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沖壓模具設(shè)計(jì)中側(cè)壁起皺的分析
F.-k. Chen and Y.-C. Liao
臺(tái)灣 臺(tái)北市國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門
在沖壓過程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時(shí)。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個(gè)有錐度的方形杯子時(shí)，當(dāng)發(fā)生起皺時(shí)，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過增加沖壓力來(lái)被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類型的實(shí)際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因?yàn)榻橛跊_頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個(gè)最適宜的沖模設(shè)計(jì)方法就是利用有限元分析法。在無(wú)起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實(shí)了利用有限元分析法去設(shè)計(jì)沖模的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子
1． 介紹
起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的操作時(shí)，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對(duì)于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實(shí)際操作中也可以通過增加沖壓力來(lái)防止起皺，但是過度的拉力會(huì)通過裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個(gè)狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計(jì)算。對(duì)于沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時(shí)，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。
為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測(cè)試，在這種測(cè)試?yán)?，一塊薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計(jì)劃一個(gè)近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實(shí)驗(yàn)性和分析性上研究起皺問題，通過理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個(gè)圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示是四到六個(gè)。當(dāng)通過一個(gè)有錐度的模具畫出金屬板料時(shí)，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類。
那些努力都被聚中于和簡(jiǎn)單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問題上，例如：一個(gè)圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動(dòng)態(tài)軟件和有限元方法的成功運(yùn)用使得分析包括在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的起皺問題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來(lái)分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動(dòng)制造參數(shù)上。
一個(gè)帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個(gè)傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒被支撐，因此，這個(gè)部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個(gè)帶有階梯的方形杯子時(shí)，就像圖1B顯示的一樣，可以觀測(cè)到另一種形式的起皺。為了評(píng)估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個(gè)確切階梯幾何形狀的物體被檢測(cè)。通過使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來(lái)減少起皺，起皺的原因被確定。在觀測(cè)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品成形時(shí)，通過有限元分析法得到的模具設(shè)計(jì)方法得到證實(shí)。
圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b）
2有限元模型
包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來(lái)設(shè)計(jì)的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的外形元素被采用用來(lái)為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來(lái)說(shuō)，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來(lái)定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點(diǎn)外形元素來(lái)為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來(lái)沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動(dòng)，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。
圖2 有限元網(wǎng)眼
為了表演一個(gè)精確的有限元分析法，金屬板料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來(lái)模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測(cè)試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動(dòng)力σ，計(jì)算方程為σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，因?yàn)槊恳粋€(gè)方法真實(shí)應(yīng)變通常用來(lái)模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。
當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫(kù)侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。
圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
3 錐度方形杯中的起皺
正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長(zhǎng)度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過增加沖壓力來(lái)被抑制。相對(duì)于沖壓一個(gè)錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來(lái)的部分被研究。
3.1沖模間隙的影響
為了檢查沖模間隙對(duì)起皺的影響，在沖壓一個(gè)錐度方形杯子時(shí)，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。
圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子
