凸形筒形件、φ69端蓋的沖壓模具設(shè)計(jì)與成形工藝-落料拉深復(fù)合模含8張CAD圖

凸形筒形件、φ69端蓋的沖壓模具設(shè)計(jì)與成形工藝-落料拉深復(fù)合模含8張CAD圖,凸形筒形件,69,沖壓,模具設(shè)計(jì),成形,工藝,落料拉深,復(fù)合,cad 1 端蓋沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 摘 要：本設(shè)計(jì)為一端蓋的沖壓模具設(shè)計(jì),我參考了大量有關(guān)拉深模模具設(shè)計(jì)實(shí)例等方 面的資料。拉深是利用拉深模將板料制成各種空心件的一種方法，是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用 最主要的工序之一。根據(jù)設(shè)計(jì)零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的 工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，確定排樣和裁 板，計(jì)算沖壓力和壓力中心，初選壓力機(jī)，計(jì)算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設(shè)計(jì) 選用零、部件，對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行校核，繪制模具總裝草圖，以及對(duì)模具主要零件的加工 工藝規(guī)程進(jìn)行編制。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要對(duì)凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸 料與出件裝置、模架、沖壓設(shè)備、緊固件等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)于部分零部件選用的是標(biāo) 準(zhǔn)件，就沒深入設(shè)計(jì)，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)部分零部件進(jìn)行了加工工藝分析， 最終才完成這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：模具，落料，拉深，凸模，凹模，凸凹模 2 BEARING CAP PARTS TAMPING FORMING THCHNOLOGY AND DIE DESIGN ABSTRACT: The design for a plate of bearing cap die design, In this design, I made reference to the large number of Die mold design example. The drawing is a drawing die as a processing method of the sheet metal stamping into a variety of hollow, is the most widely used in the stamping process.According to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project. KEY WORDS: mold ,blanking ,deep drawing ,punch ,die ,punch and die 3 目 錄 1 緒 論 .1 1.1 沖 壓 模 具 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 的 地 位 .2 1.2 沖 壓 技 術(shù) 的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 方 向 .2 1.3 沖 壓 模 具 的 分 類 .6 2 落 料 拉 深 復(fù) 合 模 .8 2.1 沖 壓 件 的 工 藝 分 析 .8 2.1.1 制 件 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 .8 2.1.2 沖 裁 件 斷 面 質(zhì) 量 .9 2.1.3 制 件 的 尺 寸 精 度 .9 2.2 工 藝 方 案 及 模 具 結(jié) 構(gòu) 類 型 .9 2.2.1 工 藝 方 案 分 析 .9 2.2.2 主 要 工 藝 參 數(shù) 的 計(jì) 算 .10 2.3 確 定 排 樣 圖 和 裁 板 方 案 .11 2.3.搭 邊 的 選 取 .13 2.3.2 送 料 步 距 、 條 料 寬 度 及 板 料 間 距 計(jì) 算 .14 2.4 計(jì) 算 工 序 沖 壓 力 、 壓 力 中 心 以 及 初 選 壓 力 機(jī) .14 2.4.1 模 具 類 型 的 選 擇 .14 2.4.2 沖 壓 力 的 計(jì) 算 .15 2.4.3 壓 力 中 心 的 計(jì) 算 .16 2.4.4 壓 力 機(jī) 的 初 選 擇 .17 2.5 模 具 工 作 零 部 件 刃 口 尺 寸 的 計(jì) 算 .17 2.5.1 落 料 模 刃 口 尺 寸 的 計(jì) 算 .18 2.5.2 拉 深 模 工 作 部 分 尺 寸 的 計(jì) 算 .18 2.5.3 拉 深 間 隙 的 計(jì) 算 .19 4 2.5.4 拉 深 凸 、 凹 模 圓 角 半 徑 的 計(jì) 算 .19 2.6 模 具 主 要 零 部 件 的 設(shè) 計(jì) .19 2.6.1 工 作 零 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .19 2.6.1.1 落 料 凹 模 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .19 2.6.1.2 拉 深 凸 模 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .21 2.6.1.3 凸 凹 模 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .22 2.6.1.4 壓 邊 圈 設(shè) 計(jì) .23 2.6.2 定 位 方 式 的 選 擇 及 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .23 2.6.2.1 擋 料 銷 的 選 擇 及 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .23 2.6.2.2 導(dǎo) 料 銷 的 選 擇 及 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .24 2.6.3 卸 料 裝 置 的 選 擇 及 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .24 2.6.3.1 彈 性 卸 料 板 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 .24 2.6.2.2 卸 料 螺 釘 的 選 用 .25 2.6.3.3 彈 簧 的 選 用 .25 2.6.4 推 件 、 頂 件 裝 置 的 選 擇 及 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .26 2.6.5 支 撐 固 定 零 件 的 設(shè) 計(jì) 及 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .26 2.6.5.1 模 架 的 選 用 .26 2.6.5.2 凸 凹 模 固 定 板 .27 2.6.5.3 拉 深 凸 模 固 定 板 的 設(shè) 計(jì) .27 2.6.5.4 墊 板 的 設(shè) 計(jì) .28 2.6.6 導(dǎo) 向 零 件 的 設(shè) 計(jì) 與 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .29 2.6.7 緊 固 件 的 設(shè) 計(jì) 與 標(biāo) 準(zhǔn) 化 .30 2.7 壓 力 機(jī) 的 初 選 及 校 核 .30 2.7.1 壓 力 機(jī) 的 選 擇 .30 2.7.2 裝 模 高 度 的 校 核 .30 2.8 凹 模 強(qiáng) 度 的 校 核 .31 5 2.9 模 具 總 裝 圖 和 工 作 原 理 .32 2.9.1 模 具 總 裝 圖 .32 2.9.2 工 作 原 理 .32 3 總 結(jié) .34 致 謝 .36 參 考 文 獻(xiàn) .37 6 1 緒論 以沖壓方法為主制造的零件，比較有代表性且與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的有汽車 覆蓋件、搪瓷和不銹鋼器皿、各種家用電器的外殼等，它們帶來了產(chǎn)品層出不窮的外 觀變化。