冷沖模課程設計說明書--二次拉深沖孔模具設計.docx

此文檔收集于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 冷沖模課程設計說明書二次拉深沖孔模具設計院系 航空航天工程學部（院） 專業(yè) 飛行器制造工程 班號 04030202 學號 2010040302048 姓名 黃金波 指導教師 劉占軍 沈陽航空航天大學2013年12月此文檔僅供學習與交流摘 要本次冷沖壓模具設計的內容為無凸緣圓形筒形件工藝分析與模具設計，完成了落料、拉深，沖孔等工序。落料和拉深沖孔復合模具為倒裝結構，拉深工件先由壓邊圈將工件從凸模上頂出，再由打桿組成的剛性推出裝置推出制件，采用彈性卸料板卸除條料。先落料，再拉深，最后沖孔。條料排樣方式為單排。為了便于安裝平穩(wěn)以及方便操作選模架為沖?；瑒又虚g導柱模座，模柄為沖模凸緣模柄B型，選用開式固定壓力機。查閱相關資料和有關手冊，手工繪制裝配圖和相關的零件圖。關鍵字：沖孔拉深模 倒裝 單排 中間導柱 彈性卸料板 目 錄第1章 引言11.1沖壓設計概論 1 1.2沖壓設計的基本內容 1 1.3沖壓設計的一般工序 1 第 2 章 工藝分析2 2.1 產(chǎn)品沖裁工藝分析2 2.1.1產(chǎn)品結構形狀分析工藝分析 2 2.1.2 產(chǎn)品尺寸精度、斷面質量分析3 2.2 產(chǎn)品拉深工藝分析3 2.3計算模具壓力中心4 第 3章 工藝方案的確定及工藝計算4 3.1 工藝方案分析 4 3.2 拉深部分主要工藝參數(shù)的計算 4 3.2.1確定修邊余量4 3.2.2 計算毛坯直徑D 4 3.2.3判斷能否一次拉成5 3.2.4試確定各工序拉深系數(shù)5 3.2.5試確定圓角半徑5 3.2.6確定各次拉深高度5 3.2.7判斷是否采用壓邊圈6 3.2.8畫出各拉深工序簡圖7 3.2.9確定排樣圖 7 第4章 工序計算8 4.1落料和首次拉深84.1.1凸凹模工作尺寸8 4.1.2計算沖壓114.2二次拉深沖孔13 4.2.1凸凹模工作尺寸13 4.2.2計算沖壓力134.3.1 凸凹模工作尺寸 134.3.2 計算沖壓力 13 第5章 模具總體結構設計13 5.1模具的典型結構135.2定位裝置145.3卸料裝置155.3.1 條料的卸除155.3.2 工件的卸除155.4其他零件尺寸的確定155.4.1 卸料彈簧155.4.2 卸料板15 5.4.3模座155.4.4 沖壓設備類型的選擇 165.4.5 沖壓設備規(guī)格的選擇 165.4.5 壓邊圈 6 第6章結論18 參考文獻19第1章引言1.1沖壓設計概論模具計算機輔助設計、制造與分析（CAD/CAM/CAE）的研究與應用，將極大地提高模具制造效率，提高模具的質量，使模具設計與制造技術實現(xiàn)CAD/CAM/CAE一體化。使用catia軟件能形象的表示出零件的結構，本次設計利用catia繪制三維零件圖裝配圖。在生產(chǎn)過程中，我們經(jīng)常會遇到盒形件，對矩形件進行模具設計。矩形件的成形，通過對工藝規(guī)程的制定，需要有落料、拉深、切邊等模具。平時我們做的設計中落料、落料拉深復合模較多。矩形件的拉深工藝有兩種方法：第一種是在多臺小噸位壓力機上采用單工序的簡單模；第二種工藝是在較大噸位壓力機上采用多工序的連續(xù)模。前者比后者具有投資小、模具結構簡單、產(chǎn)品成本低等優(yōu)點。 在矩形件的拉深過程中，拉深成形工序是矩形件生產(chǎn)的重要工序，因此拉深工藝分析、毛坯形狀及尺寸的計算和模具結構設計合理是直接影響矩形件質量的關鍵技術。首先分析矩形件拉深的特殊性，其次制件拉深，需要計算出具體拉深次數(shù)。綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進行幾次冷沖壓模具（拉深模、切邊模）設計工作的實際訓練，從而培養(yǎng)和提高我們獨立工作的能力。鞏固與擴充所學有關冷沖模具設計課程的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟。掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。隨著沖壓技術的不斷進步和沖壓生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對沖壓設計工作提出了愈來愈高的要求。沖壓設計是一項技術性很強的工作，其設計過程是實質上是再創(chuàng)造的的勞動過程。