1、（2008屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料題 目 名 稱：微波爐固定板沖壓工藝及沖模 設(shè)計(jì) 學(xué) 院（部）：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)：機(jī)設(shè)042 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 教 授 摘 要本設(shè)計(jì)在對(duì)微波爐固定板進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定了該零件沖裁模和彎曲模的排樣方案及模具結(jié)構(gòu)。該零件所用材料為10鋼，料厚為1.5mm，零件本身形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，通過分析本零件，采用落料沖孔復(fù)合、彎曲、成形工序。沖裁模采用的是倒裝式復(fù)合模，復(fù)合模是壓力機(jī)的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成數(shù)道沖壓工序。壓力機(jī)一次行程得到一個(gè)沖壓件。復(fù)合模也是一種多工序的沖模，它在結(jié)構(gòu)上

2、的主要特征是有一個(gè)既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模。彎曲模采用Z形彎曲模，該模具有兩個(gè)凸模進(jìn)行順序彎曲。為了防止工序件在彎曲中滑動(dòng)，設(shè)置了定位銷及彈性頂板。關(guān)鍵詞：復(fù)合模，彎曲模，凸模，凹模，凸凹模ABSTRACTThis design in carries on the process study to the microwave oven dead plate in the foundation, has determined this components punching die and the bending die platoon type plan and the mold st

3、ructure. This components use the material are 10 steel, the material thick are 1.5mm, the components itself shape are simple, are symmetrical, through analyzes this components, uses falls the material punch holes compound, bending, forming working procedure.What the punching die uses is the inversio

4、n type gang dies, the gang dies is in a presss traveling schedule, finishes attending the round number ramming working procedure in a molds identical position. A press traveling schedule obtains a pressing part. The gang dies has many working procedure dying, its chief feature of structure is includ

5、ing a punch-die which not only has falls the material punch also has the punch holes cavity die.The bending die uses the Z shape bending die, this mold has two punches to carry on the order to be bending. In order to prevent the semi-finished materials to skid in the bend, this mold has established

6、the positioning pin and the elastic roof.Key words: gang dies, bending die, punch, gang dies, cavity die, punch-die 目 錄第1章 緒論11.1 沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀11.2 本課題的主要任務(wù)2第2章 沖壓工藝方案的制定32.1 零件圖的分析3 2.1.1 零件工藝性分析4 2.1.2 沖壓加工經(jīng)濟(jì)性分析42.2 沖壓工藝方案的選擇42.3 有關(guān)尺寸的計(jì)算6 2.3.1 毛坯尺寸的計(jì)算6 2.3.2 彎曲模部分尺寸的計(jì)算72.4 有關(guān)力的計(jì)算8 2.4.1 沖裁模工藝力的計(jì)算8 2.4

7、.2 彎曲模工藝力的計(jì)算10 2.4.3 沖壓設(shè)備的選擇112.5 沖壓工藝過程卡13第3章 沖裁模設(shè)計(jì)143.1 模具選型143.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153.3 工作零件設(shè)計(jì)16 3.3.1 凸模設(shè)計(jì)16 3.3.2 凹模設(shè)計(jì)20 3.3.3 凸凹模設(shè)計(jì)213.4 其他零件設(shè)計(jì)22 3.4.1 卸料零件的設(shè)計(jì)22 3.4.2 固定零件的設(shè)計(jì)22 3.4.3 定位零件的設(shè)計(jì)24 3.4.4 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)24 3.4.5 緊固零件的選取25 3.4.6 送料機(jī)構(gòu)25第4章 彎曲模設(shè)計(jì)264.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)264.2 工作零件設(shè)計(jì)26 4.2.1 凸模設(shè)計(jì)26 4.2.2 凹模設(shè)計(jì)274.3 其他零件設(shè)計(jì)

8、28 4.3.1 托板的設(shè)計(jì)28 4.3.2 橡膠的設(shè)計(jì)28 4.3.3 反側(cè)壓塊的設(shè)計(jì)29 4.3.4 墊板的設(shè)計(jì)29 4.3.5 頂板的設(shè)計(jì)30 4.3.6 模架及模柄的設(shè)計(jì)30 4.3.7 螺釘及銷釘?shù)脑O(shè)計(jì)31結(jié)論32參考文獻(xiàn)33致謝34附錄35第1章 緒論1.1沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國(guó)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12m，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。21世紀(jì)開始CAD

9、/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。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)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó)CV公司的CADSS，英國(guó)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)

10、了AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)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。 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。 在國(guó)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(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到

11、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。雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(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(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。 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(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水

12、平。但總體上和國(guó)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。1.2本課題的主要任務(wù)本課題根據(jù)零件圖完成沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)有：(1)對(duì)模具現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)；(2)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設(shè)計(jì)模具的排樣圖；(3)計(jì)算沖裁力、確定模具壓力中心、計(jì)算凹模周界、確定待設(shè)計(jì)模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)要素、選用模具典型組合等，選擇壓力機(jī)噸位；(4)設(shè)計(jì)及繪制模具裝配圖和零件圖；(5)按規(guī)定格式編制設(shè)計(jì)說明書。第2章 沖壓工藝方案的制定2.1 零件圖的分析 零件如圖2.1所示微波爐固定板圖2.1 零件圖 圖2.2 零件三維圖 材料10號(hào)鋼板

