落料、沖孔、彎曲復(fù)合模設(shè)計(jì)

1、模具設(shè)計(jì)作業(yè)題：拉深沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)：工藝性分析工件名稱：角撐材料：LY12M厚度：1.2mm工件簡(jiǎn)圖:如圖1所示1、沖壓件的工藝分析以及方案的確定通過(guò)對(duì)沖壓件圖樣的分析得出對(duì)于這類工件，一般采用先落料、再拉深，后沖孔的加工順序進(jìn)行加工。如果把三道工序放到一起，可以大大提高工作效率，降低整個(gè)模具的開(kāi)發(fā)成本，能夠減輕工作量，節(jié)約能源，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定而且在加工時(shí)不需再將手伸入模具空間, 保護(hù)了操作者的人身安全。將三道工序復(fù)合在一起，可以有以下兩個(gè)不同的工藝方案： 方案一、先沖孔、落料為同一工步首先完成，然后再進(jìn)行拉深。采用級(jí)進(jìn)模具。方案二、先落料，然后沖孔和拉深在同一工序；采用復(fù)合模具。由于此零件為盒

2、形件且直邊較短拉深后由于回彈的影響，難以保證零件的精度，因此可留一截直邊，零件成形后在削去多余的直邊。采用第一種方案加工工件，只需一副模具，生產(chǎn)效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。不易保證長(zhǎng)度尺寸的精度，而且容易磨損內(nèi)孔沖頭，降低模具壽命。方案二也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)較方案一簡(jiǎn)單。經(jīng)分析、比較最后確認(rèn)方案二。該沖壓件的形狀較為簡(jiǎn)單對(duì)稱, 沖裁件內(nèi)外形達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12IT13，最小孔徑為2.6 mm,查鈑金課本表 頁(yè)：兩孔中心距公差，25.5 mm；一般沖裁件剪斷面粗糙度6.3 。圓角部分r=3mm，其尺寸的精度要求不高，LY12M沖壓性能較好,孔與外緣的壁厚較大, 復(fù)合模中的凸凹

3、模壁厚部分需要足夠的強(qiáng)度。因此, 該工件采用落料、沖孔及彎曲復(fù)合模加工較合理。2、主要工藝參數(shù)的計(jì)算 2.1 毛坯尺寸的計(jì)算在計(jì)算毛坯尺寸前，需要先確定拉深前的形狀和尺寸,又有拉深圓角半徑r=3mm，板料厚度t=1.2mm,r/t=,故這類彎曲件變薄不嚴(yán)重，橫斷面畸變較小，并且留出8.5的直壁高度，拉伸成型后還需要修邊，故毛料展開(kāi)粗劣計(jì)算即可：1）將盒形件兩個(gè)圓角部分合在一起，組成一個(gè)圓筒，其展開(kāi)半徑為：， D=70mm2）直邊部分按彎曲計(jì)算展開(kāi)：B=D=70mm，3）展開(kāi)后的毛料如下圖：4）拉伸成型后如圖： 2.2 排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算排樣設(shè)計(jì)主要確定排樣形式、送料步距、條料寬度、材料利用率和繪

4、制排樣圖。（1）排樣方式的確定 根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，排樣方式選擇為直排。 以下對(duì)兩種直排方式進(jìn)行分別計(jì)算： 方式一：豎排 1、搭邊值的確定 由課本表3-17查的和值： 工件間=1mm，沿邊=1.2mm。2、送料步距的確定 A=D+=70+1=71mmD平行于送料方向的沖裁寬度 沖裁件之間的搭邊值。3、條料的寬度確定 按照無(wú)側(cè)壓裝置的條料寬度計(jì)算公式，查書(shū)中的表3-18得 =0.6mm =0.2mmB=mm4、繪制排樣圖。沖裁件排樣圖如圖2所示：圖2 排樣圖 方式二：橫排 1、搭邊值的確定 由書(shū)中表2-4查的和值：工件間=1.2mm 沿邊=1.0mm2、送料步距的確定A=D+=89.5+1.2

