前燈反光碗的沖壓工藝及模具設(shè)計

1、1 前言作為一名即將畢業(yè)的機(jī)械專業(yè)學(xué)生來說，4年專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，為以后從事機(jī)械設(shè)計打下了基礎(chǔ)。同時在學(xué)校時了解模具的相關(guān)設(shè)計、模具行業(yè)的發(fā)展趨勢也是很有必要的,它有助于我們把握自己將來從事機(jī)械行業(yè)的發(fā)展方向，不斷提高自己的專業(yè)素養(yǎng)。近年中國經(jīng)濟(jì)高速增長。各行各業(yè)高速發(fā)展，帶動了模具市場的持續(xù)高速發(fā)展。模具市場中最大的板塊是汽車。汽車工業(yè)經(jīng)歷了2002年和2003年連續(xù)兩年“井噴式”發(fā)展之后，2004年產(chǎn)量和銷售量分別增長14.11%和15.5%，發(fā)展仍很快，模具市場中第二大板塊是電子及信息產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)今年來一直高速運營，年增長率達(dá)20%以上。中國的玩具、自行車、微波爐分別占全世界市場份額的70

2、%、60%和50%。中國的影印機(jī)、個人電腦、電視機(jī)和空調(diào)器分別占全世界市場份額的2/3、2/5和1/3。冰箱也已占了20%。這些產(chǎn)品制造業(yè)都是模具的大用戶。在此形勢之下，中國的模具工業(yè)高速發(fā)展是必然所趨。中國的經(jīng)濟(jì)連續(xù)保持8%的增長率，其中很大一部分是制造業(yè)的帶動發(fā)展。世界上任何一個發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)都是靠制造業(yè)來支撐的，美國的通用、福特、摩托羅拉，德國的大眾、西門子，日本的松下、索尼這都是世界知名企業(yè)，而這些知名企業(yè)背后也帶動了這些國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以這些國家的經(jīng)濟(jì)實力一直處于相當(dāng)有競爭力的地位。模具在制造業(yè)中發(fā)揮的作用越來越明顯，他擁有其他加工制造無法比擬的優(yōu)越性。1.1 我國沖壓模具市場的發(fā)

3、展趨勢世界模具市場供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億到650億美元。同時為我國的模具市場發(fā)展提供了全所未有的機(jī)遇，“十二五”期間，我國模具業(yè)將進(jìn)一步調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，使中國模具業(yè)在整體上再上一個新的臺階，而這并不是模具業(yè)“一家之事”。模具業(yè)與其他行業(yè)的發(fā)展可以用唇齒相依來形容，因而模具業(yè)整體水平的提升與相關(guān)行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。目前中國模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術(shù)含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進(jìn)口，其中一個原因就是因相關(guān)行業(yè)缺失核心技術(shù)。如在IC封裝模具業(yè)難以高起點發(fā)展。因而，在IT業(yè)、汽車業(yè)帶動模具產(chǎn)品需求增長的同時，提升在IT業(yè)、汽車業(yè)的整體實是雙贏所不可或缺的。

4、中國的模具業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，取得了巨大的進(jìn)步，但在模具業(yè)的下游配套環(huán)節(jié)中，加工設(shè)備大都依靠進(jìn)口，而機(jī)床就是一薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)羅百輝了解，2004年進(jìn)口加工設(shè)備中機(jī)床約60億美元，而其中模具業(yè)應(yīng)用機(jī)床占據(jù)了大部分，這也反應(yīng)國內(nèi)在這一領(lǐng)域還待加油。2009年受金融危機(jī)影響，模具發(fā)展受阻，全年模具總銷售額接近1000億元，比2008年略有增長。經(jīng)歷了一年多金融危機(jī)之后，模具工業(yè)發(fā)展趨勢主要模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及跟經(jīng)濟(jì)快捷的方向發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、產(chǎn)品品牌化、治理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展

5、。我國模具工業(yè)正進(jìn)入重要發(fā)展時期。汽車制造業(yè)發(fā)展，促使模具市場不斷擴(kuò)大，國外用戶到我國采購模具數(shù)量不斷增加，國際模具制造逐漸向我國內(nèi)地轉(zhuǎn)移趨勢十分明顯。模具城建設(shè)加速產(chǎn)業(yè)升級，實力國際地位有了明顯提高，模具產(chǎn)品呈現(xiàn)出 快速發(fā)展態(tài)勢，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)升級“要害階段”，模具企業(yè)所有制開始轉(zhuǎn)變?yōu)橐悦駹I為主，企業(yè)所在地開始向廣東、浙江、江蘇、上海、山東等市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早的地區(qū)集中。生產(chǎn)能力方面全面提升，從產(chǎn)品水平上來說，為B級及以下檔次轎車及其他乘用車商務(wù)車等配套全套模具，微電子行業(yè)配套精度達(dá)到2µm，壽命達(dá)2億次以上精密高速多工位級進(jìn)模，單套模具重量超過100噸巨型模具，長達(dá)6米大型多工位級進(jìn)模，