模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來(lái)的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說(shuō)明在沖壓過程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長(zhǎng)度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來(lái)越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來(lái)的產(chǎn)品，兩個(gè)主要的應(yīng)變比率β被介紹，β=εmin/εmax，這里的εmin和εmax分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了β的實(shí)際值比β的評(píng)論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，β的實(shí)際值越大，起皺的可能性就越大。
在三個(gè)沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的β值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫出。圖5中說(shuō)明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對(duì)三個(gè)沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說(shuō)明了沖模間隙越大，β的實(shí)際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。
3.2沖壓力的影響
眾所周知，在沖壓過程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來(lái)模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個(gè)力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來(lái)模擬。
模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的β值與沖壓力為100KN和600KN的β值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的β值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個(gè)外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說(shuō)明在沖壓帶有錐度的方形杯子時(shí)，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因?yàn)槠鸢櫟脑蛑饕怯捎谠谟袡M向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對(duì)沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒有影響。
圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的β值
4階梯矩形杯子
在沖壓一個(gè)階梯矩形杯子時(shí)，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺(tái)階D-E而行。在近期的研究中，在一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測(cè)試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。
這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過清理焊縫的深拉。在這種深拉過程中，沒有焊縫被用在沖模表面來(lái)幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實(shí)產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。
為了進(jìn)一步的了解沖壓過程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計(jì)中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類似真實(shí)零件中的那樣。
圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線條
圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺
圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀
如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過增加以半徑來(lái)避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過增加半徑得到證實(shí)。
個(gè)別的嘗試也被用來(lái)消除起皺。第一，沖壓力加到原來(lái)的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對(duì)消除起皺現(xiàn)象沒有起有很大的效果。通過增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測(cè)，這種起皺不能通過增加沖壓力來(lái)得到抑制。
由于在金屬屈服于過大壓力的區(qū)域，往往會(huì)因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃?dòng)而起皺，一種通過在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡(jiǎn)單方法被用來(lái)吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個(gè)掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒被吸收。這說(shuō)明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來(lái)吸收所有過量的材料，但是這在模具設(shè)計(jì)中是不允許的。
利用有限元分析法分析沖壓工序的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是沖壓過程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測(cè)，而這在真實(shí)的產(chǎn)品沖壓過程中是不可能的。對(duì)沖壓過程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開始通過沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如
圖9 加到側(cè)壁的起皺
圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了有價(jià)值的信息。
圖10 當(dāng)板料接觸臺(tái)階邊緣的起皺形成
圖11 切除了的臺(tái)階拐角
對(duì)于起皺的發(fā)生，最初的一個(gè)猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因?yàn)檎麄€(gè)沖頭邊緣和整個(gè)階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實(shí)這種說(shuō)法，兩種改進(jìn)過了的模具設(shè)計(jì)被用來(lái)實(shí)驗(yàn)：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個(gè)階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個(gè)方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。
在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過兩步拉深工序可以造出沒有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說(shuō)明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因?yàn)榻饘俨蝗菀淄ㄟ^較低的階梯進(jìn)入模具型腔。
圖12改善模具設(shè)計(jì)的模擬形狀
圖13 兩個(gè)操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作
有限元分析法說(shuō)明用簡(jiǎn)單的拉深操作來(lái)設(shè)計(jì)理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計(jì)是很難完成的。但是，由于額外的模具費(fèi)用和操作費(fèi)用，兩個(gè)操作的制造費(fèi)用是很高的。為了保持較低的制造費(fèi)用，零件的設(shè)計(jì)師對(duì)形狀做出了合適的改變，而且通過有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來(lái)改善模具設(shè)計(jì)，如圖12所示。隨著設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實(shí)的沖壓模具被制造出來(lái)，而且零件還沒有起皺，如圖14所示。通過有限元模擬分析法得到的零件也沒有起皺。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實(shí)了有限元模擬分析法的效率。
