某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設(shè)計(jì)及制造工藝分析【含20張CAD圖紙】

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充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙摘 要本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是某冷凝器側(cè)板沖壓模具設(shè)計(jì)及制造工藝分析，根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求，圍繞如何提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析，并提出了各種可能的沖壓工藝方案，最終確定采用一套由落料、沖孔復(fù)合和彎曲、翻邊復(fù)合組成的沖壓工藝方案。在工藝分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算工藝參數(shù)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了落料沖孔、彎曲翻邊兩套復(fù)合模具結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算出了零件展開尺寸，并對(duì)模具的排樣做出了合理的布置，使材料得到充分利用。通過計(jì)算各種沖裁力，對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行合理噸位的選擇，并確定了模具壓力中心。再根據(jù)確定的工藝方案，進(jìn)行模具的校核，最終，設(shè)計(jì)模具制造與裝配工藝。采用此工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，提高了冷凝器側(cè)板的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)鍵詞：冷凝器側(cè)板；工藝分析；模具設(shè)計(jì)；落料沖孔復(fù)合模；彎曲翻邊復(fù)合模充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙AbstractThe task of this design is design of Stamping die and manufacturing process analysis for Condenser side plate stamping die design. according to the structure of stamping parts and technical requirements, focusing on how to improve work efficiency and reduce the production cost and simplify the die structure, Process analysis was carried out on the workpieces, and puts forward the stamping process scheme for all possible, and ultimately determine the stamping process program with a set of blanking, punching composite and bending, flanging composite.On the basis of technology analysis and calculation parameters, and the detailed design for blanking punching, bending, flanging two sets of compound die structure. In the process of design, calculated developed dimension of parts, and the layout of the mold made reasonable decorate for make full use of the material. By calculating the various blanking force on the tonnage presses a reasonable choice, and to determine the center of pressure of the mold. According to determine the processing plan, mold check, in the end, the design of mold manufacturing and assembly process.With this process program and die structure, improved production efficiency and product quality condenser side plate.Keywords：condenser side plate; process analysis; die design; blanking punching composite die; bending flanging composite die;充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙目 錄引言 ...........................................................11 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù) ................................22 零件的沖壓工藝分析 ..........................................22.1 制件總體方案分析 .....................................................22.2 零件的力學(xué)性能分析 ...................................................22.3 零件的精度和粗糙度 ...................................................32.4 最小相對(duì)彎曲半徑 .....................................................32.5 最小彎曲邊高度 .......................................................32.6 最小圓角半徑 .........................................................42.7 沖裁件的最小孔直徑 ...................................................42.8 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的最小距離 ...........................42.9 最大翻邊高度 .........................................................43 