757 厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬【全套16張CAD圖+PROE模型+文獻(xiàn)翻譯+說明書】

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Elaborated the modern die & mould development situation concisely. First， by using finite analysis Microsoft to simulate the deformation processing for avoiding serious problems that may occur， then focusing on the calculation of the relevant parts in mould design， such as designing the die、bump， and formwork and choosing for punching machine ， and analysis of material performance. Finally， according to the requirement of the structure and amounts of the product， we design the set of mold， and then carry out some related simulation analysis. We use CAD and Pro/Engineering software parameterization design in the process of whole designing， making the whole mold design process simple and clear to mend. Also， we use DEFORM software to provide reference basis of mould design and forming technology for the finite element analysis. First， using CAD software design molding parts and non-standard parts in the design process， then， designing the 3D entity in Pro/Engineering software， finally， put the 3D entity into DEFORM to analyze the stress、strain and strain rate of selecting points. Thus， complete the overall design and finite element simulation and analysis， there must be have certain significance to direct production.Key words thick sheet; blunt holes; parametric design; finite element simulation目 錄1 前 言11.1模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀11.2我國模具發(fā)展的現(xiàn)狀11.3參數(shù)化技術(shù)及有限元模擬慨述22 工件成型工藝性分析52.1鉤釘塊二維圖52.2結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析52.2.1結(jié)構(gòu)特性分析52.2.2成型工藝性分析62.2.3 沖裁件材料的基本性能63 厚板沖小孔有限元模擬及其相關(guān)分析83.1有限元模擬及厚板沖小孔概述83.1.1有限元模擬83.1.2厚板沖裁模擬概述83.1.3金屬彈塑性大變形的有限元模擬93.1.4材料斷裂準(zhǔn)則及斷裂模擬103.1.5有限元網(wǎng)格重劃分113.2 導(dǎo)入deform前相關(guān)準(zhǔn)備113.3 沖裁加工模擬的建模123.3.1前處理133.3.2模擬過程線框圖153.3.3后處理器153.4 模擬結(jié)果及討論173.5 結(jié)論184 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)194.1計(jì)算沖壓力194.1.1 沖裁力194.1.2 卸料力及推料力194.1.3 總沖壓力204.2沖裁間隙204.3凸凹模工作部分尺寸與公差204.4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)224.4.1 沖孔凸模的長度尺寸224.4.2 沖孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)如下圖224.4.3 沖孔凸模的強(qiáng)度校核234.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)234.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸234.5.2 凹模板的厚度234.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸234.5.4 凹模工作部分結(jié)構(gòu)圖245 沖壓成形工藝與設(shè)備255.1沖壓工藝方案及模具形式的確定255.1.1 工序的確定255.1.2 模具形式的確定255.2 沖壓設(shè)備的確定255.2.1 規(guī)格選用原則255.3 設(shè)備及相關(guān)模架確定265.3.1 壓力機(jī)確定及其參數(shù)265.3.2 模架相關(guān)確定275.4模具整體設(shè)計(jì)形式326 填寫沖壓工藝卡和編寫技術(shù)文件35參考文獻(xiàn)37致 謝381 前 言1.1模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。