0003-成型板的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)【7張CAD圖】,7張CAD圖,成型,沖壓,工藝,模具設(shè)計(jì),cad
插圖清單
1.沖壓零件質(zhì)量的影響因素……………………………………………………… 1
2.工件圖…………………………………………………………………………… 8
3.排樣圖……………………………………………………………………………11
4.卸料力，推件力，和頂件力……………………………………………………13
5.壓力中心………………………………………………………………………… 16
6.整體式凹模的局部結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 20
7.凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用……………………………………………………… 21
8.落料凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖…………………………………………………………… 22
9.沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………… 24
10.凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖………………………………………………………………25
11.固定擋料銷的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………… 25
12.導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………26
13.模柄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖……………………………………………………………………29
14.模具總裝配圖……………………………………………………………………33
摘 要
本設(shè)計(jì)題目為沖裁模具設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了沖裁模具設(shè)計(jì)的要求，內(nèi)容與方向。通過(guò)工藝分析，工藝方案的確定，確定了模具設(shè)計(jì)的方向， 對(duì)毛坯尺寸的確定，計(jì)算彎曲力，來(lái)計(jì)算和選擇壓力機(jī)和壓力機(jī)的噸位。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用了沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。首先，分析了板材的性能要求，為選去模具的類型做了準(zhǔn)備，同時(shí)，也為凸，凹模的材料有了依據(jù)。后分析彎曲件件的特征，確定了模具設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇其他零件及卸料裝置。也為凸，凹模尺寸的計(jì)算有了根據(jù)。還有零件的加工工藝。
關(guān)鍵詞: 沖裁 凸模 凹模
ABSTRACT
This design topic designs for The bearing plate design of the dunnage backup plate, body now typical model The bearing plate design of request, contents and direction.Pass the craft analysis, the craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine.
This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and cavitydie had a basis.Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device.Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis.Still there is spare parts to process a craft.
Keywords: Bearing plate punch cavitydie
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱
下料
工序號(hào)
1
零件名稱
沖孔凸模
零件號(hào)
17
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
45~50
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號(hào)
鋸床
米尺
安 裝
工 步
安裝及工步說(shuō)明
刀 具
量 具
走 刀
長(zhǎng) 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
將毛坯穩(wěn)定牢固的安裝在鋸床上
鋸
米尺
千分尺
85
10
3mm
1mm
100r/m
50r/h
5h
設(shè) 計(jì) 者
郭增偉
指 導(dǎo) 教 師
杜偉
共 頁(yè)
第 頁(yè)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱
00-03
凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
05
下料(210×180×45)
鋸床
直尺
10
熱處理
電熱爐
火鉗
15
粗刨
牛頭刨床
虎鉗
刨刀
游標(biāo)卡尺
20
熱處理（淬火、回火）
電熱爐
火鉗
25
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
30
鉗工
老虎鉗
劃針
35
線切割
線切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
40
鉗工
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 郭增偉 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
目 錄
緒論……………………………………………………………………………1
1 制件的工藝性分析……………………………………………………………8
制件的總體分析…………………………………………………………… 8
2 工藝方案的確定………………………………………………………………10
3 主要工藝參數(shù)計(jì)算……………………………………………………………11
3.1 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………………11
3.2 沖壓力的計(jì)算并初步選取壓力機(jī)的噸位………………………………13
3.3 壓力機(jī)的公稱壓力的確定……………………………………………… 15
3.4 壓力中心的確定……………………………………………………………16
3.5 工作部分的尺寸計(jì)算 ………………………………… …………………16
4 模具總體設(shè)計(jì)……………………………………………………… ……………19
4.1 模具類型的選擇……………………………………………………………19
4.2 定位方式的選擇……………………………………………………………19
4.3 導(dǎo)向方式的選擇………………………………………………………… 19
4.4 卸料方式的選擇………………………………………………………… 19
5 模具主要零部件的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 20
5.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………… 20
