2796 焊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)1,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì)
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 1 頁(yè)1 緒論1.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(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（俗稱(chēng)沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓所使用的模具稱(chēng)為沖壓模具，簡(jiǎn)稱(chēng)沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。（2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車(chē)縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇螅賱t60%以上，多則 90%以上。不少過(guò)去用鍛造 =鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 2 頁(yè)都是難以實(shí)現(xiàn)的。1.2 沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類(lèi)繁多，各類(lèi)零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線(xiàn)分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類(lèi)工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱(chēng)為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級(jí)進(jìn)沖壓——在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復(fù)合-級(jí)進(jìn)——在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類(lèi)型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用塑性成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過(guò)程，根河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 3 頁(yè)據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá) 25mm，精度可達(dá) IT16~17 級(jí)；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無(wú)模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。(2.)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)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)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM 技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車(chē)覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50 個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2 微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá) 2~5 微米，進(jìn)距精度 2~3 微米，總壽命達(dá) 1 億次。我國(guó)主要汽車(chē)模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車(chē)覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。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)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為 15000~40000r/min）,加工精度一般可達(dá) 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra≤1 微米） ，而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高 3 攝氏度） 、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC ）加工；電火花銑削加工（又稱(chēng)電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣） ，因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的 EDSCAN8E 電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM 集成系統(tǒng)、在線(xiàn)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 4 頁(yè)電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線(xiàn)切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到 300mm /min,加工2精度可達(dá)±1.5 微米，表面粗糙度達(dá) Ra=01~0.2 微米;精度磨削及拋光已開(kāi)始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線(xiàn)磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹(shù)脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用 