圖14 無(wú)缺陷產(chǎn)品零件
圖15 G-H處模擬和測(cè)量厚度
5概要和結(jié)束語(yǔ)
通過有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。
第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因?yàn)闆_模間隙過大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時(shí)，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過增加沖壓力的方法來(lái)得到抑制。
另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過程中。起皺往往發(fā)生在臺(tái)階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺(tái)階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計(jì)過程中，通過有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來(lái)消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過無(wú)缺陷的零件證實(shí)了這種模具設(shè)計(jì)方法對(duì)消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實(shí)產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說(shuō)明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實(shí)了用有限元分析法代替真實(shí)的模具制造方法的效力。
感謝
作者希望感謝中國(guó)人民共和國(guó)民族科學(xué)委員會(huì)授于NSC-86-2212-E002-028編號(hào)才使得這個(gè)項(xiàng)目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。
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太原科技大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
專業(yè)班級(jí) 成型082202H
設(shè)計(jì)人郝穎蕾 同組人 無(wú)
設(shè)計(jì)題目 轉(zhuǎn)子倒裝式?jīng)_孔落料復(fù)合模工藝分析及其模具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)參數(shù)： 零件圖
材料 坡莫合金
大批量生產(chǎn)
設(shè)計(jì)要求：
零件結(jié)構(gòu)性能、沖壓工藝性能的分析
單工序制定、多種工藝方案制定、最佳工藝方案選擇確定
必要計(jì)算（刃口尺寸、力、凸凹模間隙）
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件選擇，繪制模具總圖
模具零部件設(shè)計(jì)，繪制主要非標(biāo)零件圖
沖壓設(shè)備選擇 、參數(shù)確定
按規(guī)定編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（不少于5000字）
模具裝配總圖一張（1#或0# 圖） 非標(biāo)零件圖（6張）
設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012 年 02月 20 日 至 2012 年 03 月 06日
設(shè)計(jì)人(簽字)
指導(dǎo)教師(簽字)
教研室主任(簽字)
附注：本課程設(shè)計(jì)任務(wù)書由學(xué)生附入設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)。
名稱
轉(zhuǎn)子
材料
坡莫合金
每張件數(shù)
6
消耗定額
82.57%
工序
工序說(shuō)明
工序簡(jiǎn)圖
設(shè)備
1
沖孔
J23-40
沖壓工藝卡片
太原科技大學(xué)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目：轉(zhuǎn)子倒裝式?jīng)_孔落復(fù)合模
工藝分析及其模具設(shè)計(jì)
姓 名 郝穎蕾
學(xué) 院（系） 華科學(xué)院材料系
專 業(yè) 材料成型及控制工程（模具）
年 級(jí) 成型：082202H
學(xué) 號(hào) 200822020085
指導(dǎo)教師 段興旺
2012年 3月 6日
摘要
本套模具是一套沖孔、落料復(fù)合模。它的工序順序是第一步落料，第二步是沖孔。通過對(duì)沖孔、落料工件圖樣的工藝性的正確分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)沖孔、落料復(fù)合模。首先對(duì)工件進(jìn)行了工藝分析，確定了最佳工藝方案，并進(jìn)行工藝計(jì)算；然后確定了沖孔、落料復(fù)合模的結(jié)構(gòu)型式，并對(duì)主要結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核；并合理的選擇了壓力機(jī)。通過本課題研究，使我掌握了沖壓模具設(shè)計(jì)的理論知識(shí)。
Abstract
This set of mold progressive die set punching, blanking level. The process sequence is the first step in a hole at the same time red and the surrounding three holes, the second step is a direct blanking. Through the correct analysis of the process of punching, blanking, workpiece pattern, design a punching, blanking, progressive die. Workpiece process analysis to determine the best process plan and process calculation; and then determine the punching, blanking progressive mode of the structure type, and the main structural components of the design calculations and strength check of; and reasonable choice for the press. Through this research, I mastered the theoretical knowledge of the stamping die design.
太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
目錄
第一章 緒論 1
1.1 沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1.1我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀 1
1.1.2未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 2
1.2 課題研究的理論依據(jù) 4
第二章 沖壓成型工藝分析和工藝方案的確定 5
2.1 沖壓的基本工序分類及模具類型的選擇 5
2.2 沖模設(shè)計(jì)與制造的程序 5
2.3 沖壓工藝編制與沖模設(shè)計(jì)的步驟和內(nèi)容 6
2.3.1 沖壓工藝編制 6
2.3.2 沖模設(shè)計(jì) 7
2.3.3 沖模制造工藝的選擇 9
2.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 9
2.5 工件的工藝分析 10
2.6 工藝方案的確定 10
2.7 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 11
2.8 小結(jié) 11
第三章 落料沖孔模工藝計(jì)算及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
3.2 沖裁力計(jì)算 13
3.3 壓力機(jī)選擇 13
3.3.1沖壓設(shè)備的選擇原則 13
3.3.2選擇壓力機(jī)及壓力機(jī)參數(shù) 14
3.4 確定模具壓力中心 14
3.5 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 15
3.5.1刃口尺寸計(jì)算的一般原則 15
3.5.2刃口尺寸計(jì)算方法 15
3.5.3落料-沖孔模刃口尺寸的計(jì)算 15
3.6 確定凹模外形尺寸，選擇標(biāo)準(zhǔn) 16
