np汽車備輪架加固板的模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計論文.doc

1、第一章 緒論1.1 中國沖壓模具現(xiàn)狀根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。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(dá)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(dá)到12m，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠

2、生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1.1.1 模具cad/cam技術(shù)狀況 我國模具cad/cam技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模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(xué)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(xué)開發(fā)的冷沖模cad/cam系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用cad/cam技術(shù)。國家科委863計劃將東風(fēng)汽

3、車公司作為cims應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具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(jìn)了工作站和cad/cam軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計算機(jī)模擬cae軟件并開始用于生產(chǎn)。 模具cad/cam技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)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(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的cad/cam系統(tǒng)。如美國eds的ug，美國para

4、metric technology公司的pro/engineer，美國cv公司的cads5，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(jìn)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(shù)。dl圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實(shí)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(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型cae軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技

5、大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型(rp)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維cad模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著rpm應(yīng)用于汽車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(yīng)用的無模多點(diǎn)成型及激光沖擊

6、和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。1.1.2 模具設(shè)計與制造能力狀況 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(dá)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)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(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(shè)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(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也

7、接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)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(yīng)用已越來越多。nc、dnc技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的

8、質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（td處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。 1.2 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定?？煞譃楫a(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)兩個方面來研究。1.2.1沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。 沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。

9、 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級進(jìn)模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。多功能、多工位級進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度1.2.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣cad/cae/cam技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具cad、cam技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具cad、

10、cam系統(tǒng)專用化程度。 為了提高cad、cae、cam技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1m以下和表面粗糙度ra0.1m的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。 對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程

11、服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。1.3中國沖壓模具發(fā)展趨勢根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展?fàn)顩r，以及未來我國的模具行業(yè)做出調(diào)整后，將呈現(xiàn)出十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模具的比例將不斷提高；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大。這就是我國模具行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。第二章 沖孔落料復(fù)合模

12、設(shè)計與計算2.1.概述沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀. 尺寸和性能的零件。沖壓通常在冷態(tài)下進(jìn)行，因此也稱為冷沖壓。板材沖壓具有下列特點(diǎn)：（1） 材料利用率高。（2） 可加工薄壁、形狀復(fù)雜的零件。（3） 沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性好。（4） 能獲得質(zhì)量輕而強(qiáng)度高、鋼性好的零件。（5） 生產(chǎn)率高，操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本低

13、的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。板材沖壓常用的金屬材料有低碳鋼、銅、鋁、鎂合金及高塑性的合金鋼等。沖壓工藝在汽車，電機(jī)，儀器等各種民用輕工產(chǎn)品以及航空和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。2.2設(shè)計任務(wù) 零件名稱：汽車備輪架加固板 材料：08鋼板 厚度：4mm 生產(chǎn)批量：大量生產(chǎn) 要求編制工藝方案。 圖2-1 汽車備輪架加固板零件圖 圖2-2 汽車備輪架加固板實(shí)體圖2.3沖壓件的工藝分析該零件為備輪架加固板，材料較厚，其主要作用是增加汽車備輪架強(qiáng)度。零件外形對稱，無尖角、凹

14、陷或其他形狀突變，系典型的板料沖壓件。零件外形尺寸無公差要求，壁部圓角半徑， 相對圓角半徑為1.25，大于表相關(guān)資料所示的最小彎曲半徑值，因此可以彎曲成形。的八個小孔和兩個腰圓孔分別均布在零件的三個平面上，孔距有位置要求，但孔徑無公差配合。 圓孔精度不高，彎曲角為，也無公差要求。 通過工藝分析，可以看出該零件為普通的厚板彎曲件，尺寸精度要求不高，主要是輪廓成形問題，又屬大量生產(chǎn)，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。2.4確定工藝方案2.4.1 計算毛坯尺寸該零件的毛坯展開尺寸可按式下式計算： 2-1上式中 圓角半徑； 板料厚度; 為中性層系數(shù)，由表查得； ，為直邊尺寸，由圖2-3可知: 2-2 2-3將這

