翻邊U形件、φ220盤形件的落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)-沖壓模具含NX三維及11張CAD圖
翻邊U形件、φ220盤形件的落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)-沖壓模具含NX三維及11張CAD圖,220,盤形件,落料拉深,復(fù)合,設(shè)計(jì),沖壓,模具,NX,三維,11,CAD
摘 要
盤形件的沖壓模具整體設(shè)計(jì)首先從成形的基本概念開始，具體闡述了沖壓技術(shù)及其領(lǐng)域相關(guān)現(xiàn)狀發(fā)展。工藝分析確定了課題可以采用常規(guī)的復(fù)合模具來(lái)達(dá)成最初的設(shè)計(jì)指標(biāo)，并完成了相關(guān)排樣和利用率等最初方案的計(jì)算及設(shè)計(jì)。
核心計(jì)算涵蓋了沖裁力整體的求取，并基于此初選了壓力機(jī)的品類型號(hào)。壓力中心和工作刃口的計(jì)算則為總體結(jié)構(gòu)做出了鋪墊。架構(gòu)選用及零部件設(shè)計(jì)中，從定位形式作為起點(diǎn)，接著進(jìn)行卸料出件導(dǎo)向及核心的凸凹模的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)的核心部分。然后完成墊板、固定板、模架等輔助件的選用，最后闡述總裝流程及壓力設(shè)備校核工作。
模具設(shè)計(jì)是整體化流程，結(jié)合盤形件模具設(shè)計(jì)，最終完成一副合格的落料拉深復(fù)合模具和沖孔單工序的模具，對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)起到一定作用。
關(guān)鍵詞：盤形件，沖壓模具，復(fù)合模，排樣，壓力機(jī)
ABSTRACT
The overall design of stamping die for disc parts starts with the basic concept of forming, and elaborates specifically the stamping technology and its related current development in the field.Process analysis confirms that the subject can use conventional composite dies to achieve the initial design index, and complete the calculation and design of related initial schemes such as layout and utilization ratio.
The core calculation covers the overall determination of the punching force and based on this, the type number of the press is initially selected.The calculation of the pressure center and working edge paves the way for the overall structure.In structure selection and component design, starting from positioning form, the structure parameters of discharging guide and core convex and concave dies are designed to determine the core part of the design.Then complete the selection of auxiliary parts such as backing plate, fixing plate and die holder, and finally elaborate the general assembly process and pressure equipment checking work.
Die design is an integrated process, combining with disc mold design, a set of qualified blanking and deep drawing compound mold and punching single process mold are finally completed, which plays a certain role in guiding production.
Key words: disc, stamping die, compound die, layout, press
目 錄
前言 1
第1章 緒 論 3
1.1 沖壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 3
1.2 模具的成形特點(diǎn) 4
1.3 本課題的主要內(nèi)容與意義 6
第2章 工藝分析及沖壓方案確定 8
2.1 沖壓件的工藝分析 9
2.2 工藝方案的分析和確定 9
2.3 毛坯展開計(jì)算 10
2.4 拉深次數(shù)的確定 11
2.5 下料方式的確定 11
2.6 排樣和材料的利用 12
2.7 復(fù)合模結(jié)構(gòu)確定 14
第3章 模具主要工藝參數(shù)計(jì)算 15
3.1 沖裁工藝力計(jì)算 15
3.2 拉深力的計(jì)算 16
3.3 壓力中心的確定 17
3.4 沖裁工作刃口尺寸的計(jì)算 17
第4章 模具總體設(shè)計(jì) 19
4.1 拉深凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
4.2 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
4.2.1 凹模刃口形式的選擇 19
4.2.2 凹模的結(jié)構(gòu)形式 20
4.3 落料凸模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.4 落料拉深模具送料方式選擇 22
4.5 落料拉深模具送料方式選擇 23
4.6 推件（頂出）裝置的設(shè)計(jì) 23
4.7 模架安裝形態(tài)確定 24
第5章 沖壓設(shè)備的校核 25
5.1 模具裝配 25
5.2 模具工作過(guò)程 26
5.3 壓力設(shè)備校核 26
結(jié) 論 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
31
前言
任何一個(gè)沖裁件均是由一個(gè)或者多個(gè)工序有機(jī)組成的，是既分離而又統(tǒng)一的整體。這句話表面上看起來(lái)是矛盾的，而整合在模具設(shè)計(jì)中確實(shí)統(tǒng)一的。這是因?yàn)榉蛛x的工序不僅可以使用單一工序的模具組成沖壓組合，也可以復(fù)合成幾道模具達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)，更可以結(jié)合現(xiàn)金的傳遞式模具或者級(jí)進(jìn)模完成整體的的沖裁。以上這些均是基于最根本的沖裁形態(tài)演變而來(lái)，這里逐一論述。
