材料成型及控制工程畢業(yè)設計-套環(huán)沖壓工藝及模具設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　套環(huán)沖壓工藝及模具設計</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成

2、的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　設計題目： 套環(huán)沖壓工藝及模具設計 &

3、lt;/p><p>　　1．設計的主要任務及目標</p><p>　　（1）任務： 模具裝配圖及零件圖，設計說明書一本，電子資料一份</p><p>　?。?）目標：以所學專業(yè)知識為基礎，以實用為目的，通過對套環(huán)沖壓工藝的分析及相關參數的計算，進一步進行模具的總裝圖及零件的設計，總結出并熟練掌握模具設計的規(guī)律和方法。</p><p>　　設計的基

4、本要求和內容</p><p><b>　　基本要求</b></p><p>　　1）認真學習相關書籍，查閱中外文資料，制定出合理的設計方案；</p><p>　　認真做好各環(huán)節(jié)計算與分析，使零件的工藝分析正確，模具設計合理；</p><p>　　3）勤于思考，應用所學的專業(yè)知識來解決設計中遇到的問題；</p>

5、<p>　　4）翻譯一篇與本課題相關的英文文獻；</p><p><b>　　主要內容</b></p><p>　　1）對套環(huán)的工藝性進行科學的分析；對相關參數進行準確的計算。</p><p>　　2）通過查閱相關的模具圖冊，設計出合理的模具裝配圖及主要零部件圖（不少于5張）。</p><p>　　3）探索

6、總結出一套相關的模具設計規(guī)律和方法。</p><p><b>　　3．主要參考文獻</b></p><p>　　[1] 成虹.《沖壓工藝與模具設計》. 第1版. 高等教育出版社. 2002年7月.</p><p>　　[2] 瓦瑞麟.《模具制造工藝學》. 第1版. 清華大學出版社. 2005年1月.</p><p>

7、　　[3] 羅良武、王嫦娟.《工程圖學及計算機繪圖》. 第1版. 機械工業(yè)出版社. 2003年2月.</p><p>　　[4] 何鏡民.《公差配合與技術測量》. 第2版. 機械工業(yè)出版社. 1999年1月.</p><p>　　[5] 李志剛.《中國模具設計大典》電子版. 第1版.中國模具設計大典編委會. 2003年5月.</p><p>　　[6] 吳宗

8、澤.《機械零件設計手冊》.機械工業(yè)出版社. 2004.1</p><p>　　[7] 王新華.《沖模結構圖冊》. 機械工業(yè)出版社. 2003.4</p><p>　　[8] 王孝培.《實用沖壓技術手冊》.機械工業(yè)出版社.2001.3</p><p>　　[9] 鄭可锽.《實用沖壓模具設計手冊》. 宇航出版社. 1990年5月</p><p&

9、gt;<b>　　4進度安排</b></p><p><b>　　5.附圖</b></p><p>　　套環(huán)沖壓工藝與模具設計</p><p>　　摘要：沖壓模具在實際工業(yè)生產中應用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產中，工人生產的勞動強度大、勞動量大，嚴重影響生產效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產中模具的使用已經越來越引起人們

10、的重視，而被大量應用到工業(yè)生產中來。沖壓模具的自動送料技術也投入到實際的生產中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產效率，減輕工人負擔，具有重要的技術進步意義和經濟價值。</p><p>　　冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，它是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具和沖壓設備對板料金屬進行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓具有生產率高、產品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡單、加工成本低、材料利用率高、容易實現機械化和自動化等

11、一系列優(yōu)點，特別適合于大量生產。</p><p>　　本文主要是根據零件的生產技術要求，設計了落料拉深沖孔和翻邊模復合再一起。因為板料、設備和模具是構成沖壓加工的三個必要因素，此三要素是沖壓所必要的硬件條件，再通過人們的對他們在有機地協(xié)調 ，包括進行合理的工藝性設計、計算以有效的組織管理。有在整個設計過程中，分性零件加工工藝和模具的設計是同樣的重要，同時模具是為實際生產所服務，所以，設計出來的模具結構不但要可行，

12、即達到預期目的，而且要讓工人操作起來簡單方便，另外還要盡量少花錢，即經濟性。</p><p>　　關鍵詞：冷沖壓， 落料， 拉深， 沖孔， 翻邊</p><p>　　Pressing Technology and Die Design of Lantern Ring</p><p>　　ABSTRACT：Punching die has been widely us

13、ed in industrial production.In the traditional industrial production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.With the development of the science and technology nowadays,the use of p

14、unching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the

15、efficience of produc</p><p>　　Abstract Cold stamping is a kind of advanced metal processing method, it establishes on the metal foundation with deformed plasticity , processes using mould and stamping equipm

16、ent for board material metal in order to get the element shape and size needed. It is been productivity high that cold stamping has , product size precision stabilize and operate simple , finished cost low , overall mate

17、rial utilization factor high, easy realization a series of advantages such as mechanization and automat</p><p>　　This paper is designed mainly according to the production technical requirement of element fal

18、l to expect pull is two pairs of side compound mould deep and rush hole cut. Because board material, equipment and mould are the 3 necessary factors that form stamping processing , 3 this essential factors is stamping th

