746 空氣濾清器殼正、反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）

746 空氣濾清器殼正、反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）,746,空氣濾清器殼正、反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）,空氣濾清器,反拉深,沖孔,復(fù)合,設(shè)計(jì),cad,文獻(xiàn),翻譯 目 錄 1 前言 ..................................................................1 1．1 沖壓技術(shù)概述 .......................................................1 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) .................................................2 2 沖壓工藝分析 ..........................................................4 2．1 零件材料的分析 ......................................................4 2.2零件工藝性的分析 .....................................................4 2.3 確定工藝方案和模具形式 ...............................................5 2．4 沖壓工序數(shù)確定 ......................................................7 2．5 模具類型的確定 ......................................................7 2．6 工藝方案分析 ........................................................7 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 .....................................................8 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 ......................................................9 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： ......................................................9 4．2 計(jì)算反拉深次數(shù) .....................................................9 5 各部分工藝力計(jì)算 .....................................................10 5．1 落料、正拉深力過程 .................................................10 5.2 反拉深過程 ..........................................................11 5.3 拉深功的計(jì)算 .......................................................12 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 .................................13 6．2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 ...................................13 6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì) ......................................................14 6.4拉深凹模的設(shè)計(jì) ......................................................16 6.5凸凹模（拉深凸模和沖孔凹模）設(shè)計(jì) ....................................18 7.壓力設(shè)備選擇 ..........................................................20 8.1模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ......................................................22 8.2模具的閉合高度 ......................................................22 9 模具其它零件設(shè)計(jì)及計(jì)算 ...............................................23 9.2模架的類型及應(yīng)用 ....................................................24 9.3定位裝置 ............................................................26 9.4卸料裝置 ............................................................26 9.5推件裝置的設(shè)計(jì) ......................................................27 9.6模柄的類型及選擇 ....................................................28 9.7凸模固定板 ..........................................................29 9.8墊板 ................................................................30 9.9緊固件 ..............................................................30 9.10定位銷 .............................................................30 10.模具的裝配 ...........................................................31 10.1復(fù)合模的裝配 .......................................................31 10.2凸、凹模間隙的調(diào)整 .................................................31 11. 模具零件 ............................................................32 續(xù)表 ....................................................................33 12.凸凹模制造的工藝過程 .................................................34 13.設(shè)計(jì)總結(jié) .............................................................36 .參考文獻(xiàn) ...............................................................39 .致謝 ...................................................................40 1 1 前言 1．