首先就是分離形態(tài)的建立，分離形態(tài)是利用凸凹模刀口的精度，剛度等力學(xué)形能，輔以壓力作用，依靠著慣性沖切而將毛坯分離切割成預(yù)定的形態(tài)。分離程序主要的問題是邊緣口的毛刺方向和斷裂帶光潔度，分離度這幾個(gè)方面的問題[2-3]，毛刺方向依賴于凸凹模的整體精度和沖裁速度這兩個(gè)方面，現(xiàn)階段已經(jīng)可以很好的控制。后兩者依賴于板材的本體材質(zhì)和厚度，其具體作用機(jī)理較為復(fù)雜，在2毫米厚的板料之下的沖裁已經(jīng)不成問題，現(xiàn)階段高精度模具可以解決。
不僅在汽車摩托車這些大型的表面覆蓋件產(chǎn)品上應(yīng)用之廣，在數(shù)碼產(chǎn)品中更是凸顯了精密成形的中堅(jiān)力量。數(shù)碼產(chǎn)品外觀是塑料的，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)支撐件，傳導(dǎo)和觸點(diǎn)等這些必然是冷沖所完成的，對(duì)于結(jié)構(gòu)性的支撐件觸頭件來(lái)說(shuō)體現(xiàn)著精密成形技術(shù)的水準(zhǔn)?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)高端的設(shè)計(jì)制造廠商整合了這方面先進(jìn)的技術(shù)，且人才的儲(chǔ)備已經(jīng)達(dá)到了一定的量。都說(shuō)質(zhì)變是量變的飛躍，在近十年中我國(guó)在追趕世界現(xiàn)金技術(shù)的路途中踽踽獨(dú)行，只為有朝一日站在世界之巔。
從材料方面來(lái)講，熱處理已經(jīng)開始進(jìn)入分子層面，金屬受外界的溫度變化影響會(huì)改變分之間的結(jié)構(gòu)，從而改變金屬的一些特性。沖壓還是一種直接改變外形的金屬變形工藝，達(dá)不到分子層次，當(dāng)熱處理--沖壓復(fù)合加工時(shí)，屬于兩種加工方式的小范圍配合，在金屬受熱時(shí)進(jìn)行加工是可以減少加工損耗，但是由于進(jìn)行熱加工時(shí)，金屬的的表面溫度不穩(wěn)定，使得加工出來(lái)的產(chǎn)品表面結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)問題，雖然合理的控制溫度可以使這種問題發(fā)生的幾率降低，但是不能沖跟不上解決問題。沖壓的開始意義是在力的作用下對(duì)金屬進(jìn)行形變或截?cái)啵请S著時(shí)間的發(fā)展，沖壓已經(jīng)慢慢跳出了自己本身的字面意思，有了它自己獨(dú)特的內(nèi)涵與文化，但是不可否認(rèn)沖壓是還沒有達(dá)到分子層次的加工方式，而沒有達(dá)到分子層次的加工方式并不是未來(lái)的主力。當(dāng)人們對(duì)材料的研究逐漸加深，類似與分子堆疊的方式才是理想的加工方式。由于相同的材料不同的分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)會(huì)展現(xiàn)出很大不同的原因，良好的分子結(jié)構(gòu)是材料的關(guān)鍵，但是由于分子層次的的造價(jià)高昂，目前忍讓處于試驗(yàn)階段，還不能被廣泛應(yīng)用。而且分子結(jié)構(gòu)的完全可控不僅對(duì)基礎(chǔ)工業(yè)影響巨大，航空，航天，醫(yī)學(xué)，生物等等領(lǐng)域都會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化。如果沖壓這種加工方式不能更快速的發(fā)展，慢慢的會(huì)逐步的退出歷史的舞臺(tái)，從舉足輕重過(guò)渡到可有可無(wú)。
技術(shù)不僅僅涵蓋了設(shè)計(jì)過(guò)程，工藝過(guò)程，更是制造過(guò)程先進(jìn)性與精益的體現(xiàn)，既往設(shè)計(jì)與制造通常是割裂開來(lái)，有著嚴(yán)格的先后順序。然而現(xiàn)金設(shè)計(jì)制造仿真技術(shù)的發(fā)展和實(shí)施已經(jīng)可以達(dá)成并行設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)。
第1章 緒 論
1.1 沖壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
在具體設(shè)計(jì)工件模之前須完成的任務(wù)即是對(duì)于沖壓的基本概念及具體的沖裁方式有宏觀的把控，做到有理有據(jù)的設(shè)計(jì)方可使模具定制者信服也可以帶來(lái)良性的推動(dòng)與提升企業(yè)位于市場(chǎng)中的口碑。沖壓根據(jù)其名稱在宏觀上即是結(jié)合沖頭沖裁和壓制等手段對(duì)板材實(shí)施分離切割或壓制成既定形狀的過(guò)程，在微觀上則是金屬內(nèi)部晶格的分離或內(nèi)部晶格受外部壓力狀態(tài)下發(fā)生塑性畸變達(dá)成冷作硬化的目的?；镜暮暧^圍觀成形的形式指導(dǎo)著具體的實(shí)施過(guò)程。
借助沖壓達(dá)成預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)是汽車行業(yè)，家電行業(yè)，數(shù)碼電子行業(yè)等多個(gè)行業(yè)默認(rèn)達(dá)成的共識(shí)，因?yàn)槊撾x了沖壓這些產(chǎn)品將不復(fù)存在。以數(shù)碼電子產(chǎn)品為例，常見的家用計(jì)算機(jī)或便捷式計(jì)算機(jī)中的結(jié)構(gòu)件，散熱部分，加強(qiáng)模塊等等都是使用了沖壓制成的，這些產(chǎn)品并無(wú)外觀斑馬線的照射要求而是對(duì)于支撐性穩(wěn)定性有著苛刻的要求，因?yàn)樵趦?nèi)部并不需要鮮亮的外觀而是踏實(shí)厚重的實(shí)用性，在這方面沖壓件價(jià)格低廉質(zhì)量高超遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了機(jī)加工件所帶來(lái)的利潤(rùn)而穩(wěn)定性層面則是遠(yuǎn)大于塑料件具有的脆性。這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)件只需貼合內(nèi)部結(jié)構(gòu)或是匹配相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)即可，根據(jù)數(shù)碼產(chǎn)品復(fù)雜程度之不同有甚者達(dá)到幾百個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)沖壓件的需要。說(shuō)了內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的默默支撐起整個(gè)的產(chǎn)品，外部覆蓋件則顯示了其登峰造極的塑性變形能力，從十萬(wàn)元級(jí)別的小型家用轎車到幾百萬(wàn)的豪華跑車甚至航天飛機(jī)的蒙皮都是采用沖壓制成的。這方面的精度要求不是很高所能形容的，是整個(gè)行業(yè)精華所在。以汽車外表面A級(jí)覆蓋產(chǎn)品為前期，從最初的工藝分析設(shè)計(jì)就需要并行的解決方案，一面進(jìn)行工藝剖析一面進(jìn)行模具適配，工藝分析不盡需要結(jié)合現(xiàn)有PDM數(shù)據(jù)庫(kù)還要時(shí)時(shí)進(jìn)行成形仿真確保整體工藝規(guī)劃的動(dòng)態(tài)。
