1642-油杯落料、拉深、成型、修邊復(fù)合模設(shè)計(jì)及典型工作零件的工藝分析,油杯落料,成型,復(fù)合,設(shè)計(jì),典型,工作,零件,工藝,分析 1系 別: 機(jī)械工程系?！　I(yè): 模具設(shè)計(jì)與制造班 級(jí): 姓　　名: 設(shè) 計(jì) 題: 油杯指導(dǎo)老師: 提交日期: 2設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.1 原始資料、、 設(shè)計(jì)題目油杯落料、拉深、成型、修邊復(fù)合模設(shè)計(jì)及典型工作零件的工藝分析二、原始數(shù)據(jù)1、沖壓件零件圖（包括零件尺寸、精度、材料等）。2、生產(chǎn)批量為大批大量。三、設(shè)計(jì)要求1、保證規(guī)定的生產(chǎn)率和高質(zhì)量的沖壓件的同時(shí)，力求成本低、模具壽命長(zhǎng)。2、設(shè)計(jì)的冷沖模必須保證操作安全、方便。3、沖模零件必須具有良好的工藝性，即制造裝配容易、便于管理。4、便于搬運(yùn)、安裝、緊 固到?jīng)_床上并且方便、可靠。5、保證模具強(qiáng)度前提下，注意外形美觀，各部分比例協(xié)調(diào)。四、設(shè)計(jì)圖紙模具總裝圖一張全部模具零件圖紙（其中至少有一張電腦繪圖）所有圖紙折合成 0 號(hào)圖不得少于 3 張。五、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1、資料數(shù)據(jù)充分，并 標(biāo)明數(shù)據(jù)出處。2、計(jì)算過(guò)程詳細(xì)、完全。3、公式的字母含義應(yīng)標(biāo)明，有時(shí)還應(yīng)標(biāo)注公式的出處。4、內(nèi)容條理清楚，按步驟書(shū)寫(xiě)。5、說(shuō)明書(shū)要求有計(jì)算機(jī)打印出來(lái)。3六、自選一個(gè)重要模具零件編制加工工藝路線，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，并編制加工工藝卡和工序卡。1.零件的工藝性1.2 零件材料及其沖壓工藝性分析1.2.1 零件材料的分析冷沖壓模具包括沖裁、彎曲、拉深、成形等各種單工序模和由這些基本工序組成的復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等各種模具。設(shè)計(jì)這些模具時(shí)，首先要了解被加工材料的力學(xué)性能。材料的力學(xué)性能是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)各種計(jì)算的主要依據(jù)。故在分析零件沖壓成形工藝，設(shè)計(jì)沖壓模具前，必須要了解和掌握材料的一些力學(xué)性能，以便設(shè)計(jì)?，F(xiàn)將油杯零件材料為 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能主要參數(shù)及其概念敘述如下：（1）應(yīng)力：材料單位面積上所受的內(nèi)力，單位是 N/mm ，用 Pa 表示。2 10 Pa=1MPa；1MPa = 1N/mm ；10 Pa = 1GPa。6 2 9 （2）屈服點(diǎn) σs：材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力值，單位是 N/mm 。彎曲、拉深、2 成形等工序中，材料都是在達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行塑性變形而完成該工序的成形的。經(jīng)查表取 σs = 206 MPa。（3）抗拉強(qiáng)度 σb。材料受到拉深作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是MPa。σb = 294～432MPa。（4）抗剪強(qiáng)度 τb。材料受到剪切作用，開(kāi)始產(chǎn)生斷裂時(shí)的應(yīng)力值，單位是 MPa。取 τb = 255～ 333MPa。（5）彈性模量 E。材料在彈性范圍內(nèi)，表示受力與變形的指標(biāo)，彈性模量大，表示材料受力后變形較小，或者說(shuō)，產(chǎn)生一定的變形需要較大的力。E = 194 x 10 MPa。3 （6）屈服比 σs/σb。是材料的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比，其值越小，表示材料允許的塑性變形區(qū)越大，在拉深工序中，材料的屈服比較小時(shí)，所需的壓邊力和所需克服的摩擦力相應(yīng)的減小，有利于提高成形極限。（7）伸長(zhǎng)率 δ。在材料性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件由拉伸試驗(yàn)機(jī)拉斷后，對(duì)接起來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，其伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度之比稱為伸長(zhǎng)率，其數(shù)值用“％”表示，其數(shù)值越大表示材料的塑性越好。經(jīng)查表可得，材料為 10 號(hào)鋼的伸長(zhǎng)率 δ=29％。綜上所述，對(duì)油杯零件材料 10 號(hào)鋼的力學(xué)性能分析，主要是為了便于模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算，故在后序的模具設(shè)計(jì)中各參數(shù)的計(jì)算均以上面所取的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。1.2.2 零件工藝性的分析4沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)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(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。該零件為油杯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱，是典型的拉深件。在拉深過(guò)程中要注意控制拉深程度，加工時(shí)，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，形狀等一些技術(shù)要求，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）拉深件圓角半徑：拉深件的圓角半徑要適合，應(yīng)盡量大些，以便于成形和減少拉深次數(shù)，避免在拉深過(guò)程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象即拉裂。拉深件底與壁的圓角半徑應(yīng)滿足r1≥t。而在此設(shè)計(jì)中圓角半徑 R2＞t，故滿足設(shè)計(jì)要求。（2）考慮拉深件厚度不均勻的現(xiàn)象：在拉深過(guò)程中，一般為不變薄拉深，從理論分析上說(shuō)是不符合的，在拉深過(guò)程中壁厚應(yīng)有少量的變化，如果在拉深件精度要求不高時(shí)，一般可以忽略不計(jì)，而在此設(shè)計(jì)當(dāng)中我們應(yīng)該考慮壁厚不均勻現(xiàn)象問(wèn)題，加工出符合圖樣要求的零件。（3）拉深件的孔位布置：根據(jù)示圖所示，該零件的孔位布置合理，處于中心部位。在沖孔時(shí)，要注意孔與拉深件的同心度的問(wèn)題，孔到拉深底部邊緣的距離 d≤d1-2r1-t。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道油杯零件的沖壓成形需要多道工序才能完成，首先進(jìn)行正拉深，形成外形尺寸形狀，其次底部要成型。綜上所述，油杯由平板毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：沖裁（落料、成型） 、拉深等，由于是多道工序，多套模具成形，還要特別注意各工序間的定位。