支撐筒的沖壓成型工藝及模具設(shè)計【沖孔落料拉深翻邊復(fù)合?！俊菊f明書+CAD】

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For the safety that guarantee handles,have set up safe baffle plate. That the multistation stamps the handicraft merit is that the Zhan field is few , efficiency is high , mass is easy to wait. Keywords: Mould physical design multistation compound model guiding device 第1章 工藝分析與確定 ?? ?在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。 1.1沖裁工序的組合 ?? ?沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁。 復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序；級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓機(jī)一次行程中條料在沖模的不同工序位置上，分別完成工件所要求的工序。除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個沖裁件。組合的沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)效率高，獲得的制件精度等級高。 1.2?沖裁組合方式 １．生產(chǎn)批量一般來說，小批量與試制采用單工序沖裁， 中批和 大批量生產(chǎn)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn) 沖裁。 ２．工件尺寸公差等級復(fù)合沖裁所得到的工件尺寸公差等級高，因為它避免了多次沖壓的定位誤差，并且在沖裁過程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整。級進(jìn)沖裁所得到的工件尺寸公差等級較復(fù)合 沖裁低， 在級進(jìn) 沖裁中采用 導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu) ，可提高沖裁件精度。 ３．對工件尺寸、形狀的適應(yīng)性工件的尺寸較小時，考慮到單工序上料不方便和生產(chǎn)率低，常采用復(fù)合 沖裁或級進(jìn) 沖裁。對于尺寸中等的工件，由于制造 多副單工序 模的費用比復(fù)合模昂貴，也宜采用復(fù)合沖裁。但工件上孔與孔之間或孔與邊緣之間的距離過小時，不宜采用復(fù)合沖裁和單工序沖裁，宜采用級進(jìn)沖裁。 所以級 進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小等異形工件 (參見圖2.6.10），且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁時要大， 但級進(jìn) 沖裁受壓機(jī)臺面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁工件尺寸不宜太大。 ４．模具制造、安裝調(diào)整和成本對復(fù)雜形狀的工件，采用復(fù)合沖裁比采用級進(jìn)沖裁為宜。因模具制造、安裝調(diào)整較易，成本較低。 ５．操作方便與安全復(fù)合沖裁出件或清除廢料較困難，工作安全性較差。級進(jìn)沖裁較安全。 1.3.沖裁順序的安排 多工序工件用單工序沖裁時的順序安排 (1) 先落料沖孔使毛坯與條料分離，沖孔得到后續(xù)工序所需要的預(yù)制孔。同時對工件進(jìn)行定位。后繼各沖裁工序的定位基準(zhǔn)要一致，以避免定位誤差和尺寸鏈換算。 (2) 沖裁完開始拉深. （3） 拉深完進(jìn)行翻邊時為減少孔的變形或被拉裂，采用錐面進(jìn)行翻邊。 ?綜合上述分析，對于一個工件，可以得出多種工藝方案。必須對這些方案進(jìn)行比較，選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。 1.4支撐筒沖裁連續(xù)模具及工藝設(shè)計 1. 制定沖壓件的工藝過程，工件如圖所示，大批量生產(chǎn) 1） 分析零件的沖壓工藝性 2） 材料 .08F-ZF . 2.擬訂沖壓件的工藝方案. 1)計算毛胚尺寸： S= πd2/4=3165.32mm2 D=127mm 2)工藝方案的確定 方案一:沖孔落料、 拉深、翻邊。 方案二: 落料. 沖孔. 拉深. 翻腳. 經(jīng)比較采用方案一.因其產(chǎn)生的效率高。工件定位準(zhǔn)確，拉深和翻邊質(zhì)量高，自動性好.工件的精度易保證.所以選用方案一。 1.5排樣 1.5.1材料的利用率 ?? ?在沖壓零件的成本中，材料費用約占 60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。不合理的排樣會浪費材料，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是材料的利用率。 可用下式計算 ： η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ＡＢ×１００％ ? 式中 η——材料利用率； Ｆ——工件的實際面積； F0——所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A—— 送料進(jìn)距 (相鄰兩個制件對應(yīng)點的距離)； B——條料寬度。 ?? ?從上式可看出 ，若能減少廢料面積，則材料利用率高。廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種(圖1.5.1)。搭邊和余料屬工藝廢料，這是與排樣形式及沖壓方式有關(guān)的廢料；結(jié)構(gòu)廢料由工件的形狀特點決定，一般不能改變。所以只有設(shè)計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 圖 1.5.1排樣圖 1-結(jié)構(gòu)廢料； 2-工藝廢料 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，排樣時應(yīng)考慮如下原則： １．提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變制件形狀)。 ２．排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強(qiáng)度小且安全。 ３．模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。 ４．保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。 1.5.2 條料的寬度 搭邊值的確定： 1．影響搭邊值的因素 (1) 材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。 （2）材料厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 （3）沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。 （4）送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 （5）卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 有側(cè)壓裝置時的條料寬度 如圖1.5.2所示， 有側(cè)壓裝置時的模具，能使條料始終沿著基準(zhǔn)導(dǎo)料板送料，因此條料寬度可按下列公式計算： B=（D+2a+δ）0-δ （mm） 式中：B----條料寬度的基本尺寸； D----條料寬度方向上零件輪廓的最大尺寸； a----則面搭邊（mm），查表2.5.2 δ---條料下料剪切公差（mm），查表2.5.3、表2.5.4 圖1.5.2 第2章 工藝計算 2.1 毛坯尺寸計算 圓筒直壁部分的表面積 A1=πd（h+δ）=6420.4 mm 圓角球臺部分的表面積 A2=π（2πrd0+8r2）/4=1087.2 mm 底部表面積 A3=πd02/4=5175.9 mm 求毛坯尺寸，設(shè)毛坯的直徑為D，根據(jù)毛坯表面積等于工件表面積的原則： πD2= A1 +A2+ A3 =12679.45 mm 所以 D=127 mm 2.2拉深次數(shù)的確定 (1)拉深次數(shù)的確定： ①判斷能否一次拉成　　判斷零件能否一次拉出，僅需比較實際所需的總拉深系數(shù)m總和第一次允許的拉深系數(shù)m1的大小即可．若m總＞m1說明工件可一次拉成，若m總＜m1說明需要多次拉深才能成形零件．t/D100=0.945 　由表4.2.3中查出各次的拉深系數(shù)：m1=0.55 , m2=0.75 , 總的拉深系數(shù)：　m總＝d/D=0.66 m總大于m1，故1次拉深能完成． 2.3 孔翻邊 在模具的作用下，將坯料的孔邊緣或外邊緣沖制成豎立邊的成形方法。 1）翻邊模工作部分的設(shè)計 翻邊凹模圓角半徑可取該值等于零件的圓角半徑 ； 翻邊凸模圓角半徑應(yīng)盡量取大些，以便有利于翻邊變形。 圓孔翻邊凸模的形狀和主要尺寸 凸、凹模單邊間隙Ｚ/2＝（0.75～0.85）ｔ 圓孔翻邊 2）平板坯料翻邊的工藝計算 預(yù)沖孔直徑d d= D-2（H-0.43r-0.72t）=21.77 （mm）  當(dāng)翻邊系數(shù)m大于極限翻邊系數(shù)mmin時.可采用一次翻邊成形. 翻邊系數(shù) m =d/D=21.77/43.8=0.50 預(yù)制孔的相對直徑為: d0/t=18 mm mmin=0.48 mm 所以可一次翻成 2.4 沖裁力的計算 ?? ?計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的需求。普通平刃沖裁模 ，其沖裁力 P一般可按下式計算： FP＝KptLτ ?? ?式中τ—— 材料抗剪強(qiáng)度 ； ?? ? L——沖裁周邊總長(mm)； t——材料厚度(mm)； 在實際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗 公式計算： 卸料力 FＱ＝ＫFＰＮ 推料力 FＱ1＝nＫ1FＰ 頂件力 FＱ２＝Ｋ２FＰ 圖 2.1工藝力示意圖 式中 P——沖裁力(N)； K——卸料力系數(shù)，其值為0.02～0.06(薄料取大值， 厚料取小值)； K１——推料力系數(shù)，其值為0.03～0.07(薄料取大值， 厚料取小值)； K2—— 頂件力系數(shù)，其值為0.04～0.08(薄料取大值， 厚料取小值)； n——梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n＝h/t); h——直刃口部分的高(mm)； t——材料厚度(mm)。卸料力和 頂件力還是 設(shè)計卸料裝置和彈頂裝置中彈性元件的依據(jù)。 1) 落料沖裁力 FP1=KPtL1τ=143560 N 2）沖孔沖裁力 FP2=KPtL2τ=24642.72 N 3）拉深時的力： Fp3=πd1tδ =682038 N 4）翻邊力： Fp4=1.1πt（D-dδb）=27355.68 N 即：總的沖裁力為： FP=FP1+ FP2 FP3 FP4=877.6 KN 2.5 壓力機(jī)的公稱壓力 ?? ?