三相異步電機過渡板復合模具設計學位論文

PAGE三相異步電機過渡板復合模具設計摘要沖壓模具結構簡單實用，實用方便可靠，生產(chǎn)效率相對較高，本設計完成了對沖壓模具的結構和主要零部件的設計。設計內容是從制件的材料、尺寸、幾何形狀進行工藝性分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設計的大體思路。其開始是確定模具類型為落料、沖孔復合模，再作工藝計算，計算沖裁力、壓力中心和刃口尺寸，初選壓力機。當所有的參數(shù)計算完后，對模具主要零件的設計和裝備技術要求進行分析。設計出主要零部件，再對標準件進行選取。最后確定模具的閉合高度，校核壓力機是否合理。在設計過程中除了設計說明書外，還包括模具的裝配圖和零件圖。除以上所說的外，還有工藝分析、UG造型和模具裝配。關鍵詞：落料；沖孔；復合模設計；工藝分析；UG造型；模具裝配PAGEII目錄TOC\o\h\z\u1緒論 12沖裁彎曲件的工藝分析 23確定工藝方案及模具結構形式 43.1沖裁工藝方案的確定 43.2模具總體結構設計 43.3定位方式的選擇 53.3.1送進導向方式的選擇 53.3.2導料銷的選用 53.3.3送料定距方式的選擇 63.4橡膠的選用與計算 64卸料、頂件、推件裝置的選擇 84.1卸料裝置的選擇 84.2頂件與推件裝置的選擇 85標準模架和導向零件的選擇 95.1標準模架的選擇 95.2導向方式的確定 106沖壓工藝設計與計算 136.1排樣設計與計算 136.1.1搭邊值的確定 136.1.2送料步距與條料寬度計算 146.1.3材料利用率的計算 166.1.4畫出排樣圖 186.2沖壓力的計算 196.2.1落料力F的計算 196.2.2沖孔力的計算 206.2.3卸料力、推件力的計算 206.2.4總壓力的計算 216.2.5壓力機的初選 227模具壓力中心與計算 238沖裁間隙 259凸模與凹模刃口尺寸的計算 269.1刃口尺寸的計算依據(jù)與原則 269.2凸、凹模分開加工時的尺寸計算 2710凹模設計與加工工藝分析 3110.1凹模設計 3110.1.1凹模外形的確定 3110.1.2凹模材料的確定 3410.1.3凹模的固定方式 3410.1.4凹模上各零件位置的確定 3410.2機械加工工藝性分析 3410.3刀具的選擇 3510.4機械加工工藝方案的制定 3711凸模設計與加工工藝分析 3911.1凸凹模外形尺寸的確定 3911.2凸凹模材料 4011.3凸凹模的固定方式 4011.4凸凹模的精度確定 4111.5凸凹模機械加工工藝性分析 4111.6刀具的選擇 4312壓力機的選取 44結論 46致謝 47參考文獻 48附錄 49附錄1 49附錄2 50PAGE441緒論在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎工業(yè)之一，模具在機械、電子、航空、航天、兵器、汽車、電器、儀表、輕工、農(nóng)業(yè)、機械及日常生活用品的生產(chǎn)中，已占有十分重要的地位，在產(chǎn)品競爭和產(chǎn)品不斷更新的年代，要使產(chǎn)品不斷降低成本并具有價格優(yōu)勢，采用模具成形技術來制造產(chǎn)品是非常重要的途徑之一?，F(xiàn)代工業(yè)發(fā)達的國家對模具工業(yè)都十分重視，模具技術水平的高低反映了一個國家制造業(yè)的能力和工業(yè)發(fā)達的程度。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位將日益提高，并在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的作用。本設計是復合模的設計，要求對制件件進行沖壓工藝的設計，沖模的裝配圖進行設計，利用電腦設計模具的零件圖以及模具部分零件的制造工藝設計等。通過借助資料、手冊、圖冊等設計所需的工具書，在導師的指導下，設計了復合模。2沖裁彎曲件的工藝分析圖2-1零件圖如圖2-1所示零件圖。生產(chǎn)批量：大批量；材料：08鋼；材料厚度：2mm；制件精度：IT12。（1）材料分析：08鋼屬于優(yōu)質碳素結構鋼、質量較好、含碳量波動小、性能較穩(wěn)定，并可通過熱處理進行強化；該鋼屬于低碳鋼、強度底、塑性好、具有良好的冷沖壓性能和焊接性能，宜于制作各種冷沖壓件。（2）零件結構：該零件大小適中，外形簡單，對稱；制件需要進行沖孔、落料二道基本工序。材料厚度為，其長度,寬度,屬于大批量生產(chǎn)，尺寸公差較大，工件結構形狀簡單對稱，無尖角，對沖裁加工交為有利。零件四周有四個對稱的孔，孔的尺寸,滿足沖裁最小孔徑的要求。經(jīng)計算四周小孔與零件外形制件的最小孔邊距為，滿足沖裁件最小孔邊距的要求。所以，該零件的結構滿足沖裁的要求。（3）本文所設計的沖裁零件三相異步電動機過渡板復合模如圖2-1，該沖裁件的材料為08鋼，具有較好的可沖壓性能。該沖裁件的結構簡單，比較適合沖裁，零件圖上所有尺寸均未標注公差，屬于自由尺寸，可查參考文獻[4]和查參考文獻[8]確定沖裁件的公差等級，該零件的公差等級取IT12級確定零件的尺寸公差。亦無其它特殊要求，利用普通沖裁既可達到零件圖紙要求。其尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差，根據(jù)落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。標注公差值可由表2-1差得。（1）經(jīng)查公差表各長度尺寸公差為：兩個孔的位置公差為：表2-1標準公差數(shù)值（摘自GB/T1800.3-1998）公差等級IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/μm/mm≤3＞3～6＞6～10＞10～18＞18～30＞30～50＞50～80＞80～120＞120～180＞180～250＞250～315＞315～400＞400～5001.21.51.522.52.53457891022.52.534456810121315344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.55工件結構形狀：制件需要進行沖孔、落料兩道基本工序。結論：該制件可以進行沖裁。制件為大批量生產(chǎn)，應重視模具材料和結構的選擇，保證模具的復雜程度和壽命。3確定工藝方案及模具結構形式3.1沖裁工藝方案的確定根據(jù)制件的工藝分析，該工件包括沖孔、落料二個基本工序，按其先后順序組合，可以有以下三種工藝方案：方案一：先沖孔-后落料，采用兩套單工序模生產(chǎn)；方案二：沖孔-落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)；方案三：沖孔-落料復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)；分別對以上三種方案進行分析：方案一：單工序模是在壓力機一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。優(yōu)點：模具結構簡單，模具壽命長，制造周期短，投產(chǎn)快；缺點：工序分散，模具及操作人員多，勞動量大。