復(fù)合模沖裁設(shè)計(jì)

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1、 摘要 沖壓制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和日常生活中 的方面得到廣泛應(yīng)用，特別是在機(jī)械業(yè)中更為突出。 機(jī)械產(chǎn)品的外殼大部分是沖壓制品產(chǎn)品性能的提高要求高質(zhì)量的沖壓模具和沖壓性能，成型工藝和制品的設(shè)計(jì)。 沖壓制品的成型方法很多。其主要用于是沖孔，落料，彎曲，拉伸等。而沖壓模，約占成型總數(shù)的60%以上。當(dāng)然如利用電氣控制，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或自動(dòng)化作業(yè)。 冷沖壓沖裁模主要用于金屬制品的成型，它是沖壓制品生產(chǎn)中十分重要的工藝裝置。沖壓模的基本組成是：上下模座、模具墊板、下模固定板、凹模鑲塊、抬料釘、導(dǎo)料板、導(dǎo)柱導(dǎo)套、卸料板彈釘 卸料板等。 通過對沖裁圖樣零件

2、的工藝性的正確分析，設(shè) 計(jì)了一個(gè)連續(xù)沖裁沖孔落料模。本設(shè)計(jì)介紹了模具成型零件包括凸模、凹模及其他零件，如卸料板’固定板、墊板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等的設(shè)計(jì)和選用過程 重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算，沖裁機(jī)構(gòu)與送 料擋料以及其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，并對著重對模具的設(shè)計(jì)部分作了詳細(xì)介紹。 鍵詞： 沖孔 落料 彎曲 拉伸 級(jí)進(jìn)模 沖孔落料模 目錄 第一章緒論 1.1概述 1.2沖壓技術(shù)的進(jìn)步 1.3模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 1.4模具CAD/CAE/CAM技術(shù) 1.5課題的主要特點(diǎn)及意義 第2章 沖壓件工藝性分析和方案確定

3、 2.1零件的工藝性分析 2.2確定合理沖壓工藝方案 2. 2.1工藝可行性判定 2.2.2確定工藝方案 3章沖壓件模具工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1沖壓件工藝計(jì)算 3.1.1排樣、計(jì)算條料寬度及確定步距 3.1.2計(jì)算沖壓力 3.1.3確定壓力中心 3.1.4沖模刃口尺寸及公差計(jì)算 3.1.5彎曲模尺寸及公差計(jì)算 第4章 模具的總體設(shè)計(jì) 4.1壓力機(jī)和模具類型的選擇 4.2確定各主要零件 4.2.1定位裝置設(shè)計(jì) 4.2.2導(dǎo)向方式設(shè)計(jì) 4.2.3卸料、廢料出料方式的設(shè)計(jì) 4.2.4凹模外形與結(jié)

4、構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.2.5凸模設(shè)計(jì) ， 第5章 模具裝配圖及部分零件圖 參考文獻(xiàn) 1《冷沖壓模具優(yōu)化設(shè)計(jì)與典型案例》周本凱 編著機(jī)械工業(yè)出版社 2《模具制造工藝》 傅建軍 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 3《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì) 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 4 《沖壓模具設(shè)計(jì)入門》鄭家賢 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 5 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》余銀柱 主編 趙躍文 副編 北京大學(xué)出版社 6 《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》匡余華 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 7《最新模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用時(shí)候手冊》楊占堯 主編 機(jī)械工業(yè)出版壯 8《簡明沖模設(shè)計(jì)手冊》王新華

5、 陳登 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 9《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》史鐵梁 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第1章前言 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是盤形零件蓋板，是一副復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，希望通過本次的設(shè)計(jì)能使我們真正掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，具備常見沖壓工件工藝編制能力和設(shè)計(jì)1能力。 1.1概述 沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件，具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信

6、息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 1.2沖壓技術(shù)的進(jìn)步 進(jìn)幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程庋有了質(zhì)的飛躍[1]。 現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方

