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第7章
沖壓及薄板液壓成形的案例分析：
7.1。案例1：精密反射板的液壓成形
7.1.1。問題陳述
為了空間通信，直徑為12m被稱為平方公里陣列（SKA）的反射鏡/天線陣列被確定了三種方法制造?12米的反射鏡，即：
（a） 鋁合金板組裝和一個(gè)鋼筋支撐的結(jié)構(gòu)
（b） 復(fù)合材料制造形成的反光板
（c） 模具（超高頻- D）內(nèi)高壓成形的板材
在這些方法中，超高頻- D被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的，并能產(chǎn)生所需的表面光潔度和精度，并且對(duì)高壓成形的小尺寸（?50寸）和大到（?12米）反射[Antsos2003]的有限元進(jìn)行了模擬與檢查。這一分析表明部分液壓成行后的回彈性較大。這導(dǎo)致維護(hù)最后反射剖面（圖0.2毫米的均方根（RMS）的耐受性是相當(dāng)困難的。（7.1）。這是關(guān)于確定最佳的模具或模具的幾何形狀，以減少所需內(nèi)高壓成形?12米的反射回彈得一項(xiàng)調(diào)查。
7.1.2。序列形成
目前生產(chǎn)的直徑30英寸較小的反射鏡如圖7.2
第1步：板材由于重力下垂
第2步：板料的頂部和底部之間模具的夾緊
第3步：脹形高端板材模具型腔
7.1.3。目標(biāo)和方法途徑
這項(xiàng)研究的具體目標(biāo)是：
（a） 預(yù)測在反射?12米高壓成形回彈
（b） 確定影響反射器回彈的工具和材料參數(shù)
（c） 通過反射的回彈補(bǔ)償估算模具/模具的幾何形狀
下面概述的是任務(wù)
任務(wù)1：確定使用雙軸片凸起材料AA3003 – O的性能測試
任務(wù)2：調(diào)查片材各向異性，一個(gè)小（?50英寸）內(nèi)高壓成形反射對(duì)回彈和變
薄的影響。
任務(wù)3：調(diào)查表模摩擦條件下的界面效應(yīng)在模具板下垂由于重力作用，以及變薄
和內(nèi)高壓成形反射模具回彈?12米的結(jié)構(gòu)。
任務(wù)4：估計(jì)?12米反射鏡最佳模具結(jié)構(gòu)，讓沿曲線長度可以很容易地補(bǔ)償回
彈均勻分布
任務(wù)5：量化對(duì)細(xì)化和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)板材厚度的影響
7.1.4。有限元（FE）仿真
使用單元進(jìn)行了利用商業(yè)有限元代碼PAMSTAMP2000對(duì)液壓成形過程模擬圖7.3顯示了在PAMSTAMP有限元模型等軸測視圖2000板殼單元。有限元模擬輸入條件列于表鋁AA3003- O獲得粘性壓力的測試。當(dāng)剛性空白是仿照彈塑性凸凹模的模板的有限元模擬。由于軸對(duì)稱變形和邊界條件只有四分之一的空白部分為模板根據(jù)庫侖摩擦定律的接口摩擦系數(shù)（μ）= 0.1的假設(shè)。對(duì)工作表上模夾緊進(jìn)行了模擬移動(dòng)，流體（或空氣）壓力是通過使用有限元軟件PAMSTAMP的'Aquadraw'。
7.1.5.內(nèi)高壓成形材料
各向異性反射板對(duì)回彈和變薄分配一個(gè)小尺寸（?50寸）有限元進(jìn)行了兩個(gè)為形成?50英寸直徑的反射板的各向異性模擬。初始毛坯直徑= 57.5英寸（?一千四百六十毫米）。系數(shù)的各向異性三個(gè)方向（0 °，45°和90°）分別輸入到有限元模擬，以評(píng)估在形成反射的各向異性對(duì)厚度分布和回彈的影響，這些各向異性值選擇上，真正形成條件是可以仿效的。然而，他們不反映??鋁合金3003- O的（圖7.4）的實(shí)際值準(zhǔn)確的各向異性值鋁合金3003- O的需要從拉伸試驗(yàn)確定。希爾的標(biāo)準(zhǔn)是1948年的產(chǎn)量用來代表在有限元模擬板材各向異性
圖7.4：沿軋制方向（0°），對(duì)角方向（45°）和橫向方向（90°）用有限元模擬塑性的變比
板材各向異性的影響中形成的細(xì)化反射分布：
即使形成了各向異性材料特性被用來描述了有限元模擬片材（圖7.5）。間伐比例并沒有明顯改變沿圓周的一部分，對(duì)材料性能各向同性和各向異性的有限元模擬說明有限元模擬預(yù)計(jì)在高壓成形的一部分最大減薄了14％最大減薄觀測到是該地區(qū)靠近頂端的圓頂，但不是在圓頂?shù)捻旤c(diǎn)。由于壓應(yīng)力沿對(duì)社會(huì)形成的板材何處接觸到這些地點(diǎn)的模具表面徑向表行事不變，細(xì)化超過150毫米的中心曲線長度。
材料各向異性的回彈
——觀察更多的回彈有限元各向同性和各向異性模型相比，（圖7.6）
——對(duì)于各向異性的情況下，不同的回彈沿圓周的一部分。這種變化是由于回彈在沿軋制屈服應(yīng)力和橫向的滾動(dòng)方向的各向異性常數(shù)屈服準(zhǔn)則中引入了變異
圖7.5：有限元模擬預(yù)測各向異性材料的稀疏分布插圖：圖為?50寸長）的
反射曲線變形示意圖
圖7.6：各向異性板材有限元模擬形成?50英寸的反射回彈
7.1.6：?12米反射工藝參數(shù)和刀具幾何參數(shù)對(duì)回彈的影響
高壓成形?12米的反射鏡有限元模擬進(jìn)行了使用代碼PAMSTAMP2G到研究了工藝參數(shù)，即以下效果：
（a） 由于模具其自身重量導(dǎo)致下垂
（b）片材和模具界面摩擦條件
（c）模具的幾何形狀（法蘭角）
液壓成形零件的回彈：
圖7.7：為假定模具有限元模擬示意圖
表7.2：刀具幾何形狀在模擬中使用
?12米天線模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在圖7.7和表7.2顯示了以目前的模具成型制造中使用更小的反射器為基礎(chǔ)內(nèi)高壓成形有限元天線進(jìn)行的模擬三個(gè)階段。在第一階段，該表將死腔由于其本身重量的重力下垂進(jìn)行模擬（重力模擬）。在第二階段，由被認(rèn)為是（夾緊模具板控股模擬）。第三階段，進(jìn)行回彈模擬后其次進(jìn)行內(nèi)高壓成形過程有限元模擬，表7.3顯示了有限元模擬矩陣，研究在?12米反射回彈（a）界面條件及（b）模具的幾何形狀的影響。三種不同的接口之間的表和法蘭在模具的幾何形狀不同的角度摩擦條件和模具幾何形狀考慮對(duì)摩擦條件影響。
表7.3：有限元模擬矩陣來確定影響界面摩擦及模具幾何尺寸對(duì)回彈（法蘭角），并在?12m變薄形成反射
研究法蘭回彈影響的角度：
在與該模具的法蘭角的增加形成了部分回彈。在?12米反射器，Z軸方向的最小為10毫米，觀察回彈位移為30度角，而在Z法蘭?16毫米的法蘭60度角位移觀測方向?yàn)樽畲蠡貜棥?
