圓孔形翻邊筒形件-彎管墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【倒裝式落料沖孔翻邊復(fù)合模含17張CAD圖帶卡片】
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11 緒 論1.1 模具工業(yè)的地位模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位，發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè)。日本工業(yè)界認(rèn)為：“模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會(huì)的動(dòng)力” 。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為：“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石” 。在德國(guó)模具被冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。在我國(guó)，1998 年 3 月在《國(guó)務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位，把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要位置。目前，我國(guó)沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的 40%以上，處于主導(dǎo)地位。1.2 冷沖壓的應(yīng)用沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)過(guò)機(jī)械工業(yè)加工便可使用。沖壓加工不一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞。因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量較好而且成本低的加工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。沖壓工藝在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。1.3 冷沖壓發(fā)展趨勢(shì) （1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化。例如，生產(chǎn)汽車(chē)覆蓋件的沖壓工藝，傳2統(tǒng)方法是根據(jù)已有的設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比分析，確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計(jì)模具，進(jìn)行試沖，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和修改，才能轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。近幾年來(lái)，國(guó)外有的公司已開(kāi)始采用有限變形的彈塑性有限元法，對(duì)覆蓋件成形過(guò)程進(jìn)行計(jì)算模擬，分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而預(yù)測(cè)某一工藝方案的可行性和可能會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題，并將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行選擇和修改。這樣，不僅可以節(jié)省昂貴的模具試制費(fèi)用，縮短產(chǎn)品試制周期，而且可以建立符合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法；既促進(jìn)了冷沖壓工藝的發(fā)展，又可以發(fā)揮塑性成形理論對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的知道作用。（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化。為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短工裝設(shè)計(jì)、制造周期，正在大力開(kāi)展模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。采用這一技術(shù)，一般可以提高模具設(shè)計(jì)和制造效率 2～3 倍，模具生產(chǎn)周期可縮短 1/2～1/3。發(fā)展這一技術(shù)的最終目標(biāo)，是要達(dá)到模具CAD/CAM 一體化，而模具圖紙將只作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧谩２捎媚＞?CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)與制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)上。