軸架沖壓工藝設計及模具的設計

**航空大學科技學院學士學位論文.z...目錄TOC\o"1-2"\h\z\u引言11模具行業(yè)的開展現(xiàn)狀及市場前景12沖壓工藝介紹13沖壓工藝的種類24沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破21沖裁件的工藝分析51.1工件材料51.2工件構造形狀61.3工件尺寸精度62沖裁工藝方案確實定683模具構造形式確實定84.1模具類型的選擇94.2操作方式94.3卸料、出件方式94.4確定送料方式104.5確定導向方式105模具設計計算115.1排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率115.2沖壓力的計算155.3壓力中心確實定175.4模具刃口尺寸的計算186主要零部件設計216.1工作零部件的構造設計217校核模具閉合高度及壓力機有關參數(shù)287.1校核模具閉合高度287.2沖壓設備的選定288設計并繪制模具總裝圖及選取標準件299模具的安裝調試309.1模具的安裝調試30結論32引言1模具行業(yè)的開展現(xiàn)狀及市場前景現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)〞之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的開展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持13%的年增長率〔據不完全統(tǒng)計，2004年國內模具進口總值到達600多億，同時，有近200個億的出口〕，到2005年模具產值預計為600億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產銷量均突破400萬輛，預計2004年產銷量各突破500萬輛，轎車產量將到達260萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在興旺國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。2沖壓工藝介紹沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或別離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大局部是經過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量沖壓件。沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精細模具，工件精度可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。冷沖壓件一般不再經切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和外表狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。沖壓是高效的生產方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產。生產效率高，勞動條件好，生產本錢低，一般每分鐘可生產數(shù)百件。3沖壓工藝的種類沖壓主要是按工藝分類，可分為別離工序和成形工序兩大類。別離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上別離，同時保證別離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。沖壓用板料的外表和內在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度準確、均勻；外表光潔，無斑、無疤、無擦傷、無外表裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。在實際生產中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。模具的精度和構造直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造本錢和壽命則是影響沖壓件本錢和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。模座、模架、導向件的標準化和開展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產率的自動沖壓生產線。在每分鐘生產數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的平安生產是一個非常重要的問題。4沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破阻力一：機械化、自動化程度低美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機，日本國內250條生產線有32%為多工位壓力機，而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴重；封頭成形設備簡陋，手工操作比重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的5~10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用；液壓成形，尤其是內高壓成形，設備投資大，國內難以起步。突破點：加速技術改造要改變當前大局部還是手工上下料的落后局面，結合具體情況，采取新工藝，提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應向單機連線自動化、機器人沖壓生產線，特別是大型多工位壓力機方向開展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產線的技術改造，使盡早到達當今國際水平。