某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設計及制造工藝分析【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含20張CAD圖紙帶任務書+開題報告+外文翻譯】-cymj21
某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設計及制造工藝分析
摘 要
本次設計的任務是某冷凝器側(cè)板沖壓模具設計及制造工藝分析，根據(jù)沖壓件的結構特點及技術要求，圍繞如何提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、簡化模具結構，對工件進行工藝分析，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、沖孔復合和彎曲、翻邊復合組成的沖壓工藝方案。
在工藝分析的基礎上，計算工藝參數(shù)，詳細設計了落料沖孔、彎曲翻邊兩套復合模具結構。在設計過程中，計算出了零件展開尺寸，并對模具的排樣做出了合理的布置，使材料得到充分利用。通過計算各種沖裁力，對壓力機進行合理噸位的選擇，并確定了模具壓力中心。再根據(jù)確定的工藝方案，進行模具的校核，最終，設計模具制造與裝配工藝。
采用此工藝方案和模具結構，提高了冷凝器側(cè)板的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
關鍵詞：冷凝器側(cè)板；工藝分析；模具設計；落料沖孔復合模；彎曲翻邊復合模
Abstract
The 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;
目 錄
引言 1
1 畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 2
2 零件的沖壓工藝分析 2
2.1 制件總體方案分析 2
2.2 零件的力學性能分析 2
2.3 零件的精度和粗糙度 3
2.4 最小相對彎曲半徑 3
2.5 最小彎曲邊高度 3
2.6 最小圓角半徑 4
2.7 沖裁件的最小孔直徑 4
2.8 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的最小距離 4
2.9 最大翻邊高度 4
3 工藝方案的確定 5
3.1 沖壓該零件所需要的基本工序 5
3.2 方案比較與確定 5
4 落料沖孔復合模設計 6
4.1 主要工藝參數(shù)計算 6
4.1.1 工件展開尺寸計算 6
4.1.2 排樣設計與計算 7
4.1.3 沖裁力、卸料力、和推件力的計算 8
4.1.4 模具壓力中心 9
4.2 壓力機的選用 11
4.2.1 沖裁設備的選擇 11
4.2.2 沖壓設備規(guī)格的確定 11
4.3 模具刃口尺寸計算 12
4.3.1 刃口尺寸計算 12
4.4 模具設計 13
4.4.1 卸料裝置 13
4.4.2 推件裝置 13
4.4.3 凸凹模設計 14
4.4.4 凸模 15
4.4.5 凹模 17
4.4.6 模架的選擇 17
4.4.7 模柄 18
4.4.8 固定件與定位元件 19
4.4.9 彈性元件 20
4.4.10 其他零件 21
4.5 模架閉合高度及壓力機有關參數(shù)的校核 22
4.5.1 公稱壓力 22
4.5.2 滑塊行程 22
4.5.3 閉合高度 22
4.5.4 壓力機工作臺面的尺寸 23
4.6 落料沖孔復合模總裝圖設計 23
4.6.1 落料沖孔復合模工作過程 23
4.7 主要零件加工工藝的編制 24
4.8 落料沖孔復合模的安裝與調(diào)試 28
4.8.1 模具裝配順序 28
4.8.2 模具的調(diào)試 28
5 翻邊彎曲復合模 29
5.1 模具工作部分尺寸計算 29
5.1.1 彎曲工作部分計算 29
5.1.2 翻邊刃口尺寸 29
5.1.3 彎曲時模具的圓角半徑與凹模深度 30
5.1.4 彎曲回彈量 30
5.2 沖壓力的計算和設備的選擇 30
5.2.1 翻邊力的計算 30
5.2.2 彎曲力的計算 30
5.2.3 選擇沖壓設備 31
5.3 模具設計 32
5.3.1 翻邊凸模 32
5.3.2 凸凹模 32
5.3.3 凹模 33
5.3.4 凸模 33
5.3.5 凹模固定板 34
5.3.6 卸料裝置 34
5.3.7 頂出裝置 34
5.3.8 模柄 35
5.3.9 模架 36
5.3.10 固定于定位元件 36
5.3.11 其他零件 36
5.4 模具閉合高度和壓力機有關參數(shù)的校核 37
5.4.1 公稱壓力 37
5.4.2 滑塊行程 37
5.4.3 閉合高度 37
5.4.4 壓力機工作臺面的尺寸 38
5.5 彎曲翻邊復合?？傃b圖設計 38
5.5.1 彎曲翻邊復合模的工作過程 39
5.6 主要零件加工工藝的編制 39
5.7 彎曲翻邊復合模的安裝與調(diào)整 42
5.7.1 模具的調(diào)整 42
6 總結 45
謝 辭 46
參考文獻 47
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CAXA圖紙備份
冷凝器側(cè)板工件圖.dwg
彎曲翻邊復合模1.dwg
彎曲翻邊復合模上模座2.dwg
彎曲翻邊復合模下模座2.dwg
彎曲翻邊復合模凸凹固定板.dwg
彎曲翻邊復合模凸凹模.dwg
彎曲翻邊復合模凹模1.dwg
彎曲翻邊復合模墊板.dwg
彎曲翻邊復合模模柄.dwg
彎曲翻邊復合模翻邊凸模.dwg
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某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設計及制造工藝分析.docx