1.模具行業(yè)的現(xiàn)狀現(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(yīng)求， 市場需求量維持在每年600 億至650 億美元， 同時(shí)， 我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年， 我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率( 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 2004 年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億， 同時(shí)， 有近200 個(gè)億的出口) ， 到2005 年模具產(chǎn)值已達(dá)650 億元， 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口2005 已達(dá)到2 億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言， 一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副， 價(jià)值上億元， 而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003 年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛， 2004 年產(chǎn)銷量各突破500 萬輛， 轎車產(chǎn)量將達(dá)到260 萬輛。另外， 電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大， 在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前， 電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中， 60%- 80%的零部件， 都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗， 是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。日前， 據(jù)第十一屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)主辦方之一的中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)透露，我國模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在世界上的排名已躍居第一， 生產(chǎn)銷量排名世界第三。有關(guān)資料顯示， 在我國， 模具直到1987 年才正式成為一個(gè)行業(yè)，與世界發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具業(yè)相比， 我國模具業(yè)的起步要晚幾十年，但近20 年的努力發(fā)展取得了長足的進(jìn)步。1.2我國模具發(fā)展的現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對(duì)模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一國產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志和發(fā)展程度的標(biāo)志之一。 目前，我國的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，高速加工、復(fù)合加工等先進(jìn)的加工技術(shù)也得到進(jìn)一步推廣；快速原型進(jìn)展很快；模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高。但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比差距任然不小。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具已供過于求，市場競爭激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過于求，然而精密加工設(shè)備還很少，一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進(jìn)口。許多先進(jìn)的技術(shù)如技術(shù)的普及率還不高，我國塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進(jìn)水平相比，還存在很多方面的問題?，F(xiàn)在國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為7080，而我國只有30左右。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會(huì)縮短模具設(shè)計(jì)制造周期2540，并可減少由于使用者自制模具件而造成的工時(shí)浪費(fèi)?，F(xiàn)在應(yīng)用模具CADCAM技術(shù)設(shè)計(jì)模具已較為普遍，隨著通用機(jī)械CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，塑料注射模CAD/CAM已經(jīng)不斷的深化。從上世紀(jì)60年代基于線框模型的CAD系統(tǒng)開始， 到70年代以曲面造型為核心的CAD/CAM系統(tǒng)，80年代實(shí)體造型技術(shù)的成功應(yīng)用，90年代基于特徵的參數(shù)化實(shí)體/曲面造型技術(shù)的完善，為塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技術(shù)提供了可靠的保證。