沖壓設計質量的優(yōu)劣，不僅直接影響沖壓產(chǎn)品的質量、成本及生產(chǎn)效率，而且也影響著沖壓生產(chǎn)的組織與管理。因此，沖壓設計工作不僅要求設計人員具有較好的理論基礎、豐富的實踐經(jīng)驗、熟練的設計技能和認真負責的態(tài)度，而且還要求設計人員能在不斷積累總結設計經(jīng)驗的基礎上，及時獲取最新的科學技術知識，盡快掌握現(xiàn)代化的設計手段。只有這樣，沖壓設計工作才能適應工業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展的需要。1.2 沖壓設計的基本內容沖壓設計包括工藝設計和模具設計兩方面內容。沖壓工藝設計是針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術水平等具體生產(chǎn)條件，從對產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝分析入手，經(jīng)過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案，最后編寫出沖壓工藝卡片的綜合性的分析、計算、設計過程。沖壓模具設計則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認真考慮毛柸的定位、出件、廢料排除諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，構思出與沖壓設備相適應的模具總體結構，然后繪制出模具總體裝配圖和所有非標準零件圖的整個繪圖設計過程。1.3沖壓設計的一般工作程序在實際生產(chǎn)中，沖壓件的形狀、尺寸及其精度要求各異，且具體生產(chǎn)條件也不盡相同，這常給開始從事沖壓設計的人員帶來一定困難。從另一方面看，只要遵循沖壓變形的基本規(guī)律，搞清楚沖壓基本工序的各自變形特點，盡管沖壓件的形狀、尺寸及精度要求不同，沖壓設計的基本原則與方法則還是大同小異的。一般情況下按以下工作程序進行： 1.搜集沖壓設計必要的原始資料； 2.分析產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性； 3.確定沖壓工藝方案； 4.確定模具類型；選擇沖壓設備； 5.編寫沖壓工藝過程卡； 6.重新審查產(chǎn)品零件圖和沖壓工藝過程卡； 7.進行模具的總體設計； 8.進行模具的主要零部件設計； 9.繪制模具總裝配圖和零件圖； 10.編寫模具設計計算說明書。 第2章工藝分析2.1產(chǎn)品沖裁工藝分析2.1.1 產(chǎn)品結構形狀分析工藝分析 圖2.1 制件圖由圖2.1可知，產(chǎn)品為矩形件拉深件。矩形件長為80mm，寬為60mm，高為27mm，r為6mm，厚度為0.8mm產(chǎn)品形狀結構比較簡單，且對稱，無狹槽、尖角，滿足沖裁要求。矩形件的拉深，在變形性質上與圓筒形件拉深相同，它們在凸緣上都是受徑向拉伸和切向壓縮的應力的作用。二者之間的最大差別在于矩形盒形拉深件周邊的變形時不均勻的。2.1.2 產(chǎn)品尺寸精度、斷面質量分析1) 尺寸精度 任務書對沖件的技術要求為制件表面不得有劃傷，無其它特殊要求，故定為IT14級。 2) .沖裁件斷面質量 因為一般用普通沖裁方式?jīng)_2mm以下的金屬板料時，其斷面粗糙度Ra可達12.53.2，毛刺允許高度為0.050.1mm；本產(chǎn)品在斷面粗糙度上沒有太嚴格的要求，單要求孔及輪廓邊緣無毛刺，所以只要模具精度達到一定要求，在沖裁后加修整工序，沖裁件斷面的質量就可以保證。3) 產(chǎn)品材料分析 本設計的產(chǎn)品材料為08剛，其力學性能是強度、硬度低而塑性較好，非常適合沖裁加工。另外產(chǎn)品對于厚度與表面質量沒有嚴格要求，所以盡量采用國家標準的板材，其沖裁出的產(chǎn)品表面質量和厚度公差就可以保證經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。2.2產(chǎn)品拉深工藝分析 2.2.1.根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在進行沖壓工藝和模具設計時，應該特別注意一下幾點： 1) 該制件為矩形拉深件，因此在設計時，毛坯尺寸計算是個重點。雖然制件不大，但是深度尺寸相對較大，可能需要經(jīng)過多次拉深。