墻壁三角閥裝飾蓋沖壓模設(shè)計.doc

學(xué)號畢業(yè)設(shè)計題目：墻壁三角閥裝飾蓋沖壓模設(shè)計作 者 黃 斌 屆 別 2014屆 系 別 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 材料成型及控制工程 指導(dǎo)教師 李鐵林 職 稱 講 師 完成時間 2014年5月10日 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要本文的中心內(nèi)容是對墻壁三角閥裝飾蓋的沖模設(shè)計，對墻壁三角閥裝飾蓋零件的工藝分析，其材料為08鋼。文中詳細(xì)介紹了模具的設(shè)計過程以及相關(guān)的計算說明，根據(jù)零件的工藝分析確定該模具為落料、沖孔、拉深復(fù)合模，使用復(fù)合模能夠達(dá)到批量生產(chǎn)，雖然復(fù)合模的凸凹模加工復(fù)雜且成本高，但因該零件結(jié)構(gòu)簡單又是對稱的，所以模具加工制作并不會很困難。復(fù)合模中采用彈性橡膠卸料，能夠保證制件質(zhì)量，但由于采用頂件裝置將制件頂出，可能由于制件對拉深凸模的包緊過大，導(dǎo)致將制件頂出時影響制件的表面質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：墻壁三角閥；沖壓模；復(fù)合模；頂件裝置abstract the central content of this thesis is to design of die wall triangle valve cover, the technology analysis of wall triangle valve trim cover parts, the material is 08 steel. this paper introduces the design process of the mould and the related calculation, determined according to the analysis of the die for blanking, punching, drawing compound die parts of the process, the use of compound die can achieve mass production, although the convex and concave mold processing compound die is complex and the cost is high, but the simple part structure is symmetrical, therefore the mold manufacture and not very difficult. compound die with elastic rubber discharging, can guarantee the product quality, but the ejecting device will work out, probably due to the parts drawing punch wrapping is too large, affecting the surface quality of workpiece workpiece will lead to the ejection.key words: wall triangle valve; stamping die; compound die; ejecting device目錄摘要iabstractii1 緒論11.1模具工業(yè)對現(xiàn)代工業(yè)的而影響11.2 現(xiàn)代模具在國、內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及未來發(fā)展趨勢12 墻壁三角閥裝飾蓋制件沖壓成形方案確定32.1 墻壁三角閥裝飾蓋沖壓工藝分析32.2 墻壁三角閥裝飾蓋沖模成形方案分析32.3 毛坯形狀，尺寸和主要參數(shù)的計算42.4 排樣方案確定52.5 壓力機(jī)的初選83 墻壁三角閥裝飾蓋模具設(shè)計103.1 墻壁三角閥裝飾蓋凸凹模的設(shè)計103.2 定位零件的設(shè)計與選擇173.3 卸料、取件零件的設(shè)計183.4 彈性元件選擇與計算183.5 模架的選擇194 模具工作原理及壓力機(jī)的校核204.1 模具的結(jié)構(gòu)組成204.2 模具的工作原理204.3 壓力機(jī)的校核225 總結(jié)與展望23參考文獻(xiàn)24致謝251 緒論 1.1模具工業(yè)對現(xiàn)代工業(yè)的而影響在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中，各種工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)越來越離不開模具了，模具作為一種工業(yè)的重要工藝裝備，它是通過一定的方式讓原料制作成型，在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品制造越來越多利用沖壓、鍛壓級擠壓成形。