《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課件第10章

第10章沖壓模具設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟10.1原始資料的收集和分析10.2沖壓件加工工藝性的分析10.3沖壓工藝方案的確定10.4模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定10.5必要沖壓工藝的計(jì)算10.6模具總裝配圖及零件圖的繪制10.7沖壓設(shè)備的選擇10.8沖壓工藝文件和設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫10.9沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例習(xí)題10.1原始資料的收集和分析

(1)產(chǎn)品圖及技術(shù)條件或?qū)嵨飿悠罚?/p>

(2)生產(chǎn)綱領(lǐng)或生產(chǎn)批量；

(3)原材料的牌號(hào)、尺寸規(guī)格、沖壓性能；

(4)可提供的沖壓設(shè)備種類、型號(hào)、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)及使用說(shuō)明；

(5)可提供的現(xiàn)有模具制造能力與技術(shù)水平；

(6)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)資料和手

冊(cè)等。

10.2沖壓件加工工藝性的分析

沖壓件加工工藝性是指零件在沖裁、彎曲、拉深沖壓加工中的難易程度。良好的沖壓工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。影響沖壓加工工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看，主要因素是沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸、尺寸精度要求和尺寸標(biāo)注形式等。10.2.1沖壓件的形狀和尺寸

1.沖裁件

(1)沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱，盡量避免復(fù)雜形狀，以使排樣時(shí)廢料最少，有利于材料的合理利用。

(2)如圖10.1所示，沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過(guò)渡(一般R>0.5t，參見(jiàn)表10-1)，以便于模具加工、減少模具熱處理開裂、減少?zèng)_裁時(shí)模具尖角處的崩刃和過(guò)快磨損。圖10.1沖裁件過(guò)渡圓角

(3)盡量避免在沖裁件上有過(guò)長(zhǎng)的凸出懸臂和凹槽，懸臂和凹槽寬度b也不宜過(guò)小，以免沖裁時(shí)折斷凸模，其許可值如圖10.2(a)所示。

(4)沖裁件的孔邊距和孔間距(c和c1)不能過(guò)小，以免孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形，復(fù)合沖裁時(shí)因凸凹模壁厚過(guò)薄而容易破損，沖裁件的質(zhì)量及模具強(qiáng)度不能保證。其許可值如圖10.2(a)所示。

(5)在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，孔邊與直壁之間應(yīng)保持一定距離L，以免沖孔時(shí)凸模受到水平推力的作用而折斷，如圖10.2(b)所示。

(6)沖孔尺寸不應(yīng)太小，否則凸模易折斷或壓彎。采用無(wú)導(dǎo)向凸模、有導(dǎo)向凸模所能沖制的最小沖孔直徑分別見(jiàn)表10-2和表10-3。圖10.2沖壓件孔邊距圖

2.彎曲件

(1)彎曲半徑：一般要求工件的彎曲半徑不能小于其最小彎曲半徑，以免出現(xiàn)開裂等工藝問(wèn)題。若實(shí)際情況要求彎曲半徑很小時(shí)，可采用5.2.4節(jié)相關(guān)內(nèi)容中所介紹的解決方法。最小彎曲半徑值可參見(jiàn)表5-1。

(2)彎曲件形狀：彎曲件的形狀應(yīng)對(duì)稱，左右彎曲半徑一樣，這樣在彎曲時(shí)毛坯受力平衡而無(wú)滑動(dòng)，如圖10.3(a)所示。否則會(huì)因?yàn)槟Σ磷枇Φ牟痪鶆?，使毛坯在彎曲過(guò)程中產(chǎn)生滑動(dòng)，造成偏移，如圖10.3(b)所示。對(duì)于非對(duì)稱的彎曲件，可預(yù)沖工藝孔，彎曲時(shí)用定位銷定位(如圖10.3(c)所示)；或者先采用成對(duì)彎曲，彎曲后再剖切開來(lái)。圖10.3形狀對(duì)稱和不對(duì)稱的彎曲件

(3)彎曲件直邊高度：在進(jìn)行直角彎曲時(shí)，如果彎曲的直邊高度過(guò)小，將產(chǎn)生不規(guī)則形狀或稱為穩(wěn)定性不好。為了避免這種情況，應(yīng)使直邊部分的高度H>2.5t。當(dāng)H<2.5t時(shí)，應(yīng)在彎曲部位加工出槽，使之便于彎曲，如圖10.4所示；或者加大此處的彎邊高度H，彎曲后再切去加高的部分。圖10.4彎曲部位加工出槽

(4)彎曲件孔邊距離：若在彎曲線附近有預(yù)先沖出的孔，則在彎曲時(shí)由于材料的流動(dòng)，會(huì)使原有的孔變形。為了避免這種情況，必須使這些孔分布在變形區(qū)以外的部位。一般孔邊緣至彎曲半徑中心的距離a與板厚有關(guān)。當(dāng)t<2mm時(shí)，a≥t；當(dāng)t≥2mm時(shí)，a≥2t；當(dāng)b<25mm時(shí)，a≥2.5t；當(dāng)b>50mm時(shí)，a≥3t，如圖10.5所示。圖10.5彎曲件孔邊距離

(5)防止彎曲根部裂紋的工藝結(jié)構(gòu)：為避免在尺寸突變的尖角處彎裂，應(yīng)改變零件形狀，使突變處退出彎曲線之外，

即s≥r，如圖10.6(a)所示；或在尺寸突變處沖槽，且b≥t，h=t+r+b/2，如圖10.6(b)所示；或沖出直徑為d≥t的工藝孔后再?gòu)澢鐖D10.6(c)所示。圖10.6工藝槽和工藝孔

(6)添加連接帶和定位工藝孔：在彎曲變形區(qū)附近有缺口的彎曲件，若在毛坯上先沖出缺口，彎曲時(shí)會(huì)出現(xiàn)叉口，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)無(wú)法成形，這時(shí)應(yīng)在缺口處留連接帶，待彎曲成形后再將連接帶切除，如圖10.7(a)和圖10.7(b)所示。為保證毛坯在彎曲模內(nèi)準(zhǔn)確定位，或防止在彎曲過(guò)程中板料的偏移，最好能在毛坯上預(yù)先沖出定位工藝孔，如圖10.7(b)和圖10.7(c)所示。圖10.7彎曲件的定位孔和連接帶

3．拉深件

(1)設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，應(yīng)明確注明必須保證的是外形還是內(nèi)形，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)、外形尺寸。

(2)拉深件高度應(yīng)盡可能小，以便能通過(guò)1～2次拉深工序就能成形。

(3)拉深復(fù)雜外形的空心件時(shí)，要考慮工序間工序件的工藝定位基準(zhǔn)。

(4)拉深件的圓角半徑不宜過(guò)小(式8-3和式8-7)，應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化，否則，必須采取拉深后再增加一次整形工序。盡量避免工藝性差的曲面空心零件的尖底形狀，尤其當(dāng)高度較大時(shí)，其工藝性更差。如圖10.8所示的消聲器后蓋，原設(shè)計(jì)的工藝性較差，在保證其使用性能不變的前提下改進(jìn)其設(shè)計(jì)，結(jié)果由原8道沖壓工序減為2道，材料消耗也減少了50%。圖10.8消聲器后蓋的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

(5)拉深件的形狀盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱，以保證變形均勻，盡量避免采用非對(duì)稱的拉深件；對(duì)半敞開的或非對(duì)稱的空心件，可采用成對(duì)拉深后再剖切成兩件，如圖10.9所示。圖10.9成對(duì)拉深實(shí)例

(6)有凸緣的拉深件，最好滿足df≥d+12t，df<3d，h<2d，而且凸緣外形最好與直壁斷面形狀相似(圖10.10)，否則將會(huì)拉深困難、工序數(shù)量增加、切邊余量大。在凸緣面上有下凹的拉深件(圖10.11)，若下凹的軸線與拉深方向一致，可以與直壁一起拉出；若下凹的軸線與拉深方向垂直，則只能在最后校正時(shí)壓出。圖10.10凸緣邊形狀圖10.11凸緣面上帶下凹的拉深件

(7)拉深件的底部或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離應(yīng)滿足：a≥rp+0.5t(或rd+0.5t)；孔與底邊距離應(yīng)滿足：h1>2d+t。如圖10.12所示。圖10.12底部或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的距離10.2.2沖壓件的尺寸精度

1.沖裁件

金屬?zèng)_裁件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于IT11級(jí)，最高可達(dá)IT8～I(xiàn)T10級(jí)，沖孔比落料的精度約高1級(jí)。沖裁件的尺寸公差、孔的中心距公差及孔對(duì)外緣輪廓的偏移公差分別見(jiàn)表10-4、表10-5和表10-6。非金屬?zèng)_裁件內(nèi)、外形的經(jīng)濟(jì)精度為IT14～15級(jí)。沖裁件