工藝方案的確定 ..............................................53.1 沖壓該零件所需要的基本工序 ...........................................53.2 方案比較與確定 .......................................................54 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) ..........................................64.1 主要工藝參數(shù)計(jì)算 .....................................................6充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙4.1.1 工件展開尺寸計(jì)算 ....................................................64.1.2 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 ......................................................74.1.3 沖裁力、卸料力、和推件力的計(jì)算 ......................................84.1.4 模具壓力中心 ........................................................94.2 壓力機(jī)的選用 ........................................................114.2.1 沖裁設(shè)備的選擇 .....................................................114.2.2 沖壓設(shè)備規(guī)格的確定 .................................................114.3 模具刃口尺寸計(jì)算 ....................................................124.3.1 刃口尺寸計(jì)算 .......................................................124.4 模具設(shè)計(jì) ............................................................134.4.1 卸料裝置 ...........................................................134.4.2 推件裝置 ...........................................................134.4.3 凸凹模設(shè)計(jì) .........................................................144.4.4 凸模 ...............................................................154.4.5 凹模 ...............................................................174.4.6 模架的選擇 .........................................................174.4.7 模柄 ...............................................................18充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙4.4.8 固定件與定位元件 ...................................................194.4.9 彈性元件 ...........................................................204.4.10 其他零件 ..........................................................214.5 模架閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 ..................................224.5.1 公稱壓力 ...........................................................224.5.2 滑塊行程 ...........................................................224.5.3 閉合高度 ...........................................................224.5.4 壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸 ...............................................234.6 落料沖孔復(fù)合?？傃b圖設(shè)計(jì) ............................................234.6.1 落料沖孔復(fù)合模工作過程 .............................................234.7 主要零件加工工藝的編制 ..............................................244.8 落料沖孔復(fù)合模的安裝與調(diào)試 ..........................................284.8.1 模具裝配順序 .......................................................284.8.2 模具的調(diào)試 .........................................................285 翻邊彎曲復(fù)合模 .............................................295.1 模具工作部分尺寸計(jì)算 ................................................295.1.1 彎曲工作部分計(jì)算 ...................................................29充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙5.1.2 翻邊刃口尺寸 .......................................................295.1.3 彎曲時(shí)模具的圓角半徑與凹模深度 .....................................305.1.4 彎曲回彈量 .........................................................305.2 沖壓力的計(jì)算和設(shè)備的選擇 ............................................305.2.1 翻邊力的計(jì)算 .......................................................305.2.2 彎曲力的計(jì)算 .......................................................305.2.3 選擇沖壓設(shè)備 .......................................................315.3 模具設(shè)計(jì) ............................................................325.3.1 翻邊凸模 ...........................................................325.3.2 凸凹模 .............................................................325.3.3 凹模 ...............................................................335.3.4 凸模 ...............................................................335.3.5 凹模固定板 .........................................................345.3.6 卸料裝置 ...........................................................345.3.7 頂出裝置 ...........................................................345.3.8 模柄 ...............................................................355.3.9 模架 ...............................................................36充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙5.3.10 固定于定位元件 ....................................................365.3.11 其他零件 ..........................................................365.4 模具閉合高度和壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 ..................................375.4.1 公稱壓力 ...........................................................375.4.2 滑塊行程 ...........................................................375.4.3 閉合高度 ...........................................................375.4.4 壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸 ...............................................385.5 彎曲翻邊復(fù)合?？傃b圖設(shè)計(jì) ............................................385.5.1 彎曲翻邊復(fù)合模的工作過程 ...........................................395.6 主要零件加工工藝的編制 ..............................................395.7 彎曲翻邊復(fù)合模的安裝與調(diào)整 ..........................................425.7.1 模具的調(diào)整 .........................................................426 總結(jié) .......................................................45謝 辭 ........................................................46參考文獻(xiàn) ......................................................47第 1 頁(yè) 共 47 頁(yè)引言在現(xiàn)代社會(huì)中，科技的進(jìn)步促使工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展得突飛猛進(jìn)，許許多多的新鮮血液注入，實(shí)現(xiàn)了很多新型工藝、新型設(shè)備、新型技術(shù)以及新型材料在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用。從而使得沖壓這項(xiàng)技術(shù)的不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，模具設(shè)計(jì)及制造的水平實(shí)現(xiàn)快速的提升。沖壓加工應(yīng)具有的三要素是：沖壓設(shè)備、沖壓模具以及沖壓材料。而沖模是將金屬或非金屬材料單個(gè)加工及批量加工成型所需要沖件的專門的工具。只有合理的設(shè)計(jì)沖模、選擇合適的沖壓設(shè)備，并將它們安裝調(diào)試準(zhǔn)確，才能沖壓出合格的制件。而沖壓技術(shù)廣泛運(yùn)用于板料的加工中沖壓成型中，在現(xiàn)代汽車、電器、航空等行業(yè)中，廣泛應(yīng)用到鈑金件。而沖模在沖壓工藝中非常重要，如果用不符合要求的沖模對(duì)工件進(jìn)行加工，就會(huì)使得沖壓件的質(zhì)量不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且進(jìn)行批量沖壓生產(chǎn)時(shí)效率極其低。可見，沖模在沖壓加工中占有舉足輕重的地位。在現(xiàn)代工業(yè)中，更多的是要求產(chǎn)品生產(chǎn)成本更加經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)周期越短越好，只有這樣，才能在工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的今天立于不敗之地。當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)和新工藝的發(fā)展運(yùn)用在模具的設(shè)計(jì)和制造中，讓人們更能體會(huì)到模具在現(xiàn)代工業(yè)中的實(shí)用價(jià)值。