切邊沖孔復合模的設計,切邊,沖孔,復合,設計 切邊沖孔復合模的設計與制造 第一章 零件的工藝分析 一、零件材料的分析 08F鋼強度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的冷變形性和焊接性，正火后切削加工性尚可，退火后導磁率較高，剩磁較少，但淬透性、淬硬性極低。 二、零件的結構分析 該零件結構簡單，尺寸沒有公差要求，尺寸均為自由公差，外形對稱。 三、零件的工藝性分析 該零件是鋼料，該零件形狀的基本特征是一般的有凹圓的圓筒形件，為圓筒形件底部有一個Φ10孔，內(nèi)部圓周直徑為Φ28,尺寸均為自由公差，因一般情況下，拉深件的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級。所以將內(nèi)部直徑改為Φ28 +00.3。高度10 +00.2為IT11-IT12級精度。主要成形方法是沖裁、拉深、切邊沖孔和彎曲。零件的dt/d、h/d都不太大，其拉深工藝性較好。該零件為大批量生產(chǎn)，零件外形簡單對稱。材料為08F鋼，采用沖壓加工經(jīng)濟性較好。 零件如圖： t=1mm 其余R=0.4 圖1-1 零件圖 第二章 確定沖壓工藝方案 沖壓工藝方案的確定是制定沖壓工藝過程的主要內(nèi)容，需要綜合考慮各方面的因素，有的還需要進行必要的工藝計算，因此，實際確定時通常先提出幾種可能的方案。再在此基礎上進行分析、比較和擇優(yōu)。從零件的結構和形狀可知，所需基本工序為落料、拉深、沖孔、彎曲四種。但工序模具生產(chǎn)效率低難以滿足大批量生產(chǎn)的要求，為了提高生產(chǎn)效率主要采用復合沖裁或級進沖裁兩種方式。若采用級進模雖然生產(chǎn)效率很高，但模具的結構比較復雜，對制造精度要求較高，一般生產(chǎn)周期長，成本高維護也比較困難。采用復合沖裁時，沖出的零件精度和平直度較好，生產(chǎn)效率也較高，模具結構較級進模簡單生產(chǎn)成本也比級進模的低。 第一節(jié) 零件毛坯的尺寸計算 （1）彎曲毛坯尺寸的確定 對于r<0.5t的彎曲件毛坯長度的計算公式 Lz=5+4+5+0.6t=5+5+4+0.6×1=14.6 （2）拉深次數(shù)的確定及尺寸計算 因板料厚度t為1mm故按厚度中線尺寸計算，如圖所示。 2.1.1計算坯料尺寸 D=（d22+4d2H-1.72rd2-0.56r2）? =（29*29+4*29*10.5-1.72*2.5*29-0.56*2.5*2.5）?=43.94mm L1=Lz+2*2.5=19.6mm L=L1+D=63.54mm 圖2-1 2.1.2　確定拉深次數(shù) 根據(jù)坯料的相對厚度t/D=1/43.94=2.28% 拉伸系數(shù)m=d/D=29/43.94=0.66大于極限拉深系數(shù)[m]，所以一次拉深成形。 第二節(jié) 擬定沖壓工藝方案 根據(jù)以上的分析計算，該零件的沖壓加工需以下基本工序：落料、拉深、沖Φ10mm的孔、切邊、彎曲。 根據(jù)以上基本工序，擬定一下沖壓工藝方案。 方案一：落料與拉深復合→其余按基本工序。 方案二：落料與拉深復合→沖孔與切邊復合→彎曲。 方案一工序組合程度較低，生產(chǎn)率較低。不過各工序模具結構簡單，制造費用低，對中小批量生產(chǎn)是合適的。 方案二制作出的零件尺寸精度高，需要兩個復合模具，可獲得高的生產(chǎn)率，而且操作方便。模具的結構復雜，制作周期長，生產(chǎn)成本高。因此，只在大批量生產(chǎn)中才較適宜。此次生產(chǎn)就是大批量生產(chǎn)故決定采用方案二的沖壓工藝方案。 沖壓工藝方案為：落料與拉深復合→沖孔與切邊復合→彎曲 第三章 模具總體結構方案 在沖壓工藝方案確定以后，根據(jù)零件的形狀特點、生產(chǎn)批量、模具制造條件、操作與安全要求、以及利用現(xiàn)有設備的可能，確定每道工序所用模具的總體結構方案。 模具總體結構方案的確定包括以下內(nèi)容： （1） 模具類型 模具類型主要是指單工序模、復合模、和級進模三種，模具類型應根據(jù)生產(chǎn)批量、沖件形狀與尺寸等因素確定。及根據(jù)沖壓工藝方案確定采用復合模。 （2） 操作與定位方式 根據(jù)生產(chǎn)批量確定采用手工操作、半自動操作或自動化操作；根據(jù)坯料或工序件的形狀、沖件精度要求、材料厚度、模具類型、操作方式等確定采用坯料的送進導向與送料定距方式或工序件的定位方式。雖然此零件的生產(chǎn)批量較大但合理的安排生產(chǎn)可用手工送料方式能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料。為了便于操作和保證零件的精度且零件不太小所以采用擋料銷、導料銷作為定位方式。 （3） 卸料與出件方式 根據(jù)材料的厚度、尺寸與質量要求、沖壓工藝性質以及模具類型等，確定卸料選用彈性卸料裝置，出件選用剛性頂件裝置。 （4） 模架類型及精度 根據(jù)沖壓件尺寸與精度，材料厚度、模具類型、送料與操作等因素確定，由于零件厚度薄，沖裁間隙較小且零件為對稱的回轉體拉深件，則沖裁時一般不會承受大的偏心載荷又是復合模，因此選用中間導柱圓形模架?？