新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的初始的階段，更體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的思路與方式方法之中。更為領(lǐng)先的沖壓技術(shù)的應(yīng)用使的冷沖模具的設(shè)計(jì)逐漸發(fā)展開來(lái)，以技術(shù)為導(dǎo)向，舉例來(lái)說(shuō)首先則是各種三維建模軟體及其技術(shù)，因?yàn)槔錄_模的市場(chǎng)巨大，各個(gè)三維廠商在其三維軟件的內(nèi)部均有內(nèi)置的冷沖模具的插件，級(jí)進(jìn)模具的插件等等，這些均為設(shè)計(jì)提供了極大的便捷性和可靠性。更先進(jìn)的3d VR技術(shù)也在模具設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)逐步展開，現(xiàn)階段主要是這方面的統(tǒng)籌和規(guī)劃的階段。因?yàn)槿⒌脑O(shè)計(jì)影響展示技術(shù)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中有諸多的硬件軟件相互匹配的過(guò)程。相信這項(xiàng)新的技術(shù)可以將模具設(shè)計(jì)提升一個(gè)新的臺(tái)階。
而沖壓模具的規(guī)劃在軟件中的體現(xiàn)也尤為明顯，前端的成形分析和中端的模具設(shè)計(jì)可以并行達(dá)成，相互補(bǔ)充，以保證最高的設(shè)計(jì)效率的同時(shí)可以最大程度上避免設(shè)計(jì)的缺陷及不良品的產(chǎn)生。而終端的機(jī)械加工CAM則是融合了最新的制造流程和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，最大幅度的提高加工效率并降低成品，這也是廠商做喜聞樂見的。設(shè)計(jì)制造一體化CAM流程是先進(jìn)生產(chǎn)制造理念下的產(chǎn)物，目前的CAD三維組立技術(shù)已經(jīng)得到長(zhǎng)足發(fā)展，基本應(yīng)用于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的整個(gè)流程中。而諸如UG/PROE等先進(jìn)的三維軟體在開發(fā)之初既已前瞻性的預(yù)測(cè)到與CAM之間的相互接軌是制造業(yè)的大勢(shì)所趨。CAM模塊中直接采取前端設(shè)計(jì)的模型文件，與先進(jìn)數(shù)控制造設(shè)備匹配，設(shè)計(jì)者只需在軟體上將model適配合理的刀具及加工路徑借助于先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)轉(zhuǎn)換成制造設(shè)備可以讀取的代碼，便可以自行加工成既定的幾何圖形。
不僅在工藝規(guī)劃中，乃至整個(gè)系統(tǒng)集成時(shí)均需要成形仿真部分的參與，這在業(yè)內(nèi)以達(dá)成共識(shí)。覆蓋件的單獨(dú)仿真是知道單一品類的成形要素出發(fā)，其結(jié)果只對(duì)該產(chǎn)品負(fù)責(zé)。例如發(fā)動(dòng)機(jī)艙的表面罩板在工藝放著設(shè)計(jì)流程中首先完成CAE分析并有針對(duì)性的調(diào)整其減薄率成形極限獲得了最優(yōu)化的參數(shù)效果，并以此為基本參照進(jìn)行模具試模和PVS過(guò)程，最終完成了這一外觀件的設(shè)計(jì)制造。然而具體的設(shè)計(jì)流程不至于此我們不能值看到一個(gè)產(chǎn)品，系統(tǒng)集成仿真就是從大局出發(fā)將與這個(gè)件匹配的周邊件向關(guān)聯(lián)進(jìn)行整體邢臺(tái)的仿真分析不僅局限于成形仿真還包括焊接仿真等等。
現(xiàn)階段的航空領(lǐng)域中更先進(jìn)的表面蒙皮的沖壓成形技術(shù)是行業(yè)的前端科技，致力于航天航宇方面的沖裁不僅涉及到常規(guī)的沖壓更具有先進(jìn)的多板液壓漲形的科技，復(fù)雜精密的成形部件和精準(zhǔn)的時(shí)間判定都決定著這類產(chǎn)品的高價(jià)值屬性。
1.2 模具的成形特點(diǎn)
精益高效永遠(yuǎn)是沖模永恒的燈塔，在一個(gè)世紀(jì)前已經(jīng)發(fā)出了依稀的光亮，而現(xiàn)在如鴻鵠之光貫通著各個(gè)行業(yè)，其發(fā)展的迅猛主要得益于其自身的如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）固有化的成熟結(jié)構(gòu)可以直接作為經(jīng)驗(yàn)使用，經(jīng)驗(yàn)的積累總結(jié)在本行業(yè)中優(yōu)勢(shì)明顯，可以說(shuō)現(xiàn)代的沖壓水平是在前人們不斷孜孜以求的基礎(chǔ)上造就的。
（2）根據(jù)成形過(guò)程的溫度和材料對(duì)于溫區(qū)的敏感程度可以匹配有差異的冷熱加工，更難能可貴的是制件具有極高的互換性能，因而成品的造價(jià)可以更經(jīng)濟(jì)。
（3）對(duì)于表面光潔度和曲率嚴(yán)苛的覆蓋件品類，市場(chǎng)細(xì)分已經(jīng)將其歸為精密成形這類，更高超的超聲波成形，液壓成形等多種手段多管齊下市場(chǎng)呈現(xiàn)著欣欣向榮的景象，這對(duì)行業(yè)整體大有裨益。
（4）所占用的人工和場(chǎng)地利用率高，在先進(jìn)的成形技術(shù)的指引下更多的傳遞結(jié)構(gòu)模具和精密模具的快速步進(jìn)，智能化的管理體系使人員操做更為便捷精準(zhǔn)，更高的安全性能和檢測(cè)系統(tǒng)讓沖壓模具更具有人文主義的關(guān)懷。
涵蓋這拉深，翻邊，漲形等利用于金屬薄板自身形變冷作硬化達(dá)成的塑性成形是沖壓中另一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。金屬具有良好的延展性，故而其與諸如塑料橡膠材質(zhì)不同，在施加壓力后既不會(huì)發(fā)生破裂問題，也不會(huì)縮回到原有的形狀，這就是冷作硬化的優(yōu)勢(shì)所在。因而技術(shù)的一次次更迭讓原來(lái)不可能的或不可想象的事情成為顯示，超聲波成形，液壓成形現(xiàn)在已經(jīng)成為了基本的成形手段。不僅如此在經(jīng)濟(jì)成形中結(jié)合了現(xiàn)代化的分析方法，結(jié)合先進(jìn)理論算法可以最大程度上預(yù)測(cè)模具的塑性成形狀態(tài)，而冷沖壓成形的基本工序主要有以下幾種形態(tài)：