沖壓方法也能制造不少產(chǎn)品內(nèi)部的某些零件，甚至是關(guān)鍵零件，如鏈輪、汽 車大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件復(fù)雜程度、等方面，沖壓方法都有非常大的 適用范圍。沖模在很大范圍內(nèi)涵蓋了其它模具（冷鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金 模等）的共同內(nèi)容，所以掌握沖模技術(shù)，對(duì)了解其它類模具業(yè)很有幫助。 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn) 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(duì)材料進(jìn)行變形加工，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。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)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(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量 沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模 具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具 有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下： (1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。 （2）沖壓時(shí)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(zhì) 量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)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(fù)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(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)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(shè)備，因而是一 種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 7 1.1 沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備。80 年代以來，在國(guó)家 產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速。 采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系 列有點(diǎn)，在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產(chǎn)行業(yè) 中得到了廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。模具工業(yè)對(duì)國(guó) 民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，起著越來越重要的作用。模具制造水平的高低，也成為了衡量一 個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的作用標(biāo)志之一。 在模具工業(yè)中，沖壓模具占有重要的比重。從模具角度看，模具是現(xiàn)代制造業(yè)中 不可或缺的裝備，發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值，早已超過了工作母機(jī)（機(jī)床）的總產(chǎn)值， 其中為沖壓工藝服務(wù)的沖模約占模具總量的 40。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，沖壓方法的增值 率達(dá)到原材料的 312 倍，具有明顯的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。 1.2 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 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，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、 新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)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(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)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(yīng)力應(yīng)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(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技 術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國(guó)內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程 的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，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(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題， 并通過在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了 昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種新 工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模 成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。 其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖 8 裁加工零件的厚度可達(dá) 25mm，精度可達(dá) IT1617 級(jí)；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性 凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的 零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工 各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的 實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖 壓成形工序，這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點(diǎn)成形 工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó) 已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法， 從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技 術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無回彈成形。