而隨著微電子技術和通訊技術的開展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術根底。應加速開展數(shù)字化柔性成形技術、液壓成形技術、高精度復合化成形技術以及適應新一代輕量化車身構造的型材彎曲成形技術及相關設備。同時改造國內舊設備，使其發(fā)揮新的生產能力。阻力二：生產集中度低許多汽車集團大而全，形成封閉內部配套，導致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復建立，難以滿足專業(yè)化分工生產，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨劇烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰〞的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。突破點：走專業(yè)化道路迅速改變目前“大而全〞、“散亂差〞的格局，盡快從汽車集團中把沖壓零部件別離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供給中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強，成為國際上有競爭實力的沖壓零部件供給商。阻力三：沖壓板材自給率缺乏，品種規(guī)格不配套目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進口。突破點：所用的材料應與行業(yè)協(xié)調開展汽車用鋼板的品種應更趨向合理，朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向開展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴大應用已勢在必行。阻力四：科技成果轉化慢先進工藝推廣慢在我國，許多沖壓新技術起步并不晚，有些還到達了國際先進水平，但常常很難形成生產力。先進沖壓工藝應用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉化、推廣速度慢。技術開發(fā)費用投入少，導致企業(yè)對先進技術的掌握應用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力缺乏，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內企業(yè)大局部仍采用傳統(tǒng)沖壓技術，對下一代輕量化汽車構造和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲藏。突破點：走產、學、研聯(lián)合之路我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產、學研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉化為生產力。所以應圍繞大型開發(fā)和產業(yè)化工程，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)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)。阻力五：大、精模具依賴進口當前，沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車開展的需要，而且標準化程度尚低，大約為40%~45%，而國際上一般在70%左右。突破點：提升信息化、標準化水平必須用信息化技術改造模具企業(yè)，開展重點在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術，特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(CAE)。加速我國模具標準化進程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標準件使用覆蓋率到達60%，2010年到達70%以上根本滿足市場需求。阻力六：專業(yè)人才缺乏業(yè)內掌握先進設計分析技術和數(shù)字化技術的高素質人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速開展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進展工程設計，掌握設計權、投資權，我方沖壓技術人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。突破點：提高行業(yè)人員素質這是一項迫在眉睫的任務，又是一項長期而系統(tǒng)的任務。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進技術、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有方案、分層次地培養(yǎng)。1沖裁件的工藝分析本次設計沖壓工件如下列圖：圖1-1工件圖1.1工件材料由圖1-1分析知：Q235鋼為優(yōu)質碳素構造鋼，具有良好的塑性性、焊接性以及壓力加工性，主要用于制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等。適合沖裁加工。-.z..1.2工件構造形狀工件構造形狀相對簡單，有一個不規(guī)則形狀孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為1mm滿足許用壁厚要求〔孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚〕，可以沖裁加工。1.3工件尺寸精度根據零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT14級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。