方案二：級進模（又稱為連續(xù)模、跳步模）是指壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的沖模。優(yōu)點：效率高、操作安全、模具壽命長，易于實現(xiàn)自動化；缺點：結構復雜、制造精度高、周期長、成本高，材料利用率較其它低。方案三：復合模是只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。優(yōu)點：結構緊湊，生產(chǎn)率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高；缺點：結構復雜，制造精度要求高，成本高，又因不能如何在同一工作位置上合理地布置幾對凸、凹模。通過對上述三種方案的的分析比較，由于該制件屬于多異形孔，沖裁較困難，所以該制件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。3.2模具總體結構設計復合模分為正裝（順裝）式復合模和倒裝式復合模兩種，兩種的優(yōu)點、缺點及適用范圍如下：正裝（順裝）式復合模：凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模。優(yōu)點：沖出的沖件平直度較高。缺點：結構復雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作。適用：沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。倒裝式復合模：凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模。優(yōu)點：結構較簡單。缺點：不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件。正裝式復合模與倒裝式復合模兩者各有優(yōu)缺點。正裝式較適合于沖制材質較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，可以直接利用壓力機打桿裝置進行推件，卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供了有利條件，故應用十分廣泛。通過對制件的結構分析采用倒裝復合模。由沖壓工藝分析可知，該模具采用復合沖壓模。復合模采用倒裝式復合模，因其結構簡單、又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件、卸料可靠、便于操作、并為機械化出件提供了有利條件，所以模具類型為倒裝式復合模。3.3定位方式的選擇3.3.1送進導向方式的選擇送進導向方式有兩種，分導料銷送進導向和導料板導向。該模具采用的是條料，模具的類型采用的是復合模。在此選擇在復合模具中常用的導料銷導向，在模具中設兩個導料銷，并位于條料的同一側，該模具是從右向左送料，所以導料銷裝在后側。導料銷的形式有固定式和彈頂式兩者，前者用于順裝(正裝)式復合模，后者用于倒裝式復合模。根據(jù)模具的總體結構設計形式，選用的是倒裝式復合模，故采用彈頂式導料銷。3.3.2導料銷的選用設計導料銷時，應注意以下幾點：（1）工件外形簡單時，應以外形定位，外形復雜時以內孔定位。（2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，確保操作安全。（3）若工件需要經(jīng)過幾道工序完成時，各套沖模應盡可能利用工件上同一位基準，避免累積誤差。選取該模具的導料銷的直徑。標記熱處理硬度50～54導料銷距離公式：（3-1）式中：—導料銷工作部位的半徑（），得=4；根據(jù)公式（3-1）得：3.3.3送料定距方式的選擇常見限定條料送進的距離的方式有兩種：用擋料銷擋住搭邊或沖件輪廓以限定條料送進距離的擋料銷定距；用側刃在條料側邊沖切不同形狀的缺口，限定條料送進距離的側刃定距。在此模具中采用擋料銷定距，擋料銷根據(jù)工作特點及作用不同分為固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料銷。在此模具中采用國家標準的活動擋料銷如圖3-1所示。活動擋料銷的結構簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距。圖3-1活動擋料銷簡圖3.4橡膠的選用與計算在沖裁卸料與出件裝置中，常采用的元件是彈簧和橡膠，從該模具的結構考慮選用彈性元件為橡膠。①確定自由高度 =/(0.25~0.30)+（3-2）式中：—沖模的工作行程，=+1；—預留的修模量。根據(jù)模具設計壽命一般取4~6mm，取=6mm。=/(0.25~0.30)+=14.3~16mm=16mm②確定和=（0.10~0.15）H自（3-3）=-（3-4）式中：—橡膠的預壓縮量；—沖模裝配好以后橡皮的高度。=（0.10~0.15）H自=1.43~2.4mm=2mm=-=14mm③確定橡皮橫截面積(mm2)=/（3-5）式中：—所需的彈壓力（）；—橡皮在預壓縮狀態(tài)下的單位壓力；約為0.26~0.50MPa=/=20mm24卸料、頂件、推件裝置的選擇4.1卸料裝置的選擇卸料裝置有固定（剛性）卸料裝置和彈壓卸料裝置。剛性卸料裝置是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。彈壓卸料裝置是采用彈壓卸料板，且彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用在沖裁料厚小于或等于2以下的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件(彈簧或橡膠)、卸料螺釘組成彈壓卸料裝置。卸料板與凸模之間單邊間隙選擇（0.1～0.2）t，若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。彈性元件的選擇，應滿足卸料力和沖模結構的要求。為使卸料可靠，卸料板應高出模具刃口工作面0.3～0.5，材料采用45鋼，熱處理淬火硬度43～48HRC。因為工件料厚1.5，相對較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，故可采用彈性卸料裝置。4.2頂件與推件裝置的選擇推件和頂件的目的，是將制件從凹模中推出來（凹模在上模）或頂出（凹模在下模）。推件力是由壓力機的模梁作用，通過一些傳力元件將推件力傳遞到推件板上將制件或廢料推出凹模。推板的形狀和推板的布置應根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來確定。推件裝置可分為彈性推件裝置和剛性推件裝置兩種。彈性推件裝置一般裝在下模，具有壓料作用，沖件質量好,但推件力較小。常用于正裝式復合模或沖裁薄板料的落料模中；剛性推件裝置一般裝在上模，利用壓力機的推件力，因此，推件力大，推件可靠，但不具有壓料作用。常用于倒裝式復合模中。綜上所述，本設計選用剛性推件裝置.它的基本零件有推件塊、帶肩推桿，通過帶肩推桿推動推件塊將制件從落料凹模中推出，屬于下出件方式。這些零件都已標準化，可從標準中選取。