沖裁時，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 ?? ?采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時： FP總 ＝FＰ＋FＱ＋FＱ１ ?? ?采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP總 ＝FＰ＋FＱ＋Ｑ2 ?? ?采用剛性卸料裝置和下出件模具時： FP總＝FＰ＋FＱ１ 在生產(chǎn)中，當(dāng)壓力機(jī)的噸位不足時，可采用凸模的階梯布置(各凸模工作端面不在一個平面)；斜刃沖裁(沖孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加熱沖裁等措施以降低沖裁力。 初選壓力機(jī)的型號為J23—100型開式雙柱可傾式壓力機(jī)，其主要參數(shù)為： 公稱壓力F = 1000 KN 滑塊行程 130 mm 滑塊行程次數(shù) 38（次/min） 最大閉模高度380mm 閉模高度調(diào)節(jié)量 100mm 模柄孔尺寸 直徑60mm 深度80 mm 2.6 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(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： 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(fù)雜的零件、多孔沖模、 級進(jìn)模的 壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和 等于諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心 ?? ?計算公式為： （見下頁） 因沖裁力與沖裁周邊長度成正比， 所以式中的各沖裁力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖裁周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即： 2.7模具刃口尺寸計算及原則原則  2.7.1 模具刃口尺寸及其制造公差原則： ? 1．落料件尺寸由凹模尺寸決定， 沖孔時孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設(shè)計落料模時 ，以 凹模為基準(zhǔn) ，間隙取在 凸模上 ；設(shè)計 沖孔模時 ，以 凸模為 基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 2．考慮到?jīng)_裁中 凸 、凹模的磨損，設(shè)計 落料模時 ，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔 模時，凸?；?尺寸則應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。 凸 、凹模間隙則取最小合理間隙值。 3．確定沖模刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高( 即制造公差過小 )，會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口精度要求過低(即制造公差過大 )，則生產(chǎn)出來的制件可能不合格，會使模具的壽命降低。。若制件沒有標(biāo)注公差， 則對于 非 圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn) “非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形件，一般可按IT7～ ６級制造 模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 2.7.2 模具刃口尺寸計算 ?由于模具加工方法不同， 凸模與 凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為二種情況。 （1）凸模與凹模分開加工 ?? ?采用這種方法，是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差(凸模δp、凹模δd)，它適用于圓形或簡單形狀的制件。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙2cmax，必須滿足下列條件： ｜δ p｜＋｜δd｜≤２cmax－2cmin 或取δp＝0.4(2cmax－2cmin) δd＝0.6(2cmax－2cmin) 1．落料： ?? ?設(shè)工件的尺寸為D０－△，根據(jù)計算原則，落料時以凹模為設(shè)計基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或等于制件輪廓的最小極限尺寸，再減小 凸 模尺寸以保證最小合理間隙值 2cmin。各部分分配位置見圖2.3.1(a)。其計算公式如下： Dd＝（Ｄmax－x△）0+δd Dp＝ （Ｄd－2cmin）-δP0＝（Ｄmax－x△－2cmin）0-δp  ? 2.沖孔： ?? ?設(shè)沖孔尺寸為d＋△0根據(jù)以上原則，沖孔時以 凸模設(shè)計 為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使 凸?；?尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模制造偏差取負(fù) 偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下： ?? ?