746 空氣濾清器殼正、反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）

746 空氣濾清器殼正、反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）,746,空氣濾清器殼正、反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）,空氣濾清器,反拉深,沖孔,復(fù)合,設(shè)計(jì),cad,文獻(xiàn),翻譯 空氣濾清器殼正、反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 1 摘 要 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國(guó)模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。本設(shè)計(jì)是 空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)，沖模的結(jié)構(gòu)性能直接反映了沖壓技術(shù)水平的 高低。選用材料時(shí)應(yīng)考慮模具的工作特性，受力情況，沖壓件材料性能，沖壓件的精 度，生產(chǎn)批量以及模具材料的加工工藝性能和工廠現(xiàn)有條件等因素。沖床的選用主要 是確定沖床的類型和噸位。板料冷沖壓加工是機(jī)械加工的一個(gè)重要組成部分。它應(yīng)用 十分廣泛。但由于傳統(tǒng)的加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過(guò)大， 壓力機(jī)不相匹配等問(wèn)題。本文就以空氣濾清器殼反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)主要介紹了 沖壓模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程： 1. 經(jīng)工藝分析工藝計(jì)算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形 式。 2. 同時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的模具分別進(jìn)行了分析說(shuō)明， 3. 對(duì)壓力機(jī)做出了合理的選擇， 4. 整個(gè)過(guò)程采用 AutoCAD 軟件繪制模具的二維裝配圖和個(gè)別零件圖。 關(guān)鍵字：沖壓模；沖裁間隙；沖壓工藝 2 Abstract Board material cold to press , it processes to be machined one important component. It is very extensive that it employs . But because the choice with unreasonable choice and pressing the interval that traditional processing is pressing the craft scheme is too big, question of matching of the press. etc. This text presses The automobile rim falls the materal drawing compound mold with the main introduction of mold design to the clutch housing: 1. Calculate by analysis , craft by craft, interval choice of value, confirm this design technological process and structural form of trimming die. 2. Analyzed separately to moulds designed that explain at the same time , 3. Having made the rational choice to the press, 4. The whole course adopts AutoCAD software to draw the two-dimentional installation diagrams and specific part pictures of the mould . Key word: press the mould； the interval of blanking；press the craft 3 目 錄 1 前言 ..................................................................4 1．1 沖壓技術(shù)概述 .......................................................5 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) .................................................6 2 沖壓工藝分析 ..........................................................7 2．1 零件材料的分析 ......................................................7 2.2 零件工藝性的分析 .....................................................8 2.3 確定工藝方案和模具形式 ...............................................8 2．4 沖壓工序數(shù)確定 .....................................................10 2．5 模具類型的確定 .....................................................10 2．6 工藝方案分析 .......................................................11 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 ....................................................11 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 .....................................................11 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： .....................................................12 4．2 計(jì)算反拉深次數(shù) ....................................................12 5 各部分工藝力計(jì)算 .....................................................12 5．