7、式，由于高新技米的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造（圖1—1）。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)發(fā)展方向。 手工操作 集成制造 自動(dòng)化島 柔性制造 沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式——計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)，把產(chǎn)品感念形成，設(shè)計(jì)，開發(fā)，生產(chǎn)，銷售，售后服務(wù)全過程

8、通過計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。 1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品。也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國家經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也是越來越高。目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在【2】: (1) 汽車覆蓋件模： (2) 精密沖模 (3) 大型及精密塑料模： (4) 主要模具標(biāo)準(zhǔn)件： (5) 其他高技術(shù)含量的模具 目

9、前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40%以上，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國，美國，日本等發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距，以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法，手段上已基本達(dá)到了國家水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國家水平，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，精度，制造周期和成本方面，以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)展的精度模具品種，在制造精度，使用壽命，模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定的差距。 1.4模具CAD/CA

10、E/CAM技術(shù) 沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步來體現(xiàn)出來，對沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。 20世紀(jì)60年代初期，國外飛機(jī)，汽車制造公司開始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用，通過以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合，各盡所長的方式，把模具的設(shè)計(jì)，分析，計(jì)算，制造，生產(chǎn)過程連成一個(gè)有機(jī)整體，是模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，制造的新階段，模具的高精度，高壽命，高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。 模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技，高效益的系統(tǒng)工程，它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有

11、效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品性能，模具結(jié)構(gòu)，成形工藝，數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。 模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程，進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展更快，應(yīng)用范圍更廣。在級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初期，美國UGS公司與我國華中科技大學(xué)合作在UG-II(現(xiàn)為NX)軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件NX-PDW，該軟件包括工程初始化，工藝預(yù)定化，毛胚展

12、開，毛胚排樣，廢料設(shè)計(jì)，條料排樣，壓力計(jì)算機(jī)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)別與重構(gòu)，全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場，于此同時(shí)，新加坡，馬來西亞，印度及我國臺(tái)灣，香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。 我國從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)，上海交通大學(xué)，西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院相繼開展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)，如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AutoCAD軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括扳金零件特征造型，基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)庫工具和線切割自動(dòng)編

13、程5個(gè)模塊，上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)，西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)等，近年來，國內(nèi)一些軟件公司也加入了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行例，如深圳雅明軟件制作開發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)，富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等，展望國內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)，并行工程，面向裝配，參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系類與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域城交叉之廣前所未見，今后10年新一代模具CAD/CAE

14、/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)理念，最新的成形理論和最高水平的制造方式相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)將反映在專業(yè)化，網(wǎng)絡(luò)化，集成化，智能化四個(gè)方面，主要表現(xiàn)在； （1） 模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高; （2） 基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪 （3） 模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目 （4） 與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益精密。 1.5課題的主要特點(diǎn)及意義 該課題主要針對蓋板零件，在對該蓋板沖孔、落料和壓彎等成形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用復(fù)合模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求。設(shè)計(jì)過程中綜合考慮采用“直排法”排樣，成形側(cè)刃定位，保證工

15、件的尺寸和形狀位置精度要求的同時(shí)，提高了材料的利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)。在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對于提高設(shè)計(jì)者得創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。 第2章 沖壓件工藝性分析和方案確定 2.1 零件的工藝性分析 沖裁件的工藝性指：沖裁件對工藝的適應(yīng)能力，即沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸大小，工件精度等在沖裁的難易程度。 此零件工藝分析： 從此零件圖中可看出，各尺寸就兩個(gè)有公差要求，故精度不高，屬于一般零件，其公差按ITI4處理這給模具制造帶來了很大方便。經(jīng)查表，各尺寸的公差為420 0.15 ∮180.021 0∮60.

