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沖壓模具設(shè)計(jì)中側(cè)壁起皺的分析
F.-k. Chen and Y.-C. Liao
臺灣 臺北市國立臺灣大學(xué)機(jī)械工程部門
在沖壓過程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時(shí)。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對沒有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個有錐度的方形杯子時(shí)，當(dāng)發(fā)生起皺時(shí)，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過增加沖壓力來被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個有相似幾何類型的實(shí)際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因?yàn)榻橛跊_頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個最適宜的沖模設(shè)計(jì)方法就是利用有限元分析法。在無起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實(shí)測結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實(shí)了利用有限元分析法去設(shè)計(jì)沖模的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子
1． 介紹
起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個復(fù)雜形狀零件的操作時(shí)，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實(shí)際操作中也可以通過增加沖壓力來防止起皺，但是過度的拉力會通過裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計(jì)算。對于沖壓一個復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時(shí)，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。
為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測試，在這種測試?yán)?，一塊薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計(jì)劃一個近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實(shí)驗(yàn)性和分析性上研究起皺問題，通過理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示是四到六個。當(dāng)通過一個有錐度的模具畫出金屬板料時(shí)，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類。
那些努力都被聚中于和簡單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問題上，例如：一個圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動態(tài)軟件和有限元方法的成功運(yùn)用使得分析包括在沖壓一個復(fù)雜形狀零件的起皺問題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來分析在沖壓一個帶有階梯的矩形部分的過程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動制造參數(shù)上。
一個帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過程中，側(cè)壁上的金屬板料相對沒被支撐，因此，這個部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個帶有階梯的方形杯子時(shí)，就像圖1B顯示的一樣，可以觀測到另一種形式的起皺。為了評估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個確切階梯幾何形狀的物體被檢測。通過使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來減少起皺，起皺的原因被確定。在觀測一個實(shí)際產(chǎn)品成形時(shí)，通過有限元分析法得到的模具設(shè)計(jì)方法得到證實(shí)。
圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b）
2有限元模型
包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來設(shè)計(jì)的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的外形元素被采用用來為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對于有限元模擬來說，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對應(yīng)的網(wǎng)眼被用來定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點(diǎn)外形元素來為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對稱條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。
圖2 有限元網(wǎng)眼
為了表演一個精確的有限元分析法，金屬板料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動力σ，計(jì)算方程為σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，因?yàn)槊恳粋€方法真實(shí)應(yīng)變通常用來模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。
當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。
圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
3 錐度方形杯中的起皺
正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過增加沖壓力來被抑制。相對于沖壓一個錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來的部分被研究。
3.1沖模間隙的影響
為了檢查沖模間隙對起皺的影響，在沖壓一個錐度方形杯子時(shí)，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。
圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子
模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說明在沖壓過程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來的產(chǎn)品，兩個主要的應(yīng)變比率β被介紹，β=εmin/εmax，這里的εmin和εmax分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了β的實(shí)際值比β的評論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，β的實(shí)際值越大，起皺的可能性就越大。
在三個沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的β值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫出。圖5中說明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對三個沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說明了沖模間隙越大，β的實(shí)際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。
3.2沖壓力的影響
眾所周知，在沖壓過程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來模擬。
模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的β值與沖壓力為100KN和600KN的β值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的β值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說明在沖壓帶有錐度的方形杯子時(shí)，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因?yàn)槠鸢櫟脑蛑饕怯捎谠谟袡M向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒有影響。
圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的β值
4階梯矩形杯子
在沖壓一個階梯矩形杯子時(shí)，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺階D-E而行。在近期的研究中，在一個實(shí)際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。
這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過清理焊縫的深拉。在這種深拉過程中，沒有焊縫被用在沖模表面來幫助幫助金屬的流動。但是，由于沖頭拐角處的半徑過小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實(shí)產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。
為了進(jìn)一步的了解沖壓過程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計(jì)中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類似真實(shí)零件中的那樣。
圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線條
圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺
圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀
如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過增加以半徑來避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過增加半徑得到證實(shí)。
個別的嘗試也被用來消除起皺。第一，沖壓力加到原來的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對消除起皺現(xiàn)象沒有起有很大的效果。通過增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測，這種起皺不能通過增加沖壓力來得到抑制。
由于在金屬屈服于過大壓力的區(qū)域，往往會因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃佣鸢?，一種通過在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡單方法被用來吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒被吸收。這說明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來吸收所有過量的材料，但是這在模具設(shè)計(jì)中是不允許的。