6、導(dǎo)光板模具、光盤模具、生物芯片模具等許多高水平模具已都能生產(chǎn)。1.2模具的發(fā)展趨勢用信息技術(shù)帶動提升模具制造業(yè)水平，推動模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步要害環(huán)節(jié)。CAD/CAE/CAM技術(shù)模具工業(yè)應(yīng)用，快速原型技術(shù)的應(yīng)用，是模具設(shè)計制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。許多新領(lǐng)域、新興產(chǎn)業(yè)、新制件個性化要求也會對模具不斷提出新要求，模具向著新材料、新工藝、新技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、低碳化方向發(fā)展，羅百輝（羅百輝,70年代人,出生湖南衡陽,企博網(wǎng)優(yōu)秀職業(yè)博客,價值中國首屆最具影響力專家百強(qiáng),模具專家論壇版主,多家工業(yè)媒體專家顧問,清華大學(xué)盛景商學(xué)院MBA,制造業(yè)資深職業(yè)經(jīng)理人，國際模協(xié)秘書長）表示，模具行業(yè)將積極優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，

7、節(jié)約用材，如空橡塑制品通過優(yōu)化設(shè)計壁厚控制，以及鼓勵國產(chǎn)機(jī)械相關(guān)企業(yè)加大節(jié)能降耗產(chǎn)品的開發(fā)，使橡塑業(yè)可持續(xù)發(fā)展?？萍架浖?yīng)用方面發(fā)展趨勢業(yè)不斷深化，例如CAD/CAE一體化，軟件集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、計算進(jìn)仿真模擬技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展三維設(shè)計全面推廣應(yīng)用，高速 與超高速加工、精與超精細(xì)微加工復(fù)合加工及五軸加工等。現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時代，到下一十個世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。例如，研制 各種超塑性材料(環(huán)氧、聚脂等)制作或其中填充金屬

8、粉末、玻璃纖維等的簡易模具；中、低熔點合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展。快換模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外， 采用計算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。1.3 模具標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用日益廣泛使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。隨著國際交往的增多、

9、進(jìn)口模具國產(chǎn)化工作的發(fā)展以及三資企業(yè)對其配套模具的國際標(biāo)準(zhǔn)要求的提出，一方面在標(biāo)準(zhǔn)制訂方面注意了盡量采納國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進(jìn)國家標(biāo)準(zhǔn)，包括采納先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)；另一方面許多模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)市場需要，除按中國標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件外，同時也按國外先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件。例如日本“富特巴”、美國“DME”、德國“哈斯考”等公司的標(biāo)準(zhǔn)已在中國廣為流行。由于中國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)、銷售、推廣和應(yīng)用工作也比較落后，因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件品種規(guī)格少、供應(yīng)不及時、配套性差等問題長期存在，從而使模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一直較低。近年來雖然由于外資企業(yè)的介入，比例已有較大提高，但總的來說還很低。1

10、.4 CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計制造方面應(yīng)用越來越廣泛（1）模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具 CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點扶持國產(chǎn)模具軟件

11、的開發(fā) 和應(yīng)用。 （2）加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對于已普及了模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM，CIMS,VR逐步深化和提高。（3）隨著我國低成本人力資源難以為繼和科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，自動化和智能化制造必然要成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要發(fā)展方向，智能模具也必將隨之快速發(fā)展。用智能模具生產(chǎn)產(chǎn)品可使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高，更加節(jié)材、實現(xiàn)自動化生產(chǎn)和綠色制造。因此，智能模具雖然目前總量還不多，但卻代表著模具技術(shù)新的發(fā)展方向，在行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方

