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沖壓模具設(shè)計(jì)中側(cè)壁起皺的分析
F.-k. Chen and Y.-C. Liao
臺(tái)灣 臺(tái)北市國立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門
在沖壓過程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時(shí)。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個(gè)有錐度的方形杯子時(shí)，當(dāng)發(fā)生起皺時(shí)，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過增加沖壓力來被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類型的實(shí)際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因?yàn)榻橛跊_頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個(gè)最適宜的沖模設(shè)計(jì)方法就是利用有限元分析法。在無起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實(shí)了利用有限元分析法去設(shè)計(jì)沖模的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子
1． 介紹
起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的操作時(shí)，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對(duì)于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實(shí)際操作中也可以通過增加沖壓力來防止起皺，但是過度的拉力會(huì)通過裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個(gè)狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計(jì)算。對(duì)于沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時(shí)，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。
為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測(cè)試，在這種測(cè)試?yán)?，一塊薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計(jì)劃一個(gè)近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實(shí)驗(yàn)性和分析性上研究起皺問題，通過理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個(gè)圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示是四到六個(gè)。當(dāng)通過一個(gè)有錐度的模具畫出金屬板料時(shí)，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類。
那些努力都被聚中于和簡單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問題上，例如：一個(gè)圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動(dòng)態(tài)軟件和有限元方法的成功運(yùn)用使得分析包括在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的起皺問題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動(dòng)制造參數(shù)上。
一個(gè)帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個(gè)傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒被支撐，因此，這個(gè)部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個(gè)帶有階梯的方形杯子時(shí)，就像圖1B顯示的一樣，可以觀測(cè)到另一種形式的起皺。為了評(píng)估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個(gè)確切階梯幾何形狀的物體被檢測(cè)。通過使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來減少起皺，起皺的原因被確定。在觀測(cè)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品成形時(shí)，通過有限元分析法得到的模具設(shè)計(jì)方法得到證實(shí)。
圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b）
2有限元模型
包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來設(shè)計(jì)的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的外形元素被采用用來為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來說，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點(diǎn)外形元素來為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動(dòng)，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。
圖2 有限元網(wǎng)眼
為了表演一個(gè)精確的有限元分析法，金屬板料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測(cè)試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動(dòng)力σ，計(jì)算方程為σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，因?yàn)槊恳粋€(gè)方法真實(shí)應(yīng)變通常用來模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。
當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。
圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
3 錐度方形杯中的起皺
正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過增加沖壓力來被抑制。相對(duì)于沖壓一個(gè)錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來的部分被研究。
3.1沖模間隙的影響
為了檢查沖模間隙對(duì)起皺的影響，在沖壓一個(gè)錐度方形杯子時(shí)，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。
圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子
模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說明在沖壓過程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來的產(chǎn)品，兩個(gè)主要的應(yīng)變比率β被介紹，β=εmin/εmax，這里的εmin和εmax分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了β的實(shí)際值比β的評(píng)論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，β的實(shí)際值越大，起皺的可能性就越大。
在三個(gè)沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的β值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫出。圖5中說明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對(duì)三個(gè)沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說明了沖模間隙越大，β的實(shí)際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。
3.2沖壓力的影響
眾所周知，在沖壓過程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個(gè)力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來模擬。
模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的β值與沖壓力為100KN和600KN的β值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的β值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個(gè)外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說明在沖壓帶有錐度的方形杯子時(shí)，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因?yàn)槠鸢櫟脑蛑饕怯捎谠谟袡M向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對(duì)沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒有影響。
圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的β值
4階梯矩形杯子
在沖壓一個(gè)階梯矩形杯子時(shí)，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺(tái)階D-E而行。在近期的研究中，在一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測(cè)試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。
這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過清理焊縫的深拉。在這種深拉過程中，沒有焊縫被用在沖模表面來幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實(shí)產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。
為了進(jìn)一步的了解沖壓過程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計(jì)中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類似真實(shí)零件中的那樣。
圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線條
圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺
圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀
如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過增加以半徑來避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過增加半徑得到證實(shí)。
個(gè)別的嘗試也被用來消除起皺。第一，沖壓力加到原來的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對(duì)消除起皺現(xiàn)象沒有起有很大的效果。通過增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測(cè)，這種起皺不能通過增加沖壓力來得到抑制。
由于在金屬屈服于過大壓力的區(qū)域，往往會(huì)因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃?dòng)而起皺，一種通過在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡單方法被用來吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個(gè)掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒被吸收。這說明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來吸收所有過量的材料，但是這在模具設(shè)計(jì)中是不允許的。
利用有限元分析法分析沖壓工序的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是沖壓過程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測(cè)，而這在真實(shí)的產(chǎn)品沖壓過程中是不可能的。對(duì)沖壓過程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開始通過沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如
圖9 加到側(cè)壁的起皺
圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了有價(jià)值的信息。
圖10 當(dāng)板料接觸臺(tái)階邊緣的起皺形成
圖11 切除了的臺(tái)階拐角
對(duì)于起皺的發(fā)生，最初的一個(gè)猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因?yàn)檎麄€(gè)沖頭邊緣和整個(gè)階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實(shí)這種說法，兩種改進(jìn)過了的模具設(shè)計(jì)被用來實(shí)驗(yàn)：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個(gè)階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個(gè)方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。
在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過兩步拉深工序可以造出沒有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因?yàn)榻饘俨蝗菀淄ㄟ^較低的階梯進(jìn)入模具型腔。
圖12改善模具設(shè)計(jì)的模擬形狀
圖13 兩個(gè)操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作
有限元分析法說明用簡單的拉深操作來設(shè)計(jì)理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計(jì)是很難完成的。但是，由于額外的模具費(fèi)用和操作費(fèi)用，兩個(gè)操作的制造費(fèi)用是很高的。為了保持較低的制造費(fèi)用，零件的設(shè)計(jì)師對(duì)形狀做出了合適的改變，而且通過有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來改善模具設(shè)計(jì)，如圖12所示。隨著設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實(shí)的沖壓模具被制造出來，而且零件還沒有起皺，如圖14所示。通過有限元模擬分析法得到的零件也沒有起皺。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實(shí)了有限元模擬分析法的效率。
圖14 無缺陷產(chǎn)品零件
圖15 G-H處模擬和測(cè)量厚度
5概要和結(jié)束語
通過有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。
第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因?yàn)闆_模間隙過大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時(shí)，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過增加沖壓力的方法來得到抑制。
另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過程中。起皺往往發(fā)生在臺(tái)階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺(tái)階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計(jì)過程中，通過有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過無缺陷的零件證實(shí)了這種模具設(shè)計(jì)方法對(duì)消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實(shí)產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實(shí)了用有限元分析法代替真實(shí)的模具制造方法的效力。
感謝
作者希望感謝中國人民共和國民族科學(xué)委員會(huì)授于NSC-86-2212-E002-028編號(hào)才使得這個(gè)項(xiàng)目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。
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河南機(jī)電高等專科學(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
選題情況
課題名稱
側(cè)向沖孔的冷沖模具設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無
開題報(bào)告
有
無
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績?cè)u(píng)定：
所在專業(yè)意見：
負(fù)責(zé)人：
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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
系 部：
專 業(yè)：
學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào)
設(shè)計(jì)(論文)題目： 側(cè)向沖孔的冷沖模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 2006年 4月 1 日~ 5 月20 日
指 導(dǎo) 教 師:
發(fā)任務(wù)書日期: 2006 年 5月 10日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：
本次的側(cè)向沖孔設(shè)計(jì)來源于沖壓模具設(shè)計(jì)與制造。
達(dá)到的目的：鞏固所學(xué)專業(yè)知識(shí)和熟練操作計(jì)算機(jī)的能力，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己在各方面的不足，需要改進(jìn)和向虛心地別人學(xué)習(xí)請(qǐng)教。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
課題內(nèi)容：設(shè)計(jì)一套零件為側(cè)向沖孔的冷沖斜楔式模具。
1.沖壓零件的工藝分析 2.沖壓工藝方案的確定 3.主要設(shè)計(jì)計(jì)算
4.模具總體設(shè)計(jì) 5.模具總裝配和調(diào)試
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
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系部意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
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畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
論文題目：斜楔式側(cè)向沖孔沖壓模設(shè)計(jì)
系 部 材料工程系
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
2006年05月 10日
沖孔凸模加工工藝過程卡
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
凸模
產(chǎn)品名稱
零（部）件名稱
共（2 ）頁第（1 ）頁
材料牌號(hào)
Cr12MoV
毛坯
種類
棒料
毛坯外型尺寸
18×58
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)
件數(shù)
備注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
01
鍛造
10×52
空氣錘
鉗子，卡尺
0.5h
02
熱處理
退火
煤氣爐
鉗子
03
刨
刨六面，互為直角，留單邊余量0.5
刨床
夾具，卡尺
04
熱處理
調(diào)質(zhì)
調(diào)質(zhì)爐
鉗子
05
磨平面
磨六面，互為直角
磨床
千分尺，卡尺
06
劃線
劃出各孔位置線
尺子，粉筆
07
鉆孔
按位置加工螺釘孔，銷釘孔，穿絲孔
鉆床
夾具
08
熱處理
淬火、回火達(dá)到60-64HRC
淬火爐，回火爐
09
磨平面
精磨上、下平面
磨床
千分尺
10
線切割
按圖紙切割，輪廓達(dá)到尺寸要求
線切割機(jī)床
11
鉗工精銹
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)日期
審核日期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
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標(biāo)記
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凹模加工工藝過程卡
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件圖號(hào)
凹模
產(chǎn)品名稱
零（部）件名稱
共（2 ）頁第（1 ）頁
材料牌號(hào)
Cr12MoV
毛坯
種類
塊料
毛坯外型尺寸
93×83×15
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
1
每臺(tái)
件數(shù)
