落料沖孔翻邊復合模具設計畢業(yè)論文

1 前 言 沖壓加工技術是工業(yè)的一項基礎技術 ,在機械、電子、航空、航天、汽車、輕工等制造行業(yè)中應用廣泛。同時也對模具制造業(yè)提出了應用信息技術將先進的設計理論、方法與制造技術加以系統(tǒng)的集成創(chuàng)新的要求，促進了沖壓模具設計、制造的信息化與智能化的快速發(fā)展。 進入 21 世紀，制造技術在中國發(fā)展更加迅速，作為制造業(yè)大國，培養(yǎng)數(shù)以萬計的應用性、技能型人才必須采用現(xiàn)代教育技術手段，以實現(xiàn)國家的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的需求。 概 論 1.1 引言 日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺 絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。 隨著科學技術的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術的應用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。 1.2 沖壓模地位及我國沖壓技術 1.2.1 沖壓模相關介紹 冷沖壓 :是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形 ，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 沖壓可分為五個基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。 沖壓模具 :在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。 沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復合模和級進模。 復合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結構緊湊，面積較小；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高 ，所以得到廣泛應用，但模具結構復雜，制造困難。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)畢業(yè)設計（論文） 2 量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 1.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的 50%，在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極 其廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計，利用沖模制造的零件，在飛機、汽車、電機電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占 60%70%，在電視機、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占 80%以上，在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產(chǎn)品中占 85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個車型需要沖壓模具 2000套，其中大中型覆蓋件模具 300 套。 1.2.3 我國 沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍 大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料， 2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為 220億元，其中出口 0.75億美元 ,約合 6.2億元 . 根據(jù)我國海關統(tǒng)計資料 ,2004年我國共進口沖壓模具 5.61億美聯(lián)社元 ,約合 46.6億元 .從上述數(shù)字可以得出 2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為 266.6億元 .其中國內(nèi)市場需求為 260.4億元 ,總供應約為 213.8億元 ,市場滿足率為 82%.在上述供求總體情況中 ,有幾個具 體情況必須說明 :一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具 ,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具 ,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率 ,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn) ,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率 ；二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多 ,具有一定的竟爭力 ,因此其在國際市場前景看好 ,2005年沖壓模具出口達到 1.46億美元 ,比 2004 年增長 94.7%就可說明這一點 ；三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的 沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 我國沖模工業(yè)不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟需要的原因主要有： 1.專業(yè)化和標準化程度低。 2.模具品種少，效率低，經(jīng)濟效益也差。 3.制造周期長，模具精度不高，制造技術較落后。 4.模具壽命短，新材料使用量不到 10%。 畢業(yè)設計（論文） 3 4.力量分散，管理落后。 但改革開放以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，尤其是國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動了模具技術和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在 CAD/CAM/CAE的運用、加工工藝手段、沖壓件質(zhì)量及模 具性能方面，均已達到或接近國際水平。 