如今工業(yè)生產(chǎn)中，人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)、制造加工一體化，與運(yùn)用傳統(tǒng)制造相比較，產(chǎn)品生產(chǎn)周期大大縮短了，產(chǎn)品質(zhì)量有了很顯著的提高，生產(chǎn)的成本與降低了很多，為工廠帶來(lái)了更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和更高的經(jīng)濟(jì)效益。而我國(guó)的模具制造技術(shù)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，還存在著非常大的差距，根本無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)模具的需求，許多高精密等高檔模具還需要從國(guó)外進(jìn)口。我國(guó)的制造業(yè)技術(shù)正在迅猛發(fā)展，且模具制造在沖壓加工行業(yè)在機(jī)械制造中扮演著越來(lái)越重要的角色，在市場(chǎng)環(huán)境高速發(fā)展的趨勢(shì)下，不久的將來(lái)，我國(guó)將由模具大國(guó)向模具強(qiáng)國(guó)漸漸轉(zhuǎn)變。作為機(jī)械制造行業(yè)的后輩，學(xué)習(xí)模具相關(guān)的知識(shí)就顯得尤為重要。本次設(shè)計(jì)是空調(diào)中常應(yīng)用到的冷凝器側(cè)板的沖壓模設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是模具類型的選擇和工作部分的制造，借此設(shè)計(jì)以鞏固之前所學(xué)的模具知識(shí)。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能使設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全，還需要考慮模具的制造周期以及經(jīng)濟(jì)性是否符合現(xiàn)代工業(yè)的要求。這樣不僅能設(shè)計(jì)和制造出先進(jìn)的模具，也能充分地利用現(xiàn)代科技為工業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè)1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)本設(shè)計(jì)是冷凝器側(cè)板的沖壓模具及工藝設(shè)計(jì)分析，某凝器側(cè)板主要尺寸如圖 1-1。要求所設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)可能簡(jiǎn)單，以降低成本，提供加工效率。圖 1-1 冷凝器側(cè)板結(jié)構(gòu)尺寸沖壓技術(shù)要求：1.材 料：08F2.材料厚度：0.6mm3.生產(chǎn)批量：200 萬(wàn)4.精 度：IT13.2 零件的沖壓工藝分析2.1 制件總體方案分析在如圖 1-1 所示冷凝器側(cè)板零件圖，其材料厚度 t 為 0.6mm，由 08F 薄板沖壓而成。零件內(nèi)外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求為 IT13，內(nèi)孔精度要求為 IT11~IT12，生產(chǎn)批量為 200 萬(wàn)次，4 個(gè) Φ10 的內(nèi)孔翻邊高度一致，是一個(gè)包括落料、沖孔、翻邊、彎曲（雙向）等多種工序的復(fù)雜零件，零件材料較薄，且工件左右和前后兩端不對(duì)稱，整體尺寸不太大，產(chǎn)量較大，故要求所設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)更加合理、經(jīng)濟(jì)、可靠，使得沖壓件的生產(chǎn)應(yīng)具備較低的成本和較高的生產(chǎn)效率 [1]。第 3 頁(yè) 共 47 頁(yè)2.2 零件的力學(xué)性能分析該零件的加工材料為 08F，為優(yōu)質(zhì)碳素鋼；經(jīng)查資料，可知其機(jī)械性能如表 2-1。由此知該材料塑性較好，對(duì)拉深、沖孔、彎曲等工藝都比較合適。零件厚度t=0.6mm，對(duì)于該零件的尺寸來(lái)說，成型比較容易。表 2-1 沖壓材料的力學(xué)性能 [2]力學(xué)性能材料 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度/Mpa??抗彎強(qiáng)度/Mpa????伸長(zhǎng)率 /%??10 屈服強(qiáng)度/Mpa????08F 已退火 220-310 280-390 32 1802.3 零件的精度和粗糙度沖裁件的外形輪廓所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度一般要低于 IT11 級(jí)，而內(nèi)孔所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度要低于 IT10 級(jí)。將以上公差精度與圖 1 中工件所標(biāo)注的尺寸公差和工件要求的精度（IT13 級(jí)）比較，可認(rèn)為該工件的精度要求能夠在沖壓加工工藝中得到保證 [3]。2.4 最小相對(duì)彎曲半徑板料彎曲時(shí)外層受拉，當(dāng)拉伸應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)，板料外層將出現(xiàn)彎曲裂紋，而對(duì)于同一材質(zhì)的板料而言，能否出現(xiàn)裂紋取決于 的大小 [3]。??????????查表得 08F 材料的最小彎曲半徑為：????????=0.4??=0.4×0.6????=0.24????1.5符合要求。2.6 最小圓角半徑?jīng)_裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角出要盡量避免尖角，而以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時(shí)的開裂，減少?zèng)_裁時(shí)的崩刃和過快磨損。沖裁件的圓角半徑一般要大于或等于板厚的一半，即????????>0.5??=0.5×0.6????=0.3????而零件上的外形圓角半徑 ，符合落料沖裁時(shí)的加工工藝要求。??=3????>????????2.7 沖裁件的最小孔直徑?jīng)_孔尺寸如果太小的話，會(huì)造成凸模強(qiáng)度不能滿足沖裁要求。沖孔的孔徑與孔的形狀、材料的力學(xué)性能、材料厚度和模具結(jié)構(gòu)等有關(guān) [3]。08F 材料的抗彎強(qiáng)度 =210—??310Mpa，t=0.6mm，經(jīng)查表得圓形孔最小孔徑：????????≥??=0.6????小于沖壓件中的最小圓孔（ 2.8） ，故符合沖裁工藝要求。???????? ?2.8 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的最小距離沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的最小距離如果過小，會(huì)使沖壓件的質(zhì)量得不到保證，會(huì)使孔與孔之間的材料發(fā)生扭曲，或使邊緣材料變形。復(fù)合沖裁時(shí)，因模壁過薄而容易破損，一般情況下，當(dāng)沖孔邊緣與沖孔外形邊緣不平行時(shí)其值 不應(yīng)小??1于板料厚 t，平行時(shí)其值 不小于 [3]。