2.5×400＝235.5kN；＝235.5×0.025＝5.89kN；＝235.5×0.06＝14.13kN；＝235.5+5.89+4.13＝255.5kN。式中：P－沖裁力，N；L－沖裁件受剪切周邊長度，；t－沖裁件的料厚；－材料抗拉強(qiáng)度，查[1]第27頁表1.10，取值為400MPa；－卸料力，N；－頂件力,N；－卸料力系數(shù)，查[1]第52頁表2.3，取值為0.025；－頂件力系數(shù)，查[1]第52頁表2.3，取值為0.06；－沖裁工序所需力之和。（2）拉深工序＝[π（752-352）/4]×2.5＝7.9kN；kN；kN。式中：－壓邊力，N；－在壓邊圈下坯料的投影面積，mm2；－單位壓邊力，查表取值為2.5MPa；－拉深工序所需力之和。（3）沖孔工序＝＝59.66×0.8×400＝59.66kN；＝59.66×0.05＝2.98kN；＝59.66×0.06＝3.58kN；＝59.66+2.98+3.58＝66.22kN。式中：－推件力，N；－推件力系數(shù)，查表取值為0.05；－沖孔工序所需力之和。4.4.5計(jì)算完成零件沖壓所需的力，并選擇壓力機(jī)＝255.5+126.4+66.22＝448.36kN查[2]第389頁表13.10，初選公稱壓力為600kN的JH21系列開式固定臺(tái)壓力機(jī)（型號(hào)為JH21-60）。其最大裝模高度為300mm，裝模高度調(diào)節(jié)量為70mm，工作臺(tái)孔尺寸為150mm，主電機(jī)功率為5.5kW。4.4.6拉深間隙的計(jì)算拉深間隙指單邊間隙，即。拉深工序采用壓邊裝置，并且可一次成形，查[1]第137頁表4.11，可得拉深間隙為Z＝1.05t＝1.05×1.46＝1.54mm，取Z＝1.5mm。4.4.7拉深凸、凹模圓角半徑的計(jì)算（1）凹模圓角半徑的計(jì)算一般來說，大的可以降低極限拉深系數(shù)，而且可以提高拉深件的質(zhì)量，所以盡可能大些但太大會(huì)削弱壓邊圈的作用，所以由下式確定：＝＝1.253?。?.25。式中：D－坯料直徑，mm；－凹模直徑，由于拉深件外徑為40mm,此處取值為40mm。（2）凸模圓角半徑的計(jì)算對(duì)拉深件的變形影響，不像那樣顯著，但過大或過小同樣對(duì)防止起皺和拉裂及降低極限拉深系數(shù)不利。的取值應(yīng)比略小，可按下式進(jìn)行計(jì)算：＝0.8×1.25＝1（mm）對(duì)于制件可一次拉深成形的拉深模，、應(yīng)取與零件圖上標(biāo)注的制件圓角半徑相等的數(shù)值，但如果零件圖上所標(biāo)注的圓角半徑小于、的合理值，則、仍需取合理值，待拉深后再用整形的方法使圓角半徑達(dá)到圖樣要求。4.4.8計(jì)算模具刃口尺寸（1）落料模刃口尺寸查表可得＝0.36mm,=0.50mm-＝0.50-0.36＝0.14mm＝+0.03mm，＝-0.02mm由此可得故能滿足分別加工的要求。查表可得磨損系數(shù)X＝0.5，落料件基本尺寸為D=44mm，取精度為IT13，則其公差，上偏差和下偏差分別為＝0.23mm和-0.23mm。由此可得(mm)(mm)（2）拉深模工作部分尺寸計(jì)算對(duì)于制件一次拉深成形的拉深模，其凸模和凹模的尺寸公差應(yīng)按制件的要求確定。此工件要求的是外形尺寸，設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。由此可得式中：D－拉深件的基本尺寸，mm；－拉深件的尺寸公差，從零件圖可知其值為0.05mm。（3）沖中間圓孔孔模刃口尺寸計(jì)算查由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書》p31表3-1可得＝0.36mm,=0.50mm-＝0.50-0.36＝0.14mm＝+0.025mm,＝-0.02mm由此可得。故能滿足分別加工的要求。查[1]第60頁表2.6，可得磨損系數(shù)X＝0.5，孔的基本尺寸為7.4mm，取精度為IT13，則公差為，上偏差和下偏差分別取值為+0.17mm和-0.17mm。由此可得（mm），（mm）。4.5模具主要零件的設(shè)計(jì)4.5.1沖孔凸模凸模即為沖孔凸模，根據(jù)零件的材料，選擇Cr12MoV為其制造的材料，淬火的硬度為58~62HRC，其長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。從模具結(jié)構(gòu)可以看出，其長度可由凸模固定板厚度、上凸凹模長度確定?？捎邢率竭M(jìn)行計(jì)算式中：－凸模固定板厚度，取為35mm；－上凸凹模長度，mm；Y－附加長度，由拉深件深度、料厚和凸模進(jìn)入下凸凹模的深度確定。凸模進(jìn)入下凸凹模的深度取為1.5mm，則Y＝14-1.5-1.5＝11mm。由此可得凸模的長度為為增加凸模的強(qiáng)度，可設(shè)計(jì)成階梯式圓柱頭縮桿圓沖孔凸模，直徑為，此段的長度為38mm；第二段直徑為16mm，長度為4mm；第三段圓弧其拉深用，有拉深的內(nèi)孔翻邊分析，去圓弧半徑為13，第四與下孔配合。段為與凹模配合，實(shí)現(xiàn)沖孔功能，直徑取為7.395mm，長度為33mm。圖11沖孔凸模工件圖4.5.2上凸凹模上凸凹模的結(jié)構(gòu)是落料凸模和拉深凹模，根據(jù)零件的材料，選擇Cr12MoV為其制造的材料，淬火的硬度為58~62HRC，其長度應(yīng)根據(jù)落料塊的要求計(jì)算，壁厚根據(jù)落料凸模和刃口尺寸和拉深凹模直徑計(jì)算。此處落料凸模采用有固定卸料塊的凸模，長度可按下公式計(jì)算：式中：L－上凸凹模的長度，mm；H1－上凸模卸料板版的厚度，mm；H2－在橡膠里面的厚度，mm。Y－附加長度，包括凸模刃口的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模固定版與卸料板的安全距離。外圓直徑尺寸有前面的落凸模刃口尺寸可得D=43.64mm內(nèi)圓直徑尺寸有前面的拉深刃口尺寸可得D=23.96mm兩者之間的高度h0=T1-t-yT1為計(jì)算出來工件的高度為3.5mm，t為工件的厚度為0.8mm，y為拉深時(shí)的間隙取0.2mmh0=T1-t-y=3.5-0.8-0.2=2.5mm圖12上凸凹模4.5.3落料凹模（1）凹模壁厚查[6]第630頁表14－5，由落料件的直徑為44，上偏差為0.03，下偏差為0，料厚為t＝0.8mm，可取凹模壁厚為40。