畢業(yè)論文---落料沖孔翻遍復合模設計

1、<p><b>　　概論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　日常生產、生活中所使用到的各種工具和產品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具的形狀決定著這些產品的外形，模具的加工質量與精度也就決定著這些產品的質量。因為各種產品的材質

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>　　隨著科學技術的進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，沖壓加工技術的應用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產的重要手段。</p><p>　　1.2沖壓模地位及我國沖壓技術 </p><p>　　1.2.1沖壓模相關介紹</p><p>

3、　　冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產生分離或變形，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、復合模和級進模。</p><p>　　復合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結構緊湊，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，生產率高，所以得到廣泛應用，但模具結構復雜，制造困難。</p><p>　　沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖

5、壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 </p><p>　　1.2.2沖模在現代工業(yè)生產中的地位</p><p>　　在現代工業(yè)生產中，沖模約占模具工業(yè)的50%，，在國民經濟各個部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機械制造、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用。據統(tǒng)計，利用沖模制造的零件，在飛機、汽車、電機電器、儀器儀表等機電產品中占60%~70%，在電視機、錄音機、計算機等電子產品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產品中占85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。</p><p>　　1.2.3我國沖壓模具市場情況 </p>

7、<p>　　我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 </p><p>　　據中國模具工業(yè)協會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004年我國沖壓模具總產出約為220億元，其中出口0.7

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

9、低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場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,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，

10、因此未能計入上述數字之中。 </p><p>　　我國沖模工業(yè)不能滿足國內經濟需要的原因主要有：</p><p>　　1.專業(yè)化和標準化程度低。</p><p>　　2.模具品種少，效率低，經濟效益也差。</p><p>　　3.制造周期長，模具精度不高，制造技術較落后。</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，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，尤其是國民經濟的高速發(fā)展，大大地提高了模具的商品化程度，推動了模具技術和模具工業(yè)的迅速發(fā)展，在CAD/CAM/CAE的運用、加工工藝手段、沖壓件質量及模具性能方面，均已達到或接近國際水平。</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單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內也能生產了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。 </p><p>　　1. 模具C

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

14、汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，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了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產。 </p><p

15、>　　21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 </p><p>　　模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數量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。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模

17、具結構圖的設計均已實現二維CAD，多數企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發(fā)的領域。 </p><p>　　在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。 </p><p>　　快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經濟模

18、具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點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，實現了以三維CAD模型作為制模依據的快速模具制造，它標志著RPM應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，近年來也涌現出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現出了

19、降低成本、提高效率等優(yōu)點。 </p><p>　　2. 模具設計與制造能力狀況 </p><p>　　在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，現在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 </p><p>　　雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這

20、一些主要表現在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 </p><p>　　標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體

21、化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。 </p><p>　　但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 </p><p>　　汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設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用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都

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

23、/p><p>　　根據我國沖模技術的發(fā)展現狀及存在的問題，今后應朝著如下幾個方面發(fā)展：</p><p>　　1.開發(fā)、發(fā)展精密、復雜、大型、長壽命模具。</p><p>　　2.加速模具標準化和商品化，以提高模具質量，縮短模具制造周期。</p><p>　　3.大力開發(fā)和推廣應用模具CAD/CAM技術，提高模具制造過程的自動化程度。</p&

24、gt;<p>　　4.積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術和新材料。</p><p>　　5.發(fā)展模具加工成套設備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 </p><p><b>　　1.3總結</b></p><p>　　沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經濟的加工工業(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展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、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，生產率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質、新的發(fā)展水平。由于引入了計算機輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來對應力應變進行有限元分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現沖壓過程的優(yōu)化分析設計。計算機在模具領域，包括設計、制造、管理等領域發(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，形狀簡單且對稱，適于沖裁加工。</p><p>　　查《冷沖壓模具設計與制造》表2.3沖壓件內、外形所能達到的經濟精度，因制件形狀簡單、對稱，沖裁件內外形所能達到的經濟精度為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《冷沖模設計》表2—3，得材料10號鋼的力學性能如下表：</p><p>　　表2-1 10號鋼的性能</p><p>　　材料10鋼，其沖壓性能較好，孔與外緣的壁厚較大，復合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度。</