RPM 技術(shù)快速成形三維原型后，通過(guò)陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造 SSM 和熔融擠壓成形 MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM 加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形的樹(shù)脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車(chē)試制和小批量生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿(mǎn)足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線(xiàn)和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá) 97%；公稱(chēng)壓力為250KN 的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2000 次/min 以上。在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的 2000KN“沖壓中心 ”采用 CNC 控制，只需 5min 時(shí)間就可完成自動(dòng)換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金屬板材加工中心，在相同的時(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的 4~10 倍，并能進(jìn)行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。近年來(lái)，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開(kāi)發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無(wú)需設(shè)計(jì)專(zhuān)用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、CNC 萬(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)、國(guó)內(nèi)亦開(kāi)始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢(shì)。FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類(lèi)存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控制，車(chē)間實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)無(wú)人控制生產(chǎn)。同時(shí)，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 5 頁(yè)化生產(chǎn)程度已達(dá) 70%~80%，模具廠(chǎng)只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠(chǎng)專(zhuān)業(yè)化程度越不定期越高，分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠(chǎng)、頂桿廠(chǎng)、熱處理廠(chǎng)等，甚至某些模具廠(chǎng)僅專(zhuān)業(yè)化制造某類(lèi)產(chǎn)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)廠(chǎng)家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)展，精度亦有提高。但總體情況還滿(mǎn)足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在 40%以下） ，標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠(chǎng)家未形成規(guī)模化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷(xiāo)售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。2 零件的工藝性分析.2.1 零件的工藝性分析 原始資料：如圖 1-1 所示 材料:H62材料厚度:0.7mm生產(chǎn)批量:大批量未注公差:按 IT14 級(jí)確定.圖1-1 該零件材料為 H62(黃銅)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形狀對(duì)稱(chēng),是由圓弧和直線(xiàn)組成的。沖孔時(shí)有尺寸為 φ6.3 根據(jù)課本知沖孔時(shí),因受凸模強(qiáng)度的限制 ,孔的尺寸不應(yīng)太小.沖孔的最小尺寸取決于材料性能,凸模的強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)等.根據(jù)表 3-3 可查得圓形孔最小值得d=0.9t=0.9×0.7=0.63mm(1.5～2)t 所以經(jīng)分析計(jì)算可知孔與孔之間距河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 6 頁(yè)離滿(mǎn)足工藝性要求，可以用沖裁進(jìn)行加工。 2.2 沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于 IT14 級(jí),一般落料公差等級(jí)最好低于 IT10 級(jí),沖孔件公差等級(jí)最好低于 IT9 級(jí),由表 3-5 可得落料公差,沖孔公差分別為 0.40,0.08.而沖件落料公差,最高精度沖孔公差分別為 0.5,0.15 由表 3-6 得孔中心距公差 ±0.15 而沖件孔中心距最高精度公差為±0.25,因此可用于一般精度的沖裁,普通沖裁可以達(dá)到要求.由于沖裁件沒(méi)有的尺寸公差為自由公差，所以使用沖裁加工可以滿(mǎn)足該工件要求。2.3 沖裁件的材料由表 1-3 可得,H62(黃銅),抗剪強(qiáng)度 τ=255Mpa,斷后伸長(zhǎng)率 35%,此材料具有良好的塑性級(jí)較高的彈性,沖裁性較好,可以沖裁加工.2.4 確定工藝方案.