1 落料、正拉深力過(guò)程 .................................................12 5.2 反拉深過(guò)程 ..........................................................14 5.3 拉深功的計(jì)算 .......................................................14 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計(jì)算 ...................................15 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 .................................15 6．2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 ...................................15 6.3 沖孔凸模的設(shè)計(jì) ......................................................16 6.4 拉深凹模的設(shè)計(jì) ......................................................18 6.5 凸凹模（拉深凸模和沖孔凹模）設(shè)計(jì) ....................................20 8.模具設(shè)計(jì) ..............................................................23 8.1 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ......................................................23 8.2 模具的閉合高度 ......................................................24 4 9 模具其它零件設(shè)計(jì)及計(jì)算 ...............................................24 9.1 沖模的導(dǎo)向裝置 ......................................................25 9.2 模架的類型及應(yīng)用 ....................................................26 9.3 定位裝置 ............................................................28 9.4 卸料裝置 ............................................................28 9.5 推件裝置的設(shè)計(jì) ......................................................28 9.6 模柄的類型及選擇 ....................................................30 9.7 凸模固定板 ..........................................................31 9.8 墊板 ................................................................31 9.9 緊固件 ..............................................................32 9.10 定位銷 .............................................................32 10.模具的裝配 ...........................................................32 10.1 復(fù)合模的裝配 .......................................................32 10.2 凸、凹模間隙的調(diào)整 .................................................32 11. 模具零件 ............................................................33 12.凸凹模制造的工藝過(guò)程 .................................................34 13.設(shè)計(jì)總結(jié) .............................................................37 .參考文獻(xiàn) ...............................................................37 .致謝 ...................................................................38 5 1 前言 1．1 沖壓技術(shù)概述 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變 形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同 屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。汽車的 車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片 等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中， 也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難 于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具， 工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面 狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上 完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開(kāi)卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn) 效率高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁， 其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形 工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹 形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精 確、均勻；表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯 方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能 試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響 沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓 件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位 6 級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn)) ，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn) 備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生 產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位 機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開(kāi)卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模 裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出 件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一 個(gè)非常重要的問(wèn)題。 