利用有限元分析法分析沖壓工序的一個優(yōu)勢是沖壓過程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測，而這在真實(shí)的產(chǎn)品沖壓過程中是不可能的。對沖壓過程中金屬流動的精密監(jiān)測顯示板料最開始通過沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如
圖9 加到側(cè)壁的起皺
圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了有價(jià)值的信息。
圖10 當(dāng)板料接觸臺階邊緣的起皺形成
圖11 切除了的臺階拐角
對于起皺的發(fā)生，最初的一個猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因?yàn)檎麄€沖頭邊緣和整個階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實(shí)這種說法，兩種改進(jìn)過了的模具設(shè)計(jì)被用來實(shí)驗(yàn)：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。
在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過兩步拉深工序可以造出沒有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因?yàn)榻饘俨蝗菀淄ㄟ^較低的階梯進(jìn)入模具型腔。
圖12改善模具設(shè)計(jì)的模擬形狀
圖13 兩個操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作
有限元分析法說明用簡單的拉深操作來設(shè)計(jì)理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計(jì)是很難完成的。但是，由于額外的模具費(fèi)用和操作費(fèi)用，兩個操作的制造費(fèi)用是很高的。為了保持較低的制造費(fèi)用，零件的設(shè)計(jì)師對形狀做出了合適的改變，而且通過有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺階來改善模具設(shè)計(jì)，如圖12所示。隨著設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實(shí)的沖壓模具被制造出來，而且零件還沒有起皺，如圖14所示。通過有限元模擬分析法得到的零件也沒有起皺。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實(shí)了有限元模擬分析法的效率。
圖14 無缺陷產(chǎn)品零件
圖15 G-H處模擬和測量厚度
5概要和結(jié)束語
通過有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。
第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因?yàn)闆_模間隙過大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時(shí)，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過增加沖壓力的方法來得到抑制。
另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過程中。起皺往往發(fā)生在臺階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計(jì)過程中，通過有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來消除起皺，切除了臺階的模具被建立。通過無缺陷的零件證實(shí)了這種模具設(shè)計(jì)方法對消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實(shí)產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實(shí)了用有限元分析法代替真實(shí)的模具制造方法的效力。
感謝
作者希望感謝中國人民共和國民族科學(xué)委員會授于NSC-86-2212-E002-028編號才使得這個項(xiàng)目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。
參考文獻(xiàn)
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內(nèi)容提要
本此設(shè)計(jì)說明書論述了模具的下模由下模座、下模墊板、下模固定板、凹模鑲塊、抬料釘、導(dǎo)料板、卸料板,導(dǎo)柱導(dǎo)套、卸料板彈釘、卸料板限位器等零部件組成以及其設(shè)計(jì)計(jì)算過程。其中下模固定板、凹模鑲塊、導(dǎo)料板、卸料板拉深翻邊凸模等是關(guān)鍵零部件。
該模具采用單出排樣，有6個工位，上、下模固定板具有高精度、長壽命。可快速更換凸模和凹模鑲塊，并且重復(fù)裝配精度高，可延長模具的使用壽命。采用雙側(cè)刃定距，在側(cè)刃凹模鑲塊上設(shè)計(jì)一個與導(dǎo)料板一樣高的限位刃凸臺，既可初定位送料的步距，又可快速定位導(dǎo)料板。同時(shí)在上模座上設(shè)計(jì)剛性的卸料板限位器，卸料板既可彈性壓料又可剛性卸料﹐綜合而言﹐該模具有以下特點(diǎn)﹕
(1) 下模固定板具有高精度、長壽命
(2) 快速更換沖裁凹模鑲塊
目 錄
前言………………………………………………………………………… 1
緒論 …………………………………………………………………………2
第1章 沖壓工藝分析 ……………………………………………………3
第2章 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 ……………………………………………4
2.1確定沖壓的基本工序…………………………………………………5
2.2確定基本工序尺寸公差………………………………………………6
2.3排樣及材料的選用率…………………………………………………7
2.4計(jì)算工序壓力…………………………………………………………8
2.5沖壓設(shè)備的選擇………………………………………………………9
2.6確定壓力中心…………………………………………………………10
2.7沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算…………………………………………12
2.8確定各個零件的結(jié)構(gòu)尺寸……………………………………………13
第3章 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式…………………………………15
3.1工藝方案的確定……………………………………………………‥17
3.2模具結(jié)構(gòu)形式選擇的基本原則………………………………………19
第4章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………21
4.1凹模板外形尺寸的確定……………………………………………23
4.2凸模固定板形外形尺寸確定 ……………………………………24
4.3 凸凹模墊板外形尺寸確定…………………………………………26
4.4卸料橡膠的選用……………………………………………………28
第5章 固定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ……………………………………………30
5.1 模板類零件的固定………………………………………………31
5.2凸模的固定 …………………………………………………………32
5.3凹模鑲塊的固定……………………………………………………33
第6章 設(shè)計(jì)并繪制總裝配圖并選取標(biāo)準(zhǔn)件……………………………34
6.1下模座的選用………………………………………………………35
6.2上模座的選用………………………………………………………36
第7章 繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 ……………………………………………37
第8章 本模具的工作過程及特點(diǎn)………………………………………38
8.1工作過程………………………………………………………………39
8.2本模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)…………………………………………………………40
第9章 典型零件加工工藝編制…………………………………………41
9.1卸料板………………………………………………………………42
9.2擋料銷………………………………………………………………42
結(jié)束語 ……………………………………………………………………43
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………44
致謝 ………………………………………………………………………45
28
摘要：
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備，為了擴(kuò)展在工藝方面的知識面為了適應(yīng)社會的要求，學(xué)校舉行了課程設(shè)計(jì)，這次課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完沖模、模具制造等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對我綜合能力的考核，是對我所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，也是對我所學(xué)知識的回顧與檢查。
通過實(shí)例，分析了零件的沖壓工藝方案，闡述了模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作過程，最后提出了模具設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題。
關(guān)鍵詞：沖模；沖壓工藝；模具設(shè)計(jì)
Abstract
Through an example, the stamping process for forming the multi-direction bent parts is analyzed .The structure characteristics and working
process of the die for stamping the multi-direction bent parts are presented .The
parts needing attention in the design of the die are put forward .
key words: die; stamping process ; die design
前 言
模具是現(xiàn)代化的生產(chǎn)重要工藝裝備，在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都越來越多地依
模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工，越來越引起人們的重視，模具也趨向標(biāo)準(zhǔn)化。
隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完所有機(jī)械課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是對我綜合能力的考核，是對我所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，也是對我所學(xué)知識的回顧與檢查。
本次設(shè)計(jì)的是一副沖孔-落料的復(fù)合模，這次設(shè)計(jì)是在戴正強(qiáng)老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下，對模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標(biāo)下進(jìn)行全面、仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在此, 我表示衷心的感謝他們對我的教誨.