如果需要多次拉深，則拉深工序的確定以及拉深工序件尺寸的計算時正確進行工藝和模具設計的關鍵。沖裁間隙、拉深凸、凹模間隙和每道拉深的高度的確定，應該符合制件的要求。2) 根據(jù)產(chǎn)品圖樣，本次所給工件為“無凸緣矩形件”，是嚴格的回轉對稱零件。圖上未標注公差等級，取為IT14級。工件要求表面不劃傷，技術要求較低。所使用的材料為08剛，是沖壓常用材料。查“參考文獻【1】”得：材料的抗剪強度 350MP抗拉強度 350MP2.2.2.拉深件的圓角半徑要求拉深件底部圓角半徑應滿足，一般??； 式（2.1）凸緣圓角半徑。2.2.3.拉深件各部分尺寸比例要適當，拉深件高度不宜太大，一般控制在其中，h為拉深件高度，d為拉深件直徑。 2.2.4.拉深件的尺寸精度一般情況下，拉深件的精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級，本工件的精度等級為IT14級，滿足拉深加工的精度要求。2.3計算模具壓力中心模具的壓力中心就是沖裁力合力的作用點。沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導向件的磨損，從而提高模具的壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力的作用點方法。由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓線的斷面厚度不變，輪廓部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力的作用點可轉化為求輪廓線的中心。即X0=0，Y0=0 第3章工藝方案的確定及工藝計算3.1矩形件拉深工藝分析 矩形件的拉深工藝有兩種方法：第一種是在多臺小噸位壓力機上采用單工序的簡單模；第二種工藝是在較大噸位壓力機上采用多工序的連續(xù)模。前者比后者具有投資小、模具結構簡單、產(chǎn)品成本低等優(yōu)點。 在矩形件的拉深過程中，拉深成形工序是矩形件生產(chǎn)的重要工序，因此拉深工藝分析、毛坯形狀及尺寸的計算和模具結構設計合理是直接影響矩形件質量的關鍵技術。在矩形件實際的拉深過程中，簡單彎曲只是在直邊中部占很小的部分，而純碎的拉深也只是集中于圓角分角線的附近的很小的區(qū)域。在二者中間的金屬變形情況則是相當?shù)膹碗s的。它包括周邊的壓縮、豎向的伸長和零件上面壁部的略為變厚。 圖3.1 矩形件的拉深 矩形件可以看成是由直邊部分和圓角部分組成的，矩形件拉深變形時，圓角部分近似于圓筒形件的拉深，直邊部分近似于板料的彎曲。因此矩形件的拉深成形是圓角部分的拉深和直邊部分的彎曲兩種變形方式復合的。但是矩形件的圓角和直邊是聯(lián)系在一起的整體，因此變形時必然有相互作用和影響，以致圓角不是簡單的圓筒拉深，直邊不是單純的平板彎曲。 從實驗分析表明，矩形拉深時，直邊部分并不是單純的彎曲變形。由于圓角部分的材料要向直邊流動，因而直邊部分產(chǎn)生了橫向壓縮、縱向伸長的變形，而圓角部分，由于直邊的存在，金屬的流動，使得圓角部分的變形程度大為減小。因此矩形變形的特點可以歸結為以下5點：1)矩形件拉深時，角部變形基本上與圓筒形件拉深變形相似，只是由于向直邊流動，使得徑向應力r及切向應力在角部的分布是不均勻的，圓角中部最大，逐漸向兩邊減小，如圖2所示。圖3.2 矩形件拉深時的應力分布2）拉深時直邊部分除彎曲變形外，在與圓角的鏈接部分，還有橫向壓縮和縱向伸長。因而其應力也包括縱向拉應力和橫向壓應力兩部分。3）矩形件拉深時，圓角部分的徑向拉應力是分布不均勻的，而其平均拉應力比其相同半徑的圓筒形徑向拉應力要小得多。因而矩形件的極限變形程度可相應加大，拉深系數(shù)可相應減小。4）矩形件的最大應力出現(xiàn)在角部，因而破裂、起皺等現(xiàn)象也多在角部產(chǎn)生。在遠離角部的直邊部分一般部分不會產(chǎn)生起皺。5）矩形變形時，圓角部分和直邊部分必然存在著相互的影響，影響程度隨矩形件的形狀不同而不同。當相對圓角半徑r角/B（r角為矩形件的圓角半徑，B為矩形件短邊邊長）小時，直邊部分對圓角部分的影響大，而相對高度H/B（H為矩形件的高度）大時，圓角部分對直邊部分的影響大3.2矩形件拉深工藝方案分析3.2.1工序性質和數(shù)量 （ 1 ） 工序性質的確定在沖壓加工中，工序性質是指沖壓件所需的工序種類，剪裁，落料，沖孔，切邊等使材料產(chǎn)生分離的工序。彎曲拉深局部成形等使材料產(chǎn)生變形的工序。