1.2.4 沖壓模具水平狀況 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內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到 12 m，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 Ra 1.5 m的精沖模，大尺寸（ 300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。 1. 模具 CAD/CAM技術狀況 我國模具 CAD/CAM技術的發(fā)展已有 20多年歷史。由原華中工學院和武漢 733廠 于 1984年共同完成的精神模 CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于 1986年共同完成的冷沖模 CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模 CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模 CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。 20世紀 90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用 CAD/CAM技術。國家科委 863計劃將東風汽車公司作為 CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具 CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于 1996年初通過鑒 定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和 CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。 1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬 CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀開始 CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE能力。 模具 CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術， 數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量 CAD/CAM系統(tǒng)。如美國 EDS的 UG，美國 Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國 CV公司的 CADSS，英國 DELCAM公司的 DOCT5，日本 HZS公司的 CRADE及 space-E, 以色列公司的 Cimatron 還引進了 AutoCAD CATIA 等軟件及法國 Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了 CAD/CAM技術 /DL圖的設計和模具 結構圖的設計均已實現(xiàn)二維 CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。 畢業(yè)設計（論文） 4 在沖壓成型 CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（ RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實現(xiàn)了以三維 CAD模型作為 制模依據(jù)的快速模具制造，它標志著 RPM應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 2. 模具設計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此， 我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本 達到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。 NC、 DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（ TD處 理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光畢業(yè)設計（論文） 5 焊技術也得到了應用。 1.2.5 我國沖模今后發(fā)展趨勢 根據(jù)我國沖模技術的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應朝著如下幾個方面發(fā)展： 1.開發(fā)、發(fā)展精密、復雜、大型、長壽命模具。 2.加速模具標準化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 3.大力開發(fā)和推廣應用模具 CAD/CAM技術，提高模具制造過程的自動化程度。 4.積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術和新材料。 5.發(fā)展模具加工成套設備，以滿足 高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 1.3 總結 沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來，沖壓成型工藝有了很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計算機輔助工程（ CAE）沖壓成形已從原來對應力應變進行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與 分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設計。計算機在模具領域，包括設計、制造、管理等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。 第二章 工件工藝性分析及方案確定 6 第二章 工件工藝性分析及方案確定 2.1 工件工藝性分析 2.1.1 沖裁工藝性 圖 2-1 零件圖 由零件簡圖 2-1 可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等工序成形。 該零件的外徑為 54mm,屬于小制件，形狀簡單且對稱，適于沖裁加工。 查冷沖壓模具設計與制造表 2.3沖壓件內(nèi)、外形所能達到的經(jīng)濟精度，因制件形狀簡單、對稱，沖 裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為 IT12-IT13。 查表 2.5孔中心與邊緣距離尺寸公差為 0.5mm。 查表 2.7一般剪切斷面表面粗糙度為 3.2m. 