2676 蓋板沖孔拉深沖壓模具設(shè)計

2676 蓋板沖孔拉深沖壓模具設(shè)計,蓋板,沖孔,沖壓,模具設(shè)計 - 1 -蓋板沖孔拉深沖壓模具設(shè)計摘要 ...................................................................................................IAbstract............................................................................................II第 1 章 緒論 ....................................................................................11.1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ...........................................11.2 沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 .......................................................21.3 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 .......................................................41.4 課題研究的內(nèi)容 .......................................................................4第 2 章 制件的工藝分析 ................................................................62.1 設(shè)計題目內(nèi)容 ...........................................................................62.2 材料的性能 ...............................................................................62.3 成型工藝分析 ...........................................................................62.4 沖裁工藝方案的確定 ...............................................................72.5 模具結(jié)構(gòu)型式確定 ...................................................................72.6 排樣的確定 ...............................................................................82.6.1 排樣方法的確定 ....................................................................82.6.2 確定搭邊值 ............................................................................82.6.3 確定條料步距 ........................................................................82.6.4 畫出排樣圖 ............................................................................92.6.5 毛坯材料利用率的計算 ........................................................92.7 沖裁壓力中心的確定 ...............................................................92.8 各部分工藝力計算 .................................................................102.8.1 落料力、沖孔力的計算 ......................................................102.8.2 翻邊力的計算 ......................................................................112.8.3 卸料力、頂件力、推件力的計算 ......................................112.8.4 拉深力的計算 ......................................................................122.9 總力的計算 .............................................................................132.10 壓力機的選擇 .......................................................................142.11 本章小結(jié) ...............................................................................14第 3 章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..............................................................153.1 凸、凹模刃口尺寸的計算 .....................................................153.1.1 落料時凸、凹模刃口尺寸的計算 ......................................153.1.2 沖孔時凸、凹模刃口尺寸的計算 ......................................153.1.3 拉深時凸、凹模刃口尺寸的計算 ......................................163.1.4 翻邊時凸、凹模刃口尺寸的計算 ......................................173.2 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 .................................193.3 模具各零部件的設(shè)計與計算 .................................................20- 2 -3.3.1 拉深— 落料凸模設(shè)計 ..........................................................203.3.2 沖孔— 拉深凹模、落料凹模的設(shè)計 ..................................213.3.3 沖孔凸模的設(shè)計 ..................................................................233.3.4 凸凹模的設(shè)計 ......................................................................243.3.5 翻邊凹模的設(shè)計 ..................................................................253.3.6 凸模固定板的設(shè)計 ..............................................................253.3.7 墊板的設(shè)計 ..........................................................................253.3.8 定位零件的設(shè)計 ..................................................................263.3.9 模柄的選取 ..........................................................................263.3.10 連接件與緊固件的選取 ....................................................273.3.11 下模板的確定 ....................................................................273.4 模具材料的選用 .....................................................................283.5 本章小結(jié) .................................................................................28第 4 章 模具的裝配圖的設(shè)計 ......................................................294.1 零件技術(shù)要求 .........................................................................294.2 裝配技術(shù)要求 .........................................................................294.3 復(fù)合模具的安裝調(diào)試要求 .....................................................304.3.1 復(fù)合模具安裝的要求 ..........................................................304.3.2 復(fù)合模具調(diào)試的要求 ..........................................................304.4 主要組件的裝配 .....................................................................304.5 模具的裝配圖 .........................................................................314.6 模具的工作過程 .....................................................................324.7 本章小結(jié) .................................................................................32結(jié)論 ................................................................................................34致謝 ................................................................................................35參考文獻 ........................................................................................36緒論1.1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢　 我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其產(chǎn)能增加較快；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這兩個省的模具產(chǎn)值已占全國總產(chǎn)值的 6 成以上。我國模具總產(chǎn)值雖然已位居世界第三，但設(shè)計制造水平在總體上要比德國、美國、日本、法國、意大利等發(fā)達國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、韓國、新加坡等落后。- 3 -落后和差距主要表現(xiàn)在下列 5 方面：1.供不應(yīng)求，國內(nèi)自配率只有 70%左右。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有 50%左右。2.組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)都不合理。我國模具生產(chǎn)廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠)，自產(chǎn)自配比例高達 60%左右，國外 70%以上是商品模具；國內(nèi)模具總產(chǎn)值中，大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具所占比例不足30%，國外在 50%以上。3.產(chǎn)品水平和國際水平相比還有很大差距，模具生產(chǎn)周期比國際水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度等方面。4.