紤]到零件的精度要求不高但沖裁間隙較小，所以采用錯誤！未找到引用源。級模架精度。 第四章 主要工藝參數(shù)的計算 第一節(jié) 確定排樣與裁板方案 板料規(guī)格擬選用1×900×1800mm（ 08F鋼板）因為坯料長L=63.54mm、寬b=43.94mm，不算太小考慮到操作方便采用條料單排，取搭邊值a=1.8mm a1=1.5mm,則 進 距：S=b+a1=43.94+1.5=45.44mm 條料寬度：B=L+2a=63.54+2×1.8=67.14mm 4.1.1 采用縱裁 每板條料數(shù)：n1=900÷67.14≈13條 余27.18mm 每條零件數(shù)：n2=（1800-1.5）/45.44≈39件 余26.34mm 每板零件數(shù)：n1×n2=13×39=507件 材料利用率：η=（507×1725.5456）/900×1800=54% 4.1.2 采用橫裁 每板條料數(shù)：n1=1800÷67.14≈26條 余54.36mm 每條零件數(shù)：n2=（900-1.5）/45.44≈19件 余42.10mm 每板零件數(shù)：n1×n2=26×19=494件 材料利用率：η=（494×1725.5456）/900×1800=52% 由此可件，縱裁有較高的材料利用率，且該零件沒有纖維方向行的。故決定采用縱裁法。 圖 4-1 排樣圖 現(xiàn)對切邊沖孔復合模進行設計與加工 第二節(jié) 計算該工序的沖壓力及選擇設備 毛坯如圖所示： 1、沖壓力計算 切邊力：F1=Ltσb=135.7×1×304×1.3=53628.64N 卸料力：Fx=KxF1=0.05×53628.64=2681.432N 推件力：FT=KT F1 =0.055×53628.64=2949.58N 沖孔力：F3= LtσB=10π×2×395=24806N F1——沖裁力（N） L——沖件周邊長度（mm） t ——材料厚度（mm） σb——材料抗拉強度（MPa） Kx——卸料力系數(shù)，數(shù)值可查表 2、壓力機標稱壓力的確定 標稱壓力是指滑塊在工作行程內(nèi)允許承受的最大負荷，而滑塊必須在到達下止點前某一特定距離內(nèi)允許承受標稱壓力。標稱壓力是壓力機的主要技術參數(shù)。對于沖裁工序，壓力機的標稱壓力應大于或等于沖裁時總沖壓力的1.1～1.3倍，即Fg≥（1.1～1.3）×FΣ 沖壓工藝總力：FΣ= F1+ Fx + FT + F3=84065.652N 標稱壓力Fg≥1.3×FΣ= 110KN 因為本工序是切邊沖孔復合，因此壓力機標稱壓力時應考慮壓力機的許用壓力曲線，本工序可選用開式雙柱可傾式壓力機J23-16壓力機。 J23-16壓力機的主要技術規(guī)格為： 公稱壓力：160 KN 滑塊行程：55 mm 滑塊行程次數(shù)：120次/min 最大封閉高度：220 mm 封閉高度調節(jié)量：45 mm 墊塊尺寸：40 mm 模柄孔尺寸：直徑40 mm 深度60 mm 第四節(jié) 彈性卸料裝置的選用 彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧和橡膠）組成。本設計選用彈性元件是橡膠。彈性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍。卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件料厚確定，一般取0.1～0.3 mm（料厚時取大值，料薄時取小值）。為了便于可靠卸料，在模具開啟狀態(tài)下卸料板工作表面應高出凸模刃口端面0.3～0.5 mm。卸料螺釘一般采用標準的階梯形螺釘，取數(shù)量按卸料板形狀與大小確定。卸料螺釘?shù)闹睆礁鶕?jù)模具大小可選用8～12 mm，各卸料螺釘?shù)拈L度應一致，以保證裝配后卸料板水平和均勻卸料。 考慮到模具的結構，選用6個圓筒形的聚氨酯橡膠，則每個橡膠所承受的頂件力為Fy= Fx/n=2681.432/6≈447N 確定橡膠的橫截面積A:取hy =10%h0,查表的p=1.1MPa，則 A=Fy/p=447N/1.1N/ mm2 ≈406.4 mm2 確定橡膠的截面尺寸：選用直徑為10 mm的卸料螺釘，取橡膠上螺釘過孔直徑d=12 mm，則橡膠外徑D根據(jù) π（D2 -d2）/4=A 求得 D= （d2 +4A/π）? =（122 +4×44）?≈18mm 為了保證足夠卸料力，可取D=20mm。 卸料板為圓形的常選用3-4個，但由于卸料力比較大經(jīng)計算選用6個。卸料螺釘?shù)闹睆礁鶕?jù)模具選用10 mm。 第五節(jié) 出件裝置 出件裝置的作用是從把零件從模具內(nèi)卸出來。把裝在上模內(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。因本設計的模具裝在下模內(nèi)所以稱之為頂件裝置。此模具選用的是剛性出件裝置利用推件板和推桿把零件從模內(nèi)推出。在頂件裝置中，推件板與凹?？湛谂浜喜⒆飨鄬\動，對它的要求是模具處于閉合狀態(tài)時，其背后應有一定的空間，以備修模和調整的需要. 