（1）單一沖裁過(guò)程，將制件需要成形的各部分做必要的分解，每一工序使用一副模具沖裁出來(lái)，復(fù)雜化簡(jiǎn)為單一的結(jié)構(gòu)形態(tài)，固然增加了整體模具數(shù)量，但是對(duì)于某些精密沖裁或者小批量試制優(yōu)一定的效果。
（2）兩至三道，乃至4道工序有序結(jié)合，行成了復(fù)合沖裁成形模具。一副中可以囊括沖裁，拉深，拉深等多種冷沖目標(biāo)，對(duì)于批量生產(chǎn)且占地優(yōu)一定要求的目標(biāo)十分合適。
（3）多道次，多工位有序組合并可完成普通沖裁亦或精密連續(xù)沖裁的級(jí)進(jìn)模。對(duì)于特大批量生產(chǎn)，目標(biāo)是制件的精度和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)要求很高的這一類必須有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品尤為適合。
沖模技術(shù)的發(fā)展和變革伴隨著工業(yè)革命的潮流開端，到現(xiàn)在日新月異，誠(chéng)然內(nèi)部的機(jī)理是不變的，也就是依賴以板料冷作硬化機(jī)理達(dá)成目標(biāo)。技術(shù)的變革趨勢(shì)主要集中在模具精益成形技術(shù)這個(gè)方面[10]。
精益成形不僅僅是模具產(chǎn)品精益成形更是采用現(xiàn)有條件精密整合達(dá)成了最為經(jīng)濟(jì)化的模具沖裁出的制件可以達(dá)到更高的精度級(jí)別的一整套的設(shè)計(jì)流程的過(guò)程。其中涉及到的技術(shù)有很多種，首先就是前期的工藝分析方向，需要結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行制件全部成形的分解并判斷工廠或者公司現(xiàn)有技術(shù)是否能夠完全的整合，并借助于先進(jìn)的CAE軟體功能分析師可以最終下達(dá)是否可以順利沖裁的結(jié)果[11]。然后就是先進(jìn)的三維軟體設(shè)計(jì)制造部分，設(shè)計(jì)和知道在原來(lái)都是相互分割的部分。用工程圖指導(dǎo)部件的設(shè)計(jì)，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)已經(jīng)逐步落后。在計(jì)算機(jī)的輔助下將軟體和后續(xù)的加工設(shè)備有機(jī)結(jié)合行成通路結(jié)構(gòu)，已經(jīng)是較為成熟的結(jié)構(gòu)。最后就是精益裝配或者傳遞模的結(jié)構(gòu)形式，借助于機(jī)械手達(dá)成每個(gè)單工序模具之間的毛坯或是半成品間的傳遞，高效便捷無(wú)人值守的特點(diǎn)在現(xiàn)金生產(chǎn)的工廠已經(jīng)成為顯示，然而這部分具有資金和技術(shù)的雙重壁壘，廣泛的實(shí)踐需要一定時(shí)間，確實(shí)未來(lái)的方向所在。
而級(jí)進(jìn)模則是融合了連續(xù)沖裁的這一個(gè)概念，將各個(gè)工序進(jìn)行有機(jī)劃分，在條料中設(shè)置導(dǎo)正裝置，或者在模具的機(jī)械結(jié)構(gòu)中進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃可以有效的保證送料和定位的精度，與單工序和復(fù)合模具相比可以更高效的達(dá)成連續(xù)沖裁的目的[13]。而單工序和復(fù)合模具在小批量沖裁亦或是厚板沖壓等方面的作用也是不言而喻的。因?yàn)槟＞吆?jiǎn)單則是意味著沖壓的穩(wěn)定性。對(duì)于大于8mm的厚板來(lái)說(shuō)，連續(xù)沖裁必然會(huì)采用精密沖裁的齒圈壓板否則不能夠直接達(dá)成壓料的目的。而這樣一來(lái)模具的整體造價(jià)水平直線飆升，故而這種情況下使用單工序模具或者復(fù)合模具，配和手動(dòng)送料達(dá)成上萬(wàn)件的產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)效益和沖壓穩(wěn)定性都是很可觀的。
復(fù)合模是指可以在一次沖壓的過(guò)程中進(jìn)行一道工序以上的沖壓模[14]。復(fù)合模的出現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大的改變，單一的沖壓模具一次只能進(jìn)行一道工序，經(jīng)過(guò)多到工序后產(chǎn)品不能達(dá)到一個(gè)較高的精度，限制了模具的價(jià)值與工作效率，而復(fù)合模的出現(xiàn)改變了單一模具的工作方式，大大提高了工件精度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)了復(fù)雜零件的精密制作。生產(chǎn)效率更是成倍的提高，一臺(tái)沖壓機(jī)一次沖壓從只能沖孔到?jīng)_孔-落料，效率翻倍。但是高效率和高質(zhì)量帶來(lái)的問題是模具的制作精度也同樣大大提高，雖然模具成本，精度，使用時(shí)間等都提高了，但是總體大規(guī)模生產(chǎn)的成本卻是一再下降，使得復(fù)合模漸漸替代了單一沖壓模，變成了市場(chǎng)主流。
復(fù)合模根據(jù)制造工藝也分為很多種，有沖裁類，成型類和沖裁與成型類。去除材料的都屬于沖裁類復(fù)合模具，例如沖孔，切斷和落料等。改變工件形狀但是并不減少工件質(zhì)量的都屬于成型類復(fù)合模具，例如彎曲，擠壓等。同時(shí)進(jìn)行沖裁與成型的模具比單一的同工藝的復(fù)合模略微復(fù)雜，如沖孔-翻邊復(fù)合模，拉深-切邊復(fù)合模等。
1.3 本課題的主要內(nèi)容與意義
本課題主要研究的是盤形件的沖壓模具的設(shè)計(jì)，在對(duì)工件的工藝完成劃分，沖裁順序剖解確定合理的結(jié)構(gòu)形態(tài)并達(dá)成既定的任務(wù)指標(biāo)是核心的設(shè)計(jì)任務(wù)，具體來(lái)說(shuō)囊括了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
1沖模成形是借助于剪切和冷作硬化基本理念特點(diǎn)，并基于此闡釋了高精度高效率模具發(fā)展相關(guān)的趨勢(shì)，詳細(xì)闡述了沖壓模具是解決大批量生產(chǎn)的方案之一，鈑金重點(diǎn)發(fā)展的方向是穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的沖裁，確定了本次設(shè)計(jì)工件采用復(fù)合模具拉深模具完成設(shè)計(jì)任務(wù)；
2 確定了該工件具有較強(qiáng)的可沖壓性，并確定了適合其的排樣方式，計(jì)算出了相關(guān)材料利用率，并計(jì)算了相關(guān)的沖裁力這為選擇壓力機(jī)噸位提供了佐證。
3 對(duì)模具模具設(shè)計(jì)整體原則進(jìn)行概述，確定了復(fù)合模具+沖孔模具的設(shè)計(jì)形式，并在這基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了涵蓋凸凹模，固定板及輔助部件在內(nèi)的關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)形態(tài)，確定了設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
