畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-支撐盤的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)

支撐盤的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【帶凸緣錐形件拉深沖孔落料復(fù)合?！空?該設(shè)計(jì)題目為支撐盤沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了盤類沖壓零件的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向。有一定的設(shè)計(jì)意義，通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者沖壓模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模具做好鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析，以確定沖壓工序，然后計(jì)算零件的體積，便于選取合適的壓力機(jī)，最后分析了零件的特征，確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及卸料裝置的選取。本沖壓件的外緣和內(nèi)孔均為圓形，所以在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度。又由于零件需要拉深，所以復(fù)合模是首選，其工序即為：沖孔、落料、拉深。模具的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)凹模是關(guān)鍵，結(jié)合本副模具及零件的特點(diǎn)，剛性推件裝置是比較合適的選擇。關(guān)鍵詞：沖壓模復(fù)合模凹模全套圖紙加V信153893706或扣3346389411

DiskdiedesignAbstract:Therequirement，contentanddirectionofthedesignofthediskstamppartsareembodiedonthispressingdiedesignofthestamppartsofdamdisk.Thedesigner’sfoundationknowledgeofthestampmoulddesignisreinforcedandisabletodesignmorecomplexstampmouldthroughthedesign.Throughthefoundationknowledge,firstly,theprocessibilityofthepartisanalyzedtodeterminetheprocessofthestamp.Secondly,thevolumeofthepartiscomputedtochoosethepressingmachine.Lastlythecharacterofthepartisanalyzedtodeterminethemoulddesignparameteranddesignpointandchoosethesheddingmechanism.Thepressworkedpart`souteredgeandinternalholeareallcircular.Sowhendesignthemoldstructure,shouldconsidertheprecisionofrelativepositionoftheholeandtheoutflowboundary.Alsobecausethepartshouldbedrawed,so,thecompounddieisthefirstchoice.Itsworkingprocedureis:blanking、drawing、punchedhole.Inthemolddesign,thedesignoftheequipmentofpushingpartisthekey.Combingthecharacteristicofthismoldandthepart,therigiditydieisacomparativelyappropriatechoice.Keywords:PressingdieCompounddieDie目錄1緒論 11.1模具CAD/CAM技術(shù)狀況 11.2模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 32工藝性分析 53排樣設(shè)計(jì) 63.1確定零件的排樣方案 63.條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用律的計(jì)算 64工藝方案的確定 85模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 95.1正倒裝結(jié)構(gòu) 95.2送料方式 95.3定位裝置 95.45模架的選用 95.5導(dǎo)向方式 105.6卸料方式 106沖壓力與壓力中心 116.1加強(qiáng)筋拉深的總力 116.2沖裁工序總力的計(jì)算 116.3初選壓力機(jī) 126.4壓力中心的計(jì)算 137模具工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 147.1工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 147.1.1工作零部件的計(jì)算 147.1.2工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 167.2定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 207.2.1固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 207.2.2導(dǎo)料銷的選用 208標(biāo)準(zhǔn)模架的選用及其他零件的確定 228.1卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 238.2聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 239支撐盤拉深沖孔落料復(fù)合?？傃b圖 2410壓力機(jī)的校核 25結(jié)束語(yǔ) 26致謝 27參考文獻(xiàn) 28PAGEPAGE271緒論我國(guó)沖壓模具無(wú)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(guó)家發(fā)展的經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過(guò)于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち?。?jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國(guó)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(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004年我國(guó)共進(jìn)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(guó)沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為266.6億元。