19、e hardware condition of place necessity, know again surpass Men for them in coordinate organicly, include carrying out reasonable technology design and calculation so as effective organi</p><p>　　Keywords: C

20、old stamping ， fall to expect ，pull deeply ， rush hole ， flanging</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 板料成形行業(yè)的現狀1</p><p>　　

21、1.2 我國板料成型技術的發(fā)展1</p><p>　　1.3 板料成形的缺陷2</p><p>　　2 沖壓件設計方案及分析4</p><p><b>　　2.1 沖件圖4</b></p><p>　　2.2 沖壓件工藝性分析4</p><p>　　2.3 工藝方案分析7</p&

22、gt;<p>　　3 第一套落料拉伸沖孔復合模設計及主要零件工藝計算9</p><p>　　3.1 零件的工藝計算9</p><p>　　3.1.1 確定排樣、裁板方案及利用率的計算9</p><p>　　3.1.2 計算模具壓力中心10</p><p>　　3.1.3 各部分工藝力的計算10</p>&

23、lt;p>　　3.1.4 壓力機的選擇13</p><p>　　3.1.5 主要工作部分尺寸計算14</p><p>　　3.2 模具總體設計16</p><p>　　3.2.1 模具的主要零件設計16</p><p>　　3.2.2 壓力機的校核23</p><p>　　3.3 模具的裝配與調試24

24、</p><p>　　3.3.1 模具總裝圖24</p><p>　　3.3.2 模具的裝配24</p><p>　　3.3.3 模具的調試26</p><p>　　4 第二套翻邊模的設計27</p><p>　　4.1 零件的工藝計算27</p><p>　　4.1.2 計算壓力中心

25、27</p><p>　　4.1.3 壓力機的選擇28</p><p>　　4.1.4 主要的工作尺寸計算28</p><p>　　4.2 模具的總體設計29</p><p>　　4.2.1 主要的零部件設計29</p><p>　　4.2.2 壓力機的校核31</p><p>　　

26、4.3 模具的裝配與調試32</p><p>　　4.3.1 模具總裝圖32</p><p>　　4.3.2 模具的裝配與調試33</p><p>　　4.3.3 模具的調試34</p><p><b>　　結論35</b></p><p><b>　　參考文獻36</

27、b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 板料成形行業(yè)的現狀</p><p>　　進入90年代以來，高新技術全面促進了傳統(tǒng)成形技術的改造及先進成形技術的形成和發(fā)展。21世紀的板料成形技術將以更快的速度持續(xù)發(fā)展

28、，發(fā)展的方向將更加突出“精、省、凈”的需求。板料成形技術將更加科學化、數字化、可控化?？茖W化主要體現在對成形過程、產品質量、成本、效益的預測和可控程度。成形過程的數值模擬技術將在實用化方面取得很大發(fā)展，并與數字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復雜形狀零件成形，從而真正進入實用階段。注重產品制造全過程，最大程度地實現多目標全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產品制造全過程及全生命期的系

29、統(tǒng)整體發(fā)展。 對產品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便從產品初步設計甚至構思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，做出快速分析評估。成形技術將具有更大的靈活性或柔性，以適應未來小指量多品種混流生產模式及市場多樣化、個性化需求的發(fā)展趨勢，加強企業(yè)對市場變化的快速適應。</p><p>　　1.2 我國板料成型技術的發(fā)展</p><p>　　我國的板料成型技術，

30、近幾年來取得了很大的發(fā)展，但與發(fā)達國家相比依然存在著相當大的差距，為了適應現代制造產品快速的市場競爭需要，實現板料的快速高效、低成本的生產要求，國內外許多學者對板料的塑性成形新技術進行了大量的研究，從無多點成形，數字化漸進成形，到噴丸成形，激光熱應力彎曲成形等，并取得了一定的成果。我們應當根據我國自身的特點，借鑒發(fā)達國家的發(fā)展技術和經驗，圍繞專業(yè)化和產業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術支持，企業(yè)為應用基地，形成產品、設備、材料、技術的企業(yè)

31、聯(lián)合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產業(yè)化的良性循環(huán)。在熟練應用、剖析、借鑒引進技術，最大限度地消化、吸收其長處和有關國外先進適用的理論與實際研究成果基礎上，不失時機地走自己的技術創(chuàng)新之路，依靠政府扶持，產學研究結合，集中有限財力與人力，加速研究開發(fā)具有我國自主版權、適合我國國情的板料沖壓成形過程。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、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

32、均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始利用</p><p>　　沖模的設計與制造目前正朝以下兩方面發(fā)展：一方面，沖模正向高效率、高壽命、高精度及多工位、多功能方向發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。</p><

33、p>　　模具CAD/CAE/CAM技術是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術，工程技術人員能借助計算機對產品、模具結構、成形工藝、數控加工及成本等進行設計和優(yōu)化，從而縮短模具設計和制造周期，降低生產成本，提高產品質量。隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設備的出現，以三維造型為基礎、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM/CAE技術正成為發(fā)展方向，它能實現制造和裝配的設計、成形過程的模擬和數控加工過程的仿真，還可對模具可制造性進行評價

34、，使模具設計與制造一體化、智能化。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發(fā)展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。</p>