1．2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 進(jìn)入 90 年代以來(lái)，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的 形成和發(fā)展。21 世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀?“精、省、凈”的需求。 沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過(guò)程、 產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過(guò)程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面 取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn) 單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。 注重產(chǎn)品制造全過(guò)程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單 一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過(guò)程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。 對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初 步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析 評(píng)估。 沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來(lái)小指量多品種混流生產(chǎn)模式及 市場(chǎng)多樣化、個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。 重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造 毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā) 展。 深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形 程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過(guò)程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工 藝過(guò)程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑 性變形理論逐步起到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的直接指導(dǎo)作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼 板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的 沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。 7 在模具設(shè)計(jì)與制造中，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)（CAD/CAM） ， 發(fā)展高精度、高壽命模具和簡(jiǎn)易模具（軟模、低熔點(diǎn)金模具等）制造技術(shù)以及通用組 合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的 要求。 推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS） 、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以 及智能機(jī)器人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成 形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖 壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì)。 2 沖壓工藝分析 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)將空 氣濾清器殼零件材料為 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）屈服強(qiáng)度 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 = 210 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 = 340MPa。 （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， 8 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=31％。 綜上所述，對(duì)空氣濾清器殼零件材料 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。 2.2 零件工藝性的分析 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。 該零件為空氣濾清器殼，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱，是典型的沖壓件。在沖壓過(guò)程中要注 意控制沖載程度，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）凸、凹模間隙的確定：對(duì)于斷面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保證零 件要求的前提下，應(yīng)以降低沖載力，提高模具壽命為主，采用大間隙；對(duì)于斷面垂直 度、尺寸精度要求較高的零件，應(yīng)選用較小的間隙值。間隙 Z=2t(1-h/t)tanβ。 （2）考慮模具刃口鈍利情況：當(dāng)模具刃口磨損成圓角變鈍時(shí)，刃口與材料接觸面積 增加，應(yīng)力集中效應(yīng)減輕，擠壓作用大，延緩了裂紋的產(chǎn)生，制件圓角大，光亮帶寬， 但裂紋發(fā)生點(diǎn)要由刃口側(cè)面向上移動(dòng)，毛刺高度加大，即使間隙合理，也仍會(huì)產(chǎn)生毛 刺。 根據(jù)零件圖，初步分析可以知道空氣濾清器殼零件的沖壓成形需要多道工序才能 完成，進(jìn)行反拉深，形成外形尺寸形狀，其次沖孔。 綜上所述，空氣濾清器殼由原始毛坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工序有：反拉深，沖 孔復(fù)合模等。 