5標準模架和導向零件的選擇5.1標準模架的選擇模架已經(jīng)經(jīng)國家標準化，根據(jù)國家標準模架主要有兩類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模模架。另一類是由彈壓導板、下模座、導柱、導套組成的導板模模架。其中導柱模模架的導向結構形式有滑動導向和滾動導向兩種。考慮到零件的精度不是很高，所以采用滑動導向模架，但滑動導向模架的結構形式有六種，分別為對角導柱模架、后側導柱模架、后側導柱窄形模架、中間導柱模架、中間導柱圓形模架、四導柱模架。分別對這六種部分模架進行比較：（1）中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。（2）后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導柱導套單邊磨損，并且不能使用浮動模柄結構。（3）對角導柱模架。由于導柱安裝在模具中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復合模。（4）四導柱模架。具有滑動平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓尺寸較大或者精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，該模具采用的是滑動后側導柱模架即方案二最佳。后側導柱模架的特點是導向裝置在后側，橫向和縱向送料都比較方便，在由沖壓工藝分析可知，該零件結構簡單，精度要求不是很高，知需一次沖裁即可成型。是通過滑動導柱、導套來保證模具上、下模的精確導向?；瑒訉е?、導套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車床加工，裝配容易。各尺寸參考JB/T2851.3—1990后側導柱模架，其結構的簡圖如圖5-1所示。凹模周界L=250mm，B=160mm，閉合高度為200～240mm，I級精度的后側導柱模架。查表5-1，選擇模架規(guī)格為：上模座250×160×40（GB/T2855.5—1990）、下模座250×160×45（GB/T2855.6-1990）。表5-1后側導柱模架規(guī)格表凹模周界閉合高度（參考）H零件件號、名稱及標準編號1234上模座GB/T2855.5下模座GB/T2855.6導柱GB/T2861.2導套GB/T2861.7LB最小最大數(shù)量1122規(guī)格250160170210250×160×40250×160×4532×16032×80×45200240190200245250×160×45250×160×55190105×50220265210圖5-1后側導柱模架簡圖5.2導向方式的確定導向裝置有多種形式，常用的兩種有導柱導套導向和導板導向兩種。前面已經(jīng)確定模架的形式為后側導柱模架，所以在此我們選擇導柱導套導向。導柱與導套的結構、尺寸一般都是直接由標準中選取，在選用時導柱的長度應保證沖模在最底工作位置時如圖5-2，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于(10～15)mm。在最高工作位置時，導柱上端面與導套的下端面的距離不小于(10～20)mm如圖5-3，而下模座底面與導柱底面距離為(0.5～1)mm，導柱和導套的配合精度由表5-2查出選擇II級。根據(jù)標準GB/T2851.3—1990可知模架的閉合高度=200mm，=240mm。選擇導柱長度H范圍為：200-（10～15）mm≤H≤240-（10～20）mm175mm≤H≤210mm導套長度H范圍為：240-200+（10～20）+（10～15）mm≤HH≥60mm由以上計算可選標準導柱導套參數(shù)如下：導柱d/mm×L/mmlB/mm為32mm×19060mm（GB/T2861.2-1990）；導套d/mm×L/mm×D/mm為32mm×80mm×45mm（GB/T2861.7-1990）。圖5-2導柱和導套結構簡圖1圖5-3導柱和導套結構簡圖2表5-2導柱、導套配合間隙配合形式導柱直徑模架精度等級配合后的過盈量I級II級配合間隙值滑動配合≤18≤0.010≤0.015＞18～30≤0.011≤0.017＞30～50≤0.014≤0.021＞50～80≤0.016≤0.025滾動配合＞18～350.01～0.02導柱和導套的結構是已經(jīng)標準化，根據(jù)國家標準在此選擇B型導柱如圖5-4所示，B型導柱的結構簡單，制造方便。導柱已經(jīng)確定，根據(jù)國家標準確定導套型號，在此選擇與B型導柱配套使用的B型導套如圖5-5所示。圖5-4導柱簡圖圖5-5導套簡圖模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。上下模間的精確位置，由導柱、導套的導向來實現(xiàn)。為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該復合模采用后側導柱的導向方向，采用后側導柱是由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。6沖壓工藝設計與計算6.1排樣設計與計算沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質量、生產(chǎn)率、模具結構與壽命。根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，又可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。因此有下列三種方案：方案一：有廢料排樣沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。方案三：無廢料排樣沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳（如圖6-1所示）。圖6-1直排排樣6.1.1搭邊值的確定排樣的方法有三種，分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣。此零件排樣方法采用有廢料排樣。有廢料排樣在沖件周邊留有搭邊（、），采用有廢料排樣的直對排如圖6-1，采用此方法，沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命高。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，或影響送料工作。搭邊值是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損。搭邊值的合理數(shù)值就是保證沖裁件質量、保證模具較長的壽命、保證自動送料時不被拉彎拉斷條件下允許的最小值。搭邊值的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般來說，板料愈厚，板料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復雜，則搭邊值a與a1也就越大。