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編號(hào)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目：盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模
設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名： 戴瑤
學(xué) 號(hào)： 1000110117
指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院
姓 名： 楊曉清
職 稱(chēng)： 講 師
題目類(lèi)型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開(kāi)發(fā)
2014年5月24日
摘 要
該套模具制造簡(jiǎn)單,但需要多套模具,效率低、流程路線太長(zhǎng),過(guò)程分離,更難保證零件的精度和技術(shù)要求,并且過(guò)程自動(dòng)化程度不高,生產(chǎn)成本也非常高,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機(jī)械加工的需求。所以為了解決這種問(wèn)題,針對(duì)沖壓工藝和矩形盒拉深過(guò)程,首先介紹了盒形件冷沖壓成形過(guò)程，通過(guò)對(duì)盒形件的批量生產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前提，等設(shè)計(jì)出三種不同的沖壓工藝方案并且分析和比較的形成過(guò)程包括單一過(guò)程,復(fù)雜的過(guò)程和持續(xù)的過(guò)程也就是我們常說(shuō)的單工序、復(fù)合工序和連續(xù)工序,最終確定用一套復(fù)合模完成落料、拉深、沖底面矩形孔，翻邊的工序過(guò)程。精加工沖壓方法,力的計(jì)算,模具尺寸和公差,和設(shè)計(jì)模具。一份詳細(xì)的零件清單和所需的模具,并給出一個(gè)合理的裝配圖。給未來(lái)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)參考，借鑒執(zhí)筆的成效。
關(guān)鍵詞：盒形件；拉伸；復(fù)合模；模具設(shè)計(jì)
Abstract
The mold manufacturing is simple, but need more sets of molds, low efficiency, process route is too long, the separation process, more difficult to guarantee precision parts and technology, and process automation degree is not high, the production cost is also very high, has been unable to meet the demand of modern machining. So in order to solve this problem, the stamping process and the deep drawing process of rectangular box, introduced the process of cold stamping parts box.So in order to solve this problem, in view of the stamping process and the rectangular box deep drawing process, cold stamping process, the box parts are introduced through the quality of mass production of box parts, parts, parts structure as well as the use requirement analysis the box shaped parts of the mass production, quality components, parts structure and analysis, requirements of the study, in accordance with the use of performance is not reduced, will determine its stamping parts, three stamping process analysis and comparison of different process involves the formation of a single process, complex process and continuous process is what we often say that the single processes, complex processes and continuous processes, determined by a set of compound die blanking, drawing, punching bottom moment face process. Fine punching method, calculation of the force, mold dimensions and tolerances, and die design. A detailed list of parts and tooling required, and gives a reasonable assembly. By making full use of modern mould manufacturing technology to the traditional mechanical parts for structural improvement, optimization design, optimization of process method can greatly improve the production efficiency, this method has a certain reference value to the similar products.Provide a reference for the future design, drawing pen effect. Hope this design can be a template for future design data, also contribute to the mechanical industry in our country, makes our country mechanical industry more and more developed, the development of getting better and better.
Keywords: Rectangular box; tensile; compound die; die design
目 錄
引言 1
1 分析零件的工藝性 2
1.1 模具前瞻介紹 2
1.2 盒形件零件分析 2
2 確定工藝方案 4
2.1 工藝計(jì)算并分析 4
2.2 計(jì)算毛坯尺寸 4
2.3 確定工藝方案 7
3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算 8
3.1 確定排樣和沖裁板料的方案 8
3.2 計(jì)算工藝力及初選設(shè)備 10
3.2.1 計(jì)算工藝中的各個(gè)力 10
3.2.2 初步選擇壓力機(jī) 13
3.2.3 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差 14
4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.1 模具工作部分的尺寸計(jì)算 18
4.1.1 落料凹模的計(jì)算 18
4.1.2 拉伸沖孔凸凹模 19
4.1.3 落料拉伸凸凹模 20
4.1.4 上墊板 21
4.1.5 壓邊圈 22
4.1.6 卸料導(dǎo)料板 23
4.1.7 凸模固定板 24
5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 26
5.1 定位方式的選擇 26
5.1.1 卸料裝置與出件方式的選擇 26
5.1.2 模架的選用 28
5.1.3 模具的閉合高度 28
6 選定沖壓設(shè)備 29
7 模具的裝配與調(diào)試 30
7.1 復(fù)合模的裝配 30
7.2 凸、凹模間隙的調(diào)整 32
7.3 沖裁模具的調(diào)試 32
8 結(jié)論 33
謝 辭 34
參考文獻(xiàn) 35
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第37頁(yè)/共36頁(yè)
引言
作為一個(gè)經(jīng)過(guò)多次調(diào)查的結(jié)果，分析得出：這近幾十年來(lái)，我們國(guó)家的各個(gè)領(lǐng)域的不同企業(yè)都存在著不同程度上的進(jìn)步和改變發(fā)展水平，都在向國(guó)際模具市場(chǎng)靠攏，在我們國(guó)家模具行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的正確引導(dǎo)下，咱們模具行業(yè)無(wú)論是市場(chǎng)占有還有成為主要的產(chǎn)業(yè)都在倍到而進(jìn)的發(fā)展進(jìn)行時(shí)。我查閱資料后發(fā)現(xiàn)，有一份前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報(bào)告，上面是這樣分析并預(yù)測(cè)我國(guó)模具行業(yè)今后發(fā)展的:“我國(guó)現(xiàn)在的模具有75％的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50％的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型”[[] 前瞻商業(yè)咨詢(xún)有限公司.模具制造行業(yè)分析報(bào)告[M].深圳：前瞻商業(yè)咨詢(xún)有限公司，2014；350.
]。
現(xiàn)在，冷沖壓在模具制造工藝中目前已經(jīng)成為一種先進(jìn)和常常使用的金屬加工方法。所以說(shuō)，加工并且設(shè)計(jì)冷沖壓模具是現(xiàn)在模具制造業(yè)中很重要的一部分內(nèi)容。由于引入了CAE，沖壓成形已從原來(lái)的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]。在沖壓設(shè)計(jì)中有一個(gè)環(huán)節(jié)叫做毛坯，在設(shè)計(jì)的毛坯展開(kāi)中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以使得排樣、拉深這兩項(xiàng)工序的毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。除此之外，對(duì)沖壓成形性能和成形極限的研究理論，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)沖壓理論來(lái)指導(dǎo)科學(xué)階段分析階段的實(shí)驗(yàn)，使沖壓到開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)輔助工程和智能化的方法。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)計(jì)，是完全適合中國(guó)國(guó)情，具有高水平的模具，設(shè)計(jì)師和制造商必須不斷地學(xué)習(xí)模具設(shè)計(jì)與制造的最新知識(shí)，敢于創(chuàng)新。我國(guó)現(xiàn)在有很多的模具標(biāo)準(zhǔn)件，包括模具和引導(dǎo)，推動(dòng)桿，如標(biāo)準(zhǔn)件，這為實(shí)現(xiàn)中國(guó)的模具行業(yè)可能的發(fā)展。
與此同時(shí)，模具CAD/CAM/CAE的這項(xiàng)技術(shù)在模具技術(shù)發(fā)展中是屬于比較重要的地位。目前，普遍獲得CAD/CAM/CAE技術(shù)已經(jīng)基本成熟。CAD/CAE/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工程和輔助制造)技術(shù)轉(zhuǎn)變[[] 陳輝.李名堯.吳春華.模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展及軟件應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，06：.