備注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
01
鍛造
87×75×17
空氣錘
鉗子，卡尺
0.5h
02
熱處理
退火
煤氣爐
鉗子
03
刨
刨六面達(dá)到86×74×16，互為直角
刨床
夾具，卡尺
04
熱處理
調(diào)質(zhì)
調(diào)質(zhì)爐
鉗子
05
磨平面
磨六面，互為直角
磨床
千分尺，卡尺
06
劃線
劃出各孔位置線
尺子，粉筆
07
銑孔
銑漏料孔，達(dá)到設(shè)計(jì)要求
銑床
夾具，卡尺
08
鉆孔
按位置加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔
鉆床
卡尺
09
熱處理
按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到60-64HRC
熱處理爐
夾具
10
11
磨平面
線切割
精磨上、下平面
按圖紙切割型孔達(dá)到尺寸要求
磨床
線切割機(jī)床
千分尺
12
鉗工精修
全面達(dá)到尺寸要求
設(shè)計(jì)日期
審核日期
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河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造
設(shè)計(jì)題目： 斜楔式側(cè)向沖孔模設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師：
2006 年 5月 10日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
文 獻(xiàn) 綜 述
一.模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
（一）國內(nèi)模具發(fā)展?fàn)顩r
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口
（二）國外模具發(fā)展?fàn)顩r
模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透，交叉，融合，對(duì)其實(shí)施改造，形成先進(jìn)制造技術(shù)。國外經(jīng)過幾十年的現(xiàn)代化改造，無論在工業(yè)裝備上，模具設(shè)計(jì)和制造上，生產(chǎn)工藝和技術(shù)上，還是在產(chǎn)品品種規(guī)格、生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量等方面都得到了飛速發(fā)展，尤其是美國、俄國、德國、日本、法國、意大利、捷克、奧地利、瑞士等國的模具生產(chǎn)的發(fā)展水平達(dá)到了相當(dāng)高的程度。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。世界鋼鐵的生產(chǎn)尚不能滿足交通運(yùn)輸輕量化對(duì)沖壓件的需求，有必要新建若干條現(xiàn)代化大、中型沖壓生產(chǎn)線。
二、未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；
(2)高速銑削加工；
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；
(4)電火花銑削加工；
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度；
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)；
(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；
(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展。
三.課題啟發(fā)
在設(shè)計(jì)過程中遇到了種種專業(yè)知識(shí)的困難，也正好從設(shè)計(jì)去復(fù)習(xí)，鞏固和彌補(bǔ)自己在專業(yè)課上所犯的錯(cuò)誤。在冷沖模具方面的橫向發(fā)展，牽扯到了一門門專業(yè)課程的連接。做一次冷沖模具畢業(yè)設(shè)計(jì)，加大了我對(duì)知識(shí)的渴求，進(jìn)一步證明了自己還有許多的知識(shí)還沒學(xué)到家，需要加倍努力去掌握書本上的專業(yè)知識(shí)和到生產(chǎn)實(shí)踐中去感受。模具設(shè)計(jì)的奧妙在于自己耐心的細(xì)心探討，在于自己深入地研究。設(shè)計(jì)文獻(xiàn)有：
1. 劉建超， 張寶忠. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京：高等教育出版社， 2004
2. 中國機(jī)床總公司. 全國機(jī)床產(chǎn)品供貨目錄. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
3. 史鐵梁. 冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996
4. 王秀鳳，萬良輝. 冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2004
5. 薜彥成. 公差配合與技術(shù)測(cè)量. 第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
6. 王運(yùn)炎，葉尚川. 機(jī)械工程材料. 第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
7. 鄧文英. 金屬工藝學(xué). 第四版. 北京：高等教育出版社， 2000
8. 翟德梅. 模具制造技術(shù). 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校自編教材. 2001
9. 肖景容，姜奎華. 沖壓工藝學(xué).西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1996
10. 丁松聚.冷沖模設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進(jìn)度安排等）：
本課題研究的思路如下：〔1〕.沖壓零件的工藝分析；〔2〕.沖壓工藝方案的確定；〔3〕.主要設(shè)計(jì)計(jì)算；〔4〕.模具總體設(shè)計(jì)；〔5〕. 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；〔6〕.模具總裝配和調(diào)試
由于本人能力有限，本課題主要采取查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)和文獻(xiàn)及向指導(dǎo)老師請(qǐng)教等來完成該課題。模具總裝配圖的繪制參考沖壓圖冊(cè)來完成。
該課題的進(jìn)度安排如下：
〔1〕沖壓零件的工藝分析……………………………………………0.5天
〔2〕沖壓工藝方案的確定…………………………………………2天
〔3〕主要設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………1天
〔4〕模具總體設(shè)計(jì)………………………………………3天
〔5〕主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………2天
〔6〕模具總裝配和調(diào)試………………………2天
〔7〕電子文檔的制作……………………………………………5天
〔8〕模具裝配圖及零件圖的繪制………………………………7天
〔9〕其他…………………………………………………………7天
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：
2．對(duì)本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
插圖清單
3.1.1 毛壞展開圖……………………………………………………………………7
3.1.2 直對(duì)排圖………………………………………………………………………8
3.1.3 直排圖…………………………………………………………………………8
3.3.1 落料凸模壓力中心圖 ………………………………………………………10
3.3.2 沖孔凸模壓力中心圖 ………………………………………………………11
3.4.1 落料凹模尺寸圖 ……………………………………………………………13
3.4.2 落料凸模尺寸圖 ……………………………………………………………14
5.1.1 沖孔凸模圖 …………………………………………………………………17
5.1.2 凹模刃口圖 …………………………………………………………………18
5.1.3 凹模刃口形式圖 ……………………………………………………………19
5.2.1 導(dǎo)正銷 ………………………………………………………………………19
5.3.1 導(dǎo)料板 ………………………………………………………………………20
7.1.1 斜楔式側(cè)向沖孔模 …………………………………………………………25
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
側(cè)向沖孔的冷沖模具設(shè)計(jì)
摘要
設(shè)計(jì)著重介紹了制件的成型工藝，及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對(duì)制件的工藝分析，確定了工藝方案。并設(shè)計(jì)了一套斜楔式模具。在設(shè)計(jì)同時(shí)利用參考資料，確定了各工作零件的尺寸。并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整性、易更換性及模具成本。同時(shí)在模具設(shè)計(jì)內(nèi)容中融匯了沖壓模具的不同加工方法、加工工藝及裝配工藝，對(duì)初學(xué)沖壓模具模設(shè)計(jì)者有一定的參考價(jià)值。本設(shè)計(jì)從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：成型工藝、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 工藝分析、 斜楔式模具、裝配。
the compound mold of the structural design
Abstract
The design introduced emphatically the workpiece takes shape the craft, and mold structural design. Through to the workpiece craft analysis, has determined the craft plan. And has designed set of true things compound molds. Uses the reference during the design, has determined each work components size. And many considerations mold structure adjustment, easy replacement and mold cost. Meanwhile has blended together the ramming mold different processing method in the mold design content, the processing craft and the assembly craft, to begins studies the ramming mold mold designer to have the certain reference value. This design designs from the mold to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.
Key word: Takes shape the craft, the structural design, the craft analysis, the compound mold, the assembly.