（2）凹模厚度查[6]第631頁圖14－15，凹模厚度h可根據(jù)沖裁力選取。由沖裁力為255.5kN，可得凹模厚度為h＝20mm。c.刃壁高度查[6]第630頁刃壁高度的計(jì)算方法，垂直于凹模平面的刃壁，其高度可按下列規(guī)則計(jì)算：沖件料厚t≤3mm，＝3mm；沖件料厚t>3mm,=t。由零件料厚為t＝0.8mm,可得刃壁高度＝3mm。圖13落料凹模4.5.4下凸凹模下凸凹模的結(jié)構(gòu)是淺拉深凸模和沖孔凹模，根據(jù)零件的材料，選擇Cr12MoV為其制造的材料，淬火的硬度為58~62HRC，其長度根據(jù)落料凹模的高度20mm確定，兩者之間有0.5-1mm的間隙，取其高度為19.5mm外圓直徑尺寸有前面的落凸模刃口尺寸可得D=27mm凸圓直徑尺寸有前面的拉深刃口尺寸可得D=23.96mm中間的圓孔為沖中間的落料凹模有前面的落凸模刃口尺寸可得D=7.4mm考慮工件的厚度t=0.8mm，取其直徑D孔=9mm圖14下凸凹模4.5.5校核凸、凹模強(qiáng)度、剛度（1）凸模的強(qiáng)度校核公式為P/Fmin≤式中：P－沖孔沖裁力，N；Fmin－凸模最小斷面面積，；－凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa。此處材料選用Cr12，查表可得＝（1000～1600），MPa，?。?200MPa。由前可知凸模的沖裁力P＝59.66kN＝59660N，F(xiàn)min＝＝273.8mm2。由此可得P/Fmin＝59660÷273.8＝217.9MPa<，所以符合要求。凸模剛度的校核公式為≤/式中：－凸模最大自由長度，mm；E－凸模材料彈性系數(shù)，MPa,取E＝2.1×105MPa；Jmin－凸模最小斷面慣性矩，mm4,圓形斷面Jmin＝；－支承系數(shù)，取值為2；n－安全系數(shù)，鋼取n＝2～3。代入公式可得＝131.4mm。實(shí)際凸模長度L3＝79.5，即L3<,所以凸模剛度符合要求。同理，可得凹模，凸凹模強(qiáng)度、剛度也符合要求。4.6選用標(biāo)準(zhǔn)的模架4.6.1模架的類型模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套間的配合性質(zhì)，模架分為滑動(dòng)導(dǎo)向模架和滾動(dòng)導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量的不同，由有多種模架類型，如：后側(cè)導(dǎo)柱式、中間導(dǎo)柱式、對(duì)角導(dǎo)柱式和四角導(dǎo)柱式。選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)、坯料定位和出件方式、板料送進(jìn)方向、導(dǎo)柱受力狀態(tài)和操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。在此選用滑動(dòng)導(dǎo)向型的1級(jí)精度后側(cè)導(dǎo)柱式模架。4.6.2模架的尺寸選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度及寬度上都應(yīng)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(shí)，還要考慮模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系，例如模架與壓力機(jī)工作臺(tái)孔的關(guān)系，模座的寬度應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)的孔徑每邊約大40～50mm。在本設(shè)計(jì)中，凹模采用圓形的結(jié)構(gòu)，其工作部分基本尺寸為mm，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(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，其關(guān)系為：＋10≤H≤－5由上面壓力機(jī)的選擇可知道=300mm，=－70=230mm。所以H應(yīng)介于225mm～310mm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：140×140×（130～165）GB/T2851.3上模座：120×100×40GB/T2855.5下模座：120×100×50GB/T2855.6由此可知其最大裝模高度為130mm，最小裝模高度為165mm，符合H的要求。下模座周界尺寸為140×140，而凹模的外徑為155mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度為50mm，而凹模的厚度為28mm，也符合要求。工作臺(tái)孔尺寸為120mm，模座的寬度也比工作臺(tái)孔尺寸大，也符合要求。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，可知其閉合高對(duì)為式中：－模具的閉合高度，mm；－上模座厚度，mm，由前可知＝50mm；－上墊板厚度，mm，此處選＝5mm；－凸模固定板厚度，mm，由前可知＝25mm；－上凸凹模長度，mm，由前可知＝65mm；－制件厚度，mm，此處＝2.5mm；－下推板厚度，mm，由前可知＝21mm；－下凸凹模固定板厚度，mm，由前可知＝25mm；－下墊板厚度，mm，選?。?mm；－下模座厚度，mm，由前可知=65mm。綜上可得＝50+5+25+65+2.5+21+25+5+60＝263.5mm，所以介于225mm和310mm之間，符合設(shè)計(jì)要求。