12、式轉(zhuǎn)變方面將會起到越來越重要的作用。2 反光碗沖壓工藝方案設(shè)計前燈燈反光碗，是在夜間行車時，將前車燈匯聚的光線反射出去的裝置，呈拋物面狀，集中光線反射可以使光線更亮，照射的距離更遠(yuǎn)，這些功能都是通過反光碗來實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)：依照下圖給出的零件圖紙參數(shù)。 材料：紫銅；板厚：0.3mm2.1 沖裁件的工藝分析工件的工藝性是指工件對沖壓加工工藝的適應(yīng)性，它是從沖壓加工角度對產(chǎn)品設(shè)計提出的工藝要求。工藝分析就是要判斷產(chǎn)品在技術(shù)上能否保質(zhì)，保量地穩(wěn)定生產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)上是否有效益。因此，沖壓工藝就是對產(chǎn)品的沖壓工藝方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可行性分析。良好的工藝性體現(xiàn)在材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長，產(chǎn)品

13、質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單方便。紫銅具有良好的延伸性，適合沖壓和拉深，可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。尺寸精度：零件圖上口徑750.4 -0.0，口徑尺寸完全可以由模具的尺寸公差和選擇合理的間隙值來保證。高度尺寸6和高度尺寸220.0 -0.3為關(guān)聯(lián)尺寸可以在翻邊時加以適當(dāng)調(diào)整來保證高度公差。其他的尺寸20和70未標(biāo)注尺寸偏差，為自由尺寸，IT14級處理，查閱互換性與測量技術(shù)公差表得到：200 -0.25，700.74 0.00工件的結(jié)構(gòu)形狀分析：根據(jù)所給的零件圖可以大體確定，此零件的完成需要經(jīng)過落料、拉深、沖孔、翻邊四道，表面質(zhì)量要求不高，前道工序須為后工序留足夠的余量，本方案材料為紫銅厚度0.3mm，較薄，拉深

14、高度為19.12mm,屬于淺拉深，可以一次性拉深成型。翻邊（孔）的主要變形是變形區(qū)內(nèi)材料受切向和徑向拉伸，愈接近預(yù)沖孔邊緣變形愈大，因此翻孔的失敗往往是邊緣拉裂，但拉裂與否取決于拉深變形的大小，翻孔的變形程度，一般用坯料的預(yù)沖孔直徑d0與翻孔后的平均直徑D的比值K,稱為翻孔系數(shù)K= d0 /D （2-）平板預(yù)沖孔直徑d,可以近似地按照彎曲展開尺寸計算預(yù)沖孔直徑d0 =D-2（h-0.43r-0.72） （2-）根據(jù)零件圖的幾何計算翻孔高度h=2.87mm，D=20mm則d0 =所以K=2O-2(2.78-0.43×1-0.72×0.3)=15.55mmK=15.55/20=

15、0.78表（1-1）金屬材料的極限翻邊系數(shù)經(jīng)退火的毛毛坯材料極限翻邊系數(shù)KtKlmin白鐵皮0.700.65黃銅H62，t=0.5-0.6mm0.68 0.62鋁t=0.5-5 0.70 0.64硬鋁合金 0.89 0.80翻孔示意如圖1-1圖（2-1）查金屬材料的極限翻邊系數(shù)表Kt=0.68,0.780.68,所以可以進(jìn)行翻邊，翻孔時不會出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象另外翻邊高度不高，翻邊后端面不會因材料軋制方向性而產(chǎn)生凸耳，只有微小的凸耳，并且高度未標(biāo)注尺寸IT14=0.36，可以達(dá)到此精度。拉深是將板料拉深成帶有筒狀的零件的過程，由于板料的各向異性和模具間隙的不均勻性等因素的影響，拉深后的零件邊緣不整齊，

16、甚至出現(xiàn)凸耳，需在拉深后進(jìn)行修邊。拉深最常見的缺陷就是拉裂，即在拉深過程中板料變薄的最激烈處。若徑向力大于板料的抗拉強(qiáng)度b ，便會在此處產(chǎn)生拉裂。能否進(jìn)行拉深成形的影響因素是拉深系數(shù)，在拉伸系數(shù)大于極限拉伸系數(shù)時不會出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。對于零件中要求的拋物面與一般的拉深不同，可根據(jù)相對深度進(jìn)行判斷能否一次拉深成形，相對深度H=h/t×100 （2-）h-拉深高度t-材料厚度所以H=(22-6-2.87)/70=0.27當(dāng)相對深度0.5-0.6時，成形與球面件相似，可以進(jìn)行一次性拉深成形，為了使毛坯中部緊貼凸模而不起皺，需加大壓邊力，將此拉深視為寬凸緣錐形拉深件。 工藝分析：根據(jù)零件圖，確定

