畢業(yè)論文---落料沖孔翻遍復(fù)合模設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　概論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機(jī)床的底座、機(jī)身外殼，小到一個(gè)胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)楦鞣N產(chǎn)品的材質(zhì)

2、、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛，模具成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。</p><p>　　1.2沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) </p><p>　　1.2.1沖壓模相關(guān)介紹</p><p>

3、　　冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。</p><p>　　沖壓可分為五個(gè)基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。</p><p>　　沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。</p><p>　　沖

4、壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模。</p><p>　　復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較小；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。</p><p>　　沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖

5、壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 </p><p>　　1.2.2沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位</p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的50%，，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器

6、、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%~70%，在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。</p><p>　　1.2.3我國沖壓模具市場(chǎng)情況 </p>

7、<p>　　我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇?</p><p>　　據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.7

8、5億美元,約合6.2億元. </p><p>　　根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004年我國共進(jìn)口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為266.6億元.其中國內(nèi)市場(chǎng)需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場(chǎng)滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說明:一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中

9、低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率;二是由于我國的模具價(jià)格要比國際市場(chǎng)低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國際市場(chǎng)前景看好,2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點(diǎn);三是近年來港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計(jì)資料，

10、因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 </p><p>　　我國沖模工業(yè)不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)需要的原因主要有：</p><p>　　1.專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。</p><p>　　2.模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益也差。</p><p>　　3.制造周期長，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。</p><p>　　4.模具壽命短，新材料使用

11、量不到10%。</p><p>　　力量分散，管理落后。</p><p>　　但改革開放以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，尤其是國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動(dòng)了模具技術(shù)和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在CAD/CAM/CAE的運(yùn)用、加工工藝手段、沖壓件質(zhì)量及模具性能方面，均已達(dá)到或接近國際水平。</p><p>　　1.

12、2.4 沖壓模具水平狀況 </p><p>　　近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 </p><p>　　1. 模具C

13、AD/CAM技術(shù)狀況 </p><p>　　我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)

14、汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 </p><p

15、>　　21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 </p><p>　　模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如

16、美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模

17、具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 </p><p>　　在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 </p><p>　　快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模

18、具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 </p><p>　　圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了

19、降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　2. 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 </p><p>　　在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 </p><p>　　雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這

20、一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 </p><p>　　標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體

21、化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 </p><p>　　但總體上和國外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 </p><p>　　汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都

22、提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 </p><p>　　模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。</p><p>　　1.2.5我國沖模今后發(fā)展趨勢(shì)<

23、/p><p>　　根據(jù)我國沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應(yīng)朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展：</p><p>　　1.開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具。</p><p>　　2.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。</p><p>　　3.大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過程的自動(dòng)化程度。</p&

24、gt;<p>　　4.積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。</p><p>　　5.發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 </p><p><b>　　1.3總結(jié)</b></p><p>　　沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中占有重要的地

25、位。近年來，沖壓成型工藝有了很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精度日趨精確，生產(chǎn)率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質(zhì)、新的發(fā)展水平。由于引入了計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)在模具領(lǐng)域，包括設(shè)計(jì)、制造、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重

26、要的作用。 </p><p>　　第二章 工件工藝性分析及方案確定</p><p>　　2.1工件工藝性分析</p><p>　　2.1.1沖裁工藝性</p><p><b>　　圖2-1 零件圖</b></p><p>　　由零件簡圖2-1可見，該

27、工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等工序成形。</p><p>　　該零件的外徑為Φ54mm,屬于小制件，形狀簡單且對(duì)稱，適于沖裁加工。</p><p>　　查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.3沖壓件內(nèi)、外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，因制件形狀簡單、對(duì)稱，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12-IT13。</p><p>　　查表2.5孔中心與邊緣距離尺寸公差為

28、77;0.5mm。</p><p>　　查表2.7一般剪切斷面表面粗糙度為3.2µm.</p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表2—3，得材料10號(hào)鋼的力學(xué)性能如下表：</p><p>　　表2-1 10號(hào)鋼的性能</p><p>　　材料10鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復(fù)合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強(qiáng)度。</