某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設計及制造工藝分析中期檢查表.doc
某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設計及制造工藝分析任務書.doc
某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設計及制造工藝分析開題報告.doc
英文翻譯1.pdf
英文翻譯2.pdf
落料沖孔復合模下模座1.dwg
落料沖孔復合模凸凹模.dwg
落料沖孔復合模凸凹模固定板.dwg
落料沖孔復合模凸模2.dwg
落料沖孔復合模凸模固定板.dwg
落料沖孔復合模凹模.dwg
落料沖孔復合模卸料板.dwg
落料沖孔復合模墊板1.dwg
落料沖孔復合模墊板2.dwg
落料沖孔復合模裝配圖.dwg
譯文1.doc
譯文2.doc
摘 要本次設計的任務是某冷凝器側(cè)板沖壓模具設計及制造工藝分析，根據(jù)沖壓件的結構特點及技術要求，圍繞如何提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、簡化模具結構，對工件進行工藝分析，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、沖孔復合和彎曲、翻邊復合組成的沖壓工藝方案。在工藝分析的基礎上，計算工藝參數(shù)，詳細設計了落料沖孔、彎曲翻邊兩套復合模具結構。在設計過程中，計算出了零件展開尺寸，并對模具的排樣做出了合理的布置，使材料得到充分利用。通過計算各種沖裁力，對壓力機進行合理噸位的選擇，并確定了模具壓力中心。再根據(jù)確定的工藝方案，進行模具的校核，最終，設計模具制造與裝配工藝。采用此工藝方案和模具結構，提高了冷凝器側(cè)板的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。關鍵詞：冷凝器側(cè)板；工藝分析；模具設計；落料沖孔復合模；彎曲翻邊復合模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;目 錄引言 ...........................................................11 畢業(yè)設計（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 零件的力學性能分析 ...................................................22.3 零件的精度和粗糙度 ...................................................32.4 最小相對彎曲半徑 .....................................................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 落料沖孔復合模設計 ..........................................64.1 主要工藝參數(shù)計算 .....................................................64.1.1 工件展開尺寸計算 ....................................................64.1.2 排樣設計與計算 ......................................................74.1.3 沖裁力、卸料力、和推件力的計算 ......................................84.1.4 模具壓力中心 ........................................................94.2 壓力機的選用 ........................................................114.2.1 沖裁設備的選擇 .....................................................114.2.2 沖壓設備規(guī)格的確定 .................................................114.3 模具刃口尺寸計算 ....................................................124.3.1 刃口尺寸計算 .......................................................124.4 模具設計 ............................................................134.4.1 卸料裝置 ...........................................................134.4.2 推件裝置 ...........................................................134.4.3 凸凹模設計 .........................................................144.4.4 凸模 ...............................................................154.4.5 凹模 ...............................................................174.4.6 模架的選擇 .........................................................174.4.7 模柄 ...............................................................184.4.8 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有關參數(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 壓力機工作臺面的尺寸 ...............................................234.6 落料沖孔復合?？