目前在國內(nèi)外巿場已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。而且通過推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)現(xiàn)了部分資源共享，這樣就大大減少模具設(shè)計(jì)的工作量和工作時(shí)間，對(duì)于發(fā)展CADCAM技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。因此，模具成為國家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品。現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。1.3參數(shù)化技術(shù)及有限元模擬慨述參數(shù)化技術(shù)是當(dāng)前CAD技術(shù)重要的研究領(lǐng)域之一，通過改動(dòng)圖形某一部分或某幾部分的尺寸，自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)尺寸對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)自動(dòng)地捕獲用戶的設(shè)計(jì)意圖，并把各個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象以及對(duì)象之間的關(guān)系記錄下來，當(dāng)用戶修改圖紙中的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)地更新圖紙，使圖紙中反映用戶設(shè)計(jì)意圖的設(shè)計(jì)對(duì)象之間的關(guān)系依舊可以維持。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計(jì)、尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能，極大地改善了圖形的修改手段，提高了設(shè)計(jì)的柔性，在慨念設(shè)計(jì)、初始設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模及修改系列設(shè)計(jì)、多方案比較、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、裝配、公差分析與綜合、機(jī)構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用，并體現(xiàn)出很高的應(yīng)用價(jià)值，能否實(shí)現(xiàn)參數(shù)化目前已成為評(píng)價(jià)CAD系統(tǒng)優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)。PRO/ENGINEER 集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、自動(dòng)量測、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析等功能于一體。是塑料模具實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的一個(gè)必備的軟件。EM（Epert Moldbase Etension）是CAD系統(tǒng)中的一個(gè)外掛模塊，專門用來建立各種標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件和滑塊、斜銷等附件，能夠建立冷卻水管，能夠自動(dòng)產(chǎn)生模具工程圖和明細(xì)表，還可以模擬模具開模過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查，并可將仿真結(jié)果輸出成視頻文件，是個(gè)功能非常強(qiáng)大且使用非常方便的模具設(shè)計(jì)工具。DEFORM-3D系統(tǒng)簡介：DEFORM-3D是美國Battelle Columbus實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一套有限元分析軟件。DEFORM-3D在一個(gè)集成環(huán)境內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形設(shè)備特性進(jìn)行模擬仿真分析，適用于熱、冷、溫成形，并提供極有價(jià)值的工藝分析數(shù)據(jù)。如:材料流動(dòng)、模具填充、鍛造負(fù)荷、模具應(yīng)力、晶粒流動(dòng)、金屬微結(jié)構(gòu)和缺陷產(chǎn)生發(fā)展情況等。DEFORM-3D還具有以下特點(diǎn):不需要人工干預(yù)，全自動(dòng)網(wǎng)格再剖分;前處理中自動(dòng)生成邊界條件，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)備快速可靠;單步模具應(yīng)力分析方便快捷，適用于多個(gè)變形體、組合模具、帶有預(yù)應(yīng)力環(huán)時(shí)的成形過程分析;材料模型有彈性、剛塑性、熱彈塑性、熱剛粘塑性、粉末材料、剛性材料及自定義類型;實(shí)體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換分析既可以單獨(dú)求解，也可以耦合在成形模擬中進(jìn)行分析。這些特點(diǎn)使DEFORM2，3D這一有限元分析軟件在工業(yè)生產(chǎn)中顯得實(shí)用而可靠。 