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濾油器支架模具設(shè)計
摘要
本說明書主要是闡述了有關(guān)濾油器支架模具設(shè)計的基本過程和其主要計算。全文共由四章組成，他們的內(nèi)容如下所述。
第一章是設(shè)計濾油器支架模具的工藝方案的確定，主要根據(jù)所給制件特點加以分析，設(shè)計出合理的模具，這里共設(shè)計出三套模具。第二章是落料拉深復(fù)合模的設(shè)計，其中包括一些典型結(jié)構(gòu)的選擇和一些非標準零件的設(shè)計。第三章是沖孔切邊復(fù)合模的設(shè)計，包括各種模具零件的選擇和一些零件尺寸的計算。第四章是彎曲翻邊復(fù)合模的設(shè)計，此章除了沿用了相關(guān)類似模具結(jié)構(gòu)外，還進行了簡單的計算和零件設(shè)計。
鑒于本人的水平所限，在設(shè)計中肯定有不足之處存在，也可能有錯誤出現(xiàn)，懇請評閱老師和各位讀者包涵并且批評指正。
關(guān)鍵詞： 模具 復(fù)合模 零件
Abstract
This paper is main elaborates the basic mould design course of the sieve oil implement’s bracket,and expounds the main calculation course for it.
There are four parts in this paper, their content as follow.
The first chapter is settling the project of the mould design’s craft to the sieve oil implement’s bracket. It main contains the analysis of the sieve oil implement’s bracket’s characteristics. Make sure design three suitable moulds. The second chapter is the design of the blanking and drawing compound dies. It contains the choosing of the typical framework of the dies. The design
of some accessory. The third chapter is the design of the piercing and trimming compound dies. It contains the choosing the caculation of accessory. The forth chapter is the design of bending and flanging compound dies. In addition to using the similar framework of the dies, it contains some calculation and design of accessory.
In view of my limited knowledge,I could have made some mistakes in this paper, I wish my teacher and the readers could help me correct it, thanks!
Keywords: mould compound dies accessory
目錄
第一章 工藝方案的確定………………………………………………………………4
42
第二章 落料拉深復(fù)合模的設(shè)計………………………………………………………7
第三章 沖孔修邊復(fù)合模的設(shè)計………………………………………………………19
第四章 彎曲翻邊復(fù)合模的設(shè)計………………………………………………………30
畢業(yè)設(shè)計總結(jié)……………………………………………………………………………39
參考文獻…………………………………………………………………………………40
第一章 工藝方案的確定
一 制件工藝分析
濾油器支架結(jié)構(gòu)較為簡單、材料為08Al，厚度為1mm。成型工藝包括落料拉深、沖孔修邊、彎曲翻邊三部分。 制件上的拉深為淺拉深（最大處也只有4.4mm）可一次拉深成型，同時制件結(jié)構(gòu)對稱，經(jīng)計算滿足沖壓工藝要求。制件在進行沖孔、落料、修邊時需要有必要的計算，之后才能確定凸凹模尺寸，這是設(shè)計時所必須的，這里體現(xiàn)了最原始的數(shù)據(jù)資料。在設(shè)計彎曲翻邊部分時，要考慮到制件的彎曲回彈現(xiàn)象。
1．毛坯尺寸的確定
本人設(shè)計的是濾油器支架的模具，設(shè)計所依據(jù)的是制件圖所給數(shù)據(jù)，具體情況見下圖所示
圖1-1
根據(jù)《板金沖壓工藝手冊》P463，對于任何形狀旋轉(zhuǎn)體拉深件，其毛坯半徑可用下式求得
R=1.414 （公式1-1）
式中 ——橫的、豎的與斜的直線長度和弧線長度；
——直線重心和弧線弧心到旋轉(zhuǎn)軸的垂直距離；
——圓弧半徑；
——圓弧在對稱軸上的投影長度。
式中是圓弧的更正值。對突出?。ɑ⌒脑诰€內(nèi)）前用正號；對凹弧（弧心在線外）前面用負號。
當所有圓弧都是四分之一圓時，，上式變?yōu)?