根據以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。2沖裁工藝方案確實定方案一：先沖孔，再彎曲，后落料。單工序模生產。方案二：沖孔—彎曲—落料級進沖壓。級進模生產。方案三：落料-拉深-沖孔復合模沖壓。復合模生產。表2-1各類模具構造及特點比擬模具種類比擬工程單工序?！矡o導向〕〔有導向〕級進模復合模零件公差等級低一般可達IT13～IT10級可達IT10～IT8級零件特點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可加工復雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具構造與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質量制件需較平由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產效率低較低工序間自動送料，可以自動排除制件，生產效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ魍獗砩?，必須手動或機械排除，生產效率較低平安性不平安，需采取平安措施比擬平安不平安，需采取平安措施模具制造工作量和本錢低比無導向的稍高沖裁簡單的零件時，比復合模低沖裁較復雜零件時，比級進模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產大批量小型沖壓件的生產形狀復雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產根據分析結合表分析：方案一模具構造簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，本錢高而生產效率低，難以滿足大批量生產的要求。方案二只需一副模具，生產效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和本錢比擬高。適合大批量生產。方案三只需一副模具，制件精度和生產效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案二低，模具輪廓尺寸較小。通過對上述三種方案的分析比擬，該工件的沖壓生產采用方案二為佳。3模具構造形式確實定級進模是指在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級進模的定距方式有兩種：擋料銷定距和側刃定距。本模具采用側刃定距。側刃代替了擋料銷控制條料送進距離〔步距〕，側刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等于送料近距的料邊。在條料送進過程中，切下的缺口向前送進被側刃擋塊擋住，送進的距離即等于步距。4模具總體設計4.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進模方式沖壓，所以模具類型為級進模。4.2操作方式零件的生產批量為10萬件，但合理安排生產可用手動送料方式，既能滿足生產要求，又可以降低生產本錢，提高經濟效益。4.3卸料、出件方式卸料方式剛性卸料與彈性卸料的比擬：剛性卸料是采用固定卸料板構造。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取〔0.2～0.5〕t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具構造為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比擬平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇〔0.1～0.2〕t,假設彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復合模的卸料裝置。工件平直度較高，料厚為2mm相對較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件外表，故可采用彈性卸料。出件方式因采用級進模生產，故采用向下落料出件。4.4確定送料方式因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向送料方式，即由右向左〔或由左向右〕送料。4.5確定導向方式方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比擬方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產用的自動沖壓模架。方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。根據以上方案比擬并結合模具構造形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，該級復合模采用對角側導柱模架的導向方式，即方案一最正確。5模具設計計算5.1排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率排樣方式的選擇方案一：有廢料排樣沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模構造簡單。方案三：無廢料排樣沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比擬，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具構造和制造本錢有廢料排樣的具體形式選擇直排最正確。計算條料寬度搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值通常由表4所列搭邊值和側搭邊值確定。根據零件形狀，查表4工件之間搭邊值a=5mm,工件與側邊之間搭邊值a1=2.5mm,條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值—△B0△=〔Dma*＋2a1〕0△公式〔5-1〕式中Dma*—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1沖裁件之間的搭邊值；b1側刃沖切得料邊定距寬度；〔其值查表6〕可得△=2.0mm?！