其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場(chǎng)滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說(shuō)明:一是進(jìn)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(chǎng)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(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率;二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國(guó)際市場(chǎng)前景看好,2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長(zhǎng)94.7%就可說(shuō)明這一點(diǎn);三是近年來(lái)港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國(guó)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(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。

近年來(lái)，我國(guó)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內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。1.1模具CAD/CAM技術(shù)狀況我國(guó)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(guó)第一個(gè)自行開(kāi)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(guó)自行開(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)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(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)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(kāi)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(guò)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(jì)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(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開(kāi)始用于生產(chǎn)。21世紀(jì)開(kāi)始CAD/CAM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(diǎn)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(jì)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(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)ParametricTechnology公司Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)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AutoCADCATIA等軟件及Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)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(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)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(jì)也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開(kāi)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(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停≧P）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(lái)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，樣樣制作難等問(wèn)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，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(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)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(diǎn)。1.2模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)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(jì)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(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)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(wú)論在設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)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(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)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(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)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美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)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(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)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(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)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。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。上海模具工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)劉德普認(rèn)為，未來(lái)我國(guó)的模具將呈現(xiàn)八大發(fā)展趨勢(shì)：1是模具日趨大型化。這是由于模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求而發(fā)展的“一模多腔”所造成的。2是模具的精度越來(lái)越高。10年前，精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)在已達(dá)到2～3微米，不久1微米精度的模具將上市。這要求超精加工。3是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求也越來(lái)越高。4是隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。這類模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應(yīng)淬火，澆口密封性好，模溫能準(zhǔn)確控制，所以對(duì)模具鋼的性能要求很嚴(yán)。5是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)時(shí)代，21世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)到75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好。因此開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具將越來(lái)越引起人們的關(guān)注。6是隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。7是以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。同時(shí)，由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來(lái)越高。8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，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場(chǎng)走勢(shì)的變化。2工藝性分析圖示零件材料為Q195，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。外形拉深的工藝性：料厚為0.4mm，雖然材料較薄，但材料被拉深程度較小，不必材料的拉裂，而應(yīng)考慮卸載后的回彈。外形落料的工藝性：支撐盤屬于中等尺寸零件，料厚0.4mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：φ8mm的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。此工件只有拉深、外形落料和沖孔三個(gè)工序。圖示零件尺寸有公差要求的應(yīng)按要求選取公差，未注公差的一般尺寸按慣例取IT14級(jí)，符合一般復(fù)合沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。圖1支撐盤3排樣設(shè)計(jì)3.1確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本、保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。支撐盤外形為圓形，根據(jù)排樣方法，這里選用直排。3.2條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算圖2條料的排樣查表取得搭邊值為2.5mm和3.5mm。條料寬度的計(jì)算：擬采用有側(cè)壓裝置的送料方式，由B=(D+2a)導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：s=D+2(a+c),式中：D——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a——側(cè)搭邊值c——導(dǎo)料銷與最寬調(diào)料之間的間隙，查表2.5.5得c=0.5mm。代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為91mm。導(dǎo)料銷間距離為92mm。材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用1000mm×2000mm×0.4mm的冷軋薄鋼板。每塊可剪2000mm×91mm規(guī)格條料10條，材料剪切利用率達(dá)91%。材料利用率通用計(jì)算公式=式中A—一個(gè)沖裁件的面積，mm2；n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B——條料寬度，mm；L——步距，mm得==70%4工藝方案的確定支撐盤零件所需的基本沖壓工序?yàn)槔?、落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用單工序模分三次加工，即落料——拉深——沖孔。方案二：拉深沖孔落料復(fù)合模。方案三：拉深沖孔落料級(jí)進(jìn)模。采用方案一，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要制造多副單工序模具，其費(fèi)用比復(fù)合模昂貴，且其生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。根據(jù)沖裁件的尺寸精度等級(jí)來(lái)說(shuō)，復(fù)合模沖裁得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，避免了多次單工序沖裁的定位誤差，并且在沖裁過(guò)程中可以壓料，沖裁件較平整。級(jí)進(jìn)模比復(fù)合模沖裁精度要低，因此選用復(fù)合模更為合理。5模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定5.1正倒裝結(jié)構(gòu)采用正裝復(fù)合模，凸、凹?？變?nèi)不積存廢料，脹力小，不易破裂。而采用倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸、凹模內(nèi)孔推下，無(wú)頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但如果采用直刃壁凹模洞口，凸、凹模內(nèi)有積存廢料，脹力較大，當(dāng)凸、凹模壁厚較小時(shí)，可能導(dǎo)致凸、凹模破裂。根據(jù)上述分析，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凸模和落料凹模都安排在下模，拉深凹模也安排在下模。