卡環(huán)沖壓工藝分析及磨具設(shè)計

1、畢業(yè)論文卡環(huán)的工藝分析及模具設(shè)計125011326胡鑫國機械工程系學(xué)生姓名： 學(xué)號：0 機械設(shè)計制造及其自動化系 部： 原 濤專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二零一四年六月標(biāo)題： 誠信聲明 本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。本人簽名： 年 月 日摘 要 本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次冷沖壓模具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設(shè)計等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解

2、了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。卡環(huán)的工藝分析及磨具設(shè)計采用沖孔、落料翻邊復(fù)合模，能較好地實現(xiàn)落料及落料件的修邊，模具設(shè)計制造簡便易行。落料沖孔效果好，能極大地提高生產(chǎn)效率，但落料凹模設(shè)計較為重要，設(shè)計中應(yīng)充分考慮其落料模口形狀，否則易影響落料拉伸件的形狀。說明書也分析了零件沖壓成形的工藝特點，介紹了卡環(huán)的工藝分析及磨具設(shè)計沖孔、落料、翻邊復(fù)合模的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，設(shè)計了一副包含沖孔、落料、翻邊的復(fù)合模，該模具設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性好，裝、拆、修磨方便,模具使用性能良好，應(yīng)用廣泛。可以在一個工

3、步中完成卡環(huán)毛坯的落料、成形、預(yù)沖孔、翻邊四道工序，生產(chǎn)率較舊的工藝方法有很大提高，經(jīng)濟效益顯著。通過沖裁件工藝分析等確定了模具類型。按照沖壓模具的一般步驟，計算并設(shè)計了本套模具的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板等。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。關(guān)鍵詞：復(fù)合模，夾圈，落料，復(fù)合下料，沖孔，復(fù)合模，冷沖壓，繪圖能力ABSTRACTThus the present paper applies this specialty to study the curriculum the theory and the production know-how carries on a time

4、cold stamping mold design work the actual training to raise and to sharpen the student independent working ability, consolidated and expanded the content which curricula and so on cold stamping mold design studied, the method and the step which the grasping cold stamping mold designed, the basic mol

5、d skill which the grasping cold stamping mold designed had understood how analyzed the components the technology capability, how definite craft plan, had understood the mold basic structure, sharpened the computation ability, cartography ability, has been familiar with the standard and the standard,

6、 simultaneously various branches correlation curriculum all had the comprehensive review, independent thinking ability also had the enhancement. can enhance the production efficiency enormously, but falls the material to stretch the concave mold design to be important, in the design should consider

7、fully it falls the material stretch mold mouth shape, otherwise easy to affect falls the material stretches the shape.  This project analyse the technology features of punch forming and introduce the operational principle and

8、 the structure design of the compound moulds of blank-and-cup piercing drawing and flanging. I designed a suit of compound moulds which contain blank-and-cup piercing drawing&

9、#160;and flanging. This suit of compound moulds are reasonable designed and has compact structures , high reliability and widely used. This suit of compound moulds can co

10、mplete blank-and-cup piercing drawing and flanging in a position, so the production efficiency and economic benefit are higher then the old technology features. Determine the 

11、type of the moulds by the technology anal yes of the part. Then calculate and design the parts according to the normal way, such as: male mould, female mould

12、60;and mould holder.  Keywords: compound moulds,blank-and-cup,falls material,strech molpunch hole,superposeble die,cold stamping ,artography ability目錄前言錯誤！未定義書簽。1概論21.1引言21.2.1沖壓模相關(guān)介紹21.2.2沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位21.2.3我國沖壓模具市場情況31.2.4 沖壓模具水平狀況41.2.5我國沖模今后發(fā)展趨勢62.1工件工藝性分析62.1.1沖裁工藝

13、性62.1.2翻邊工藝性72.1.3判斷能否一次性翻邊成形72.2 工藝方案確定82.2.1.油封內(nèi)夾圈工藝方案92.2.2.油封外夾圈工藝方案93排樣及計算材料利用率103.1計算預(yù)沖孔大小103.1.1內(nèi)夾圈預(yù)沖孔計算103.3.2外夾圈預(yù)沖孔計算113.2確定排樣方式113.3計算材料利用率123.3.1油封內(nèi)夾圈材料利用率計算123.3.2油封外夾圈材料利用率計算144沖裁力及壓力中心計算154.1油封內(nèi)夾圈計算154.1.1落料力計算154.1.2翻邊力計算164.1.3切邊力計算164.1.4推件力計算164.4.5總壓力計算164.2油封外夾圈計算164.2.1拉深力的計算164

