連接片沖壓模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?/h1>
連接片沖壓模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！?沖孔落料復(fù)合模,連接,沖壓,模具設(shè)計(jì),沖孔,復(fù)合
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)北市國立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門
在沖壓過程中，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)。這兩種起皺類型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒有支撐的側(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，而且起皺不能通過增加沖壓力來被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類型的實(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增加沖壓力來防止起皺，但是過度的拉力會(huì)通過裂痕導(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題，通過理論分析，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)通過一個(gè)有錐度的模具畫出金屬板料時(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。
那些努力都被聚中于和簡單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問題上，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題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過程中，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。在沖壓過程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒被支撐，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)。通過使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來減少起皺，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為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來說，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來定義工具幾何學(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)和用來沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱條件，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作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過增加沖壓力來被抑制。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。這就說明在沖壓過程中，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中畫出。圖5中說明嚴(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也被用來模擬。
模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒有幫助消除發(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)品的程序包括通過清理焊縫的深拉。在這種深拉過程中，沒有焊縫被用在沖模表面來幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過小和其復(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，拉裂可以通過增加以半徑來避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過增加半徑得到證實(shí)。
個(gè)別的嘗試也被用來消除起皺。第一，沖壓力加到原來的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)象沒有起有很大的效果。通過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)，這種起皺不能通過增加沖壓力來得到抑制。
由于在金屬屈服于過大壓力的區(qū)域，往往會(huì)因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃?dòng)而起皺，一種通過在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡單方法被用來吸收多余的材料。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，一些起皺仍然沒被吸收。這說明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來吸收所有過量的材料，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)品沖壓過程中是不可能的。對(duì)沖壓過程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開始通過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)這種說法，兩種改進(jìn)過了的模具設(shè)計(jì)被用來實(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，通過兩步拉深工序可以造出沒有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說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^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
有限元分析法說明用簡單的拉深操作來設(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，而且通過有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來改善模具設(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，而且零件還沒有起皺，如圖14所示。通過有限元模擬分析法得到的零件也沒有起皺。
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
通過有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過程中的起皺，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增加沖壓力的方法來得到抑制。
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)過程中，通過有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過無缺陷的零件證實(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
作者希望感謝中國人民共和國民族科學(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。
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XXXX 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)
作 者： 學(xué) 號(hào)：
學(xué)院（系、部）：
專 業(yè)：
題 目： 連接片沖孔落料模具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
評(píng)閱者：
2014年X月 XX
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要
本文分析了連接片復(fù)合的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和原材料性能，并具體指出了該產(chǎn)品的成型難點(diǎn)；擬定了模沖孔落料模具沖壓工藝方案；詳細(xì)闡述了排樣設(shè)計(jì)方法和過程，確定了該產(chǎn)品需要沖孔、落料的二維和排樣圖；完成了所有必要的工藝計(jì)算，包括模具刃口尺寸、各工位沖壓力、總的沖壓工藝力、壓力中心等；概述了模具概要設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的闡述了模具主要零件的結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)的選用。同時(shí)闡述了模具的工作過程、各成形動(dòng)作的協(xié)調(diào)性并對(duì)設(shè)備選擇和核算進(jìn)行了較為細(xì)致的敘述。
關(guān)鍵詞 模具 工藝分析 零件設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)
第IV頁
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要
Title Design of the Stamping Process and the
die for the spring hook
Abstract
This paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials .There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure. The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on .It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of ench process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold .It summarizes the method of designing this mold .It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details. And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations. Besides it has a section about equipment choosing and proofreading.