15、些數(shù)值代入，得毛坯寬度方向的計算尺寸 2-4 考慮到彎曲時板料纖維的伸長，經(jīng)過試壓修正，實(shí)際毛坯尺寸取,同理，可計算出其他部位尺寸，最后得出如圖2-3所示的彎曲毛坯的形狀和尺寸。2.4.2 沖壓工序性質(zhì)和工藝方案的選擇沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù)有：（a） 落料；（b） 沖孔6個；（c）沖底部孔2個；（d）沖孔；（e） 沖2個腰圓孔；（f）首次彎曲成形；（g）二次彎曲成形。根據(jù)以上這些工序，可以作出下列各種組合方案。方案一：落料首次彎曲二次彎曲沖孔。方案二：沖孔落料首次彎曲二次彎曲。方案三：沖孔，落料（連續(xù)模）首次彎曲二次彎曲。方案四：沖孔，落料（復(fù)合模）首次彎曲二次彎曲。對以上三種方案進(jìn)

16、行比較，可以看出：方案一：全部沖孔工序安排在彎曲成形后進(jìn)行，缺點(diǎn)是成形后沖孔，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刃磨和修理比較困難，上、下料操作也不方便。方案二：單工序模，先沖孔再落料保證一定的精度，但主要適用于生產(chǎn)量較小或單件生產(chǎn)，生產(chǎn)率較低，且多了一模具，生產(chǎn)周期長。方案三：從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面考慮，將落料和零件上的孔組合在三套模具上沖壓，有利于降低沖裁力和提高模具壽命，同時模具結(jié)構(gòu)比較簡單，操作也較方便。但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對制造精度的要求高，制造成本高。方案四：落料和零件上的孔采用復(fù)合模組合沖壓，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了工序和設(shè)備，而且有利于降低零件的生產(chǎn)成本，可以提高生產(chǎn)效率。通過以上的方案分析，選用方

17、案四比較合理。2.4.3 確定排樣方式和計算材料利用率2.4.3.1排樣的意義沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣排樣合理就能降低材料消耗。大批量生產(chǎn)時，材料的經(jīng)濟(jì)利用是一個重要問題，特別對貴重的有色金屬。排樣的合理與否將影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用、模具結(jié)構(gòu)與壽命、生產(chǎn)率、沖裁質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。2.4.3.2材料的利用率排樣是否合理，經(jīng)濟(jì)性是否好，可用材料利用率來衡量。利用率用下式來衡量： 2-8m成-一個成品的重量，kg h-一個零件的消耗定額,kg;m-沖壓原料的重量，kg ;n-原材料上排樣所得零件的數(shù)量，個確定條料的利用率6：（取板料的規(guī)格為3655001.4）工件的有效面積

18、：s0=255500mm2條料的寬度：b=365mm 搭邊值a=4mm,a1=5mm2.4.3.3 確定排樣方式圖2-3的毛坯形狀和尺寸較大，為便于手工送料，選用單排沖壓。有三種排樣方式，見圖2-4a、b、c。由表查得沿送料進(jìn)方向的搭邊，側(cè)向搭邊，因此，三種單排樣方式產(chǎn)材料利用率分別為64、64和70。第三種排樣方式，雖然材料利用率最高，但是落料時需二次送料而且模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為此，本設(shè)計選用第二種排樣方法。 圖2-3 沖壓件展開圖 a）材料利用率64% b）材料利用率64%c）材料利用率70%圖2-4 排樣方式2. 4 .3. 4 利用率的計算條料的寬度為450mm，則條料上可沖壓工件的個數(shù)為