]。美國(guó)率先將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于模具工業(yè),實(shí)現(xiàn)模具CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng),達(dá)到提高模具設(shè)計(jì)效果與加工質(zhì)量、有效提高生產(chǎn)周期的目的[2]。這樣子的話，我國(guó)現(xiàn)在的這項(xiàng)技術(shù)還不是很成熟，但已經(jīng)走上軌道，并且未來(lái)的前景非常好，對(duì)模具這個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是一次突破性的提升。作為當(dāng)代大學(xué)生的我們，也需要掌握更多的知識(shí)來(lái)補(bǔ)充自己，不斷學(xué)習(xí)。在我們的課程里面有一門(mén)學(xué)科就是關(guān)于CAD/CAM的。
本次設(shè)計(jì)的題目是盒形件沖壓工藝分析及復(fù)合模設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是模具工藝分析以及復(fù)合模具設(shè)計(jì)的部分。在模具制造中的材料的選擇，以滿足負(fù)荷使用廉價(jià)的材料，盡可能的更先進(jìn)的模具材料。這不僅可以生產(chǎn)出合格的模具設(shè)計(jì)，也可以充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)要為發(fā)展工業(yè)提供技術(shù)支持。在對(duì)選題的分析和設(shè)計(jì)過(guò)程是通過(guò)我大學(xué)這四年來(lái)所學(xué)知識(shí)的全部運(yùn)用以及通過(guò)上學(xué)期末生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐所得的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合得出了本次論文的內(nèi)容。
1 分析零件的工藝性
1.1 模具前瞻介紹
首先我想要說(shuō)一說(shuō)我們國(guó)目前模具的發(fā)展?fàn)顩r，出現(xiàn)了那些問(wèn)題或者是目前我們國(guó)家比較注重模具的哪些方面。我先從模具的質(zhì)量問(wèn)題談?wù)勎业南敕ǎ何艺J(rèn)為模具的質(zhì)量主要是集中出現(xiàn)在精度和壽命這兩個(gè)方面中，另外也包括結(jié)構(gòu)和外觀這個(gè)方面下。還有一個(gè)方面就是維修和后期的保養(yǎng)。在模具行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者們都很清楚，評(píng)判這一套是否是好模具和創(chuàng)新型的模具，著重于這套模具在維修這方面是不是很方便，后期的一個(gè)保養(yǎng)是不是很劃算。那么現(xiàn)在我們國(guó)家按照這樣的一個(gè)狀況來(lái)說(shuō)，主要是沖壓件生產(chǎn)的批量不是很多，從而形成了我國(guó)沖壓模具在咱們國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)中在使用壽命這一方面，對(duì)待這個(gè)壽命問(wèn)題，提出的解決方案和處理方法都不是很有成效，創(chuàng)新度不夠。再加上精度達(dá)不到技術(shù)要求、所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)又存在不合理、外觀不好看這些問(wèn)題往往會(huì)使質(zhì)量這個(gè)因素成為主要問(wèn)題。其次我想說(shuō)一說(shuō)按現(xiàn)在的情況來(lái)看，我國(guó)的模具行業(yè)比國(guó)外的要落后，要不先進(jìn)。雖然存在著起步就差很遠(yuǎn)的情況在。但是我國(guó)也必須努力向前看，多多培養(yǎng)這方面的人才，多向國(guó)外學(xué)習(xí)，在現(xiàn)代化的大道上稱(chēng)為模具行業(yè)的引導(dǎo)著，實(shí)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的自動(dòng)化。使得我國(guó)模具和國(guó)際接軌。這就需要開(kāi)發(fā)、整理、推進(jìn)CAD/CAM/CAE這項(xiàng)技術(shù)。讓這項(xiàng)技術(shù)帶著我國(guó)模具行業(yè)更上一層樓。同時(shí)也要兼顧模具檢測(cè)設(shè)備朝著精密、高效和多功能的方向持續(xù)發(fā)展11。最后我想說(shuō)一說(shuō)。在我搜索相關(guān)知識(shí)時(shí)，我知道了。先進(jìn)的模具只有配備先進(jìn)的壓力機(jī)和優(yōu)質(zhì)的材料，才能充分發(fā)揮作用，做出一流產(chǎn)品，取得高的經(jīng)濟(jì)效益。相信我國(guó)的模具行業(yè)發(fā)展會(huì)越來(lái)越壯大，我國(guó)模具行業(yè)一定會(huì)很好的度過(guò)這個(gè)尷尬階段，前面發(fā)展的道路會(huì)一直光明。
1.2 盒形件零件分析
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[] 杜東福.冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1990.
。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方面中。然而我們都知道在沖壓加工中需要加工的工序非常繁多，每一道工序中的工藝性又不是太相同。有一種情況是加工同一個(gè)零件，在生產(chǎn)中所處的不同的生產(chǎn)條件、工藝裝備等情況而產(chǎn)生的不同，最終導(dǎo)致了其工藝性的意義是非常不一樣的。這方面是我這次分析得重點(diǎn)：零件的結(jié)構(gòu)工藝性。
該零件類(lèi)似于餐盒結(jié)構(gòu)，如圖1-2所呈現(xiàn)的，該零件是帶凸緣的盒形件，材料的厚度：料厚t=1.5mm，拉深工藝完成之后厚度不變，零件底部圓角半徑r=5mm；尺寸公差都為自由公差，滿足拉深工藝中對(duì)精度等級(jí)的各項(xiàng)要求。
圖1-2工件圖
首先拉伸時(shí)采用拉深模具將沖裁好的條料毛坯壓制成各種開(kāi)口的空心件，或者已經(jīng)開(kāi)口的空心件加工成別的形狀的一種加工方法。一種處理采用拉絲模在粗沖好條第一段壓成各種開(kāi)口空心件加工方法，或有一個(gè)開(kāi)放到另一個(gè)形狀的中空件。本次課題的盒形件沖壓工藝采用的是前者的加工方法。需要計(jì)算毛坯的材料的尺寸可以在接下來(lái)的設(shè)計(jì)中去擴(kuò)展。拉深所用的模具叫做拉深模，拉伸也被稱(chēng)為拉伸、引伸、拉延等[[] 宛強(qiáng)編著.沖壓模具設(shè)計(jì)及實(shí)例精講[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.3：221.
