墊片落料翻邊復(fù)合模具設(shè)計(jì)【套蓋沖壓模具設(shè)計(jì)】,套蓋沖壓模具設(shè)計(jì),墊片落料翻邊復(fù)合模具設(shè)計(jì)【套蓋沖壓模具設(shè)計(jì)】,墊片,落料翻邊,復(fù)合,模具設(shè)計(jì),沖壓 墊片翻邊落料復(fù)合模 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(jī)床的底座、機(jī)身外殼，小到一個(gè)胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無(wú)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?yàn)楦鞣N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(lái)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(guó)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(jī)上對(duì)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(gè)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：?jiǎn)喂ば蚰?、?fù)合模和級(jí)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??；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(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)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(kāi)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(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)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(jì)，利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%~70%，在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、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(gè)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(guó)沖壓模具市場(chǎng)情況 我國(guó)沖壓模具無(wú)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)發(fā)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(guò)于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇? 據(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(shuō)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(shuō)明這一點(diǎn);三是近年來(lái)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(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 我國(guó)沖模工業(yè)不能滿足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)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(jì)效益也差。 3.制造周期長(zhǎng)，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(kāi)放以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，尤其是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動(dòng)了模具技術(shù)和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在CAD/CAM/CAE的運(yùn)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(guó)際水平。 1.2.4 沖壓模具水平狀況 近年來(lái)，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. 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(kāi)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(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)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(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開(kāi)始用于生產(chǎn)。 21世紀(jì)開(kāi)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(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(lái)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 等軟件及法國(guó)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(guò)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(kāi)始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開(kāi)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。 快速原型（RP）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(lái)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(wèn)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(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)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)。 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(guò)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(wú)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(lái)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(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)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(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)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(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。 1.2.5我國(guó)沖模今后發(fā)展趨勢(shì) 根據(jù)我國(guó)沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，今后應(yīng)朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展： 1.開(kāi)發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長(zhǎng)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(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過(guò)程的自動(dòng)化程度。 4.積極開(kāi)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(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來(lái)，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(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來(lái)對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 3 墊片落料翻邊復(fù)合模 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(jiǎn)圖2-1可見(jiàn)，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(jiǎn)單且對(duì)稱，適于沖裁加工。 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.3沖壓件內(nèi)、外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，因制件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)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(jì)》表2—3，得材料Q235號(hào)鋼的力學(xué)性能如下表： 表2-1 10號(hào)鋼的性能 抗剪強(qiáng)度τ 310～380MPa 抗拉強(qiáng)度σb 375～460MPa 屈服點(diǎn)σs 235MPa 伸長(zhǎng)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(qiáng)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(duì)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(méi)大影響。 總體看來(lái)：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(jì)》，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(duì)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(duì)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(cè)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(jì)》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(duì)于采用分別加工時(shí)，應(yīng)保證下述關(guān)系： |δ凹|+|δ凸|≤Zmax –Zmin (5-2) 但對(duì)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(duì)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(cè)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(jì)》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(guò)程中，材料沿切向伸長(zhǎng)，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(lái)的材料厚度。 圖5-1 翻邊間隙 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，表5-5平板毛坯翻邊時(shí)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(jì)算 查《互換性與測(cè)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(jì)》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(jì)算 根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來(lái)確定翻邊凹模的刃口尺寸 D凹= (5-5) = =mm 19 墊片落料翻邊復(fù)合模 第六章 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 6.1落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(wèn)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(yàn)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(qiáng)度和減少孔內(nèi)廢料的漲力，可以采用對(duì)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(shí)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(guò)熱敏感性，同時(shí)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(diǎn) 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(lái)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(qiáng)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(qiáng)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(lái)確定。 查《冷沖模設(shè)計(jì)》，第101頁(yè)，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(jì)》，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(jiǎn)圖如圖6-2 圖6-2 落料凹模 6.1.4凹模的強(qiáng)度校核 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》，第三卷，表20.1-18 凹模強(qiáng)度計(jì)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(shí)的凹模厚度為35mm，所以凹模的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度校核 Lmax≤ （6-4） 式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)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(qiáng)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(shí)際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為55mm，所以強(qiáng)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(jiǎn)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模孔的影響，避免出現(xiàn)最小壁厚。 2.沖孔凸模的長(zhǎng)度 沖孔凸模的長(zhǎng)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(zhǎng)度=18mm +35mm +27mm =80mm 沖孔凸模簡(jiǎn)圖如圖6-5 圖6-4 沖孔凸模 3.強(qiáng)度校核 1）凸模穩(wěn)定能力的校核 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》，第三卷，表20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計(jì)算公式 Lmax≤ （6-7）式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長(zhǎng)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(qiáng)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(qiáng)度（MPa） t—沖件材料的厚度（mm） d—凸模或沖孔直徑（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(jì) 7.1模柄的設(shè)計(jì) 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)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(jiǎn)圖如圖7-1 圖7-1 模柄 7.2固定板和墊板的設(shè)計(jì) 7.2.1沖孔、翻邊凸凹模固定板的設(shè)計(jì) 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-19固定板 長(zhǎng)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(jiǎn)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(jì) 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(tái)肩固定。 將沖孔凸模壓入固定板內(nèi)，裝配采用N7/h6 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-19圓形固定板 長(zhǎng)寬LXB=160X160mm，厚度H=18mm 材料：45 熱處理硬度43～48HRC 沖孔固定板的簡(jiǎn)圖如圖7-3 圖7-3 沖孔固定板 7.2.3墊板的設(shè)計(jì) 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-20圓形墊板 長(zhǎng)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(jiǎn)圖如圖7-4 圖7-4 墊板 31 第八章 沖壓設(shè)備的校核與選定 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(zhǎng)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(jiàn)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(jī)型號(hào)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(jī)型號(hào)為J23-40，能滿足各項(xiàng)要求，因此選取J23-40號(hào)壓力機(jī)。 35 第九章 繪制模具總裝圖及零件圖 運(yùn)用Auto CAD軟件，按照上述幾章設(shè)計(jì)的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖。總裝配圖按照0#圖紙繪制，零件圖則按照其它型號(hào)的圖紙繪制。圖樣幅面應(yīng)符合國(guó)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(guò)程中嚴(yán)格按照國(guó)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(shuō)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(duì)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 墊片落料翻邊復(fù)合模 致 謝 在近一個(gè)學(xué)期的努力之后，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了許多的問(wèn)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(diǎn)給予了我極大的幫助。在此，對(duì)輔導(dǎo)老師的教誨表示衷心的感謝。 在這次模具設(shè)計(jì)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(lái)指導(dǎo)和檢查。每次答疑時(shí)，老師更是仔細(xì)、耐心。認(rèn)真的檢查我的圖紙的每個(gè)細(xì)節(jié)，指出其中的錯(cuò)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(shí)每刻找老師答疑，經(jīng)常與同學(xué)進(jìn)行討論，他們的指點(diǎn)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(lì)，還要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)們。 37 參考文獻(xiàn) [1] 任海東、蘇君. 《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2007 [2] 王麗霞、愈佳芝.《計(jì)算機(jī)繪圖》.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2006 [3] 劉家平.《機(jī)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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