17、四道工序落料、拉深、沖孔、翻邊，可能的組合方案有以下幾種：（1）落料拉深沖孔翻邊 單工序模沖壓（2）落料沖孔拉深翻邊 單工序模沖壓（3）落料沖孔拉深翻邊 復(fù)合工序模與單工序模組合沖壓（4）落料拉深沖孔翻邊 復(fù)合工序模沖壓方案（1）、（2）單工序模沖裁工序模指在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)完成一個沖壓工序的沖裁模。反光碗屬于大批量生產(chǎn)，而且尺寸不是太小，用但工序模生產(chǎn)效率低，操作不安全，勞動強(qiáng)度大，而且多次定位產(chǎn)生的定位誤差會加大，故不宜采用。方案（3）沖孔在拉深之前，孔徑的尺寸不能保證，而且沖孔之后再拉深容易使孔的邊緣拉裂，即使不會拉裂，由于受到徑向的拉應(yīng)力，后道工序的翻邊再加上相同方向的作用力，會影響

18、零件的使用壽命。方案（4）落料拉深為一套復(fù)合模，沖孔翻邊為一套復(fù)合模，這樣的兩套復(fù)合模結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，加工出的制件業(yè)不會因為受到內(nèi)應(yīng)力而影響使用壽命，而且復(fù)合模具只需要兩次定位，產(chǎn)生的誤差也不會很大。故可以采用此方案根據(jù)以上分析可以看出方案（4）是最佳方案方案示意圖如下:排樣落料拉深件沖孔翻邊圖（2-2）2.2 模具的設(shè)計工藝與計算根據(jù)以確定的加工工藝，計算毛坯尺寸，沖壓力的總體計算，壓力機(jī)的選用，材料的排樣，利用率的計算，模具凸凹模尺寸，主要工作零件的設(shè)計以及模具的總體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1 計算毛坯尺寸（1）拉深與翻邊可以看做無法蘭的拉深件，根據(jù)零件圖計算拉深高度為19.12mm確定修邊余

19、量。（2-1）圓筒件的拉深修邊余量h（mm）零件高度修邊余量1050145010026100200310200300512查表格選擇修邊余量為h =1.2mm2.21.1翻邊毛坯尺寸以上已經(jīng)計算出預(yù)沖孔直徑d0 =15.55mm，由幾何關(guān)系得到翻邊圓角高度h1=-=1.02mm材料的厚度只有0.3mm,可以直接按照零件的表面尺寸進(jìn)行計算，與按照中徑計算相差不大，面積可以分成三部分（圖1-3）： A 翻沿高度 B半邊圓角C沖孔部分 圖（2-3）S A=(h-h 1)=3.14×20（2.87-1.02）=116.18mm S B=4dl-8rh=（4×22×3.14

20、×1×77.58）-8×1×1.02=100.94S C=(d2 0/2)=3.14(15.552 /4)=189.81 mm 2.21.2沖孔毛坯尺寸d=1.13× （2-）=1.13×=1.13=23.07mm2.21.3拉深毛坯尺寸拉深部分的面積分成四部分，如圖（2-4）A B C D圖（2-4）S A=(h+h)×d=7.2×3.14×75=695.6 mm2 S B=2×1(75-2)+8×1=366.16 mm2 S C+D=8hr=8×(48.82-29.7-6

21、) ×50=5248 mm2 總的拉深毛坯直徑D=1.13 （2-）=1.13=99.32mm落料的總面積S=7726.69 mm2 2.2.2 排樣、計算板料寬度與步矩（1）搭邊值的確定排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的零件，搭邊還可以使條料具有一定的剛度，便于送料。理論上搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定的數(shù)值之后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。搭邊值過小，作用在凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長的分布不均搭邊值與材料的機(jī)械性能，工件的形狀與尺寸，材料的厚度，送料及擋料方式有關(guān)，一般根據(jù)經(jīng)驗值確定，其值如下表（2-2）

22、：表(2-2)沖裁搭邊值工件及圓角半徑r2t的材料厚度 t/mm工件間a 1沿邊a0.250.501.21.5對于紫銅需要乘以系數(shù)1.2所以a 1=1.2×1.2=1.44，a 1=1.5×1.2=1.8（2）板料寬度的寬度的確定有側(cè)壓裝置的模具，使板料始終沿著倒料板進(jìn)帶寬公式：B=（D max+2a）0 -（2-1）D為毛坯直徑a為搭邊值為條料寬度的單向偏差，查冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造P73表4-20，=0.6B=（99.32+2×1.8）0 -0.6=102.920 -0.6 mm（2）導(dǎo)板間距的確定導(dǎo)板間距公式：A=B+Z（2-2）Z導(dǎo)料板與板料之間的最