35、<p>　　1.3 板料成形的缺陷</p><p>　　板料成形的缺陷有起皺、開裂和回彈。在薄板沖壓成形過程中當切向壓應力達到或超過板料的臨界應力時，就可能發(fā)生起皺。實際沖壓成形時，一般常采用調節(jié)壓邊力和設置拉伸筋的方法控制拉深過程中沖壓件突緣與側壁起皺，但由此又會導致板材成形極限下降，使沖壓件過早地發(fā)生破裂。特別是對于形狀復雜或深度大的沖壓件來說，既要保證成形形狀或深度又要抑制起皺發(fā)生，在實際加工工藝

36、中常常是比較困難的。當起皺與破裂兩者發(fā)生矛盾時，起皺的抑制必須以板材不破裂為基本條件，所以防止起皺的難點在于抑制起皺成形規(guī)律的強有力工具。研究表明應力狀態(tài)的各向異性以及進入側壁的板料的曲率對起皺的影響最大，各向異性指數增大時，板料發(fā)生起皺時拉伸距離也變大。</p><p>　　開裂是由于材料的強度或塑性不足，當拉應力超過臨界值時便會發(fā)生。開裂發(fā)生的位置主要在：凸模端部、側壁、凸模圓角部位、法蘭部分和拉伸筋部分由于

37、開裂的影響因素也很多，因此到目前為止還沒有十分精確的判斷開裂的準則。</p><p>　　回彈是板料成形后不可避免的現象，回彈現象主要表現為整體卸載回彈、切邊回彈和局部卸載回彈，當回彈量超過允許容差后，就成為成形缺陷，影響零件的幾何精度。因此，回彈一直是影響、制約模具和產品質量的重要因素。早期的解決工作主要基于解析法對一些簡單零件純彎曲或拉彎成形的回彈進行分析。最早基于彎曲工程理論模型對理想彈塑性板彎曲的回彈問題

38、進行了研究。首先建立了板彎曲的精確數學理論，并對剛塑性寬板純彎曲問題進行了研究?，F在人們逐漸尋找一些新的研究回彈問題的模型，這樣能夠研究更多種因素。采用了一種新的各向不等硬化模型，并且將這種硬化模型和四個屈服公式用在了二次方程式、三參。由于應用于板料成形的有限元方法的不斷發(fā)展，人們逐漸對有限元模擬回彈進行了研究。由于回彈是成形的最后一步，成形過程模擬中產生的任何誤差都會積累到回彈計算階段；因此，回彈模擬結果的準確性很大程度上取決于成形過

39、程的模擬精度?；貜梿栴}的有限元模擬受到許多因素的影響：厚度方向積分點的數量、元素類型、網格大小、與凹模臺肩處每個元素接觸角度、慣性和接觸算法的影響。不僅如此回彈還受到很多物理參量的影響：材料性質、硬化規(guī)則、摩擦系數、壓邊力和卸載過程。</p><p>　　隨著社會經濟的發(fā)展，人們對工業(yè)產品的品種、數量、質量都有越來越高的要求。為了滿足人們的要求，世界上各個工業(yè)發(fā)達國家都十分重視模具技術開發(fā)。</p>

40、<p>　　模具技術已經成為一個國家產品制造水平的重要標志之一。隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經濟中的地位將日益提高，模具技術也會不斷發(fā)展，并在國民經濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。</p><p>　　2 沖壓件設計方案及分析</p><p><b>　　2.1 沖件圖</b></p><p><b>　　零件

41、名稱：套環(huán)</b></p><p><b>　　材料：08鋼</b></p><p><b>　　料厚：1.5mm</b></p><p><b>　　批量：大批量</b></p><p>　　本次設計的沖件產品圖2.1</p><p>　　

42、2.2 沖壓件工藝性分析</p><p>　　沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質量檢驗—組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件，由于生產單位的生產條件、工藝裝備情況及生產的傳統(tǒng)習慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結

43、構工藝性。</p><p>　　首先，我們必須清楚沖裁件的結構要素，其要素包括：（選自《沖壓工藝與模具設計》P45）</p><p>　　(1)、沖裁件的內、外形轉角處應避免尖銳的轉角，應有適當的圓角。一般應有R > 0.5t(t為板料厚度)的圓角，否則模具壽命將明顯降低。</p><p>　　(2)、沖裁件上應盡量避免窄長的懸臂和凹槽。最好b > 2t

44、、l < 3t。對于高碳鋼、合金鋼等硬質材料，允許值應增大30%～50%；對于黃銅、純銅和鋁等軟材料，可減少20%～25%。</p><p>　　(3)、沖裁件上孔與孔之間，孔到零件邊緣的距離，受模具強度和制件質量的限制，其值不能太小，一般要求 b ≥ 2t </p><p>　　(4)、因受凸模強度和穩(wěn)定性的限制，沖裁件的孔不能太小</p><p>　　2.

