連接片沖壓級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)【沖孔落料級(jí)進(jìn)?！?/h1>

連接片沖壓級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)【沖孔落料級(jí)進(jìn)模】,沖孔落料級(jí)進(jìn)模,連接,壓級(jí),設(shè)計(jì),沖孔,落料級(jí)進(jìn)模 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(guó)立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門(mén) 在沖壓過(guò)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(lèi)型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒(méi)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(guò)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(guò)增加沖壓力來(lái)被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過(guò)程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類(lèi)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(wú)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(guò)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(guò)增加沖壓力來(lái)防止起皺，但是過(guò)度的拉力會(huì)通過(guò)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(kāi)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(wèn)題，通過(guò)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(guò)一個(gè)有錐度的模具畫(huà)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(lèi)。 那些努力都被聚中于和簡(jiǎn)單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問(wèn)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(wèn)題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來(lái)分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過(guò)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(guò)程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒(méi)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(guò)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(guò)使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來(lái)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(guò)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(lái)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(lái)為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來(lái)說(shuō)，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來(lái)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(lái)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(lái)沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱(chēng)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(xiàn)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(lái)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(lái)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(kù)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(zhǎng)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(chēng)作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒(méi)被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過(guò)增加沖壓力來(lái)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(lái)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(xiàn)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(lái)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(shuō)明在沖壓過(guò)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(zhǎng)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(lái)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(lái)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(huà)出。圖5中說(shuō)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(shuō)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(guò)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(lái)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(lái)模擬。 模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒(méi)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(shuō)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(méi)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(guò)清理焊縫的深拉。在這種深拉過(guò)程中，沒(méi)有焊縫被用在沖模表面來(lái)幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過(guò)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(guò)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(lèi)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(xiàn)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(guò)增加以半徑來(lái)避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過(guò)增加半徑得到證實(shí)。 個(gè)別的嘗試也被用來(lái)消除起皺。第一，沖壓力加到原來(lái)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(méi)有起有很大的效果。通過(guò)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(guò)增加沖壓力來(lái)得到抑制。 由于在金屬屈服于過(guò)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(guò)在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡(jiǎn)單方法被用來(lái)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(méi)被吸收。這說(shuō)明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來(lái)吸收所有過(guò)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(guò)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(guò)程中是不可能的。