1.3 確定工藝方案和模具形式在沖壓分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)，工序數(shù)目，工序順序及組合方式等，有時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和模具的使用壽命的高低，生產(chǎn)成本，操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案，故在一定的條件下，以最簡(jiǎn)單的方法，最快的速度，最少的勞動(dòng)量，最少的費(fèi)用，可靠的加工出符合圖樣各項(xiàng)要求的零件，在保證加工質(zhì)量的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。確定工藝方案及模具形式：1、根據(jù)對(duì)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定沖壓5所需的基本的工序，如落料、沖孔、拉深、整形等。2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)、拉深次數(shù)等。3、根據(jù)個(gè)工序的變形特點(diǎn)、質(zhì)量要求等確定工序順序。一般可按照下列原則進(jìn)行：1） 、對(duì)沖帶孔的或有缺口的沖裁件，如選用簡(jiǎn)單模，一般先落料，再?zèng)_孔或切口，使用級(jí)進(jìn)模，則先沖空孔或切口后落料2） 、對(duì)于到孔的拉深件，一般先拉深，后沖孔，但孔的位置在零件底部且孔徑尺寸要求不高時(shí)，也可先沖孔后拉深。3） 、對(duì)于形狀復(fù)雜的拉深件，為便于材料變形和流動(dòng)，應(yīng)先形成內(nèi)部形狀，再拉深外部形狀。4） 、整形或校平工序，應(yīng)在沖壓件基本成型以后進(jìn)行。4、根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。生產(chǎn)批量大時(shí)，沖壓工序應(yīng)盡可能組合在一起，用復(fù)合模具；小批量生產(chǎn)用單工序簡(jiǎn)單模。由于油杯沖壓成形需要的多道工序完成，因此選擇合理的成形工藝方案十分重要，考慮到生產(chǎn)批量大，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。要提高生產(chǎn)成本，應(yīng)該盡量選擇合理的工藝方案，選擇復(fù)合能復(fù)合的工序，但復(fù)合程度太高，模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具壽命。根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，沖壓該零件需要的基本工序有落料、成型、拉深。工序的組合方案及比較方案一：1）落料；2）拉深；3）成型。方案二：1）落料與拉深復(fù)合；2）成型。方案三：1）落料；2）拉深與成型復(fù)合。方案四：1）落料、拉深與成型復(fù)合。方案一：復(fù)合程度較低，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道次多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)。故很少使用。方案二：將落料與拉深進(jìn)行復(fù)合，工序少，生產(chǎn)效率較高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝、調(diào)試難于控制，同時(shí)模具強(qiáng)度較低。6方案三：將拉深與成型復(fù)合方案四：復(fù)合程度最高，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試?yán)щy，模具成本提高，同時(shí)可能降低模具的強(qiáng)度，縮短模具的壽命。根據(jù)以上四個(gè)沖壓工藝方案的比較，四種沖壓工藝方案各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為了提高生產(chǎn)率，保證模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖壓件尺寸穩(wěn)定、精度高，故在此設(shè)計(jì)中選擇方案四進(jìn)行沖制油杯。2. 主要工藝參數(shù)的計(jì)算2.1 落料尺寸的計(jì)算由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過(guò)程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的突耳。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤(rùn)滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。這樣在計(jì)算毛坯尺寸的時(shí)候就必需加上修邊余量然后再進(jìn)行毛坯的展開(kāi)尺寸計(jì)算。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的值為 4.6mm。查表 5—7， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》在拉深時(shí)，雖然拉深件的各部分厚度要求發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，則其厚度的變化量還是并不太大。在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)，可以不考慮毛坯厚度的變化。毛坯尺寸按公式…………………………………2.1 drhdDF4.32???所以 =16810*90.*922.2 確定排樣方案2.2.1 確定排樣、裁板方案沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率、零件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作方式與安全。因此，在沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的 60%~80%之多。因此，材料利用率每提高 1%，則可以使沖件的成本降低 0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總7面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸查表 19.1—18， 《沖壓模具設(shè)計(jì)》取搭邊值為 0.8am?進(jìn)距方向 1于是有 進(jìn)距 ………………………2.2168.019hDam???條料寬度 …………………2.32..b?板料規(guī)格擬用 1.0mm×600mm×1200mm 熱軋鋼板（表 18.3—24， 《沖壓模具設(shè)計(jì)》 ） 。由于毛坯面積較大所以橫裁和縱裁的利用率相同，從送料方便考慮，我們可以采用橫裁。裁板條數(shù) 條余 128mm120769.Anb?每條個(gè)數(shù) 個(gè)余 92mm12.3Bah??每板總個(gè)數(shù) 1*2?2.2.2 材料利用率 依據(jù)（P203， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) 》 ）22()410%16804.nDdAB??????2.2.3 計(jì)算零件的凈重 G……………………………………2.4 ?Ft依據(jù)（P264， 《沖壓工藝模具學(xué) 》 ）82 21168(.01.6)07.852.034Gg????????????式中 —密度，低碳鋼取 。?385.7cmg??內(nèi)的第一項(xiàng)為毛坯面積，第二項(xiàng)為底孔廢料面積，第三項(xiàng)（）內(nèi)為切邊廢料??面積。其排樣如圖 2.1 所示： 圖 2.1 排樣圖2.3 計(jì)算拉深次數(shù)在考慮拉深的變形程度時(shí)，必需保證使毛坯在變形過(guò)程中的應(yīng)力既不超過(guò)材料的變形極限，同時(shí)還能充分利用材料的塑性。也就是說(shuō)，對(duì)于每道拉深工序，應(yīng)在毛坯側(cè)壁強(qiáng)度允許的條件下，采用最大的變形程度，即極限變形程度。極限拉深系數(shù)值可以用理論計(jì)算的方法確定。即使得在傳力區(qū)的最大拉應(yīng)力與在危險(xiǎn)斷面上的抗拉強(qiáng)度相等，便可求出最小拉深系數(shù)的理論值，此值即為極限拉深系數(shù)。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，極限拉深系數(shù)值一般是在一定的拉深條件下用實(shí)驗(yàn)的方法得出的，我們可以通過(guò)查表來(lái)取值。