回彈法蘭角在30 °形成的部分是非線性分布。這是很難修改模具，以補(bǔ)償非線性回彈。因此，這是傾向于選擇與模具結(jié)構(gòu)法蘭角45度回彈的變化曲線長度，并且可以很容易地補(bǔ)償上模具幾何形狀。
隨著75 °法蘭角，徑向回彈比其他法蘭角較?。?0°，45°和60°）。因此，在模具上的選擇75 °法蘭角，被認(rèn)為是形成和薄鋼板厚度0.25英寸?12米的最佳反射
圖7.8：比較Z位移在換用不同的角度法蘭液壓成形零件回彈的模具結(jié)構(gòu)（初始板材厚度=0.25英寸）
圖7.9：在換用不同的角度法蘭液壓成形模具結(jié)構(gòu)部分（初始板厚=0.25英寸）
比較回彈的徑向位移。
在最后的反射回彈中工具之間摩擦片的影響:
圖7.10顯示了與法蘭不同的摩擦角為60度的條件反射形成的細(xì)化比較，細(xì)化在不改變摩擦條件的顯著變化。
在液壓成形，片自由凸起（統(tǒng)一拉伸）到上模腔，并逐漸從外圍向中心接觸到上模，表是夾在邊緣以避免在高壓成形過程中的任何物質(zhì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入體腔。
因?yàn)椋淮嬖谪?fù)債表和上模之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，效果對(duì)形成中的一部分變薄摩擦是微不足道的。
圖7.10：預(yù)測不同回彈的?12米法蘭角60°（初始板材厚度=0.25英寸）反射界面摩擦條件比較。
7.1.7。摘要和結(jié)論
在這項(xiàng)研究中，有限元（FE）板材液壓成形與模具（超高頻- D）的?50英寸和?12米的反射進(jìn)行了使用商業(yè)有限元程序PAMSTAMP2G/PAMSTAMP2000年的模擬過程：
（a） 對(duì)制造的超高頻三維?12米反射鏡的可行性論證
（b） 預(yù)測在高壓成形過程?12米后反射鏡的回彈
（c） 確定的工藝參數(shù)影響/材料特性（即各向異性片材，板材初始厚度，界面摩擦條件下，重力和模具的幾何尺寸對(duì)回彈）形成的反射器
（d） (d) 計(jì)算在回彈形成的反射可以很容易地通過修改模具的補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)幾何尺寸。
這項(xiàng)研究得出的結(jié)論是：
形成反射超高頻- D的可行性過程：通過有限元模擬，用模具（超高頻- D）的內(nèi)高壓成形過程中形成大的反光板使用的可行性證明。有一個(gè)表面精度要求0.2毫米的RMS上的內(nèi)形成反射朗讀，在超高頻- D過程是有厚度的變化而變形， 還有的由于殘留在反射形成的反射回彈應(yīng)力，因此，為了獲得所需的關(guān)于最終形成準(zhǔn)確地表反射剖面，對(duì)模具/模具幾何體必須進(jìn)行修改。因此需要在設(shè)計(jì)上與Z軸方向高硬度模具結(jié)構(gòu)，盡量慎重考慮減少上層偏轉(zhuǎn)死于高勢(shì)力。觀察附近的頂點(diǎn)?12米天它是很好的資產(chǎn)負(fù)債表內(nèi)的材料最高為14％，變薄，線 斷裂極限為AA3003 – O。
影響工具之間的摩擦片：工藝條件，即下垂的空白由于重力作用，模具的幾何形狀（法蘭角）和初始板厚影響了部分形成的細(xì)化。然而，在部分變薄分布發(fā)生的變化僅± 2％，有限元模擬關(guān)于在液壓成形零件變薄界面摩擦條件的影響被認(rèn)為是微不足道的。
各向異性對(duì)板料回彈的影響：由于AA 3003 – O為非各向異性數(shù)據(jù)，假設(shè)的數(shù)據(jù)被用來量化回彈各向異性的影響，在板材各向異性導(dǎo)致圓周的一部分非均勻回彈。因此，需要考慮材料的各向異性估計(jì)和補(bǔ)償在模具的幾何形狀的回彈，回彈是受a）板材各向異性，B）初始板厚，C）下垂的空白，由于重力和d）模具的幾何形狀的相互影響。
模法蘭角對(duì)回彈的影響：入模腔片材下垂導(dǎo)致更多的物質(zhì)流入模腔，從而減少了減薄形成的部分，增加成型后的回彈。因此，模具的幾何形狀（法蘭角）顯著影響了內(nèi)高壓成形零件的回彈。高等法蘭角允許在空白以及在初始階段的夾緊下垂更多的物質(zhì)流進(jìn)模腔，因此，較大的模具幾何法蘭角導(dǎo)致更多的回彈。
然而，更大的法蘭角導(dǎo)致回彈更加均勻分布，這是可取的。統(tǒng)一回彈可以更容易地通過修改模具幾何尺寸進(jìn)行補(bǔ)償。其中模具幾何尺寸（法蘭角）在本研究中考慮，75°法蘭角的發(fā)現(xiàn)使得了初步板材厚度6.35毫米（0.25英寸）的材料回彈分布均勻。
板材厚度對(duì)回彈的影響：對(duì)于較大的法蘭角，入模腔更多的物質(zhì)流。此外，小薄床單的抗彎曲和更容易流動(dòng)到模具型腔。太多的材料進(jìn)入模腔流導(dǎo)致皺紋和折疊。
- 模具結(jié)構(gòu)的“最佳“回彈補(bǔ)償：較低的值幾何模法蘭角（30°，45°和60 °）導(dǎo)致了非均勻回彈這是很難彌補(bǔ)。高等法蘭角導(dǎo)致過度進(jìn)入模具型腔物質(zhì)流的重力及控股階段，從而導(dǎo)致皺紋和折疊。因此，“最優(yōu)“模具結(jié)構(gòu)（法蘭角）取決于初始片厚度，負(fù)債表和厚度的減小。據(jù)估計(jì)，在形成?12米反射鏡厚度為4.75毫米（0.185英寸）的初始表的“最佳“死幾何（法蘭角）將在60°?75 °。
顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
設(shè)計(jì)（論文）
課題名稱
分度盤零件沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
院（系）
專 業(yè)
指導(dǎo)教師
職 稱
學(xué) 歷
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：
1．要求在完成論文期間，態(tài)度端正，積極主動(dòng)，大量查閱文獻(xiàn)資料。
2．按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，技術(shù)路線準(zhǔn)確，可行。
3．繪制零件圖和裝配圖，圖紙量不少于1.5張A0圖紙。
4．完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，格式正確，要求字?jǐn)?shù)不少于6000字。
5．完成電子文檔及PPT文檔，并打印裝訂成冊(cè)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：
1．分度盤零件圖紙一張。
2．零件生產(chǎn)綱領(lǐng)：中等批量。
3．要求完成零件的沖壓工藝分析，完成其成形過程所需模具零件圖和裝配圖設(shè)計(jì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：
1．2008年11月～12月：接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱整理文獻(xiàn)資料；
2．2009年1月：確定課題設(shè)計(jì)方案；
3．2009年2月～4月：繪制設(shè)計(jì)圖紙及編寫設(shè)計(jì)說明書；
4．2009年5月10日之前：定稿打印，裝備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
接受任務(wù)日期 2008 年 12 月 1 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日
學(xué) 生 簽 名 年 月 日
指導(dǎo)教師簽名 年 月 日
院長（主任）簽名 年 月 日
分度盤零件沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)
學(xué)校代碼：10410
序 號(hào)：20050418
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目： 分度盤零件沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工 學(xué) 院
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)：
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師：
二OO九年 五 月
32
摘 要
本次設(shè)計(jì)了一套沖孔﹑落料的模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對(duì)比，采用沖孔落料工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計(jì)算，確定壓力機(jī)的型號(hào)。再分析對(duì)沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計(jì)的模具。得出將設(shè)計(jì)的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計(jì)過程表達(dá)出來。
在文檔中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計(jì)的意義，接著是對(duì)沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對(duì)零件排樣圖的設(shè)計(jì)，完成了材料利用率的計(jì)算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計(jì)方案畫出模具各零件圖和裝配圖。
本次設(shè)計(jì)闡述了沖壓倒裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：沖壓；落料沖孔；復(fù)合模；模具結(jié)構(gòu)