5、=90.7mm D平行于送料方向的沖裁寬度 沖裁件之間的搭邊值。 3、條料的寬度確定 按照無(wú)側(cè)壓裝置的條料寬度計(jì)算公式，查書(shū)中的表3-18得：=0.5mm =0.2mm B=mm 4、繪制排樣圖。沖裁件排樣圖如圖3所示： 圖3 排樣圖通過(guò)計(jì)算，當(dāng)選用第二種排樣方案時(shí)，整體材料利用率也大于第一種方案的材料利用率，因此選用第一種排樣方案進(jìn)行排樣。2.3 沖壓力的計(jì)算及設(shè)備的選擇 該模具采用彈性卸料和下方出料方式?？倹_壓力由沖裁力、卸料力、推件力和彎曲力組成。由于采用復(fù)合沖裁模，其沖裁力由落料沖裁力和沖孔沖裁力兩部分組成。2.3.1 沖裁力的計(jì)算采用平刃口模具沖裁，其理論沖裁力可按下式計(jì)算： 式中：

6、-安全系數(shù)，常取K=1.3-沖裁件的周長(zhǎng)，mm； -材料的厚度，mm； -材料的抗剪強(qiáng)度，MPa。查表(實(shí)用沖模設(shè)計(jì)與制造)A-2 抗剪強(qiáng)度：= MPa沖裁件周長(zhǎng)：=（1）落料、沖孔沖裁力的計(jì)算。查相關(guān)手冊(cè)得知材料LY12的抗拉強(qiáng)度=400460MPa因此取=460MPa， （2）壓邊力的計(jì)算。查書(shū)本實(shí)用沖模設(shè)計(jì)與制造表2-21，（3）反頂力的計(jì)算。 （4）卸料力的計(jì)算 （5）選擇沖床時(shí)的總沖壓力為：（7）選用設(shè)備公稱壓力。 根據(jù)上面算的總沖壓力為188.7，所用機(jī)械壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)選取最接近而又稍大一些的壓力機(jī)，查書(shū)本實(shí)用沖模設(shè)計(jì)與制造附錄B，表B-4，選取國(guó)產(chǎn)公稱壓力為250的J2325型

7、開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示： J23-16型開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)公稱壓力/KN 250滑塊行程/mm 65滑塊行程次數(shù)/（次/min） 105最大封閉高度/mm 270封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 55滑塊中心線至床身距離/mm 200立柱距離/mm 270工作臺(tái)尺寸/mm（前后×左右） 370×560墊板尺寸/mm（厚度×孔徑） 50×200模柄孔尺寸/mm（直徑×深度） 40×60床身最大傾斜角(°) 30 2.4計(jì)算刃口部分尺寸 2.4.1沖裁凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）沖裁間隙查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中表

8、格2-11得間隙=0.16mm，=0.19mm。（2）凸、凹模刃口精度 查課本表3-13 由于t=1.2mm，工件精度選取IT12，故模具尺寸精度選為IT9（3）對(duì)沖的孔采用凹、凸模分開(kāi)加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下。 查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2-6 查得磨損系數(shù)x=0.75對(duì)于查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2-5凸、凹模制造公差均為：=0.020，=0.020。查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2-4：=0.19=0.16 校核：-=0.03mm，+=0.040 mm 不滿足->+的條件。 因此，只有縮小、，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此取0.4=0.40.02=0.012mm0.

9、6=0.60.02=0.018mm故 =mm =mm（4）對(duì)外輪廓的落料，由于形狀比較簡(jiǎn)單、有規(guī)則，故依舊采用凸凹模分別加工的方法，其凸凹模尺寸計(jì)算如下。對(duì)圓弧部分尺寸D= mm刃口計(jì)算查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2-5得凸、凹模制造公差：=0.020mm =0.030mm查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表2-6得 磨損系數(shù)= 0. 5。校核：-=0.03mm，+=0.050 mm 不滿足->+的條件。0.4=0.40.02=0.012mm0.6=0.60.02=0.018mm因此，只有縮小、，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此取=mm=69.69mm 對(duì)拉深模具刃口尺寸計(jì)算拉深凹模的圓角半徑可

