搖架后支架沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！俊緣簭澐讖?fù)合?！俊?套】
搖架后支架沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！俊緣簭澐讖?fù)合?！俊?套】,沖孔落料復(fù)合模,壓彎翻孔復(fù)合模,2套,搖架后,支架,沖壓,工藝,模具設(shè)計(jì),沖孔,復(fù)合,壓彎翻孔
外文資料翻譯
系 別
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
外文出處
附 件 1. 原文； 2. 譯文
2011年3月
熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘要：
熱沖壓和高強(qiáng)度鋼材在汽車(chē)行業(yè)正越來(lái)越受歡迎。熱沖壓是通過(guò)加熱和按下推進(jìn)器水冷工具來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼板高強(qiáng)度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對(duì)該工藝的影響很大。本文提出了一種對(duì)冷卻管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)過(guò)程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法的優(yōu)化程序。通過(guò)對(duì)每個(gè)單獨(dú)程序組件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結(jié)合的優(yōu)化方案。
關(guān)鍵詞:
熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化
1概述
近年來(lái),在不降低安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下減輕重量已成為汽車(chē)工業(yè)的研究重點(diǎn)。熱沖壓、高強(qiáng)度鋼對(duì)此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車(chē)的安全系數(shù)。為了達(dá)到高強(qiáng)度，利用熱沖壓將高強(qiáng)度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對(duì)其進(jìn)行迅速冷卻，馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200°C以上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。到目前為止,很少有對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究的熱沖壓模具。
本文介紹了一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法,熱沖壓工具與冷卻系統(tǒng)達(dá)到最佳而快速。在這個(gè)例子中,冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化幫助進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法，隨后一系列的熱成形過(guò)程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來(lái)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運(yùn)動(dòng)需要的時(shí)間相對(duì)整個(gè)過(guò)程的時(shí)間較短。因此,熱沖壓過(guò)程必須有足夠的工具、合理的準(zhǔn)確性計(jì)算與短時(shí)間的快速設(shè)計(jì)。
模具的冷卻系統(tǒng)分析了包括這項(xiàng)議案的一項(xiàng)形成過(guò)程是很有必要的,可以提高預(yù)測(cè)精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車(chē)和其相應(yīng)的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進(jìn)化算法。隨后,結(jié)果通過(guò)熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
2熱沖壓模具的冷卻
2.1動(dòng)機(jī)
提高了工藝流程的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化了成形零件的特點(diǎn)、熱沖壓才能達(dá)到設(shè)計(jì)最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)一種在經(jīng)濟(jì)冷卻系統(tǒng)熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數(shù)的人進(jìn)行了有關(guān)冷卻系統(tǒng)在熱沖壓工具的應(yīng)用。因此,先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法配以適當(dāng)?shù)姆抡婺Ｐ屯瓿梢蟮膬?yōu)化調(diào)查，達(dá)到工具和產(chǎn)品的快速完成和盡可能的精確。
2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點(diǎn)
在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時(shí),熱沖壓和模具冷卻是其中的一個(gè)具有代表意義的材料超高強(qiáng)度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預(yù)表(阿塞洛USIBOR)被認(rèn)為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強(qiáng)度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強(qiáng)度通過(guò)熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了熱沖壓工藝是通過(guò)快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過(guò)程非?？祚R氏體相變將發(fā)生。該微結(jié)構(gòu)提供與馬氏體與硬化的最終產(chǎn)品較高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500兆帕。
2.3工具組件和檢驗(yàn)
原型的組成及其熱沖壓工具運(yùn)動(dòng)學(xué)是如圖1所示,最初的空白，該試驗(yàn)的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗(yàn)的一部分是30毫米。
2.4沖壓模具冷卻系統(tǒng)
該工具設(shè)計(jì)必須考慮能夠達(dá)到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統(tǒng)需要被整合到工具。這冷卻系統(tǒng)冷卻管靠近工具輪廓目前認(rèn)為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應(yīng)放置導(dǎo)管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠(yuǎn)離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿(mǎn)意繪制部分的特點(diǎn),整個(gè)活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設(shè)計(jì)冷卻充分。
3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1優(yōu)化的進(jìn)化算法
圖3為每個(gè)工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)在圖3。在這個(gè)過(guò)程中,冷卻在每個(gè)通道可優(yōu)化工具通過(guò)具體的進(jìn)化算法(EA),這是在發(fā)達(dá)的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學(xué)德國(guó)),為優(yōu)化注塑工具適用于設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)在熱沖壓件工具[3、4]。作為約束條件進(jìn)行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內(nèi)。反推最小距離冷卻風(fēng)管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過(guò)有限元分析確定。參數(shù)的冷卻系統(tǒng)如通道的數(shù)量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個(gè)工具組件也提供作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)的優(yōu)化。這些輸入?yún)?shù)可從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)通過(guò)有限元模擬指南或。基于輸入初始解生成隨機(jī)參數(shù)通過(guò)EA或手動(dòng),由用戶(hù)。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過(guò)重組的電流修改他們的解決方案和隨機(jī)的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對(duì)選定的工具組件
3.2冷卻通道的優(yōu)化
在我們的研究,選定的管的直徑對(duì)8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲(chǔ)放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個(gè)工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。
4最佳冷卻系統(tǒng)的評(píng)價(jià)
冷卻通道的渠道設(shè)計(jì)產(chǎn)生EA每個(gè)工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進(jìn)行了評(píng)估,采用鐵模擬。
4.1熱學(xué)分析