5.2送料方式根據(jù)工廠經(jīng)濟(jì)情況，采用手動(dòng)送料方式。5.3定位裝置定位裝置主要是為了保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。即：送料導(dǎo)向與送料定距。1送進(jìn)導(dǎo)向：這里采用固定在凹模面上的固定式導(dǎo)料銷。因?yàn)閷?dǎo)料板一般用于單工序?；蚣?jí)進(jìn)模。2送料定距：這里采用固定擋料銷。因?yàn)槿羰褂没顒?dòng)擋料銷，每次送料時(shí)都要先推后拉，作方向相反的兩個(gè)動(dòng)作，操作比較麻煩，而導(dǎo)料銷和側(cè)刃多用于級(jí)進(jìn)模中。5.4模架的選用這里選用導(dǎo)柱模模架。導(dǎo)柱模模架對(duì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級(jí)。這些技術(shù)條件保證了整個(gè)模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達(dá)到一定的要求，整個(gè)模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。5.5導(dǎo)向方式為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。這里采用中間導(dǎo)柱模架。因?yàn)槠浠蚱椒€(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，而且常用于復(fù)合模。5.6卸料方式本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為0.4mm，料厚比較薄，選用既起卸料又起壓料作用的彈性卸料板來(lái)卸下條料廢料。6沖壓力與壓力中心6.1加強(qiáng)筋拉深的總力其總力包括壓料力和拉料力：1壓料力:FY=AP式中：A—壓料圈下坯料的投影面積；P—單位面積壓料力，P值大小可查表4.4.5得P=2.5MPa。所以FY=5408×2.5=13520N=13.52kN2拉料力：查表4.4.3，拉深相對(duì)高度H/d與拉深次數(shù)的關(guān)系可查表得，該加強(qiáng)筋可一次拉深成形F=1.25π(D-d1)tбb式中：F—拉深力;t—板料厚度;D—坯料直徑;d1—拉深后的制件直徑;бb—拉深件材料的抗拉強(qiáng)度,查表知:бb=400MPa。所以F=1.25π(6-4)×0.4×400=1.3kN.即拉深加強(qiáng)筋的總力為F6=13.52+1.3=14.82kN≈15kN6.2沖裁工序總力的計(jì)算 由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分:沖φ8mm孔的力為F1、落料力為F2、向下推出φ8mm孔廢料的力F3、向下推出工件的力F4。由彈性卸料板卸條料的廢料的力也是壓力機(jī)提供的，設(shè)為F5?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：F=KLtτb式中F——沖裁力kN;L——沖裁件周邊長(zhǎng)度mm;t——沖裁件材料厚度mm;τ——被沖材料的抗剪強(qiáng)度MPa;K——系數(shù)，一般取1.3。上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb式中σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè)表8—7得Q195的σb=400MPaF1=8π×0.4×400=4kNF2=88π×0.4×400=44kN推件力Ft=nKtP;Kt——推件力系數(shù),由手冊(cè)查得Kt=0.055;n——同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/t=1(因?yàn)椴捎谜b復(fù)合模沒(méi)有廢料積存);h——凹模刃部直壁洞口高度mm;t——料厚mm;F3=4×0.63=3kNF4=0.63×44.2=28kNF5=0.63×44.2=28kN所以沖孔落料工序總力為F總=F1+F2+F3+F4+F5=4+44+3+28+28=107kN工序總力為F=107+15=122kN6.3初選壓力機(jī)查參考文獻(xiàn)開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-16和Ｊ23-25，見(jiàn)表一。表一所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱壓力/kN滑塊行程/mm最大閉合高度/mm工作臺(tái)尺寸/mm模柄孔尺寸/mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-1616055220300×450Ф40×603545J23-2525065270370×560Ф40×6030556.4壓力中心的計(jì)算該制件結(jié)構(gòu)形狀中心對(duì)稱,其壓力中心即是制件的幾何中心.7模具工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.1工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化7.1.1工作零部件的計(jì)算1拉深凸、凹模尺寸的計(jì)算凹模圓角半徑rA=c1c2t式中：c1—考慮材料力學(xué)性能系數(shù)，這里取c1=1；c2—考慮板料厚度與拉深系數(shù)，則由表4.8.1查得c2=6；t—板料厚度。則rA=6×0.4=2.4mm。凸模圓角半徑rT=(0.7～1.0)rA=2mm。拉深模間隙Z/2=(1～1.1)tmax=0.4mm。式中：Z/2—拉深模單邊間隙；tmax—板料厚度的最大極限尺寸。凸、凹模工作部分尺寸及公差：凸模:dT=(dmin+0.4△)0-δT凹模:dA=(dmin+0.4△+z)0+δA圖3拉深凸凹模尺寸的確定式中：dT、dA——凸、凹模尺寸；dmin——拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸；——零件的公差；δT、δA——凸凹模制造公差，則查表4.8.3：δT=0.01mm,δA=0.02mm;z—拉深模雙面間隙。則：dT=（5.2+0.4×1.2）-0.010=5.68-0.010mmdA=（5.68+0.8）0+0.02=6.480+0.02mm由于該零件是淺拉深，所以不用考慮其拉裂，而主要應(yīng)考慮淺拉深回彈。影響回彈的主要因素為材料的力學(xué)性能、相對(duì)彎曲半徑r/t、彎曲中心角α、彎曲方式及彎曲模工件的形狀，該工件為U型彎曲，其回彈較小。要減小回彈的措施可以采用減小相對(duì)彎曲半徑。對(duì)于U型彎曲，減小回彈的常用方法還有：當(dāng)相對(duì)彎曲半徑較小時(shí)可采取增加背壓的方法；當(dāng)相對(duì)彎曲半徑較大時(shí)，可采取將凸模端面和頂板表面作成一定曲率的弧形。這兩種方法的實(shí)質(zhì)都是使底部產(chǎn)生的負(fù)回彈和角部產(chǎn)生的正回彈互相補(bǔ)償。另一種克服回彈的有效方法是采用擺動(dòng)式凹模，而凸模側(cè)壁應(yīng)有補(bǔ)償回彈角，當(dāng)材料厚度負(fù)偏差教大時(shí)，可設(shè)計(jì)成凸、凹模間隙可調(diào)的彎曲模。根據(jù)工件的形狀這里采用將凸模端面和頂板表面作成一定曲率的弧形。