Design of Compound Die with Blanking-Piercing
Abstract:This design carries on blanking, the piercing progressive dies design.The article has briefly outlined the press die at present development condition and the tendency.It has carries on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product.According to general step which the press die designs, calculated and has designed on this set of mold main spare part, for example: The punch, the matrix, the punch plate, the backing strip, the matrix plate, stripper plate, stop pin, pilot pin and so on.The die sets uses the standard mould bases, has selected the appropriate press equipment.In the design has carries on the essential examination computation to the working elements and the press specification.In addition, this die employs the finger stop pin and the hook shape stop pin.The mold piercing and blanking punch are fixed with the different plates separately in order to coordinate the gap cenveniently; The piercing matrix and blanking matrix are fixed by the overall plate.Fell in the blanking punch is loaded by pilot pin, guarante the relative position of the hole and the contour , increase the processing precision.This structure may guarantee the die move reliably and the request of mass production.
Key words:progressive dies; press mold; standard die sets;
press equiment;examination;preicing;blanking.
目? 錄
摘 要……………………………………………………………………………………………………1
ABSTRACT …………………………………………………………………………………………. 2
1 緒論 5
1.1沖壓模具發(fā)展的現(xiàn)狀 5
1.2當(dāng)前沖壓模具發(fā)展呈現(xiàn)的三大特點(diǎn) 5
1.3本次設(shè)計(jì)的意義 6
2 沖壓工藝 8
2.1沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 8
2.1.1材料分析 8
2.1.2沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 8
2.1.3 沖裁件經(jīng)濟(jì)性分析 9
2.1.4 模具結(jié)構(gòu)形式、材料選用 9
2.1.5沖裁方案的確定 10
2.2 模具簡圖 11
2.3 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 11
2.3.1排樣 11
2.3.2 排樣的方式 11
2.3.3搭邊的選取 11
2.3.4 材料利用率計(jì)算 11
2.4 沖裁工藝力的計(jì)算 11
2.4.1沖壓力的計(jì)算 11
2.4.2沖壓壓力中心 11
2.5.沖壓設(shè)備類型與規(guī)格選擇 11
3 沖裁模工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 14
3.1沖裁間隙 14
3.1.1對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 14
3.1.2 對(duì)模具壽命的影響 15
3.1.3 對(duì)沖裁力、卸料力的影響 16
3.2合理間隙的選用 16
3.3 模具刃口尺寸的計(jì)算 18
3.3.1沖孔部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算 19
3.3.2落料部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算 20
4 主要零部件設(shè)計(jì) 22
4.1凹模的設(shè)計(jì) 22
4.1.1凹模的選擇 22
4.1.2落料凹模外形和尺寸的確定 23
4.1.3凸凹模外形和尺寸的確定 24
4.2沖孔凸模 25
4.2.1沖孔凸模的固定形式 25
4.2.2沖孔凸模長度的確定 25
5 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 26
5.1模架及模柄的選擇 26
5.2凸模固定板及墊板的選擇 26
5.3 頂桿、頂板的選擇 27
5.4模具閉合高度的校核 27
5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 28
5.6推桿的選擇 29
5.7導(dǎo)料銷、擋料銷的選擇 29
5.8螺釘及銷釘?shù)倪x擇 30
5.9卸料裝置聚胺酯彈性體選擇 30
參考文獻(xiàn) 31
結(jié)論 32
致謝 32
1緒 論
1．1沖壓模具發(fā)展的現(xiàn)狀
根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。
我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場競爭激烈。
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。
雖然在設(shè)計(jì)制造方面和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、進(jìn)度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。
??? 但總體上和國外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用
在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，我國沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下，我國沖壓模具也一定會(huì)不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進(jìn)水平的差距。
“十一五”期間，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅(jiān)持改革開放、走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來，我國的沖壓模具的水平也必然會(huì)更上一層樓。
1.2當(dāng)前沖壓模具發(fā)展呈現(xiàn)的三大特點(diǎn)
一、充分運(yùn)用IT技術(shù)發(fā)展模具設(shè)計(jì)、制造。用戶對(duì)壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具的發(fā)展。外目前，世界上汽車的改型換代—般約需?48個(gè)月，而美國僅需30個(gè)月，這車要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實(shí)體汽年覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體、實(shí)現(xiàn)了異地設(shè)計(jì)和異地制造。同時(shí)，虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，也將推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。?
二、縮短金屬成形模具的試模時(shí)間。當(dāng)前，主要發(fā)展液壓高速試驗(yàn)壓力機(jī)和拉伸機(jī)械壓力機(jī)，特別是在機(jī)械壓力機(jī)上的模具試驗(yàn)時(shí)間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是采用多連桿拉伸壓力機(jī)，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。?
三、級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速。在自動(dòng)沖床上用級(jí)進(jìn)沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來，級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(yīng)用，用級(jí)進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。
1.3本次設(shè)計(jì)的意義?