23、小間隙，如下表（2-3）B板寬表（2-3）導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙值 (mm)料厚有側(cè)壓裝置條料寬度B/mm100以下100以上0.558Z取8，則A=102.92+8=110.92mm(3)排樣排樣的方法有三種：1、有廢料排樣2、少廢料排樣3、無廢料排樣。采用少或者無廢料排樣，對節(jié)約材料有重要意義。本方案中的料厚為0.3，而且落料拉深為一套復(fù)合模，所以不宜采用少廢料和無廢料方案。板料規(guī)格為：710×1500送料步矩h=D+ a 1=99.32+1.44=100.76mm先將帶橫裁N 1=1500/B=1500/102.92=14.5714每條的件數(shù)為N 2=(710-a)/h=(

24、710-1.44)/100.76=7.047件板料可裁件數(shù)：n= N 1×N 2=7×14=98材料的利用率為：=nA/710×150=98×3.14×(99.32/2)2 /710×1500=72縱裁時條料數(shù)為N 1=710/102.92=6.896條每條件數(shù)為N 2=1500-1.44/100.76=14.8714板料可沖的總件數(shù)為：n=N 1×N 2=14×6=84材料的利用率為：= nA/710×150=64×3.14(99.32/2)2 /710×1500=612.2.3 沖

25、裁間隙的確定沖裁模的凸模橫斷面，一般都小于凹?？?，凸模與凹模之間有適當(dāng)空隙稱為間隙。選擇合理的間隙以保證沖裁件的斷面質(zhì)量，尺寸精度。查沖壓手冊表3-5落料沖孔橫刃口始用間隙2ct=0.3,2c min=0.04 ,2c max=0.062c min為最小雙面始用間隙，2c max為最大雙面始用間隙凸凹模分開加工時: p+ dZ max-Z min (2-3) p、 d凸、凹模的制造的制造公差，值如下表（2-4）表（2-4）規(guī)則形狀沖裁時凸、凹模制造公差基本尺寸/mm凸模偏差凹模偏差801200.0250.0350.025+0.035=0.06>0.06-0.02=0.04,所以不能分開加

26、工，只能配合加工模具2.2.4 沖裁力的計算為了合理設(shè)計模具和正確選用壓力機(jī)，就必須計算沖裁力。沖裁力公式：P 0=×L×t (2-4)P 0沖裁力 N材料的抗剪切強(qiáng)度 MP a =0.7 b（查沖壓手冊P817， b=300 MP a）L沖裁周長t材料厚度所以沖裁力P 0=3.14×99.32×0.3×300×0.7=19647 N2.2.5 卸料力及推件力、頂件力的計算一般情況下，沖裁件從板料上切下來之后，經(jīng)常彈性變形而擴(kuò)張，板料上的孔則會彈性收縮，會使落料梗塞在凹模中，沖裁后剩下的板料箍緊在凸模上。所以要對落料件和沖裁件進(jìn)行推卸

27、。推件力F 1=nk 1F（n一般取1）頂件力F 2=k 2F卸料力F 3=k 3F系數(shù)k 1 、k 2、 k 3值如表（2-5）表（2-5）推件力系數(shù)、頂件力系數(shù)及卸料力系數(shù)材料k 1k 2k 3鋁、鋁合金0.030.070.0250.08紫銅、黃銅0.030.090.020.06k 1=0.05k 2=0.05k 3=0.04推件力F 1=1×0.05×19647=982 N頂件力F 2=0.05×19647=982 N卸料力F 3=0.04×19647=786 N2.2.6壓料力的計算在拉深過程中施加壓料力防止起皺坯料的相對厚度100/d 0=10

28、0×0.3/99.32=0.3<1.5,查沖模技術(shù)P213表5-17，壓料的近似范圍，當(dāng)100/d 0<1.5時需要壓料。壓料力計算公式：F y=f×p （2-5）f壓料面積p單位面積的壓料力查沖壓手冊P185圖5-9單位面積壓料力p=3,壓料面積f=3.14（99.32-75）/4=464.3F y=1392 N2.2.7 拉深力的計算拉深力計算公式F L=Lt bK （2-6）K為修正系數(shù)，查沖壓工藝能與模具射進(jìn)P49修正系數(shù)為K=0.7LA拉深件周長t料厚則F L=3.14×75×0.3×300×0.7=14836.