在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計(jì)熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時(shí)間經(jīng)濟(jì)制造的工具。為了這個(gè)目的,兩個(gè)瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行利用ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)隱式方法。在這個(gè)分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風(fēng)管直徑大,而變種冷卻風(fēng)管。V2直徑。表1:設(shè)計(jì)工具的組合進(jìn)行有限元分析。摘要為了代表一系列生產(chǎn)流程,一個(gè)循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過(guò)程模擬為一個(gè)周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機(jī)這樣的設(shè)計(jì)周期時(shí)間是30秒。在一個(gè)周期內(nèi),沖壓運(yùn)動(dòng)的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個(gè)10秒開(kāi)發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運(yùn)動(dòng)和變形工具坯料的卻沒(méi)有考慮到減少了計(jì)算量。因此,只有進(jìn)行了傳熱分析是在一個(gè)封閉的工具。在熱分析、淬火過(guò)程耗時(shí)的地方2017秒秒來(lái)代替,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)沖壓不考慮。假定空白有一個(gè)最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0°C)由于850從950°C冷卻免費(fèi)在轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設(shè)為20°C在第一個(gè)周期和變化周期周期。冷卻介質(zhì)的溫度(Tc)假設(shè)為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗(yàn),獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學(xué)Erlangen-Nurnberg、德國(guó)),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)[2]。在分析中,對(duì)流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個(gè)工具,對(duì)流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,??c,是the(CHTC接觸傳熱系數(shù)),描述了熱通量的數(shù)量從毛坯到工具。這通常取決于系數(shù)之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無(wú)效的,依賴(lài)但是差距是使用相關(guān)系數(shù)。CHTC是假設(shè)為5000W°C / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數(shù),直到差距的增加而增加超越批判價(jià)值。
4.2 機(jī)械分析
仿真與傳統(tǒng)熱成形是不同的板料成形過(guò)程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡(jiǎn)單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究[5,6]。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶(hù)自定義函數(shù)的溫度,但這件工具是內(nèi)溫度不考慮。同時(shí),在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過(guò)程不被考慮。此外,殼模型,對(duì)接觸熱的問(wèn)題只是足夠于相對(duì)較短的接觸時(shí)間[6]。因此,我們?cè)谘芯抗ぞ吆涂瞻着c體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過(guò)程。熱力的進(jìn)行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個(gè)形成和淬火工藝是仿制,而動(dòng)態(tài)溫度和應(yīng)力響應(yīng)的工具進(jìn)行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴(lài)流動(dòng)應(yīng)力曲線(xiàn)。熱更準(zhǔn)確地表達(dá)了轉(zhuǎn)會(huì)應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場(chǎng)所依賴(lài)改變?cè)谛纬蛇^(guò)程。此外,氣溫依賴(lài)的熱導(dǎo)率和比熱也會(huì)考慮。然而,在通過(guò)熱分析,為號(hào)元素的增加,鐵的復(fù)雜性問(wèn)題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來(lái)閑了仿真時(shí)間,來(lái)獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化在計(jì)算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個(gè)雅致的網(wǎng)格更高的沖壓速度被認(rèn)為是減少模擬時(shí)間。傳熱系數(shù)的結(jié)垢因此,獲得相同的熱通量[7]。
湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)題目
搖架后支架（三）沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
楊帆
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
機(jī)自1101班
學(xué) 號(hào)
11130113
指導(dǎo)教師
徐靜蓉
教 研 室
機(jī)械設(shè)計(jì)教研室
起止時(shí)間
2015 年 3 月2日 至 2015 年 5 月 22 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)、目的與基本要求：
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的：
搖架是粗紗機(jī)和細(xì)紗機(jī)上的一種加壓裝置，在棉紡機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛。該裝置外形較小，結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)成紗質(zhì)量的影響十分顯著。本設(shè)計(jì)中的后支架是彈簧搖架加壓機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零件，它起到連接后加壓桿的作用，實(shí)現(xiàn)壓力的傳遞。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中極為重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)本課題的完成，全面復(fù)習(xí)、鞏固大學(xué)四年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程的基本理論，特別是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度和認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)。通過(guò)文獻(xiàn)檢索、英文翻譯、CAD輔助設(shè)計(jì)，提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平及英文閱讀翻譯的能力。
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和要求：
1．了解搖架的工作原理，了解后支座的結(jié)構(gòu)原理及在搖架中的作用。
2．查閱與課題相關(guān)的資料10篇以上。翻譯本專(zhuān)業(yè)外文資料一篇，不少于1.5萬(wàn)
個(gè)外文字符。
3．寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告，不少于1500個(gè)字符。
4．繪制后支架零件圖。
5．寫(xiě)出工藝卡，畫(huà)出工藝展開(kāi)圖。
6．設(shè)計(jì)落料沖孔模一副、壓彎翻孔模一副，繪制模具裝配圖和主要零件圖。
7．撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，要求不少于1.5萬(wàn)個(gè)字符，并有中英文摘要及關(guān)鍵詞。
8．圖紙工作量不少于3張A0。
主要參考文獻(xiàn)與資料：
[ 1 ] Wen-Tung Chang； Long-Iong Wu； Kuang-Hua Fuh；Chen-Chou Lin. Inspecting Profile Errors of Conjugate Disk Cams With Coordinate Measurement [J]. Journal of Mechanical Design . 2008，130(1)：011009-1～9
[ 2 ] 許發(fā)樾 . 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
[ 3 ] 馬正元，韓啟 . 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[ 4 ] 陳劍鶴 . 冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
[ 5 ] 黃費(fèi)哲，曾經(jīng)梁 . 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M] . 常德：湖南文理學(xué)院，2002
[ 6 ] 馮柄堯 . 模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M] . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998
[ 7 ] 方昆凡 . 公差與配合技術(shù)手冊(cè)[M] . 北京：北京出版社，1998
[ 8 ] 肖景容 . 沖壓工藝學(xué)[M] . 北京：北京出版社，2000
[ 9 ] 李云程 . 沖壓工藝學(xué)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[ 10 ] 《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組 . 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：
1．2015.3.2~3. 8 查閱文獻(xiàn)，收集資料。
2．2015.3.9~3.15 課題調(diào)研。
3．2015.3.16~3.22 寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告。
4．2015.3.23~3.29 完成外文翻譯。
5．2015.3.30~2015.5.22 完成方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制裝配圖和零件圖，整理設(shè)計(jì)資料，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
6．2015.5.23~5.24 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
課
題
申
報(bào)
與
審
查
指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日
教研室主任（簽名）： 年 月 日
系主任（簽名）： 年 月 日
湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書(shū)
題 目 搖架后支架 (三)
沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 楊帆
學(xué) 號(hào) 11130113
專(zhuān)業(yè)班級(jí) 機(jī)自1101
指導(dǎo)老師 徐靜蓉
2015年 3 月 27 日
設(shè)計(jì)題目
搖架后支架沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