]。這項(xiàng)拉深工藝可以加工很多零件，比如：筒件、階梯形、球形、錐形、拋物線形等旋轉(zhuǎn)體零件，當(dāng)然也可以制出方盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件[3]。課題盒形件就是屬于非旋轉(zhuǎn)體零件，可以清楚地知道拉深工藝的應(yīng)用范圍比較廣泛，在冷沖壓過(guò)程中是它的基本工序其中的一步。
其次零件的工藝性對(duì)精度的要求在一般情況下是這樣規(guī)定的，采用拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)；對(duì)于精度要求高的拉深件，應(yīng)在拉深后增加整形工序，以提高其精度，由于各種材料存在的向異性產(chǎn)生的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，所以出現(xiàn)“凸耳”現(xiàn)象，為了獲得所需要的凸緣外形，需要增加切邊工序[4]。
最后我想說(shuō)的是影響拉深件工藝性的因素主要有拉深件的結(jié)構(gòu)與尺寸、精度和材料。拉深工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)與尺寸的要求是[[] 陽(yáng)勇主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.8：211.
]：拉深件在本次課題要求中加工方法盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)；對(duì)于半敞開(kāi)及非對(duì)稱(chēng)的這種空心件，應(yīng)該盡量采用“成對(duì)拉深-剖切”；拉深件的圓角不宜過(guò)小，以便拉深成形；拉深件各部分的尺寸必須保證比例的合適；拉深件的尺寸精度不宜過(guò)高3；在材料方面，拉深件不需要較高的屈服強(qiáng)度和硬度。
另外盒形件沖壓工藝，該盒形件的工件零件的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、形狀對(duì)稱(chēng)，類(lèi)似屬于圓筒形拉深件[[] 楊安.拉深坯料的體積法計(jì)算與數(shù)值模擬[D].南昌大學(xué).2007.
]。盒型零件的尺寸公差為IT14，選擇使用普通的沖裁方法是可以達(dá)到零件圖樣上所要求的工藝。工件材料為10F，碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料狀態(tài)已退火，抗剪強(qiáng)度τ 220~340mp抗拉強(qiáng)度 σ 275~410mpa屈服強(qiáng)度σs 190mpa伸長(zhǎng)率δ 27%
2 確定工藝方案
2.1 工藝計(jì)算并分析
h=32 b=97 r=9 rp=5
(1)h<0.3b=29.1 1≤32時(shí)，確定是矮矩形件，只需一次拉伸即可。
(2)r/(b-h)=0.13 ≤0.22 r/b=0.09≤0.2 h/b=0.3≤1.5
則說(shuō)明屬于 r較小 這一類(lèi)型的矩形拉伸件。由于r較小，這種零件拉伸時(shí)僅有微量材料從角部轉(zhuǎn)移到直邊，即圓角與直角間的相互影響很小，可以將其側(cè)壁分為長(zhǎng)度是
B-2(r+t)與b-2(r+t)的兩對(duì)直邊部分及四個(gè)半徑為r的圓角部分。
2.2 計(jì)算毛坯尺寸
首先盒形拉深件的變形是不均勻的，圓角部分變形大，直邊部分變形小[6]。所以在拉深過(guò)程中，該零件的直邊以及圓角部分一定存在著某種相互的影響，至于影響的程度那么就要取決于零件的形狀，那么不同的形狀影響也有所不同了。盒形件的拉深工序中的拉深件，該工件的毛坯形狀和尺寸隨著H/B(H為盒形件的高度)和r角/B的不同而發(fā)生變化，這兩個(gè)因素決定了圓角部分材料向直邊部分轉(zhuǎn)移的程度和直邊部分高度的增加量[6]。
其次由于板料在扎壓或退火時(shí)所產(chǎn)生的聚合組織而使材料引起殘存的方向性，反映到拉深過(guò)程中，就使桶形拉深件的口部形成明顯的凸耳[5]。此外，如果板料本身的金屬結(jié)構(gòu)組織不均勻、模具間隙不均勻、潤(rùn)滑的不均勻等等，也都會(huì)引起沖件口高低不齊的現(xiàn)象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外緣進(jìn)行修邊處理。所以要在計(jì)算毛坯尺寸數(shù)值的時(shí)候有必要的加上修邊余量。
最后我查了課本，上面介紹了傳統(tǒng)的該類(lèi)沖模加工方法采用實(shí)體模型作為依據(jù)[] 張宏武.典型汽車(chē)覆蓋件模具數(shù)控加工工藝研究[D].西安石油大學(xué).2011.