圖13上模座圖14下模座圖15模架4.7選用輔助結(jié)構(gòu)零件4.7.1導(dǎo)向零件的選用導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時(shí)間，導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的主意事項(xiàng)：（1）導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)柱上端距上模座上平面有10～15mm的間隙；（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保持導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端與上模座的上平面均留2～3mm的間隙；（3）對(duì)于形狀對(duì)稱的工件，為避免合模安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位置應(yīng)有所不同；（4）當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí)，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè)向壓力；（5）導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。根據(jù)所選擇的模架，選用導(dǎo)柱的規(guī)格為：35×230（GB/T2861.1），選用導(dǎo)套的規(guī)格為35×125×48（GB/T2861.6）。4.7.2模柄的選用根據(jù)壓力機(jī)模柄孔的尺寸：直徑:50mm，深度:60mm，選擇凸緣式模柄，查[2]第437頁表15.20，可知其參數(shù)如下：d=50㎜，極限偏差±0.05mm，d1=132mm,總高度L=91mm，凸緣高L1=23mm，模柄倒角高度L2=5mm，打桿孔d2=15mm，凸緣螺釘環(huán)繞直徑d3=91mm，凸緣固定螺釘沉孔的直徑d4=11mm，沉孔臺(tái)階直徑d5=18mm，臺(tái)階高度h=11mm，材料為Q235。圖16模柄4.7.3卸料板、墊板、固定板固定卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證卸料板有足夠的剛度，其厚度H=（0.5～0.8）落料凹模的厚度。前面已對(duì)固定卸料板進(jìn)行選擇，其厚度為14mm，尺寸為120x155mm。表1彈性卸料板的厚度H單位：mm沖件料厚t卸料板厚度B8101214161012141618表2彈性卸料板與凸模之間的間隙單位：mm板料厚度單面間隙0.050.100.15通過參考表1和表2得出彈性卸料板的厚度H=16mm,卸料板與凸模的單邊間隙是Z=0.1mm。所以設(shè)計(jì)如下彈性卸料板。圖17卸料板圖18墊板圖19固定板4.7.4推件、頂件裝置推件裝置打桿裝在上模內(nèi)，通過沖床滑塊內(nèi)的打料機(jī)構(gòu)完成推件的動(dòng)作。剛性推件裝置的典型結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮推力均衡分布和盡可能減少對(duì)模柄和模座強(qiáng)度的削弱的原則來設(shè)計(jì)。頂件裝置的作用是將工件從凹模中定出，利用橡膠壓縮、反彈頂桿頂出工件。上模座的4個(gè)頂桿查[2]第463頁表15.44，選取的規(guī)格為：直徑d＝12mm，長度L=80mm，材料45鋼，頂桿12×80JB/T7650.3。圖20頂桿圖21打桿圖22頂料裝置圖23上壓料塊圖24下頂料塊4.7.5壓料裝置及卸料裝置中彈性元件橡膠的計(jì)算1.上面的模具采用彈性壓料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下：（1）確定橡膠的自由高度由以上兩個(gè)公式，取。（2）確定橡膠的橫截面積查沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用手冊P277表8-13，得矩形橡膠在預(yù)壓量為10%~15%時(shí)的單位壓力為0.6MPa，所以（3）確定橡膠的平面尺寸根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，橡膠墊的外形應(yīng)為矩形，中間開有圓孔孔以通過凸凹模。結(jié)合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為44mm，外形暫定一邊長為160mm，則另一邊長b為（4）校核橡膠的自由高度為滿足橡膠墊的高徑比要求，將橡膠墊裝入模具中，其最大外形尺寸為80mm，所以橡膠墊的高徑比在0.5~1.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.85×40mm=34mm。圖25卸料橡膠同理2.模具采用彈性卸料裝置，彈性元件也選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下：（1）確定橡膠的自由高度由以上兩個(gè)公式，取。（2）確定橡膠的橫截面積查得圓形橡膠在預(yù)壓量為10%~15%時(shí)的單位壓力為0.8MPa，所以（3）確定橡膠的平面尺寸根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，橡膠墊的外形應(yīng)為圓形，中間開有圓孔孔以通過凸模。結(jié)合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為18mm，（）取外圓孔的直徑為62mm圖26頂料橡膠4.7.6定位連接裝置為限定被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料銷、定位板、導(dǎo)向銷。定位裝置應(yīng)可靠并具有一定的強(qiáng)度，以保證工作精度、質(zhì)量的穩(wěn)定；定位裝置應(yīng)可以調(diào)整并設(shè)置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位精度要求高時(shí)，要考慮粗定位和精定位兩套裝置。固定擋料銷的選用：落料凹模上部設(shè)置固定擋料銷，采用固定擋料銷進(jìn)行定距。擋料裝置在復(fù)合模中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。在此選鉤形擋料銷,因其固定孔離刃口較遠(yuǎn),因凹模強(qiáng)度要求,結(jié)構(gòu)上帶有防轉(zhuǎn)定向銷。