墊板零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡(jiǎn)單模分兩次加工，即先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料——沖孔復(fù)合模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔——落料級(jí)進(jìn)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)：方案一：生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。方案二：沖壓生產(chǎn)率較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以上工序，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化，自動(dòng)化難，制件和廢料排除較復(fù)雜，另外復(fù)合模制造的復(fù)雜性和價(jià)格較高。方案三：只需要一副模具，生產(chǎn)率高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成多個(gè)工序，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，沖模的制造復(fù)雜性和價(jià)格低于復(fù)合模，精度也可也得到保證。通過(guò)上述三個(gè)方案的比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三更佳。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 7 頁(yè)3 沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 模具類(lèi)型由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)方式?jīng)_壓，所以模具類(lèi)型為級(jí)進(jìn)模，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。3.2 操作與定位方式零件大批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式. 零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷(xiāo)和固定擋料銷(xiāo)。3.3 卸料與出件方式考慮零件尺寸和厚度，以及模具結(jié)構(gòu)，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。3.4 模架類(lèi)型及精度經(jīng)過(guò)對(duì)制件的分析可知，該制件的尺寸較小，厚度較薄，又是級(jí)進(jìn)模為了提高開(kāi)敞性和導(dǎo)向均勻性，因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的對(duì)角導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ 級(jí)模架精度。河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 8 頁(yè)4 沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算排樣圖是排樣設(shè)計(jì)的最終表達(dá)式，是編制沖壓工藝和設(shè)計(jì)模具的重要工銀文件。它應(yīng)繪在沖壓工藝規(guī)程卡片上和沖裁模總裝圖的右上角。畫(huà)排樣圖時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：按選定的排樣方案畫(huà)出排樣圖，按照模具類(lèi)型和沖裁順序畫(huà)上剖面線(xiàn)要能從排樣圖的剖面線(xiàn)上看出是單工序模，還是級(jí)進(jìn)模或復(fù)合模。采用斜排方法排樣時(shí)，應(yīng)注明傾斜角度的大小。對(duì)有纖維方向的排樣圖，應(yīng)用箭頭表示出纖維方向。級(jí)進(jìn)模的排樣要反映出沖壓的順序、空工位、定距方式等。側(cè)刃定距時(shí)要畫(huà)出側(cè)刃沖切條料的位置。排樣的原則：a 提高材料利用率；b 便于工人操作，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；c 使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具壽命提高；d 排樣應(yīng)保證沖裁件質(zhì)量，不能只考慮材料的利用率，而不考慮沖裁件的性能。由于該零件具有 T 形的特點(diǎn)，直排列時(shí)材料的利用率較低，采用直對(duì)排的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。搭邊的作用和影響因素作用：a 補(bǔ)償誤差；b 是凸凹模雙邊受力；c 增加條料剛度，方便條料送進(jìn)。影響因素：a 材料的力學(xué)性能；b 材料厚度；c 沖裁件的形狀和尺寸；d 送料及擋料方式；e 卸料方式。搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的。查表 2.9 取得搭邊值為 1.2mm 和 1.0mm。排樣圖如圖 4—1 所示：河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 9 頁(yè)圖 4-1 排樣圖計(jì)算條料寬度：B=（Dmax+2a+z）=24+2*1.2+5=31.4 mm進(jìn)距為:s=12+a1=12+1=13mm根據(jù) 3-14，導(dǎo)板間距為：B0=B+C= 31.4+5=36.4mm由零件圖在 CAD 用計(jì)算機(jī)算得一個(gè)零件的面積為 346.81mm2一個(gè)步距內(nèi)的坯料面積:B×S=34.1×13=443.3 mm ,2因此材料利用率為:η=(S1 /BS)×100%式中 S1—一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際的面積，mm ;2B—一個(gè)步距內(nèi)板料寬度，mm; L—一個(gè)步距內(nèi)板料長(zhǎng)度， mm所以材料的利用率為η=(346.81/（34.1×13）)×100%=78.23%4.2 設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī). 沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理的設(shè)計(jì)模具和選用沖壓設(shè)備，必須合理的計(jì)算沖裁工藝力。