14、.2.2壓邊力的計算164.2.3拉深總工藝力計算174.2.4翻邊力計算174.2.5卸料力的計算174.2.6沖裁力計算174.2.7落料力計算174.2.8總沖壓力的計算174.3壓力中心的計算185主要工作部分尺寸計算185.1油封內(nèi)夾圈尺寸計算185.1.1落料刃口尺寸計算185.1.2沖孔切邊刃口尺寸計算195.1.3翻邊工作刃口尺寸計算195.2油封內(nèi)夾圈尺寸計算205.2.1落料刃口尺寸計算205.2.2沖孔切邊刃口尺寸計算215.2.3翻邊工作刃口尺寸計算216凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核226.1油封內(nèi)夾圈模具外形尺寸226.1.1落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計226.1.2確定落

15、料、翻邊凸凹模外形尺寸246.1.3沖孔翻邊凸模外形設(shè)計256.2油封內(nèi)夾圈模具外形尺寸256.2.1沖孔凸模外形尺寸256.2.2落料凹模形狀設(shè)計266.2.3拉深翻邊凸凹模外形設(shè)計267主要零部件設(shè)計277.1模柄的設(shè)計277.1.1油封內(nèi)夾圈模柄的設(shè)計277.1.2油封外夾圈模柄的設(shè)計287.2固定板和墊板的設(shè)計287.2.1凸凹模固定板的設(shè)計287.2.2墊板的設(shè)計297.3定位零件的設(shè)計307.3.1固定擋料銷的設(shè)計307.3.2圓柱銷的設(shè)計307.4出件機構(gòu)的設(shè)計317.4.1推出件機構(gòu)的設(shè)計317.4.2下出件機構(gòu)的設(shè)計338模架的選擇358.1模架的選擇368.2模具的閉合高度

16、計算378.2.1模具閉合高度計算的意義378.2.2計算模具的閉合高度379選擇沖壓設(shè)備3710模具總裝圖及裝配工藝性 39 10.1模具總配圖 39 10.2裝配工藝性 41 10.2.1工作零件的固定裝配4110.2.2其他零件的裝配42參考文獻43總結(jié)44致謝45前 言 沖壓加工技術(shù)是工業(yè)的一項基礎(chǔ)技術(shù),在機械、電子、航空、航天、汽車、輕工等制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛。同時也對模具制造業(yè)提出了應(yīng)用信息技術(shù)將先進的設(shè)計理論、方法與制造技術(shù)加以系統(tǒng)的集成創(chuàng)新的要求，促進了沖壓模具設(shè)計、制造的信息化與智能化的快速發(fā)展。進入21世紀(jì)，制造技術(shù)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(yīng)用性、技

17、能型人才必須采用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，以實現(xiàn)國家的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的需求。沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機械科學(xué)以及控制、計算機技術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺

18、激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。沖壓技術(shù)的進步首先通過模具技術(shù)的進步來體現(xiàn)出來。對沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。20世紀(jì)60年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用。通過以計算機為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機互相結(jié)合、各盡所長的方式，把模具的設(shè)計、分析、計算、制造、檢驗、生產(chǎn)過程連成一個有機整體，使模具技術(shù)進入到綜合應(yīng)用計算機進行設(shè)計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進步的特征。 模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是

19、一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設(shè)計和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。在級進模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國UGS公司與我國華中科技大學(xué)合作在UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計、條料排樣、壓力計算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊。具有特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)

20、關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場。1、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(guān)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(xué)技術(shù)的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛，模具成形已成為當(dāng)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(shù)1.2.1沖壓模相關(guān)介紹 冷沖壓:是在常溫下利用沖模在

21、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(fù)合模和級進模。 復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較?。粵_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(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工

22、藝裝備，是技術(shù)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(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)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(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)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(yīng)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

23、風(fēng)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(shù)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(fù)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?fàn)幖ち摇?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(guān)統(tǒng)計資料,2004年我國共進口沖壓模具5.6

24、1億美聯(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(yīng)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(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)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(shù)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?fàn)幜?因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達到1.4

25、6億美元,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： 專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。 模具品種少，效率低，經(jīng)濟效益也差。 制造周期長，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。 模具壽命短，新材料使用量不到10%。 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(dǎo)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(shù)和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在CAD/CAM/CAE的運用、加工工藝手