根據(jù)設計的零件的形狀、厚度、材料等方面的全面考慮，排樣方法采用有廢料直排法。搭邊值的選取見表6-1。表6-1常見有廢料排樣沖裁材料的搭邊值材料厚度t手工送料自動送料圓形非圓形往復送料aa1aa1aa1aa1至11.51.521.532大于1-221.52.523.52.532大于2-32.5232.543.5大于3-432.53.535443大于4-543546554大于5-654657665大于6-865768776根據(jù)材料的厚度，查表6-1，確定搭邊值：兩工件之間的搭邊：；工件與側面的搭邊：。6.1.2送料步距與條料寬度計算選定排樣方法與確定搭邊值之后，就要計算送料步距與條料寬度，這樣才能畫出排樣圖。（1）計算送料步距定義：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖出一個或多個零件。送料步距由公式6-計算。(6-1)式中：D―平行于送料方向的沖裁件長度；―沖裁件之間搭邊值。=139.1＋2.0＝141.1模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式,這主要取決于凹模的周界尺寸。如：L＜B時，采用縱向送料方式；L＞B時，則采用橫向送料方式；L=B時，縱向或橫向均可。就本模具而言，采用橫向送料方式。（注：L為送料方向的凹模長度；B為垂直于送料方向的凹模寬度）。（2）計算條料寬度定義：條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值。條料寬度可用公式(公式6-2)計算：(6-2)式中：―條料寬度方向沖裁件最大尺寸；―沖裁件與條料側邊的搭邊；―條料寬度的單向偏差（的取值查表6-2）；C1—導尺與最寬條料之間的單面小間隙，其值見表6-3。表6-2條料寬度偏差（）條料寬度條料厚度～11～22～33～50～50-0.4-0.5-0.7-0.950～100-0.5-0.6-0.8-1.0100～150-0.6-0.7-0.9-1.1150～200-0.7-0.8-1.1-1.2220～300-0.8-0.9-1.1-1.3表6-3送料最小間隙C1（）方方式條料料寬b材料厚度無側壓裝置時C1有側壓裝置時C1100以下100～200200～300100以下100以上0.5～10.50.51581～20.511582～30.511583～40.511584～50.51158經(jīng)查表可的=-0.6，C1=0.5。即條料寬度為（3）導尺間距離===74.86.1.3材料利用率的計算定義：沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的指標。該工件圖由多段直線段和四段圓弧組成，計算周長需要準確的找到各段圓弧的長度，計算面積也需要準確的找到切點。其計算的周長與面積如下：沖裁零件的周長為：沖裁零件的面積為：F=139.1×30+70×30–30×30+{4×（5×5–）}=5394.5（mm2）在沖壓零件的成本中，材料費用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用具有非常重要的意義。衡量排樣經(jīng)濟性的重要指標是材料的利用率。根據(jù)查模具設計手冊選擇毛坯的規(guī)格為：L×B=1800×750（mm）。送料步距為：=139.1+2=141.1（mm）一個步距內的材料利用率為：n為一個步距內沖件的個數(shù)。橫裁時的條料數(shù)為：=750/75=10可沖10條；每條件數(shù)為：=（1800-2.5）/141.1=12.7可沖12件；板料可沖總件數(shù)為：10×12=120（件）板料利用率為：=（120×5394.5/1800×750）×100%=47.95%縱裁時的條料數(shù)為：=1800/75=24可沖24條；每條件數(shù)為：=（750-2.5）/141.1=5.3可沖5件；板料可沖總件數(shù)為：24×5=120（件）板料的利用率為：=（120×5394.5/1800×750）×100%=47.95%橫裁和縱裁的材料利用率一樣，根據(jù)選用的后側導柱模架的結構形式，該零件采用橫裁法。6.1.4畫出排樣圖通過以上的計算畫出正確的排樣圖如圖6-2所示。圖6-2排樣圖6.2沖壓力的計算6.2.1落料力F的計算計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機、設計模具和檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的需求。普通平刃沖裁模，其沖裁力F按公式（6-3）計算：（6-3）式中：—材料抗剪強度（）；—沖裁周邊總長（）；—材料厚度（）。系數(shù)是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均）、潤滑情況、材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全系數(shù)，一般取1～3。在此模具中取1.3。的數(shù)值取決于材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在設計資料及有關手冊中查找，本設計的取值通過查表6-4確定，取＝325，其中剪切應力=0.8來計算。材料厚度＝1.5。沖裁周邊總長為：由公式（6-3）即沖裁落料力為207.6672KN。6.2.2沖孔力的計算沖孔力由公式（6-3）計算：即沖裁沖孔力為9.552KN。表6-4碳素結構鋼的力學性能表材料名稱材料牌號材料狀態(tài)極限強度伸長率屈服強度彈性模量E/MPa抗剪抗拉碳素結構鋼05已退火的20023028-05F210-300260-38032-08F220-310280-3903218008260-360300-4503220019000010F220-340280-4203019010260-340300-4402921019800015F250-370320-46028-15270-380340-4802623020200020F280-890340-480262302000006.2.3卸料力、推件力的計算在沖模結束時，由于材料彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回復）及摩擦的存在，將沖落部分材料強塞到凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將凹模內的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需力稱卸料力，將強塞到凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力。因此，需要有推件力和卸料力的作用。卸料力和推件力計算公式如下：卸料力：（6-4）推件力：（6-5）式中：—沖裁力（）；—卸料力系數(shù)，其值為0.04～0.05（薄料取大值，厚料取小值）；—推料力系數(shù)，其值為0.055；—梗塞在凹模內的制件或廢料數(shù)量（）；—直刃口部分的高（）。