19、：n1=33 取n=33假如條料的寬度為900mm,則條料上可沖壓的零件個數(shù)為：n2=66 取n= 66當(dāng)條料的長為500mm時的利用率: =0.70 =0.70即條料的利用率為：=702.5.沖裁工藝性分析及間隙的選擇沖裁件的工藝性分析是指沖裁件對沖裁的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工藝要求。沖裁件的工藝性是否合理對沖裁件的質(zhì)量、模具的壽命和生產(chǎn)率有很大影響。 2.5.1沖裁間隙的選擇沖裁間隙指凸、凹模刃口間隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計中的重要參數(shù)，它直接影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和力能的消耗，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要合理的選用。沖裁間隙有單面間隙和雙面間

20、隙之分。根據(jù)沖裁件尺寸精度、剪切質(zhì)量、模具壽命和力能消耗等主要因素，將金屬材料沖裁間隙分成三種類型3：類（小間隙），類（中等間隙），類（大間隙）。2.5.2沖裁間隙對沖裁件的影響1、間隙過小時，由凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋在繼續(xù)加壓的情況下將產(chǎn)生二次剪切，繼而被擠入凹模。這樣，制件端面中部留下撕裂面，而兩頭出現(xiàn)光亮帶，在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。毛刺雖長單易去除，只要中間撕裂不是很深，仍可用。2、間隙過大時，材料的彎曲與拉伸增大，拉伸應(yīng)力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代減小，圓角與斷裂都增大，毛刺大而厚，難去除。所以隨著間隙的增大，制件的斷裂面的傾斜度的增大，毛刺增高。2.5.3 間隙對尺寸精度的影響

21、 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與公差尺寸的差值。這個差值包含兩個方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。其中凸、凹模間隙是影響凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素。當(dāng)凸、凹模的間隙較大時，材料所受拉伸作用增大。沖裁完后，材料的彈性恢復(fù)使落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。此時穹彎的彈性恢復(fù)方向與其相反，鼓薄板沖裁時制件尺寸偏差減小。在間隙較小時，由于材料受凸、凹模擠壓力大，故沖裁完后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，沖孔孔徑減小。2.5.4 間隙對沖裁力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。但是繼續(xù)增大間隙時，

22、會因從凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不重合，沖裁力減小。由于間隙的增大，使沖裁件的光亮面變小，落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或頂件力也隨之減小。但是，間隙繼續(xù)增大時，因?yàn)槊淘龃?，引起卸料力、頂件力也迅速增大?.5.5 間隙對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命通常以保證獲得合格產(chǎn)品時的沖裁次數(shù)來表示。沖裁過程中模具的失效形式一般有：磨損、變形、崩刃和凹模刃口漲裂四種。 間隙增大時可使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減?。坏?dāng)間隙繼續(xù)增大時，卸料力增加，又影響模具磨損，一般間隙為（10%-15%）t時磨損最小模具壽命較高。間隙小時，落料件梗塞在凹模洞口的漲裂力也大

23、。2.5.6 確定合理間隙的理論依據(jù)由以上分析可見，凸、凹模對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設(shè)計和制造模具時有一個合理的間隙值，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，所需沖裁力小，模具壽命高。生產(chǎn)中常選用一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙,最大值稱為最大合理間隙。設(shè)計與制造新模具時采用最小合理間隙值。 確定合理間隙的理論根據(jù)是以凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋相重合為依據(jù)?？梢杂嬎愕玫胶侠黹g隙值，計算公式如下：z=2t(1- )tan 2-5由上式可看出，間隙z與材料厚度t、相對切入深度/t及破裂角有關(guān)。對硬而脆的材料， /t有較小值時，則合理間隙值較

24、大。對軟而韌的材料，/t有較大值，則合理間隙值較小。板厚越大，合理間隙越大。由于理論計算在生產(chǎn)中不便使用，故目前廣泛使用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2.5.7合理間隙的選擇 表2-1沖裁模較大單面間隙材料 厚度08、10、35、09mn、q235、b3q23540、5065mn最小值最大值最小值最大值最小值最大值最小值最大值0.50.0200.0300.0200.0300.0200.0300.0200.0300.60.0240.0360.0240.0360.0240.0360.0240.0360.80.0360.0520.0360.0520.0360.0520.0360.0520.90.0450.0630.