45、2.1 此零件圖分析</p><p>　　1.由圖可知，產品為圓片落料，有凸緣筒形件拉伸，圓片沖孔，最后翻邊的制件。</p><p>　　2.材料：該沖裁件的材料是08鋼，為極軟的碳素鋼，強度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。但存在時效敏感性，淬硬性及淬透性極低。大多軋制成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加工成形，強度低的深沖壓或深拉延的

46、覆蓋零件和焊接構件?！?lt;/p><p>　　3.零件結構：該零件形狀簡單、對稱，由一些規(guī)則圓和直線構成。</p><p>　　4生產批量：產品生產批量為大批量生產，適于采用沖壓加工的方法，最好是采用復合?；蚣夁M模，這樣將很大地提高生產效率，降低生產成本。</p><p>　　2.2.2 相關工藝計算</p><p>　?。?）確定翻邊次數

47、 </p><p><b>　　H = </b></p><p>　　= =8.05mm </p><p>　　上式中K取最小值，H取最大值。</p><p>　　從零件圖上知翻邊高度為6mm。小于計算所得高度，H＜</p><p><b>　　可一次翻邊成形。</b>&l

48、t;/p><p>　?。?）毛坯翻邊預制孔直徑 </p><p>　　由參考文獻一P341可計算出預制孔直徑</p><p><b>　　由式 d0=</b></p><p>　　式中 D—翻邊直徑（按中線計）mm;</p><p>　　H—翻邊高度mm,H=6mm;</p>&l

49、t;p>　　r—豎邊與凸緣的圓角半徑mm,r=2mm;</p><p>　　t—材料厚度mm,t=1.5mm;</p><p>　　則d0=13.8mm </p><p>　　(2) 確定修邊余量</p><p>　　該件拉伸高度為H=4mm，H/d=4/（35-1.0）=0.12,查參考文獻一P247表4-10無凸緣拉深件修邊余量△h

50、=1mm。</p><p>　　則拉深高度H=（4+1）mm=5mm。</p><p>　　(4) 計算毛坯直徑</p><p>　　由于板厚大于1mm，故不能直接用工件圖所注尺寸計算，應該按工件的中線尺寸計算。</p><p>　　直徑d與圓角半徑r的比值：d/r=35/1.2=29.2>20。據參考文獻一P229公式（4-36）計算

51、毛坯直徑D（落料毛坯直徑）:</p><p><b>　　D=mm</b></p><p><b>　　≈47mm</b></p><p>　　(5) 確定拉深次數</p><p>　　按毛坯相對厚度t/D=1.5/35≈3.4%和工件相對高度H/d=0.71，故由查表先取得n=1。固可一次拉伸成型

52、。</p><p>　　2.3 工藝方案分析</p><p>　　此工件需包括以下基本工序：落料，拉深，沖孔，翻邊。</p><p>　　根據這些基本工序，可擬出如下四種方案；</p><p>　　方案一：落料與拉深復合，沖孔，翻邊；</p><p>　　方案二：落料、拉深與沖孔復合，翻邊；</p>&l

53、t;p>　　方案三：采用級進模生產</p><p>　　方案四：落料，拉深，沖孔，翻邊整體復合</p><p>　　分析比較上述的四種方案，可以看到：</p><p>　　方案一中，工序復合程度低，生產率低。</p><p>　　方案二中，落料、拉深與沖孔復合，沖孔凹模與拉深凸模做成一體，生產效率高復合程度較高操作安全。</p&g

54、t;<p>　　方案三中，工序復雜，模具設計成本高，但是能極大提高生產率。</p><p>　　方案四中，四工序復合模生產效率高，工件精度高，但是模具制造復雜，而且維修和調整難度大。介于上面分析的四種方案，并結合本零件的設計要求，決定采用第二種方案。 采用復合模的特點：對工件平整，同軸度、對稱度及位置度誤差小，在一次行程內可完成兩個以上工序，大大提高了生產率，但對模具制造精度要求較高，由于復合模要求

55、一副模具中完成幾道沖壓工序，結構一般要比單工序模復雜，但比之級進模又會簡單很多，同時模具的強度、剛度、可靠性也將隨之下降。而且各零部件在動作時要求相互不干涉，準確可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相對延長，維修也不如單工序模簡便。從總體來看，由于大批量生產，零件的要求比較高，所以選擇復合模會比較好 。</p><p>　　3 第一套落料拉伸沖孔復合模設計及主要零件工藝計算</p><

56、p>　　3.1 零件的工藝計算</p><p>　　3.1.1 確定排樣、裁板方案及利用率的計算</p><p>　　排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。</p><p>　　1.排樣的方式 排樣的方式有多種多樣：直排、斜排、直對排和混合排。</p><p>　　2.搭邊 排樣時工件之間，以及工件與條料側邊之間留下的余料叫

57、搭邊。</p><p>　　毛坯直徑為44mm不算大，為便于操作方便，采用單排較為合適。</p><p>　　由沖壓手冊表2-17查得搭邊數值 </p><p>　　a=1.0mm,a1=1.5mm</p><p>　　送料步距為A=D+a=44+1=45。</p><p>　　條料寬度 b=D+2a1=44mm

58、+2×1.5mm=47mm</p><p>　　材料的利用率是指產品的實際面積與所用坯料面積的百分比，但通常是以 一個步距內零件的實際面積與所用毛坯面積的百分比來表示：</p><p>　　?=S1/AB×100% </p>&l

59、t;p>　　=()/(4AB)×100%</p><p>　　=(3.14×44)/(4×47×45)×100%</p><p><b>　　=71.92%</b></p><p>　　? —— 材料利用率 ；</p><p>　　S1 —— 一個步距內零件