（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)華。為了滿足大量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位高速自動(dòng)壓力機(jī)。一般中小型沖壓件，既可在多工位壓力機(jī)上生產(chǎn)，也可以在高速壓力機(jī)上采用多工位連續(xù)模加工，使沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化。大型沖壓件（如汽車(chē)覆蓋件）可在多工位壓力機(jī)上利用自動(dòng)送料和取件裝置，進(jìn)行機(jī)械化流水線生產(chǎn)，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率。（4）為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代加快和生產(chǎn)批量減小的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展了一些新的成形工藝、簡(jiǎn)易模具、通用組合模具以及數(shù)控沖壓設(shè)備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS ）等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既可適合大量生產(chǎn)，又可適用于小批量生產(chǎn)。（5）不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果。例如，研制高強(qiáng)度鋼板，用來(lái)生產(chǎn)汽車(chē)覆蓋件；研制新型材料板，用來(lái)生產(chǎn)航空構(gòu)件等。1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的畢業(yè)設(shè)計(jì)做為大學(xué)教學(xué)中的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，是對(duì)我們?nèi)晁鶎W(xué)專業(yè)知識(shí)的最后一次也是最全面的一次檢查。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以很好的使我們辛勤的老師了解學(xué)生掌握知識(shí)的程度，也可以使我們很好的加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的鞏固，對(duì)以后我們踏足社會(huì)和在實(shí)踐工作中起到了不可估量的作用。畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的有：綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí)，進(jìn)行一次拉深模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生自己的獨(dú)立工作能力；鞏固“沖壓模具設(shè)計(jì)與制造” 等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)的方法和步驟；掌握沖壓模具設(shè)計(jì)與基本技能，如模具相關(guān)尺寸計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。3在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過(guò)這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。2 彎管墊片落料沖孔翻邊復(fù)合模零件名稱：彎管墊片材料：08Al批量：大批量料厚：1mm零件簡(jiǎn)圖：如圖 1 所示圖 1圖示零件材料為 08Al 鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。42.1 工藝性分析彎管墊片屬于中等尺寸零件，料厚 1mm，外形較復(fù)雜，尺寸精度要求一般。加工這樣的工件，傳統(tǒng)的方法是采用二個(gè)工序來(lái)完成，即第一個(gè)工序是沖孔、落料，第二個(gè)工序再翻孔成形。采用這種工藝方法須兩套模具，生產(chǎn)率低；在第二步工序中操作者需將手伸入模具，安全性差；翻孔與外緣的同心度不容易保證。采用復(fù)合模一次完成沖孔、落料、翻孔工序，這樣能大大提高生產(chǎn)效率，避免了傳統(tǒng)方法難以解決的手進(jìn)入模具的問(wèn)題，操作方便、安全，沖出制件質(zhì)量較好。2.2 工藝方案的確定方案一：1.落料沖孔復(fù)合模；2.翻邊（內(nèi)孔翻邊）單工序模。方案二：落料沖孔翻邊復(fù)合模。從工件圖上看，該工件形狀簡(jiǎn)單且軸對(duì)稱，主要尺寸 38.5 的精度為 IT11?級(jí)，材料厚 t=1mm，其沖裁性能較好。所以采用方案二，即倒裝式落料沖孔翻邊復(fù)合模。2.3 必要的工藝參數(shù)計(jì)算2.3.1 排樣和材料利用率的計(jì)算 設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。