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)的專業(yè)的一次總結(jié)，也是對(duì)我所學(xué)的知識(shí)的一次綜合性的訓(xùn)練。它以點(diǎn)帶線，以線帶面地將整個(gè)大學(xué)四年的知識(shí)體系貫穿始終。使我對(duì)所學(xué)知識(shí)及其各自相關(guān)性有了更深刻的理解。
本課題的研究將涉及一些二維和三維的軟件的應(yīng)用，如AUTO CAD，PRO/E等，以及PowerPoint軟件的應(yīng)用。這將會(huì)使我運(yùn)用這些軟件的能力得到提升。同時(shí)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還涉及到復(fù)合模的相關(guān)知識(shí)。這對(duì)我來說是一個(gè)新領(lǐng)域，以為課本涉及關(guān)于級(jí)進(jìn)模的知識(shí)比較少，而且現(xiàn)在很多公司都用復(fù)合模，所以通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我自學(xué)能力的培養(yǎng)是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。因此通過本次學(xué)習(xí)將對(duì)我進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題有著深遠(yuǎn)的意義。
另外，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將使我掌握寫論文的一般步驟及方法。同時(shí)也提高了我如何快速而有效的查閱相關(guān)信息的方法，不僅鍛煉了我在遇到困難時(shí)冷靜分析。獨(dú)立思考及解決問題的能力，而且培養(yǎng)了我和同學(xué)相互討論，相互學(xué)習(xí)的習(xí)慣。
2 沖壓工藝
2.1沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定
2.1.1 材料分析
沖壓件分度盤零件所用材料可選用Q235—A鋼，最常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼。其韌性和塑性較好，有一定的伸長率，具有良好的焊接性能和熱加工性具有高的塑性、韌性、冷沖壓性能，以及一定的強(qiáng)度、好的冷彎性能。廣泛用于一般要求的零件和焊接結(jié)構(gòu)。如受力不大的拉桿、連桿、銷、軸、螺釘、螺母、套圈、支架、機(jī)座、建筑結(jié)構(gòu)、橋梁等。具有良好的沖壓性能，適合沖裁 。
2.1.2沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
沖壓件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，對(duì)稱結(jié)構(gòu)，中間有一個(gè)直徑為12.8mm的圓孔，在外圓直徑48.2mm圓上對(duì)稱部置四個(gè)突齒。圓環(huán)過渡部分精度要求較高,且沖件厚度為2mm.圖中精度及斷面質(zhì)量均無特別的要求，精度全為自由公差，所有尺寸均未標(biāo)注尺寸公差，即在IT12—IT18取公差值，按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差?？刹椤痘Q性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》公差表，各尺寸公差為：
16.5 18.2 19.7 24.9
45 45.3 46.1 51.8
其結(jié)構(gòu)尺寸圖如下：
圖2-1 沖裁件結(jié)構(gòu)尺寸圖
2.1.3 沖裁件經(jīng)濟(jì)性分析
沖裁件中心孔處材料被沖壓后為廢料，搭邊即排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料也不能忽視，搭邊有二個(gè)作用：一是補(bǔ)償了定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是可以增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。搭邊寬度對(duì)沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，搭邊過大，材料利用率低，搭邊過小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，在沖裁過程中將被拉斷，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此搭邊值的設(shè)置應(yīng)當(dāng)合理，且其數(shù)值應(yīng)查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)得出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2.1.4 模具結(jié)構(gòu)形式、材料選用
由圖樣及相關(guān)說明可知，該模具屬于精度要求較高，要求中等批量生產(chǎn)，故可采用多工序沖孔落料復(fù)合模，可由手動(dòng)送料?？紤]到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)成本的控制，本設(shè)計(jì)采用倒裝式復(fù)合模。
本設(shè)計(jì)為冷沖壓模具，材料選擇市場上價(jià)格不高且較為常用的冷作模具鋼：Cr12(GB/T 1299—2000)。Cr12鋼是一種應(yīng)用廣泛的冷作模具鋼，屬高碳高鉻類型的萊氏體鋼。該鋼具有較好的淬透性和良好的耐磨性。由于Cr12鋼碳含量高達(dá)2.30%，所以沖擊韌性較差，易脆裂，而且容易形成不均勻的共晶碳化物。Cr12鋼由于具有良好的耐磨性，多用于制造受沖擊負(fù)荷較小的要求較高耐磨的冷沖模，沖頭，下料模，冷鐓模以及粉末冶金用冷壓模等。
Cr12鋼在使用前要進(jìn)行2次回火，推薦溫度在180-200℃之間，時(shí)間為兩小時(shí)，Cr12的鍛件還要正火處理，目的就是要徹底消除內(nèi)應(yīng)力和穩(wěn)定組織。
2.1.5 沖裁方案的確定
零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為中等批量，可采用沖孔落料沖壓，即用沖孔落料復(fù)合模進(jìn)行沖裁。采用此種方案的工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但模具強(qiáng)度較差，制造難度大，且操作不方便。
采用倒裝復(fù)合模，倒裝模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是凸模安裝在下模座上，故我們就必須采用彈壓卸料裝置將工件或廢料從凸模上卸下。而它的凹模是安裝在模座上，因而就存在著如何將凹孔內(nèi)的工件或廢件從孔中排出的問題。
本設(shè)計(jì)宜采用倒裝式?jīng)_孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)。復(fù)合模生產(chǎn)率較高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，板料的定位精度要求比級(jí)進(jìn)模低，沖模的輪廓尺寸小。主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。
2.2 模具簡圖
圖2-2 模具簡圖
上圖即為模具簡圖，它的落料凹模裝在上模部分，凸凹模裝在下模部分，沖裁后條料箍在凸凹模上，工件卡在上模中的落料凹內(nèi)，沖孔廢料由凸凹模洞口中自然落下。箍在凸凹模上的條料由彈壓卸料裝置卸下。彈性卸料裝置由卸料螺釘、彈簧、卸料板組成。卡在落料凹模內(nèi)的工件由硬性推件裝置推出。硬性推件裝置由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成，當(dāng)上模隨壓力機(jī)滑塊一起上升到某一位置時(shí)，打桿上端與壓力機(jī)橫梁相碰，而不能隨上模繼續(xù)上升，上模繼續(xù)上升時(shí)，打桿將力傳遞給推件塊將工件從凹?？變?nèi)卸下。然后，可利用導(dǎo)料機(jī)構(gòu)或吹料機(jī)構(gòu)將工件移出沖模的下表面，而不影響下一次沖裁的進(jìn)行。條料的送進(jìn)定位是靠導(dǎo)料銷和活動(dòng)擋料銷來完成的，該活動(dòng)擋料銷下面設(shè)有彈簧，坐落在凸凹模固定板上。沖裁時(shí)，活動(dòng)擋料銷被落料凹模壓進(jìn)卸料板內(nèi)，當(dāng)上模離開后，活動(dòng)擋料銷在彈簧的作用下，又被頂出卸料板表面，可實(shí)現(xiàn)重新定位。
2.3 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
2.3.1排樣
排樣，即沖裁件在板料或條料的布置方法，合理的排樣應(yīng)是在保證制件質(zhì)量、有利于簡化模具結(jié)構(gòu)的前提下，以最少的材料消耗沖出最多數(shù)量的合格制件。
沖裁排樣按制件在材料上的排列形式來分，可分為直排法、斜排法、對(duì)排法、混合排法、多排法和沖裁搭邊法等多種形式。
2.3.2排樣的方式
根據(jù)設(shè)計(jì)模具所沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀，由于其形狀為一對(duì)稱結(jié)構(gòu)體，中心處為一圓孔，周圍均勻分布四個(gè)突齒，故本次設(shè)計(jì)的排樣選取有廢料的直排法。如下圖所示：
圖2-3 排樣方式圖
2.3.3 搭邊的選取
搭邊值的大小決定于制件的形狀、材質(zhì)、料厚及板料的下料方法。搭邊值大小影響材料的利用率。一般由經(jīng)驗(yàn)確定或查表。經(jīng)查《模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》書中表2-3，因沖件厚度為2mm,得上圖中標(biāo)注處搭邊值分別為a=1.6mm,b=2.5mm.