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
斜楔式側(cè)向沖孔沖壓模設(shè)計(jì)
緒論
一. 冷沖的概念
冷沖是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱為冷沖。又因?yàn)樗饕怯冒辶霞庸こ闪慵?，所以又稱為板料沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料。
二. 冷沖的現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向
隨著近代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)冷沖壓提出了越來越高的要求，因而也促進(jìn)了冷沖技術(shù)的迅速發(fā)展。
1. 沖壓工藝方面
提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種沖壓新工藝，是研究的推廣的大的方向。
冷擠壓是一種生產(chǎn)率高和產(chǎn)品大都是好的先進(jìn)加工工藝。用冷擠壓方法的零件一般不需要或只需要進(jìn)行少量切削加工。目前，冷擠不但應(yīng)用于生產(chǎn)有色金屬零件，還應(yīng)用于黑色金屬零件的生產(chǎn)。隨著模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)及模具材料的發(fā)展，冷擠壓的應(yīng)用范圍也將越來越廣泛。
用液體，橡膠，聚氨酯等柔軟性凸?；虬寄泶鎰傂酝鼓；虬寄?，對(duì)板料料進(jìn)行沖壓加工，在選定的生產(chǎn)條件下，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。用此方法能加工出普通沖壓方法難以加材料和復(fù)雜形狀零件，因而在生產(chǎn)中受到人民的重視。
2.沖模方面
沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)和制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展。一方面，為了適應(yīng)高速，自動(dòng)，精密，安全等大批量現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率，高精度，高壽命，自動(dòng)化方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達(dá)到37甚至更多的級(jí)進(jìn)模，壽命達(dá)千萬次以上的硬質(zhì)合金模，精度和自動(dòng)化程度相當(dāng)高的沖模都已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)中。同時(shí)，由于這樣的沖壓對(duì)加工，裝配，調(diào)整，維修要求很高，因此各種高效，精度，數(shù)控，自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備也正在迅速發(fā)展，如我國的數(shù)控銑床和坐標(biāo)磨床等先進(jìn)模具加工設(shè)備已達(dá)到一定的水平。一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量的生產(chǎn)的需要，鋅合金模，聚氨酯橡膠模，薄板沖模，鋼帶沖模，組合沖模等各種簡易沖模及模具及其制造工藝也得到迅速發(fā)展。
在模具材料及熱處理等方面，國內(nèi)外都進(jìn)行了不少研制工作，并取了很好的實(shí)際效果，如65Nb.LD1.012Al.CG2等就是我國研制的性能優(yōu)良的沖模材料。
模具標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。這是由于模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，降低成本的關(guān)鍵。我國已經(jīng)頒布了冷沖壓術(shù)語，冷沖模部件的國家標(biāo)準(zhǔn)。沖模的專業(yè)化生產(chǎn)正處于積極組織的實(shí)施之中。但總的來說，我國的模具的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)水平還是比較低的。
模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與模具的輔助制造（CAM）也已引起了國內(nèi)外模具行業(yè)的極大重視?？梢哉f，計(jì)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造是沖壓工藝編制及沖模設(shè)計(jì)與制造走向全盤自動(dòng)化的重大措施。由于采用了CAD/CAM技術(shù)，不僅使沖模設(shè)計(jì)與制造周期在為縮短，而且提高了質(zhì)量，因而它的開發(fā)和應(yīng)用已成為當(dāng)前沖模乃至其它技術(shù)發(fā)展中引人注目的課題。
3. 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)方面
性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)的基本條件。高精度，高壽命，高效率的沖模需要精度，高自動(dòng)化的壓力機(jī)與之相配。目前，這方面主要是從兩個(gè)方面予以研究和發(fā)展：一是對(duì)目前我國大量使用的普通沖壓設(shè)備加以改進(jìn)，即在普通壓力機(jī)的基礎(chǔ)上，加上送料裝置和檢測(cè)裝置，以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或全自動(dòng)化生產(chǎn)，改進(jìn)沖壓設(shè)備結(jié)構(gòu)，保證必要的剛度和精度，提高其工藝性能，以提高沖壓件精度，延長沖模使用壽命；二是積極發(fā)展高速壓力機(jī)和多工位自動(dòng)壓力，開發(fā)數(shù)控壓力機(jī)，沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）及各種專用壓力機(jī)，以滿足大批量生產(chǎn)的需要。
沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)化是提高勞動(dòng)生產(chǎn)和改善勞動(dòng)條件的有效措施。由于冷沖操作簡單，坯料和工序件形狀比較規(guī)則，一致性好，所以容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化包括原材料的輸送，沖壓工藝過程及檢測(cè)，沖模的更換的安裝，廢料處理各個(gè)環(huán)節(jié)，但基本的是壓力機(jī)自動(dòng)化和沖模自動(dòng)化。除了上述自動(dòng)壓力機(jī)和數(shù)控壓力機(jī)之外，適用各種條件下自動(dòng)操作的通用裝置和檢測(cè)裝置，如帶料，條料或工序件的自動(dòng)送料裝置，自動(dòng)出件與理件裝置，送料位置和加工結(jié)果檢測(cè)裝置等都是實(shí)現(xiàn)普通壓力機(jī)和沖模自動(dòng)化的基本裝置。國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用情況表明，這方面的水平正在不斷提高。
4. 冷沖壓基本原理的研究
冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造方面的發(fā)展與沖壓變形基本原理的研究取得進(jìn)展是分不開的，例如，板料沖壓工藝性能的研究，沖壓成形過程應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，板料變形規(guī)律的研究，從坯料變形規(guī)律出發(fā)進(jìn)行坯料與沖模之間相互作用的研究，在沖壓變形條件下的摩擦，潤滑機(jī)理方面的研究，為逐步建立起緊密結(jié)合生產(chǎn)的先進(jìn)的沖壓工藝及模具方面打下了基礎(chǔ)。
側(cè)向沖孔的冷沖模具設(shè)計(jì)
工件名稱：側(cè)向沖孔工件圖
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：08AL
厚 度：2mm
工件簡圖：
第一章 沖壓零件的工藝性分析
圖示零件材料為2mm厚08AI鋁合金，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。
外形落料的工藝性：工件圖屬于小尺寸零件，料厚2mm，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。
彎曲的工藝性：U彎曲R1.6 mm，高度4 mm，要求一般可以用彎曲工藝來獲得
沖孔的工藝性：φ2.6mm的孔，尺寸精度要求較高，可采用沖孔。
此工件只有外形落料、彎曲和沖孔三個(gè)工序。圖示零件尺寸除φ2.6mm的孔均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取IT9級(jí)即可。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓彎曲工藝性，適合沖壓彎曲生產(chǎn)。
第二章 沖壓工藝方案的確定
工件圖所需的基本沖壓工序?yàn)閺澢⒙淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。（本次設(shè)計(jì)不包含彎曲模設(shè)計(jì)）
方案一：用簡單模分兩次加工，即落料——沖孔。
方案二：沖孔落料彎曲復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。
方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，占用兩套模具生產(chǎn)設(shè)備成本比較高，操作不方便，難于滿足大批量生產(chǎn)要求，。
方案二：沖孔落料兩個(gè)工序都在同一個(gè)工位上完成，生產(chǎn)率較方案一和方案三都高，生產(chǎn)出的制品的精度也較高，占用設(shè)備數(shù)量少，但從表2.9.6可知工件最小壁厚最大才1.95mm接近工件最小壁厚1.6mm，模具壽命較低，模具制造成本較方案一和方案二都高。
方案三：沖孔在一個(gè)工位，落料在一個(gè)工位。其生產(chǎn)效率較方案一高較方案二低，其模具制造難度較方案二小，成本也較低，操作還方便，模具壽命較方案二高。
石英表墊片零件為大批量生產(chǎn)，沖2.6的孔有公差要求，落料精度要求不太高，且為大批量生產(chǎn)，使用方案三角方案一和方案二更適合零件的生產(chǎn)要求。故選方案三，即采用沖孔、落料級(jí)進(jìn)模。