無模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技 術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。 (2) 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件： 在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、 精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)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(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、 數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具 CAD/CAM 技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一 方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)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(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速 發(fā)展。 精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖 模的技術(shù)水平。目前，50 個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2 微米，多功能級(jí)進(jìn)模 不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá) 到國(guó)際水平的精度達(dá) 25 微米，進(jìn)距精度 23 微米，總壽命達(dá) 1 億次。我國(guó)主要汽車 模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了 國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接 近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技 術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。 其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控 測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好 的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為 1500040000r/min）,加工精度一般可達(dá) 10 9 微米，最好的表面粗糙度 Ra1 微米） ，而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只 升高 3 攝氏度） 、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切 削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是 以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣） ，因此不再需要制 造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的 EDSCAN8E 電火花銑削加工機(jī)床，配置有 電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM 集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn) 了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也 相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá) 到無人看管運(yùn)行的程度，,加工精度可達(dá)1.5 微米，表面粗糙度達(dá) Ra=010.2 微 米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo) 磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展, 現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可 靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。 此外，激光快速成形技術(shù)（RPM ）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功 的應(yīng)用。利用 RPM 技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔 模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“M-RPMS-型多功能快速 原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制 造 SSM 和熔融擠壓成形 MEM）的系統(tǒng)，它基于“ 模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和 制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型為基 礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批 量生產(chǎn)開辟了新的途徑。 (3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面： 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高 效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需 要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù) 控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各 式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板 料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn) 率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成 定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá) 97%；公稱壓力為 250KN 的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2000 次/min 以上。在多功能壓力機(jī)方面，日 本田公司生產(chǎn)的 2000KN“沖壓中心”采用 CNC 控制，只需 5min 時(shí)間就可完成自動(dòng) 換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金屬板材加工中心， 10 在相同的時(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的 410 倍，并能進(jìn)行沖孔、分段沖 裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工 藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激 光切割和成形機(jī)、CNC 萬能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國(guó)外已經(jīng) 發(fā)展起來、國(guó)內(nèi)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(chǎn)新的發(fā)展趨勢(shì)。FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、 模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計(jì)算機(jī)控制，車 間實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)無人控制生產(chǎn)。同時(shí)，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(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。 (4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面： 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批 量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此， 只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而 降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo) 準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá) 70%80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo) 準(zhǔn)件廠購(gòu)買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來 越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn) 品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo) 準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加 外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要 求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在 40%以下） ，標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大 多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生 產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。 1.3 沖壓模具的分類 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(chǎn)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(zhì)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(chǎn)生塑性 變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工 序。 11 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(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分 散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)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(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可 將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或 兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級(jí)進(jìn)沖壓在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同 工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合-級(jí)進(jìn)在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)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(fù)合模和級(jí)進(jìn)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,在組成上，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上， 是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上 模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)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(shí)，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(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。 此設(shè)計(jì)針對(duì)所給的零件進(jìn)行了一套冷沖壓模具的設(shè)計(jì)，其中設(shè)計(jì)內(nèi)容為分析零件 的沖裁工藝性（材料、工件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度） ，擬定零件的沖壓工藝方案及模具結(jié) 構(gòu)，排樣，裁板，計(jì)算沖壓工序壓力，選用壓力機(jī)及確定壓力中心，計(jì)算凸凹模刃口 尺寸，主要零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝編制，壓力機(jī)的校核。 12 2 落料拉深復(fù)合模 21 沖壓件的工藝分析 2.1.1 制件的結(jié)構(gòu)分析 零件如圖所示： 未注圓角 R1 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235 材料厚度：1mm 13 圖 1 制件圖 如上圖所示：該工件屬于圓筒形件拉深，形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，所有尺寸均為自由公差， 對(duì)工件厚度變化也沒有作要求， 只是該工件作為另一零件的蓋?？诓砍叽?69 可以稍 作小些。而工件總高度尺寸 14mm 可在拉深后采用修邊達(dá)到要求。 1、材料：該沖裁件的材料鍍鋅鐵皮是鋅鐵合金，具有較好的可拉深性能。 2、零件結(jié)構(gòu)：該制件為圓桶形拉深件，故對(duì)毛坯的計(jì)算要有。 3、單邊間隙、拉深凸凹模及拉深高度的確定應(yīng)符合制件要求。 4、凹凸模的設(shè)計(jì)應(yīng)保證各工序間動(dòng)作穩(wěn)定。 2.1.2 沖裁件斷面質(zhì)量 板料厚度為 1mm，查模具畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè) ，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。 2.1.3 制件的尺寸精度 零件圖上所有未注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按 IT14 級(jí)確定工件尺寸的公差。 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(guó)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。 