其形狀如下圖：圖4拉深凸凹模的結(jié)構(gòu)形式2落料沖孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算。由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。沖孔時(shí)，以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸：dT=（dmin+x△）0-δT凹模尺寸:dA=(dmin+x△+Zmin)0+δA落料時(shí)，以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，則：凹模尺寸：DA=(Dmax-X△)0+δA凸模尺寸：DT=(DA-Zmin)0-δT=(Dmax-X△-Zmin)0-δT式中DADT——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm；dAdT——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm；dmin——沖孔件的最小極限尺寸；Dmax——落料件的最大極限尺寸；x——磨損系數(shù)，查表2-30得：IT14級(jí)時(shí)x=0.5；Zmin——最小合理間隙，mm，查表2.3.2得Zmin=0.020；△——工件制造公差，mm；δTδA——凸模和凹模的制造公差，mm；查表2.4.1得：沖孔件：δT=0.020δA=0.020落料件：δT=0.025δA=0.035則：dT=（8+0.50.4）0-0.020=8.20-0.020mmdA=(8.2+0.020)0+0.020=8.2200+0.020mmDA=(88.3-0.50.6)0+0.035=880+0.035mmDT=(88-0.020)0-0.025=87.980-0.025mm7.1.2工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化1落料凹模的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化凹模的設(shè)計(jì)采用直通式，因?yàn)椴捎谜b復(fù)合模，其凹模中不積存廢料，脹力小，對(duì)刃口直壁部分的磨損較慢，且直通式凹模強(qiáng)度高，修磨后刃口尺寸不變。凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即：凹模高度：H=Kb(b≥15mm)凹模壁厚：C=(1.5～2)H式中：b—凹模刃口的最大尺寸，但不小于15mm；C—凹模壁厚，指刃口至凹模外形邊緣的距離（mm）；K—系數(shù)，取0.2。凹模高度：H=Kb=0.20×88.035=17.607mm按表取標(biāo)準(zhǔn)值20mm凹模壁厚C=1.5H=1.5×20=30mm圖5整體式凹模的局部結(jié)構(gòu)凹模采用螺釘和銷釘定位固定勢(shì)，要保證螺釘（或沉孔）間，螺孔與銷孔間及螺孔銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具壽命，其最小值可參考如下：由于凹模厚度為20mm，所以根據(jù)表查得螺孔選用4×M4的螺釘固定在下模座。查表知：A=10mmB=12mmC=5mm圓柱銷選用Ф10。凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素：a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。圖6螺孔（或沉孔）銷釘之間及至刃壁的最小距離b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板200×125×20（GB2872.1—81），凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。圖7凹模的外形尺寸2沖孔凸模的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖6所示：圖8沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式查表1-214，圓形凸模形式及尺寸，由d=8.2mm查得：D1=15mmD=12mmh=3mm或5mm,查表1-301，由凹模板尺寸得：L=56mm材料：T10A熱處理硬度：HRC56～60尾部回火：HRC40～50凸模強(qiáng)度校核要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對(duì)于圓形凸模dmin≥式中dmin——圓形凸模最小截面直徑，mmt——沖裁材料厚度，mm——沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa—凸模材料許用強(qiáng)度，取1000MPadmin≥==0.512mm所以承壓能力足夠?？箍v向彎曲力校核對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）Ｌｍａｘ≤30d2/式中Lmax——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mmF——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤30d2/=30×8.182/=182.5mm所以長(zhǎng)度適宜。凸模墊板承受壓力б壓=<式中б—凸模墊板承受壓力，MPaF—落料或沖孔的沖裁力，N—模板材料許用壓應(yīng)力，MPa，見(jiàn)表3-62：б==80MPa查表3-62，凸模墊板材料選用Q215完全滿足要求，這里選用墊板200×125×6。7.2定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化7.2.1固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如下圖：查GB2866.11-81，由表1—277固定導(dǎo)料銷形式和尺寸選用A型其圖如下：材料：45鋼熱處理：硬度為HRC43～48技術(shù)條件：按GB2866.11-81D=6-0.0750d=4h=2L=8圖9固定擋料銷的結(jié)構(gòu)及尺寸7.2.2導(dǎo)料銷的選用這里選用固定在凹模面上的導(dǎo)料銷。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè)，選用如下圖結(jié)構(gòu)形式圖10導(dǎo)料銷的結(jié)構(gòu)形式8標(biāo)準(zhǔn)模架的選用及其他零件的確定由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模周界Ｌ＝200mm,B=125mm.材料為ZG45(ZG310-570),0I級(jí)精度的中間導(dǎo)柱模架。如下圖導(dǎo)柱標(biāo)記：28170GB/T2861.1—9032170GB/T2861.1—90導(dǎo)套標(biāo)記：2810038GB/T2861.6—903210038GB/T2861.6—90上模座標(biāo)記：20016045GB/T2855.1—90下模座標(biāo)記：20016055GB/T2855.2—90模柄標(biāo)記：A50110JB/T7646.1由凹模板尺寸，查表1-286得：Hmax=255mmHmin=210mmh1=45mmh2=55mmL2=290mm