該工件拉深一個(gè)過(guò)程，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來(lái)確定拉深次數(shù)。其實(shí)際拉深系數(shù)為：…………………………2.590.54168dmD??材料的相對(duì)厚度為 …………………2.6 00.9t?凸緣的相對(duì)直徑為9…………………………2.7 120.39pd?凸緣的相對(duì)高度為……………………………2.8 4.4h由表 5—21， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可以查出 ， 表 5—min0.48?22， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可以查出 8 5.0max???????dh因?yàn)橥咕壍南鄬?duì)高度 0.4444 小于最大相對(duì)高度 0.58，且實(shí)際拉深系數(shù) 0.58 大于最小極限拉深系數(shù) 0.48，所以拉深過(guò)程可以一次拉深成功。2.4 拉深沖壓力的計(jì)算 由于該零件為軸對(duì)稱件，故不必進(jìn)行壓力中心的計(jì)算。2.4.1 落料過(guò)程（1）落料力平刃凸模落料力的計(jì)算公式為…………………………………………2.9 ?kLtP?依據(jù)(P175， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 )式中 P—沖裁力（N）L—沖件的周邊長(zhǎng)度（mm）t—板料厚度（mm）—材料的抗沖剪強(qiáng)度（MPa）?K—修正系數(shù)。它與沖裁間隙、沖件形狀、沖裁速度、板料厚度、潤(rùn)滑情況等多種因素有關(guān)。其影響范圍的最小值和最大值在（1.0～1.3）P 的范圍內(nèi)，一般 k 取為 1.25～1.3。在實(shí)際應(yīng)用中，抗沖剪強(qiáng)度 的值一般取材料抗拉強(qiáng)度 的 0.7～0.85。為便于?b?估算，通常取抗沖剪強(qiáng)度等于該材料抗拉強(qiáng)度 的 80%。即b?8.0?因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為…………………………………………2.10bLtF????8.031落 4160N29N（2）卸料力一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在10凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來(lái)所需的力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力 ………………………………2.11 FK1?卸式中 F——沖裁力(N)——頂件力及卸料力系數(shù)，1其值可查（表 19.1—12， 《沖壓模具設(shè)計(jì)》 ）取 為 0.04。1K因此 0972FN?卸2.4.2、拉深過(guò)程（1）拉深力帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為………………………………2.12 FbpKd???拉式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm）pd—系數(shù)，查（表 5—3， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 ）取 0.8FK—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）b?因此 12076N?拉（2）壓邊力壓邊力的大小對(duì)拉深件的質(zhì)量是有一定影響的，如果過(guò)大，就要增加拉深力，因而會(huì)使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過(guò)小就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當(dāng)。合適的壓邊力范圍一般應(yīng)以沖件既不起皺、又使得沖件的側(cè)壁和口部不致產(chǎn)生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素有關(guān)，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)近似的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算?！?.13qdDQ)(420???依據(jù)（P328， 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) 》 ）式中 D—毛坯直徑（mm）d—沖件的外徑（mm）11q—單位壓邊力（MPa） （表 5—20， 《 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 ）q 的值取 2.5。所以 22168(90).39184QN??????????（3）頂件力頂件力的計(jì)算公式可按下式：= ………………………………………2.14頂F拉頂K?式中 ——頂件力（N） ；頂——頂件力系數(shù)；查表 2-8 = 0.06頂 頂K=頂 拉頂 F= 0.06 120576?= 7234.56 N（4）拉深功的計(jì)算拉深所需的功可按下式計(jì)算……………………………2.15 10maxhCPW?依據(jù)（P45， 《 沖壓工藝模具學(xué) 》 ）式中 ——最大拉深力（N）maxPh ——拉深深度（mm）W——拉深功（N·m）C——修正系數(shù)，一般取為 C=0.6~0.8。所以 0.8125764038.Nm???2.4.3 成型過(guò)程采用平頭凸模對(duì)塑性較好的低碳鋼板、軟鋁板進(jìn)行脹形所能達(dá)到的深度 h 見(jiàn)表5-1《沖壓工藝與模具》 。采用剛性凸模對(duì)平板毛胚進(jìn)行脹形時(shí)所需的脹形力 F 按下式估算脹形力……………………………………2.16 bKLtF??=149.50198N??式中 L --脹形區(qū)周邊長(zhǎng)度 12t --板料厚度K –考慮變形程度大小的系數(shù)，一般取 K=0.7～1--板料抗拉強(qiáng)度 b?拉深力出現(xiàn)在落料力之后，因此最大沖壓力出現(xiàn)在沖裁階段，選用落料拉深成型復(fù)合模結(jié)構(gòu)，最大沖壓力為：Fmax = F +F1 + F2 …………………………2.17 =219448 + 10972+ 7234= 237654N2.5 沖壓設(shè)備的選擇為安全起見(jiàn)，防止設(shè)備的超載，對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱壓力 P 應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的 1.1～1.3 倍。即：P≥ （1.1～1.3）Fmax………………………2.18 取 P = 1.3 FmaxP = 1.3 Fmax= 309KN所以可以選擇噸位為 630KN 以上的壓力機(jī)，考慮到拉深成形的行程比較大，選定壓力機(jī)還應(yīng)參考?jí)毫C(jī)說(shuō)明書(shū)所給出的允許工作負(fù)荷曲線。參照書(shū)末表 C-1 可選取公稱壓力為 630KN 的開(kāi)式壓力機(jī)，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為：表 2.1名稱 量值公稱壓力（ 10KN） 63發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 8固定行程/mm 120120滑塊行程 調(diào)節(jié)行程/mm12標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于）/（次/min） 70固定臺(tái)和可傾/mm 360最低/mm 460最大閉合高度 /mm 活動(dòng)臺(tái)位置最高/mm 220閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 90滑塊中心到機(jī)身距離（喉深）/mm 260工作臺(tái)尺寸/mm 左右 71013前后 480左右 340前后 180工作臺(tái)孔尺寸 /mm直徑 230立柱間距離（不小于）/mm 340模柄孔尺寸（直徑 x 深度）/mm Φ50 x 70工作臺(tái)板厚度/mm 903、模具設(shè)計(jì)3.1 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)形式的選擇采用落料、拉深、成型復(fù)合模，首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過(guò)薄。