對(duì)沖壓過(guò)程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開(kāi)始通過(guò)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(guò)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(shuō)法，兩種改進(jìn)過(guò)了的模具設(shè)計(jì)被用來(lái)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(guò)兩步拉深工序可以造出沒(méi)有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說(shuō)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^(guò)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(shuō)明用簡(jiǎn)單的拉深操作來(lái)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(guò)有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來(lái)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(lái)，而且零件還沒(méi)有起皺，如圖14所示。通過(guò)有限元模擬分析法得到的零件也沒(méi)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(wú)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(yǔ) 通過(guò)有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過(guò)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(guò)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(guò)增加沖壓力的方法來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)程中，通過(guò)有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來(lái)消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過(guò)無(wú)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(shuō)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(guó)人民共和國(guó)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。 參考文獻(xiàn) 1. K. Yoshida， H. Hayashi， K. Miyauchi， Y. Yamato， K. Abe， M. Usuda， R. Ishida and Y. Oike，在金屬板料，皺紋機(jī)械工具的效果取決于不均勻的拉深 2. T.X.Yu，W.Johnson 和 W.J.Stronge， “圓形碟子在半球形模具中的沖壓成形”，機(jī)械學(xué)雜志，26，pp.131-148，1984 3. W.J.stronge，M.P.F.Sutcliffe和T.X.Yu，在沖壓期間，圓形碟子的塑性起皺。實(shí)驗(yàn)的技巧，pp.345-353，1986. 4. R.Narayanasamy和R.Sowerby，“當(dāng)用一種圓錐形的沖模成形時(shí)的金屬板料起皺”，材料處理技術(shù)雜志，41，pp.275-290，1994. 5. W.F.Hosford 和 R.M.Caddell，金屬成形:機(jī)械和冶金，1993年第二季。 哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名：龐立巖 學(xué)號(hào)：1101011017 學(xué) 院： 機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 任務(wù)起止時(shí)間：2015 年 03 月 2 日 至 2015年 06 月 20 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：連接片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容： 1、設(shè)計(jì)資料準(zhǔn)備和外文資料翻譯（第一至第三周） 2、模具設(shè)計(jì)（第四至第七周） 3、繪圖（第八至十四周） 4、攥寫(xiě)畢業(yè)論文（十五至第十六周） 資料： 11、沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 2、沖壓模具設(shè)計(jì)圖冊(cè) 3、UG、Pro/E相關(guān)資料 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 同意 簽名 鄧洪財(cái) 2015年 3 月2 日 系主任意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 教務(wù)處制表 哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi) 題 報(bào) 告 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 鄧洪財(cái) 2015 年 3 月 日 課題題目及來(lái)源： 課題題目： 課題的來(lái)源： 課題研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 課題研究的意義： 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過(guò)程中的主要問(wèn)題和解決辦法： 課題研究的主要內(nèi)容： 課題研究所需的參考文獻(xiàn)： 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽字： 　　　 2015 年 3 月 日 指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)審核意見(jiàn)： 組長(zhǎng)簽字： 　　　2015　年 3 月 日 名稱(chēng)：連接片 材料：Q235 厚度：1.5mm 哈爾濱理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 連接片沖壓級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 部 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II 連接片沖壓級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 摘 要 連接片屬于典型的沖裁件，本文在分析其工藝性的基礎(chǔ)上，根 據(jù)生產(chǎn)要求，確定采用級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及 沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸、凹模的間隙、工作零件的尺寸 和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總 體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。 關(guān)鍵詞：連接片 級(jí)進(jìn)模 沖孔落料 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III Design of punching progressive die for connecting plate Abstract Motor rotor core which belongs to the typical punching parts, based on the analysis of the process, according to the production requirements, determine the structure of progressive die. This design is mainly the design of the blanking punch and die and punch and die, need to calculate the punch and die clearance, part dimensions and tolerances. In addition, also need to determine the overall size of mold parts and structural parts and mould, and then according to the design drawing mold assembly diagram above. Keywords: motor rotor core Ji Jinmo punching blanking 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................II ABSTRACT .................................................................................................III 第 1 章 緒論 ..................................................................................................1 1.1 課題背景...............................................................................................1 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景...................................................................1 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................1 1.2.2 沖壓模具的前景 ...........................................................................2 