翻孔墊片的沖壓模具設(shè)計-落料沖孔翻邊倒裝復(fù)合模含15張CAD圖,墊片,沖壓,模具設(shè)計,沖孔,倒裝,復(fù)合,15,cad 摘 要 本次設(shè)計了一套沖孔﹑落料、翻邊的復(fù)合模模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，采用沖孔落料翻邊工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定模具的類型。得出將設(shè)計的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計過程表達(dá)出來。 在論文中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設(shè)計，完成了材料利用率的計算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設(shè)計計算，對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞：沖壓；復(fù)合模；模具結(jié)構(gòu) Abstract The design of the compound die punching, blanking, a flanging. Through access to information, the first part to process analysis, through process analysis and comparison, the punching flanging die, punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation, determine the type of die. The design of the mold type after the working parts mold design process of expression. In the first part, mainly describes the development of stamping dies, illustrates the importance of stamping dies, then stamping process is analyzed to determine the completion of the process plan. The second part, the part layout diagram design, complete the calculation of material utilization. Then the blanking force calculation and design calculation of blanking die working parts, provide the basis for the selection of stamping equipment. Finally the design and standards on the main parts selection, provide the basis for drawing and the mould forming the mold design. The design drawing mold parts drawing and assembly drawing. The die is reliable performance, stable running, able to adapt to the requirement of mass production, improve product quality and production efficiency, reduce labor intensity and production cost. Keywords: punching compound die; die structure 目 錄 摘 要 1 第一章 概論 6 1.2沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) 6 1.2.1沖壓模相關(guān)介紹 6 1.2.2沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 6 1.2.3我國沖壓模具市場情況 6 1.2.4 沖壓模具水平狀況 7 1.2.5我國沖模今后發(fā)展趨勢 9 1.3總結(jié) 9 第二章 工件工藝性分析及方案確定 10 2.1工件工藝性分析 10 2.1.1沖裁工藝性 10 2.1.2翻邊工藝性 10 2.1.3判斷能否一次性翻邊成形 11 2.2 工藝方案確定 11 第三章 排樣及計算材料利用率 15 3.1計算預(yù)沖孔大小 15 3.2確定排樣方式 15 3.3計算材料利用率 16 第四章 沖裁力及壓力中心計算 19 4.1.落料力F落 19 4.2卸料力F 卸 19 4.3沖孔力F沖 19 4.4頂件力F頂 20 4.5翻邊力F翻 20 4.6總沖壓力F總 20 4.7計算壓力中心 21 第五章 主要工作部分尺寸計算 22 5.1落料刃口尺寸 22 5.2沖孔刃口尺寸 23 5.3翻邊工作刃口尺寸 23 5.3.1翻邊間隙 23 5.3.2翻邊刃口尺寸 24 第六章 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 25 6.1落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 6.1.1最小壁厚 25 6.1.2模具材料的選擇 25 6.1.3確定凹模外形尺寸 26 6.1.4凹模的強度校核 28 6.2凸凹模外形尺寸 29 6.3沖孔凸模外形尺寸 30 第七章 主要零部件設(shè)計 33 7.1模柄的設(shè)計 33 7.2固定板和墊板的設(shè)計 34 7.2.1沖孔、翻邊凸凹模固定板的設(shè)計 34 7.2.2沖孔凸模固定板的設(shè)計 34 7.2.3墊板的設(shè)計 35 第八章 沖壓設(shè)備的校核與選定 37 8.1 沖壓設(shè)備的校核 37 8.2 沖壓設(shè)備的選用 37 第九章 繪制模具總裝圖及零件圖 39 9.1裝配圖繪制 39 致 謝 40 參考文獻(xiàn) 41 第一章 概論 日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛，模具成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。 