本次設(shè)計(jì)中凸凹模的壁厚為……………………… 3.11689032bm??能夠保證足夠的強(qiáng)度，故采用復(fù)合模。如前所述，模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算，模具圖的繪制等內(nèi)容。現(xiàn)對(duì)落料、拉深、成型模設(shè)計(jì)步驟如下：模具結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示 圖 3.1 落料、拉深、成型復(fù)合模1——下模座、2——螺釘、3——固定板、4—螺釘、5——導(dǎo)柱、6——銷釘、147——上模座、8——導(dǎo)套、 9——銷釘、 10——墊板、11——凸緣模柄、12——打桿、13——螺釘、14——螺釘、 15——推件塊、16—— 凸凹模、17——固定卸料板、18——導(dǎo)料板、19——壓邊圈、20——落料凹模、21——拉深凸模、22——推桿、23——銷釘 如圖 3.1 所示，送料時(shí)條料沿兩個(gè)導(dǎo)料板 18 進(jìn)行導(dǎo)料，由擋料銷 24 定距。開(kāi)始工作時(shí)，首先由凹模 20 和凸凹模 16 完成落料，緊接著由凸模 19 和凸凹模進(jìn)行拉深。拉深結(jié)束后，在回程由推件塊 15 將工件從凸凹模內(nèi)推出。壓邊圈 19 間作兼作頂板，在拉深過(guò)程中起壓邊作用，拉深結(jié)束后又能將工件頂起，使其脫離凸模。當(dāng)壓力機(jī)的閉合高度不夠時(shí)，對(duì)模具可作如下改動(dòng)：將模柄 11 換成凸緣式模柄，去掉墊板 10；如果閉合高度仍不夠，可去掉固定板，將凸模直接嵌入下模座上。該模具采用了中間導(dǎo)柱模架進(jìn)行導(dǎo)向，這是為了保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃模壽命，并使模具的調(diào)試簡(jiǎn)單化。因此兼有沖裁加工的拉深模都采用模架進(jìn)行導(dǎo)向。落料、拉深、成型復(fù)合模比單工序?？商岣呱a(chǎn)率，但模具較復(fù)雜，裝配難度也較大。由于計(jì)算的拉深件的毛坯尺寸不一定準(zhǔn)確，常需經(jīng)試模修正，因此應(yīng)在拉深件毛坯經(jīng)單工序模生產(chǎn)驗(yàn)證合格之后，為提高生產(chǎn)率，才設(shè)計(jì)落料、拉深、成型復(fù)合模。對(duì)于較小的拉深件，從安全考慮，新設(shè)計(jì)拉深模也可以取落料與拉深、成型復(fù)合模的方案。在變形程度允許的條件下，可適當(dāng)加大毛坯尺寸，以提高模具的可靠性。對(duì)于非圓形拉深件，新設(shè)計(jì)模具不宜采用落料與拉深、成型復(fù)合的方案，因?yàn)槠涿鞒叽缬?jì)算的可靠性更差。除非工件的變形程度較小，允許將毛坯尺寸加大，才考慮設(shè)計(jì)落料、拉深、成型復(fù)合模。3.2 模具的閉合高度根據(jù)以上落料、拉深和成型復(fù)合模結(jié)構(gòu)圖可知，模具的閉合高度 hm 為：Hm=下模板厚度+上模板厚度+墊板厚度+凸凹模長(zhǎng)度+凹模高度+凸模固定板+凸凹模進(jìn)人凹模的深度=65+50+25+40+20+70+60=330mm查所選設(shè)備的參數(shù)；壓力機(jī)的最大的閉合高度為 360mm，最小閉合高度為 270 mm，則模具的裝模高度應(yīng)該滿足下式要求：Hmax-5 > hm Hmin+10………………………3.2?即： 355> 330 28015故滿足設(shè)計(jì)要求。 3.3 模具工作部分尺寸及公差計(jì)算由模具結(jié)構(gòu)圖便知，該模具工作部分尺寸及公差計(jì)算，主要包括落料凸、凹模刃口尺寸及公差計(jì)算、拉深模和成型模工作部分尺寸的計(jì)算。3.3.1 落料凸、凹模刃口的尺寸及公差的計(jì)算：沖裁模刃口是尖銳鋒利的，多為直角，故沖裁模刃口尺寸是指沖頭與凹模的直徑尺寸。由于剪切面是工具的側(cè)面與材料接觸并擠光而得到的平滑面，所以落料件的外徑尺寸應(yīng)等于凹模內(nèi)徑尺寸。模具兩刃口尺寸中總有一個(gè)基準(zhǔn)尺寸，設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，可分別根據(jù)工件的精度要求，決定第一件為基準(zhǔn)件，把間隙取在另一件上。故落料件以凹模為基準(zhǔn)。模具工作部分加工時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)上的合理性，精度太高，則制造困難、成本高；精度太低，則又可能加工不出合格的產(chǎn)品。因此，模具的精度應(yīng)隨工件的精度要求而定，這樣才會(huì)有好的經(jīng)濟(jì)性。一般模具精度比工件精度至少高兩個(gè)級(jí)別。對(duì)于落料……………………3.3dXDd?????0)(…………………3.4min2pCp?依據(jù)（P22， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ）式中 —落料凸模直徑（mm）p—落料凹模直徑（mm）dDD —工件外徑的公稱尺寸（mm）— 沖裁工件要求的公差?X —系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。、 —凹、凸模制造偏差,查表其值分別為+0.040、-0.030 d?p（表 2-7， 《冷沖模設(shè)計(jì)》 ）—實(shí)用間隙最小值，可以通過(guò)查表 1—2， 《沖壓工藝模具學(xué)》minC選取132.0min?4ax16所落下的料（即為拉深的坯料）按未注公差的自由尺寸 IT14 級(jí)選取極限偏差，故落料件的尺寸取為 ，還必須滿足下列公式01.68??……………………3.5minax2Cpd???依據(jù)（P22， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ）有 13.04.07.4.03. ??所以滿足條件?！?.6dXDd???0)(.4168.5???0.(7)m?…………………3.70in)2pCXDp???0.3(168.5.1??0.37)m?3.3.2 拉深凸、凹模刃口的尺寸及公差的計(jì)算 由式 ……………………………3.8 dDd????0)5.(……………………3.927pCp??依據(jù)（P54， 《 沖壓工藝模具學(xué) 》 ）以上各式中，查表可知 分別為+0.025、-0.035。間隙 C 查表（表 2—pd?、10， 《沖壓工藝模具學(xué)》 ）有 …………………………3.10mtC65.1)(0.?035.)879???dD.034.(025.)??p025.98?4、沖模零件的設(shè)計(jì)174.1 落料凹模的設(shè)計(jì)4.1.1 凹模的尺寸計(jì)算凹模工作部分的尺寸計(jì)算，參見(jiàn)前面的主要工藝參數(shù)的計(jì)算。其他部分結(jié)構(gòu)寸的計(jì)算如下：（1）凹模壁厚 C凹模壁厚 C 是指凹模刃口到凹模外邊緣的最短距離。凹模壁厚將直接影響凹模板的外形尺寸，即長(zhǎng)度與寬度（L x B） 。故在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)選擇合適的凹模壁厚 C。凹模壁厚 C 值主要考慮布置連接螺釘孔和銷釘孔的需要，同時(shí)也能保證凹模強(qiáng)度和剛度，在選擇凹模壁厚時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：工件落料時(shí)取表中較小值，反之取較大值；型孔為圓弧時(shí)取小值、為直邊時(shí)取中值、為尖角時(shí)取大值；當(dāng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模具或雖然設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具，但凹模板毛坯需要外購(gòu)時(shí)，應(yīng)將計(jì)算的凹模外形尺寸 L X B按模具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中凹模板的系列尺寸進(jìn)行修正，取較大規(guī)格的尺寸。所以根據(jù)以上的要求查表 9-6 得零件毛坯直徑為 Φ168，板料厚度為 1mm 的凹模壁厚 C 為 45mm。