查[2]第468頁表15.49，選取的固定擋料銷的具體參數(shù)為：大頭端直徑：d＝8mm,極限偏差為；銷部直徑：d1＝4mm，極限偏差為；頭部高度：h＝3mm；總長度：L＝13mm。標(biāo)記為：固定擋料銷A8JB/T7649.10。上底座連接部分采用材料為45#制造的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T85.1985的M20×55圓頭內(nèi)六角頭螺釘連接。上模座連接部分定位采用材料為45#制作的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T119.1的B型10×80的圓柱銷定位。下底座連接部分選用由材料為45#制造的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T85.1985的M20×140圓頭內(nèi)六角頭螺釘連接；下模座連接部分定位采用材料為45#制造的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T119.1的B型16×160的圓柱銷定位。頂件裝置中采用1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T85.1985的M20×120圓頭內(nèi)六角頭螺釘連接4.8各零部件的配合要求導(dǎo)套20鋼與導(dǎo)柱配合為H7/h6導(dǎo)柱20鋼與導(dǎo)套配合H7/h7模柄與推桿配合H7/r6卸料板45鋼與凸模配合為H8/f8推件塊45鋼與凹模配合為H9/f8墊板45鋼與凸模配合為H7/f6推桿45鋼熱處理HRC43～48凸模、凹模T10A淬硬HRC58～62模座、模架HT200固定板45鋼與凸模配合為H7/m6定位銷35鋼HRC28～38螺釘45鋼熱處理HRC35～404.9落料、沖孔、淺拉深復(fù)合模具裝配圖圖27落料、沖孔、淺拉深復(fù)合模具圖28落料、沖孔、淺拉深復(fù)合模具裝配圖1、橡膠2、下模座3、下墊板4、下固定板5、凹模6、螺釘7、卸料板8、導(dǎo)柱9、橡膠10、導(dǎo)套11、蓋板13、上固定板14、上模座15、打桿16、模柄17、頂桿18、沖孔凸模19、推料塊20、推料塊21、凸凹模22、彎曲凸模23、頂料塊24、頂桿25、銷26、螺釘攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5沖腰性孔模具的設(shè)計(jì)5沖腰形孔模具的設(shè)計(jì)5.1零件工藝性分析第2步工件如圖29所示的腰形孔工件圖29腰形孔工件5.1.1材料分析工件為Q235A鋼，具有較好的沖裁成形性能。5.1.2結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)簡單對(duì)稱，無尖角，對(duì)沖裁加工較為有利。零件為3個(gè)腰形孔均勻分布在圓上，孔的弧形度數(shù)為74，腰性孔外圓直徑D=24mm，腰性孔中圓直徑D=20mm，腰性孔內(nèi)圓直徑D=16mm.滿足沖裁最小孔徑≥的要求。另外，經(jīng)計(jì)算異形孔距零件外形之間的最小孔邊距為11.5mm，滿足沖裁件最小孔邊距≥的要求。所以，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。5.1.3精度分析零件上有無公差要求，可普通沖裁可以達(dá)到零件的精度要求。由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。5.2沖裁工藝方案確定零件為一沖腰形孔件，直接采用沖孔單工序模生產(chǎn)即可。采用沖孔單工序模，模具結(jié)構(gòu)簡單，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高,而且模具制造也并不困難。5.3零件工藝計(jì)算5.3.1刃口尺寸計(jì)算圖30刃口尺寸示意圖根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，刃口尺寸計(jì)算采用分開制造法。（1）沖孔基本公式為尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。經(jīng)驗(yàn)算，滿足不等式≤，因該尺寸為單邊磨損尺寸，所以計(jì)算時(shí)沖裁間隙減半，得5.3.2沖壓力計(jì)算可知沖裁力基本計(jì)算公式為此例中把零件的計(jì)算為圖23中的外圓的尺寸周長，材料厚度0.8mm，Q235鋼的抗剪強(qiáng)度取480MPa，則沖裁該零件所需沖裁力為模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，所以所需卸料力和推件力為則零件所需得沖壓力為初選設(shè)備為開式壓力機(jī)J23—35。5.3.3壓力中心計(jì)算零件外形為對(duì)稱件，中間的孔左右對(duì)稱，且孔的尺寸很小，左右兩邊圓弧各自的壓力中心距零件中心線的距離差距很小，所以該零件的壓力中心可近似認(rèn)為就是零件外形中心線的交點(diǎn)。5.3.4沖壓設(shè)備的選用根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機(jī)JH23—35，其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：350kN滑塊行程：80mm最大閉合高度：280mm閉合高度調(diào)節(jié)量：60mm滑塊中心線到床身距離：205mm工作臺(tái)尺寸：380mm×610mm工作臺(tái)孔尺寸：200mm×290mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm墊板厚度：6mm5.4模具主要零件的設(shè)計(jì)5.4.1凸模的設(shè)計(jì)落料凸模截面形狀與沖裁件一致，都為腰形孔形狀，中間有凸圓，以實(shí)現(xiàn)壓料功能，中間有凸圓中心還設(shè)計(jì)有一銷孔，以實(shí)現(xiàn)與凹模配合實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位功能。