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義.......................................................................2 1.4 發(fā)展方向...............................................................................................3 第 2 章 沖裁模具畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ............................................................4 2.1 任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)內(nèi)容...................................................................................4 2.2 任務(wù)書(shū)的要求.......................................................................................4 2.2.1 技術(shù)要求 ........................................................................................4 2.2.2 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................4 第 3 章 零件的工藝性分析和方案確定 ....................................................6 3.1 零件的工藝分析...................................................................................6 3.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸的分析 ........................................................................6 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 ................................................................6 3.2 沖裁工藝方案的確定...........................................................................7 3.3 模具總體方案的確定...........................................................................8 第 4 章 零件工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................................10 4.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算.................................................................................10 4.1.1 材料利用率 ..................................................................................10 4.1.2 排樣設(shè)計(jì) ......................................................................................11 4.2 沖裁力.................................................................................................13 4.3 計(jì)算凸凹模刃口尺寸 ........................................................................14 4.4 壓力機(jī)的確定.....................................................................................15 4.4.1 壓力機(jī)的選擇 ..............................................................................15 4.4.2 開(kāi)式壓力機(jī)機(jī)床有關(guān)參數(shù) ..........................................................16 4.5 壓力中心的計(jì)算 ................................................................................16 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 V 第 5 章 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 ..................................................19 5.1 凸、凹模間隙值.................................................................................19 5.1.1 間隙對(duì)沖壓力和模具壽命的影響 ..............................................19 5.1.2 沖裁間隙的確定 ..........................................................................20 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計(jì)算法.....................................................20 第 6 章 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與總裝圖設(shè)計(jì) ......................................22 6.1 凹模外形設(shè)計(jì).....................................................................................22 6.2 凸模的設(shè)計(jì).........................................................................................22 6.2.1 落料凸模的設(shè)計(jì) ..........................................................................22 6.2.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì) ..........................................................................23 6.3 其他主要零件的設(shè)計(jì).........................................................................23 6.3.1 凹模的設(shè)計(jì) .................................................................................23 6.3.2 卸料和推件裝置的設(shè)計(jì) .............................................................24 6.3.3 凸模固定板的設(shè)計(jì) .....................................................................24 6.3.4 凸模的設(shè)計(jì) .................................................................................25 6.3.5 墊板設(shè)計(jì) .....................................................................................25 6.3.6 彈性元件設(shè)計(jì) .............................................................................26 6.4 標(biāo)準(zhǔn)件尺寸的確定.............................................................................27 6.5 模具的總體設(shè)計(jì).................................................................................28 6.6 模具裝配和裝配圖.............................................................................28 6.6.1 級(jí)進(jìn)沖裁模的裝配 ......................................................................28 6.6.2 凸、凹模間隙的調(diào)整方法 ..........................................................29 6.6.3 繪制模具的總裝圖 ......................................................................29 第 7 章 總結(jié)與展望 ..................................................................................31 致 謝 ..........................................................................................................32 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................33 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 1.1 課題背景 我國(guó)把模具行業(yè)納入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域，另一方面，沖壓工 藝廣泛應(yīng)用于民用、航空航天、汽車(chē)和工藝品等領(lǐng)域，在產(chǎn)品組件中 所占的比例也越來(lái)越大。