沖模是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，通過學(xué)習(xí)這門課程，使我對沖裁模具有了新的認(rèn)識，從中也學(xué)到了不少知識，激發(fā)了我對沖裁模具的愛好。
但因本人經(jīng)驗(yàn)有限，因此很難避免的存在一些不合理之處，望各位老師批評和指正，以使我的課程設(shè)計(jì)做到合理，同時(shí)也為我走出校門步入社會打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)者：
緒 論
模具概述: 伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速?，F(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)已向大型化、多功能、高精度的方向發(fā)展,模具技術(shù)含量不斷提高,多功能復(fù)合模得到進(jìn)一步的發(fā)展,熱流道技術(shù)和模具標(biāo)準(zhǔn)件日益得到廣泛的應(yīng)用,同時(shí)塑料模比例不斷提高,快速經(jīng)濟(jì)型模具前景十分廣闊.我國模具產(chǎn)業(yè)也得到了較快的發(fā)展,九五期間年平均增速度約為13%,至2000年,我國模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260～270億元,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)也有了較大的改善,模具商業(yè)化程度提高了近10%,中高檔模具占模具總量的比例有了明顯提高。
當(dāng)今世界,工業(yè)正日益朝著批量化的方向發(fā)展.這樣對沖壓生產(chǎn)提出了自動化,智能化的要求;從而使模具向簡單化、調(diào)試方便快速性方向發(fā)展,對生產(chǎn)人員要求的普遍性提高.同時(shí)伴隨生產(chǎn)還有許多的問題,比如噪音問題,生產(chǎn)的安全性問題,所有這些問題要獲得真正有效的解決都離不開沖壓生產(chǎn)設(shè)備,生產(chǎn)工藝方案的制訂,生產(chǎn)人員的狀況,生產(chǎn)現(xiàn)場的管理等;而最為重要的是模具設(shè)計(jì)與制造的能力的提高.展望未來,沖壓生產(chǎn)還有許多可提高之處.
沖模發(fā)展?fàn)顩r:目前,我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模,但與先進(jìn)工業(yè)國家相比仍有較大差距.近年來對模具技術(shù)的探索和研究主要取得了以下成果:
1.研究了幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金,鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新型材料,并采用了一些熱處理新工藝,模具壽命有所提高.
2.發(fā)展了一些多任務(wù)位模具,硬質(zhì)合金模和簡單經(jīng)濟(jì)模具等新產(chǎn)品.
3.研究和應(yīng)用了一些新技術(shù)和新工藝.
4.模具加工設(shè)備的生產(chǎn)已具有一定的基礎(chǔ).目前已能小批量生產(chǎn)精密的坐標(biāo)磨床,計(jì)算器數(shù)控仿形銑床,電火花線切割機(jī)床,高精度的電火花機(jī)床等.
5.模具計(jì)算器輔助設(shè)計(jì)與制造已有多家單位正在研究開發(fā),有些已經(jīng)投入使用.
隨著工業(yè)的發(fā)展,國內(nèi)模具需求量都在激增,其中高精度,高效率,高壽命模具的應(yīng)用也正日趨廣泛.為了滿足這種需要,模具技術(shù)主要朝著如下幾個方面發(fā)展:
(1)發(fā)展高精度,高效率,高壽命的模具,.例如高速沖床所用的模具,多任務(wù)位模具,少無廢料模具等先進(jìn),經(jīng)濟(jì)的模具.
(2).發(fā)展各種簡易模具,如低熔點(diǎn)合金模,超塑性模,鋅基合金模等.
(3).實(shí)現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)行模具專業(yè)化生產(chǎn).
(4).發(fā)展各種高效,精密,自動化的模具加工設(shè)備.如模具毛坯下料用的高速鋸床,陽極切割機(jī)床,砂線切割機(jī)床,激光切割機(jī)床等高級設(shè)備. 粗加工用的高速銑床,高速磨床等.精加工用的數(shù)控電氣仿形床,數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)銑床.CNC低速走絲精密線切割機(jī)床,各種高精度電火花機(jī)床,精密電解成形機(jī),三坐標(biāo)測量機(jī)等精密加工設(shè)備和加工中心,并逐步實(shí)現(xiàn)模具自動加工系統(tǒng).
(5).開發(fā)和應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù),提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率,提高制造精度,縮短制造周期.
(6).研究模具新材料,一方面研究高強(qiáng)度,高耐磨及有些特殊性能的合金模具鋼;另一方面研究簡易模具的材料.
沖壓墊片設(shè)計(jì)說明書
零件的名稱：沖壓墊片（如下圖所示）
生產(chǎn)批量：大批量
材料：A3 板厚：t =1.2 mm
要求設(shè)計(jì)落料，沖孔復(fù)合模
零件圖
第1章 沖壓件工藝的分析
工件如上圖所示，我開始考慮用模具，因?yàn)榧夁M(jìn)沖模在設(shè)計(jì)上比較靈活，但后來想這種形狀較為簡單，由于產(chǎn)品批量較大，精度比較要求一般，我采用復(fù)合模，一套模具完成此工件的加工。
產(chǎn)品工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的內(nèi)容.在技術(shù)方面,根據(jù)產(chǎn)品圖紙,主要分析沖壓件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求;在經(jīng)濟(jì)方面,主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量,分析產(chǎn)品成本,闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益.因此,中壓件的工藝分析,主要討論在不影響零件使用的前提下,能否以最簡單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來,能夠做到的,表示該沖壓件的工藝性好,反之，工藝性差.