R=1.414 （公式1-2）
圖1-2
根據(jù)公式1和圖2可以計算出毛坯的具體尺寸。因為是旋轉(zhuǎn)體計算出一半即可。
計算過程如下
R=1.414
=1.414
=52.91mm
因此整個毛坯的尺寸為： D=105.82mm
2. 工序的組合和方案的確定
通過對制件圖的觀察，本制件要依次經(jīng)過落料、拉深、沖孔、修邊、彎曲
和翻邊幾道工序，第一道工序是落料和拉深，第二道工序是沖孔和修邊，第三道工序是彎曲和翻邊。這樣就需要設(shè)計出三套模具與之相對應(yīng)。由于本制件的生產(chǎn)無其他更符合工藝性和經(jīng)濟性的方案可選擇，可以確定本件的生產(chǎn)由如下三套模具完成：
第一套模具為落料拉深復(fù)合模，完成制件形狀的初步確定。
第二套模具為沖孔修邊復(fù)合模，完成沖孔和修邊。
第三套模具為彎曲翻邊復(fù)合模，完成制件最終形狀的確定。
二.模具結(jié)構(gòu)確定
要正確選用模具的結(jié)構(gòu)形式，必須根據(jù)制件的形狀，尺寸，精度要求，材料性能，生產(chǎn)批量，沖壓設(shè)備，模具加工條件等多方面的因素進行考慮。在滿足沖壓件質(zhì)量要求的前提下，最大限度的降低沖壓件的生產(chǎn)成本。確定模具的結(jié)構(gòu)形式，必須解決好以下的問題。
1.模具類型的確定 是簡單模復(fù)合模，還是級進模。
2.操作方式的確定 手工操作 自動化操作 半自動化操作。
3.進出料方式的確定 根據(jù)原材料的形式，確定進了方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。
4、壓料和卸料方式的確定 壓料或不壓料 彈性或剛性卸料等。
5、模具精度的確定 根據(jù)沖壓件的精度確定合理的模具加工精度，選擇合理的導(dǎo)向方式和固定方式。
基于上述問題，又因為制件為大批量生產(chǎn)并且采用08Al作為制件材料，以及精度等要求的限制，對于沖裁模具，在這里采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，其中的一些結(jié)構(gòu)是非常典型的，在我所參閱的書籍中也是很常見的。制件采用剛性推件裝置推出，卸料板采用彈性橡膠卸料板，模架采用對角導(dǎo)柱模架。
對彎曲模具來說，因制件只是簡單的彎曲，所以這里可以采用一次彎曲的方法，并且能滿足其彎曲要求。
對于拉深模具，因為只是簡單的淺拉深，所以能夠一次拉深成型。其結(jié)構(gòu)沿用上述典型結(jié)構(gòu)。
第二章 落料拉深復(fù)合模的設(shè)計
一 落料部分
1．沖裁力計算
計算沖裁力的目的是合理選擇壓力機和設(shè)計模具，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度和沖裁件的輪廓長度有關(guān)。
用平刃口模具沖裁時，沖裁里F可按下式計算
（公式2-1）
式中 L-----沖裁件周邊長度（mm）
t-----材料厚度（mm）
K----系數(shù)，平刃口一般取1.3
----材料抗剪強度（MP）
由于要為拉深工序留有修邊余量，所以這里取毛坯直徑為D=110mm ，此制件為08Al，根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計簡明手冊》P52表2-2得此鋼抗剪強度為
材料厚度為1毫米
周邊長度L=345.4 mm
所以
F=158504N
同時，還存在卸料力和推件力，要準確計算這些力是很困難的，實際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式來計算
（公式2-2）
式中，F(xiàn)為沖裁力
為卸料力，推料力系數(shù)。見《沖壓工藝與模具設(shè)計》P52表2-2得
取0.035和0.05
即
所以總的沖裁力為
2．凸凹模尺寸計算
本設(shè)計采用凸模與凹模配合加工。對于沖裁形狀復(fù)雜或薄板制件的模具，其凸、凹模往往采用復(fù)合加工的方法。此方法是先加工好凸模或凹模為基準，然后根據(jù)此基準配置凹?；蛲鼓?，使他們保持一定的間隙。因此，只需在基準件上標注尺寸和公差，另一件只標注尺寸并注明“XX尺寸按凸?；虬寄Ｅ渲?，保證雙面間隙”。這樣，可放大基準件的制造公差。其公差不再受凸、凹模間隙的影響，制造容易，并容易保證凸、凹模的間隙。
由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化的趨勢不同，所以基準件的刃口尺寸計算方法也不同。
落料：應(yīng)以凹模為基準，然后配置凸模。
凹模磨損后，尺寸變大的尺寸類：先把工件圖尺寸化為，再按落料公式進行計算
（公式2-3）
尺寸變小類，先把工件尺寸化為，然后按公式計算
（公式2-4）
凹模磨損后尺寸不變類尺寸，按下述三種情況進行計算
制件尺寸為時
制件尺寸為時 （公式2-5）
制件尺寸為時
根據(jù)〈〈沖壓工藝學(xué)〉〉P18可知基本尺寸—mm時，凹模 Δ=0.035mm，x=0.5，所以
由公式2-3 凹模
凸模刃口尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值在0.070-0.090mm之間（《沖壓工藝學(xué)P14）
二 拉深部分
1.零件毛坯尺寸的確定
毛坯尺寸在上章中已確定
2．拉深系數(shù)的確定
3.凸凹工作部分尺寸的確定
（1）凸凹模圓角半徑r
凸凹模圓角半徑r按制件圓角半徑尺寸計算
（2）凸凹模間隙c
決定凸凹模間隙時，不僅要考慮材質(zhì)和板厚，還要考慮工件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求。，
c=t 對黑色金屬 （《沖壓工藝學(xué)》P91）
4.凸凹模尺寸及制造公差
凸凹模尺寸及制造公差應(yīng)按零件要求確定
根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p91，表4-7
凹模制造公差 δ=0.05mm