26、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。 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12m，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)也已達到相當(dāng)高的水平。 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(xué)院和北京模具廠等于1

27、986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(shè)計制造中實際應(yīng)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(jì)開始CAD/C

28、AM技術(shù)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(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 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)引進了相當(dāng)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

29、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，除了引進的軟件外，華中科技術(shù)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，并已在生實踐中得到成功應(yīng)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(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔

30、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(biāo)志著RPM應(yīng)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(yīng)用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 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

31、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(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，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基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)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(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

32、在不斷地提高和完美，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(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。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。1.2.5我國沖模今后發(fā)展趨勢 根據(jù)我國沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應(yīng)朝著如下幾個方面發(fā)展： 開發(fā)、發(fā)

33、展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具。 加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過程的自動化程度。 積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。 發(fā)展模具加工成套設(shè)備,以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 1.3總結(jié)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(fù)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

34、壓成形已從原來對應(yīng)力應(yīng)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(shè)計。計算機在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。2、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 工件名稱：卡環(huán) 生產(chǎn)批量：中批量 材料：H62 料厚：0.5mm以上零件為卡環(huán)，材料為含銅量為62%的普通黃銅，有良好的力學(xué)性能，熱態(tài)下塑性好，冷態(tài)下塑性也可以，切削性好，易釬焊和焊接，耐蝕，但易產(chǎn)生腐蝕破裂。強電場對H62黃銅高溫變形時空洞的抑制作用，可做各種深拉伸和彎折制造的受力零件，如銷釘、鉚釘、墊圈、螺母、導(dǎo)管、氣壓表

35、彈簧、篩網(wǎng)、散熱器零件等。由零件簡圖2-1可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊等工序成形。該零件的外徑為35mm,屬于小制件，形狀簡單且對稱，適于沖裁加工。查冷沖壓工藝手冊得：孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm，一般剪切斷面表面粗糙度為3.2µm.材料黃銅，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復(fù)合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度。能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料 ，價格適中 。料厚為0.5mm,年產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)，不允許表面劃痕，孔不許有變形，精度要求為IT11，由于零件用于密封，精度要求較高，但零件完全可以用普通的沖壓加工方法加工成型。零件為軸對

36、稱零件，形狀簡單，都是翻孔件，材料厚度較薄，沖裁性能較好。2.1.2翻邊工藝性 翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑r=(23)t。 翻邊的高度內(nèi)夾圈h=8.51.5r=3.6，外夾圈h=13.51.5r=3.6。 翻邊的相對厚度d/t>(1.72),所以翻邊后有良好的圓筒壁。 沖孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質(zhì)量沒大影響。 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 內(nèi)夾圈翻邊分析：查冷沖壓工藝手冊表2-9，確定凸凹模制造精度為IT11，毛壞翻邊的預(yù)制孔直徑為d=D-2(H-0.34r-0.72t)， 由工件可知， D=92.8mm，H=8

37、.5mm，t=0.8mm，查沖壓工藝手冊，選用r=3t=2.4mm,代以上數(shù)據(jù)到公式得知d=79.016mm。查沖壓工藝手冊，得知極限翻孔系數(shù)為0.74，內(nèi)夾圈系數(shù)k=d/D=79/92.8=0.85>0.74，尺寸關(guān)系滿足翻邊變形趨向要求，對于內(nèi)夾圈來說，上述三道工序可行，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)工件結(jié)構(gòu)的分析，沖壓這兩個零件所需的最基本工序為沖孔，落料，拉深，翻邊。按以下表比較單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模，初步確定選復(fù)合模。項目單工序模連續(xù)模復(fù)合模工作情況尺寸精度精度較高可達IT1310級可達IT98級工件形狀易加工簡單件可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件

38、、特殊形件形狀與尺寸要受模具結(jié)構(gòu)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0.66mm0.053mm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(jié)構(gòu)簡單，制造周期短結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和調(diào)整難度大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大2.2.1.油封內(nèi)夾圈工藝方案： 主要有

39、這幾種方案： 采用落料和沖孔的復(fù)合，再進行零件的翻孔工藝。 沖孔，落料，翻孔依次按順序復(fù)合加工。 優(yōu)缺點分析：按第一方法加工，需要兩套模具，工作的累積誤差大，操作不方便，但精度相對高，可是成本比較大，而且該零件大批量生產(chǎn)。第二種方法加工，需要一套模具，但精度稍差，可是能通過改進制造系統(tǒng)和設(shè)計方法使精度增大，復(fù)合模模具的形位精度和尺寸精度可以保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。用一套模具降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，避免了傳統(tǒng)方法生產(chǎn)使用多套模具及送料的麻煩，操作方便而且快捷，沖出制件的質(zhì)量也較好。綜合考慮，采用三個工藝的復(fù)合加