1 沖壓技術(shù)概述 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變 形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同 屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的 車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片 等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中， 也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難 于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具， 工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面 狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上 完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn) 效率高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁， 其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形 工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹 形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精 確、均勻；表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯 方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能 試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響 沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓 件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位 2 級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn)) ，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn) 備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生 產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位 機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模 裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出 件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一 個(gè)非常重要的問題。 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 進(jìn)入 90 年代以來，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的 形成和發(fā)展。21 世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀?“精、省、凈”的需求。 沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過程、 產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面 取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn) 單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。 注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單 一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初 步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析 評(píng)估。 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及 市場(chǎng)多樣化、個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。 重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造 毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā) 展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形 程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工 藝過程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑 性變形理論逐步起到對(duì)生產(chǎn)過程的直接指導(dǎo)作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼 板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的 沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。 3 在模具設(shè)計(jì)與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)（CAD/CAM） ， 發(fā)展高精度、高壽命模具和簡(jiǎn)易模具（軟模、低熔點(diǎn)金模具等）制造技術(shù)以及通用組 合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的 要求。 推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS） 、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以 及智能機(jī)器人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成 形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖 壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì)。 4 2 沖壓工藝分析 2．1 零件材料的分析 冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組 成的復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性 能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形 工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)。現(xiàn)將空 氣濾清器殼零件材料為 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下： （1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/mm ，用 Pa 表示。 2 10 Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。 6 2 9 （2）屈服強(qiáng)度 σs：材料開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是 N/mm 。