沖壓工序性質的確定主要取決于沖壓件的形狀尺寸和精度要求。同時還應考慮沖壓變形規(guī)律及某些具體條件的限制。通常在確定工序性質時應當考慮以下幾方面：1）從零件圖上直觀的確定工序性質，平板件沖壓加工時常采用剪裁、落料、拉深，沖孔等沖裁工序。當平面度要求較高時采用較平的工序進行精壓，當零件的斷面質量尺寸精度要求較高時，需增加修整工序或采用精密沖裁工藝進行加工。 2）對零件圖進行計算分析，比較后確定工序性質。 3）為改善沖壓變形條件，方便工序定位，增加附加工序。預沖工序工藝切口達到改善沖壓變形條件，提高成型質量母的。根據(jù)零件圖分析沖壓加工時須用落料，沖孔，拉深，翻邊等工序。3.2.2. 工序數(shù)量的確定 確定工序數(shù)量的基本原則是：在保證工件質量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性要求的前提下，工序數(shù)量應盡可能地減少。 該零件精度要求較高，故采用復合模。3.2.3工序順序和組合（ 1 ） 工序順序 各工序的安排主要取決于沖壓變形規(guī)律和零件質量要求。工序順序的安排一般應注意以下幾方面： 1）所有的孔只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工續(xù)的影響，都應在平板坯料上沖出。 2）所在位置會受到以后某工序變形的影響的孔，一般都應在有關的成型工序完成后再沖孔。 3）孔靠近或孔邊緣較小時，如果模具強度夠高，最好同時沖出。否則應先沖出大孔和一般精度孔，后沖出小孔和高精度孔或者先落料再沖孔，力求把可能產(chǎn)生的畸變限制在最小范圍內。 4）如果在同一個零件的不同位置沖壓時，變形區(qū)域互相不發(fā)生作用，根據(jù)模具結構定位和操作的過程難易程度來確定。 5）多角彎曲件主要從材料變形核材料的運動兩方面安排彎曲的順序。一般是先彎外部角后彎內部角，彎角根據(jù)零件圖先沖裁后落料，由固定擋料銷定位。（ 2 ）工序組合方式選擇 沖壓工序的組合是指將兩個或兩個以上的工序分析合并在一道工序內完成。減少工序及占用的模具設備和數(shù)量，提高效率和沖壓件的精度，在確定工序組合時，首先應考慮組合的必要性和可行性，然后再決定是否組合。 1）工序組合的必要性主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量。 2）工序的組合的可行性受到多種因素的限制，應保證能沖壓出形狀、尺寸和精度均符合要求的圖樣，實現(xiàn)其所需動作保證有足夠的強度與現(xiàn)有的沖壓設備條件相適應。 根據(jù)零件圖的要求及批量采用落料，拉深，沖孔復合模。3.2.4 沖壓工藝方案（ 1 ）工藝方案該工件包括落料，拉深，沖孔，切邊四個基本工序，可以有以下三種工藝方案。方案一：先落料，再拉深，然后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料拉深沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。方案三：落料拉深沖孔連續(xù)沖壓。采用連續(xù)模生產(chǎn)。 （ 2 ）工藝方案分析方案一模具結構簡單，但需四道工序，即需要落料模，拉深模，沖孔模，切邊模四副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量要求。方安二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設置導正銷導正，故其模具制造，安裝較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。3.3拉深部分主要工藝參數(shù)的計算 3.3.1確定修邊余量查表3-1可知，=（0.3-0.5）H 故取 =1mm, 故：修正后的拉深總高度為270.4+1=27.6mm表3-1切邊余量值拉深次數(shù) 1 2 3 4切邊余量0.030.05H0.040.06H0.050.08H0.080.1H3.3.2計算毛坯尺寸 當矩形盒形件的角部相對的圓角半徑較?。╮/B-h0.017）、且相對高度不大（r/B0.3）時，金屬由四周向側壁的流動程度很小，在這種情況下，可能用一次拉深工序既能沖制成功。這時，可以認為：角部為四分之一的圓筒的拉深變形，而直邊為彎曲變形。按照這個原則將工件展開，這樣的毛坯并不具有圓滑過渡的輪廓，而且也沒有考慮到材料由圓角部分向直邊部分的轉移。