29、p><p>　　2.1.2翻邊工藝性</p><p>　　翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑r=(2～3)t</p><p>　　翻邊的高度h=8≥1.5r=1.5</p><p>　　翻邊的相對(duì)厚度d/t=15.16>(1.7～2),所以翻邊后有良好的圓筒壁</p><p>　　沖孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質(zhì)量沒

30、大影響。</p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，第35頁，K.W.I擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)，預(yù)加工孔Φ15.16可擴(kuò)孔到Φ45左右，而制件為Φ28，即滿足翻邊性能。 </p><p>　　總體看來：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。</p><p>　　2.1.3判斷能否一次性翻邊成形</p><p>　　由預(yù)沖孔公式

31、可以得到翻邊高度H的表達(dá)式：</p><p>　　H=+0.43r+0.72t (2-1)</p><p>　　或H=(1-)+0.43r+0.72t</p><p>　　= +0.43r+0.72t</p><p>　　若將Kmin帶入上

32、式，則可得到許可的最大翻邊高度Hmax</p><p>　　Hmax=（1-Kmin）+0.43r+0.72t </p><p>　　其中 D—翻邊后的中經(jīng)(mm) </p><p>　　Kmin—極限翻邊系數(shù) &

33、lt;/p><p>　　r—翻邊圓角半徑(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》，表7-1低碳鋼圓孔極限翻邊系數(shù) </p><p>　　這里凸模采用圓柱形平底型式 孔的加工方式為沖孔 </p><p>　　因 相對(duì)厚度d/t=15.16 得K

34、min= 0.55 </p><p>　　于是Hmax=（1-0.55）+0.43×2+0.72×1</p><p><b>　　=8.0(mm)</b></p><p>　　因工件高度H=Hmax，所以在平板上能一次性翻邊成形</p><p>　　2.2 工藝方案確定</p><

35、p>　　根據(jù)工件形狀，初步確定采用落料、沖孔和翻邊等工序，現(xiàn)確定以下方案：</p><p>　　方案一：一套落料、沖孔、翻邊復(fù)合模</p><p>　　方案二：一套落料、沖孔、翻邊單工序模</p><p>　　方案三：一套落料、沖孔、翻邊連續(xù)模</p><p>　　單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的相互比較見表2-2</p>&l

36、t;p>　　表2-2單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的性能比較 </p><p>　　總的看來：方案一：生產(chǎn)效率高，因?yàn)榛瑝K下行一次既完成落料、沖孔和翻邊等工序，不存在定位誤差，同軸度高，因此沖壓出來的制件精度也較高；但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此模具制造難度大。</p><p>　　方案二：生產(chǎn)效率不高，由于要多機(jī)床或多道工序完成，致使生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益都降低；但模具制造周期短。</p>

37、;<p>　　方案三：生產(chǎn)效率較高，完成落料、沖孔的連續(xù)模生產(chǎn)效率較高，和方案二一樣，由于第二道翻邊單工序的存在，降低了生產(chǎn)效率不說，精度也難保證。</p><p>　　因此綜合考慮采用方案一，再來確定采用正裝復(fù)合模還是采用倒裝復(fù)合模。</p><p>　　正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見下表2-3</p><p>　　表2-3正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比

38、較</p><p>　　從表2-3中可以看出：正裝對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求，且廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，有利于凸凹模減少最小壁厚。而倒裝不能達(dá)到平整要求，而且廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強(qiáng)度。</p><p>　　從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和安全性前提下，綜合考慮采用正裝復(fù)合模，即模具結(jié)構(gòu)為落料、沖孔、翻邊正裝復(fù)合模。</p><p>　　第三章

39、 排樣及計(jì)算材料利用率</p><p>　　3.1計(jì)算預(yù)沖孔大小</p><p><b>　　圖3-1 零件圖</b></p><p>　　該制件是在沖孔后的平板毛坯上翻邊成形，在翻邊時(shí)，同心圓之間的距離變化不顯著，預(yù)制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計(jì)算：</p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》第215頁</p>

40、;<p>　　預(yù)沖孔直徑公式d=D1-2[ (3-1)</p><p>　　因 D1=D+t+2r h=H-r-t 代入上式，并簡化得：</p><p>　　d=D-2(H-0.43r-0.72t) </p><p>　

41、　式中 D—翻邊后的中經(jīng)(mm) H—翻邊高度(mm)</p><p>　　r—翻邊圓角半徑(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p><p>　　這里D=28mm H=8mm r=2mm t=1mm</p>