40、工，選用一套復(fù)合模具。正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見下表序號正裝倒裝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廢料不會在凸凹模孔內(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(fù)雜制件拼快結(jié)構(gòu)如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板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，而且廢料在凸凹模

41、孔內(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(fù)合模，即模具結(jié)構(gòu)為落料、拉深、沖孔、翻邊正裝復(fù)合模。3、排樣及計算材料利用率3.1計算預(yù)沖孔大小 圖3-1 零件圖3.1.1內(nèi)夾圈預(yù)沖孔計算： 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(yù)制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計算：預(yù)沖孔直徑公式d=D1-2錯誤！未找到引用源。 (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 r翻邊圓角半徑(mm) t材料厚度(

42、mm) 這里D=92.8mm ，H=8.5mm ，r=2.4mm ，t=0.8mm預(yù)制孔直徑d =D-2(H-0.34r-0.72t) = =79mm 通過查冷沖壓工藝手冊，得知內(nèi)孔翻邊的毛坯外徑不發(fā)生變化，從而確定毛坯直徑D0=Ø117mm同上可得：相對厚度d/t=79/0.8=98.75 翻邊系數(shù)d/D=79/92.8=0.853.2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 圖3-3無廢料排樣通過對生產(chǎn)實踐的分析，采用有廢料和少廢料排樣。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(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差會直

43、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(jié)合各自的優(yōu)缺點，綜合考慮采用有廢料排樣法 圖3-4油封內(nèi)夾圈排樣圖 圖3-5油封外夾圈排樣圖 3.3計算材料利用率3.3.1油封內(nèi)夾圈材料利用率計算： 確定搭邊a與a1的值： 因工件只需要內(nèi)孔翻邊，則落料件的尺寸與工件的外徑相等，選擇排樣方式為直排，查冷沖壓工藝手冊表2-12得： a1=0.8mm，a=1.0mm，D=117mm，1=0.5mm條料寬度：B=D+2a+1式中a搭邊值D工件外徑1條料寬度公差計算得：B=D+2a+1 =119.5mm送料步距：h=D+a1 =117.8mm導(dǎo)料板間距： A=B+Z式中Z條料與導(dǎo)料銷的間隙 A

44、=B+Z =122mm 材料利用率計算： 查中國模具設(shè)計大典第3卷沖壓模具設(shè)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) 若采用縱裁：裁板條數(shù) n1=B/b=750/119.5=6條余33mm每條個數(shù)n2=錯誤！未找到引用源。=12個余85.6mm每板總個數(shù)n總=n1×n2 =72(個)材料利用率 總=錯誤！未找到引用源。 錯誤！未找到引用源。×100% = 68.77% 若采用橫裁：裁板條數(shù) n1=L/b=1500/117.5=12條余6

45、6mm每條個數(shù) n2=錯誤！未找到引用源。=6個余42.4mm每板總個數(shù)n總=n1×n2 =12×6 =72(個)材料利用率 總=錯誤！未找到引用源。×100% = 68.77%兩者材料利用率相等，但一般選橫裁。4、沖裁力及壓力中心計算4.1油封內(nèi)夾圈計算4.1.1落料力計算： 查冷沖壓工藝手冊表21-12，得=350MP F落=ktl式中 F 落料力 ； L 沖裁件剪切周邊長度mm t 沖裁件材料厚度mm t 被沖材料的抗剪強 K 系數(shù) ， 一般取 1. 3 F落=1.3tL =1.3×117×3.14×1×382 =18

46、2KM卸料力：查冷沖壓工藝手冊表2-7.2，得K卸=0.04 F卸=K卸×F落=7.82N4.1.2翻邊力計算： 查表知=196MP F翻=1.1t(D-d) =50.3KN4.1.3切邊力計算： F切=1.3Lt=105KN卸料力：F卸=0.02F切=2.1KN4.1.4推件力計算： n為工件在凹模內(nèi)個數(shù)n=2 查表得：K推=0.05 K推=nK推F切=10.5KN4.1.5總壓力計算： F總=F落 +F卸+ F翻+F切+F卸+K推=357.3KN4.3壓力中心的計算：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(dǎo)致滑塊軌道和模具的不正常磨損，