（2）凹模厚度 H凹模板的厚度 H 主要不是從強(qiáng)度需要考慮的，而是從連接螺釘旋入深度與凹模剛度的需要考慮的。凹模板的厚度一般應(yīng)不小于 10mm，特別小型的模具可取 8mm。隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也應(yīng)相應(yīng)的增大。整體凹模板的厚度可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式估算：H = K1 x K2 x（0.1F） 1/3 …………………………4.1式中 F——沖裁力（N） ；在前面計(jì)算沖裁力得： F=219448N；K1——凹模材料修正系數(shù)，合金工具鋼 K1=1，碳素工具鋼 K1=1.3；該凹模的材料為 T12，故取 K1=1.3；K2——凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)，見(jiàn)表 2-18 凹模厚度按刃口長(zhǎng)度修正系數(shù) K2 可得：K2=1.37；把 K1=1.3；K2=1.37；F=219448N；代入 H = K1 x K2 x（0.1F） 1/3 可得： H = K1 x K2 x（0.1F） 1/3 =1.3 x 1.37 x (0.1 x 219448)1/3 =49.86mm在求得凹模壁厚和厚度后，就初步有了凹模的外形的尺寸，這個(gè)外形尺寸，還須向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)靠攏。由凹模壁厚 C=45mm；凹模厚度 H=55.33 知：凹模長(zhǎng) L=168+2 x 45=258mm 18凹模寬 B=168+2 x 45=258mm凹模板外形尺寸：L x B x h=258 x 258 x 49.86查表 14-6 摘自 GB2858-81 矩形和圓形凹模外形尺寸知:將上述凹模板外形尺寸改為: 260 x 260 x 40mm凹模外形尺寸形狀如下圖所示:`4.1 凹模外形尺寸圖凹模的外形尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，用以上方法求得的外形尺寸應(yīng)向接近的標(biāo)準(zhǔn)尺寸靠攏。故凹模尺寸、強(qiáng)度和剛度足夠，一般不再進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。4.1.2 凹模的結(jié)構(gòu)形式當(dāng)沖裁形狀復(fù)雜，公差等級(jí)高，尺寸大或尺寸較小的零件時(shí)，可以采用鑲拼式凹模，但對(duì)于此零件的沖裁其凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用整體式結(jié)構(gòu)。其凹模結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：4.2 落料凹模結(jié)構(gòu)形式圖凹模的固定方法用螺釘固定，具體的固定方法見(jiàn)裝配圖。4.2 拉深凸模的設(shè)計(jì)194.2.1 計(jì)算拉深凸模的工作尺寸的計(jì)算參見(jiàn)前面的主要工藝參數(shù)計(jì)算。現(xiàn)將其它參數(shù)的計(jì)算介紹如下：（1）拉深模的凸模圓角半徑拉深凸模的圓角半徑 r 凸對(duì)拉深工作也有影響。當(dāng) r 凸過(guò)小時(shí)，則角部彎曲變形大，危險(xiǎn)斷面容易拉斷。當(dāng) r 凸過(guò)大時(shí)，則毛坯底部的承壓面積減小，懸空部分加大，容易產(chǎn)生底部的局部變薄和內(nèi)皺。除最后一次拉深，凸模的圓角半徑 r 凸應(yīng)比凹模半徑略小，即：r 凸=（0.6～1）r 凹，最后一次拉深時(shí)，凸模的 r 凸應(yīng)等于零件的內(nèi)圓半徑，但不得小于材料厚度。如工件的內(nèi)圓角半徑要求小于料厚，則要有整形工序來(lái)完成。故在此設(shè)計(jì)中取 r 凸=2mm。（2）拉深間隙拉深間隙指拉深凸模與凹模之間的單面間隙，用 Z 表示。① 模具間隙對(duì)拉深過(guò)程的影響拉深模的凸模與凹模之間的單邊間隙 Z/2，影響拉深力與拉深件的質(zhì)量。拉深模的凸、凹模間隙 Z/2 大，則摩擦小，能減小拉深力。但如果間隙過(guò)大，拉深件的精度將不易控制，拉深后零件的高度將小于所要求的高度，零件成桶形。拉深模的凸、凹模間隙 Z/2 小，則摩擦大，將增加拉深力，造成許用拉深系數(shù) m值的增大。如果凸、凹模間隙 Z/2 小于拉深件的材料厚度，則將產(chǎn)生變薄拉深的效果，使得拉深件的精度降低。② 拉深模具間隙的取向A）除最后一道工序外，間隙的取向不作規(guī)定。B）對(duì)于最后一道工序，當(dāng)工件外形尺寸要求一定時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，凸模尺寸按凹模減小以取得間隙。當(dāng)工件內(nèi)形尺寸要求一定時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，凹模尺寸按凸模放大以取得間隙。C）淺拉深時(shí)，拉深間隙可取小些，深拉深時(shí)，則應(yīng)取大些。這是因?yàn)樽冃纬潭仍酱螅搴竦脑龊窳恳苍酱?。D）多次拉深時(shí)，前幾次拉深可取較大的拉深間隙，以便使拉深順利進(jìn)行。最后一次拉深則取較小的拉深間隙，以便獲得尺寸精度較高的拉深件。E）在整形拉深時(shí)，如果要求工件的精度較高，例如 IT10～12 級(jí)，可取拉深間隙稍小于板料厚度，常取 Z/2=（0.9～0.95）t。如果整形時(shí)只要求減小圓角半徑，拉深間隙可稍大于板料厚度，例如取 Z/2=（1.05～1.1）t。F）板料較軟時(shí)，可取較小的拉深間隙，因?yàn)檐浟显谕鼓Ｅc凹模之間容易被擠薄，20可消除拉深過(guò)程已出現(xiàn)的微小皺折。相反，硬度則應(yīng)取較大的拉深間隙。G）實(shí)際供應(yīng)的板料厚度可能與其公稱值相比較有較大的誤差，甚至超出板厚的公差范圍。因此，如果成批生產(chǎn)拉深件的板料已經(jīng)購(gòu)入，最好依據(jù)實(shí)測(cè)的板料厚度參考上述原則確定合適的拉深間隙值。③ 拉深模具間隙的確定根據(jù)以上對(duì)拉深間隙的取向原則和拉深間隙對(duì)拉深件的影響我們得知，拉深時(shí)，凸模與凹模之間的單邊 Z/2，一般都大于材料的厚度，以減小摩擦力。單邊間隙 Z/2可按下式計(jì)算：Z/2=tmax + Kt…………………………4.2式中：tmax——材料的最大厚度； tmax=t +δ，δ 為板厚的上偏差。查附表 13 知，板料為 1 的鋼板上偏差 δ=0.10mm。k——拉深間隙系數(shù)，查表 4-8 k=0.1；t——材料的厚度，t=1mm。把 tmax=1+0.10=1.10mm；δ=0.10mm；k=0.2；t=1mm。代入 Z/2=tmax + Kt可得：Z/2=tmax + Kt=1.10+0.2 x 1=1.3mm。4.2.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三原則為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都滿足如下三原則。① 精確定位凸模安裝到固定板上以后，在工作過(guò)程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)可造成啃模。② 防止拔出回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出來(lái)。③ 防止轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于工作段截面為圓形的凸模，當(dāng)然不存在防轉(zhuǎn)的問(wèn)題?？墒菍?duì)于一些截面比較簡(jiǎn)單的凸模，例如長(zhǎng)圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定段簡(jiǎn)化為圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將啃模。21以上三條原則主要是從凸模安裝固定方法考慮的。在設(shè)計(jì)各種凸模的時(shí)，應(yīng)注意都要滿足這三條原則。（2）拉深凸模結(jié)構(gòu)根據(jù)以上凸模設(shè)計(jì)的三個(gè)原則，在設(shè)計(jì)拉深凸模時(shí)應(yīng)滿足這三個(gè)原則。