截面尺寸即刃口尺寸，前面已完成計(jì)算，長度L為安全距離、修模余量、凸模進(jìn)入凹模的深度總和，凸模修模余量去2mm，凸模進(jìn)入凹模的深度取3mm,安全距離為45mm，即L=2+3+45=50mm圖31凸模外形結(jié)構(gòu)圖5.4.2凸模墊板的采用和厚度凸模墊板的采用與否，以凸模的承壓面進(jìn)行計(jì)算，按以下公式計(jì)算“δ=F/A式中：F——沖裁力A——凸模的承壓面積，A=2058mm2則：δ=228.38＞δ額因此必須采用墊板，查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2—39得δ額=90~140Paδ＞δ額墊板厚度取10mm5.4.3凹模的設(shè)計(jì)凹模厚度：H=Kb凹模壁厚：C=（1.5~2）H式中：b——為沖裁件的最大外形尺寸，b=120mmK——系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查《模具設(shè)計(jì)與制造》表2—9得K=0.28則：H=Kb=0.28×120≈34mmC=（1.5~2）=1.8×10≈62mm因此，凹模中心圓：D=12+2×32=43.4mm，取整為44mm凹模高度：H=12+2×6.2=29.4mm，取整為30mm沖孔凹模模截面形狀與沖裁件一致，都為腰形孔形狀。截面尺寸即落料口尺寸，前面已完成計(jì)算，長度L為安全距離、修模余量、凸模進(jìn)入凹模的深度總和，凸模修模余量去2mm，凸模進(jìn)入凹模的深度取3mm,安全距離為35mm，即L=2+3+35=40mm工件的高度為3.5mm，厚度為0.8mm所以其總高度為H=40+3.5+0.8=44.3mm圖32凹模結(jié)構(gòu)圖5.4.4凹模固定板厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，H1=0.7H=23.8mm，取整為24mm5.5模具模架的選擇5.5.1模具選擇參考落料沖孔淺拉深模具的結(jié)構(gòu)，在此選用滑動(dòng)導(dǎo)向型的1級(jí)精度后側(cè)導(dǎo)柱式模架。5.5.2模架的尺寸選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度及寬度上都應(yīng)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(shí)，還要考慮模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系，例如模架與壓力機(jī)工作臺(tái)孔的關(guān)系，模座的寬度應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)的孔徑每邊約大40～50mm。在本設(shè)計(jì)中，凹模采用圓形的結(jié)構(gòu)，其工作部分基本尺寸為mm，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(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，其關(guān)系為：＋10≤H≤－5由上面壓力機(jī)的選擇可知道=300mm，=－70=230mm。所以H應(yīng)介于225mm～310mm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：140×140×（130～165）GB/T2851.3上模座：140×140×40GB/T2855.5下模座：140×120×50GB/T2855.6由此可知其最大裝模高度為130mm，最小裝模高度為165mm，符合H的要求。下模座周界尺寸為140×140，而凹模的外徑為155mm，所以周界尺寸符合要求。下模座厚度為50mm，而凹模的厚度為28mm，也符合要求。工作臺(tái)孔尺寸為120mm，模座的寬度也比工作臺(tái)孔尺寸大，也符合要求。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，可知其閉合高對(duì)為式中：－模具的閉合高度，mm；－上模座厚度，mm，由前可知＝50mm；－上墊板厚度，mm，此處選＝5mm；－凸模固定板厚度，mm，由前可知＝25mm；－上凸凹模長度，mm，由前可知＝65mm；－制件厚度，mm，此處＝2.5mm；－下推板厚度，mm，由前可知＝21mm；－下凸凹模固定板厚度，mm，由前可知＝25mm；－下墊板厚度，mm，選?。?mm；－下模座厚度，mm，由前可知=65mm。綜上可得＝50+5+25+65+2.5+21+25+5+60＝263.5mm，所以介于225mm和310mm之間，符合設(shè)計(jì)要求。5.6選用輔助結(jié)構(gòu)零件5.6.1導(dǎo)向零件的選用導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時(shí)間，導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的主意事項(xiàng)：（1）導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)柱上端距上模座上平面有10～15mm的間隙；（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保持導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端與上模座的上平面均留2～3mm的間隙；（3）對(duì)于形狀對(duì)稱的工件，為避免合模安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位置應(yīng)有所不同；（4）當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí)，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè)向壓力；（5）導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。