Keywords bend product progressive-die technical analysis
die design
XXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）
目錄
前言 1
第一章工藝設(shè)計(jì) 3
1.1零件介紹 3
1.2零件工藝性分析 3
1.3工藝方案的確定 6
第二章排樣設(shè)計(jì) 7
2.11 毛坯排樣設(shè)計(jì) 7
2.2材料的利用率 7
第三章工藝計(jì)算 9
3.1沖壓工藝力的計(jì)算 9
3.1.1沖裁力計(jì)算 9
3.1.2卸料、頂件力的計(jì)算 10
3.2壓力中心計(jì)算 11
第四章模具總體概要設(shè)計(jì) 12
4.1模具概要設(shè)計(jì) 12
4.2模具零件結(jié)構(gòu)形式確定 13
4.2.1定位機(jī)構(gòu) 14
4.2.2 14
4.2.3 15
第五章模具詳細(xì)設(shè)計(jì) 16
5.1工作零件 16
5.1.1沖裁凸、凹模 17
5.1.2凸模高度設(shè)計(jì) 18
5.2定位零件 19
5.2.1導(dǎo)向零件 19
5.2.2擋料零件 20
5.3出件零件 20
5.3.1卸料零件 20
5.3.2頂件零件 21
5.4導(dǎo)向零件 21
5.5其他零件 22
第六章設(shè)備選擇 23
6.1設(shè)備噸位確定 23
6.2設(shè)備校核 23
第七章結(jié)論 24
致謝 25
參考文獻(xiàn) 26
前言
沖壓加工技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門中，幾乎都有沖壓加工或沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)。沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一。沖裁是利用模具使板料的一部分沿一定的輪廓形狀與另一部分產(chǎn)生分離以獲得制件的工序。
如沖裁的目的在于獲得一定形狀和尺寸的內(nèi)孔，封閉曲線以外部分為制件稱為沖孔；沖裁的目的在于獲得具有一定外形輪廓和尺寸的制件，封閉曲線以內(nèi)的部分為制件稱為落料。顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。
如拉伸模是將板彎成一定形狀和角度的零件的成形方法，是板料沖壓中加工工序之一。 沖壓生產(chǎn)主要是利用沖壓設(shè)備和模具實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料（板料）的加工過程。所以沖壓加工具有如下特點(diǎn)：
1）生產(chǎn)效率高、操作簡單、內(nèi)容實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，特別適合于成批大量生產(chǎn)；
2）沖壓零件表面光滑、尺寸精度穩(wěn)定，互換性好，成本低廉；
3）在材料消耗不多的情況下，可以獲得強(qiáng)度高、剛度大、而重量小的零件；
4）可得到其他加工方法難以加工或無法加工的復(fù)雜形狀零件。
由于沖壓加工具有節(jié)材、節(jié)能和生產(chǎn)效率高等突出特點(diǎn)，決定了沖壓產(chǎn)品成本低廉，效益較好，因而沖壓生產(chǎn)在制造行業(yè)中占重要地位。
本論文主要對(duì)端蓋沖壓模具設(shè)計(jì)為主線，依據(jù)模具的基本組成部分，采取基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)技巧相結(jié)合，理論與實(shí)踐相結(jié)合，圖例與剖析相結(jié)合，模具設(shè)計(jì)與加工工藝相結(jié)合的方式，分析端蓋的沖壓工藝性，提出設(shè)計(jì)其模具的多種方案，通過比較分析設(shè)計(jì)出較合理的模具。同時(shí)，從模具的加工工藝的角度出發(fā)，分析并提供便于加工的模具結(jié)構(gòu)形式，使模具設(shè)計(jì)和加工更加緊密的結(jié)合在一起。
本論文在設(shè)計(jì)時(shí)廣泛吸收了國內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域成熟的經(jīng)驗(yàn)和最新的參考資料，并在模具的成型零部件等關(guān)鍵部位采用了國內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)模具鋼。為了順應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要，在技術(shù)上也有一定的創(chuàng)新，使用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來繪圖，像PRO/E、AUTOCAD等，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是按檢閱資料、學(xué)習(xí)、消化、吸收、創(chuàng)新的思路進(jìn)行的。
第一章 工藝設(shè)計(jì)
1.1 零件介紹
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品見圖1.1所示，材料為厚1mm的H62-M銅板料,要求批量為中批量。該零件屬于典型的沖裁件。
圖1.1連接片零件圖
1.2 零件工藝性分析
零件尺寸：圖中零件的標(biāo)注公差的為IT12級(jí)精度，其余未注由圖中技術(shù)要求可知為IT14級(jí)，零件的尺寸較小，成形的位置較為緊湊，成形比較簡單。
零件材料為H62-M鋼，有很良好的塑性，料厚為1mm屬薄料，沖壓性能良好。
零件的結(jié)構(gòu)：零件需要經(jīng)過一次沖裁，零件的結(jié)構(gòu)比較對(duì)稱，沖壓性能仍然很良好。
綜上所述，得到結(jié)論：零件具有較好的可沖壓性。
1.3 工藝方案的確定
工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的方案。
沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。
復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序，排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可以完成一個(gè)沖裁件。該工件包括沖孔、落料、拉伸三個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，再?zèng)_孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：落料沖孔。采用復(fù)合模具生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一結(jié)構(gòu)簡單，但須兩道工序、兩副模具才能完成，生產(chǎn)效率也低，如此則浪費(fèi)了人力、物力、財(cái)力，從經(jīng)濟(jì)的角度來考慮不妥當(dāng)，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。
方案三是一種多工位、效率高的加工方法，但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量、小型沖壓件。而且工作周期長，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本過高。
方案二采用模具具生產(chǎn)，只需一副模具即可成型，模具結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件的精度及生產(chǎn)效率都比較高，適合大批量生產(chǎn)。沖裁薄材小型拉伸件，模具制造工作量比級(jí)進(jìn)模低。
通過上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
第二章 排樣設(shè)計(jì)
2.1毛坯排樣設(shè)計(jì)
在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖，條料排樣圖的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)時(shí)的重要依據(jù)。模具條料排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)模具設(shè)計(jì)的影響是很大的，排樣圖設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致制造出來的模具無法沖制零件。條料排樣圖一旦確定，也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序、模具的工位數(shù)、零件的排樣方式、模具步距的公稱尺寸、條料載體的設(shè)計(jì)形式等一系列問題。在本模具中，排樣設(shè)計(jì)總的原則是先進(jìn)行沖切廢料，然后拉伸，最后切斷，并要考慮模具的強(qiáng)度、剛度，結(jié)構(gòu)的合理性。
沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣合理就能用同樣的材料沖出更多的零件來，降低材料消耗。大批量生產(chǎn)時(shí)，材料費(fèi)用一般占沖裁件的成本的60%以上。因此，材料的經(jīng)濟(jì)利用是一個(gè)重要問題，特別對(duì)貴重的有色金屬。排樣的合理與否將影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用、沖裁質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)與壽命、生產(chǎn)操作方便與安全等。
排樣的意義就在于保證用最低的材料消耗和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率得到合格的零件。
毛坯在板料上可截取的方位很多，這也就決定了毛坯排樣方案的多樣性。典型毛坯排樣：單排、斜排、對(duì)排、無費(fèi)料排樣、多排、混合排。
根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)特征，決定采用單排、中間載體。采用這種毛
坯排樣的模具結(jié)構(gòu)的相對(duì)簡單，模具制造較為方便。
1.條料搭邊值的確定
搭邊是指排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不拉伸，便于送進(jìn)，并能使沖模的壽命得到提高。
由參考文獻(xiàn)[3]表2-5得：
材料厚度為1mm時(shí)，條料長度大于20mm，搭邊可以取a=1.5mm，a1＝1.5mm。
2.條料的寬度
條料采用無側(cè)壓，可以確定條料與導(dǎo)料銷的間隙和條料寬度偏差分別
為由參考文獻(xiàn)[3]中公式2-24得
=【24.16+2×1.5】 =27.16mm
3.步距
沖裁模的步距是確定條料在模具中每送進(jìn)一次，所需要向前移動(dòng)的固定距離。步距的精度直接影響到?jīng)_件的精度。設(shè)計(jì)連續(xù)模時(shí)，要合理的確定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相鄰工位的距離。連續(xù)模任何相鄰兩工位 距離都必須相等。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的條料為單排，步距的基本尺寸等于沖壓件的外形輪廓尺寸和兩沖壓件間的搭邊寬度之和，其步距基本尺寸由參考文獻(xiàn)[3]得：
S = L + a
式中S---沖裁步距
L---沿條料送進(jìn)方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值
a----沿送進(jìn)方向的搭邊值
該零件的步距確定為： S= L + a=5+1.5 = 6.5mm