但由于我國(guó)模具工業(yè)起步較晚，起點(diǎn)較低， 加工制造手段落后，尤其是技術(shù)應(yīng)用人才缺乏，技術(shù)水平落后，制約 了該產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約其他相關(guān)行業(yè)發(fā)展的“瓶頸” 。 模具技術(shù)是上世紀(jì)下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術(shù)之一，由于模具的 設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，并且是一個(gè)不斷反復(fù)的過(guò)程，目 前，采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的 CAD 支撐軟件，在模具設(shè)計(jì) 中應(yīng)用并行工程原理，實(shí)現(xiàn)模具管理、工藝分析與設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的一體化是一種較有代表性也很有應(yīng)用前景的模具 CAD 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方 法。 1.2 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀和前景 1.2.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀 改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)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(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)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(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠 外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)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。 隨著與國(guó)際 接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到 產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈 條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè) 水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年許 多模具企業(yè)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?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使 用 UG，Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家 還引進(jìn)了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM 、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)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(guó)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)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、 復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴(lài)進(jìn)口。 1.2.2 沖壓模具的前景 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)。下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較 快應(yīng)用和推廣： 1. 超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。 2. 多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得 到發(fā)展。 3. 為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的 RP/RT 技術(shù)將得到快速發(fā)展。 4. 模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展 CAD/CAE/CAM/CAPP 及 PDM/PLM/ERP 等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方 向發(fā)展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā) 展和推廣應(yīng)用。 5. 更高性能及滿(mǎn)足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將 產(chǎn)生一些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。 6. 各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新 工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。 7. 逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā) 展。 8. 熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也 將會(huì)有所發(fā)展。 9. 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。 10. 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具” 的概 念已逐漸被提到議事日程上來(lái)。 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義 本課題研究的內(nèi)容如下： 第 1 章為緒論，論述了本課題的研究背景和意義，總結(jié)了沖壓模 具技術(shù)的發(fā)展歷史和在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 第 2 章為本次設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)，介紹了設(shè)計(jì)的零件圖和設(shè)計(jì)的具體 得要求，包括零件的名稱(chēng)、材料和生產(chǎn)批量等等，有技術(shù)要求和設(shè)計(jì) 要求。 第 3 章為設(shè)計(jì)的第一步，首先分析零件的工藝性，包括尺寸和精 度的分析，還有材料性質(zhì)的重點(diǎn)分析，然后按照以上的分析初步確定 設(shè)計(jì)的大體方案，從簡(jiǎn)單模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模中選擇，最終選用級(jí)進(jìn) 模設(shè)計(jì)。最后查閱相關(guān)資料，確定模具的一些工作零件和輔助零件的 設(shè)計(jì)，以至于確定模具的總體方案。 第 4 章為設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)部分，是承接上一章工藝分析的，所以我 們將進(jìn)行工藝計(jì)算，有排樣的設(shè)計(jì)和計(jì)算、材料利用率的計(jì)算，沖裁 力圖形設(shè)計(jì)和具體的計(jì)算，還有最重要的就是壓力機(jī)的確定和數(shù)據(jù)的 校核。 第 5 章為設(shè)計(jì)的中心部分，有凸、凹模的間隙和凸、凹模設(shè)計(jì)的 原則，還有凸、凹模的人口尺寸計(jì)算，包括基本尺寸的計(jì)算和公差的 確定。 第 6 章為模具工作零件的具體設(shè)計(jì)，包括凹模的設(shè)計(jì)和尺寸的計(jì) 算，還有凸模的長(zhǎng)度和硬度校核，還有卸料板、連接片、導(dǎo)料板及標(biāo) 準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)、選用和計(jì)算，并有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖形和最終的裝配草 圖和裝配圖。 模具生產(chǎn)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。模具質(zhì)量及附加值的高低，取決于模具專(zhuān)業(yè)人才的技術(shù)水平。 