。實(shí)體模型是直觀的，可靠的數(shù)據(jù)被采集，降低加工設(shè)備的要求等等這些優(yōu)勝點(diǎn)。所以我國(guó)目前很多模具廠家都是這樣做實(shí)現(xiàn)實(shí)體模型的處理方法。由于工件拉深為為帶凸緣的矩形盒的拉伸，毛坯理論計(jì)算存在一定的困難，本次課題的設(shè)計(jì)中，我們采用UG的鈑金工具中的一步可成成形性分析命令，來(lái)完成拉深部分的展開(kāi)，完成毛坯展開(kāi)圖。如圖2-1所所呈現(xiàn)的，為UG完成的工件模型。
圖2-1工作UG模型圖
圖2-2所示是像是網(wǎng)格一樣的圖，這代表著工件UG的網(wǎng)格劃分圖，網(wǎng)絡(luò)劃分圖是目前在模具工藝中排樣過(guò)程最常用的分析方法。下圖所所呈現(xiàn)的：
圖2-2工件UG網(wǎng)格劃分圖
利用UG的毛坯展開(kāi)命令得，毛坯的大體尺寸展開(kāi)分析初步是這樣的。如圖2-3所示。
圖2-3毛坯初步計(jì)算尺寸
圖2-4最終確定毛坯尺寸
由于現(xiàn)在在計(jì)算中得出的結(jié)論是計(jì)算的板料為不規(guī)則形狀，拉深時(shí)很容易受力不均，所以，我們選用矩形板料，通過(guò)光順邊緣，并取修邊余量，確定倒圓角的大小。最終確定毛坯尺寸為圖2-4。為了防止四角起皺，將毛坯的四角設(shè)計(jì)成半徑30的倒角，如圖2-4所呈現(xiàn)的：
2.3 確定工藝方案
根據(jù)以上面的零件工件展開(kāi)的分析和計(jì)算，有初步和最終的尺寸。在分析計(jì)算過(guò)程中，遇到了問(wèn)題。首先在初步進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算時(shí)，考慮到矩形盒形件展開(kāi)計(jì)算比較復(fù)雜，其中包括了直邊和圓角需要同時(shí)考慮才。所以初步定的方案是忽略掉翻邊這一工序，那么零件圖改成了沒(méi)有邊的一個(gè)普通矩形盒子。那么加工工序則可以是由落料直接到?jīng)_孔切邊。這樣的話在一套復(fù)合模中實(shí)現(xiàn)沒(méi)有太大意義。最終把零件圖加上了寬邊，形成了類(lèi)似于帽子形狀的寬邊矩形工件。那么在這個(gè)工件上的展開(kāi)計(jì)算利用三維軟件進(jìn)行輔助。下面可以進(jìn)一步明確該盒形件的沖壓加工工序需要包括以下幾種基本的工序是:落料、拉深、沖孔和修邊。
依照這些基本的工序，可以比擬出下面幾種不同的工藝方案：
方案一：
這個(gè)方案是分步驟，一步步實(shí)現(xiàn)工藝，先進(jìn)行落料，然后進(jìn)行拉深，再到?jīng)_底面矩形孔，最后到修邊這項(xiàng)工藝就是結(jié)束了整個(gè)工藝流程。需要設(shè)計(jì)計(jì)算出拉深模以及所需的配合尺寸公差，同樣沖孔模，還有修邊模所需要的相關(guān)計(jì)算，這樣以來(lái)工作量大，需要制出為之相匹配的導(dǎo)向裝置，那么無(wú)形中就增加了安裝這些模具，結(jié)構(gòu)裝置的時(shí)間，和調(diào)試這些裝置的人工。在這些過(guò)程中模具的生產(chǎn)效率就會(huì)隨之降低。所以上述這些加工工序過(guò)程都采用單工序模加工。用此方案，模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，制造比較容易，制造成本低廉，但是缺點(diǎn)是由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單會(huì)促使模具定位誤差很大，而且單工序模一般無(wú)導(dǎo)向裝置，安裝和調(diào)整不是很方便，耗費(fèi)大量時(shí)間，同時(shí)生產(chǎn)效率低。
方案二：
模具制造方面有復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模，復(fù)合模就是壓力機(jī)在一次加工行程進(jìn)行時(shí)，落料、沖孔等等這些加工工序在一整套模具結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)。這樣的模具結(jié)構(gòu)，對(duì)于工件的同軸度很好的保證了，工件的加工表面也比較平整，并且加工精度也一定會(huì)很高，還有一個(gè)方面就是效率的問(wèn)題，同樣也是很高的。利用率也不低，不會(huì)限制條料的大小寬度，廢料也可以拿來(lái)再生產(chǎn)。很方便很能夠節(jié)約。不太好的地方就是，復(fù)合模中的凸凹模部分比較容易受到最小壁厚的限制，這樣導(dǎo)致了普遍性不高，有些內(nèi)孔間距比較小的零件就不會(huì)使用該模。級(jí)進(jìn)模則是由多個(gè)工位按照順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工工序，在壓力機(jī)的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機(jī)按照一個(gè)固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣在一套模具上就可以完成多個(gè)工序[3]。那么在本次課題中我想要采用復(fù)合模進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。那么就是將落料、拉深和沖孔在同一個(gè)復(fù)合模中一次加工成型，修邊工序?yàn)閱喂ば蚰＞?。此方案把三個(gè)工序集中在同一副復(fù)合模中完成，促使得生產(chǎn)效率有很大的改變。沒(méi)有中間的取放件過(guò)程，一次沖壓成型，而且加工精度也比較高，能保證加工技術(shù)要求，在沖裁時(shí)材料處于受壓狀態(tài)，零件表面平整。模具的結(jié)構(gòu)也非常的緊湊，外廓尺寸比較小，但模具的結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜。
方案三
本方案，是利用一個(gè)叫做帶料式級(jí)進(jìn)多個(gè)工位同時(shí)工作并且是自動(dòng)的。沖壓自動(dòng)壓，使生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單、安全有效，但這個(gè)計(jì)劃需要一個(gè)專(zhuān)用壓力機(jī)或自動(dòng)送料裝置。
案需要專(zhuān)用的壓力機(jī)或自動(dòng)的送料裝置。該模具結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜以至于設(shè)計(jì)中會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，就會(huì)加大生產(chǎn)的周期，從而生產(chǎn)加工升本也隨之升高。
通過(guò)對(duì)于前面三種方案的分析和比較，我考慮到零件的精度高，壽命不能太低以及生產(chǎn)批量大。并且需求多。方案一無(wú)法滿足需求量的要求，此方案是單工序模，加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致效率過(guò)低。從而此方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)工藝要求。而比較方案二和方案三，主要分歧出現(xiàn)在，輔助模具機(jī)構(gòu)的選擇上。方案三雖然自動(dòng)化程度很高，經(jīng)濟(jì)效益也不錯(cuò)。但是需要專(zhuān)用的機(jī)構(gòu)來(lái)完成，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜加工工藝時(shí)間長(zhǎng)，成本高。故舍棄此方案。選擇物美價(jià)廉的方案二。這樣既能保證大批量生產(chǎn)的高效率又能保證加工精度，而且成本比例不高，經(jīng)濟(jì)方面比較合理。
在方案二中，是將落料、拉深和沖孔在同一個(gè)復(fù)合模中。首先必須要知道復(fù)合模設(shè)計(jì)的要點(diǎn)[4]：1模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇：按照凸凹模位置的不同，復(fù)合模分為兩種：正裝復(fù)合模、倒裝復(fù)合模。其中倒裝復(fù)合模漏料方便，操作安全，應(yīng)用廣泛。2模板材料及厚度的選擇。3閉模高度的確定。4模板外形尺寸的確定：為了保證落料凹模的剛度，但又不使厚度及外形尺寸過(guò)大，應(yīng)在四周適當(dāng)?shù)脑O(shè)置8個(gè)左右的圓柱銷(xiāo)，圓柱銷(xiāo)具有模板定位、承受落料力的水平分立的雙重作用。5工作零件設(shè)計(jì)。6定位零件設(shè)計(jì)：復(fù)合模的定位方式與其工序位置、坯料方式等因素有關(guān)。7卸料零件設(shè)計(jì)。8限位裝置設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)復(fù)合模的了解。選擇方案二是最合理的選擇?，F(xiàn)在開(kāi)始對(duì)該零件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
3 主要工藝參數(shù)的計(jì)算
3.1 確定排樣和沖裁板料的方案
關(guān)于排樣這個(gè)問(wèn)題，我專(zhuān)門(mén)查閱了書(shū)籍，資料中是這樣對(duì)排樣進(jìn)行定義的：沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法稱(chēng)為排樣3。排樣的合理性表現(xiàn)是提高材料的利用率、降低成本比例，以保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。根據(jù)材料的合理利用情況分類(lèi)得[4]：
(1) 有廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料邊緣之間均有搭邊。
(2) 少?gòu)U料排樣 僅在產(chǎn)品與產(chǎn)品(或產(chǎn)品與坯料邊緣)之間有搭邊。
(3) 無(wú)廢料排樣 產(chǎn)品與產(chǎn)品之間、產(chǎn)品與坯料邊緣之間均無(wú)搭邊。
由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。
在排樣部分還有一個(gè)問(wèn)題比較重要，那就是搭邊值。下面是經(jīng)過(guò)翻閱一些資料而論述的。搭邊的作用是為了保證毛坯從條料上分離，補(bǔ)償由于定位誤差使條料在送進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的偏移所需的工藝廢料[[] 郭煥剛等.高速船用化油器落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)[J].2009.