a) 產(chǎn)品圖
d)縱向單排
d)圖材料利用率為：78﹪
圖2.1 排樣圖示意圖
毛坯排樣圖如圖所示
2.2 材料的利用率
1.排樣方式的確定
根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，排樣方式可選擇為：直排，有廢料排樣。
2.送料進(jìn)距的確定
為了節(jié)約材料，應(yīng)合理的選擇搭邊值。搭邊值過小，會(huì)使作用在凸模側(cè)表面上的發(fā)向應(yīng)力沿切口分布不均，降低沖裁質(zhì)量和模具壽命，故必須使搭邊的最小寬度大于沖裁時(shí)塑性變形區(qū)的寬度，一般可以取材料的厚度。若搭邊值小于材料的厚度，沖裁時(shí)搭邊可能被拉斷，有時(shí)還會(huì)被拉入到凸、凹模間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口。
搭邊值的大小與材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及擋料的方式、卸料方式有關(guān)。硬材料的搭邊值可以小一些，軟材料和脆材料的搭邊值應(yīng)大一些。零件尺寸大或有尖突時(shí)，搭邊值應(yīng)大一些，厚材料的搭邊值取大一些。
第三章 工藝計(jì)算
3.1 沖壓工藝力的計(jì)算
工藝計(jì)算是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有正確的計(jì)算出各道工序的凸凹模尺寸、沖壓力、毛壞尺寸等，才能設(shè)計(jì)出正確的模具。而且是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機(jī)的潛力，避免因超載而損壞壓力機(jī)，所以計(jì)算是非常必要的。
工藝計(jì)算是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機(jī)的潛力，避免因超載而損壞壓力機(jī)，所以計(jì)算是非常必要的。
3.1.1沖裁力計(jì)算
沖裁力是沖裁力、卸料力、推件力和頂料力的總稱。
沖裁力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離所需要的力，它與材料的厚度、工件的周長、材料的力學(xué)性能等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的大小是為了合理的利用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能夠傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
該模具采用彈性卸料和下方出料方式?？倹_壓力由沖裁力、卸料力和推件力組成。由于采用復(fù)合沖裁模，其沖裁力由落料沖裁力和沖孔沖裁力兩部分組成
沖裁力是沖裁過程中凸模對(duì)材料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。平刃沖模的沖裁力可按下式計(jì)算：
（3.1）
式中 F——沖裁力（N）；
L——零件剪切周長（mm）；
t——材料厚度（mm）；
——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）。
K——系數(shù),一般取K=1.3。
已知零件材料是H62-M銅,取=400Mpa，材料厚度t=1mm,L值由全部沖裁線即沖裁零件周長尺寸組成
：
1） 落料、沖孔沖裁力。材料H62-M銅的抗拉強(qiáng)度可按
2） 推件力。查表得推件力系數(shù)，凹模中的卡件數(shù)為2。
3） 卸料力。查表得卸料力系數(shù)。
4） 總沖壓力的確定。
所以總沖壓力=32.8KN
。
沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄的軸線以及和壓力機(jī)滑塊的中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導(dǎo)向機(jī)構(gòu)滑動(dòng)件之間的磨損，提高運(yùn)動(dòng)精度以及模具和壓力機(jī)的壽命。
沖模壓力中心的求法，采用求平衡力系合力作用點(diǎn)的方法。由于絕大部分沖
裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力作用點(diǎn)可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的重心。具體的方法如下：
1） 按比例畫出沖壓輪廓線，選定直角坐標(biāo)x-y;
2） 把圖形分成幾部分，計(jì)算各部分長度L1、L2、….Ln，并求出各部分重心位置的坐標(biāo)值；
3） 按下列公式求出沖模壓力中心的坐標(biāo)值（X0,Y0）
由于該零件形狀對(duì)稱，所以壓力中心在該零件的中點(diǎn)上坐標(biāo)值（X0,Y0）。
第四章 模具總體概要設(shè)計(jì)
4.1 模具概要設(shè)計(jì)
模是用多個(gè)零件按照一定關(guān)系裝配而成的有機(jī)整體，結(jié)構(gòu)是模具的“形”。模具的優(yōu)劣很大程度上體現(xiàn)在模具結(jié)構(gòu)上，因此沖孔落料模具和拉伸模的結(jié)構(gòu)對(duì)模具的工作性能、加工性、成本、周期、壽命等起著決定性作用。
在此次模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大體可以分為兩步：第一步根據(jù)工序排樣的結(jié)果確定模具的基本結(jié)構(gòu)框架，確定組成沖孔落料模具和拉伸模的主要結(jié)構(gòu)單元及形式，對(duì)模具制造和使用提出要求；第二步確定各結(jié)構(gòu)單元的組成零件及零件間的連接關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是模具裝配圖和零件明細(xì)表。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概要設(shè)計(jì)是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開始，它以工序排樣圖為基礎(chǔ)，根據(jù)產(chǎn)品零件要求，確定沖孔落料模具和拉伸模的基本結(jié)構(gòu)框架。結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)包括：