課題目的、意義及相關(guān)研究動(dòng)態(tài)：
課題目的、意義：后支架零件時(shí)紡機(jī)的沖壓零件之一。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)師汽車(chē)、家電等產(chǎn)品生產(chǎn)中常用的制造工藝及方法。
本課題可鍛煉綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)制造的能力。
通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，熟悉常用沖壓材料的使用性能（沖壓、力學(xué)），能正確選擇模具材料并提出合適的熱處理工藝，掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的基本程序和方法。主要內(nèi)容包括：沖壓工藝分析和參數(shù)計(jì)算；沖壓工藝方案確定與優(yōu)選；關(guān)鍵工序成型的數(shù)值仿真驗(yàn)證。凸模、凹模、定位、導(dǎo)向、連續(xù)、卸料等工作零件的設(shè)計(jì)；模具裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)等等。
相關(guān)研究動(dòng)態(tài)：目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。
模具種類(lèi)很多，根據(jù)加工對(duì)象和加工工藝可分為：①加工金屬的模具。②加工非金屬和粉末冶金的模具。包括塑料模(如注射模、壓塑模和擠塑模等) 、橡膠模和粉末冶金模等。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具又可分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。模具一般為單件，小批生產(chǎn)。
模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不同于普通產(chǎn)品，它的主要特點(diǎn)是：（1）設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，信息含量大。（2）設(shè)計(jì)因素眾多，專(zhuān)業(yè)分工細(xì)致。 （3）計(jì)算、分析過(guò)程繁瑣。 （4）制造資源要求高。
課題的主要內(nèi)容、創(chuàng)新之處：
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是搖架后支架沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
1.繪制后支架零件圖。
2.繪制模具裝配圖和主要零件圖。
3.設(shè)計(jì)落料沖孔模一副、壓彎翻孔模一副。
4.寫(xiě)出工藝卡，畫(huà)出工藝展開(kāi)圖。
研究方法、設(shè)計(jì)方案：
(1)工藝分析由零件圖可知，該工件的形狀，尺寸，精度和材料等均符合沖壓工藝性要求，沖壓的主要工序有：落料、彎曲、沖裁等，工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)批量大，適宜用復(fù)合模沖制。
(2)排樣圖設(shè)計(jì)由所給零件圖畫(huà)出零件展開(kāi)圖，合理安排工位。
(3)沖壓工藝參數(shù)計(jì)算與壓力機(jī)選擇 ①坯料的展開(kāi)長(zhǎng)度及料寬計(jì)算②進(jìn)距計(jì)算③沖材間隙值的確定④凹凸模刃口尺寸的確定⑤沖壓力及壓力中心的計(jì)算
(4)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)①凹模設(shè)計(jì)②凸模設(shè)計(jì)
(5)模具裝配圖與零件圖的設(shè)計(jì)
完成期限和預(yù)期進(jìn)度：
1．2015.3.2~3. 8 查閱文獻(xiàn)，收集資料。
2．2015.3.9~3.15 課題調(diào)研。
3．2015.3.16~3.22 寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告。
4．2015.3.23~3.29 完成外文翻譯。
5．2015.3.30~2015.5.22 完成方案設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制裝配圖和零件圖，整理設(shè)計(jì)資料，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
6．2015.5.23~5.24 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
主要參考資料：
[1] G. Frey and L. Litz, “Formal methods in PLC programming”, in IEEE Con on Systems, Man and Cybernetics (SMC’ZOOO), Nashville, USA, Oct. 2000, pp.
2431-2436.
[2] 許發(fā)樾 . 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
[3] 馬正元，韓啟 . 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[4] 陳劍鶴 . 冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
[5] 黃費(fèi)哲，曾經(jīng)梁 . 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M] . 常德：湖南文理學(xué)院，2002
[6] 馮柄堯 . 模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M] . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998
[7] 方昆凡 . 公差與配合技術(shù)手冊(cè)[M] . 北京：北京出版社，1998
[8] 肖景容 . 沖壓工藝學(xué)[M] . 北京：北京出版社，2000
[9] 李云程 . 沖壓工藝學(xué)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[10]《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組 . 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽名： 年 月 日
4
沖壓工藝卡片
標(biāo) 記
產(chǎn)品名稱(chēng)
搖架后支架
沖壓工藝規(guī)程卡
零件名稱(chēng)
搖架后支架
年產(chǎn)量
第 1頁(yè)
產(chǎn)品圖號(hào)
零件圖號(hào)
大批
共 1頁(yè)
材料牌號(hào)及技術(shù)條件
工件圖 t=1.8,材料Q235
毛坯形狀及尺寸
條料1.8×188×2000
下料
工藝號(hào)
工序名稱(chēng)
工序草圖
工裝名稱(chēng)及圖號(hào)
設(shè)備
檢驗(yàn)要求
備注
1
鋸床下料
鋸床工裝
鋸床
檢驗(yàn)尺寸是否符合1.8×188×2000
2
沖孔落料
專(zhuān)用
模具
壓力機(jī)
沖孔落料復(fù)合模
壓彎翻孔
專(zhuān)用
模具
壓力機(jī)
壓彎翻孔復(fù)合模
3
檢驗(yàn)
游標(biāo)卡尺
游標(biāo)卡尺
檢驗(yàn)尺寸是否符合要求
原底圖
總 號(hào)
日期
更改標(biāo)記
編 制
校對(duì)
核對(duì)
文件號(hào)
姓名
底 圖
總 號(hào)
簽字
簽 字
簽字
日 期
日期
湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目 搖架后支架 (三)
沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 楊帆
學(xué) 號(hào) 11130113
專(zhuān)業(yè)班級(jí) 機(jī)自1101
指導(dǎo)老師 徐靜蓉
2015年 3 月 27 日
搖架后支架（三）沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
目錄
中文摘要及關(guān)鍵詞 III
英文摘要及關(guān)鍵詞 IV
第1章 工件分析 1
1.1 材料的工藝分析 1
1.2 材料選擇 2
1.3 工件結(jié)構(gòu)形狀 3
1.4 尺寸精度 3
第2章 沖裁工藝方案的確定 6
第3章 模具總體設(shè)計(jì) 7
3.1 模具類(lèi)型的選擇 7
3.2 操作與定位方式 7
3.3 卸料、出件方式 7
3.4 確定送料方式 8
3.5 確定導(dǎo)向方式 8
第4章 模具工藝參數(shù)確定 9
4.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
4.2 搭邊值的確定 9
4.3 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算 10
4.4 材料利用率的計(jì)算 12
第5章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選 13
5.1 沖裁力Fp的計(jì)算 13
5.2 卸料力Fq1的計(jì)算 14
5.3 頂件力Fq2的計(jì)算 14
5.4 總的沖壓力F的計(jì)算 14
5.5 壓力機(jī)的初選 15
第6章 模具壓力中心的確定 17
第7章 沖裁模間隙的確定 18
7.1 沖裁間隙Z 18
7.2 沖裁間隙分析 18
第8章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算 19
8.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 19
8.2 刃口尺寸的計(jì)算 20
8.3翻邊工作刃口尺寸 24
第9章 主要零部件的設(shè)計(jì) 26
9.1 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 26
9.2 橡膠的選用 32
9.3 模架及其零件的設(shè)計(jì) 33
第10章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) 35
10.1 閉合高度的計(jì)算 35
10.2 沖壓設(shè)備的選定 35
結(jié) 論 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 40
II
搖架后支架（三）沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
中文摘要及關(guān)鍵詞
摘 要：在這次設(shè)計(jì)中根據(jù)所給題目的要求，首先對(duì)沖壓件進(jìn)行了分析，分析該零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可滿(mǎn)足零件精度的要求，再?gòu)牧慵男螤?、尺寸?biāo)注及生產(chǎn)批量等情況看，選擇加工方案。由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個(gè)工業(yè)部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過(guò)機(jī)床刀具工業(yè)的產(chǎn)值.這一情況充分說(shuō)明在國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過(guò)程中,在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)世界市場(chǎng)進(jìn)行激烈的爭(zhēng)奪中,越多越多地采用模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn),模具工業(yè)明顯地成為技術(shù) 經(jīng)濟(jì)和國(guó)力發(fā)展的關(guān)鍵.