模具工業(yè)現(xiàn)已經(jīng)變成工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，在眾多國家，尤其是那些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，他們特別重視模具技術(shù)的開發(fā)，大量投資發(fā)展模具工業(yè)，開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)用來加強(qiáng)模具的制造水平，可見模具的重要性，模具工業(yè)的地位也越來越重要。伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，眾多新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)都特別依賴于模具的生產(chǎn)，模具的作用越來越大。當(dāng)代，電視機(jī)、計算機(jī)、錄音機(jī)等電子產(chǎn)品中的大部分零件都由模具成型；自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、等產(chǎn)品中的零件有85%由模具成型。我們的日常生活及工業(yè)發(fā)展已越來越離不開模具工業(yè)的發(fā)展。 1.2 現(xiàn)代模具在國、內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及未來發(fā)展趨勢（1）模具在國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r模具生產(chǎn)技術(shù)水平的好壞，已徑是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平好壞的重要標(biāo)志，由于模具在比較大的程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對模具工業(yè)的要求越來越高，這為中國模具的發(fā)展提供了巨大的推動力。近十幾年來，中國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。雖然中國模具工業(yè)在快速發(fā)展，然而與發(fā)達(dá)國家相比，中國模具工業(yè)不管是在技術(shù)上，還是在管理上，都有很大的差距。尤其是在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具制造技術(shù)上，差距特別明顯，中國因此每年需要買進(jìn)大量此類模具，然而在模具產(chǎn)品上，中低精度要求的模具又供大于求，市場競爭激烈價格普遍偏低，許多模具企業(yè)的效益受到影響。然而高精度模具的生產(chǎn)能力又不足，高精度模具的開發(fā)、研究和生產(chǎn)能力很弱，專業(yè)技術(shù)人才缺乏，模具開發(fā)及研究投入費用少等眾多問題，嚴(yán)重拖慢了中國模具行業(yè)的發(fā)展。 因為近幾年市場需求的強(qiáng)大拉動，中國模具工業(yè)得到了高速發(fā)展，市場廣闊，產(chǎn)銷較旺。2003年我國模具產(chǎn)值超過450億元人民幣，約折合50多億美元，依據(jù)模具總量排名，中國僅落后日本、美國，位居世界第三。中國模具已經(jīng)包含了各種用于金屬和非1金屬成形的特殊裝備，被分為10大類、46小類。1996年到2002年間，中國模具制造業(yè)的產(chǎn)值每年平均增長14%左右，2003年增長25%左右，廣東、江蘇、浙江、山東等模具比較發(fā)達(dá)地方的增長甚至在25%以上。近幾年，我國的模具技術(shù)有了腳大的進(jìn)步，生產(chǎn)的模具已經(jīng)開始慢慢接近國際水平。從整體來看，我國技術(shù)要求低的模具已供過于求，市場利潤空間較小，因競爭激烈，基本上無利潤，但是技術(shù)含量較高的中、高檔模具卻是遠(yuǎn)不能符合國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，很大一部分技術(shù)要求較高的模具還要從國外進(jìn)口，國內(nèi)模具企業(yè)缺乏技術(shù)含量制造高精度或復(fù)雜的模具。近五年來，我國大概每年需進(jìn)口模具約11.2億美元，2007年就進(jìn)口了近13.7億美元的模具，這其中還沒有算隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來的模具費用。