隨著產(chǎn)品市場(chǎng)的國(guó)際化，如何降低生產(chǎn)成本以適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈和殘酷 越來(lái)受關(guān)注，產(chǎn)品制造的批量化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化，就越來(lái)越顯得十 分重要了。 目前，在全世界，模具快速發(fā)展，已成為大國(guó)的重要工業(yè)發(fā)展對(duì) 象，各個(gè)行業(yè)都需要模具的輔助制造，所以模具對(duì)工業(yè)的發(fā)展有個(gè)不 可替代的重要性。未來(lái)，模具的發(fā)展也許有將成為國(guó)家第一產(chǎn)業(yè)的可 能。 1.4 發(fā)展方向 本章首先介紹了研究該課題的背景和優(yōu)勢(shì)，就模具的發(fā)展已經(jīng)納 入高技術(shù)的行業(yè)，成為我國(guó)工業(yè)中重要的一部分，最具有潛力的工業(yè) 之一。并促進(jìn)我國(guó)的軟件（如 CAD、ProE 和 UG）的快速研發(fā)。隨后 介紹了沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，模具 的需求量也隨著增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)沿海地區(qū)已經(jīng)把模具行業(yè)列為重要產(chǎn)業(yè)， 建立了大型的模具城。在過(guò)去十年中，模具發(fā)展有著矚目的發(fā)展，但 是距離國(guó)外，仍有不小的差距，所以未來(lái)的模具發(fā)展就向模具產(chǎn)品 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 “交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)，以求早 日跟上國(guó)際的腳步。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 第 2 章 沖裁模具畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2.1 任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)內(nèi)容 課題名稱(chēng)：連接片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 零件名稱(chēng)：連接片 材 料：Q235 厚 度： t=1.5mm 生產(chǎn)批量：大批量 工件圖：如圖所示 圖 2-1 零件圖 2.2 任務(wù)書(shū)的要求 2.2.1 技術(shù)要求 1、沖裁件內(nèi)外精度均為 IT14 2、毛刺小于 0.1mm 3、要求設(shè)計(jì)制造此工件的沖裁模 2.2.2 設(shè)計(jì)要求 1、 繪制制作該工件所需的沖裁模具總裝圖 2、 繪制構(gòu)成該模具的所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 3、 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 4、 將設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)裝訂成冊(cè)、圖紙折疊成 A4 尺寸并裝訂成冊(cè) 5、 把審題表、任務(wù)書(shū)……全部裝入檔案袋 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 第 3 章 零件的工藝性分析和方案確定 3.1 零件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適用性，即沖裁加工的 難以程度。沖裁件的工藝性主要包括沖裁件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度與斷 面粗糙度和材料 3 個(gè)方面。 3.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸的分析 沖裁件的結(jié)構(gòu)分析需要對(duì)零件的形狀、外形、沖裁件的懸臂件和 窄槽、沖孔的最小尺寸、孔間距的要求和孔壁、沖裁寬度的要求。 零件材料為 10，適合一般的沖壓加工。該零件形狀對(duì)稱(chēng)、簡(jiǎn)單， 為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只有 1 個(gè)孔。此工件只有落料和 沖孔兩個(gè)工序，圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按 IT14 級(jí)取，尺寸精度較低，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工 中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也符合沖裁的工藝要 求，普通沖裁完全可以滿(mǎn)足要求 該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，形狀對(duì)稱(chēng)，尺寸較小。因此，均適宜沖裁加 工。 3.1.2 精度與斷面粗糙度分析 沖裁件的精度一般可分為精密級(jí)和經(jīng)濟(jì)級(jí)兩大類(lèi)。精密級(jí)是沖壓 工藝技術(shù)所允許的精度，而經(jīng)濟(jì)級(jí)是可以用經(jīng)濟(jì)手段達(dá)到的精度。沖 裁件的尺寸精度是在合理間隙的情況下，對(duì)鋁、銅、軟鋼等常用材料 沖裁加工數(shù)據(jù)。精度要求特別高的工件，需要增加整修等精密沖裁工 件。在沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，見(jiàn)表所示。 表 3-1 沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度 基本尺寸材料厚度 (mm) ≤3 3～6 6～10 10～18 18～500 ≤1 IT12～I(xiàn)T13 IT11 1～2 IT14 IT12～I(xiàn)T13 IT11 2～3 IT14 IT12～I(xiàn)T13 3～5 IT14 IT12～I(xiàn)T13 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 零件的尺寸公差精度均為 IT14 級(jí)，未注公差精度也為 IT14 級(jí)，并 無(wú)其他特殊要求，因此，利用普通沖裁的方式就可以滿(mǎn)足零件的圖樣 要求。 由以上可以看出，該零件工藝性較好，可以沖裁加工。 3.2 沖裁工藝方案的確定 沖裁方案的選擇： 在沖裁工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。 確定工藝方案首先要考慮的問(wèn)題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組 合以及沖裁工序順序的安排。沖裁工序數(shù)一般容易確定，關(guān)鍵是確定 沖裁工序的組合與沖裁工序的順序。沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如 果按工序的組合分類(lèi)，可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模（連續(xù)模或跳步模） 、 復(fù)合模等各種沖裁摸的構(gòu)成大體相同，主要由于工作零件、定位零件、 卸料與推料零件 、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件組成。 該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有一下三種方案： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn) 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模比較如表所示 表 3-2 各類(lèi)模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較 模具種類(lèi) 比較項(xiàng)目 單工序模 （無(wú)導(dǎo)向） （有導(dǎo) 向） 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模 零件公差等級(jí) 低 一般 可達(dá) IT13～I(xiàn)T10 級(jí) 可達(dá) IT10～I(xiàn)T8 級(jí) 零件特點(diǎn) 尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型 尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0.2～6mm 可加工復(fù)雜零件，如 寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu) 與強(qiáng)度限制，尺寸可以 較大，厚度可達(dá) 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平 由于壓料沖件的同時(shí)得 到了較平，制件平直度 好且具有良好的剪切斷 面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動(dòng)送料，可 以自動(dòng)排除制件，生 產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅?面上，必須手動(dòng)或機(jī)械 排除，生產(chǎn)效率較低 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 安全性 不安全，需采取安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措施 模具制造工作量 和成本 低 比無(wú)導(dǎo)向 的稍高 沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)， 比復(fù)合模低 沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比 級(jí)進(jìn)模低 適用場(chǎng)合 料厚精度要求低 的小批量沖件的 生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的 生產(chǎn) 形狀復(fù)雜，精度要求較 高，平直度要求高的中 小型制件的大批量生產(chǎn) 根據(jù)分析結(jié)合表分析： 方案一的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而且 生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求 方案二只需要一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，由于查表 2.9.6 可知材料厚度為 1mm 時(shí)凸、凹模的許用的最小壁厚為 2.7mm,由 圖形可知孔邊距小于凸、凹模許用最小壁厚，用方案二模具強(qiáng)度較差， 制造難度大，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì) 影響沖壓的速度，操作不方便 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也 能滿(mǎn)足要求，且安全性高。