查公差表可得工件基本尺寸公差為： 、 、 、74.06974.062.0362.04 、 、 、25.0R43.0125.0.1 2.2 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 2.2.1 工藝方案分析 該工件包括落料、拉深兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料+拉深復(fù)合，后拉深二。采用復(fù)合模+單工序模生產(chǎn)。 方案三：先落料，后二次復(fù)合拉深。采用單工序模+復(fù)合模生產(chǎn)。 14 方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案五：落料、拉深級(jí)進(jìn)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足 大批量生產(chǎn)要求。方案二只需二副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，工件精度也 能滿足要求，但制造成本高。方案三也只需要二副模具，制造難度大，成本也大。方 案四只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，通過設(shè)計(jì)合理 的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量。方案五也只需一副模具，生產(chǎn)效率 高，但模具制造比較復(fù)雜，調(diào)整維修麻煩，送進(jìn)操作不方便，工且件精度較低。通過 對(duì)上述五種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案四為佳。 2.2.2 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 (1)確定修邊余量 該件 h=14mm，h/d=14/40=0.35,查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-1 可得 mh2. 則可得拉深高度 H： H=h+ =14+1.2=15.2mmh (2)計(jì)算毛坯直徑 D 15 圖 2 制件的分解圖 根據(jù)表面積相等原則，用解析分解法求出零件的毛坯直徑 D: D=4d1(h-r-h1)+2r(d1-2r)+8r2+d32+2L(d2+d3)+(d1-2r)2-d22 = 4d1(h-r-h1)+2r(d1-2r)+8r2+d32+2L(d2+d3)+(d1-2r)2-d22 = 43268204.304.5 =90.5mm (3)確定拉深次數(shù) 該工件底部有一臺(tái)階，按階梯形件的拉深來計(jì)算，求出 h/d=15.2/40=0.38,根據(jù)毛 坯相對(duì)厚度 t/D=1/90.5100=1.1,查表發(fā)現(xiàn) h/d 小于表中數(shù)值，能一次拉深成形。所以能 采用落料-拉深復(fù)合沖壓。 2.3 確定排樣圖和裁板方案 排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保 證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求的工件。在沖壓生 產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)重要的技術(shù)指標(biāo)之一。合理利用材 料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬件，甚至 數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效益更為突出。 保證在最低的材料消耗和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件， 同時(shí)要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)等 情況，以選擇較為合理的排樣方案。 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可以分為以下三種： （一）有廢料排樣：沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在搭邊廢料，沖件尺寸完 全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。 16 （二）少?gòu)U料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受剪裁條 料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時(shí)邊緣毛刺被凹模帶入間隙也影響模 具壽命，但材料利用率高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （三）無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷 條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量較差，模具壽命較短，但材料利用率高。 采用少、無廢料的排樣可以簡(jiǎn)化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但 是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。 同時(shí)，由于模具單邊受力，不但會(huì)加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖 裁件的斷面質(zhì)量。 綜上分析，并考慮沖裁零件的形狀、尺寸、材料，選取有廢料直排的排樣方式。 由 t=1mm,在 模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè) ，查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選規(guī)格為 750mm1000mm1mm 的冷軋鋼板。 采用橫裁時(shí)，剪切條料尺寸為 93。一塊板可裁的條料為 8，每條可沖零件個(gè)數(shù) 10 個(gè)零件。則一張板材的材料利用率為： =（nA0/A）100 =（10845.2545.253.14/1000750）100=68.6 采用縱裁時(shí)，剪切條料尺寸為 93。一塊板可裁的條料為 10，每條可沖零件個(gè)數(shù) 8 個(gè)零件，則一條板材的材料利用率為： =（nA0/A）100 =（89345.2545.253.14/1000750）100=66.6 根據(jù)以上分析，橫裁時(shí)比縱裁時(shí)的板材的材料利用率相同，這里采用橫裁，排 樣圖如圖所示： 17 圖 3 排樣圖 2.3.1 搭邊的選取 排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差 和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭 邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會(huì)被拉斷，有時(shí)還會(huì)拉入 模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： 材料的力學(xué)性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時(shí)，搭邊要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些。 由沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 2.9 確定搭邊值 根據(jù)零件形狀按圓形取工件間最小搭邊值 =0.8 ，側(cè)邊最小搭邊值 a=1.0 。則1amm 取 =a=1.0 mm。1a 2.3.2 送料步距、條料寬度及板料間距計(jì)算 1. 送料步距 送料步距是指兩次沖裁間板料在送料方向移動(dòng)的距離，用 S 表示，其 值等于沖裁件相應(yīng)部分寬度加上工件間搭邊值 ，即：1a 18 S=d+ =90.5+1.0=91.5 1am 2.