42、<p>　　所以d=28-2（8-0.43×2-0.72×1）</p><p>　　=15.16(mm)</p><p>　　同可得：相對(duì)厚度d/t=15.16/1=15.16</p><p>　　翻邊系數(shù)d/D=15.16/28=0.54</p><p><b>　　3.2確定排樣方式</b&g

43、t;</p><p>　　采用有廢料和少廢料排樣，排樣圖分別如圖3-2和圖3-3</p><p>　　圖3-2 有廢料排樣</p><p><b>　　圖3-3無廢料排樣</b></p><p>　　少廢料排樣雖然材料利用率有所提高，但由于條料本身的寬度公差，以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差會(huì)直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的

44、精度降低，也降低了模具壽命，結(jié)合各自的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮采用有廢料排樣法。</p><p>　　3.3計(jì)算材料利用率</p><p>　　1.計(jì)算制件的面積A</p><p>　　制件面積A的計(jì)算公式：</p><p>　　A=（D2-d2）

45、 (3-2)</p><p>　　= （542 -15.162) </p><p>　　=2108.6469(mm2) </p><p>　　式中 D—毛坯外徑(mm) <

46、/p><p>　　d—沖孔直徑(mm)</p><p>　　2.確定搭邊a與a1的值</p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-10搭邊a與a1數(shù)值</p><p>　　取a=0.8mm a1=1.0mm</p><p>　　于是條料寬度:b=54+2a1=56mm</p><p>　　進(jìn)距:

47、l=54+a=54.8mm </p><p><b>　　3.材料利用率計(jì)算</b></p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷沖壓模具設(shè)計(jì)。</p><p>　　表18.3-24軋制薄鋼板的尺寸（GB/T708-1988）</p><p>　　板料規(guī)格選用 1.0mm×750mm×1500

48、mm(tmm×Bmm×Lmm)</p><p><b>　　1）若采用縱裁：</b></p><p>　　裁板條數(shù) n1=B/b=750/56=13條余22mm</p><p>　　每條個(gè)數(shù)n2===27個(gè)余19.6mm</p><p>　　每板總個(gè)數(shù)n總=n1×n2</p>

49、<p><b>　　=13×27</b></p><p><b>　　=351(個(gè))</b></p><p>　　材料利用率 η總= ×100% (3-3) </p><p>　　=×100%

50、 </p><p><b>　　= 65.79%</b></p><p><b>　　2）若采用橫裁：</b></p><p>　　裁板條數(shù) n1=L/b=1500/56=26條余44mm</p><p>　　每條個(gè)數(shù) n2===13個(gè)余36.8mm<

51、/p><p>　　每板總個(gè)數(shù)n總=n1×n2</p><p><b>　　=26×13</b></p><p><b>　　=338(個(gè))</b></p><p>　　材料利用率 η總=×100%

52、 (3-4) </p><p><b>　　=×100%</b></p><p><b>　　= 63.35%</b></p><p>　　顯然縱裁的材料利用率要高些，因此選用縱裁。</p><p>　　4.計(jì)算零件的凈重G</p><p>　　G=F

53、.t.ρ (3-5) </p><p>　　式中 G—工件重量（g） </p><p>　　F—工件面積（cm2）</p><p>　　t—材料厚度（cm）

54、</p><p>　　ρ—材料密度（g/cm3）</p><p>　　10號(hào)鋼屬于低炭鋼，在這里密度取ρ=7.85 g/cm3</p><p>　　則 G=F.t.ρ </p><p>　　=2108.6469×10-

55、2×1.0×10-1× 7.85</p><p><b>　　=16.55 g</b></p><p>　　第四章 沖裁力及壓力中心計(jì)算</p><p><b>　　4.1.落料力F落</b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》第54頁，落料力F落公式為</p&

56、gt;<p>　　F落=KLtτ (4-1)式中 F落—落料力（N）</p><p>　　L—沖裁件周長(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p><p>　　τ—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）</p>

57、<p>　　K—系數(shù)，常取K=1.3</p><p>　　這里L(fēng)=π×54mm t=1mm 取τ=300MPa</p><p>　　則 F落=1.3×π×54×1×300</p><p>　　=66128.4（N）</p><p><b>　　4.2卸料力F