卸料力和推料力的系數(shù)通過查表6-5確定，卸料力系數(shù)?。?.05，推件力系數(shù)?。?.05。梗塞在凹模內的制件或廢料數(shù)量?。絟/t=6/1.5=4(mm)。由公式（6-4）得卸料力：由公式（6-5）得推料力：表6-5卸料力、推件力、頂件力系數(shù)料厚鋼≥～＞～～＞～～＞～～＞～鋁及鋁合金紫銅、黃銅～～～～注：卸料力系數(shù)在沖孔、大搭邊和輪廓復雜時取上限值。6.2.4總壓力的計算總壓力等于該模具中所用壓力之和。即：故模具的總壓力為226.6758。6.2.5壓力機的初選沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。沖壓設備屬鍛壓機械。常見的冷沖壓設備有機械壓力機（以Jxx表示其型號）和液壓機（以Yxx表示其型號）。常用冷沖壓設備的工作原理和特點如表6-6。表6-6常用冷沖壓設備的工作原理和特點類型設備名稱工作原理特點機械式壓力機摩擦壓力機利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸傳遞動力，皆助螺桿與螺母相對運動原理而工作。結構簡單，當超負荷時，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致?lián)p壞機件。但飛輪輪緣摩擦損壞大，生產(chǎn)率低。適用于中小件的沖壓加工，曲柄式壓力機利用曲柄連桿機構進行工作，電機通過皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復運動。生產(chǎn)率高，適用于各類沖壓加工。高速壓力機工作原理與曲柄壓力機相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工為級進模。根據(jù)綜上所計算的總壓力與冷沖壓設備的工作原理和特點初選壓力機為J23-25。《其表見附錄1》7模具壓力中心與計算模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原則來確定：（1）對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（3）各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。（7-1）（7-2）、由于該零件是一個屬于對稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心處。如圖7-1、7-2、7-3所示：圖7-1工作圖圖7-2圓弧重心的確定圖7-3壓力中心示意圖作用點的坐標位置,即為所求模具的壓力中心。X0=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln（4-4）Y0=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln（4-5）計算可得壓力中心：X0=69.55Y0=35經(jīng)計算求得模具壓力中心的坐標值（69.55，35）在模柄投影范圍內，故該模具設計合理。8沖裁間隙模具設計的時候一定要選擇合理的間隙，因為它是沖裁件斷面質量、尺寸精度能夠滿足產(chǎn)品要求的有力保證。所需的沖裁力越小，模具壽命越高，但是分別從質量、沖裁力、模具壽命等方面的要求確定出來的合理間隙并不是同一個數(shù)值，它們知識彼此相近?？紤]到制造過程中的偏差以及使用過程中的磨損、生產(chǎn)過程中通常只選擇一個合適的范圍作為合理見習，只要間隙在這個范圍之內，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為，最大值稱為?？紤]到模具在使用過程中的磨損會造成間隙值的增大的情況，所以設計和制造新模具的時候采用最小合理間隙。沖裁件的大小對于沖裁件的斷面質量有著極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中，凸模與被沖件的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦力，而間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可以使凸模側面以及材料之間的摩擦力減小，并且延緩間隙由于受到制造和裝備精度的限制，雖然提高了模具壽命但材料所受的拉應力增大材料容易斷裂分離，斷面質量不佳，毛刺較大卸料力、頂件力也會相應增大，導致沖裁總壓力增大。所以沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。沖裁間隙指沖裁模中凸凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸DT的差值。如圖4-3，是設計模具的重要工藝參數(shù)。圖4-3沖裁間隙根據(jù)材料的厚度t=1.5mm和材料08查表查得：最小雙面間隙：=0.132mm；最大雙面間隙：=0.240mm。9凸模與凹模刃口尺寸的計算9.1刃口尺寸的計算依據(jù)與原則（1）在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則：①根據(jù)沖孔和落料的特點，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故沖孔以凸模為基準件，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。②根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。③凸模和凹模之間應保證有合理的間隙。對于落料件，凹模是設計基準，間隙應由減小凸模尺寸來取得；對于沖孔件，凸模是設計基準，間隙應由增大凹模尺寸來取得。由于間隙在模具磨損后會增大，所以在設計凸模和凹模時取初始間隙的最小值Zmin。④凸模和凹模的制造公差應與沖裁件的尺寸精度相適應。而偏差值應按入體方向標注。確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口尺寸精度要求過高（即制造公差過小），會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口尺寸精度要求過低（即制造公差過大），則生產(chǎn)出來的制件可能不合格，會使模具的壽命降低。制件精度與模具制造精度的關系如表所示。若制件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形件，一般可按IT7~IT6級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。（2）制造模具時常用以下兩種方法來保證合理間隙：①分別加工法。分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內，使模具制造難度增加。這種加工方法適用于沖裁件形狀簡單、間隙較大的模具或精密設備加工凸模和凹模的模具。②單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。