根據(jù)所選擇的模架，選用導(dǎo)柱的規(guī)格為：35×230（GB/T2861.1），選用導(dǎo)套的規(guī)格為35×125×48（GB/T2861.6）。5.6.2模柄的選用根據(jù)壓力機(jī)模柄孔的尺寸：直徑:50mm，深度:60mm，選擇凸緣式模柄，查[2]第437頁表15.20，可知其參數(shù)如下：d=50㎜，極限偏差±0.05mm，d1=132mm,總高度L=91mm，凸緣高L1=23mm，模柄倒角高度L2=5mm，打桿孔d2=15mm，凸緣螺釘環(huán)繞直徑d3=91mm，凸緣固定螺釘沉孔的直徑d4=11mm，沉孔臺(tái)階直徑d5=18mm，臺(tái)階高度h=11mm，材料為Q235。圖33模柄5.6.3墊板固定卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證卸料板有足夠的剛度，其厚度H=（0.5～0.8）落料凹模的厚度。前面已對(duì)固定卸料板進(jìn)行選擇，其厚度為14mm，寬度為155mm。圖34墊板5.6.4頂件裝置頂件裝置的作用是將工件從凹模中定出，利用橡膠壓縮、反彈頂桿頂出工件。剛性頂件裝置的典型結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮推力均衡分布和盡可能減少對(duì)模柄和模座強(qiáng)度的削弱的原則來設(shè)計(jì)。上模座的4個(gè)頂桿查[2]第463頁表15.44，選取的規(guī)格為：直徑d＝12mm，長度L=80mm，材料45鋼，頂桿12×80JB/T7650.3。圖35頂桿圖36頂件裝置5.6.5壓料裝置及卸料裝置中彈性元件橡膠的計(jì)算模具采用彈性卸料裝置，彈性元件也選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下：（1）確定橡膠的自由高度由以上兩個(gè)公式，取。（2）確定橡膠的橫截面積查得圓形橡膠在預(yù)壓量為10%~15%時(shí)的單位壓力為0.8MPa，所以（3）確定橡膠的平面尺寸根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，橡膠墊的外形應(yīng)為圓形，中間開有圓孔孔以通過凸模。結(jié)合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為18mm，（）取外圓孔的直徑為62mm圖37卸料橡膠5.6.6定位、連接裝置為限定被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料銷、定位板、導(dǎo)向銷。定位裝置應(yīng)可靠并具有一定的強(qiáng)度，以保證工作精度、質(zhì)量的穩(wěn)定；定位裝置應(yīng)可以調(diào)整并設(shè)置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位精度要求高時(shí)，要考慮粗定位和精定位兩套裝置。固定擋料銷的選用：落料凹模上部設(shè)置固定擋料銷，采用固定擋料銷進(jìn)行定距。擋料裝置在復(fù)合模中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。在此選鉤形擋料銷,因其固定孔離刃口較遠(yuǎn),因凹模強(qiáng)度要求,結(jié)構(gòu)上帶有防轉(zhuǎn)定向銷。查[2]第468頁表15.49，選取的固定擋料銷的具體參數(shù)為：大頭端直徑：d＝8mm,極限偏差為；銷部直徑：d1＝4mm，極限偏差為；頭部高度：h＝3mm；總長度：L＝13mm。標(biāo)記為：固定擋料銷A8JB/T7649.10。上底座連接部分采用材料為45#制造的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T85.1985的M20×55圓頭內(nèi)六角頭螺釘連接。上模座連接部分定位采用材料為45#制作的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T119.1的B型10×80的圓柱銷定位。下底座連接部分選用由材料為45#制造的4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T85.1985的M20×140圓頭內(nèi)六角頭螺釘連接；下模座連接部分定位采用材料為45#制造的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T119.1的B型16×160的圓柱銷定位。凸模與上墊板連接部選用由材料為45#制造的1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T85.1985的M16×70圓頭內(nèi)六角頭螺釘連接；凹模與下底座采用材料為45#制造的1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T85.1985的M20×90緊定螺釘定位，以保證凹模的位置。定位釘：在凹模底部與下底座固定一個(gè)定位釘，用于凹模的定位，防止由于工件的偏移造成凸凹模之間的間隙不均勻而損壞模具，定位釘?shù)念^部是與毛坯的預(yù)沖孔配合的，其配合間隙為0.15㎜，因此它的頭部直徑r=41.5-0.15×2=41.2㎜。如圖38所示：圖38緊定位螺釘5.7各零部件的配合要求導(dǎo)套20鋼與導(dǎo)柱配合為H7/h6導(dǎo)柱20鋼與導(dǎo)套配合H7/h7模柄與推桿配合H7/r6卸料板45鋼與凸模配合為H8/f8推件塊45鋼與凹模配合為H9/f8墊板45鋼與凸模配合為H7/f6推桿45鋼熱處理HRC43～48凸模、凹模T10A淬硬HRC58～62模座、模架HT200固定板45鋼與凸模配合為H7/m6定位銷35鋼HRC28～38螺釘45鋼熱處理HRC35～405.8沖腰形孔模具總裝配圖圖39沖腰形孔模具圖40沖腰形孔模具裝配圖1、橡膠2、下模座3、下墊板4、螺釘5、導(dǎo)套6、螺釘7、墊板8、上模座9、銷10、模柄11、銷13、沖孔凸模14、擋料銷15、沖孔凹模16、緊定螺釘17、頂桿18、螺釘攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6內(nèi)外邊緣翻邊模具的設(shè)計(jì)6內(nèi)、外緣翻邊模具的設(shè)計(jì)6.1內(nèi)、外緣翻邊工件說明該工件如下圖23所示：圖41內(nèi)、外緣翻邊工件第3步是對(duì)已拉深件進(jìn)行內(nèi)、外緣翻邊，并且已有翻邊所需的預(yù)沖孔，只需完成翻內(nèi)孔和外緣，所以采用復(fù)合模。