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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11 緒論我國(guó)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(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，已趨供過于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇?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%就可說明這一點(diǎn);三是近年來港資、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(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(guó)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(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 2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) Parametric Technology 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(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(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(guó)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(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 3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(duì)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(duì)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(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 0.4 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(jí)，符合一般復(fù)合沖壓的 4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 5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(chǎng)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? 64 工藝方案的確定支撐盤零件所需的基本沖壓工序?yàn)槔睢⒙淞虾蜎_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)來說，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。 75 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(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。 85.5 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?？锥粗校瑸榱撕?jiǎn)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； 9P—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(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-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?？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=KLtτ b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=0.8σ 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(cè)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(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 106.3 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(hào)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(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/mmJ23-16 160 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(duì)稱,其壓力中心即是制件的幾何中心. 117 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； 12dmin——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(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 13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(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；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(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 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 14d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 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(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。 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。 15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=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(duì)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(duì)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(zhǎng)度，mm 16F ——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(zhǎng)度適宜。凸模墊板承受壓力б 壓 =
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