查冷沖模設計表 2 3，得材料 10號鋼的力學性能如下 表 ： 表 2-1 10 號鋼的性能 抗剪強度 255 333MPa 抗拉強度 b 294 432MPa 屈服點 s 206MPa 伸長率 29% 材料 10鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度。 2.1.2 翻邊工藝性 1.翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑 r=(2 3)t 2.翻邊的高度 h=8 1.5r=1.5 3.翻邊的相對厚度 d/t=15.16(1.7 2),所以翻邊后有良好的圓筒壁 4.沖孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質(zhì)量沒大影響。 畢業(yè)設計（論文） 7 5.查中國模具設計大典第 3卷，第 35頁， K.W.I擴孔實驗，預加工孔 15.16可擴孔到 45左右，而制件為 28，即滿足翻邊性能。 總體看來：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。 2.1.3 判斷能否一次性翻邊成形 由預沖孔公式可以得到翻邊高度 H的表達式： H= +0.43r+0.72t (2-1) 或 H= (1- )+0.43r+0.72t = +0.43r+0.72t 若將 Kmin帶入上式，則可得到許可的最大翻邊高度 Hmax Hmax= （ 1-Kmin） +0.43r+0.72t 其中 D 翻邊后的中經(jīng) (mm) Kmin 極限翻邊系數(shù) r 翻邊圓角半徑 (mm) t 材料厚度 (mm) 查冷沖模設計，表 7-1低碳鋼圓孔極限翻邊系數(shù) 這里凸模采用圓柱形平底型式 孔的加工方式為沖孔 因 相對厚度 d/t=15.16 得 Kmin= 0.55 于是 Hmax= （ 1-0.55） +0.43 2+0.72 1 =8.0(mm) 因工件高度 H=Hmax，所以在平板上能一次性翻邊成形 2.2 工藝方案確定 根據(jù)工件形狀，初步確定采用落料、沖孔和翻邊等工序，現(xiàn)確定以下方案： 方案一：一套落料、沖孔、翻邊復合模 方案二：一套落料、沖孔、翻邊單工序模 方案三：一套落料、沖孔、翻邊連續(xù)模 單工序模、 連續(xù)模和復合模 的相互比較見 表 2-2 畢業(yè)設計（論文） 8 表 2-2 單工序模、連續(xù)模和復合模的性能比較 項目 單工序模 連續(xù)模 復合模 工作情況 尺寸精度 精度較高 可達 IT13 10級 可達 IT9 8級 工件形狀 易加工簡單件 可加工復雜零件，如寬度極小的異形件、特殊形 件 形狀與尺寸要受模具結構與強度的限制 孔與外形的位置精度 較高 較差 較高 工件平整性 推板上落料，平整 較差，易彎曲 推板上落料，平整 工件尺寸 一般不受限制 宜較小零件 可加工較大零件 工件料厚 一般不受限制 0.6 6mm 0.05 3mm 工藝性能 操作性能 方便 方便 不方便，要手動進行卸料 安全性 比較安全 比較安全 不太安全 生產(chǎn)率 低，壓力機一次行程只能完成一道工序，但在多工位壓力機使用多副模具時，生產(chǎn)率高 高，壓力機一次行程內(nèi)可完成多道工序 較高，壓力機一次 行程內(nèi)能完成兩道以上工序 條料寬度 要求不嚴格 要求嚴格 要求不嚴格 模具制造 結構簡單，制造周期短 結構復雜，制造和調(diào)整難度大 結構復雜，制造難度大 總的看來：方案一：生產(chǎn)效率高，因為滑塊下行一次既完成落料、沖孔和翻邊等工序，不存在定位誤差，同軸度高，因此沖壓出來的制件精度也較高；但模具結構較復雜，因此模具 制造難度大 。 方案二：生產(chǎn)效 率不高，由于要多機床或多道工序完成，致使生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益都降低；但模具 制造周期短 。 方案三：生產(chǎn)效率較高，完成落料、沖孔的連續(xù)模生產(chǎn)效率較高，和方案二一樣，由于第二道翻邊單工序的存在，降低了生產(chǎn)效率不說，精度也難保證。 因此綜合考慮采用方案一，再來確定采用正裝復合模還是采用倒裝復合模。 畢業(yè)設計（論文） 9 正裝復合模和倒裝復合模的比較見下表 2-3 表 2-3 正裝復合模和倒裝復合模的比較 序號 正裝 倒裝 1 對于薄沖件能達到平整要求 不能達到平整要求 2 操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出 操作方便，能裝自動拔料裝置， 能提高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)，孔的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉 3 廢料不會在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的脹力，有利于凸凹模減少最小壁厚 廢料在凸凹模孔內(nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強度 4 裝凹模的面積較大，有利于復雜制件拼快結構 如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板 從表 2-3中可以看出：正裝對于薄沖件能達到平整要求，且廢料不會在凸凹模孔內(nèi)積聚，有利于凸凹模減少最小壁厚。而倒裝不能達到平整要求，而且廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強度。 從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟性和安全性前提下，綜合考慮采用正裝復合模，即模具結構為落料、沖孔、翻邊正裝復合模。 第三章 排樣及計算材料利用率 10 第三章 排樣及計算材料利用率 3.1 計算預沖孔大小 圖 3-1 零件圖 該制件是在沖孔后的平板毛坯上翻邊成形，在翻邊時，同心圓之間的距離變化不顯著，預制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計算： 查冷沖模設計第 215頁 預沖孔直徑公式 d=D1-2 (3-1) 因 D1=D+t+2r h=H-r-t 代入上式，并簡化得： d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中 D 翻邊后的中經(jīng) (mm) H 翻邊高度 (mm) r 翻邊圓角半徑 (mm) t 材料厚度 (mm) 這里 D=28mm H=8mm r=2mm t=1mm 所以 d=28-2（ 8-0.43 2-0.72 1） =15.16(mm) 同可得：相對厚度 d/t=15.16/1=15.16 翻邊系數(shù) d/D=15.16/28=0.54 3.2 確定排樣方式 采用有廢料和少廢料排樣，排樣圖分別如圖 3-2和圖 3-3 圖 3-2 有廢料排樣 畢業(yè)設計（論文） 11 圖 3-3無廢料排樣 少廢料排樣雖然材料利用率有所提高，但由于條料本身的寬度公差，以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差會直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度降低，也降低了模具壽命，結合各自的優(yōu)缺點，綜合考慮采用有廢料排樣法。 