16、3 070 -0.36370 -0.62120 -0.43400 -0.62260 -0.52980 -0.87 蓋板材料為Q235-A，具有良好的可沖壓性能。該零件形狀簡單，兩個(gè)孔相距也不近，符合沖壓要求。綜上所述，該零件可采用冷沖壓加工成型，其彎曲工藝很好。 2.2 確定合理沖壓工藝方案 2.2.1工藝可行性判定 沖裁件的工藝性指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，它包括沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性和精度兩部分的內(nèi)容，工藝性良好與否對裁件的質(zhì)量、制造成本以及模具壽命有很大的影響造沖裁模CAD系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)輔助判別沖裁件在形狀結(jié)構(gòu)和精密度方面的可形，同時(shí)也后續(xù)模具模塊提供必要的信息。 1） 沖裁件

17、結(jié)構(gòu)工藝性判別 結(jié)構(gòu)工藝性判別的實(shí)質(zhì)是將工件圖中的圓角半徑、小孔尺寸、懸壁與凹槽尺寸、孔邊距、孔間距等幾何特征量與相應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行比較，從而確定工件的形狀的結(jié)構(gòu)是否適應(yīng)沖裁加工。在CAD的系統(tǒng)中，一般采用自動(dòng)判別法、交互判別法、或?qū)⒆詣?dòng)與交互相結(jié)合的綜合判別法來輔助判別。 2 ）沖裁件精度的判別 沖裁件上標(biāo)注的尺寸按精度判別要求分為三類：輪廓尺寸、內(nèi)孔與內(nèi)孔之間的尺寸以及內(nèi)孔與外輪廓之間的尺寸。沖裁件的精度判別主要是對于這三類尺寸進(jìn)行下類分析： A將尺寸的名義值和偏差值與標(biāo)準(zhǔn)公差表對照，逐一判定各尺寸的精度等級(jí)。 B將每一尺寸信息與數(shù)據(jù)庫中有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對照，判定該尺寸能否使用普通精

18、度模具進(jìn)行加工。 2．2. 2.確定工藝方案 1 工藝方案 該彎曲件形狀、結(jié)構(gòu)簡單，所需工序只有落料、沖壓、彎曲等工序。所以方案有一下幾種： ①落料—沖孔—彎曲 ②落料—沖孔、彎曲復(fù)合 ③落料、沖孔—彎曲 ④落料、沖孔、彎曲復(fù)合 2工藝方案分析 方案1的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，壽命長，操作方便；缺點(diǎn)是工序分散需要三副模具，需要三個(gè)工位上生產(chǎn)，零件定位精度低，半成品在工位的轉(zhuǎn)場中，容易劃傷。 方案2與方案3工序集中度較高，但依舊需要兩套模具，生產(chǎn)中零件定位精度低。 方案4中優(yōu)點(diǎn)采用了工序集中生產(chǎn)方式，只需要一副模具，定位精度高，避免半成品在各工位間的轉(zhuǎn)移，占用場地小

19、；缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造要求高。 綜上所分析，方案4可以滿足也具有一定的優(yōu)勢，所以采用落料、彎曲、沖孔復(fù)合，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和模具結(jié)構(gòu)的合理性。 第3章 沖壓模具工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 沖壓件工藝計(jì)算 3.1.1 排樣、計(jì)算條料寬度及確定步距 根據(jù)該沖壓件的形狀特征，采用單排排樣。查表2-8選擇搭邊值，工件間搭邊值 a=3.2mm，工件與條料間搭邊值a1=2.8mm。 送料步距為：S=D+a1 =40mm+2.8mm =42.8mm D為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸（mm) 條料寬度（手工送料，按無側(cè)壓裝置計(jì)算條

20、料寬度）： B=【D+2（a+&+c)】0 -＆ =【98mm+2*（3.2mm+0.7mm+0.4mm)】0 -0.7 =106.60 -0.7mm D為平行于送料方向的沖壓件寬度（mm)查表得 a為側(cè)面搭邊（mm)查表得 &為剪料公差（mm)查表得 c為條料與導(dǎo)料板之間的間隙（即條料的可能擺動(dòng)量）查表得板料規(guī)格的選用：3mm* 1000mm*1000mm。每張鋼板載板條數(shù)：為了操作方便，采用橫載，即n1=1000mm/106.6mm=9， 每條載板上沖壓件數(shù)n2=1000mm/42.8mm=23。 每張鋼板上的沖壓件總數(shù)為 n總=n1n2 =23*20