影響沖壓件工藝性的因素主要有零件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,設(shè)計(jì)基準(zhǔn),公差等級和形狀位置誤差要求,材料的厚度及成形后允許的變薄量,材料的機(jī)械性能和沖壓性能,在沖壓過程中產(chǎn)生的回彈,翹曲的可能性,毛刺大小和方向要求等.這些因素對確定沖壓工序的性質(zhì),數(shù)量和順序,對模具的結(jié)構(gòu)形式及制造精度要求等都有很大關(guān)系,因此,在制定沖壓工藝過程中必須根據(jù)零件圖認(rèn)真加以分析,尤其應(yīng)該注意分析零件在沖壓加工中的難點(diǎn)所在.良好的沖壓工藝性表現(xiàn)在材料消耗少,沖壓成形時(shí)不必采用特殊的控制措施,工藝過程簡單而且壽命長,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,操作方便等.如果發(fā)現(xiàn)零件的工藝性差,則應(yīng)該在不影響使用要求的前提下,對零件的形狀,尺寸及其它要求作必要的修改.
此零件外形對稱,無尖角,成品的精度要求不是很高,外形公差要求為±0.25mm,角度公差要求為±1.00°.
考慮到裝配的要求,抽孔必須保證抽起高度,孔距有位置要求,但孔徑無公差配合.因?yàn)橐拖律w接觸,所以兩側(cè)的小孔位置也必須保證.
由以上分析可知,該零件為板材沖壓件,尺寸精度要求不高,工藝上雖有難度,但易于刻服,又屬批量生產(chǎn),因此可以用沖壓方法生產(chǎn).
第2章 主要工藝參數(shù)的計(jì)算
2．1 確定沖壓的基本工序
如上圖零件圖所示，該零件行進(jìn)沖壓加工的基本工序?yàn)闆_孔、落料。根據(jù)零件要求進(jìn)行工藝計(jì)算分析：
2．2 確定基本工序的尺寸公差
零件圖上的尺寸未標(biāo)注公差，按照IT14級確定工件的公差。經(jīng)查表（GB1800—79）得各尺寸的公差為：
查表的：
Φ62-0.620 φ200+0..52， 370+0..52，40+0..3
2.3 排樣及材料的利用率
排樣圖為
毛坯直徑為62，考慮操作方便，采用單排排樣，如下面所示。
首先查表明確搭邊值。根據(jù)零件形狀，兩零件之間按照圓形取搭邊值a=1.2mm，側(cè)邊搭邊值取a1=1.5 。
所以進(jìn)料步距為S0=43.2mm.
條料寬度的計(jì)算：
B =（D+2a1）-Δ0查表2-12得Δ=0.5
所以B =（62+2X1.5）-0.50=65-0.50mm
2.4 計(jì)算工序壓力
P0=P＋P推
P沖=KL沖tτ=1.3×66.5×2×188÷1000=32.5KN
P落=KLt 08鋼查表抗剪強(qiáng)度～360,取
P落=KL落tτ=1.3×131.9×2×188÷1000
=64.5KN
P= P沖＋P落=32.5＋64.5
=97KN
計(jì)算推料力：
P推=n×K2×P沖
查表1-7得K2=0.050
取n=4
P推=4×0.055×32.5=7.15KN
計(jì)算總的沖壓力：
P0=P+P推=97＋7.15=104.15KN
卸料力有兩種即下模卸條料的力PS1和上模卸工件的力PS2：
PS1=0.05×64.5=3.225KN
PS2=0.05×（64.5＋32.5）=4.85KN
式中：P0—— 理論上總的沖壓力；
P — 總的沖裁力；
P推——總的推件力；
P沖 ——沖孔時(shí)所用的沖裁力；
P落 ——落料時(shí)所用的沖裁力；
Τ ——為材料的抗剪強(qiáng)度；
L沖——為沖孔輪廓的周長；
L落——為落料輪廓的周長；
2.5 沖壓設(shè)備的的選擇
為使壓力機(jī)能安全工作，?。?