3.3 計算材料利用率 1.計算制件的面積 A 制件面積 A的計算公式： A=（ D2-d2） (3-2) = （ 542 -15.162) =2108.6469(mm2) 式中 D 毛坯外徑 (mm) d 沖孔直徑 (mm) 2.確定搭邊 a與 a1 的值 查冷沖模設計表 3-10搭邊 a與 a1數(shù)值 取 a=0.8mm a1=1.0mm 于是條料寬度 :b=54+2a1=56mm 進距 :l=54+a=54.8mm 3.材料利用率計算 查中國模具設計大典第 3卷沖壓模具設計。 表 18.3-24軋制薄鋼板的尺寸（ GB/T708-1988） 板料規(guī)格選用 1.0mm 750mm 1500mm(tmm Bmm Lmm) 1）若采用縱裁： 裁板條數(shù) n1=B/b=750/56=13 條余 22mm 每條個數(shù) n2= = =27個余 19.6mm 每板總個數(shù) n 總 =n1 n2 =13 27 畢業(yè)設計（論文） 12 =351(個 ) 材料利用率 總 = 100% (3-3) = 100% = 65.79% 2）若采用橫裁： 裁板條數(shù) n1=L/b=1500/56=26 條余 44mm 每條個數(shù) n2= = =13個余 36.8mm 每板總個數(shù) n 總 =n1 n2 =26 13 =338(個 ) 材料利用率 總 = 100% (3-4) = 100% = 63.35% 顯然縱裁的材料利用率要高些，因此選用縱裁。 4.計算零件的凈重 G G=F.t. (3-5) 式中 G 工件重量（ g） F 工件面積（ cm2） t 材料厚度（ cm） 材料密度（ g/cm3） 10號鋼屬于低炭鋼，在這里密度取 =7.85 g/cm3 則 G=F.t. =2108.6469 10-2 1.0 10-1 7.85 =16.55 g 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 第四章 沖 裁 力 及壓力中心 計算 4.1.落料力 F 落 查冷沖模設計第 54頁，落料力 F 落 公式為 F 落 =KLt (4-1)式 中 F 落 落料力（ N） L 沖裁件周長 (mm) t 材料厚度 (mm) 材料的抗剪強度（ MPa） K 系數(shù)，常取 K=1.3 這里 L= 54mm t=1mm 取 =300MPa 則 F 落 =1.3 54 1 300 =66128.4（ N） 4.2 卸料力 F 卸 查冷沖模設計表 3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取 K 卸 =0.035 F 卸 = K 卸 . F 落 (4-2) =0.035 66128.4 =2314.494（ N） 4.3 沖孔力 F 沖 查冷沖模設計第 54頁，落料力 F 沖 公式為 F 沖 =KLt (4-3) 式 中 F 沖 落料力 （ N） L 沖裁件周長 (mm) t 材料厚度 (mm) 材料的抗剪強度（ MPa） K 系數(shù)，常取 K=1.3 這里 L= 27mm t=1mm 取 =300MPa 于是 F 沖 =1.3 27 1 300 =33064.2（ N） 4.4 頂件力 F 頂 畢業(yè)設計（論文） 14 查冷沖模設計表 3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取 K 頂 =0.06 F 頂 = K 頂 .F 沖 (4-4) = 0.06 33064.2 =1983.852（ N） 4.5 翻邊力 F 翻 查冷沖模設計，第 216頁，翻邊力公式為 F 翻 =1.1 (D-d)t s (4-5) 其中 F 翻 翻邊力 (N) D 翻邊后中經(jīng) (mm) d 翻邊預沖孔直徑 (mm) t 材料厚 度 (mm) s 材料的屈服點 (MPa) 這里 D=28mm， d=15.16mm, t=1mm, s=206MPa 于是 F 翻 =1.1 3.14(28-15.16) 1 206 =9135.9682(N) 4.6 總沖壓力 F 總 F總 =F落 +F沖 +F卸 +F頂 +F翻 (4-6) =66128.4 33064.2 2314.494 1157.247+1983.852+9135.9682 =112626.91（ N） 4.7 計算壓力中心 計算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機滑塊的中心線重合，避免滑塊受偏心載荷的影響而導致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。 從制件的形狀可以看出，該制件是回轉體結構，形狀對稱，故模具壓力中心就在圓心部位，即無須再來計算了。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 第五章 主要工作部分尺寸計算 5.1 落料刃口尺寸 查冷沖模設計表 3-3沖裁模初始雙面間隙 Z 取 Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm 對零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度 IT14，因制件形狀簡單且對稱，在這里保證精度 IT13。 查互換性與測量技術基礎表 3-6簡單形狀沖裁時凸凹模的制造偏差 凹 =+0.03mm 凸 =-0.02mm 因此： | 凹 |+| 凸 |=0.03+0.02 mm =0.05mm Zmax -Zmin=0.14-0.1mm =0.04mm | 凹 |+| 凸 | Zmax Zmin 因此在這里 采 用單配方法加工。 對于落料，先做凹模，并以它作為基準配做凸模 查互換性與測量技術基礎表 2-4查出其極限偏差為： mm 查冷沖模設計表 3-5磨損系數(shù) 取 X=0.5 則 D 凹 = (5-1) = mm = mm 落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 0.10 0.14mm 5.2 沖孔刃口尺寸 沖孔部分： 凹 =+0.02mm 凸 =-0.02mm | 凹 |+| 凸 |=0.02+0.02mm =0.04mm | 凹 |+| 凸 |= Zmax Zmin 對于采用分別加工時，應保證下述關系： | 凹 |+| 凸 | Zmax Zmin (5-2) 但對于形狀復雜或料薄的工件，為了保證凸、凹模間一定的隙值，必須采用配合加工。 