DEFORM-3D的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DEFORM23D的結(jié)構(gòu)由前處理器、模擬處理器和后處理器三大模塊組成。 前處理器前處理器包括三個(gè)子模塊數(shù)據(jù)輸入模塊，便于數(shù)據(jù)的交互式輸入，如: 初始速度場、溫度場、邊界條件、沖頭行程以及摩擦系數(shù)等初始條件。網(wǎng)格的自動(dòng)劃分與自動(dòng)再劃分模塊。數(shù)據(jù)傳遞模塊，當(dāng)網(wǎng)格重劃分后，能夠在新舊網(wǎng)格之間實(shí)現(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變、速度場、邊界條件等數(shù)據(jù)的傳遞，從而保證計(jì)算的連續(xù)性。 模擬處理器真正的有限元分析過程是在模擬處理器中完成的，DEFORM 運(yùn)行時(shí)，首先通過有限元離散化將平衡方程、本構(gòu)關(guān)系和邊界條件轉(zhuǎn)化為非線形方程組， 然后通過直接迭代法和Newton2Raphson法進(jìn)行求解，求解的結(jié)果以二進(jìn)制的形式進(jìn)行保存，用戶可在后處理器中獲取所需要的結(jié)果。 后處理器后處理器用于顯示計(jì)算結(jié)果，結(jié)果可以是圖形形式，也可以是數(shù)字、文字混編的形式?？色@取的結(jié)果可為每一步的有限元網(wǎng)格; 等效應(yīng)力、等效應(yīng)變以及破壞程度的等高線和等色圖;速度場; 溫度場; 行程載荷曲線等。此外用戶還可以列點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)跟蹤，對(duì)個(gè)別點(diǎn)的軌跡、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等進(jìn)行跟蹤觀察，并可根據(jù)需要抽取數(shù)據(jù)。402 工件成型工藝性分析2.1鉤釘塊二維圖圖1 鉤錠塊二維圖2.2結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析2.2.1結(jié)構(gòu)特性分析該件為鉤錠塊，其二維圖尺寸如圖2.1所示，工件的壁厚為4.5mm，為大批量生產(chǎn)，材料為Q235A.F，成型工藝性一般，尺寸較小，厚度較厚，批量較小，屬普通沖壓件。2.2.2成型工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。該沖裁件工藝性分析如下：（1）此沖裁件的形狀不規(guī)則，尺寸較小，厚度較厚，批量較小，屬普通沖壓件；（2）此沖裁件的外形轉(zhuǎn)角處都有適當(dāng)?shù)膱A角，這樣可以延長模具壽命，此沖裁件標(biāo)出了沖裁邊的交角；（3） 此沖裁件孔到零件邊緣的距離都符合要求，能夠使模具強(qiáng)度和制件質(zhì)量達(dá)到要求 ；（4）此沖裁件孔R(shí)=1.25沖頭須有一定的凸模強(qiáng)度和穩(wěn)定性；（5）此沖裁件精度采用IT12級(jí)；（6）此沖裁件的平面度和直線度的公差等于被測表面最大輪廓尺寸的0.5%；（7）此普通沖裁件的孔壁的表面粗糙度值為12.5，毛刺高度要求不大于0.25，不許有嚴(yán)重開裂；（8）由于沖切對(duì)象上一道的落料工序?yàn)榱搜娱L模具壽命，采用大間隙，會(huì)使得工件邊緣的塌角較大。這樣一來，在沖孔時(shí)，容易使得沖頭在接觸工件塌角表面后打滑，顯著降低沖頭的穩(wěn)定性。綜上所述，該錠鉤塊沖小孔工序的工藝性較差，在模具結(jié)構(gòu)上應(yīng)該盡量保證模具的結(jié)構(gòu)剛性、模具工作部件的夾裝牢固，同時(shí)應(yīng)該允許一定的沖頭的報(bào)廢率。2.2.3 沖裁件材料的基本性能Q235是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限235MP左右，并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。常軋制成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼，中厚鋼板。大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋 爐、容器、船舶等，也大量用作對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件。C、D級(jí)鋼還可作某些專業(yè)用鋼使用。（1）下面是在對(duì)應(yīng)條件下Q235-A.F鋼的化學(xué)成分，力學(xué)性能以及許用應(yīng)力表1鋼的化學(xué)化學(xué)成分(%)CSiMnPS0.140.220.070.300.600.0450.050表2 鋼板的力學(xué)性能板厚（mm)b(Mpa)s(Mpa)s(%)233755002352033.5213.542241637550023525表3 鋼板在下列溫度下的許用應(yīng)力（Mpa)板厚（mm)20()100()150()200()250()34113113113105944.516113113113105943 厚板沖小孔有限元模擬及其相關(guān)分析3.1有限元模擬及厚板沖小孔概述3.1.1有限元模擬隨著沖壓技術(shù)的快速發(fā)展及其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，許多結(jié)構(gòu)零件、受力構(gòu)件等采用厚鋼板沖制而成.這不僅能保證零件有足夠的強(qiáng)度和剛度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，并降低生產(chǎn)成本。但是厚鋼板沖裁時(shí)，特別是t4，d/t沖孔，由于沖頭受力條件惡劣，在設(shè)計(jì)、制造、使用過程中的各種原因都可能導(dǎo)致沖頭彎曲、崩刃、折斷、磨損嚴(yán)重使模具壽命過低以致于無法實(shí)施生產(chǎn)，模具壽命是衡量模具技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的重要指標(biāo)，大幅度提高模具壽命是我國模具工業(yè)發(fā)展中的一個(gè)重要內(nèi)容。