第五章 模具工作部分尺寸的計算 第一節(jié) 切邊沖孔凸、凹模計算 查表的Zmin=0.100,Zmax=0.140。因為為自由尺寸可按IT14級精度處理查得Δ=0.36 mm Zmax - Zmin =0.040 mm 系數(shù)x=0.5 5.1.1 切邊 δp=0.020δd =0.030 5.1.2 沖孔（Ф10 mm） x=0.5 δp =0.02 δd =0.02 校核間隙:因為δp+δd=0.02+0.02=0.04 mm < Zmin-Zmax=0.114 mm 所以符合δp+δd ≤Zmin-Zmax dp=(dmin+xΔ) -0δp = (10+0.5×0.84)-00.02=10.42 -00.02 dd=(dp+Zmin) +0δd =(10.42+0.246) +00.02=10.67 +00.02 dd、dp——落料凸、凹模刃口尺寸 x——磨損系數(shù)，差表沖件精度為IT14時，x=0.5 dmax——落料件的最小極限尺寸 Δ——沖件的制造公差（mm） δp、δd——凸、凹模制造公差（mm） Zmin——最小合理間隙（mm） 第三節(jié) 凹模輪廓尺寸的確定 凹模輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸及厚度尺寸。從凹模刃口至凹模外邊緣的最短距離為凹模的壁厚c。對于簡單的對稱形狀刃口的凹模，壓力中心及為刃口對稱中心。由于該零件為圓形拉深件為對稱件，所以壓力中心即為刃口對稱中心，所以凹模的平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴大一個凹模壁厚來確定。因落料凹模的刃口尺寸為Φ91.88，查表的凹模壁厚c=42～54 mm因落料為圓件，所以選凹模輪廓為圓形及 D=d+2c=91.88+2×(42～54)=Φ176~200mm，經(jīng)查表確定凹模輪廓D=200mm。 第四節(jié) 模架的選擇 模架包括上模座、下模座、導柱和導套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。為了縮短模具制造周期，降低成本所以選用標準模架。 選擇模架結構時要根據(jù)工件的受力變形特點，坯件定位、出件方式、送料方向，導柱受力狀態(tài)操作是否方便等方面進行綜合考慮。選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應比凹模大30-40mm。模架厚度一般等于凹模厚度的1-1.5倍。沖壓模具的閉合高度應大于壓力機的最小裝模高度，小于壓力機的最大裝模高度。 模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時，上模座上表面與下模座下表面之間的距離。為使模具正常工作，模具閉合高度H必須與壓力機的裝模高度相適應，使之介于壓力機最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，一般可按下式確定： （Hmax-T）-5mm≥H≥(Hmin-T)+10mm 根據(jù)所選壓力機可知Hmax=400mm, Hmin=320mm,T=80mm。 Hmax——壓力機最大封閉高度； Hmin——壓力機最小封閉高度； T——壓力機工作墊板厚度； H——模具的閉合高度。 所以確定模具的閉合高度為H=235～330mm。所以符合要求。 查表得標準模架的尺寸為 表5-1 標準模架及各零件的尺寸 凹模周界 Φ200 mm 定模上的凸凹模長度 動模上的凸凹模長度 60 85 配用模架閉合高度H 最大 330 最小 235 零件件號、名稱及標準編號 1 墊板 GB2858.3-81 數(shù)量 2 規(guī)格 Φ200 mm×6 2 固定板 GB2858.2-81 1 Φ200 mm×20 3 凹模 GB2858.1-81 1 Φ200 mm×50 4 卸料板 GB2858.2-81 Φ200 mm×18 5 固定板 GB2858.2-81 1 Φ200 mm×20 6 上模座 GB/T2855.1-90 1 Φ200 mm×45 7 下模座 GB/T2855.2-90 1 Φ200 mm×50 9 卸料螺釘 GB 70-85 6 M12×45 10 導柱 GB 70-81 1 32×190 11 導柱 GB 70-81 1 35×190 12 導套 GB 119-86 1 32×105×43 13 導套 GB 119-86 1 35×105×43 第六章 模具零件的設計 中小型冷沖模制訂了GB/T2851.1～2861.16-1990、GB/T1861.17-1981等標準。這些標準根據(jù)模具類型、導向方式、凹模形狀等不同，規(guī)定了14中典型組合形式。每一種典型組合中，又規(guī)定了多種模架類型及相應的凹模周界尺寸（長×寬或直徑）、凹模厚度、凹模長度、和固定板、卸料板、墊板、導料板等模板的具體尺寸，還規(guī)定了選用標準件的種類、規(guī)格、數(shù)量、布置方式、有關的尺寸及技術條件等。這樣，在模具設計時，重點就只需放在工作零件的設計上。 第一節(jié) 工作零件 一、動模上的凸凹模（落料凸模與拉深凹模） 尺寸如圖所示。 