6.2內(nèi)、外緣翻邊工件工藝性分析6.2.1零件的說明該制件材料為Q235A鋼，屬于低碳鋼，抗剪強(qiáng)度t為270～340MPa，抗拉強(qiáng)度σb為335～410MPa，屈服強(qiáng)度σs為255～353MPa，φ70㎜處由內(nèi)孔翻邊成形，翻邊前已加工出預(yù)沖孔，r=1㎜,翻邊高度H=8㎜,翻邊系數(shù)K=0.8207>極限翻邊系數(shù)，翻邊高度不太高，小于極限翻邊高度，材料工藝性好，至此全部滿足翻孔工藝要求，所以可以進(jìn)行內(nèi)孔翻邊。為防止翻邊口破裂，預(yù)沖孔在翻邊前應(yīng)進(jìn)行去毛刺處理。由于工件的尺寸中部分有公差要求，經(jīng)查模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊中的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表得到其精度等級(jí)為10級(jí)，精度稍高，精度高的翻邊模具才可以滿足要求。6.2.2工藝方案確定經(jīng)過分析，確定該制件的加工工序?yàn)椋簝?nèi)外緣翻邊復(fù)合模具。本模具只完成翻內(nèi)外邊雙工序模。6.3零件工藝計(jì)算6.3.1計(jì)算翻邊系數(shù)：k0=d0/D=12÷11.3=0.654校驗(yàn)翻邊高：d0/t=12÷1=12㎜由于是鉆后去毛刺,故查表得極限翻邊系數(shù)kmin=0.60(<k0=0.675)6.3.2極限翻邊高度Hmax=(D/2)·(1-kmin)＋0.43r＋0.72t=11.3×(1-0.60)＋0.43x2+0.72x1=8.1㎜>8㎜故可以進(jìn)行翻孔。6.3.3計(jì)算翻邊力：F=1.1π·（D-d）tσs=1.1×3.14×（11.3-7.4)×1×330=4.445kN6.3.4選用公稱壓力機(jī)由于工作行程較長，翻邊力必須處于許用負(fù)荷曲線之內(nèi)，一般總的翻邊力小于或等于壓力機(jī)公稱壓力的50%～60%，且根據(jù)閉合高度，故查《材料成形設(shè)備》表2-2選J23-16其相關(guān)參數(shù)為：最大封閉高度：220㎜，工作臺(tái)尺寸：300㎜×300㎜因?yàn)橹萍呛唵蔚臏\翻邊蓋行圓形件，故壓力中心為其幾何中心（圓心）。6.3.5公稱壓力的校核壓力機(jī)要克服除了翻邊力F翻外還有彈壓產(chǎn)生的卸料力F卸,由于翻邊工作行程達(dá)到17㎜，行程較長，翻邊力必須小于或等于壓力機(jī)公稱壓力F標(biāo)的50%～60%，即F翻＋F卸≦50%·F標(biāo)21.8KN＋5057.5N≦50%×160KN=80KN故壓力經(jīng)校核合格。6.3.6閉合高度由壓力機(jī)的有關(guān)參數(shù)知Hmax=220㎜，ΔH=60㎜,(ΔH為封閉高度調(diào)節(jié)量）。裝模高度滿足Hmax-5㎜≧H≧Hmin+10㎜故高度符合。6.3.7計(jì)算凸凹模工作尺寸及公差：由于在翻孔過程中存在回彈現(xiàn)象，即翻口位置的孔徑比凸模的外徑尺寸要小，故為保證孔尺寸，凸、凹模按照孔的尺寸的上偏差加工。由于制件精度采用IT12級(jí)，故凸模制造公差采用IT10級(jí)，制件翻邊處的外緣尺寸D0為137，則其公差Δ為0.35㎜，為使翻邊回彈小，垂直度好，翻邊的凸凹模間隙小于工件厚度以使其稍微變薄根據(jù)壁厚查資料得Z/2=1.1㎜，凸凹模的制造公差等級(jí)一般相差1到2級(jí)，故凹模的制造公差采用IT10級(jí)，凸模直徑Dt=(D0＋Δ)-δt=10.5-0.35㎜凹模為孔加工，故應(yīng)比凸模的低一級(jí)為IT11，即凹?？讖紻a=(Dt＋Z)+δa=10.5+0.03㎜最小間隙Zmin=0.75㎜，最大間隙Zmax=0.85㎜。均小于2.4，滿足要求。6.4模具主要零件的計(jì)算6.4.1內(nèi)圓孔翻邊凸模的計(jì)算有前面分析可知，該工件的內(nèi)圓孔屬于內(nèi)圓孔翻邊圓的直徑d0，取d0=7.4mm.凸模即為翻邊凸模，其長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。從模具結(jié)構(gòu)可以看出，其長度可由凸模固定板厚度、上凸凹模長度確定?？捎邢率竭M(jìn)行計(jì)算式中：－凸模固定板厚度，取為35mm；－上凸凹模長度，mm；Y－附加長度，由拉深件深度、料厚和凸模進(jìn)入下凸凹模的深度確定。凸模進(jìn)入下凸凹模的深度取為1.5mm，則Y＝14-1.5-1.5＝11mm。由此可得凸模的長度為。取L=80mm為增加凸模的強(qiáng)度，可設(shè)計(jì)成階梯式圓柱頭縮桿圓沖孔凸模，直徑為，此段的長度為38mm；第二段圓弧其拉深用，有拉深的內(nèi)孔翻邊分析，去圓弧半徑為6mm，第四與下孔配合。段為與凹模配合，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)正功能，直徑取為7mm，長度為27mm。圖42內(nèi)圓孔翻邊凸模6.4.2外圓翻邊的計(jì)算由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)書》P256有，該工件的外邊緣屬于壓縮內(nèi)翻邊，且，其中，k為翻邊系數(shù)，b為翻邊的變形長度，R為翻邊半徑，R=3.35mm，查表5-1取b=3.5.所以：取L=5mm因?yàn)長=5mm為外圓翻邊的長度。則在外圓翻邊之前，整個(gè)落料圓的直徑D直=2xL+34=44mm圖43外緣翻邊后工件圖6.4.3彎曲凹模設(shè)計(jì)彎曲凹模形狀與沖裁件一致，都為彎曲形狀，中間有凸臺(tái)，在凸臺(tái)上放置橡膠，有以實(shí)現(xiàn)壓料功能。初步設(shè)置放置橡膠的凸臺(tái)高度為18mm，留4mm的間隙，以方便安裝配合凸模中間翻邊件的翻邊高的大小確定凹模的厚度H為50.5㎜，其刃口圓角半徑與制件圓角相等為r=2㎜。