第三章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 排樣方法的確定及其計(jì)算
3.1.1 毛坯的尺寸計(jì)算
該制件彎曲端展開后的長度L和寬度B計(jì)算：
L=10+=13.25mm
U形件的計(jì)算毛坯展開長度的公式查表5—12[3]得
B=
查表5—8[3] 中性層位移系數(shù)x=0.52
B=(4-1.165)+(4-1.165)+3.14×(1.6-0.5+0.5×0.53)=9.6mm
該毛坯的攻堅(jiān)展開圖如圖3.1.1所示:
圖3.1.1 毛坯展開圖
一個(gè)工件平展后的面積：S76.32mm2
3.1.2 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。石英表墊片零件具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，有兩種排列方案；對(duì)排調(diào)頭沖和單向排列。
方案一：對(duì)排調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖，條料完成一個(gè)方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn)1800，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分。
方案二：采用單向排列的送料方式，如圖3.1.3所示：
圖3.1.2 直對(duì)排 圖3.1.3 直排
方案比較：條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
查表2.5.2[1]取得工件間和側(cè)面的搭邊值為1.8mm和2.0mm
方案一：步距B=4.8+4.8+5.9=15.5mm
方案二：步距B=4.8+1.8+4.8=11.4mm
條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由b-Δ=〔D+2a+c1〕- Δ
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的最小間隙。查表2.5.5[1]取Cmin=0.5mm
方案一：取得條料寬度為 b=13.25+2+2+4.5+0.5=22.25mm
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：s=D+2(a+Cmin),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為23.25mm。
方案二：取得條料寬度為 b=13.25+2×2+0.5=17.75mm。
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由s=D+2(a+Cmin),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為18.75 mm。
材料利用率的計(jì)算：
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率
=
式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm2
B—條料寬度，mm
s—步距， mm
方案一 ： ==44.26%
方案二： ==38.81%
所以，選用方案一，即采用對(duì)排調(diào)頭沖的排樣方式。
3.2 沖裁工序總力的計(jì)算
沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力，這是隨著實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：F=KLtτ
式中 F—沖裁力（kN）
L—沖裁件剪切周邊長度（mm ）
t—沖裁件材料厚度（mm）
τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MFa)
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：F＝=1.3Ltτ≈Ltσb
式中 ：σb——被沖材料抗拉強(qiáng)度(MFa)。表8—9[2]得H62軟黃銅的σb=294MFa
L=9.6+4×2+（4.8-3.4）×2+=46.1mm
F=46.1×0.5×294=6776.7N
卸料力 F＝KF
式中： F——卸料力系數(shù)；
K——卸料力系數(shù)，表2.6.1，取K＝0.06
F＝406.602N
推件力 FT =nKTF
KT—推件力系數(shù), 表2.6.1, 取KT=0.06
n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/t
h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），
t—料厚( mm)
表3—63[3]可得和h=4mm,故n=8
F=8×0.06×6776.7=3252.9N
沖壓工序總力 FZ=F+ F+ FT
=+6776.7+406.602+3252.9
=10436.202N
取F＝10.5KN
3.3 壓力中心的計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
計(jì)算其壓力中心的步驟如下：
〔1〕、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見圖3.3.1）
〔2〕、在任意距離處作x-x軸y-y軸
〔3〕、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,
〔4〕、落料凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定： 圖3.3.1 落料凸模壓力中心圖
到y(tǒng)-y軸的距離
X===4.94mm
到x-x軸的距離
y0=
==0mm
〔5〕、沖孔凸模為規(guī)則的圓凸模 ，則總的壓力中心為
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
==5.7mm
到x-x軸的距離
y0=
=
=1.55m 圖3.3.1 沖孔凸模壓力中心圖
3.4 工作零件刃口尺寸的計(jì)算
工作零件的形狀比較簡單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算。
沖孔時(shí)，確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值得到凸模尺寸。
dT =（d+x△）
d=( d+x△+ Z)
落料時(shí)，確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值得到凸模尺寸。
D= (D-x△)
D=(D-x△- Z）
式中 D D——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm
dT d——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm
d——沖孔件的最小極
x——磨損系數(shù)，查表2-30[2]得： x=0.5
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm
δ——凸模和凹模的制造公差，mm
查GB/T1673－1997得到Z=0.025mm, Zmax=0.035mm
3.4.1 沖裁孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸
查表2-29[2]查得δ凸=-0.004，δ凹=+0.006
daF=（d+x△）-δF0 =(2.6+0.5×0.15)0-0.004 =2.6750-0.004
凹模尺寸
由表2-23[2]得Zmin=0.025
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(2.675+0.025)0+0.006 =2.70+0.006
3.4.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。
采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。
[1] 凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△
[2] 凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
[3] 凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸-------第三類尺寸C
第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△
只需要計(jì)算出凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作。
落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸
查表2—34[2]得x△=0.180 △=0.360
A1=(Amax-x△) 0+0.25△=(10-0.180) 0+0.25×0.360=9.8200+0.090
A2=(Amax-x△) 0+0.25△=(9.6-0.180) 0+0.25×0.360=9..4200+0.090
查表2—34[2]得x△=0.150 △=0.300
A3=(Amax-x△) 0+0.25△=(4-0.150) 0+0.25×0.300=3.85 0+0.075
查表2—34[2]得x△=0.150 △=0.300
A4=(Amax-x△) 0+0.25△=(3.25-0.150) 0+0.25×0.300=3.100+0.075
查表2—34[2]得x△=0.250 △=0.130 δ=+0.06
A5=(Amax-x△) 0+0.25△=(2-0.250) 0+δ=1.750+0.06
落料凹模的基本尺寸，分別是9.82mm、9.42mm、3.85mm、3.10mm、1.75mm不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.025mm。落料凹模和落料凸模的尺寸如圖3.4.1：
圖3.4.1落料凹模尺寸圖
圖3.4.2落料凸模尺寸
3.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修模量5mm；凸模凹進(jìn)卸料板1mm；公件厚度0.5mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模1mm；以上四項(xiàng)長度之和就是橡膠板的工作行程S工作；即