由圖 1-1 零件可知：?? 1.5????1=5?2.82=3.6????>1.5??=1.5×0.6=0.9???? ??2=9.5?102=4.5>1.5??第 5 頁(yè) 共 47 頁(yè)??3=25.4?2×102=15.4????>1.5??由以上計(jì)算可知需要，各個(gè)孔的加工能夠滿足工藝性要求。綜上分析可得，工件滿足加工工藝要求，可采取先落料、沖孔，后彎曲、翻邊成形。2.9 最大翻邊高度翻邊時(shí)孔不破裂所能達(dá)到的最小 m 值，稱為極限值 表示 [3]。翻邊系數(shù)越小，????????材料能產(chǎn)生的變形程度就越大。工藝上，實(shí)際的翻邊系數(shù)一定要大于或等于材料所允許的極限翻邊系數(shù)，不然進(jìn)行內(nèi)翻邊沖壓時(shí)，孔會(huì)發(fā)生破裂而影響沖壓件的質(zhì)量。圖 2-1 孔的翻邊（1）由圖 2-1 圖 2-1 孔的翻邊，需要在平板毛坯上先預(yù)沖孔，預(yù)沖孔的孔徑為：??=10+0.6?2(???0.43???0.72??)=5.2????其中 H=3.6mmr=1.1mmt=0.6mm所以相對(duì)直徑：????=5.20.6≈8.67 根據(jù)沖壓材料厚度不同，不同孔口狀態(tài)的低碳鋼的極限翻邊系數(shù)不同，生活中需要根據(jù)實(shí)際情況選用，08F 材料的極限翻邊系數(shù) [3]。????????=0.44（2）校核最大翻邊高度第 6 頁(yè) 共 47 頁(yè)????????=??2(1?????????)+0.43??+0.72??=10.62(1?0.44)+0.43×1.1+0.72×0.6=3.873????>3.6????其中：D=10.6mm ；零件可以一次翻邊 h=3mm 的高度，而不需要再進(jìn)行二次翻邊。3 工藝方案的確定3.1 沖壓該零件所需要的基本工序① 落料；②預(yù)沖 4 個(gè) 5.2mm 孔；③沖底部一個(gè) 2.8mm 孔，④翻邊；⑤首次彎? ?曲成形；⑥二次彎曲成形3.2 方案比較與確定（1）方案 1：采用單工序模。分析：該工件的加工需要落料、沖孔、翻邊、彎曲（雙向彎曲）4 套單工序模進(jìn)行沖壓。其主要的特點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易，安裝調(diào)試很方便。但需要通過制造 4 套單工序模，模具制造成本增高，經(jīng)過 4 個(gè)工序?qū)ぜM(jìn)行加工，工件質(zhì)量不容易保證，而且生產(chǎn)效率低，不適應(yīng)工件大批量生產(chǎn)的需要。（2）方案 2：采用兩套復(fù)合模。先采用落料—沖孔復(fù)合模沖裁展開件（沖孔包括預(yù)沖 4 個(gè) 5.2mm 孔和沖裁一個(gè) 2.8mm 的孔，再用彎曲翻孔復(fù)合模對(duì)工件進(jìn)行沖壓成? ?型（彎曲包括雙向彎曲） 。分析：復(fù)合模加工的最明顯的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，沖裁出的制件的精度高，沖模的輪廓尺寸較小，所以廣泛適用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。但模具結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜。使用兩套復(fù)合模加工也可保證工件制造精度要求，且分兩套模具加工，工件外形相對(duì)簡(jiǎn)單，復(fù)合模的結(jié)構(gòu)相對(duì)變得簡(jiǎn)單。且生產(chǎn)效率相對(duì)也較高。（3）方案 3：采用級(jí)進(jìn)模加工。即使用一套模具加工成型。分析：采用一套級(jí)進(jìn)模對(duì)零件進(jìn)行加工，減少了模具和沖壓設(shè)備的數(shù)量，工件精度相對(duì)較高，操作方便且便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，故生產(chǎn)效率高，能夠滿足大批量生第 7 頁(yè) 共 47 頁(yè)產(chǎn)的要求。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，在使用復(fù)合模沖制不容易時(shí)，可采用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_裁加工。但其主要的缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)尺寸大，對(duì)沖壓設(shè)備的要求較高，制造成本很高，安裝工藝復(fù)雜，故需要的技術(shù)要求高，模具制造周期長(zhǎng)。方案比較：結(jié)合工件外形尺寸、生產(chǎn)批量和精度要求，工件外形尺寸大，生產(chǎn)批量屬大批量生產(chǎn)。使用 5 套單工序模沖壓時(shí)，零件的質(zhì)量得不到保證。使用級(jí)進(jìn)模加工，雖然生產(chǎn)率高，但級(jí)進(jìn)模模輪廓尺寸大，且制造加工工藝復(fù)雜，模具生產(chǎn)成本高，制造周期長(zhǎng)。而對(duì)于復(fù)合模言，沖裁 的邊緣小孔時(shí)，模具強(qiáng)度方面可以保證，且復(fù)合模生?2.8產(chǎn)率高，也有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，分兩套模具進(jìn)行加工，模具制造相對(duì)級(jí)進(jìn)模更簡(jiǎn)單，加工零件精度要求可以得到保證。綜上所述，此次工件采用方案 2 進(jìn)行加工。4 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)4.1 主要工藝參數(shù)計(jì)算4.1.1 工件展開尺寸計(jì)算如圖 1-1 所示的彎曲件是由直邊和圓弧組成，根據(jù)工件變形前后中性層長(zhǎng)度不變的原則，來(lái)確定彎曲件毛坯的展開尺寸。毛坯展開長(zhǎng)度 L??=∑ ????+∑ ??×??180(??+λ ??) （ 4–1）其中 為直邊長(zhǎng)度和；∑ ????為圓弧長(zhǎng)度和；∑??×??180(??+λ ??）；??=90r=1.1mm；t=0.6mm；故第 8 頁(yè) 共 47 頁(yè)??1=(121.2?1.1?0.6)+(5?1.1?0.6)+??×90180×(1.1+0.33×0.6)=124.8???? 同理可得，由 ，查資料得，層位移系數(shù) =0.33[3]；????=1.20.6≈2 λ??2=（ 22.7?1.2?0.6） +10?1.2+??×90180（ 1.2+0.33×0.6） =31.9????零件展開如圖 4-1 所示。圖 4-1 冷凝器側(cè)板展開圖4.1.2 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）排樣方式排樣是指在條料（或板料）上合理的布置工件，并設(shè)計(jì)合理的搭邊值，使條料在模具上沖裁加工時(shí)，保證有足夠的余量，以補(bǔ)償條料在送進(jìn)過程發(fā)生的偏移量。合理的排樣是不僅能夠提高材料的利用率，更重要的是為了保證沖裁工件的質(zhì)量，條料不被拉入模具型腔內(nèi)而使模具造成不正常磨損，從而使模具的使用壽命得到保證。