3.7 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.7.1裝配圖 17
3.7.2模具結(jié)構(gòu)型式分析 18
3.7.3模具主要零部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 18
3.7.4模具的工作過程 20
3.8小結(jié) 20
第四章 沖壓模具工件的機(jī)械加工 21
4.1 沖壓工作零件的技術(shù)要求 21
4.2 沖模工作零件的熱處理 21
4.3 沖模工作零件機(jī)械加工工藝過程 21
5.3.1凸模加工工藝工程 21
5.3.2凹模加工工藝過程 21
4.4 小結(jié) 22
第五章 模具裝配 23
5.1 沖模裝配 23
5.2 沖模的安裝 24
5.3 小結(jié) 24
第六章 結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致謝 27
附零件圖、裝配圖
II
太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
第一章 緒論
1.1沖壓模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀
改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。 例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%~80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600 億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)。近幾年，我國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度發(fā)展，2003年，我國(guó)模具總產(chǎn)值超過400億元人民幣。
中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
1.1.2未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、
“價(jià)格低廉的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
2) 高速銑削加工
國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
3) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
4) 電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
5) 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。
6) 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
7) 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
8) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。CNC雕刻機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關(guān)加工廠和使用單位時(shí)刻以敏銳的眼光盯著廠家的動(dòng)向，這也是身為雕銑機(jī)主機(jī)生產(chǎn)廠一點(diǎn)也不敢松懈的真正原因所在。作為用戶當(dāng)然要選合適的設(shè)備，如果選型不當(dāng)，不但不能賺錢反而令陷入為機(jī)器打工的苦澀局面。那么什么樣的機(jī)床才是好機(jī)床？
我們認(rèn)為好機(jī)床的定義是這樣的：能夠在短期內(nèi)收回投資的機(jī)床才是好機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準(zhǔn)，這樣花錢和掙錢的比例關(guān)系將直接影響您的生意，所以仔細(xì)分析功能進(jìn)行選型是有效投資的必要條件。在國(guó)外很早就有雕銑機(jī)的名詞（CNC engraving and milling machine），嚴(yán)格地講雕是銑的一部分，是購(gòu)買雕刻機(jī)還是購(gòu)買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機(jī)（HSCMACHINE）。
還是讓我們首先搞清楚三個(gè)機(jī)型區(qū)別：
1）數(shù)控銑和加工中心 用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備
2）數(shù)控雕銑機(jī) 用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備
3）高速切削機(jī)床 用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備。
1.2課題研究的理論依據(jù)
1）沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、修邊等。 用它可以制作零件或?yàn)閺澢?、拉深、成形等工序?zhǔn)備毛坯。從板料沖下所需形狀的零件叫落料，在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）叫沖孔。
2）沖裁過程：沖裁即是分離工序，工件受力時(shí)必須從彈、塑性變形開始，以斷裂告終。當(dāng)凸模下降接觸板料，板料即受到凸、凹模壓力而產(chǎn)生彈性變形，由于力矩的存在，使板料產(chǎn)生彎曲，即從模具表面上翹起。隨著凸模下壓，模具刃口壓入材料，內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性條件時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，不同凸模行程，其變形程度不同，且凹模刃口附近變形大于凸模刃口附近的變形。由此可知，塑性變形從刃口開始，隨著切刃的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴(kuò)大，直到板料的整個(gè)厚度方向上塑性變形，板料的一部分相對(duì)另一部分移動(dòng)。力矩將板料壓向整個(gè)厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對(duì)于另一部分移動(dòng)。力矩將板料壓向切刃的側(cè)表面，故切刃相對(duì)于板料移動(dòng)時(shí)，這些力將表面平壓，在切口表面上形成光亮帶。當(dāng)切刃附近材料各層中達(dá)到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時(shí)，便產(chǎn)生微裂，裂紋產(chǎn)生后，沿著大剪應(yīng)速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會(huì)合，板料就完全分離。
3）模具間隙：模具間隙系指凸、凹模刃口縫隙的距離，用符號(hào)c表示，俗稱單面間隙。而雙面間隙用Z表示。間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的問題。
第二章 沖壓成型工藝分析和工藝方案的確定
2.1 沖壓的基本工序分類及模具類型的選擇
沖壓工序基本分為以下兩大類：
第一類是材料受外力后應(yīng)力超過其強(qiáng)度極限，使材料發(fā)生剪裂或局部剪裂。諸如：板料的剪裂、剪截、沖孔、落料、切口、整修、裁切、沖口等多種作業(yè)形式，但均屬于分離工序；第二類是材料受到外力應(yīng)力超過其屈服極限，使材料經(jīng)過塑性變形后成一定的形狀。諸如：彎曲、縮口、卷邊、扭轉(zhuǎn)、拉伸、起伏成形、體積沖壓等變形方式，但均屬于變形工序。將上述兩個(gè)以上的單工序連續(xù)沖壓與復(fù)合在一套模具上沖壓便構(gòu)成連續(xù)沖壓與復(fù)合沖壓工序。
上述各種沖壓變形工序所用的模具，雖然結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，但仍然可按其沖壓過程的動(dòng)作特征、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及完成的工藝作業(yè)類別，將其劃分成以下幾大類：
1）單工序沖模（亦稱單沖模）
這種沖模是在壓力機(jī)的一次行程中只完成一個(gè)沖壓工藝工序。一般均以其完成的沖壓工藝工序的名稱來(lái)命名：如只進(jìn)行沖孔的稱之為沖孔模；只進(jìn)行一次彎曲的稱為彎曲模。
2）連續(xù)模（亦稱多工序連續(xù)模）
這種模具是在壓力機(jī)一次行程中，在模具的不同工位上，能同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工序。根據(jù)連續(xù)完成的沖壓工序的工藝作業(yè)類別又將連續(xù)模分為：多工位連續(xù)沖裁模、多工位連續(xù)式復(fù)合模兩種。連續(xù)模只有沖裁工位的，即只進(jìn)行沖孔、切口、落料等屬于沖裁作業(yè)的工位，稱為多工位連續(xù)沖裁模。如果連續(xù)模諸工位中，除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形：包括翻邊、沖擠、壓印等屬于沖裁式復(fù)合模。