因此,要使國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)獲得高速發(fā)展,加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門(mén),從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵的作用. 本設(shè)計(jì)擋片零件沖壓模具，凸凹模安裝在模具下模座上。倒裝復(fù)合模廢料清理無(wú)須二次清理，操作方便安全，生產(chǎn)效率較高。復(fù)合模與彎曲模的設(shè)計(jì)過(guò)程大致相似，復(fù)合模較彎曲模結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)凸模、凹模和凸凹模的設(shè)計(jì)，其中主要是其工作部分的尺寸設(shè)計(jì)，以保證制件的精度和質(zhì)量要求。
關(guān)鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模
英文摘要及關(guān)鍵詞
Abstract：In this design according to the requirements of the topic, firstly, stamping parts are analyzed, the dimensional accuracy of the parts of the analysis that the general accuracy of the mould can meet the requirements of precision parts, from the shape, dimension and mass production situation, selection and processing scheme. Due to the importance of the mold industry, mold forming technology has been widely used in various industrial sectors, so that the mold industry output value has been greatly exceeded the machine tool industry output value. This fully explained in the process of national economy vigorous development, in the fierce competition for each industrial developed countries on the world market, more and more using mold for production, key technology and national economic development has become the mold industry obviously.
Therefore, to make each department of national economic high speed development, accelerate the realization of the four modernizations of socialism, we must mold industrial make up as soon as possible, so that the mold production formed an independent industrial sector, so as to give full play to the key role of mold industry in the national economy. The design of bending plate stamping bracket parts of the die, punch and die installed in the mould of the lower mould seat. Flip composite modulus waste disposal, without two clean, convenient and safe operation, high production efficiency. The design process of compound die and bending die compound die is similar, the bending die structure is more complex. The design is mainly the design of the punch, concave die and punch and die, which is mainly designed dimension of the part of the work, to ensure the precision and quality requirements.
Keywords: Molding;Blanking piece;Punch;Die punch
40
第1章 工件分析
1.1 材料的工藝分析
近年來(lái),.由于模具技術(shù)的迅速發(fā)展, 模具設(shè)計(jì)與制造已成為一個(gè)行業(yè)越來(lái)越來(lái)引起人們的重視.模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備,他在各種生產(chǎn)行業(yè),特別是沖壓和塑料成形加工中,應(yīng)用極為廣泛.我國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值中,沖壓模具的產(chǎn)值約為50％.現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展,在很大程度上依賴(lài)于模具標(biāo)準(zhǔn)化的程度,優(yōu)質(zhì)模具材料的研究,先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù),專(zhuān)用的機(jī)床設(shè)備及高水平的生產(chǎn)技術(shù)管理等等,但其中模具設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)方面.
利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段,它對(duì)于保證制品質(zhì)量,縮短試制周期,進(jìn)而爭(zhēng)先進(jìn)入市場(chǎng),以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都具有決定性意義.因此德國(guó)把模具成為”金屬加工中的帝王”,把模具工業(yè)視為”關(guān)鍵 工業(yè)”,美國(guó)把模具成為”美國(guó)工業(yè)的基石”,把模具工業(yè)視為”不 可估量其力量的工業(yè)”,日本把模具說(shuō)成”促進(jìn)社會(huì)富裕繁榮的動(dòng)力”把模具工業(yè)視為”整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”
由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個(gè)工業(yè)部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過(guò)機(jī)床 刀具工業(yè)的產(chǎn)值.這一情況充分說(shuō)明在國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過(guò)程中,在各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)世界市場(chǎng)進(jìn)行激烈的爭(zhēng)奪中,越多越多地采用模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn),模具工業(yè)明顯地成為技術(shù) 經(jīng)濟(jì)和國(guó)力發(fā)展的關(guān)鍵.
從我國(guó)的情況來(lái)看,不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不 去,新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不出來(lái),老產(chǎn)品更新速度慢,能源消耗指標(biāo)高,材料消耗量大,這些都與我國(guó)模具生產(chǎn)技術(shù)落后,沒(méi)有一個(gè)強(qiáng)大的 先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān).
因此,要使國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)獲得高速發(fā)展,加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門(mén),從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵的作用.
沖壓生產(chǎn)靠模具和壓力機(jī)完成加工過(guò)程,與其他機(jī)械加工方法相比,其在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面有如下特點(diǎn):
⑴沖壓加工的生產(chǎn)效率高,且操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化.普通壓力機(jī)每分鐘可以生產(chǎn)十幾個(gè)零件,高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾百甚至上千件零件.所以它是一種高效率的加工方法.
⑵沖壓件的尺寸精度由模具來(lái)保證,所以質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好.
⑶沖壓可加工出尺寸范圍較大 形狀較復(fù)雜的零件,小到儀表零件,大到汽車(chē)覆蓋件,還可獲得其他加工方法難以制造的壁薄 、 質(zhì)量輕、 剛性好 、 表面質(zhì)量高 、 形狀復(fù)雜的零件.