凸模制造公差 δ=0.03mm
凸模尺寸：D=（D-2c）
凹模尺寸：D=D
5.拉深力的計算
拉深力按 F=πdtσK （公式2-6）
F=πdtσK=40.4kN
t-料厚（t=1mm）
d-拉深直徑（d=92mm）
σ-抗拉強度（σ=330Mpa，《鈑金沖壓工具手冊》P93，表2）
K-系數(shù)（K=0.4，《沖壓工藝學(xué)》P93，表4-9）
6.拉深功的計算
拉深功 A== 113.9J （公式2-7）
F-最大拉深力（ F=40.4kN）
h-拉深高度（h=4.4mm）
λ-平均變形力與最大變形力的比值（λ=0.64，根據(jù)《沖壓工藝學(xué)》p93表4-9）
三 模具壓力中心的確定
沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。設(shè)計時，模具壓力中心應(yīng)與壓力機滑塊中心一致，如果不一致，沖裁時會發(fā)生偏裁，導(dǎo)致模具以及壓力機滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。所以在落料模、多工序連續(xù)模等模具設(shè)計時，必須確定模具壓力中心。
由于本模具呈現(xiàn)出對稱性，所以無須計算即可得出壓力中心在模具的幾何中心。
四 壓力機的選擇
=171KN
拉深所需壓力機的公稱壓力應(yīng)滿足：
F〉1.3 F= 222.3kN
拉深所需壓力機功率為
N==0.29kW （公式2-8）
A-拉深功
ζ-不均衡系數(shù)（ζ=1.4）
η-壓力機效率（η=0.6）
η-電機效率（η=0.9）
n-壓力機每分鐘行程次數(shù)（n=60）
根據(jù)《鈑金沖壓工具手冊》P299，表1
選J23型，開式可傾臺壓力機
各項技術(shù)性能如下（mm）：
公稱壓力：100噸（1000kN）
發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點距離：10
滑塊行程：140
行程次數(shù)：60次/分
最大封閉高度：400
閉合高度調(diào)節(jié)量：110
工作臺尺寸：左右 900 前后 600
工作臺孔尺寸： 左右 420 前后 230 直徑300
立柱間距離：420
模柄孔尺寸：Φ6075
五 標準零件的選擇和非標準零件的設(shè)計
1．標準零件的選擇
（1） 模架的選擇（mm）
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P209，表3-5
選擇對角導(dǎo)柱模架（GB/T2851.1-90）
上模座
下模座
閉合高度 —220
（2）導(dǎo)柱導(dǎo)套
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P263，表3-35和模座的閉合高度與壓力機的最大閉合高度、閉合高度調(diào)節(jié)量，選擇A型導(dǎo)柱（GB/T2861.1-90）
導(dǎo)柱 長度 L=150mm
直徑 d=32mm
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P272，表3-39和模座的閉合高度與壓力機的最大閉合高度、閉合高度調(diào)節(jié)量，選擇B型導(dǎo)套（GB/T2861.7-90）
導(dǎo)套 長度 L=100mm
直徑 d=32mm
（3）模柄的選擇
模柄的作用是把上模固定在壓力機的滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。模柄的尺寸應(yīng)小于壓力機上模柄孔的尺寸，選擇模柄時，先根據(jù)模具的大小，上模結(jié)構(gòu)，模架類型及精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類型，再根據(jù)壓力機滑塊上模柄孔的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應(yīng)與模柄孔直徑相等，模柄長度應(yīng)比模柄孔深度小5～10mm。
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P85，表2-26，模座尺寸及模具結(jié)構(gòu)的特點，選擇壓入式模柄（GB2862.1-81）
直徑 d=60mm
高度 H=110m
（4）推桿的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P151表2-69和模柄的尺寸，選擇帶肩推桿（GB2867.1-81）
直徑 d=12mm
長度 L=130mm
（5）頂桿的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P153，表2-71，選擇頂桿（GB2867.3-81）
直徑 d=16mm
長度 L=110mm
(6) 螺釘和銷的選擇
螺釘和銷是定位零件，定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸凹模
有正確的位置。在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，一般使用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷。
在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，螺釘和銷的選擇應(yīng)注意以下幾點：
同一組合中，螺釘?shù)臄?shù)量一般不少于3個，并盡量沿被聯(lián)結(jié)件的外緣均勻布置。
銷釘?shù)臄?shù)量一般都用兩個，且盡量遠距離錯開布置，以保證定位可靠。
螺釘和銷釘?shù)牡囊?guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓工藝力大小和凹模厚度等條件確定。螺釘?shù)男?
