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)合模含10張CAD圖帶卡片】
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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，通過對該零件模具的設(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，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，首先對零件進(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 Disk die design Abstract:The requirement ，content and direction of the design of the disk stamp parts are embodied on this pressing die design of the stamp parts of dam disk. The designer’s foundation knowledge of the stamp mould design is reinforced and is able to design more complex stamp mould through the design. Through the foundation knowledge, firstly, the processibility of the part is analyzed to determine the process of the stamp. Secondly, the volume of the part is computed to choose the pressing machine. Lastly the character of the part is analyzed to determine the mould design parameter and design point and choose the shedding mechanism.The pressworked part`s outer edge and internal hole are all circular.So when design the mold structure ,should consider the precision of relative position of the hole and the outflow boundary. Also because the part should be drawed, so,the compound die is the first choice.Its working procedure is:blanking、drawing、punched hole.In the mold design,the design of the equipment of pushing part is the key.Combing the characteristic of this mold and the part,the rigidity die is a comparatively appropriate choice.Keywords:Pressing die Compound die Die 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 ..............................................................................................................................................26致謝 ..................................................................................................................................................27參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................................................28 01 緒論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。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち?。?jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計(jì)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(jì)資料,2004 年我國共進(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(gè)具體情況必須說明: 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(jià)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(dá)到 1.46 億美元,比 2004 年增長 94.7%就可說明這一點(diǎn);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(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 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(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進(jìn)模國內(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(gè)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 1986 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(gè)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(jì)制造中開始采用 CAD/CAM 技術(shù)。國家科委 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(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)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬 CAE 軟件并開始用于生產(chǎn)。21 世紀(jì)開始 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 1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。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越高，并陸續(xù)引進(jìn)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(jìn)了AutoCAD CATIA 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(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(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(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，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(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(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(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閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 但總體上和國外多工位級進(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(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、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD 處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖 2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)會秘書長劉德普認(rèn)為，未來我國的模具將呈現(xiàn)八大發(fā)展趨勢：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)，對鋼材的性能要求也越來越高。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。因此開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具將越來越引起人們的關(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)對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。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，對塑料模具的要求也越來越高。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)致模具市場走勢的變化。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 0.4 mm，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，符合一般復(fù)合沖壓的 3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 4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=0.5 mm。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 92 mm。