在學(xué)習(xí)拉深成形這一章節(jié)時(shí)我們知道，拉深凸模結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可參見(jiàn)設(shè)計(jì)模具裝配圖，在此僅就其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)作一簡(jiǎn)要的介紹。首先每個(gè)拉深凸模需鉆一通氣孔，以防當(dāng)工件脫離凸模時(shí)在凸模端頭與工件底之間的空間形成真空，增加額外的卸件力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將工件底部抽癟。通氣孔直徑一般可在 3～8mm 之間選取，本設(shè)計(jì)取 6.5mm。受鉆頭長(zhǎng)度限制，一般很難從凸模工件端鉆通至固定端，這時(shí)可自工作端先鉆一深孔，再?gòu)耐鼓?cè)壁鉆孔與之相通，側(cè)孔中心線到凸模工作端只要稍大于拉深工序件的高度就可達(dá)到通氣的目的。其次要確定拉深凸模的固定方法，以便確定其固定端的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于順裝順出件簡(jiǎn)單拉深模，如果工件直徑與模柄直徑相差不大，常將凸模與模柄制成一體。如果兩者直徑相差較大，或者拉深模有壓邊裝置，可將凸模固定板設(shè)計(jì)成凸緣式的，借助固定板與上模板進(jìn)行連接。許多設(shè)計(jì)者喜歡采用下述方法固定拉深凸模：凸模固定端不帶凸緣，以過(guò)渡配合直接嵌入到模座內(nèi)一定深度，并用螺釘聯(lián)接防止拔出。其優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)比較的簡(jiǎn)單，可省去銷釘和凸模固定板。但拉深凸模與模座的垂直度比凸緣式凸模較差，因此不適用于較精密的拉深模。有利于較大的拉深凸模，從節(jié)省模具鋼與便于熱處理考慮，可采用組合式的結(jié)構(gòu)。其凸模結(jié)構(gòu)圖如下所示： 4.3 拉深凸模結(jié)構(gòu)圖224.3 凸凹模（落料凸模和拉深凹模）的設(shè)計(jì)凸凹模即落料時(shí)為落料凸模、拉深時(shí)為拉深凹模。在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮。其一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)在這里不在敘述，凸凹模結(jié)構(gòu)圖如下所示：4.4 沖模的導(dǎo)向裝置 沖模工作時(shí)，除了由壓力機(jī)滑塊對(duì)上模與下模進(jìn)行導(dǎo)向以外，還可單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)向裝置進(jìn)行導(dǎo)向，其主要作用如下：1.模具在壓力機(jī)上安裝調(diào)整比較的方便。2.沖制的工件質(zhì)量穩(wěn)定，沖裁間隙始終保持一致而不易發(fā)生變化，因此工件有較好的互換性。3.沖模不易損壞，故模具的壽命比無(wú)導(dǎo)向沖模高。4.4.1 無(wú)導(dǎo)向沖裁（1）無(wú)導(dǎo)向沖裁的條件無(wú)導(dǎo)向沖裁是指沖裁模本身無(wú)導(dǎo)向裝置。沖裁時(shí)，壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度，即滑塊橫向偏擺的最大距離將直接影響沖裁間隙的均勻程度。無(wú)導(dǎo)向沖裁不啃模的條件是：在凸模與凹模單面間隙調(diào)整均勻的條件下，其值應(yīng)不小于壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度。如果從保證沖裁件斷面質(zhì)量考慮，則單面沖裁間隙允許的波動(dòng)值，應(yīng)不小于壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度。234.4 凸凹模（落料凸模和拉深凹模）結(jié)構(gòu)圖（2）無(wú)導(dǎo)向沖裁的應(yīng)用無(wú)導(dǎo)向沖裁模的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配容易，成本降低。其缺點(diǎn)是沖裁過(guò)程中沖裁間隙的波動(dòng)將造成工件的質(zhì)量不穩(wěn)定，精度較低，并加速模具刃口的磨損，調(diào)模間隙不好控制，會(huì)造成啃模事故。因此，無(wú)導(dǎo)向沖裁模的安全性較差。綜上所述，在板料厚度大于 0.8～1mm。精度要求不高、生產(chǎn)批量較小的落料、沖孔等單工序生產(chǎn)中，可以采用無(wú)導(dǎo)向裝置。4.4.2 導(dǎo)板導(dǎo)向（1）導(dǎo)板導(dǎo)向的特點(diǎn)將固定卸料板式模具的固定卸料板與凸模制成小間隙配合，一般為 H7/h6，稱為導(dǎo)板。導(dǎo)板的型孔按凸模刃口尺寸配作。導(dǎo)板的功用有兩個(gè)：一是在沖裁時(shí)起上模與下模之間的導(dǎo)向作用；二是在回程時(shí)起卸料作用。導(dǎo)板導(dǎo)向式?jīng)_裁模突出的優(yōu)點(diǎn)是使用時(shí)非常安全，可以說(shuō)是所有沖裁中最安全的。24因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中，始終不允許凸模與導(dǎo)板脫離。（2）導(dǎo)板導(dǎo)向的應(yīng)用導(dǎo)板式導(dǎo)向的應(yīng)用仍有很大的局限性。首先，由于凸模要兼作導(dǎo)向件，其截面尺寸不能太小，以免受側(cè)向力而折斷，其截面也不應(yīng)太復(fù)雜。其次，由于使用中不允許凸模與導(dǎo)板脫離，選用壓力機(jī)也受到了限制，只能使用行程可調(diào)沖床。而且導(dǎo)板導(dǎo)向式?jīng)_裁模仍屬于固定卸料方式，也不適宜沖裁薄料。但對(duì)于板料厚度大于 0.8mm、形狀較簡(jiǎn)單的落料加工，采用導(dǎo)板導(dǎo)向式?jīng)_裁模，還是很適合的。4.4.3 模架的導(dǎo)向（1）模架導(dǎo)向的特點(diǎn)普通模架由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、上模座和下模座組成。從安全考慮，通常導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合面取圓柱面，以便容易加工成小間隙配合，使模架的導(dǎo)向精度高于壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向精度。采用模架進(jìn)行導(dǎo)向，不僅能保證上、下模的導(dǎo)向精度，而且能提高模具的剛性、延長(zhǎng)模具的使用壽命、使沖裁件的質(zhì)量比較穩(wěn)定、使模具的安裝調(diào)整比較容易。因此在中小型沖模上廣泛采用模架作為上、下模的導(dǎo)向裝置。模具可視為模具的一個(gè)部件，并且早已高度標(biāo)準(zhǔn)化與商品化。在沖模設(shè)計(jì)時(shí)，特別是中小型沖模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選擇專業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)模架，對(duì)提高模具質(zhì)量、縮短制模周期有著十分重要的意義。（2）模架的類型及應(yīng)用按導(dǎo)柱不同的位置，分為如下四種模架：中間導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對(duì)稱中心線上，兩個(gè)導(dǎo)柱的直徑不同，可避免上模與下模裝錯(cuò)而發(fā)生啃模事故。適用于單工序模和工位少的級(jí)進(jìn)模。后側(cè)導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)柱分布在模座的一側(cè)且直徑相同，只適用橫向送料。其優(yōu)點(diǎn)是工作面開(kāi)敞，是適于在大件邊緣沖裁。其缺點(diǎn)是剛性與安全性最差，工作不夠平穩(wěn)、 ，應(yīng)盡量少用。對(duì)角導(dǎo)柱模架 導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對(duì)角線方向上，既可以橫向送料，又可以縱向送料。由于導(dǎo)柱間的誤差方向與送料方向傾斜，因此一般認(rèn)為導(dǎo)向精度高于前兩種模架。適于各種沖裁模使用，特別適于級(jí)進(jìn)沖裁模的使用。為避免上、下模的方向裝錯(cuò)，兩導(dǎo)柱直徑制成一大一小。