≥（1.6-1.8）p.=177.055KN
公稱壓力：250KN
滑塊塊行程：100mm
最大封閉高度：270mm
連桿調(diào)節(jié)量：55mm]
滑塊底面尺寸：左右 250
前后 220
工作臺尺寸：1345X950mm
模柄孔尺寸：40X60mm
工作臺板厚度：50mm
最大大角度：30
電動機(jī)功率：2.2KW
2.6確定壓力中心
根據(jù)圖形分析，因?yàn)楣ぜD形對稱，故落料和沖孔的中心都在工件的幾何中心，根據(jù)力矩平衡原理得：
PX=(43.2-X)P
由此計(jì)算得X=14.474mm
2.7 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算：
①. 沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算：
dp=（dmin+ΧΔ）-δp0
內(nèi)孔基本尺寸為20㎜的刃口尺寸dp1：
因?yàn)?d1min=20㎜ 查公差表得Δ=0.52 δp=0.25×Δ=0.13
查表2-21得 Χ=0.5
所以 dp1=20.26-0.130㎜
內(nèi)孔基本尺寸為22㎜的刃口尺寸dp2：
因?yàn)閐2min=22㎜ 查公差表得Δ=0.52 δp=0.13
所以 dp2=22.26-0.130㎜
內(nèi)孔基本尺寸為4㎜的刃口尺寸dp3：
因?yàn)閐3min=4㎜ 查公差表得Δ=0.3 δp=0.075
所以dp3=4.150-0.075㎜
②. 落料凹模刃口尺寸：
壓圈外圓基本尺寸為42mm，
查公差表得Δ=0.62mm δd=0.155
因?yàn)?Dmax=42mm
Dd=（Dmax-ΧΔ）0+δ =41.690+0.155mm
③．凸凹模內(nèi)部刃口尺寸根據(jù)凸模刃口實(shí)際尺寸配作保證雙面間隙為0.25-0.36㎜。
凸凹模外部刃口尺寸根據(jù)凹模刃口實(shí)際尺寸配作保證雙面間隙為0.25-0.36㎜。
2.8 確定個主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸：
(1) 凹模外形尺寸的確定
凹模厚度H的確定：
H=（0.1×104150）1/3 P0=104150N
所以H=21.8㎜
查≤模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)≥表6-2取H=25mm C=34㎜
根據(jù)壓力中心圖可以得出凹模外徑D=110㎜
（2）．取凸凹模墊板的厚度為9㎜，直徑為110㎜。
（3）．取凸凹模固定板的厚度為15㎜，直徑為110㎜.
（4）．取回程卸料板的厚度為10㎜，直徑為110㎜。
（5）．取凹模墊板的厚度為8㎜，直徑為110㎜。
（6）．取凸模固定板的厚度為20㎜，直徑為110㎜。
（7）．取凸模墊板的厚度為8㎜，直徑為110㎜。
（8）．凸模長度的確定：
L凸=h1+h2+h3=25＋8＋20=53㎜
其中h1為凹模厚度25㎜，h2為凹模墊板厚度8㎜，h3為凸模固定板厚度20㎜。
（9）．模架的選用：
選用125×125×160-190I GB/T 285.3-90（滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架）
第3章 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式
3．1 工藝方案的確定
在工藝分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)產(chǎn)品圖紙進(jìn)行必要的工藝計(jì)算,然后分析沖壓件的沖壓性質(zhì),沖壓次數(shù),沖壓順序和工序組合方式,提出各種可能的沖壓工藝方案.通過對產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)效率,設(shè)備條件,模具制造和壽命,操作安全以及經(jīng)濟(jì)效益等方面的綜合分析和比較,確定出一種適合于本單位生產(chǎn)的最佳工藝方案.確定工藝方案時(shí)應(yīng)考慮到以下內(nèi)容:
3．1．1 沖壓性質(zhì):剪裁,落料,沖孔,是常見的沖壓工藝各沖壓工序有其不同的性質(zhì),特點(diǎn)和用途.編制沖壓工藝時(shí),可以根據(jù)產(chǎn)品圖和生產(chǎn)批量等要求,合理地選擇這些工序.
3．1．2 沖壓次數(shù):沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復(fù)進(jìn)行的次數(shù).對于拉深件,可根據(jù)它的形狀和尺寸,以及板料許可的變形程度,計(jì)算出拉深次數(shù).彎曲件或沖裁件的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸及極限變形程度來決定.
3．1．3 沖壓順序:沖壓件各工序的先后順序,主要依據(jù)工序的變形特點(diǎn)和質(zhì)量要求等安排的,一般按列原則進(jìn)行:
(1) 對于帶孔的或有缺口的沖裁件,如果選用簡單模,一般先落料,再沖孔或切口.使用連續(xù)模時(shí),則應(yīng)先沖孔或切口,后落料.
(2) 對于帶孔的彎曲件,孔邊與彎曲線的間距較大時(shí),可以先沖孔,后彎曲.如果孔邊在彎曲線附近,必須在零件壓彎后再沖也.孔與基準(zhǔn)面的間距有嚴(yán)格要求時(shí),也應(yīng)先壓彎后沖孔.
(3) 對于帶孔的拉深件,一般來說,都是先拉深,后沖孔,但是孔的位置在零件底部,且孔徑尺寸要求不高時(shí) ,也可以先在毛坯上沖孔,后拉深.
(4) 多角彎曲件,應(yīng)從材料變形和彎曲時(shí)材料流動兩方面安排彎曲的先后順序.一般情況下,先彎外角,再彎內(nèi)角.
(5) 對于形狀復(fù)雜的拉深件,為了便于材料變形和流動,應(yīng)先成形內(nèi)部形狀,再拉深外部形狀.
(6) 整形或校平工序,應(yīng)在沖壓件基本成形以后進(jìn)行.
該零件進(jìn)行沖壓加工的基本工序?yàn)闆_孔、落料。其中，沖孔和落料屬于簡單分離。
3．1．4 組合方式:工序的組合方式可以選用復(fù)合模和連續(xù)模,主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量,尺寸大小和精度等因素.一般按下列原則進(jìn)行:
(7) 對于多孔的沖裁件,當(dāng)孔之間的間距, 孔與材料邊的距離大于允許值時(shí),最好落料與沖孔在一道復(fù)合工序中完成.
(8) 當(dāng)彎曲件的平直高度大于10mm時(shí),彎曲工序一般與沖裁工序分開單獨(dú)進(jìn)行.