因?yàn)楣ぜ豁殐?nèi)孔翻邊，則落料件的尺寸與工件的外徑相等。由表 2-16[1]查得搭邊值 a1=a=1.5mm。則：條料寬度：b=42.5mm+2×1.5mm=45.5mm送進(jìn)步距：h=42.5mm+1.5mm=44mm材料利用率通用計(jì)算公式 ：%10??BLnF?式中 F—一個(gè)沖裁件的面積，mm；n——條料上沖裁件數(shù)量；B——條料寬度，mm； L——條料長(zhǎng)度，mm。取工件數(shù)量 20條料長(zhǎng)度 L=20D+19a1+2a1=20×42.5+21×1.5=881.5mm5取 L=882mm條料規(guī)格為 882×50×1得 07%150824????2.3.2 工作部件尺寸計(jì)算模具的主要工作部分落料凹模、凸凹模、翻邊凸模的工作關(guān)系如圖 6-26 所示。1.落料刃口尺寸計(jì)算按表 2-10[1]查得沖裁模刃口雙面間隙 Zmax=0.1mm，Zmin=0.13mm。工件的未注公差尺寸按 IT14 計(jì)算，查書(shū)末附錄 D1[1]得落料件直徑為。m062.54??落料凸、凹模的制造公差由表 2-12[1]查得 凹=0.03mm， 凸=0.02mm 。磨損??因數(shù)由表 2-13[1]查得 x=0.5。校核：凹+ 凸=0.025mm+0.02mm ＞Zmax -Zmin=0.03mm?則落料凸、凹模采用分別加工法。凹模尺寸 D 凹= ????m03.03.0 1942625.42??? ??????凹??凸模尺寸 Z025.025.min 719. ???凸凹凸 ?2.沖孔刃口尺寸計(jì)算沖壓工件沖孔凸模尺寸為 ，尺寸精度為 IT11 級(jí)。13.058??沖孔間隙對(duì)切邊質(zhì)量和模具壽命影響較大，雙面間隙 Z 過(guò)小則模架導(dǎo)向精度高，模具壽命低；Z 過(guò)大則制件口部毛刺大，取 Z=0.02～0.03mm 為宜。查表2-10 得沖孔刃口雙面間隙 Zmin=0.05mm，Zmax =0.07mm。查表 2-12[1]得凸、凹模的制造公差 , 。磨損因數(shù)m02.?凹?025.?凸?由表 2-13[1]查得 x=0.5。校核： Zm02.02.. minax??????凸凹 ?6則沖孔凸、凹模采用分別加工法。凸模尺寸 ????md 02.02.0 159135.18??? ??????凸凸 ??凹模尺寸 。Z0.05.0min.9??凸凹凸3.翻邊刃口尺寸計(jì)算因?yàn)榕髁蠟槠桨?，所以在進(jìn)行翻邊之前，需要在坯料上加工出待翻邊的孔，其孔徑 d 按彎曲展開(kāi)的原則求出，即????mtrHD 8.127.0143.52.197.043.2 ???????豎邊高度則為 trd 5.4..28...2 ??查表 5.3.1[4] 得 ，第一次翻邊可達(dá)到的極限高度為45.0min?K????mtrDH 5.6172.043.5.012.97.3.12inmax ???????因?yàn)?，所以能一次翻邊成形。ax?由于翻邊凸模在下行中，則翻邊凸模的直徑 。D02.159??凸翻邊凸模、凹模之間的單邊間隙 Z/2 可控制在（0.75～0.85）t ，使直壁稍微邊薄以保證豎邊成為直壁。則翻邊凸模、凹模的單邊間隙 Z/2 =0.85t=0.85mm。翻邊凹模尺寸 ????mZD025.025.0 871.9??? ???凹凸凹 ?2.3.3 工序力計(jì)算1.落料力 查表 2-20[3]按式 F 落=1.3Lt ?式中 F 落— —落料力（N） ；L——工件外輪廓周長(zhǎng)（mm） ；T——材料厚度（mm） ，t=1mm;——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa） 。由書(shū)末附錄 A1 查得，?=260MPa。?7L=3.14×42.5mm=133.45mm則 F 落 =1.3×133.45mm×1mm×260MPa≈45.11kN2.卸料力 查表 2-21[3]按式 F 卸=K 卸 F 落式中 K 卸——卸料力因數(shù)，其值由表 2-15 查得，K 卸=0.03。則 K 卸=0.03×45.11KN≈1.3532KN3.翻邊力 此模具翻邊凸模的工作部分分為圓錐形，且翻邊是無(wú)預(yù)置孔。因此 F=1.3F翻。查表 2-21[3]按式 (5-23) 翻邊力為:F 翻 =1.1 t s(D－d 0)??式中 s——材料的屈服強(qiáng)度，查書(shū)末附錄 A1 得， s=200 MPa；? ?D——翻邊直徑(按中線計(jì)),D=18.5mm+1mm=19.5mm ；d0——毛預(yù)制孔直徑(mm),d 0=0mm；t——材料厚度(mm)。則 F=1.3F 翻=1.3×(1.1×3.14×1×200×19.5)kN=17.512kN4.沖孔力 查表 2-19[3]按式 (2-7)：?LtKF孔孔 ?式中 F 孔— —切邊力(N)；L——工件輪廓周長(zhǎng)(mm)；T——材料厚度(mm), t=1mm ；——材料的抗剪強(qiáng)度 (MPa)。查書(shū)末附錄 A1 得， =260MPa。? ?L=3.14×18.5mm≈58.09mm則 F 孔=1.3×58.09mm×1mm×260MPa≈19.63kN5.