⑷沖壓加工一般不需要加熱毛坯,也不像切削加工那樣,需大量切削金屬,所以它不但節(jié)能,而且節(jié)約金屬,故沖壓件的成本較低.
由于沖壓工藝具有上述突出的特點(diǎn),因此在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用.例如,航空航天、機(jī)械、電子通信 、交通 、兵器 、日用電器及輕工等產(chǎn)業(yè)都有沖壓加工,不但在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛才用沖壓工藝,而且可以說(shuō)每個(gè)人每天都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系.
沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛.相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén) 越來(lái)越多地才用沖壓加工方法加工零件部件,如汽車(chē) 、農(nóng)機(jī)、儀表 、儀器 、電子、航空 、航天 、軍工 、家電及輕工等行業(yè).在這些工業(yè)部門(mén)中,沖壓件所占比例相當(dāng)大,少則60％以上,多則90％以上.不少過(guò)去用鍛造 鑄造 和切削加工方法制造的零件,現(xiàn)在大多也被質(zhì)量輕 剛度好的沖壓件所代替.因此可以說(shuō),如果生產(chǎn)中不廣泛才用沖壓工藝,許多工業(yè)部門(mén)要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量 、 降低生產(chǎn)成本 、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。
1.2 材料選擇
圖 1 支架工件圖
運(yùn)用三維軟件可以得工件進(jìn)行展開(kāi)，展開(kāi)圖如下圖：
根據(jù)表1.1，Q235為低碳鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機(jī)械零件。綜合評(píng)比均適合沖裁加工。
1.3 工件結(jié)構(gòu)形狀
工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，孔與邊緣之間的距離也滿(mǎn)足要求，可以沖裁。
1.4 尺寸精度
零件圖上所注公差經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)公差表1.2為IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿(mǎn)足要求。
根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：
零件外形：64mm、83.5mm、21mm
零件內(nèi)形：10mm、6.2mm
表1.1黑色金屬的力學(xué)性能
材料名稱(chēng)
材料牌號(hào)
材料狀態(tài)
極限強(qiáng)度
伸長(zhǎng)率
屈服強(qiáng)度
彈性模量E/MPa
抗剪
抗拉
合金鋼
Q235
已退火的
216-304
275-383
32
177
08
255-353
324-441
32
196
186000
10F
216-333
275-412
30
186
10
255-333
294-432
29
206
194000
15F
245-363
314-451
28
15
265-373
333-471
26
225
198000
20F
275-383
333-471
26
225
196000
2O
275-392
353-500
25
245
206000
25
314-432
329-539
24
275
198000
30
353-471
441-588
22
294
197000
35
392-511
490-637
20
314
197000
40
412-530
511-657
18
333
209000
45
432-549
539-686
16
353
200000
50
432-569
539-716
14
373
216000
表1.2部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3—1998）
公差等級(jí)
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
IT13
IT14
IT15
基本尺寸
/μm /mm
＞3～6
8
12
18
30
48
75
0.12
0.18
0.30
0.48
＞6～10
9
15
22
36
58
90
0.15
0.22
0.36
0.58
＞10～18
11
18
27
43
70
110
0.18
0.27
0.43
0.70
＞18～30
13
21
33
52
84
130
0.21
0.33
0.52
0.84
＞30～50
16
25
39
62
100
160
0.25
0.39
0.62
1.00
＞50～80
19
30
46
74
120
190
0.30
0.46
0.74
1.20
＞80～120
22
35
54
87
140
220
0.35
0.54
0.87
1.40
從表1.1中查出Q235
抗拉強(qiáng)度：σ=275～383Mpa
抗剪強(qiáng)度：τ=216～304Mpa
伸長(zhǎng)率： δ=32%
分析其力學(xué)性能較好，故選擇Q235材料。
第2章 沖裁工藝方案的確定
該制件的沖裁工序包括落料和沖孔壓彎，翻邊，其沖裁加工有以下三種方案：
方案一：先沖孔，后落料 壓彎，翻邊。單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔—落料復(fù)合沖壓 壓彎翻邊復(fù)合。復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料壓彎-翻邊級(jí)進(jìn)沖壓。級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓設(shè)備噸位不夠的問(wèn)題。其缺點(diǎn)在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二次沖孔時(shí)，準(zhǔn)確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。
方案二也只需1副模具，制件精度和生產(chǎn)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(qiáng)度也能滿(mǎn)足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小，制造比方案三簡(jiǎn)單。
方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿(mǎn)足要求，但模具輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。
通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較,采用方案二復(fù)合模是比較合理的。
第3章 模具總體設(shè)計(jì)
3.1 模具類(lèi)型的選擇
經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡(jiǎn)單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過(guò)比較，決定實(shí)行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方式。
3.2 操作與定位方式
一、操作方式
零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟(jì)效益。
二、定位方式
因?yàn)閷?dǎo)料銷(xiāo)和擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，控制送料步距采用固定擋料銷(xiāo)。
3.3 卸料、出件方式
一、卸料方式
剛性卸料與彈性卸料的比較：
剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)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且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場(chǎng)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，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模。
工件平直度較高，料厚為0.5mm，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(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故可采用彈性卸料。
二、出件方式
因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。
3.4 確定送料方式
因選用的沖壓設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī)，采用橫向送料方式，即由右向左送料。
3.5 確定導(dǎo)向方式
采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。
第4章 模具工藝參數(shù)確定
4.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱(chēng)為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長(zhǎng)模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。
根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無(wú)搭邊排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。
因此有下列三種方案：
方案一：有搭邊排樣 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(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。
方案二：少搭邊排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
方案三：無(wú)搭邊排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
通過(guò)上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳（如圖5.1所示）。
4.2 搭邊值的確定
排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱(chēng)為搭邊。
搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌４钸呏凳菑U料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損。根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表5.1得：
兩制件之間搭邊值a1=2mm
側(cè)搭邊值a=2.5mm
表4.1搭邊值和側(cè)邊值
材料厚度t
手動(dòng)送料
自動(dòng)送料
圓形
非圓形
往復(fù)送料
a
a1
a
a1
a
a1
a
a1
1以下
1.5
1.5
2
1.5
3
2
1～2
2
1.5
2.5
2
3.5
2.5
3
2
2～3
2.5
2
3
2.5
4
3.5
3～4
3
2.5
3.5
3
5
4
4
3
4～5
4
3
5
4
6
5
5
4
5～6
5
4
6
5
7
6
2.0
5
4.3 進(jìn)距與條料寬度計(jì)算
一、送料進(jìn)距A
條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱(chēng)為送料進(jìn)距，每個(gè)進(jìn)距可沖出一個(gè)或多個(gè)零件。
A=D+a1 (5.1)
式中D——平行于送料方向的沖裁件寬度
a1——沖裁件之間搭邊值
模具相對(duì)于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。
圖4.1排樣圖
二、條料寬度B計(jì)算
排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設(shè)計(jì)出。計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮：
1.有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
2.無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
3.有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。
有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。
圖4.2有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度確定
本設(shè)計(jì)采用的是有側(cè)壓裝置的模具。
所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值。其計(jì)算公式如下：
B=[D+2a] （5.2）
式中B——條料寬度基本尺寸；
D——條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸；
a——側(cè)搭邊值，查表5.1；
△——條料下料剪切公差；
表4.2剪切公差△及條料與導(dǎo)料板之間隙C（mm）
條料厚度(mm)
條料寬度(mm)
≤1
＞1～2
＞2～3
＞3～5
△
C
△
C
△
C
△
C
≤50
0.4
0.1
0.5
0.2
0.7
0.4
0.9
0.6
＞50～100
0.5
0.1
0.6
0.2
0.8
0.4
1.0
0.6
＞100～150
0.