3）復(fù)合模
該類模具僅一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中能完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工步，根據(jù)這類模具完成的沖壓工步的類別，可將其分為：沖裁式復(fù)合模、綜合式復(fù)合模兩種。只完成沖裁作業(yè)的復(fù)合模，最常見的是沖孔—落料復(fù)合模。如果連續(xù)模諸工位中,除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形任意一個(gè)或一個(gè)以上變形工步的復(fù)合模，通稱其為綜合式復(fù)合模、多工位連續(xù)式復(fù)合模。
2.2 沖模設(shè)計(jì)與制造的程序
由于國(guó)內(nèi)目前正處在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的管理體制與生產(chǎn)組織形式正在逐步改革和健全過程之中，故目前國(guó)內(nèi)對(duì)沖模設(shè)計(jì)與制造的程序，尚無(wú)固定的標(biāo)準(zhǔn)模式，但整個(gè)過程大致可以分為如下七個(gè)階段：
1） 沖壓設(shè)計(jì)。提供沖件圖及技術(shù)要求；
2） 編制沖壓工藝文件。包括：沖壓工藝卡、沖壓工藝手則、工序質(zhì)量分析表、工序質(zhì)量控制圖等；
3） 沖模設(shè)計(jì)。符合工藝要求，結(jié)構(gòu)合理，制造容易的整套沖模圖紙；
4） 沖模制造。按沖模圖紙制造的沖模，其零部件全部合格且沖出沖件符合沖件圖要求，沖模經(jīng)驗(yàn)合格證，方可交付使用；
5） 試模驗(yàn)證。新沖模須經(jīng)沖件設(shè)計(jì)，沖壓工藝編制人員、沖模設(shè)計(jì)者、使用單位、專職檢驗(yàn)員、安全員等有關(guān)人員共同參加，進(jìn)行試?？己伺c驗(yàn)證，合格后各方算驗(yàn)證通過。
6） 投產(chǎn)使用試模驗(yàn)證。新沖模交付使用必須有《沖模驗(yàn)證單》等隨行文本。并要在使用過程做投產(chǎn)、維修、出現(xiàn)與解決的問題等記錄工作。
7） 維修保管。每次使用完成，必須將最后沖制的樣件栓在模具上，同上述填寫好的技術(shù)檔案及有關(guān)記錄一并送檢后入庫(kù)。需要修理至合格后方入庫(kù)保管備用。
2.3 沖壓工藝編制與沖模設(shè)計(jì)的步驟和內(nèi)容
2.3.1 沖壓工藝編制
根據(jù)沖壓件圖編制沖壓工藝的步驟和主要內(nèi)容如下：
1） 進(jìn)行沖件工藝分析即研究并熟悉沖件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、沖壓加工工藝及沖壓精度，了解沖件材料及材料質(zhì)量，尤其是表面質(zhì)量。這一階段實(shí)際上是編制沖壓工藝的前期準(zhǔn)備工作,十分重要。首先要詳細(xì)了解沖件在整個(gè)產(chǎn)品中的地位、作用及性能,要研究和分析沖件的沖壓工藝性及改變沖件結(jié)構(gòu)尺寸與形狀從而簡(jiǎn)化加工過程及沖模結(jié)構(gòu)的可能性；研究沖件在現(xiàn)場(chǎng)條下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)沖壓實(shí)現(xiàn)成批與大量生產(chǎn)的可能性；改變沖件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸實(shí)現(xiàn)少無(wú)廢料沖壓的可能性。
2） 確定生產(chǎn)性質(zhì)，投產(chǎn)批量和年總產(chǎn)量。為經(jīng)濟(jì)合理的選定沖模類型，結(jié)構(gòu)及最經(jīng)濟(jì)的制模工藝提供可靠依據(jù)。
3） 確定工藝要素，編制工藝文件。
（1） 確定沖壓件生產(chǎn)的工序及設(shè)備種類,
（2） 計(jì)算沖壓力，選定沖壓設(shè)備。
（3） 編制沖壓工藝初稿，并與沖壓工藝施工人員、沖模設(shè)計(jì)者、產(chǎn)品設(shè)計(jì)人、質(zhì)檢人員等有關(guān)人員商討、會(huì)簽、最后形成正式文件。
（4） 提出沖模設(shè)計(jì)任務(wù)書。
2.3.2 沖模設(shè)計(jì)
1） 力，諸如：卸料力、頂件力、卸件力、廢料切斷刀、拉深壓邊力、彈壓卸料板壓料力、彈性元件的彈力等。根據(jù)計(jì)算總壓力選用設(shè)備的合理性、沖模裝夾是否困難，壓力機(jī)的形程、閉合高度、壓力行程曲線能否滿足工藝施工要求，排樣圖中搭邊與沿邊值以及排樣方法是否合理，工步順序及工位布置是否合適等。
2） 最后按確定的沖模類型，規(guī)定沖?？傮w結(jié)構(gòu)，提出采用典型設(shè)計(jì)組合、沖模零部件標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)設(shè)計(jì)要求。就沖裁模而言，對(duì)單工序模、沖裁復(fù)合模、多工位連續(xù)式?jīng)_裁模，應(yīng)采用GB2851—2875—81《冷沖?！芬约?990年修訂本的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的典型組合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，并按其規(guī)定選配成套冷沖模標(biāo)準(zhǔn)零部件、模板等標(biāo)準(zhǔn)件。對(duì)于含有拉深、彎曲、內(nèi)外緣翻邊等也盡量考慮使用上述標(biāo)準(zhǔn)，以利于制模。
3） 沖模的細(xì)部設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括：
（1） 送出料裝置的配置及操作方式的確定。在單件、小批量生產(chǎn)中，一般不配用送出裝置而用手工操作；大批量生產(chǎn)中應(yīng)配用通用或?qū)Ｓ米詣?dòng)送出料裝置，以確保生產(chǎn)安全高效，中批生產(chǎn)可考慮由模具帶動(dòng)的鉤式簡(jiǎn)易送料裝置和拔桿卸料器，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)沖壓。
（2） 壓料與卸料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要依據(jù)沖件圖對(duì)工件平面度的要求和原料的厚度，沖件形狀及變形工步，確定壓料與否，而后確定固定卸料板還是彈性卸料板，甚至分工位兩者組合的卸料系統(tǒng)。
（3） 頂件系統(tǒng)與卸件裝置的設(shè)計(jì)，從沖模結(jié)構(gòu)考慮：落料凹模裝在下模的正裝復(fù)合沖裁模以及上模出件的彎曲、拉深、翻邊等單工序模和多工位連續(xù)式復(fù)合模的這些工藝作業(yè)的工位，一般都要在其凹模洞口中設(shè)頂件器。頂件器一般由裝在下模下邊的彈性元件驅(qū)動(dòng)，而卸件器則靠一套剛性頂桿、推板推卸出件。上述裝置設(shè)計(jì)模具時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。
（4） 進(jìn)位限位裝置設(shè)計(jì)。根據(jù)排樣圖確定的使用側(cè)刃、擋料銷的位置及尺寸，選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合適類型與規(guī)格。此外，還要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和提高送進(jìn)材料定位精度的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)側(cè)壓裝置、擋料銷、工藝定位孔等，始用擋料銷、固定擋料銷種類繁多，應(yīng)按沖件厚度、結(jié)構(gòu)形狀與尺寸、搭邊寬度等情況選用。
（5） 選定沖模制造精度等級(jí)，主要依據(jù)沖件圖要求的沖壓精度，一般要提高1—2級(jí)精度，作為沖模制造精度的等級(jí)。凸、凹模工作尺寸、進(jìn)距誤差、多工送進(jìn)誤差等均需以確定的沖模制造精度為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，以確保沖制工件尺寸精度不超差。
（6） 計(jì)算并確定沖模的壓力中心。對(duì)于多工位連續(xù)模這一點(diǎn)較為重要。欲使沖模工件正常而平穩(wěn)，要使其壓力中心與其模柄的軸心線重合，最多不得超過模柄的投影面積之外，否則會(huì)產(chǎn)生偏移彎矩，加速壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌以及模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的磨損。
（7） 計(jì)算沖模工作零件尺寸，首先按沖件材料種類及厚度選定間隙極其取向再行計(jì)算。除凸、凹模刃口尺寸需按事先選定或工廠習(xí)慣采用的制模工藝進(jìn)行計(jì)算外、與此有關(guān)的固定板、卸料板及與其配對(duì)便用的斜楔滑塊、鉤式送料裝置的零部件尺寸，都要進(jìn)行計(jì)算并確定下來(lái)，方可制圖。