推件力 8查表 2-16[3]按式 (2-11)F 推=nK 推 K 切式中 K 推——推件力因數(shù)，值由表 2-15 查得 K 推=0.05；n——工件在凹模內(nèi)的個(gè)數(shù)，取 n=1。則 F 推=1×0.05×19.63kN=0.49KN故總的沖裁力F 總= F 落 +K 卸 +F 翻+F 孔+F 推=45.11kN+1.3532KN+17.512kN+19.63kN+0.49N=84.1kN6.初選壓力機(jī)為安全起見(jiàn)，防止設(shè)備超載，可按公稱壓力 F 壓 （1.6～1.8）F 總的原則，?參考書(shū)末附錄 B3[3]，初選取公稱壓力為 160kN 的開(kāi)式壓力機(jī)，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：160kN滑塊行程：55mm最大閉和高度：220mm封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm工作臺(tái)孔徑：300mm×450mm模柄孔尺寸： 40mm×60mm?2.3.4 壓力中心的確定由于該零件為軸對(duì)稱件，壓力中心在工件中心。2.4 模具總體設(shè)計(jì)2.4.1 模具類(lèi)型的選擇有沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類(lèi)型為復(fù)合模具。2.4.2 定位方式的選擇在本模具中采用的是條料，所以選用導(dǎo)料銷(xiāo)和擋料銷(xiāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁條料的定位。導(dǎo)料銷(xiāo)一般設(shè)兩個(gè)，并位于條料的同一側(cè)。從前先后送料時(shí)導(dǎo)料銷(xiāo)裝在左側(cè)[4] 。導(dǎo)料銷(xiāo)在本模具中直接安裝在卸料板上，在裝配圖中很容易看到。擋料銷(xiāo)同樣起定位的作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進(jìn)距離。在本模具中試用固定擋料銷(xiāo)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，在中小模具中廣泛應(yīng)用作定距；但其存在著缺點(diǎn)：銷(xiāo)孔距離凹模刃壁較近，削弱了凹模的強(qiáng)度。9所以將其安裝在卸料板上。2.4.3 卸料、出件方式選擇因?yàn)楣ぜ虾駷?1 mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭菑?fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 2.4.4 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置用來(lái)保證上模相對(duì)于下模正確的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于生產(chǎn)批量較大，零件的要求較高，壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般都需要采用導(dǎo)向裝置，本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置來(lái)完成導(dǎo)向.2.5 主要工作部分尺寸計(jì)算2.5.1 落料凹模的設(shè)計(jì)計(jì)算1.落料凹模的刃口形式落料凹模的刃口形式根據(jù)制件的外形設(shè)計(jì)成柱形刃口，刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變；缺點(diǎn)是孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。推件塊和選用較大的壓力設(shè)備可解決這些缺點(diǎn)。2.落料凹模外形尺寸整體式落料凹模如圖 3，裝于上模座上，由于工作時(shí)承受沖裁力，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模高度 H=KB小凹模壁厚 C=(1.5~2)H大凹模壁厚 C=(2~3)H式中：B ——凹模孔的最大寬度，mm，但 B 不小于 15mm；C——凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.35凹模高度 H=KB=0.35×42.5=15mm 凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×15=22.5mm按上式計(jì)算的落料凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般可不再進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)中落料凹模外形尺寸?。喊寄８叨?H=62mm 凹模壁厚 C=26mm下面進(jìn)行強(qiáng)度校核。103.強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核計(jì)算公式： ??wwdCp???????????02315.????????0min.w式中： p——落料力，N——彎曲應(yīng)力的計(jì)算值，MPaw?