1.2沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) 1.2.1沖壓模相關(guān)介紹 冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 沖壓可分為五個基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。 沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。 沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模。 復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較小；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 1.2.2沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的50%，，在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，利用沖模制造的零件，在飛機、汽車、電機電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占60%~70%，在電視機、錄音機、計算機等電子產(chǎn)品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。 1.2.3我國沖壓模具市場情況 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，但與國發(fā)經(jīng)濟需求和世界先進(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)幖ち摇? 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，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;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)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 我國沖模工業(yè)不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟需要的原因主要有： 1.專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。 2.模具品種少，效率低，經(jīng)濟效益也差。 3.制造周期長，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。 4.模具壽命短，新材料使用量不到10%。 力量分散，管理落后。 但改革開放以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導(dǎo)下，尤其是國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動了模具技術(shù)和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在CAD/CAM/CAE的運用、加工工藝手段、沖壓件質(zhì)量及模具性能方面，均已達(dá)到或接近國際水平。 1.2.4 沖壓模具水平狀況 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. 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)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風(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)計制造中實際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計算機模擬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)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(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)推廣普及了計算機繪圖技術(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 等軟件及法國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)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(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，并已在生實踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(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。 2. 模具設(shè)計與制造能力狀況 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)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計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，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機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)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(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。 