60、的實際面積(mm2)；</p><p>　　A —— 送料步距(mm)；</p><p>　　B —— 送料寬度(mm)；</p><p>　　進料情況如下圖所示。</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　3.1.2 計算模具壓力中心</p><

61、;p>　　沖壓力合理的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應該通過壓力機滑塊的中心線。對于有曲柄的沖模來說，虛實壓力中心通過曲柄的中心線。以便于沖模平穩(wěn)工作，減少導向件的磨損，從而提高模具的壽命。</p><p>　　由于該工件的毛坯和各工序工件均為軸對稱圖形，而且只有一個工位，因此壓力機的中心必定與制件的幾何中心重合，所以模具的壓力中心就在圓心部位，無需再次計算。</p><p&g

62、t;　　3.1.3 各部分工藝力的計算</p><p>　　已知工件的材料08鋼,是普通炭素結構鋼，其力學性能如下：=255～353Mpa, =324～441Mpa, =196Mpa。</p><p>　　在沖壓模具設計時，沖壓力是指落料力、卸料力、拉深力、壓邊力、切邊力、沖孔力、推件力和頂件力的總稱。它是沖壓時選擇壓力機，進行模具設計時校核強度和剛度的重要依據。</p>&

63、lt;p><b>　　1.落料力的計算</b></p><p>　　KLt </p><p><b>　　=1.3Dt</b></p><p>　　=1.3×3.14×44×1.5×353N

64、</p><p><b>　　≈95KN</b></p><p>　　—— 落料力(KN)；</p><p>　　K ——安全系數，一般可取K=1.3；</p><p>　　L ——沖裁輪廓周長(mm)；</p><p>　　T ——料厚(mm)；</p><p>　　——

65、材料的抗剪強度(Mpa)；</p><p><b>　　2.沖孔力計算 </b></p><p>　　根據參考文獻一P23式（1－3）</p><p><b>　　F沖= kLtτ</b></p><p>　　式中 L—沖裁輪廓的總長度（mm）；</p><p>　　k

66、—系數，取k=1.3;</p><p>　　t—板料厚度（mm）;</p><p>　　—抗剪強度，＝255～353 Mpa；</p><p>　　則 F沖=1.3×3.14×16.4×1.5×353</p><p><b>　　=35.5N</b></p><

67、;p><b>　　2.推件力 </b></p><p>　　按參考文獻一P25式（1－8）得：</p><p><b>　　F推＝nk推F沖</b></p><p>　　式中 k推—推件力因數,參考課本P25知,k推=0.05;</p><p>　　n—工件卡在凹模內的個數,取n=

68、10;</p><p>　　F推=10×0.05×8.5=4.25KN</p><p><b>　　3.拉深力的計算</b></p><p><b>　　按式</b></p><p>　　式中 d—拉深件直徑（mm）;</p><p>　　t—材料厚度

69、（mm）；</p><p>　　—材料的強度極限（MPa）；</p><p><b>　　F—拉深力（N）；</b></p><p>　　k—修正系數，參考資料P130表（4-18）取k=0.75;</p><p>　　F=0.75×3.14×24×1.5×353</p>

70、;<p><b>　　=29.9KN</b></p><p><b>　　5. 卸料力計算</b></p><p>　　按參考文獻一P25式(1-7)F卸=k卸F卸</p><p>　　式中 k卸—卸料力系數,參考課本P25查表(1-7)知:</p><p><b>　　k

71、卸=0.05;</b></p><p>　　F卸=0.05×6KN=0.3KN</p><p><b>　　6.壓邊力計算 </b></p><p>　　參考資料P129表（4-15）確定壓邊力的計算公式為：</p><p><b>　　拉深時的壓邊力</b></p>

72、;<p>　　=〖〗p </p><p>　　=〖44-(24+2×2.5)〗×2.5</p><p><b>　　≈3.49N</b></p><p>　　——拉深凹模圓角半徑；</p><p>　　P —— 單位壓邊力(查[1]表

73、5-9)；</p><p>　　——拉深時的壓邊力(N)；</p><p>　　7.總壓力F( 落料、沖孔及拉深復合總沖壓力) </p><p>　　沖裁時所需沖壓力為以上計算出的沖裁力、卸料力、推件力或頂件力和落料力之和，這些力在選擇壓力機時是否考慮進去，應根據不同的模具結構區(qū)別對待。具體而言，應根據卸料裝置的不同而異。</p><p>

74、　　卸料裝置的形式較多，它包括固定卸料板、活動卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀等幾種。其中固定卸料板適用于沖制板料厚度大于和等于0.8㎜的帶料或條料；懸臂卸料板主要用于窄而長的沖件，在作沖孔和切口的沖模上使用；彈壓卸料板主要用于沖制薄料和要求平整的沖件，其主要用于復合沖裁模，其彈力來源于彈簧和橡皮；剛性卸料裝置適在空心工件底部沖孔時卸料用；橡皮卸料裝置適用于薄材料的沖裁模上。因此，經分析比較，選用彈性卸料裝置較為合理，且采用上出料方式的沖裁

75、模。</p><p><b>　　F=</b></p><p>　　=95+35.5+29.9+4.25+0.03+3.49</p><p><b>　　=268.17KN</b></p><p>　　3.1.4 壓力機的選擇 </p><p>　　按