鳌辶霞舨孟碌钠?；〔其值查表5〕可得△=0.6mm。B0△=176＋2×2.5=1810-0.60mm故條料寬度為181mm。表5-1搭邊值和側邊值的數(shù)值材料厚度t〔mm)圓件及類似圓形制件矩形或類似矩形制件長度≤50矩形或類似矩形制件長度＞50工件間a側邊a1工件間a側邊a1工件間a側邊a1≤0.251.01.21.21.51.5~2.51.8~2.6＞0.25～0.50.81.01.01.21.2~2.21.5~2.5＞0.5～1.00.81.01.01.21.5~2.51.8~2.6＞1～1.51.01.31.21.51.8~2.82.2~3.2＞1.5～2.01.21.51.51.82.0~3.02.4~3.4＞2.0～2.51.51.91.82.22.2~3.22.7~3.7表5-2普通剪床用帶料寬度偏差△〔mm〕條料厚度t(mm)條料寬度b(mm)≤50＞50～100＞100～200＞200≤１0.40.50.60.7＞１～20.50.60.70.8＞2～30.70.80.91.0＞3～50.91.01.11.2表5-3側刃沖切得料邊定距寬度b1〔mm〕條料厚度t(mm)條料寬度b(mm)金屬材料非金屬材料≤1.51.52.0＞1.5～2.52.03.0＞1.5～2.52.54.0確定步距送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定側刃長度的依據。條料寬度確實定與模具的構造有關。進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。級進模送料步距SS=Dma*+a1公式〔5-2〕Dma*零件橫向最大尺寸，a1搭邊S＝22＋5＝27mm排樣圖如圖5-1所示。圖5-1排樣圖計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。一個步距內的材料利用率η＝Ａ/BS×100%公式〔5-2〕式中A—一個步距內沖裁件的實際面積；B—條料寬度；S—步距；由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和構造廢料，構造廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。排樣合理與否不但影響材料的經濟和利用，還影響到制件的質量、模具的的構造和壽命、制件的生產率和模具的本錢等指標。因此，排樣時應考慮如下原則：1〕、提高材料利用率〔不影響制件使用性能的前提下，還可以適當改變制件的形狀〕。2)、排樣方法使應操作方便，勞動強度小且平安。3)、模具構造簡單、壽命高。4)、保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。一個步距內沖裁件的實際面積A=176×22-π×6.52-13×12-π×22=3570.8mm2所以一個步距內的材料利用率Η=Ａ／BS×100%公式〔5-2〕=3570.8／179×27×100%=73.8%考慮料頭、尾料和邊角余料消耗，一*板材上的總利用率η總為η總=nA1／LB×100%公式〔5-3〕式中n—一*板料上沖裁件的總數(shù)目；A1—一個沖裁件的實際面積；L—板料長度；B—板料寬度。查板材標準，宜選用650mm×1300mm的鋼板，每*鋼板可剪裁為24*條料〔27mm×1300mm〕,每*條料可以沖7個工件，所以每*鋼板的材料利用率η總=nA1/LB×100%公式〔5-2〕=24×3570.8×7/650×1300×100%=76.9%根據計算結果知道選用直排材料利用率可達76.9%，滿足要求。5.2沖壓力的計算沖裁力和拉深力的計算在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具重要依據之一。用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算：F=KLtτb公式〔5-4〕式中F—沖裁力；L—沖裁周邊長度；t—材料厚度；τb—材料抗剪強度；Ｋ—系數(shù)；L=396mm系數(shù)Ｋ是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取Ｋ=1.3。τb的值查表2為310~380Ｍpa,取τb=380Mpa所以F=KLtτb=1.3×396×1.5×380=293436N卸料力、頂件力的計算在沖裁完畢時，由于材料的彈性回復〔包括徑向回復和彈性翹曲回復〕及摩擦的存在，將使沖落的材料堵塞在凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進展，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將堵塞在凹模內的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需要的力稱為頂件力。一般按以下公式計算：卸料力F*=K*F公式〔5-5〕頂件力FD=KDF公式〔5-6〕F*=K*F=0.04×293436N=11737.44N〔K*、KD為卸料力系數(shù)，其值查表7可得〕FD=KDF=0.06×293436N=17606.16N所以總沖壓力FZ=F+F*+FD=293436N+11737.44N+17606.16N=322779.5=322.8KN壓力機公稱壓力應大于或等于沖壓力，根據沖壓力計算結果擬選壓力機為J23—63。表5-4卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmK*KTKD鋼≤0.1＞0.1~0.5＞0.5~2.5＞2.5~6.5＞6.50.06~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.025~0.080.02~0.060.03~0.070.03~0.095.3壓力中心確實定模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：1〕.