21、 =207 板材利用率為 g=n總S面積|LB =207*【（26+40）*83/2+15*40】/（1000mm*1000mm) =69.1% 3.1.2計(jì)算沖壓力 落料力 沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是模具設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)。在沖裁的過程中沖裁力是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上的最大作用力，對于普通平刃刀口沖成 F沖=2*1.3*（40+98+26+2*98.25）*320 =2*44990N =900kN 320MPA---Q235的材料抗剪強(qiáng)度為304到373MPA 1.3—為系數(shù) 3—為材料厚度 卸載力 由于沖裁力時(shí)材料的彈性變形

22、和摩擦條件下，材料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料件或沖孔廢料卡在凹模中，而且板料緊卡在凸模上，為使沖裁繼續(xù)進(jìn)行，必須把凸模上的板料卸下來。將緊緊卡在凸模上的板料卸下來的力稱為卸料力。 F卸=K卸K =0.04*900 =36KN K卸為系數(shù)0.04 沖孔力 F=2(F1+F2) =2（L1+L2）*t*a =2*（3.14*6+3.14*18）*3*320 =144691.2N =144.7kN L1為沖孔1的線長 L2為沖孔2的線長 T為材料的厚度 a為材料的抗拉強(qiáng)度 推件力 F推=nK推F沖 =2*0.05*72.3 =7.23KN n—沖孔時(shí)卡在

23、凹模內(nèi)的廢料數(shù) k推—推件力因數(shù)，k推=0.05 自由彎曲時(shí)的彎曲力 F=0.6KBt*t/(r+t) =0.6*1.3*40*2.5*2.5*450/(2.5+3) =15954.5 =16KN B：彎曲的寬度 t:彎曲件厚度 r：彎曲件內(nèi)急彎曲半徑 材料的抗性強(qiáng)度 K：安全系數(shù)，一般K=1.3 校正彎曲的彎曲力 F玩=Ap =100*40*3*100 =1200000 =1200KN 式中：F---校正力（KN） P-----單位校正力（MPa） A-----彎曲件上被校正部分在垂直于彎曲力方向的平面上的投影面積 查

24、（冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)）可知P=100—120MPa F彎=1.3*1200=1560KN 由此校正工序選用J23—I60壓力機(jī) 所以最大沖壓力即總沖壓力為 F=900+36+144.7+7.23 =1087.93KN 3.1.3確定壓力中心 模具壓力中心是指沖壓時(shí)各個(gè)沖壓作用力的作用點(diǎn)位置。為了 確保模具和壓力機(jī)能正常工作，應(yīng)該使沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件家具磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 采用2個(gè)弓箭一起沖壓所以壓力中心在板料的中間。 3.1.4

25、沖模刃口尺寸及公式計(jì)算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁的尺寸大小。模具 的合理間隙值也靠凹，凸模刃口尺寸和公差，是沖模設(shè)計(jì)中的 一項(xiàng)重要工作，并循環(huán)以下原則： （1） 設(shè)計(jì)沖裁應(yīng)先確定基準(zhǔn)刃口尺寸。落料件以凹模為基準(zhǔn) 模，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得 ；沖孔件以凸模為基準(zhǔn)模，間隙取在凹模上，即沖裁間隙通過 增大凹模刃口尺寸來取得。 （2） 考慮沖模在實(shí)用過程中刃口尺寸的磨損規(guī)律。沖裁過程中 ，凹，凸模 要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，是凸模和凹模刃口尺寸越磨越大，引起沖裁件對應(yīng)的尺寸發(fā)生變化。如果基準(zhǔn)模的刃口尺寸磨損后，引起工件對應(yīng)的尺寸變大，

26、則基準(zhǔn)模刃口基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；如果基準(zhǔn)模的刃口尺寸磨損后，引起工件對應(yīng)的尺寸最小，則基準(zhǔn)模刃口基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸模、凹模在磨損到一定程度時(shí)，仍能沖出合格的零件。 （3） 不管是落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。 （4） 選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。但對于刃口尺寸已經(jīng)磨損后對應(yīng)工件尺寸無變化的尺寸