因此，要用平滑的曲線將四個角上的圓角與直邊部分聯(lián)系起來，使去掉的面積-f和增加的面積+f相等當矩形盒形件零件的角部相對圓角半徑較大（0.17HB時，則可以一次拉出。表3-5拉深相對高度 由表可知H1B1HB，矩形件可以一次拉成。3.3.4試確定拉深圓角半徑 對于需要進行多次拉深的零件來說，如果凸模的圓角半徑取得太小，這時使得側壁部分材料在經(jīng)多次轉輾曲折時，經(jīng)受反復多次的變形，既增加了材料的冷作硬化，又使得變薄現(xiàn)象和折痕顯著地增加。最后使側壁部分形成“蛇皮”狀得細皺紋，造成了沖件的強度降低及質量精度的下降。 在選取拉深凸模圓角半徑時，最末一次拉深時的凸模圓角應等于拉深件筒底得圓角半徑，而取其余各次拉深時的凸模圓角半徑則與相應凹模的圓角半徑相等或略小。各次拉深凸模的圓角半徑應隨拉深次數(shù)的增加而逐步地減小。而本次盒形件需一次拉深，所以拉深凸模圓角半徑rd=6mm，拉深凹模圓角半徑rp=6mm。3.3.5判斷是否采用壓邊圈零件的相對厚度，經(jīng)查表得采用壓邊圈，保證零件質量。式（3.11） 由以上計算可知，該例需拉深2次成形，所以其最終的加工工藝路線為：落料與拉深沖孔復合機加切邊3.3.6畫出各工序簡圖 圖3-4：落料工序圖3-5：拉深工序圖3-6 ：沖孔工序3.3.7確定排樣圖 圖3-7排樣圖1. 排樣方法 沖裁件在板料，帶料或條料上的布置方法稱為排樣。合理的排樣是將低成本和保證沖件質量及模具壽命的有效措施。應考慮以下原則：1) 提高材料得利用率（不影響沖件的使用性能的前提下可適當改變沖件形狀）。2) 合理排樣可使操作方便，勞動強度低。3) 模具結構簡單壽命長。4) 保證沖件質量和沖件對板料纖維方向的要求。A：根據(jù)零件圖可選用少廢料的利用率情況，排樣有三種： a 有廢料排樣 b 少廢料排樣 c 無廢料排樣根據(jù)零件圖可選用少廢料排樣。沿沖件部分外形切斷或沖裁。只有在沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間留有搭邊。這種排樣利用率高，用于某些精度要求不是很高的沖裁件排樣。B: 排樣的形式分為直排式，斜排式，直對排，斜對排，混合排等。制件的毛坯為簡單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單排。t=0.8mm2. 排樣設計由表查得搭邊數(shù)值 a=108,b=2.06 采單直排方式。則：條料的進距 s=A+a=120.14+1.8=121.94mm 式（3.12）條料寬度 B=B+2b+c=140.88+4.12=145mm 式（3.13） 板的材料利用率 =93.58% 式（3.14）3.3.8計算工序壓力1）落料力：F落=1.3F=1.3Ltt =1.3（221+156.28+197.76）0.8350 式（3.15） 176.87KN式中t材料抗剪強度 L零件周長 t材料厚度查文獻【1】P63 表318可知： 08鋼t=260360MPa 取t=350Mpa2）卸料力F卸=K卸F=0.04176.877.048KN 式（3.16）查文獻【1】P60 可知：式中K卸0.43）拉深力F拉=（2b1+2b-1.72r）k4tb=（260+280-1.726）0.83500.7 式（3.17）52.857KN查文獻【1】P197 可知式中k4修正系數(shù)，K=0.7 b材料強度極限，08鋼b=342441MPa,取b350MPa4）壓邊力表3-6 壓邊力公式 A壓邊圈內的毛料面積(mm2)。p單位壓邊力(Pa)，可查表表3-7單位壓邊力值F=【143123-(6848+663.14+2648+2686) 】2.5=32KN5）沖孔力 F沖1.3Ltt=1.3dtt=1.33.14100.8350 式（3.18）=14.287KN 式中d工件孔直徑，d10mm。6)推件力 F推nK推F沖 10.07176.87KN 式（3.19）12.38KN 式中n沖孔時卡在凹模內的廢料數(shù)，n1； K推推件力因素，K推0.07 3.3.9選擇壓力機選取通用壓力機進行拉深時，特別是對深拉深件，一定要使工藝壓力曲線低于壓力機滑塊許用負荷曲線，否則易使壓力機超載而損壞。如果無法得到拉深工藝曲線，則按下式選擇設備：淺拉深時F壓機(1618) F總深拉深時F壓機(182) F總式中F壓機壓力機公稱壓力(N)。