綜合借鑒國內(nèi)外大量技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)工廠中常用的厚板材條件下(4t19300.020.02530800.020.030801200.0250.0351201800.0300.0401802600.0300.0452603600.03500503605000.0400.0605000.0500.070查表6得 校核間隙因?yàn)檎f明所取凸，凹模公差滿足這個(gè)條件查表1得X=0.75則沖孔計(jì)算公式如下： （10） （11）式中 沖孔凸模刃口設(shè)計(jì)尺寸 沖孔凹模刃口設(shè)計(jì)尺寸 工件孔允許最小尺寸4.4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用圓柱頭直桿圓凸模，材料為高速工具鋼W18Cr4V4.4.1 沖孔凸模的長度尺寸沖孔凸模的長度尺寸可按模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮凸模的修邊模量及固定板與推板之間的安全距離等因素。采用彈壓方式的凸模長按下式計(jì)算： （12）式中 凸模固定板厚度 卸料板厚度 h5預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度,h5=(0.85-0.9)HH為自由狀態(tài)下橡皮的厚度，詳見課本第九節(jié)卸料裝置彈性元件的設(shè)計(jì)與選用。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。由模架資料得 4.4.2 沖孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)如下圖圖13 沖孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)形式4.4.3 沖孔凸模的強(qiáng)度校核從一般的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，一般凸模的強(qiáng)度是足夠的，沒有必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。只有當(dāng)凸模特別細(xì)長，或凸模的截面尺寸相對(duì)于板厚很小時(shí)，才進(jìn)行了強(qiáng)度校核。凸模強(qiáng)度校核包括抗壓能力和抗縱向彎曲能力兩個(gè)方面的內(nèi)容。故此凸模沒必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸根據(jù)毛坯工件的材料，外形結(jié)構(gòu)，材料選為高速工具鋼W18Cr4V，外形采用矩形凹模板，凹模板取矩形是比較合理的，模具商店出售的凹模板毛坯也都是矩形的。4.5.2 凹模板的厚度凹模板的厚度主要不是從強(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，凹模的厚度一般不小于10mm，特別小型的模具可取8mm。隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相應(yīng)的增大，整體凹模板的厚度可由下列經(jīng)驗(yàn)公式估算： （13）式中 沖裁力（N）； 凹模材料修正系數(shù)，合金工具鋼取，碳素工具鋼取 凹模刃口周邊長度修正系數(shù)，見表（3）。表7 凹模厚度按刃口長度修正系數(shù)K2參數(shù)系數(shù)值刃口長度500修正系數(shù)11.121.251.371.501.60 得 4.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸此凹模板用螺釘與上模座連接，并用銷釘與之定位，從保證凹模強(qiáng)度考慮，對(duì)這些孔到凹模板邊緣與刃口邊緣以及這些孔之間的距離都加以限制。（1)螺孔中心到凹模板外緣尺寸因?yàn)榘寄０迨蔷匦蔚?，故螺孔中心到凹模板外緣不等距時(shí)，則允許最小值（14）（2）銷釘中心到凹模板外緣尺寸圓柱銷孔中心到凹模板外緣的距離應(yīng)保證打入圓柱銷時(shí)孔壁最薄弱處不產(chǎn)生變形。否則，輕者造成圓柱銷松動(dòng)，使定位不精確，嚴(yán)重可能脹裂銷孔。銷孔中心到凹模板外緣允許的最小距離可按表4控制。表8 銷孔中心到凹模外緣最小距離參數(shù)數(shù)值（mm）345681012162067891112151620注：為銷孔直徑。4.5.4 凹模工作部分結(jié)構(gòu)圖圖14 沖孔凹模工作部分尺寸5 沖壓成形工藝與設(shè)備5.1沖壓工藝方案及模具形式的確定根據(jù)此沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果5.1.1 工序的確定其基本工序只有沖孔一道，即沖小孔，但是材料厚度較厚，這種沖孔已不是一個(gè)簡單的剪切過程，而是通過凸模將材料擠壓到凹模孔內(nèi)再剪切的過程。在擠壓開始時(shí)，沖孔廢料部分被擠向孔的周邊，開模后，被擠向周邊的材料回彈將凸模咬死；另外，由于孔的形狀，大小及周邊孔的影響，使得孔邊沿部分材料變形不一致，或者孔沖穿后，壓力機(jī)機(jī)身回彈產(chǎn)生的橫向力迫使上下模錯(cuò)動(dòng)而導(dǎo)致凸模折斷。因此，要保證厚料沖小孔過程的連續(xù)進(jìn)行，就必須提高凸模工作時(shí)的強(qiáng)度和剛性，同時(shí)還要保證整個(gè)模具的剛性和穩(wěn)定性。5.1.2 模具形式的確定 制件厚度較厚，采用剛性開式雙柱可傾壓力機(jī)卸料裝置，它還可對(duì)沖孔沖頭起保護(hù)作用，為方便操作和取件，采用2個(gè)定位銷及兩個(gè)螺釘定位。