畢業(yè)設計（論文） 16 因此在這里 采用 還是采用 單配 方法加工 對于沖孔，先做凸模，并以它作為基準配做凹模 查互換性與測量技術基礎表 2-4查出其極限偏差為： mm 查冷沖模設計表 3-5磨損系數(shù) 取 X=0.5 則 d 凸 = (5-3) = = mm 沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為 0.10 0.14mm 5.3 翻邊工 作刃口尺寸 5.3.1 翻邊間隙 如圖 5-1，由于在翻邊過程中，材料沿切向伸長，因此其端面的材料變薄非常嚴重，根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況，翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應小于原來的材料厚度。 圖 5-1 翻邊間隙 查冷沖壓模具設計與制造，表 5-5平板毛坯翻邊時凸凹模之間的間隙 得 Z/2=0.85mm 5.3.2 翻邊刃口尺寸 1. 翻邊凸模的刃口尺寸計算 查互換性與測量技術基礎表 2-4查出其極限偏差為： mm 查冷沖模設計表 3-5磨損系數(shù) 取 X=0.5 畢業(yè)設計（論文） 17 則 d 凸 = (5-4) 2.翻邊凹模的刃口尺寸計算 根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來確定翻邊凹模的刃口尺寸 D 凹 = (5-5) = = mm 第六章 凸模、凹模及凸 凹模的結構設計及校核 18 第六章 凸模、凹模及凸凹模的結構設計及校核 6.1 落料凹模結構設計 6.1.1 最小壁厚 沖孔落料復合模的凸凹模其刃口平面與工件尺寸相同，這就產(chǎn)生了復合模的 “ 最小壁厚 ” 問題。 沖孔落料復合模許用最小壁厚可按表 6-1選取， 形式如圖 6-1表示， 表值為經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 表 6-1 凸凹模最小壁厚 a 數(shù)值 （單位： mm）部分如下 材料厚度 0.8 0.9 1.0 1.2 最小壁厚 2.3 2.5 2.7 3.2 最小直徑 15 18 圖 6 1 最小 壁厚 為了增加凸凹模的強度和減少孔內(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將廢料反向頂出的辦法如圖 6 1所示。 6.1.2 模具材料的選擇 從眾多模具材料中選出 9Mn2V鋼，該模具鋼是一種綜合力學性能比碳素工具鋼好的低合金工具鋼，它具有較高的硬度和耐磨性，淬火時變形較小，淬透性很好。由于鋼中含有一定量的釩，細化了晶粒，減小了鋼的過熱敏感性，同時碳化物較細小和分布較均勻。 9Mn2V鋼的化學成分和物理性能分別如表 6-2和表 6-3所示 表 6-2 9Mn2V 鋼化學成分（ GB/T 1299 2000） W% C Si Mn V P S 0.85 0.95 0.40 1.70 2.00 0.10 0.25 0.030 0.030 表 6-3 臨界溫度 臨界點 Ac1 Acm Ar1 Ar3 溫度（近似值） 730 760 655 690 畢業(yè)設計（論文） 19 表 6-4 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 所以這里不管是凸模、凹模還是凸凹模，材料都選用 9Mn2V鋼 這里的落料凹模的熱處理硬度為 60 62HRC 6.1.3 確定凹模外形尺寸 確定凹模外形尺寸的方法有多種，通常都是根據(jù)零件的材料厚度和排樣圖所確定的凹模型孔壁間最大距離為依據(jù)，來求凹模的外形尺寸。 凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，故采用階梯形直壁式。 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度與剛度，凹模的厚度還應考慮修模量。凹模的外形尺寸一 般根據(jù)沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定。 查冷沖模設計，第 101頁，凹模厚度和壁厚公式為 凹模厚度 H=Kb( 15mm) (6-1) 式中 K 系數(shù)，考慮板料厚度的影響 b 沖裁件的最大外形尺寸 凹模壁厚 C=(1.5 2)H( 30 40mm) (6-2) 查冷沖模設計，表 4-3 系數(shù) K值 因 b=54 mm 取 K=0.22 故 H=0.22 54 =11.88mm C=1.5 22 =33mm 考慮到翻邊高度 8mm 和保證 H 15mm，最后取 H=22mm 凹模形狀簡圖如圖 6-2 畢業(yè)設計（論文） 20 圖 6-2 落料凹模 6.1.4 凹模 的強度校核 查中國模具設計大典，第三卷，表 20.1-18 凹模強度計算公式 Hmin= (6-3) 式中 Hmin 凹模的最小厚度（ mm） F 沖壓力（ N） wp 許用彎曲應力（ MPa） d、 do 凹模刃口與支承口直徑（ mm） 這里 F= F 落 =66128.4（ N） wp= 500MPa d=53.77mm do=64mm 畢業(yè)設計（論文） 21 Hmin= =9.34mm 而真實的凹模厚度為 22mm，所以凹模的強度滿足要求。 6.2 落料、翻 邊凸凹模外形尺寸 1.落料、翻邊凸凹模的高度 落料、翻邊凸凹模的高度滿足翻邊高度和凸、凹模之間安全距離外，還考慮翻邊間隙，保證強度要求，即凸凹模壁厚大于最小壁厚。 這里落料、翻邊凸凹模的高度為 30mm。 2. 落料、翻邊凸凹模的 強度校核 Lmax （ 6-4）式中 Lmax 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） 沖件材料的抗剪強度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） 這里 E=2.2 MPa d=53.77mm t=1mm =300 MPa 于是 Lmax = 532 . 2 1 0 5 3 . 7 71 3 0 0 =2095.4mm 而實際的 沖孔、翻邊凸凹模 厚度為 30mm，所以強度完全滿足要求。 材料同樣選用 9Mn2V 鋼，其熱處理硬度為 58 60HRC 落料、翻邊凸凹模簡圖如圖 6-3 畢業(yè)設計（論文） 22 圖 6-3 落料、翻邊凸凹模 6.3 沖孔、翻邊凸凹模外形尺寸 沖孔、翻邊凸凹模的功能是完成沖孔、翻邊，重要性大，其熱處理硬度也相對比落料凸模大，其材料選用 9Mn2V 鋼，熱處理硬度為 60 62HRC 1. 沖孔、翻邊凸凹模的高度 沖孔、翻邊凸凹模的高度 =沖孔、翻邊凸凹模固定板的厚度 +落料凹模的厚度 =12mm +22mm =34mm 2. 沖孔、翻邊凸凹模的 強度校核 1）沖孔凹模的 強度校核 查中國模具設計大典，第三卷， 表 20.1-18 凹模強度計算公式 Hmin= (6-5) 式中 Hmin 沖孔、翻邊凸凹模 的最小厚度（ mm） F 沖壓力（ N） wp 許用彎曲應力（ MPa） d、 do 沖孔、翻邊凸凹模 刃口與支承口直徑（ mm） 這里 F= F 沖 =33064.2 N wp= 500MPa d=15.3mm do=16.3mm Hmin= 1 . 5 3 3 0 6 4 . 