先加工基準件，然后非基準件按標準配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常，落料件選擇凹模為基準模，沖孔件選擇凸模為基準模。這種方法多用于沖裁件的形狀復雜、間隙較小的模具。故根據(jù)制件的形狀及外形尺寸精度、制造公差要求等，選用分別加工法來保證合理間隙。表9-1沖模制造精度與沖裁件精度之間的關系沖模制造精度板料厚度t/mm0.50.81.01.523456781012IT6~IT7IT8IT8IY9IT10IT10IT7~IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT14IT149.2凸、凹模分開加工時的尺寸計算根據(jù)上述尺寸計算原則，沖裁件的凸模和凹模的尺寸及公差，可以得出下列計算公式:當落料時：當沖孔時：式中：、—分別為落料凹模和凸模的基本尺寸；、—分別為沖孔凸模和凹模的基本尺寸；—落料件的最大極限尺寸；—沖孔件的最小極限尺寸；—沖裁件的公差；X—磨損系數(shù)，其值應在0.5—1之間，與沖裁件精度有關?？芍苯影礇_裁件的公差值由表查取或按沖裁件的公差等級選取。、—分別為凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取負向（相當于基準軸的公差帶位置），凹模偏差取正向（相當于基準孔的公差帶位置）。對于采用分別加工的凸模和凹模，應保證下述關系：+Zmax-Zmin綜上述，三相異步電動機過渡板凸凹模刃口尺寸設計如下：由表查得：=0.132mm=0.240mm—=（0.240—0.132）mm=0.108mm（1）沖孔尺寸的凸、凹基本尺寸計算如下：（2）對落料件尺寸的凸凹基本尺寸計算如下：（3）對落料件尺寸的凸、凹基本尺寸計算如下：（4）對落料件尺寸的凹凸基本尺寸計算如下：（5）對落料件尺寸的凹凸基本尺寸計算如下：對于C尺寸磨損后基本不變，基本尺寸為沖裁后的中間尺寸，其公差值對稱分布，即有：根據(jù)以上的計算結果得出凹模刃口尺寸圖：圖9-1凹模刃口圖表9-2磨損系數(shù)Xmm材料厚度t/mm非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差Δ/mm1〈0.160.17～0.35≥0.36〈0.16≥0.161～2〈0.200.21～0.41≥0.42〈0.20≥0.202～4〈0.240.25～0.49≥0.05〈0.24≥0.24〉4〈0.300.31～0.59≥0.60〈0.30≥0.30表9-3凹凸模制造偏差mm材料厚度基本尺寸～10〉10～50〉50～100〉100～150〉150～2000.40.50.60.81.01.21.51.8+0.006+0.006+0.006+0.07+0.008+0.010+0.012+0.015+0.004-0.004-0.004-0.005-0.006-0.007-0.008-0.010+0.006+0.006+0.008+0.008+0.010+0.012+0.015+0.017+0.004-0.004-0.005-0.006-0.007-0.008-0.010-0.012—+0.008+0.008+0.010+0.012+0.015+0.017+0.022—-0.005-0.005-0.007-0.008-0.010-0.012-0.014——+0.010+0.012+0.015+0.017+0.022+0.025——-0.007-0.008-0.010-0.012-0.014-0.017————+0.017+0.022+0.025+0.029————-0.012-0.014-0.017-0.0110凹模設計與加工工藝分析10.1凹模設計10.1.1凹模外形的確定凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。凹模各尺寸計算公式如下：凹模厚度：（）（10-1）凹模邊壁厚：（）（10-2）凹模板邊長：（10-3）凹模板邊寬：（10-4）式中：b1—沖裁件的橫向最大外形尺寸；b2—沖裁件的縱向最大外形尺寸；K—系數(shù)，考慮板料厚度的影響。表10-1系數(shù)值Ks/mm材料厚度t/mm<1>1～3>3～6500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查表10-1得：K=0.5凹模厚度：H=0.5×75=37.5（mm）由公式（10-2）可計算凹模邊壁厚：=35～45（mm）凹模壁厚取：c=40（mm）表10-2矩形和圓角凹模的外形尺寸矩形凹模的長度和寬度L×B矩形和圓形凹模厚度圓形凹模直徑（140）×125、（140）×（140）、160×100、160×125、160×（140）、200×100、200×12516、18、20、22、25、28（140）160×160、200×（140）、200×160、200×125、250×（140）16、20、22、25、28、32160200×200、250×160、250×200、（280）×16018、22、25、28、32、35200250×250、（280）×200、（280）×250、20、25、28、32、35、40250凹模寬度的確定：根據(jù)公式（10-2）得：B=b+2c=70+2×40=150(mm)查表10-2取標準取B=250mm。凹模板邊長：根據(jù)公式（10-3）得：=139.1+2×40=219.1（mm）凹模的長度要考慮導料銷發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。查表10-2選取標準L=200（mm）。整體式凹模板的厚度可按如下公式計算：(10-5)式中：—沖裁力（N）?！寄２牧闲拚禂?shù)，合金工具鋼K1=1，碳素工具鋼?。耍保?.3?！寄Ｈ锌谥苓呴L度修正系數(shù)。查表得，凹模刃口周邊長度修正系數(shù)。表10-3凹模壁厚C條料寬度沖裁件厚度t≤0.8＞0.8～1.5＞1.5～3＞3～5≤40＞40～50＞50～70＞70～90＞90～120＞120～15020～2522～2828～3632～4235～4540～5022～2824～3230～4035～4540～5242～5424～3228～3632～4238～4842～5445～5828～3630～4035～4540～5245～5848～62注：1.沖件料薄時取表中較小值，反之取較大值。2.型孔為圓弧時取小值，為直邊時取中值，為尖角時取大值。表10-4凹模刃口周邊長度修正系數(shù)刃口長度/mm修正系數(shù)K2刃口長度/mm修正系數(shù)K2＜501150～3001.3750～721.12300～5001.575～1501.25＞5001.6凹模板厚度：凹模輪廓尺寸為：250mm×160mm×41mm。圖10-1落料凹模10.1.2凹模材料的確定起落料的作用，該零件在模具上所受力較大，對硬度、強度的要求較高。該零件選擇材料為Cr12，Cr12具有高強度、較好的淬透性和良好的耐磨性，熱處理后硬度能達到60～64HRC。它的強度、硬度，能夠滿足零件的加工要求。10.1.3凹模的固定方式凹模采用銷釘和螺釘固定。銷釘?shù)臄?shù)量為兩個，其位置按對稱分布。螺釘?shù)臄?shù)量為六個，其位置按對稱分布。