中國如今擁有的模具企業(yè)眾多，從業(yè)人數(shù)達(dá)到50多萬人。中國的模具生產(chǎn)地目前主要分散在華南地區(qū)和華東地區(qū)，大概為全國模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額的三分之二。（2）模具在國外發(fā)展?fàn)顩r國外模具因工業(yè)起步高，模具發(fā)展相對國內(nèi)發(fā)展更快。國外的模具種類也更加繁多，國外常用的模具就有幾十種，就模具的噸位而言，最重的達(dá)80噸；國外模具精度也更加高，模具的精度是指凸凹模具的尺寸精度和形位精度，當(dāng)前，國外對模具的互換性要求也較高，不但對同一規(guī)格大小的不同模具所沖出的同一制件能夠互換，還妖氣模具的凸凹模能夠進(jìn)行互換。如今，美國所制造的電機(jī)鐵芯模具的凸凹模已經(jīng)高達(dá)0.25的精度，而且凸凹模之間還具有互換性。當(dāng)今，由于產(chǎn)品的更新以及制造技術(shù)水平的加強(qiáng)，模具的精度也不斷的提高。國外模具的壽命也普遍比國內(nèi)模具壽命高，而導(dǎo)致國內(nèi)模具壽命低的原因就是模具制造精度還不夠高，國內(nèi)沒有先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)高精度的凸凹模。（3）模具未來的發(fā)展趨勢 當(dāng)前在沖模設(shè)計和模具制造上，模具結(jié)構(gòu)與精度正朝著兩個方面的發(fā)展，其中一方面為，為了適應(yīng)高速、自動、精度、安全等大批量自動化生產(chǎn)的要求，沖壓模目前正朝向高效、精密、長壽命、多工位、多功能的方向發(fā)展；而另一面，為了滿足市場上產(chǎn)品的迅速更新的需求，眾多快速成形方法以及簡單經(jīng)濟(jì)沖模的設(shè)計制造也因此而快速發(fā)展。模具設(shè)計與模具制造業(yè)越來越趨向現(xiàn)代化，計算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于模具技術(shù)中，讓模具技術(shù)和模具制造得到了革命性的發(fā)展。尤其是cad/cae/cam的應(yīng)用于模具技術(shù)上。模具的標(biāo)準(zhǔn)化以及專業(yè)化的生產(chǎn)，也越來越得到模具行業(yè)的重視，因為模具的專業(yè)化生產(chǎn)能夠提高模具質(zhì)量，減小模具的制造周期。2 墻壁三角閥裝飾蓋制件沖壓成形方案確定2.1 墻壁三角閥裝飾蓋沖壓工藝分析 圖2-1 墻壁三角閥裝飾蓋圖沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易度。沖壓加工工藝過程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質(zhì)量檢驗組合、包裝各異。即便是同一個零件，也會因為生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)的全過程，但是分析工藝性的重點在沖壓加工工序這一過程中。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性習(xí)慣等各異，其工藝性的涵義也不盡相同。這里我們著重分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。該零件為筒形，結(jié)構(gòu)簡單，中心對稱，是比較經(jīng)典的拉深件。在拉深過程中要注意控制拉深程度，加工時，根據(jù)零件如圖2-1所示，應(yīng)考慮以下幾點：a 拉深件圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡偏量大些，以便于成形和減少拉深次數(shù)，避免在拉深過程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足r1t。而在此設(shè)計中圓角半徑rt=2，故滿足設(shè)計要求。b 考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象：在拉深過程中，一般為不變薄拉深，但理論分析上說是會變的，在拉深過程中壁厚會有少量的變化，但在拉深件精度要求不高時，可以忽略不計。 該制件材料是08鋼，而08鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，易于拉伸成形，具有良好的沖性能，工件結(jié)構(gòu)為圓形帶孔拉深件，拉伸高度不大，孔在底部并且不在拉深變形區(qū)，如圖2-1知該制件精度不高，零件圖上工件高度12，孔20+0.210，工件外輪廓6400.30，屬it14級，一般沖壓均能滿足精度要求。