傃b圖設計 ............................................234.6.1 落料沖孔復合模工作過程 .............................................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 翻邊彎曲復合模 .............................................295.1 模具工作部分尺寸計算 ................................................295.1.1 彎曲工作部分計算 ...................................................295.1.2 翻邊刃口尺寸 .......................................................295.1.3 彎曲時模具的圓角半徑與凹模深度 .....................................305.1.4 彎曲回彈量 .........................................................305.2 沖壓力的計算和設備的選擇 ............................................305.2.1 翻邊力的計算 .......................................................305.2.2 彎曲力的計算 .......................................................305.2.3 選擇沖壓設備 .......................................................315.3 模具設計 ............................................................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 ...............................................................365.3.10 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有關參數(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 壓力機工作臺面的尺寸 ...............................................385.5 彎曲翻邊復合?？傃b圖設計 ............................................385.5.1 彎曲翻邊復合模的工作過程 ...........................................395.6 主要零件加工工藝的編制 ..............................................395.7 彎曲翻邊復合模的安裝與調(diào)整 ..........................................425.7.1 模具的調(diào)整 .........................................................426 總結 .......................................................45謝 辭 ........................................................46參考文獻 ......................................................47第 1 頁 共 47 頁引言在現(xiàn)代社會中，科技的進步促使工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展得突飛猛進，許許多多的新鮮血液注入，實現(xiàn)了很多新型工藝、新型設備、新型技術以及新型材料在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中的應用。從而使得沖壓這項技術的不斷改進與創(chuàng)新，模具設計及制造的水平實現(xiàn)快速的提升。沖壓加工應具有的三要素是：沖壓設備、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。只有合理的設計沖模、選擇合適的沖壓設備，并將它們安裝調(diào)試準確，才能沖壓出合格的制件。而沖壓技術廣泛運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工件進行加工，就會使得沖壓件的質(zhì)量不能達到設計要求，且進行批量沖壓生產(chǎn)時效率極其低?？梢?，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，生產(chǎn)周期越短越好，只有這樣，才能在工業(yè)技術飛速發(fā)展的今天立于不敗之地。