4） 根據(jù)選用的GB2851—2875—81《冷沖模》國(guó)標(biāo)，按其規(guī)定配用的標(biāo)準(zhǔn)模架及成套零部并考慮上述各步驟設(shè)計(jì)內(nèi)容及結(jié)果，繪出模具總裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件。
在繪制沖?？傃b配圖時(shí)需注意解決好以下一些問題：
（1） 按沖件的沖壓工藝過程卡規(guī)定使用的沖壓設(shè)備及其主要技術(shù)規(guī)格，諸如：壓力機(jī)臺(tái)面尺寸，壓力機(jī)臺(tái)面及其滑塊上裝模柄孔的尺寸、最小閉合高度等參數(shù)，作為選用標(biāo)準(zhǔn)模架和模柄以及確定模座底面積、模具落料孔以及模具平面裝夾尺寸的依據(jù)。即便選用標(biāo)準(zhǔn)典型組合，也必須考慮上述參數(shù)給予銜接；
（2） 注意設(shè)計(jì)合適的凹模結(jié)構(gòu)形狀，并對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行必要的校核；
（3） 凸模長(zhǎng)度要進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算，對(duì)于小孔沖模，當(dāng)凸模直徑等于或小于料厚或沖裁高強(qiáng)度材料小孔時(shí)，除在結(jié)構(gòu)上采取加固措施外，對(duì)凸模的抗壓強(qiáng)度和抗縱彎穩(wěn)定性要分別進(jìn)行比要的驗(yàn)算；
（4） 注意拔桿卸件系統(tǒng)、模具帶動(dòng)的送料裝置等直接裝在模具上或與模具聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，與模具主沖壓動(dòng)作的協(xié)調(diào)、配合。必要時(shí)可先設(shè)計(jì)并繪出各機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程組合曲線圖，防止在一個(gè)部位動(dòng)作相碰撞。
2.3.3沖模制造工藝的選擇
沖模制造工藝是沖模非標(biāo)準(zhǔn)工作零件即非圓形凸、凹模的制造方法。沖模的標(biāo)準(zhǔn)零部件，包括一些圓形凸模及圓凹模的加工工藝都已定型且這些零件大多可在市場(chǎng)上隨時(shí)購(gòu)買。故通常所說(shuō)的沖模制造工藝是指那些需要另行單獨(dú)制造的非圓凸、凹模以及其他復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)凸、凹模的制造方法。
首先應(yīng)該將需要加工的凸、凹模零件表面按其用途、作用及加工工藝不同分為：配合面與接觸面兩種。配合面是在沖模組裝或總裝時(shí)，該面與其他零部件配合，要求有一定的尺寸與形位精度及表面粗糙度。
2.4設(shè)計(jì)任務(wù)
零件簡(jiǎn)圖：如圖2-1所示
年產(chǎn)量：大批量
材料：坡莫合金
材料厚度：0.2mm
制件的尺寸精度：IT14級(jí)
2.5工件的工藝分析
對(duì)工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面兩個(gè)方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)工件圖，主要分析該沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此，沖壓件的工藝分析，主要討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡(jiǎn)單經(jīng)最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來(lái)。能夠做到的，表示該沖壓件的工藝性好；反之，工藝性差。影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素有以下幾個(gè)方面
該制件形狀比較簡(jiǎn)單，由圓組成的，尺寸一般，厚度適中，大批量，屬于普通沖壓件，但是有幾點(diǎn)應(yīng)注意：
1) 由于零件上有12個(gè)小孔已經(jīng)沖好了，沖孔時(shí)要保證中間大孔的位置精度。
2) 大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的壽命。
2.6工藝方案的確定
根據(jù)制件工藝性分析，該零件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可采用的以下三種方案：
1) 第一步落料，第二步?jīng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。
2) 第一步落料-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
3) 第一步?jīng)_孔-落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)要求。由于零件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)率，主要應(yīng)采用復(fù)合模沖壓和級(jí)進(jìn)模沖壓。
由于采用級(jí)進(jìn)或多工位自動(dòng)送料裝置，生產(chǎn)率高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)，成本高。故采用復(fù)合模生產(chǎn)。
3.2 沖裁力計(jì)算
平刃沖模沖裁時(shí)，沖裁力F0＝Ltτ，但考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能變化和材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需沖裁力必須增大30％，即：
F=1.3F0=Ltσb 查表1-4 τ=700MPa
（1） 沖制件中間大孔：
查表2-8]k1=0.05
由經(jīng)驗(yàn)選取n=3
查表2-8k1=0.063
沖孔力：F沖=Ltσb 得1.8×103N
卸料力F卸：F卸=k 1F沖 得：90N
推件力F推：F推=nk 2F沖 得：340N
F=F沖＋F卸＋F推
F=2.23×103N
3.3壓力機(jī)選擇
3.3.1沖壓設(shè)備的選擇原則
沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、尺寸及精度要求等因素來(lái)確定的。沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類很多，選擇沖壓設(shè)備時(shí)主要考慮下述因素：
1） 沖壓設(shè)備的類型和工作方式是否適用于應(yīng)完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求；
2） 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要；
3） 沖壓設(shè)備的裝模高度、工作臺(tái)面尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具；
4） 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要。
3.3.2選擇壓力機(jī)及壓力機(jī)參數(shù)
由表1-5查得，沖孔時(shí)的壓力機(jī)應(yīng)選標(biāo)稱壓力為40×103N的開式可傾壓力機(jī)J23-4
型號(hào)
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
滑塊行程次數(shù)/n˙min-1
J23-4
40
200
最大閉合高度/mm
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
S
S1
S2
工作臺(tái)尺寸/mm 長(zhǎng)×寬
160
35
40
40
6
280×180
墊板尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
厚度
孔徑
直徑
深度
35
30
30
50
表3-1 開式可傾壓力機(jī)J23-16主要技術(shù)參數(shù)
3.5凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
3.5.1刃口尺寸計(jì)算的一般原則
1) 刃口尺寸應(yīng)保證沖出合格零件
2) 沖孔時(shí)孔的實(shí)際尺寸基本與凸模刃口尺寸一致，因此應(yīng)先計(jì)算凸模刃口尺寸，合理沖裁間隙值依靠改變凹模刃口尺寸獲得。
3) 刃口磨損一些仍能沖出合格工件
4) 隨著沖裁件數(shù)量的增加，凸模與凹模的刃口在不斷磨損，并不斷改變?nèi)锌诔叽?。只要磨損量不超過一定范圍，模具應(yīng)仍能沖出合格工件。
5) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取最小合理沖裁間隙
6) 隨著凸模與凹模刃口磨損量的不斷增大，沖裁間隙也將不斷增大。所以設(shè)計(jì)模具時(shí)，沖裁間隙應(yīng)取其允許的最小值Zmin。
7) 應(yīng)注意到，凸模與凹模刃口尺寸的制造公差影響沖裁間隙的大小。所以刃口尺寸的計(jì)算與處理既要保證沖出合格的工件，又要保證合理的沖裁間隙值。
3.5.2刃口尺寸計(jì)算方法