2.2 墻壁三角閥裝飾蓋沖模成形方案分析 該工件包括落料，拉深，沖孔，三道生產(chǎn)工序，于是有以下三種工藝方案。方案一：先落料，再拉深，最后沖孔。使用簡單的單工序模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔拉深復(fù)合沖壓。使用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：落料拉深沖孔連續(xù)沖壓。使用連續(xù)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)雖然簡單，但需三道工序，即需要落料模，拉深模，沖孔模，三副模具，生產(chǎn)效率低，很難達(dá)到零件的批量生產(chǎn)。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度可以得到較好的保證，并且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但是因為零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不是很難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也較高，但零件的沖壓精度比方案二差。想要保證沖壓件的形位精度，必需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正定位，故其模具制造，安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的綜合分析對比，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二最好。2.3 毛坯形狀，尺寸和主要參數(shù)的計算（1）毛坯尺寸計算該工件為無凸緣圓筒形件，按其直徑面積相等的原則計算毛坯直徑。如圖2-2所示，為方便計算將工件分為三個簡單的幾何體，如圖123部分。按工件從底層計算h=12mm,d=64mm,r=5mm。圖2-2 毛坯計算圖確定是否加修邊余量，由于坯料的各向異性和模具間隙不均等原因的影響，拉深后工件的邊緣不整齊，定位不準(zhǔn)確，甚至出現(xiàn)突耳，拉深后需要進(jìn)行修邊，所以在計算坯料直徑時，要確定是否需要增加修邊余量。由于其工作相對高度： 查 可知不需加修邊余量。1）計算毛坯直徑由圖2-2毛坯計算公式如下： （2-1） （2-2） （2-3） 將三部分面積相加，并使，可得 （2-4） 式中 a-拉深件的總面積（含修邊余量）； -拉深件的毛坯直徑； -拉深件各組成部分的面積。將數(shù)據(jù)代入公式計算可得mm。 2）確定是否需要壓邊圈根據(jù)坯料相對厚度： 式中-坯料厚度， -毛坯直徑，查可知，不用壓邊圈，因擔(dān)心該沖件在拉深過程中會發(fā)生起皺，穩(wěn)妥起見，采用帶彈性壓邊裝置的模具。但實際上這里的壓邊圈是作為定位與頂件之用。（2）確定拉深次數(shù)由于拉深件的高度與其直徑的比值不同，有的拉深件用一次拉深就可以制成，而有的高度大的拉深件，則需要多次拉深才能制成?？梢愿鶕?jù)工件的相對高度（）和坯料的相對厚度（）的大小兩種方法來確定拉深次數(shù) 。查表可知，由于工件相對高度小于一次拉深時的相對高度，則此零件能夠一次拉深成形；也可根據(jù)相對厚度查表確定出筒形件（帶壓邊圈）極限拉深系數(shù)，而工件的拉深系數(shù)為則可一次性拉成。2.4 排樣方案確定（1）排樣方法 沖裁件在板料，帶料或條料上的布置方法稱為排樣。良好的排樣是降低成本,保證沖件質(zhì)量,保證生產(chǎn)率及模具壽命的有效措施。排樣方案確定時應(yīng)考慮以下原則： 1）提高材料的利用率（可以在不影響沖件的使用性能的前提下適當(dāng)改變沖件外形）。 2）合理排樣應(yīng)使操作方便，能夠降低勞動強(qiáng)度。 3）模具結(jié)構(gòu)簡單并且壽命長。 4）符合沖件質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣一般有廢料排樣，少廢料排樣和無廢料排樣；根據(jù)零件圖可選用少廢料排樣。沿沖件部分外形切斷或沖裁。只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。這種排樣利用率較高，沖件結(jié)構(gòu)簡單，用于精度要求不是很高的制件排樣。根據(jù)制件的形狀和排樣方法確定排樣方案如圖2-3所示；圖2-3 排樣圖（2）搭邊與料寬 1）搭邊 排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料稱為搭邊；搭邊有兩個作用，其一作用為補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的零件，其二是增加條料的剛度，方便條料的送進(jìn)。