76、公稱壓力F壓(1.6～1.8)F來選擇壓力機,參考資料P210表(8-10),選取公稱壓力為400KN的開式壓力機，其與模具設計的有關參數為:</p><p>　　公稱壓力:400KN</p><p>　　滑塊行程:100mm</p><p>　　最大封閉高度:360mm</p><p>　　封閉高度調節(jié)量:80mm</p>&

77、lt;p>　　滑塊中心到車床距離:220mm</p><p>　　立柱距離:150mm</p><p>　　工作臺尺寸:前后×左右=630×420</p><p>　　工作臺孔尺寸:前后×左右×直徑=300×150×200</p><p>　　模柄孔尺寸:直徑×厚度=

78、50×70 </p><p>　　床身最大可傾角:30○</p><p>　　3.1.5 主要工作部分尺寸計算</p><p>　　1.落料刃口尺寸計算</p><p>　　查參考資料應用實例P34表(2-10)

79、得:</p><p>　　沖裁刃口雙面間隙Z=0.10、Z=0.13 ；</p><p>　　未注公差的尺寸按IT14級取查參考資料P377得:</p><p>　　的極限偏差為Δ=0.87; </p><p>　　參考資料P35表(2-13)查得:</p><p>　　磨損因數X=0.75</p>&

80、lt;p>　　沖孔凹模的制造公差參考資料表(2-12)得: </p><p>　　δ=0.035 δ=0.025</p><p>　　核對δ+δ=0.06> Z- Z=0.03</p><p>　　因此,凸、凹模采用配作加工方法。 </p><p>　　則：凹模刃口尺寸為：</p><p>　　D=(D-

81、xΔ)=(D-0.75Δ)0+0.035 </p><p>　　=(43.77-0.75*0.87)0+0.035</p><p>　　=43.20+0.035 </p><p>　　凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配制，保證其間隙為0.10～0.13mm;</p><p>　　2.沖孔刃口尺寸計算</p><p>　　查

82、參考資料應用實例P34表2-10得</p><p>　　沖裁刃口雙面間隙 Z=0.10 Z=0.13 </p><p>　　未注公差的尺寸按IT14級取查參考資料應用實例P377得</p><p>　　㎜的極限偏差為Δ=0.52㎜</p><p>　　參考資料P35表(2-13)查得:</p><p>　　磨損因數

83、X=0.5 </p><p>　　沖孔凹模的制造公差由應用實例表2-12查得 :</p><p>　　δ=0.020 δ=0.025</p><p>　　核對 δ+δ =0.045> Z- Z=0.03</p><p>　　因此，凸、凹模采用配作加工方法。</p><p><b>　　則凸

84、模刃口尺寸：</b></p><p>　　=（16.3+0.50.52）</p><p><b>　　=16.6</b></p><p>　　凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配制，保證其間隙為0.10～0.13mm</p><p><b>　　3.拉深尺寸計算</b></p>&

85、lt;p>　?。?）.拉深模間隙 </p><p>　　參考資料P126表（4--12）查得：</p><p><b>　　拉深模的單邊間隙為</b></p><p>　　Z/2=1.1t=1.1mm</p><p><b>　　則拉深間隙為</b></p><p>

86、　　Z=21.1mm=2.2mm;</p><p>　　(2).拉深模圓角半徑 </p><p>　　凹模圓角半徑r參考P128表（4-13）</p><p><b>　　r=2t=3mm</b></p><p>　　凸模圓角半徑等于工件的內圓角半徑，即：</p><p><b>　　r

87、=r=3mm;</b></p><p>　　3.2 模具總體設計</p><p>　　3.2.1 模具的主要零件設計</p><p>　　1. 落料凸模、拉深凹模的結構設計</p><p>　　根據工件外形并考慮加工，將凸模設計成帶肩臺階式圓凸凹模，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與修模，采用車床加工，與凸模固定板的配合按H7/

88、m6。材料選用T10A，淬火硬度為58~62HRC，根據凸模直徑，選擇其上通氣孔直徑為6 mm，凸模長度</p><p><b>　　L=h1+h2+h</b></p><p>　　=15mm+15mm+30mm</p><p><b>　　=60mm</b></p><p><b>　　

89、——壓邊圈</b></p><p><b>　　厚度(mm)；</b></p><p>　　——工作長度(mm)</p><p>　　h——附加長度，一般取10mm具體結構如下：</p><p><b>　　如圖3.1所示</b></p><p><b>

90、;　　圖3.1</b></p><p><b>　　2.落料凹模的設計</b></p><p><b>　　落料凹模高度的確定</b></p><p>　　落料凹模高度為: </p><p>　　H=Kb (≥15mm) &

91、lt;/p><p>　　=(0.2×44)mm=8.8mm</p><p>　　此處取凹模的高度取30mm</p><p>　　b——最大孔口尺寸(mm)；

92、

93、 </p><p><b>　　K——凹模厚度系數</b></p

94、><p>　　凹模壁厚：c=(1.5~2)H(≥30~40mm)</p><p><b>　　=1.7×8.8</b></p><p>　　=14.96 mm</p><p>　　根據零件要求，并考慮總體布局，選擇圓形凹模板，刃口高度選擇8mm，材料采用T10A，工作部分熱處理硬度為60~64HRC，結構圖如下：