入深度和銷釘?shù)呐浜仙疃榷疾荒芴?，也不能太淺。
螺釘之間，螺釘和銷釘之間的距離，螺釘和銷釘距凹模刃口及外緣的距離，均
不應(yīng)過小。
各聯(lián)結(jié)件的銷孔應(yīng)配合加工，以保證位置精度。銷釘和銷孔之間采用H7/m6或H7/n6。
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》（第二卷）P5-184，表5-3-5，選擇圓柱銷（GB/T119.1-2000）
直徑 d=12mm d=12mm
長度 L=70mm L=60mm
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》（第二卷）P5-104，表5-1-106，選擇內(nèi)六角螺釘（GB/T70.1-2000）
直徑 d=12mm d=12mm
總長 L=75mm L=75mm
帶螺紋長度 l=30mm l=45mm
(7) 卸料螺釘?shù)倪x擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P156，表2-73，選擇卸料螺釘（GB2867.5-81）
直徑 d=8mm 長度 L=70mm l=10mm
（8） 擋料銷的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P144，表2-64，選擇擋料銷（GB2866.11-81）
直徑D=6mm，d=4mm 高度h=3mm
2．非標準零件的設(shè)計
（1）橡膠彈性體的應(yīng)用
本套模具應(yīng)用典型彈性卸料裝置，橡膠彈性體是必不可少的組成部分，其具體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。
為使卸料正常工作，應(yīng)使橡膠的預(yù)壓力F大于或等于卸料力F,即
F≧F （公式2-8）
橡膠板的工作壓力計算公式（根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》P149）為：
F=Ap （公式2-9）
F-橡膠板的工作壓力
A-橡膠板的橫截面積
p-單位壓力
聚氨酯橡膠板的最大壓縮量一般不超過其厚度的35℅，而模具安裝時橡膠板應(yīng)預(yù)先壓縮10～15℅。橡膠板厚度h=mm
橡膠板的許可壓縮量 h=0.25～0.30 h
本套模具的推件力為7925.2N 即預(yù)壓力F為7925.2N
取橡膠板的預(yù)壓量h=2mm,則總壓縮量為h為4mm，橡膠高度為14mm,
壓縮量為14.3℅根據(jù)表3-35, 單位壓力p=1.1 Mpa
則橡膠板的橫截面積A==7205mm
選用橡膠板的橫截面積
所以，選用橡膠板的性能滿足要求
（2）凹模的設(shè)計
落料拉深復(fù)合模的凹模如圖2-2，所用材料為T10A，凹模材料應(yīng)具有良好的耐磨性和抗黏附性，熱處理后一般凹模應(yīng)達到60—64HRC，有時還需要采用表面化學(xué)熱處理來提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙度取，工作表面要拋光、研磨。
（3）凸模墊板的設(shè)計
墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
材料為45#，熱處理后應(yīng)達到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時可以進行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當取值。其具體情況如圖2-3所示。
圖2-1
圖2-2
圖2-3
圖2-4
圖2-5
（4）卸料板的設(shè)計
如圖2-4所示為卸料板的設(shè)計圖樣，材料為Q235，這種材料質(zhì)軟適合作為卸料的材料。
（5）凸模的設(shè)計
本套模具的凸模如圖2-5，材料為T10A，凸模應(yīng)該限定淬火長度，或?qū)⑽膊炕鼗?，以便頭部一端保持較低硬度 ，熱處理后凸模應(yīng)達到58—62HRC ；由于制件本身就是小型制件，所以本人把它設(shè)計成一個整體形式，這樣便于加工制造。模具主要工作表面的粗糙度取0.4，因此工作表面要進行研磨、拋光。
（6）凹模墊板的設(shè)計
墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
材料為45#，熱處理后應(yīng)達到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時可以進行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當取值。其具體情況如圖2-6所示。
圖2-6
圖2-7
（7）圖2-7和圖2-8分別是兩種不同尺寸的打料塊的設(shè)計
出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。裝在上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置，裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。本設(shè)計采用的是剛性推件裝置，它是在沖壓結(jié)束后上?；爻虝r，利用壓力機滑塊上的打料桿撞擊模柄內(nèi)的打桿，再將推力傳至打料塊而將凹模內(nèi)的沖件或廢料推出的。
剛性推件裝置推件力大，工作可靠，應(yīng)用十分廣泛。打料塊是剛性推件裝置的
基本零件。
圖2-8
第三章 沖孔修邊復(fù)合模的設(shè)計
一 沖孔部分
沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標稱尺寸應(yīng)比凸模大一個最小合理間隙。
選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2-3級。若工件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的IT14級精度來處理，圓形件一般可按IT10級精度來處理，工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應(yīng)向材料實體方向單向標注，即：落料件正公差為零，只標注負公差；沖孔件負公差為零，只標注正公差。