的斷面表面粗糙度一般為Ra=12.5

m～50

m，最高Ra=6.3

m，見(jiàn)表10-7。

2.彎曲件

彎曲件的精度一般受毛坯的定位精度、模具精度、彎曲回彈等因素的影響。

普通彎曲件尺寸公差等級(jí)一般在IT13級(jí)以下，彎曲角度公差>15′，否則需要增加整形工序。一般彎曲件長(zhǎng)度的未標(biāo)注公差尺寸的極限偏差見(jiàn)表10-8。

3．拉深件

一般情況下拉深件的斷面尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11。如果公差等級(jí)要求較高，可增加整形工序。

多次拉深件的內(nèi)外壁及凸緣表面上，應(yīng)允許產(chǎn)生壓痕；拉深件口部稍有回彈，應(yīng)允許拉深件側(cè)壁有一定的斜度；受工藝的限制，拉深件的壁厚一般都有上厚下薄的現(xiàn)象，差值約為1.2t～0.6t。如果要求拉深零件不允許有壁厚不均的現(xiàn)象，則應(yīng)注明，以便采取措施予以消除。10.2.3沖壓件的尺寸標(biāo)注

1.沖裁件

(1)尺寸標(biāo)注應(yīng)符合沖壓工藝的要求。當(dāng)要求保證兩孔(或幾個(gè)孔)的中心距時(shí)，必須直接標(biāo)注孔中心線之間的距離，如圖10.13(a)所示的直接標(biāo)注較合理，而如圖10.13(b)所示的間接標(biāo)注則不合理。因?yàn)閮煽孜恢玫某叽鐣?huì)隨模具的磨損而增大，孔心距誤差就會(huì)隨著模具的磨損而增大。圖10.13沖裁件尺寸標(biāo)注示意圖

(2)孔尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖壓過(guò)程中自始至終不參與變形的面上，不要與參與變形的區(qū)域聯(lián)系起來(lái)。

(3)零件結(jié)構(gòu)尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與定位基準(zhǔn)重合，以避免基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差。若在圖10.14所示零件上方?jīng)_孔，如果按圖10.14(a)所示標(biāo)注尺寸，尺寸基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)(“”)不一致，則總長(zhǎng)尺寸誤差就會(huì)影響方孔位置尺寸精度。所以，方孔位置的基準(zhǔn)應(yīng)與定位基準(zhǔn)重合，如圖10.14(b)所示。圖10.14尺寸基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)

2.彎曲件

彎曲件上孔的位置尺寸標(biāo)注，應(yīng)考慮到?jīng)_孔與彎曲的順序、彎曲工藝特點(diǎn)等因素，盡量避免由于回彈和變形而引起變形區(qū)尺寸變化。如圖10.15所示的三種標(biāo)注方法：

(1)圖10.15(a)中的標(biāo)注法，孔的位置精度不受毛坯展開長(zhǎng)度和回彈的影響，將大大簡(jiǎn)化工藝設(shè)計(jì)。因此，在不要求彎曲件有一定裝配關(guān)系時(shí)，應(yīng)盡量考慮沖壓工藝的方便來(lái)標(biāo)注尺寸。

(2)圖10.15(b)中的標(biāo)注法是必須在成形后再進(jìn)行沖孔，以保證尺寸與公差。

(3)圖10.15(c)中的標(biāo)注法是必須在成形后以內(nèi)邊為基準(zhǔn)，再進(jìn)行沖孔，以保證尺寸和公差。圖10.15彎曲件的尺寸標(biāo)注

3.拉深件

在拉深過(guò)程中，金屬的塑性流動(dòng)現(xiàn)象會(huì)使拉深件各區(qū)域的厚薄不一致。因此，在進(jìn)行尺寸標(biāo)注時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

(1)應(yīng)根據(jù)零件使用要求明確標(biāo)注內(nèi)壁尺寸或外壁尺寸，不得同時(shí)標(biāo)注內(nèi)壁尺寸和外壁尺寸。

(2)對(duì)于階梯拉深件，最好以底部為統(tǒng)一基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注，如圖10.16(a)所示；因拉深后口部不平齊、高度尺寸不易保證，通常需要進(jìn)行切邊，所以不宜以口部為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注，如圖10.16(b)所示。圖10.16階梯拉深件的尺寸標(biāo)注10.3沖壓工藝方案的確定

10.3.1工序性質(zhì)的確定

工序性質(zhì)是由沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、變形弱區(qū)的性質(zhì)所決定的。一般沖壓件的加工過(guò)程是由基本工序中的一個(gè)或幾個(gè)組成。

簡(jiǎn)單沖壓件的形狀能很直觀地反映出沖壓加工的工序性質(zhì)類別，如圖10.17所示彎曲零件，需要經(jīng)過(guò)落料、彎曲(或拉深)、沖孔等工序完成。圖10.17多個(gè)彎曲零件一般的沖壓件均可以從產(chǎn)品零件圖上直觀地看出沖壓工序性質(zhì)。如板狀零件可以采用沖裁工序，但對(duì)于精度、斷面質(zhì)量要求高的平板零件，可根據(jù)具體情況，考慮采用校平工序、整修工序或精沖工序；對(duì)于精度要求高及圓角半徑太小的成形件，可考慮安排整形工序；對(duì)于不對(duì)稱的成形零件，為了改善其沖壓工藝性，可采用成對(duì)沖壓，變不對(duì)稱為對(duì)稱，成形后，再切斷或剖切為單件，如圖10.9所示。但是有些較復(fù)雜的沖壓件的工序性質(zhì)類別并不能直觀地反映出來(lái)，其變形的弱區(qū)和強(qiáng)區(qū)是相對(duì)的，必須結(jié)合工藝計(jì)算及變形趨向性的分析，才能確定所需的沖壓基本工序。

如圖10.18所示為油封內(nèi)夾圈、外夾圈的沖壓工藝方案對(duì)比。兩個(gè)零件都是翻孔件，材料均為08鋼，厚度為0.8mm，形狀相同，但尺寸不同?？沙醪脚袛嗨鼈兙枰淞?、沖孔、翻孔三道基本工序。如圖10.18(a)所示油封內(nèi)夾圈，預(yù)孔直徑d0=76?mm，翻邊凸模直徑dp=92?mm，查表9-5得到極限翻孔系數(shù)mmin=0.72，內(nèi)夾圈翻孔系數(shù)為d0/dp=76/92≈0.83>mmin，且外形拉深系數(shù)dp/D=92/117≈0.79(D為毛坯外徑)，尺寸關(guān)系滿足翻孔變形趨向的要求(如圖10.19中A點(diǎn)所示)，因此采用落料、沖孔、翻孔三道基本工序是可行的。圖10.18油封內(nèi)夾圈、外夾圈沖壓工藝方案比較如圖10.18(b)所示油封外夾圈，按平板預(yù)沖孔后翻孔，先假定采取落料、沖孔、翻孔三道基本工序。根據(jù)式(9-13)計(jì)算得到預(yù)孔直徑d0≈65?mm，則其翻孔系數(shù)為d0/dp=65/90≈

0.72<mmin，不滿足翻孔要求，且dp/D=90/117≈0.77，尺寸關(guān)系介于拉深與翻孔趨向區(qū)域的交界處(如圖10.19中B點(diǎn)所示)，沖壓時(shí)不能可靠保證單一的翻孔趨向，所以采取上述三道基本工序不能滿足該零件的成形需要。圖10.19平板環(huán)形毛坯相對(duì)尺寸及其變形趨向(此圖主要是用來(lái)判斷變形是處在哪個(gè)變形區(qū)域)宜改為在拉深件底部沖孔后再翻孔的工藝方法來(lái)保證零件的直壁高度，因此油封外夾圈的沖壓工藝過(guò)程應(yīng)為如圖10.18(b)所示：①落料120mm→②拉深90mm→③沖底孔80?mm→④翻孔到90mm，可見(jiàn)比內(nèi)夾圈多了一道拉深工序。這時(shí)翻孔系數(shù)d0/dp=80/90≈0.89，且外形拉深系數(shù)dp/D=90/117

≈0.77，翻孔時(shí)外環(huán)帶有直立筒壁，所以翻孔趨向顯著(如圖10.19中C點(diǎn)所示)，以保證變形區(qū)為弱區(qū)的變形條件。如圖10.20(a)所示軸承蓋，板料為08鋼，厚度為0.8mm。直觀判斷可用落料、拉深33mm、沖孔23mm、切邊65mm基本工序完成。計(jì)算得出落料直徑應(yīng)為81mm，凸緣相對(duì)直徑df/d=65/33=1.97，坯料相對(duì)厚度(t/D)/100=0.8/81×100=0.99。查表7-10得到極限拉深系數(shù)m1min=?0.44，而本制件的拉深系數(shù)為dp/D=33/81≈0.4<0.44，故不能一次拉深成形。圖10.20軸承蓋沖壓工藝性質(zhì)的確定在實(shí)際生產(chǎn)中采用了如圖10.20(b)所示的工藝過(guò)程，增加了一道輔助工序，工序?yàn)椋孩俾淞蟜76?mm并沖預(yù)孔f10.8?mm→②拉深f33?mm→③切邊沖底孔f23?mm→④沖孔6-6mm，使得凸緣仍然保持為弱區(qū)，但毛坯在拉深過(guò)程中底部可以產(chǎn)生一定的變形。在拉深中f10.8mm的預(yù)沖孔擴(kuò)大，底部的部分材料轉(zhuǎn)向側(cè)壁，從而使成形高度得到增加，因此制件可以一次拉深成形。此時(shí)，所得的平板環(huán)形毛坯的尺寸關(guān)系可滿足圖10.19中Ⅳ、Ⅴ區(qū)的條件，即形成了拉深與翻孔同時(shí)進(jìn)行的變形趨向。該方案不僅省去一道拉深工序，而且毛坯直徑減小(從上述方案的f81mm減小到此方案的f76mm),節(jié)約了原材料。10.3.2工序數(shù)目的確定