這樣有利于力的均勻分布。10.1.4凹模上各零件位置的確定凹模采用銷釘和螺釘固定。由凹模的大小，在標準的典型組合中可以查的銷釘?shù)臄?shù)量為兩個,其位置按對稱分布。螺釘?shù)臄?shù)量為六個，其位置按矩形平均分布。這樣有利于力的均勻分布，當然也可以根據(jù)結構的需求作適當?shù)恼{整。主要技術要求有：①凹模洞孔軸線應與凹模頂面保持垂直；②上下平面保持平行，平行度為0.02；③上、下表面粗糙度均在其余為。根據(jù)該套模具的結構和壓力中心的位置確定了與凸凹模配合的型腔的位置，落料凹模的壓力中心與整幅模具的壓力中心相重合，最后根據(jù)以上設計繪制一張凹模零件圖。10.2機械加工工藝性分析（1）零件圖的完整性與正確性分析由于加工程序是以準確的坐標點來編制，零件的視圖應足夠、正確及表達清楚，并符合國家標準，尺寸及有關技術要求應標注齊全，幾何元素之間的關系較明確。（2）零件技術要求分析零件的技術要求主要指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。這些要求在保證零件使用性能的前提下應經(jīng)濟合理。過高的精度和表面粗糙度要求會使工藝過程復雜，加工困難，成本提高。附圖一中要求最高尺寸公差為0.027mm，該零件最高精度等級為IT8級，被測表面與基準表面之間的平行度公差為0.03mm，表面粗糙度值全部為Ra1.6，數(shù)控銑削加工經(jīng)粗、精加工可達到IT9～IT7級，表面粗糙度可達到Ra3.2～1.6,故比較容易加工，但加工時如果裝夾不當極容易產(chǎn)生振蕩，如果定位不好可能會導致表面粗糙度值增加，加工精度難以保證。（3）尺寸分析零件圖上的尺寸標注方法有局部分散標注法、集中標注法和坐標標注法等。對在數(shù)控機床上加工的零件，零件圖上的尺寸在加工精度能夠保證使用性能的前提下，可不必用局部分散標注，應采用集中標注或以同一基準標注，即標注坐標尺寸，這樣，既便于編程又有利于設計基準、工藝基準與編程原點的統(tǒng)一。零件圖中的尺寸標注采用的是同一基準標注，達到了要求。（4）零件的結構工藝性分析①分析零件的變形情況，保證獲得要求的加工精度，雖然數(shù)控機床加工精度很高，但對一些特殊情況，就應工藝上充分重視這一問題，應當考慮采取一些必要的工藝措施進行預防。該零件的材料是屬于08鋼，屬于不易變形的零件，能夠滿足要求，對該零件可以進行退火處理等措施來減少或消除變形的影響。②盡量統(tǒng)一零件輪廓內的有關尺寸。若工件的被加工輪廓大，可以采用較大直徑的銑刀來加工，且加工其底板面時，進給次數(shù)也相應減少，表面加工質量也會好一些，因此工藝性能較好。綜上所述，在一個零件上，零件的外形、內腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型或尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，一般來說，即使不能要求完全統(tǒng)一，但也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀的規(guī)格與換刀次數(shù)，并避免因頻繁換刀而增加了零件加工面上的接刀階差，降低表面質量。（5）數(shù)控加工的定位基準加工中定位基準的確定應注意以下幾點：①應采用統(tǒng)一的基準定位，數(shù)控加工工藝特別強調定位加工，若無統(tǒng)一的基準定位會因工件重新安裝產(chǎn)生的定位誤差而導致加工后的兩個面上的輪廓位置及尺寸不協(xié)調現(xiàn)象，因此為保證兩次裝夾加工后其相對位置的準確性，應采用統(tǒng)一的基準定位。②統(tǒng)一的基準可以是工件上已有表面，也可以是輔助基準，工件上最好有合適的孔作為定位基準，若沒有，應專門設置工藝孔作為定位基準，稱之為輔助基準，工件上如沒有合適的輔助基準位置，可考慮采用在毛坯上增加工藝凸臺，制出工藝孔或在后續(xù)加工工序要加工掉的余量上設置工藝孔，在完成定位加工后再去除的方法。綜上，采用增加工藝凸臺，銑兩個夾持面作為基準，可以一次性裝夾而加工完所要加工的表面，沒有重復定位，故能保證基準統(tǒng)一。10.3刀具的選擇刀具的合理選擇和使用，對提高數(shù)控加工效率、降低生產(chǎn)成本、縮短交貨期及加快新產(chǎn)品開發(fā)等方面有十分重要的作用。國外有資料表明，刀具費用一般占制造成本2.5%-4%，但它卻直接影響占制造成本20%的機床費用和38%的人工費用。如果進給速度和切削速度提高15%-20%，則可降低制造成本10%-15%。這說明使用好的刀具會增加成本，但效率提高則會使機床費用和人工費用有很大的降低。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性質、加工工序、切削用量以及其他相關因素正確選擇刀具及刀柄。表10-5刀具材料特性和用途材料主要特性用途優(yōu)點高速剛比工具剛硬低速或不連續(xù)切削刀具壽命長、加工的表面較平滑硬質合金耐磨損、耐熱可鍛鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鋁合金的精加工壽命比一般工具鋼高10-20倍表10-6數(shù)控加工刀具卡片零件號8零件名稱典型零件編制楊力程序號凹模日期2010-9-11工步號刀具號刀具規(guī)格、名稱刀柄型號長度補償值半徑補償值1T01φ20立銑刀BT40D02=102T01φ20立銑刀BT40D02=103T02φ16立銑刀BT40D03=6.4T02φ12立銑刀BT40D03=65T03φ7.8麻花鉆BT406T04φ5.8麻花鉆BT407T05φ3.8麻花鉆BT408T06φ9.8麻花鉆BT409T07φ8的擴孔鉆BT4010T08φ6的擴孔鉆BT4011T09φ4的擴孔鉆BT40刀具選擇的總原則是：安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性，結合我院實際，采用高速鋼刀具加工。刀具材料切削性能的影響也非常重要：例如切削低硬材料時可以使用高速剛刀具，而切削高硬度的材料時就必需用硬質合金刀具如表4-3所示。10.4機械加工工藝方案的制定圖10-2落料凹模一般根據(jù)零件加工精度、表面粗糙度、材料、結構形狀、尺寸及生產(chǎn)類型確定零件表面的數(shù)控銑削加工方法及加工方案根據(jù)零件圖樣，制定以下加工順序方案，選取最佳一種，（即加工工時最短，且又能保證質量）下面分析兩套加工順序方案進行比較。方案一：銑5mm的夾持面→翻面夾持→粗銑上平面→精銑上平面→粗銑外輪廓→精銑外輪廓→中心鉆定位→鉆φ14、φ3的通孔→擴孔至尺寸→攻螺紋線→粗精銑凹模輪廓至尺寸。方案二：銑5mm的夾持面→翻面夾持→粗銑上平面→粗銑外輪廓φ→精銑上平面→精銑外輪廓→中心鉆定位→鉆φ16通孔→擴孔至尺寸→φ鉆φ4通孔擴孔至尺寸→攻螺紋→粗精銑凹模輪廓至尺寸。經(jīng)考慮方案一能達到加工要求，故選擇方案一進行加工。凹模加工工藝過程見表10-7所示。