1 凸、凹模刃口尺寸的計算
凸、凹模采用配作加工，這種加工方法的特點是間隙由配作保證，工藝比較簡單，不必校核條件，并且還可以放大基準件的制造公差（一般可取沖件公差的1/4），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法，特別適用于沖裁薄板件（因其很?。┖蛷?fù)雜形狀的沖模加工。
采用凸、凹模配作加工時，只需計算基準件的刃口尺寸及公差，并詳細標注在設(shè)計圖樣上。而另一非基準件不需計算，且設(shè)計圖樣上只標注基本尺寸（與基準件基本尺寸對應(yīng)一致），不注公差，但要在技術(shù)要求中注明：“凹（凸）模刃口尺寸按凹（凸）模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值為—”。具體情況和計算方法如下：
（1） 落料 落料時以凹模為基準，配作凸模。
第一類是凹模磨損后增大尺寸
第二類是凹模磨損后變小尺寸 （公式3-1）
第三類是凹模磨損后尺寸不變
其中 、、為落料凹模刃口尺寸；、、為落料件的基本尺寸；、、為落料件的極限尺寸；為落料件的公差；為磨損系數(shù)。
（2） 沖孔 沖孔時以凸模為基準，配作凹模。
第一類是凸模磨損后增大尺寸
第二類是凸模磨損后變小尺寸 （公式3-2）
第三類是凸模磨損后尺寸不變
其中 、、為沖孔凸模刃口尺寸；、、為沖孔件的基本尺寸；、、為沖孔件的基本尺寸；為沖孔件的公差；為磨損系數(shù)。
在這里只需要以凸模為基準來計算，具體計算過程如下：
查《沖壓模具設(shè)計與制造》P94表3-14知 ，椐圖3-1計算
圖3-1
mm
mm
mm
查《沖壓模具設(shè)計與制造》P91 表3-10 知 ，故沖孔凹模刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值0.100—0.140mm。
二 修邊部分
修邊過程實際上就是板料的在進行落料的過程。其具體計算可以按照公式3-1進行，這時只需要計算凹模刃口部分，其計算過程如下：
查《沖壓模具設(shè)計與制造》P94 表3-14知 x=0.5 ，據(jù)圖3-2計算
圖3-2
mm
查《沖壓模具設(shè)計與制造》P91 表3-10 知 ，故落料凸模刃口尺寸按凹模實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值0.100—0.140mm。
三 沖裁力計算和壓力機的選擇
1 沖裁力的計算
（1） 修邊部分
根據(jù)公式2-1 得
=
查《沖壓工藝學(xué)》P23 表2-10 知
根據(jù)公式2-2 得
所以
（2）沖孔部分
根據(jù)公式2-1 得
=
查《沖壓工藝學(xué)》P23 表2-10 知
根據(jù)公式2-2 得
所以
綜上 總的沖裁力
2壓力中心的確定
由于本模具呈現(xiàn)出對稱性，所以無須計算即可得出壓力中心在模具的幾何中心。
3壓力機的選擇
由于〈 所以還可以應(yīng)用還可以選用J23型開式可傾臺壓力機。
四 標準零件的選擇和非標準零件的設(shè)計
1 標準零件的選擇
（1）模架的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P209，表3-5
選擇對角導(dǎo)柱模架（GB/T2851.1-90）
上模座
下模座
閉合高度 —220
（2）導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P263，表3-35和模座的閉合高度與壓力機的最大閉合高度、閉合高度調(diào)節(jié)量，選擇A型導(dǎo)柱（GB/T2861.1-90）
導(dǎo)柱 長度 L=180mm
直徑 d=32mm
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P272，表3-39和模座的閉合高度與壓力機的最大閉
合高度、閉合高度調(diào)節(jié)量，選擇B型導(dǎo)套（GB/T2861.7-90）
導(dǎo)套 長度 L=110m 直徑 d=32mm
（3） 卸料螺釘?shù)倪x擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P156，表2-73，選擇卸料螺釘（GB2867.5-81）
直徑 d=8mm 長度 L=70mm l=10mm
（4） 螺釘和銷的選擇
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》（第二卷）P5-184，表5-3-5，選擇圓柱銷（GB/T119.1-2000）
直徑 d=12mm d=12mm d=6mm
長度 L=70mm L=70mm L=16mm
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》（第二卷）P5-104，表5-1-106，選擇內(nèi)六角螺釘（GB/T70.1-2000）
直徑 d=12mm d=12mm
總長 L=75mm L=60mm
帶螺紋長度 l=45mm l=35mm
（5）推桿的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P151表2-69和模柄的尺寸，選擇帶肩推桿（GB2867.1-81）
直徑 d=16mm 長度 L=110mm
（6）模柄的選擇
模柄的作用是把上模固定在壓力機的滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。模柄的尺寸應(yīng)小于壓力機上模柄孔的尺寸，選擇模柄時，先根據(jù)模具的大小，上模結(jié)構(gòu)，模架類型及精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類型，再根據(jù)壓力機滑塊上模柄孔的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應(yīng)與模柄孔直徑相等，模柄長度應(yīng)比模柄孔深度小5～10mm。