2.3 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 9 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 所需的基本的工序，反拉深，沖孔復(fù)合。 2、根據(jù)初步工藝計(jì)算，確定工藝數(shù)目，如沖壓次數(shù)等。 3、根據(jù)個(gè)別工序的變形特點(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。 由于離合器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，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，沖壓該零件的基本工序?yàn)榉蠢?，沖孔復(fù)合模。 圖 1.1 所示為空氣濾清器殼零件，材料為 10 號(hào)鋼，厚度為 t=2mm，大批量生產(chǎn)。 而冷沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法，這是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具 與沖壓設(shè)備對(duì)板料金屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓和切削加 工相比較，具有生產(chǎn)率高，加工成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡(jiǎn) 單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適合大批量生產(chǎn)，因此，此零件的 生產(chǎn)選用沖壓加工較為經(jīng)濟(jì)合理。 10 圖 1 空氣濾清器殼 2．4 沖壓工序數(shù)確定 由零件圖（1.1） ，沖壓開(kāi)始，毛坯材料應(yīng)先進(jìn)行落料工序，通過(guò)計(jì)算初步確定毛 坯的外形尺寸，落料件為圓形，壓力中心在圓心上，為典型的落料；落料之后包括了 正拉深、反拉深、沖孔、等工序；進(jìn)行拉深時(shí)，須用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拉深系數(shù) m，判斷 是否可以一次拉深成形，通過(guò)驗(yàn)算可知此零件可以一次拉深成形；然后在沖中心孔， 綜上可知，沖壓此零件主要有以下幾個(gè)基本工序： （1） 落料； （2） 正拉深； （3） 反拉深； （4） 沖中間孔； 2．5 模具類型的確定 沖壓生產(chǎn)的模具制造費(fèi)用比較高，占沖壓件總成本的 10%~30%，甚至更高，所以 采用沖壓加工的生產(chǎn)方式，必須視生產(chǎn)批量決定采用何種模具形式，由表 2-8[2]： 生產(chǎn)批量與模具形式之間的關(guān)系，參考知，此工件為大批量生產(chǎn)，如果采用單工序模， 雖然單工序模具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全方便，模具使用壽命高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但最 主要是工序數(shù)較大，生產(chǎn)批量大，形狀較為復(fù)雜，采用單工序模很難達(dá)到精度要求， 且生產(chǎn)率低，位置誤差較大，故不采用單工序模；所以模具形式采用級(jí)進(jìn)模與復(fù)合模 較為合理，顯然此工件滿足沖壓工藝的要求，成形時(shí)包括了落料、反拉深、沖孔、壓 筋等工序，整形與車邊采用專用模具與車床進(jìn)行，且工件體積較大，拉深與壓筋都比 較容易實(shí)現(xiàn)，但由此工件的形狀分析知不適合采用級(jí)進(jìn)模。通過(guò)表 2-9[2]單工序模、 級(jí)進(jìn)模與復(fù)合模的比較，綜合考慮各種生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)性，確定此工件的沖壓成形模 具采用復(fù)合模具。 11 2．6 工藝方案分析 采用落料拉深沖孔復(fù)合模,把三個(gè)工序集中在一副復(fù)合模中完成，沒(méi)有中間取放件 過(guò)程，一次沖壓成形，能保證加工要求，且精度較高。 3 模具結(jié)構(gòu)型式的確定 通過(guò)以上工藝分析與工藝方案的確定，選定模具種類：落料模，拉深模，沖孔模 等，而落料與正拉深復(fù)合，反拉深與沖孔復(fù)合，整形為一套模具，總共為二套模具， 綜合上面的分析，畫(huà)出模具的結(jié)構(gòu)草圖： 圖 2 總裝配圖 4 部分工藝參數(shù)計(jì)算 12 4．1 毛坯尺寸計(jì)算： 由于拉深時(shí)材料厚度不均勻，機(jī)械性能有方向性，模具的間隙不均勻以及毛坯定 位不準(zhǔn)確等原因，拉深后工件的口部是不平齊的。為使工件整齊，應(yīng)切去不平的部分。 因而計(jì)算毛坯時(shí)應(yīng)在工件高度方向上加一修邊量 δ。根據(jù)零件的尺寸取修邊余量的 值為 2mm。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會(huì)發(fā)生一些變化，但如果采用適當(dāng)?shù)墓に嚧?施，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，為了便于計(jì)算把零件和毛坯分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單幾何體，分別求出其面積后相加。 毛坯的外徑與零件的外徑相等，都為 225，根據(jù)面積相等法可以算出平板材料第 一次正拉深之后毛坯的高度 h 為 54.27，寬度為 102. 4．2 計(jì)算反拉深次數(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。 該工件反拉深為工件第 2 次拉伸，因此可以計(jì)算其拉深系數(shù)來(lái)確定拉深次數(shù)。 其反拉深系數(shù)為： 83.01//??Ddm 查表 4-1，m =0.72~0.74 之間，而 m> m ,所以反拉深過(guò)程可以一次拉深成功。2 2 5 各部分工藝力計(jì)算 5．1 落料、正拉深力過(guò)程 5.1.1 落料力 平刃凸模落料力的計(jì)算公式為 …………………………………………（1） ?kLtP? 式中 P— 沖裁力（N） L— 沖件的周邊長(zhǎng)度（mm） t— 板料厚度（mm） 13 —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 ……………………………………………（2）b?8.0? 因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為 …………………………………………（3）bLtF??.31落 N3905.14? N706? 5.1.2 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 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 ……………………………………（4）FK1?卸 式中 F—— 沖裁力(N) ——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查表。 1K 這里取 為 0.04。1 因此 NF4825?卸 5.1.3 拉深力 帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式為 ………………………………………（5）tKdFbp??拉 式中 —圓筒形零件的凸模直徑（mm）pd —系數(shù)，這里取 1.0。