當今工業(yè)生產(chǎn)的先進設計技術和新工藝的發(fā)展運用在模具的設計和制造中，讓人們更能體會到模具在現(xiàn)代工業(yè)中的實用價值。如今工業(yè)生產(chǎn)中，人們運用計算機技術和制造技術有機結合，實現(xiàn)了模具設計、制造加工一體化，與運用傳統(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，為工廠帶來了更大的競爭優(yōu)勢和更高的經(jīng)濟效益。而我國的模具制造技術相對于發(fā)達國家而言，還存在著非常大的差距，根本無法滿足國內(nèi)市場對模具的需求，許多高精密等高檔模具還需要從國外進口。我國的制造業(yè)技術正在迅猛發(fā)展，且模具制造在沖壓加工行業(yè)在機械制造中扮演著越來越重要的角色，在市場環(huán)境高速發(fā)展的趨勢下，不久的將來，我國將由模具大國向模具強國漸漸轉(zhuǎn)變。作為機械制造行業(yè)的后輩，學習模具相關的知識就顯得尤為重要。本次設計是空調(diào)中常應用到的冷凝器側(cè)板的沖壓模設計，所以設計的任務主要是模具類型的選擇和工作部分的制造，借此設計以鞏固之前所學的模具知識。在滿足工藝要求的基礎上，盡可能使設計的模具結構簡單，操作安全，還需要考慮模具的制造周期以及經(jīng)濟性是否符合現(xiàn)代工業(yè)的要求。這樣不僅能設計和制造出先進的模具，也能充分地利用現(xiàn)代科技為工業(yè)的發(fā)展提供技術支持。第 2 頁 共 47 頁1 畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù)本設計是冷凝器側(cè)板的沖壓模具及工藝設計分析，某凝器側(cè)板主要尺寸如圖 1-1。要求所設計模具結構可能簡單，以降低成本，提供加工效率。圖 1-1 冷凝器側(cè)板結構尺寸沖壓技術要求：1.材 料：08F2.材料厚度：0.6mm3.生產(chǎn)批量：200 萬4.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)外形結構比較復雜，精度要求為 IT13，內(nèi)孔精度要求為 IT11~IT12，生產(chǎn)批量為 200 萬次，4 個 Φ10 的內(nèi)孔翻邊高度一致，是一個包括落料、沖孔、翻邊、彎曲（雙向）等多種工序的復雜零件，零件材料較薄，且工件左右和前后兩端不對稱，整體尺寸不太大，產(chǎn)量較大，故要求所設計模具結構更加合理、經(jīng)濟、可靠，使得沖壓件的生產(chǎn)應具備較低的成本和較高的生產(chǎn)效率 [1]。第 3 頁 共 47 頁2.2 零件的力學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，可知其機械性能如表 2-1。由此知該材料塑性較好，對拉深、沖孔、彎曲等工藝都比較合適。零件厚度t=0.6mm，對于該零件的尺寸來說，成型比較容易。表 2-1 沖壓材料的力學性能 [2]力學性能材料 材料狀態(tài) 抗剪強度/Mpa??抗彎強度/Mpa????伸長率 /%??10 屈服強度/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到的經(jīng)濟精度一般要低于 IT11 級，而內(nèi)孔所能達到的經(jīng)濟精度要低于 IT10 級。將以上公差精度與圖 1 中工件所標注的尺寸公差和工件要求的精度（IT13 級）比較，可認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 最小相對彎曲半徑板料彎曲時外層受拉，當拉伸應力超過材料的強度極限時，板料外層將出現(xiàn)彎曲裂紋，而對于同一材質(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的開裂，減少沖裁時的崩刃和過快磨損。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，會造成凸模強度不能滿足沖裁要求。沖孔的孔徑與孔的形狀、材料的力學性能、材料厚度和模具結構等有關 [3]。08F 材料的抗彎強度 =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，會使沖壓件的質(zhì)量得不到保證，會使孔與孔之間的材料發(fā)生扭曲，或使邊緣材料變形。復合沖裁時，因模壁過薄而容易破損，一般情況下，當沖孔邊緣與沖孔外形邊緣不平行時其值 不應小??1于板料厚 t，平行時其值 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 共 47 頁??3=25.4?2×102=15.4????>1.5??由以上計算可知需要，各個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孔不破裂所能達到的最小 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)，不然進行內(nèi)翻邊沖壓時，孔會發(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沖孔，預沖孔的孔徑為：??=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 共 47 頁????????=??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預沖 4 個 5.2mm 孔；③沖底部一個 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 套單工序模進行沖壓。