對于形狀復(fù)雜的彎曲件,為簡化模具設(shè)計(jì)過程,降低模具制造成本,一般安排由兩道劃兩道以上的工序來完成;而形狀較簡單的彎曲件(如V形,U形,Z形等),應(yīng)盡量采用一道工序彎曲成形.
3．2 模具結(jié)構(gòu)形式選擇的基本原則:
(1) 能沖出符合技術(shù)要求的工件
(2) 能提高生產(chǎn)率
(3) 模具制造和修磨方便
(4) 模具有足夠的壽命
(5) 模具易于安裝調(diào)整,且操作方便,安全
3．2．1卸料裝置:
沖孔時(shí),由于孔口部分的回彈,料片卡在沖子上隨沖子一起向上運(yùn)動,因此需要有卸料裝置把料片推下.在實(shí)際沖裁時(shí),由于彈性卸料裝置可以平整工件,且使模具結(jié)構(gòu)簡單,因此采用彈性卸料裝置.
3．2．2導(dǎo)向裝置:
分析工件可知,雖然模具間隙很小,但由于其料厚為1.0,且此網(wǎng)孔的作用系散熱,精度要求不是太高,所以可以不用外導(dǎo)柱來導(dǎo)向,只需用內(nèi)導(dǎo)柱即可.
針對與該水管壓蓋零件而言﹐該零件進(jìn)行沖壓加工的基本工序?yàn)闆_孔且拉深后翻邊﹐再落料。其中沖孔和落料屬于簡單的分離工序﹐而拉深翻邊則屬于彎曲成型。
綜合分析，沖裁件的尺寸精度不高，形狀不大，但產(chǎn)量大，根據(jù)材料較厚（t=1.5）工序較多的特點(diǎn)，為保證孔位精度和較高的生產(chǎn)率，以及防止拉深開裂等。實(shí)行工序集中的工藝方案，即采用吊裝式導(dǎo)正釘定位、雙側(cè)刃定距、固定卸料裝置、壓邊裝置、自然漏料方式的連續(xù)沖裁模結(jié)構(gòu)。
第4章 模具設(shè)計(jì)
4.1 凹模板外形尺寸的確定
凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：確定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，選擇凹模形孔側(cè)壁的形狀，布置凹模板上形孔，螺孔和銷孔的位置以及標(biāo)注尺寸等。
凹模板厚度H的確定：
H = （F取總壓力）
所以，H =25 mm
凹模板長度L的確定：
L = b+ 2 c
t=2.5 mm, b = 25mm，查表得，c = 34 mm
L = 35 + 2×34 = 93 mm
為使凹模板板獲得更好的受力，可以將凹模的長度和厚度適當(dāng)增大。由此，確定凹模板的外形尺寸為：400×110×36
4.2 凸模固定板外形尺寸的確定
凸模固定板的外形尺寸同凹模板相同，厚度為凹模板0.8～1倍
故凸模固定板外形尺寸為，400×110×15
4.3凸凹模墊板外形尺寸確定
墊板的平面形狀與尺寸與固定板相同，其厚度一般為6～10 mm，
故墊板的外形尺寸為，400×110×10
4.4．卸料橡膠的選用：
下模卸料橡膠
(1)選用牌號為1120的合成橡膠體切割制作。
(2)計(jì)算彈性體的預(yù)壓力Fy：
Fy=3.225×1000=3225 N
(3)．橡膠高度的確定
考慮橡膠塊的工作壓縮量較小，取預(yù)壓縮率ξy=15%
極限壓縮率取ξj=35%
橡膠塊的工作壓縮量 hg=t＋1=3㎜
H= hg÷（ξj－ξy）=15㎜
(4)確定橡膠體的截面面積A：
(5)查表2-27得Fq=2.1MPa
A= Fy÷Fq=3225÷2.1=1535.7㎜2
采用M6×45的卸料螺釘加工制得，取橡膠塊穿卸料螺釘?shù)目字睆綖閐因?yàn)?
膠塊穿過凸凹模，取單邊間隙為3㎜所以橡膠的外徑不能少于65㎜。為提高橡膠的使用壽命取橡膠的外徑為108㎜。
下模卸料橡膠采用聚氨脂彈性體制得，外徑為42㎜，內(nèi)徑為26㎜，高度為15㎜。
第5章 固定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5．1 模板類零件的固定：
模板類零件包括凸模固定板、凹模板、導(dǎo)料板等，一般采用銷釘定位，內(nèi)六角螺釘連接．當(dāng)模板層少于三層時(shí)，可用一個螺釘連接，超過三層,應(yīng)分層連接.本模具設(shè)計(jì)中，因使用快速換凸模機(jī)構(gòu)．故將上模座，上模墊板，上模固定板，用一螺釘連接，它們間用銷釘定位．凸模蓋板只起固定凸模上下方向作用，只需用螺釘固定在凸模固定板上，無需銷釘定位.