彎曲、拉深、 2 成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng) 查表取 σs = 210 MPa。 （3）抗拉強(qiáng)度 σb。材料受到拉深作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是 MPa。σb = 340MPa。 （4）抗剪強(qiáng)度 τb。材料受到剪切作用，開始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是 MPa。取 τb = 255～333MPa。 （5）彈性模量 E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表示 材料受力后變形較小，或者說，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10 MPa。 3 （6）屈服比 σs/σb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允 許的塑性變形區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時(shí)，所需的壓邊力和所需克 服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。 （7）伸長(zhǎng)率 δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來測(cè)量長(zhǎng)度， 其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度之比稱為伸長(zhǎng)率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑 性越好。經(jīng)查表可得，材料為 10 號(hào)鋼的伸長(zhǎng)率 δ=31％。 綜上所述，對(duì)空氣濾清器殼零件材料 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于 模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值 進(jìn)行計(jì)算。 2.2零件工藝性的分析 沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工 5 藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過程， 但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序 中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況 及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的 結(jié)構(gòu)工藝性。 該零件為空氣濾清器殼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱，是典型的沖壓件。在沖壓過程中要注 意控制沖載程度，加工時(shí)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： （1）凸、凹模間隙的確定：對(duì)于斷面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保證零 件要求的前提下，應(yīng)以降低沖載力，提高模具壽命為主，采用大間隙；對(duì)于斷面垂直 度、尺寸精度要求較高的零件，應(yīng)選用較小的間隙值。間隙 Z=2t(1-h/t)tanβ。 （2）考慮模具刃口鈍利情況：當(dāng)模具刃口磨損成圓角變鈍時(shí)，刃口與材料接觸面積 增加，應(yīng)力集中效應(yīng)減輕，擠壓作用大，延緩了裂紋的產(chǎn)生，制件圓角大，光亮帶寬， 但裂紋發(fā)生點(diǎn)要由刃口側(cè)面向上移動(dòng)，毛刺高度加大，即使間隙合理，也仍會(huì)產(chǎn)生毛 刺。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道空氣濾清器殼零件的沖壓成形需要多道工序才能 完成，進(jìn)行反拉深，形成外形尺寸形狀，其次沖孔。 綜上所述，空氣濾清器殼由原始毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：反拉深，沖 孔復(fù)合模等。 2.3 確定工藝方案和模具形式 在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各 種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有 時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品 質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn) 成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件 的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡(jiǎn)單的方法，最快的速度，最少的勞動(dòng)量，最 少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件，在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇 經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。 確定工藝方案及模具形式： 1、根據(jù)對(duì)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓 所需的基本的工序，反拉深，沖孔復(fù)合。 2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)等。 3、根據(jù)個(gè)別工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。 6 一般可按照下列原則進(jìn)行： 1） 、對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落料，再?zèng)_孔或切口， 使用級(jí)進(jìn)模，則先沖空孔或切口后落料 2） 、對(duì)于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺 寸要求不高時(shí)，也可先沖孔后拉深。 3） 、對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉 深外部形狀。 4） 、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。 4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn) 批量大時(shí)，沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡(jiǎn)單 模。 由于離合器沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重 要，考慮到生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成 本。 要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù) 合程度太高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng) 度，縮短模具壽命。 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，沖壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，沖壓該零件的基本工序?yàn)榉蠢?，沖孔復(fù)合模。 圖 1.1 所示為空氣濾清器殼零件，材料為 10 號(hào)鋼，厚度為 t=2mm，大批量生產(chǎn)。 