能力較差，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場經(jīng)濟中常處于被動地位。隨之而來的是我國模具企業(yè)經(jīng)濟效益差，大都微利，不少企業(yè)虧損，缺乏后勁。5.技術(shù)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。根據(jù)模具行業(yè)實際情況，今后發(fā)展進步的重點應(yīng)放在如下方面：1.制訂法律法規(guī)，出臺相應(yīng)政策，引導(dǎo)投資方向。建議借鑒日本在 20 世紀(jì)六七十年代的幾個振興法(振興措施)及其實踐經(jīng)驗，針對我國模具工業(yè)振興的具體對象，制訂我們的法律法規(guī)。2.加快體制改革，努力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。目前模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。主要表現(xiàn)在企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)及進出口結(jié)構(gòu)等方面。 “十一五”期間應(yīng)在有關(guān)政策的引導(dǎo)下，采取積極措施進行調(diào)整，使之逐步合理化。3.堅持擴大開放，加強國內(nèi)外企業(yè)之間的交流與合作，進一步加強吸收外資工作的力度，積極引進技術(shù)和裝備。4.在國家有關(guān)部門大力支持下，加強產(chǎn)學(xué)研合作，推進模具行業(yè)科技開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)工作，組織行業(yè)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研重點單位，分工合作，聯(lián)合作戰(zhàn)，爭取早出成果，多出成果，共同享受成果，并加速成果產(chǎn)業(yè)化，以迅速提高行業(yè)的技術(shù)水平。5.用電子信息工程等高新技術(shù)和先進適用技術(shù)改造企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，將先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。6.制訂和完善模具標(biāo)準(zhǔn)，組織模具標(biāo)準(zhǔn)件大批量規(guī)?；a(chǎn)，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)需銜接，促進模具行業(yè)發(fā)展。7.加強人才培訓(xùn)，提高人才素質(zhì)。8.努力發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具鋼和各種先進適用的模具加工和測試設(shè)備，以及刀具、夾具，努力改善模具行業(yè)和有關(guān)的周邊配套條件。1.2 沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達 50 多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到 1～2μm，壽命2 億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到 Ra300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當(dāng)高的水平。在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多- 4 -模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然中國模具工業(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)達國家相比仍有較大的差距。我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。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)雜和長壽命模具依賴進口。 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢：1.全面推廣 CAD/CAE/CAM 技術(shù)2.高速銑削加工 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。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。3.模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)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。4.電火花銑削加工削加工技術(shù)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。5.提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用率已達到 30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。6.優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理技術(shù)是能否充分發(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。7.模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、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。8.模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 我國長遠發(fā)展的目標(biāo)：在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟全球化趨向日漸加速的情況下，我國沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，在沖壓模具行業(yè)全體職工的共同努力奮斗之下，我國沖壓模具也一定會不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進水平的差距。 “十一五”期間，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，不斷提高自主開發(fā)能力、重視創(chuàng)新、堅持改革開放、走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型軌道上來，我國的沖壓模具的水平也必然會更上一層樓。