[ ]——許用彎曲應(yīng)力，MPa.對(duì)于淬火硬度 58～62HRC 的 CrMoV, [ ]=（300～ 500）MPawC——凹模壁厚，mm——凹模最小壁厚，mmminD——凹模直徑，mm——凹模直徑與翻邊凸模配合孔徑， mm。0d??ww ?????????????5.14.623125.64mC2.65.0.min ???????高度和厚度滿足要求。2.5.2 翻邊凸模的設(shè)計(jì)計(jì)算1.凸模長(zhǎng)度的確定L= 64mm 2.壓應(yīng)力校核?????minAF11式中： ——凸模最小斷面的壓應(yīng)力，MPa?F——沖孔力，N——凸模最狹窄處的截面積， mmminA2凸模材料選為 CrMoV，淬火硬度為 58~62HRC 時(shí)，可取，在這里取????MPa3106.~?????MPa310.?????aAF5.9min3.彎曲應(yīng)力校核 較核公式 FIL425max?式中： ——允許的凸模最大自由，mmaxF——沖孔力，NI——凸模最小截面的慣性矩，MPa， MPa8654?dI?mFI 298196305425????4.凸模固定端面的壓力 ?????Aq式中：q——凸模固定端面的壓力, MPa，A——凸模固定部分最大截面積，F(xiàn)——沖孔力，N ，——模座材料許用壓應(yīng)力，MPa。????????4.63019Aq模座材料采用鑄鐵時(shí)，當(dāng)凸模固定端面壓力超過(guò) 80~90 Mpa 時(shí)，應(yīng)使用墊板，也可用墊板。2.5.3 凸凹模的設(shè)計(jì)計(jì)算121.凸凹模長(zhǎng)度的確定 mHXta 61410???式中： ——模具閉和時(shí)橡皮長(zhǎng)度，mm,0 mH20?H1——凸凹模固定板厚度，mm, 1——卸料板厚度， mm,XHX0?2.凸凹模壁厚校核查表 6-12[3]，倒裝復(fù)合模凸凹模最小壁厚 （料厚 ） 。mn7.2i t1?21.50.12.7n???＞滿足最小壁厚 的要求，設(shè)計(jì)的凸凹模滿足要求。min＞3.凸凹模固定端面的壓力 ??245108.FqMPaA????＜式中：A——凸模固定部分最大截面積，F(xiàn)——落料力，N。13圖 2 凸凹模 圖 3 落料凹模圖 4 翻邊凸模模具主要結(jié)構(gòu)中落料凹模、凸凹模、翻邊凸模的工作尺寸分別如圖 2～圖4 所示。2.5.4 其他零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.橡膠的計(jì)算 14下卸料裝置采用橡膠作為彈性元件。由式（1-4） [1]計(jì)算橡膠的自由高度為：??工 作自 由 sH4~5.3?式中 s 工作工作行程與模具修磨量或調(diào)整量（4～ 6）之和。mm1510??工 作則 ??H60~.24~5.3??自 由取 5自 由橡膠的裝配高度 ??mHZ 7.4~05.9.0~85.??自 由mHZ46?橡膠的斷面面積，在模具裝配時(shí)，根據(jù)模具空間大小確定。2.彈簧的設(shè)計(jì)推件塊用于沖壓件的上卸料，且兼作壓件板，是使工件保持平整的關(guān)鍵零件，故選擇彈簧時(shí)，其工作壓力應(yīng)再加大一些。根據(jù)結(jié)構(gòu)選為 1 根彈簧，推件力 F 推=0.49KN 。按推件力 F 推（≥0.49KN）和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由書(shū)末附錄 C1 中可選序號(hào) 57～61 的彈簧，其負(fù)荷F=720N＞ 。卸F檢驗(yàn)是否滿足 ≥ 。1s總其中 ，查書(shū)末附錄 C1 及負(fù)荷—行程曲線可得m5.5.41???工 作下列有關(guān)數(shù)據(jù)：彈簧序號(hào)H H1 s1=H-H1 s 預(yù) s 總=s 工作+ s 預(yù) +s 修57 45 30.2 15.5 11 2158 60 40.2 21.8 13 2359 80 52.8 34.3 18 281560 100 65.0 46.8 24 3461 130 83.8 59.5 32 42故選取 58 號(hào)彈簧，外徑 D=36mm，鋼絲直徑 d=5mm,自由狀態(tài)下高 H 自由=60mm。彈簧裝配高度 。msHZ47??預(yù)自 由3.固定板的設(shè)計(jì)在本模具中只有凸凹模需要由固定板來(lái)固定。固定板的平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷(xiāo)釘?shù)奈恢谩９潭ò宓耐拱寄０惭b孔與凸凹模采用過(guò)渡配合 H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平?，F(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)凸凹模固定板尺寸為: 94.5mm×80mm×10mm。4.墊板的設(shè)計(jì)墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和模板相同，厚度取6mm5.