而冷沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法，這是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具 與沖壓設(shè)備對(duì)板料金屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓和切削加 工相比較，具有生產(chǎn)率高，加工成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡(jiǎn) 單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的 生產(chǎn)選用沖壓加工較為經(jīng)濟(jì)合理。 7 圖 1 空氣濾清器殼 2．4 沖壓工序數(shù)確定 由零件圖（1.1） ，沖壓開始，毛坯材料應(yīng)先進(jìn)行落料工序，通過計(jì)算初步確定毛 坯的外形尺寸，落料件為圓形，壓力中心在圓心上，為典型的落料；落料之后包括了 正拉深、反拉深、沖孔、等工序；進(jìn)行拉深時(shí)，須用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拉深系數(shù) m，判斷 是否可以一次拉深成形，通過驗(yàn)算可知此零件可以一次拉深成形；然后在沖中心孔， 綜上可知，沖壓此零件主要有以下幾個(gè)基本工序： （1） 落料； （2） 正拉深； （3） 反拉深； （4） 沖中間孔； 2．5 模具類型的確定 沖壓生產(chǎn)的模具制造費(fèi)用比較高，占沖壓件總成本的 10%~30%，甚至更高，所以 采用沖壓加工的生產(chǎn)方式，必須視生產(chǎn)批量決定采用何種模具形式，由表 2-8[2]： 生產(chǎn)批量與模具形式之間的關(guān)系，參考知，此工件為大批量生產(chǎn)，如果采用單工序模， 雖然單工序模具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全方便，模具使用壽命高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但最 主要是工序數(shù)較大，生產(chǎn)批量大，形狀較為復(fù)雜，采用單工序模很難達(dá)到精度要求， 且生產(chǎn)率低，位置誤差較大，故不采用單工序模；所以模具形式采用級(jí)進(jìn)模與復(fù)合模 較為合理，顯然此工件滿足沖壓工藝的要求，成形時(shí)包括了落料、反拉深、沖孔、壓 筋等工序，整形與車邊采用專用模具與車床進(jìn)行，且工件體積較大，拉深與壓筋都比 較容易實(shí)現(xiàn)，但由此工件的形狀分析知不適合采用級(jí)進(jìn)模。通過表 2-9[2]單工序模、 級(jí)進(jìn)模與復(fù)合模的比較，綜合考慮各種生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)性，確定此工件的沖壓成形模 具采用復(fù)合模具。 2．6 工藝方案分析 采用落料拉深沖孔復(fù)合模,把三個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成，沒有中間取放件 過程，一次沖壓成形，能保證加工要求，且精度較高。 8 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 通過以上工藝分析與工藝方案的確定，選定模具種類：落料模，拉深模，沖孔模 等，而落料與正拉深復(fù)合，反拉深與沖孔復(fù)合，整形為一套模具，總共為二套模具， 綜合上面的分析，畫出模具的結(jié)構(gòu)草圖： 圖 2 總裝配圖 9 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： 由于拉深時(shí)材料厚度不均勻，機(jī)械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定 位不準(zhǔn)確等原因，拉深后工件的口部是不平齊的。為使工件整齊，應(yīng)切去不平的部分。 因而計(jì)算毛坯時(shí)應(yīng)在工件高度方向上加一修邊量 δ。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的 值為 2mm。查表 5—7， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》 在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度會(huì)發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧?施，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變 化，為了便于計(jì)算把零件和毛坯分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單幾何體，分別求出其面積后相加。 毛坯的外徑與零件的外徑相等，都為 225，根據(jù)面積相等法可以算出平板材料第 一次正拉深之后毛坯的高度 h 為 54.27，寬度為 102. 4．2 計(jì)算反拉深次數(shù) 在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過程中的應(yīng)力既不超過材料的 變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯 側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。 極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在 危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系 數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法 得出的，我們可以通過查表來取值。 該工件反拉深為工件第 2 次拉伸，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來確定拉深次數(shù)。 其反拉深系數(shù)為： 83.01//??Ddm 查表 4-1，m =0.72~0.74 之間，而 m> m ,所以反拉深過程可以一次拉深成功。2 2 10 5 各部分工藝力計(jì)算 5．1 落料、正拉深力過程 5.1.1 落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 ………………………………………（1） ?kLtP? 式中 P— 沖裁力（N） L— 沖件的周邊長(zhǎng)度（mm） t— 板料厚度（mm） —材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）? K— 修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn) 滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在 （1.0～1.3）P 的范圍內(nèi)，一般 k 取為 1.25～1.3。 在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度 的值一般取材料抗拉強(qiáng)度 的 0.7~0.85。為便于?b? 估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度 的 80%。即b ……………………………………………（2）b?8.0? 因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 …………………………………………（3）bLtF??.31落 N3905.14. ? N706? 5.1.2 卸料力 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在 凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的 力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、 零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗(yàn) 公式計(jì)算： 卸料力 ……………………………………（4）FK1?