5.2 定位零件的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 25
5.3 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………………27
5.4 卸料裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………………27
5.5 連接與固定裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………… 28
5.6 模架及組成零件的確定………………………………………… 30
6 模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核………………………………… 31
7 繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖…………………………………………33
7.1 本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖…………………………33
7.2 本模具的工作原理…………………………………………………33
8 模具的安裝和調(diào)試……………………………………………………………35
8.1 沖裁模裝配的主要技術(shù)要求……………………………………………35
8.1 模具的安裝………………………………………………………………35
8.2 模具的調(diào)試………………………………………………………………37
結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………………38
致謝 …………………………………………………………………………39
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………40
緒論
1概述
1.1沖壓與沖壓模具的概念
沖壓是塑性加工的基本方法之一。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種沖壓加工方法。
由于沖壓通常是在室溫下進(jìn)行加工，所以常常稱為冷沖壓；又由于它的加工材料主要是板料，所以又稱為板料加工。沖壓不但可以加工金屬材料，還可以加工非金屬材料。
在沖壓加工中，將材料加工成沖壓零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具或冷沖模。沖壓模具在實(shí)現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒有符合要求的沖壓模具，沖壓加工就無(wú)法進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖壓模具，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓工藝，先進(jìn)的模具，高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素，如圖1所示：
1.2沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用
1.沖壓生產(chǎn)的特點(diǎn)
與其它加工方法相比，沖壓加工無(wú)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)沖壓件的質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高 由于沖壓生產(chǎn)是有利于模具成形，模具制造精度高，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制件互換性好，尺寸精度高，一般情況下，沖壓生產(chǎn)的尺寸精度可達(dá)到IT10～I(xiàn)T14級(jí)，最高可達(dá)到IT16級(jí)，有的制件不需要再進(jìn)行機(jī)械加工，便可滿足裝配和使用要求。
（2）生產(chǎn)率高，成本低 沖壓生產(chǎn)是利用沖壓模具和沖壓設(shè)備完成加工，其生產(chǎn)效率高，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。對(duì)于普通壓力機(jī)，每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件制件，高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至上千件制件。沖壓件質(zhì)量輕，剛性好，強(qiáng)度高，沖壓過(guò)程耗能少，中大批量生產(chǎn)時(shí)，成本較低。
（3）材料利用率高 沖壓生產(chǎn)是一種少，無(wú)切削加工的方法之一。沖壓生產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)少?gòu)U料甚至餓無(wú)廢料生產(chǎn)，在某些情況下，邊角余料也可以充分利用（沖壓小零件），因此，材料的利用率高，一般為70%～85%。
（4）易得到復(fù)雜制件 由于利用模具加工，所以可以獲得用其他加工方法所不能或難以制造的形狀復(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。
沖壓生產(chǎn)的缺點(diǎn)：
（1）模具制造周期長(zhǎng)，制造成本高，不適應(yīng)與小件生產(chǎn) 沖壓多采用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)，手工操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。易發(fā)生事故，故必須重視安全生產(chǎn)，安全管理和采取必要的安全技術(shù)措施。
（2）沖壓加工生產(chǎn)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音兩種公害 這些問(wèn)題并不完全是沖壓本身帶來(lái)的，主要是由于傳統(tǒng)的的沖壓設(shè)備落后造成的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這兩種公害會(huì)得到一定程度的解決。
2沖壓生產(chǎn)的應(yīng)用
由于沖壓生產(chǎn)存在著上述諸多優(yōu)點(diǎn)，沖壓加工的應(yīng)用十分廣泛，在汽車，拖拉機(jī)，機(jī)電，電器，儀表玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占十分重要的地位。不少過(guò)去用鑄造，鍛造，切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在被剛度好，質(zhì)量輕的沖壓件代替。
根據(jù)近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)表明，在機(jī)電以及儀器，儀表生產(chǎn)中，有60%～70%的零件是采用沖壓工藝完成的。在汽車生產(chǎn)中大概有60%～70%的零件數(shù)采用沖壓工藝制成的，沖壓生產(chǎn)所占的勞動(dòng)量是整個(gè)汽車行業(yè)勞動(dòng)量的25%～30%.在電子產(chǎn)品中，沖壓件所占的比例也相當(dāng)大。人們?nèi)粘Ｉ钪械慕饘僦破?，沖壓件所占的比例更大，如：鋁鍋，不銹鋼餐具等，隨處都可看到?jīng)_壓制品，因此，沖壓技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。學(xué)習(xí)，研究和發(fā)展沖壓技術(shù)，對(duì)發(fā)展我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)具有重要意義。
3沖壓的基本工序及模具