47、降低模具壽命甚至損壞模具。從內(nèi)外夾圈制件的形狀可以看出，該制件是回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，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。5、主要工作部分尺寸計算5.1油封內(nèi)夾圈尺寸計算5.1.1落料刃口尺寸計算： 由手冊知道，對于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。查冷沖壓工藝手冊表2-10，凹模制造公差=0.035，凸模制造公差 =0.025，Zmax=0.045mm ，Zmin=0.015mm 由0.06>Zmax-Zmin=0.03，不符合間隙的計算要求，因此在這里采用單配方法加工。從新選擇和的值=0.4×（Zma

48、x-Zmin） =0.4×0.03 =0.012mm =0.6×（Zmax-Zmin） =0.6×0.03 =0.018mm查表得x=0.75，得凹模尺寸：Dd=(D-x)0+ =1170+0.018凸模尺寸：Dq=(D-x-Zmin)0- =116.9850-0.012對于落料，先做凹模，并以它作為基準(zhǔn)配做凸模，落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.100.14mm 5.1.2沖孔切邊刃口尺寸計算： 切邊尺寸為Ø920+0.14，尺寸精度為IT11級。切邊間隙對切邊質(zhì)量和模具壽命影響較大，雙邊間隙Z過小則模架導(dǎo)向精度高，模具壽命低。Z過大則制件

49、口部毛刺大，取Z=0.020.03mm為宜。由上查得：Zmax=0.045mm Zmin=0.015mm 凹模制造公差=0.035 凸模制造公差=0.025 x=1 則0.06>Zmax-Zmin=0.03 不滿足計算要求，從新選擇和的值 =0.4×（Zmax-Zmin） =0.4×0.03 =0.012mm =0.6×（Zmax-Zmin） =0.6×0.03 =0.018mm即 凹模尺寸：Dd=(D-x)0+ =92.130+0.035凸模尺寸：Dq=(D-x-Zmin)0- =92.1050-0.025 但對于形狀復(fù)雜或料薄的工件，為了保證凸

50、、凹模間一定的隙值，必須采用配合加工。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(zhǔn)配做凹模，沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.100.14mm5.1.3翻邊工作刃口尺寸計算： 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(yīng)小于原來的材料厚度。 圖5-1-1 翻邊間隙查冷沖壓模具設(shè)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 翻邊刃口尺寸：為了避免彈性卸料和推件裝置行程過大，翻邊凸模端部設(shè)計成錐形凸模，由于零件直徑較大，如果選擇其錐角為9

51、00，則其導(dǎo)致模具高度太大。由于材料為08鋼，厚度為0.8mm，其加工的性能比較好，所以錐角的傾斜度稍小一些，同時凸模下行時，要對材料進行修邊擠切，所以傾斜度盡量減小，通過對裝模高度和模具高度的計算分析，選擇錐角為1650。 從生產(chǎn)工藝分析，翻邊凸凹模與切邊模具是同一個模具，只是充當(dāng)不同的作用，所以尺寸完全一樣。5.2油封內(nèi)夾圈尺寸計算5.2.1落料刃口尺寸計算 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。查冷沖壓工藝手冊表2.10，得=0.045mm，=0.025mm，Zmax=0.045mm ，Zmin=0.015mm，由于0.07&

52、gt;Zmax-Zmin=0.03mm不滿足計算要求，因此在這里采用單配方法加工，從新選擇 =0.4×（Zmax-Zmin） =0.4×0.03 =0.012mm=0.6×（Zmax-Zmin） =0.6×0.03 =0.018mmD凹=(Dmax-X)0+ =1250+0.018D凸=(D凹- Zmin)0- =124.90-0.012 對于落料，先做凹模，并以它作為基準(zhǔn)配做凸模，落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.100.14mm 5.2.2沖孔切邊刃口尺寸計算： 查冷沖壓工藝手冊表2.10，得=0.045mm，=0.025mm，Zmax=0.045mm ，Zmin=0.015mm，由于0.07>Zmax-Zmin=0.03mm不滿足計算要求，從新選擇=0.4×（Zmax-Zmin） =0.4×0.03 =0.012mm=0.6×（Zmax-Zmin） =0.6×0.03 =0.018mm即D凸=（Dmin+X)0- =730-0.012 D凹=（D凸+Zmin）0+ =73.0150+0.018 但對于形狀復(fù)雜或