螺釘與銷(xiāo)釘?shù)脑O(shè)計(jì)螺釘和銷(xiāo)釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可，螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷(xiāo)釘起定位作用，常用圓柱銷(xiāo)釘，螺釘、銷(xiāo)釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。所以螺釘?shù)囊?guī)格選用 M6、M8 和M10，銷(xiāo)釘選用 d=5mm。6.模架選擇該模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 5 所示。主要由上、下模座、落料凹模、凸凹模、翻邊凸模、凸凹模固定板、卸料板、推件塊等零件構(gòu)成。根據(jù)落料凹模的外形尺寸及橡膠尺寸,參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5],可選擇 I 級(jí)精度后側(cè)導(dǎo)柱模架 125mm×80mm×110mm～165mm(GB/T2856. —90)導(dǎo)柱 20h5×130mm 20 鋼 GB/T7187.1—95導(dǎo)套 20H6×70mm×28mm 20 鋼 GB/T7187.3—95上模座標(biāo)記 125mm×80mm×30mm HT200 GB/T2856.7—90下模座標(biāo)記 125mm×80mm×40mm HT200 GB/T2856.8—90模柄標(biāo)記：B40? 100 JB/T 7646.1—1994，模柄采壓入式模柄，B 型，材料為 Q235。模具的實(shí)際閉合高度為：16H 模=上模板厚度+ 墊板厚度+落料凹模厚度+凸凹模厚度+下模座厚度-凸凹模進(jìn)入凹模深度=30mm+6mm+62mm+66mm+40mm-14mm=190mm壓力機(jī)的最大閉和高度為 220mm（封閉高度調(diào)節(jié)量 45mm）工作臺(tái)孔徑為300mm×450mm，實(shí)際設(shè)計(jì)的模具閉和高度 H 模=190mm，滿足 175mm＜H 模＜220mm。2.6 模具總裝圖圖 5 裝配圖1 導(dǎo)料銷(xiāo) 2 螺栓 3 彈簧 4 模柄 5 止轉(zhuǎn)銷(xiāo) 6 銷(xiāo)釘 7 墊板 8 翻邊凸模9 上模座 10 導(dǎo)套 11 導(dǎo)柱 12 推件塊 13 制件 14 卸料板 15 卸料橡膠16 凸凹模固定板 17 下模座 18 螺栓 19 凸凹模 20 卸料釘 21 擋料銷(xiāo)1722 落料凹模工作時(shí)，條料由卸料板 14 上面送入，沒(méi)有導(dǎo)料銷(xiāo)，依靠目測(cè)來(lái)定位。上模下行卸料板 14 與推件塊 12 壓緊板料,然后凸凹模 19 與落料凹模 22 完成落料工作，同時(shí)端部呈錐形的翻孔凸模 8 進(jìn)行沖穿孔。上模繼續(xù)下行，工件在推件塊的壓緊狀態(tài)下進(jìn)行翻孔。當(dāng)翻孔結(jié)束時(shí)，翻孔凸模與凸凹模進(jìn)行擠切修邊。上模回升時(shí)，由卸料板及推件塊完成卸料，擠切修邊廢料從凸凹模孔口內(nèi)落下，至此整個(gè)沖壓工序完畢。2.7 沖壓設(shè)備的選定為安全起見(jiàn)，防止設(shè)備超載，可按公稱壓力 F 壓 （1.6～1.8）F 總的原則?選取壓力機(jī)。參照附錄 B3[3]，可選取公稱壓力為 160kN 的開(kāi)式壓力機(jī)，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：公稱壓力：160kN滑塊行程：55mm最大閉和高度：220mm封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm工作臺(tái)孔徑：300mm×450mm模柄孔尺寸： 40mm×60mm?2.8 加工工藝卡2.8.1 凸模加工工藝過(guò)程卡產(chǎn)品型號(hào) 零（部）件圖號(hào) 04機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品名稱凸模 零（部）件名稱 凸模共（ ）頁(yè)第（ ）頁(yè)材料牌號(hào)Cr12MoV毛坯種類(lèi)圓棒料毛坯外型尺寸Φ65mm每個(gè)毛坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)備注工時(shí)工序號(hào)工序名稱 工序內(nèi)容 車(chē)間 工段 設(shè)備 工 藝裝 備 準(zhǔn)終單件05 下料鋸成 Φ65mm×70mm 下料車(chē)間 鋸床10 鍛 鍛成 Φ63mm×65mm 鍛造 氣錘18車(chē)間15 熱處理退火 熱處理車(chē)間處理爐20 車(chē)削車(chē)外圓 Φ63 達(dá)尺寸要求；車(chē)退刀槽 2×2；車(chē)外圓 Φ20.5，留磨量 0.5mm； 掉頭車(chē)左端，留磨量0.2mm模具車(chē)間車(chē)床25 熱處理淬火并回火達(dá)58～62HRC熱處理車(chē)間30 磨外圓和右 端面磨外圓 Φ62.5 和Φ20.5 達(dá)到要求模具車(chē)間 磨床35 鉗 研磨 Φ19.15 達(dá)圖樣要求 模具車(chē)間標(biāo)記 記數(shù)更改文件號(hào)簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號(hào)設(shè)計(jì)日期審核日期標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期2.8.2 