1.2.5我國沖模今后發(fā)展趨勢 根據(jù)我國沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應(yīng)朝著如下幾個方面發(fā)展： 1.開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具。 2.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 3.大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過程的自動化程度。 4.積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。 5.發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 1.3總結(jié) 沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來，沖壓成型工藝有了很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計算機輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來對應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計算機進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設(shè)計。計算機在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。 7 第二章 工件工藝性分析及方案確定 2.1工件工藝性分析 2.1.1沖裁工藝性 圖2-1 零件圖 由零件簡圖2-1可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊等工序成形。 該零件的外徑為Φ80mm,屬于小制件，形狀簡單且對稱，適于沖裁加工。 查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》表2.3沖壓件內(nèi)、外形所能達(dá)到的經(jīng)濟精度，因制件形狀簡單、對稱，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟精度為IT12-IT13。 查表2.5孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm。 查表2.7一般剪切斷面表面粗糙度為3.2μm. 查《冷沖模設(shè)計》表2—3，得材料Q235號鋼的力學(xué)性能如下表： 表2-1 10號鋼的性能 抗剪強度τ 310～380MPa 抗拉強度σb 375～460MPa 屈服點σs 235MPa 伸長率δ 25% 材料Q235鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復(fù)合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度。 2.1.2翻邊工藝性 1. 翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑r=(1～3)t 2. 翻邊的高度h=6≥1.5r=1.5 3. 翻邊的相對厚度d/t=31.3>(1.7～2),所以翻邊后有良好的圓筒壁 4. 沖孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質(zhì)量沒大影響。 總體看來：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。 2.1.3判斷能否一次性翻邊成形 由預(yù)沖孔公式可以得到翻邊高度H的表達(dá)式： H=+0.43r+0.72t (2-1) 或H=(1-)+0.43r+0.72t = +0.43r+0.72t 若將Kmin帶入上式，則可得到許可的最大翻邊高度Hmax Hmax=（1-Kmin）+0.43r+0.72t 其中 D—翻邊后的中經(jīng)(mm) Kmin—極限翻邊系數(shù) r—翻邊圓角半徑(mm) t—材料厚度(mm) 查《冷沖模設(shè)計》，表7-1低碳鋼圓孔極限翻邊系數(shù) 這里凸模采用圓柱形平底型式 孔的加工方式為沖孔 因 相對厚度d/t=31.3 得Kmin= 0.6 于是Hmax=41/2（1-0.6）+0.43×1+0.72×1 =9.35(mm) 因工件高度H Zmax –Zmin 因此在這里采用單配方法加工。 對于落料，先做凹模，并以它作為基準(zhǔn)配做凸模 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為： mm 查《冷沖模設(shè)計》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5 則 D凹= (5-1) =mm =mm 落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.10～0.14mm 5.2沖孔刃口尺寸 沖孔部分：δ凹=+0.025mm δ凸=-0.02mm |δ凹|+|δ凸|=0.025+0.02mm =0.045mm |δ凹|+|δ凸|= Zmax –Zmin 對于采用分別加工時，應(yīng)保證下述關(guān)系： |δ凹|+|δ凸|≤Zmax –Zmin (5-2) 但對于形狀復(fù)雜或料薄的工件，為了保證凸、凹模間一定的隙值，必須采用配合加工。 因此在這里采用還是采用單配方法加工 對于沖孔，先做凸模，并以它作為基準(zhǔn)配做凹模 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為： mm 查《冷沖模設(shè)計》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5 則 d凸= (5-3) = = mm 沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.10～0.14mm 5.3翻邊工作刃口尺寸 5.3.1翻邊間隙 如圖5-1，由于在翻邊過程中，材料沿切向伸長，因此其端面的材料變薄非常嚴(yán)重，根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況，翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應(yīng)小于原來的材料厚度。 