10、按經(jīng)驗(yàn)公式 ，取=6mm，一次拉深成型中，凸模圓角半徑與工件的圓角半徑相等。但對(duì)于厚度小于6mm的材料其數(shù)值不得小于2t。而=3 ，符合要求，不需要加入整形工序，故=3mm圓弧部分： 查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造表4-18凸、凹模制造公差均為：=0.08，=0.05。式4-43： ，取Z=2.8查表2-6得磨損系數(shù)= 0.75。=50.063mm=47.263mm3、壓力中心計(jì)算 因?yàn)樵摴ぜ禽S對(duì)稱零件，所以其壓力中心在其幾何中心上。 4、模具總體設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì) 4.1 模具零件結(jié)構(gòu)的確定（1）落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定。 凹模外形尺寸主要包括凹模厚度、凹模壁厚c、凹模寬度和凹模長(zhǎng)度。 凹模厚度尺寸

11、的確定 查模具設(shè)計(jì)和制造表2-15,凹模厚度修正系數(shù)=0.35,凹模厚度尺寸=b=0.35×70 mm=24.5mm凹模壁厚c=（1.52.0），可取c=35 mm凹模寬度=（89.5+2×35）mm=159.5 mm, 設(shè)計(jì)使取=160mm 凹模長(zhǎng)度=步距+2C =（71+2×35）= 141 mm。設(shè)計(jì)時(shí)取凹模長(zhǎng)度 =200mm（2）落料凸模結(jié)構(gòu)尺寸的確定。 凸模長(zhǎng)度尺寸與凸模凸緣和卸料板的厚度有關(guān)。卸料板厚度取=16 mm。凸模凸緣取=15 mm，壓縮后橡皮圈厚度 。凸模長(zhǎng)度=+,可取=（16+15+39）mm=70 mm（3）凸、凹模的尺寸的確定。凸、凹模

12、的厚度，根據(jù)模具的具體情況而定。凸、凹模的外刃口尺寸按凹模刃口配制，并保證間隙0.320.33 mm。4.2模具其他零件的選擇 模架選用一般精度，中小尺寸沖壓件的后側(cè)導(dǎo)柱模架。 上模座板：L×B×H=315mm×250mm×50mm （GB/T2855.1）下模座板：L×B×H=315mm×250mm×60mm （GB/T2855.2）導(dǎo) 柱1：d×L=40mm×230mm （GB/T2861.1）導(dǎo) 柱2：d×L=45mm×230mm （GB/T2861.1）導(dǎo) 套1：d&

13、#215;L×D=40mm×125mm×48mm（GB/T2861.3）導(dǎo) 套2：d×L×D=45mm×125mm×48mm（GB/T2861.3）墊 板：35 mm卸 料 板：16 mm在確定模具閉合高度之前，為使模具正常工作，模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于沖床最大和最小閉合高度之間，一般可按式H最大-5H模 H最小+10確定。 如果模具閉合高度小于沖床的最小閉合高度時(shí)，可以采用墊板，其高度為H1則關(guān)系式見(jiàn)式H最大-H1-5H模 H最小-H1+10 其中，H最大-H1和H最小-H1分別為模具安裝在沖床墊板上

14、時(shí)，沖床的最大和最小裝模高度。模具閉合高度：=50+35+25+30+70+60=270 mm 4.3 繪制模具總裝配圖 按已經(jīng)確定的模具形式及相關(guān)參數(shù)，選擇冷沖模標(biāo)準(zhǔn)模具。繪制模具總配，主要是由上模座、下模座、沖孔凸模、拉深凹模、成形落料凸凹模、成形凹模、落料凹模、卸料板等主要零件組成，同時(shí)它們也是此套模具的主要工作零件，如圖5所示。 條料的送進(jìn)，由六個(gè)導(dǎo)料銷控制其方向，由固定擋料銷控制其進(jìn)距。卸料采用彈性卸料裝置，由橡膠來(lái)提供卸料力。為了便于加工，落料凸模與沖孔凸模采用相拼式，并保證其安裝的準(zhǔn)確性，對(duì)于沖孔部分，沖孔的費(fèi)料可通過(guò)凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔落下。 圖5 裝 配 圖1.模柄 2.