0.2
0.7
0.3
0.9
0.5
1.1
0.7
＞150～220
0.7
0.2
0.8
0.3
1.0
0.5
1.2
0.7
根據(jù)零件圖查表5.2確定剪料公差及條料與導(dǎo)板之間的間隙△=0.6。
根據(jù)公式(5.2)： B=[D+2a+c]
=(183+2×2.5)
=188
4.4 材料利用率的計(jì)算
一、計(jì)算沖壓件面積、周長(zhǎng)
因?yàn)樵摴ぜD由多段圓弧組成，計(jì)算周長(zhǎng)需要準(zhǔn)確的找到各段圓弧的長(zhǎng)度，計(jì)算面積也需要準(zhǔn)確的找到切點(diǎn)，諸多因素采用人工計(jì)算時(shí)計(jì)算量較大，因此采用三維輔助軟件可快速準(zhǔn)確的計(jì)算出面積、周長(zhǎng)（如圖4.3）。
圖5.3沖壓件的周長(zhǎng)和面積
取F=2911.895mm2
L=379.52mm
二、計(jì)算材料利用率
沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。
材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率η表示：
η=(nF/AB)×100% （4.3）
式中η——材料利用率（%）；
n——沖裁件的數(shù)目；
F——沖裁件的實(shí)際面積(mm2)；包括工件面積與廢料面積；
B——板料寬度(mm)；
A——送料進(jìn)距；
根據(jù)公式(5.3)： η=(2911.895/188×81)×100%
≈75.8%
由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。
第5章 計(jì)算沖壓力與壓力機(jī)的初選
計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計(jì)算：
Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1）
式中τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
L——沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；
t——材料厚度（mm）；
系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)，取Kp =1.3。
5.1 沖裁力Fp的計(jì)算
據(jù)圖5.3可得一個(gè)零件內(nèi)外周邊之和L=379.52mm。
查合金鋼的力學(xué)性能表知：Q235的抗剪強(qiáng)度τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度t=0.5mm，則
根據(jù)公式(6.1)： Fp= Kp Ltτ
=1.3×2×379.52×260
=45210.88(N)
≈45.2（KN）
5.2 卸料力Fq1的計(jì)算
Fq1=KxFp （6.2）
式中Kx——卸料力系數(shù)，查表6.1取Kx＝0.05。
根據(jù)公式（6.2）： Fq1= KxFp
=0.05×45.2（KN）
≈2.26(KN)
表6.1卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1～0.5
＞0.5～2.5
＞2.5～6.5
＞6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
5.3 頂件力Fq2的計(jì)算
Fq2= KdFp （6.3）
式中Kd——頂件力系數(shù)。
查表6.1得Kd＝0.06.
根據(jù)公式（6.3）： Fq2= KdFp
=0.06×45.2（KN）
≈2.712（KN）
5.4 總的沖壓力F的計(jì)算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力F=FP+Fq1+Fq2
=45.2+2.26+2.712
=50.712(KN)
選用的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為1.3，則：
P≥1.3F=1.3x50.712 (KN)=65.93(KN)。
5.5 壓力機(jī)的初選
沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。
沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見(jiàn)的冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)。
表6.2部分常用開(kāi)式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
單位
型號(hào)
J23-4
J23-6.3
J23-10
J23-16
J23-25
J23-63
J23-100
滑塊公稱(chēng)壓力
KN
40
63
100
160
250
630
1000
滑塊行程次數(shù)
次/mm
200
160
135
115
100
70
70
最大閉合高度
mm
160
170
180
220
250
360
360
閉合高度調(diào)節(jié)量
mm
35
40
50
60
70
90
90
立柱間距
mm
100
150
180
220
260
250
250
滑塊地面尺寸
左右
mm
100
140
170
200
300
300
前后
mm
90
120
150
180
340
340
模柄孔尺寸
直徑
mm
30
50
深度
mm
50
70
墊塊厚度
mm
35
40
50
60
70
80
90
最大傾斜角
°
45
35
30
工作臺(tái)尺寸
左右
mm
280
315
360
450
560
630
710
前后
mm
180
200
240
300
360
420
480
根據(jù)沖壓力的計(jì)算和壓力中心的計(jì)算，選擇開(kāi)式壓力機(jī)的型號(hào)為J23-10。
第6章 模具壓力中心的確定
模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。
模具的壓力中心，可按以下原則來(lái)確定：
1.對(duì)稱(chēng)零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。
2.工件形狀相同且分布對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。
3.各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的 力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。
其中、、………分別為各沖裁周邊長(zhǎng)度。
按比例畫(huà)出零件形狀，選定坐標(biāo)系XOY。計(jì)算出零件壓力中心為（0，20.55）
第7章 沖裁模間隙的確定
7.1 沖裁間隙Z
指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸DT的差值（如圖8.1），是設(shè)計(jì)模具的重要工藝參數(shù)。
圖7.1沖裁間隙
7.2 沖裁間隙分析
一、間隙對(duì)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(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。
二、間隙值的確定
凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)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(gè)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(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小合理間隙Zmin，最大值稱(chēng)為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Zmin。
確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。
對(duì)于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對(duì)于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來(lái)確定間隙值。
根據(jù)間隙表8.1查得材料Q235的最小雙面間隙Zmin=0.246mm，最大雙面間隙Zmax=0.360mm
表7.1部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙
材料厚度
08、10、35、09Mn2、Q235
40、50
16Mn
65Mn
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
Z最小
Z最大
小于0.5
較小間隙
0.5
0.04
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.040
0.060
0.8
0.072
0.104
0.072
0.104
0.072
0.104
0.064
0.092
1.0
0.100
0.140
0.100
0.140
0.100
0.140
0.90
0.126
1.2
0.126