對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。2〕.工件形狀一樣且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3〕.形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。*0=〔L1*1＋L2*2＋…Ln*n〕/(L1＋L2＋…Ln)公式〔5-7〕Y0=〔L1y1＋L2y2＋……Lnyn〕/〔L1＋L2＋…＋Ln〕公式〔5-8〕由于該工件高度對稱，壓力中心即為〔0，0〕。5.4模具刃口尺寸的計算沖裁間隙分析根據/Z271——86規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號C表示，其值可為正也可為負，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。1〕、間隙對沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與根本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。2〕、間隙對模具壽命的影響模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。3〕、間隙對沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂別離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚度的5~20%左右時，沖裁力的降低不超過5~10%。間隙對卸料力推料力的影響比擬顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當當單邊間隙到達材料厚度的15~25%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。4〕、間隙值確實定由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度滿足產品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產中通常只選擇一個適當?shù)?圍作為合理間隙，只要間隙在這個*圍內，就可以沖出良好的制件，這個*圍的最小值稱為最小合理間隙Cmin，最大值稱為最大合理間隙Cma*?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。確定合理間隙的方法有經歷法、理論確定法和查表法。根據近年的研究與使用的經歷，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。其間隙暫取厚度的12%，所以由公式：Zmin=厚度×12%公式〔5-9〕取中間間隙可得：Zmin=1×12%=0.12mm由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。落料尺寸落料尺寸大小為：為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上，*取1.沖裁件精度IT11~IT13,*取0.75.沖裁件精度IT13，*取0.5。由于本產品采用IT13級精度，所以*取0.5.1760-0.62DA=(Dma*－△*)+0.020=(176－0.62×0.5)+0.020=175.69+0.020DT=(DA－Zmin)0-0.02=(175.69－0.24)0-0.02=175.450-0.02220-0.12DA=(Dma*－△*)+0.020=(22－0.12×0.5)+0.020=21.94+0.020DT=(DA－Zmin)0-0.02=(21.94－0.24)0-0.02=21.70-0.02120-0.1DA=(Dma*－△*)+0.020=(12－0.1×0.5)+0.020=11.95+0.020DT=(DA－Zmin)0-0.02=(11.95－0.24)0-0.02=11.710-0.02R6.50-0.06DA=(Dma*－△*)+0.020=(6.5－0.06×0.5)+0.020=6.47+0.020DT=(DA－Zmin)0-0.02=(6.47－0.24)0-0.02=6.230-0.0250-0.06DA=(Dma*－△*)+0.020=(5－0.06×0.5)+0.020=4.97+0.020DT=(DA－Zmin)0-0.02=(4.97－0.24)0-0.02=4.730-0.02沖孔尺寸沖孔尺寸大小為：Φ120+0.1dT=(dmin＋△*)0-0.02=(12＋0.1×0.5)0-0.02=12.050-0.02dA=(dT＋Zmin)+0.020=(12.05＋0.24)+0.020=12.29+0.020R6.50+0.06dT=(dmin＋△*)0-0.02=(6.5＋0.06×0.5)0-0.02=6.530-0.02dA=(dT＋Zmin)+0.020=(6.53＋0.24)+0.020=6.77+0.020R50+0.06dT=(dmin＋△*)0-0.02=(5＋0.06×0.5)0-0.02=5.030-0.02dA=(dT＋Zmin)+0.020=(5.03＋0.24)+0.020=5.27+0.020各主要零件的構造尺寸凹模外形尺寸確實定凹模長度：其中凹模厚度mmb=176mm〔工件展開長度〕于是mm凹模寬度：其中步距=27，工件寬=22，mm凸模長度計算：其中卸料版厚導尺厚度凸模固定板厚y=31于是mm6主要零部件設計6.1工作零部件的構造設計.凹模洞的類形常用凹模洞口的類形如圖6所示：圖6凹模洞口的類型其中圖a、b、c為直筒式刃的凹模，其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作局部尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精細制件。但因廢料〔或制件的聚集而增大了推件力和凹模的脹裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的影響。