58、卸</b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù)</p><p>　　取K卸 =0.035 </p><p>　　F卸 = K卸 . F落 (4-2)</p><p>　　=0.035&#

59、215;66128.4</p><p>　　=2314.494（N） </p><p><b>　　4.3沖孔力F沖</b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》第54頁，落料力F沖公式為</p><p>　　F沖=KLtτ

60、 (4-3)</p><p>　　式中 F沖—落料力（N）</p><p>　　L—沖裁件周長(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p><p>　　τ—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）</p><p>　　K—系數(shù)，常取K=1.3</p><p>　　這里L(fēng)

61、=π×27mm t=1mm 取τ=300MPa</p><p>　　于是F沖=1.3×π×27×1×300</p><p>　　=33064.2（N）</p><p>　　4.4頂件力F頂 </p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3

62、-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù)</p><p>　　取K頂 =0.06 </p><p>　　F頂 = K頂.F沖 (4-4)</p><p>　　= 0.06×33064.2</p><p>　　=1983.852（

63、N）</p><p><b>　　4.5翻邊力F翻</b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》，第216頁，翻邊力公式為</p><p>　　F翻=1.1π(D-d)tσs (4-5)</p><p>　　其中 F

64、翻—翻邊力(N)</p><p>　　D—翻邊后中經(jīng)(mm)</p><p>　　d—翻邊預(yù)沖孔直徑(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p><p>　　σs —材料的屈服點(diǎn)(MPa)</p><p>　　這里D=28mm，d=15.16mm, t=1mm, σs=206MPa</p>

65、<p>　　于是F翻=1.1×3.14(28-15.16)×1×206</p><p>　　=9135.9682(N)</p><p><b>　　4.6總沖壓力F總</b></p><p>　　F總=F落+F沖+F卸+F頂+F翻

66、 (4-6)</p><p>　　=66128.4＋33064.2＋2314.494＋1157.247+1983.852+9135.9682</p><p>　　=112626.91（N）</p><p><b>　　4.7計(jì)算壓力中心</b></p><p>　　計(jì)算壓

67、力中心的目的是使模柄軸線和壓力機(jī)滑塊的中心線重合，避免滑塊受偏心載荷的影響而導(dǎo)致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。</p><p>　　從制件的形狀可以看出，該制件是回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，形狀對(duì)稱，故模具壓力中心就在圓心部位，即無須再來計(jì)算了。</p><p>　　第五章 主要工作部分尺寸計(jì)算</p><p><b>　　5.1落料刃口尺寸<

68、;/b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-3沖裁模初始雙面間隙Z</p><p>　　取Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm</p><p>　　對(duì)零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度IT14，因制件形狀簡單且對(duì)稱，在這里保證精度IT13。</p><p>　　查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表3-6簡單形狀沖裁時(shí)

69、凸凹模的制造偏差</p><p>　　δ凹=+0.03mm δ凸=-0.02mm </p><p>　　因此：|δ凹|+|δ凸|=0.03+0.02 mm </p><p><b>　　=0.05mm</b></p><p>　　Zmax -Zmin=0.14-0.1mm<

70、;/p><p>　　=0.04mm </p><p>　　|δ凹|+|δ凸|> Zmax –Zmin</p><p>　　因此在這里采用單配方法加工。</p><p>　　對(duì)于落料，先做凹模，并以它作為基準(zhǔn)配做凸模</p><p>　　查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極

71、限偏差為：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5</p><p>　　則 D凹= (5-1)</p><p><b>　　=mm</b

72、></p><p><b>　　=mm</b></p><p>　　落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.10～0.14mm </p><p><b>　　5.2沖孔刃口尺寸</b></p><p>　　沖孔部分：δ凹=+0.02mm δ凸=-0.02mm &

73、lt;/p><p>　　|δ凹|+|δ凸|=0.02+0.02mm</p><p><b>　　=0.04mm</b></p><p>　　|δ凹|+|δ凸|= Zmax –Zmin</p><p>　　對(duì)于采用分別加工時(shí)，應(yīng)保證下述關(guān)系：</p><p>　　|δ凹|+|δ凸|≤Zmax –Zmin