沖壓件工序性質(zhì)確定后，工序數(shù)目主要根據(jù)工序性質(zhì)、變形規(guī)律、極限變形參數(shù)(如拉深系數(shù)、翻邊系數(shù)、縮口系數(shù)、脹形系數(shù)等)等因素來(lái)確定。此外，下列因素也對(duì)工序數(shù)目的確定會(huì)產(chǎn)生影響。

1.沖壓件的形狀、尺寸要求的影響

對(duì)于復(fù)雜的沖裁件，由于受模具結(jié)構(gòu)或強(qiáng)度的限制，常常將其內(nèi)、外輪廓分成幾個(gè)部分，用幾道沖壓工序或在連續(xù)模中分幾個(gè)工步進(jìn)行沖裁。非?？拷目撞荒芡瑫r(shí)沖出，要分步?jīng)_裁(圖3.35)。彎曲件的工序數(shù)目取決于彎角的多少以及相對(duì)位置和彎曲方向。

2.工序合并情況的影響

工序的合并主要取決于生產(chǎn)批量大小。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能把沖壓基本工序合并起來(lái)，采用復(fù)合模具或連續(xù)模具沖壓，以縮短工藝流程，提高生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)量，降低成本；相反，小批量生產(chǎn)宜采用單工序沖壓為宜，因?yàn)閱喂ば蚰＞呓Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。對(duì)于料薄、尺寸小的沖壓件，宜通過(guò)工序合并方式，采用連續(xù)工序進(jìn)行沖壓；形位精度高的沖壓件，宜通過(guò)工序合并方式，采用復(fù)合工序加工相關(guān)尺寸。工序合并與否，還需考慮沖壓設(shè)備能力、模具制造能力、模具造價(jià)及使用的可靠性等因素。

3．沖壓件的尺寸精度及形位公差要求

如圖10.21所示的墊片，因?yàn)閮?nèi)孔24+0.10?mm是配合尺寸，有精度要求，所以其工藝方案為：落料→成形→沖孔；如果其內(nèi)孔f24?mm沒(méi)有精度要求，則其工藝方案可以是：落料、沖孔復(fù)合→成形，這樣工序少、效率高。圖10.21有精度要求的墊片10.3.3工序順序及工序組合

在確定了各道加工工序后，需要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、零件形狀、尺寸大小、工序性質(zhì)、變形規(guī)律及沖壓件的精度和定位要求等因素來(lái)決定工序順序，并進(jìn)行必要而可能的工序組合，其確定方法可參照以下幾點(diǎn)進(jìn)行：

(1)所有的孔，只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工序的變形影響，都應(yīng)在平板毛坯上優(yōu)先沖出，因?yàn)樵诹Ⅲw沖壓件上沖孔時(shí)操作不方便、定位困難、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另外，先沖的孔還可以作為后續(xù)工序的定位孔。

(2)對(duì)于帶孔的多工序彎曲件，當(dāng)孔徑與變形區(qū)或孔與基準(zhǔn)面有較高要求時(shí)，應(yīng)先彎曲后沖孔。除此之外，一般情況下都應(yīng)先沖孔后壓彎。

(3)對(duì)于多角彎曲件，應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角；后道工序彎曲時(shí)不能破壞前道工序彎曲的變形部分；前道工序彎曲必須考慮后道工序彎曲時(shí)有合適的定位基準(zhǔn)。

(4)多工序拉深件應(yīng)按照工藝計(jì)算來(lái)確定工序的數(shù)量。對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，一般應(yīng)先成形內(nèi)部形狀，后成形外部形狀；對(duì)于帶孔口(或缺口)的拉深件，一般應(yīng)先拉深后沖孔(或缺口)；對(duì)于帶底孔的拉深件，當(dāng)孔徑要求不高時(shí)，可先沖孔后拉深。即使孔徑精度要求較高，為使確定的工序順序有利于發(fā)揮材料的塑性，以減少工序數(shù)目，也可采取先沖孔后拉深，最后修邊達(dá)到要求，如圖10.20(b)所示。

(5)對(duì)于復(fù)雜旋轉(zhuǎn)體拉深件，一般應(yīng)按直徑由大到小順序進(jìn)行拉深(先拉出大尺寸的外形，后拉深小尺寸的圓筒)；對(duì)于非旋轉(zhuǎn)體復(fù)雜形狀的拉深件，為便于材料的變形流動(dòng)，應(yīng)先成形內(nèi)部形狀再拉深外部形狀。

(6)附加的整形、校平工序應(yīng)安排在基本成形工序之后。

(7)沖壓的輔助工序，可根據(jù)沖壓基本工序的需要、零件技術(shù)要求等具體情況，穿插安排在沖壓基本工序之間進(jìn)行，如熱處理及酸洗工序，一般安排在多次拉深工序中間或壓彎工序之前。

(8)下列情況下有必要考慮工序組合：大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品需提高生產(chǎn)率；生產(chǎn)任務(wù)重需減少場(chǎng)地與機(jī)臺(tái)的占用時(shí)間；零件尺寸小需避免操作不便、保障安全；零件形位精度要求高，需避免不同模具定位誤差的影響；工序組合后綜合經(jīng)濟(jì)效益有所提高等。

經(jīng)過(guò)工序的順序安排與組合，就形成了工藝方案?？尚械墓に嚪桨缚赡苡袔讉€(gè)，必須從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)它們各自的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行客觀分析，從中確定一個(gè)符合現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳沖壓工藝方案。

10.4模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定

根據(jù)已確定的最佳沖壓工藝方案，以及沖壓件的形狀、尺寸、精度、材料性能和生產(chǎn)批量及沖壓設(shè)備、模具加工條件、工藝方案等來(lái)確定模具類型(簡(jiǎn)單模、連續(xù)模或復(fù)合模)，然后確定模具各個(gè)部分的具體結(jié)構(gòu)形式。在滿足沖壓件品質(zhì)的前提下，力求模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造周期短、成本低、生產(chǎn)效率高、使用壽命長(zhǎng)。

1.模具類型

模具類型是指采用單工序模具、復(fù)合模具還是連續(xù)模具，這主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量。一般大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能地把工序集中起來(lái)，即采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模，以提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；小批量生產(chǎn)時(shí)，則宜采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便的單工序模具。但是，對(duì)于一些不便取拿的小制件，從方便送料和安全角度考慮，批量小時(shí)也可采用工序集中的復(fù)合模或連續(xù)模；對(duì)于大型沖壓件，考慮工序的傳遞不便和采用單工序模有可能使模具費(fèi)用增加等因素，批量小時(shí)也可采用復(fù)合模。

2.結(jié)構(gòu)形式

模具結(jié)構(gòu)形式是指模具采用正裝結(jié)構(gòu)還是倒裝結(jié)構(gòu)。

(1)單工序沖裁模具：一般都采用正裝式(沖落部分從凹模內(nèi)落下，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單)，當(dāng)落料要求平整時(shí)，可采用彈頂裝置將落料從凹模內(nèi)頂出(沖裁時(shí)，彈頂板和凸模一起夾緊平板料)。

(2)復(fù)合模具：為保證凸凹模的強(qiáng)度，沖裁一般采用倒

裝式。

(3)首次拉深模：無(wú)壓邊裝置時(shí)，多采用正裝式(出料方便，從凹模內(nèi)漏下)；帶壓邊裝置時(shí)，多采用倒裝式(考慮彈頂系統(tǒng)的安裝位置)。

(4)其他模具根據(jù)實(shí)際情況而定。

3.定位方式

制件在模具中的定位方式，主要考慮定位基準(zhǔn)、送料方式、操作安全可靠性等因素。一般情況下，在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合；當(dāng)分別在不同的模具上采用多工序沖壓時(shí)，應(yīng)盡量使各工序采用同一基準(zhǔn)。定位方式的具體選擇如下：

(1)平板零件：最好用相距較遠(yuǎn)的兩孔定位，或用一個(gè)孔和外形定位。

(2)彎曲件：可用孔或外形定位。

(3)拉深件：可用外形、內(nèi)形、底面上的孔，或切邊后的凸緣等來(lái)定位。

(4)用條料沖壓時(shí)，應(yīng)考慮其縱向的擋料和橫向的導(dǎo)料。

4.卸料方式

沖壓后，制件會(huì)卡箍在凸?；蛲拱寄Ｉ?，為了保證能正常、連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)沖壓模具時(shí)必須考慮卸料方式。