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P87，表2-27，模座尺寸及模具結(jié)構(gòu)選擇旋入式模柄（GB2862.2-81）
直徑 d=50mm 高度 H=90m
2 非標準零件的設(shè)計
（1）帶螺紋推桿的設(shè)計
如圖3-3所示為該零件的具體設(shè)計圖樣，材料為45#，熱處理硬度為43—48HRC，
螺紋基本尺寸按GB196-81規(guī)定，螺紋公差按GB197-81規(guī)定的3級。
（2）推板的設(shè)計
推板的設(shè)計圖樣如圖3-4所示，推板材料為45#，熱處理硬度為43-48HRC。
·
圖3-3
圖3-4
（3）凸模墊板的設(shè)計
墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
材料為45#，熱處理后應(yīng)達到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時可以進行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當取值。其具體情況如圖3-5所示
圖3-5
圖3-6
（4）橡膠彈性體的設(shè)計
橡膠彈性體的具體設(shè)計圖樣如圖3-6所示。本套模具應(yīng)用典型彈性卸料裝置，橡膠彈性體是必不可少的組成部分。
為使卸料正常工作，應(yīng)使橡膠的預(yù)壓力F大于或等于卸料力F,即
F≧F （公式3-3）
橡膠板的工作壓力計算公式（根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》P149）為：
F=Ap （公式3-4）
F-橡膠板的工作壓力
A-橡膠板的橫截面積
p-單位壓力
聚氨酯橡膠板的最大壓縮量一般不超過其厚度的35℅，而模具安裝時橡膠板應(yīng)預(yù)先壓縮10～15℅。橡膠板厚度h=mm
橡膠板的許可壓縮量 h=0.25～0.30 h
本套模具的推件力為848.6424N 即預(yù)壓力F為848.6424N
取橡膠板的預(yù)壓量h=3mm,則總壓縮量為h為5mm，橡膠高度為18mm,
壓縮量為16.7℅根據(jù)表3-35, 單位壓力p=1.1 Mpa
則橡膠板的橫截面積A==771.5mm
選用橡膠板的橫截面積
所以，選用橡膠板的性能滿足要求。
（5）沖孔修邊凸模的設(shè)計
凸模的設(shè)計圖樣如圖3-7所示，所用材料為T10A，凸模應(yīng)該限定淬火長度，或?qū)⑽膊炕鼗?，以便頭部一端保持較低硬度 ，熱處理后凸模應(yīng)達到58—62HRC ；由于制件本身就是小型制件，所以本人把它設(shè)計成一個整體形式，這樣便于加工制造。模具主要工作表面的粗糙度取0.4，因此工作表面要進行研磨、拋光。
凸模工作表面的加工方法有很多，這與其形狀有關(guān)。圓形凸模的制造比較簡單，在車床上加工毛坯，經(jīng)熱處理后，用外圓磨床精磨，最后將工作部分拋光及刃磨即成。這些都是在熱處理之前進行的，凸模的加工精度必然會受到熱處理變形的影響。但若選用熱處理變形較小的材料，并改進熱處理工藝，熱處理后凸模尺寸的微小變化可由鉗工修整，因此這種工藝仍有較為普遍的應(yīng)用。凸模工作表面的先進加工方法是電火花線切割加工和成形磨削，它們是在凸模熱處理后才進行精加工的，尺寸精度容易保證。
圖3-7
（6）沖孔修邊凹模的設(shè)計
沖孔修邊凹模的設(shè)計圖樣如圖3-8所示，所用材料為T10A，凹模材料應(yīng)具有良好的耐磨性和抗黏附性，熱處理后一般凹模應(yīng)達到60—64HRC，有時還需要采用表面化學(xué)熱處理來提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙度取，工作表面要拋光、研磨。
毛坯經(jīng)鍛造和退火后，在車床上粗、精加工底面、頂面及鉆、鏜工作洞孔，車完后由鉗工劃線并在鉆床上鉆出所有固定用的孔，攻螺紋、鉸定位孔，然后進行淬火、回火。熱處理后，磨削底面、頂面和形孔即成。磨削型孔時，可在萬能磨床或內(nèi)圓磨床上進行，磨孔的精度可達IT5—6級，表面粗糙度為。當孔徑小于5mm時，多半是在淬火前進行鉆孔和鉸孔精加工，熱處理后用砂布拋光型孔。
（7）卸料板的設(shè)計
卸料板的設(shè)計圖樣如圖3-9所示，材料Q235，這種材料質(zhì)地較軟對制件的尺寸和精度影響小。
（8）凹模墊板的設(shè)計
凹模墊板的設(shè)計圖樣如圖3-10所示。墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
零件材料為45#，熱處理后應(yīng)達到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時可以進行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當取值。
圖3-8
圖3-9
圖3-10
第四章 彎曲翻邊復(fù)合模
一 彎曲部分
1 彎曲模工作零件的設(shè)計
彎曲模工作零件的設(shè)計主要是確定凸、凹模工作部分的圓角半徑、凹模深度、凸、凹模間隙、橫向尺寸及公差等，凸、凹模安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計與沖裁凸、凹模基本相同。
（1） 凸模圓角半徑
當彎曲件的相對彎曲半徑-、且不小于時，凸模的圓角半徑取等于彎曲件的圓角半徑，即。若，則應(yīng)取，將彎曲件先彎成較大的圓角半徑，然后采用整形工序進行整形，使其滿足彎曲件圓角半徑的要求。
當彎曲件的相對彎曲半徑時，由于彎曲件圓角半徑的回彈較大，凸模的圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值作相應(yīng)的修訂。
（2）凹模圓角半徑
凹模圓角半徑的大小對彎曲變形力、模具壽命、彎曲件質(zhì)量等均有影響。過
時，坯料拉入凹模的滑動阻力增大，易使彎曲件表面擦傷或出現(xiàn)壓痕，并增大彎曲變形力和影響模具壽命；過大時，又會影響坯料定位的準確性。生產(chǎn)中，凹模圓角半徑通常根據(jù)材料厚度選取。
時，
時，
時，