95、</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p>　　3 .沖孔凸模的設計</p><p>　　參考資料九P24圖（2-21）采用圓形凸模</p><p>　　（1）結構：根據國家標準的圓形凸模型式有如圖參考資料圖（2-21）幾種，經綜合分析選用圖（2-21） b型式較好。</p><p

96、>　　其結構如圖6.2所示。</p><p>　?。?）材料：根據國標（GB2863.1～2-81）規(guī)定，凸模材料應選用T10A、Cr6WV、9Mn2V、Cr12、Cr12MoV這幾種，本設計選用T10A為凸模材料。</p><p>　?。?）熱處理：HRC56-60。</p><p>　?。?）固定方法：采用參考資料圖（2-23）a的固定形式，即將凸模壓入固

97、定板內，采用H7/m6配合。</p><p>　?。?）凸模長度：其應根據沖模的具體結構確定。應留有修磨余量，而且模具在閉合狀態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應留有避免壓手的安全距離?，F取凸模長度L=56㎜。</p><p><b>　　如圖3.3所示。</b></p><p><b>　　圖3.3 </b></p&

98、gt;<p>　　4.沖孔凹模、拉深凸模的設計 </p><p>　　采用復合模的形式，把沖孔凹模與拉深凸模做成凸凹模的形式。</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p><b>　　5.模架的選用</b></p><p>　　模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時

99、上下模座之間的距離，它應與壓力機的裝模高度相適應，從生產量、模具結構、產品規(guī)格和操作方便等方面考慮，選擇滑動導向中間導柱圓形模架，查GB/T 2851.6—90，所選模架具體參數如下：</p><p>　　凹模周界：200mm</p><p>　　閉合高度(參考)最?。?00mm</p><p>　　閉合高度(參考)最大：240mm</p><p

100、>　　上模座 數量1 規(guī)格：200mm×200mm×40</p><p>　　下模座 數量1 規(guī)格：200mm×200mm×45 </p><p>　　導柱 數量2 規(guī)格：32mm×190mm

101、 </p><p>　　導套 數量2 規(guī)格：32mm×105mm×43mm</p><p>　　導柱與導套結構從標準中選取，尺寸由模架中的參數決定。導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10~15mm，而下模座底面與導柱底面的距離應為1~2mm。導柱與導套之間的配合為H7/h6,導套與上模座之間

102、、導柱與下模座之間采用過渡配合H7/m6。導柱與導套材料采用20鋼，熱處理硬度為(滲碳)56~62HRC。上下模座材料采用45鋼，熱處理硬度為調質28~32HRC。</p><p>　　模具的實際閉合高度為：</p><p>　　H=上模座厚度+墊板厚度+沖頭長度+凹模厚度+下固定板厚度+下模座厚 </p><p>　　度－沖頭進

103、入凹模的深度 </p><p>　　=40mm+20mm+30mm+60mm+10mm+45mm－10mm </p><p><b>　　=185mm</b></p><p><b>　　5.零部件的選用</b></p><p>　　(1).導向零件的設計&l

104、t;/p><p>　　導向零件可保證模具沖壓時上、下模有一精確的位置關系，在中小型模具中采用最廣泛的導向零件是導柱和導套。</p><p>　　參考資料表2-1可知，沖裁間隙值大于0.03㎜，因此在本設計中，復合模與翻邊模均采用二級精度（H7/h6-IT7～8級）的滑動導柱、導套。</p><p>　　導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合H7/r6,材料

105、采用20鋼，熱處理硬度為58～62HRC，淬硬深度0.8～1㎜，具體尺寸見參考資料P41表（2-30）。復合模導向零件：</p><p>　　導柱—22㎜×135㎜</p><p>　　導套—38㎜×90㎜×41㎜, </p><p>　　其中，導柱選用A型，導套選用A型，具體尺寸和形狀見參考資料P41表（2-30）（2-31）（2）彈

106、簧的設計計算：</p><p><b>　　復合模彈簧的設計</b></p><p>　　卸料力F卸=300N，根據結構初選為2根彈簧。</p><p>　　F預=F卸/2=500/2=150N</p><p>　　根據結構初選為2根彈簧，按預壓力F預（300N）和模具的結構尺寸，參考資料P367附錄C1可選擇45～50

107、號的彈簧，其負荷F=420N﹥F預檢驗是否滿足S1﹥S總</p><p>　　其中S工作=1mm+1mm=2mm</p><p>　　查資料P367附錄C1及負荷——行程曲線可得下列數據即表3.1所示： </p><p>　　表3.1 彈簧的選擇</p><p>　　由上表格得，選用48號彈簧：其外徑D=25mm,

108、鋼絲直徑d=4mm,自由狀態(tài)下高度</p><p><b>　　H自由=75mm;</b></p><p>　　彈簧的裝配高度為H2=H自由-S預=55mm;</p><p><b>　　6.定位零件的設計</b></p><p>　　卸料板上設置有2個導料銷和1個擋料銷，分別與卸料板采用H7/m6

109、配合，由于導料銷和擋料銷伸出卸料板上平面，為避免模具閉合時與落料凹模干涉，因此應在落料凹模下平面對應位置開讓位孔。</p><p><b>　　7.推料部件的設計</b></p><p>　　沖制的工件由推桿，推板，推銷，和推件塊組成的剛性推件裝置推出。</p><p>　　其工作原理由圖4-1可得出。推板采用B型標準，分別與2推銷連接。推件塊