卸 式中 F—— 沖裁力(N) ——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查表。 1K 11 這里取 為 0.04。1K 因此 NF4825?卸 5.1.3 拉深力 帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為 ………………………………………（5）tKdFbp??拉 式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm）pd —系數(shù)，這里取 1.0。FK —材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）b? 因此 N18460?拉 5.1.4 壓邊力 壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因 而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的 壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部 不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，可 以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 ……………………………………（6）qdDQ)(420??? 式中 D—毛坯直徑（mm） d—沖件的外徑（mm） q—單位壓邊力（MPa） 這里 q 的值取 2.5。 所以 ……………………（7）??NQ54039.2).10(1942????? 5.2 反拉深過程 5.2.1反拉深力 通常反拉深力要比正常拉深力大 20%。 即 ………………………………………（8）拉反 F2.1? 所以有 ………………………………………（9）2.Ktdb??反 5.039.5743?? 12 N87620? 5.2.2 頂料力 逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力叫頂料力，頂料力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 為： ………………………………………（10）FKD?頂 式中 F—沖裁力（N） —頂料力系數(shù)，這里查表取 0.04。DK 所以有 1482?頂 5.3 拉深功的計(jì)算 拉深所需的功可按下式計(jì)算 …………………………………………（11）10maxhCPW? 式中 —最大拉深力（N）maxP h —拉深深度（mm） W—拉深功（N·m） C—修正系數(shù)，一般取為 C=0.6~0.8。 所以 N·m…………………………（1267941084.??? ） 13 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計(jì)算 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算： 由式 ……………………………（13） dDd?????0)75.( ……………………（14）2pCp?? 依據(jù)（P54， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ） 以上各式中，查表可知 分別為+0.025、-0.035。間隙 C 查表（表 2—10） ，pd?、 《沖壓工藝模具學(xué)》 ） 有 …………………………（15）mtC2)(0.1?2.0)75.8(????dDm12.0? 08.)6.(?p 08.1?? 6．2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 對(duì)于圓行或-簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的沖裁件,采用凸凹模分別加工的方法,沖孔時(shí),由于零 件孔尺寸為 16,根據(jù)沖孔時(shí)間隙取在凹模上,則首先確定基準(zhǔn)件凸模刃口尺寸 ,再pd 加上 便是凹模刃口尺寸。 minZ …………………（16）0)(pdp?????? ……………………（17）dZd0min 式中 ——沖孔凸、凹模刃口尺寸pd d —零件孔徑公稱尺寸（mm） ——零件制造公差(mm) = - =0??d?p 14 ——最小合理間隙(mm) =0.120mm =0.016mmminZminZaxZ 、 —凹、凸模制造偏差,查《沖壓工藝學(xué)》表 2-6 其值分別為d?p +0.020、0.020 帶入數(shù)值可以算出 =16 =16.12 p02.?d02.? 采用凸凹模分別加工法,需要分別標(biāo)注凸凹模刃口尺寸及公差,為了保證合理間隙, 必 須滿足下列條件: | |+| | 。帶入數(shù)值校核間隙可知滿足要求.p?d?minaxZ 6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì) 6.3.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三原則 為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。 ① 精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移 位否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。 ② 防止拔出 回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出 來。 ③ 防止轉(zhuǎn)動(dòng) 對(duì)于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)的問題?？墒菍?duì)于一些截面比較 簡(jiǎn)單的凸模，例如長(zhǎng)圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加 工容易，常常將凸模固定段簡(jiǎn)化為圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn) 動(dòng)，否則將啃模。 以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設(shè)計(jì)各種凸模的時(shí)，應(yīng)注 意都要滿足這三條原則。 6.3.2 凸模的尺寸計(jì)算 凸模工作部分的尺寸計(jì)算，參見前面的主要工藝參數(shù)的計(jì)算。其他部分結(jié)構(gòu)寸的計(jì) 算如下： （1）凸模長(zhǎng)度 L 凸模長(zhǎng)度 L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用固定卸料板和導(dǎo)尺時(shí)，凸模長(zhǎng)度應(yīng)該 為： L=h +h +h +h123 式中 h ---固定板厚度（mm） h ---卸料板厚度（mm）2 h ---導(dǎo)尺厚度（mm）3 15 h---附加長(zhǎng)度（mm） h 主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度，模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板間的安 全距離（15~20mm）以及總修磨量（4~6mm）等因素后確定。而本沖孔凸模為下固定板 加上外出部分。 一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，不必作強(qiáng)度效核，但是，在凸模特別細(xì)長(zhǎng) 或凸模的斷面尺寸很小而坯料厚度較大的情況下，必須進(jìn)行效核，對(duì)于本題的凸模， 凸模并不特別細(xì)長(zhǎng)，所以不須進(jìn)行強(qiáng)度效核。 凸模外形尺寸形狀如下圖所示: 圖 3凸模外形尺寸圖 凸模的外形尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，用以上方法求得的外形尺寸應(yīng)向接近的標(biāo)準(zhǔn)尺寸靠攏。故凸模尺 寸、強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。 