條料寬度及板料間距的計(jì)算 條料寬度按下式： （2-1） 02CaDB 其中 為沖裁件寬度方向的最大尺寸； 為導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙查表取 C=0.5。C B =(90.5+21.0+0.5) =93 mm005.05. 則一個(gè)步距的材料利用率 =nA/BS100% =13.1445.2545.25/9391.34 =76% 2.4 計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) 2.4.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知采用復(fù)合沖壓，但復(fù)合模又可分為倒裝復(fù)合模和正裝復(fù)合模， 其各自的特點(diǎn)如下表 表 1-1 正裝復(fù)合模與倒裝復(fù)合模的比較 序號(hào) 正裝 倒裝 1 對(duì)于薄沖壓件能達(dá)到平整要求 不能達(dá)到平整要求 2 操作不方便、不安全，孔的廢料又打棒 打出 操作方法能裝自動(dòng)撥料裝置即能提 高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)?？?的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉 3 裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜重建用 拼塊結(jié)構(gòu) 如凸凹模較大，可直接將凸凹模固 定在底座上省去固定板 19 4 廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次又打 棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，又利 于凸凹模減小最小壁厚 廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要 求又較大的壁厚以增加強(qiáng)度。 該沖件屬于普通沖裁，精度要求不高又屬于大批量生產(chǎn)，刃壁較薄，采用倒裝比 較合適，因此選用倒裝復(fù)合模。 2.4.2 沖壓力的計(jì)算 沖裁力：根據(jù)落料毛坯可算得一個(gè)毛坯周邊長(zhǎng)度：L=D=90.53.14=284.2 查冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)附表 1 可知： MPa;260 （1）落料力的計(jì)算 F =1.3Lt落 料 b 式中 L沖裁輪廓的總長(zhǎng)度；t板料厚度； -板料的抗拉強(qiáng)度b 查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)附表 1 可知： =320MPa 。故： F =1.3 284.2 1 300=110.826KN落 料 （2） 卸料力 和推件力件力 的計(jì)算1Q3QF =Kx F 落 料 =KT F3落 料 式中 Kx 為卸料力系數(shù),KT 為推件力系數(shù) 查冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)附表 3 可知：Kx=0.05, KT=0.05。 故： =KxF1QF落 料 =0.05 110.826 =5.541KN =KT F3Q落 料 =0.05 110.826 =5.54KN （3）拉深力的計(jì)算 查冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表得，K1=0.6 20 F=d3t K1=3.146913200.6=41.599KNb （4）壓邊力的計(jì)算 采用壓邊的目的是為力防止變形區(qū)板料在拉深過程中的起皺，拉深時(shí)壓邊力必須 適當(dāng)，壓邊力過大會(huì)引起拉伸力的增加，甚至造成制件拉裂，壓邊力過小則會(huì)造成制 件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù) m 和相對(duì) 厚度 t/D 100 由于 t/D 100=1/90.5 100 =1.11.5 拉深系數(shù) =40/69=0.580.61m 故：查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4-3 知，拉深需要采用壓邊裝置。 壓邊力: =QF4/)2(32prdDA =3.1490.590.5-(69+28)852.3/4 =1.743KN 式中 rA 初定 8mm；p=2.3 MPa(p 為單位壓邊力) 綜上所述： = + + + + + +總 沖 壓 力F落 料 1QF31Q2F12 =154.168KN 2.4.3 壓力中心的計(jì)算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作， 應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。模具的壓力中心應(yīng)與模柄的軸線 重合。 21 圖 4 壓力中心 由于是圓形工件，如圖 4 所示，所以工件的壓力中心應(yīng)為圓心即 O(45.25,45.25) 2.4.4 壓力機(jī)的初選擇 由于該制件數(shù)億小型制件，且精度要求不高，因此選用開始可傾壓力機(jī)，它具有 工作臺(tái)面三面敞開，操作方便，成本低廉的有點(diǎn)。根據(jù)沖壓工藝總力計(jì)算結(jié)果并結(jié)合 工件的高度選擇壓力機(jī)，前面已經(jīng)算得總壓力為 165.262 KN，查沖壓工藝與模具模 具設(shè)計(jì)表 7.3 提供的壓力機(jī)公稱壓力中可初選取壓力機(jī)的型號(hào)為：J23-25 . 當(dāng)模具結(jié)構(gòu)及尺寸確定之后，可對(duì)壓力機(jī)的閉合高度，模具安裝尺寸進(jìn)行校核， 從而最終確定壓力機(jī)的規(guī)格。 2.5 模具工作零部件刃口尺寸的計(jì)算 因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類： （1）按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件,因沖裁 此類工件的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，具有互換性，精度也容易保證。 （2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀、間隙較小的沖模。這種加工方 法的特點(diǎn)是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡(jiǎn)單，不必校核 的minaxZTA 條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。但是，加工后，凸、凹模必 22 須對(duì)號(hào)入座，不能互換。 所以，經(jīng)以上分析并結(jié)合工件的結(jié)構(gòu)和要求，采用分別加工凸、凹模。 2.5.1 落料模刃口尺寸的計(jì)算 查表可得 0.12 mm, =0.18 mmminZmaxZ - 0.18-0.120.06 mmaxin 0.035 mm， -0.025 mm凹凸 由此可得 m14.06.凸凹 故能滿足分別加工的要求。 查表可得磨損系數(shù) X0.5，落料件基本尺寸為 90.5 mm，取精度為 IT14，則其 公差 。由此可得m78.0 (mm)035.035.0ax 7978.59） （） （ 凹落 凹 D (mm)025.025.min1） （） （ 凸落 凹落 凸 Z 2.5.2 拉深模工作部分尺寸的計(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： (mm)08.08.0 4675.6975. ） （） （ 凹拉 凸 D (mm)05.0.24.8） （） （ 凸拉 凸拉 凹 Z 式中： D拉深件的基本尺寸，69mm； 拉深件的尺寸公差，可知其值為 0.74mm。 Z-拉深凸、凹模的雙邊間隙，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 表 4.13 可知 Z=2mm。 工件底部尺寸 43mm、40mm、3mm 屬于過渡尺寸，要求不高，為操作方便， 實(shí)際生產(chǎn)中直接按工件尺寸做拉深凸、凹模該處的尺寸。 