110、安裝在凹模體大孔內，上?；爻虝r，推桿作用向下的行程使推件塊把卡在凹模刃口里的工件推出。</p><p>　　3.2.2 壓力機的校核</p><p>　　1. 閉合高度的校核</p><p>　　所選壓力機的最大閉合高度為360mm，閉合高度調節(jié)量為80mm，，所以： </p><p>　　360mm-80mm=220mm</p

111、><p>　　本次模具設計的閉合高度為H=240mm，</p><p>　?。?mm=265mm </p><p><b>　　230mm</b></p><p>　　滿足 ≤H≤－5&

112、lt;/p><p>　　所選壓力機閉合高度滿足要求。</p><p>　　2. 工作臺面尺寸的校核</p><p>　　所選壓力機工作臺尺寸為：前后420mm，左右630mm ，模具外形尺寸為D=280mm，模具底座外形尺寸為：前后280mm ，左右280mm，根據工作臺面尺寸一般應大于模具底座尺寸50~70mm，其工作臺孔徑尺寸為D=100mm，大于廢料尺寸，可以漏料

113、，所以工作臺尺寸滿足要求。</p><p>　　3. 滑塊行程的校核</p><p>　　滑塊行程應保證能夠方便地放入毛坯和取出零件，對于拉深工序，滑塊行程應大于零件高度的2倍，零件高度×2=10mm×2=20mm，所選壓力機的滑塊行程為100mm，所以滑塊行程滿足要求。</p><p>　　3.3 模具的裝配與調試</p><

114、;p>　　3.3.1 模具總裝圖</p><p><b>　　圖3.5</b></p><p>　　3.3.2 模具的裝配</p><p>　　模具的裝配就是按照規(guī)定的技術要求，將若干個零件結合形成零部件，再將若干個零件和部件組合成模具的整個工藝過程，裝配工作通?？梢苑譃椴考b配和總裝配。</p><p>　　1.

115、沖裁間隙的調整.對于沖裁模，即便模具零件的加工精度已經得到保證，但是在裝配時，如不能保護沖裁間隙仍然會影響制件的質量和模具的使用壽命。</p><p><b>　　2.模架的裝配</b></p><p><b>　　(1)模柄的裝配</b></p><p>　　此模具采用的是凸緣模柄中B型壓入式模柄，模柄與上模座的配合為H

116、7/h6，將模柄裝上模座，用角尺檢查模柄圓柱面和上模座上平面的垂直度，其誤差不大于0.05mm，然后用螺釘將其固定在上模座上，應該在裝模柄前先裝入推板。</p><p>　　(2)導柱和導套的裝配</p><p>　　導柱導套與上下模座均采用壓入式連接，導套和導柱與模座的配合分別為H7/h6和H7/m6壓入時要注意校正導柱對模座底面的垂直度，裝配后的導柱的固定端面與下模座底面距離要求不小于

117、1~2mm。</p><p>　　(3)凸模和凹凸模的裝配</p><p>　　該模具的凸模與凸模固定板的配合按H7/m6，凸模裝入固定板后，其固定端面應和固定板的支承面應處于同一平面內，在壓力機上調整好凸模與固定板的垂直度，將凸模壓入固定板內，凸模對固定支承面的垂直度經檢查合格后將凸模上端鉚合，裝配前在平面磨床上將凸模的上端面和固定板一起磨平，并以固定板支承面定位將凸模工作端面磨平。凹凸

118、模與固定板的配合按H7/m6，總裝前應將凹凸模壓入固定板內，壓在平面磨床將上下平面磨平。</p><p><b>　　3. 模具總裝</b></p><p>　　(1) 把組裝上了凸模的固定板放在下模座上，按中心線打正固定板的位置，用平行夾頭夾緊，通過螺釘孔在下模座上鉆出錐窩，拆去凸模固定板，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲，重新將凸模固定板置于下模座上并找正，用螺釘

119、緊固，鉆孔，打入銷釘定位。</p><p>　　(2) 配鉆卸料螺釘孔時，將卸料板套在已裝入固定板的凹凸模上，在固定板與卸料板之間墊上適當高度的等高墊鐵，并用平行夾頭將其夾緊，按卸料板上螺孔位置在模座上鉆錐窩，然后拆開，按錐窩鉆孔。</p><p>　　(3) 在凹凸模固定板的彈簧孔中裝入卸料彈簧，將卸料板套入凹凸模；用(1)中同樣的方法配鉆墊板和上模座上的螺釘孔，推桿孔，然后依次將墊片和

120、卸料板、凹凸模、凹凸模固定板的組合部件裝入上模座，用緊固螺釘固定，打入銷釘定位。 </p><p>　　(4) 在落料凹模上裝入擋料銷，將推件塊裝入落料凹模，并將推桿裝入固定板上的推桿孔，用緊固螺釘將落料凹模與凸模固定板固定，鉆孔，打入銷釘定位。</p><p>　　3.3.3 模具的調試</p><p>　　在將模具裝入壓力機前，需要按設計圖樣對模具進行檢驗，然后