2.3.4 材料利用率計(jì)算
沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率可用下式表示：
式中 A——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積（mm）；
B——條料寬度（mm）；
S——步距（mm）。
將沖件的各項(xiàng)尺寸和搭邊值代入可求得：
其中沖裁件的實(shí)際面積A求法為：先在圓環(huán)上畫一條直線，把圓環(huán)平均分成兩半，輸入BO命令，回車，然后點(diǎn)擊拾取點(diǎn)，在所要求出面積的半個(gè)圓環(huán)內(nèi)點(diǎn)擊一下左鍵，回車，這樣一來半個(gè)圓環(huán)的面域就創(chuàng)建好了.然后在繪圖工具欄上任意一個(gè)地方點(diǎn)擊一下右鍵，在"查詢"前面打個(gè)勾，在查詢工具欄里有一個(gè)"列表"，單擊一下，再點(diǎn)一下那半個(gè)圓環(huán)，回車，周長和面積就都出來了。最后求得面積A=1069.0876 2=2138.1752mm
B=51.8mm +22.5mm=56.8mm
S=51.8mm +1.6mm=53.4mm
從而可計(jì)算出材料利用率==70.5%。
2.4 沖裁工藝力的計(jì)算
2.4.1 沖壓力的計(jì)算
沖壓力是沖裁力、卸料力、推件力和頂料力的總稱。
沖裁力的計(jì)算:
通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一，平刃口沖裁模的沖裁力F一般按下式計(jì)算：
F=KLt
式中 F——沖裁力（N）
L——沖裁周邊長度（mm）
t----材料厚度（mm）
——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）
K——系數(shù)，是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取K=1.3。
經(jīng)邊對(duì)沖壓工件的計(jì)算及CAD工具的求法，測得其周邊長度L=189 mm,查閱資料得碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235的抗剪強(qiáng)度=380Mpa(GB700-1988),材料厚度t=2mm,代入各數(shù)據(jù)各求得沖裁力N=186732N。
卸料力的計(jì)算:
卸料力是將箍在凸模上的材料卸下時(shí)所需的力，且公式為：F=KF，其中K為卸料力系數(shù)，查表得K=0.05。從而算得卸料力F= 9336.6N。
推件力的計(jì)算 :
推件力是將落料件順著沖裁力方向從凹模洞口推出時(shí)所需的力，公式為F=nKF,其中n=h/t h8mm,若取h=6mm，則n=6/2=3,推件力系數(shù)K=0.05。從而算出推件力F=28009.8N。
頂件力的計(jì)算:
頂件力是將落料件逆著沖裁方向頂出凹模刃口時(shí)所需的力。公式為F=KF，查表得出頂件力系數(shù)K=0.06。算出頂件力F= 11203.92N。
綜上所述，最后計(jì)算出各力分別為：
F=186732N
F=9336.6N
F=28009.8N
F=11203.92N
選擇沖床時(shí)，要根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)，計(jì)算出所需要的總沖壓力，由于本次設(shè)計(jì)中模具采用彈性卸料和下出料方式，故總沖壓力為F=F+ F+ F=224078.4N
2.4.2 沖壓壓力中心
模具的壓力中心是指沖壓力合力的作用點(diǎn)，其應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對(duì)于有模柄沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心線。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。由于沖壓零件是個(gè)對(duì)稱形狀的零件，其壓力中心位于刃口輪廓圖形的幾何中心上，即位于中心圓孔的圓心處。
2.5沖壓設(shè)備類型與規(guī)格選擇
壓力機(jī)是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性壓力機(jī)。具有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，壓力機(jī)可廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝，通過對(duì)金屬坯件施加強(qiáng)大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來加工成零件。包括液壓機(jī)，水壓機(jī)，沖壓機(jī)床，摩擦式壓力機(jī)等等。
壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力，由上一步驟可知總沖壓力F=224.0784KN，從而可知選擇的壓力機(jī)公稱壓力必須大于或等于224.0784KN，查詢國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14347-1993）選擇公稱壓力為250KN的I類開式可傾標(biāo)準(zhǔn)工作臺(tái)。如下圖所示：
圖2-4（I類開式可傾標(biāo)準(zhǔn)工作臺(tái)）
3 沖裁模工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 沖裁間隙
3.1.1對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響
沖裁件的質(zhì)量主要通過切斷面質(zhì)量、尺寸精度和表面平直度來判斷。在影響沖裁件質(zhì)量的諸多因素中，間隙是主要的因素之一。
沖裁件的斷面質(zhì)量主要指塌角的大小、光面約占板厚的比例、毛面的斜角大小及毛刺等。
間隙合適時(shí)，沖裁時(shí)上下刃口處所產(chǎn)生的剪切裂紋基本重合，這時(shí)光面約占板厚的1/2—1/3，切斷面的塌角、毛刺和斜度均很小，完全可以滿足一般沖裁件的要求。
間隙過小時(shí)，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時(shí)向外錯(cuò)開一段距離。上下裂紋之間的材料，隨沖裁的進(jìn)行將第二次剪切，然后被凸模擠入凹模洞口。這樣，在沖裁件的切斷面上形成第二個(gè)光面，在兩個(gè)光面之間形成毛面，在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。
間隙過大時(shí)，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時(shí)向內(nèi)錯(cuò)開一段距離，材料的彎曲與拉伸增大，拉應(yīng)力增大，塑性變形階段較早結(jié)束，致使斷面光面減小，塌角與斜度增大，形成厚而大的拉長毛刺，且難以去除，同時(shí)沖裁件的翹曲現(xiàn)象嚴(yán)重，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
若間隙分布不均勻，則在小間隙的一邊形成雙光面，大間隙的一邊形成很大的塌角及斜度。
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，精度就越高，從整個(gè)沖裁過程來看，影響沖裁件的尺寸精度有兩大方面的因素：一是沖模本身的制造偏差，二是沖裁結(jié)束后沖裁件相對(duì)于凸模或凹模尺寸的偏差。
當(dāng)間隙較大時(shí)，材料所受拉伸作用增大，沖裁后材料的彈性回復(fù)，使落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件尺寸大于凸模尺寸；間隙較小時(shí)，則由于材料受凸、凹模側(cè)向擠壓力增大，沖裁后材料的彈性回復(fù)，使落料件尺寸大于凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸。
3.1.2 對(duì)模具壽命的影響
沖裁模常以刃口磨鈍和崩刃的形式而失效。凸、凹模磨鈍后，其刃口處形成圓角，沖裁件上就會(huì)出現(xiàn)不正常的毛刺。凸模刃口磨鈍時(shí)，在落料件邊緣產(chǎn)生毛刺；凹模刃口磨鈍時(shí)，所沖孔口邊緣產(chǎn)生毛刺；凸、凹模刃口均磨鈍時(shí)，則制件邊緣與孔口邊緣均產(chǎn)生毛刺。
由于材料的彎曲變形，材料對(duì)模具的反作用力主要集中于凸、凹模刃口部分。當(dāng)間隙過小時(shí)，垂直力和側(cè)壓力將增大，摩擦力增大，加劇模具刃口的磨損；隨后二次剪切產(chǎn)生的金屬碎屑又將加劇刃口側(cè)面的磨損；沖裁后卸料和推件時(shí)材料與凸、凹模之間的滑動(dòng)摩擦還將再次造成刃口側(cè)面的磨損，使得刃口側(cè)面的磨損比端面的磨損大。
3.1.3 對(duì)沖裁力、卸料力的影響
試驗(yàn)證明，隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但當(dāng)單面間隙介于材料厚度的5%-20%范圍內(nèi)時(shí)，沖裁力的降低不超過5%—10%。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不很大。