4 完成整體模具的裝配工作，繪制了落料拉深工序和沖孔工序的裝配圖及零件圖，并敘述了工件級(jí)進(jìn)模的運(yùn)行過(guò)程特征，并在這點(diǎn)的基礎(chǔ)上最終校核了壓力機(jī)的噸位，以保證沖裁的穩(wěn)定性。
第2章 工藝分析及沖壓方案確定
模具整體設(shè)計(jì)首先以工件的課題任務(wù)要求與技術(shù)解析開始，本工件在實(shí)際中起到連接安裝的作用，在繪制了工件結(jié)構(gòu)圖以及三維的渲染結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分析了以下幾點(diǎn)要求：
（一）工件材質(zhì)為4J膨脹合金，整體的精度要求為IT13-14級(jí)別 ；
（二）工件的尺寸參見下圖，厚度為2.0mm，批量形式生產(chǎn)，表面平整度有要求。
圖2-1 盤形件結(jié)構(gòu)圖
圖2-2 盤形件三維圖
材料的形能分析，是沖裁件必要的環(huán)節(jié)之一，與端面的刃口光潔度和毛刺方向有關(guān)。一般的碳素結(jié)構(gòu)鋼在沖裁時(shí)均有光亮的端面，而本此設(shè)計(jì)的零件對(duì)于邊緣的要求不是十分明顯，主要起到墊片類型的作用，以下是材料力學(xué)形能的簡(jiǎn)析，材料屬性見表2-1。
表2-1 材料屬性
材料名稱
抗剪強(qiáng)度
τ/Mpa
屈服強(qiáng)度
/Mpa
抗拉強(qiáng)度
σb/ Mpa
狀態(tài)
伸長(zhǎng)率
δ10/ %
4J膨脹合金
430-550
200
540-700
退火
40
結(jié)合上表2-1，可以解讀出4J膨脹合金是沖壓用鋼板中一種牌號(hào)。這種冷軋的鋼板具有一定的強(qiáng)度和硬度，對(duì)于沖頭的反作用力適中，抗剪強(qiáng)度參數(shù)指標(biāo)良好，意味著沖裁力等這些與動(dòng)力源件有關(guān)的受力較為友好。而在塑性成形中也可以保證很高的拉深深度和回彈變形保證，在成形和漲形中表面穩(wěn)定，是常規(guī)沖裁中常用的一種優(yōu)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼板。
2.1 沖壓件的工藝分析
工藝性能是綜合材料屬性和產(chǎn)品外觀的重要指標(biāo)，從大的趨勢(shì)上決定著模具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和整體框架。本零件采用2mm厚的4J膨脹合金冷軋鋼板料沖壓而成盤形件的工藝性分析首先從外觀周界尺寸開始，并結(jié)合內(nèi)拉深成形的高度參數(shù)等多方面有層次的劃分，確保方案輸出的合理性和經(jīng)濟(jì)性，最重要的是達(dá)成設(shè)計(jì)所需的精度。
任務(wù)要求明晰，設(shè)計(jì)從產(chǎn)品的工藝分析做為起點(diǎn)，外部的邊界不具有倒鈍的尖角，沖裁部分輪廓尺寸清晰不存在孔與孔之間的狹小縫隙和對(duì)導(dǎo)致沖頭折斷的細(xì)小部分，孔與邊界交代清楚，具體分析如下
（1）盤形件的外觀呈現(xiàn)對(duì)稱，對(duì)稱的結(jié)構(gòu)賦予了產(chǎn)品整體優(yōu)異的沖壓性能，
（2）內(nèi)部不含有沖孔，整體形式為落料和拉深工序；
（3）拉深部分的半徑很大，不會(huì)發(fā)生斷裂。
整體從精度來(lái)說(shuō)為13級(jí)別左右的精度劃分，可以達(dá)成斷面較為光潔。從上述的分析可以確定采用冷沖裁成形可以達(dá)成批量的生產(chǎn)計(jì)劃,故而盤形件有著良好的成形工藝形能。
2.2 工藝方案的分析和確定
獲得制件既定的參數(shù)指標(biāo)，則需要選用合理而經(jīng)濟(jì)的沖裁解決方案，根據(jù)現(xiàn)階段成熟的方式，可以使用如下的三種：1 單工序；2 復(fù)合沖裁；3 連續(xù)沖裁。不同方式有其自身的優(yōu)劣屬性，必要做詳細(xì)闡述。
方案1中，整體形式最為簡(jiǎn)潔，也是最穩(wěn)妥的形式，而穩(wěn)妥的背后則是意味著更多的時(shí)間消耗量。設(shè)計(jì)不能為了設(shè)計(jì)者自身的穩(wěn)妥而喪失了對(duì)模具架構(gòu)宏觀的判斷，兩道次沖壓過(guò)程中二次定位誤差造成的精度下降必須得到有效的控制。因?yàn)楸敬吮P形件屬于小型的結(jié)構(gòu)件，這就意味著需要安裝孔的位置精度，定位需要精度，然而單工序中后續(xù)僅依靠邊緣定位具有一定難度
方案3 連續(xù)沖裁拉深成形部分不易控制，這種級(jí)進(jìn)模送料較為困難，具體是因?yàn)槔畈糠中枰啻蔚睦詈屠钸^(guò)程中的成形操作。在連續(xù)的沖壓進(jìn)程中料帶的送進(jìn)和定位較為困難。從經(jīng)濟(jì)性方面分析，級(jí)進(jìn)模整體的報(bào)價(jià)較高是復(fù)合+單工序的3被以上，且內(nèi)部的斜楔成型部分和拉深部分容易損壞，不適合采用這種連續(xù)沖壓的形式，所以結(jié)合本此設(shè)計(jì)的前保鈑金件來(lái)說(shuō)，級(jí)進(jìn)模的方案也排除。
故而確定了方案2的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，首先進(jìn)行第一工序落料拉深的工序，精度可以得到保證。這樣的好處是工序得到了合理的分散而定位精度得到了最大程度的保障。在經(jīng)濟(jì)性方面也最為出色，故而最終使用了這種方案。
2.3 毛坯展開計(jì)算
盤形件制件采用的是落料拉深復(fù)合模具的結(jié)構(gòu)形式，首先需要進(jìn)行的是毛坯尺寸的確定，也就是外徑落料參數(shù)的確定，具體的直徑可以用如圖2-1所示的方法來(lái)確定。
圖2-1毛坯展開參數(shù)尺寸計(jì)算
由圖可計(jì)算落料毛坯的表面積：
(2.1)
式中，d1~d4分別是如圖4-1中所示的三個(gè)尺寸直徑，r為中性層的半徑參數(shù)。
具體的計(jì)算如下：
這理結(jié)合PROE的展開功能，結(jié)合上述的公式，加上修邊余量，確定了毛坯直徑為278mm。
2.4 拉深次數(shù)的確定
盤形件制件的總體高度為48mm，相比于其直徑來(lái)說(shuō)，不足內(nèi)部直徑參數(shù)的1/4，對(duì)于這種高度的產(chǎn)品拉深成形來(lái)說(shuō)，屬于淺拉深成形，一般可以一次完成成形工序，具體確定如下：
由表查出允許的第一拉深的最大相對(duì)高度[h1/d1]，與工件的相對(duì)高度h/d相比較，按普通正向拉深，看能否一次拉深成功。
工件相對(duì)厚度為：；
毛坯相對(duì)厚度； (2.2)
因此由表可以得出，一次拉深的系數(shù)為0.71，本此計(jì)算結(jié)果為0.26，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于極限成形系數(shù)，一次拉深即可成形。
表2-2 拉深次數(shù)確定
H/d
拉深次數(shù)
毛坯相對(duì)厚度
2.0-1.5
1.5-1.0
1.0-0.6