一般復合模上出件的沖裁模用圖a、c型，下出件的沖裁模用圖b或圖a型，圖d、e型是錐筒式刃口，在凹模內不聚集材料，側壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大〔如α＝300時，刃磨0.1mm時，其尺寸增大0.0017mm凹模錐角α，后角β和洞高度h，均隨制件材料厚度增加而增大，一般取α＝15＇～30＇β＝20＇～30＇h=4-10mm綜上所述及其對工件孔分析，選擇B型凹模洞口，取h=6mmβ＝20＇凹模的外形尺寸凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度，剛度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根據被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的如圖7所示凹模的厚度為:1+kb(≥15)凹模壁厚度為c=(1.5～2)H(≥30～40mm)圖7凹模式中b為沖裁件的最大外形尺寸；K為系數(shù),是考慮板料厚度影響的系數(shù)可以?沖壓工藝與模具設計?表2．8．2中查得代入數(shù)據可得沖孔凹模落料凹模：H=0.22×176=38.72mm取H=40mm模具的其它零件1、模具除簡單沖模外，一般沖模多利用模架的構造。模架的和種類很多，要根據模具的精度要求，模具的類別，模具的大小選擇適宜的模架.模架的選擇可從?實用模具技術手冊?P192頁選擇標準架。根據查閱的內容及分析，此級進模可選用對角導柱模架導、導柱安裝在后側，有偏心裁荷時容易歪斜，滑動不夠平穩(wěn)，可從左右前三個方向關料操作比擬方便。常用于一般要求的小型工件的沖裁和拉深模。所選模架的構造及尺寸關系如圖8所示：圖8模架L=300mmB=300mm上模座：300×300×45下模座300×300×50導柱，32×190導套32×105×43Hma*=210Hmin=170mm其余尺寸見上下模座零件圖，可以?沖壓手冊?沖壓模具常用標準件選擇。2．模柄模柄有多種形式，要根據模具的構造特點，選用模柄的形式模柄的直徑根據所選壓力機的模柄孔徑確定，模柄可根據?實用模具技術手冊?P201頁選擇，經查閱各種模柄的特點，選用壓入式模柄，這種模柄應用比擬廣泛壓入模柄的構造和尺寸，可參表11-10制造，表中B型模柄中間有孔可按裝打料桿，用壓力機的打料模桿進展打料，模柄的構造及尺寸關系如圖9所示。圖9模柄d=mmD=D1=61mmh=100mmh2=40mmh1=8mmb=3mma=1mmd1(H7)=8+0.012d2=17mm3、卸料板卸料板的主要作用是將沖壓的料從凸模或凸、凹模上推下來，此外在進模比擬復雜的模具中，卸料板還具有保護小凸模作用，常用的卸料板構造形式及適用*圍見表11-24和第八章級進模表8-10?實用模具技術手冊?卸料板的尺寸可根據?實用模具技術手冊?表11-25查得，本模具選用彈壓式卸料板。卸料板的構造與尺寸關系如圖10所示，圖10卸料板ho＇=16mmB=300mmC＇=(0.1～0.2)t=0.2mm)4．彈頂和推出裝置彈頂裝置由彈簧元件組成裝于模具的下面通過頂桿起到推料的作用，彈頂裝置通常在壓力機的工作臺孔中，彈頂裝置構造形式見表11-26?實用模具技術手冊?，具體構造及尺寸見裝配圖及零件圖所示，見圖表〔10〕設計模具時選用橡膠。5、導向裝置〔導柱導套〕導向裝置指得是模架上的導柱、導套。模具在開模，閉模過程中，導柱和導套起導向的作用，使得凸凹模正確的閉合，故此，導柱、導套需要有嚴格的配合精度及尺寸要求，導柱、導套的選擇可以?沖壓手冊?中選取，〔取H7/h6配合〕如圖11a導柱的具體尺寸為：d=32L=190mm導套的具體尺寸為(圖11.b)圖11導柱和導套D=32D(r6)=45L=105mmh=43mml=25mm油槽數(shù)為2b=3；a=16、固定零件〔固定板、墊板〕1〕墊板的作用是承受凸模和凹模的壓力，防止過大的沖壓，在上下模座上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板厚度根據壓力機的大小選擇，一般取5-12mm，外形與固定板一樣，材料45鋼，熱處理后硬度為45-48HRC，如圖12a.b所示：墊板在模具中的受力情況圖12墊板在模具中的受力情況2〕固定板固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在沖壓過程中松動，造成模具的損壞，固定板的形狀要根據凸、凹模而定，而外形尺寸與墊板相似。固定板和具體形狀尺寸見零件圖所示。7、連接零件此類零件包括螺釘、銷釘?shù)龋饕饔檬锹?lián)接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺釘和銷釘可由?沖壓手冊?第十章、第七、八章查選，形狀及尺寸見七、八節(jié)圖所示現(xiàn)選螺釘M12圓柱銷d=8，則沖壓模上有關螺釘孔的尺寸見表10-28?沖壓手冊?D=27d=17.5卸料螺釘選M16，具體尺寸見表10-29?沖壓手冊?7校核模具閉合高度及壓力機有關參數(shù)7.1校核模具閉合高度模具閉合高度H應該滿足Hmin－H1＋10≤H≤Hma*－H1－5公式〔7-1〕式中Hma*—壓力機最大閉合高度；Hmin—壓力機最小閉合高度；H1—墊板厚度。根據擬選壓力機J23—63，查開式壓力機參數(shù)表得：Hma*＝460mm,Hmin＝210mm,H1＝80mm.將以上數(shù)據帶入公式7-1，得140＜H＜365經計算該模具閉合高度H=220mm，在140mm～365mm內，且開式壓力機J23—63最大裝模高度250mm,大于模具閉合高度220mm,

可以使用。7.2沖壓設備的選定通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機J23—63能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下：公稱壓力：630KN滑塊行程：120mm最大閉合高度：460mm最大裝模高度：250mm工作臺尺寸〔前后×左右〕：710mm×480mm模柄孔尺寸：50mm×70m