FK —材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）b? 因此 N18460?拉 5.1.4 壓邊力 14 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。 ……………………………………（6）qdDQ)(420??? 式中 D—毛坯直徑（mm） d—沖件的外徑（mm） q—單位壓邊力（MPa） 這里 q 的值取 2.5。 所以 ……………………（7）??NQ54039.2).10(1942????? 5.2 反拉深過(guò)程 5.2.1 反拉深力 通常反拉深力要比正常拉深力大 20%。 即 ………………………………………（8）拉反 F2.1? 所以有 ………………………………………（9）2.KtdFb??反 5.039.5743?? N87620? 5.2.2 頂料力 逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力叫頂料力，頂料力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 為： ………………………………………（10）FKD?頂 式中 F—沖裁力（N） —頂料力系數(shù)，這里查表取 0.04。D 所以有 1482?頂 5.3 拉深功的計(jì)算 拉深所需的功可按下式計(jì)算 15 …………………………………………（11）10maxhCPW? 式中 —最大拉深力（N）max h —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 N·m…………………………（1267941084.??? ） 6 凸、凹模結(jié)構(gòu)及工作部分主要尺寸計(jì)算 6．1 反拉深凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算： 由式 ……………………………（13） dDd?????0)75.( ……………………（14）2pCp?? 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—10） ，pd?、 《沖壓工藝模具學(xué)》 ） 有 …………………………（15）mtC2)(0.1?12.0)75.8???dD12.0? 08.)6.(??p 08.1? 6．2 沖孔凸、凹模刃口尺寸及公差的計(jì)算 對(duì)于圓行或-簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的沖裁件,采用凸凹模分別加工的方法,沖孔時(shí),由于零 件孔尺寸為 16,根據(jù)沖孔時(shí)間隙取在凹模上,則首先確定基準(zhǔn)件凸模刃口尺寸 ,再pd 16 加上 便是凹模刃口尺寸。 minZ …………………（16）0)(pdp?????? ……………………（17）dZ0min 式中 ——沖孔凸、凹模刃口尺寸pd d —零件孔徑公稱尺寸（mm） ——零件制造公差(mm) = - =0??d?p ——最小合理間隙(mm) =0.120mm =0.016mmminZminZaxZ 、 —凹、凸模制造偏差,查《沖壓工藝學(xué)》表 2-6 其值分別為d?p +0.020、0.020 帶入數(shù)值可以算出 =16 =16.12 p02.?d02.? 采用凸凹模分別加工法,需要分別標(biāo)注凸凹模刃口尺寸及公差,為了保證合理間隙, 必 須滿足下列條件: | |+| | 。帶入數(shù)值校核間隙可知滿足要求.p?d?minaxZ 6.3 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 6.3.1 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。可是對(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。 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。 6.3.2 凸模的尺寸計(jì)算 凸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： 17 （1）凸模長(zhǎng)度 L 凸模長(zhǎng)度 L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定。采用固定卸料板和導(dǎo)尺時(shí)，凸模長(zhǎng)度應(yīng)該 為： L=h +h +h +h123 式中 h ---固定板厚度（mm） h ---卸料板厚度（mm）2 h ---導(dǎo)尺厚度（mm）3 h---附加長(zhǎng)度（mm） h 主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度，模具閉合狀態(tài)下，卸料板到凸模固定板間的安 全距離（15~20mm）以及總修磨量（4~6mm）等因素后確定。而本沖孔凸模為下固定板 加上外出部分。 一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，不必作強(qiáng)度效核，但是，在凸模特別細(xì)長(zhǎng) 或凸模的斷面尺寸很小而坯料厚度較大的情況下，必須進(jìn)行效核，對(duì)于本題的凸模， 凸模并不特別細(xì)長(zhǎng)，所以不須進(jìn)行強(qiáng)度效核。 凸模外形尺寸形狀如下圖所示: 圖 3 凸模外形尺寸圖 凸模的外形尺寸已標(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。故凸模尺 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。 6.3.3 凸模的結(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)。其凸模結(jié)構(gòu)圖如下圖 18 所示： 圖 4 沖孔凸模結(jié)構(gòu)形式圖 凸模的固定方法用過(guò)盈配合與下固定板固定，采用臺(tái)肩形式放入下固定板，且同時(shí)用 下模板頂住，具體的固定方法見(jiàn)裝配圖。 6.4 拉深凹模的設(shè)計(jì) 計(jì)算拉深凹模的工作尺寸的計(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： 6.4.1 拉深模的凹模圓角半徑 拉深時(shí)，材料只有經(jīng)過(guò)凹模圓角流入洞口內(nèi)才能形成工件的筒壁，所以 r 的大小 對(duì)拉深工作的影響非常大。 R 小時(shí)，材料流過(guò)它就困難，彎曲變形阻力，摩擦力，反向彎曲的校直力都大， 從而使拉深力增加，工件筒壁容易刮傷，變薄嚴(yán)重，甚至在危險(xiǎn)斷面處拉破，同時(shí)， 材料對(duì)凹模的壓力增加，磨損增大，使模具的壽命降低。這樣，材料變形受限制，必 須采用較大的拉深系數(shù)。在生產(chǎn)上一般應(yīng)盡量避免采用過(guò)小的凹模圓角半徑。 R 太大時(shí)，拉深初期不與模具表面接觸的毛坯寬度加大，由于這部分材料不受壓 邊力作用，因而容易起皺。在拉深后期毛坯外緣也會(huì)早脫離壓邊作用而起皺，使拉深 件質(zhì)量不好，在側(cè)壁下部和口部都形成皺折。尤其當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度小時(shí)，這個(gè)現(xiàn)象 更嚴(yán)重。 在不產(chǎn)生起皺的前提下，凹模圓角半徑越大越好。可按下面公式計(jì)算 r 的最小值。 r =0.8dtdD)(? 19 式中 D---毛坯直徑或上道工序拉深件直徑； d---本道工序拉深后的直徑； t---材料厚度。 以后各次拉深時(shí)，r 應(yīng)逐步減小，其值可按關(guān)系式 r 確定dn1)8.0~6(??ndr 式中 ---前次拉深的凹模圓角半徑；1?nd ---本次拉深的凹模圓角半徑。 