(1)沖裁模具必須使用卸料裝置。當(dāng)制件較厚時(shí)(t≥3mm)，應(yīng)選用剛性卸料裝置；當(dāng)帶孔部分有平整要求時(shí)，應(yīng)選用彈性卸料裝置。

(2)彎曲模具一般不使用卸料裝置，因彎曲件有回彈現(xiàn)象，所以一般不會(huì)卡箍在凸模上，但當(dāng)彎曲模單邊間隙值Z/2<t時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)回彈現(xiàn)象，這時(shí)需設(shè)計(jì)卸料裝置。

(3)拉深模一般不設(shè)計(jì)專用的卸料裝置。

當(dāng)無(wú)壓邊裝置時(shí)，可利用拉深件的回彈，用凹模底部的臺(tái)階(脫料頸)卸料(圖8.1)。

當(dāng)帶壓邊裝置時(shí)，可利用壓邊圈卸料(圖8.3)。

5.模具零部件的設(shè)計(jì)

確定工作零件、定位零件、卸料與推(頂)件裝置、導(dǎo)向零件和固定零件的結(jié)構(gòu)形式和固定方法。設(shè)計(jì)內(nèi)容詳見(jiàn)4.3節(jié)。在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到模具零部件的加工工藝性和裝配工藝性。

1)模具零部件具體結(jié)構(gòu)形式的確定

確定模具零部件的具體結(jié)構(gòu)形式主要包含如下幾個(gè)方面：

(1)根據(jù)沖壓件形狀和尺寸，確定凸、凹模加工精度、結(jié)構(gòu)形式和固定方法；

(2)根據(jù)毛坯的特點(diǎn)、沖壓件精度和生產(chǎn)批量，確定定位、導(dǎo)料和擋料方式；

(3)根據(jù)制件和廢料形狀、大小，確定進(jìn)料、出件和排除廢料的方式；

(4)根據(jù)板料厚度和沖壓件精度要求，確定壓料與卸料

方式；

(5)根據(jù)生產(chǎn)批量，確定操作方式—手工操作，自動(dòng)或半自動(dòng)操作；

(6)根據(jù)沖壓特征和對(duì)模具壽命要求，確定合理的模具加工精度；

(7)根據(jù)所使用的設(shè)備，確定模具的安裝與固定方式。

2)沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，在無(wú)標(biāo)準(zhǔn)件可選時(shí)，才自行設(shè)計(jì)。此外，為便于模具加工、維修和操作安全，沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)大型、復(fù)雜形狀的模具零件，加工困難時(shí)，應(yīng)考慮采用鑲拼結(jié)構(gòu)，以利于加工。

(2)模具結(jié)構(gòu)應(yīng)保證磨損后修磨方便，盡量做到不拆卸即可修磨工作零件，影響修磨而必須去掉的零件(如模柄等)，可做成易拆卸的結(jié)構(gòu)，等等。

(3)沖模工作零件較多，而且使用壽命相差較大時(shí)，應(yīng)將易損壞及易磨損的工作零件做成快換結(jié)構(gòu)的形式，而且盡量做到可以分別調(diào)整和補(bǔ)償易磨損件的相關(guān)尺寸。

(4)需要經(jīng)常修磨和調(diào)整的部分盡量放在模具的下部。

(5)質(zhì)量較大的模具應(yīng)有方便起運(yùn)的孔或鉤環(huán)等。

10.5必要沖壓工藝的計(jì)算

沖壓工藝的計(jì)算主要包括如下幾個(gè)方面：

(1)排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括選擇排樣方法、確定搭邊值、計(jì)算送料步距與條料寬度、計(jì)算材料利用率、畫出排樣圖等

內(nèi)容。

(2)計(jì)算沖壓力，包括沖裁力、彎曲力、拉深力、卸料力、推件力、壓力等的計(jì)算，以便選擇壓力機(jī)。

(3)計(jì)算模具壓力中心，防止模具因受偏心負(fù)荷作用而影響模具的精度和使用壽命。

(4)確定凸、凹模的間隙，計(jì)算凸、凹模工作部分尺寸并確定其制造公差。

(5)對(duì)于拉深模，需要計(jì)算是否采用壓邊圈，計(jì)算毛坯尺寸的拉深次數(shù)、半成品尺寸和各中間工序模具的尺寸分配等。

(6)其他零件的計(jì)算，包括彈性元件的選取與計(jì)算，必要時(shí)，須對(duì)模具的主要零件進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。

10.6模具總裝配圖及零件圖的繪制

沖模圖紙由總裝圖和零件圖兩部分組成。在模具的總體結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的零部件結(jié)構(gòu)形式確定后，便可繪制模具總裝配圖和模具零件圖?？傃b配圖的繪制應(yīng)與零件的選用、設(shè)計(jì)相結(jié)合，采用1∶1的比例，同時(shí)還要保存相關(guān)資料，以備拆繪零件圖時(shí)使用。

先繪制總裝配圖的草圖，模具總體結(jié)構(gòu)確定無(wú)誤后，再詳細(xì)繪制正式的總裝配圖。

模具總裝配圖和零件圖均應(yīng)嚴(yán)格按照機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制?？紤]到模具的特點(diǎn)，允許采用一些常用的習(xí)慣畫法。10.6.1模具總裝配圖的繪制

1.視圖的布局

裝配圖應(yīng)能清楚地表達(dá)各模具零件之間的相互位置關(guān)系，一般用主視圖和俯視圖表示，必要時(shí)再另外加畫左視圖和局部視圖。

2.主視圖的繪制

主視圖一般繪制沖壓結(jié)束時(shí)的工作位置，繪制主視圖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)應(yīng)盡可能將模具的所有零件畫出，可以采用全剖視或階梯剖視，另加局部剖視的畫法。

(2)若下模座上有彈頂裝置，可以不全部畫出，只畫出頂桿等零件，其他零件從畫出的零件上用引件號(hào)標(biāo)出。

(3)當(dāng)剖視位置較小時(shí)，螺釘和圓柱銷可以各畫一半，各引一個(gè)件號(hào)標(biāo)出。

(4)剖視圖中所剖切到的凸模、頂桿、頂件塊等實(shí)體旋轉(zhuǎn)體，在剖視圖中可以不剖。

3.俯視圖的繪制

俯視圖一般是把上模部分拿開后下模部分的投影圖，但是須在俯視圖下方注明是去掉上模部分的投影。當(dāng)模具對(duì)稱時(shí)，可以上、下模視圖各畫一半；當(dāng)下模部分被剛性卸料板遮擋，虛線太多時(shí)，可以僅畫出去掉剛性卸料板后下模部分的投影圖，但在技術(shù)要求中要注明俯視圖是去掉剛性卸料板后的下模視圖。

4.沖壓零件圖和排樣圖的繪制

沖壓零件圖是指經(jīng)模具沖壓生產(chǎn)后所得到的沖壓件圖形，即使用該套模具生產(chǎn)的沖壓件的圖樣；排樣圖是排樣設(shè)計(jì)的最終表達(dá)形式。

(1)在沖壓模具的總裝配圖上，應(yīng)畫出零件圖；有落料工序的模具，還應(yīng)畫出排樣圖。

(2)零件圖和排樣圖一般放在總裝配圖的右上角位置，若圖面位置不夠，或零件較大時(shí)，可另立一頁(yè)。

(3)排樣圖要按送料方向畫出(相關(guān)內(nèi)容參見(jiàn)3.6.5節(jié))。

5.尺寸標(biāo)注

在總裝配圖上要標(biāo)注出模具的閉合高度、外形尺寸、靠裝配保證的有關(guān)配合尺寸及精度要求等，其他尺寸一般不在總裝配圖上進(jìn)行標(biāo)注。

6.總裝配圖的布置

總裝配圖的布置如圖10.22和圖10.23所示，應(yīng)包括標(biāo)題欄、明細(xì)表、技術(shù)要求等內(nèi)容。圖10.22沖壓模具總裝配圖的布置圖10.23落料拉深復(fù)合模裝配圖10.6.2模具零件圖的繪制

1．標(biāo)準(zhǔn)件的選用

沖壓模具中所使用的各個(gè)零件，要盡可能地按《沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》來(lái)進(jìn)行選用，以降低模具的制造費(fèi)用，縮短模具的制造周期。標(biāo)準(zhǔn)件需要補(bǔ)充加工的，要繪制出零件圖。

2．非標(biāo)準(zhǔn)件的拆繪

非標(biāo)準(zhǔn)件是按已繪制好的總裝配圖來(lái)進(jìn)行拆繪的。零件圖的設(shè)計(jì)需注意以下幾點(diǎn)：

(1)在零件圖的設(shè)計(jì)中，要充分考慮機(jī)加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性、現(xiàn)實(shí)性。