H工=（5+1+1+0.5）mm=7.5mm
取自由高度為工作行程的25%,則橡膠的自由高度為:
H自由=4 H工=30mm
取預(yù)壓縮量為自由高度的15%，則橡膠的預(yù)壓縮量為：
H＝15％H自由＝0.15×30＝4.5mm
選用兩個(gè)橡膠。則每個(gè)橡膠承受的載荷為：
F＝F卸/4=406.602/4=101.65N
取圓筒形橡膠的內(nèi)徑d=10mm, 由圖1-17可查出P=0.5MFa,橡膠的外徑為:
D＝= =18mm, 取D＝20mm
校核橡膠自高度H自由：0.5≤H自由/D=1.5≤1.5,滿足要求。
橡膠的安裝高度：H＝H自由－H＝25.5mm
每個(gè)橡膠用螺釘安裝在一塊，，中間鉆孔。兩塊橡膠板的厚度務(wù)比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。
第四章 模具總體設(shè)計(jì)
4.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)：即沖孔凸模和落料凸模都安排在上模；落料凹模安排在下模。
4.2 定位方式的選擇
本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料裝置定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。調(diào)頭沖時(shí)第一個(gè)工位設(shè)置一個(gè)始用擋料裝置定位（和順沖時(shí)的始用擋料銷定位不在同一個(gè)位置），第二工位靠固定擋料銷定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上φ2.6m的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。
4.3 卸料，出件方式的選擇
本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料留在凹?？锥粗校瑸榱撕喕＞呓Y(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料從孔洞中落下；工件厚度為2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈性卸料裝置。采用手工送料方式。
4.4 導(dǎo)向方式的選擇
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。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用中間導(dǎo)柱模架。
第五章 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 工件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M6螺釘固定在墊板上，與凸模固定板配合按H6/m5。其總長度L為：
L=h1+h2+t+h
式中 L—凸模長度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
t—材料厚度 ，mm
h—增加長度。它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）,凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20mm。
L＝0.4L+14+0.5+15.5mm 得到L＝50mm
5.1.2 沖孔凸模
因?yàn)樗鶝_孔為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用階梯式，采用和落料凹模一樣的尺寸就行，一方面加工簡單，另一方面又便天安裝與更換。沖孔凸模強(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(duì)于圓形凸模 ：dmin≥
式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm
t—沖裁材料厚度，mm
—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MFa
—凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0～1.6）×103MFa
dmin≥==0.52mm 所以承壓能力足夠。
凸模固定端面的壓力：
q =<
式中 q—凸模固定端面的壓力，MFa
F—落料或沖孔的沖裁力，N
—模座材料許用壓應(yīng)力，MFa
q ==71.4MFa< 滿足壓力要求。
沖2.6的圓形凸模結(jié)構(gòu),文獻(xiàn)查得D＝8mm，D＝5mm，l＝8mm，h=3mm如圖:
圖5.1.1 沖孔凸模圖
5.1.3 凹模
5.1.3.1 凹模尺寸的計(jì)算 整體式凹模裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度c不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
凹模的長度選取要考慮以下因素：
〔1〕保證有足夠的安裝彈性卸料板的位置。
〔2〕便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即
凹模高度H=kb （≥15mm）
凹模壁厚c=(1.5～2)H (≥30～40mm)
式中k=系數(shù)，查表8—1[3]得K=0.30
b----凹模刃口的最大尺寸（mm）;
c-----凹模壁厚，指刃口至凹模外形邊緣的距離；
凹模高度H=0.30×13.3mm=6mm 按經(jīng)驗(yàn)要求取標(biāo)準(zhǔn)值15mm
凹模壁厚c=2H = 2×15=30mm
凹模寬度 B＝b+2c=(15+2×30)=75mm
凹模長度 L＝（9.6＋5.9＋4.8＋1.3）＋2×30＝81.6，取85mm
凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。圖5.1.2凹模刃口圖
5.1.3.2 凹模刃口的形式 根據(jù)沖裁件的形狀，厚度，尺寸以及精度的具體結(jié)構(gòu)確定了刃口的形式，表2.9.4可查知用直筒形刃口，h=5mm ，如圖5.1.3
5.2 定位零件的設(shè)計(jì)
導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(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手冊(cè)[2]JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。借用工件上2.6的孔作導(dǎo)正孔，導(dǎo)正應(yīng)在板料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面1mm，導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。起粗定距的活動(dòng)擋銷和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為8×16。如圖5.2.1：
圖5.1.3 凹模刃口形式圖 圖5.2.1 導(dǎo)正銷
D=d-a
D——導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸
d——沖孔凸模直徑
a——導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值
沖裁φ2.6mm孔的導(dǎo)正銷 查表2.9.9得h=t a=0.04mm
D=d-a=2.68-0.04=2.64mm
h=1×0.5=0.5mm
5.3 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度為75mm，導(dǎo)料板的厚度按表2.9.7取7mm。導(dǎo)料板采45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。見圖5.3.1
5.4 卸料部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
5.4.1 卸料板的設(shè)計(jì)
在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板。本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有外形凸模的導(dǎo)向作用，并能對(duì)沖孔凸模起保護(hù)作用。卸料板周界尺寸與凹模尺寸相同，長度L =85mm,寬度B=75mm，厚度取h0=14mm
此模具中，卸料板對(duì)沖孔落料凸模起導(dǎo)向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40---45HRC。
5.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用
本模具采用螺釘固定，銷釘定位，卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘。卸料釘尾應(yīng)留有足夠的空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm。有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：GB70—85 35鋼M12365
螺釘標(biāo)記：GB68—76 35鋼M8330
圓柱銷釘標(biāo)記：GB 119—86 35鋼6365
止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：GB119—86 35鋼436
5.5 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，選用此擋料銷如圖選用JB/T7649.10—94即直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼A型固定擋料銷
根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖5.5.1
根據(jù)計(jì)算固定擋料銷的位置距壓力中心為x=0,y=17.5
圖5.3.1 導(dǎo)料板 圖5.5.1 固定擋料銷
5.6 凸模固定板的設(shè)計(jì)
凸模固定板的外形跟凹模邊界一樣，即為75mm385mm，其厚度應(yīng)取凸模長度L的40％凸模與固定板選用H7/n6配合，即高度為20mm。壓入固定后應(yīng)將底面與固定板一起磨平。固定板選用A3鋼制造，壓裝配合面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到R1.6～0.8m.