四導(dǎo)柱模架 4 個(gè)導(dǎo)柱分布在矩形凹模的兩對(duì)角線方向上。模架的剛性很好，導(dǎo)向非常平穩(wěn)，但價(jià)格較高，一般的沖壓加工不需要四導(dǎo)柱模架。只要要求模具剛性與精度都很高的精密沖裁模，以及同時(shí)要求模具壽命很高的多工位自動(dòng)級(jí)進(jìn)模才采用。彈壓導(dǎo)板式模架 彈壓導(dǎo)板除具有彈壓卸料板壓料及卸料功能外，還能對(duì)凸模進(jìn)25行導(dǎo)向。按導(dǎo)柱導(dǎo)套配合性質(zhì)的不同，有如下兩種形式：導(dǎo)柱導(dǎo)套滑動(dòng)導(dǎo)向模架 將導(dǎo)柱與導(dǎo)套制成小間隙配合，為 H6/h5 時(shí)稱為一級(jí) 模架，為 H7/h6 時(shí)稱為二級(jí)模架。在加工時(shí)，導(dǎo)柱導(dǎo)套與模座均為 H7/r6 過(guò)盈配合。為避免導(dǎo)套壓入模座因變形而影響與導(dǎo)柱的配合，將導(dǎo)套壓入段的內(nèi)孔直徑加大1mm，不與導(dǎo)柱相配合。裝配良好的模架，應(yīng)能用兩手輕輕抬起上模座而下模座不動(dòng)，但這樣的效果很難達(dá)到， 因?yàn)閷?dǎo)柱與模座為過(guò)盈配合，壓入導(dǎo)柱導(dǎo)套時(shí)難以保證垂直度。所以在裝配時(shí)，導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模座可以較松的過(guò)渡配合 H7/m6 代替過(guò)盈配合，容易保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的軸線垂直于模座平面，使模架的導(dǎo)向精度只決定于加工精度，而容易制成精密模架。對(duì)于沖裁模，導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合間隙應(yīng)小于單面間隙。當(dāng)雙面沖裁間隙不超過(guò)0.03 時(shí)，相當(dāng)于板料厚度小于 0.5mm，可選用一級(jí)模架。雙面沖裁間隙超過(guò) 0.03mm時(shí)，可選用二級(jí)模架。為了保證使用中的安全和可靠性，設(shè)計(jì)與裝配模具時(shí)，還應(yīng)注意下列事項(xiàng)：當(dāng)模具處于閉合位置時(shí)，導(dǎo)柱的上端面與上模座的上平面應(yīng)留 10～15mm 的距離；導(dǎo)柱下端面與下模座下平面應(yīng)留 2～5mm 的距離。導(dǎo)套與上模座上平面應(yīng)留不小于3mm 的距離，同時(shí)上模座開(kāi)橫槽，以便排氣。導(dǎo)柱導(dǎo)套滾動(dòng)導(dǎo)向模架 在導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間加多排鋼球，組成滾動(dòng)導(dǎo)向裝置滾動(dòng)導(dǎo)向的突出特點(diǎn)是：鋼球與導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間不但沒(méi)有間隙，而且有 0.01～0.02mm 的過(guò)盈量，成為無(wú)間隙導(dǎo)向。因此其導(dǎo)向精度非常高。為了減少磨損，鋼球沿導(dǎo)柱與導(dǎo)套工作面的滾動(dòng)軌跡應(yīng)不重合。為此，鋼球在保持圈內(nèi)的排列；橫向應(yīng)當(dāng)錯(cuò)開(kāi)，縱向連線與導(dǎo)柱軸線成 8 度角。為了防止保持圈在工作時(shí)下沉、脫離導(dǎo)套而減少配合長(zhǎng)度，可在導(dǎo)柱上另加一個(gè)支承彈簧。滾動(dòng)導(dǎo)向裝置屬于無(wú)間隙導(dǎo)向，精度高，壽命長(zhǎng)。使用于高速?zèng)_模、薄料（t 小于 0.5mm）無(wú)間隙沖裁、精密沖裁、硬質(zhì)合金模及其它精密沖裁，標(biāo)準(zhǔn)模架標(biāo)準(zhǔn)模架是指列入模具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的模架。標(biāo)準(zhǔn)模架有如下特點(diǎn)：（1）標(biāo)準(zhǔn)模架是模具標(biāo)準(zhǔn)件中商品化程度最高的，有各種型號(hào)與規(guī)格可供選購(gòu)。（2）出售的標(biāo)準(zhǔn)模架均由專業(yè)廠成批制造，質(zhì)量有保障，價(jià)格便宜。（3）雖然每個(gè)模具都是單件生產(chǎn)的，但是模架卻可以批量生產(chǎn)。為適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要，降低生產(chǎn)成本，提高模架質(zhì)量，模座采用鑄鐵制造，普通模架的導(dǎo)柱與導(dǎo)套選用 20 號(hào)鋼制造并經(jīng)滲碳淬火，硬度為 58～62HRC；而滾動(dòng)導(dǎo)向模架的導(dǎo)柱與導(dǎo)套26則采用軸承鋼 GCr15 制造，淬火硬度為 62～68HRC。（4）標(biāo)準(zhǔn)模架?chē)?yán)格按冷沖模模架技術(shù)條件 GB2854-81 制造與驗(yàn)收?？梢?jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)模架的質(zhì)量是很高的，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)盡量選用。根據(jù)以上對(duì)各種模架的比較，為了提高生產(chǎn)率，降低模具的成本，故在選擇模架時(shí)，根據(jù)以上模架的使用和裝配要求，在此設(shè)計(jì)中選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架，其結(jié)構(gòu)圖如裝配圖所示。4.5 中間導(dǎo)柱模架結(jié)構(gòu)圖4.5 定位裝置沖壓加工時(shí)，條料或坯料在沖模內(nèi)處于正確的位置，稱為定位。定位的基本形式有如下三種類型： （1）導(dǎo)向定位（2）接觸定位（3）形狀定位在此設(shè)計(jì)模具中選用接觸定位。4.5.1 條料的橫向定位裝置：條料的橫向定位也稱為導(dǎo)料，主要作用是保證條料的橫向搭邊值。故在此次設(shè)計(jì)中采用導(dǎo)料板進(jìn)行條料的橫向定位，其設(shè)計(jì)過(guò)程如下所述：導(dǎo)料板一般由兩塊組成，裝配模具時(shí)保證兩導(dǎo)向面互相平行，稱為分體式導(dǎo)向板在簡(jiǎn)單落料模上，有時(shí)將導(dǎo)料板與固定卸料板制成一體，稱為整體式導(dǎo)料板。采用整體式導(dǎo)料板的模具，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但是，固定卸料板的加工量比較大，且不便于安裝調(diào)整。在固定卸料式?jīng)_模和級(jí)進(jìn)模中，條料的橫向定位使用導(dǎo)料板，而不用導(dǎo)料銷。導(dǎo)料板比導(dǎo)料銷耐用，安裝調(diào)整方便。（1）導(dǎo)料板的長(zhǎng)度對(duì)于無(wú)承料板的模具，導(dǎo)料板的長(zhǎng)度就等于凹模板的長(zhǎng)度。即：L=260mm。27（2）導(dǎo)料板的寬度當(dāng)凹模型孔橫向尺寸沿對(duì)稱軸線均分時(shí)，無(wú)論型孔是否對(duì)稱，則兩塊導(dǎo)料板的寬度是相同的。其寬度 b 應(yīng)按下式計(jì)算：b=0.5（B-B0-B1）式中：b——導(dǎo)料板的寬度（mm） ；B——凹模板的寬度（mm） ；B=260mm；B0——條料板的寬度（mm） ；B0=169.6mm；B1——雙面導(dǎo)料間隙（mm） ；B1=0.2mm。把 B=260mm；B0=169.6mm；B1=0.2mm。代入 b=0.5（B-B0-B1）中可得：b=0.5（B-B0-B1）=0.5（260-169.6-0.2）=0.5 90.2?=45.1mm（3）導(dǎo)料板的厚度查表 2-22 導(dǎo)料板厚度可得：由于此零件的厚度為 1. mm，故取導(dǎo)料板的厚度為6mm。其導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：4.6 導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)圖4.5.2.條料的縱向定位裝置：條料縱向定位也稱為擋料。在落料模與復(fù)合模中，擋料的主要作用是保證條料的縱向搭邊值。而在級(jí)進(jìn)模中還將影響制件的形位尺寸精度，因此要求更高?？