材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用 1000 mm×2000 mm×0.4mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 2000mm ×91 mm 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 = ?%10?BLnA式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm 2；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%?%10298.6? 54 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：拉深沖孔落料級進(jìn)模。 采用方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，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來說，復(fù)合模沖裁得到的沖裁件尺寸精度等級高，避免了多次單工序沖裁的定位誤差，并且在沖裁過程中可以壓料，沖裁件較平整。級進(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。 65 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，無頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡單，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模或級進(jìn)模。2 送料定距：這里采用固定擋料銷。因?yàn)槿羰褂没顒訐趿箱N，每次送料時(shí)都要先推后拉，作方向相反的兩個(gè)動作，操作比較麻煩，而導(dǎo)料銷和側(cè)刃多用于級進(jìn)模中。5.4 模架的選用這里選用導(dǎo)柱模模架。導(dǎo)柱模模架對導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級。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。 75.5 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?，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，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:F Y=AP式中：A—壓料圈下坯料的投影面積； 8P—單位面積壓料力，P 值大小可查表 4.4.5 得 P=2.5 MPa。所以 FY=5408×2.5 =13520N=13.52 kN2 拉料力：查表 4.4.3，拉深相對高度 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-d 1)tб b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;б b—拉深件材料的抗拉強(qiáng)度,查表知: б b=400 MPa。所以 F=1.25π(6-4)×0.4×400=1.3 kN.即拉深加強(qiáng)筋的總力為 F6=13.52+1.3=14.82 kN≈15 kN6.2 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。考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、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=KLtτ b式中 F——沖裁力 kN;L——沖裁件周邊長度 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)，可在手冊中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊表 8—7 得 Q195 的 σ b=400MPaF 1=8π×0.4×400=4kNF2=88π×0.4×400=44kN推件力 F t=nKtP;Kt——推件力系數(shù),由手冊查得 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)合模沒有廢料積存);h——凹模刃部直壁洞口高度 mm;t——料厚 mm;F 3=4×0.63=3kNF 4=0.63×44.2=28kNF 5=0.63×44.2=28kN所以沖孔落料工序總力為F 總 = F 1+ F 2+ F 3+ F 4+ F 5=4+44+3+28+28=107kN工序總力為 F=107+15=122 kN 96.3 初選壓力機(jī)查參考文獻(xiàn)開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號為 J23-16 和Ｊ23-25，見表一。表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)型號 公稱壓力 /kN 滑塊行 程/mm 最大閉合 高度/mm 工作臺尺 寸/mm模柄孔尺寸/mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-16 160 55 220 300×450 Ф40×60 35 45J23-25 250 65 270 370×560 Ф40×6030 556.4 壓力中心的計(jì)算該制件結(jié)構(gòu)形狀中心對稱,其壓力中心即是制件的幾何中心. 107 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：c 1—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=2.4 mm。凸模圓角半徑 rT=(0.7～1.0)r A=2 mm。拉深模間隙 Z/2=(1～1.1)t max=0.4 mm。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:d T=(dmin+0.4△) 0-δT凹模:d A=(dmin+0.4△+z) 0+δA圖 3 拉深凸凹模尺寸的確定式中：d T 、d A——凸、凹模尺寸； 11dmin——拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸；△ ——零件的公差；δ T、δ A——凸凹模制造公差，則查表 4.8.3：δ T=0.01 mm,δ A=0.02 mm;z—拉深模雙面間隙。則：d T=（5.2+0.4×1.2） -0.010=5.68-0.010 mmdA=（5.68+0.8） 0+0.02=6.480+0.02 mm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彎曲半徑。對于 U 型彎曲，減小回彈的常用方法還有：當(dāng)相對彎曲半徑較小時(shí)可采取增加背壓的方法；當(dāng)相對彎曲半徑較大時(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)簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開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：d T=（d min+x△） 0-δT凹模尺寸:d A=(dmin+x△+Z min) 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： D A =(Dmax-X△) 0+δA 12凸模尺寸：D T =( DA -Zmin) 0 -δT =(Dmax-X△-Z min) 0 -δT式中 D A DT——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm；dA dT——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；δ Tδ A——凸模和凹模的制造公差，mm；查表 2.4.1 得：沖孔件： δ T=0.020 δ A=0.020落料件： δ T=0.025 δ A=0.035則： d T=（8+0.50.4） 0-0.020=8.20-0.020 mmdA=(8.2+0.020) 0+0.020=8.2200+0.020 mmDA =(88.3-0.50.6) 0+0.035=880+0.035 mmDT =( 88 -0.020) 0 -0.025 =87.98 0 -0.025 mm7.1.2 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 15 mm；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=17.607 mm按表取標(biāo)準(zhǔn)值 20 mm凹模壁厚 C=1.5H =1.5×20=30 mm 13d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，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，否則會影響模具壽命，其最小值可參考如下：由于凹模厚度為 20 mm，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=10 mm B=12 mm C=5 mm圓柱銷選用 Ф10。凹模的長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。 刃口圖 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。 14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=15mm D=12mm h=3mm 或 5 mm, 查表 1-301，由凹模板尺寸得：L=56 mm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)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對于圓形凸模 d min≥ ][4??t式中 d min——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 1000MPa???dmin≥ = =0.512mm 所以承壓能力足夠。][4t1032.?抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）?。蹋恚幔?0d 2/ F式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mm 15F ——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤30d 2/ =30×8.182/ =182.5mm 107所以長度適宜。凸模墊板承受壓力б 壓 =
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