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(lái)，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。
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(lái)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面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
組成，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(guò)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(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。
4 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(guò)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(lái)國(guó)內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過(guò)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(guò)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(wèn)題，并通過(guò)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)用范圍的各種壓新工藝，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(wú)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，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm，精度可達(dá)IT16~17級(jí)；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y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(wú)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(wú)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(wú)回彈成形。無(wú)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(guò)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)2?~5微米，進(jìn)距精度2~3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15000~40000r/min）,加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1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(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm/min,加工精度可達(dá)±1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=01~0.2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(guò)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(guò)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-Ⅱ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，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4~10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(lái)，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(lái)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(wú)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(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)、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(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)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(lái)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?；驈澢?，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(lái)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(wèn)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 制件的工藝性分析
工件名稱：支板
生產(chǎn)批量：批量生產(chǎn)
材料：20
厚度：1.2mm
工件簡(jiǎn)圖見圖2
圖2 工件圖
制件的總體分析
該零件的外形復(fù)雜程度一般，是由圓弧和圓組成的。由于沖裁件的內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11～I(xiàn)T14級(jí)，孔中心與邊緣的距離尺寸公差為±0.5mm。將以上精度與零件的精度要求相比較，可得到該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其它尺寸標(biāo)注，生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。
工藝性：成型板屬于中等尺寸零件，料厚1.2mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求如圖示，零件材料為20鋼，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。
因此零件外形可采用落料工藝獲得。
沖孔的工藝性：φ25mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
此工件只有外形落料和沖孔兩個(gè)工序。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
2 工藝方案的確定
成型板零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡(jiǎn)單模分兩次加工，即先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料——沖孔復(fù)合模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔——落料級(jí)進(jìn)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)
方案一：生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。