凹模壁厚C=（1.4～2）H㎜,故壁厚為16.5㎜。凹模內(nèi)壁直徑為18.32㎜，外緣直徑D1=18.32＋16.5×2=48.23㎜。為了增強(qiáng)凹模在工作中的穩(wěn)固性，留有25.13㎜寬的與軸線垂直的圓環(huán)面與制件的凸緣接觸。其臺(tái)階為平面。凹模材料選用T10A，熱處理淬硬HRC56～60。如圖24圖44凸凹模6.4.4凸模設(shè)計(jì)凸模材料和凹模一樣選用T10A，熱處理HRC56～60，出于緊固及配合的考慮，凸模采用階梯式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。由固定板的厚度，彈壓卸料板的厚度，及兩者之間的間隙，和凸模伸入凹模的長度確定凸模的高度為32㎜。根據(jù)資料翻邊凸模圓角半徑rp一般取2㎜，因此凸模圓角半徑取2㎜。在凸模上鉆一個(gè)直徑8㎜的通孔，這樣可以安裝定位釘并且可以增加凸模的剛性及節(jié)省材料減輕模具的總重量。其結(jié)構(gòu)如圖45圖45沖孔凸模6.4.5下面凹模設(shè)計(jì)彎曲凹模形狀與沖裁件一致，都為彎曲形狀，中間有凸臺(tái)，在凸臺(tái)上放置橡膠，有以實(shí)現(xiàn)壓料功能。初步設(shè)置放置橡膠的凸臺(tái)高度為18mm，留4mm的間隙，以方便安裝配合凸模中間翻邊件的翻邊高的大小確定凹模的厚度H為50.5㎜，其刃口圓角半徑與制件圓角相等為r=2㎜。凹模壁厚C=（1.4～2）H㎜,故壁厚為16.5㎜。凹模內(nèi)壁直徑為18.32㎜，外緣直徑D1=18.32＋16.5×2=48.23㎜。為了增強(qiáng)凹模在工作中的穩(wěn)固性，留有25.13㎜寬的與軸線垂直的圓環(huán)面與制件的凸緣接觸。其臺(tái)階為平面。凹模材料選用T10A，熱處理淬硬HRC56～60。如圖46下面凹模6.5模具模架的選擇模架：根據(jù)GB/T2851.5-1990,有凹模外緣半徑是188.6㎜，則凹模周界：L×B=200×200，閉合高度：H=200～245，上模座：200×200×45，下模座：200×200×50，導(dǎo)柱：32×190、35×190，導(dǎo)套：32×115×48、50×115×48。所選用的模座應(yīng)與所選壓力機(jī)的工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的校核，比如，下模座的最小輪廓尺寸應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)上漏斗孔的尺寸每邊至少要大40到50mm，上下模座的導(dǎo)套、導(dǎo)柱安裝孔中心距必須保持一致，模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸線應(yīng)與模座的上下平面垂直，安裝滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套時(shí)，垂直度度公差為4級(jí)。得到的模架如圖47圖47模架6.6模具輔助零件的選擇6.6.1導(dǎo)向零件的選用導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時(shí)間，導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的主意事項(xiàng)：（1）導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)柱上端距上模座上平面有10～15mm的間隙；（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)保持導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端與上模座的上平面均留2～3mm的間隙；（3）對(duì)于形狀對(duì)稱的工件，為避免合模安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或位置應(yīng)有所不同；（4）當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí)，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè)向壓力；（5）導(dǎo)套應(yīng)開排氣孔以排除空氣。根據(jù)所選擇的模架，選用導(dǎo)柱的規(guī)格為：35×230（GB/T2861.1），選用導(dǎo)套的規(guī)格為35×125×48（GB/T2861.6）。6.6.2模柄的選用根據(jù)壓力機(jī)模柄孔的尺寸：直徑:50mm，深度:60mm，選擇凸緣式模柄，查[2]第437頁表15.20，可知其參數(shù)如下：d=50㎜，極限偏差±0.05mm，d1=132mm,總高度L=91mm，凸緣高L1=23mm，模柄倒角高度L2=5mm，打桿孔d2=15mm，凸緣螺釘環(huán)繞直徑d3=91mm，凸緣固定螺釘沉孔的直徑d4=11mm，沉孔臺(tái)階直徑d5=18mm，臺(tái)階高度h=11mm，材料為Q235。圖48模柄6.6.3墊板、凸模固定板固定卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證卸料板有足夠的剛度，其厚度H=（0.5～0.8）落料凹模的厚度。前面已對(duì)固定卸料板進(jìn)行選擇，其厚度為14mm，寬度為155mm。圖49墊板圖50凹模固定板6.6.4頂件裝置頂件裝置的作用是將工件從凹模中定出，利用彈簧壓縮、反彈頂塊頂出工件。剛性頂件裝置的典型結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮推力均衡分布和盡可能減少對(duì)模柄和模座強(qiáng)度的削弱的原則來設(shè)計(jì)。圖51頂件塊6.6.5卸料裝置中彈性元件彈簧的計(jì)算拉深切邊過程中，切邊采用的彈性卸料，使用彈簧提供卸料彈力由凸模尺寸設(shè)計(jì)卸料，在裝配時(shí)預(yù)壓縮量為1mm。驗(yàn)算彈簧應(yīng)力因?yàn)樾读狭?則應(yīng)力為：又參