2500X 2X15.3（ 1- ）3X16.3 =6.1mm 2）翻邊凸模穩(wěn)定能力的校核 畢業(yè)設計（論文） 23 Lmax （ 6-6） 式中 Lmax 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 凸模或沖孔直徑（ mm） 沖件材料的抗剪強度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） 這里 E=2.2 MPa d=27mm t=1mm =300 MPa 于是 Lmax = 532 .2 1 0 2 71 3 0 0 =745.6mm 而實際的 沖孔、翻邊凸凹模 厚度為 34mm，所以強度完全滿足要求。 沖孔、翻邊凸凹模的簡圖如圖 6-4 圖 6-4 沖孔、翻邊凸凹模 畢業(yè)設計（論文） 24 6.4 沖孔凸模外形尺寸 1.沖孔凸模的形式采用類似直通式的形式，少了階梯形式的復雜，主要受上頂桿孔和凸模 孔的影響，避免出現(xiàn)最小壁厚。 2.沖孔凸模的長度 沖孔凸模的長度 =沖孔凸模固定板的厚度 +落料、翻邊凸凹模的高度 +超出落料、翻邊凸凹模的 2mm 則沖孔凸模的長度 =12mm +30mm +2mm =44mm 沖孔凸模簡圖如圖 6-5 圖 6-5 沖孔凸模 3.強度校核 1）凸模穩(wěn)定能力的校核 查中國模具設計大典，第三卷，表 20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計算公式 Lmax （ 6-7）式中 Lmax 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） 沖件材料的抗剪強度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） 這里 E=2.2 MPa d=15.3mm t=1mm =300 MPa 于是 Lmax = =318mm 畢業(yè)設計（論文） 25 2）承壓能力的校核 k= p (6-8)式中 沖件材料的抗剪強度（ MPa） t 沖件材料的厚度（ mm） d 凸?；驔_孔直徑（ mm） k 凸模 刃口的接觸應力 （ MPa） p 凸模 材料的許用壓應力 （ MPa） 這里 =300 MPa t=1mm d=15.3mm p=1500 MPa 則 k= = =600MPa p=1500 MPa 即凸模穩(wěn)定能力和承壓能力均滿足要求。 第七章 主要零部件設計 26 第七章 主要零部件設計 7.1 模柄的設計 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-24 壓入式模柄（ JB/T7646.1-1994） 選擇 B型 材料： Q235 熱處理硬度： 43 48HRC 模柄簡圖如圖 7-1 圖 7-1 模柄 7.2 固定板 和墊板的設計 7.2.1 沖孔、翻邊凸凹模固定板的設計 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-19 圓形固定板 畢業(yè)設計（論文） 27 直 徑 D=120mm，厚度 H=12mm 材料： 45 熱處理硬度 43 48HRC 沖孔、翻邊凸凹模固定板的簡圖如圖 7-2 圖 7-2 沖孔、翻邊凸凹模固定板 7.2.2 沖孔凸模固定板的設計 沖孔凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式，這里選用固定板固定，且采用臺肩固定。 將沖孔凸模壓入固定板內(nèi)，裝配采用 N7/h6 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-19 圓形固定板 直徑 D=120mm，厚度 H=12mm 材料： 45 熱處理硬度 43 48HRC 沖孔固定板的簡圖如圖 7-3 畢業(yè)設計（論文） 28 圖 7-3 沖孔固定板 7.2.3 墊板 的設計 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-20 圓形 墊板 直徑 D=120mm，厚度 H=6mm 材料： 45 熱處理硬度 43 48HRC 墊板 的結構簡圖如 圖 7-4 畢業(yè)設計（論文） 29 圖 7-4 墊板 7.3 定位零件的設計 7.3.1 固 定擋料銷 的設計 固定擋料銷的作用是控制送料步距，分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。因圓形擋料銷結構簡單，制 造容易，我們這里就選用圓形了。 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-58 固定擋料銷（ JB/T7649.10-1994） 選用直徑為 d=6mm,A 型固定擋料銷 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 固定擋料銷簡圖如圖 7-5 圖 7-5 固定擋料銷 7.3.2 定位銷 的設計 定位銷的作用是提供條料的導向，以免送偏。 畢業(yè)設計（論文） 30 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 定位銷簡圖如圖 7-6 圖 7-6 定位銷 7.3.3 圓柱銷 的設計 1. 上圓柱銷的設計 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.6-12 淬硬鋼和奧 氏體不銹鋼圓柱銷（ GB/T199.2-2000） 上圓柱銷公稱直徑 d=8mm，公差為 m6，公稱長度 l=70 mm 材料： 45，普通淬火，表面氧化處理 上圓柱銷簡圖如圖 7-7 圖 7-7 上圓柱銷 2.下圓柱銷的設計 查中國模具設計大典第 3 卷，表 22.6-12 淬硬鋼和奧氏體不銹鋼圓柱銷（ GB/T199.2-2000） 下圓柱銷公稱直徑 d=8mm，公差為 m6，公稱長度 l=60 mm 材料： 45，普通淬火，表面氧化處理 下圓柱銷簡圖如圖 7-8 畢業(yè)設計（論文） 31 圖 7-8 下圓柱銷 7.4 出件機構的設計 7.4.1 上出件 機構的設計 1.推 板 參照冷沖壓模具設計與制造，第 309 頁，頂板圖 7.28及表 7.56 材料： 45 熱處理： 43 48HRC 推 板 簡圖如圖 7-9 圖 7-9 推 板 2.推桿 查冷沖壓模具設計與制造表 7.54帶肩推桿尺寸（ GB/T2867.1 81） 推桿長度 =翻邊行程距離 + 材料： 45 熱處理： 43 48HRC 推桿 簡圖如圖 7-10 圖 7-10 推桿 3.上頂桿 畢業(yè)設計（論文） 32 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-61頂桿（ JB/T7650.3-1994） 材料： 45 熱處理 硬度： 43 48HRC 上頂桿的長度 L=沖孔凸模固定板厚度 +上墊板厚度 +空閑高度 +行程距離 =12+6+10+11 =39mm 上頂桿的 結構簡圖如 圖 7-11 圖 7-11 上頂桿 4.