該零件25的孔與外邊緣之間的最小距離為8.82mm，大于此零件要求的最小壁厚（Lmin=2t=2×1.2=2.4mm），可以采用沖孔落料復(fù)合?；驔_孔，落料級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模的行位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)也高，盡管模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀復(fù)雜程度一般，所以模具的制造并不太困難；級(jí)進(jìn)模的生產(chǎn)效率也高，但零件的沖裁精度稍差，預(yù)保證沖壓件的行位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具的制造，安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合模具為佳。
3 主要工藝參數(shù)計(jì)算
3.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算
設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。排樣是指沖裁件在條料，帶料或板料的布置方式。合理的排樣應(yīng)在保證制件的質(zhì)量，有利于簡(jiǎn)化模具的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多數(shù)量的合格工序件。
排樣的原則：a提高材料利用率；b便于工人操作，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；c使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具壽命提高；d排樣應(yīng)保證沖裁件質(zhì)量，不能只考慮材料的利用率，而不考慮沖裁件的性能。
該零件具有T形的特點(diǎn)，直排時(shí)材料的利用率較低，采用直對(duì)排的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。此時(shí)雖然沒有無(wú)廢料排樣材料的利用率高，但制件的精度可以得到保證。綜上所述，支架的排樣采用有廢料排樣的直對(duì)排。制件的排樣圖如圖3所示：
圖3 排樣圖
3.1.1 確定搭邊與搭肩值
搭邊的作用和影響因素
作用：a補(bǔ)償誤差；b是凸凹模雙邊受力；c增加條料剛度，方便條料送進(jìn)。
影響因素：a材料的力學(xué)性能；b材料厚度；c沖裁件的形狀和尺寸；d送料及擋料方式；e卸料方式。
搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的。查表2.9取最小搭邊值為a=1.8mm和b=1.5mm
3.1.2 計(jì)算送料步距和條料的寬度
條料寬度的計(jì)算：擬采用有側(cè)壓裝置的送料方式，由
B=〔Dmax+2a＋C〕
Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
c—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由表2.12查得C＝0.5
代入數(shù)據(jù)計(jì)算： B=〔92+2×1.8+2+7.5+0.5〕 =103.6mm
導(dǎo)料板間距離的計(jì)算：由s=D+c,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
S=（92+2）mm=94mm
3.1.3計(jì)算材料的利用率：
根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用600mm×2000×1.2mm的冷軋薄鋼板，每塊可見成60mm×2000mm規(guī)格條料10條。材料的剪切利用率可達(dá)99%。
計(jì)算沖壓件的毛坯面積：經(jīng)計(jì)算毛坯的面積為A =1128.4828mm2
一個(gè)步距的材料利用率：材料利用率的計(jì)算公式為
=nA/（BS）×100%
式中 A—一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際的面積，mm2;
B—一個(gè)步距內(nèi)板料寬度，mm;
L—一個(gè)步距內(nèi)板料長(zhǎng)度， mm
所以材料的利用率為
＝ 2×1207.7109/（92×47）×100%=55.8%
3.2沖壓力的計(jì)算并初步選取壓力機(jī)的噸位
3.2.1沖裁力的計(jì)算
沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理的設(shè)計(jì)模具和選用沖壓設(shè)備，必須合理的計(jì)算沖裁工藝力。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁工藝力，以適應(yīng)沖裁間隙的要求。沖裁工藝力主要包括沖裁力F、卸料力F、推件力F和頂件力F。
圖4 卸料力，推件力，和頂件力
裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化，本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力F按下式計(jì)算：
F=KLtΓb
沖裁力公式為P＝P孔+P落
式中P—沖裁力
P孔—沖孔沖裁力
P落—落料沖裁力
沖孔沖裁力P孔
P孔＝Ktτ
式中 K—系數(shù)，查表取K＝1.3
—沖孔周長(zhǎng)，L＝3.14×27＝84.78mm
t—材料厚度，t＝1.2mm
τ—材料抗剪強(qiáng)度，MPa，查手冊(cè)20鋼τ＝440 MPa
所以P孔＝Ktτ＝1.3×84.78×1.2×440＝58192.992N
取P孔＝58.19KN
① 落料沖裁力P落
P落＝Ktτ
式中 —落料件外形周邊尺寸
＝152.6159mm
所以 P落＝KLtτ＝1.3×152.6159×1.2×440=104755.55N
取P落＝104.755KN
3.2.2 卸料力、推件力及頂件了力的計(jì)算：
沖裁時(shí)，材料分離前存在著彈性變形，在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)及摩擦的存在，將落料件或沖孔廢料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的料推出。卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤(rùn)滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力Px
Px＝ P落
式中Px—卸料力
—卸料系數(shù)，查表2.7?。?.025～0.06，?。?.05
所以Px＝0.05×66.75＝3.34KN
推料力
＝P孔n
式中—推料系數(shù),查表2.7取=0.05
n—同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)
取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表2.21查得，h=5mm，則n=h/t=5mm/0.8=6個(gè)
所以=0.05×10.8×6=3.24KN
3.2.3 總沖壓力
沖裁時(shí),壓力機(jī)的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同,當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時(shí),總的沖壓力為
=P+ Px+= P孔+P落+ Px+=58.19+104.755+3.34+3.24=169.525KN
3.3 壓力機(jī)的公稱壓力的確定：
為了保證壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖裁力大30%左右，即