所以，F(xiàn)總=176.87+7.048+52.875+32+14.287+12.38 式（3.20） =295.46KNF(1618) F總=472.736531.828KN根據(jù)所要完成的沖壓工序性質、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇沖壓設備的類型。式曲柄壓力機雖然剛度差，降低了模具壽命和沖件的質量。但是它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛應用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能兩個方向操作，適于大中型沖壓件的生產(chǎn)。雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調，適用于比較復雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。高速壓力機或多工位自動壓力機適于大批量生產(chǎn)。液壓機沒有固定的行程，不會因板材厚度超差而過載，全行程中壓力恒定，但壓力機的速度低、生產(chǎn)效率低。適用于小批量，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。摩擦壓力機結構簡單、造價低、不易發(fā)生超負荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來完成彎曲、成形等沖壓工作。肘桿式精壓機剛度大、滑塊行程小，在行程末端停留時間長，適用于校正、校平和整形等類沖壓工序。由于復合模工件需從模具中間出件，因此選用開式固定臺壓力機JH21-60。公稱壓力：600KN滑塊行程：140最大閉合高度：320閉合高度調節(jié)量：70滑塊行程次數(shù)（次/分鐘）：70工作臺尺寸（前后mm左右mm）：520820工作臺孔尺寸（mm）：150模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）：5060 第4章工序計算4.1工序尺寸確定規(guī)則4.1.1凸、凹模刃口尺寸的確定原則1）考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模。因此，落料模應先決定凹模的尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理的間隙。沖孔件的尺寸取決于凸模，因此，沖孔模應先決定凸模尺寸。用增大凹模尺寸來保證合理的間隙。2）考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響。刃口磨損后尺寸變大， 其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，應接近或等于沖件的最大極限尺寸。3）考慮沖件精度與模具精度之間的關系，選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高23級。4.1.2 凸、凹模分別加工時的工作部分尺寸其公式見表：表4-1 凸、凹模分別加工時的工作部分尺寸的計算公式工序性 質沖件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料D-0Dp=（DXZmin）-p0Dd=（DX）0+d沖孔D0+dp=（d+X）-p0dd=（d+X+Zmin）0+d表示：Dp，Dd分別為落料凸，凹模刃口尺寸 dp，dd 分別為沖孔凸，凹模刃口尺寸 D， d 分別為落料件外徑和沖孔件的基本尺寸 p，d分別為凸凹模的制造公差，凸模按IT10，凹模按IT10 制件的制造公差 Zmin最小合理間隙 X磨損系數(shù)，其值在0.51之間。零件精度IT10以上，X=1，工件精度IT14，X=0.5.為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙（Zmax），凸模和凹模制造公差必須 p+dZmax Zmin4.1.3 凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸對于沖制復雜形狀沖件的模具或單件生產(chǎn)的模具，其凸凹模常采用配合加工的方法。凸凹模工作部分尺寸計算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大（A類尺寸），減?。˙類尺寸）和不變（C類尺寸）的規(guī)律分三種。沖件按凸模磨損后尺寸減?。