25、0450.0630.0450.0630.0450.0631.00.0500.0700.0500.0700.0500.0700.04500.0631.20.0630.0900.0660.0900.0660.0901.50.0660.1200.0850.1200.0850.1202.00.1230.1800.1300.1900.1300.190間隙的選擇可以按照如下原則：對于斷面垂直度與尺寸公差要求較高的工件，選擇較小的合理間隙值。這時沖裁力與模具壽命作為次要因素來考慮。對于斷面垂直度與尺寸公差要求的前提下，應(yīng)以降低沖裁力、提高模具壽命為主，采用較大的合理間隙值。 部分沖裁件的單面間隙值見表2-1

26、。由表格可知，此復(fù)合模的最小單面間隙為=0.082 mm，最大單面間隙=0.11mm。2.6 沖裁力、卸料力、頂件力的計算及壓力機(jī)的確定和選擇2.6.1沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計模具和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于沖裁力。一般平刃口模具沖裁時，沖裁力可按下式計算： 2-6p 沖裁力，n； f 沖切斷面積，mm2；l 沖裁周邊長度，mm; t 材料厚度，mm； 材料抗剪強(qiáng)度，mpa； k 安全系數(shù)，一般取k1.3，考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度及偏差等因素,剛08的抗剪強(qiáng)度為210-300mpa，取=260 mpa4。2.6

27、.2降低沖裁力的方法在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長的工件時，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就必須采取措施降低沖裁力，主要有斜刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁幾種方法。本次設(shè)計采用斜刃模具沖裁以降低沖裁力。2.6.3落料沖裁力的計算（1）平刃口模具沖裁時，落料力按下式計算： 2-7 將加固板毛坯的周長，厚度以及08鋼材料的抗剪強(qiáng)度代入上式，得為了降低落料力，改用斜刃口模具，落料力:上式中，為模具斜刃口部分長度?？紤]到落料時條料容易安置和定位，模具的部分刃口可以設(shè)計成平口的。因此，表示刃口部分的長度（如果模具刃口全部做成斜口的，則），如圖3-16所示。圖中平刃口長度 ，斜刃口長

28、度 ，取 則 (2) 推件力: 2-8設(shè)同時梗塞在凹模內(nèi)的零件數(shù)，查表系數(shù)，代入上式，得（3）選用沖壓設(shè)備這一工序的落料力，推件力，因此，工序所需的總壓力 2 .6. 4 沖孔力的計算(1) 沖壓8個孔，沖孔力 f1=44600n(2) 沖壓底部圓孔，沖孔力(3) 腰圓孔沖孔力 (4) 選用沖壓設(shè)備工序總的沖孔力 故可選用1000kn壓力機(jī)。2.6.5頂件力、卸料力、推件力的計算沖裁結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)，會使工件卡緊在凸?；虬寄Ｉ希仨毷┘油饬?，將其取下。卸料力：將緊箍在凸模上的料卸下所需的力推件力和頂件力：將卡在凹模中的工件推出或頂出所需的力表2-2 卸料力、推件力及頂件力的因數(shù)沖裁材

29、料k卸k推k頂紫銅黃銅0.020.060.030.09鋁、鋁合金0.0250.080.030.07鋼材 料厚 度mm0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.100.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03 2-9 2-10 2-11k卸、k頂、k推 卸料因數(shù)、推料因數(shù)、頂件因數(shù)，其值見表2-2；p 沖裁力， n ；n 卡在凹?？變?nèi)的工件數(shù)，nh/t(h為凹模刃口直高度，t為工件材料厚度)。落料： p卸落=k頂p =884.2kn沖孔： p1=k頂p=44.6kn