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁工藝力，以適應(yīng)沖裁間隙的要求。沖裁工藝力主要包括沖裁力 F、卸料力 F 、推件力 F 和頂件力 F 。卸 推 頂裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化，本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力 F 按下式計(jì)算：4.2.1 沖裁力 根據(jù)零件圖,用 CAD 可計(jì)算出沖一次零件內(nèi)外周邊之和 L=88.6mm(首次沖裁除外),又河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 10 頁(yè)因?yàn)?τ=255Mpa,t=0.7mm,取 K=1.3,則根據(jù)式 2-18 可知,F=KLtτ式中 F—沖裁力；L—沖裁周邊長(zhǎng)度；t—材料厚度；τ—材料抗剪強(qiáng)度；K –系數(shù)；系數(shù) K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料的力學(xué)性能和厚度的波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般 K=1.3.所以沖裁力為：F=KLtτ=1.3×88.6×0.7×255=11.8 KN沖裁時(shí)，材料分離前存在著彈性變形，在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)及摩擦的存在，將落料件或沖孔廢料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的料推出。卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱(chēng)壓力或設(shè)計(jì)沖裁的時(shí)候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤(rùn)滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力 PxPx＝ P 落K式中 Px—卸料力 —卸料系數(shù)，查表 2.7 取 ＝0.025～0.06，取 ＝0.06x xKxK所以 Px＝0.06×11.8＝0.71KN 推料力 t＝ P 孔 ntt式中 —推料系數(shù),查表 2.7 取 =0.09tKtn—同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表 2.21 查得，h=5mm，則 n=h/t=5mm/0.7=7 個(gè)所以 =0.09×0.71×7=0.45KNtP由于采用固定卸料和下出件方式,所以F∑= F+ FT=11.8+0.45=12.25 KN為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大 30%左右，即F∑′=1.3×F∑=1.3×12.25=16.0KN初選開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)壓力機(jī)型號(hào)為 JB23-3.15查手冊(cè)選擇壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱(chēng)壓力為：31.5KN 滑塊行程 ：25mm 最大閉合高度：120 mm 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 11 頁(yè)閉合高度調(diào)節(jié)量：25mm (標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)：160mm×250mm (標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后)： 90mm×120mm ×Φ 110mm (標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于)： 120mm 模柄孔尺寸(直徑×深度)： Ф25mm×40mm 床身最大可傾角（°）：45°墊板尺寸：30mm4.2.2 壓力中心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)使模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊的中心線(xiàn)相重合。否則沖壓時(shí)滑塊會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。根據(jù)排樣,我們可以在 CAD 里使用查詢(xún)便能得出沖孔的壓力中心,如圖 4-2 所示。 xO圖 4—2 壓力中心因工件左右對(duì)稱(chēng)，即 Xc=0.故只需計(jì)算 Yc。經(jīng)查尋可知制件的壓力中心為：Yc=10.142mm4.2.3 計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差該零件屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料 獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 12 頁(yè)查表 2.3 得間隙值：Zmin = 0.035mm，Zmax = 0.049mm沖孔 Φ6.3mmΦ2mm，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(kāi)加工的方法制造凸模和凹模。1）凸，凹模刃口尺寸計(jì)算如下：查表 2.5 得凸，凹模制造偏差：δ 凸=0.020， δ 凹=0.020校核：Zmax –Zmin =（ 0.049-0.035）mm=0.014mm，而 δ 凸+δ 凹=0.040滿(mǎn)足 Zmax –Zmin≥δ 凸+δ 凹的條件。查表 2.6 得：IT14 級(jí)時(shí)磨損系數(shù) x=0.5沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸 =(d + χ△) tdmin0 ??