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，翻邊后工件質量沒

30、大影響。</p><p>　　查《中國模具設計大典》第3卷，第35頁，K.W.I擴孔實驗，預加工孔Φ15.16可擴孔到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>　　由預沖孔公式

31、可以得到翻邊高度H的表達式：</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(mm) </p><p>　　Kmin—極限翻邊系數 &

33、lt;/p><p>　　r—翻邊圓角半徑(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p><p>　　查《冷沖模設計》，表7-1低碳鋼圓孔極限翻邊系數 </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>　　根據工件形狀，初步確定采用落料、沖孔和翻邊等工序，現確定以下方案：</p><p>　　方案一：一套落料、沖孔、翻邊復合模</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)模和復合模的性能比較 </p><p>　　總的看來：方案一：生產效率高，因為滑塊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；但模具結構較復雜，因此模具制造難度大。</p><p>　　方案二：生產效率不高，由于要多機床或多道工序完成，致使生產效率和經濟效益都降低；但模具制造周期短。</p>

37、;<p>　　方案三：生產效率較高，完成落料、沖孔的連續(xù)模生產效率較高，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合模還是采用倒裝復合模。</p><p>　　正裝復合模和倒裝復合模的比較見下表2-3</p><p>　　表2-3正裝復合模和倒裝復合模的比

38、較</p><p>　　從表2-3中可以看出：正裝對于薄沖件能達到平整要求，且廢料不會在凸凹模孔內積聚，有利于凸凹模減少最小壁厚。而倒裝不能達到平整要求，而且廢料在凸凹模孔內積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強度。</p><p>　　從保證沖裁件質量、經濟性和安全性前提下，綜合考慮采用正裝復合模，即模具結構為落料、沖孔、翻邊正裝復合模。</p><p>　　第三章

39、 排樣及計算材料利用率</p><p>　　3.1計算預沖孔大小</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，同心圓之間的距離變化不顯著，預制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計算：</p><p>　　查《冷沖模設計》第215頁</p>

40、;<p>　　預沖孔直徑公式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(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：相對厚度d/t=15.16/1=15.16</p><p>　　翻邊系數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，以及條料導向與定位所產生的誤差會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，結合各自的優(yōu)缺點，綜合考慮采用有廢料排樣法。</p><p>　　3.3計算材料利用率</p><p>　　1.計算制件的面積A</p><p>　　制件面積A的計算公式：</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《冷沖模設計》表3-10搭邊a與a1數值</p><p>　　取a=0.8mm a1=1.0mm</p><p>　　于是條料寬度:b=54+2a1=56mm</p><p>　　進距:

47、l=54+a=54.8mm </p><p><b>　　3.材料利用率計算</b></p><p>　　查《中國模具設計大典》第3卷沖壓模具設計。</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 n1=B/b=750/56=13條余22mm</p><p>　　每條個數n2===27個余19.6mm</p><p>　　每板總個數n總=n1×n2</p>

49、<p><b>　　=13×27</b></p><p><b>　　=351(個)</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 n1=L/b=1500/56=26條余44mm</p><p>　　每條個數 n2===13個余36.8mm<

51、/p><p>　　每板總個數n總=n1×n2</p><p><b>　　=26×13</b></p><p><b>　　=338(個)</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算</p><p><b>　　4.1.落料力F落</b></p><p>　　查《冷沖模設計》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—材料的抗剪強度（MPa）</p>

57、<p>　　K—系數，常取K=1.3</p><p>　　這里L=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《冷沖模設計》表3-8卸料力、推件力和頂件力系數</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《冷沖模設計》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—材料的抗剪強度（MPa）</p><p>　　K—系數，常取K=1.3</p><p>　　這里L

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《冷沖模設計》表3

62、-8卸料力、推件力和頂件力系數</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《冷沖模設計》，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(mm)</p><p>　　d—翻邊預沖孔直徑(mm)</p><p>　　t—材料厚度(mm)</p><p>　　σs —材料的屈服點(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計算壓力中心</b></p><p>　　計算壓

67、力中心的目的是使模柄軸線和壓力機滑塊的中心線重合，避免滑塊受偏心載荷的影響而導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，該制件是回轉體結構，形狀對稱，故模具壓力中心就在圓心部位，即無須再來計算了。</p><p>　　第五章 主要工作部分尺寸計算</p><p><b>　　5.1落料刃口尺寸<