0.180
0.132
0.180
0.132
0.180
1.5
0.132
0.240
0.170
0.240
0.170
0.240
2.0
0.246
0.360
0.260
0.380
0.260
0.380
2.5
0.360
0.500
0.380
0.540
0.380
0.540
3.0
0.460
0.640
0.480
0.660
0.480
0.660
4.0
0.640
0.880
注：08鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí)，取間隙的25%。
第8章 凹、凸模刃口尺寸的計(jì)算
8.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則
沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則：
1.落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。
3.確定沖模刃口制造公差時(shí)。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高，增加成本，如果對(duì)刃口精度要求過(guò)低，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件按國(guó)家“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖?？砂碔T11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件按IT6～I(xiàn)T7級(jí)制造。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
8.2 刃口尺寸的計(jì)算
根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法分為兩種情況。凸模與凹模分開(kāi)加工和凸模與凹模配合加工。對(duì)于該制件應(yīng)該選用凸模與凹模分開(kāi)加工方法。
凸模與凹模分開(kāi)加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標(biāo)注凸模與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax必須滿(mǎn)足下列條件：
或者、
一、沖孔凸、凹模計(jì)算
設(shè)沖孔尺寸為根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Zmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式為：
凸模 dp=(d＋x△)0- δp
凹模 dd=(＋Zmin)0+ δd＝(d＋X△＋Zmin) 0+ δd
在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距Ld按下式確定：
Ld=(Lmin＋0.5△)±0.125△
式中dd——沖孔凹?；境叽?mm)；
dp——沖孔凸模基本尺寸(mm)；
d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；
Ld——同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)；
Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)；
△——沖孔件孔徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，可查表9.1取值：當(dāng)工件精度IT10以上，取x=1；當(dāng)工件精度IT11～I(xiàn)T13，取x=0.75；當(dāng)工件精度IT14，則取x=0.5。
表9.1磨損系數(shù)X
料厚t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1～2
2～4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17～0.35
0.21～0.41
0.25～0.49
0.31～0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
根據(jù)圖1.1和表9.1查得磨損系數(shù)X取0.5，即X=0.5
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，所以
凸模： dp =(4+X△) 0- δp
=(4+0.5×0.05)
=4.025
凹模： dd=( dp +Zmin)
=(4.025+0.246)
=4.271
二、落料凸、凹模計(jì)算
凹模： Dd=(D－X△)
凸模： Dp=( Dd－Zmin)＝(D－X△－Zmin)
式中Dd——落料凹?；境叽?mm)；
Dp——落料凸?；境叽?mm)；
D——落料件最大極限尺寸(mm)；
r——落料件外徑公差(mm)；
Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)；
X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。表9.1取X=0.5。
由公差表（1.2）查得：53.5mm、22.5mm、13mm設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工。
所以凹模
53.5:Dd2=(D2-X)
=(53.5-0.5×0.74)0+0.021
=53.13+0.021mm
22.5:Dd2=(D2-X)
=(22.5-0.5×0.52)0+0.021
=22.24+0.021mm
13:Dd4=(D4-X)
=(13-0.5×0.36)
=12.82mm
凸模 53.5:Dp2=(Dd2- Zmin)
=(53.13-0.04)
=53.09mm
13:Dp4=(Dd4- Zmin)
=(12.82-0.1)
=12.72mm
校核因?yàn)? ｜｜＋｜｜=0.018+0.011=0.029mm
｜｜＋｜｜=0.013+0.021=0.034mm
｜｜＋｜｜=0.016+0.025=0.041mm
｜｜＋｜｜=0.019+0.030=0.049mm
5.3彎曲
對(duì)于U形彎曲件，必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙值，因?yàn)橥拱寄ｉg隙小了，摩擦力和彎曲力就大,當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，還會(huì)使制件直邊料厚減薄和出現(xiàn)話(huà)痕，同時(shí)還降低凹模壽命。若間隙過(guò)大，制件回彈量增大，誤差增加，從而降低制件精度，所以彎曲模具間隙的大小對(duì)制件質(zhì)量、彎曲力和模具壽命有較大的影響。
生產(chǎn)中是根據(jù)彎曲件材料的力學(xué)性能，材料厚度，制件精度和彎邊長(zhǎng)度來(lái)確定其凸凹模間隙。
Z/2=t+nt
其中Z/2----彎曲凸凹模的單邊間隙
t----材料厚度的基本尺寸
n----間隙系數(shù)
經(jīng)查表格，
n=0.05
凸模及凹模尺寸計(jì)算是依據(jù)彎曲件的使用要求來(lái)確定的。起原則是彎曲件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，則以凹模為基準(zhǔn)件，間隙放在凸模上。當(dāng)彎曲件標(biāo)注的是內(nèi)尺寸時(shí)，是以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。同時(shí)應(yīng)該注意彎曲件精度，回彈趨勢(shì)和模具的磨損規(guī)律。
（1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.75Δ）
凸模尺寸為
L p=（Ld –Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
L p=（Lmin +0.4Δ）
凹模尺寸為
L d=（Lp+Z）
其中 L—彎曲件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—彎曲件的尺寸偏差
L d—彎曲凹模的基本尺寸
L p—彎曲凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注外形尺寸，按此公式計(jì)算彎曲
凹模尺寸為
L d=（Lmax –0.75Δ）
=18
凸模尺寸為
L p=（Ld –2Z）
=18－2×2=14
8.3翻邊工作刃口尺寸
8.3.1翻邊間隙
如圖8-1，由于在翻邊過(guò)程中，材料沿切向伸長(zhǎng)，因此其端面的材料變薄非常嚴(yán)重，根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況，翻邊凹模與翻邊凸模之間的間隙應(yīng)小于原來(lái)的材料厚度。
圖8-1 翻邊間隙
查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，表5-5平板毛坯翻邊時(shí)凸凹模之間的間隙得Z/2=0.85mm
8.3.2翻邊刃口尺寸
1. 翻邊凸模的刃口尺寸計(jì)算
查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為：
查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5