(2)零件圖應(yīng)注明詳細(xì)的尺寸、公差要求、表面粗糙度、材料及熱處理要求、技術(shù)要求等內(nèi)容。

(3)拆繪零件圖時(shí)，盡量按總裝配圖中零件的裝配方位畫出，不要隨意地旋轉(zhuǎn)和顛倒，以防在裝配過(guò)程中出錯(cuò)。

(4)分析、計(jì)算資料應(yīng)注意保存，以備編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書時(shí)使用。

10.7沖壓設(shè)備的選擇

選擇沖壓設(shè)備包括選擇合適類型的沖壓設(shè)備，并確定其型號(hào)，以使模具尺寸與壓力機(jī)相關(guān)尺寸如閉合高度、壓力中心、模柄孔尺寸等相匹配。

1.沖壓設(shè)備類型的選擇

(1)曲軸壓力機(jī)(圖1-9)適用于落料模、沖孔模、彎曲模和拉深模。C形床身的開式曲柄壓力機(jī)具有操作方便及容易安裝機(jī)構(gòu)化附屬設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，適用于中、小型沖模。閉式機(jī)身的曲柄壓力機(jī)剛度較好，精度較高，適用于大、中型或精度要求較高的沖模。

(2)液壓壓力機(jī)(圖1-23)適用于小批生產(chǎn)大型厚板的彎曲模、拉深模、成形模和校平模。它不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸瘸疃^(guò)載，特別是對(duì)于行程較大的加工。

(3)摩擦壓力機(jī)(圖1-19)適用于中、小型件的校正模、壓印模和成形模。生產(chǎn)率比曲柄壓力機(jī)低。雙動(dòng)壓力機(jī)適用于批量生產(chǎn)、大型、較復(fù)雜拉深件的拉深模。

(4)多工位壓力機(jī)適用于同時(shí)安裝落料、沖孔、壓花、彎曲、拉深、切邊等多副模具，適用于連續(xù)模生產(chǎn)的大批量成形沖壓件。

(5)彎曲機(jī)適用于小型、復(fù)雜的彎曲件生產(chǎn)。彎曲機(jī)是一種自動(dòng)化機(jī)床，它具有自動(dòng)送料裝置及多滑塊，可對(duì)帶料或絲料進(jìn)行切邊、沖載、彎曲等加工。每一個(gè)動(dòng)作都是利用凸輪、連桿和滑塊單獨(dú)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，模具各部分成為獨(dú)立的單一體，從而大大減化了模具結(jié)構(gòu)。

(6)精沖壓力機(jī)適用于精沖模，能沖載出具有光潔平直剪切面的精密沖裁件，也可以進(jìn)行沖裁—彎曲、沖裁—成形等連續(xù)工序。

(7)高速壓力機(jī)(圖1-22)是高效率、高精度的自動(dòng)化設(shè)備，一般配有卷料架、校平和送料裝置，以及廢料切刀等附屬設(shè)施。高速壓力機(jī)適用于連續(xù)模。

(8)數(shù)控沖床的步?jīng)_次數(shù)(數(shù)控沖床工作步距和頻率簡(jiǎn)稱步?jīng)_次數(shù))高、沖壓穩(wěn)定，并配有高效自動(dòng)編程軟件。主要用于帶多種尺寸規(guī)格孔型的板沖壓件加工，在大型電氣控制柜加工行業(yè)有著廣泛的市場(chǎng)，也可用于其他大批量板料沖壓件的加工。

2.模具尺寸與壓力機(jī)尺寸的相關(guān)性

沖?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸須與所選用的壓力機(jī)相適應(yīng)，即模具的總體平面尺寸應(yīng)與壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng)；模具的封閉(閉合)高度應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度或封閉高度相適應(yīng)。模具的其他外形尺寸也必須與壓力機(jī)相適應(yīng)。如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機(jī)的滑塊底面尺寸及工作臺(tái)面尺寸、模具的模柄與滑塊的模柄孔的尺寸、模具下模座下彈頂裝置的平面尺寸與壓力機(jī)工作臺(tái)面孔的尺寸等都必須相適應(yīng)，才能使模具正確地安裝和正常地使用。其具體內(nèi)容詳見(jiàn)1.4.1節(jié)。

10.8沖壓工藝文件和設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫

1.沖壓工藝文件的編寫

為了有序地進(jìn)行生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要根據(jù)各種生產(chǎn)方式編寫不同程度的沖壓工藝文件。編寫時(shí)需要考慮如下幾點(diǎn)。

(1)大批量生產(chǎn)時(shí)，需要編制沖壓工藝過(guò)程卡片(圖10.24)、每一道工序的工序卡片或作業(yè)指導(dǎo)書、零件的排樣卡片等。

(2)批量生產(chǎn)時(shí)，需要編制工藝過(guò)程卡片或作業(yè)指導(dǎo)書。

(3)小批量生產(chǎn)時(shí)，只需要編制工藝路線明細(xì)表。

2.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書的編寫

對(duì)于一些重要沖壓件的工藝制定和模具設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的最后階段應(yīng)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書，以供以后審閱備查。設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書應(yīng)包括以下內(nèi)容：

(1)沖壓件的工藝分析；

(2)毛坯展開尺寸的計(jì)算；

(3)排樣設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算和分析；

(4)沖壓工藝方案的擬訂及技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性綜合分析的

比較；

(5)工序次數(shù)的確定，半成品過(guò)渡形狀及尺寸的計(jì)算；

(6)模具結(jié)構(gòu)形式的合理性分析；

(7)模具主要零件的結(jié)構(gòu)形式、材料選取、公差配合、技術(shù)要求等的說(shuō)明；

(8)凸模、凹模、凸凹模工作部分尺寸與公差的計(jì)算；

(9)模具主要零件的強(qiáng)度核算、沖壓中心的計(jì)算、彈性元件的選用和校核等；

(10)沖壓設(shè)備的選擇；

(11)其他需要說(shuō)明的內(nèi)容。圖10.24沖壓工藝過(guò)程卡片10.9沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例

本節(jié)通過(guò)柴油機(jī)消聲器排氣管墊片的沖孔-落料復(fù)合模具的設(shè)計(jì)、保持架的彎曲模設(shè)計(jì)、半掛車車輪輪輞的拉深模設(shè)計(jì)這幾個(gè)實(shí)例，更深入地了解沖模的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸很關(guān)鍵，需要準(zhǔn)確計(jì)算合理取整。往往是一個(gè)數(shù)據(jù)有誤，就得全部改動(dòng)，增加了設(shè)計(jì)難度。10.9.1沖裁模綜合設(shè)計(jì)

1．設(shè)計(jì)題目

CF25柴油機(jī)消聲器排氣管墊片的沖壓模具設(shè)計(jì)。

2．零件參數(shù)

排氣管墊片如圖3.40所示，材料為碳素鋼Q235，t=1.5mm,大批量生產(chǎn)。尺寸公差按沖壓件未注尺寸公差選取。

3．沖裁工藝性分析

零件材料具有良好的沖壓性能，適合于沖裁。

零件有三個(gè)直徑為f9mm的圓孔，一個(gè)47mm×35mm、圓角半徑為R8mm的長(zhǎng)方形孔，零件結(jié)構(gòu)屬于中等復(fù)雜，分別可以沖孔、落料兩個(gè)工序來(lái)完成。

根據(jù)圖10.2，孔與孔、孔與邊緣的最小間距滿足沖裁的加工要求。

4．沖裁工藝方案的確定

(1)沖壓方案。該工藝包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：

方案一：先沖孔，后落料，采用單工序模生產(chǎn)。

方案二：沖孔－落料連續(xù)模沖壓，采用連續(xù)模生產(chǎn)。

方案三：采用落料、沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模生產(chǎn)。

(2)方案對(duì)比。三個(gè)沖壓方案的特點(diǎn)及對(duì)比如下：

方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但需要兩道工序和兩副模具，模具成本相對(duì)較高，生產(chǎn)效率低，更重要的是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序時(shí)需要重復(fù)定位必然會(huì)產(chǎn)生更大的累積誤差，使制件精度、質(zhì)量難以保證，難以滿足大批量生產(chǎn)的需要。因此不選此方案。方案二：連續(xù)模是一種多工位、效率高的加工方法。但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)要求較高，模具的成本高，同時(shí)對(duì)沖壓設(shè)備、原材料也有相應(yīng)的要求，一般用于沖制厚度較薄(一般不超過(guò)2mm)、產(chǎn)量大、形狀復(fù)雜、精度要求較高的中、小型零件。因此，本方案雖然可以采用，但考慮到模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)技術(shù)較難，故不采用。方案三：復(fù)合模在壓緊狀態(tài)下完成沖裁，因此沖裁的制件平直，精度可高達(dá)IT10～I(xiàn)T11級(jí)，形位誤差??；并且采用復(fù)合模只需要一套模具，制件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小、模具的制造成本不高，故采用此方案。

5．模具結(jié)構(gòu)形式的確定

復(fù)合模分為倒裝式和正裝式兩種(參見(jiàn)表4-1)。

(1)倒裝式復(fù)合模：廢料能直接從壓力機(jī)落料孔落下，制件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置就可將沖裁件從上模中推下，容易取出制件；倒裝復(fù)合模有利于安裝送料裝置，操作方便安全，生產(chǎn)效率較高，因此應(yīng)用比較廣泛。