29、5 N拉深功計算公式A=F Lh/1000 （2-7）為修正系數(shù)，查沖壓工藝能與模具射進(jìn)P49修正系數(shù)為=0.72h拉深高度，h=19.12mm則拉深功A=0.72×14836.5×19.12/1000=202.96 Nmm2.2.8 翻邊力的計算翻邊力計算公式F F=1.1(D-d 0) s (2-8)d 0預(yù)沖孔直徑D翻邊后的直徑 s材料的屈服強(qiáng)度，紫銅的屈服強(qiáng)度為200Mpa GB/T 14953-1994帶入數(shù)據(jù)得F F=2515.14 N2.2.9 壓力機(jī)的選擇采用彈性卸料和下料的方式總的沖裁力F 0= F 1+ F 2+ F 3+F+ F F +F L+ F y

30、 (2-9)帶入以上計算數(shù)據(jù)得到F 0=41140.64 N初選壓力機(jī)的型號為：J A 2 1-35A，開式雙柱固定臺壓力機(jī)壓力機(jī)的各項參數(shù)如下：表（2-6）模具閉合高度：模具處于閉合狀態(tài)時，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。根據(jù)模具裝配圖上設(shè)計的個零件的尺寸得到：H=45+8+12+12+6103+8+50+14=248沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，通常應(yīng)滿足下列關(guān)系：(H5)H(H+10) (2-10)H-壓力機(jī)的最大閉合高度H-壓力機(jī)的最小閉合高度H-模具的閉合高度所選壓力機(jī)的H=280，H=220.所以模具的閉合高度滿足壓力機(jī)的行程。2.3 模具壓力中心與計算模具的.9壓

31、力中心是指工件內(nèi)外周邊上沖裁力的合力中心，應(yīng)盡可能使模具的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊壓力中心一致，否則會產(chǎn)生附加力矩。本方案零件為規(guī)則形狀零件，幾何中心與壓力中心重合。3 落料拉伸模刃口尺寸計算與工作部分尺寸計算3.1 落料拉深模的刃口尺寸計算3.11 落料刃口尺寸計算凸凹模的尺寸和公差的決定，直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，是沖裁模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。綜合考慮各種因素，遵循以下原則：（1） 設(shè)計落料時，應(yīng)以凹模的尺寸為基準(zhǔn)，間隙落在凸模上，靠增大尺寸獲得。（2） 根據(jù)模具的磨損規(guī)律，凹模的磨損使落料件耳朵尺寸增大，一次設(shè)計落料時，凹模的尺寸應(yīng)等于或者接近零件的下極限尺寸，凸模尺寸應(yīng)等于或者接近零件的

32、上極限尺寸。（3） 落料沖孔模，必須選擇最小合理間隙落料時：凹模尺寸 D d=(D-X) +d 0 (3-1)凸模尺寸D p=(D- X-2C min)0 p （3-2）查沖模設(shè)計手冊P49表3-5落料沖孔刃口始用間隙，2C min=0.01mm，落料時IT14時，X=0.5。落料件尺寸D=99.320 -0.87mm帶入數(shù)據(jù)：凹模尺寸=98.89+0.035 0凸模尺寸=98.880 -0.020沖裁過程的間隙如下圖所示：Z/2=C圖（2-5）生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)：（1） 由于凸凹模存在間隙，落下的料或沖的孔都是帶有錐形的，落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。（2） 在測量與

33、使用時，落料以大端為基準(zhǔn)，沖孔以小端為基準(zhǔn)。沖裁時凹模具有一定的刃口高度。表（3-1） 刃口高度 (mm)料厚0.50.5112244刃口高度668810101214刃口高度6，取h r=53.12 拉深工作尺寸計算拉深模的圓角半徑對拉深過程的影響拉深力時通過凸模圓角傳遞到被拉件上的。拉深模的圓角半徑大，則該處拉深材料變薄較少，強(qiáng)度較大，就可以減少拉深系數(shù)m.r/t越大，傳遞的力也較大，允許的極限拉深力就增大，凹模的圓角半徑增大，則有更多的材料未被壓住，因而容易起皺。（1）拉深模凹模底部圓角半徑R A=0.8 （3-3）上道工序件直徑本道工序直徑料厚=99.32, =23.02,帶入數(shù)據(jù)R A