P′=1.3×169.525KN=220.38KN
初選開式可傾壓力機(jī)參數(shù)壓力機(jī)型號(hào)為JB23-25
查手冊(cè)選擇壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力為：250KN
滑塊行程 ：65mm
最大閉合高度：270 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：55mm
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)：560mm×370mm
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后)： 290mm×200mm ×260mm
(標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于)：270mm
模柄孔尺寸(直徑×深度)： Ф40mm×60mm
床身最大可傾角（°）：30°
墊板尺寸：40mm
3.4壓力中心的確定
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)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則沖壓時(shí)滑塊會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。
用解析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)。按比例畫出工件尺寸，選用坐標(biāo)系XOY，如圖5所示：
圖5 壓力中心
由于此零件是規(guī)則圖形，所以壓力中心在幾何中心。
3.5 工作部分的尺寸計(jì)算
3.5.1計(jì)算凸凹模工作部分的尺寸（沖孔）并確定其公差：
該零件屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。
查表2.3得間隙值：Zmin = 0.072mm，Zmax = 0.096mm
1） 沖孔Φ27mm凸，凹模刃口尺寸的計(jì)算
由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制造凸模和凹模。其凸，凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查表2.5得凸，凹模制造偏差：
δ=0.020， δ=0.025
校核：Zmax –Zmin =（ 0.096-0.072）mm=0.024mm，而δ+δ=0.045mm
滿足Zmax –Zmin≤δ+δ的條件。
查表2.6得：IT14級(jí)時(shí)磨損系數(shù)x=0.5
沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：
凸模尺寸
=(d+χ△)
凹模尺寸
=( + Zmin)
式中：---沖孔凸模刃口尺寸
---沖孔凹模刃口尺寸
d---沖孔件孔的最小極限尺寸，mm,
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm，
x——磨損系數(shù)，
δ——凸模和凹模的制造公差，mm,
d =（dmin+x△）=（27+0.5×0.36）=27.18mm
d=（d + Zmin）=（27.18+0.072）=27.25mm
3.5.2外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。
采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大還是變小，還是不變這三種情
況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸C
第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△
工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)資料得出其極限偏差：R7.5，Φ7.5
查表2.6地磨損系數(shù)為：當(dāng)△≥0.36時(shí)，X=0.5
當(dāng)△＜0.36時(shí)，X=0.75
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：
A1=(Amax－x△) 0+0.25=（27－0.75×0.1）=mm
A2=(Amax－x△) 0+0.25△=(50-0.5×0.40)=49.8mm
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是27.18mm，27.25mm，mm ，49.8mm，必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.040
4 模具總體設(shè)計(jì)
4.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用沖孔落料復(fù)合方式?jīng)_壓，所以模具類型為復(fù)合模，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用倒裝結(jié)構(gòu)，即落料凹模安排在上模，凸凹模安排在下模部分
4.2 定位方式的選擇
本制件是批量生產(chǎn)，安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式。由于制件的精度要求不高，制件的外形復(fù)雜程度一般，所以選用擋料銷和導(dǎo)料板進(jìn)定位和導(dǎo)向。
4.3 導(dǎo)向方式的選擇
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。采用手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用后角導(dǎo)柱模架。
4.4 卸料方式的選擇
本模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕?jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為0.8mm，料厚比較薄，選用彈性卸料板來(lái)卸下條料廢料。
5 模具主要零部件的設(shè)計(jì)
5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 凹模的設(shè)計(jì)
在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式 ,凹模采用銷釘和螺釘固定時(shí)要保證螺釘(或沉孔)間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則會(huì)影響模具的壽命。
圖6整體式凹模的局部結(jié)構(gòu)
整體式凹模的局部結(jié)構(gòu) 如圖7所示。凹模的外形有圓形與矩形兩種。沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用，凹模的外形尺寸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。由于受力情況比較復(fù)雜，目前凹模外形的尺寸還不能僅用理論的方法來(lái)確定。設(shè)計(jì)模具時(shí)，凹模外形尺寸是按照以下經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定的：
凹模的輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸L×B(長(zhǎng)×寬)及厚度尺寸H.從凹模刃口至外緣的最短距離稱為凹模的壁厚c。
L=l+2c
B=b+2c
l—沿凹模長(zhǎng)度方向刃口型孔的最大距離，mm；
b—沿凹模寬度方向刃口型孔的最大距離，mm；
c—凹模壁厚，mm，主要考慮布置螺釘與銷釘?shù)男枰瑫r(shí)也要保證凹模的強(qiáng)度和剛度。