通過(guò)對(duì)比以上方案可知，該工件的沖壓生 產(chǎn)采用方案三較好 通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三 級(jí)進(jìn)模最佳 3.3 模具總體方案的確定 （1）模具類(lèi)型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級(jí)進(jìn)沖裁模。 （2）操作與定位方式 為了提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，可以采用配合自動(dòng)裝置送料方式。由 于零件尺寸小且厚度適中，可以采用導(dǎo)正銷(xiāo)與自動(dòng)送料裝置聯(lián)合定距 的方式。 （3）卸料與出件方式 考慮到零件厚度薄，可以采用彈性卸料方式，并采用由凸模直接 從凹模洞口直接推下的下出件方式以提高生產(chǎn)率。 （4）模架類(lèi)型及精度 考慮到零件的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，可以采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架， 。由于零件的精度要求不是很高，可以采用 I 級(jí)模架精度。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 以上的各項(xiàng)將在第五章詳細(xì)說(shuō)明解釋。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 第 4 章 零件工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是 提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命有效措施。 4.1.1 材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是 衡量合理利用材料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。 材料利用率通用計(jì)算公式 = /A×100%?OA 式中 — 沖裁件的總面積OA A — —個(gè)步距的條料面積（L×B） 根據(jù)材料性能、厚度和形狀可確定搭邊值，有課本表 3-10 查得 a=2mm,a1=2.5mm.料寬度 B=(D+2a1+Δ)0 -Δ 由課本表 3-11 得 Δ 由 CAD 得 S=462.5mm2, L=96.2mm. 一個(gè)步距內(nèi)的材 料利用率：η=(S1-S)/AB=(Л×302-462.5)/(61×62.9)=61.6% 該零件尺寸較小，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，采用直排的排樣方案，如圖: 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料由工件的形狀特 點(diǎn)決定，一般不能改變；搭邊和余料屬于工藝廢料，是與排樣形式及 沖壓方式有關(guān)的廢料，設(shè)計(jì)合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提 高材料利用率。 4.1.2 排樣設(shè)計(jì) 根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：有廢料排 樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣。采用少、無(wú)廢料的排樣可以簡(jiǎn)化沖裁 模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以 及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。同時(shí)，由 于模具單邊受力（單邊切斷時(shí)） ，不但會(huì)加劇模具磨損，降低模具壽命， 而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此，排樣時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧、全 面考慮。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 對(duì)有廢料排樣，少、無(wú)廢料排樣還可以進(jìn)一步按沖裁件在條料上 的布置方法加以分類(lèi)，其主要形式可分為：直排、斜排、直對(duì)排、斜 對(duì)排、混合排、多排和沖裁搭邊。該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)批量大，精 度要求一般，綜合上述可以使用直排少?gòu)U料的排樣的設(shè)計(jì)。連接片零 件外形是矩形只有沖孔，所以結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需要直排就可以。 因此，如圖所示。查表可得，兩工件間的搭邊 a1=2mm，工件邊緣 搭邊 a=2.5mm。 具體排樣設(shè)計(jì)如圖所示： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 圖 4-1 零件排樣圖 4.2 沖裁力 兩個(gè)工序，沖孔壓力等于沖孔時(shí)的沖壓力和落料時(shí)的沖壓力之和，查課本 表 2-3，得 0.5 硅鋼片鋼的抗剪能力 τ=255～353MPa,取平均值 τ=304MPa. K 的取值依據(jù)沖裁刃口而定，平刃口 K=1~1.3，斜刃口 K=0.2~0.6，考 慮刃口的磨損，生產(chǎn)批量和材料厚度等因素，取 K=1.3 4.2.1 落料力 F 落 =KL1 t τ=1.3×2ЛR×1.5mm×304Mpa=59.56KN 4.2.2 沖孔力 F 沖 =KL2tτ=1.3×96.2mm×1.5mm×304Mpa=30.41KN 4.2.3 落料時(shí)的卸料力 由課本表 3-8 得 K 卸 =0.03 F 卸 =K 卸 F 落 =0.03×59.56KN=1.79KN 4.2.4 沖孔時(shí)的推件力 由課本表 3-8 得 K 推=0.05 ， 取同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)為 3 F 推 =nK 推 F 沖 =3×0.05×30.41KN=4.56KN 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 4.2.5、沖床的總壓力 F 總 =F 落 +F 沖 +F 卸 +F 推 =(59.56+30.41+1.79+4.56)KN=96.32KN 4.2.6、初選壓力機(jī) 據(jù)總沖壓力為 96.32KN，考慮壓力機(jī)的使用安全，總沖壓力一般不應(yīng)超 過(guò)壓力機(jī)額定噸位的 80%. 由指導(dǎo)書(shū)表 5-10，初選 J23-16 開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī). 公稱(chēng)壓力：160KN 滑塊行程：55mm 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm 工作臺(tái)尺寸：300mm×450mm 模柄孔尺寸：Φ40mm×60mm 4.3 計(jì)算凸凹模刃口尺寸 根據(jù) t=1.5mm, 由課本表 3-3 得: Zmin=0.072mm Zmax=0.104mm 4.3.1、沖孔： 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=1 由課本表 3-6 得 δ 凸 =-0.02 δ 凹 =+0.025 d 凸 =（d min+xΔ）0 δ 凸 =（29+0.045×1）0 -0.02=29.0450 -0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin）δ 0=(29.045+0.072)+0.025 0=29.117+0.025 0 mm 4.3.2、沖孔: 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=0.5 由課本表 3-6 得 δ 凸 =-0.02 δ 凹 =+0.02 d 凸 =（d min+xΔ）0 δ 凸 =（5.53+0.3×0.5）0 -0.02 =5.680 -0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin）δ 0=(5.68+0.072)+0.02 0 =5.752+0.02 0 mm 4.3.3、沖孔： 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=0.75 由課本表 3-6 得 δ 凸 =-0.02 δ 凹 =+0.02 d 凸 =（d min+xΔ）0 δ 凸 =（2.2+0.025×0.75）0 -0.02 =2.220 -0.02 mm d 凹 =（d 凸 +Zmin）δ 0=(2.22+0.072)+0.02 0 =2.292+0.02 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 0 mm 4.3.4、落料： 由課本表 3-5 得磨損系數(shù) x=0.75 由課本表 3-6 得 δ 凸 =-0.02 δ 凹 =+0.03 D 凹 =（D max-xΔ）δ 0=(60-0.074×0.75)+0.03 0 =59.945+0.03 0 mm D 凸 =（D 凹 -Zmin）0 δ 凸 =(59.945-0.074) 0 -0.02 =59.8710 -0.02 mm 表 4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 ＞6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.14 0.0.5 硅鋼片 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅、黃銅 0.025～0.0.5 硅鋼片 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 注：卸料力系數(shù) KX，在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜制件時(shí)取上限值。 