1.3 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司的模具廠，- 5 -一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，生產(chǎn)效率極高。國外模具企業(yè)一般不超過 100 人，多數(shù)在 50 人以下。在人員結(jié)構(gòu)上，設(shè)計、質(zhì)量控制、營銷人員超過 30%，管理人員在 5%以下。我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％。國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多。國外模具企業(yè)對人員素質(zhì)要求較高，技術(shù)人員一專多能，一般能獨立完成從工藝到工裝的設(shè)計；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內(nèi)模具企業(yè)分工較細，缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。國外模具企業(yè) CAD/CAE/CAM 的技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具的使用也比較多。國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng)不大，有些已經(jīng)達到國外水平。但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大的。不過在模具材料方面，隨著國外技術(shù)的引進和中國研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。在模具的價格和制造周期上，國外模具價格一般是國內(nèi)模具的 5-10 倍，制造周期是 2-3 倍。在這兩方面應(yīng)該說國內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競爭優(yōu)勢的。1.4 課題研究的內(nèi)容1.從老師指定的零件圖入手，根據(jù)零件的材料與厚度，進行工藝分析與計算。初步確定零件的加工制造工藝。確定模具的類型，選擇多工序復(fù)合模。根據(jù)制件的形狀確定加工工序，本次設(shè)計采用兩套復(fù)合模具。第一套為“預(yù)沖孔—拉凸臺—落料”的工序，此套模具工序較多，且復(fù)雜，其中難點在于拉凸臺部分。第二套模具比較簡單。采用“沖孔—翻邊”工序，主要對第一套生產(chǎn)出來的零件進行后期處理。2.要進行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本次設(shè)計還需要選擇模架，初步擬定選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，尺寸規(guī)格的選擇還需要進一步的計算。本次設(shè)計先設(shè)計出排樣圖，計算出搭邊值，這要考慮到提高原材料的利用率。確定模具的壓力中心后計算沖裁力，頂件力，彎曲力等，算出總力后即可根據(jù)模具設(shè)計大典選擇壓力機的種類及型號。之后計算模具的刃口尺寸。再確定模具的主要結(jié)構(gòu)要素，如確定送料方式，確定卸料方式。選擇各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸，有上模板、固定板、凹模、卸料板、固定板、下墊板的尺寸。再確定一下螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量與尺寸。3. 進行模具的裝配圖與零件圖的設(shè)計。查找零件與裝配的技術(shù)要求，以及各零件的材料、硬度和規(guī)格，最后用計算機繪制正式的裝配圖，再由指導(dǎo)教師指定零件圖，用計算機繪出圖紙，標(biāo)明尺寸，技術(shù)要求以及形位公差、粗糙度等，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤后，CAD 出圖。撰寫畢業(yè)設(shè)計論文及日志，最后進行修改，工作即可完成。- 6 -- 7 -第 2 章 制件的工藝分析2.1 設(shè)計題目內(nèi)容圖 2-1 工件簡圖原始資料：如圖 2-1 所示材料: 08F厚度: 1mm生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)2.2 材料的性能此設(shè)計中的零件材料為 08F，此種鋼的強度、硬度很低，而塑性、韌性極高，具有良好的冷變形性，所以主要用來制造冷沖壓件。其力學(xué)性能：抗拉強度 :b?275~383MPa≥295，屈服強度 σs ：175MPa ，伸長率 δ5 : ≥35％,斷面收縮率 ψ :60％。2.3 成型工藝分析此工件材料為 08F，厚度為 3mm。具有良好的沖壓性能，適合沖裁，具有良好的沖壓工藝性。但主要上藝難點在于 4 個凸臺的成形，其相對高度較人，凸臺之間距離又相對小，在成形過程中，材料變形復(fù)雜，尤其足凸臺內(nèi)側(cè)及兩凸臺之間圓弧部分，材料補充困難，僅靠變薄拉仲難以達到要求，且易出現(xiàn)拉裂，經(jīng)充分考慮成形條件和沖壓工藝難點分析，提山改進設(shè)計后沖壓工藝要點：（1）采取預(yù)沖中心孔，以改善 4 個凸臺內(nèi)側(cè)及凸臺之間的材料流動，以便從外側(cè)補充 4 個凸臺用料，（2）采取先將 4 個凸臺拉伸到一定高度時再落制件外圓料的方法，使得在拉仲過程中材料易于得到補充日外圓相對準(zhǔn)確(后一工序進行前，不必再修外圓邊)。 - 8 -2.4 沖裁工藝方案的確定此畢業(yè)設(shè)計采用兩套復(fù)合模具。第一套復(fù)合模具的工作順序為“預(yù)沖孔—拉凸臺—落料”。取預(yù)沖中心孔，以改善 4 個凸臺內(nèi)側(cè)及凸臺之間的材料流動，以便四角從外側(cè)補充 4 個凸臺用料。4 個凸臺拉伸到一定高度時再落制件外圓料的方法，使得在拉仲過程中材料易于得到補充日外圓相對準(zhǔn)確。第二套模具的工作順序為“沖孔—翻邊”同時進行，是對第一套模具生產(chǎn)出的零件進行修整和補充。2.5 模具結(jié)構(gòu)型式確定模具結(jié)構(gòu)型式的確定是一項關(guān)鍵的內(nèi)容。它直接關(guān)系到?jīng)_壓過程的生產(chǎn)效率、沖壓件的生產(chǎn)成本、沖壓件的質(zhì)量和尺寸精度以及模具壽命的高低。必須考慮到工件成形后，如何脫模方便。一般情況下：正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取也不方便。倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只須在上模裝一推出裝置，借助模具的合模力就可以輕松的將工件給卸下來。