34、=3.8 mm（3） 凹模上部圓角半徑查沖模設(shè)計手冊P190 表5-6拉深模凹模的圓角半徑值，R B=7.5 mm(4)凸模圓角半徑由工件尺寸決定，凸模圓角半徑與工件的尺寸一致。(5)拉深模間隙的確定拉伸時，凸凹模之間的單邊間隙Z/2，一般都大于材料的厚度，以減小摩擦力單邊間隙公式：Z/2=t max+kt （3-4）t max材料的最大厚度，查沖模設(shè)計計手冊P809 表D-12，純銅厚度允許的偏差（GB-2059-39）,料厚0.20.35,寬度300600，允許偏差+ -0.030，所以t max=0.3+0.030=0.330mmk拉深間隙系數(shù)，查沖模設(shè)計手冊P191表5-8拉深間隙系數(shù)

35、，、k=0.070.09,k取0.08帶入數(shù)據(jù)Z/2=0.354mm（6）工作部分尺寸表（3-2）推薦采用的拉深模工作部分尺寸和公差的計算公式拉深底部的毛坯直徑=23.07 mm，查標(biāo)準(zhǔn)公差表IT14其公差=23.070 -0.052mm，根據(jù)基軸制公式計算：凹模尺寸D M=D max-(0.20.8) （3-5）=0.52較大,(0.20.8)取較小值0.2最大極限尺寸D max=23.07 mm凹模的制造公差表（3-3）拉深凸凹模的制造公差 （mm）材料厚度拉深件直徑201000.50.030.02帶入數(shù)據(jù)得D M=23.0596+0.03 0凸模尺寸D N=（D M-2S CP） （3-

36、6）S CP板料的平均板厚0.3代入數(shù)據(jù)得D N=22.45960 -0.02拉深圓筒部位=75+0.4 0，而標(biāo)注的是外形尺寸，先轉(zhuǎn)換成基軸制=75.40 -0.4，根據(jù)基軸制公式計算凹模尺寸D M=D max-(0.20.8) （3-7）帶入數(shù)據(jù)得=75.32+0.03 0凸模尺寸D N=（D M-2S CP） （3-8）帶入數(shù)據(jù)得D N=74.720 -0.023.2落料拉深模具主要工作零件的計算3.21落料凸模的計算盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)長度的凸模，以降低制造成本和縮短制模周期凸模尺寸的確定：初定凸模的長度L= 1+ 2+ 3+l （3-9） 1卸料板的厚度（查沖模設(shè)計手冊P656表14-10

37、， 1=12） 2導(dǎo)板厚度（ 2=6） 3凸模固定板厚度（一般在沖件t1.5mm時，取15-20mm,本方案取18mml安全高度(本方案取18mm)帶入數(shù)據(jù)得L=73.13mm模具刃口要有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，所以要有較高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性，形狀簡單的模凸模，用T8A、T10A，本方案用線切割加工，應(yīng)選用合金工具鋼（如Cr12,9Mn2v）熱處理硬度5862HRC.本方案凸模為圓形，采用帶凸臺肩的凸模。3.22落料凹模的尺寸凹模的最小壁厚，查沖模設(shè)計手冊P638 表14-5，落料模最小壁厚3545mm，本方案40mm。刃壁高度，垂直于與凹模平面的高度，沖裁件料厚3mm,h 0=

38、3mm3.23卸料板的尺寸卸料板寬度與凹模尺寸相同，卸料孔側(cè)與凸模保持間隙為（0.10.2）t=0.2×0.3=0.06 mm,較薄料的卸料板厚度一般515mm，本方案取12mm。采用彈性卸料板時卸料板不僅具有凸模導(dǎo)向的作用，卸料板有45號鋼制造，熱處理淬火硬度4045HRC，為保證裝配后的平行度，同一副模具中個卸料釘?shù)拈L度L及孔深H都必須保持一致，相差不超過0.02mm.3.24定位零件的設(shè)計擋料銷銷為圓柱形，制造安裝方便，定位銷工作部分得尺寸按沖裁件的尺寸確定，當(dāng)材料的在3mm以下時， 高出材料厚度12mm，銷與孔之間的間隙為0.050.12mm,本方案取0.12mm。擋料銷為活