（1）模具基本結(jié)構(gòu)：定位方式以及導(dǎo)向方式確定;卸料方式以及出件方式確定；
（2）模具基本尺寸：模具工作空間尺寸、各個(gè)板的厚度、閉合高度。
（3）模架基本結(jié)構(gòu)：模架的類型;導(dǎo)柱與導(dǎo)套選配以及模柄類型的選擇。
（4）壓力機(jī)的選擇：壓力機(jī)的類型；壓力機(jī)規(guī)格。
4.2 模具零件結(jié)構(gòu)形式確定
本模具是用沖孔落料模具完成的如圖4.1(a)圖。采用自行設(shè)計(jì)的模架機(jī)構(gòu)導(dǎo)向，彈性卸料板卸料，采用裝置頂桿頂料。
4.1(a)模具二維圖
導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)向，定位板定位，推桿進(jìn)行推出制件，并完成零件的沖孔、落料工序。模具主要有上模座、凸模墊板（上墊板）、凸制模固定板、卸料板、凸凹模固定板、凹模墊板（下墊板）、定位板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套。沖孔落料模具凹模周界長160mm,寬140mm,模具總長250mm，總寬205mm。模具的閉合高度是219.5mm。凸模固定板用于安裝所有沖孔凸模、凹模板用于落料。所有沖孔凸模采用單邊掛臺(tái)固定在卸料板上，裝配后磨平。與凹模墊板采用螺釘緊固、銷釘定位的方式固定。卸料板是一整塊，采用四個(gè)螺釘固定。
4.2.1 定位機(jī)構(gòu)
為限制被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料銷、定位板、導(dǎo)向銷、定距側(cè)刃和側(cè)壓裝置等。定位裝置應(yīng)避免油污、碎屑的干擾并且不與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)干涉。定位精度要求較高時(shí)，要考慮粗精度和精精度兩套裝置，分步進(jìn)行；坯料需要兩個(gè)以上工序的定位時(shí)，它們的定位應(yīng)該一致。
綜上所述：在此次模具設(shè)計(jì)中方向采用帶側(cè)刃進(jìn)行粗定位，導(dǎo)正銷精確定位；方向上采用導(dǎo)料板與導(dǎo)正銷進(jìn)行定位。本模具中，側(cè)刃采用成型側(cè)刃的形式。在第一工位時(shí)成沖導(dǎo)正孔的凸模同時(shí)沖下。在第二工位時(shí)，當(dāng)條料沿著導(dǎo)料板送進(jìn)一段距離后（一個(gè)步距），導(dǎo)料板上的臺(tái)階（相當(dāng)與擋塊的作用）擋住條料以阻止條料的繼續(xù)前進(jìn)，起到粗定位的作用，上模下行時(shí)，導(dǎo)正銷首先插入到導(dǎo)正孔中，糾正送料誤差，對(duì)條料進(jìn)行精確定位。采用的彈頂結(jié)構(gòu)，在工作的時(shí)候可以起到頂料的作用，將條料頂出繼續(xù)向前送料。
4.2.2 卸料機(jī)構(gòu)
卸料機(jī)構(gòu)的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等?？煞譃楣潭▌傂孕读习逡约皬椥孕读习?。
在本次模具設(shè)計(jì)中采用彈性卸料板，彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面度提高。在拉伸成型時(shí)，可以防止條料發(fā)生側(cè)移。當(dāng)上模上行時(shí)，卸料板將卡在凸模上的條料推下。同時(shí)，在下模部分安裝有彈頂裝置，上模上行一段距離后，卸料板不再壓住條料時(shí)，頂件塊和浮頂裝置將條料頂出最大的成型距離。此時(shí)，條料完成了一個(gè)工位的成型，向前送進(jìn)一個(gè)步距。
4.2.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
對(duì)生產(chǎn)批量大，要求模具壽命和制件精度較高的沖模。一般應(yīng)采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來保證上、下模的精確導(dǎo)向。上、下模導(dǎo)向，在凸、凹模開始閉合前或壓料板接觸制件前就應(yīng)該充分的合上。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有導(dǎo)柱、導(dǎo)套機(jī)構(gòu)，側(cè)導(dǎo)板與導(dǎo)板機(jī)構(gòu)和導(dǎo)塊機(jī)構(gòu)。在此副模具中由于零件的尺寸較小，對(duì)制件的精度要求較高。所以采用四角滾動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套和旋入式模柄配合，這樣的四導(dǎo)柱導(dǎo)向精度比較平穩(wěn)，精度較高。
第五章 模具詳細(xì)設(shè)計(jì)
5.1 工作零件
5.1.1沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
一、沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則
計(jì)算沖裁凸、凹模刃口的依據(jù)為：①?zèng)_裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相等，沖孔尺寸與凸模刃口尺寸相同。②零件的尺寸精度。③合理的間隙值。④磨損規(guī)律，如圓形凹模尺寸磨損后變大，凸模尺寸磨損后變小，間隙磨損后變大。⑤沖模的加工制造方法。因而在計(jì)算人口尺寸時(shí)應(yīng)按下述原則進(jìn)行。
㈠ 保證沖出合格的零件