˙類尺寸），增大（A類尺寸）和不變（C類尺寸）的規(guī)律分三種。因為工件屬沖孔，根據(jù)設計要求確定凸模刃口尺寸并依次為基準配置凹模，按磨損后其尺寸變大，變小，不變。4.2落料刃口尺寸計算對于落料部分按未注公差IT14級計算，所以落料件尺寸為140.88-0.740mm,120.14-0.740,21-0.520根據(jù)查表得沖裁刃口雙面間隙為Zmin0.072mm,Zmax0.104mm.模具 按IT10制造，所以模具制造公模具差查表得 凹 凸0.046mm 凹+ 凸=0.046+0.046mm=0.092mm 式（4.1） Zmax-Zmin=0.104-0.072 mm =0.032 mm 式（4.2）由于得 凹+ 凸Zmax-Zmin，故采用凸模與凹模配合加工法。磨損系數(shù)為x=0.5.則凹模刃口尺寸為 D凹1 =(D-x）0 凹 =（140.88-0.50.74）0+0.046 式（4.3） =140.510+0.046 D凹2 =(D-x）0 凹 =120.14-0.50.740+0.046 式（4.4） =119.770+0.046D凹3 =(D-x）0 凹 =21-0.50.520+0.046 式（4.5） =20.740+0.046 凸模刃口尺寸D凸按凹模實際尺寸配制，其雙面間隙為0.0720.104mm為保證模具刃口有較長的使用壽命，即保證刃口磨損后還能沖出合格的制件來，制造是按最小間隙Zmin=0.072mm配合間隙。 圖4.1落料凹模4.3沖孔對于10的孔尺寸為100+0.036，制造公差查表得 凹= 凸=0.018mm由于 凹+ 凸=0.018+0.018mm=0.036mm由于得 凹+ 凸Zmax-Zmin，故采用凸模與凹模配合加工法。磨損系數(shù)為x=0.5.則凹模刃口尺寸為: D凸=(d+x)0-=(10+0.50.36)-0.0180 mm 式（4.6）=10.18-0.0180 mm凹模刃口尺寸D凹按凸模實際尺寸配制，其雙面間隙為0.0720.104mm為保證模、具刃口有較長的使用壽命，即保證刃口磨損后還能沖出合格的制件來，制造是按最小間隙Zmin=0.072mm配合間隙 4.2沖孔凸模 4.4拉深刃口尺寸計算1）拉深間隙確定矩(方)形件拉深間隙時，低盒形件拉伸間隙應根據(jù)拉深過程中毛坯各部分壁厚變化情況確定：盒形件尺寸要求較高時：c=（0.91.05）t式（4.7） 盒形件尺寸要求不高時：c=（1.11.3）t 式（4.8）Z/2=c=0.881.04 所以取c=0.9mm 圓角部分的單邊間隙應該直邊的間隙大0.1t，即為0.98mm 2）凸模和凹模的圓角半徑 1、凹模的圓角半徑r凹按公式（68）t取，所以r凹=6mm 2、凸模的圓角半徑r凸等于工件的圓角半徑，所以r凸=6mm3）凸、凹模工作尺寸的計計算凸、凹模工作部分尺寸時，對拉深制件有關尺寸的公差，只在最后一道拉深工序時予以考慮。計算原則與沖裁及彎曲工藝相同，主要考慮模具的磨損及制件的回彈。根據(jù)拉深制件尺寸(外形或內孔)的要求。本次矩形件拉深，按IT10級制造。表4-2拉深凸、凹模計算方法 查表得拉深凸模凹模的制造公差為 凹= 凸=0.03mm 則可求得拉深凹模的刃口尺寸為： D凹1=（D-0.75）0+ 凹 =（80-0.750.74）0+0.03 式（4.9） = 79.4450+0.03mm D凹2=（D-0.75）0+ 凹 =（60-0.750.74）0+0.03 式（4.10） = 59.4450+0.03mm2、間隙取在凸模上，則凸模的尺寸為 D凸1=（D-0.75-Z）-凸+0 =（80-0.750.74-1.8）-0.030 式（4.11） =77.645-0.030D凸2=（D-0.75-Z）-凸+0 =（60-0.750.74-1.8）-0.030 式（4.12） =57.645-0.0303、工件內的圓角部分要求內形尺寸， 凹= 凸=0.018mm所以凸模為D凸=（D+0.4）-凸+0 =（6+0.40.36）-0.0180 式（4.13） =6.144-0.01804、間隙取在凹模上，所以為D凹=（D+0.4+Z）0+ 凹 =（6+0.40.36+1.96）0+0.018 式（4.14） =8.1040+0.018圖4.3拉深凸模4.5 外形尺寸計算 （1）凹模： 凹模厚度 H=Kb=0.18x140.88=25.328mm 式（4.15）但該件上還要沖一些小和切斷，所以凹模厚度適當增加，故取H=30mm。C= （1.5-2）H，C取50mm。 