表10-7零件加工工序過程卡片工廠數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號凹模凹模9Mn2V】VV8工序號程序夾具名稱夾具編號使用設備車間虎鉗KVC650銑削中心工步號工步內容刀具號刀具規(guī)格主軸轉速r/min進給速度mm/min背吃刀量mm備注1粗銑上平面留余量0.2mmT01Φ20150030012精銑上平面留余量0.2mmT01Φ2025002000.23粗銑外輪廓留余量0.2mmT02Φ1225004502.54精銑外輪廓至尺寸T02Φ1240003600.25中心鉆定位T03300406Φ14麻花鉆鉆孔留余量1mm.T04Φ7.82001007Φ3的麻花鉆鉆孔留余量1mmT05Φ5.820010010Φ16的擴孔鉆擴孔T06Φ820010011φ4的擴孔鉆擴孔T07Φ420010012攻螺紋13粗銑凹模輪廓T02Φ121500300114精銑凹模輪廓到尺寸T02Φ1225002000.2表10-8落料凹模加工工藝過程卡序號工序名工序內容1備料鍛件（退火狀態(tài)）：250×160×41mm2粗銑銑六面到尺寸250×160×41mm，注意兩大平面與兩用標準角尺測量大基本垂直3平面磨磨光兩大平面厚度達41mm，并磨兩相鄰側面達四面垂直，垂直度0.02mm4鉗劃線劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸鉆孔鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓祝寄６纯阢姷豆ぷ骺捉g孔絞銷釘孔到要求④攻絲攻螺紋絲到要求5熱處理淬火使硬度達60～64HRC6平面磨磨光兩大平面，使厚度達41mm7線切割線切割凹模，并留0.01～0.02mm研磨余量8鉗研磨凹模內壁側面達0.8配推件塊到要求9鉗用墊片層保證凸凹模與凹模間隙均勻后，凹模與上模座配作銷釘孔10平磨磨凹模板上平面厚度達要求11鉗總裝配11凸模設計與加工工藝分析11.1凸凹模外形尺寸的確定凸凹模的內、外緣均為刃口，內、外緣之間的壁厚之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，為保證凸凹模的強度，凸凹模應有一定的厚度。凸模結構通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。臺階式凸凹模一般采用機械加工，當形狀復雜時，成形部分常采用成型磨削。因為該制件形狀不是復雜型零件，但有彎曲部分，可以直接用臺肩式固定在墊板上，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸凹模的高度是凸模的厚度、卸料板的厚度、凸模進入凸凹模深度，彈性元件安裝高度等，外形凸模下部設置1個導正銷，借用工件上的孔作為導正孔。外形凸模的尺寸計算如下：L=h+h1+h2（11-1）式中：—增加長度（凸模進入凸凹模深度，彈性元件安裝高度等）；—凸凹模固定板厚度；—彈性卸料板厚度。根據(jù)公式（3-1）得凸凹模高度：L=h+h1+h2=54.5（mm）11.2凸凹模材料模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，因此應有高的硬度與適當?shù)捻g性。形狀簡單且壽命要求不高的凸凹模可選用T8A、T10A等材料；形狀復雜且模具有較高壽命要求的凸凹模應選Cr12、Cr12MoV、9Mn2V等制造，要求高壽命、高耐磨性的凸凹模固定板。該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。所以本套模具中凸凹模的材料應選Cr12。熱處理60～64HRC。11.3凸凹模的固定方式平面尺寸的比較大的凸模，可以直接用銷釘和螺栓固定。中、小型凸模多采用臺見肩、吊裝或鉚接固定。對于有的小凸模還可以采用粘接固定。對于大型沖模中沖小孔的易損凸模，可以采用快換凸模的固定方法，以便于修理和更換。根據(jù)彎曲凸模是一個整體，所以臺見肩式固定。11.4凸凹模的精度確定根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT10級，表面粗糙度為Ra0.8um，垂直度為0.04。圖11-1凸凹模11.5凸凹模機械加工工藝性分析（1）零件圖的完整性與正確性分析由于加工程序是以準確的坐標點來編制，零件的視圖應足夠、正確及表達清楚，并符合國家標準，尺寸及有關技術要求應標注齊全，幾何元素之間的關系較明確。（2）零件技術要求分析零件的技術要求主要指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。這些要求在保證零件使用性能的前提下應經(jīng)濟合理。過高的精度和表面粗糙度要求會使工藝過程復雜，加工困難，成本提高。該零件最高精度等級為IT10級，被測表面與基準表面之間的垂直度公差為0.02mm，表面粗糙度值全部為Ra0.8，數(shù)控銑削加工經(jīng)粗、精加工可達到IT10-IT7級，表面粗糙度可達到Ra0.8-Ra3.2,故比較容易加工，但加工時如果裝夾不當極容易產(chǎn)生振蕩，如果定位不好可能會導致表面粗糙度值增加，加工精度難以保證。（3）凸凹模尺寸分析零件圖上的尺寸標注方法有局部分散標注法、集中標注法和坐標標注法等。對在數(shù)控機床上加工的零件，零件圖上的尺寸在加工精度能夠保證使用性能的前提下，可不必用局部分散標注，應采用集中標注或以同一基準標注，即標注坐標尺寸，這樣，既便于編程又有利于設計基準、工藝基準與編程原點的統(tǒng)一。零件圖中的尺寸標注采用的是同一基準標注，達到了要求。（4）凸凹模的結構工藝性分析①分析零件的變形情況，保證獲得要求的加工精度，雖然數(shù)控機床加工精度很高，但對一些特殊情況，就應工藝上充分重視這一問題，應當考慮采取一些必要的工藝措施進行預防。該零件的材料是屬于08鋼，屬于不易變形的零件，能夠滿足要求，對該零件可以進行退火處理等措施來減少或消除變形的影響。②盡量統(tǒng)一零件輪廓內的有關尺寸。若工件的被加工輪廓大，可以采用較大直徑的銑刀來加工，且加工其底板面時，進給次數(shù)也相應減少，表面加工質量也會好一些，因此工藝性能較好。綜上所述，在一個零件上，零件的外形、內腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型或尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，一般來說，即使不能要求完全統(tǒng)一，但也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀的規(guī)格與換刀次數(shù)，并避免因頻繁換刀而增加了零件加工面上的接刀階差，降低表面質量。（5）數(shù)控加工的定位基準加工中定位基準的確定應注意以下幾點：應采用統(tǒng)一的基準定位，數(shù)控加工工藝特別強調定位加工，若無統(tǒng)一的基準定位會因工件重新安裝產(chǎn)生的定位誤差而導致加工后的兩個面上的輪廓位置及尺寸不協(xié)調現(xiàn)象，因此為保證兩次裝夾加工后其相對位置的準確性，應采用統(tǒng)一的基準定位。綜上，采用增加工藝凸臺，銑兩個夾持面作為基準，可以一次性裝夾而加工完所要加工的表面，沒有重復定位，故能保證基準統(tǒng)一。如圖11-2：圖11-2裝夾及定位基準示