5.7 螺孔距離的設(shè)計(jì)
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d,
d為螺孔的距離，由于凹模厚度為15mm，所以根據(jù)表2.46查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。故選用如圖14：
螺孔到凹模外緣的最小距離：a=1.5d=1.5×8=12mm
螺孔到凹模內(nèi)緣的最小距離：a=1.13d≈9mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為40mm，最大間距為90mm。 螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于16mm。
5.8 標(biāo)準(zhǔn)模架和導(dǎo)柱，導(dǎo)套的選用
該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜，以凹模周界尺寸為依據(jù)選擇模具規(guī)格。
材料為ZG45(ZG310-570),0I級(jí)精度的中間導(dǎo)柱模架。
導(dǎo)柱標(biāo)記：GB2861.2—81 B20h63120； GB2861.2—81 B22h63120
導(dǎo)套標(biāo)記：GB2861.7—81 B32H6365315； GB2861.7—81 B35H6365315
上模座標(biāo)記：GB/T2855.10—81 100380330
下模座標(biāo)記：GB/T2855.10—81 100380340
模柄標(biāo)記：JB7646.1—1994 A20340
模具的閉合高度：H＝H＋H＋L＋H+H－h(huán)=(30+10+50+15+40-2)mm=143mm
式中： L――凸模長度，L＝50mm；
H――凹模厚度，H＝15mm；
h――凸模沖栽后進(jìn)入凹模的深度，取h＝2mm.
第六章 壓力機(jī)的選擇與校核
模座外形尺寸250mm×120mm,閉合高度143mm,有文獻(xiàn)中，J23—6.3型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為200mm×310mm,最大閉合高度為150mm，連桿調(diào)節(jié)長度為30mm,所以在工作臺(tái)上加一10～60mm的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也與于本副模具所選模柄尺寸相符。
查文獻(xiàn)開式雙柱可傾壓力機(jī)參數(shù)選壓力機(jī)型號(hào)為J23－6.3。
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
最大裝模高度/mm
可傾斜角/·
連桿調(diào)節(jié)長度/mm
模柄孔尺寸
mm
直徑
深度
J23-6.3
63
35
150
200×310
120
45
30
25
45
第七章 模具總裝配
7.1 模具的裝配圖說明
通過以上設(shè)計(jì)，可得到模具總裝配圖。模具上模部分主要由上模板，墊板，沖孔凸模，落料凸模，凸模固定板，卸料板及螺釘?shù)冉M成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座，凹模板導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。
條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)導(dǎo)擋料銷19作為粗定距，在落料凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上2.6孔作導(dǎo)正銷孔作導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料向前抬起移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷19上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷17再作精確定距。活動(dòng)擋料銷位置的設(shè)定比理想幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法，精度可達(dá)到0.02mm。
7.2 模具的裝配
7.2.1 主要組件的裝配
7.2.1.1 模柄的裝配 因?yàn)槟＞叩哪１?0是從上模座8的下面向上壓入，所以，在安裝凸模固定板6下面壓入的，所以，在安裝凸模固定板6和墊板7之前，得先把模柄裝好。
模柄與上模座的配合要求是H7/m6。裝配時(shí)，先在壓力機(jī)上將模柄壓入，再加止動(dòng)銷釘孔。然后，把模柄端面突出部分銼平。安裝好模柄后，用角尺檢查模柄與上模座上平面的垂直度。
7.2.1.2 凸模的裝配 凸模與凸模固定板的配合要求為H7/m6。裝配時(shí)，先在壓力機(jī)上將凸模壓入凸模固定板內(nèi)，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一齊磨平。
7.2.1.3 凸凹模的預(yù)配
〔1〕裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度，形狀。
〔2〕將各凸模分別與相應(yīng)的在凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻，不適合的地方得重新修磨或更換。
7.2.1.4 下模座部分的裝配
〔1〕磨平凹模底面，放置于下模座上，采用銷釘和螺釘緊固；
〔2〕安裝活動(dòng)擋料銷上凹模上；
〔3〕把導(dǎo)料板3放置在凹模上，采用銷釘緊固。
7.2.1.5 上模座部分的裝配
〔1〕將墊板7用螺釘安裝在上模座8上；
〔2〕把沖孔凸模16裝入凸模固定板6中，磨平底面。然后放在墊板7上；
〔3〕將彈性卸料板4裝在凸模上，并檢查它是否靈活的移動(dòng)，檢查凸模端面是否縮在卸料板孔內(nèi)（0.5mm左右），并用螺釘緊固，打入銷釘15。
〔4〕放置橡膠5在凸模固定板上，對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)孔；