式（4.16）凹模直徑 A=140.88+2x50=240.88mm B=120.14+2x50=220.14mm凹模高度H取55mm。 (2）凸凹模： 與凹模配合 式（4.17）H=25+12+28+15=80mm壓邊圈高度25mm （3)拉深凸模：H=50mm4.6凸凹模壁厚校核查參考文獻2知，倒裝復合模凸凹模最小壁厚（料厚mm）；本設計中 式（4.18）所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設計的凸凹模符合要求。圖4.4凸凹模第5章模具結構總體設計5.1模具的典型結構 圖5.1落料與拉深沖孔復合模圖5.1所示為單沖床上使用的落料拉深復合模。工作時，送入的毛柸放在凹模、壓邊圈和承料板上。依靠擋料銷和導料銷定好位置。上模下行時，由卸料板將毛柸壓住，凸凹模開始落料，隨后進行拉深，最后進行沖孔。此時，壓邊圈通過頂桿靠彈簧的力緊緊地壓住了毛柸，防止拉深時起皺。上?；爻虝r，壓邊圈將工件從凸模上頂出，卡在凸凹模內，直到推桿碰到?jīng)_床的打料橫梁，推動推件塊將工件推出。 該模具采用的有壓邊圈、頂桿、彈簧及夾板等組成的彈性壓邊裝置，直接裝在模具上，用來防止拉深時的起皺。如果工件的拉深深度較深，需要的壓邊力又較大時，則應采用附設在沖床上的拉深氣墊進行壓邊。5.1.1 模架的選擇沖模模架標準是1991年5月1日由國家技術監(jiān)督局批準頻布實施的，該標準是在冷沖模國家標準的基礎上修訂的新標準，其中模架產(chǎn)品標準：（GB/T2851.1, GB/T2851.37, GB/T2852.14）共10個。模架的選擇一般根據(jù)凹模定位和卸料裝置的平面而定，選擇模座的形狀和尺寸，模座外形，尺寸比凹模相應尺寸大4070mm。模座厚度一般取凹模厚度的11.5倍。下模座外形尺寸至少超過壓力機約50mm，同時選擇的模架與閉合后的模具設計的高度相適應。通常所說的模架由上模座，下模座，導柱，導套四部分組成，一般標準模架不包括模柄。模架是整副模具的骨架，它是連接沖模主要零件的載體，模具的全部零件都固定在它上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具的上模座盒下模座分別與沖壓設備的滑塊和工作臺固定。上下模間的精確位置由導柱導套來實現(xiàn)。模架的選擇應從三方面入手：依據(jù)產(chǎn)品零件精度，模具工作零件配合精度、高低確定模架精度；根據(jù)產(chǎn)品零件精度要求，形狀，板料送料方向選項二模架類型；根據(jù)凹模周界尺寸確定模架的大小規(guī)格。查文獻【1】P117 表249選擇沖?；瑒訉蚰＜苤虚g導柱模架 GB/T2855.1-2008。中間導柱模架的特點是導向裝置在后側，前后送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導向又不精確，就會造成上模歪斜，導向裝置和凸、凹模都容易磨損，從而影響模具壽命，此模架一般用于較小的沖裁模。模座厚度取55mm，凸模固定板為30 mm,下模座厚度取60mm，那么該模具的閉合高度： H閉=+- 式（5.1）式中H凹為凹模厚度=55mm為凸凹模厚度=38mm為凸凹模沖裁后進入凹模的深度=3mm所以=55+30+60+55+38-3=235m5.1.2 模柄的選擇查文獻【1】表237知選用旋入式模柄。通過螺紋與上模座連接，為防止松動，常用防轉螺釘緊固，優(yōu)點是拆裝方便，缺點是模柄軸線與上模座的垂直度較差。5.1.3 螺釘固定螺釘引入模體的深度勿太深，如擰入鑄鐵件深度是螺釘直徑的2-2.5倍，擰入一般鋼件深度是螺釘直徑的1.52倍。5.1.4 定位銷 沖模中的定位銷常選用圓柱銷，其直徑與螺釘直徑接近，不能太細，每個模具上只需兩個銷釘，長度不能太長，使進入模體長度直徑的22.5倍。5.2 定位裝置采用固定式擋料銷前后定位，安裝在凹模上；導料銷橫向定位，安裝在模板上。5.3 卸料裝置 5.3.1 條料的卸除 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復合模，所以卸料板安裝在上模。5.3.2 工件的卸除 采用卸料板將工件從凸模上頂下，卡在凸凹模內，直到推桿碰到?jīng)_床的打料橫梁，推動推件塊將工件推出。落在模具工作表面上。5.4 其他零件尺寸的確定5.4.1 卸料彈簧1. 卸料力前面已經(jīng)算出7.048KN，擬選用4個彈簧每個彈簧擔負卸料力為1762N，2查表選用彈簧為 F=2300N根據(jù)該型號彈簧壓力特性可知，彈簧最大工作負荷下的總變