經(jīng)計(jì)算反拉深凹模圓角半徑為 8mm。 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=6mm。 6.4.2 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?越大，板厚的增厚量也越大。 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 20 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， 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)， 不用壓邊圈拉深時(shí)，考慮到起皺的可能性，取間隙值為：Z=（1～1.1）t =3mm。max 6.5 凸凹模（拉深凸模和沖孔凹模）設(shè)計(jì) 6.5.1 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。 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。 6.5.2 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。 21 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)。 凸凹模即拉深時(shí)為拉深凸模、沖孔時(shí)為沖孔凹模。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： 圖 5 拉深凸模沖孔凹模結(jié)構(gòu)圖 7.壓力設(shè)備選擇 22 壓力機(jī)噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設(shè)備的 名義壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，以防萬(wàn)一。從提高設(shè)備 的工作剛度、沖壓零件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備的壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的 剩余。最新的觀點(diǎn)認(rèn)為，我們只需要使用設(shè)備的 60%-70%的容量，甚至 50%，即取工 藝變形力的 2 倍。 上述設(shè)備噸位的選擇原則，對(duì)于沖裁、彎曲等工序已不存在什么問(wèn)題。但對(duì)于本 設(shè)計(jì)所使用的拉深，可能還不保險(xiǎn)。因?yàn)槔钆c沖裁不同，最大變形力不是發(fā)生在沖 床名義壓力的位置，而是發(fā)生在拉深成型的中前期，這時(shí)雖然最大變形力小于壓力機(jī) 的名義壓力，但最大變形力發(fā)生的位置遠(yuǎn)離名義壓力的位置而不保險(xiǎn)。于是就需要用 到壓力機(jī)的許用力行程曲線。本次設(shè)計(jì)的工藝力行程曲線圖如圖 3.3 所示。 圖 6 圖中零點(diǎn)為滑塊的下死點(diǎn)，滑塊在距下死點(diǎn) 86mm 處開(kāi)始沖壓零件。曲線 1 為落 料力的負(fù)荷曲線，曲線 2 為正拉深力的負(fù)荷曲線，曲線 3 為壓邊力的負(fù)荷曲線，曲線 4 為反拉深力的負(fù)荷曲線。曲線 5 為 1250KN 壓力機(jī)的許用力—行程曲線，P 點(diǎn)處為壓 23 力機(jī)到達(dá)公稱壓力的位置。其余卸料力和頂料力由于力不大，可以放在壓力機(jī)預(yù)留力 中考慮。 從圖中我們可以看出沖壓的最大總壓力，出現(xiàn)在離下死點(diǎn) 86mm 后就需達(dá)到，對(duì) 于這種落料拉深復(fù)合工序，選擇設(shè)備噸位尺寸時(shí)．既不能把以上幾個(gè)力加起來(lái)(再乘 個(gè)系數(shù)值)作為設(shè)備的噸位、也不能僅把落料力或拉深力加起來(lái)(再乘個(gè)系數(shù))作為設(shè) 備噸位。而應(yīng)該根據(jù)壓力機(jī)說(shuō)明書(shū)中所給出的允許工作負(fù)荷曲線作出判斷和選擇。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模，根據(jù)工藝力的大小和出現(xiàn)的位置，查表初選噸位為 1250KN。查表選擇壓力機(jī)，其主要具體參數(shù)如下 表 1 名稱 量值 公稱壓力 1600KN 滑塊行程 160mm 行程次數(shù) 40/次·1min? 最大封閉高度 450mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 工作臺(tái)尺寸 柄孔尺寸 工作臺(tái)板厚 電動(dòng)機(jī)功率 350mm 1120 710mm? 70×80mm? 130mm 15KW 8.模具設(shè)計(jì) 8.1 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇采用反拉深、沖孔復(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。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)反拉深、沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)步驟如下： 模具結(jié)構(gòu)如圖 7 所示 24 圖 7 正反拉深、沖孔復(fù)合模 如圖 7 所示，已經(jīng)正拉深過(guò)的材料送進(jìn)來(lái)后，壓力機(jī)加壓，滑塊夾著模柄帶動(dòng)凸 凹模向下運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)備反拉深，當(dāng)?shù)竭_(dá)滑塊行程下死點(diǎn)之前 2mm 時(shí)，開(kāi)始沖孔，沖孔凸 模不動(dòng)，凸凹模繼續(xù)下走到達(dá)死點(diǎn)完成反拉深沖孔復(fù)合，至此零件加工成型。 8.2 模具的閉合高度 根據(jù)以上反拉深和沖孔復(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+凸凹模長(zhǎng)度+墊板+沖孔凸模高度-公共長(zhǎng)度 =50+65+88+10+74-37 =250mm 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 180 mm，則模具的裝模高度應(yīng)該滿足下式要求： Hmax-5 > hm Hmin+10………………………（12）? 即： 355> 250 190 故滿足設(shè)計(jì)要求。 9 模具其它零件設(shè)計(jì)及計(jì)算 25 9.1 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。 9.1.1 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。 （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。 9.1.2 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。 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、 26 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。 9.1.3 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