30、 p2=nk推p=89.2knp3=k頂p=519kn p總=700kn切口： p卸切=k頂p=0.0410.48=0.42kn p推切=nk推p=20.0510.48=1.048kn則總沖壓力為： p總=p落料+p沖孔+p切口=955.7kn2. 6. 6沖壓設(shè)備的選擇2.6.6.1 壓力機(jī)參數(shù)的選擇沖壓設(shè)備的正確選擇及合理使用將決定沖壓生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，并與產(chǎn)品、模具壽命、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品成本等密切相關(guān)5。 沖壓類型與應(yīng)用1.開式壓力機(jī)：在中、小型的沖裁件、彎曲件或拉深件的沖壓生產(chǎn)中，主要選用開式壓力機(jī)。2閉式壓力機(jī)：在大、中和精度高的沖壓生產(chǎn)中，主要選用閉式壓力機(jī)。3液壓機(jī)：在小批量和大型

31、拉深、彎曲和成型件的生產(chǎn)中多選用液壓機(jī)。打算內(nèi)液壓機(jī)一般不適于沖裁工作。4高速壓力機(jī)：用于大批量生產(chǎn)。通常于連續(xù)模和自動送料裝置配套使用。5精壓機(jī)：用于精壓和體積精壓等工藝。6精沖壓力機(jī)：用于精沖工藝，采用專用精沖模具，也可在普通壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)精沖。2.6.6.2 沖壓設(shè)備的選用原則沖壓設(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、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來決定的。沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備種類很多，選用設(shè)備時主要應(yīng)考慮下述因素：1.沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(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)完成任務(wù)工序的要求。3.沖壓設(shè)備裝模高度、工作

32、臺尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所所使用的模具。4.沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。2.6.6.3沖壓設(shè)備的選用一般情況下所選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍，對于工作行程小于標(biāo)稱壓力行程的工序也可直按壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力選擇設(shè)備。故壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力應(yīng)大于（955.71.3）kn=1242.4kn。棕上所述，選用閉式雙柱壓力機(jī)j31-160a,技術(shù)參數(shù)如表2-3所示。表2-3 j31-160a壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)公稱壓力/kn最大裝模高度/mm滑快行程/mm行程次數(shù)/次min-1最大閉和高度/mm160037516032480連桿調(diào)節(jié)長度/mm工作臺尺寸/mm滑

33、塊中心線至床身距離/mm模柄孔尺寸/mm電動機(jī)功率/kw左右/mm前后/mm直徑深度12079071037584145102.6.6.4沖壓機(jī)能量的校核此工序?yàn)闆_裁，沖裁所需的功aa0.5pt 2-6 a-成形的過程的功，nmp-成形工藝力和輔助工藝力之和,nt-沖裁料厚度，mma=0.5298.5741.4=209n電機(jī)的功率：n=2.89496kw所選的電動機(jī)的功率符合要求。由壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)可知，壓力機(jī)的封閉高度:hmax=480mm hmin=375mm模具的封閉高度: (hmax-5)mm h (hmin+10)mm275mm h 385mm由后面的模架選擇可知，模具的封閉高度過小，

34、可在壓力機(jī)臺面上加放墊板補(bǔ)償。2.7模架的選擇由以上的計算，在初步對凸凹模尺寸的確定以后，可以對模架進(jìn)行選取模架選取原則可根據(jù)簡明設(shè)計手冊p418表15.2進(jìn)行選取。其基本原則是：選擇模架結(jié)構(gòu)時要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位，出件方式，材料的送進(jìn)方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方進(jìn)行綜合考慮。選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凸模大3040mm摩板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。選擇模架時還應(yīng)注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系，比如模座的寬度應(yīng)比壓力機(jī)工作臺孔的孔徑?jīng)]每邊大4050mm。沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度，小于壓力機(jī)的最小裝模高度等。