68、;/b></p><p>　　查《冷沖模設計》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稱，在這里保證精度IT13。</p><p>　　查《互換性與測量技術基礎》表3-6簡單形狀沖裁時

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>　　對于落料，先做凹模，并以它作為基準配做凸模</p><p>　　查《互換性與測量技術基礎》表2-4查出其極

71、限偏差為：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　查《冷沖模設計》表3-5磨損系數 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>　　對于采用分別加工時，應保證下述關系：</p><p>　　|δ凹|+|δ凸|≤Zmax –Zmin

74、 (5-2)</p><p>　　但對于形狀復雜或料薄的工件，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>　　對于沖孔，先做凸模，并以它作為基準配做凹模</p><p>　　查《

75、互換性與測量技術基礎》表2-4查出其極限偏差為：</p><p><b>　　mm </b></p><p>　　查《冷沖模設計》表3-5磨損系數 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重，根據材料的統(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《冷沖壓模具設計與制造》，表5-5平板毛坯翻邊時凸凹模之間的間隙</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算</p><p>　　查《互換性與測量技術基礎》表2-4查出其極限偏差為：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　查《冷沖模設計》表3-5磨損系數 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算</p><p>　　根據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、凹模及凸凹模的結構設計及校核</p><p>　　6.1落料凹模結構設計</p><p><b&

81、gt;　　6.1.1最小壁厚</b></p><p>　　沖孔落料復合模的凸凹模．其刃口平面與工件尺寸相同，這就產生了復合模的“最小壁厚”問題。</p><p>　　沖孔落料復合模許用最小壁厚可按表6-1選取，形式如圖6-1表示，表值為經驗數據。</p><p>　　表6-1  凸凹模最小壁厚a數值 （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度和減少孔內廢料的漲力，可以采用對凸凹模有效刃口以下增加壁厚或將廢料反向頂出的辦法．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，淬火時變形較小，淬透性很好。由于鋼中含有一定量的釩，細化了晶粒，減小了鋼的過熱敏感性，同時碳化物較細小和分布較均勻。</p><p>　　9Mn2V鋼的化學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，來求凹模的外形尺寸。</p><p>　　凹模的刃口形式，考慮到本例生產批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，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，凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度與剛度，

86、凹模的厚度還應考慮修模量。凹模的外形尺寸一般根據沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定。</p><p>　　查《冷沖模設計》，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，

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《冷沖模設計》，表4-3 系數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凹模的強度校核</p><p>　　查《中國模具設計大典》，第三卷，表20.1-18 凹模強度計算公式</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>　　而真實的凹模厚度為22mm，所以凹模的強度滿足要求。</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>　　而實際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為30mm，所以強度完全滿足要求。</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、翻邊凸凹模的強度校核</p><p>　　1）沖孔凹模的強度校核</p><p>　　查《中國模具設計大典》，第三卷，表20.1-18 凹模強度計算公式</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?；驔_孔直徑（mm）</p><p>　　τ—沖件材料的抗剪強度（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>　　而實際的沖孔、翻邊凸凹模厚度為34mm，所以強度完全滿足要求。</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，少了階梯形式的復雜，主要受上頂桿孔和凸?？椎挠绊懀苊獬霈F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《中國模具設計大典》，第三卷，表20.1-10 凸模穩(wěn)定能力校核計算公式</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—沖件材料的抗剪強度（MPa）</p><p>　

108、　t—沖件材料的厚度（mm）</p><p>　　d—凸?；驔_孔直徑（mm）</p><p>　　σk—凸模刃口的接觸應力（MPa）</p><p>　　σp—凸模材料的許用壓應力（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 主要零部件設計</p><p><b>　　7.1模柄

110、的設計</b></p><p>　　查《中國模具設計大典》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固定板和墊板的設計</p><p>　　7.2.1沖孔、翻邊凸凹模固定板的設計</p><p>　　查《中國模具設計大典》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計</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，且采用臺肩固定。</p><p>　　將沖孔凸模壓入固定板內，裝配采用N7/h6 </p><p>　　查《中國模具設計大典》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墊板的設計</p><p>　　查《中國模具設計大典》第3卷，表22.5-20圓形墊板</p><p>　　直徑D=120