但第一套模具比較復(fù)雜，有三個凸模，情況特殊，同時零件最易粘在拉深凸模上，綜合考慮采用正裝結(jié)構(gòu)，但須在上模裝一推出裝置，借助模具的合復(fù)力將工件給卸下來。第二套模具比較簡單，只有一個凸凹模和一個沖孔凸模，采用正裝結(jié)構(gòu)，但需在下模裝一個頂件環(huán)，以便取出零件。2.6 排樣的確定2.6.1 排樣方法的確定根據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到；但能采用有廢料的排樣方法。經(jīng)多次排樣計算粗畫排樣圖，如圖 2-2 所示。圖 2-2 粗排樣圖2.6.2 確定搭邊值排樣時，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：（1）件的尺寸和形狀。（2）材料的硬度和厚度。- 9 -（3）排樣的形式（直排、斜排、對排等） 。沖裁金屬材料的搭邊值 查得搭邊值 , 。3am?122.6.3 確定條料步距簡單計算零件展開后的直徑D=109+2×5+×4×7.5/cos8.5°-4×7.5×tan8.5°=145步距：L=D+ =145+3=148mm （2-1 ）a寬度：B=D+ + + =145+2×1+2×1+1=150mm （2-2）12?0b2.6.4 畫出排樣圖根據(jù)以上的內(nèi)容，可以確定出制件的排樣圖，如圖 2-3 所示。圖 2-3 排樣圖2.6.5 毛坯材料利用率的計算零件所用的（2-3）222/43.15/4160.SDm????材料的利用率為（2-4）60.1%7.3%8BL??2.7 沖裁壓力中心的確定如對毛坯進行加工必須要用到壓力機。而壓力機位置的確定必須先確定壓力中心。其出公式如下：（2-5a）121niniLXLX??????- 10 -（2-5b）121niniLYLY??????本次設(shè)計中制件的結(jié)構(gòu)為中心對稱圖形，且材料分布均勻，因此壓力中心的位置一定在制件的中心位置，即中心點處。2.8 各部分工藝力計算對模具的運動過程進行分析，可知第一套模具一共要有落料力、沖孔力、卸料力、推件力、拉深力、壓料力。這六種力的共同作用才能完成模具的運動。這七種力是為了壓力機的選擇做準(zhǔn)備。第二套模具有沖孔力、翻邊力、頂件力、卸料力四種力共同作用完成零件的成型，并為選壓力機做準(zhǔn)備。2.8.1 落料力、沖孔力的計算（2-6）1.3bFLt???式中 ——沖裁力（N）；——工件外輪廓、或孔的周長(mm)；——材料厚度（mm）, ；t 1tm?——材料的抗拉強度,查得 。b?275~38bMPa?所以 1453.0FLt N??落0.1b?沖 153.4058t???沖 21=10=1FN??落 沖式中 ——分別為沖孔-拉深-落料復(fù)合模、沖孔翻邊復(fù)合模中的沖孔力12F沖 沖 、（N）。2.8.2 翻邊力的計算（2-7）bPCLt??式中 P——翻邊力（N）；L——翻邊線長度(mm)；——材料厚度(mm)， ；t 1tm?——材料的抗拉強度 )；查得 ；b?MPa275~38bMPa??C——安全系數(shù)，一般 。0.5~8C- 11 -則 (0.5~8)3.1409356472.9~0356.bPCLt N????所以第二套模具的沖裁力為（P 取 75000N）275=8FP??沖 N2.8.3 卸料力、頂件力、推件力的計算（2-8）K?卸 卸（2-9）F頂 頂（2-10）式中 、n?推 推 K卸、 ——分別為卸料力、頂件力、推件力系數(shù)，由表 2-1 查的查得K頂 推、 、 ；0.4~.5?卸 =0.K頂 0.5?推F、 、 、 ——依次沖裁力、卸料力、頂件力、推件力（N ）；卸 頂 F推此設(shè)計中的第一套模具當(dāng)中的卸料力、頂件力、推件力分別為：10.5839067.5K???卸 卸=.1=.FN頂 頂10.5839067.5n???推 1推因為此模具有凸臺結(jié)構(gòu)，所以只能有一個零件，故 n=1第二套模具的卸料力、頂件力、推件力分別為：20.516830FKN???卸 1卸2=0.568=3頂 1頂 .120n???推 推表 2-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)材料及厚度（mm)K卸 推 K頂鋼 ≤0.10.065～0.0.10.14- 12 -075＞0.1～0.50.045～0.0550.0630.08＞0.5～2.50.04～0.050.0550.06＞2.5～6.50.03～0.040.0450.05＞6.50.02～0.030.0250.03鋁、鋁合金0.025～0.080.03～0.07紫銅、黃銅0.02～0.060.03～0.092.8.4 拉深力的計算（1） 拉深次數(shù)的確定：（2-11）27.60.953dmD?——拉深系數(shù)；——拉深前毛坯直徑（mm） ；- 13 -——拉深后毛坯直徑（mm） ；d由《沖壓模具應(yīng)知應(yīng)會》查的 08F 鋼的第一次拉深系數(shù)為 ，以后各10.52~.4m?次的拉深系數(shù)為 。由于 ，所以一次拉深即可。0.68~.72nm?1m?（2） 拉深力的計算：（2-12）1bFdtK???拉 深式中 ——拉深力（N）；拉 深——拉深毛坯的中性層半徑（mm）；1dt——料厚（mm）；——系數(shù)，查的 ；K?1K??——材料的抗拉強度,查得 。b?275~38MPa?則 14=3.410=7bFdt N?????拉 深2.9 總力的計算所有在模具工作過程中產(chǎn)生的力已算出，取所有力之和即求出總力則 （2-13）1FF???總 拉 深 卸 料 1推 件 頂 件 18350967.0.5967.3025?13N?（2-14）2總 卸 料 推 件 2頂 件=13=14?為安全起見，防止設(shè)備超載，公稱壓力按總壓力的 1.3 倍來計算1.3.52645FN??總公 稱 1.=.8910總 2公 稱 22.10 壓力機的選擇按照公稱壓力選取壓力機。經(jīng)查閱模具大典，可選取公稱壓力為 800kN 和 250kN 開式壓力機，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為如表 2-2 所示。表 2-2 壓力機的技術(shù)參數(shù)公稱壓力/kN 800 250- 14 -發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離/mm9 6滑塊固定行程/mm 130 80滑塊調(diào)節(jié)行程/mm 160標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于）（次/min）60 100（最大閉合高度）活動臺位置（最低/最高）/mm480/240 360/180閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 100 70（標(biāo)準(zhǔn)型）滑塊中心到機身距離（孔深）/mm290 190（標(biāo)準(zhǔn)型）工作臺尺寸（左右×前后）/mm800×540560×360（標(biāo)準(zhǔn)型）工作臺孔尺寸（左右×前后）/mm380×210360×130（標(biāo)準(zhǔn)型）工作臺孔尺寸（直徑）/mm260 180（標(biāo)準(zhǔn)型）立柱間距離（不小于）/mm380 260模柄孔尺寸（直徑×深度）/mm6075??507??