由排樣圖知搭邊值式中 a-側(cè)面搭邊值 -沖件之間的搭邊值搭邊值的大小與下列因素有關(guān)：i 材料的力學(xué)性能 ii 材料的厚度 iii 零件的外形和尺寸 iv 排樣方法 v 送料及擋料方式。2）送料步距和條料寬度的確定 送料步距 條料在模具上每一次送進(jìn)的距離稱為送料步距，其大小為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點之間的距離。 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要滿足沖裁件零件周邊有足夠的搭邊值。最大條料寬度要保證沖裁時順利在導(dǎo)料板之間送進(jìn)并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。根據(jù)零件圖要求，導(dǎo)料板之間無測壓裝置。送料步距： s=d+a1=83.1+1.5mm=84.6mm 條料寬度： b=d+2a=83.1+21.5mm=86.1mm式中d-平行于送料方向沖裁件的寬度3）裁板方法板料規(guī)格選用2 mm1000 mm3000 mm每張鋼板裁板條數(shù)n1:為了操作方便，采用橫裁，即 n1 =3000/86.1=34條余72.5mm每條裁板上的工件數(shù)n2 n2=(ba1)/s=(1000-1.5)/84.6=11個 式中b鋼板寬度（每條裁板的長度）1000mm每張鋼板上的工件總數(shù)： n總=n1n2=3411=374個（3）材料的利用率衡量材料的經(jīng)濟(jì)利用率的指標(biāo)是材料的利用率 =(n總d2）/(4lb) x 100% (2-5） =(3743.1483.12）/(430001000) 100% = 67.6%2.5 壓力機(jī)的初選在沖裁模設(shè)計中，沖壓力是指落料力，缷料力，拉深力，壓邊力，沖孔力，切邊力和推件力的總稱。沖壓力是沖裁時選擇壓力機(jī)，進(jìn)行模具設(shè)計校核強(qiáng)度和剛度的重要根據(jù)。（1）落料力f落1.3dt （2-6） 1.33.1483.13202n 217097.088n217.1kn式中材料抗剪強(qiáng)度08鋼260360mpa 取320mpa（2）卸料力 f卸 k卸f落 （2-7） 0.04217.1kn 8.68kn 查p57 表311可知式中k卸0.4（3）拉深力 f拉 kdtb （2-8） 0.453.14642400n 72345.6n 72.3kn查p184 表510可知式中 k-修正系數(shù)，k0.45 -材料強(qiáng)度極限，08鋼342441mpa,取400mpa（4）壓邊力 f壓 /4d2（d+2rd）2f （2-9） 3.14/4 83.12-（64+26）22.5n 2216.9n 2.2kn式中 rd-凹模圓角半徑，取rd6mm； p-單位壓邊力，p2.5mpa。（5）沖孔力 f沖 1.3dt （2-10） 1.33.14202320n 52249.4n 52.2kn 式中 d-工件孔直徑，d20mm。（6）切邊力 f切1.3dt （2-11） 1.33.14642320n 167198.6n 167.1kn式中 d-工件外輪廓直徑，d64mm。（7）推件力 f推nk推f沖 （2-12） 30.0552.2kn 7.8kn式中 n-沖孔時卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)，n3； k推-推件力因素，k推0.05。 故總沖壓力為： f總f落+f卸+f拉+f壓+f沖+f切+f推 217.1+8.68+72.3+2.2+52.2+167.1+7.8kn527.38kn從滿足沖壓力要求看，初步選用j2363規(guī)格的壓力機(jī)。3 墻壁三角閥裝飾蓋模具設(shè)計3.1 墻壁三角閥裝飾蓋凸凹模的設(shè)計3.1.1 凸、凹模刃口尺寸的確定凸、凹模刃口尺寸的確定原則 1）考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸由凹模尺寸決定。因此，落料模應(yīng)先確定凹模的尺寸，用減小凸模尺寸來控制合理的間隙。沖孔件的尺寸取決于凸模，因此，沖孔模應(yīng)先確定凸模尺寸。用增大凹模尺寸來控制合理的間隙。2）考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響。刃口磨損后尺寸越變越大， 其刃口的基本尺寸應(yīng)盡量接近或等于沖件的最小極限尺寸最好；刃口磨損后尺寸變小，應(yīng)盡量接近或等于沖件的最大極限尺寸。3）考慮沖件精度與模具精度之間的關(guān)系，選擇模具制造公差時，不僅要保證沖件的精度要求而且要保證有合理的間隙值。通常沖模精度較沖件精度高23級。4）凸、凹模加工時的刃口尺寸計算公式其公式如下： 落料 （3-1） （3-2） 沖孔 （3-3） （3-4）式中：，-分別為落料凸，凹模刃口尺寸 ，-分別為沖孔凸，凹模刃口尺寸 ，-分別為落料件外徑和沖孔件的基本尺寸 p，d-分別為凸凹模的制造公差，凸模按it6，凹模按it7. -制件的制造公差 -最小合理間隙 -磨損系數(shù)，其值在到之間。