23 2.5.3 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2/2/）（ 拉 凸拉 凹 DZ 可一次成形，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 4.13 可知 Z=2mm. 2.5.4 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，所以凹r 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： 凹r凹 凹r 3.71tDR）（ 凹凹 8.01)695.0(8. 這里 =5mm,而工件底部圓角是過渡尺寸，要求不高，則取 =2mm。凹r 凹r 式中： D坯料直徑，mm； 凹模直徑，由于拉深件外徑為 69 mm,此處取值為 69 mm。凹 （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，要求不高，為操作方便,實(shí)際生產(chǎn)中凸r凹r 直接按工件尺寸做拉深凸模的圓角半徑。 2.6 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 2.6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.6.1.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以 凹模刃口采用直筒形刃口，凹模采用 整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要 依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。凹模的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹 模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修磨量，并查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 表 2.21，取得刃口高度 h=5mm。 落料凹模板的厚度 H 的確定： H=ks 24 為系數(shù)，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 2.22 得 k=0.30。k s為凹模刃口的最大尺寸( )m H=0.3090.5=27.15mm，凹模壁厚 C=1.5H=40.7mm，凹模的材料選用 CrWMn，工件部 分淬硬至 HRC6064 凹模板長(zhǎng)度 L、寬度 B 的計(jì)算 L=D+2C=90.5+2 40.7 =171.9 mm B=D+2C=90.5+240.7=171.9 mm 故確定凹模板外形尺寸為：196 40（mm） A 3.2 1.6 1.61.6 圖 5 落料凹模 2.6.1.2 拉深凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)先落料后拉深，模具裝配后，應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低，其 長(zhǎng)度可按下式計(jì)算： L=Hg+Ha-Ht=20+40-3=57 mm 拉深凸模采用臺(tái)階式，也是采用車床加工,與凸模固定板的配合按 H7/m6 的配合, 拉深凸模結(jié)構(gòu)如下圖所示： 25 0-.5 +0.31 圖 6 拉深凸模 2.6.1.3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸凹模的結(jié)構(gòu)是落料凸模和拉深凹模，其長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)落料凸模的要求計(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。另外結(jié)合工件外形并考慮加工，將凸 凹模設(shè)計(jì)成帶肩臺(tái)階式圓凸凹模，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換，采 用車床加工，與凸凹模固定板的配合按 H7/m6，凸凹模長(zhǎng)度 L=52mm,具體結(jié)構(gòu)可如下 圖所示。由于凸凹模型孔較多，為了防止型孔淬火變形，除了采用工作部分局部淬火 （硬度 6064HRC）外，材料也用淬火變形小的 CrWMn 模具鋼，結(jié)構(gòu)如下圖所示： 26 +0.9 +0.8-5 A B 圖 7 凸凹模 2.6.1.4 壓邊圈設(shè)計(jì) 為了防止拉深過程中起皺，生產(chǎn)中主要采用壓邊圈，查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 表 4-3 知，拉深需要采用壓邊裝置。由于壓邊圈在落料凹模內(nèi)，所以，設(shè)計(jì)壓邊圈時(shí)， 應(yīng)使壓邊圈的工作面高落料凹模刃口面 0.5mm,以保證落料前先壓料，拉伸后能將工件 從落料凹模內(nèi)推出。壓邊圈采用 T8A 鋼制造，熱處理硬度為 5458HRC。其結(jié)構(gòu)如下 圖所示： 27 圖 8 壓邊圈 2.6.2 定位方式的選擇及標(biāo)準(zhǔn)化 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。定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的 正確位置，以保證沖制出合格的零件。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位： 一是在與條料方向垂直方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)成為送進(jìn)導(dǎo)向；二 是在送料方向的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距） 。 2.6.2.1 擋料銷的選擇及標(biāo)準(zhǔn)化 屬于送料定距的定位零件有擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，導(dǎo)正銷及側(cè)刃多用于級(jí)進(jìn) 模和單工序模中。擋料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。擋料銷的作用是擋住條料搭 邊或沖件輪廓以限定條料送進(jìn)的距離，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中常見的擋料銷有三種形式：固定擋 料銷、活動(dòng)擋料銷和始用擋料銷。固定擋料銷安裝在凹模上，由于安裝在凹模上，安 裝孔可能會(huì)造成凹模強(qiáng)度的削弱，固定擋料銷常有于倒裝復(fù)合模中，始用擋料銷用于 級(jí)進(jìn)模中開始定位。所以本模具采用固定擋料銷，擋料銷采用 H7/r6 安裝在卸料板上。 2.6.2.2 導(dǎo)料銷的選擇及標(biāo)準(zhǔn)化 屬于送料導(dǎo)向的定位零件又導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。導(dǎo)料板及側(cè)壓板多用于 級(jí)進(jìn)模和單工序模中。導(dǎo)料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。因此選導(dǎo)料銷做 為導(dǎo)向且位于條料的同側(cè)，一般設(shè) 2 個(gè)，從前向后送料時(shí)導(dǎo)料銷裝在左側(cè)（固定 28 式） ，選用導(dǎo)料銷兩個(gè)。導(dǎo)料銷的作用是保證條料沿正確的方向送進(jìn)，位于條料的右側(cè) （條料從右向左送進(jìn)）尺寸規(guī)格為:12X2，材料 45，為標(biāo)準(zhǔn)件。 2.6.3 卸料裝置的選擇及標(biāo)準(zhǔn)化 2.6.3.1 彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式 常見的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板。前者是剛性結(jié)構(gòu)主要起卸料作用， 卸料力大，適用于材料厚度大于 0.8 的模具，后者是柔性結(jié)構(gòu)，兼有壓料和卸料兩m 個(gè)作用。其卸料力的大小決定與所選用的彈性元件。