根據(jù)沖裁變形規(guī)律，沖孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。因而沖孔時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)。落料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)件的尺寸應(yīng)在零件的公差范圍內(nèi)。沖孔時(shí)間隙取在凹模上，落料時(shí)間隙取在凸模上。
㈡ 保證模具有一定的使用壽命
新模具的間隙應(yīng)是最小的間隙，磨損后到最大合理間隙。考慮到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其人口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。
㈢ 考慮沖模制造修理方便，降低成本
為使新模具的間隙值不小于最小合理間隙，一般凹模公差標(biāo)注成+，凸模公差標(biāo)注成。間隙能保證的條件下不要把制造公差定的太緊。一般模具制造精度比工件精度高2至4級(jí)。若零件沒有標(biāo)注公差，對(duì)于非圓形見按國家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14精度處理。本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)未標(biāo)注公差的零件尺寸采用IT12精度處理。
二、沖裁刃口尺寸計(jì)算方法
制造沖模的關(guān)鍵主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其間隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式和公差標(biāo)注也不同。凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法基本上可分為兩類，分別加工與配合加工，對(duì)于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件的沖裁，為了保證凸、凹模之間的間隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中一件（凸模或凹模）作為基準(zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件來加工另一件，使他們之間保持一定的間隙。這種加工方法的特點(diǎn)是
⑴ 模具間隙是在配制中保證的，因此不需要較核，所以加工基準(zhǔn)時(shí)可以適當(dāng)放寬公差，使其加工容易。
⑵ 尺寸標(biāo)注簡單，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，配制件僅標(biāo)注基準(zhǔn)尺寸并注明配做所留間隙值。
由于形狀復(fù)雜工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模與凹模磨損情況也不同，有變大的、有變小的、也有不變的，必須對(duì)有關(guān)尺寸進(jìn)行具體分析后，按前述尺寸計(jì)算原則區(qū)別對(duì)待。
查表2-1得模具沖裁間隙值，，查表2.11的凸、凹模制造公差：，，查表2-4得，因數(shù)x=0.75, 取0.2
校核：Zmax-Zmin=0.14-0.10=0.04mm，
滿足校核條件
1. 沖孔 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模。
⑴變小的尺寸 這類尺寸就是前面所述沖孔基準(zhǔn)件凸模尺寸，應(yīng)按式：應(yīng)用公式:
⑵增大的尺寸 這類尺寸在沖孔凸模上相當(dāng)于落料基準(zhǔn)件凹模尺寸，應(yīng)按式計(jì)算：
⑶無變化的尺寸 這類尺寸可分為以下情況：
當(dāng)孔的尺寸為時(shí) =
當(dāng)孔的尺寸為時(shí) =
當(dāng)孔的尺寸為時(shí)
2．（1）沖孔 沖2的孔應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模
（2）落料 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配做凸模
按計(jì)算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口實(shí)際尺寸并保證最小合理間隙配做凹模。
5.1.2凸模高度設(shè)計(jì)
凸模的長度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮凸模的修磨量以及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。本模具設(shè)計(jì)采用彈性卸料板，凸模的長度計(jì)算可按下式：
L=
式中——凸模固定板的厚度mm；
——卸料板的厚度mm；
t——材料的厚度mm；
h——附加長度mm。包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等。一般取h=15至20mm。
本次級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)的凸模長度設(shè)計(jì)是以第六工位拉伸凸模高度h為基準(zhǔn)，
其余的凸模長度以此為基準(zhǔn)進(jìn)行必要的加長或縮短。
5．2.1定位零件