35、通常中小型沖模常采用后側(cè)式。由以上原則，對模架進(jìn)行選取。選擇模架的型號如下： 模 架： 480380275385 上模座： 58838090 (gb/t 2855.5) 下模座： 588380100 (gb/t 2855.6) 導(dǎo) 柱： 64470 (gb/t 2861.1) 導(dǎo) 套： 9420066 （gb/t 2861.6） （單位：mm）其結(jié)構(gòu)如沖孔落料裝配圖。 選擇 模架周界：l=480mm b=380mm 閉合高度275385mm,i級精度的后側(cè)導(dǎo)柱形模架;2.7.1模架各部分零件的設(shè)計與選擇 （1）上下模板的選擇：（由簡明設(shè)計手冊p426表15.21）其基本尺寸如表2-4表2-4

36、凹模周界hhl1sa1a2rld（h7）lb基本偏差差差極限偏差250160452602501101954510045+0.05-0.0250-0.025-0.0525016050402602501101954510032（其外形尺寸見裝配圖）（2）導(dǎo)柱的選擇由模架選擇的結(jié)果可得：見簡明手冊p448表15.26，導(dǎo)柱為c型。其尺寸公差與外形如表2-5：尺寸如表2-5：表2-5基本尺寸極限偏差l640-0.011470注： 1 摘自gb/t2861.390。）2 材料：g cr15.3 熱處理：硬度6266hrc（3）導(dǎo)套的選擇導(dǎo)套與導(dǎo)柱形成間隙配合，保證相對滑動順暢。通過模架已選定。由簡明手冊

37、p439表15.21得：圖2-5（注：1摘自gb/t2861.390。2材料：20鋼。3熱處理：滲碳深度0.81.2mm，硬度5862hrc。）（4）模柄的選擇因?yàn)橛脤?dǎo)柱式?jīng)_模，且為了便于安裝，因此選用壓入式模柄。（見課本p93）模柄的選擇暫放在壓力機(jī)后（5）固定板與墊板的選用 固定板的選用其基本原則是：用凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)置。形式有圓形與矩形兩種。一般取其厚度等于凹模厚度的60%80%。固定板孔與凸模采用過度配合（h7/m6），壓裝后端面要磨平，以保證沖模的垂直度。尺寸應(yīng)與凹模相配合。 根據(jù)以上原則，選擇l=320mm b

38、=290mm h=40mm （見參考文獻(xiàn)2 p94，參考文獻(xiàn)1 p475表15.57）圖2-6（注：材料 45鋼）（6）墊板的選用：與固定板相類似 見參考文獻(xiàn)p94墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所承受的單位壓力，保護(hù)模座以免被凸模端面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，根據(jù)模座承壓的大小進(jìn)行判斷。凸模支承端面對模座的壓力為 = 2.7 p沖裁力，n f凸模支承端面積， 如果凸模支承端面單位壓力大于模座材料的御用應(yīng)力。則需加經(jīng)淬硬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取412mm，材料選用45鋼，t硬度按受力情況設(shè)計是自定。模板許用應(yīng)力如下經(jīng)過計算：113.65mpa因此選用墊板輪廓尺

39、寸為： l=200 mm b=125 mm h=10 mm2.7.2 卸料裝置的設(shè)計卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可以作壓料板以防止材料變形，并幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等。設(shè)計時應(yīng)注意以下及方面。（1）卸料力一般取5%20%沖裁力、（2） 卸料板應(yīng)有足夠剛度，其厚度可按下式計算，即 h=（0.81.0）hd式中 h卸料板厚度，mm hd凹板厚度，mm（3）卸料要求耐磨，材料一般選45鋼，淬火，磨削，（4） 卸料板安裝尺寸，計算中要考慮凸模有46mm的刃磨量。 （5） 卸料板可根據(jù)工件之車圓形或矩形2.7.2.1 初步選用該模具的卸料彈性元件采用橡膠已知 p卸=33.39kn又根據(jù)沖