74、 (5-2)</p><p>　　但對(duì)于形狀復(fù)雜或料薄的工件，為了保證凸、凹模間一定的隙值，必須采用配合加工。</p><p>　　因此在這里采用還是采用單配方法加工</p><p>　　對(duì)于沖孔，先做凸模，并以它作為基準(zhǔn)配做凹模</p><p>　　查《

75、互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4查出其極限偏差為：</p><p><b>　　mm </b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5</p><p>　　則 d凸= (5-3)</p><p>

76、<b>　　=</b></p><p><b>　　= mm</b></p><p>　　沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.10～0.14mm</p><p>　　5.3翻邊工作刃口尺寸</p><p><b>　　5.3.1翻邊間隙</b></p>

77、<p>　　如圖5-1，由于在翻邊過程中，材料沿切向伸長，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)小于原來的材料厚度。 </p><p><b>　　圖5-1 翻邊間隙</b></p><p>　　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</p><p>　　得Z/

78、2=0.85mm</p><p>　　5.3.2翻邊刃口尺寸</p><p>　　1. 翻邊凸模的刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　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：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=

79、0.5</p><p>　　則 d凸= (5-4)</p><p>　　2.翻邊凹模的刃口尺寸計(jì)算</p><p>　　根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來確定翻邊凹模的刃口尺寸</p><p>　　D凹=

80、 (5-5)</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=mm </p><p>　　第六章 凸模、凹模及凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　6.1落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b&

81、gt;　　6.1.1最小壁厚</b></p><p>　　沖孔落料復(fù)合模的凸凹模．其刃口平面與工件尺寸相同，這就產(chǎn)生了復(fù)合模的“最小壁厚”問題。</p><p>　　沖孔落料復(fù)合模許用最小壁厚可按表6-1選取，形式如圖6-1表示，表值為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</p><p>　　表6-1  凸凹模最小壁厚a數(shù)值 （單位：mm）部分如下</p>

82、<p><b>　　圖6—1 最小壁厚</b></p><p>　　為了增加凸凹模的強(qiáng)度和減少孔內(nèi)廢料的漲力，可以采用對(duì)凸凹模有效刃口以下增加壁厚或?qū)U料反向頂出的辦法．如圖6—1所示。 </p><p>　　6.1.2模具材料的選擇</p><p>　　從眾多模具材料中選出9

83、Mn2V鋼，該模具鋼是一種綜合力學(xué)性能比碳素工具鋼好的低合金工具鋼，它具有較高的硬度和耐磨性，淬火時(shí)變形較小，淬透性很好。由于鋼中含有一定量的釩，細(xì)化了晶粒，減小了鋼的過熱敏感性，同時(shí)碳化物較細(xì)小和分布較均勻。</p><p>　　9Mn2V鋼的化學(xué)成分和物理性能分別如表6-2和表6-3所示</p><p>　　表6-2 9Mn2V鋼化學(xué)成分（GB/T 1299—2000）W%</p

84、><p><b>　　表6-3 臨界溫度</b></p><p><b>　　表6-4 綜合性能</b></p><p>　　所以這里不管是凸模、凹模還是凸凹模，材料都選用9Mn2V鋼</p><p>　　這里的落料凹模的熱處理硬度為60～62HRC</p><p>　　6.1.

85、3確定凹模外形尺寸</p><p>　　確定凹模外形尺寸的方法有多種，通常都是根據(jù)零件的材料厚度和排樣圖所確定的凹模型孔壁間最大距離為依據(jù)，來求凹模的外形尺寸。</p><p>　　凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，故采用階梯形直壁式。</p><p>　　凹模的外形一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，

86、凹模的厚度還應(yīng)考慮修模量。凹模的外形尺寸一般根據(jù)沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定。</p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》，第101頁，凹模厚度和壁厚公式為</p><p>　　凹模厚度 H=Kb(≥15mm) (6-1)</p><p>　　式中 K—系數(shù)，

87、考慮板料厚度的影響</p><p>　　b—沖裁件的最大外形尺寸</p><p>　　凹模壁厚 C=(1.5～2)H(≥30～40mm) (6-2) </p><p>　　查《冷沖模設(shè)計(jì)》，表4-3 系數(shù)K值 </p><p>　　因 b=54 mm