圖5-1 翻邊間隙 查《冷沖壓模具設(shè)計與制造》，表5-5平板毛坯翻邊時凸凹模之間的間隙 得Z/2=0.85mm 5.3.2翻邊刃口尺寸 1. 翻邊凸模的刃口尺寸計算 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為： mm 查《冷沖模設(shè)計》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5 則 d凸= (5-4) = = 2.翻邊凹模的刃口尺寸計算 根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來確定翻邊凹模的刃口尺寸 D凹= (5-5) = =mm 23 第六章 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 6.1落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.1.1最小壁厚 沖孔落料復(fù)合模的凸凹模．其刃口平面與工件尺寸相同，這就產(chǎn)生了復(fù)合模的“最小壁厚”問題。 沖孔落料復(fù)合模許用最小壁厚可按表6-1選取，形式如圖6-1表示，表值為經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 表6-1? 凸凹模最小壁厚a數(shù)值 （單位：mm）部分如下 材料厚度 0.8 0.9 1.0 1.2 最小壁厚 2.3 2.5 2.7 3.2 最小直徑 15 18 圖6—1 最小壁厚 為了增加凸凹模的強度和減少孔內(nèi)廢料的漲力，可以采用對凸凹模有效刃口以下增加壁厚或?qū)U料反向頂出的辦法．如圖6—1所示。 6.1.2模具材料的選擇 從眾多模具材料中選出Cr12Mov鋼，該模具鋼是一種綜合力學(xué)性能比碳素工具鋼好的低合金工具鋼，它具有較高的硬度和耐磨性，淬火時變形較小，淬透性很好。由于鋼中含有一定量的釩，細(xì)化了晶粒，減小了鋼的過熱敏感性，同時碳化物較細(xì)小和分布較均勻。 9Mn2V鋼的化學(xué)成分和物理性能分別如表6-2和表6-3所示 表6-2 Cr12Mov鋼化學(xué)成分（GB/T 1299—2000）W% C Si Mn V P S 0.85～0.95 ≤0.40 1.70～2.00 0.10～0.25 ≤0.030 ≤0.030 表6-3 臨界溫度 臨界點 Ac1 Acm Ar1 Ar3 溫度（近似值） 730 760 655 690 表6-4 綜合性能 耐磨性 耐沖擊性 淬火不變形性 淬硬深度 中等 中等 好 淺 紅硬性 脫碳敏感性 切削加工性 差 較大 較好 所以這里不管是凸模、凹模還是凸凹模，材料都選用Cr12Mov鋼 這里的落料凹模的熱處理硬度為58～60HRC 6.1.3確定凹模外形尺寸 確定凹模外形尺寸的方法有多種，通常都是根據(jù)零件的材料厚度和排樣圖所確定的凹模型孔壁間最大距離為依據(jù)，來求凹模的外形尺寸。 凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，故采用階梯形直壁式。 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強度與剛度，凹模的厚度還應(yīng)考慮修模量。凹模的外形尺寸一般根據(jù)沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定。 查《冷沖模設(shè)計》，第101頁，凹模厚度和壁厚公式為 凹模厚度 H=Kb(≥15mm) (6-1) 式中 K—系數(shù)，考慮板料厚度的影響 b—沖裁件的最大外形尺寸 凹模壁厚 C=(1.5～2)H(≥30～40mm) (6-2) 查《冷沖模設(shè)計》，表4-3 系數(shù)K值 因 b=80 mm 取K=0.22 故 H=0.22×80 =17.6mm C=1.5×35 =52.5mm 考慮到翻邊高度6mm 和保證H≥17.6mm，最后取H=35mm 凹模形狀簡圖如圖6-2 圖6-2 落料凹模 6.1.4凹模的強度校核 查《中國模具設(shè)計大典》，第三卷，表20.1-18 凹模強度計算公式 Hmin= (6-3) 式中 Hmin—凹模的最小厚度（mm） F—沖壓力（N） σwp—許用彎曲應(yīng)力（MPa） d、do—凹模刃口與支承口直徑（mm） 這里F= F落=114296（N） σwp= 500MPa d=79.77mm do=80mm Hmin= =10.72mm 而真實的凹模厚度為35mm，所以凹模的強度滿足要求。 6.2凸凹模外形尺寸 1.凸凹模的高度 落料、翻邊凸凹模的高度滿足翻邊高度和凸、凹模之間安全距離外，還考慮翻邊間隙，保證強度要求，即凸凹模壁厚大于最小壁厚。 這里落料、翻邊凸凹模的高度為55mm。 2.凸凹模的強度校核 Lmax≤ （6-4） 式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長度（mm） E—沖孔凸模材料的彈性模量（MPa） d—凸?；驔_孔直徑（mm） τ—沖件材料的抗剪強度（MPa） t—沖件材料的厚度（mm） 這里E=2.2× MPa d=40mm t=1mm τ=350 MPa 于是Lmax ≤=× =6342.6mm 而實際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為55mm，所以強度完全滿足要求。 材料同樣選用Cr12Mov鋼，其熱處理硬度為58～60HRC 落料、翻邊凸凹模簡圖如圖6-3 圖6-3 落料、翻邊凸凹模 6.3沖孔凸模外形尺寸 1.沖孔凸模的形式采用類似直通式的形式，少了階梯形式的復(fù)雜，主要受上頂桿孔和凸?？椎挠绊?，避免出現(xiàn)最小壁厚。 2.沖孔凸模的長度 沖孔凸模的長度=沖孔凸模固定板的厚度+落料、翻邊凸凹模的高度+超出落料、翻邊凸凹模的2mm 則沖孔凸模的長度=18mm +35mm +27mm =80mm 沖孔凸模簡圖如圖6-5 圖6-4 沖孔凸模 3.