零件精度it10級以上的，取，工件精度it14以下的，取=0.5.因為要確保沖模的間隙小于最大合理間隙（zmax），凸模和凹模制造公差需滿足： 3.1.2墻壁三角閥裝飾蓋凸凹模尺寸計算（1）落料刃口尺寸計算對于落料部分尺寸按未注公差等級it14級計算，所以落料件尺寸為，根據(jù)查表得沖裁刃口雙面間隙為,. 的制造公差查表得，則有： 由于，故，將數(shù)據(jù)代入公式（3-2）與公式（3-3）可得到： （2）沖孔刃口尺寸計算對于的孔尺寸為，制造公差查表得由于： +即： + 則： +0.020 +0.020 （3）拉深刃口尺寸計算對于拉深部分的工件高度制造公差查表得 =查拉深凸模和凹模的單邊間隙查表，得按z/2=1.1t,即z=21.1t。則可求得拉深凸模和凹模的刃口尺寸為： 3.1.3模具結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計及強(qiáng)度校核 （1）落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 沖孔落料的凸凹模其刃口平面與工件尺寸相同，這樣就會產(chǎn)生復(fù)合模的“最小壁厚”問題。沖孔落料復(fù)合模采用最小壁厚數(shù)據(jù)可按表3-1選取，如表3-1所示，表值為經(jīng)驗數(shù)據(jù)。表3-1凸凹模最小壁厚a數(shù)（單位:mm）部分如下表3-1最小壁厚系數(shù)材料厚度11.41.62最小壁厚2.32.52.73.2最小直徑1518 圖3-1 最小壁厚為了增強(qiáng)凸凹模的強(qiáng)度和減小孔內(nèi)廢料的漲力，可以采用對凸凹模有效刃口以下增加壁厚或?qū)U料反向頂出的方案如圖31所示。 （2）模具材料的選擇凸凹模材料選擇9mn2v鋼，不僅因為該模具鋼是一種綜合力學(xué)性能比碳素工具鋼好的低合金工具鋼，而且還有較高的硬度和耐磨性，淬火時變形較小，淬透性很好，價格實惠。由于該鋼中含有一定量的釩，能夠細(xì)化了晶粒，減小鋼的過熱敏感性，同時碳化物比較細(xì)小和分布均勻。9mn2v鋼的化學(xué)成分和物理性能分別如表3-2和表3-3所示 表3-2 9mn2v鋼化學(xué)成分（gb/t 12992000）w%csimnvps0.850.950.401.702.000.100.250.0300.030表3-3 臨界溫度臨界點ac1acmar1ar3溫度（近似值）730760655690表3-4 綜合性能耐磨性耐沖擊性淬火不變形性淬硬深度 中等中等好淺 紅硬性脫碳敏感性切削加工性 差較大較好（3）確定落料凹模外形尺寸凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以需要采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，因此采用階梯形直壁式。凹模的外形通常有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應(yīng)滿足凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，并且凹模的厚度還應(yīng)考慮修模量。凹模的外形尺寸通常依據(jù)沖裁料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定。凹模厚度公式為:凹模厚度 （3-5）式中k-系數(shù)，考慮板料厚度的影響 s-沖裁件的最大外形尺寸查表3-15 系數(shù)k值,因 ,取。故 考慮到拉深高度和保證，最后取。凹模形狀簡圖如圖3-2所示： 3-2 落料凹模圖（4）凹模的強(qiáng)度校核由于凹模外形尺寸是根據(jù)查所確定，且凹模下面拉深沖孔凸凹模固定板的洞口比凹模小，因此凹模工作時不受彎曲，所以不需做強(qiáng)度校核。3.1.4落料、拉深凸凹模外形尺寸及強(qiáng)度校核（1）落料、拉深凸凹模的高度 為了既能夠滿足結(jié)構(gòu)要求，同時也能滿足凸凹模的強(qiáng)度，此處采用階梯形結(jié)構(gòu)，如圖3-3所示。（2）落料、拉深凸凹模的強(qiáng)度校核凸凹模的最小壁厚通常按經(jīng)驗選取，對于黑色金屬與硬質(zhì)合金凸凹模最小壁厚為1.5t（須大于0.7mm），即3mm，此處壁厚為6.325mm3mm，故符合要求。