常用的計(jì)算刃口尺寸方法有兩種：一是凸模與凹模分別注出各自的基本尺寸及其公差，簡(jiǎn)稱公差法制模；二是只有基準(zhǔn)件（落料時(shí)為凹模，沖孔時(shí)為凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料時(shí)為凸模，沖孔時(shí)為凹模）則只注與基準(zhǔn)件相同的基本尺寸，不注公差，在技術(shù)要求中注明配作時(shí)應(yīng)達(dá)到的合理沖裁間隙值Zmin，簡(jiǎn)稱為配作法制模。
3.5.3落料-沖孔模刃口尺寸的計(jì)算
查表2-1，材料是坡莫合金，料厚0.2mm的初始雙面間隙為：Zmax=0.10mm,Zmin=0.06mm
對(duì)于精度為IT14的工件，磨損系數(shù)X=0.5,。
查表2-10[2]得凸凹模的制造公差：δp=0.020mm, δd=0.020mm
查表3-1[6]得工件公差Δ=0.30mm
校核：Zmax-Zmin=0.10mm-0.06mm=0.04mm
δp+δd=0.02mm+0.02mm=0.04mm
滿足δp+δd≤Zmax-Zmin
表3-3 中間大孔刃口尺寸計(jì)算
基本尺寸
公差
公式
結(jié)果
備注
φ3.2
0.30mm
3.350.02 0
0.02 0
3.190 -0.02
1) 凹模的外形結(jié)構(gòu)與輪廓尺寸
表3-5 凹模的外形結(jié)構(gòu)與輪廓尺寸
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
取值
備注
凹模高度
H=Kb
23.3mm
30mm
查表2-19k=0.40
凹模壁厚
c=1.5H
45
45
凹模周界尺寸
312×312
300×300
2) 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取
根據(jù)凹模周界尺寸，L=300mm B=300mm 查表5-10[2]選取四導(dǎo)柱模架，確定模架的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
其中，上模座：400×315×60
下模座：400×315×75
導(dǎo)柱：45×260
導(dǎo)套：45×150×58
3) 其他零件也從標(biāo)準(zhǔn)件中選取。
3.7沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.7.1裝配圖
根據(jù)模具總裝圖結(jié)構(gòu)，沖壓工藝要求的計(jì)算，設(shè)計(jì)出的落料—沖孔模如圖3-3
1、 上模座 2、導(dǎo)柱 3、導(dǎo)套 4、內(nèi)六角螺釘 5、推桿 6、模柄7、圓形凸模 8、推板9、頂桿10、圓柱銷 11、凸模墊板 12、凸模固定板 13、凹模墊板 14、腰形凸模 15、推件塊16、落料凹模17、卸料板18、卸料橡膠 19、凹模墊板20、下模座21、卸料螺釘22、圓柱銷23、凸凹模24、內(nèi)六角螺釘25、彈性擋料銷
圖3-3 落料—沖孔模裝配圖
3.7.2模具結(jié)構(gòu)型式分析
根據(jù)工件可選用落料和沖孔復(fù)合模具。復(fù)合模是在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)在模具的一個(gè)工位上完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具，是一種多工序沖壓模具。復(fù)合模與單工序模相比，主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率和沖壓件精度高；其缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造。它適合精度要求較高的軟材料或薄板料沖壓件。
圖3.3為落料和沖孔的復(fù)合模。適用用于圓形工件。沖壓時(shí)上模下行，使凸凹模24與落料凹模1、圓形沖孔凸模15接觸，從而成型工件。上模回程后由推件塊6和卸料板21將沖壓件推出。
3.7.3模具主要零部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)
1） 圓形凸模
中間大孔為圓形，選用圓形凸模。凸模做成階梯形，用以增加強(qiáng)度。凸模用凸模固定板和凸模墊板模座連接在一起，凸模墊板，凸模固定板用內(nèi)六角螺釘和柱銷與上模座連接在一起。
2） 凹模
凹模由內(nèi)六角螺釘和圓柱銷固定在上模座上。刃口選用直筒形，刃口強(qiáng)度較高，刃磨后工作部分尺寸不變。為保證工件的平整性，在該凹模內(nèi)安裝護(hù)板，有利于提高沖壓質(zhì)量，適合沖壓形狀復(fù)雜的工件。最大缺點(diǎn)每次沖壓后，工件或廢料在凹模內(nèi)，會(huì)增加孔壁磨損。
3） 凸凹模
凹模由內(nèi)六角螺釘和圓柱銷固定在下模座上。
4） 卸料板部件設(shè)計(jì)
（1） 彈性卸料板有一定的厚度，用螺栓和銷釘固定在下模座上，能承受的卸料力比較大。固定卸料板和凸模的單邊間隙，一般取0.1～0.5mm，但不小于0.05mm。固定卸料板厚度與沖裁力大小、卸料尺寸等有關(guān)，一般取5～10mm.。
（2） 卸料橡膠計(jì)算
采用橡膠塊作為彈性元件。具有承受載荷比彈簧大，安全與安裝調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。橡膠塊的選用包括決定其品種、高度及截面尺寸等等。
a) 橡膠塊品種的選擇
考慮到模具結(jié)構(gòu)，選用四個(gè)圓筒形的聚氨酯橡膠，則每個(gè)橡膠所承受的預(yù)壓力為：
Fy=F卸料力/4=90N/4=7×103N
b) 確定橡膠的橫截面積A。取hy=10%h0=0.1h0,查表3-35[2]，得到P=1.1MPa,
則A= Fy/P=7.675×103N/1.1=6.98×103（mm2）
c) 橡膠塊截面尺寸的計(jì)算
選用直徑為12mm的卸料螺釘，取橡膠上螺釘過孔的直徑為 d=16mm，則橡膠外徑D==mm=95mm
d) 計(jì)算并校核橡膠塊高度
h0=(mm)=52(mm)
因?yàn)閔0/D=52/95=0.55,故所選橡膠符合要求。橡膠的安裝高度ha=h0-hy=52-52×0.1=46.8(mm)
卸料螺釘及其設(shè)置
a) 螺紋長(zhǎng)度雖短但與光桿段有臺(tái)階，可保證旋入彈性壓力板后不易松動(dòng)
b) 螺釘長(zhǎng)度使指光桿段長(zhǎng)度且有公差要求，便于保證彈性卸料板工作平面與模面平行。
c) 螺釘材料為45號(hào)鋼且要求熱處理硬度為35～40HRC，以便保證螺釘有足夠的強(qiáng)度，能夠承受卸料過程中反復(fù)作用的拉應(yīng)力。
d) 卸料螺釘?shù)拈L(zhǎng)度的確定
卸料螺釘：L=43mm+22mm=65
e) 模座沉孔深度的計(jì)算
h=20+3+10+15=98mm
5） 導(dǎo)柱導(dǎo)套
導(dǎo)柱和導(dǎo)套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)柱的直徑一般在16～60mm之間，長(zhǎng)度L在90～320mm之間，下部長(zhǎng)度與下模板導(dǎo)柱孔采用過盈配合，配合時(shí)，孔徑會(huì)收縮，所以導(dǎo)套過盈配合部分的孔徑應(yīng)比導(dǎo)套和導(dǎo)柱間隙配合孔徑增大1mm。
導(dǎo)住和導(dǎo)套為間隙配合，要求配合表面堅(jiān)硬和耐磨，且有一定的強(qiáng)韌性，常用20號(hào)鋼制作，表面經(jīng)過滲碳淬火處理，硬度為HRC58～62，滲碳層深度0.8～1.2mm。
3.7.4模具的工作過程
本套模具可完成落料、沖孔兩個(gè)工序。條料送進(jìn)時(shí)，有彈頂擋了銷導(dǎo)向，沖首件是以目測(cè)定位，待沖第二個(gè)工件時(shí)，則用擋料銷定位。模具工作時(shí)，用壓力機(jī)的氣墊壓邊，可獲得較大的壓邊力，壓力和行程的大小也容易調(diào)節(jié)，另外，可使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。氣墊壓邊是通過拖桿傳到壓邊圈上進(jìn)行壓邊的。工件制出后，上模上行，打桿和推件塊起作用，把工件從凸凹模中推出。
3.8小結(jié)
本章對(duì)落料沖孔模進(jìn)行了排樣計(jì)算、沖壓力計(jì)算、沖壓設(shè)備選擇、壓力中心計(jì)算、模具工作部件設(shè)計(jì)、落料沖孔模裝配圖及模具工作過程。
第四章 沖壓模具工件的機(jī)械加工
4.1沖壓工作零件的技術(shù)要求
1) 保證凸、凹模尺寸精度和凸凹模之間的間隙均勻。
2) 保證凸、凹模表面形狀和位置精度。
3) 表面光潔、刃口鋒利、刃口部分的表面粗糙度為Ra0.4m,配合表面的粗糙度為Ra0.8~1.6m，其余為Ra6.3m。
4) 凸、凹模工作部分要求是具有較高的硬度，耐磨性及良好的韌性，凹模工作部分的要求是硬度為60~62HRC，凸模為58~62RHC。鉚式凸模采用高碳鋼制造，配合部分不要求淬硬，工作部分采用局部淬火。
4.2沖模工作零件的熱處理
沖模工作零件的毛坯通常采用退火，正火熱處理，。目的主要是消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以改善切削加工性能。沖模工作零件在精加工前要進(jìn)行淬火和回火熱處理，以提高其硬度和耐磨性。
4.3沖模工作零件機(jī)械加工工藝過程
4.3.1凸模加工工藝工程
圓形凸模加工比較簡(jiǎn)單，熱處理前毛坯經(jīng)車削加工，配合面留適當(dāng)磨削余量；熱處理后，經(jīng)外圓磨削而可以達(dá)到其技術(shù)要求。在加工中，可采用一次裝夾或采用一定位基準(zhǔn)安裝加工的工藝措施來(lái)保證。