凸凹模加工工藝過(guò)程卡產(chǎn)品型號(hào) 零（部）件圖號(hào) 12機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品名稱凸凹模零（部）件名稱 凸凹模共（ ）頁(yè)第（ ）頁(yè)材料牌號(hào)Cr12MoV毛坯種類(lèi)圓棒料毛坯外型尺寸Φ60mm每個(gè)毛坯可制件數(shù)每臺(tái)件數(shù)備注工時(shí)工序號(hào)工序名稱 工序內(nèi)容 車(chē)間 工段 設(shè)備 工 藝裝 備 準(zhǔn)終單件05 下料鋸成 Φ60mm×70mm 下料車(chē)間 鋸床10 鍛 鍛成 Φ58mm×67mm 模具車(chē)間 車(chē)床1915 熱處理退火 熱處理車(chē)間處理爐20 車(chē)削車(chē)外圓 Φ56.5mm 達(dá)尺寸要求；車(chē)退刀槽2×2；車(chē)外圓 Φ43mm留磨量 0.5mm；掉頭車(chē)上端面，留磨量0.2mm模具車(chē)間車(chē)床21 銑 銑上、下端面達(dá)圖紙要求 模具車(chē)間22 銑銑Φ18mm、Φ16mm、Φ25mm 孔，孔徑流余量 0.1～0.15mm模具車(chē)間25 熱處理淬火并回火達(dá)58～62HRC熱處理車(chē)間30 磨外圓和上 端面磨外圓Φ62.5、Φ20.5、Φ20.85m、Φ19.2mm、Φ26.5mm 達(dá)到要求模具車(chē)間 磨床35 鉗 研磨各內(nèi)、外圓柱面達(dá)圖樣要求 模具車(chē)間 標(biāo)記 記數(shù)更改文件號(hào)簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號(hào)設(shè)計(jì)日期審核日期標(biāo)準(zhǔn)化日期會(huì)簽日期20結(jié) 論大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于模具特別是塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程種，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。21致 謝時(shí)光如電，歲月如梭，三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，而我也即將離開(kāi)可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科院校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事情。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)非常廣泛，很多都是書(shū)上沒(méi)有的東西，這就要靠自己去圖書(shū)館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算，這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決，可以說(shuō)，沒(méi)有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。在學(xué)校中，我主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設(shè)計(jì)不但把我以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，也使我在溫習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于本人資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，在有課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)里有立足之地。參 考 文 獻(xiàn)[1] 王孝培主編 .沖壓手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 年 2 月22[2] 郝濱海編著 .沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 年 1 月[3] 模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)實(shí)用實(shí)例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 年 4月 [4] 劉建超，張寶忠主編 .沖壓模具設(shè)計(jì)與制造.北京：高教社出版，2004 年 6 月 [5] 中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)，中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì).中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典.南昌：2003 年 1月23