凹模尺寸 =( + Zmin)at?0式中： ---沖孔凸模刃口尺寸t---沖孔凹模刃口尺寸add ---沖孔件孔的最小極限尺寸，mm, minZmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mm，x——磨損系數(shù)，δ——凸模和凹模的制造公差，mm,d 凸 1=（dmin+x△） =（6.3+0.5×0.36） =6.48 mm0δ 凸? 02.?02.?d 凹 1=（d 凸+ Zmin） =（6.48+0.035） =6.515 mmδ 凹?0 .0?.0?d 凸 2=（dmin+x△） =（2+0.5×0.25） =2.125 mmδ 凸? 2.?2.?d 凹 2=（d 凸+ Zmin） =（2.125+0.035） =2.16 mmδ 凹?0 0.?0.?2）落料凸、凹模刃口的計(jì)算因此落料件為一般復(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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 13 頁(yè)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(guò)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。a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類(lèi)尺寸 A第一類(lèi)尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△ b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類(lèi)尺寸 B第二類(lèi)尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類(lèi)尺寸 C第三類(lèi)尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)? 0.125△工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，差相關(guān)資料得出其極限偏差：Φ12 ，Φ4.5 ，4.5043.?03.?03.?查表 2.6 地磨損系數(shù)為：當(dāng)△≥0.16 時(shí)，X=0.5當(dāng)△＜0.16 時(shí)，X=0.75第一類(lèi)尺寸：磨損后增大的尺寸：A1=(Amax－x△) 0+0.25△=（12－0.5×0.43） =Φ11.79 mm43.0*25?1.0?A2=(Amax－x△) 0+0.25△=(4.5-0.5×0.30) = Φ4.35 mm.075.0A3=(Amax－x△) 0+0.25△=(4.5-0.5×0.30) = 4.35 mm3.*25?.?落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 11.79mm，4.35mm，4.35mm，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=0.035 。3）磨損后保持不變的尺寸孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸，在同一工步中，在工件上沖出孔距為 L±1/2△兩個(gè)孔時(shí)，其凹模型孔中心距 Ld 可按下式確定：Ld=L±1/8△ Ld=1±1/8*0.25=1±0.03mm河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 14 頁(yè)5 模具的總裝圖與零件圖5.1 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)與分析,我們可以得出如級(jí)進(jìn)模具的總裝圖如附圖所示5.2 沖壓模具的零件圖5.2.1 凹模設(shè)計(jì)凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)螺釘和銷(xiāo)釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式 ,凹模采用銷(xiāo)釘和螺釘固定時(shí)要保證螺釘 (或沉孔)間、螺孔與銷(xiāo)孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則會(huì)影響模具的壽命。凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€(xiàn)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。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。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模輪廓尺寸的確定凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 L×B(長(zhǎng)×寬)及厚度尺寸 H.從凹模外邊緣的最短距離稱(chēng)為凹模壁厚 c.L=l+2cB=b+步距+2cl—沿凹模長(zhǎng)度方向刃口型孔的最大距離，mm；b—沿凹模寬度方向刃口型孔的最大距離，mm；c—凹模壁厚，mm，主要考慮布置螺釘與銷(xiāo)釘?shù)男枰瑫r(shí)也要保證凹模的強(qiáng)度和剛度。凹模厚度 H=K1K231.0FF—沖裁力，N;K1—凹模材料修正系數(shù)，合金工具鋼取 K1=1,碳素工具鋼 K1=1.3;河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 15 頁(yè)K2—凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)，經(jīng)查相關(guān)資料得 K2=1；由以代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得 H=11.7mm，經(jīng)查表確定凹模厚度，H=20mm凹模外形尺寸的確定：t=0.7mm，沖件 b=24mm，c=26mm凹模外形長(zhǎng)度：凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素：a)保證有足夠的安裝彈性卸料板的位置。b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度L=(24+2×26)mm=76mm凹模外形寬度：B=（12+13+2×26）mm=77mm上算得凹模輪廓尺寸 L×B =76mm×77mm×20mm,查有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ,因此選 L×B×H 為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,得 L×B =100mm×80mm×20mm. 