15、卸料螺釘 3.中間導(dǎo)柱模架 4.圓柱銷 5.凸凹模 6.沖孔凸模 7.卸料橡皮 8.卸料板 9.螺釘 10.落料凹模 11.沖孔凹模 12.拉深凸模 13.墊板 14.頂件器 15.頂桿 16.擋料銷 17.導(dǎo)料銷4.4 繪制模具主要零件圖 （1）拉深凸模如圖6所示，材料選用Cr12MoV，熱處理5860HRC。圖6 拉深凸模（2）落料凹模如圖7所示，材料選用Cr12MoV，熱處理5860HRC。 圖7 落料凹模（3）凸凹模如圖8所示，材料選用Cr12MoV，熱處理5862HRC。圖 8 凸凹模（4）沖孔凸模如圖9所示，材料選用Cr12MoV，熱處理5862HRC。圖 9 沖孔凸模4.5 定位

16、零件模具上定位零件的作用是使毛坯在模具上能夠正確定位。毛坯在模具中定位又兩個(gè)內(nèi)容：一是送料方向上的定位，用來(lái)控制送料的進(jìn)距，通常稱為擋料，二是在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向如圖11所示： 圖11 毛坯的定位及導(dǎo)向4.6 導(dǎo)向及支撐固定零件導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇： 對(duì)生產(chǎn)批量大，要求模具壽命高，工件精度較高的沖模，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證上、下模的精確導(dǎo)向。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式有滑動(dòng)和滾動(dòng)的兩種。經(jīng)過(guò)計(jì)較選用了滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套. 滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套是一種無(wú)間隙、精度高、壽命長(zhǎng)的導(dǎo)向裝置，適合于高速?zèng)_模、精密沖裁模以及硬質(zhì)合金模具的沖壓工作。 如圖12所示為滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)套與上模

17、座導(dǎo)套孔采用過(guò)盈配合，導(dǎo)柱與下模座導(dǎo)柱孔位過(guò)盈配合，滾珠置于滾珠夾持圈內(nèi)，與導(dǎo)柱和導(dǎo)套接觸，并有微量過(guò)盈。 設(shè)計(jì)時(shí)，滾珠與導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間應(yīng)保持0.01-0.02 mm的過(guò)盈量。為保證均勻接觸，滾珠尺寸必須嚴(yán)格控制。滾珠直徑一般取5 mm。對(duì)于高精度模具滾珠精度去IT5，一般精度的模具，取IT6.滾珠排列對(duì)稱，分布均勻，每個(gè)滾珠在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)都有其各自的滾道而減少磨損。滾珠夾持圈的長(zhǎng)度L，應(yīng)保證上模回程至上止點(diǎn)時(shí)，仍有2-3圈滾珠與導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合，起導(dǎo)向作用。導(dǎo)套長(zhǎng)度約為L(zhǎng)1=L+（5-10) mm。圖12 滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套4.6 模 柄 模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式

18、分為整體式模柄、帶臺(tái)階的壓入式模柄、帶螺紋的旋入式模柄、有凸緣的模柄、浮動(dòng)式模柄選用浮動(dòng)式模柄如圖它由模柄、球面墊圈和接板組成。這種結(jié)構(gòu)可通過(guò)球面墊快消除沖床導(dǎo)軌誤差對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響。適用于有滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精度沖模。在設(shè)計(jì)模柄時(shí)要注意，模柄的長(zhǎng)度不得大于沖床滑塊里模柄孔德深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔一致，在本設(shè)計(jì)中采用帶臺(tái)階的壓入式模柄。其結(jié)構(gòu)圖如圖13所示。圖13 模 柄設(shè) 計(jì) 小 結(jié) 為期四周的沖壓模具設(shè)計(jì)已近結(jié)束了，如果四周時(shí)間完全拿來(lái)做設(shè)計(jì)，那么時(shí)間肯定很充裕，但是在設(shè)計(jì)的同時(shí)要實(shí)訓(xùn)以及課程的考試，所以時(shí)間就耗去一大部分。此次設(shè)計(jì)的題目是綜合性的，集結(jié)了落料、沖孔和拉深。通過(guò)設(shè)計(jì)，使我對(duì)沖壓成形模具有了更深刻的認(rèn)識(shí)，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)能力也有了一定的提高，對(duì)各種手冊(cè)得查法有了親身的體驗(yàn)，同時(shí)也熟練了CAD軟件的操作，對(duì)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的沖模部分的壓力中心計(jì)算有了更進(jìn)一步的了解，并且對(duì)卸料裝置、送料定位裝置及固定裝置有了進(jìn)一步的掌