凸凹模是復合膜中的主要工作零件，工作端的內(nèi)外緣都是刃口，一般內(nèi)緣與凹模刃口結構形式相同，外緣與凸模刃口結構形式相同。凸凹模采取整體式結構，臺肩固定方式。凸凹模與固定板按H7/m6配合。 圖 6-1 凸凹模 二、定模上的凸凹模（拉深凸模與沖孔凹模） 如圖所示的尺寸。此凸凹模采用整體式結構，與固定板的連接方式為鉚接固定。沖孔凹模采用筒狀凹模，為了使廢料順利了落下，廢料孔采用階梯擴大。 圖 6-2 凸凹模 三、落料凹模 如圖6所示尺寸及形狀。高度為50 mm。采用緊固螺釘與固定板連接。要保證螺孔間、螺孔與凹模刃口間的距離不能太近，否則會影響模具的壽命。一般螺孔與凹模刃口間的距離去大于二倍孔徑值。 圖 6-3 落料凹模 四、沖孔凸模 凸模的長度長度尺寸應根據(jù)模具的模具結構確定，同時要考慮凸模的修摩量及固定板與卸料板之間的安全距離因素。本設計采用的彈性卸料及凸模計算公式為L=h1+ h2+ ha L——凸模長度（mm） h1——凸模固定板厚度（mm） h2——卸料板的厚度（mm） ha——卸料彈性元件的安裝高度，即卸料彈性元件被預壓后的高度（mm 本設計的凸模安裝在定模座上的凸凹模上，所以不需要加凸模固定板的尺寸。計算的沖孔凸模的長度為40，比較長，但裝配時沖孔凸模與動模上的凸凹模配合，因此不需要校核沖孔凸模的強度。 圖 6-4 凸模 圖6-5 定模上的凸凹模 圖6-6 動模上的凸凹模 圖 6-7 落料凹模 第二節(jié) 工作零件的二維圖 二維平面試圖見附圖。 第三節(jié) 模架的零件 6.3.1 模柄 模柄的作用是把上模固定在壓力機滑塊上，同時使模具中心通過模塊的壓力中心。中小型模具一般都通過模柄與壓力機滑塊相連接。此模具選用的是壓入式模柄，它與上模座孔以H7/m6配合并加銷釘防轉，模柄軸線與上模座的垂直度較好，使用于上模座較厚的各種中小型模具，生產(chǎn)中最常用。 圖 6-8 模柄 模柄的尺寸如表所示： d(d11) D(m6) D1 H h h1 b a d1(H7) 基本尺寸 極 限 偏 差 基本尺寸 極 限 偏 差 基本尺寸 極 限 偏 差 50 -0.080 -0.240 52 +0.030 +0.011 61 85 45 8 2 0.5 8 +0.015 0 6.3.2 上模座和下模座 上模座的尺寸如表所示： Ds t t1 DB D2 S R R1 200 45 30 210 280 260 50 85 l2 D(H7) D1(H7) d2 t S2 100 45 +00.025 50 +00.025 M14-6H 28 180 上模座 圖 6-9 上模座 上模座二維平面圖見附圖。 下模座的尺寸如表所示： Ds H h DB D2 S R R1 200 50 40 210 280 260 50 85 l2 d(H7) d1(H7) d2 t S2 100 32 +00.025 35 +00.025 M14-6H 28 180 下模座 圖 6-10 下模座 二維平面圖見附圖。 上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所用零件，并分別于壓力機的滑塊和工作臺連接，以傳遞壓力。設計沖模時，模座的尺寸規(guī)格根據(jù)模架類型和凹模周界尺寸從標準中選取的。 第四節(jié) 導向零件 對于批量較大的沖件的沖件為保證模具具有較高的精度和壽命，一般都采用導向零件對上、下模進行導向，以保證上模對下模的正確運動。導向零件由導柱、導套和導板，并已經(jīng)標準化，但生產(chǎn)中常用的是導柱和導套。A型導柱結構較簡單，與模座為過盈配合（H7/m6）,拆裝比較麻煩。A型導套與模座也為過盈配合（H7/r6）,與導柱配合的內(nèi)孔開有出游環(huán)槽，以便儲油潤滑，擴大的內(nèi)孔是為了避免導套與模座過盈配合時孔徑縮小而影響導柱與導套的配合。導柱、導套的尺寸規(guī)格根據(jù)標準模架和模具的實際閉合高度確定，還應保證有足夠的導向長度。 6.4.1 A型導柱 （左Φ32） 規(guī)格為32×190 熱處理：硬度42-46HRC 技術條件：按GB70-81的規(guī)定。 圖 6-11 左導柱 （右Φ35） L=190 圖 6-12 右導柱 6.4.2 A型導套 （左Φ45） 規(guī)格為32×105×43 圖 6-13 左導套 （右Φ50） 規(guī)格為35 ×105×43 圖 6-14 右導套 第五節(jié) 模具的其它零件 固定板、卸料板、墊板 固定板的作用是將凸模、凸凹模固定在上模座和下模座的正確位置上。固定板為圓形板件，外形尺寸通常與凹模一致。固定板的厚度可取凹模厚度的60%～80%。固定板與凸?；蛲拱寄镠7/n6或H7/m6配合，壓裝后應將凸?；蛲拱寄５亩嗣媾c固定板一起磨平。卸料版的作用是把廢料從模具工作零件（定模上的凸凹模）上卸掉。外形尺寸一般與凹模的相同。墊板的作用是承受并擴散凸?；虬寄鬟f夫人壓力，以防止模座被擠壓損傷。墊板的外形尺寸與定模上的凸凹模固定板相同，厚度可取3～10mm。經(jīng)查標準模架得：凸、凹模固定板選用的厚度為H=20mm，墊板選用厚度H=8mm,卸料板選用厚度為 H=18mm。 