圖3-3 落料、拉深凸凹模3.1.5沖孔、拉深凸凹模外形尺寸及強(qiáng)度校核沖孔、拉深凸凹模的功能是完成沖孔、拉深，重要性大，其熱處理硬度也相對比落料凸模大，其材料也選用9mn2v鋼，熱處理硬度為6062hrc（1）沖孔、拉深凸凹模的高度沖孔、拉深凸凹模的高度=沖孔、拉深凸凹模固定板的高度+落料凹模的高度減去板料厚度及留有的一定間隙 =12mm +45mm-2mm-1mm =54mm（2）沖孔、拉深凸凹模的強(qiáng)度校核 1）沖孔凹模的強(qiáng)度校核 凹模強(qiáng)度計算公式 （3-6） 式中 沖孔、拉深凸凹模的最小厚度（mm） f沖壓力（n） wp許用彎曲應(yīng)力（mpa） d、do沖孔、拉深凸凹模刃口與支承口直徑（mm）這里f=f沖=52249.4n wp= 500mpa d=20mm do=64mm 而此處h=（64-20）mm=44mm，故符合要求。 2）拉深凸模穩(wěn)定能力的校核 （3-7）式中 -沖孔凸模許用的最大自由長度（mm） e-沖孔凸模材料的彈性模量（mpa） d-凸?；驔_孔直徑（mm） -沖件材料的抗剪強(qiáng)度（mpa） t-沖件材料的厚度（mm）這里e=2.2105 mpa d=64mm t=2mm =300 mpa于是 而實際的沖孔、拉深凸凹模厚度為h=(64-20)=44mm，所以強(qiáng)度完全滿足要求。沖孔、拉深凸凹模的簡圖如圖3-4 圖3-4 沖孔、拉深凸凹模3.1.6沖孔凸模外形尺寸及強(qiáng)度校核（1）沖孔凸模的形式因為沖孔凸模強(qiáng)度足夠，故采用類似直通式的形式，其主要受到上頂桿孔和凸?？椎挠绊懀苊獬霈F(xiàn)最小壁厚。（2）沖孔凸模的高度沖孔凸模的高度為落料、拉深凸凹模的高度加上沖孔凸模多出凸出的高度則沖孔凸模的高度為： 48mm+3mm=51mm 沖孔凸模簡圖如圖3-5所示。 圖3-5 沖孔凸模（3）強(qiáng)度校核 1）凸模穩(wěn)定能力的校核 凸模穩(wěn)定能力校核計算公式 （3-8） 式中 -沖孔凸?？梢赃_(dá)到的最大自由長度（mm） e-沖孔凸模材料的彈性模量（mpa） d-凸?；驔_孔直徑（mm） -沖件材料的抗剪強(qiáng)度（mpa） t-沖件材料的厚度（mm）這里e=2.2105 mpa d=15.16mm t=2mm =300 mpa于是 又此處沖孔凸模的自由長度為36mm，故符合要求。2）承壓能力的校核 （3-9） 式中 -沖件材料的抗剪強(qiáng)度（mpa） t-沖件材料的厚度（mm）d-凸?；驔_孔直徑（mm）k-凸模刃口的接觸應(yīng)力（mpa）p-凸模材料的許用壓應(yīng)力（mpa）這里=300 mpa t=2mm d=15.16mm p=1500 mpa則: 即凸模穩(wěn)定能力和承壓能力均滿足要求。3.2 定位零件的設(shè)計與選擇定位零件的設(shè)計是為了保證模具正常工作和沖出合格的沖裁件，還為了確保坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，所以必須對板料進(jìn)行定位。而板料在模具送料平面中一般要考慮兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，我們把它成為橫向定位；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距），稱為條料縱向定位。因為本設(shè)計的墻壁三角閥裝飾蓋是采用復(fù)合模生產(chǎn)，而在復(fù)合沖裁模上，一般條料的橫向定位裝置采用導(dǎo)料銷進(jìn)行定位，此處也采用導(dǎo)料銷定位，采用導(dǎo)料銷定位的優(yōu)點是它對條料的寬度沒有嚴(yán)格的要求，并且可以使用邊角料；對于條料的縱向定位，采用定位銷來定位，因此處是只是單個毛坯的定位，而定位銷通常用于塊料，單個毛坯或工序件的定位。3.3 卸料、取件零件的設(shè)計卸料，推件和頂件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，將沖件從模具工作零件上卸下來，以便后續(xù)沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行，通常，卸料是指將沖件或廢料從凸模上卸下來；推件和頂件一般是把沖件或廢料從凹模中卸出來。本設(shè)計需考慮沖孔廢料的卸料以及制件從拉深凹模中取出。沖孔廢料的卸料采用彈壓卸料裝置并在設(shè)計拉深沖孔凸凹模時，沖孔凹模保證有足夠的刃口及修模尺寸后將凹模下端尺寸稍微加大點，以減小落料力和方便廢料的卸料，彈壓卸料裝置既起到卸料作用還有壓料作用，使沖裁零件質(zhì)量較好；本設(shè)計采用頂件裝置將制件取出，頂件裝置通常是彈性的，頂件裝置的結(jié)構(gòu)一般由頂桿，頂件塊和裝在下模底下的彈頂器組成。頂件裝置的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖裁件平直度較高。3.4 彈性元件選擇與計算彈性元件的選用一般選擇彈簧或橡膠，在這里選用橡膠，因為橡膠允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)整靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件。 