其主要的特點是模具結構簡單，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 個工序?qū)ぜM行加工，工件質(zhì)量不容易保證，而且生產(chǎn)效率低，不適應工件大批量生產(chǎn)的需要。（2）方案 2：采用兩套復合模。先采用落料—沖孔復合模沖裁展開件（沖孔包括預沖 4 個 5.2mm 孔和沖裁一個 2.8mm 的孔，再用彎曲翻孔復合模對工件進行沖壓成? ?型（彎曲包括雙向彎曲） 。分析：復合模加工的最明顯的特點是生產(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。但模具結構相對較復雜。使用兩套復合模加工也可保證工件制造精度要求，且分兩套模具加工，工件外形相對簡單，復合模的結構相對變得簡單。且生產(chǎn)效率相對也較高。（3）方案 3：采用級進模加工。即使用一套模具加工成型。分析：采用一套級進模對零件進行加工，減少了模具和沖壓設備的數(shù)量，工件精度相對較高，操作方便且便于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，故生產(chǎn)效率高，能夠滿足大批量生第 7 頁 共 47 頁產(chǎn)的要求。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，在使用復合模沖制不容易時，可采用級進模逐步?jīng)_裁加工。但其主要的缺點是模具結構尺寸大，對沖壓設備的要求較高，制造成本很高，安裝工藝復雜，故需要的技術要求高，模具制造周期長。方案比較：結合工件外形尺寸、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，零件的質(zhì)量得不到保證。使用級進模加工，雖然生產(chǎn)率高，但級進模模輪廓尺寸大，且制造加工工藝復雜，模具生產(chǎn)成本高，制造周期長。而對于復合模言，沖裁 的邊緣小孔時，模具強度方面可以保證，且復合模生?2.8產(chǎn)率高，也有利于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，分兩套模具進行加工，模具制造相對級進模更簡單，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 進行加工。4 落料沖孔復合模設計4.1 主要工藝參數(shù)計算4.1.1 工件展開尺寸計算如圖 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度不變的原則，來確定彎曲件毛坯的展開尺寸。毛坯展開長度 L??=∑ ????+∑ ??×??180(??+λ ??) （ 4–1）其中 為直邊長度和；∑ ????為圓弧長度和；∑??×??180(??+λ ??）；??=90r=1.1mm；t=0.6mm；故第 8 頁 共 47 頁??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 排樣設計與計算（1）排樣方式排樣是指在條料（或板料）上合理的布置工件，并設計合理的搭邊值，使條料在模具上沖裁加工時，保證有足夠的余量，以補償條料在送進過程發(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 共 47 頁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]。設置排樣的最小搭邊值是為了補償送料誤差，在保證工件沖裁質(zhì)量的同時，最大限度的利用材料。如果設置的搭邊值過小，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)驗確定的，沖裁時的最小搭邊值：a=1.8mm，a 1=2mm[3]。（3）材料的利用率此次沖裁選用無側(cè)壓裝置送料，則可有以下計算：①送料進距?=??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（負向）公差，與條料寬度和板料厚度密切相關?關， =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)形結構沖裁廢料） ，由 CAXA 算出A=3858.94mm；n——一個進距內(nèi)沖裁件的數(shù)目 [3]。4.1.3 沖裁力、卸料力、和推件力的計算（1）沖裁力的計算沖裁力是指沖裁過程中的最大剪切抵抗力，計算沖裁力的目的是為了合理選擇壓力機（選擇多少噸位的沖壓設備）和設計模具（如選擇彈性元件等） [3]。此次設計的模具落料采用平刃沖裁，計算如下所示：①落料力第 10 頁 共 47 頁??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，mm；用 CAXA 計算得 L=307mm；??3t——材料厚度，mm；——材料抗剪強度， ；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，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 共 47 頁——推件力系數(shù)，查資料得 =0.055[3]；??推 ??推n——同時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因為模具采用彈性卸料裝置和下出料的復合模沖裁，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稱為壓力中心。計算壓力中心的目的是為了在設計模具時，將壓力機滑塊中心與模柄軸線重合，從而使模具能夠正常進行沖壓加工。如果沖壓過程中壓力中心有較大的偏移，則會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，在工件上建立 XOY 坐標如圖 4-3 所示。