第七章 模具裝配圖 第一節(jié) 三維裝配圖 7.1.1 定模座 圖7-1 定模座 7.1.1 定模座 圖7-2 動模座 7.1.3 模具總裝圖 圖7-3 模具總裝圖 第二節(jié) 二維裝配圖 A3圖紙，圖附在末頁。 第三節(jié) 模具裝配順序 如上圖所示，沖壓模在使用時，下模座部分被壓緊在壓力機工作臺上，是模具的固定部分。上模座部分通過模柄和壓力機的滑塊連在一起，是模具的活動部分。模具工作時安裝在活動部分和固定部分上的模具工作零件，必須保證正確的相對位置，才能使模具獲得正常的工作狀態(tài)。裝配有模架的模具時，一般總先將模架裝配好，再進行模具工作零件和其它零件的裝配。 其裝配順序如下： 7.3.1 模架的安裝 ①將模柄用壓入法安裝在上模座上，配合為H7/m6。用角尺檢查模柄圓柱面與上模座平面的垂直度，其誤差不大于0.05mm。模柄垂直度經(jīng)檢查合格后再加工騎縫銷孔，裝入騎縫銷，然后將端面在平面磨床上磨平。 ②導柱和導套的裝配 沖模的導柱、導套與上、下模座均采用壓入式連接。導套、導柱與模座的配合分別為H7/r6和R7/r6，壓入時要注意校正導柱對模座底面的垂直度。裝配好的導柱的固定端面與下模座底面的距離不小于1～2mm。將上模座反置套在導柱上，在套上導套，用千分表檢查導套配合部分內(nèi)外圓柱面的同軸度，使同軸度的最大偏差處在導柱中心連線的垂直方向。用帽形墊塊放在導套上，將導套的一部分壓入上模座，取走下模座，繼續(xù)將導套的配合部分全部壓入。 7.3.2 凸模、凹模和凸凹模的裝配 凹模板與拉深凸模固定板、墊板上模座通過螺釘連接。凸模與固定板的配合采用H7/n6，裝配時在壓力機上調整好凸模與固定板的垂直度將其鉚接到固定板上后，在平面磨床上將固定端磨平。 7.3.3 總裝 沖模在完成模架和凸、凹模裝配后可進行總裝，該模具為復合模，故以下模上的凸凹模為基準調整模具間隙，因此先裝下模，其裝配順序如下： 1）把組裝好的凹模的固定板安放在下模座上，按中心線找正固定板的位置，用平行夾頭夾緊，通過螺釘孔在下模座上鉆錐窩。拆去凸凹模固定板，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲。再重新將凸凹模固定板置于下模座上找正，用螺釘緊固。鉆絞銷孔，打入銷釘定位。 2)配鉆鞋料螺釘孔。將卸料板套在已裝入固定板的凸凹模上，在固定板上鉆出錐窩，拆開后按錐窩鉆固定板上的螺釘過孔。 3）將已裝入固定板的凸凹模插入凹模的型孔中。在凹模與固定板之間墊入適當高度的等高墊鐵，將墊板放在固定板上。再以套柱導套定位安裝上模座，用平行夾頭獎上模座和固定板夾緊。通過凸凹模固定板孔在上模座上模座上鉆錐窩，拆開后按錐窩鉆孔，然后用螺釘將上模座、墊板、凸凹模固定板稍加緊固。 4）調整凸、凹模間隙。將裝好的上模部分套在導柱上，用手錘輕輕敲擊固定板的側面，使凸模插入凹模的型孔。觀察凸、凹模配合間隙，用手錘敲擊凸模固定板的側面進行調整使配合間隙均勻。經(jīng)調整后，以紙作沖壓材料，用錘子敲擊模柄，進行試沖。如果沖出的紙樣輪廓齊整，沒有毛刺或毛刺均勻，說明凸、凹模間隙是均勻的，如果只有局部毛刺，則說明間隙時不均勻的，應重新進行調整知道間隙均勻為止。 5）調好間隙后，將凸凹模固定板的緊固螺釘擰緊。鉆絞定位銷孔，裝入定位銷釘將卸料板套在凸凹模上，裝上橡膠和卸料螺釘，檢查卸料板運動是否靈活。在橡膠作用下卸料板處于最低位置時，凸凹模的下端面應縮在卸料板的孔內(nèi)約0.5～1mm。 裝配好的模具經(jīng)試沖、檢驗合格后即可使用。 參 考 文 獻 1.徐政坤 .沖壓模具與設備 .機械工藝出版社，2006. 2.史鐵梁 .冷沖模設計指導 . 機械工藝出版社，2006. 3.趙孟棟 .冷沖模設計 . 機械工藝出版社，1997. 4.王孝培 .沖壓手冊 . 機械工藝出版社, 1990. 5.周大雋 .沖模結構設計 . 機械工藝出版社，2006. 6.王芳 .冷沖壓模具設計指導 . 機械工藝出版社，2006. 7. 陳劍鶴主編.冷沖壓工藝與模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2001. 8.吳兆祥 .模具材料及表面熱處理 . 機械工藝出版社，2002. 9.陳于萍.高曉康主編.互換性與測量技術. 北京高等教育出版社，2002. 10.郝濱海主編.沖壓模具簡明設計手冊. 北京化學工業(yè)出版社，2004. 后 記 轉眼間三年的大學時光即將過完，剛來到大學的時候我們滿懷期待。而今美好的大學生活就要畫上句號了，而自己也要離開學院開始人生的又一起點，亦是期待，更是不舍。緊張的畢業(yè)設計就要結束了，此時此刻感慨萬千，首先感謝指導教師李曉丹老師，在這為期數(shù)月的畢業(yè)設計中對我的鼓勵和幫助，在您的關心和細心的指導下我才終于完成了這個設計。在整個寫作過程中，自始至終得到李老師的指導、鼓勵、幫助與督促，老師豐富的知識和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我終生受益。李老師平易近人也讓我們感覺十分的親切，為我們營造了一份緊湊卻不緊張的學習氛圍，使得我們可以更好的發(fā)揮設計能力。置身其間，使我們領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，讓我們的設計能力更上一層樓。 