(2)正裝式復(fù)合模：頂件板、卸料板均由彈性元件推動(dòng)，條料與沖裁件同時(shí)受到壓平作用，所以沖出的軟、薄沖裁件比較平整，精度也較高；凸凹模的孔內(nèi)不會(huì)積聚廢料，可以避免廢料對(duì)四周孔壁產(chǎn)生過(guò)大的漲力，有利于保持凸凹模的強(qiáng)度。

針對(duì)本制件結(jié)構(gòu)，宜采用倒裝式復(fù)合模。

6．工藝尺寸的計(jì)算

1)沖裁排樣的設(shè)計(jì)

(1)排樣方法的確定。排樣的方法很多，針對(duì)本案例，由于采用的是復(fù)合模具，故須考慮模具的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度、條料剛度等因素，若采用無(wú)廢料排樣的方法是不可能實(shí)現(xiàn)的，可采用有廢料和少?gòu)U料的排樣方法。圖10.25(a)所示排樣方式，條料送料剛度不足，將會(huì)引起送料障礙，所以決定采用如圖10.25(b)所示的橫向排樣圖。圖10.25初步排樣圖

(2)搭邊值的確定。查表3-17，得制件間搭邊值a1=

1.5mm，制件側(cè)搭邊值a=1.8mm?？紤]實(shí)際剪床下料的精度(表3-18)、材料的送料強(qiáng)度，如果采用剛性卸料板卸料，可以適當(dāng)加大搭邊值,取a1=2.0mm及a=2.5mm。

(3)條料步距及料寬的計(jì)算。如圖10.26所示，步距S=

72.5mm；料寬B=98+2+2=102mm。圖10.26最終排樣圖

(4)條料的利用率。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到零件面積A=4000mm2。由式(3-29)得到條料的利用率為

(5)畫出排樣圖。根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出的排樣圖如圖10.26

所示。

2)沖裁力的計(jì)算

(1)沖裁力F。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到零件內(nèi)、外形輪廓周長(zhǎng)L≤521mm，查表2-8可知，材料的抗拉強(qiáng)度σb=?380MPa～470MPa，取σb=380MPa。則由式(3-3)得到?jīng)_裁力：F=Lt

b=521×1.5×380=296.97kN。

(2)卸料力Fx。查表3-8得到卸料力系數(shù)Kx=0.04。則由式(3-5)得到卸料力：Fx=Kx=0.04×296.97=11.879kN。

(3)推件力Ft。取同時(shí)卡在凹模洞口內(nèi)零件或廢料的數(shù)目n=4，查表3-8得到推件力系數(shù)Kt=0.055。則由式(3-6)得到推件力：Ft=nKtF=4×0.055×296.97≈65.33kN。

(4)頂件力Fd。查表3-8得到頂件力系數(shù)Kd=0.06。則由式(3-7)得到頂件力：Fd=KdF=0.06×296.97=17.82kN。

4)工作部分刃口尺寸的計(jì)算

(1)凹模刃口磨損后，第一類尺寸增大，按落料凹模類尺寸處理(mm)：70，98，54.8，R10(及10)，R15。

(2)凸模刃口磨損后，第二類尺寸減小，按沖孔凸模類尺寸處理(mm)：f9，R8，47，35。

(3)凹模刃口磨損后，第三類尺寸不變，按中心距類尺寸處理(mm)：50，78，38.5。

模具工作零件的刃口尺寸計(jì)算見(jiàn)表10-9。落料凹模及凸凹模尺寸標(biāo)注如圖10.27所示。圖10.27模具工作零件尺寸

5)卸料裝置的設(shè)計(jì)

(1)上模制件卸料裝置。采用如圖10.28所示的卸料裝置，其工作原理如下：上?；爻虝r(shí)，在沖壓設(shè)備打料裝置的撞擊下(圖1.13)，打桿推動(dòng)推板，推板又通過(guò)連接推桿直接推動(dòng)推件塊下行，最后把留在落料凹模里的制件卸下(涂黑色部分)，即完成卸料功能。

(2)下模廢料卸料裝置。采用如圖10.29所示的活動(dòng)擋料銷的卸料裝置，其工作原理如下：擋料銷起到板料定位的作用，卸料板起到支撐條料的作用，卸料板在彈簧的作用力作用下彈起，將卡在凸凹模上的廢料彈出，完成下模的廢料卸除功能。圖10.28上模制件卸料裝置結(jié)構(gòu)

圖10.29下模廢料卸料裝置結(jié)構(gòu)

(3)彈簧卸料力的計(jì)算。根據(jù)前述方法，計(jì)算出落料件

(外輪廓)的沖裁力后，由式(3-5)得到落料件(外輪廓)的卸料

力Fx=6.7kN。擬選6個(gè)卸料彈簧，則每個(gè)彈簧的預(yù)壓力F0=?

Fx/6=?1.12kN。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》(聞幫椿主編，2010年

由機(jī)械工業(yè)出版社出版發(fā)行，下同)表16.1～16.12，初選圓

柱螺旋壓縮簧規(guī)格如下：d=5mm，D=25mm，h0=55mm，F(xiàn)j=1200N，hj=11.7mm，n=7.5，f=1.57mm，t=6.6mm。其中，d為鋼絲直徑，D為彈簧大徑，F(xiàn)j為工作極限負(fù)荷，h0為自由高度，hj為工作極限負(fù)荷下變形量，n為有效圈數(shù)，t為節(jié)距。

彈簧的總壓縮量為

7．模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

(1)模具類型的選擇。本案例采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)。

(2)定位方式的選擇。該制件采用條料沖裁，控制條料的送進(jìn)方向采用兩個(gè)導(dǎo)料銷單邊導(dǎo)向；采用彈簧彈頂?shù)幕顒?dòng)擋料銷來(lái)定步距，采用手動(dòng)送料方式送料。

(3)制件及廢料卸料方式的選擇。根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，該模具結(jié)構(gòu)是倒裝式復(fù)合模。如果上模零件的卸料方式采用彈性元件卸料，因?yàn)槭芸臻g限制不宜實(shí)現(xiàn)，且彈性元件不穩(wěn)定，則上?？刹捎脛傂孕读戏绞?，使模具機(jī)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定(如圖10.28所示)，下模廢料采用彈性卸料方式(如圖10.29所示)。

(4)中間沖制的3個(gè)9mm孔及35mm×47mm長(zhǎng)孔的廢料完全在沖壓設(shè)備落料孔尺寸內(nèi)，因此廢料可以直接從設(shè)備中間的落料孔中排除，不必另外設(shè)置卸料裝置。

(5)模架的選擇。為了提高模具的使用壽命和制件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具及縮短模具的制造周期，該模具采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中間導(dǎo)柱模架(200×200×200～245IGB/T2851.5—1990)。

8．主要零部件的設(shè)計(jì)

1)工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)落料凹模的設(shè)計(jì)。凹模采用整體結(jié)構(gòu)，凹模刃口輪廓在機(jī)加工、熱處理完成后，用數(shù)控線切割機(jī)床一次切割成形，凹模在模架上的安裝孔位全部采用數(shù)控加工中心完成，這樣可以保證凹模的壓力中心與模柄中心重合。凹模的刃口尺寸如圖10.27(a)所示，其外形輪廓按4.2.1節(jié)相關(guān)公式確定。凹模厚度：由式(4-8)計(jì)算，H=kLmax=0.28×98=27.44mm(查表4-4得k=0.28)。

凹模壁厚：由式(4-9)計(jì)算，C1=(1.5～2)H=41.16～54.88mm，凹模壁厚取C1=45mm。

考慮到要在凹模內(nèi)安裝推件塊(圖10.28)，取凹模厚度H=51.5mm。

凹模寬度：Bd=Bmax+2C1=70+2×45=160mm(送料方向)。

凹模長(zhǎng)度：Ld=Lmax+2C1=98+2×40=188mm。

最終取凹模外形輪廓尺寸為188mm×160mm×51.5mm。

(2)沖孔凸模的設(shè)計(jì)。制件中有4個(gè)孔，其中有3個(gè)9孔大小相等，另一孔為35mm×47mm長(zhǎng)形孔，因此只需要設(shè)計(jì)2個(gè)凸模即可。為了方便固定，3個(gè)9孔凸模采用階梯式結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度Lp=落料凹模+固定板+t=51.5+25+1.5=78mm。

(3)凸凹模的設(shè)計(jì)。當(dāng)采用倒裝式復(fù)合模時(shí)，凸凹模尺寸計(jì)算如下：

Lpd=h1+t+h=18+1.5+24=43.5mm

式中：h1為卸料板厚度，取h1=18mm；t為材料的厚度，

t=1.5mm；h為卸料板與固定板之間的安全高度，一般為

15mm～20mm，但是考慮到要安裝彈性擋料銷(如圖10.29所示)，取h=24mm。因?yàn)橥拱寄槟＞咴O(shè)計(jì)中的配作零件，所以應(yīng)保證其與沖孔凸模和落料凹模的雙邊合理間隙Zmin。