強度校核 1）凸模穩(wěn)定能力的校核 查《中國模具設(shè)計大典》，第三卷，表20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計算公式 Lmax≤ （6-7）式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長度（mm） E—沖孔凸模材料的彈性模量（MPa） d—凸模或沖孔直徑（mm） τ—沖件材料的抗剪強度（MPa） t—沖件材料的厚度（mm） 這里E=2.2× MPa d=31.3mm t=1mm τ=350 MPa 于是Lmax ≤=× =4390.3mm 2）承壓能力的校核 σk=≤σp (6-8) 式中 τ—沖件材料的抗剪強度（MPa） t—沖件材料的厚度（mm） d—凸?；驔_孔直徑（mm） σk—凸模刃口的接觸應(yīng)力（MPa） σp—凸模材料的許用壓應(yīng)力（MPa） 這里τ=350 MPa t=1mm d=31.3mm σp=1500 MPa 則σk= = =711.36MPa≤σp=1500 MPa 即凸模穩(wěn)定能力和承壓能力均滿足要求。 第七章 主要零部件設(shè)計 7.1模柄的設(shè)計 查《中國模具設(shè)計大典》第3卷，表22.5-24壓入式模柄（JB/T7646.1-1994） 選擇B型 材料：Q235 熱處理硬度：43～48HRC 模柄簡圖如圖7-1 圖7-1 模柄 7.2固定板和墊板的設(shè)計 7.2.1沖孔、翻邊凸凹模固定板的設(shè)計 查《中國模具設(shè)計大典》第3卷，表22.5-19固定板 長寬LXB=160X160mm，厚度H=18mm 材料：45 熱處理硬度43～48HRC 沖孔、翻邊凸凹模固定板的簡圖如圖7-2 圖7-2 沖孔、翻邊凸凹模固定板 7.2.2沖孔凸模固定板的設(shè)計 沖孔凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式，這里選用固定板固定，且采用臺肩固定。 將沖孔凸模壓入固定板內(nèi)，裝配采用N7/h6 查《中國模具設(shè)計大典》第3卷，表22.5-19圓形固定板 長寬LXB=160X160mm，厚度H=18mm 材料：45 熱處理硬度43～48HRC 沖孔固定板的簡圖如圖7-3 圖7-3 沖孔固定板 7.2.3墊板的設(shè)計 查《中國模具設(shè)計大典》第3卷，表22.5-20圓形墊板 長寬LXB=160X160mm，厚度H=8mm 材料：45 熱處理硬度43～48HRC 墊板的結(jié)構(gòu)簡圖如圖7-4 圖7-4 墊板 35 第八章 沖壓設(shè)備的校核與選定 8.1 沖壓設(shè)備的校核 該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。 該模具閉合高度： H閉=H上+H下+H墊+L+H-h （8-1） 式中：L-沖孔凸模長度； H-凸凹模厚度； h-沖孔凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度h=2mm。 根據(jù)公式（8-1）得模具的閉合高度為： H閉=H上+H下+H墊+L+H-h =40+50+30+8+53+55-5 =231（mm） 可見該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間，則該模架可以使用，該模具的閉合高度小于所選壓力機型號為J23-40的最大閉合高度為330mm，最大裝模高度為265，高度調(diào)節(jié)量為65，可以使用。 8.2 沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)模具閉合高度、沖裁力等，壓力機型號為J23-40，能滿足各項要求，因此選取J23-40號壓力機。 39 第九章 繪制模具總裝圖及零件圖 運用Auto CAD軟件，按照上述幾章設(shè)計的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖?？傃b配圖按照0#圖紙繪制，零件圖則按照其它型號的圖紙繪制。圖樣幅面應(yīng)符合國家(GB4457.1-84)。 先繪制裝配草圖，經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可，才進(jìn)行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴(yán)格按照國標(biāo)制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。 9.1裝配圖繪制 裝配圖應(yīng)用足夠說明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖應(yīng)對應(yīng)繪制。還要注明必要尺寸，如模具高度、輪廓尺寸以及裝配保證的有關(guān)尺寸和精度。畫出排樣圖，填寫詳細(xì)的零件明細(xì)表和技術(shù)要求。裝配結(jié)構(gòu)圖如圖9-1： 圖9-1 模具總裝圖 致 謝 在近一個學(xué)期的努力之后，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在這幾個月的設(shè)計過程中，我遇到了許多的問題，得到了老師和同學(xué)的大力幫助，尤其是文秀海輔導(dǎo)老師，他的耐心教導(dǎo)及指點給予了我極大的幫助。在此，對輔導(dǎo)老師的教誨表示衷心的感謝。 在這次模具設(shè)計課題中，有一定的繪圖工作量。因此，我有不少的圖紙需要老師來指導(dǎo)和檢查。每次答疑時，老師更是仔細(xì)、耐心。認(rèn)真的檢查我的圖紙的每個細(xì)節(jié)，指出其中的錯誤和不足之處，給我提出很好的改進(jìn)方案。由于我們不能每時每刻找老師答疑，經(jīng)常與同學(xué)進(jìn)行討論，他們的指點也給我很大的幫助。 最后，由衷的感謝老師的悉心指導(dǎo)和熱忱鼓勵，還要感謝幫助過我的同學(xué)們。 41 參考文獻(xiàn) [1] 任海東、蘇君. 《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2007 [2] 王麗霞、愈佳芝.《計算機繪圖》.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2006 [3] 劉家平.《機械制圖》.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2006 [4] Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. 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