0.6-0.3
0.3-0.15
0.15-0.08
1
0.94-0.77
0.84-0.65
0.71-0.57
0.62-0.50
0.50-0.45
0.46-0.38
2
1.88-1.54
1.60-1.32
1.36-1.10
1.13-0.94
0.96-0.63
0.90-0.70
2.5 下料方式的確定
在搭邊的參數(shù)確定后，需要確定的是載體的形式。載體有常規(guī)的中間載體或者單側(cè)雙側(cè)載體等多種形態(tài)，其目的均是可以合理的保障條料送進(jìn)的剛度和強(qiáng)度，這里墊片是矩形件，故而主要采用落料的形式直接出件。
各個(gè)沖裁順序在整體條料中的排布順序首先是沖裁，而后是拉深或成形，在這些之前需要確定兩側(cè)搭邊的參數(shù)和載體部分的參數(shù)，是保障排樣平穩(wěn)性的關(guān)鍵因素，這里首先取得兩個(gè)參數(shù)值為：
表2-3 搭邊值參數(shù)表
料厚
手送料
自動(dòng)送料
圓形
非圓形
往復(fù)送料
～1
1.5
1.5
2
1.5
3
2
>1～2
2
1.5
2.5
2
3.5
2.5
3
2
查表得最小搭邊值查出：，
這里適當(dāng)放大搭邊的取值范圍，側(cè)搭邊和工件之間搭邊均取4mm。
(2.3)
式中： ；
；
。
則：
條料的送料步距按公式（2.4）計(jì)算：
(2.4)
式中： ；
。
則：
2.6 排樣和材料的利用
盤形件排樣關(guān)乎后續(xù)模具整機(jī)架構(gòu)方面的諸多事宜，這里首要結(jié)合排樣種類選用適合本次的品類。結(jié)合排樣流程中的有無(wú)廢料或者廢料的多少可以有常規(guī)排樣，少?gòu)U料排樣與無(wú)廢料三種方案，后兩者應(yīng)用于高精度模具或者材料造價(jià)奇高的品類，本次涉及的產(chǎn)品是通用產(chǎn)品，若采用后兩者直接導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，不適合IT13~14級(jí)別的精度水平。常規(guī)的排樣可以做到利用率在70%以上，對(duì)于經(jīng)濟(jì)性能完全達(dá)標(biāo)，故而采用單件有廢料的形式設(shè)計(jì)出如圖所示的排樣圖。
盤形件的排樣如圖2-5示：
圖2-5 排樣圖
材料的利用率按公式(2.5)：
(2.5)
；
；
；
；
則：
2.7 復(fù)合模結(jié)構(gòu)確定
根據(jù)工藝方案所采用的復(fù)合模具的形式，結(jié)合一次拉深成形的技術(shù)指標(biāo)，最終結(jié)合工件的厚度及精度要求中等的要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選用。一般這類拉深成形的復(fù)合模具有倒裝和正裝的兩種結(jié)構(gòu)。通常正裝模具采用卸料板在上模的形式可以有效的進(jìn)行壓料操作，模具結(jié)構(gòu)成熟，條料的送進(jìn)可以采用送料機(jī)構(gòu)或者手動(dòng)進(jìn)行，模架則采用國(guó)標(biāo)或者企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的成熟模架產(chǎn)品。
第3章 模具主要工藝參數(shù)計(jì)算
3.1 沖裁工藝力計(jì)算
動(dòng)力是沖壓加工最基本的源頭，在動(dòng)力的驅(qū)使下借助于模具工具可大幅度縮減加工時(shí)間，也是“工具是生產(chǎn)力進(jìn)步的標(biāo)志”最為簡(jiǎn)明的闡釋。鑒于盤形件材料厚度適中且力學(xué)水平優(yōu)異，故而平刃沖壓是最好的解決方案，這里對(duì)于動(dòng)力這一參數(shù)結(jié)合以下公式做詳細(xì)論證，并以此指導(dǎo)后續(xù)壓力設(shè)備的選用環(huán)節(jié)：
圖3-1 板料周長(zhǎng)計(jì)算圖
沖裁力按公式(3.1)計(jì)算：
(3.1)
式中:
；
；
；
；
。
卸料力： 卸料方面需要借助于向上的力將排樣或者坯料從沖頭上剝離開來(lái)，這個(gè)力相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，具體公式為：
(3.2)
推件力 按公式(3.3)計(jì)算：
(3.3)
其中： 、、——卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，表3-1；
——同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。因?yàn)橹萍诎寄Ｐ颓粌?nèi)，因此n取1。
沖裁工藝力的總和 按公式（3.4）計(jì)算：
(3.4)
表3-1 卸料力、推件力和頂出力因數(shù)
沖裁材料
鋼
材料厚度
3.2 拉深力的計(jì)算
拉深工藝力計(jì)算公式如下：
（3.5）
式中 F——拉深力（N）；
K1——系數(shù)，查得K1=0.7；
d——拉深件長(zhǎng)度（mm）
t——材料厚度（mm）
σb——抗拉強(qiáng)度（MPa），查得σb=600Mpa
代入得：。
對(duì)于設(shè)置頂件裝置或壓料裝置的拉深模，頂件力或壓料力可根據(jù)下式估算：
(3.6)
式中，F(xiàn)Q ——頂件力或壓料力；
Fz ——自由拉深力
則，。
因此可以選擇公稱壓力為4000KN的壓力機(jī)即可滿足要求 。
3.3 壓力中心的確定
在具體求解壓力中心參數(shù)之前，有必要對(duì)其作用機(jī)理簡(jiǎn)明闡述。通常沖裁進(jìn)行時(shí)，壓力設(shè)備內(nèi)部滑塊帶動(dòng)著模柄進(jìn)而使得整個(gè)的上模下行，導(dǎo)向裝置達(dá)成工具咬合精度。若沖裁整體中心偏離滑塊中心差異過(guò)大則將會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向裝置受力不均勻，更會(huì)直接加劇導(dǎo)向裝置之磨損，使整體穩(wěn)態(tài)可控程度大打折扣。
故而此參數(shù)的計(jì)算結(jié)果是重心的位置，可以這么看：沖裁所有的合力集中在這個(gè)點(diǎn)上，在開式壓力機(jī)上要確?；瑝K投影面積要覆蓋在這個(gè)重心上確保實(shí)際中導(dǎo)向裝置受力均勻，實(shí)際上可以更換中高速的閉式?jīng)_壓設(shè)備，直接用夾板螺栓固定在上下基板上即可。本著設(shè)計(jì)中參數(shù)完整性的需要，這里計(jì)算了壓力中心的位置（采用了解析法計(jì)算），鑒于本此設(shè)計(jì)的是對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，基本可以確定了壓力中心在原點(diǎn)附近。
3.4 沖裁工作刃口尺寸的計(jì)算
刃口的精度對(duì)于制件最終的精度指標(biāo)起到至關(guān)重要的影響作用，當(dāng)然在設(shè)計(jì)上希望其愈高愈好，但是設(shè)計(jì)不能脫離制造單獨(dú)存在。高精度的代價(jià)不僅是制造費(fèi)用上的提升，更有可能即是現(xiàn)有設(shè)備不能達(dá)成設(shè)計(jì)的要求，這樣尷尬的場(chǎng)景誰(shuí)都不愿意看到，故而我們結(jié)合工件的具體等級(jí)來(lái)判定刀口的精度等級(jí)為IT9的級(jí)別。具體尺寸精度參數(shù)需要按照如下的原則進(jìn)行計(jì)算：