(4)定位零件的設(shè)計(jì)。根據(jù)制件的特點(diǎn)和模具結(jié)構(gòu)，考慮實(shí)際的送料和人員的操作情況，設(shè)置一個(gè)8活動(dòng)擋料銷(起定步距的作用)，兩個(gè)10的活動(dòng)導(dǎo)料銷(起到側(cè)邊導(dǎo)料的作用)。擋料銷和導(dǎo)料銷的下方分別采用壓縮彈簧，在開模時(shí)，彈簧恢復(fù)力把擋料銷和導(dǎo)料銷頂起，使它們處于工作狀態(tài)，具體結(jié)構(gòu)如圖10.30所示。

(5)卸料板的設(shè)計(jì)。卸料板的周邊輪廓尺寸與凹模周邊輪廓尺寸相同，厚度取為18mm，材料為Cr12MoV模具鋼，熱處理硬度為HRC58～62。

(6)模架及其他零部件的設(shè)計(jì)。該模具采用中間導(dǎo)柱模架，沖壓時(shí)可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹

模周邊輪廓界限尺寸為依據(jù)，選取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模架200×200×200～240IGB/T2851.5，其具體參數(shù)如下：上模座尺寸：

L(mm)×B(mm)×H=200(mm)×200(mm)×45mm

下模座尺寸：

L(mm)×B(mm)×H=200(mm)×200(mm)×50mm

導(dǎo)柱尺寸：

d(mm)×L(mm)?=f32×190mm，f35×190mm

導(dǎo)套尺寸：

d(mm)×L(mm)×D(mm)=f32×105×f43mm，

f35×105×f43?mm

上模墊板厚度H墊根據(jù)實(shí)際模具結(jié)構(gòu)取20mm，則模具的閉合高度hm為(參見(jiàn)圖10.30(a))。

=45+50+20+78+43.5－1.5=235mm

式中：L為凸模高度，mm；H為凸凹模高度，mm；h為凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度，mm。

模具的閉合高度為235mm，重新選擇型號(hào)為J23-63的壓力機(jī)，壓力最大封閉高度hmax=360，封閉高度調(diào)節(jié)量M=90mm，工作臺(tái)厚度為h=90mm，壓力機(jī)最大裝模高度Hmax=hmax

－h(huán)=270mm，壓力機(jī)最小裝模高度為Hmin=hmax

－M－h(huán)=180mm。根據(jù)1.4.1節(jié)內(nèi)容，滿足Hmax+10mm≤hm≤Hmin－5?mm，因此該壓力機(jī)可以滿足使用要求。

9．模具總裝配圖的繪制

通過(guò)上述計(jì)算與分析，可以得到圖10.30所示的總裝圖。模具上模部分主要由模柄、上模座、墊板、沖孔凸模、沖方孔凸模、沖孔凸模固定板、落料凹模等組成；下模部分主要由下模座、凸凹模、卸料板、彈簧、定位銷等組成。出件元件由打料桿、推板、連接推桿、推件塊等組成的剛性推件裝置，利用開模力在打料桿的作用下把制件推下，然后取出制件。在開模時(shí)，卸料彈簧恢復(fù)彈力，推動(dòng)卸料板向上運(yùn)動(dòng)，從而推出條料。在這過(guò)程中沖出的孔廢料從凸凹模漏料孔直接漏出。條料送進(jìn)時(shí)，利用活動(dòng)擋料銷控制步距，模具側(cè)邊的兩個(gè)導(dǎo)料銷用來(lái)定位條料的寬度方向位置。操作時(shí)完成第一步后，手動(dòng)把條料向上抬起向前移動(dòng)(本模具沒(méi)有設(shè)計(jì)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu))，移動(dòng)到剛沖過(guò)的料口里并且由前方定位銷定位，再利用側(cè)邊的導(dǎo)料銷側(cè)向定位，繼續(xù)下一個(gè)制件的沖制。重復(fù)以上動(dòng)作來(lái)完成所需制件的沖裁。圖10.30模具總裝配圖(1)(b)裝配爆炸圖圖10.30模具總裝配圖(2)

10．沖壓設(shè)備的選擇

通過(guò)上述計(jì)算，可以確定選擇J23系列普通型開式可傾壓力機(jī)J23-63能滿足使用要求。壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：

公稱壓力：630kN 公稱力行程：86mm

滑塊行程：120mm 行程次數(shù)：70/min

最大封閉高度：360mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：90mm

滑塊中心至機(jī)身距離：260mm

工作臺(tái)板尺寸(前后×左右)：710mm×480mm工作臺(tái)孔尺寸(前后×左右×直徑)：340mm×180mm

×230mm

工作臺(tái)板厚度：90mm

機(jī)身工作臺(tái)板尺寸(直徑×前后×左右)：200mm×

150mm×300mm

滑塊底面尺寸(前后×左右)：272mm×320mm

模柄孔尺寸(直徑×深度)：50mm×70mm

機(jī)身最大可傾角度：30°

立柱間的距離：340mm

電動(dòng)機(jī)功率：5.5kW

外形尺寸(前后×左右×高)：

1700mm×1373mm×2750mm

11．模具零件加工工藝

模具零件加工的關(guān)鍵在于工作零件，即凸模、凹模、凸凹模。對(duì)于圓形類零件可以直接用車削和磨修加工即可，對(duì)于非圓形類零件可以采用線切割加工，這些零件的加工就變得相對(duì)簡(jiǎn)單。圖10.31所示為9圓孔凸模的零件圖，表10-10為其加工工藝。圖10.32為沖裁方孔35mm×47mm的凸模零件圖，表10-11為其加工工藝。圖10.31

9圓孔凸模的零件圖圖10.32沖裁方孔35mm×47mm的凸模零件圖圖10.33所示為落料凹模零件圖，表10-12為其加工工藝。圖10.34和表10-13分別為凸凹模的零件圖和其加工工藝表。圖10.33落料凹模零件圖圖10.34凸凹模零件圖

12．模具的裝配

1)上模裝配

(1)仔細(xì)檢查每個(gè)將要裝配的零件是否符合圖紙要求，并做好劃線、定位等準(zhǔn)備工作。

(2)先將凸模與凸模固定板裝配，并磨平凸模底面及刃口使各凸模等高，再與凹模裝配，然后與凸凹模裝配，并調(diào)整間隙使之均勻。

(3)把已經(jīng)裝配好的凸模及凹模與上模座連接，并再次檢查間隙是否合理，配作銷釘孔及擰緊螺釘。

2)下模裝配

(1)仔細(xì)檢查每個(gè)將要裝配的零件是否符合圖紙要求，并做好劃線、定位等準(zhǔn)備工作。

(2)先將凸凹模放在下模座上并初步用螺釘固定(不要完全擰緊)，接著依次按順序裝入銷釘、活動(dòng)擋料銷、彈簧、卸料板，檢查間隙合理后擰上卸料螺釘，再擰入緊固螺釘(不要完全擰緊)，并再次檢查調(diào)整間隙。

(3)將經(jīng)調(diào)整后的上、下模按導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝，調(diào)整各間隙及其他裝配合理后，擰緊各螺釘，配作銷釘孔，并打入銷釘。

3)試沖裁

將裝配好的模具安裝到J23-63沖床上，根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整，直到生產(chǎn)出合格制件為止。

13．編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(略)

10.9.2彎曲模綜合設(shè)計(jì)

1．設(shè)計(jì)題目

保持架彎曲模的設(shè)計(jì)。

2．零件參數(shù)

保持架如圖10.35所示，材料為20鋼，厚度0.5mm，中批量生產(chǎn)。圖10.35保持架零件圖

3.彎曲模工藝分析

如圖10.36所示，保持架采用三道單工序沖壓，依次為落料、異向彎曲、最終彎曲，每道工序各用一套模具。現(xiàn)將第二道工序的異向彎曲模介紹如下。圖10.36保持架彎曲工藝圖異向彎曲工序尺寸圖如圖10.37所示。制件左右對(duì)稱，在

b、c、d各有兩處彎曲。bc弧段的半徑為R3，其余各段是直線。中間e部位為對(duì)稱的向下直角彎曲(即突耳)，因此，共有8條彎曲線。圖10.37異向彎曲工序尺寸圖

4.異向彎曲工藝尺寸的計(jì)算

1)彎曲力的計(jì)算

8條彎曲線均按自由彎曲計(jì)算。

(1)對(duì)于V形件，當(dāng)彎曲內(nèi)半徑R取0.1t時(shí)，則b、c、d每處的彎曲力按經(jīng)驗(yàn)公式(5-15)計(jì)算：