5．2 凸模的固定：
標(biāo)準(zhǔn)圓凸模采用臺階式，即在凸模固定板上開臺階孔，將標(biāo)準(zhǔn)圓凸模放入，上面蓋上凸模墊板，用六角螺釘和銷釘將墊板以及凸模固定板與上模座一起固定。鉚裝式凸模是直痛結(jié)構(gòu)，鉚頭一端材料需要保持軟狀態(tài)，必須限定淬火長度，固定板型孔按凸模配作成過渡配合（取m6），同時(shí)型孔上端沿周邊制成（1.5～2.5）×45斜角，做成鉚窩。
5.3 凹模鑲塊的固定：
本設(shè)計(jì)為快速更換沖裁凹模鑲塊,因?yàn)榘寄?尤其沖裁凹模)是易損件，需經(jīng)常更換。該復(fù)合模按下圖所示設(shè)計(jì)凹模鑲塊，凹模鑲塊外側(cè)不帶臺階。更換凹模時(shí)，用一個銷釘從下模墊板的廢料漏孔將凹模鑲塊從固定板內(nèi)頂出，不必拆卸聯(lián)接固定板的螺釘和銷釘，有時(shí)還無需將模具從高速沖床上卸下，因此更換凹模速度快，而且可保證模具的重復(fù)裝配精度，提高模具的使用壽命。因?yàn)樾读习迥軓椥詨毫?，所以在生產(chǎn)過程中不帶臺階的凹模鑲塊不會從下模固定板中形跳出。
第6章 設(shè)計(jì)并繪制總裝配圖、選取標(biāo)準(zhǔn)件（附圖）
按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
凹模周界 L=400 mm、B=160 mm、厚度H=45 mm的對角上模座；
上模座 400×160×45 GB/T2855.1-90
材料 HT200 GB9436-88
6．1 下模座的選用
原則:
6．1．1 排配有墊腳螺釘側(cè)(如圖1-4中尺寸E),單邊加大30MM.
6．1．2 裝有外導(dǎo)柱側(cè)(如圖1-4中尺寸F),
Φ50有珠:單邊加大125MM; Φ50無珠:單邊加大110MM;
Φ36有珠:單邊加大100MM; Φ36無珠:單邊加大100MM;
Φ25有珠:單邊加大90MM; Φ25無珠:單邊加大90MM.
c.未排外導(dǎo)柱又未排墊腳螺釘側(cè),單邊加大10MM.
注意:下模座到下墊腳的螺釘,在下模座上不需要沉頭,設(shè)計(jì)成身過孔即可.
6．2 上模座的選用
原則:
6．2．1 上模座不具有上托板的功能時(shí),可取上模座與下模座規(guī)格(長X寬)相同.
6．1．2 如果模具無上托板,上模座兼具有上托板的功能時(shí),還應(yīng)注意:
L與W及L2,L4取值要盡量符合上托板的標(biāo)準(zhǔn)L1取值要符合上托板的標(biāo)準(zhǔn).
U型鎖固溝的數(shù)量及布置形式,可根據(jù)模具大小選取.模座厚度大于30MM時(shí),影線部分背面銑深后要保證余下的模板厚度為30.0MM.C值要保證不小于零.
第7章 繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖（附模具零件圖）
本設(shè)計(jì)繪制了落料凸模、、沖孔凸模、、、凹模固定板、凹模墊板、導(dǎo)料板、壓料板、凸模固定板、凸模墊板、等零件圖樣。
第8章 本模具的工作過程及特點(diǎn)
8．1 工作過程:
1). 準(zhǔn)備工作:將條料順著乘料板導(dǎo)向槽全部拉入乘料板中,然后把條料拖出一步一步手工送料.(手工送料到全部工位后讓其在步進(jìn)電動機(jī)的帶動下自動送料.)
2). 沖床滑塊帶動上模從最高點(diǎn)開始向下運(yùn)動.
3). 上模繼續(xù)下行,外導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套對上模導(dǎo)向起粗定位作用.
4). 壓料彈釘與卸料板壓板接觸,壓著卸料板下行,內(nèi)導(dǎo)柱進(jìn)入下模導(dǎo)套孔進(jìn)行精確導(dǎo)向起精確定位作用.
5). 導(dǎo)正銷進(jìn)入條料上導(dǎo)正孔,壓料板接觸條料,隨著上模下行條料被壓向下運(yùn)動. 壓料板壓著帶料下行。
6). 條料接觸凹模板時(shí)壓料板停止運(yùn)動,沖床滑塊繼續(xù)向下運(yùn)動,上模壓料彈釘彈簧開始壓縮.壓料板受彈簧壓力壓緊條料,經(jīng)一定的行程,沖裁和拉深凸模開始工作，同時(shí)拉深工位上的壓邊圈，緊壓條料，保證拉深工序順利完成。
7). 沖床滑塊繼續(xù)向下運(yùn)動,在接近下死點(diǎn)(閉模狀態(tài))時(shí),沖頭完全進(jìn)入下?？變?nèi),完成沖孔、落料等工序.此時(shí)上模的最下表面,與下模的最上表面接觸.
8). 沖孔廢料從凹模板到凹模墊板到下模座落料孔落下.
9). 在沖床經(jīng)過下死點(diǎn)后,沖床滑塊帶動上模開始回升,凸模退回一段距離后此時(shí)由于壓料彈釘壓力漸漸退去。
10). 沖床滑塊帶動上模繼續(xù)上行,回到開模狀態(tài)的最高點(diǎn)完成一次沖壓過程.
11) 帶料送進(jìn)一個步距,帶料掉下,至送料高度.準(zhǔn)備下一個工作循環(huán).