根據(jù)合力對某一軸之力矩等于各分力對同一軸力矩之和的力學原理，求出壓力中心坐標。??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；??1 ??2 ????， ，…， ——各線段壓力中心距離 Y 軸坐標；??1 ??2 ????——各線段長度。??1， ??2， …， ????第 12 頁 共 47 頁圖 4-3 壓力中心各線段長度尺寸及壓力中心坐標如表 4-1 所示。表 4-1 各線段尺寸及壓力中心坐標?? ???? ???? ???? 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)計算得到下列數(shù)據(jù)：??∑??=1????=381.289???? ??∑??=1????????=6526.574 ??∑??=1????????=24046.42第 13 頁 共 47 頁將上面求得的數(shù)據(jù)代入公式，便能計算出壓力中心坐標（ ， ） ；??0 ??0??0=??∑??=1??????????∑??=1????=17.12??????0=??∑??=1??????????∑??=1????=63.06????故（ ， ）=（17.12，63.06） 。??0 ??04.2 壓力機的選用4.2.1 沖裁設備的選擇結合沖裁件的生產(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，此次選擇沖裁設備類型為開式壓力機。4.2.2 沖壓設備規(guī)格的確定沖壓設備類型選定后，進一步根據(jù)沖裁件的尺寸、所設計的模具尺寸以及沖裁力來確定設備的規(guī)格，即（1）所選壓力機的的公稱壓力一定不能小于沖裁時所需的沖裁壓力，即 F 壓力機F 總 。同時還要一定的力量儲備，選擇的設備噸位一般為 1.3F 總 ，即 1.3 F 總>=123.75KN；（2）壓力機的行程大小適當；（3）所選壓力機的閉合高度和應與沖模的閉合高度與相適應，即滿足[3]；?????????5????≥????≥????????+10（4）壓力機工作臺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 共 47 頁綜合以上選擇原則，查資料可選擇開式雙柱可傾壓力機 J23-25，其主要技術參數(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工作臺尺寸（前后×左右）：370 mm×560mm工作臺孔徑孔尺寸（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 模具刃口尺寸計算對于復合模而言，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保證。4.3.1 刃口尺寸計算凸模和凹模刃口尺寸計算方法有分開加工計算和配作加工計算兩種方法。因為本次加工的冷凝器側(cè)板展開件外形較復雜，故采用配作加工的方法，這樣可以降低基準件的加工精度要求，沖裁間隙是依靠配作來保證，而無需滿足加工偏差和間隙的關系式，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（IT13 級）來標注。查資料可得各尺寸的極限偏差數(shù)值?，F(xiàn)將零件中的尺寸進行分類：A 類尺寸：mm；20.5mm——20.50?0.33第 15 頁 共 47 頁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，選擇凹模作為基準件，進行落料沖裁過程中，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 共 47 頁（2）沖孔時，以凸模作為基準件，進行沖孔加工時，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]；??制件尺寸標注為 ，凸模計算尺寸如下：??+?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 模具設計倒裝復合模的生產(chǎn)效率比正裝復合模的生產(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，此次設計采用落料凹模在上模的倒裝復合模。4.4.1 卸料裝置卸料結構用于條料、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)，其結構安裝在下模。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 共 47 頁結合此次設計的復合模，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)。在沖壓結束后，上模回程，壓力機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 凸凹模設計（1）凸凹模最小壁厚由 2.8 中的計算可知，復合沖裁時，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，應與工件外形相同，其刃口尺寸在根據(jù)凸、凹模的實際尺寸做配。（3）凸凹模長度凸凹模長度 L 應根據(jù)實際設計的模具結構確定。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，可計算凸凹模長度：??=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 共 47 頁圖 4-4 凸凹模4.4.4 凸模（1）凸模外形結構、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 已計算出。