感謝學院三年來給我的提升空間，讓我思考更多的問題，不僅是在學業(yè)上，還是在心智上，都要比以前更加成熟。同時也要感謝系里和學院的領導對我順利完成學業(yè)給予的方便和支持。感謝自己三年認識的良師，我今天能夠取得如此優(yōu)異的成績，都得易于老師的辛勤栽培，是您們在學業(yè)上給予我知識，傳道受業(yè)，感謝自己三年來所認識的朋友和同學，是他們和我一起分享了三年的快樂時光，同學之間的團結友愛所積累的感情讓我永遠難忘。 工藝分析 一、零件材料的分析 35鋼為中碳鋼，須經(jīng)調質后使用，具有良好的綜合力學性能，既有較好的強度又有較好的韌性和塑性，可切削性好，板材可進行冷沖壓，鋼的淬透性低。 二、零件的結構分析 工件結構形狀相對簡單，有四個圓孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為4mm滿足壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加工。 三、零件的工藝性分析 該零件是鋼料，該零件形狀的基本特征是簡單、對稱。工件底部有兩個Φ14孔，精度要求不高，采用精度IT14級，兩側有兩個Φ35 +00.1孔，外形轉角出為圓弧過渡，便于模具加工，孔邊距合適，孔與壁距離適當。主要工藝為落料、沖孔、彎曲和車Φ35 +00.1孔。該零件為大批量生產(chǎn)，零件外形簡單對稱。材料為35鋼，采用沖壓加工經(jīng)濟性較好。 零件圖 工藝方案的確定 沖壓工藝方案的確定是制定沖壓工藝過程的主要內(nèi)容，需要綜合考慮各方面的因素，有的還需要進行必要的工藝計算，因此，實際確定時通常先提出幾種可能的方案。再在此基礎上進行分析、比較和擇優(yōu)。根據(jù)制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔、彎曲和車Φ35 +00.1孔四種。按其先后順序組合，可得如下方案 方案一：沖孔—落料—彎曲—車Φ35 +00.1孔 級進模完成沖孔落料，單工序模完成彎曲, 車Φ35 +00.1孔。 方案二：落料—沖孔—彎曲—車Φ35 +00.1孔 單工序模分別完成落料，沖孔，彎曲, 車Φ35 +00.1孔。 方案三：沖孔—落料—彎曲—車Φ35 +00.1孔 復合沖壓完成沖孔落料，單工序模完成彎曲, 車Φ35 +00.1孔。 表2-1 各類模具結構及特點比較 模具種類比較項目 單工序模 （無導向）（有導向） 級進模 復合模 零件公差等級 低 一般 可達IT13～IT10級 可達IT10～IT8級 零件特點 尺寸不受限制厚度不受限制 中小型尺寸厚度較厚 小零件厚度0.2～6mm可加工復雜零件，如寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結構與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質量制件需較平 由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和成本 低 比無導向的稍高 沖裁簡單的零件時，比復合模低 沖裁較復雜零件時，比級進模低 適用場合 料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的生產(chǎn) 形狀復雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn) 根據(jù)分析結合表分析： 方案一只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復合模低。 方案二模具結構簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。 方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案一為佳。 操作方式 零件的生產(chǎn)批量為大批量，但合理安排生產(chǎn)可用手動送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。 卸料、出件方式 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結構為倒裝的場合。 。 工件平直度較高，料厚為4mm相對較厚，卸料力大，故選用剛性卸料裝置。 4.3.2 出件方式 采用向下落料出件。 4.4 確定送料方式 因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。 4.5 確定導向方式 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。 方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。 方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。 根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，該級進模采用中間導柱的導向方式，即方案一最佳。 