熱處理硬度為 58～62HRC。凹材料的選用:材料選用 Cr12。凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 5-1 所示：圖 5-1 凹模5.2.2 凸模設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)形式主要取決于沖裁件的形狀和尺寸沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 16 頁(yè)件不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多，常見(jiàn)的整體式凸模有：圓形凸模、非圓形凸模，大、中型凸模和沖小孔凸模等結(jié)構(gòu)形式。由于該工件的孔一個(gè)為圓形，一個(gè)為非圓形，所以凸模的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)需要選擇。圓形凸模選為臺(tái)階式的凸模，臺(tái)階式的凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配修模方便，其工作部分的尺寸由計(jì)算而得，與凸模固定板的配合部分按過(guò)渡配合（H7/m6 或 H7/n6）制造；非圓形凸模，凸模截面是非圓形，又稱(chēng)為異型凸模，為使凸模加工方便，異形凸模做成等斷面，稱(chēng)為直通式凸模，其固定方式采用 N7/h6、P7/h6 鉚接固定。凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，設(shè)計(jì)該模具為沖孔落料級(jí)進(jìn)模，采用剛性卸料板，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：L=h1+h2+h3+h式中 L—凸模長(zhǎng)度， mmh1—凸模固定板高度，mm，經(jīng)查可知 h1=12mmh2—卸料板高度，mm，經(jīng)查可知 h2=10mmh3—導(dǎo)料板厚度，mm，經(jīng)查可知 h3=4mmh—附加高度，一般取 15~20mm沖裁 φ6.3mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）小凸模長(zhǎng)度 L=12+10+4+18=44mm小凸模強(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(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即校核公式為 ≤minFP孔 ???式中 P 孔 —沖孔沖裁力,N, P 孔 =4590NFmin—凸模最小斷面積， , Fmin= /4=31.12214.3d2m---凸模材料的許用壓力，Mpa,如凸模材料選用 Cr12，查手冊(cè)???=（1000～160）Mpa,取 =1200 Mpa???因?yàn)?= =147 Mpa＜minFP孔 1.34590???所以凸模強(qiáng)度符合要求。沖裁 3mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）凸模長(zhǎng)度 L=12+10+4+18=44mm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(guò)凸模材河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 17 頁(yè)料的許用壓應(yīng)力，即校核公式為 ≤minFP孔 ???式中 P 孔 —沖孔沖裁力,N, P 孔 =1921NFmin—凸模最小斷面積， , Fmin=1+ /4=4.142m214.3d2m---凸模材料的許用壓力，Mpa,如凸模材料選用 Cr12，查手???冊(cè) =（1000～160）Mpa,取 =1200 Mpa???因?yàn)?= =464 Mpa＜minFP孔 14.92所以凸模強(qiáng)度符合要求。外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）外形凸模的設(shè)計(jì)：外形凸模用線(xiàn)切割機(jī)床加工成直通式凸模，用兩個(gè) M8 的螺釘固定在墊板上，由于采用彈性卸料板，凸模按下式計(jì)算L=h1+h2+t+h其中： h 1為固定板厚度（12 mm），h 2為卸料板厚度（10mm），t為材料的厚度（0.7 mm），h為附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下 卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm～20mm）等因素 所以：L=12+10+0.7+1+18=41.7 mm 凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造選用 Cr12，熱處理硬度為 56~60HRC.對(duì)凸模的說(shuō)明：(1).反鉚反磨平是為了裝配的要求;(2).裝配的尺寸為 H7/m6,可得 φ6.3, 3 的上下偏差;(3).圓形凸模要有同軸度的要求,參照 ISO 標(biāo)準(zhǔn)得出;(4).刃口尺寸由前面計(jì)算可得;(5).淬硬 58~62HRC 是為了提高模具的壽命 ;(6).工件表面粗糙度要求較高,取 0.8,其余的可取 6.3;(7).保持刃口鋒利 ,為了減小毛刺.(8). 材料為 Cr12.河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 18 頁(yè)沖孔凸模 1 落料凸模 沖孔凸模 2圖 5-2 凸模5.2.3 選擇堅(jiān)固件及定位零件螺釘規(guī)格的選用: 經(jīng)查表,由凹模板的厚度可選用 M6,在根據(jù)實(shí)際要求 ,查標(biāo)準(zhǔn)選用 GB 70-85 M6×70,據(jù)查表,選取材料為 45 鋼.銷(xiāo)釘規(guī)格的選用: 銷(xiāo)釘?shù)墓Q(chēng)直徑可取與螺釘大徑相同或小一個(gè)規(guī)格,因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用 GB 119-86 A6×70,據(jù)查表,選取材料為 45 鋼.根據(jù)定位方式及坯料的形狀與尺寸 ,選用合適的標(biāo)準(zhǔn)定位零件.