]。按照常理來(lái)說(shuō)，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差還有送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，少量毛邊現(xiàn)象，最終沖裁制件出合格的工件[3]。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順序一層一層行進(jìn)，加大提高了生產(chǎn)率。搭邊值得出情況大小要合理選取。根據(jù)此零件的尺寸通過(guò)查表[[] 盧險(xiǎn)峰編著.沖壓工藝模具學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社：2000.
]取。
最小搭邊值為
從目視測(cè)方面來(lái)講，該零件的排樣應(yīng)該采用直排是最合理。排樣圖如圖3-1所呈現(xiàn)的：
圖3-1排樣圖
按照?qǐng)D3-1上可知：進(jìn)距[[] 梁柄文.實(shí)用板金沖壓工藝圖集[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.
] S=202+1.8=203.8mm
條料寬度[7] b=220+2×2.0=224mm
下面進(jìn)行板料的選用，板料規(guī)格目前是準(zhǔn)備擬用1.5mm×1400mm×4000mm不銹鋼板。查《沖壓模具設(shè)計(jì)》GB708-88，目的是為了在操作時(shí)方便快捷從而采用橫裁這個(gè)方式。
裁板條數(shù)
17條
每條個(gè)數(shù)
6個(gè)
每板總個(gè)數(shù)
材料利用率
3.2 計(jì)算工藝力及初選設(shè)備
3.2.1 計(jì)算工藝中的各個(gè)力
(1)落料力的計(jì)算
在模具進(jìn)行設(shè)計(jì)工作之前，需要在大體上知道需要計(jì)算哪些力來(lái)保證下面的設(shè)計(jì)和選用的設(shè)備的合理性，首先在沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理地設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備，必須計(jì)算沖裁力[[] 林承全.胡紹平主編.沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1：231.
]。
平刃凸模落料力的計(jì)算公式為[[] 王陳.硬幣坯餅?zāi)＞叩难芯颗c設(shè)計(jì)[J].2011.
]：
[[] 王秀鳳.張永春編著.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造第二版[M] .北京：航空航天大學(xué)，2008.7：407..
] (3-1)
式中 P—沖裁力（N）；
L—沖件的周邊長(zhǎng)度（mm），可通過(guò)cad測(cè)量。
t—板料厚度（mm）；
—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)[5]。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[5]。
在我們常見(jiàn)的實(shí)際操作中和實(shí)際運(yùn)用中，抗沖剪強(qiáng)度的取值一般取材料抗拉強(qiáng)度的0.7~0.85[9]。當(dāng)然在估算方面，實(shí)現(xiàn)更加方便的效果，一般情況下我們?nèi)】箾_剪強(qiáng)度τ等于該材料抗拉強(qiáng)度的80%，。即：
因此，該沖件的落料力的計(jì)算公式為(3-2)
(3-2)
=1.3
=506.9KN
其中L為落料的周長(zhǎng)，利用cad測(cè)量為792.5mm。
(2)卸料力的計(jì)算
在正常情況下，經(jīng)過(guò)沖壓板切斷的彈性變形和收縮的影響。沖裁件會(huì)在凹模處塞住，其余的金屬板材沖壓擰緊凸模。那么從凸模上將沖裁件或廢料卸下來(lái)所需的力稱(chēng)卸料力。影響卸料力的力因素很多，主要集中在材料力學(xué)性能上面存在著差距，厚度的材料，零件，模具的形狀和大小，和潤(rùn)滑油。
所以一定要精準(zhǔn)無(wú)誤的計(jì)算這些力相對(duì)來(lái)說(shuō)是非常困難的，正常情況下用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
卸料力
F卸=K1F (3-3)
式中 F—— 沖裁力(N)
——頂件力及卸料力系數(shù)，其值可查教材表3-2。
這里取為0.04。
表3-2 卸料力、推薦力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
K
K
K
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
鋁、鋁合金、純銅、黃銅
0.025 ～0.08
0.02 ～0.06
0.03 ～0.07
0.03 ～0.09
因此
(2)拉深力
拉深力是由產(chǎn)品的形狀與壁厚所決定的，還有必須要核算你所選的壓力機(jī)的氣墊頂出力是否滿足。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現(xiàn)延緩下降，這是摩擦力作用的結(jié)果，不是拉深變形力。橫坐標(biāo)為凸模行程，縱坐標(biāo)拉伸力。拉伸力在沖壓行程是不斷變化的，F(xiàn)max是最大峰值4。下方圖是拉伸力變化曲線變化的呈現(xiàn)。
圖3-2拉伸力變化曲線
繪制零件工藝性的好壞，直接影響到拉深方法的部分可以生產(chǎn)零部件，質(zhì)量，成本和零件的生產(chǎn)周期的影響，等等。工藝性良好的拉深沖裁部件,不僅可以滿足產(chǎn)品的使用要求,同時(shí)在拉深沖裁技術(shù)部分，采用最簡(jiǎn)單的，最經(jīng)濟(jì)、最快的方法。在影響拉深力因素的情況來(lái)分析的結(jié)果是比較困難麻煩的，我們按照實(shí)際的受力情況以及變形情況來(lái)推算此力是復(fù)雜的。所以，在實(shí)際的機(jī)械加工生產(chǎn)中一般是以危險(xiǎn)斷面的拉應(yīng)力不超過(guò)其材料抗拉強(qiáng)度為依據(jù)，采用機(jī)械工程師的經(jīng)驗(yàn)之談來(lái)引導(dǎo)出公式進(jìn)行拉深力計(jì)算。對(duì)于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計(jì)算公式[[] 模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.