工作臺板厚度/mm 100 702.11 本章小結(jié)本章節(jié)主要是對零件進行工藝分析與計算，確定了制件的沖裁方案、排樣圖，計算出了毛坯的尺寸和材料的利用率，選定壓力機確定了壓力中心，以及計算出各工藝力，最后通過計算出總壓力、公稱壓力選擇了壓力機。- 15 -第 3 章 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 凸、凹模刃口尺寸的計算凸、凹模刃口尺寸的計算是本次設(shè)計需要重點解決的對象，其中包括落料的凸、凹模刃口尺寸；以及沖孔的凸、凹模刃口尺寸。3.1.1 落料時凸、凹模刃口尺寸的計算查詢《沖壓工藝學(xué)》根據(jù)公式，落料以凹模為基準(zhǔn)（3-1）??0Dx?????凹凹（3-2）??0minDZ???凸凸 凹式中 、 ——落料凹模刃口名義尺寸（mm）。凸 凹、 ——凸、凹模的制造公差；由表 3-1 查??；?凸 凹——最小沖裁間隙；minZ——磨損系數(shù),與沖件精度有關(guān)；x——沖裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照 IT11 設(shè)計；?——落料件公稱尺寸（mm）；D所以 ??0.350.350==19.2x m????????凹凹 （ 19-.7）0 0min .25Zm??凸凸 凹 （ .）3.1.2 沖孔時凸、凹模刃口尺寸的計算式中查詢《沖壓工藝學(xué)》根據(jù)公式，沖孔以凸模為基準(zhǔn)（3-3）0=dx????凸凸 （ ）（3-4）min0=dZ??凹凹 凸 （ ）式中 ——沖件的公稱尺寸（mm）；、 ——沖孔凸、凹模刃口尺寸(mm)；凸 d凹- 16 -、 ——凸、凹模的制造公差；由表 3-1 查取；?凸 凹——最小雙邊合理間隙（mm）；minZ——磨損系數(shù),與沖件精度有關(guān)；x——沖裁件的公差，未注公差的毛坯尺寸按照 IT11 設(shè)計；?則 ????000.2.25.751dx m? ?????????凸凸.3.3min 000.1Z?凹凹 凸注：第一套模具中的沖孔為預(yù)沖孔，不必進行刃口尺寸的計算只需進行簡單的加工即可，凸、凹模外形尺寸的精度等級按 IT14 計算。 3.1.3 拉深時凸、凹模刃口尺寸的計算 （3） 拉深時凸、凹模刃口尺寸的計算：凹模 （3-5） 0(.42)ddDc????凸模 （3-6） .pp??式中 ——凹模尺寸（mm） ；——凸模尺寸（mm） ；pd——拉深件內(nèi)形基本尺寸（mm） ；——凹模的制造公差（mm） ；由表 3-1 查取得 ；d? 0.8d??——凸模的制造公差（mm） ；由表 3-1 查取得 ；p .5p——凸凹模的單邊間隙（mm） ； ；c (0.9~)ct?——拉深件基本尺寸的公差（mm） ；公差等級取 IT12，尺寸為 50~80 時，?；尺寸為 80~120 時，0.3?.35?所以拉深模的外形尺寸為： 0.80.80(.42)(58.429)52ddDc m?? ?????..00. .34d??- 17 -000.5.5(.4)(58.43)812ppd m???????????0.0...4p拉深凸模的圓角為 R33.1.4 翻邊時凸、凹模刃口尺寸的計算凹模 （3-7） 0(.75)ddD?????凸模 （3-8）.2ppc??式中 ——凹模刃口尺寸（mm） ；——凸模刃口尺寸（mm） ；pd——拉深件外形基本尺寸（mm） ；D——凹模的制造公差（mm） ；由表 3-1 查取得 ；d? 0.8d??——凸模的制造公差（mm） ；由表 3-1 查取得 ；p .5p——凸凹模的單邊間隙（mm） ； ；c (1~.)ct?——拉深件基本尺寸的公差（mm） ；公差等級取 IT12，尺寸為 80~120 時，?；0.35?所以翻邊模具的外形尺寸為： 0.80.350(.7)(19.753)176ddD m?????????0.5.52.2).ppc? ???翻邊凸模的圓角半徑，根據(jù)毛坯的外形尺寸及厚度，由模具大典查的 R=4;表 3-1 規(guī)則形狀沖模時凸模、凹模的制造公差 (mm）基本尺寸 凸模公差 ?凸 凹模公差 ?凹≤18 0.020 0.020>18～30 0.020 0.025>30～80 0.020 0.030>80～120 0.025 0.035>120～180 0.030 0.040- 18 ->180～260 0.030 0.045>260～360 0.035 0.050>360～500 0.040 0.060>500 0.050 0.070表 3-2 沖裁模初始雙面間隙 Z （mm）軟鋁 純銅.黃銅含碳（0.08-0.2）%的軟鋼 杜拉鋁含碳（0.3-0.4 ）%的軟鋼 硬鋼含碳（0.5-0.6 ）%板料厚度 Z min Z max Z min Z max Z min Z max Z min Z max0.5 0.020 0.030 0.025 0.035 0.030 0.048 0.035 0.0451.0 0.040 0.064 0.050 0.070 0.060 0.088 0.070 0.0901.5 0.060 0.096 0.075 0.105 0.090 0.128 0.105 0.1352.0 0.080 0.130 0.100 0.140 0.120 0.168 0.140 0.1802.5 0.100 0.160 0.135 0.175 0150 0.208 0.175 0.2253.0 0.120 0.194 0.170 0.210 0.180 0.248 0.210 0.2703.2 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸根據(jù)壓力機的選擇就可以初步選擇模架以及閉合高度。凹模高度 (3-9) HKb?式中 ；0.18K——最大外形尺寸, 。b145m所以 取 H=30mm .26.?則凹模的最小壁厚也根據(jù) 計算：（3-10）??1.52460CH?～ ～則凹模板的周界尺寸為：橫向 125(4~60)2154BCm????縱向 40()L此凹模板周界尺寸是按照最大的尺寸來計算的，這樣更加有利于強度的保證，是比較保守的選擇。為了工作過程的穩(wěn)定，進料與卸料的過程方便，根據(jù)《模具設(shè)計大典》中的“后側(cè)導(dǎo)柱模架的選取”選擇與壓力機的最大、最小閉合高度范圍內(nèi)相適應(yīng)的模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)，尺寸見表 3-3。表 3-3 模 架 規(guī) 格 選 用名 尺寸 材料 熱處理- 19 -稱上模座315×250×55 HT200下模座315×250×60 HT200導(dǎo)柱40×230 20 滲碳58～62HRC導(dǎo)套40×125×53 20 滲碳58～62HRC初步定義模具的閉合高度為 240mm（兩套均為 240mm） 。沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸必須與所選用的壓力機相適應(yīng)，即模具的總體平面尺寸應(yīng)該與壓力機工作臺或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng)；模具的封閉（閉合）高度應(yīng)與壓力機的裝模高度或封閉高度相適應(yīng)。所謂模具的閉合高度 是模具在最低工作位置時，上、下模座之間的距離。它應(yīng)與H壓力機的裝模高度相適應(yīng)，即需滿足如下要求。（3-11）maxmin5+10??式中 、 ——壓力機的最大和最小裝模高度；maxin——模具的閉合高度。H校核： 250215???模 0即 4m模既模具的高度應(yīng)該在 215mm 至 250mm 之間，不在此范圍就無法滿足模具開模行程與壓力機的封閉高度之間的關(guān)系。校核成功，滿足條件。＝240mm 符合要求 。 H3.3 模具各零部件的設(shè)計與計算3.3.1 拉深—落料凸模設(shè)計由于每種制件的形狀和尺寸不同，因此沖模的加工以及裝配工藝等實際條件也有許多不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多。第一套模具的拉深-落料凸模結(jié)構(gòu)如下圖 3-1 所示：- 20 -圖 3－1 拉深-落料凸模3.3.2 沖孔—拉深凹模、落料凹模的設(shè)計沖孔—拉深凹模比較特殊，制造困難，并非按照推薦結(jié)構(gòu)設(shè)計，且拉深部分較難且很重要，應(yīng)選較高的制造等級。落料凹模為一般結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)、形狀尺寸依次為圖3-2、3-3 所示。- 21 -圖 3－2 沖孔—拉深凹模 圖 3－3 落料凹模3.3.3 沖孔凸模的設(shè)計圓形凸模 按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圓形凸模有以下 3 種形式如圖 3－5 所示。型型 型圖 3－4 圓形凸模型式在本設(shè)計中的第二套模具，即沖孔-翻邊復(fù)合模具中，沖孔凸模選用 B 型結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3－5 所示：圖 3－5 沖孔凸模在沖孔—拉深—落料復(fù)合模具中，其沖孔凸模是鑲在拉深—落料凸模當(dāng)中，較為- 22 -特殊，不能按標(biāo)準(zhǔn)凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計，只能設(shè)計成簡單的圓柱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖 3—6 所示：圖 3—6 沖孔凸模3.3.4 凸凹模的設(shè)計該凸凹模為沖孔凹模、翻邊凸模。翻邊凸模中，圓角半徑為 R4，防止在翻邊過程中拉裂。凹凸模結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3－7 所示。圖 3—7 凸凹模3.3.5 翻邊凹模的設(shè)計在本設(shè)計中的第二套中，翻邊凹模為典型結(jié)構(gòu)，形狀簡單制造方便，其結(jié)構(gòu)形狀如圖 3-8.- 23 -圖 3—8 翻邊凹模3.3.6 凸模固定板的設(shè)計根據(jù)常規(guī)設(shè)計經(jīng)驗，凸模固定板厚度一般取 ＝38mm ，材料為 45 鋼。H3.3.7 墊板的設(shè)計在設(shè)計沖模時，由模板所承受壓力的大小來判斷是否加裝墊板。因為模板承受的壓應(yīng)力大于模板材料所承受壓力大小，所以使用墊板。在凸模固定板和模板之間加置一淬硬的墊板，從而提高了沖模耐用度。其外形與固定板相同。材料采用 45 號鋼。凸模墊板的厚度 取 15mm。 H3.3.8 定位零件的設(shè)計定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是送進導(dǎo)向；二是送料定距。送進導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；送料定距的定位零件有用擋料銷、側(cè)刃等；在本次設(shè)計中使用的是導(dǎo)正銷與擋料銷。1. 送料定距的定位零件的選取選用擋料銷作為送料定距的定位零件。擋料銷是一種比較簡單的定位零件。它用于限定條料的送進距離、抵住條料的搭邊或工件的輪廓，起定位作用，在此選用活動擋料銷。選用直徑 ＝10mm 的 A 型活動擋料銷，標(biāo)記為：活動擋料銷dA10 JB/T7649.102. 在此選用導(dǎo)正銷作為送進導(dǎo)料的定位零件，導(dǎo)正銷一般設(shè)兩個，選用直徑 ＝10mm，長度 ＝10mm 的導(dǎo)正銷，標(biāo)記為：活動導(dǎo)正銷 l10 10JB/T7649.9。?- 24 -3.3.9 模柄的選取模柄的直徑根據(jù)所選壓力機的模柄孔徑確定,模柄孔的尺寸為 。根據(jù)此次設(shè)607??計的特點，選取 B 型凸緣模柄，如圖 3-9 所示。圖2396R1 101..6. 1.6530°A7031420.A.8B0.8B4×24c 0.5C3－9 凸緣模柄3.3.10 連接件與緊固件的選取上模座與落料凹模的固定選用 M12 120 的內(nèi)六角螺釘，定位銷選用公稱直徑?＝10mm、長度 ＝110mm 的 B 型圓柱銷。dl下模座和凹凸模的固定選用 M8 80 的內(nèi)六角螺釘。模柄和上模座的固定選用 M12 54 的內(nèi)六角螺釘。上模座與凸模固定板、凸模墊板的固定選用 M8 94 的內(nèi)六角螺釘，定位銷選用公?稱直徑 ＝10mm、長度 ＝62mm 的 B 型圓柱銷。dl上模座與彎曲凹模的固定選用 M6 73 的內(nèi)六角螺釘，定位銷選用公稱直徑?＝8mm、長度 ＝73mm 的 B 型圓柱銷。l下模座與工作臺的固定選用 M8 110 的內(nèi)六角螺釘。3.3.11 下模板的確定在上文中模架的尺寸已經(jīng)確定，下面來確定下模板的尺寸。如圖 3-10- 25 -所示。圖 3－10 下模座上模座的尺寸與形狀與下模座基本相同。在導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合方面有細微差別。3.4 模具材料的選用選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則：1. 根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；2. 根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；3. 滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形?。?4. 滿足經(jīng)濟性要求。模具材料的種類很多，應(yīng)用也極為廣泛。沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點合金、環(huán)氧樹脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等（可參見 GB/T699—1999、GB/T1298—1986、GB/T1299—2000、JB/T5826 —1991、JB/T5825—1981 等） 。由于沖裁模主要用于各種板料的沖切成形,其刃口在工作過程中受到強烈的摩擦和沖擊,所以要求模具工作材料具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。在本套工件沖孔落料復(fù)合模中，工件所用材料較硬，且模具工作時的沖裁力較大，所以要選用抗沖擊韌性大的模具鋼。所有凸模及凹凸模均采用耐磨性和耐沖擊性極強的 Cr12 材料。所有凹模也采用 Cr12 材料。墊板、凸模固定板、彈頂器、打料桿、擋料銷、卸料板、內(nèi)六角螺釘均采用 45 鋼。導(dǎo)正銷采用 9Mn2V 材料。- 26 -彈簧采用 65Mn 材料，硬度為 43-48HRC。3.5 本章小結(jié)本章主要是凸、凹模刃口尺寸的計算及凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。其第一套模具中的凸模結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包含拉深凸模、落料凸模。但為預(yù)沖孔需在凸模結(jié)構(gòu)中加工出一個孔，以便安裝預(yù)沖孔凸模。同時為方便卸料，也需加工出頂料桿和推板所需要的空間，加工難度大。首套模具中的拉深-沖孔凹模加工也比較難，特別是拉深凹模，加工需要特別注意。其他結(jié)構(gòu)比較簡單。- 27 -第 4 章 模具的裝配圖的設(shè)計4.1 零件技術(shù)要求1．沖模零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機械損傷、銹蝕等表面缺陷。經(jīng)熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻、不允許有軟點和脫碳區(qū)，并清除氧化物等。2．沖模各零件的材料和熱處理硬度應(yīng)優(yōu)先按模具大典中表 22.2-3、表 22.2-4 選用，允許采用性能高于兩表規(guī)定的其他鋼種。3．零件圖中普通螺紋的基本尺寸應(yīng)符合 GB/T196 的規(guī)定，選用極限與配合應(yīng)符合GB/T197 的規(guī)定。4．固定板、凹模、墊板、卸料板的形狀和位置公差按 GB/T1182-1996 等的規(guī)定。5．沖模各零件的幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等應(yīng)符合設(shè)計圖樣的要求。6．零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按 GB/T1804 的規(guī)定。7．零件圖中未注的形狀和位置公差按 GB/T1184-1996 的規(guī)定。8．沖裁模之凸、凹模刃口及側(cè)刃必須鋒利，不允許有崩刃、缺刃和機械損壞。9．沖裁模凹模工作孔不允許有倒錐度。4.2 裝配技術(shù)要求1．裝配時應(yīng)保證凸、凹模之間的間隙均勻一致，配合間隙符合設(shè)計要注，不允許采用使凸、凹模變形的方法來修正間隙。2．推料、卸料機構(gòu)必須靈活，卸料板或推件器在沖模開啟狀態(tài)時，一般應(yīng)突出凸凹模表面 0.5-1mm。4．各接合面保證密合。5．落料、沖孔的凹模刃口的高度，按設(shè)計要求制造，其漏料孔應(yīng)保證暢通，一般應(yīng)比刃口大 0.2-2mm6.沖模所有活動部分的移動應(yīng)平穩(wěn)靈活，無滯止現(xiàn)象，滑塊、楔埠在固定滑動面移動時，其最小面積不少于其面積的一半。7．各緊固用的螺釘、鎖釘不得松動，并保證螺釘和銷釘?shù)亩嗣娌煌怀錾?、下模座平面?．各卸料螺釘沉孔深度應(yīng)保證一致。9．各卸料螺釘、頂桿的長度應(yīng)保證一致。10．凸模的垂直度必須在凸凹模間隙值允許范圍內(nèi)。11．沖模的裝配必須符合模具裝配圖、明細表及技術(shù)條件規(guī)定。12．凸模、凸凹模等與固定板的配合一般按 H7/h6 或 H7/m6，保證工作穩(wěn)定可靠。4.3 復(fù)合模具的安裝調(diào)試要求4.3.1 復(fù)合模具安裝的要求1.上模座上平面對下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應(yīng)達到規(guī)定的精度要求。- 28 -2.模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。3.裝配好的復(fù)合模,其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定的要求。4.3.2 復(fù)合模具調(diào)試的要求模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進行試模，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計與制造的缺陷，發(fā)現(xiàn)問題必須及時解決。找出產(chǎn)生的原因，進行改正。對模具進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理后再進行試模，直到模具能正常工作，才能將模具正式交付生產(chǎn)使用。4.4 主要組件的裝配1．模柄的裝配，在安裝凸模固定板和墊板之前，應(yīng)先把模柄裝好,用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。2. 凸模和凸模固定板的裝配配合要求為 H7/m6。裝配時，先在壓力機上將凸模壓入凸模固定板內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一起磨平，為了保持凸模刃口鋒利還應(yīng)將凸模的端面磨平。3. 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的技術(shù)要求及裝配，組成模架各零件均應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)條件，其中特別重要的是每對導(dǎo)柱，導(dǎo)套的配合間隙應(yīng)符合要求。壓入上、下模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)柱離其它安裝表面應(yīng)有 1-2 mm 的距離，壓入后就應(yīng)牢固。裝配成套的模架，各零件的工作表不應(yīng)有碰傷，裂紋以及其它機械損傷。4.5 模具的裝配圖根據(jù)以上的數(shù)據(jù)可以確定出模具的裝配圖，如圖 4-1、4-2。 圖 4—1 沖孔—拉深—落料復(fù)合模裝配圖- 29 -圖 4—2 沖孔