另外，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。
V形彎曲凹模的底部可開設(shè)推刀槽或取圓角半徑 。
（3）凹模深度
凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，彎曲件回彈大且不太直，影響其質(zhì)量；凹模深度若過大，則浪費模具鋼材，且需壓力機有較大的工作行程。
（4）凹、凸模間隙
彎曲V形件時，凸、凹模間隙是由調(diào)整壓力機的閉合高度來控制的，模具設(shè)計時可以不考慮。
本套模具均按上述要求制作。
2 彎曲模工作零件的制造
由于彎曲件回彈的影響，加工出來的凸模與凹模的形狀不可能與零件最后形狀完全相同，因此，必須要有一定的修正值，該值應(yīng)根據(jù)操作者的實踐經(jīng)驗和反復(fù)試驗而定，并應(yīng)根據(jù)修正值來加工樣板及樣件。
彎曲凸、凹模的淬火工序一般在試模后進行。彎曲成形時，由于材料的彈性與塑性變形，彎曲件要產(chǎn)生回彈。因此，在制造彎曲模時，必須要考慮材料的回彈值，以便使所彎曲的零件能符合圖樣所規(guī)定的要求。但由于影響回彈的因素很多，模具設(shè)計時要準確控制回彈是不可能的，這就要求在制造模具時，要反復(fù)試模和修正，直到彎出合格的零件為止。
彎曲模的工作部分的表面質(zhì)量要求較高，表面粗糙度值一般應(yīng)在以下，因此在加工或試模時，應(yīng)將其在加工時留下的刀痕去除，并在淬火后仔細地精修或拋光。
彎曲凸、凹模的圓角半徑及間隙的均勻性對彎曲件質(zhì)量影響較大，因此，加工時除要保證圓角半徑對稱、間隙均勻外，還應(yīng)便于試模后修正，并在修正角度時不要影響彎曲件的直線尺寸。
當凸、凹模采用配作法加工時，其加工次序應(yīng)按彎曲件尺寸標注情況來選擇。對于尺寸標注在內(nèi)形上的彎曲件，一般先加工凸模，凹模按加工好的凸模配制，并保證合適的間隙值；對于尺寸標注在外形上的彎曲件，先加工凹模，凸模按加工好的凹模配制，并保證合適的間隙值。
彎曲模工作零件加工的關(guān)鍵是如何保證工作型面的尺寸與形狀精度及表面粗糙度，其加工工藝過程通常為：
鍛制坯料退火粗加工坯料外形精加工基準面劃線工作型面粗加工螺、銷孔或穿絲孔加工工作型面精加工淬火與回火工作型面光整加工。
工作型面的精加工根據(jù)生產(chǎn)條件不同，所采用的加工方法也有所不同。如果模具加工設(shè)備比較齊全，可采用電火花、線切割、成形模削等方法，否則，采用普通金屬切削機床加工和鉗工銼修相配合的加工方案較為合適。
3彎曲力的計算
彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)之一，特別是彎曲坯料較厚、彎曲線較長、相對彎曲半徑較小、材料強度較大的彎曲件時，必須對彎曲力進行計算。
彎曲力不僅與彎曲變形過程有關(guān)，還與坯料尺寸、材料性能、零件形狀、彎曲方式、模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)，因此用理論公式來計算彎曲力不但計算復(fù)雜，而且精確度不高。實際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式來進行概略計算。
本制件可以認為是V形件的自由彎曲，其計算過程如下：
（公式4-1）
式中 ——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力，N；
——彎曲件的寬度，mm；
——安全系數(shù)，一般取；
——彎曲件材料厚度，mm；
——彎曲件內(nèi)彎曲半徑，mm；
——材料的抗拉強度，MPa 。
查閱資料可知08Al的抗拉強度為 。
由公式4-1計算得
于是總的彎曲力
二 翻邊部分
按變形性質(zhì)不同，翻邊可分為伸長類翻邊和壓縮類翻邊。伸長類翻邊是在坯料外緣沿不封閉的內(nèi)凹曲線進行翻邊，壓縮類翻邊是在坯料外緣沿不封閉的外凸曲線進行翻邊。
1 變形程度
伸長類翻邊的變形情況近似于圓孔翻邊，變形區(qū)主要為切向受拉，變形過程中孔口邊緣容易拉裂；壓縮類翻邊的變形情況近似于淺拉深，變形區(qū)主要為切向受壓，變形過程中材料容易起皺。翻邊過程中是否會產(chǎn)生起皺或拉裂，主要取決于變形程度的大小。翻邊的變形程度可表示如下：
對于伸長類翻邊，其變形程度為 （公式4-2）
對于壓縮類翻邊，其變形程度為 （公式4-3）
2 坯料形狀與尺寸
對于伸長類翻邊，坯料形狀與尺寸按一般圓孔翻邊的方法確定。對于壓縮類翻邊，坯料形狀與尺寸按淺拉深的方法確定。但由于是沿不封閉的曲線翻邊，坯料變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變分布是不均勻的，中間變形大，兩端變形小，若采用與寬度一致的坯料形狀，則翻邊后零件的高度就不平齊，豎邊的端線也不垂直。為了得到平齊的翻邊高度，應(yīng)對坯料的輪廓線進行必要的修正，一般通過試模確定。如果翻邊的高度不大，且翻邊沿線的曲率半徑很大時，則可不作修正。
3 翻邊力的估算
由于本制件屬于伸長類翻邊，所以按圓孔翻邊公式估算一下，
（公式4-4）
式中 ——翻孔前的直徑，mm；
——翻孔后的直徑，mm；
——材料厚度，mm；
——材料的屈服點，MPa 。
根據(jù)公式4-4計算得，
三 壓力中心的確定和壓力機的選擇
1 壓力中心的確定
由于本模具呈現(xiàn)出對稱性，所以無須計算即可得出壓力中心在模具的幾何中心。
2 壓力機的選擇
本模具是彎曲翻邊復(fù)合模，彎曲和拉深過程同時進行，所以應(yīng)把兩個過程所受合起來計算。在這個過程中所受合力僅有3KN多一點，為了方便起見還可以選用上兩套模具所使用壓力機即：J23型開式可傾臺壓力機。
四 標準零件的選擇和非標準零件的設(shè)計
1標準零件的選擇
（1）模架的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P209，表3-5
選擇對角導(dǎo)柱模架（GB/T2851.1-90）
上模座
下模座
閉合高度 —220
（2）導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P263，表3-35和模座的閉合高度與壓力機的最大閉合高度、閉合高度調(diào)節(jié)量，選擇A型導(dǎo)柱（GB/T2861.1-90）