上 頂板 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-62 頂板（ JB/T7650.4-1994） 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 頂板的簡圖分別如圖 7-12 圖 7-12 上頂板 7.4.2 下出件機構的設計 下出件機構是個彈頂器，裝于下模座，由彈簧驅動。 1.下頂桿 查中國模具設計大典第 3卷，表 22.5-61頂桿（ JB/T7650.3-1994） 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 下頂桿的長度 L=沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度 +下模座厚度 +翻邊高度和安全距離 =12mm +35mm +11mm =58mm 畢業(yè)設計（論文） 33 下頂桿的 結構簡圖如 圖 7-13 圖 7-13 下頂桿 2.圓柱螺旋壓縮彈簧 因 卸料力 F 卸 =2314.494（ N） 這里只用一根彈簧，所以該彈簧受力 2314.494（ N） 在滿足工作負荷前提下，查 沖模設計應用實例，附錄 C1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格 選取了序號 78至 83 的 8鐘彈簧，它們的主要參數(shù)如下表 7-1 表 7-1 圓鋼絲螺旋彈簧規(guī)格（序號 78 至 83） 序號 彈簧外徑 D/mm 材料直徑 d/mm 節(jié)距 t/mm 自由高度 H0/mm 受負荷 F1時的高度 H1/mm 最大工作負荷 F1/N 78 55 9 14.5 80 60.2 2750 79 120 88.4 80 160 116.5 81 200 144.5 82 240 173 83 280 201.5 圖 7-14 彈簧負荷（ F）與行程（ S）曲線圖 根據(jù) 表 7-1和圖 7-14 ，得到如下數(shù)據(jù)表 7-2 表 7-2 圓鋼絲螺旋彈簧 有關數(shù)據(jù) （序號 78 至 83） 序號 H0 H1 S1= H0-H1 S預 S 總（ S工作 + S預） 78 80 60.2 19.8 16 27 79 120 88.4 31.6 27 28 80 160 116.5 43.5 32 43 81 200 144.5 55.5 43 54 82 240 173 67 54.5 65.5 83 280 201.5 78.5 66 77 其中： S 工作 =10mm+1mm=11mm 畢業(yè)設計（論文） 34 檢驗是否滿足 S1 S 總 ,如果滿足，則可以選用。 80號至 83號彈簧均滿足要求，因此這里選用 80號彈簧 規(guī)格為 9 46 80 GB/T2089-80 彈簧裝配高度 H2= H0- S 預 =160-32 =128mm 材料： 60Si2MnA 熱處理硬度： 43 48HRC，彈簧兩端拼緊并磨平。 3.下 頂板 查中國模具設計 大典第 3卷，表 22.5-62 頂板（ JB/T7650.4-1994） 材料： 45 熱處理硬度： 43 48HRC 下頂板的簡圖分別如圖 7-15 圖 7-15 下頂板 下出件機構 總體 簡圖如圖 7-16 圖 7-16 下出件機構 圖 1-下頂桿 2-導管 3-彈簧 4-托板 5-螺母四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 第八章 模架的選擇 8.1 模架的選擇 標準模架中，應用最廣的是用導柱、導套作為導向裝置的模架。根據(jù)導柱、導套配置的不同有以下四種基本型式：對角導柱模架、后側導柱模架、中間導柱模架、四導柱模架。 表 8-1列舉了它們之間的功能及用途 表 8-1 各模架功能及用途 模架型式（標準號） 功能及用途 對角導柱模架 GB/T2851.1-1990 在凹模面積的對角中心線上，裝有前后導柱，其有效區(qū)在毛坯進給方向的導套間，受力平衡，上模座在導柱上運動平穩(wěn)，適用于縱向或橫向送料，使用面寬，常用于級金?；驈秃夏?。其凹模周界范圍為 63mm50mm 500mm 500mm 后側導柱模架 GB/T2851.3-1990 兩導柱、導套分別裝在上、下模座后側，凹模面積是導套前的有效區(qū)域，可用于沖壓較寬條料，且可用邊角料，送料 及操作方便，可縱向、橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具，因有彎曲力矩，上模座在導柱上運動不平穩(wěn)。其凹模周界范圍為 63mm 50mm400mm 250mm 中間導柱模架 GB/T2851.5-1990 其凹模面積是導套間的有效區(qū)域，僅使用于橫向送料，常用于彎曲?；驈秃夏！＞哂袑蚓雀?，上模座在導柱上，運動平穩(wěn)的特點。其凹模周界范圍為 63mm 50mm 500mm 500mm 四導柱模架 GB/T2851.7-1990 模架受力平穩(wěn)，導向精度高。使用于大型制件，精度很高的沖模，以及大批量生產(chǎn)的自動沖壓生產(chǎn)線上的沖模。其凹模周界范圍為 160mm250mm 630mm 400mm 后側導柱模架適用于一般精度要求的沖模，且可用邊角料，送料及操作方便，可縱向、橫向送料，這里就選用后側導柱模架了。 查中國模具設計大典，第 3卷，表 22.4-3后側導柱模架 這里選用后側導柱模架的規(guī)格如下： 上模座： 125mm 125mm 30mm GB/T 2855.5 下模座： 125mm 125mm 35mm GB/T 2855.6 畢業(yè)設計（論文） 36 導柱： 22mm 130mm GB/T 2861.1 導套： 22mm 70mm 28mm GB/T 2861.6 8.2 模具的閉合高度 計算 1.模具閉合高度計算的意義 模具的閉合高度 H模 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。計算模具的閉合高度 H 模 是 為 選壓力機提供幫助，壓力機的閉合高度應與沖模的閉合高度相適應，即滿足：沖模的閉合高度在壓 力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。 2. 計算模具的閉合高度 模具的閉合高度 H 模 =上模座厚度 +墊板厚度 +上墊板厚度 +沖孔凸模固定板厚度 +落料凸模高度 +落料凹模高度 +沖孔、翻邊凸凹模固定板厚度 +下墊板厚度 +下模座厚度 +上、下模安全距離 則 H 模 =30mm +17mm +6mm +12mm +30mm +22mm +12mm +35mm +10mm =174mm 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 37 第九章 選擇沖壓設備 沖壓設備是提供模具行程能量的，在冷沖壓生產(chǎn)中，為了適應不同的沖壓工作需要 ，采用各種不同類型的壓力機。壓力機的類型很多，按傳動方式的不同，主要可分為機械壓力機和液壓壓力機兩大類。其中機械壓力機在冷沖壓生產(chǎn)中應用最廣泛。隨著現(xiàn)代沖壓技術的發(fā)展，高速壓力機、數(shù)控回轉頭壓力機等也日益得到廣泛地應用。 