88、 取K=0.22</p><p>　　故 H=0.22×54</p><p>　　=11.88mm </p><p>　　C=1.5×22 </p><p>　　=33mm </p><p>　

89、　考慮到翻邊高度8mm 和保證H≥15mm，最后取H=22mm</p><p>　　凹模形狀簡圖如圖6-2</p><p><b>　　圖6-2 落料凹模</b></p><p>　　6.1.4凹模的強(qiáng)度校核</p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》，第三卷，表20.1-18 凹模強(qiáng)度計(jì)算公式</p>

90、<p>　　Hmin= (6-3)</p><p>　　式中 Hmin—凹模的最小厚度（mm）</p><p><b>　　F—沖壓力（N）</b></p><p>　　σwp—許用彎曲應(yīng)力（MPa）</p><

91、;p>　　d、do—凹模刃口與支承口直徑（mm）</p><p>　　這里F= F落=66128.4（N） σwp= 500MPa d=53.77mm do=64mm</p><p><b>　　Hmin=</b></p><p><b>　　=9.34mm</b></p><

92、;p>　　而真實(shí)的凹模厚度為22mm，所以凹模的強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　6.2落料、翻邊凸凹模外形尺寸</p><p>　　1.落料、翻邊凸凹模的高度</p><p>　　落料、翻邊凸凹模的高度滿足翻邊高度和凸、凹模之間安全距離外，還考慮翻邊間隙，保證強(qiáng)度要求，即凸凹模壁厚大于最小壁厚。</p><p>　　這里落料、翻邊凸

93、凹模的高度為30mm。</p><p>　　2. 落料、翻邊凸凹模的強(qiáng)度校核</p><p>　　Lmax≤ （6-4）式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長度（mm）</p><p>　　E—沖孔凸模材料的彈性模量（MPa）</p>

94、<p>　　d—凸?；驔_孔直徑（mm）</p><p>　　τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）</p><p>　　t—沖件材料的厚度（mm）</p><p>　　這里E=2.2× MPa d=53.77mm t=1mm τ=300 MPa</p><p>　　于是Lmax ≤=×</p>

95、<p><b>　　=2095.4mm</b></p><p>　　而實(shí)際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為30mm，所以強(qiáng)度完全滿足要求。</p><p>　　材料同樣選用9Mn2V鋼，其熱處理硬度為58～60HRC</p><p>　　落料、翻邊凸凹模簡圖如圖6-3</p><p>　　圖6-3 落料、翻邊凸凹模&

96、lt;/p><p>　　6.3沖孔、翻邊凸凹模外形尺寸</p><p>　　沖孔、翻邊凸凹模的功能是完成沖孔、翻邊，重要性大，其熱處理硬度也相對(duì)比落料凸模大，其材料選用9Mn2V鋼，熱處理硬度為60～62HRC</p><p>　　沖孔、翻邊凸凹模的高度</p><p>　　沖孔、翻邊凸凹模的高度=沖孔、翻邊凸凹模固定板的厚度+落料凹模的厚度&l

97、t;/p><p>　　=12mm +22mm</p><p><b>　　=34mm</b></p><p>　　2. 沖孔、翻邊凸凹模的強(qiáng)度校核</p><p>　　1）沖孔凹模的強(qiáng)度校核</p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》，第三卷，表20.1-18 凹模強(qiáng)度計(jì)算公式</p>

98、<p>　　Hmin= (6-5)</p><p>　　式中 Hmin—沖孔、翻邊凸凹模的最小厚度（mm）</p><p><b>　　F—沖壓力（N）</b></p><p>　　σwp—許用彎曲應(yīng)力（MPa）</p&g

99、t;<p>　　d、do—沖孔、翻邊凸凹模刃口與支承口直徑（mm）</p><p>　　這里F= F沖=33064.2 N σwp= 500MPa d=15.3mm do=16.3mm</p><p><b>　　Hmin=</b></p><p><b>　　=6.1mm</b><

100、;/p><p>　　2）翻邊凸模穩(wěn)定能力的校核</p><p>　　Lmax≤ （6-6）</p><p>　　式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長度（mm）</p><p>　　E—沖孔凸模材料的彈性模量（MPa）</