5.2 沖壓設(shè)備的確定5.2.1 規(guī)格選用原則確定壓力機(jī)的規(guī)格時(shí)應(yīng)遵循如下原則：（1）壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓工序所需壓力，當(dāng)沖壓工作行程較長時(shí)，還應(yīng)注意在全部工作行程上，壓力機(jī)許可壓力曲線應(yīng)高于沖壓變形力曲線。（2）壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿足工件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓工序完成后能順利地從模具上取出來。對(duì)于拉深件，則行程應(yīng)大于工件高度兩倍以上。（3） 壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。（4） 壓力機(jī)的閉合高度、工作臺(tái)面尺寸、滑塊尺寸、模柄孔尺寸等都應(yīng)能滿足模具的正確安裝要求。對(duì)于曲柄壓力機(jī)，如圖2-1所示，模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度之間要符合以下關(guān)系Hma-5mmH模+H1Hmin+10mm（15）式中H模 模具的閉合高度（mm）；Hmax 壓力機(jī)的最大閉合高度（mm）；Hmin 壓力機(jī)的最小閉合高度（mm）； H1 壓力機(jī)的墊板厚度（mm）。5.3 設(shè)備及相關(guān)模架確定5.3.1 壓力機(jī)確定及其參數(shù)由上述規(guī)格初選壓力機(jī)型號(hào)規(guī)格為開式雙柱可傾壓力機(jī)。表9：雙柱可傾壓力機(jī)J23-8參數(shù)J23-8參數(shù)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不少于）60固定行程130調(diào)節(jié)行程13012標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)60固定臺(tái)可傾最大閉合高度380活動(dòng)臺(tái)位置最大閉合高度240-480閉合高度調(diào)節(jié)量100工作臺(tái)尺寸左右800工作臺(tái)尺寸前后540工作臺(tái)孔尺寸左右380工作臺(tái)孔尺寸前后210工作臺(tái)孔尺寸直徑260模柄孔尺寸工作臺(tái)厚度1005.3.2 模架相關(guān)確定表10 所選模架資料各參數(shù)模具零件尺寸（mm）導(dǎo)套80506固定板80506凹模固定板805021卸料板80505定位板80505上墊板80506螺釘M1046圓柱銷1270卸料螺釘1255圓柱銷1290下模座19615230定位板80505沖頭固定座804520圓柱銷1260（1）定位板的材料選擇材料及表面粗糙度定位板一般選用45號(hào)鋼、不需要進(jìn)行熱處理。上、下表面應(yīng)磨平，并與凸模、凸凹模形孔要垂直。其上、下表面應(yīng)加工成Ra0.4m ，其余部分加工成Ra3.2m 。其結(jié)構(gòu)如圖所示圖15 定位板結(jié)構(gòu)圖（2）凹模墊板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）墊板的外形尺寸墊板的外形尺寸按凸模固定板外形尺寸來決定，基本相同。一般分矩形墊板和圓形墊板兩種，在國標(biāo)中均有規(guī)定，可根據(jù)所選模具規(guī)格與固定板相同。墊板的厚度應(yīng)為310mm。取墊板的厚度為6mm。2）墊板的材料及熱處理制作墊板的材料用T8鋼，淬火硬度為4852HRC 。3）墊板平面的質(zhì)量要求 淬火后的墊板，上、下平面應(yīng)磨平，不準(zhǔn)有凹坑及變形現(xiàn)象。其上下表面粗糙度Ra0.4m ，其余為Ra3.2m 。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示圖16 凹模墊板（4）螺釘和銷釘?shù)倪x用沖模中，螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件。螺釘主要起拉緊、連接沖模零件，而使之成為一個(gè)單獨(dú)的整體的作用，而銷釘則起定位作用，設(shè)計(jì)沖模時(shí)，對(duì)螺釘及銷釘?shù)倪x用，應(yīng)遵循如下的原則： 1）螺釘最好選用內(nèi)六角螺釘，其優(yōu)點(diǎn)是緊固牢固，外形美觀。 2）銷釘采用圓柱形。一套模具內(nèi)，銷釘一般應(yīng)不少于兩組。 3）螺釘一般用45號(hào)鋼制成，其頭部淬火硬度應(yīng)為3540HRC ；銷釘選用T7、T8鋼加工而成，淬火硬度要求4852HRC 。 4）銷釘?shù)谋砻娲植诙葢?yīng)在Ra小于1.60m 。 5）在設(shè)計(jì)上，同一塊板上銷釘孔與螺釘孔距離不應(yīng)太小，以防降低強(qiáng)度。 6）內(nèi)六角螺釘?shù)倪^孔尺寸 7）銷釘與銷孔配合精度應(yīng)加工成H7/m6精度。 8）螺釘擰入基體內(nèi)深度和圓柱銷配合深度應(yīng)滿足如下：擰入深度 對(duì)于鋼 H1d1 （mm） 對(duì)于鑄鐵 H11.5d1 （mm）式中 d1螺釘直徑（mm）； H1螺釘擰入最小深度（mm）。最小窩座深度 H2d1+1 （mm）式中 d1螺釘直徑（mm）； H2最小窩座深度（mm）。圓柱銷最小配合深度不能低于圓柱銷直徑的兩倍，即 H32d2 （mm）式中 H2圓柱銷與基體配合深度（mm）。 D2圓柱銷直徑（mm）； 9）根據(jù)國標(biāo)選用內(nèi)六角圓柱頭螺釘（GB/T 70.1-2000）上模板螺釘規(guī)格d=M10、公稱長度L=46mm、性能等級(jí)為8.8級(jí)、表面氧化的A級(jí)內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)臉?biāo)記：螺釘 GB/T 70.1 M1046下模板螺釘規(guī)格d