工藝設計 1） 計算毛坯尺寸 相對彎曲半徑為 r/t=6/4=1.5>0.5 式中 r——彎曲半徑（mm） t——料厚（mm） 圓角半徑較大（r>0.5t）的彎曲件毛坯長度計算公式 L=l1+l2+πα/180*（r+xt） 式中 L——毛坯展開總長度 α——彎曲中心角（°） x——中心層位移系數(shù)，見表4-7 由圖1可知 對于r>0.5t的彎曲件毛坯長度的計算公式 Lz/2=49+19+11.68=79.68mm Lz=159.36mm 圖1 2）畫排樣圖 排樣方式的選擇 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 排樣圖 計算條料寬度和倒料板間距離 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。 搭邊值通常由表4所列搭邊值和側搭邊值確定。 根據(jù)零件形狀，查表工件之間搭邊值a=3.5mm, 工件與側邊之間搭邊值a1=3.2mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值—△ 條料寬度B0 -△=（Dmax＋2*a1＋Z）0 -△ 倒料板間距A=B+Z 式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a1---沖裁件之間的搭邊值； Z---倒料板與最寬條之間的間隙，其最小值可查表得Z=8 △—板料剪裁下的偏差；其值查表可得△=1.2mm。 B0 △=160＋2×3.2＋8 =174.40 -1.2mm A=174.4+8=182.4mm 確定步距 送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定側刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結構有關。 進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。 級進模送料步距S S=Dmax+a1 Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊 S＝90＋3.2 ＝93.2mm 計算材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。 一個步距內(nèi)的材料利用率 η＝Ａ/BS×100% 式中　 A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； B—條料寬度； S—步距； 由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結構廢料，結構廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用，還影響到制件的質量、模具的的結構和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標。因此，排樣時應考慮如下原則： 1）、提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當改變制件的形狀）。 2) 、排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。 3) 、 模具結構簡單、壽命高。 4) 、保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積 A=mm2 所以一個步距內(nèi)的材料利用率 η=Ａ／BS×100% =10065.82／93.2×174.4×100% =61.93% 考慮料頭 、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率η總為 η總= nA1／LB×100% 式中 n—一張板料上沖裁件的總數(shù)目；A1—一個沖裁件的實際面積； L—板料長度；B—板料寬度。 查板材標準，宜選用710mm×2000mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為4張條料（174.4mm×2000mm）,每張條料可以沖21個工件，所以每張鋼板的材料利用率 η總 = nA1/LB×100% =4×21×10065.82/710×2000×100% =59.54% 根據(jù)計算結果知道選用直排材料利用率可達59.54%，滿足要求。 1、沖壓力計算 5.2.1 沖裁力的計算 在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具重要依據(jù)之一。 用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算： F=KLtτb 式中　　F—沖裁力； L—沖裁周邊長度； 　　　　t—材料厚度； 　　　　τb—材料抗剪強度； 　　　　Ｋ—系數(shù)； L=467.75mm 系數(shù)Ｋ是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3。 