間隙對(duì)卸料力，推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當(dāng)單面間隙增大到材料厚度的15%—25%時(shí)，卸料力幾乎降到零。
3.2 合理間隙的選用
從上述的沖裁分析中可看出，找不到一個(gè)固定的間隙值能同時(shí)滿足沖裁件斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最高，翹曲變形最小，沖模壽命最長，沖裁力、卸料力、推件力最小等各方面的要求。因此，在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這幾個(gè)因素給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。這個(gè)間隙范圍就稱為合理間隙，合理間隙的最小值稱為最小合理間隙，設(shè)計(jì)和制造時(shí)應(yīng)考慮到凸、凹模在使用中會(huì)因磨損而使間隙增大，故應(yīng)按最小合理間隙值確定模具間隙。
確定凸、凹模合理間隙的方法有理論法和查表法兩種。而由于理論計(jì)算在生產(chǎn)中使用不方便，常用查表法來確定間隙值。有關(guān)間隙值的數(shù)值，可在一般沖壓手冊(cè)中查到。而對(duì)于本次設(shè)計(jì)的斷面垂直度與尺寸精度要求不高的工件，以提高模具壽命為主，可采用大間隙值，由材料厚度和材料可查閱《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》書中表3-4可得間隙值為：
Z=0.246mm Z =0.360mm
考慮到凸、凹模在使用中會(huì)因磨損而使間隙增大，故應(yīng)按最小合理間隙值確定模具間隙。即模具間隙Z=0.246mm.
3.3模具刃口尺寸的計(jì)算
根據(jù)凸、凹模的加工方法的不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類：一是凸、凹模分別加工法，二是凸、凹模配合加工法。而配合加工法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙配制別一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，并且還可適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易，故目前一般工廠常采用此種加工方法。本次設(shè)計(jì)計(jì)算亦是采用配合加工法。
圖3-1 上部分落料凹模局部圖
圖3-2 上部分沖孔凸模圖
本設(shè)計(jì)中采用圓凸模，如上圖所示，上圖中，D=16mm，D=19mm.
3.3.1沖孔部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算
在計(jì)算沖孔處刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按如下原則進(jìn)行：工件表面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致），故應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會(huì)隨凸模的磨損而減小，故沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公關(guān)范圍內(nèi)的較大尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。
沖孔凸模的計(jì)算公式：d=(d+x)；
由中間孔的直徑12.8代入各數(shù)，可求得:
d=（12.37+0.50.43）=12.155mm.
按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙0.246mm來確定沖孔凹模基本尺寸。即為沖孔凹模刃口基本尺寸d= d+Z=12.401mm.
即求出：沖孔部分的凸模的刃口尺寸直徑d=12.155mm，
沖孔部分凹模刃口基本尺寸d= d+Z=12.401mm。
3.3.2落料部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算
在計(jì)算落料處刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按如下原則進(jìn)行：落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致），故應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)。又因落料件尺寸會(huì)隨凹模刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故落料凹模基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公關(guān)工范圍內(nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽?，則按凹?；境叽鐪p最小初始間隙。
同樣由上面所畫的‘上部分落料凹模局部圖’可知，落料部分刃口尺寸應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)。此凹模刃口尺寸磨損后變大，按一般落料凹模尺寸計(jì)算公式計(jì)算，即：
A=（A-x）
式中 A——相應(yīng)的凸模刃口尺寸；
A——工件的最大極限尺寸；
X——系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸，應(yīng)使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。X值在0.5-1之間，與沖裁件的精度等級(jí)有關(guān)。制件精度為IT14級(jí)，故X=0.5。
——工件公差。
于是可求得：
A1=（48.2-0.50.62）=47.89mm
A2=(59-0.50.74) =58.63 mm
A3=(16.5-0.50.43)=16.285mm
A4=(18.2-0.50.52) =17.94mm
A5=(19.7-0.50.52) =19.44mm
A6=(24.9-0.50.52) =24.64mm
A7=(45-0.50.62）=44.69mm
A8=(45.3-0.50.62）=44.99mm
A9=(46.1-0.50.62）=45.79mm
A10=(51.8-0.50.74）=51.43mm
以上是落料凹模刃口尺寸的計(jì)算方法，落料用的凸模刃口尺寸，按凹模實(shí)際尺寸配制，并保證最小間隙Z。故在凸模上只標(biāo)注基本尺寸，不標(biāo)注偏差，同時(shí)在圖樣技術(shù)要求上注明：“凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙為Z—Z?！奔幢ＷC最小雙面間隙為0.246mm。
4 主要零部件設(shè)計(jì)
4.1 凹模的設(shè)計(jì)
4.1.1 凹模的選擇
凹模的類型很多，凹模的外形有圓形和矩形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式；刃口有平刃和斜刃。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凹模板，在其上面開設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在模板上。本設(shè)計(jì)也采用此種矩形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
4.1.2 落料凹模外形和尺寸的確定
凹模外形尺寸是否合理，將直接影響到凹模的強(qiáng)度、剛度和耐用度。凹模外形主要與制件外形尺寸及制件厚度有關(guān)。沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用，由于凹模結(jié)構(gòu)形式和固定方法不同，受力情況又比較復(fù)雜，目前尚不用理論計(jì)算方法確定凹模輪廓尺寸，本設(shè)計(jì)采用查表法，由上知沖裁件的最大寬度為A10，且A10=51.43mm。
本次設(shè)計(jì)中采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》P57可知，在上一圖中，可選凹模周界為125125，即上圖中的a=125mm,b=125mm.
根據(jù)a,b查《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》中表2-90得：
凹模厚度H=25mm.
值得注意的是，凹模采用螺釘和銷釘定位固定時(shí)，要保證螺孔（或沉孔）讓、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具壽命，孔距的最小值可參考相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。
對(duì)于孔口的結(jié)構(gòu)形式，本設(shè)計(jì)采用常用的適用于非圓型孔的階梯形直刃壁型孔。如下圖所示：
圖4-2 落料凹模結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)以上的分析可取b=8mm,h=15mm.