]：
F拉=Kltσb (3-4)
式中 —拉深零件的凸模周邊長(zhǎng)度（mm）；
—系數(shù)，這里取1；
—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）；
—材料厚度。
通過(guò)CAD測(cè)量，l=412.55mm。
因此
3.2.2 初步選擇壓力機(jī)
沖壓設(shè)備屬于鍛壓機(jī)械，其類(lèi)型很多，以適應(yīng)不同的沖壓工藝要求。在選擇冷沖設(shè)備中沖壓工藝還有模具設(shè)計(jì)制造中的一個(gè)重要部分，這個(gè)部分會(huì)直接影響到?jīng)_壓設(shè)備的安全和合理的使用。同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，以及模具壽命等一系列重要問(wèn)題。沖壓設(shè)備的選擇一般分為以下幾種情況[5]：
（1）對(duì)于大型或形狀較復(fù)雜的拉伸件，常采用上傳動(dòng)的閉式雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)。此模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓迫可靠易調(diào)，特別適于大量生產(chǎn)。
（2）有校正彎曲、校平整形工序的用精壓機(jī)。
（3）精密沖裁一般選用專(zhuān)用的精沖壓力機(jī)。機(jī)身精度要求高、剛性好、沖裁速度較低。
（4）導(dǎo)板模或要求導(dǎo)套不離開(kāi)導(dǎo)柱的模具，最好選用行程可調(diào)的偏心式壓力機(jī)。
（5）冷擠壓工藝盡量選用剛度大、精度較高的專(zhuān)用冷擠壓壓力機(jī)或液壓機(jī)。
這部分是在壓力機(jī)的選擇方面進(jìn)行分析計(jì)算，包括壓力機(jī)噸位的大小的選擇以及技術(shù)主要參數(shù)。那么主要是按照沖壓工件的尺寸、變形力以及模具尺寸，進(jìn)行正常的校核[[] 歐陽(yáng)波儀編著.現(xiàn)代冷沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.4：265.
]。首先要以沖壓工藝計(jì)算中所需要的壓力變形力為前提。要求設(shè)備的壓力要大于所需的變形力，而且還要有一定的力量?jī)?chǔ)備，為防止出現(xiàn)狀況。我們首先根據(jù)這套設(shè)備的壽命問(wèn)題為切入點(diǎn)，那么需要提升該設(shè)備的壽命長(zhǎng)度，就要從幾個(gè)方面來(lái)分析考慮。提高該設(shè)備的工件剛度，沖壓零件的加工工藝性和加工精度，最后還有該設(shè)備壽命的延長(zhǎng)。
那么要求設(shè)備最大容量有余量。
因，故總沖壓力
F∑=F落+F卸+F拉 (3-5)
=
=
應(yīng)選的壓力機(jī)公稱(chēng)壓力取為1.3，則公稱(chēng)壓力為：
(3-6)
因此初選壓力機(jī)JA21-160。
3.2.3 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差
在沖裁工藝與沖裁設(shè)計(jì)中，凸凹模刃口尺寸和公差就直接影響著沖裁工件的尺寸精度。本次課題設(shè)計(jì)的盒形件這個(gè)沖裁件的模具中，凸凹模尺寸也是很重要的，因?yàn)槟＞叩暮线m的間隙值是由凸凹模刃口尺寸以及它的公差來(lái)保證。所以在設(shè)計(jì)中也是很重要的。我們需要先知道凸凹模人口尺寸的規(guī)律和計(jì)算的原則，規(guī)律是在生產(chǎn)實(shí)踐中總計(jì)出來(lái)的，包括有一是沖裁件斷面都帶有錐度。這個(gè)部分是因?yàn)槁淞霞墓饬翈挥诖蠖顺叽纾瑳_孔件的光亮帶位于小端尺寸。所以規(guī)定說(shuō)：落料件的光面尺寸就相當(dāng)于凹模尺寸，沖孔件的光面尺寸就相當(dāng)于凸模尺寸，這里所說(shuō)的光面就是端面。二是凸模輪廓在工作中會(huì)被磨損而變小，而凹模則會(huì)變大。這樣它們之間的間隙也會(huì)變大。計(jì)算的原則，一是設(shè)計(jì)落料模先要確定好凹模刃口尺寸，就是要以凹模為基準(zhǔn)，沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取值。二是設(shè)計(jì)沖孔模先要確定好凸模刃口尺寸，就是要以凸模為基準(zhǔn)，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。三是在確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值6。所以經(jīng)過(guò)分析，保證確認(rèn)好的刃口部分的尺寸是非常至關(guān)重要的。
分別采用粗加工，精加工是指凸模和凹模根據(jù)各自的圖案的尺寸和公差加工分別，沖裁間隙的凸凹模刃口尺寸及公差，所以需要計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差，在設(shè)計(jì)模具的圖樣上，這種加工方法是可以互換的，便于批量生產(chǎn)，主要用于簡(jiǎn)單的，規(guī)范的形狀，圖形，方法或矩形的沖裁件。以下是本次課題盒形件設(shè)計(jì)中的凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算的概覽：
一是這樣，因?yàn)槁淞喜牧媳砻娴拇笮〉扔谀Ｈ锌诔叽缁蚧疽恢?，首先?yīng)確定沖模刃口尺寸，即刃口尺寸為基準(zhǔn)的模具，而且由于落料件的材料尺寸可以按照模具刃口磨損而增加，為了確保模具磨損到一定程度仍能沖出合格的零件，所以在模具基本尺寸尺寸公差應(yīng)有的更小的尺寸范圍內(nèi)選用材料，該沖裁沖頭的基本尺寸是凹?；境叽鐪p去合理的最小間隙。
(3-7)
(3-8)
式中 —落料凸模最大直徑（mm）
—落料凹模最大直徑（mm）
D —工件允許最大尺寸（mm）
— 沖裁工件要求的公差
X —系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=0.5。
對(duì)于未標(biāo)注公差可按IT14級(jí)計(jì)算，沖裁模刃口雙面間隙10：
、—凹、凸模制造偏差，這里可以按IT10來(lái)選取:
落料刃口尺寸：、、
工件尺寸公差按IT14級(jí)精度選取，查表3-3，得工件尺寸偏差、、，查表3-4得，尺寸220和202的凹模間隙，30的凸凹模間隙為。
表3-3 公差表
基 本 尺 寸/mm
IT14
大于
至
mm
—
3
0.25
3
6
0.30
6
10
0.36
10
18
0.43
18
30
0.52
30
50
0.62
50
80
0.74
80
120
0.87
120
180
1.00
180
260