在同一工步中沖出制件兩個以上孔時， 凹模型孔中心距 Ld按下式確定 ： Ld＝ （ Lmin＋0.5△)±0.125△ ? 式中Ｄd——落料凹?；境叽?mm)； ? Ｄp——落料 凸模基本 尺寸(mm)； ? Dmax——落料件最大極限尺寸(mm)； ? dd——沖孔凹模基本尺寸(mm)； ? dp——沖孔 凸?；?尺寸(mm)； ? dmin—— 沖孔件孔的 最小極限尺寸(mm)； ? Ld——同 一工步 中凹?？拙嗷境叽?mm)； ? Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)； ? △——制件公差 (mm)； ? 2cmin—— 凸 、凹模最小初始雙面間隙(mm)； ? δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)； ? δd——凹模上偏差，可按IT7選用(mm)； ? x——系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān) ，可查表 2.3.1或按下列關(guān)系取值： ? 當(dāng)制件公差為 IT10以上，取x＝１ ? 當(dāng)制件公差為 IT11～ １３ ，取x＝075 ? 當(dāng)制件公差為 IT14者，取x＝05。 ? （2） 凸模和凹模配合加工  ? 第一類： 凸?；?凹模磨損會增大的尺寸； ? 第二類： 凸?；?凹模磨損后會減小的尺寸； ? 第三類： 凸?；?凹模磨損后基本不變的尺寸。 2.7.3 模具的形狀,尺寸設(shè)計計算 1．落料： Dd＝（Ｄmax－x△）0+δd= 127.030+0.004 Dp＝ （Ｄd－2cmin）-δP0＝（Ｄmax－x△－2cmin）0-δp = 126.904-0.0040  校核: 0.004+0.004 =0.008<0.066 滿足間隙公差要求 2. 沖孔 dp=(d+x△)-δP=21.90-0.01 3. 拉深凸模的直徑為 外徑45.160+0.025 內(nèi)徑19.840-0.021 2.8 沖裁模間隙 沖裁 凸 模和凹模間的間隙，對沖裁件斷面質(zhì)量有極其重要的影響。此外，沖裁 間隙還影響著模具壽命、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沖裁 模設(shè)計 中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 凸 、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計模具時一定要選擇一個合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)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(zhì)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?？紤]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(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 cmin，最大值稱為最大合理間隙cmax?？紤]到模具在使用過程 中的磨損使間隙增大， 故設(shè)計 與制造新模具時要采用最小合理間隙值 cmin。確定合理間隙的方法有理論確定法與經(jīng)驗確定法。 ( 一 )理論確定法 ?? ?理論確定法的主要依據(jù)是保證上下裂紋會合，以便獲得良好的斷面。圖 2.6所示為沖裁過程中開始產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài)。 圖 2.6沖裁過程中產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài) ?? ?根據(jù)圖中三角形 ABC的關(guān)系可求得間隙值c為： c =( t - h0 ) tanβ = t (1-h0/t) tanβ 式中， h０—— 凸 模切入深度；β——最大剪應(yīng)力方向與垂線方向的夾角。從上式看出，間隙 c與材料厚度t、相對切入深度h0／t以及裂紋方向β有關(guān)。而h０與β又與材料性質(zhì)有關(guān)，材料愈硬， h0／t愈小。因此影響間隙值的主要因素是材料性質(zhì) 和厚度。材料愈硬愈厚，所需合理間隙值越大。表 2.2.2為常用沖壓材料的h０／t與β的近似值。由于理論計算方法在生產(chǎn)中使用不方便，故目前間隙值的確定廣泛使用的是經(jīng)驗公式與圖表 (二)經(jīng)驗確定法 ?? ?根據(jù)近年來的研究與使用經(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(yīng)選用較小間隙值，對于斷面垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降低沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大間隙值。其值可按下列經(jīng)驗公式和實用間隙表選用： 軟材料：t＜ 1 mm, c= 〔 3% ~ 4% 〕t t = 1 ~ 3mm, c = (5% ~8%)t t = 3 ~ 5mm ,c =(8% ~10%)t 硬材料 ： t ＜1mm,c = ( 4% ~5% )t t = 1 ~ 3mm, c = ( 6% ~8% ) t = 3 ~ 8mm, c = ( 8% ~ 13%) 。 采用壓邊拉深其單邊間隙計算公式： 由表4.6.2得增大間隙餓系數(shù)值。 