6.3.3凸模的結(jié)構(gòu)形式 當(dāng)沖裁形狀復(fù)雜，公差等級(jí)高，尺寸大或尺寸較小的零件時(shí)，可以采用鑲拼式凹 模，但對(duì)于此零件的沖裁其凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用整體式結(jié)構(gòu)。其凸模結(jié)構(gòu)圖如下圖 所示： 16 圖 4沖孔凸模結(jié)構(gòu)形式圖 凸模的固定方法用過盈配合與下固定板固定，采用臺(tái)肩形式放入下固定板，且同時(shí)用 下模板頂住，具體的固定方法見裝配圖。 6.4拉深凹模的設(shè)計(jì) 計(jì)算拉深凹模的工作尺寸的計(jì)算參見前面的主要工藝參數(shù)計(jì)算?，F(xiàn)將其它參數(shù)的計(jì)算介紹如 下： 6.4.1拉深模的凹模圓角半徑 拉深時(shí)，材料只有經(jīng)過凹模圓角流入洞口內(nèi)才能形成工件的筒壁，所以 r 的大小 對(duì)拉深工作的影響非常大。 R 小時(shí)，材料流過它就困難，彎曲變形阻力，摩擦力，反向彎曲的校直力都大， 從而使拉深力增加，工件筒壁容易刮傷，變薄嚴(yán)重，甚至在危險(xiǎn)斷面處拉破，同時(shí)， 材料對(duì)凹模的壓力增加，磨損增大，使模具的壽命降低。這樣，材料變形受限制，必 須采用較大的拉深系數(shù)。在生產(chǎn)上一般應(yīng)盡量避免采用過小的凹模圓角半徑。 R 太大時(shí)，拉深初期不與模具表面接觸的毛坯寬度加大，由于這部分材料不受壓 邊力作用，因而容易起皺。在拉深后期毛坯外緣也會(huì)早脫離壓邊作用而起皺，使拉深 件質(zhì)量不好，在側(cè)壁下部和口部都形成皺折。尤其當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度小時(shí)，這個(gè)現(xiàn)象 更嚴(yán)重。 在不產(chǎn)生起皺的前提下，凹模圓角半徑越大越好。可按下面公式計(jì)算 r 的最小值。 r =0.8 ……………………（18）dtdD)(? 式中 D---毛坯直徑或上道工序拉深件直徑； 17 d---本道工序拉深后的直徑； t---材料厚度。 以后各次拉深時(shí)，r 應(yīng)逐步減小，其值可按關(guān)系式 r 確定dn1)8.0~6(??ndr 式中 ---前次拉深的凹模圓角半徑；1?nd ---本次拉深的凹模圓角半徑。 經(jīng)計(jì)算反拉深凹模圓角半徑為 8mm。 拉深凸模的圓角半徑 r 凸對(duì)拉深工作也有影響。當(dāng) r 凸過小時(shí)，則角部彎曲變形 大，危險(xiǎn)斷面容易拉斷。當(dāng) r 凸過大時(shí)，則毛坯底部的承壓面積減小，懸空部分加大， 容易產(chǎn)生底部的局部變薄和內(nèi)皺。 除最后一次拉深，凸模的圓角半徑 r 凸應(yīng)比凹模半徑略小，即：r 凸 =（0.6～1）r 凹，最后一次拉深時(shí)，凸模的 r 凸應(yīng)等于零件的內(nèi)圓半徑，但不得小 于材料厚度。如工件的內(nèi)圓角半徑要求小于料厚，則要有整形工序來完成。故在此設(shè) 計(jì)中取 r 凸=6mm。 6.4.2 拉深間隙 拉深間隙指拉深凸模與凹模之間的單面間隙，用 Z 表示。 （1） 模具間隙對(duì)拉深過程的影響 拉深模的凸模與凹模之間的單邊間隙 Z/2，影響拉深力與拉深件的質(zhì)量。 拉深模的凸、凹模間隙 Z/2 大，則摩擦小，能減小拉深力。但如果間隙過大，拉 深件的精度將不易控制，拉深后零件的高度將小于所要求的高度，零件成桶形。 拉深模的凸、凹模間隙 Z/2 小，則摩擦大，將增加拉深力，造成許用拉深系數(shù) m 值的增大。如果凸、凹模間隙 Z/2 小于拉深件的材料厚度，則將產(chǎn)生變薄拉深的效果， 使得拉深件的精度降低。 （2）拉深模具間隙的取向 A）除最后一道工序外，間隙的取向不作規(guī)定。 B）對(duì)于最后一道工序，當(dāng)工件外形尺寸要求一定時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，凸模尺寸 按凹模減小以取得間隙。當(dāng)工件內(nèi)形尺寸要求一定時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，凹模尺寸按凸 模放大以取得間隙。 C）淺拉深時(shí)，拉深間隙可取小些，深拉深時(shí)，則應(yīng)取大些。這是因?yàn)樽冃纬潭?越大，板厚的增厚量也越大。 D）多次拉深時(shí)，前幾次拉深可取較大的拉深間隙，以便使拉深順利進(jìn)行。最后 一次拉深則取較小的拉深間隙，以便獲得尺寸精度較高的拉深件。 E）在整形拉深時(shí)，如果要求工件的精度較高，例如 IT10～12 級(jí)，可取拉深間隙 稍小于板料厚度，常取 Z/2=（0.9～0.95）t。如果整形時(shí)只要求減小圓角半徑，拉 深間隙可稍大于板料厚度，例如取 Z/2=（1.05～1.1）t。 18 F）板料較軟時(shí)，可取較小的拉深間隙，因?yàn)檐浟显谕鼓Ｅc凹模之間容易被擠薄， 可消除拉深過程已出現(xiàn)的微小皺折。相反，硬度則應(yīng)取較大的拉深間隙。 G）實(shí)際供應(yīng)的板料厚度可能與其公稱值相比較有較大的誤差，甚至超出板厚的 公差范圍。因此，如果成批生產(chǎn)拉深件的板料已經(jīng)購(gòu)入，最好依據(jù)實(shí)測(cè)的板料厚度參 考上述原則確定合適的拉深間隙值。 （3） 拉深模具間隙的確定 根據(jù)以上對(duì)拉深間隙的取向原則和拉深間隙對(duì)拉深件的影響我們得知，拉深時(shí)， 不用壓邊圈拉深時(shí)，考慮到起皺的可能性，取間隙值為：Z=（1～1.1）t =3mm。max 6.5凸凹模（拉深凸模和沖孔凹模）設(shè)計(jì) 6.5.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三原則 為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。 ① 精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移 位否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。 ② 防止拔出 回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出 來。 ③ 防止轉(zhuǎn)動(dòng) 對(duì)于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)的問題?？墒菍?duì)于一些截面比較 簡(jiǎn)單的凸模，例如長(zhǎng)圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加 工容易，常常將凸模固定段簡(jiǎn)化為圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉(zhuǎn) 動(dòng)，否則將啃模。 以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設(shè)計(jì)各種凸模的時(shí)，應(yīng)注 意都要滿足這三條原則。 6.5.2拉深凸模結(jié)構(gòu) 根據(jù)以上凸模設(shè)計(jì)的三個(gè)原則，在設(shè)計(jì)拉深凸模時(shí)應(yīng)滿足這三個(gè)原則。在學(xué)習(xí)拉 深成形這一章節(jié)時(shí)我們知道，拉深凸模結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可參見設(shè)計(jì)模具裝配圖，在此 僅就其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)作一簡(jiǎn)要的介紹。首先每個(gè)拉深凸模需鉆一通氣孔，以防 當(dāng)工件脫離凸模時(shí)在凸模端頭與工件底之間的空間形成真空，增加額外的卸件力，嚴(yán) 重時(shí)會(huì)將工件底部抽癟。通氣孔直徑一般可在 3～8mm 之間選取，本設(shè)計(jì)取 6.5mm。 受鉆頭長(zhǎng)度限制，一般很難從凸模工件端鉆通至固定端，這時(shí)可自工作端先鉆一深孔， 19 再?gòu)耐鼓?cè)壁鉆孔與之相通，側(cè)孔中心線到凸模工作端只要稍大于拉深工序件的高度 就可達(dá)到通氣的目的。 