4.1.3凸凹模外形和尺寸的確定
在復(fù)合沖裁模中，由于內(nèi)外緣之間的壁厚是決定于沖裁件的孔邊距，所以當(dāng)沖裁件孔邊距較小時(shí)必須考慮凸凹模強(qiáng)度，為保證凸凹模強(qiáng)度，其壁厚不應(yīng)小于允許的最小值，如果小于允許的最小值，就不宜采用復(fù)合模進(jìn)行沖裁。
倒裝復(fù)合模的沖孔廢料容易積存在凸凹模型孔內(nèi)，所受脹力大，凸凹模最小壁厚要大些，目前復(fù)合模的凸凹模最小壁厚值按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝式復(fù)合模的最小壁厚經(jīng)查《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》書中表3-16可得材料厚度t=2mm時(shí)的最小壁厚=4.9mm.
圖4-3 (凸凹模橫向截面圖)
其中尺寸A1到A10的數(shù)值大小由前面可得知，A0即沖孔凹模的刃口尺寸為A0=12.401mm.而其對(duì)中的縱向剖切面圖如下：
圖4-4(凸凹模縱向截面圖)
在上圖中的最小壁厚大于4.9mm,且h=6mm,刃口直徑d=12.401mm，且總高度H=50mm.
4.2沖孔凸模
4.2.1沖孔凸模的固定形式
沖孔凸模的固定可通過固定板和墊板來確定。標(biāo)準(zhǔn)凸模固定拔有圓形、矩形和單凸模固定板等多種型式。選用時(shí)，根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定其輪廓尺寸，其厚度一般為凹模厚度的60%-80%。固定板與凸模為過渡配合（H7/n6或H7/m6）,壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。對(duì)于彈壓導(dǎo)板等模具，浮動(dòng)凸模與固定板采用間隙配合。
在凸模固定板與上模座之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動(dòng)，拼塊凹模與下模座之間也加墊板。
墊板的平面形狀尺寸與固定板相同，其厚度一般取6-10mm.如果結(jié)構(gòu)需要，例如在用螺釘?shù)跹b凸模時(shí)，為在墊板上加工吊裝螺釘?shù)某量?，可適當(dāng)增大墊板的厚度，如果模座是用鋼板制造的，當(dāng)凸模截面面較大時(shí)，可以省去墊板。
圖4-5（凸模固定結(jié)構(gòu)示意圖）
4.2.2 沖孔凸模長度的確定
凸模長度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨，操作安全、裝配等的需要來確定。當(dāng)按沖模典型標(biāo)準(zhǔn)選用時(shí)，則可取標(biāo)準(zhǔn)長度，否則應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算。采用固定卸料板沖模時(shí)，其凸模長度應(yīng)按下式計(jì)算：
L=h+h+h
式中 h——凸模固定板厚度（mm）
h----固定卸料板厚度（mm）
h——增加長度（mm）.它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5-1mm）、凸模固定板與卸料板之間的安全距離（一般取10-20mm）等。
則可取得：h=20mm;h=10mm;h=15mm;所以求得L=20+10+15=45mm.
凸模凸緣長度本設(shè)計(jì)取3mm, 凸緣外形為圓柱形.
5 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
5.1 模架及模柄的選擇
模架
模架由上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成。
模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，模具的全部零件都固定在它上面，并承受沖壓過程中的全部載荷。模具的上、下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過程中間隙均勻。
模架的種類很多，模架允許的凹模周界長（L）、寬（B）、直徑（D）及最大最小閉合高度等基本尺寸均有國標(biāo)（滑動(dòng)導(dǎo)向模架：GB2851.1-GB2851.7），本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求與成本的估計(jì)選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB2851.3-81），各尺寸查國標(biāo)可得：
后側(cè)導(dǎo)柱模架上、下兩模架圖形及尺寸標(biāo)記：
圖5-1 后側(cè)導(dǎo)柱上模座（摘自GB/T2855.5-1990）
凹模周界L=125mm、B=125mm、厚度H=35mm的后側(cè)導(dǎo)柱上模座標(biāo)示為：
上模座12512535mm(GB/T 2855.6)
h=30mm L=130mm S=130mm A=85mm A=150mm;
R=35mm L=60mm D(h7)=35mm
材料：HT200
技術(shù)條件：按JB/T 8070-1995的規(guī)定
圖5-2 后側(cè)導(dǎo)柱下模座（摘自GB/T 2855.6-1990）
凹模周界L=125、B=125、厚度H=45的后側(cè)導(dǎo)柱下模座：
下模座12512545mm(GB/T 2855.6)
h=25mm L=130mm S=130mm A=85mm A=150mm
R=35mm L=60mm d(R7)=22mm
材料：HT200
技術(shù)條件：按JB/T8070-1995的規(guī)定
模柄
本設(shè)計(jì)中采用適用于所有中小型模具的凸緣模柄，固定段與上模座孔采有的配合是H7/m6過渡配合，，裝配后模柄曲線與上模座垂直度比旋入式模柄好，主要用于上模座較厚而又沒有開設(shè)推板孔的場合。B型凸緣模柄的具體標(biāo)準(zhǔn)如下：
圖5-3 B型凸緣模柄（摘自JB/T 7646.3—1994）
直徑d(js10)=20mm 、高度L=58mm的B型凸緣模柄：
模柄B2058 JB/T 7646.3-1994
d=67mm d=11mm d=44mm d=9mm d=15mm
L=18mm L=2mm h=9mm
材料：Q235-AF
技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定
5.2 凸模固定板及墊板的選擇
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中在凸模和凸凹模均需采用固定板固定，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模，凸凹模安裝孔外，應(yīng)還考慮螺釘和銷孔的位置，厚度一般取為凹模的60%-80%。固定板孔與凸模采用過渡配合（H7/m6）,壓裝后端面磨平，以保證沖模的垂直度。
墊板主要用于直接承受和擴(kuò)散凸模傳來的壓力，防模座承受過大壓力而出現(xiàn)凹坑，影響模具正常工作，墊板厚度一般取6-12mm，外形尺寸按固定板形狀決定。常用材料為45鋼，T7A。
固定板、墊板的基本結(jié)構(gòu)、尺寸可按GB2858.1-81～GB2856.6，GB2859～GB2859.6來選取。尺寸選擇分別如下：
矩形固定板：
圖5-4 矩形固定板（摘自JB/T 7643.2-1994）
長度L=125mm、寬度B=125mm、厚度H=20mm、材料為45鋼的矩形固定板：
固定板12512520-45鋼JB/T 7643.2-1994
材料：45、Q235-AF
技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定
矩形墊板：
國5-5 矩形墊板（摘自JB/T 7643.3-1994）
長度L=125mm、寬度B=125mm、厚度H=6mm、材料為45鋼的矩形墊板：
墊板1251256-45鋼材 JB/T 7643.3-1994
材料：45、T8A
技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定
5.3 頂桿、頂板的選擇
頂桿和頂板均可采用標(biāo)準(zhǔn)件，查閱模具設(shè)計(jì)大典，可得：
圖5-6 頂桿及A型頂板（摘自JB/T7650.3-1994）
直徑d=10mm、長度L=70mm的頂桿：
頂桿1070 JB/T 7650.3-1994
材料：45，熱硬度處理43-48HRC
技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定
直徑D=32mm的A型頂板：
頂板 A32 JB/T 7650.4-1994
H=5mm
材料：45，熱處理硬度43-48HRC
技術(shù)條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定
5.4 模具閉合高度的校核
由后側(cè)導(dǎo)柱模架標(biāo)準(zhǔn)可查得，125125的凹模周界的最小閉合高度和最大閉合高度分別為：H=160mm,H=190mm.而通過計(jì)算總閉合高度為H=183mm.