101、p><p>　　d—凸模或沖孔直徑（mm）</p><p>　　τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）</p><p>　　t—沖件材料的厚度（mm）</p><p>　　這里E=2.2× MPa d=27mm t=1mm τ=300 MPa</p><p>　　于是Lmax ≤=×</p&g

102、t;<p><b>　　=745.6mm</b></p><p>　　而實(shí)際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為34mm，所以強(qiáng)度完全滿足要求。</p><p>　　沖孔、翻邊凸凹模的簡圖如圖6-4</p><p>　　圖6-4 沖孔、翻邊凸凹模</p><p>　　6.4沖孔凸模外形尺寸</p><

103、;p>　　1.沖孔凸模的形式采用類似直通式的形式，少了階梯形式的復(fù)雜，主要受上頂桿孔和凸?？椎挠绊?，避免出現(xiàn)最小壁厚。</p><p><b>　　2.沖孔凸模的長度</b></p><p>　　沖孔凸模的長度=沖孔凸模固定板的厚度+落料、翻邊凸凹模的高度+超出落料、翻邊凸凹模的2mm</p><p>　　則沖孔凸模的長度=12mm +3

104、0mm +2mm</p><p>　　=44mm </p><p>　　沖孔凸模簡圖如圖6-5</p><p><b>　　圖6-5 沖孔凸模</b></p><p><b>　　3.強(qiáng)度校核</b></p><p>　　1）凸模穩(wěn)定能力的校核</p>

105、<p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》，第三卷，表20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計(jì)算公式</p><p>　　Lmax≤ （6-7）式中 Lmax—沖孔凸模許用的最大自由長度（mm）</p><p>　　E—沖孔凸模材料的彈性模量（MPa）</p>

106、<p>　　d—凸?；驔_孔直徑（mm）</p><p>　　τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）</p><p>　　t—沖件材料的厚度（mm）</p><p>　　這里E=2.2× MPa d=15.3mm t=1mm τ=300 MPa</p><p>　　于是Lmax ≤=×</p>

107、<p><b>　　=318mm</b></p><p><b>　　2）承壓能力的校核</b></p><p>　　σk=≤σp (6-8)式中 τ—沖件材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）</p><p>　

108、　t—沖件材料的厚度（mm）</p><p>　　d—凸模或沖孔直徑（mm）</p><p>　　σk—凸模刃口的接觸應(yīng)力（MPa）</p><p>　　σp—凸模材料的許用壓應(yīng)力（MPa）</p><p>　　這里τ=300 MPa t=1mm d=15.3mm σp=1500 MPa</p><p>&l

109、t;b>　　則σk=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=600MPa≤σp=1500 MPa</p><p>　　即凸模穩(wěn)定能力和承壓能力均滿足要求。</p><p>　　第七章 主要零部件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　7.1模柄

110、的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-24壓入式模柄（JB/T7646.1-1994）</p><p><b>　　選擇B型</b></p><p><b>　　材料：Q235</b></p><p>　　熱處理硬度：43～48HRC</p&

111、gt;<p><b>　　模柄簡圖如圖7-1</b></p><p><b>　　圖7-1 模柄</b></p><p>　　7.2固定板和墊板的設(shè)計(jì)</p><p>　　7.2.1沖孔、翻邊凸凹模固定板的設(shè)計(jì)</p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-19圓形固定

112、板</p><p>　　直徑D=120mm，厚度H=12mm</p><p>　　材料：45 熱處理硬度43～48HRC</p><p>　　沖孔、翻邊凸凹模固定板的簡圖如圖7-2</p><p>　　圖7-2 沖孔、翻邊凸凹模固定板</p><p>　　7.2.2沖孔凸模固定板的設(shè)計(jì)</p>

113、<p>　　沖孔凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快換式固定三種固定方式，這里選用固定板固定，且采用臺(tái)肩固定。</p><p>　　將沖孔凸模壓入固定板內(nèi)，裝配采用N7/h6 </p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-19圓形固定板</p><p>　　直徑D=120mm，厚度H=12mm</p><

114、;p>　　材料：45 熱處理硬度43～48HRC</p><p>　　沖孔固定板的簡圖如圖7-3</p><p>　　圖7-3 沖孔固定板</p><p>　　7.2.3墊板的設(shè)計(jì)</p><p>　　查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.5-20圓形墊板</p><p>　　直徑D=120