其次要確定拉深凸模的固定方法，以便確定其固定端的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于順裝順出 件簡(jiǎn)單拉深模，如果工件直徑與模柄直徑相差不大，常將凸模與模柄制成一體。如果 兩者直徑相差較大，或者拉深模有壓邊裝置，可將凸模固定板設(shè)計(jì)成凸緣式的，借助 固定板與上模板進(jìn)行連接。許多設(shè)計(jì)者喜歡采用下述方法固定拉深凸模：凸模固定端 不帶凸緣，以過渡配合直接嵌入到模座內(nèi)一定深度，并用螺釘聯(lián)接防止拔出。其優(yōu)點(diǎn) 是模具結(jié)構(gòu)比較的簡(jiǎn)單，可省去銷釘和凸模固定板。但拉深凸模與模座的垂直度比凸 緣式凸模較差，因此不適用于較精密的拉深模。有利于較大的拉深凸模，從節(jié)省模具 鋼與便于熱處理考慮，可采用組合式的結(jié)構(gòu)。 凸凹模即拉深時(shí)為拉深凸模、沖孔時(shí)為沖孔凹模。在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮。其一 些設(shè)計(jì)要點(diǎn)在這里不在敘述，凸凹模結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖 5拉深凸模沖孔凹模結(jié)構(gòu)圖 20 7.壓力設(shè)備選擇 壓力機(jī)噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的 名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，以防萬(wàn)一。從提高設(shè)備 的工作剛度、沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的 剩余。最新的觀點(diǎn)認(rèn)為，我們只需要使用設(shè)備的 60%-70%的容量，甚至 50%，即取工 藝變形力的 2 倍。 上述設(shè)備噸位的選擇原則，對(duì)于沖裁、彎曲等工序已不存在什么問題。但對(duì)于本 設(shè)計(jì)所使用的拉深，可能還不保險(xiǎn)。因?yàn)槔钆c沖裁不同，最大變形力不是發(fā)生在沖 床名義壓力的位置，而是發(fā)生在拉深成型的中前期，這時(shí)雖然最大變形力小于壓力機(jī) 的名義壓力，但最大變形力發(fā)生的位置遠(yuǎn)離名義壓力的位置而不保險(xiǎn)。于是就需要用 到壓力機(jī)的許用力行程曲線。本次設(shè)計(jì)的工藝力行程曲線圖如圖 3.3 所示。 圖 6 圖中零點(diǎn)為滑塊的下死點(diǎn)，滑塊在距下死點(diǎn) 86mm 處開始沖壓零件。曲線 1 為落 21 料力的負(fù)荷曲線，曲線 2 為正拉深力的負(fù)荷曲線，曲線 3 為壓邊力的負(fù)荷曲線，曲線 4 為反拉深力的負(fù)荷曲線。曲線 5 為 1250KN 壓力機(jī)的許用力—行程曲線，P 點(diǎn)處為壓 力機(jī)到達(dá)公稱壓力的位置。其余卸料力和頂料力由于力不大，可以放在壓力機(jī)預(yù)留力 中考慮。 從圖中我們可以看出沖壓的最大總壓力，出現(xiàn)在離下死點(diǎn) 86mm 后就需達(dá)到，對(duì) 于這種落料拉深復(fù)合工序，選擇設(shè)備噸位尺寸時(shí)．既不能把以上幾個(gè)力加起來(再乘 個(gè)系數(shù)值)作為設(shè)備的噸位、也不能僅把落料力或拉深力加起來(再乘個(gè)系數(shù))作為設(shè) 備噸位。而應(yīng)該根據(jù)壓力機(jī)說明書中所給出的允許工作負(fù)荷曲線作出判斷和選擇。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模，根據(jù)工藝力的大小和出現(xiàn)的位置，查表初選噸位為 1250KN。查表選擇壓力機(jī)，其主要具體參數(shù)如下 表 1 名稱 量值 公稱壓力 1600KN 滑塊行程 160mm 行程次數(shù) 40/次·1min? 最大封閉高度 450mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 工作臺(tái)尺寸 柄孔尺寸 工作臺(tái)板厚 電動(dòng)機(jī)功率 350mm 1120 710mm? 70×80mm? 130mm 15KW 22 8.模具設(shè)計(jì) 8.1模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇采用反拉深、沖孔復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹 模）的 壁厚是否過薄。能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。 如前所述，模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算，模具 圖的繪制等內(nèi)容?，F(xiàn)對(duì)反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)步驟如下： 模具結(jié)構(gòu)如圖 7 所示 圖 7 正反拉深、沖孔復(fù)合模 如圖 7 所示，已經(jīng)正拉深過的材料送進(jìn)來后，壓力機(jī)加壓，滑塊夾著模柄帶動(dòng)凸 23 凹模向下運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)備反拉深，當(dāng)?shù)竭_(dá)滑塊行程下死點(diǎn)之前 2mm 時(shí)，開始沖孔，沖孔凸 模不動(dòng)，凸凹模繼續(xù)下走到達(dá)死點(diǎn)完成反拉深沖孔復(fù)合，至此零件加工成型。 8.2模具的閉合高度 根據(jù)以上反拉深和沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)圖可知，模具的閉合高度 hm 為： Hm=下模板厚度+上模板厚度+凸凹模長(zhǎng)度+墊板+沖孔凸模高度-公共長(zhǎng)度 =50+65+88+10+74-37 =250mm 查所選設(shè)備的參數(shù)；壓力機(jī)的最大的閉合高度為 360mm，最小閉合高度為 180 mm，則模具的裝模高度應(yīng)該滿足下式要求： Hmax-5 > hm Hmin+10………………………（19）? 即： 355> 250 190 故滿足設(shè)計(jì)要求。 9 模具其它零件設(shè)計(jì)及計(jì)算 9.1沖模的導(dǎo)向裝置 沖模工作時(shí)，除了由壓力機(jī)滑塊對(duì)上模與下模進(jìn)行導(dǎo)向以外，還可單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)向 裝置進(jìn)行導(dǎo)向，其主要作用如下： 1.模具在壓力機(jī)上安裝調(diào)整比較的方便。 2.沖制的工件質(zhì)量穩(wěn)定，沖裁間隙始終保持一致而不易發(fā)生變化，因此工件有較 好的互換性。 3.沖模不易損壞，故模具的壽命比無(wú)導(dǎo)向沖模高。 9.1.1無(wú)導(dǎo)向沖裁 （1）無(wú)導(dǎo)向沖裁的條件 無(wú)導(dǎo)向沖裁是指沖裁模本身無(wú)導(dǎo)向裝置。沖裁時(shí)，壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度，即滑 塊橫向偏擺的最大距離將直接影響沖裁間隙的均勻程度。 無(wú)導(dǎo)向沖裁不啃模的條件是：在凸模與凹模單面間隙調(diào)整均勻的條件下，其值 應(yīng)不小于壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度。如果從保證沖裁件斷面質(zhì)量考慮，則單面沖裁間隙 允許的波動(dòng)值，應(yīng)不小于壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度。 24 （2）無(wú)導(dǎo)向沖裁的應(yīng)用 無(wú)導(dǎo)向沖裁模的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配容易，成本降低。