沖裁模間隙 2Cmin=0.126 2Cmax=0.180 由 C=（0.06—0.08）t 得 C=（0.06—0.08）*1.2=0.072—0.096 取C=0.08 第3章 卸料與推件零件以及其他定位零件的設(shè)計 3.1定位板和定位釘 定位板和定位釘是作為單個毛坯的定位裝置，以保證前后工序相對位置精度或?qū)ぜ?nèi)孔與外輪廓的位置精度的要求。 3.2送料方向的控制 條料的送料方向是條料靠著一側(cè)的導(dǎo)料板，沿著設(shè)計的送料方向?qū)蛩瓦M(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)見國標(biāo) (GB2865－81)。而采用導(dǎo)料銷時，要選用兩個。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)與擋料銷相同。 為了保證送料精度，使條料緊靠一側(cè)的導(dǎo)料板送進(jìn)，可采用側(cè)壓裝置。為常用的幾種結(jié)構(gòu)。彈簧壓板式側(cè)壓力均勻，它安裝在進(jìn)料口，常用于側(cè)刃定距的級進(jìn)模?；善胶蛷椈蓧簤K式使用時，一般設(shè)置 2—3個。 3.3 擋料銷 國標(biāo)中常見的擋料銷有三種形式。固定擋料銷活動擋料銷和始用擋料銷。固定擋料銷安裝在凹模上，用來控制條料的進(jìn)距。特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。由于安裝在凹模上，安裝孔可造成凹模強(qiáng)度的削弱。常用的有圓形和鉤形擋料銷?；顒訐趿箱N常用于倒裝復(fù)合模中。始用擋料銷用于級進(jìn)模中開始定位 3.4 卸料裝置 設(shè)計卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。 1.卸料裝置形式：剛性卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀 (1). 剛性卸料 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)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，單邊間隙取 (0.2～0.5)t。固定卸料板特點：卸料力大，卸料可靠，適用板料較厚（大于0.5mm）、卸料力較大、平直度要求不很高的沖裁件。固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙，按H7/h6配合，。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。 常用固定卸料板。a)是與導(dǎo)料板為一體的整體式卸料板； b)是與導(dǎo)料板分開的組合式卸料板，在沖裁模中應(yīng)用最廣泛； c)是用于窄長零件的沖孔或切口。 卸件的懸臂式卸料板； d)是在沖底孔時用來卸空心件或彎曲件的拱形卸料板 (2). 彈性卸料 彈性卸料裝置一般由卸料板、彈性元件（彈簧或橡皮）和卸料螺釘組成。常用于沖裁厚度小于1.5mm的板料，由于有壓料作用，沖裁件平整。根據(jù)此模具的壓料力和卸料力，此模具用彈性卸料裝置。因為此模具的需要的卸料力不大。 (3)、卸料螺釘：選圓柱頭卸料螺釘 如圖3.1.5所示 圖3.1.5 卸料螺釘沉孔深度應(yīng)有足夠的活動量。否則，當(dāng)凸模經(jīng)過多次刃磨后，卸料螺釘帽頭在沖頭到達(dá)最低位置時會高出上模座的上平面，從而損壞模具或設(shè)備。 2 推件裝置 推件和頂件的目的，是將制件從凹模中推出來 (凹模在上模)或頂出(凹模在下模)。推件力是由壓力機(jī)的模梁作用，通過一些傳力元件將推件力傳遞到推件板上將制件(或廢料)推出凹模。推板的形狀和推桿的布置應(yīng)根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來確定。 或?qū)ぜ?nèi)孔與外輪廓的位置精度的要求。 第4章 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)向零件 GB／T28511～7(90)——GB／T28521～4(90)列出了各種不同結(jié)構(gòu)和不同導(dǎo)向形式的標(biāo)準(zhǔn)模架，是由國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并發(fā)布實施的標(biāo)準(zhǔn)，常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式模架，是由上、下模座 和導(dǎo)向零件組成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向來實現(xiàn)。 4.1模架形式 按導(dǎo)柱在模架上的固定位置不同，導(dǎo)柱模架的基本型式有四種。 a) 對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模 (X軸為橫向，Y軸為縱向)。 b)為后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?qū)е惭b在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)柱導(dǎo)套單邊磨損，并且不能使用浮 動模柄結(jié)構(gòu)? c)為中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個方向送料。 d)為四導(dǎo)柱模架，具有滑動平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓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。 