紤]模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故在此選用固定擋料銷進(jìn)行條料的縱向定位。其設(shè)計(jì)過(guò)程介紹如下：固定擋料銷裝在凹模型孔出料一側(cè)，利用落料以后的廢料孔進(jìn)行擋料，控制送料距離，簡(jiǎn)稱定距。模具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的固定擋料銷有兩種型號(hào)即：A 型和 B 型。具體結(jié)構(gòu)查閱相關(guān)資料。但是 B 型用于廢料孔較窄時(shí)擋料較方便，但應(yīng)用不多，一般都采用 A 型。故在此設(shè)計(jì)中選用 A 型。28固定擋料銷設(shè)置在近凹模刃口出為推式擋料，設(shè)置在遠(yuǎn)離凹模刃口處為拉式擋料，在此選用推式擋料。推式擋料的擋料銷孔離凹模刃口較近，損害凹模強(qiáng)度。拉式擋料可克服這一缺點(diǎn)，沖厚料時(shí)可考慮采用。但在落料縱向尺寸較大時(shí)，將使凹模長(zhǎng)度乃至整個(gè)模具尺寸都增大。因此，應(yīng)用并不多。采用擋料銷定距時(shí)，每次送料均需將條料抬起，因此，只能單沖，不便連沖，生產(chǎn)效率較低，拉料擋料更是如此。固定擋料銷主要用在落料模與順裝復(fù)合模上。在 2～3 個(gè)工位的簡(jiǎn)單級(jí)進(jìn)模上有時(shí)也采用。工位多的級(jí)進(jìn)沖裁模不宜采用擋料銷定距。采用固定擋料銷定距時(shí)，如果模具為彈壓卸料方式，卸料板上要開(kāi)避讓孔，以防卸料板與擋料銷碰撞。4.6 卸料裝置卸料裝置的功用是在一次沖裁結(jié)束之后，將條料或工件與落料凸模或沖孔凸模脫離，以便進(jìn)行下一次沖裁。在這里只介紹固定卸料裝置。4.6.1.固定卸料裝置的形式（1）整體式卸料板：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但裝配調(diào)整不便。（2）分體式卸料板：導(dǎo)料板裝配方便，應(yīng)用較多。（3）懸臂式卸料板：用于窄長(zhǎng)件的沖孔或切口后的卸料。（4）拱橋十卸料板：用于空心件或彎曲件沖底孔后的卸料。4.6.2.固定卸料板的固定方式（1）卸料板和凹模用同一螺釘和銷釘緊固到下模座上，螺釘數(shù)量為 4 個(gè)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但為了刃磨凹模，在拆下卸料板同時(shí)，也使凹模脫離了下模座。如模具是用導(dǎo)柱導(dǎo)向的，刃磨后再重新裝配模具，很可能使沖裁間隙不如初裝時(shí)均勻而損害模具的精度。（2）卸料板只連接到凹模上，凹模再單獨(dú)連接到下模座上，螺釘一般要增加4～6 個(gè)，銷釘要增加 2 個(gè)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜些，但拆下卸料板時(shí)，凹模不脫離下模座，也就克服了前者的缺點(diǎn)。應(yīng)注意，在下模座與卸料板定位銷對(duì)應(yīng)處，應(yīng)鉆直徑稍大于銷釘直徑的通孔，以便拆卸料板時(shí)頂出銷釘。如果板料較薄，采用固定卸料方式，會(huì)引起板料嚴(yán)重翹曲，使工件質(zhì)量不好，在間隙過(guò)大時(shí)，還容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能損壞模具。因此，采用固定卸料方式，按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，板料厚度不宜大于 0.8mm，而且不適于沖軟鋁板。固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的 0.8 倍，板料厚度超過(guò) 3mm 時(shí)，可與凹模厚度一致。固定卸料板形孔與凸模的單面間隙可以取0.2～0.5mm，厚料與硬料可取大值。4.7 推件裝置的設(shè)計(jì) 29復(fù)合模出件均為逆出件，沖入凹模內(nèi)的工件需由出件裝置反向推出或頂出。倒裝復(fù)合模的出件裝置在上模，也稱為推件裝置，順裝復(fù)合模的出件裝置在下模，也稱為頂件裝置。推件裝置一般由推件板、推桿、打板、打桿組成。在回程，當(dāng)滑塊內(nèi)的打桿橫梁撞擊到床身兩側(cè)的限為螺釘時(shí)，便產(chǎn)生推件力，并通過(guò)打桿、打板、推桿傳至推件板。類似的裝置如果用于順裝復(fù)合模就是排除沖孔廢料的打料裝置。4.7.1.推件板的結(jié)構(gòu)形式為了防止推件板從凹模內(nèi)脫出，其結(jié)構(gòu)形式一般采用凸緣式的。這種結(jié)構(gòu)是普遍采用的結(jié)構(gòu)。對(duì)于圓截面的推件板，這種整體凸緣結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于非圓截面的，特別是不規(guī)則截面的推件板，工藝性就很差。則采用分體式的結(jié)構(gòu)。故在此采用圓截面推件板。4.7.2.推件板的尺寸與公差推件板是出件裝置中最重要的零件。其截面形狀與凹凸模很相似，其外形與凹模有配合關(guān)系，其內(nèi)形又與凸模有配合關(guān)系，因此加工難度較大。工作時(shí)，推件板應(yīng)平穩(wěn)，避免卡死。為此，推件板與凹模和凸模應(yīng)取小間隙的配合。間隙取得過(guò)大反而容易卡死。推件板與凹模和凸模的配合有如下三種方式：（1）推件板的外形與凹模、內(nèi)形與凸模均按 H8/h7 小間隙配作。（2）推件板的外形按凹模配作成 H8/h7 小間隙配合，而內(nèi)形按凸模配作成H11/h11 大間隙配合。（3）推件板的內(nèi)形按凸模配作成 H8/h7 小間隙配合，而外形按凹模配作成H11/h11 大間隙配合。4.7.3.推件板的極點(diǎn)位置推件板的下極點(diǎn)位置應(yīng)保證其端面超出凹模面 0.2～0.5mm，以便在出件時(shí)使工件與凹模徹底脫離。推件板在上極點(diǎn)位置，其工作段不應(yīng)脫離凹模直壁段，應(yīng)有不小于 4mm 的配合段。而且此時(shí)凹模內(nèi)至少應(yīng)能容納 3～4 片工件，以便在出件裝置失靈時(shí)，操作人員有足夠的時(shí)間停機(jī)，不致發(fā)生撞擊而損壞模具或機(jī)床。4.7.4.打桿與打板的設(shè)計(jì)在倒裝復(fù)合模的推件裝置中，為了避開(kāi)沖孔凸模，壓力機(jī)滑塊中的打桿橫梁撞擊打桿產(chǎn)生的推件力需借助打板傳給推桿，再傳給推板。設(shè)計(jì)時(shí)需注意如下兩點(diǎn)：（1）推桿盡可能對(duì)稱分布，以便使推件力均衡分布、推件裝置動(dòng)作平穩(wěn)。（2）打板的平面面積盡可能減小，其平面形狀盡可能不用完整的矩形和圓形。打桿的結(jié)構(gòu)形式常用的是一端有大頭的光桿。打桿的直徑應(yīng)比模柄孔直徑小300.5～1mm。打桿設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是決定其長(zhǎng)度，應(yīng)保證能被壓力機(jī)滑塊中的打桿橫梁撞擊到，又不能過(guò)長(zhǎng)而影響打板的自由升降。設(shè)計(jì)時(shí)一般按下式要求來(lái)確定：當(dāng)推件板處于下極點(diǎn)位置時(shí)，打桿上端應(yīng)超出壓力機(jī)滑塊打桿橫梁孔的底平面約 1～5mm，因此設(shè)計(jì)時(shí)需已知選定壓力機(jī)滑塊底平面到打桿橫梁孔之間的距離。故其結(jié)果見(jiàn)裝配圖。5.其它沖模零件設(shè)計(jì)5.1 模柄的類型及選擇中小型模具一般都用模柄將上模與壓力機(jī)滑塊相連接。設(shè)計(jì)模具時(shí)，選擇模柄的類型要考慮模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求，模柄工作段的直徑應(yīng)與所選定的壓力機(jī)滑塊孔的直徑相一致。下面分別介紹幾種常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)模柄形式，可供設(shè)計(jì)時(shí)選用。（1）旋入式模柄旋入式模柄，通過(guò)螺紋與上模座連接，上端兩平行面供搬手旋緊用。騎縫螺釘用于防止模柄轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）壓入式模柄壓入式模柄，固定段與上模座孔采用 H7/h6 過(guò)渡配合，并加騎縫銷防止轉(zhuǎn)動(dòng)。裝配后模柄軸線與上模座垂