然而壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于或等于各種沖壓工藝的總和，則 計(jì)算如下所示： = F +F0+F X+F T =110.316KN 總P 4.4 壓力機(jī)的確定 4.4.1 壓力機(jī)的選擇 對(duì)于中小型沖裁件常采用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。 根據(jù)總沖壓力 =110.316KN，模具閉合高度，沖床工作臺(tái)面尺寸總PF 等，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選用 J23-250 開(kāi)式雙柱可傾沖床，并在工作臺(tái) 面上備制連接片。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱(chēng)壓力：250KN 滑塊行程 ：80mm 行程次數(shù)：100 次/分 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：70mm 工作臺(tái)尺寸（左右*前后）：560mm×360mm 工作臺(tái)板厚度：70mm 模柄尺寸：?50×70 傾斜角：30° 4.4.2 開(kāi)式壓力機(jī)機(jī)床有關(guān)參數(shù) 1、機(jī)床控制系統(tǒng)： (1)開(kāi)門(mén)斷電，漏電保護(hù)。電控系統(tǒng)符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。 (2)電動(dòng)式油缸行程調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 (3)電動(dòng)式擋料尺寸調(diào)節(jié)，顯數(shù)器顯示。 2、機(jī)床后擋料的基本配置： (1)普通電機(jī) (2)普通絲桿和光桿 (3)后擋料鏈輪傳動(dòng) 注：機(jī)床參數(shù)及配置如需變動(dòng)敬請(qǐng)另外說(shuō)明，作為合同附件 3、機(jī)床結(jié)構(gòu)： (1) 采用全鋼焊接機(jī)架， （、拼裝工作臺(tái)組成）振動(dòng)時(shí)效處理，具 有足夠的強(qiáng)度和剛性。 (2) 雙油缸控制，機(jī)械擋塊機(jī)構(gòu)保護(hù)，液壓上傳動(dòng)，扭軸強(qiáng)迫同步 機(jī)構(gòu)。 (3) 滑塊行程電動(dòng)快速調(diào)節(jié)，并有手動(dòng)微調(diào)，顯數(shù)器顯示 (4) 上模具配有斜楔式撓度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，以補(bǔ)充折彎精度。 (5) 單邊/雙邊 T 型槽口工作臺(tái)，調(diào)整分段下模快速方便。 (6) 可進(jìn)行多機(jī)聯(lián)動(dòng)（需同時(shí)購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)該型號(hào)的機(jī)床并加裝聯(lián)動(dòng)同 步裝置） ，也可單機(jī)單動(dòng)。 (7) 該設(shè)備可折板厚是根據(jù) 10 鋼板/A3 板的抗拉強(qiáng)度 （450N/mm2）和折彎槽口比例 1 比 8 來(lái)計(jì)算的，敬請(qǐng)核實(shí)好各種錳板 的抗拉強(qiáng)度后與 Q235 板比較進(jìn)行折算，另外可以通過(guò)擴(kuò)大折彎下模的 槽口尺寸來(lái)取得更厚的折板尺寸。 (8) 工作臺(tái)主立板和臺(tái)面均可調(diào)節(jié)?？筛鶕?jù)折彎力的需要，適當(dāng)調(diào) 整工作臺(tái)的加凸量來(lái)彌補(bǔ)由于工作臺(tái)的變形而出現(xiàn)的撓度進(jìn)行補(bǔ)償。 4.5 壓力中心的計(jì)算 模具的壓力中心就是沖壓合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)的模具 的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線(xiàn)相重合。否 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不 正常在磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低 模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀 特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮不宜使壓力中心與模柄 中心線(xiàn)重合，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允 許的范圍。 確定該零件的壓力中心計(jì)算步驟如下： （1）選定坐標(biāo)軸 X 和 Y （2）計(jì)算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離 x1、x 2、x 3、…x n和 y1、 y 2、 y 3、…、y n （3）將組成圖形的輪廓線(xiàn)劃分為若干簡(jiǎn)單的線(xiàn)段，求出各線(xiàn)段長(zhǎng) 度 L1、L 2、L 3、…、Ln. （4）按如下公式算出壓力中心的坐標(biāo)（X 0、Y 0） 根據(jù)力學(xué)定理，合力對(duì)某軸的力矩等于各分力對(duì)同軸力矩的代數(shù) 和，則可得壓力中心坐標(biāo)（x 0 、y 0）計(jì)算公式： 因?yàn)闆_裁力與周邊長(zhǎng)度成正比，所以式中各沖裁力 F1、F 2、F 3、 …、F n 可分別用沖裁周邊長(zhǎng)度 L1、L 2、L 3、…、L n 代替， 即 12 10 1ininiixLxxLL??????? 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 12 10 1nininiiLyLyLy??????? 其中：L—為每段線(xiàn)段的長(zhǎng)度或圓弧的周長(zhǎng) X—為每段線(xiàn)段的中點(diǎn)或圓弧的中心到 X 軸的距離； Y—為每段線(xiàn)段的中點(diǎn)或圓弧的中心到 Y 軸的距離； 由以上計(jì)算可以得出模具的壓力中心以便裝模時(shí)與壓力機(jī)滑塊的 中心線(xiàn)相重合 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 第 5 章 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 5.1 凸、凹模間隙值 沖裁間隙是指沖裁模凸、凹模刃口之間的空隙。凸模與凹模間每 側(cè)的間隙稱(chēng)為單面間隙，用 Z/2 表示；兩側(cè)間隙之和稱(chēng)為雙面間隙，用 Z 表示。如無(wú)特殊說(shuō)明，沖裁間隙都是指雙面間隙。沖裁間隙的數(shù)值等 于凸、凹模刃口尺寸的差值，如圖所示，即 dpZD?? 式中 —凹模刃口尺寸；dD —凸模刃口尺寸。p 沖裁間隙對(duì)沖裁過(guò)程有著很大的影響。此外，間隙對(duì)沖壓力和模 具壽命也有著較大的影響。 圖 5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值 5.1.1 間隙對(duì)沖壓力和模具壽命的影響 間隙很小時(shí)，因材料的擠壓和摩擦作用增強(qiáng)，沖裁力必然較大。 隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，容易發(fā)生斷裂分離，因此 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 沖裁力減小。但試驗(yàn)表明，當(dāng)單面間隙在材料厚度的 5﹪～20﹪范圍內(nèi) 時(shí)，沖裁力降低不多，不超過(guò) 5﹪～10﹪。因此，在正常情況下，間隙 對(duì)沖裁力的影響不是很大。 模具壽命通常是用模具失效前所沖的合格沖裁件數(shù)量來(lái)表示。沖 裁模的失效形式一般有磨損、變形、崩刃和凹模脹裂。間隙大小主要 對(duì)模具的磨損及凹模脹裂產(chǎn)生較大影響。模具刃口磨損看，使刃口鈍 化、間隙增加，從而導(dǎo)致制件的尺寸精度降低沖裁能量增大，斷面粗 糙。所以必須注意盡量減少模具的磨損。為提高模具壽命，一般需要 采用較大間隙。 5.1.2 沖裁間隙的確定 凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁 力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)中， 為了獲得合格的沖裁件、較小的沖壓力，并保證模具有一定壽命，我 們規(guī)定一個(gè)間隙值范圍，稱(chēng)為合理間隙。這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小 合理間隙（Z min） ，最大值稱(chēng)為最大合理間隙（Z max） 。因沖模在使用過(guò) 程中會(huì)逐漸磨損，間隙增大，再設(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)，一般采用最小 合理間隙。 沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值來(lái)選用。然而 對(duì)于電子、電器、儀器等行業(yè)對(duì)制件斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高， 可選用較小的間隙值。如下圖要求零件內(nèi)外尺寸精度為 14 級(jí)，且該零 件屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔、落料。 