27、，一般標(biāo)注雙向偏差。 在確定工件零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合模具結(jié)構(gòu)及工件生產(chǎn)批量，模具制造宜采用配合加工落料凸模，凹模及固定板卸料拌使用制造成本降低，裝配工作簡化，因此工作零件的刃口尺寸計(jì)算按配合加工的方法來計(jì)算具體計(jì)算如下： 對于工件圖中未注公差的按IT14級(jí)來算，根據(jù)材料性能和厚度的沖裁模初始雙面間隙值Zmin=0.46mm Zmax=0.64mm 磨損系數(shù)X=0.5 落料凹?；境叽纾? 980 -0.87mm對應(yīng)的凹模尺寸為（98-0.5*0.87）0.25*0.87 0=97.5650.2175 0

28、 260 -0.52mm對應(yīng)的凹模尺寸為（26-0.5*0.52）0.5*0.52 0=25.740.13 0 400 -0.62mm對應(yīng)的凹模尺寸為（40-0.5*0.52）0.5*0.52 0=39.690.155 0 落料凸模的基本尺寸和凹模相同，同時(shí)在技術(shù)條件中注明：凸模刃口尺寸與落料凹模刃口世紀(jì)尺寸配制，保證間隙在0.07至0.09之間。 沖孔凸?；境叽纾? 查表得相應(yīng)的尺寸x=1和0.5 ∮18+0.020 0 mm對應(yīng)凹模尺寸為(18+1*0.021)0 0.25*0.021=18.0210 0.005 ∮60.3 0mm對應(yīng)的凹模尺寸為（6+0.5*0.5

29、）0 0.25*0.5=6.250 0.1025 沖孔凹模的基本尺寸與凸模相同，同時(shí)在技術(shù)條件中注明凹模刃口尺寸與落料凸模刃口世紀(jì)尺寸配制，保證間隙在0.07至0.09之間。 彎曲凸模基本尺寸 凸模圓角半徑r凸=3 凹模圓角半徑；當(dāng)t=3mm時(shí)，r凹=（2-3）t =(6-9)mm 取r=6mm 凹模深度1 如果凹模深度1過小，則坯料兩端未受壓部分太多彎曲回彈且不平直，影響零件質(zhì)量，但1過大，不僅模具材料浪費(fèi)較多，且壓力機(jī)也要較大的工作行程。

30、 根據(jù)零件形狀，取凹模深度1=25mm 凹模的底面最小厚度h=27mm 1， h查課本 凸，凹模間隙 查課本附錄B △=0.18 查課本p104 表3-15 c=0.08 Z=t+△+ct =3+0.18+0.08*3 =3.42mm t：工件材料的厚度 △ ：材料厚度正偏差 C：間隙系數(shù) 凸，凹模橫向尺寸及公差 彎曲件標(biāo)注尺寸為內(nèi)形尺寸，所以以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。 （注：凸凹模制造公差采用IT7-IT9級(jí)精度，一般凸模精度比凹模精

31、度高一級(jí)） 凸模按IT7級(jí)制造 查標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3-1998可知△=0.03） 凹模按IT8級(jí)制造 查標(biāo)注公差值（GB/T1800.3-1998可知△=0.46） 凸模尺寸 L凸=（Lmin+0.75△）0 -△ =（86+0.75*0.03）0 -0.03 =86.02250 -0.03 ≈86.0230 -0.03mm 凹模尺寸 L凹=（L凹+Z）△ 0 =(86.023+3.42)+0.46 0 =89.443+0.4

32、6 0mm L凸,L凹凸凹模橫向尺寸 Lmin彎曲件橫向最小尺寸 △彎曲件橫向尺寸公差 第四章 模具的總體設(shè)計(jì) 4．1 壓力機(jī)和模具類型的選用 沖壓設(shè)備的選擇關(guān)系到設(shè)備的安全和使用的合理，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程的順利完成產(chǎn)品，零件精度，生產(chǎn)效率，模具壽命，板料的性能與價(jià)格，成本的高地等一系列問題。因此，選擇設(shè)備類型應(yīng)根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，零件尺寸的大小，形狀及精度要求，沖壓加工所需的變形力，變形功及模具閉合高度，工廠現(xiàn)有設(shè)備情況及生產(chǎn)能力等因素，合理選擇設(shè)備類型及噸位以使沖壓件經(jīng)濟(jì)，合理。 選擇壓力機(jī)時(shí)，最好使