綜上所述，由于毛坯的形狀和尺寸較大，且形狀類似于長(zhǎng)方形，為了保證工件的精度要求，這里使用直排有廢料排樣的布置，排樣圖如圖 4-2 所示。圖 4-2 排樣圖（2）確定搭邊值第 9 頁(yè) 共 47 頁(yè)排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣的余料稱為搭邊值 [3]。設(shè)置排樣的最小搭邊值是為了補(bǔ)償送料誤差，在保證工件沖裁質(zhì)量的同時(shí)，最大限度的利用材料。如果設(shè)置的搭邊值過小，送料過程產(chǎn)生偏差，就有可能沖裁出廢品率極高的工件。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的，沖裁時(shí)的最小搭邊值：a=1.8mm，a 1=2mm[3]。（3）材料的利用率此次沖裁選用無(wú)側(cè)壓裝置送料，則可有以下計(jì)算：①送料進(jìn)距?=??1+??1=124.8+2≈126.8???? ②條料寬度??=(??2+2a)0??=(31.9+2×1.8） 0?0.4≈35.50?0.4式中 b——條料的寬度尺寸；——條料寬度的裁剪單向（負(fù)向）公差，與條料寬度和板料厚度密切相關(guān)?關(guān)， =0.4mm[2]； ?③材料的利用率η =???????×100%=1× 3858.94126.8×35.5=85.7% 式中：A——沖裁面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)沖裁廢料） ，由 CAXA 算出A=3858.94mm；n——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的數(shù)目 [3]。4.1.3 沖裁力、卸料力、和推件力的計(jì)算（1）沖裁力的計(jì)算沖裁力是指沖裁過程中的最大剪切抵抗力，計(jì)算沖裁力的目的是為了合理選擇壓力機(jī)（選擇多少噸位的沖壓設(shè)備）和設(shè)計(jì)模具（如選擇彈性元件等） [3]。此次設(shè)計(jì)的模具落料采用平刃沖裁，計(jì)算如下所示：①落料力第 10 頁(yè) 共 47 頁(yè)??落 =????3????=1.3×307×0.6×280=67.06×103??式中：F 落 ——落料力，N;——沖裁件落料的總周長(zhǎng)，mm；用 CAXA 計(jì)算得 L=307mm；??3t——材料厚度，mm；——材料抗剪強(qiáng)度， ；參照表 1 中的 值，這里取 =280 ；?? Mpa ?? ?? MpaK——系數(shù)，考慮到模具刃口的磨損、凸模與凹模的間隙不均、材料性能的波動(dòng)和材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，常數(shù) K=1.3[3]。②沖孔力??孔 =????4????=1.3×74.14×0.6×280=16.2×103??式中：F 孔 ——落料力，N；——沖裁件沖孔的周長(zhǎng)，mm；??3??3=4×??×5.2+??×2.8=74.14????故??=??落 +??孔 =83.26???? ③卸料力??卸 =??卸 ??落 =0.045×67.06×103=3.02×103?? 式中： ——卸料力，N；??卸——卸料力系數(shù)，查資料得 =0.04~0.05，這里取 =0.045[3]；??卸 ??卸 ??卸④推件力??推 =????推 ??孔 =10×0.055×16.2×103=8.91×103??式中： ——推料力，N；??推第 11 頁(yè) 共 47 頁(yè)——推件力系數(shù)，查資料得 =0.055[3]；??推 ??推n——同時(shí)卡在凹模洞口的件數(shù)， ，h 為凹模刃口直壁高，mm [3]；??=???這里取凹模刃口直壁高 h=6mm，則 。??=???=6/0.6=10⑤總沖壓力 P因?yàn)槟＞卟捎脧椥孕读涎b置和下出料的復(fù)合模沖裁，故可得：??=??+??卸 +??推 =95.22×103??=95.19????4.1.4 模具壓力中心沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。計(jì)算壓力中心的目的是為了在設(shè)計(jì)模具時(shí)，將壓力機(jī)滑塊中心與模柄軸線重合，從而使模具能夠正常進(jìn)行沖壓加工。如果沖壓過程中壓力中心有較大的偏移，則會(huì)使模具工作部分受力不均勻，刃口容易磨損從而不能保證沖裁件的質(zhì)量，模具的使用壽命也將大大減少。用解析法求模具的壓力中心坐標(biāo)，在工件上建立 XOY 坐標(biāo)如圖 4-3 所示。根據(jù)合力對(duì)某一軸之力矩等于各分力對(duì)同一軸力矩之和的力學(xué)原理，求出壓力中心坐標(biāo)。??0=??1??1+??2??2+…+??????????1+??2+…???? =??1??1+??2??2+…+??????????1+??2+…???? =??∑??=1??????????∑??=1????（ 4–2）??0=??1??1+??2??2+…+??????????1+??2+…??????∑??=1??????????∑??=1????（ 4–3）式中： ， ，…， ——各線段壓力中心距離 X 軸坐標(biāo)；??1 ??2 ????， ，…， ——各線段壓力中心距離 Y 軸坐標(biāo)；??1 ??2 ????——各線段長(zhǎng)度。??1， ??2， …， ????第 12 頁(yè) 共 47 頁(yè)圖 4-3 壓力中心各線段長(zhǎng)度尺寸及壓力中心坐標(biāo)如表 4-1 所示。表 4-1 各線段尺寸及壓力中心坐標(biāo)?? ???? ???? ???? i ???? ???? ????1 108.9 0 67.39 9 6.939 11.396 6.472 4.712 1.091 123.749 10 8.396 7.198 9.943 25.896 15.948 124.84 11 4.712 1.091 11.034 4.712 30.805 123.749 12 16.368 22.396 31.445 118.839 31.896 62.419 13 16.368 22.396 56.846 4.712 30.805 1.091 14 16.368 22.396 82.247 14.5 21.646 0 15 16.368 22.396 107.648 4.712 12.487 1.091 16 8.796 5 16.74經(jīng)計(jì)算得到下列數(shù)據(jù)：??∑??=1????=381.289???? ??∑??=1????????=6526.574 ??∑??=1????????=24046.42第 13 頁(yè) 共 47 頁(yè)將上面求得的數(shù)據(jù)代入公式，便能計(jì)算出壓力中心坐標(biāo)（ ， ） ；??0 ??0??0=??∑??=1??????????∑??=1????=17.12??????0=??∑??=1??????????∑??=1????=63.06????故（ ， ）=（17.12，63.06） 。??0 ??04.2 壓力機(jī)的選用4.2.1 沖裁設(shè)備的選擇結(jié)合沖裁件的生產(chǎn)批量（200 次） 、工藝方法與性質(zhì)及沖裁件的尺寸、形狀與精度等要求，此次選擇沖裁設(shè)備類型為開式壓力機(jī)。