導(dǎo)柱 長度 L=180mm
直徑 d=32mm
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P272，表3-39和模座的閉合高度與壓力機的最大閉
合高度、閉合高度調(diào)節(jié)量，選擇B型導(dǎo)套（GB/T2861.7-90）
導(dǎo)套 長度 L=110m 直徑 d=32mm
（3） 模柄的選擇
模柄的作用是把上模固定在壓力機的滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。模柄的尺寸應(yīng)小于壓力機上模柄孔的尺寸，選擇模柄時，先根據(jù)模具的大小，上模結(jié)構(gòu)，模架類型及精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類型，再根據(jù)壓力機滑塊上模柄孔的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應(yīng)與模柄孔直徑相等，模柄長度應(yīng)比模柄孔深度小5～10mm
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P87，表2-27，模座尺寸及模具結(jié)構(gòu)選擇旋入式模柄（GB2862.2-81）
直徑 d=50mm 高度 H=90m
（4）推桿的選擇
根據(jù)《模具標準應(yīng)用手冊》P151表2-69和模柄的尺寸，選擇帶肩推桿（GB2867.1-81）
直徑 d=16mm 長度 L=110mm
（5）螺釘和銷的選擇
螺釘和銷是定位零件，定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸凹模
有正確的位置。在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，一般使用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷。
在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，螺釘和銷的選擇應(yīng)注意以下幾點：
同一組合中，螺釘?shù)臄?shù)量一般不少于3個，并盡量沿被聯(lián)結(jié)件的外緣均勻布置。
銷釘?shù)臄?shù)量一般都用兩個，且盡量遠距離錯開布置，以保證定位可靠。
螺釘和銷釘?shù)牡囊?guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓工藝力大小和凹模厚度等條件確定。螺釘?shù)男?
入深度和銷釘?shù)呐浜仙疃榷疾荒芴?，也不能太淺。
螺釘之間，螺釘和銷釘之間的距離，螺釘和銷釘距凹模刃口及外緣的距離，均
不應(yīng)過小。
各聯(lián)結(jié)件的銷孔應(yīng)配合加工，以保證位置精度。銷釘和銷孔之間采用H7/m6或H7/n。
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》（第二卷）P5-184，表5-3-5，選擇圓柱銷（GB/T119.1-2000）
直徑 d=12mm d=12mm d=6mm
長度 L=70mm L=70mm L=16mm
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》（第二卷）P5-104，表5-1-106，選擇內(nèi)六角螺釘（GB/T70.1-2000）
直徑 d=12mm d=12mm
總長 L=75mm L=75mm
帶螺紋長度 l=45mm l=45mm
2 非標準零件的設(shè)計
（1）凸模墊板的設(shè)計
墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
材料為45#，熱處理后應(yīng)達到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時可以進行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當取值。其具體情況如圖4-1所示
（2）帶螺紋推桿的設(shè)計
如圖4-2所示為該零件的具體設(shè)計圖樣，材料為45#，熱處理硬度為HRC43—48
螺紋基本尺寸按GB196-81規(guī)定，螺紋公差按GB197-81規(guī)定的3級。
（3）凹模墊板的設(shè)計
凹模墊板的設(shè)計圖樣如圖4-3所示。墊板的作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板的外形尺寸與凸凹模板相同。
零件材料為45#，熱處理后應(yīng)達到45—50HRC。表面粗糙度取，工作表面必要時可以進行拋光或研磨。墊板要保證工作表面的平行度，在這里可以適當取值。
圖4-1
-2
圖4-2
圖4-3
圖4-4
圖4-5
圖4-6
（4）推板的設(shè)計
推板的設(shè)計圖樣如圖4-4所示，推板材料為45#，熱處理硬度為HRC43-48。
（5）彎曲翻邊凸模的設(shè)計
凸模的設(shè)計圖樣如圖4-5所示，所用材料為T10A，凸模應(yīng)該限定淬火長度，或?qū)⑽膊炕鼗?，以便頭部一端保持較低硬度 ，熱處理后凸模應(yīng)達到58—62HRC ；由于制件本身就是小型制件，所以本人把它設(shè)計成一個整體形式，這樣便于加工制造。模具主要工作表面的粗糙度取0.4，因此工作表面要進行研磨、拋光。
（6）彎曲翻邊凹模的設(shè)計
沖孔修邊凹模的設(shè)計圖樣如圖3-8所示，所用材料為T10A，凹模材料應(yīng)具有良好的耐磨性和抗黏附性，熱處理后一般凹模應(yīng)達到60—64HRC，有時還需要采用表面化學(xué)熱處理來提高其抗黏附能力。凹模表面粗糙度取，工作表面要拋光、研磨。 毛坯經(jīng)鍛造和退火后，在車床上粗、精加工底面、頂面及鉆、鏜工作洞孔，車完后由鉗工劃線并在鉆床上鉆出所有固定用的孔，攻螺紋、鉸定位孔，然后進行淬火、回火。熱處理后，磨削底面、頂面和形孔即成。