沖裁的間隙尺寸并不是一個(gè)定值，根據(jù)材質(zhì)的不同及毛坯板料的差異程度區(qū)分，在一個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)波動(dòng)，選用時(shí)結(jié)合此表選用區(qū)間范圍的下限是經(jīng)驗(yàn)中常用的手段；以下計(jì)算中工件的公差值經(jīng)查資料，沖裁模合理隙值。
通過(guò)觀察成形部件二者對(duì)毛坯剪切作用過(guò)程中可以直觀察覺具有微小的間隙，是保證成形的關(guān)鍵因素磨損如圖3-2所示。
圖3-2 刃口磨損示意圖
A 類尺寸 (3.7)
B 類尺寸 (3.8)
C 類尺寸 (3.9)
式中， ；
；
；
；
；
。
具體工作部分的尺寸計(jì)算如下：
（1）278mm落料刃口尺寸計(jì)算
落料凹模：
(3.10)
落料凸模：
(3.11)
（3）拉深工作部分尺寸計(jì)算
第4章 模具總體設(shè)計(jì)
4.1 拉深凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
凸模參數(shù)結(jié)合盤形件的刃口尺寸主要是兩點(diǎn)，刃口的形狀和高度。刃口形態(tài)與沖裁內(nèi)孔一致便滿足需求，其尺寸公差既已計(jì)算完成。高度方面采用下式：
結(jié)構(gòu)則是使用直下式類型，采用連接桿相互連接，形式見下圖所示。拉深凸模如圖4-1示：
圖4-1拉深凸模
4.2 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.2.1 凹模刃口形式的選擇
最為普通的沖裁形式，盤形件模具品類并不屬于精密沖裁級(jí)別，而精密沖裁不僅需要上下壓板且從板件到刀口材質(zhì)更精貴。凹模刃口結(jié)構(gòu)如圖5-2，這里選擇形式如a的結(jié)構(gòu)可以保證沖裁和拉深成形。
圖4-2凹模刃口結(jié)構(gòu)
4.2.2 凹模的結(jié)構(gòu)形式
結(jié)合普通刀口材質(zhì)要求，整體的凹模即可高質(zhì)量的沖裁出最終的指標(biāo)精度，其參數(shù)設(shè)計(jì)首先是厚度方面，參照經(jīng)驗(yàn)厚度公式求取。
凹模厚度:
按公式(4.1)計(jì)算得：
(4.1)
式中：；
。
這里凹模內(nèi)部安裝鑲塊等部分，這里圓整到20mm的距離。
表4-1 凹模厚度系數(shù)
0.15~0.18
0.18~0.3
0.3~0.45
0.12~0.15
0.15~0.22
0.22~0.3
凹模壁厚：
按公式(4.2)計(jì)算得：
(4.2)
取凹模厚度：,
凹模長(zhǎng)度(送料方向)L：
按公式(4.3)計(jì)算得：
(4.3)
圖4-3 凹模結(jié)構(gòu)
4.3 落料凸模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）整體的最小壁厚，此參數(shù)一般最小需要是2倍的板料厚度。結(jié)合盤形件的毛坯厚度，而這里的中心孔和邊緣的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4mm故而落料凸模的壁厚參數(shù)可以得到保障。
（2）凸模的整體高度的參數(shù)設(shè)計(jì)不涉及強(qiáng)度方面的計(jì)算，中心的孔是做為凹模的作用，周圍的部分是做為凸模，這樣就達(dá)成了凸凹模的具體功能。
表4-2最小壁厚
材料厚度t/mm
盤形件材料
≤0.5
0.6～0.8
≥1
黃銅、低碳鋼
0.8～1.0
1.0～1.2
(1.2～1.5)t
凸凹模具體結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。
圖4-4 落料凸模結(jié)構(gòu)圖
4.4 落料拉深模具送料方式選擇
盤形件排樣既已確定出單件落料拉深的形態(tài)，毛坯之送進(jìn)則是卷料采用自動(dòng)送料或手動(dòng)進(jìn)入卸料板的上表面，進(jìn)而Z向自由度得以保證。XY向這四個(gè)自由度使用諸如擋料釘這類的元件限制好。
上述所有的元件均是標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，這里主要使用卸料板的內(nèi)部邊緣實(shí)現(xiàn)定位，具體的導(dǎo)料形式可以參見下圖。
圖4-5 擋料銷的布置形式
4.5 落料拉深模具送料方式選擇
卸料和出件是相輔相成的，首先進(jìn)行卸料設(shè)備的參數(shù)設(shè)計(jì)。
盤形件模具的卸料設(shè)備在這里也兼有導(dǎo)料的雙重作用，因?yàn)榘辶显跊_壓過(guò)程中需要先固定之后在完成沖裁。工件排樣是規(guī)則進(jìn)料形式，固定式卸料板可以匹配這個(gè)方案，在卸料板的下方開槽控制條料的定位，更解決了卸料的形式，內(nèi)孔與沖頭外邊配做單邊放大間隙值0.2~0.5mm之間便無(wú)干涉。
4.6 推件（頂出）裝置的設(shè)計(jì)
當(dāng)制件沖裁成功后需要從凹模的內(nèi)部型腔中脫離出來(lái)，這個(gè)過(guò)程在復(fù)合模具中由于邊緣毛刺摩擦的作用不可能直接依靠于重力直接落下而是需要借助于推頂裝置完成出件的這一過(guò)程，這里采用的是推桿推頂推件塊以至于推出沖裁后拉深的盤形件。
推件塊的的頂出和限位分別采用內(nèi)部的聚氨酯橡膠柱體和限位螺釘共同完成，是做為小型復(fù)合模具常用的結(jié)構(gòu)形式。
圖4-6 卸頂件裝置結(jié)構(gòu)圖
4.7 模架安裝形態(tài)確定
模架是承載著所有原件的本體性結(jié)構(gòu)，在實(shí)施沖裁的行程中上端與滑塊連接的模柄帶動(dòng)著上模部分下沖其內(nèi)部的凸模與下端的凹模相互咬合完成對(duì)條料的剪切作用。而下模則采用夾板加上螺栓來(lái)夾緊的方式。本著對(duì)產(chǎn)品負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)原則，模架部分宜使用標(biāo)準(zhǔn)化的元件，也就是外購(gòu)的元件。這樣的優(yōu)勢(shì)顯而易見：一是縮短模具制造的時(shí)間，凸出主要矛盾將精力用于結(jié)構(gòu)部件的制造，而是整體造價(jià)更低更復(fù)合經(jīng)濟(jì)性的原則。
圖4-7 模架安裝后的狀態(tài)
第5章 沖壓設(shè)備的校核
5.1 模具裝配
與任何機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配形式相同，復(fù)合模具的裝配也需要復(fù)合精益生產(chǎn)的需求主要是沖頭導(dǎo)向部分之間需要較高的精度來(lái)保證制件最終的精度需要。零部件的選用和設(shè)計(jì)如果說(shuō)是針對(duì)各部分的各個(gè)擊破，則總裝配則是一直組立的演練。盤形件能夠借助于通用的結(jié)構(gòu)組立為精益成形模具就依賴于這次的裝配，故而需要結(jié)合現(xiàn)有成熟技術(shù)基礎(chǔ)上總體裝配，總體上分為上下兩個(gè)模塊的裝配，以上模部分舉例裝配流程（因?yàn)橄履Ａ鞒袒绢愃疲?