τb的值查表為392~511Ｍpa,取τb=400Mpa 所以 F=KLtτb =1.3×467.75×4×400 =972920N 5.2.2 卸料力、頂件力的計算 在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向回復和彈性翹曲回復）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(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)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向將料從凹模內(nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。一般按以下公式計算： 卸料力　　　 F x =K xF 推件力 F T=nK TF 頂件力　　　 F D=K DF （K x、K T、K D為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值查表可得） F x=K xF =0.04×972920N=38916.8N F T=nK TF=1×0.45×972920N=437814N F D=K DF =0.05×972920N=48646N 所以總沖壓力 F Z=F+ F T = 972920N+437814N =1410734N 表5-4 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚t/mm KX KT KD 鋼 ≤0.1 ＞0.1~0.5 ＞0.5~2.5 ＞2.5~6.5 ＞6.5 0.06~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.025~0.08 0.02~0.06 0.03~0.07 0.03~0.09 壓力機公稱壓力應大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計算結果擬選壓力機為JA31-160B。 JA31-160B壓力機的主要技術規(guī)格為： 公稱壓力：1600KN 滑塊行程：160 mm 滑塊行程次數(shù)：32次/min 最大封閉高度：375mm 封閉高度調節(jié)量：1200mm 導軌距離 :590mm 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定： 1）.對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 2）.工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3）.形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。 X 0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln) Y 0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln） 用解析法計算壓力中心時，先畫出凹模形口圖，如圖所示。在圖中將XOY坐標系建立在建立在圖示對稱中心線上。求得： X 0=0 Y 0=0 5.4 模具刃口尺寸的計算 5.4.1 沖裁間隙分析 沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，其值可為正也可為負，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 1）、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。 2）、間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。 3）、間隙對沖裁工藝力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚度的5~20%左右時，沖裁力的降低不超過5~10%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當當單邊間隙達到材料厚度的15~25%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。 4）、間隙值的確定 由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近。考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。 根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。 查表3-4得間隙值 Z max=0.880mm Z min=0.640mm 由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。 5）計算凸、凹模尺寸： 由于零件沖裁是由沖孔、落料兩道工序完成的，所以落料以凹模為基準尺寸，沖孔以凸模為基準尺寸，計算如下：