5.5 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇
模具中導(dǎo)向副的作用是保證上模相對(duì)于下模有一精確的位置關(guān)系。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及成本考慮，本設(shè)計(jì)采用在中、小型模具中應(yīng)用最廣的滑動(dòng)導(dǎo)向副結(jié)構(gòu)。其布置形式采用操作方便的后側(cè)導(dǎo)柱形式。
滑動(dòng)導(dǎo)向副由導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成，如下圖所示，導(dǎo)套和上模座采用H7/r6過盈配合，導(dǎo)套孔與導(dǎo)套柱間采用H6/h5、H7/h6的間隙配合。為使導(dǎo)套內(nèi)便于貯油并經(jīng)常保持摩擦副潤滑，導(dǎo)套內(nèi)孔開有油槽。導(dǎo)套、導(dǎo)柱均有國家標(biāo)準(zhǔn)，國標(biāo)中對(duì)導(dǎo)套、導(dǎo)柱的尺寸、材料、表面質(zhì)量等都有相應(yīng)的規(guī)定。具體可查GB2861.1-1990～GB2861.7-1990。本設(shè)計(jì)采用B型導(dǎo)柱和A型導(dǎo)套。
圖5-7 導(dǎo)柱導(dǎo)套裝配圖
其具本尺寸如下：
圖5-8 A型導(dǎo)套（摘自JB/T 7187.3-1995）
直徑d=22mm、公差帶H7、長度L=85mm、H=33mm的A型導(dǎo)套:
導(dǎo)套A22 H78533 JB/T 7187.3-1995
D(r6)=35mm b=3mm a=1mm
技術(shù)條件：按JB/T 8070-1995的規(guī)定，R由按制造廠決定。
圖5-9 B型導(dǎo)柱（摘自JB/T 7187.2-1995）
直徑d = 22 mm、公差帶h5、長度L = 150mm的B型導(dǎo)柱：
導(dǎo)柱B22h5×150 JB/T7187.2-1995
技術(shù)條件：按JB/T 8070-1995的規(guī)定
R*由制造廠決定。
為保證使用中的安全性與可靠性，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，以便排氣和出油。
5.6 推桿的選擇
本設(shè)計(jì)中連接推桿和其它零件組成了硬性推件裝置，推桿在工作中應(yīng)該滿足一定的強(qiáng)度要求。可采用帶肩推桿：
圖5-10 帶肩推桿（摘自JB/T 7650.1—1994）
直徑d=M6、長度L=40mm的A型帶肩推桿：
推桿 A640 JB/T7650.1-1994
d=8mm;
材料：45，熱處理硬度43～48HRC
技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定
5.7 導(dǎo)料銷、擋料銷的選擇
為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對(duì)模具的工作刃口處于正確的相對(duì)位置，即必須定位。
條料橫向定位裝置、縱向定位均采用固定擋料銷：
圖5-11 A型固定擋料銷（摘自JB/T 7649.10-1994）
直徑d=10mm、長度L=13mm的固定擋料銷：
固定擋料銷A10 JB/T 7649.10-1994
d=4mm h=2mm
材料：45，熱處理43～48HRC
技術(shù)條件：按JB/T 7653-1994的規(guī)定
5.8 螺釘及銷釘?shù)倪x擇
模具緊固件主要指螺釘和銷釘。
螺釘主要承受拉應(yīng)力，用來連接零件。常用的有內(nèi)六角螺釘和各種帶槽的柱頭螺釘，螺釘旋進(jìn)的深度等尺寸參見下圖。本設(shè)計(jì)除特殊說明外都使用M8×40、M8×60和模柄處的M8×20的內(nèi)六角圓柱頭螺釘緊固，采用公稱直徑為6×75mm、6×35mm的圓柱銷定位。
圖5-12 螺紋連接擰入深度
對(duì)于鋼h = d1 對(duì)于鑄鐵h = 1.5 d1
卸料螺栓：
卸料螺栓多數(shù)也是圓柱頭和內(nèi)六角兩類，由于彈壓卸料板在裝配后應(yīng)保持水平，故卸料螺栓長度L應(yīng)控制在一定的公差范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)采用較為常用的圓柱頭卸料螺栓，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：
圖5-13 圓柱頭卸料螺栓（摘自JB/T 7650.5-1994）
直徑d = M6mm、長度L = 65mm的圓柱頭卸料螺栓：
圓柱頭卸料螺栓M6×65 JB/T 7650.5
d1 = 8mm d2 = 12.5mm d3 = 4.5mm l = 7mm H = 5mm
t = 2.5mm
n = 2mm C = 1.2mm b = 2mm r ≤ 0.4mm r1 ≤ 0.5mm
材料：45，熱處理硬度35~40HRC
技術(shù)條件：按JB/T 3098.3-2000的規(guī)定
銷釘：本設(shè)計(jì)除特殊說明外，一律選用6×60的銷釘定位。配合間隙為m6/h8
5.9卸料裝置聚胺酯彈性體選擇
本設(shè)計(jì)采用卸料裝置聚胺酯彈性體，從JB/T7650.9-1995中選擇：
圖5-14 聚胺酯彈性體（摘自JB/T7650.9-1995）
直徑D=25mm、 d=8.5mm、厚度H=20mm的聚胺酯彈性體：
聚胺酯彈性體 25×8.5×20 JB/T7650.9-1995
且D=33mm。
參考文獻(xiàn)
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結(jié) 論
本設(shè)計(jì)采用了大量的標(biāo)準(zhǔn)件，目的就是為了降低模具從設(shè)計(jì)到試制到生產(chǎn)加工的時(shí)間成本與物質(zhì)成本，符合現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高效快速原則。在設(shè)計(jì)過程中，處處以最大限度降低成本為衡量標(biāo)準(zhǔn)，并同時(shí)注重設(shè)計(jì)與制造的差異性，力求將這種差異性在符合設(shè)計(jì)要求的情況下減少至幾近消除。
當(dāng)然，由于設(shè)計(jì)者水平有限，設(shè)計(jì)中也存在著一些不盡人意之處，力求在不斷追求中達(dá)到完美。
致 謝
在這次設(shè)計(jì)過程中得到了指導(dǎo)老師楊衛(wèi)平等老師以及許多同學(xué)的幫助，與此同時(shí)，各專業(yè)課程的任課老師的優(yōu)秀教學(xué)，以及其它老師的指導(dǎo)，對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有著十分重要的幫助。在此，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師和幫助過我的同學(xué)表示衷心的感謝!