凹模厚度H=K1K2
F—沖裁力，N;
K1—凹模材料修正系數(shù)，合金工具鋼取K1=1,碳素工具鋼K1=1.3;
K2—凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)，經(jīng)查相關(guān)資料得K2=1；
代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得H=28.9mm
凹模壁厚c=(1.5～2)H
c=1.5H=1.5×28.9=43.3mm
凹模外形尺寸的確定：
凹模外形長(zhǎng)度：L=(164+2×43.3)mm=250.6mm
凹模外形寬度：B=（84.78+2×43.3）mm=171.38mm
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d
d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為36mm, 所以根據(jù)查得螺孔選用4×M12的螺釘
固定在下模座。故選用如圖8
圖7凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5r=1.5×6=9mm
a3=1.13r≈7mm
螺孔到銷孔的距離一般取b>2r,所以b應(yīng)大于12mm。
凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素：
a)保證有足夠的安裝彈性卸料板的位置。
b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
選取凹模邊界為260mm×180mm。凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。
凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖9所示：
圖8 落料凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
5.1.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)：
為了增加凸模的強(qiáng)度和剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式，又由于它的外形尺寸一般，所以選用B形與凸模。凸模固定板的厚度取28mm
凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，設(shè)計(jì)該模具為沖孔落料復(fù)合模，采用剛性卸料板，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：
L=h1+h2+h3+h
式中 L—凸模長(zhǎng)度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
h3—導(dǎo)料板厚度，mm
h—附加高度，一般取15～20mm
沖裁φ7.5mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
凸模長(zhǎng)度 L=28+10+4+16=58mmmm
凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
校核公式為 ≤
式中P孔—沖孔沖裁力,N, P孔=10800N
Fmin—凸模最小斷面積，, Fmin=/4=44.16
---凸模材料的許用壓力，Mpa,如凸模材料選用Cr12，查手冊(cè)=（1000～160）Mpa,取=1200 Mpa
因?yàn)?= 244.57Mpa＜
所以凸模強(qiáng)度符合要求。
外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
所以：L=28+10+0.8+1+15=54.8 mm
凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格查手冊(cè)可得200mm×160mm×28mm 。沖孔凸模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖10所示：
圖9沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式
5.1.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸凹模是復(fù)合沖裁中的一個(gè)特殊零件，其內(nèi)形刃口起沖孔凹模的作用，按凹模設(shè)計(jì)，其外形刃口其落料凸模作用，按凸模設(shè)計(jì)。內(nèi)外緣之間的壁厚有沖裁件的形狀和尺寸決定，從強(qiáng)度考慮，壁厚受最小壁厚限制。對(duì)于正裝復(fù)合模，凸凹模裝于上模，內(nèi)孔不會(huì)積聚廢料，脹力小，最小壁厚可小些；對(duì)于倒裝復(fù)合模，若采用直壁式刃口形式，下出件時(shí)，孔內(nèi)會(huì)集聚工件，最小壁厚要大些。本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。經(jīng)校核凸凹模的強(qiáng)度能夠滿足要求。其凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖11所示：
圖10 凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
5.2定位零件的設(shè)計(jì):
在本模具中采用的是條料，所以導(dǎo)料銷，擋料銷作為定位裝置，起導(dǎo)向同時(shí)起定位的作用。用擋料銷擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進(jìn)距離。在本模具中試用固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，在模具中廣泛應(yīng)用作定距裝置。
5.2.1 固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖12
圖11固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
選用直徑d=Φ10mm，d1=φ4mm，h=3mm，L=13mm材料為45鋼A型固定擋料銷（JB/T7649.10—94）
5.2.2 導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
擋料銷一般有兩個(gè)，設(shè)置在條料的同側(cè)，條料沿兩個(gè)導(dǎo)料銷確定的直線送進(jìn)。從右向左送料時(shí)，擋料銷裝在后側(cè)；從前向后送料時(shí)，導(dǎo)料銷裝在左側(cè)。固定導(dǎo)料銷一般設(shè)計(jì)在凹模上?；顒?dòng)擋料銷一般設(shè)在彈壓卸料板上；導(dǎo)料螺釘一般設(shè)在固定板或下模座平面上。
導(dǎo)料銷的材料一般采用T7,T8，熱處理硬度為46～52HRC，粗糙度在1.6μm以下，裝配時(shí)采用H7/s6配合。
經(jīng)查有關(guān)資料可知，導(dǎo)料銷的尺寸為：Φ6mm×8mm。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)圖如圖13所示：
圖12導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)
5.3 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)：
導(dǎo)向裝置用來(lái)保證上模相對(duì)于下模正確的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于生產(chǎn)批量較大，零件的要求較高，壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般都需要采用導(dǎo)向裝置，本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置來(lái)完成導(dǎo)向