4.2.2 沖壓設(shè)備規(guī)格的確定沖壓設(shè)備類型選定后，進(jìn)一步根據(jù)沖裁件的尺寸、所設(shè)計(jì)的模具尺寸以及沖裁力來(lái)確定設(shè)備的規(guī)格，即（1）所選壓力機(jī)的的公稱壓力一定不能小于沖裁時(shí)所需的沖裁壓力，即 F 壓力機(jī)F 總 。同時(shí)還要一定的力量?jī)?chǔ)備，選擇的設(shè)備噸位一般為 1.3F 總 ，即 1.3 F 總>=123.75KN；（2）壓力機(jī)的行程大小適當(dāng)；（3）所選壓力機(jī)的閉合高度和應(yīng)與沖模的閉合高度與相適應(yīng)，即滿足[3]；?????????5????≥????≥????????+10（4）壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于下模座的外形尺寸，還有留有模具安裝固定的余地。第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè)綜合以上選擇原則，查資料可選擇開式雙柱可傾壓力機(jī) J23-25，其主要技術(shù)參數(shù)如下 [4]：公稱壓力：250KN滑塊行程：65mm滑塊行程次數(shù)：55 次/min最大閉合高度：270 mm封閉高度調(diào)節(jié)量：55mm工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：370 mm×560mm工作臺(tái)孔徑孔尺寸（前后×左右×直徑）：200mm×290mm× 260mm?模柄孔尺寸（直徑×深度）： ?40????×60????最大傾斜角度：30°墊板厚度：50mm4.3 模具刃口尺寸計(jì)算對(duì)于復(fù)合模而言，沖裁件的尺寸精度主要取決于凸、凹模以及凸凹模的刃口尺寸及公差，模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。4.3.1 刃口尺寸計(jì)算凸模和凹模刃口尺寸計(jì)算方法有分開加工計(jì)算和配作加工計(jì)算兩種方法。因?yàn)楸敬渭庸さ睦淠鱾?cè)板展開件外形較復(fù)雜，故采用配作加工的方法，這樣可以降低基準(zhǔn)件的加工精度要求，沖裁間隙是依靠配作來(lái)保證，而無(wú)需滿足加工偏差和間隙的關(guān)系式，更大大降低模具的加工成本。如圖 4-1 所示的工件展開圖中未標(biāo)注公差的尺寸精度按圖 1-1 中工件所要求的尺寸精度等級(jí)（IT13 級(jí)）來(lái)標(biāo)注。查資料可得各尺寸的極限偏差數(shù)值?，F(xiàn)將零件中的尺寸進(jìn)行分類：A 類尺寸：mm；20.5mm——20.50?0.33第 15 頁(yè) 共 47 頁(yè)31.9mm—— mm；31.90?0.39114.9mm—— mm；114.90?0.543mm—— mm。30?0.14B 類尺寸：， ，?5.2+0.120 ?2.8+0.10C 類尺寸：124.8mm—— mm；124.8±0.5（1）落料時(shí)，選擇凹模作為基準(zhǔn)件，進(jìn)行落料沖裁過程中，工作部分發(fā)生磨損，刃口部分尺寸增大。凹模計(jì)算尺寸如下：????=（ ??????)+?40 （ 4–4）其中，查資料得磨損系數(shù) =0.75[3]；則可得計(jì)算如下：??20.5??=（ 20.5?0.75×0.33） +14×0.330 =20.25+0.080 ???? 31.9??=（ 31.9?0.75×0.39） +14×0.390 =31.61+0.100 ????114.9??=（ 114.9?0.75×0.54） +14×0.540 =114.5+0.140 ????3=(3?0.75×0.14） +14×0.140 =2.9+0.040 ???? ??=??±?8 （ 4–5）124.8??=124.8±1.08=124.8±0.13???? 第 16 頁(yè) 共 47 頁(yè)（2）沖孔時(shí)，以凸模作為基準(zhǔn)件，進(jìn)行沖孔加工時(shí)，工作部分發(fā)生磨損，刃口部分尺寸減小。經(jīng)查表得磨損系數(shù) =0.75[3]；??制件尺寸標(biāo)注為 ，凸模計(jì)算尺寸如下：??+?0????=（ ??????)+0??4 （ 4–6）?5.2??=（ 5.2?0.75×0.12） 0?14×0.12=5.110?0.03?????2.8??=（ 2.8?0.75×0.1） 0?14×0.1=2.73 0?0.03????凸凹模的刃口尺寸按凸、凹模的實(shí)際尺寸按間隙配制，并保證雙面間隙在0.048mm~0.072mm 之間。4.4 模具設(shè)計(jì)倒裝復(fù)合模的生產(chǎn)效率比正裝復(fù)合模的生產(chǎn)效率高，而此次工件生產(chǎn)為大量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，此次設(shè)計(jì)采用落料凹模在上模的倒裝復(fù)合模。4.4.1 卸料裝置卸料結(jié)構(gòu)用于條料、廢料從模具工作部分上卸下的裝置，有剛性卸料和彈性卸料兩種裝置 [3]。剛性卸料裝置卸料力大，卸料可靠，但沖裁時(shí)坯料得不到壓緊，因此，沖壓得到的制件精度不太高。而彈性卸料裝置常用于沖壓材料厚度小于 1.5mm 的板料（此次沖壓工件材料 t=0.6mm） ，在沖壓過程中，彈性元件起到壓料作用，使得制件得到較高的平面度高，卸料力一般比較小。本次沖裁所需要的卸料力不大，故采用由卸料板、橡皮與卸料螺釘組成的彈性卸料系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)安裝在下模。4.4.2 推件裝置推件裝置是用于制件從凹模型腔中推出，也同樣分為剛性和彈性兩種。第 17 頁(yè) 共 47 頁(yè)結(jié)合此次設(shè)計(jì)的復(fù)合模，選用的推件裝置為上模裝有打桿、推件桿、推板與推件塊組成的剛性推出系統(tǒng)。在沖壓結(jié)束后，上?；爻?，壓力機(jī)上的橫梁撞擊上模中的打桿，裝在模柄內(nèi)的打桿在橫梁的阻擋下下落，并通過推板、推件桿，推下推件塊將制件從凹?？字型瞥?。4.4.3 凸凹模設(shè)計(jì)（1）凸凹模最小壁厚由 2.8 中的計(jì)算可知，復(fù)合沖裁時(shí)，凸凹模的壁厚壁能滿足沖裁要求，不容易破損。（2）凸凹模外形尺寸凸凹模外形截面用于工件的落料，應(yīng)與工件外形相同，其刃口尺寸在根據(jù)凸、凹模的實(shí)際尺寸做配。（3）凸凹模長(zhǎng)度凸凹模長(zhǎng)度 L 應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)確定。由于模具中采用橡膠、卸料板組成彈性卸料裝置和凸凹模固定板把凸凹模固定在下模中，可計(jì)算凸凹模長(zhǎng)度：??=H1+H2+??3=20+10+13=43mm 式中： ——凸凹模固定板厚度；H1——卸料板厚度；H2——預(yù)壓橡膠塊的厚度；??3凸凹模制造材料采用：Cr12MoV；熱處理：淬火、回火，硬度 60~62HRC，其凸凹模圖見圖 4-4。第 18 頁(yè) 共 47 頁(yè)圖 4-4 凸凹模4.4.4 凸模（1）凸模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定沖孔凸模截面尺寸與沖裁件孔形狀一致，即都為圓形截面，刃口尺寸在 4.3.1 已計(jì)算出。（2）凸模長(zhǎng)度凸模長(zhǎng)度要根據(jù)模具實(shí)際結(jié)構(gòu)而定。