（2）凸模長度凸模長度要根據(jù)模具實際結構而定。凸模長度：??=?1+?2+?3+?4+?5=20+25+1+5+1=52???? 式中：L——凸模長度，mm；——凸模固定板厚度，mm；厚度按經(jīng)驗公式 ,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——凸模進入凸凹模的深度，取 1mm。?5第 19 頁 共 47 頁沖 孔和 孔的凸模，因為它們的凸模直徑很小，故采用如圖 4-5 和圖 4-6?5.21?2.8所示的凸模結構形式（圖 4-5、圖 4-6 為安裝磨平后的實際尺寸） ，其最突出特點是適用于沖裁凸模直徑小的場合。圖 4-5 沖 φ5.2孔凸模實際尺寸圖 4-6 沖 φ2.8孔凸模實際尺寸（2） 凸模強度與剛度的校核?2.8由于此次設計凸模的結構細長，需要對其進行壓應力與彎曲應力的校核，以此來檢查其危險斷面尺寸和自由長度是否能夠滿足強度和剛度要求，以防止凸模在沖壓過程中被壓彎。① 應力的校核由表 1-1 已知，08F 沖壓材料的抗剪強度 =220~310Mpa，屬低碳鋼。經(jīng)查資料可??得，凸模允許的相對最小直徑（d/t） min=0.75~1.20[5]。第 20 頁 共 47 頁而設計的凸模相對最小直徑：??/??=2.7250.6=4.54>（ ???? ） ??????②彎曲應力的校核已知，設計的凸模為無導向凸模，則在沖裁的過程中，凸?？v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?? 實際的壓力應增加 30%，則??實 =1.3??壓 =1.3×2922=3799??????????=??2??????????????2??實 =??2×2.2?105×(??×2.725464 )2.5×22×3799 =12.44????>12???? 故凸模的強度與剛度滿足要求。凸模制造材料采用：Cr12MoV；熱處理：淬火、回火，硬度 58~62HRC。4.4.5 凹模凹模結構設計成平刃直壁式，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)驗公式計算凹模尺寸：凹模厚度：????=????1=0.2×124.8≈25????取 H=25mm。第 21 頁 共 47 頁凹模壁厚：??=（ 1.5~2） ???? （ 4–7）取 C=35mm。式中：K——系數(shù)，查表得 K=0.2[3]；——工件展開最大長度尺寸，mm。??1形狀復雜或制件尺寸較大時，凹模壁厚 C 應取較大值，一般凹模壁厚不得小于15mm。所以凹模的總長為：??=??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)上述計算結果，在沖模標準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)，因其導向好，特別適用于把制件反向推出、材料較薄的復合模中，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、導柱、導套四個部分組成。模架按導向形式的不同，有滑動導向模架、滾動導向模架、滑動導向鋼板模架、導板模模架 [3]。第 22 頁 共 47 頁按導柱在模架上的固定位置的不同，可分為后側(cè)導柱模架（GB/T 2851.3—1990） 、中間導柱模架（GB/T 2851.5—1990） 、四導柱模架（GB/T 2852.3—1990） 、對角導柱模架（GB/T 2851.1—1990） [6]?？紤]橫向和縱向送料都比較方便，且沖裁時偏移力不大，故選用后側(cè)導柱（GB/T 2851.3—1990） ，其特點是導向裝置裝在后側(cè)?？紤]到?jīng)_裁件的厚度?。╰=0.6mm） ，因此選用 H6/h5 配合的 I 級精度模架，故選擇滑動導向模架，其導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度、剛度以及足夠大的外形尺寸。設計原則：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） ，矩形模板的長度比矩形凹模長度大 40mm~70mm，其寬度應稍大于凹模寬度；②所選用的模座必須與壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應 [3]；③模座的上、表面粗糙度為 Ra3.2~0.8 。????（3）導柱、導套導柱、導套的配合間隙：必須小于沖裁間隙。此次設計應按 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)標準確定下模座尺寸為：200mm×125mm×50mm GB2855.5—2008上模座尺寸為：200mm×125mm×40mm GB2855.5—2008導柱 ： GB2861.1—81??/????×??/??????25?5×180導套 ： GB2861.6—81??/????×??/??????25??6×85×33上、下模座采用用材料：HT200，熱處理：時效。導柱與導套的材料為：20 鋼；熱處理：滲碳淬火，滲碳深度為 0.8~1.2mm、硬度第 23 頁 共 47 頁58~62HRC。4.4.7 模柄模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力機的滑塊上進行沖裁，模柄的形狀很多，而壓入式模柄因為能保證較高的同軸度和垂直度，被廣泛應用于許多中小型模具 [3]。故在此選用壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合 H7/m6，為了防止模柄轉(zhuǎn)動，在安裝完成后打入銷釘。特別注意的是：模柄的長度不能大于壓力機滑塊里模柄孔的深度