擋料銷(xiāo): 固定擋料銷(xiāo) 經(jīng)查表可知 ,擋料銷(xiāo)高度 h=5, 根據(jù)表,選取材料為 45 鋼,數(shù)量為 2,查標(biāo)準(zhǔn) GB2866.11-81,如圖 5-8 固定擋料銷(xiāo)所示:始用擋料銷(xiāo): 根據(jù)導(dǎo)料板間距 36.4 及凹模 L=100,可得導(dǎo)料板寬度 =(100-36.4)/2=31.8mm,在根據(jù)表,由 t=0.7mm,可得導(dǎo)料板厚度為 12mm.根據(jù) GB2866.1-81 選取始用擋料銷(xiāo)規(guī)格長(zhǎng)X0.5 其余圖 5-3 固定擋料銷(xiāo)河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 19 頁(yè)L=70mm,厚度 H=12 的始用擋料銷(xiāo)裝置,規(guī)格為:始用擋料銷(xiāo): 塊—70×12 GB2866.1-81 彈簧—1.0×10×20 GB2089-81彈簧芯柱—8×18 GB2866.2-81材料:塊—根據(jù)表 8-3,選取材料為 45 鋼,彈簧芯柱— 根據(jù) GB700-79 為 A3. 熱處理: 塊—硬度 HRC43~48. 其 余?6+0.12圖 5-4始 用 擋 料 銷(xiāo) -塊圖 5-始 用 擋 料 銷(xiāo) 彈 -簧 芯 柱淬 硬導(dǎo)料板: 根據(jù)凹模 L×B=100mm×80mm,始用導(dǎo)料銷(xiāo) 70mm×12mm 查標(biāo)準(zhǔn) GB2865.5-81,選規(guī)格為:長(zhǎng)度 L=100mm,寬度 B=32mm,厚度 H=4mm,材料為 A3 的導(dǎo)料板,即導(dǎo)料板:100mm×32mm×4mm GB2865.5-81/A3,熱處理 HRC28~32.如圖 5-6 所示: 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 20 頁(yè)圖 5-6 導(dǎo)料板導(dǎo)正銷(xiāo): 使用導(dǎo)正銷(xiāo)的目的是消除送料時(shí)用擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料板等定位零件作粗定位時(shí)的誤差,保證沖件在不同工位上沖出的內(nèi)形與外形之間的相對(duì)位置公差要求.導(dǎo)正銷(xiāo)主要用于級(jí)進(jìn)模,也可用于單工序模.導(dǎo)正銷(xiāo)通常設(shè)在落料凸模上 ,與擋料銷(xiāo)配合使用,因此我們采用導(dǎo)正銷(xiāo),其中 A 型用于導(dǎo)正 d=2~12mm 的孔,安裝處按 H7/n6 配合查表，根據(jù) GB 2864.1-81A 型導(dǎo)正銷(xiāo)可得出導(dǎo)正銷(xiāo),如圖 5-7,5-8 所示: 其 余 其 余圖 5-7 型 導(dǎo) 正 銷(xiāo) 圖 5-8 型 導(dǎo) 正 銷(xiāo)5.2.4 設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件卸料以固定板卸料,出件是以凸模往下沖即可,因此不用設(shè)計(jì)出件零件.固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的 0.8~1 倍,所以卸料板的L×B×H=100mm×80mm×30mm,卸料板在此僅起卸料作用 ,凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取 0.2~0.5mm,這里取 0.5mm,據(jù)表,材料為 Q275.由以上根據(jù)凸模和凹?？稍O(shè)計(jì)出卸料板如圖 5-9河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 21 頁(yè)圖 5-9 卸料板5.2.5 選擇模架及其它模具零件選擇模架:根據(jù) GB/T 2851.5-90,由凹模周界 100mm×80mm,及安裝要求,選取凹模周界:L×B=125mm×100mm,閉合高度:H=160mm~190mm,上模座:125mm×100mm×35mm下模座:125mm×100mm×45mm,導(dǎo)柱:22mm×150mm,25mm×150mm,導(dǎo)套:22mm×80mm×33mm,25mm×80mm×33mm.模柄: 由壓力機(jī)的型號(hào) JB23—3.15.可查得模柄孔的直徑為 25mm,深度為 40mm,由裝配要求,模柄與模柄孔配合為 H7/m6 并加銷(xiāo)釘防轉(zhuǎn),模柄長(zhǎng)度比模柄孔深度小 5~10mm,由于采用固定卸料，上模座回程時(shí)受力較大，因此選用壓入式模柄較合理，所以根據(jù) GB2862.1-81 得圖 5-10 所示:墊板: 墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力,以防止模座被擠壓損傷,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度可取 3~10mm,這里設(shè)計(jì)時(shí),由于壓力較大,根據(jù) GB2865.2-81 選取規(guī)格為L(zhǎng)×B×H=100mm×80mm×6mm.凸模固定板: 配 鉆?á河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 22 頁(yè)圖 5-10 模柄凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,厚度為凹模的 0.6~0.8h,h 為凹模的厚度,這里取 0.6h,即 0.8×26=20.8mm,根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為L(zhǎng)×B×H=100mm×80mm×24mm;凸模與凸模固定板的配合為 H7/n6,裝配可通過(guò) 2 個(gè)銷(xiāo)釘定位,4 個(gè)螺釘與上模座連接固定 ,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角。5.3 壓力機(jī)的校核(1).公稱(chēng)壓力 根據(jù)公稱(chēng)壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為 JB23-3.15,它的壓力為 31.5>16,所以壓力得以校核;(2).滑塊行程 滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度 t=0.7mm,導(dǎo)料板的厚度 H=4mm 及凸模沖入凹模的最大深度 1mm,即 S1=0.7+4+1=5.7mm
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