5.2 凸、凹模刃口分別加工的計(jì)算法 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的 數(shù)值也必須靠模具刃口的尺寸及公差來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸 及其公差，將會(huì)直接影響到?jīng)_裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，因此它是設(shè)計(jì) 沖裁模的主要任務(wù)之一。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。由于零件未標(biāo)注公差在此均按 IT13 級(jí)算。根 據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，刃口尺寸采用配作法加工。 在計(jì)算刃口尺寸時(shí)，應(yīng)該落料和沖孔兩種情況分別考慮其原則如 下。 a. 落料時(shí)，應(yīng)以凹模刃口尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。凹模基 本尺寸取落料件尺寸公差范圍內(nèi)較小尺寸。凸模的基本尺寸則用凹模 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 基本尺寸減去最小合理間隙。由表 2-3 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm b. 沖孔時(shí)，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。凸?；境?寸取沖件公差范圍內(nèi)的較大尺寸。凹模的基本尺寸則是用凸?；境?寸加上最小合間隙。由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 2.4 得 Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm c. 凸、凹模刃口的制造公差應(yīng)根據(jù)沖裁件的尺寸公差和凸、凹模 的加工方法來(lái)確定，既要保證沖裁間隙要求并沖出合格的零件，又要 便于模具加工。 d. 根據(jù)工件尺寸公差要求，確定模具刃口尺寸的公差等級(jí)，見(jiàn)表 所示。 表 5-1 模具刃口尺寸的公差等級(jí) 料厚 t（mm） 0.5 1.5 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 模具 刃口 尺寸 公差 沖裁件尺寸公差 IT6～ IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 — — — — — — — — IT7～ IT8 — IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 — — — — — — IT9 — — — IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 第 6 章 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與總裝圖設(shè)計(jì) 6.1 凹模外形設(shè)計(jì) 凹模采用整體式凹模結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)螺釘、銷(xiāo)釘于下模座固定的 固定方式。凹模刃口采用直接刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度 5mm，漏料部分沿 刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大。凹模輪廓尺寸計(jì)算如下 凹模高度 H=Kb=0.40×34=13.6mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值 15mm 凹模壁厚 c=（1.5～2）H = 22.5～30mm 取凹模厚度為 30mm, 凹模寬度 B=b+2c=(34+2×30)=94mm, 凹模長(zhǎng)度 L 取 45mm， 式中 b---凹模刃口的最大尺寸(mm) c---凹模壁厚(mm) 指刃口至凹模外形邊緣的距離； K=系數(shù)，取 0.40 故凹模輪廓尺寸為：45×94×30 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d 為了更好的選取標(biāo)準(zhǔn)模架，則凹模板輪廓尺寸全取整數(shù)： 確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 100×100×15（GB/T70.1-2000） 凹模的材料選用 Cr12,工作部分熱處理淬硬為 60～64HRC。 6.2 凸模的設(shè)計(jì) 6.2.1 落料凸模的設(shè)計(jì) 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)為直通式，采用線(xiàn)切 割機(jī)床加工，2 個(gè) M6 的螺釘固定在連接片上，與凸模固定板的配合按 H7/m6。再通過(guò)鉚接方式與固定板固定。確保因磨損而滑落，從而更為牢靠。凸 模的尺寸根據(jù)刃口尺寸，卸料裝置和安裝固定要求來(lái)確定。凸模材料選用 CrWMn，工作部分熱處理淬硬為 58～62HRC 。其總長(zhǎng) L 可按下列公式計(jì)算： L=h1+h2+t+h=(15+12+1+30)=58mm 式中：h1—凸模固定板厚度（mm） h2—卸料板厚度（mm） t—材料厚度（mm） 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 h—自由高度（mm） 6.2.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模， 所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與 更換。沖 φ6mm 的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖所示： 1、凸模最小直徑的校核(強(qiáng)度校核) 凸模用 T10 鋼 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 對(duì)于圓形凸模 dmin≥ =4×1×350/450=3.11mm 所以承壓能力足夠。][4??t 式中 —沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，310～380Mpa —凸模材料許用強(qiáng)度，取 440～470Mpa?? 抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Lmax≤270d 2/ =270×3.22/√(4521.2) 1/2=44.8mm 所以長(zhǎng)度適宜。F 式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm F ——沖模力,N ｄ——凸模最小截面的直徑，mm 凸模固定端面的壓力 q = < =4521.2/(1.652π)=528.2MPa 式中 A??? 式中 q—凸模固定端面的壓力，MPa F—落料或沖孔的沖裁力，N —模座材料許用壓應(yīng)力，MPa 凸模固定板端面壓力超過(guò)了 80～90ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模 座之間加一個(gè)淬硬的連接片。 6.3 其他主要零件的設(shè)計(jì) 6.3.1 凹模的設(shè)計(jì) b=60mm， t=0.5 硅鋼片 mm 由課本表 4-3 得系數(shù) K=0.21 凹模厚度：H=Kb=0.21×60mm=12.6mm 取 H=20mm 凹模壁厚：C=（1.5～2）H =30～40mm 取 C=35mm 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 凹模寬度：L=b+2C=(60+2×35)mm=130mm 凹模長(zhǎng)度：L=b+2C=（60+2×35）mm=130mm 按沖壓模標(biāo)準(zhǔn)模架，由指導(dǎo)書(shū)表 5-31 取凹模周界尺寸 凹模洞口形狀采用直壁式 材料：T10A 熱處理硬度：60～64HRC 6.3.2 卸料和推件裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)要求采用彈性卸料版，取厚度為 14mm 卸料版尺寸為 160mm×160mm×14mm 材料：Q235 采用剛性推件裝置，直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件 材料：45 鋼 熱處理：淬火 硬度：40～45HRC 6.3.3 凸模固定板的設(shè)計(jì) 采用階梯式 厚度 h=(0.6～1.5)H 凹 =(0.6～1.5) ×40mm=24～32 mm 取 h=25mm 外形尺寸與凹模外形尺寸一致. 外形尺寸：160mm×160mm×25mm 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 凸模與凸模固定板配合為 H7/n6 材料：Q235、 6.3.4 凸模的設(shè)計(jì) 采用階梯式凸模 凸模固定板厚度 h1=25mm 卸料版厚度 h2=14mm 條料厚度 t=1.5mm, 刃口修磨量取 6mm 凸模進(jìn)入凹模深度取 1.5mm 安全距離取 18mm 凸模長(zhǎng)度：L= h 1 +h2+t+h=(25+14+6+1.5+1.5+18)mm=64.6mm 凸模材料： T10A 熱處理硬度： 58～ 62HRC 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 6.3.5 墊板設(shè)計(jì) 厚度一般取 5～12mm, 取 12mm 外形尺寸為 160mm×160mm×12mm 材料：45 鋼 熱處理：淬火 硬度：43～48HRC 6.3.6 彈性元件設(shè)計(jì) 彈性元件采用橡膠 橡膠工作行程=卸料版工作行程+模具修磨量 H 橡膠 =H 卸料版 +H 修磨 =t+1+6=（1.5+1+6）mm=7.8mm 橡膠的自由高度 H0=（3.5～4）H 橡膠 =（27.3～31.2）mm 取 H0=30mm 矩形橡膠在預(yù)壓量為 15

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