7.2.1.6 凸凹模的裝配
把裝入凸模固定板6的沖孔凸模16和落料凸模18插入凹模內(nèi)。凸模固定板與凹模之間上墊上適當(dāng)高度的平行墊鐵，再把上模座放在固定板上，將上模座和固定板夾緊，并在上模座投卸料螺孔窩和緊固螺釘過孔窩，拆開后鉆孔。然后放入墊板，調(diào)整的預(yù)壓量，使卸料板高出凸凹模下端約1mm，擰上緊固螺釘。調(diào)整凸凹模的間隙。
全部安裝好后試沖和調(diào)整，打標(biāo)記交付生產(chǎn)使用
7.2.2 調(diào)整凸凹模的間隙
調(diào)整間隙可用透光法，即將模具翻過來，把模柄夾在虎鉗上，用手燈照射，從下模座漏料孔中觀察大小和是否均勻。
調(diào)整間隙也可用切紙法進(jìn)行，即以紙當(dāng)作零件，用錘敲擊模柄，在紙上切出沖件的形狀來。根據(jù)紙樣的無毛刺或毛刺是否均勻，可以判別間隙大小和均勻性。如果紙樣的輪廓上沒有毛刺或毛刺均勻。說明間隙合理均勻。如果局部有毛刺，說明間隙不均勻。調(diào)整間隙時(shí)，用手錘輕輕敲擊固定板6的側(cè)面，使凸模的位置改變，以得到均勻的間隙。
7.3 模具的調(diào)整
模具裝配好后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖，沖出的工件按沖壓零件產(chǎn)品圖或試樣進(jìn)行檢查驗(yàn)收。在檢查驗(yàn)收過程中，如發(fā)現(xiàn)各種缺陷，則要仔細(xì)分析，打出原因，并對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，然后再試沖，直到模具正常工作并得到合格的沖件為止。
圖7.1.1 斜楔式側(cè)向沖孔模
1－上模板2－上固定板3－凹模座 4－斜楔 5－斜滑塊 6－擋塊
7－墊板 8－模座 9－下模板 10－鋼珠 11－螺塞 12－彈簧 13－凸模固定板
14－導(dǎo)板 15－凸模 16－凹模鑲套 17－凹模鑲套 18－凸模 19－橡膠
20－凸模固定板
結(jié)論
沖壓是使板料分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對(duì)板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行板料沖壓稱為沖壓。
模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)
在本次設(shè)計(jì)中，經(jīng)過一次又一次的錯(cuò)誤糾正，我再次體會(huì)到了干模具這一行不容易哪！也明白現(xiàn)代模具的快速發(fā)展需要的那么多的汗水。有付出必有收獲，自己設(shè)計(jì)水平的提高，冷沖壓知識(shí)的增加和鞏固，對(duì)書本等于說又復(fù)習(xí)了一遍。設(shè)計(jì)一次冷沖模具，利用到的知識(shí)包括冷沖工藝，擠壓工藝，金屬工藝，機(jī)械制圖，機(jī)械制造，模具制造技術(shù)，公差配合現(xiàn)技術(shù)測(cè)量。在冷沖模具方面的橫向發(fā)展，牽扯到了一門門專業(yè)課程的連接。做一次冷沖模具畢業(yè)設(shè)計(jì)，加大了我對(duì)知識(shí)的渴求，進(jìn)一步證明了自己還有許多的知識(shí)還沒學(xué)到家，需要加倍努力去掌握書本上的專業(yè)知識(shí)和到生產(chǎn)實(shí)踐中去感受。模具設(shè)計(jì)的奧妙在于自己深入地研究，在于自己耐心的細(xì)心地討論。
做一個(gè)模具設(shè)計(jì)，不但要考慮到它自身的利用價(jià)值，還要考慮到模具本身的價(jià)格和適用性，模具材料的選擇和金屬工藝的處理都存在著很深的學(xué)問和探討價(jià)值。模具設(shè)計(jì)好了，制造成產(chǎn)品上市了最大的掛勾就是經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)濟(jì)效益的體現(xiàn)就是本次設(shè)計(jì)的成功與否。
我國模具CAD/CAM技術(shù)從20世紀(jì)80年代起步，長期處于低水平重復(fù)開始階段，所用軟件多為進(jìn)口的圖形軟件，數(shù)據(jù)庫軟件，NC軟件等，自主開發(fā)的軟件缺乏通用性，商品化價(jià)值不高，對(duì)許多引進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)，經(jīng)濟(jì)效益不顯著。針對(duì)上述情況，國這有關(guān)部門制定了相關(guān)政策和措施。
我國模具工業(yè)起步晚，基礎(chǔ)差，就總量來看大型，精密，復(fù)雜，長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。為了進(jìn)一步振興模具工業(yè)，國家有關(guān)部分進(jìn)一步部署：全面分析我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀和差距，提出發(fā)展思路和建議以及政策措施。相信在政府的大力支持下，通過本行和相關(guān)行業(yè)企業(yè)以及廣大模具工作者的共同努力，我國模具工業(yè)水平必將大提高，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出更大的貢獻(xiàn)。
致謝
冷沖是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。
本設(shè)計(jì)在編寫過程中得到了翟德梅老師，楊占堯老師，原紅玲老師等老師的大力輔導(dǎo)，特別是我的輔導(dǎo)老師楊老師，在此表示誠摯的感謝。同時(shí)也為那些被我引文獻(xiàn)的編者們表示感謝。
由于我的設(shè)計(jì)編寫水平有限，一次次的麻煩各位老師，讓各位老師一次次的糾正我的錯(cuò)誤，但老師們從不厭煩，在此表示真誠的道歉和謝意，同時(shí)本設(shè)計(jì)難免有不足之處，敬希不吝批評(píng)指正。
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