其加工過工程為：下料→鍛造→退火→粗加工→粗磨基準(zhǔn)面→畫線→工作面半精加工→淬火、回火→磨削→修研
4.3.2凹模加工工藝過程
圓形凹模加工
凹模加工屬于孔系加工，除保證孔的尺寸和形狀精度外，還要保證各型孔間的位置精度，可采用高精度坐標(biāo)鏜床加工
非圓形凹模加工
加工過程為：下料→ 鍛造→ 退火→ 粗加工六面→ 粗磨基準(zhǔn)面 →畫線→ 型孔半精加工→ （型孔精加工）→ 淬火、回火→ 精磨
4.4小結(jié)
本章介紹了沖壓工作零件的技術(shù)要求及模具零件的加工過程及加工工藝
第五章 模具裝配
5.1沖模裝配
沖壓模具的裝配是按照設(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)條件，以一定的裝配順序和方法，將模具零件連接或固定起來(lái)，達(dá)到一定的裝配技術(shù)要求，并保證加工出合格沖壓件的過程。對(duì)于沖裁模，既要保證零件的加工精度，也要保證裝配技術(shù)要求，若裝配不能保證均勻的沖裁間隙，會(huì)影響沖壓件的質(zhì)量及模具的使用、維修和壽命。
在模具進(jìn)行裝配之前，要仔細(xì)研究設(shè)計(jì)圖樣，按照模具的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，確定合理的裝配順序及裝配方法，選擇合理的檢測(cè)方法和測(cè)量工具。
沖壓模在使用時(shí)，上模座部分通過模柄安裝在壓力機(jī)的滑塊上，是模具的活動(dòng)部分。下模座部分被固定在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，是模具的固定部分。
模具工作時(shí)，活動(dòng)部分和固定部分上的工作零件必須保證正確的相對(duì)位置，才能使模具正常工作。模具裝配時(shí)，為了方便地將上、下兩部分的工作零件調(diào)整到正確位置，并使凸模、凹模具有均勻的間隙，應(yīng)正確安排上、下模的裝配順序。
裝配有模架的模具時(shí)，一般是先裝配模架，再進(jìn)行模具工作零件和其他結(jié)構(gòu)零件的裝配。上、下模的裝配順序應(yīng)根據(jù)上模和下模上所安裝的模具零件在裝配和調(diào)整過程中所受限制的情況來(lái)決定。如果上模部分的模具零件在裝配和調(diào)整時(shí)所受限制最大，則應(yīng)先裝上模部分，并以它為基準(zhǔn)調(diào)整下模部分的零件，保證凸、凹模配合間隙均勻。反之，則應(yīng)先裝模具的下模部分，并以它為基準(zhǔn)調(diào)整上模部分的零件。
上、下模的裝配順序應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)決定。對(duì)于無(wú)導(dǎo)柱的模具，凸、凹模的配合間隙是在模具安裝到壓力機(jī)上時(shí)才進(jìn)行調(diào)整，上、下模的配合可以分別進(jìn)行。
模具安裝過程：
1) 組件裝配
將模柄裝配于上模座內(nèi)并磨平端面；將拉深凸模裝入凸模固定板內(nèi)，作為凸模組件。
2) 確定裝配基準(zhǔn)件
落料拉深復(fù)合模應(yīng)以拉深凸模為裝配基準(zhǔn)件，裝配時(shí)首先確定拉深凸模在模架中的位置。
安裝凸模組件時(shí)，確定凸模組件在下模座上的位置，然后用平行夾板將凸模組件、墊板和下模座夾緊。
安裝固定凸模組件時(shí)，將凸模組件在下模座重新找正定位，用平行夾板夾緊。鉆、鉸銷孔和螺孔，裝入定位銷和螺釘。
3) 安裝上模部分
檢查上模各個(gè)零件尺寸是否能滿足裝配技術(shù)條件，檢查各零件尺寸是否合適、動(dòng)作是否靈活等。
安裝上模和調(diào)整落料間隙時(shí)，將上模部分各零件分別裝于上模座和模柄的孔內(nèi)，用平行夾板將凸凹模、凸模組件、墊板和上模座輕輕夾緊，然后調(diào)整間隙時(shí)可以采用墊片法調(diào)整，并對(duì)紙片進(jìn)行手動(dòng)試沖，直至外形沖裁間隙均勻，再用平行夾板將各板夾緊。
鉆鉸上模部分銷孔和螺孔時(shí)，上模部分可通過平行夾板夾緊，在鉆床上以墊板上的銷孔和螺孔作為引鉆孔，鉆鉸銷釘孔和螺紋孔。然后安裝定位銷和螺釘，拆掉平行夾板。
5.2沖模的安裝
1) 擦清壓力機(jī)滑塊底面、工作臺(tái)以及沖模上、下模座的頂面和底面。
2) 將沖模置于壓力機(jī)工作臺(tái)上，移至近似工作位置。
3) 觀察廢料或零件能否落下。
4) 用手搬動(dòng)飛輪或利用壓力機(jī)的存動(dòng)裝置，使壓力機(jī)滑塊逐步降至下極點(diǎn)。在滑塊下降過程中移動(dòng)沖模，以便模柄進(jìn)入滑塊中的模柄孔內(nèi)。
5) 調(diào)節(jié)壓力機(jī)至近似閉合高度。
6) 安裝固定下模的壓板、墊塊和螺栓，但不擰緊。
7) 緊固上模，確保上模座頂面與滑塊底面緊貼無(wú)隙。
8) 緊固下模，逐次交替擰緊。
9) 調(diào)整閉合高度，使凸模進(jìn)凹模。
10) 回升滑塊，在各滑動(dòng)部分加潤(rùn)滑劑。確保證導(dǎo)套上部分出氣糙暢通。
11) 以紙片試沖，觀察毛刺以判斷間隙是否均勻?；瑝K寸動(dòng)或由手搬飛輪移動(dòng)。
12) 刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質(zhì)量。
13) 安裝、調(diào)試送料和出料裝置。
14) 再次試沖。
15) 安裝全套。5.3小結(jié)
本章介紹了沖模的裝配及沖模的安裝順序
第六章 結(jié)論
為期三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，轉(zhuǎn)子倒裝式?jīng)_孔落料復(fù)合模工藝分析與模具的設(shè)計(jì)也已經(jīng)接近尾聲，在本次設(shè)計(jì)中，主要有以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)過程：
1) 通過調(diào)研和查閱資料對(duì)工件的形狀及尺寸進(jìn)行分析，從而確定工件的沖壓工藝方案，確定對(duì)工件加工由兩套模具完成，分別是落料—沖孔復(fù)合模。
2) 根據(jù)工件的形狀及尺寸，確定其搭邊值，為繪制排樣圖作好了準(zhǔn)備。其次根據(jù)工件的形狀和尺寸計(jì)算各個(gè)工序的沖壓力，為壓力機(jī)的選取提供了有利的條件。
3) 對(duì)落料—沖孔復(fù)合模進(jìn)行設(shè)計(jì)。此模具的主要作用是完成工件的落料以及沖零件周邊的12個(gè)腰形孔，主要介紹了落料凹模、凸凹模以及凸模的設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度的較核。
4) 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在模具設(shè)計(jì)方面以及機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)水平有了很大的提高，使理論更加聯(lián)系實(shí)際。為我在以后的工作以及學(xué)習(xí)起到了很大的幫助作用。但是由于個(gè)人水平有限和時(shí)間的原因，本次設(shè)計(jì)還存在很多缺點(diǎn)：
5) 在設(shè)計(jì)中大量的選擇標(biāo)準(zhǔn)件，所以在設(shè)計(jì)中對(duì)于有些標(biāo)準(zhǔn)件沒有進(jìn)行強(qiáng)度較核，可能會(huì)影響零部件在工作過程中的強(qiáng)度。
6) 由于沒有實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中沒能集中的考慮各方面的因素對(duì)模具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)，可能在加工過程中會(huì)存在某些問題。
綜合考慮整個(gè)設(shè)計(jì)過程，使我的專業(yè)水平有了很大的提高，在以后的學(xué)習(xí)工作中，我會(huì)總結(jié)過去的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，使自己的能力得到更好的發(fā)揮。
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感謝信
我的設(shè)計(jì)完成了，在設(shè)計(jì)的過程中，段老師給了我很大的幫助。如果沒有羅老師多次指導(dǎo)，沒有羅老師的悉心教導(dǎo)，沒有羅老師不厭其煩的看圖挑錯(cuò)，我想我的設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利地完成。
在這個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，我不僅在學(xué)習(xí)方面得到了段老師的幫助，段老師那一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神也深深地感染。我對(duì)段老師的感激之情真的不是幾句話就能表達(dá)的。在此，只能說(shuō)一句：“謝謝您！老師您辛苦了！”。
最后再次對(duì)段老師的幫助表示衷心的感謝，謝謝她這三個(gè)星期來(lái)對(duì)我的無(wú)私幫助！
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