下面 表 9-1和表 9-2，分別列舉了按沖壓件大小和按生產(chǎn)批量選擇設備 表 9-1 按沖壓件大小選擇設備 零件大小 選用類型 特點 適用工序 小型或中小型 開式機械壓力機 有一定的精度和剛度，操作方便，價格低廉 分離及成形 （深度淺的成形件） 大中型 閉式機械壓力機 精度與剛度更高，結構緊湊 ，工作平穩(wěn) 分離、成形 （深度大的成形件及復合工序） 表 9-2 按生產(chǎn)批量選擇設備 沖壓件批量 設備類型 特點 適用工序 小批量 薄板 通用機械壓力機 速度快，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量較穩(wěn)定 各種工序 厚板 液壓機 行程不穩(wěn)定，不會因超載而損壞設備 拉深、脹形、彎曲等 大批量 高速壓力機 高效率 沖裁 多工位自動壓力機 高效率，消除了半成品堆儲等問題 各種工序 為安全起見，防止設備超載，應注意以下幾點： 1.所選沖壓機的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即： F壓機 F總 2.所選壓力機的閉合高度應與沖模的閉合高度相適應，即滿足：沖模的閉合高度在壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。 3.壓力機的工作臺面的必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地，但過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利的。 4.壓力機的行程大小應適應，由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖模、畢業(yè)設計（論文） 38 彎曲等模具，其行程不宜過大，以免發(fā)生凸模與導板分離或滾珠導向裝置脫開的不良后果。 由于制件屬于小型制件，又是薄板，要求是大批量生產(chǎn)，考慮到經(jīng)濟性和制件質(zhì)量，綜合考慮選用開 式雙柱可傾式壓力機。 查冷沖壓模具設計與制造表 7.10開式雙柱可傾式壓力機技術規(guī)格 這里選用型號 J23-16，它的主要技術規(guī)格如下表 9-3 表 9-3 J23-16 型壓力機主要參數(shù) 公稱壓力 /KN 160 滑塊行程 /mm 55 滑塊行程次數(shù) /(次 /min） 120 最大封閉高度 /mm 220 最大裝模高度 /mm 180 滑塊中心線至床身距離 /mm 160 連桿調(diào)節(jié)長度 /mm 45 床身兩柱間距離 /mm 220 模柄孔尺寸 /mm 直徑 40 工作臺尺寸 /mm 前后 300 深度 60 左右 450 墊板尺寸 /mm 厚度 40 機床外形尺寸 /mm 前后 1130 孔徑 210 左右 921 電動機功率 /kw 1.5 高度 1890 床身最大可傾角 / ） 35 機床總質(zhì)量 /kg 1055 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 39 第十章 落料凸、凹模加工工藝規(guī)程 10.1 落料凸模的加工工藝規(guī)程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 備制尺寸為 125 mm 35 mm的圓柱形鍛件 2 熱處理 退火（消除鍛后殘余內(nèi)應力；降低硬度） 3 粗加工 車落料直徑達 54 mm 20 mm，刨兩端端面，初步形成制件形狀 4 平磨 磨兩端平面保證平行度 5 鉗工 劃刃口直徑、翻邊直徑、圓柱銷孔、螺釘孔及中心線；鉆螺釘孔 4 10 mm，鉆圓柱銷釘孔 2 8 mm，鏜翻邊直徑達 28 mm和40 mm， 6 熱處理 淬火達硬度 58 60HRC 7 平磨 磨兩端面保證與型面垂直 8 磨型面 用成形刀磨削刃口，落料刃口達 53.77，翻邊直徑 28.7及翻邊半徑 R2 9 鉗工 修磨刃口和其他部位達設計要求 10.2 落料凹模的加工工藝規(guī)程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備 料 備制尺寸為 125 mm 28 mm的圓柱形鍛件 2 熱處理 退火（消除鍛后殘余內(nèi)應力；降低硬度） 3 粗加工 車外圓達 122 mm、刨兩端端面達 25 mm，初步形成制件形狀 4 平磨 磨兩端平面保證平行度 5 鉗工 劃落料刃口直徑、圓柱銷孔、螺釘孔及中心線；鉆螺釘孔 4 10 mm，鉆圓柱銷釘孔 2 8 mm，鏜落料刃口直徑達 53 mm和 64mm， 6 熱處理 淬火達硬度 60 62HRC 7 平磨 磨兩端面保證與型面垂直，且達到設計要求 8 磨型面 用成形刀磨削刃口，落料刃口達 mm， 9 鉗工 修磨刃口和其他部位達設計要求 畢業(yè)設計（論文） 40 第十一章 模具總裝圖及裝配工藝性 11.1 模具工作原理 模具總裝圖如圖 11-1 A-A 圖 11-1 裝配圖 畢業(yè)設計（論文） 41 1-下模座 2-下頂桿 3-下螺釘 4-沖孔、翻邊凸凹模固定板 5-落料凹模 6-下頂板 7-固定擋料銷 8-落料、翻邊凸凹模 9-沖孔凸模固定板 10-墊板 1 11-墊板 2 12-上模座 13-螺釘 14-模柄 15-推桿 16-圓柱銷 17-推板 18-導套 19-上頂桿 20-上頂板 21-沖孔凸模 22-沖孔、翻邊凸凹模 23-導柱 24-下圓柱銷 25-導管 26-彈簧 27-托板 28-螺母 29-定位銷 圖 11-1為落料、沖孔、翻邊復合模的總裝圖，由于該模具一次性完成 3道工序，故有些零件具有多重功能：落料、翻邊凸凹模 8的外圓起落料凸模的作用，端面起壓邊的作用，內(nèi)孔起翻邊凹模的作用；沖孔、翻邊凸凹模 22的內(nèi)孔起沖孔凹模，外圓為翻邊凸模；此外工作零件還有落料凹模 5和沖孔凸模 21。 考慮到?jīng)_孔漏料的方便，將沖孔凸模 21 置于上模；考慮到卸料和出件的方便，采用 了安裝在下模的彈頂裝置和利用安裝在壓力機上的打料機構。該結構將沖孔廢料由常見的內(nèi)部彈性結構向上推出，改為從導管 25 孔自由漏出，即中間推件力為零，減輕的沖壓負荷，而且也提高了模具使用壽命。 工作時，將剪好的條料放在落料凹模 5 上靠緊固定擋料銷 7和定位銷 29，壓力機滑塊帶動上模下行時，沖孔凸模 21首先與沖孔、翻邊凸凹模 22進行沖孔，沖孔結束后，接著落料、翻邊凸凹模 8與落料凹模 5進行落料，上模繼續(xù)下行，落料、翻邊凸凹模 8與下頂板 3的端面接觸，把坯料兩端壓緊，此時落料、翻邊凸凹模 8 的內(nèi)孔與沖孔、翻邊凸凹模 22的外孔開 始翻邊，這樣就完成了落料、沖孔、翻邊 3道工序。 當上?；厣龝r，下出件機構在彈簧 26的作用下開始工作，下頂桿 2帶動下頂板 3上行完成出件，當制件留在落料、翻邊凸凹模 8上，則由上出件機構來完成出件，這時推板 17帶動上頂桿 19，上頂桿 19帶動上頂板 20完成出件。沖孔的廢料從沖孔、翻邊凸凹模 22下的導管孔落下，至此整個沖壓工序完成。 按模具工作順序，為了避免落料后馬上就進行拉伸