1.15
260
360
1.35
表3-4磨損系數(shù)x
料厚
圓形
非圓形
0.75
0.5
1
0.75
0.5
產(chǎn)品公差?/mm
<1
<0.16
≥0.16
<0.16
0.17~0.35
≥0.36
1~2
<0.20
≥0.20
<0.20
0.21~0.41
≥0.42
2~4
<0.24
≥0.24
<0.24
0.25~0.49
≥0.50
>4
<0.3
≥0.30
<0.3
0.31~0.59
≥0.60
表3-3 凸凹模制造間隙表
基 本 尺 寸/mm
凸模公差
凹模公差
大于
至
mm
mm
—
18
0.020
0.020
18
30
0.020
0.025
30
80
0.020
0.030
80
120
0.025
0.035
120
300
0.030
0.040
校核間隙：不滿足｜｜+｜｜條件，但相差不大，可作如下調(diào)整3： (3-9)
=
(3-10)
尺寸計(jì)算如下：
(3-11)
=
=219.4
(3-12)
=
=219.28
(3-13)
=
=201.4
(3-14)
=
=201.28
(3-15) =
=19.74
(3-16)
=
=29.62
②查資料得出：影響極限拉深系數(shù)的因素有材料的力學(xué)性能和組織，其中要包括組織均勻，晶粒大小適當(dāng)，屈強(qiáng)比(σs/σb)小，塑形好的材料。還有板料的相對(duì)厚t/D[9]。拉深時(shí)，拉深模直徑尺寸的確定原則與沖裁模刃口尺寸的確定原則是大致一樣的，但是有些內(nèi)容是不盡相同的。
拉深凸模和凹模的單邊間隙Z=1.1t=1.65mm計(jì)算凸凹模制造公差，按IT8級(jí)精度選取，由表4.1查得，對(duì)于拉深尺寸,， [6]。
因拉深件注內(nèi)形尺寸[6]，按凸模進(jìn)行配作：
… (3-17)
式中 d—拉深件內(nèi)形尺寸：
d—凸模尺寸：
—拉深件公差，這里按IT14級(jí)精度選取。
即有
拉深凹模則按凸模的基本尺寸,并要求按單面（或雙面）拉深間隙配作[9]。
4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，適合本次盒形件的設(shè)計(jì)是沖裁模的設(shè)計(jì)。我了解到的沖壓模具有很多種類(lèi)，同時(shí)它們具有著不盡相同的特點(diǎn)以及適用于的范圍也是不大相同的[5]。當(dāng)我在設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇的時(shí)候，需要考慮的大致有幾方面，包括工件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，精度要求，材料的厚度，目前所涉及的沖壓設(shè)備，沖壓效率，成本等等這幾方面因素。需要將這幾方面全部考慮后才可以確定設(shè)計(jì)[5]。
設(shè)計(jì)要求需要有沖壓模具圖，包括裝配圖，零件圖。這兩張圖為之后模具的裝配調(diào)試和維修提供了很重要的資料。在設(shè)計(jì)中這些都必須是要遵守機(jī)械制圖中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本規(guī)定，另外或許還需要知道模具行業(yè)中企業(yè)特殊的規(guī)定[5]。
4.1 模具工作部分的尺寸計(jì)算
4.1.1 落料凹模的計(jì)算
在我所查閱的資料中顯示模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的凹模類(lèi)型有非常多的類(lèi)型，凹模的外形有圓形和板形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式；刃口也有平刃和斜刃[6]。本次盒形件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的落料凹模，是采用矩形板結(jié)構(gòu)，因?yàn)槲业墓ぜ┮晥D看下來(lái)就是一個(gè)要拉深成一個(gè)矩形，還采用了直接通過(guò)螺釘、銷(xiāo)釘與下模座固定的這種固定方式。按照生產(chǎn)要求，因?yàn)樾枰笈可a(chǎn)，就必須要考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量。凹模輪廓尺寸計(jì)算如下：
凹模厚度 (4-1)
凹模壁厚
在決定選擇哪個(gè)值得時(shí)候，必須要保證實(shí)際情況，并且依據(jù)它來(lái)選取尺寸。最后只需要大體上選取的數(shù)值大于計(jì)算所得的值就可以。.
根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計(jì)算值相近的凹模板
其尺寸為
。 (4-2)
如下方圖所呈現(xiàn)的：
圖4-1落料凹模
4.1.2 拉伸沖孔凸凹模
拉深沖壓邊緣部分是矩形形狀,便于打孔和固定板處理,可以設(shè)計(jì)成階梯形結(jié)構(gòu),通過(guò)凹模固定板和下模,模具板用螺絲和固定夾緊定位。根據(jù)穿孔邊緣的大小尺寸、卸料裝置和固定安裝的要求。工作部件的凸模Cr12材料選擇、熱處理硬化工作部分熱處理淬硬。
穿孔深度深的工件,必須設(shè)計(jì)出正確的幾何形狀。為了使零件容易在拉深后被拿下，在凸模的工作深度可以作成一定錐度。
為了防止拉深零件凹模在壓縮空氣頂空之后邊癟時(shí)和拉深零件真空緊固在凸模上，拉深凸模上面有沖孔凹模的型孔之間發(fā)生,同時(shí)可以起到通孔的作用。
如下方圖4-2所呈現(xiàn)的：
圖4-2拉深凸凹模
4.1.3 落料拉伸凸凹模
本次設(shè)計(jì)的復(fù)合模中最重要的工作機(jī)構(gòu)工作零件是凸凹模，它的外形是落料凸模又是拉深凹模，而且在內(nèi)刃口和外刃口處為圓形，為了方便在凸凹模和上模的固定，凸凹模的安裝部分設(shè)計(jì)內(nèi)容為可以方便加工的矩形，在通過(guò)螺釘固定在凸模固定板上，且用銷(xiāo)釘來(lái)完成定位。
在零件的拉深模設(shè)計(jì)中，有一部分叫做工作零件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中還包括了拉深凸凹模工作部分的尺寸設(shè)計(jì)。通過(guò)查看教材后得知，拉深件的尺寸精度是依循拉深過(guò)程中的最后一次的拉深凸模的尺寸來(lái)保證的，與拉深過(guò)程中的其他中間工序的尺寸精度沒(méi)有關(guān)系。所以拉深過(guò)程中的中間工序部分可以用來(lái)選取工序尺寸作為模具的工作部分的尺寸。然而在最后的一道工序里面，是要依照零件產(chǎn)品里面或者是外面的形狀來(lái)定尺寸要求并且還需要通過(guò)磨損方向性來(lái)確定拉深凸、凹模的工作尺寸還有它的公差。