8．2 本模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
該模具的下模由下模座、下模墊板、下模固定板、凹模鑲塊、抬料釘、導(dǎo)料板、卸料板,導(dǎo)柱導(dǎo)套、卸料板彈釘、卸料板限位器等零部件組成，其中下模固定板、凹模鑲塊、導(dǎo)料板、卸料板等是關(guān)鍵零部件。
8．2．1 下模固定板具有高精度、長壽命
下模固定板與凸模固定板一樣，選用淬透性好、淬火變形小的合金模具鋼材料，熱處理達(dá)HRC50—55，線切割加工，以保證下模固定板的高精度和長壽命。
8．2．2 快速更換沖裁凹模鑲塊
因?yàn)榘寄?尤其沖裁凹模)是易損件，需經(jīng)常更換。該復(fù)合模設(shè)計(jì)凹模鑲塊，凹模鑲塊外側(cè)不帶臺階。更換凹模時(shí)，用一個銷釘從下模墊板的廢料漏孔將凹模鑲塊從固定板內(nèi)頂出，不必拆卸聯(lián)接固定板的螺釘和銷釘，有時(shí)還無需將模具從高速沖床上卸下，因此更換凹模速度快，而且可保證模具的重復(fù)裝配精度，提高模具的使用壽命。因?yàn)樾读习迥軓椥詨毫?，所以在生產(chǎn)過程中不帶臺階的凹模鑲塊不會從下模固定板中跳出。
拉深之前需要壓料，所以卸料板又需作壓料板使用，因此在上模設(shè)計(jì)了壓料彈釘。在彎曲之前，壓料彈釘將卸料板壓住，從而使卸料板將片料壓住。沖床完成一次工作行程后，壓料彈釘隨上模一起上行；送料時(shí)，下模的卸料板彈釘將卸料板抬起，但卸料板彈釘?shù)膹椓Ρ仨氝h(yuǎn)小于上模壓料彈釘?shù)膹椓?。在下模座上設(shè)計(jì)剛性的卸料板限位器，既可控制卸料板的抬起高度，又可承受很大的卸料力。因此卸料板既可彈性壓料，又可剛性卸料。
為了保證落料、翻邊上模的位置精度，在落料凸模底部安裝了導(dǎo)正銷、用于落料前的導(dǎo)正。而將翻邊凸模底部設(shè)計(jì)成為半球狀。有利于翻邊的準(zhǔn)確定位。
此下模的結(jié)構(gòu)簡單,動作可靠,避免了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的側(cè)沖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),可大大降低模的成本,以及調(diào)試,維護(hù)難度.
第9章 模具零件加工工藝的編制
9.1 卸料板
工序1.備料 板料145X15mm
工序2.車 平內(nèi)孔42.4 mm
工序3.刨 刨上下面達(dá)圖
工序4.磨 磨上下面見光
工序5.鉗 畫線，制孔
工序6.銑 以內(nèi)孔定位銑外型
工序7.鏜 鏜導(dǎo)料銷和擋料銷孔
9.2 擋料銷
1.備料 圓料棒10mm
2.車 a 車平端面
b車8mm車6mm的外圓
c 倒0.5X45角
d 車2mmX0.4槽
e 切斷保證尺寸3mm
f 倒0.5X45度
3.熱處理 表面淬火43-48HBC
結(jié)束語
由于社會的發(fā)展,人民生活水平的提高,物品不斷更新?lián)Q代以及人們對個性化的物品喜好,致使商家為了搶奪市場,須不斷推出新產(chǎn)品,這樣樣品制造就顯得極為重要.樣品制造具有很大的靈活性,為了滿足市場的需求,其制造周期不斷在縮短,因此,樣品制造的方法簡易可行,其設(shè)備是先進(jìn)的快速加工設(shè)備.當(dāng)然,樣品制造并沒有完全脫離沖壓生產(chǎn),它還須用到?jīng)_壓的一些知識.
模具是工業(yè)之母,模具設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量及成本.當(dāng)前,模具設(shè)計(jì)制造朝著CAD/CAM/CAE技術(shù)展,使設(shè)計(jì)人員節(jié)省了大量的繪圖時(shí)間,把精力花在模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和模具技術(shù)的研究.現(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)的時(shí)代,要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好,開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視.
模具設(shè)計(jì)在要求首先要在經(jīng)濟(jì)考慮，經(jīng)濟(jì)時(shí)代不可能去虧本開和模具，能節(jié)省的就要盡量節(jié)??；其次，要在復(fù)雜程度上去設(shè)計(jì)模具，能做復(fù)合的就做復(fù)合模具，免得浪費(fèi)材料和時(shí)間；再次我們在要精度上去考慮，精度高的我們不能做簡單模具設(shè)計(jì)，
不要偷工簡料，做一個實(shí)事求是的人，做一個有責(zé)任心的人。
致謝
本畢業(yè)設(shè)計(jì),我的是一副復(fù)合模設(shè)計(jì)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成從模具裝配.結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了了兩個月.除了自己的努力外,更多的是要感謝各位老師在我設(shè)計(jì)過程中對我的指導(dǎo)。
在此,我要感謝我的指導(dǎo)老師,沖壓模具專業(yè)老師以及在這次設(shè)計(jì)給我?guī)椭耐瑢W(xué)，他們的指導(dǎo),讓我修正了設(shè)計(jì)中一個又一個的錯誤,更重要的是我從中學(xué)到了很多東西,這些在原來學(xué)過的教材中是無法找到了,這些也是我以后工作中很寶貴的財(cái)富。
參考文獻(xiàn)
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2. 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 姜奎華 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
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4.《中國模具設(shè)計(jì)大典》 電子版 中國模具設(shè)計(jì)大典編委會 互聯(lián)網(wǎng)資料
5《沖壓工藝模具設(shè)計(jì)》 鐘毓斌 主編 機(jī)械工業(yè)出版社