橡膠的選用及計算步驟如下：（1）橡膠的選用根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能，數(shù)量和形狀，此處為拉深所用，所以用較軟的橡膠，選擇聚氨酯橡膠。（2）根據(jù)卸料力確定橡膠截面尺寸 橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計算 （3-10） 所以，橡膠截面積為 （3-11） 式中 f-橡膠所產(chǎn)生的壓力，設(shè)計時取大于或等于卸料力； p-橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力（），與壓縮量有關(guān)，其值查確定為 1 ； a-橡膠橫截面積（）。 3.5 模架的選擇（1）模架 模架一般分為導(dǎo)柱模模架和導(dǎo)板模模架，一般采用導(dǎo)柱模模架，這里也是使用導(dǎo)柱模模架，導(dǎo)柱模模架按不同的位置，又分為中間導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱木架，對角導(dǎo)柱模架和四導(dǎo)柱模架，因設(shè)計結(jié)構(gòu)時是采用橫向送料，所以采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，而后側(cè)導(dǎo)柱模架其優(yōu)點是工作面敞開，適合于大件邊緣沖裁。（2）導(dǎo)向裝置 一般所用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式，導(dǎo)柱導(dǎo)套式，滾珠導(dǎo)向式。采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置，將導(dǎo)柱導(dǎo)套制成小間隙配合，導(dǎo)柱導(dǎo)套與模座均為過盈配合，保證在使用過程中的安全性和可靠性。4 模具工作原理及壓力機(jī)的校核4.1 模具的結(jié)構(gòu)組成（1）頂件塊的設(shè)計頂件塊的零件圖如圖4-1所示： 圖4-1 頂件塊（2）卸料板的設(shè)計 卸料板的零件圖如圖4-2所示 圖4-2 卸料版（3）推件塊的設(shè)計推件塊的零件圖如圖4-3所示 圖4-3 推件塊4.2 模具的工作原理 依據(jù)上述對工作零件的設(shè)計，模具的裝配圖設(shè)計如圖4-4所示： 圖4-4 裝配圖 1-上模座 2-導(dǎo)套 3-導(dǎo)柱 4-落料凹模 5-落料凹模與沖孔拉深凸凹模固定板 6，8-墊板 7-下模座 9，23-緊固螺釘 10-銷釘 11-推桿 12-推板 13-打桿 14-落料拉深凸凹模15-卸料螺釘 16-凸凹模固定板 17-橡膠 18-推件板 19-卸料板 20-頂件塊 21-帶肩頂桿22-拉深沖孔凸凹模 24-擋料銷 25-導(dǎo)料銷 26-沖孔凸模 27-模柄。工作時，條料以導(dǎo)料銷25和擋料銷24進(jìn)行定位，上模下壓，因彈壓卸料板19比落料拉深凸凹模14高出大概0.3mm，所以先將條料壓緊，落料拉深凸凹模14繼續(xù)向下，此時完成了落料工序，當(dāng)向下運(yùn)動，落料拉深凸凹模14與拉深沖孔凸凹模22接觸，推件板18向上運(yùn)動，而頂件塊20向下運(yùn)動，上模當(dāng)下行一定距離時，此時沖孔與拉深完成。沖孔廢料由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔中推下；當(dāng)開模時，頂件裝置將制件頂出，而板料通過卸料板從落料拉深凸凹模中卸出。4.3 壓力機(jī)的校核選用的j23-63規(guī)格的壓力機(jī)，它的具體參數(shù)如下：公稱壓力： 630kn滑塊行程： 120mm最大封閉高度： 360mm最大封閉調(diào)節(jié)量： 90mm工作臺尺寸規(guī)格： 480mm710mm 工作臺墊板孔尺寸規(guī)格： 180mm模柄孔尺寸規(guī)格： 50mm70 mm工作臺厚度尺寸： 90mm 墊板厚度尺寸： 80mm 根據(jù)裝配圖及j23-63的壓力機(jī)參數(shù)可知，選用j23-63機(jī)型的壓力機(jī)符合要求。5 總結(jié)與展望通過對墻壁三角閥裝飾蓋的落料沖孔拉深復(fù)合模的設(shè)計，之所以采用復(fù)合模有如下幾點原因：一是復(fù)合模加工工件效率高，一次就可以把工件沖壓成型，達(dá)到大批量的生產(chǎn)；二是制件結(jié)構(gòu)簡單且對稱的，采用復(fù)合模，對模具的加工制造并不會因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而加工困難，制造模具的成本不是很高。然而不采用級進(jìn)?；蚴菃喂ば蚰?，因為采用級進(jìn)模，生產(chǎn)效率高，但模具的加工制造困難，且精度較難保證，級進(jìn)模生產(chǎn)也不是很安全，