（1）上模各板的位置固定，采用夾板確定各部分的相對(duì)位置，采用夾板的根本目的是可以移動(dòng)固定板等板件，便于凸凹模間隙的調(diào)整；
（2）確定好上模部分和下模部分的相對(duì)位置后，鉆孔打入銷釘確定相對(duì)位置并抵抗剪切力的作用，之后配鉆螺紋后擰入螺釘完成各個(gè)板件的緊固作用；
（3）采用透光法調(diào)整成形刃口相互縫隙，進(jìn)行試沖檢驗(yàn)切口的狀態(tài)和毛刺程度，完后進(jìn)行后續(xù)的整體調(diào)試環(huán)節(jié)。
圖5-1 模具總裝二維圖
5.2 模具工作過(guò)程
盤形件復(fù)合模具運(yùn)行狀態(tài)核心囊括了上模下行，到達(dá)下止點(diǎn)和模具上行三個(gè)運(yùn)行狀態(tài)；
首先是手動(dòng)或是自動(dòng)送料行程中，與定位裝置接觸后保證了其自由度及在卸料板上的位置，之后上模下行凸模凹模發(fā)生了相互剪切作用，達(dá)成了落料的目的，之后拉深凸模和拉深凹模一起完成拉深成形過(guò)程；
然后上模的部分到達(dá)了下止點(diǎn)的位置，完成了半個(gè)周期的沖裁行程。
最后模具上行，在這個(gè)過(guò)程中下模部分推桿動(dòng)作向上頂出推件塊，推件塊上行將成形后的盤形件鈑金件推出凹模的型腔。
5.3 壓力設(shè)備校核
沖模的沖裁技術(shù)愈加的先進(jìn)，而做為動(dòng)力的源泉，壓力設(shè)備若不能及時(shí)跟進(jìn)則會(huì)拖累整個(gè)的模具工業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)高端的壓力設(shè)備精度和速度都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，而可靠性方面也愈發(fā)增強(qiáng)。從小型的開式壓力機(jī)到閉式壓力機(jī)，再到多點(diǎn)閉式壓力機(jī)和高精度高速度沖壓機(jī)都是我們可以選用的設(shè)備，其中開式壓力機(jī)速度適中孫然沒有高速壓力機(jī)那么快的速度，但是結(jié)合工作時(shí)長(zhǎng)和精度足夠本次工件的沖裁數(shù)量，所以這里首先鎖定了開式壓力機(jī)的形式，具體的型號(hào)結(jié)合沖壓力和閉合的高度二者選擇。
壓力機(jī)的種類繁多，按照不同的觀點(diǎn)可以把壓力機(jī)分成不同的類型。如：按驅(qū)動(dòng)滑塊力的種類分機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的等；按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)等；按驅(qū)動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)的種類又可分為曲柄式、肘桿式、摩擦式；按機(jī)身結(jié)構(gòu)形式可分為開式的、閉式的等等。
因此在選擇壓力機(jī)時(shí)，首先確定的必要條件是壓力機(jī)可以順利的安裝進(jìn)來(lái)模具，且模具的需要穩(wěn)定的裝入，條件是： ≥≥
式中，
選用J36-400雙點(diǎn)壓力機(jī)。其參數(shù)如下：
型號(hào)
公稱壓力(噸)
公稱壓力行程
滑塊行程(毫米)
滑塊行程次數(shù)
最大裝模高度
裝模高度調(diào)節(jié)量
工作臺(tái)板尺寸
氣墊壓緊力
地面以上高度
滑塊底面尺寸
工作臺(tái)墊板厚度(毫米)
(毫米)
(次/分)
(毫米)
(毫米)
(左右×前后)
(噸)
(毫米)
(前后×左右)
JD36-400
400
13
500
10
1000
400
3500×1400
17×3
7400
1400
JC36-400
400
13
500
14
800
400
3000×1500
3×35
6870
1400
170
JE36-400A
400
13
500
10
1000
400
3800×1400
3×16
7386
1400(前后)
結(jié) 論
設(shè)計(jì)結(jié)合了盤形件零件的拉深工序，并在充分分析其成形特點(diǎn)的基礎(chǔ)上計(jì)算了核心參數(shù)并設(shè)計(jì)了各部位的結(jié)構(gòu)，最終達(dá)成了既定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，主要的結(jié)論如下：
（1）冷沖壓成形具有高效沖裁特性和較好等優(yōu)點(diǎn)，尤其是復(fù)合模具可以一次成形完成兩道以上的工序，成形效率很高。
（2）確定了該盤形件零件具有良好的成形性能，并確定了適合其的排樣方式，計(jì)算出了相關(guān)材料利用率，利用率大于75%，利用率較好，并計(jì)算了相關(guān)的沖裁力這為選擇壓力機(jī)噸位提供了佐證。
（3）整體模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，確定了采用頂桿頂出件的形式出件，彈性卸頂件的方式完成出件。
（4）進(jìn)行了模具關(guān)鍵零部件的選用和設(shè)計(jì)，確定了凹模凸模等的尺寸并完成了整體的裝配，并敘述了模具運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。
（5）結(jié)合三維軟件設(shè)計(jì)了模具的立體結(jié)構(gòu)，經(jīng)校核模具結(jié)構(gòu)完整，無(wú)干涉。
致謝
通過(guò)半個(gè)學(xué)期的努力，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)將近尾聲。在此十分感謝我的指導(dǎo)教師。他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。每次我在設(shè)計(jì)中遇見困難的時(shí)候總是悉心教導(dǎo)，耐心的幫助我分析錯(cuò)誤原因，并給予我一些改正建議。這種指導(dǎo)方式即解決了設(shè)計(jì)問題，讓我在設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)，在這里向我的指導(dǎo)老師表達(dá)最誠(chéng)摯的感激之情。
同時(shí)我還要感謝同學(xué)們的熱心幫助，使得這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成，并且讓我獲得了很多真正的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。在此，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過(guò)我各位老師和幫助過(guò)我的同學(xué)表示衷心的感謝!
由于本人的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教，讓我避免在未來(lái)的學(xué)習(xí)、工作中犯同樣的錯(cuò)誤，本人將萬(wàn)分感謝。
參考文獻(xiàn)
[1]成虹主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)（第2版）[M].北京:高等教育出版社，2010.5
[2]朱江峰，童林軍.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，2008.8
[3]陳鴻飛.碗腳落料拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù),2017(05):29-31.
[4]鄭志.軸蓋落料沖孔拉深翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].廣東化工,2016,43(22):139-140.
[5]熊平原,高寒.鋁制電飯鍋內(nèi)膽落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù),2016(03):223-224+228.
[6]潘欣,鐘翔山.按鈕殼體落料-拉深-沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].金屬加工(熱加工),2014(15):86-87.
[7]袁泉.凸緣圓筒件落料、拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].內(nèi)江科技,2012,33(10):121-122.
[8]尹業(yè)宏,安寧,孫金風(fēng).變壓器儲(chǔ)油柜端蓋復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,26(04):107-109.
[9]榮田,黃翔,李瀧杲.餐勺沖壓模具型面快速設(shè)計(jì)方法研究與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2010,40(03):9-10+65.
[10]王志云.落料、拉深與沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技信息,2010(06):121-122.
[11]朱立義,吳晶華.基于逆向技術(shù)的奶勺模具設(shè)計(jì)與制造[J].模具技術(shù),2007(05):47-51.
[12]苑美實(shí),孫海明.金屬?gòu)?fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2019(19):174-175.
[13]王帥,劉照松,陳莉.彈簧罩沖壓工藝分析與落料拉深復(fù)合模模具設(shè)計(jì)[J].黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào),2018,9(01):71-77.
[14]Thomas Gre?,Tim Mittler,Hui Chen,Jens Stahl,Simon Schmid,Noomane Ben Khalifa,Wolfram Volk. Production of aluminum AA7075/6060 compounds by die casting and hot extrusion[J]. Journal of Materials Processing Tech.,2020,280.
[15]Wael Shaheen,Sangarapillai Kanapathipillai,Philip Mathew,B Gangadhara Prusty. Optimization of compound die piercing punches and double cutting process parameters using finite element analysis[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture,2020,234(1-2).
[16]黃雪萌,閆鑫淼,劉明澤,李武丹.復(fù)合材料工型結(jié)構(gòu)肋零件厚度控制工藝方法的研究[J].橡塑技術(shù)與裝備,2019,45(24):30-33.
[17]任銀兵,李艮凱,李小鋒,劉保平.小型電機(jī)轉(zhuǎn)子沖片復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造[J].模具制造,2019,19(12):14-16.
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