其缺點(diǎn)是沖裁過程 中沖裁間隙的波動(dòng)將造成工件的質(zhì)量不穩(wěn)定，精度較低，并加速模具刃口的磨損，調(diào) 模間隙不好控制，會(huì)造成啃模事故。因此，無(wú)導(dǎo)向沖裁模的安全性較差。綜上所述， 在板料厚度大于 0.8～1mm。精度要求不高、生產(chǎn)批量較小的落料、沖孔等單工序生 產(chǎn)中，可以采用無(wú)導(dǎo)向裝置。 9.1.2導(dǎo)板導(dǎo)向 （1）導(dǎo)板導(dǎo)向的特點(diǎn) 將固定卸料板式模具的固定卸料板與凸模制成小間隙配合，一般為 H7/h6，稱為 導(dǎo)板。導(dǎo)板的型孔按凸模刃口尺寸配作。導(dǎo)板的功用有兩個(gè)：一是在沖裁時(shí)起上模與 下模之間的導(dǎo)向作用；二是在回程時(shí)起卸料作用。 導(dǎo)板導(dǎo)向式?jīng)_裁模突出的優(yōu)點(diǎn)是使用時(shí)非常安全，可以說是所有沖裁中最安全的。 因?yàn)樵谑褂眠^程中，始終不允許凸模與導(dǎo)板脫離。 （2）導(dǎo)板導(dǎo)向的應(yīng)用 導(dǎo)板式導(dǎo)向的應(yīng)用仍有很大的局限性。首先，由于凸模要兼作導(dǎo)向件，其截面 尺寸不能太小，以免受側(cè)向力而折斷，其截面也不應(yīng)太復(fù)雜。其次，由于使用中不允 許凸模與導(dǎo)板脫離，選用壓力機(jī)也受到了限制，只能使用行程可調(diào)沖床。而且導(dǎo)板導(dǎo) 向式?jīng)_裁模仍屬于固定卸料方式，也不適宜沖裁薄料。但對(duì)于板料厚度大于 0.8mm、 形狀較簡(jiǎn)單的落料加工，采用導(dǎo)板導(dǎo)向式?jīng)_裁模，還是很適合的。 9.1.3模架的導(dǎo)向 （1）模架導(dǎo)向的特點(diǎn) 普通模架由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、上模座和下模座組成。從安全考慮，通常導(dǎo)柱安裝在 下模座，導(dǎo)套安裝在上模座。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合面取圓柱面，以便容易加工成小間隙 配合，使模架的導(dǎo)向精度高于壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度。 采用模架進(jìn)行導(dǎo)向，不僅能保證上、下模的導(dǎo)向精度，而且能提高模具的剛性、 延長(zhǎng)模具的使用壽命、使沖裁件的質(zhì)量比較穩(wěn)定、使模具的安裝調(diào)整比較容易。因此 在中小型沖模上廣泛采用模架作為上、下模的導(dǎo)向裝置。 模架可視為模具的一個(gè)部件，并且早已高度標(biāo)準(zhǔn)化與商品化。在沖模設(shè)計(jì)時(shí)， 特別是中小型沖模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選擇專業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)模架，對(duì)提高模具質(zhì)量、縮短 制模周期有著十分重要的意義。 9.2模架的類型及應(yīng)用 按導(dǎo)柱不同的位置，分為如下四種模架： 中間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對(duì)稱中心線上，兩個(gè)導(dǎo)柱的直徑不同， 25 可避免上模與下模裝錯(cuò)而發(fā)生啃模事故。適用于單工序模和工位少的級(jí)進(jìn)模。 后側(cè)導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱分布在模座的一側(cè)且直徑相同，只適用橫向 送料。其優(yōu)點(diǎn)是工作面開敞，是適于在大件邊緣沖裁。其缺點(diǎn)是剛性與安全性最差， 工作不夠平穩(wěn)、 ，應(yīng)盡量少用。 對(duì)角導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對(duì)角線方向上，既可以橫向送料，又可以 縱向送料。由于導(dǎo)柱間的誤差方向與送料方向傾斜，因此一般認(rèn)為導(dǎo)向精度高于前兩 種模架。適于各種沖裁模使用，特別適于級(jí)進(jìn)沖裁模的使用。為避免上、下模的方向 裝錯(cuò)，兩導(dǎo)柱直徑制成一大一小。 四導(dǎo)柱模架 4 個(gè)導(dǎo)柱分布在矩形凹模的兩對(duì)角線方向上。模架的剛性很好，導(dǎo) 向非常平穩(wěn)，但價(jià)格較高，一般的沖壓加工不需要四導(dǎo)柱模架。只要要求模具剛性與 精度都很高的精密沖裁模，以及同時(shí)要求模具壽命很高的多工位自動(dòng)級(jí)進(jìn)模才采用。 彈壓導(dǎo)板式模架 彈壓導(dǎo)板除具有彈壓卸料板壓料及卸料功能外，還能對(duì)凸模進(jìn) 行導(dǎo)向。 按導(dǎo)柱導(dǎo)套配合性質(zhì)的不同，有如下兩種形式： 導(dǎo)柱導(dǎo)套滑動(dòng)導(dǎo)向模架 將導(dǎo)柱與導(dǎo)套制成小間隙配合，為 H6/h5 時(shí)稱為一級(jí) 模架，為 H7/h6 時(shí)稱為二級(jí)模架。在加工時(shí)，導(dǎo)柱導(dǎo)套與模座均為 H7/r6 過盈配合。 為避免導(dǎo)套壓入模座因變形而影響與導(dǎo)柱的配合，將導(dǎo)套壓入段的內(nèi)孔直徑加大 1mm，不與導(dǎo)柱相配合。 裝配良好的模架，應(yīng)能用兩手輕輕抬起上模座而下模座不動(dòng)，但這樣的效果很難 達(dá)到， 因?yàn)閷?dǎo)柱與模座為過盈配合，壓入導(dǎo)柱導(dǎo)套時(shí)難以保證垂直度。所以在裝配 時(shí)，導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模座可以較松的過渡配合 H7/m6 代替過盈配合，容易保證導(dǎo)柱和導(dǎo) 套的軸線垂直于模座平面，使模架的導(dǎo)向精度只決定于加工精度，而容易制成精密模 架。 對(duì)于沖裁模，導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合間隙應(yīng)小于單面間隙。當(dāng)雙面沖裁間隙不超過 0.03 時(shí)，相當(dāng)于板料厚度小于 0.5mm，可選用一級(jí)模架。雙面沖裁間隙超過 0.03mm 時(shí)，可選用二級(jí)模架。 為了保證使用中的安全和可靠性，設(shè)計(jì)與裝配模具時(shí)，還應(yīng)注意下列事項(xiàng)： 當(dāng)模具處于閉合位置時(shí)，導(dǎo)柱的上端面與上模座的上平面應(yīng)留 10～15mm 的距離； 導(dǎo)柱下端面與下模座下平面應(yīng)留 2～5mm 的距離。導(dǎo)套與上模座上平面應(yīng)留不小于 3mm 的距離，同時(shí)上模座開橫槽，以便排氣。 導(dǎo)柱導(dǎo)套滾動(dòng)導(dǎo)向模架 在導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間加多排鋼球，組成滾動(dòng)導(dǎo)向裝置滾 動(dòng)導(dǎo)向的突出特點(diǎn)是：鋼球與導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間不但沒有間隙，而且有 0.01～0.02mm 的過盈量，成為無(wú)間隙導(dǎo)向。因此其導(dǎo)向精度非常高。 為了減少磨損，鋼球沿導(dǎo)柱與導(dǎo)套工作面的滾動(dòng)軌跡應(yīng)不重合。為此，鋼球在保 26 持圈內(nèi)的排列；橫向應(yīng)當(dāng)錯(cuò)開，縱向連線與導(dǎo)柱軸線成 8 度角。 為了防止保持圈在工作時(shí)下沉、脫離導(dǎo)套而減少配合長(zhǎng)度，可在導(dǎo)柱上另加一個(gè) 支承彈簧。 滾動(dòng)導(dǎo)向裝置屬于無(wú)間隙導(dǎo)向，精度高，壽命長(zhǎng)。使用于高速?zèng)_模、薄料（t 小 于 0.5mm）無(wú)間隙沖裁、精密沖裁、硬質(zhì)合金模及其它精密沖裁， 標(biāo)準(zhǔn)模架 標(biāo)準(zhǔn)模架是指