5.4 卸料裝置的設(shè)計(jì)：
本模具設(shè)計(jì)為以導(dǎo)料銷為送進(jìn)導(dǎo)向的沖模中使用的剛性卸料裝置。
彈簧的選用：
彈簧屬于標(biāo)準(zhǔn)件
①設(shè)單個(gè)彈簧所承受的負(fù)荷為
已知卸料力=3.34KN=3340N
設(shè)卸料彈簧個(gè)數(shù)為n=4個(gè)
所以===835N
②根據(jù)的大小，從標(biāo)準(zhǔn)中初選彈簧規(guī)格為60Φmm×6mm×70mm
Lo=h1+h2+h3+t
式中 Lo—彈簧的最大壓縮量，mm
h1—卸料板高除凸模端面的高度，一般為1mm；
h2—凸模進(jìn)入凹模的深度，一般為0.5～1mm；
h3—凸模的總修模量，一般為4～10mm
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：Lo=（1+1+10+0.8）mm=12.8mm
計(jì)算預(yù)選的彈簧在預(yù)壓力Fo作用下的預(yù)壓縮量△Ho，其公式為：
△Ho=（Fo/F2）×Lo
式中Fo—彈簧預(yù)壓力。N；
F2—彈簧的最大工作負(fù)荷，N；
代入數(shù)據(jù)得：
△Ho=（835/1725）×12.8mm=6.2mm
△Ho′=△Ho+△H′+△H″
式中 △Ho ′—彈簧的實(shí)際工作壓縮量，mm；
△H o—彈簧預(yù)壓縮量，mm；
△H′--卸料板的工作行程，一般為△H′=t+0.5，t為板料厚度，mm；
△H″--凸模刃磨量和調(diào)整量，可取5～10mm；
代入數(shù)據(jù)得：
△Ho′=（6.2+1.3+5）mm=12.5mm
由Lo=12.8mm＞12.5mm=△Ho′所以該彈簧滿足使用要求。
5.5 連接與固定裝置的設(shè)計(jì)
5.5.1模柄的設(shè)計(jì):
本模具屬于中小型模具,采用模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對(duì)它的基本要求是:一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠；二要與上模正確而可靠的連接。
在本模具中選用壓入式模柄，通過(guò)凸緣與上模座連接并加止轉(zhuǎn)銷防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,適用與各種中、小型模具。
模柄材料通常采用Q235或Q275鋼,在此選用Q235鋼.其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線(垂直度不應(yīng)超過(guò)0.02:100)。
模柄在本模具選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并根據(jù)前文壓力機(jī)的參數(shù)確定模柄的直徑和長(zhǎng)度。其具體參數(shù)如下：d=Φ40±0.050mm， L=79mm現(xiàn)制草圖如下并標(biāo)明其具體尺寸：
圖13 模柄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
5.5.2 固定板的設(shè)計(jì)
將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬?duì)的位置壓入固定后，作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座上。在本模具中只有凸模需要由固定板來(lái)固定。
固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過(guò)渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平。
現(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板尺寸為: 200mm×160mm×28mm
固定板材料一般采用Q235或45鋼，本模具選用材料Q235。
5.5.3 墊板的設(shè)計(jì):
墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被壓出凹坑，影響凸模的正常工作。模具中最為常見的凸模墊板，模具是否加裝墊板，要根據(jù)模座所受的壓力大小進(jìn)行判斷，若模座所受單位壓力大于模座的材料的許用壓應(yīng)力，則需加墊板。
墊板的外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取3～10mm。墊板材料為45鋼，淬火硬度為43～48JRC。墊板上，下表面應(yīng)磨平，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上的銷釘通孔直徑可比銷釘直徑增大0.3～10.5mm。
墊板的外形尺寸和固定板相同，厚度取10mm。
所以墊板的外形尺寸為：200mm×160mm×10mm
5.5.4 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì):
模具上常用的緊固零件是螺釘和銷釘，螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘，螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。所以螺釘?shù)囊?guī)格選用M12，在根據(jù)實(shí)際要求,查標(biāo)準(zhǔn)選用GB 70-85 M12；銷釘?shù)墓Q直徑可取與螺釘大徑相同或小一個(gè)規(guī)格,因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用GB 119-86 A12, 根據(jù)有關(guān)資料,可選取材料為45鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標(biāo)準(zhǔn)定位零件.
5.5.5 卸料板的設(shè)計(jì):
卸料板的邊界尺寸和固定板相同，選用材料為45鋼，厚度為10mm.
因此卸料板的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：200mm×160mm×10mm
5.6 模架及組成零件的確定:
5.6.1 模架的選用:
本模具選用由上模座,下模座,導(dǎo)柱,導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
5.6.2 模座的確定:
本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架，因在前述中確定了凹模尺寸為125㎜×100㎜ ×16㎜ ，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為: 250㎜×200㎜×50 ㎜. 上模座尺寸為: 250㎜×200㎜×45 ㎜.導(dǎo)柱d/mm×L/mm為?32mm×190mm，導(dǎo)套d/mm×L/mm為?32mm×105mm×43mm。
6 模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
壓力機(jī)的校核
(1).公稱壓力
根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為JB23-16,它的壓力為160KN>109.37KN,所以壓力得以校核;
(2).滑塊行程
滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=0.8,凸模沖入凹模的最大深度4mm,即S1=(0.8+12+4)mm=16.8mm
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