4.2模架選用的規(guī)格 模架選用的規(guī)格，根據(jù)凹模周界尺寸從標(biāo)準(zhǔn)手冊中選取。一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹模大30-40mm。模板厚度一般等于凹模厚度的-1.5倍。選擇模架時還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。此模具在設(shè)計時模架是配作出來的，它的形狀如下圖所示。模架的類型：導(dǎo)柱模模架：上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)板模模架：彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套 (1).導(dǎo)柱模模架導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式：滑動導(dǎo)向模架：Ⅰ級，Ⅱ級滾動導(dǎo)向模架: 0Ⅰ級，0Ⅱ級 (2). 導(dǎo)板模模架特點:作為凸模導(dǎo)向用的彈壓導(dǎo)板與下模座以導(dǎo)柱導(dǎo)套為導(dǎo)向構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。凸模與固定板是間隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮動量。 模座必須十分重視上、下模座的強(qiáng)度和剛度。 在選用和設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點： （1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架，而標(biāo)準(zhǔn)模架的型式和規(guī)格就決定了上、下模座的型式和規(guī)格。圓形模座的直徑：比凹模板直徑大30~70mm；矩形模座的長度應(yīng)比凹模板長度大40~70mm；寬度可以略大或等于凹模板的寬度；厚度為凹模板厚度的1.0~1.5倍。 （2）所選用或設(shè)計的模座必須與所選壓力機(jī)的工作臺和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的校核。 （3）模座材料：HT200、HT250、Q235、Q255、ZG35、ZG45等。 （4）模座的上、下表面的平行度公差一般為4級。 （5）上、下模座的導(dǎo)套、導(dǎo)柱安裝孔中心距精度在±0.02mm以下；安裝滑動式導(dǎo)柱和導(dǎo)套時，其軸線與模座的上、下平面垂直度公差為4級。 （6）模座的上、下表面粗糙度為Ra3.2 ~0.8 按導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向方式的不同，模架又分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架。 滑動導(dǎo)向的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝尺寸示意圖。此時模具狀態(tài)為閉合狀態(tài)，H為模具的閉合高度。 導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合精度，根據(jù)沖裁模的精度、模具壽命、間隙大小來選用。當(dāng)沖裁的板料較薄，而模具精度、壽命都有較高要求時，選 H6/h5配合的I級精度模架，板厚較大時可選用Ⅱ級精度的模架 (H7/h6配合)。對于沖薄料的無間隙沖模，高速精密級進(jìn)模、精沖模、硬質(zhì)合金沖模等要求導(dǎo)向精高的模具，還可選擇滾動導(dǎo)向的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。 第5章 連接與固定零件 模具的固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)取＿@些零件都可以從標(biāo)準(zhǔn)中查得。 1.模柄是連接上模與壓力機(jī)的零件，常用于 1000K以下的壓力機(jī)的模具安裝。模柄的結(jié)構(gòu)型式比較多，常用的幾種。 2.固定板 凸模，凹模固定板主要用于小型凸模，凹?；蛲拱寄５裙ぷ髁慵墓潭?。固定板的外形與凹模的輪廓尺寸基本一致，厚度?。?.6-0.8）H凹，材料可選用Q235或45鋼。 作用：固定小型的凸模和凹模安裝：與凸模過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后磨平材料：一般Q235、45鋼 3墊板 墊板的作用是承受凸?；虬寄５膲毫Γ乐惯^大的沖壓力在模座上壓出凹坑，影響模具著正常工作。墊板的厚度根據(jù)壓力大小確定，一般取5-12mm，外形尺寸與固定板相同，材料為45鋼，熱處理后硬度為43-48HRC。是否需要用墊板，可按公式效核， 若凸模頭部端面上的單位壓力p大于模座材料的許用壓應(yīng)力時，就需要加墊板；反之則不需要加墊板。此模具要用到墊板。墊板的厚度為5mm。 第6章 模具設(shè)計中要注意的部分 6.1 模具的閉合高度，沖模與壓力機(jī)的關(guān)系 模具的閉合高度，沖模與壓力機(jī)的關(guān)系 模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓力機(jī)裝模高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊底平面與壓力機(jī)工作臺上的墊板上平面之間的高度。由于壓力機(jī)的連桿長度可以調(diào)節(jié)，所以壓力機(jī)的裝模高度是可以調(diào)節(jié)的。