33、模具的閉合高度介于壓力的最大高度與最小裝模高度之間如下圖所示，一般應(yīng)滿足： （Hmax-H1）-5≥H≥（Hmin-H1）+10 式中 Hmax———最大閉合高度，連桿調(diào)到最短（曲拐軸式壓力機(jī)的行程還應(yīng)調(diào)到最小）時(shí) Hmin——最小閉合高度，連桿調(diào)到最?。ㄇ蛰S式壓力機(jī)的行程還應(yīng)調(diào)到最大）時(shí)，壓力機(jī)的閉合高度Hmin=Hmax-L H1——壓力機(jī)工作墊板厚度 （Hmax-H1）——壓力機(jī)最大裝模高度； (Hmin-H1)——壓力機(jī)最小裝模高度； H——模具的閉合高度 L——連桿調(diào)節(jié)長度 根據(jù)沖壓工

34、藝性質(zhì)選擇壓力機(jī)類型 在中小型沖裁、彎曲、或拉深件的生產(chǎn)中，主要采用單柱具有弓形床身的 機(jī)械壓力機(jī)，雖然這類壓力機(jī)剛性差，但其操作方便，容易安裝，并且其小行程 降低了傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)尺寸和成本。在大型沖壓生產(chǎn)中，多采用雙柱式的機(jī)械壓 力機(jī)。大型拉深件的批量生產(chǎn)應(yīng)選用專用的雙動(dòng)壓力機(jī)。在大量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜 的打批量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。 壓力機(jī)規(guī)格的確定 確定壓力機(jī)規(guī)格應(yīng)遵循以下原則： (1)壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓工序所需的壓力，同時(shí)在沖床的全部行程 中，滑塊的作用力都不能超出沖床的允許壓力與行程關(guān)系

35、曲線的范圍。 壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿足制件的取出與毛胚安放的要求。對于拉深件，壓力 機(jī) (2)行程應(yīng)大于零件高度兩倍以上。 (3)壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)效率和材料變形速度的要求。 (4)工作臺(tái)尺寸必須保證模具能正確安裝到臺(tái)面上，每邊一般應(yīng)大于模具底座 50-70mm；工作臺(tái)底孔尺寸一般應(yīng)大于工件或廢料尺寸，以便于工件或廢 料從中通過。 (5)模柄孔的尺寸與滑塊的配合尺寸應(yīng)相適應(yīng)。 (6)壓力機(jī)的閉合高度與模具的閉合高度應(yīng)符合Hmax-5mm≥H+h≥Hmin+lOmm 的關(guān)系。 綜上所述：可選

36、用J23-125開式雙柱壓力機(jī)。技術(shù)參數(shù)為： 公稱壓力為1250KN 滑塊行程130mm 最大閉合高度480mm 封閉高度調(diào)節(jié)量110mm 模具類型的選用 由沖壓工藝性分析可知,采用復(fù)合模沖壓。 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)可分為倒裝式與正裝式復(fù)合模兩個(gè)，在選擇模具結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)批量、精度要求、方便操作等方面確定。 倒裝式結(jié)構(gòu)與正裝式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式結(jié)構(gòu)適用于沖制材質(zhì)較軟、較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖裁孔邊距離較小的沖裁件，便由于沖裁過程中沖片廢料落在模具下模的表面，每次沖裁工人必須先清理廢料操作不便而且正裝式結(jié)構(gòu)需要三套卸料、頂料裝置，制造裝

37、配不便。倒裝式不宜沖裁孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推桿，卸料可靠，沖裁過程中的廢料直接從模具下面被推出，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。 2確定各主要零件 （1）定位裝置設(shè)計(jì) 因?yàn)樵撃＞卟捎玫臈l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，沒有側(cè)壓裝置。 （2）導(dǎo)向方式設(shè)計(jì) 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)節(jié)，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，為縱向送料方式。 （3） 卸料與出件方式的設(shè)計(jì) 采用彈性卸料 （4）凹模外形與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 凹模采用整體凹模，安裝凹模在模架上的位置時(shí)，將凹模