39、動式的，模具閉合后擋料銷不允許定出板料，利用壓縮彈簧上下活動。擋料銷如圖（2-6）圖（2-6）3.3模架及其他零件的設(shè)計由于零件為規(guī)則的圓形件，均采用中間導(dǎo)柱式模具，滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套為圓柱形，沖壓模架的規(guī)格尺寸其可以安裝凹模板的外形尺寸確定的，凹模L=40+99.32+0.78,B=102.92。查沖模制造實用手冊P325 4-32 L×B=160×125 上模座40，下模座45。模具的最大閉合高度：H max=19.13mm模具的最小閉合高度：H min=0.30mm拉深模具和彎曲模具進(jìn)入凹模中深度的模具，除計算閉合高度外應(yīng)滿足校核沖壓開始時，上下模與壓料接觸時，導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套

40、一段有效導(dǎo)向長度，一般1015mm,本方案取10mm。H min=0.30+10=10.30mmH max=19.13+10=29.30mm材料上下模座:HT200導(dǎo)柱導(dǎo)套：20號鋼滲碳深度0.81.2，硬度5862HRC3.3.1墊板及固定板的設(shè)計墊板的作用主要是承受凸?；蛘甙寄毫?，防止過大的沖壓力在上下模座上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板厚度310mm，本方案10mm.外形尺寸與凸凹模固定板尺寸相同，材料為45好鋼，熱處理硬度HRC4348凸模固定板厚度一般為凹模厚度的60%80%，凸模固定板與凸模為過渡配合（H7/n6或者H7/m6）,壓裝后凸模端面與固定板一起磨平。3.3.2導(dǎo)料

41、板的設(shè)計導(dǎo)料板厚度查沖模設(shè)計手冊P667表14-15，導(dǎo)料板厚度為6，形狀如下圖所示：圖（3-1）形狀圖如下：圖圖（3-2）3.3.3彈簧設(shè)計選用(1) 已知卸料力F 3=0.04×19647=786 N，初選彈簧為2根，則每根彈簧上的卸料力為F 3/4=786/2=393 N(2)根據(jù)所需的預(yù)壓力F196.5 N和所需的彈簧的總壓縮量a+a 1+h+=0.3+18+6+2.5=26.8,預(yù)選彈簧的直徑D=20,d=4,h 0=45,f=1.23,f i=780,n=7.7（3-4）圓柱旋壓彈簧 （mm）3.3.4 橡膠的選用（1）為保證橡膠墊不過早失去彈性面損壞，其最大壓縮量不得超

42、過自由高度的45%，一般?。?.350.45）h zy,本方案試選用聚氨酯橡膠的尺寸為D=45，d=12.5,H=20橡膠的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%15%，即h 預(yù)=（0.10.15）h zy （3-10）h 預(yù)=0.1×20=2 mm工作高度h gz=h 總- h 預(yù) (3-11)故工作行程：h gz=h 總-（0.10.15）h zy (3-12)h 總=19.12+2.5=21.62h gz=21.62-2=19.62由工作行程可計算橡膠的高度：h zy=h gz/(0.250.30) (3-13)帶入數(shù)據(jù)19.62/0.25=65（2）橡膠墊產(chǎn)生的力F=A p (3-1

43、4)F-壓力A-橡膠墊截面尺寸(mm2 )=（D2 -d2 ）/4=3.14(452 -12.52 )=1466.97 mm2 p-與與橡膠壓縮量有關(guān)的單位壓力（Mpa），取0.7代入數(shù)據(jù)得：F=1026.88 N(3)核算橡膠墊的高度0.5h/d1.5 (3-15)D橡膠墊的直徑45d橡膠內(nèi)徑=12.5所以橡膠要分成兩塊H=25表（3-5）聚氨酯橡膠尺寸 （單位mm）表（3-6）聚氨酯橡膠體內(nèi)孔尺寸（單位mm）4沖孔翻邊模刃口尺寸計算與工作部分尺寸計算4.1沖孔的刃口尺寸計算預(yù)沖孔直徑為15.55，查標(biāo)準(zhǔn)公差手冊公差+0.43 0凸模尺寸d p=(d min+x) (4-1)沖裁件的精度在IT14以下X=0.5 P凸模尺寸制造公差，查表為0.02帶入數(shù)據(jù)得d p=15.7650 -0.02凹模尺寸d d=(d min+x+2C min) (4-2)代入數(shù)據(jù)得d d=15.77+0.020 04.2翻邊工作部分尺寸計算翻邊與拉深相似，尺寸計算與拉深相似，翻邊后的直徑200 -0.52,n=0.1凸模尺寸：d t=d-(3/4）-Z (4-3)帶入數(shù)據(jù)得：d t=18.6020 -0.052凹