如下方圖4-3所呈現(xiàn)的：
圖4-3落料拉深凸凹模
4.1.4 上墊板
現(xiàn)在分析墊板，經(jīng)過(guò)查閱資料。墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被壓出陷痕而損壞[5]。上墊板，通俗來(lái)講就是墊沖子，是以防于沖子底尾部受到擠壓，從而損傷到下模座，提高了該套模具的高度。此次模具設(shè)計(jì)中的墊板這個(gè)部分的分析主要是它的尺寸和重量還有精度問(wèn)題。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，其尺寸重量都很小，精度要求很好。上墊板一般采用的材質(zhì)是SLD。，其硬度的需求是需要深冷處理的。那么上墊板在整套模具中的作用則是需要它來(lái)承受沖頭、鑲件等等這類(lèi)運(yùn)動(dòng)系的機(jī)構(gòu)在沖壓這個(gè)過(guò)程中所受到力需要其來(lái)起到回讓這樣的效果。也是為了保護(hù)好上模座不發(fā)生形變。其形變主要是凹陷和變形。另外我再補(bǔ)充一個(gè)知識(shí)，沖頭。它在模具中的結(jié)構(gòu)是有三種固定方式：掛臺(tái)固定，壓塊固定，入子固定[9]。
在設(shè)計(jì)中我們把墊板的外形尺寸與凸凹模的外形尺寸相匹配，其厚度我們?cè)O(shè)計(jì)為15mm。在上墊板上設(shè)計(jì)了一個(gè)推桿孔，為了安裝推桿,和八個(gè)螺孔和兩個(gè)銷(xiāo)孔,這些都是密集和拉深打孔安裝各種固定部分匹配。圖上的尺寸精度和形狀位置公差和粗糙度。
如下方圖4-4所呈現(xiàn)的：
圖4-4上墊板
4.1.5 壓邊圈
現(xiàn)在分析模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)機(jī)構(gòu)—壓邊圈。在拉深過(guò)程中，拉深件凸緣變形區(qū)的切向壓應(yīng)力的作用下，可能是由于的起皺現(xiàn)象導(dǎo)致失去穩(wěn)定性，就為了防止拉深起皺，生產(chǎn)周期，與施加在壓邊圈的部分成為壓邊力[[] 郝建瑋.王全科編著.沖壓模具設(shè)計(jì)對(duì)壓邊圈的結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].模具金屬加工，2009.：47~48.
]。這樣坯料被緊緊固定在凹模平面上，當(dāng)工藝開(kāi)始時(shí)，拉深時(shí)工件凸緣部分僅在壓邊圈與凹模之間順利通過(guò)，使得工件不致失穩(wěn)而起皺，與此同時(shí)，由于摩擦力的存在會(huì)阻止坯料的順利滑動(dòng)[9]。壓邊圈拉伸時(shí)一般是不需要對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑，乃至順滑所需要的裝置。在拉伸過(guò)程中，為防止工件口緣部分失穩(wěn)而起皺，在凹，凸模之間邊緣部分設(shè)置的圈形壓緊裝置。
在這個(gè)設(shè)計(jì)中,壓邊圈柱塞,借用頂部頂桿所施的力, 而且沖壓拉深零件圖,設(shè)計(jì)31毫米的高度。壓邊圈既起到壓邊的效果,又起到把拉深件頂出拉深凸模的作用。如下圖4-5所呈現(xiàn)的：圖4-5 壓邊圈
4.1.6 卸料導(dǎo)料板
在開(kāi)模狀態(tài)下，內(nèi)卸料板伸出落料凹模、外卸料板伸出凸凹模的距離應(yīng)合適，過(guò)小則影響壓料，卸料效果，過(guò)大則會(huì)引起產(chǎn)品變形[4]。
在模具設(shè)計(jì)的階段，如果發(fā)現(xiàn)卸料力不夠的時(shí)候，要檢查在設(shè)計(jì)之前是否計(jì)算了卸料力的大小，然后在這種情況下，需要保證彈簧壓縮的量是完全足夠的。那么就要開(kāi)始調(diào)節(jié)螺塞這個(gè)裝置來(lái)增加卸料力。當(dāng)然了，也可以通過(guò)選取壓縮力大的彈簧來(lái)解決問(wèn)題。經(jīng)?？匆?jiàn)的卸料零件是和固定卸料板以及彈壓卸料板。前者是剛性結(jié)構(gòu)主要起卸料作用，卸料力大，適用于沖材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性結(jié)構(gòu)，兼有壓料和卸料兩個(gè)作用。由于需要拉深，卸料板的浮動(dòng)距離較大，所以選用固定卸料板，同時(shí)，為了設(shè)計(jì)制作的方便，將卸料板和導(dǎo)料板做成一個(gè)整體，卸料導(dǎo)料板如下方圖4-6所呈現(xiàn)的。
卸料板一般情況下設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合凹模的尺寸大小，長(zhǎng)寬和凹模的的長(zhǎng)寬一樣，厚度選擇為20mm，根據(jù)凹模的尺寸，從而可以確定卸料板的尺寸400mm×340mm×20mm。
圖4-6卸料導(dǎo)料板
4.1.7 凸模固定板
凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強(qiáng)度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位[10]。凸模與凸模固定板的配合尺寸是：H7/m6。
我所了解到的關(guān)于凸模固定板的知識(shí)來(lái)看，現(xiàn)在的沖壓模具制造工藝對(duì)于固定板厚度可以說(shuō)是沒(méi)有比較明確的規(guī)定。因?yàn)樾Ｕ龥_針沖頭和導(dǎo)向都是由脫料板來(lái)工作的，固定板的作用就是不讓沖頭沖針不被拉下和尾部導(dǎo)正的，固定板跟沖頭哪怕是有少許的間隙都不用去計(jì)較的，不會(huì)影響任何東西，當(dāng)然前提是沖頭與脫料板的間隙比較小，不會(huì)擺動(dòng)。則凸模固定板的厚度[12]： H凸固=（0.6～0.8）H凹
式中：H凸固-凸模固定板厚度；
H凹-凹模厚度。
根據(jù)公式得凸模固定板厚度為[[] 王樹(shù)勛.高廣升.冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)大全[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，1988.
[18] ATTILA MUDERRISOGLU,MAKOTO MURATA,MUSTAFAA,et al.Bending flanging and hemming of aluminum sheet-an experimental studyJ ．Journal of Materials Processing Technology,1996,59(2) :10-17．
]：
H凸固=（0.6～0.8）H凹
=（0.6～0.8）H凹
=（0.6