主要用于沖制薄料和要求制件平 整的沖模中，因此選取彈壓卸料板。 彈壓卸料板與凸模的配合間隙值查表的 =0.1C 表 1.1 彈壓卸料板與凸模的配合間隙值 材料厚度 t0.5 0.51 1 單面間隙 C0.05 0.1 0.15 在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板應(yīng)高出凸模刃口 0.30.5 。m 查卸料板的厚度表得卸料板厚度 ,彈性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模ho15 板的尺寸,所以卸料板的尺寸 196mm，材料 45，結(jié)構(gòu)如下圖： 29 AA 圖 9 卸料板 2.6.2.2 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置 4 個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為 12mm，螺紋部分為 M816mm。卸料釘尾部應(yīng) 留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后， 應(yīng)使卸料板超出凸模端面 lmm，有誤差時(shí)通 過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。卸料螺釘選用標(biāo)準(zhǔn)件圓柱頭卸料螺釘，國(guó)標(biāo) GB2867.5-81,規(guī)格為 M632。 2.6.3.3 彈簧的選用 卸料采用彈簧作為彈性單元，彈簧的自由高度為： =（3.54） 自 由H工 作s 30 式中 彈簧的自由高度（mm）;自 由H 工作行程與模具修磨量和調(diào)整量（ 410mm）之和。工 作s =（2.3+6）mm=8.3mm工 作s 則 =(3.54)8.3mm=29.0533.2mm自 由H 取 =30mm。自 由 彈簧的裝配高度為： （0.850.9） =25.527.0mmH自 由H 2.6.4 推件、頂件裝置的選擇及標(biāo)準(zhǔn)化 推件裝置裝在上模內(nèi)，一般通過沖床滑塊內(nèi)的打料機(jī)構(gòu)完成推件的動(dòng)作。這里利 用壓邊圈兼推件，所以這里不再設(shè)計(jì)專門的推件裝置利用彈性元件頂出。 頂件裝置的作用是將工件從凹模中頂出，利用彈簧和氣墊驅(qū)動(dòng)頂桿，頂桿推動(dòng)頂 件塊將工件頂出。彈性頂件塊的壓力由標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供。 2.6.5 支撐固定零件的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化 2.6.5.1 模架的選用 該模架選用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱式模架的導(dǎo)向方式，帶有導(dǎo)柱的沖裁模適合于精度 要求較高，生產(chǎn)批量較大的沖裁件，且導(dǎo)柱模結(jié)構(gòu)比較完善，導(dǎo)向裝置安裝在模具的 對(duì)稱線上，滑動(dòng)平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠對(duì)后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式可從左右和前后兩個(gè)方向 進(jìn)行送料。由標(biāo)（GB/T2851-20）中取模架 GB/2851- 2008:200mm200mm200240mm，從而確定以下材料和尺寸： 模架上模座 200 200 45 HT200GB/T2855.1-2008；mm 下模座 200 200 50 HT200 GB/T2855.2-2008； 閉合高度為 200240 模柄選取壓入式模柄，B4073，GB2862.381 Q235A 31 2.6.5.2 凸凹模固定板 凸凹模固定板外形尺寸和落料凹模一樣 196mm，厚度：30 mm，材料 45 鋼。 A3.2 圖 10 凸凹固定板 2.6.5.3 拉深凸模固定板的設(shè)計(jì) 拉深凸模固定板與拉深凹模外形尺寸一樣 196mm，厚度：20mm，材料:45 鋼。 結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 32 A A1.63.2 圖 11 拉深凸模固定板 2.6.5.4 墊板的設(shè)計(jì) 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散拉深凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力， 防止模座被壓出凹坑，影響拉深凸模的正常工作。墊板外形尺寸與拉深凸模固定板相 同 196mm，其厚度取 10mm，材料為 45 鋼。結(jié)構(gòu)如下圖所示： 33 A 圖 12 墊板 2.6.6 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 導(dǎo)柱:A28h5150(mm)，材料 T10A，熱處理硬度為（滲碳）50-62HRC GB/T2861.1- 2008； 導(dǎo)套:B28H69042(mm) ，材料 T10A，熱處理硬度為（滲碳）57-60HRC GB/T2861.6-2008。 導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小 于 10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為 0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合 為 H7/r6,導(dǎo)套的外徑與上模座之間的配合為 H7/r6，導(dǎo)柱的下部與下模座之間的配合為 H7/r5。 34 2.6.7 緊固件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 上模螺釘：螺釘起聯(lián)接緊固作用，上模上 4 個(gè)，45 鋼，國(guó)標(biāo) GB/T70.12000，尺寸 為 M12X60； 下模螺釘：4 個(gè)，45 鋼，國(guó)標(biāo) GB/T70.12000，尺寸為 M12X65； 銷釘：銷釘起定位作用，同時(shí)也承受一定的偏移力.上模 2 個(gè)，45 鋼， 尺寸為 10X85，下模 2 個(gè)，45 鋼，尺寸為 10X65，國(guó)標(biāo) GB/T70.12000。 2.7 壓力機(jī)的初選及校核 2.7.1 壓力機(jī)的選擇 由以上的設(shè)計(jì)、計(jì)算，確定壓力機(jī)的規(guī)格尺寸如下： 查表選取國(guó)產(chǎn) 250 開式可傾壓力機(jī):J23-25KN 其最大裝模高度為 270 m 最小裝模高度為 130 模柄孔尺寸為直徑 40 ，深度為 60 工作臺(tái)尺寸左右為 450 、前后 300 ， m 工作臺(tái)孔尺寸：左右 220 、前后 110 m 立柱間距離：220 床身最大可傾斜角 350 2.7.2 裝模高度的校核 為了保證模具和壓力機(jī)相適應(yīng)，沖模的閉合高度 H 應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模度 和最小裝模高度 之間，其關(guān)系式為：maxHminH （5-1） m5101axin 式中 沖模的閉模高度； 最大閉模高度；maxH 35 最小閉模高度；minH 墊板高度；1 最大裝模高度；max 最小裝模高度；in1H 則 ;1403mi m 25251ax 入下 模 座凸 凹 模凸 模墊 板上 模 座下 模 座 HtHH =50+45+10+40+57+52+1-17=198 m 式中：H 凸凹模 -凸凹模的高度，H 凸凹模 =52mm；H 凹模 -凹模的厚度，H 凹模 =40mm；H 入 -凸凹模進(jìn)入落料凹模的深度， H 入 =17mm； H 下模座 -下模座的高度，H 凸凹模 =50mm；H 上模座 -上模座的厚度，H 上模座 =40mm；H 墊板 -墊板的厚度， H 墊板 =10mm；t=1mm。 有此可知 ,則所選則的壓力機(jī)符合要求。maxmin 2.8 凹模強(qiáng)度的校核 凹模的強(qiáng)度校核公式為 P/Fmin 壓 式中： P 落料沖裁力， N； Fmin凹模最小斷面面積， ；2m 凹模材料的許用壓應(yīng)力，單位 MPa。此處材料選用 CrWMN，查表壓 可得 （100