凸模長(zhǎng)度：??=?1+?2+?3+?4+?5=20+25+1+5+1=52???? 式中：L——凸模長(zhǎng)度，mm；——凸模固定板厚度，mm；厚度按經(jīng)驗(yàn)公式 ,這里取?1 ?1=（ 0.6~0.8） H。?1=20????——落料凹模厚度，mm；?2——材料厚度，取 t=1mm；?3——凸模的修模量，mm，取 5mm；?4——凸模進(jìn)入凸凹模的深度，取 1mm。?5第 19 頁(yè) 共 47 頁(yè)沖 孔和 孔的凸模，因?yàn)樗鼈兊耐鼓Ｖ睆胶苄。什捎萌鐖D 4-5 和圖 4-6?5.21?2.8所示的凸模結(jié)構(gòu)形式（圖 4-5、圖 4-6 為安裝磨平后的實(shí)際尺寸） ，其最突出特點(diǎn)是適用于沖裁凸模直徑小的場(chǎng)合。圖 4-5 沖 φ5.2孔凸模實(shí)際尺寸圖 4-6 沖 φ2.8孔凸模實(shí)際尺寸（2） 凸模強(qiáng)度與剛度的校核?2.8由于此次設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，需要對(duì)其進(jìn)行壓應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的校核，以此來(lái)檢查其危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長(zhǎng)度是否能夠滿足強(qiáng)度和剛度要求，以防止凸模在沖壓過程中被壓彎。① 應(yīng)力的校核由表 1-1 已知，08F 沖壓材料的抗剪強(qiáng)度 =220~310Mpa，屬低碳鋼。經(jīng)查資料可??得，凸模允許的相對(duì)最小直徑（d/t） min=0.75~1.20[5]。第 20 頁(yè) 共 47 頁(yè)而設(shè)計(jì)的凸模相對(duì)最小直徑：??/??=2.7250.6=4.54>（ ???? ） ??????②彎曲應(yīng)力的校核已知，設(shè)計(jì)的凸模為無(wú)導(dǎo)向凸模，則在沖裁的過程中，凸模縱向所承受的壓力包括沖裁力和推件力?？椎臎_裁力?2.8??=??×2.8=8.8???? ??孔 =????4????=1.3×8.8×0.6×280=1922??而推件力 大約取 1000N，則??推??壓 =??孔 +??推 =2922?? 實(shí)際的壓力應(yīng)增加 30%，則??實(shí) =1.3??壓 =1.3×2922=3799??????????=??2??????????????2??實(shí) =??2×2.2?105×(??×2.725464 )2.5×22×3799 =12.44????>12???? 故凸模的強(qiáng)度與剛度滿足要求。凸模制造材料采用：Cr12MoV；熱處理：淬火、回火，硬度 58~62HRC。4.4.5 凹模凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成平刃直壁式，其直壁刃口高度 h 與工件材料厚度，經(jīng)查表得可取h=6mm~9mm，這里取 h=8mm。通常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凹模尺寸：凹模厚度：????=????1=0.2×124.8≈25????取 H=25mm。第 21 頁(yè) 共 47 頁(yè)凹模壁厚：??=（ 1.5~2） ???? （ 4–7）取 C=35mm。式中：K——系數(shù)，查表得 K=0.2[3]；——工件展開最大長(zhǎng)度尺寸，mm。??1形狀復(fù)雜或制件尺寸較大時(shí)，凹模壁厚 C 應(yīng)取較大值，一般凹模壁厚不得小于15mm。所以凹模的總長(zhǎng)為：??=??1+2??=1248+2×35=194.8???? 凹模的總寬度為：B=??2+2??=31.9+2×35=101.9????式中： ——工件展開最大寬度尺寸，mm。??2根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，在沖模標(biāo)準(zhǔn)件中選擇凹模周界尺寸，其尺寸為：200mm×125mm×25mm。凹模的刃口形式有很多種，而階梯型刃口凹模，刃口厚度較大，將推件塊安裝于凹模內(nèi)，因其導(dǎo)向好，特別適用于把制件反向推出、材料較薄的復(fù)合模中，故此次采用階梯型凹模刃口。凹模制造材料采用：Cr12MoV；熱處理：淬火、回火，硬度 60~62HRC。4.4.6 模架的選擇（1）模架模架由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套四個(gè)部分組成。模架按導(dǎo)向形式的不同，有滑動(dòng)導(dǎo)向模架、滾動(dòng)導(dǎo)向模架、滑動(dòng)導(dǎo)向鋼板模架、導(dǎo)板模模架 [3]。第 22 頁(yè) 共 47 頁(yè)按導(dǎo)柱在模架上的固定位置的不同，可分為后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB/T 2851.3—1990） 、中間導(dǎo)柱模架（GB/T 2851.5—1990） 、四導(dǎo)柱模架（GB/T 2852.3—1990） 、對(duì)角導(dǎo)柱模架（GB/T 2851.1—1990） [6]?？紤]橫向和縱向送料都比較方便，且沖裁時(shí)偏移力不大，故選用后側(cè)導(dǎo)柱（GB/T 2851.3—1990） ，其特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置裝在后側(cè)?？紤]到?jīng)_裁件的厚度薄（t=0.6mm） ，因此選用 H6/h5 配合的 I 級(jí)精度模架，故選擇滑動(dòng)導(dǎo)向模架，其導(dǎo)向沖壓能滿足沖壓制件的精度要求。（2）上、下模座模座分為上模座和下模座，它們既是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖裁力，因此需要有足夠的強(qiáng)度、剛度以及足夠大的外形尺寸。設(shè)計(jì)原則：①模座要有足夠的厚度，一般取凹模厚度的 1~1.5 倍（從 4.4.5 知凹模厚度為30mm） ，矩形模板的長(zhǎng)度比矩形凹模長(zhǎng)度大 40mm~70mm，其寬度應(yīng)稍大于凹模寬度；②所選用的模座必須與壓力機(jī)的工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng) [3]；③模座的上、表面粗糙度為 Ra3.2~0.8 。????（3）導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合間隙：必須小于沖裁間隙。此次設(shè)計(jì)應(yīng)按 H6/h5 配合。采用H7/r6 壓入模座的安裝孔。綜合以上考慮，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為：200mm×125mm×50mm GB2855.5—2008上模座尺寸為：200mm×125mm×40mm GB2855.5—2008導(dǎo)柱 ： GB2861.1—81??/????×??/??????25?5×180導(dǎo)套 ： GB2861.6—81??/????×??/??????25??6×85×33上、下模座采用用材