為了限制被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置，用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料銷、定位銷和惻壓裝置等。定位裝置應(yīng)可靠并具有一定的強(qiáng)度，以保證工作精度、質(zhì)量的穩(wěn)定；定位裝置應(yīng)可以調(diào)整并設(shè)置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位裝置應(yīng)避開油污的干擾并且不與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)干涉。定位精度要求較高定位零件的作用是使毛坯（條料或塊料）送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置，保證沖出合格的制件。毛坯在模具中的定位有兩個(gè)內(nèi)容：一是送料方向上的定位，用來控制送料的進(jìn)距，通常稱為擋料，二是與送料方向上垂直方向的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向。
5.2.2 擋料零件
導(dǎo)料銷或?qū)Я习迨菍?duì)條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏的定位零件。
導(dǎo)料銷一般設(shè)置兩個(gè)，并在位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷裝在后側(cè)；從前向后送料時(shí)導(dǎo)料銷裝在左側(cè)。導(dǎo)料銷可以設(shè)置在凹模面上，也可以設(shè)置在彈性卸料板上；還可以設(shè)置在固定板或下模座平面上。固定式和活動(dòng)式的導(dǎo)料銷可選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，通常與擋料銷的結(jié)構(gòu)一樣。導(dǎo)料銷的導(dǎo)向定位多用與單工序模和模具中。
5.3 出件零件
5.3.1 卸料零件
卸料裝置有固定卸料裝置和彈壓卸料裝置，彈性卸料裝置有卸料板、彈性元件、（彈簧和橡膠）等零件組成。彈性卸料既起卸料作用又起壓料作用，所以沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高，因此，質(zhì)量要求教高的沖裁或薄板沖裁宜用彈性卸料裝置。
本模具采用了彈性卸料裝置，零件的厚度為1mm，考慮卸料力的問題在前面算過了，厚度為30mm的橡膠，具體計(jì)算如下
(1) 確定橡膠的自由高度
，t為材料厚度
所以
(2)確定橡膠的橫截面積A
查表6-9得P=1.05，所以
(3)橡膠的安裝高度
在本副模具中，采用彈性卸料裝置卸料，彈頂器推動(dòng)推桿，推桿推動(dòng)零件，然后進(jìn)行卸料。如圖5.1所示：
5.3.2 頂件零件
橡膠是模具中廣泛使用的彈性元件，主要為彈性卸料、壓料及出件裝置等提供所要求的作用力和行程。
1.卸料的選用
屬于標(biāo)準(zhǔn)件，沖壓模具中。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選用。主要的選用依據(jù)如下：
卸料螺釘個(gè)數(shù)n=4，
5.4 導(dǎo)向零件
采用滾動(dòng)式導(dǎo)柱、導(dǎo)套：
導(dǎo)柱1為：導(dǎo)柱D25×150 材料為20鋼
導(dǎo)套1為：導(dǎo)套D325×75 材料為20鋼
數(shù)量為2對(duì)
5.5 其他零件
1.模架選用的是：
2.固定板規(guī)格是：160mm×140mm×15mm 材料選用45鋼
3.墊板規(guī)格是： 160mm×140mm×10mm 材料選用Cr12鋼，熱處理之后硬度達(dá)到45～50HRC
4.采用旋入式模柄，如圖5.2所示：
圖5.2 模柄結(jié)構(gòu)
旋入式模柄的優(yōu)點(diǎn)是，通過螺紋與上模座連接，并加螺絲防止松動(dòng)，這樣模具拆裝方便。旋入式模柄可以給與一定的調(diào)整余地，使得壓力中心線重合，提高了模具生產(chǎn)精度，提高了模具的運(yùn)動(dòng)精度和使用壽命。
在模具中的固定用零件主要有模固定板，墊板以及螺釘和銷釘?shù)取?
第六章 設(shè)備選擇
6.1 設(shè)備噸位確定
沖壓設(shè)備選用是沖壓工藝設(shè)計(jì)過程中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。必須根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)、沖壓力、變形功、模具結(jié)構(gòu)型式、模具的閉合高度和輪廓尺寸以及生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量等諸多因素，結(jié)合單位現(xiàn)有設(shè)備條件進(jìn)行。
6.1.1設(shè)備類型的選擇
設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸、形狀與精度等要求來進(jìn)行。
由參考文獻(xiàn)[5]表18.4-19和表18.4-20，初步選擇開式通用機(jī)械式壓力機(jī)。
6.1.1設(shè)備規(guī)格的選擇
設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀大小、模具尺寸及工藝變形力來進(jìn)行。從模具設(shè)備上安裝并能開始工作的順序來考慮，其設(shè)備規(guī)格的主要參數(shù)有以下幾個(gè)。
1）行程 壓力機(jī)行程的大小，應(yīng)該保證坯料的方便放進(jìn)與零件的方便取出。例如，對(duì)于拉深工序所用的壓力機(jī)行程，至少應(yīng)保證：壓力機(jī)的行程S>2h（h為零件的高度）。
2）裝配模具的相關(guān)尺寸 壓力機(jī)的工作臺(tái)面尺寸應(yīng)大于模具的平面尺寸，還應(yīng)有模具安裝與固定的余地，但過大的余地對(duì)工作臺(tái)受力不利；工作臺(tái)面中間孔的尺寸要保證漏料或順利的安裝模具頂出料裝置；大噸位壓力機(jī)滑塊上應(yīng)加工出燕尾槽，用于固定模具，而一般開式壓力機(jī)滑塊上有模柄孔尺寸，為兩件哈夫式夾緊模柄用。
3）閉合高度 沖床的閉合高度是指滑塊處于下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面至工作臺(tái)上表面的距離。這個(gè)高度是沖壓操作的空間高度尺寸。顯然，沖床的最大閉合高度要大于模具的最大閉合高度，最小閉合高度要小于模具的最小閉合高度，一般取：
Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm
如果沖模的閉合高度H大于壓力機(jī)的最大閉合高度，沖模將不能在該壓力機(jī)上工作。反之，H小于壓力機(jī)的最小閉合高度時(shí)，可加墊板。
設(shè)備噸位 設(shè)備噸位的選擇，首先要以沖壓工藝的所需要的變形力為前提。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且，還要有一定的力量儲(chǔ)備。
查參考文獻(xiàn)3 表1-5(開式壓力機(jī)技術(shù)參數(shù))，初選擇40KN的開式壓力機(jī)J23-40，其技術(shù)參數(shù)如下:
公稱壓力： 16KN
公稱力行程： 6mm
滑塊行程： 30mm
行程次數(shù)： 100spm
最大裝模高度： 305mm
裝模高度調(diào)節(jié)量：70mm
工作臺(tái)尺寸： 前后300mm、左右400mm
6.2 設(shè)備校核
6.2.1.壓力行程
該模具的開模高度大概有305mm，選擇的壓力機(jī)的滑塊行程為30mm,所以壓力機(jī)的行程滿足要求。
6.2.2.壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸
由于模具外形尺寸為：前后250mm，左右205mm，而壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸為：前后300mm、左右400mm，所以滿足條件。主要參數(shù)均符合條件，因此最終J23-16。
結(jié) 論
在本課題沖孔落料模設(shè)計(jì)中，采用二維的畫法，首先根據(jù)零件的形狀進(jìn)行工藝性分析，然后選擇最佳的成形工藝方案；然后進(jìn)行條料寬度，以及沖壓工藝的計(jì)算，根 所算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)，得出最佳的排樣設(shè)計(jì)方案；計(jì)算沖孔、落料時(shí)凸模、凹模的尺寸，利用分別加工法加工；最后根據(jù)排樣圖以及各零件的尺寸，確定模具的基本結(jié)構(gòu)。本模具采用對(duì)角導(dǎo)柱模架，滾動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套機(jī)構(gòu)導(dǎo)向，彈性卸料板卸料，采用彈頂裝置頂料。導(dǎo)料板導(dǎo)料，側(cè)刃粗定位，導(dǎo)正銷精定位，完成零件的切邊、拉伸和落料；大批量生產(chǎn)時(shí)加上條料自動(dòng)送料裝置。模具主要有上模座、下模座、墊板、凹模墊板、凸模固定板、凹模固定板、卸料板。
7.2 本課題的特色與創(chuàng)新
1．在模具設(shè)計(jì)之前，參閱了國內(nèi)外眾多的設(shè)計(jì)事例，優(yōu)化了設(shè)計(jì)理
2．由于該零件的材料是有色金屬，而且尺寸比較小，而且拉伸方向簡單，尤其是內(nèi)拉伸成型，在模具設(shè)計(jì)過程中，盡可能的分散工序簡化模具結(jié)構(gòu)。
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致謝
做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這兩個(gè)月時(shí)間是我大學(xué)生涯中最有價(jià)值的一段時(shí)光。這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，有互相幫助的同學(xué)，更有向上、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍。借此論文之際，我向所有幫助過我的人表示誠摯的謝意。
首先，感謝柯老師的悉心指導(dǎo)，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文的整個(gè)完成過程中都凝聚著老師的智慧和心血，你給了我熱心關(guān)懷和諄諄教誨。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題開始到設(shè)計(jì)完成，中間過程中我遇到了很多的困難，柯老師的大力支持和精心的指導(dǎo)使我能夠及時(shí)地調(diào)整好狀態(tài)，投入到正常的設(shè)計(jì)中去，按時(shí)的完成進(jìn)度要求，并最終完成了課題，順利完成了設(shè)計(jì)的基本要求。您的教誨對(duì)我來說是一筆非常寶貴的財(cái)富，不但對(duì)于我現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也對(duì)我將來走上工作崗位都有著極大的鼓勵(lì)和幫助。這些都使我在各方面取得了可貴的進(jìn)步。在此謹(jǐn)向柯老師致以深深的謝意。
其次，我要感謝我們這組的同學(xué)，是你們的無私的幫助讓我能夠順利完成設(shè)計(jì)，從你們那里我學(xué)到了很多知識(shí)，謝謝你們的幫助。
此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，給了我一個(gè)相對(duì)獨(dú)立完成課題的機(jī)會(huì)。在完成整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)到了很多書本上沒有的知識(shí)，并將這些與自身的實(shí)際能力很好的結(jié)合了起來，真正了解了自己所要從事的事業(yè)，使自己有了很大的提高。
最后，再次感謝老師和同學(xué)們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)過程中所給予的指導(dǎo)與幫助
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