38、中心與模柄中心重合。凹模厚度按H = Kb，且凹模厚度必須大于15mm，b為沖裁件的最大長度，K為系數(shù)，查表K取0.24。 凹模厚度：H= Kb 0.24*98 =23.52mm 凹模寬度：B=2b+(2 5-4)H =2*90+3*23.52 =272.56mm 凹模材料選用T8A或T1OA，熱處理后的硬度為去火60-64HRC，型孔表面 粗糙度0.8-0. 4rm的要求。 (5)凸模設(shè)計(jì) 沖孔凸模所沖的孔為圓形，其尺寸稍大，不是小孔（小禮：指孔徑d小于 板

39、料厚度的孔）則不需要特別保護(hù)的小凸模，凸模直徑小干80mm，采用直通 臺(tái)階式的凸模，以方面加工簡單，另一方面便于裝配與更換， 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此凸模材料 有高的硬度與適當(dāng)韌性，選材料T8A或TIOA． 熱處理56HRC 其長度尺寸為： L=h1+h2+t+(15~20) =25+20+0.8+18 =63.8mm 式中，h1，h2，t為凸模固定板，卸料板，板料厚度的尺寸。 第5章模

40、具裝配圖及部分零件圖 見圖紙 本模具為4個(gè)工序一次成形工件。當(dāng)上模下行完成落料、沖孔工 序后，安裝在落料凹模外側(cè)的滾輪4接觸轉(zhuǎn)動(dòng)板3．抽動(dòng)滑塊2脫離 活動(dòng)凸模塊14，使上模繼續(xù)下行時(shí)不阻礙活動(dòng)凸模塊14向下運(yùn)動(dòng)， 彎曲凹模11接觸材料并完成彎曲工序，在彎曲的最后階段均斷凸模 8與凸凹模13把其一分為二，得到2個(gè)零件。 上模回升時(shí)，彈簧9推動(dòng)壓料扳10將工件從沖孔凸模8和7上 卸下。在回程過程中滾輪4接觸轉(zhuǎn)動(dòng)板3推動(dòng)滑塊2復(fù)位，為再次沖 壓作好準(zhǔn)備。 小結(jié) 設(shè)計(jì)是源頭，設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%，卻決定了整個(gè)模具成本的

41、70%~80%.所以，作者在設(shè)計(jì)時(shí)詳盡的考慮了模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴黨設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修，保養(yǎng)也是很重要的，在模具維修時(shí)，應(yīng)該多注意細(xì)節(jié)，找出根本原因，針對其維修。在拆裝模具時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)，以防損傷模具。定期的維護(hù)、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。從整個(gè)設(shè)計(jì)過程來看，該蓋板采用復(fù)合模，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工簡單，操作方便，通過連續(xù)沖戟、彎曲等幾道工序一次成形，工作效率高，零件成形質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)需求，而且該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展推廣到其它類似零件的產(chǎn)品模具設(shè)

42、計(jì)中。當(dāng)然，由于作者知識(shí)水平有限，對實(shí)踐的缺乏，當(dāng)中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實(shí)踐當(dāng)中不斷地完善和創(chuàng)新！ 參考文獻(xiàn) 1《冷沖壓模具優(yōu)化設(shè)計(jì)與典型案例》周本凱 編著機(jī)械工業(yè)出版社 2《模具制造工藝》 傅建軍 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 3《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì) 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 4 《沖壓模具設(shè)計(jì)入門》鄭家賢 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 5 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》余銀柱 主編 趙躍文 副編 北京大學(xué)出版社 6 《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》匡余華 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 7《最新模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用時(shí)候手冊》楊占堯 主編 機(jī)械工業(yè)出版壯 8《簡明沖模設(shè)計(jì)手冊》王新華 陳登 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 9《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》史鐵梁 主編 機(jī)械工業(yè)出版社