則 d凸=（d+X△）-（14）△0
2.翻邊凹模的刃口尺寸計(jì)算
根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來(lái)確定翻邊凹模的刃口尺寸
第9章 主要零部件的設(shè)計(jì)
9.1 工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
一、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算
1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模：在沖壓過(guò)程中與凸模配合直接對(duì)沖壓制件進(jìn)行分離或成形的工作零件。
凹模洞口的類(lèi)型如圖10.1所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，本設(shè)計(jì)選用c型筒口。
圖10.1凹模類(lèi)型
2.外形尺寸計(jì)算
凹模結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式兩大類(lèi)，本設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模。
凹模厚度： H=Kb(≥15mm) (10.1)
凹模壁厚： C=(1.5～2)H(≥30mm) (10.2)
凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3)
式中b——沖裁件的最大外形尺寸；（mm）；
K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見(jiàn)表10.1）；
H——凹模厚度；
C——凹模壁厚；
B——凹模外形最大尺寸。
表10.1系數(shù)K的數(shù)值
b/mm
厚度t/mm
0.5
1
2
3
＞3
＜50
0.3
0.35
0.42
0.5
0.6
＞50-100
0.2
0.22
0.28
0.35
0.42
＞100-200
0.15
0.18
0.2
0.24
0.3
＞200
0.1
0.12
0.15
0.18
0.22
根據(jù)圖1.1查表10.1，取K=0.25，又b=75mm，則由公式10.1和公式10.2得：
凹模厚度： H=Kb=0.25×107=26.75mm；
凹模壁厚： C=(1.5～2)H=(1.5～2)×26.75=40.125～53.5mm
根據(jù)表10.2取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚C=45mm。
根據(jù)公式（10.2）： B=b+2C
=197mm
表10.2矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994)
矩形凹模的長(zhǎng)度和寬度
L×B
矩形和圓形凹模厚度
H
63×50、63×63
10、12、14、16、18、20
80×63、80×80、100×63、100×80、100×100、125×80
12、14、16、18、20、22
125×100、125×125、140×80、140×80
14、16、18、20、22、25
140×125、140×140、160×100、160×125、160×140、200×100、200×125
16、18、20、22、25、28
160×160、200×140、200×160、250×125、250×140
16、20、22、25、28、32
凹模輪廓尺寸為350mm×350mm×20mm。
二、沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算
1.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因?yàn)榱慵愋校捎镁€(xiàn)切割方法進(jìn)行加工，所以采用整體直通式凸模（如圖10.3），與凸模固定板采用H7/m6配合，按凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格選取。
2.凸模外形尺寸計(jì)算
凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖堑寡b式復(fù)合模，采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長(zhǎng)按相關(guān)公式計(jì)算：
L = H1 + H2 + H + t
式中H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×40=32mm。
H2——卸料板厚度查表10.4；
t——材料的厚度；
H——沖裁件厚度和凸模進(jìn)入凸凹模一般4～10mm。則：
L =32+20+6.5+1.5=60mm
凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，強(qiáng)度足夠。
圖10.3沖孔凸模尺寸
3.凸模材料的選用
模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀復(fù)雜且壽命要求較高的凸模選用Cr12、Cr12MoV等制造。
該凸模材料應(yīng)選Cr12MoV，熱處理58～62HRC。
三、凸凹模的設(shè)計(jì)和外形尺寸計(jì)算
1.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸凹模是復(fù)合沖裁中的主要零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小限制。當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。凸凹模的最小壁厚值，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見(jiàn)表10.3。
表10.3倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚
材料厚度mm
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.5
最小壁厚a
2.7
3.2
3.6
4.0
4.4
4.9
5.2
5.8
由于選用的是倒裝式復(fù)合模，所以查表得：最小壁厚a=3.8。
2.凸凹模的外形尺寸計(jì)算
其長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：
L = h1+h2+h （10.4）
式中h1——凸凹模固定板厚度；得h1=0.6×H凹=0.6×40=24mm。
h2——卸料板厚度；查表10.4取15mm。
h——附加長(zhǎng)度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度）；
根據(jù)公式（10.4）： L = h1+h2+h
=24+15+10
=49mm
表10.4卸料板厚度
沖件厚度tmm
卸料板寬度
＜50
50～80
80～125
125～200
＞200
≤0.8
6
6
8
10
12
＞0.8～1.5
6
8
10
12
14
＞1.5～3
8
10
12
14
16
四、工作零件材料的選用
由于沖模為冷沖模，所以材料要有良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、良好的抗粘結(jié)能力、可段性、可切削性、可磨削性、熱處理工藝性等。由上要求在該模具中沖孔凸模、凸凹模和凹模板的材料選用Cr12MoV鋼。Cr12MoV剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度。淬火、回火工藝見(jiàn)表10.5。
表10.5 Cr12MoV鋼的淬火、回火工藝
鋼號(hào)
低淬低回工藝
中淬中回工藝
高淬高回工藝
淬火溫度
/℃
淬火硬度
HRC
回火溫度
/℃
淬火溫度
/℃
淬火硬度
HRC
回火溫度
/℃
淬火溫度
/℃
淬火硬度
HRC
回火溫度
/℃
Cr12MOV
950～1000
62～64
200
1030
63～64
400
1080～1100
40～60
500～520
五、卸料部分的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)卸料零件的目的，是將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的制件或廢料卸掉，常用的卸料方式有：剛性卸料、彈壓卸料板。本設(shè)計(jì)采用彈壓卸料裝置，采用彈壓卸料裝置有一定的裝配要求：在模具開(kāi)啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.3mm～0.5mm,以便順利卸料。
本模具的卸料板僅有卸料作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，取250mm×140mm，卸料板的厚度按表10-4選擇，卸料板厚度為20mm。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度43～48HRC。
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱(chēng)直徑為10mm,螺紋部分為M8.5×10mm,卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常
收藏