40、模結(jié)構(gòu)，該模具需安裝四個橡膠p1= =8.35kn 式2.8p1單個彈性元件承受壓力由沖壓模具簡明手冊p459選取尺寸。其外形大小如圖2-9： 圖2-7聚酰胺橡膠由以上計算可得： 選取橡膠尺寸為 4512.5252.7.2.2 卸料板：選用彈性卸料板其厚度由簡明手冊p450表15.27得：=32mm其輪廓尺寸為：320 26032 （單位：mm）2.7.2.3 下推件頂件裝置的設(shè)計與選用 對于落料件可在下模板設(shè)計安裝一個由頂桿，頂板，頂塊組成的下頂出機(jī)構(gòu)，由彈簧裝置驅(qū)動。落料后將工件頂出。其尺寸可由參考文獻(xiàn)4表4.12根據(jù)實(shí)際情況選定。2. 8 凹凸模的設(shè)計2.8.1落料凹模凹模的刃口形式有直

41、壁刃口凹模(如圖2-7a、b)和錐形刃口凹模（如圖2-7c、d）。直辟刃口凹模刃口強(qiáng)度較高，刃口修磨后工作部分尺寸不變，制造方便，適用于沖裁形狀復(fù)雜或公差等級要求較高的工件。但是在刃口孔內(nèi)易于聚集廢料或工件，增大了凹模的脹裂力、推件力和孔壁的磨損。磨損后刃口形成倒錐形狀，可能使沖成的工件從孔口反跳到凹模表面上造成操作困難。a)型一般適用于非圓形工件。b)型適于圓形工件、需將工件或廢料頂出的模具或復(fù)合沖裁模。錐形刃口凹模刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般對工件尺寸和凹模壽命影響不大。工件或廢料很容易從凹?？變?nèi)落下，孔內(nèi)不易積聚工件或廢料，孔壁所受的摩擦力及脹裂力小，所以凹模的磨損及每

42、次修磨量小。錐形刃口凹模適用于形狀簡單、公差等級要求不高、材料較薄的工件。沖孔落料復(fù)合模凹模采用錐形刃口形式。 圖2-8 凹模的刃口形式 2.8.2凹模的輪廓尺寸的計算凹模的輪廓尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。目前還不能用理論公式計算來確定，一般情況凹模的輪廓尺寸可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定7。凹模厚度： h=kb 2-11凹模壁厚： c1.2)h (輪廓為光滑的曲線時)c1.5h（輪廓與凹模邊緣平行時）c 2h（輪廓線具有較復(fù)雜的形式或具有尖角時） b沖裁件的最大外形尺寸,mmk系數(shù),查表2-6。 根據(jù)表2-6,k取0.244凹模的厚度h=84mmb/mm材料厚度/mm0.51233500.30.3

43、50.420.50.6501000.20.220.280.350.422.8.3凹模強(qiáng)度的校核凹模強(qiáng)度的校核主要是檢查其高度h。凹模在沖裁力的作用下會產(chǎn)生彎曲，如果凹模的高度不夠，就會產(chǎn)生較大的彎曲變形甚至?xí)嗔?。矩形凹模的校核公式：hmin= 2-12p沖裁力，n許用彎曲應(yīng)力；對于淬火硬度5862hrc的t8a、t10agr12mov和ggr15, =（300500）mpa;淬火鋼為未淬火鋼的1.53倍, hmin凹模的最小壁厚，mm a,b下模座的方形孔尺寸，mm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取a=640mm,b=500mm，則hmin=76110mm。取h=84mm。綜上所述，凹模板選擇64050084通過校核，可知凸凹模的壁厚有足夠的強(qiáng)度。根據(jù)下卸料彈簧和下卸料板的厚度及模具結(jié)構(gòu),可選取凹模的高度為84mm 其結(jié)構(gòu)如圖2-9所示： 圖2-9 落料凹模2.8.4沖孔凸模的設(shè)計(1)圓形孔凸模的長度計算l=h1+h2+h+h3 2-13h1卸