當(dāng)連桿調(diào)節(jié)至最短時為壓力機(jī)的最大裝模高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長時為壓力機(jī)的最小裝模高度。 模具的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關(guān)系為： +≤≤- 若模具的閉合高度，則該壓力機(jī)不能用，若，則可以再加墊板。 模具的其他外形結(jié)構(gòu)尺寸也必須與壓力機(jī)相適應(yīng)。如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機(jī)的滑塊底面尺寸與工作臺面尺寸，模具的模柄與滑塊的模柄孔尺寸，才能使模具正確地安裝和正常使用。 6.2 經(jīng)濟(jì)性原則 在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。所以對于中批大量的沖裁件，應(yīng)盡量采用高效率的多工序模，而在試制與小批量生產(chǎn)時應(yīng)盡可能采用單工序模與各種形式的簡易模具。 6.3 安全性原則 工人操作是否方便、安全也是在確定工藝方案時要考慮的一個十分重要的問題。例如，對于一些形狀復(fù)雜的需要進(jìn)行多道工序沖壓的小型沖裁件，如果用單工序模進(jìn)行沖裁，需要用手鉗放置毛坯，多次進(jìn)出危險區(qū)域，很不安全。因此，對于這類沖裁件，有時即使批量不大，也采用比較安全的連續(xù)模進(jìn)行沖壓。 第7章 模具總裝圖的繪制 1. 各模板裝配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱邊； 2. 模具裝配后卸料板高出凸模1mm； 3. 模具裝配后頂件板高出凹模2mm，模具閉合后凸模進(jìn)入凹模1.2mm； 4. 模具裝配后保證凸模與凹模之間的沖裁間隙為0.072mm且均勻； 5. 模具安裝在J23-16壓力機(jī)上，該壓力機(jī)的主要參數(shù)為：公稱壓力160KN，最大封閉高度 220mm，封閉高度調(diào)節(jié)量45mm，工作臺尺寸（左右×前后）450mm ×300mm，模柄孔尺寸：φ40×60 3. 模具需涂防銹漆。 總裝圖如下 第8章 模具安裝要求 1.清理模具平面及定位孔，模具安裝面上的污物和毛刺。 2.對于中小型模具的安裝，一般用整體安裝法，先在機(jī)器下面墊兩根導(dǎo)柱上墊好木版，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉和模板，壓緊模具，然后用壓板壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應(yīng)保證開閉模具時平穩(wěn)、靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。 3.模具壓緊應(yīng)平穩(wěn)可靠，用四塊壓板壓緊，壓板不得傾斜，并應(yīng)對角壓緊，壓板盡量靠近模腳，注意防止動定模壓板相碰。 4.調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開模距離和鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。 5.慢速開啟模板直至模板后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離，注意頂板不得直接與模體相碰，應(yīng)留有5～10mm左右間隙，開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運動情況，動作是否平穩(wěn)、靈活、協(xié)調(diào)。 6.模具裝好開空車運轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運行是否正常。 第九章 沖模行業(yè)發(fā)展概述 近十多年來，隨著對發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成形技術(shù)無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進(jìn)展，其特征是與高新技術(shù)結(jié)合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代測控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與交叉融合，推動了先進(jìn)沖壓成形技術(shù)的形成和發(fā)展。本文著重結(jié)合汽車工業(yè)的發(fā)展需求，討論沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 一.壓技術(shù)發(fā)展的特征 沖壓技術(shù)的真正發(fā)展，始于汽車的工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)初，美國福特汽車的工業(yè)化生產(chǎn)大大推動了沖術(shù)的研究和發(fā)展。研究工作基本上在板料成形技術(shù)和成形性兩方面同時展開，關(guān)鍵問題是破裂、起皺與回彈，涉及可成形性預(yù)估、成形方法的創(chuàng)新，以及成形過程的分析與控制。但在20世紀(jì)的大部分時間里，對沖壓技術(shù)的掌握基本上是經(jīng)驗型的。分析工具是經(jīng)典的成形力學(xué)理論，能求解的問題十分有限。研究的重點是板材沖壓性能及成形力學(xué)，遠(yuǎn)不能滿足汽車工業(yè)的需求。60年代是沖壓技術(shù)發(fā)展的重要時期，各種新的成形技術(shù)相繼出現(xiàn)。