制件b、c、d共6處總的彎曲力為

1276.36×6=7658.16N

(2)?e處的直角彎曲與上述計(jì)算類同，只是彎曲件寬度為

4mm，則e處單側(cè)彎曲力為638.18N，而兩側(cè)的彎曲力為

2×638.18N=1276.36N

(3)總計(jì)彎曲力為≈8.94kN

2)校正彎曲力的計(jì)算

制件被校正部分的投影面積(見(jiàn)圖10.37俯視圖)：

A=56×8+4×(14－8)=472mm2

查表5-4得到單位校正力q=30MPa。根據(jù)式(5-18)計(jì)算出校正彎曲力為自由彎曲力和校正彎曲力之和為

F=14.16+8.94=23.1kN

3)彈頂器的計(jì)算

彈頂器的作用是將彎曲后的制件頂出凹模，由于所需的頂出力很小，在突耳e的彎曲過(guò)程中，彈頂器的力不宜太大，應(yīng)當(dāng)小于單邊的彎曲力，否則彈頂器將會(huì)壓彎制件，或者使直邊部位出現(xiàn)變形。選用圓柱螺旋壓縮彈簧，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表16.1～16.12，選取彈簧中徑D2=14mm，鋼絲直徑d=1.2mm，最大工作負(fù)荷Pn=41.3N，最大單圈變形量f=5.575mm,節(jié)距t=7.44mm。

如圖10.37主視圖所示，凸模鑲塊2位于上止點(diǎn)時(shí)其頂面應(yīng)和b、c點(diǎn)等高，上模下壓時(shí)與f點(diǎn)等高，為可靠頂出制件，彈頂器的工作行程fx>4+5+t=9.5mm，現(xiàn)取fx=10.5mm，彈簧有效圈數(shù)n=3圈，則最大變形量為彈簧預(yù)先壓縮量選為f0?=?8mm，彈簧的彈性系數(shù)K可按下式估算：

則彈簧預(yù)緊力為

下止點(diǎn)時(shí)彈簧彈頂力為

P1=Kfx=2.47×10.2=25.2N

此值遠(yuǎn)小于e處的彎曲力638.18N，故符合要求。

4)回彈量的計(jì)算

零件圖上對(duì)彎曲圓角半徑的大小沒(méi)有要求，但為了減少回彈，圓角半徑應(yīng)盡量選擇小一些。現(xiàn)在設(shè)定彎曲線與纖維線的方向：在b、c、d點(diǎn)屬于垂直方向，在e點(diǎn)屬于平行方向。材料為正火狀態(tài)，查表5-1得b、c、d點(diǎn)的最小圓角半徑為0.05mm,而e點(diǎn)的為0.25mm。利用查表法確定各彎曲線上的回彈量，d點(diǎn)彎曲角是155°，r/t=0.05/0.5=0.1，根據(jù)表5-5和式(5-27)得出d點(diǎn)回彈角小于30′。c點(diǎn)的彎曲角是指R3圓弧在c點(diǎn)的切線與cd的夾角，其角度值可用作圖法求出，約為81°。根據(jù)表5-5和式(5-27)可得出其回彈角約為1°40′。采用同樣方法可以得出b點(diǎn)回彈角約為1°45′，如圖10.38所示。圖10.38回彈角示意圖

R圓弧段彎曲后產(chǎn)生的回彈會(huì)有兩個(gè)影響：其一是圓弧曲率半徑變大，其二是影響ab段的角度。對(duì)于前者，當(dāng)r/t<5～8時(shí)，可忽略不計(jì)；對(duì)于后者，可以通過(guò)查表估計(jì)其值。R圓弧段r/t=6，折彎角度是b、c兩點(diǎn)圓弧切線的夾角，用作圖法求出彎曲角約為30°。根據(jù)《最新沖壓新工藝新技術(shù)及模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》(文獻(xiàn)[16])查表可得回彈角為6°。也就是說(shuō)，由圓弧產(chǎn)生的回彈將使ab與cd兩直線的夾角產(chǎn)生6°的回彈。在后面的補(bǔ)償角分配中，b、c兩點(diǎn)各分配3°??回彈補(bǔ)償角。采用補(bǔ)償法消除回彈，凸模與凹模各部位補(bǔ)償?shù)慕嵌热鐖D10.38所示。圖中0°30′?是d點(diǎn)的彎曲補(bǔ)償角。4°40′?是用圓心偏移的角度實(shí)現(xiàn)c點(diǎn)補(bǔ)償?shù)?，其?°是圓弧的補(bǔ)償角，

1°40′?是c點(diǎn)彎曲的補(bǔ)償角。4°45′?是b點(diǎn)的補(bǔ)償角，其中3°是圓弧補(bǔ)償角，1°45′?是b點(diǎn)彎曲的補(bǔ)償角。

5．異向彎曲模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具總體結(jié)構(gòu)如圖10.39所示。毛坯在彎曲過(guò)程中極易滑動(dòng)，故必須采取定位措施。制件中部有兩個(gè)突耳，可在凹模的對(duì)應(yīng)部位設(shè)置溝槽，沖壓時(shí)突耳始終處于溝槽內(nèi)，用這種方法可以實(shí)現(xiàn)毛坯的定位。圖10.39保持架模具裝配圖上模座采用帶模柄的矩形模座，凸模用凸模固定板固定；下模部分由凹模、凹模固定板、墊板和下模座組成，下模座下面裝有彈頂器，彈頂力通過(guò)兩根頂桿傳遞到頂件塊(凸模鑲塊

2)上。

模具工作過(guò)程：將落料后的毛坯放在凹模上，并使中部的兩個(gè)突耳進(jìn)入凹模固定板的槽中。當(dāng)模具下行時(shí)，凸模中部和頂件塊(凹模鑲塊1)壓住毛坯的突耳，使毛坯準(zhǔn)確定位在槽內(nèi)。模具繼續(xù)下行，使各部彎曲逐漸成形。上?；爻虝r(shí)，彈頂器通過(guò)頂件塊(凸模鑲塊2)將制件頂出。

6．主要零部件的設(shè)計(jì)

1)凸模

凸模是由兩個(gè)鑲拼部分組成，如圖10.40所示。這樣的結(jié)構(gòu)便于線切割機(jī)床加工。凸模A部位的尺寸按前述回彈補(bǔ)償角度設(shè)計(jì)，B部位在彎曲制件的兩個(gè)突耳起著凹模的作用。凸模用凸模固定板和螺釘來(lái)固定。該部位模具間隙根據(jù)6.2.2節(jié)所述方法選取，單邊間隙為Z/2=0.525mm。圖10.40凸模結(jié)構(gòu)

2)凹模

凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，與凸模結(jié)構(gòu)類同，如圖10.41所示。凹模下部設(shè)計(jì)有凸臺(tái)，用于凹模的固定。凹模工作部位的幾何形狀，可對(duì)照凸模的幾何形狀并考慮制件厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

凸模和凹模均采用Cr12制造，熱處理硬度為HRC62～64。

7．其他設(shè)計(jì)(略)

8．編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(略)

圖10.41凹模結(jié)構(gòu)10.9.3拉深模綜合設(shè)計(jì)

1．設(shè)計(jì)題目

半掛車車輪輪輞拉深模的設(shè)計(jì)。

2．零件參數(shù)

半掛車車輪輪輞如圖10.42所示，材料為10鋼板，料厚t=3.0mm，大批量生產(chǎn)。圖10.42半掛車車輪輪輞

3．拉深工藝性分析

這是一個(gè)窄凸緣筒形拉深件，其尺寸精度、各處的圓角半徑均符合拉深件工藝要求。該零件形狀較簡(jiǎn)單，可以采用落料→拉深→切邊→翻邊整形→沖孔的加工方案，如圖10.43所示。但是能否一次翻邊達(dá)到零件所要求的高度，需要進(jìn)行計(jì)算才能確定。

4．工藝尺寸計(jì)算

1)修邊余量的計(jì)算

凸緣筒直徑df=(304+20×2)≈344?mm，筒形部分小端直徑d=304－(48×tan5)=299?mm，則df/d=344/295≈1.15，在1.1～1.4之間，因此制件屬于窄凸緣件拉深。查表7-6可以得到有凸緣零件切邊余量δ=6mm。

2)毛坯尺寸的計(jì)算

根據(jù)平板毛坯面積等于拉深件表面積(加上修邊余量)的原則，可以計(jì)算得到毛坯直徑為：D=435mm。

3)拉深系數(shù)的計(jì)算

考慮了切邊余量δ=6?mm的拉深件尺寸如圖10.44所示，此時(shí)df/d=(344+2×δ)≈1.19t/D×100=3/435×100=0.69，查表7-11得到凸緣件首次拉深的最大相對(duì)高度h1/d1=0.50～0.60，而本零件的相對(duì)高度h/d=(48+1.5)/299≈0.165<h1/d1，故可以一次拉深完成。圖10.44拉深工序圖

4)壓邊力、拉深力和拉深功的計(jì)算

(1)采用壓邊圈的條件。由上述分析可知，本制件的t/D×100=3/435×100=0.69，拉深系數(shù)m1=d/D=299/435=

0.687，滿足表7-7的采用壓邊圈條件，故本制件拉深時(shí)需要

壓邊。

(2)壓邊力的計(jì)算。在拉深過(guò)程中壓邊力起到防止起皺的作用，壓邊力太小，防止起皺效果不好；壓邊力過(guò)大，則拉深力也增加，從而增加危險(xiǎn)斷