尤其是成形極限圖（FLD）的提出，推動了板材性能、成形理論、成形工藝和質(zhì)量控制的協(xié)調(diào)發(fā)展，成為沖壓技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。 由于80年代有限元方法及CAD技術(shù)的先期發(fā)展，使90年代以數(shù)值模擬仿真為中心的和計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在沖壓領(lǐng)域得以迅速發(fā)展并走向?qū)嵱没?，成為材料變形行為研究和工藝過程設(shè)計的有力工具。汽車沖壓技術(shù)真正進(jìn)入了分析階段，傳統(tǒng)的板成形技術(shù)開始從經(jīng)驗走向科學(xué)化。 二. 沖壓工藝的種類 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無 明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 發(fā)展遇阻沖壓成形業(yè)尋求突破： 據(jù)統(tǒng)計，2003年我國生產(chǎn)汽車沖壓件約240萬噸/8億件，摩托車沖壓件約28萬噸/19億件，拖拉機(jī)、農(nóng)用車沖壓件約96萬噸/7.1億件，家用空調(diào)和冰箱沖壓件100萬噸/12.8億件。業(yè)內(nèi)專家預(yù)計，隨著沖壓成形行業(yè)最大用戶市場--汽車行業(yè)今后繼續(xù)迅猛發(fā)展，中國沖壓行業(yè)已迎來了一個快速發(fā)展機(jī)遇期，但能否抓住機(jī)遇獲得新的更快的發(fā)展，專家指出，前進(jìn)的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。 三、先進(jìn)成形技術(shù)的發(fā)展 沖壓技術(shù)的發(fā)展與材料和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。預(yù)計未來10-15年，環(huán)境要求和日益嚴(yán)格的環(huán)保法律，將促使汽車材料和結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化。為了減少城市CO2的排放量，汽車力求輕量化，其最突出的發(fā)展方向是提高所用材料的比強(qiáng)度和比剛度及發(fā)展高效的輕量化結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代車身結(jié)構(gòu)中，高強(qiáng)度鋼約占25%。目前在繼續(xù)開發(fā)超高強(qiáng)度鋼的同時，結(jié)合發(fā)展新的“高效結(jié)構(gòu)”和制造技術(shù)，爭取使車身重量減少20%以上。但更引人關(guān)注的努力方向是擴(kuò)大鋁、鎂等低密度合金材料在汽車上的應(yīng)用。 歐美正在研究開發(fā)未來型的鋁車身家用小汽車，可使重量減輕40-50%，耗油僅為現(xiàn)行小汽車平均值的三分之一。目前的主要問題是開發(fā)低成本鋁合金，發(fā)展新結(jié)構(gòu)和高效制造方法，以及改進(jìn)回收技術(shù)。一旦成本問題解決了，鋁合金可能成為汽車的主要結(jié)構(gòu)材料。 自1991年以來，鎂的產(chǎn)量每5年增加1倍，是很有前途的未來材料，預(yù)計2003年后鎂的應(yīng)用將有明顯上升，包括大的車身外部零件。推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備。 突破點：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 隨著新材料和新結(jié)構(gòu)的擴(kuò)大應(yīng)用，迫切需要發(fā)展相應(yīng)的低成本沖壓成形技術(shù)。當(dāng)前的研究重點： （1）鋁合金覆蓋件等車身零件的沖壓技術(shù)。國外已有實用的工藝及模具設(shè)計數(shù)據(jù)資料。 （2）多種厚度激光拼焊板坯的沖壓技術(shù)。 （3）擠壓管坯的內(nèi)高壓成形技術(shù)。 （4）復(fù)合板的成形技術(shù)等。 對于飛機(jī)工業(yè)來說，鈦合金、鋁鋰合金復(fù)雜形狀零件及鋁合金特殊結(jié)構(gòu)件的成形技術(shù)是當(dāng)前的研究重點。 以液體直接或間接作為半?；騻鞲袘?yīng)介質(zhì)的各種液壓成形技術(shù)，屬于半模成形或軟模成形，有很多優(yōu)點（已有近60年歷史），是飛機(jī)鈑金零件的主要制造方法。近十多年來在高壓源及高壓密封問題解決后，得以迅速發(fā)展，在汽車工業(yè)中獲得重要應(yīng)用。液壓成形包括液壓橡皮囊成形、充液拉深成形和內(nèi)高壓脹管成形。液壓橡皮成形已從航空工業(yè)的傳統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)大到汽車的復(fù)雜內(nèi)外板件的成形，在100-140Mpa的壓力下，成形質(zhì)量很好，適用于試制和小批量生產(chǎn)。新興的內(nèi)高壓成形技術(shù)已經(jīng)實用化、工業(yè)化，生產(chǎn)發(fā)動機(jī)的支架、排氣管、凸輪軸及框架件等，達(dá)到了很好的效率和效益預(yù)計液壓成形、拼焊毛坯沖壓成形及激光焊接裝配將是未來汽車輕量化的三項關(guān)鍵技術(shù)。 此外粘介質(zhì)壓力成形、磁脈沖成形，以及各種無模成形技術(shù)的研究也有很大進(jìn)展，顯現(xiàn)出越來越多的工藝柔性。 四、沖壓成形技術(shù)的發(fā)展趨勢 進(jìn)入90年代以來，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。 （