13、料厚1.5mm 年產(chǎn)量10萬件。2.1.1 零件工藝性分析從零件形狀特點(diǎn)上看：形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱,由彎曲、沖孔、落料、成形組成。彎曲部分有r=0.9mm的圓角過渡。孔與直壁之間距離較大，圓孔位于彎曲變形區(qū)之外，該零件精度等級(jí)為IT11，由圓弧及直線組成。10號(hào)鋼屬于低碳鋼，強(qiáng)度硬度不高，塑性韌性都很好。10號(hào)鋼板材rmin/t的數(shù)值為0.4，經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算可得，該零件彎曲半徑大于所用10號(hào)鋼板材的最小彎曲半徑，零件的精度要求不高，因此可以用沖壓方法1。2.1.2 沖壓加工經(jīng)濟(jì)性分析用常規(guī)的沖孔、彎曲工藝方法就可以高效地沖壓加工出質(zhì)量穩(wěn)定的零件。工藝性好，沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性也好。零件展開坯料的平面輪廓形狀

14、，直接影響材料的利用率，對(duì)于大批量生產(chǎn)的沖壓件而言，這是影響沖壓加工經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要因素。由于該工件生產(chǎn)批量較大，如果把工序適當(dāng)集中，可以大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本6。2.2 沖壓工藝方案的選擇該零件從結(jié)構(gòu)形狀與要求來看，所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料、彎曲、成形。 其中彎曲工藝方案可分為兩種：圖2.3 彎曲工藝方案方案a 用一副彎曲模一次彎曲成形，彎曲工序數(shù)為1。方案b 用一副彎曲模經(jīng)兩次V形彎曲成形，彎曲工序數(shù)為2。根據(jù)以上基本工序的性質(zhì)與數(shù)量，進(jìn)行工序組合與排列，初步擬出下列四種方案。方案一：（1）沖3個(gè)2.7的孔及沖圓角長(zhǎng)方形孔與落料復(fù)合；（2）第一次彎曲；（3）第

15、二次彎曲；（4）3個(gè)2.7的孔成形。方案二：（1）沖3個(gè)2.7的孔及沖圓角長(zhǎng)方形孔與落料復(fù)合；（2）一次彎曲兩端；（3）3個(gè)2.7的孔成形。方案三：（1）落料、沖孔、成形復(fù)合；（2）一次彎曲。方案四：全部工序組合，采用帶料連續(xù)沖壓，如圖2.4。圖2.4 工藝方案四分析比較上述四種工藝方案可以看出，方案一的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，制造方便，投產(chǎn)快。各工序定位基準(zhǔn)一致，并與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,操作也比較方便，回彈易于控制，尺寸形狀準(zhǔn)確。不足之處工序過于分散，模具數(shù)多，設(shè)備和操作人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率較低。方案二與方案一相比，優(yōu)點(diǎn)是少了一道工序，效率有較大提高，節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運(yùn)工作。缺

16、點(diǎn)是彎曲的回彈不易控制，其他特點(diǎn)與方案一一樣。方案三的工序比較集中，模具數(shù)少，占用設(shè)備和操作人員少，生產(chǎn)率較高。缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成形孔的形狀難以保證。 方案四的特點(diǎn)是工序高度集中，生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)，操作安全，但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝、調(diào)試、維修比較困難，制造周期長(zhǎng)。且此零件尺寸大（展開后長(zhǎng)90mm，寬45.3mm），不適宜采用多工位級(jí)進(jìn)模。綜合以上各方案，由于制件的生產(chǎn)批量較大，從保證尺寸精度和經(jīng)濟(jì)效益考慮，采用第二種方案。對(duì)于彎曲的回彈，可以用減小間隙的方法來避免或減小回彈。2.3 有關(guān)尺寸的計(jì)算2.3.1 毛坯尺寸的計(jì)算根據(jù)零件圖，要進(jìn)行二次彎曲。在彎曲過程中，材料進(jìn)行塑

17、性變形，會(huì)伸長(zhǎng)。零件彎曲內(nèi)半徑r=0.9mm，而材料厚度t=1.5mm。根據(jù)公式在r/t0.5時(shí)，毛坯長(zhǎng)度等于零件直線長(zhǎng)度于彎曲部分應(yīng)變中性層長(zhǎng)度之和6。即： (2.1) 查表5-9有：x=0.26圖2.5 一個(gè)彎曲經(jīng)過簡(jiǎn)單推導(dǎo)，該零件展開長(zhǎng)度計(jì)算式： (2.2)則。沖裁時(shí)采用自動(dòng)送料,搭邊值查文獻(xiàn)9得a=3mm,c=2mm。則條料寬度為：圖2.6 搭邊B=（90+23）mm=96mm送進(jìn)步距：S=45.3+2=47.3mm一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率可用下式表示： （2.3） 式中 A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積，單位為mm2； B條料寬度，單位為mm； S步距，單位為mm。計(jì)算沖裁件毛坯面積：按公

18、式（2.3）計(jì)算材料利用率。2.3.2 彎曲模部分尺寸計(jì)算（1） 最小彎曲半徑的確定在保證彎曲件毛坯外表面纖維不發(fā)生破壞的條件下，工件所能彎成的內(nèi)表面最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑r，在生產(chǎn)中主要是參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定各種材料的最小彎曲半徑。表5-21得10號(hào)鋼板材rmin/t的數(shù)值為0.4，經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算可得rmin=0.6mm，該零件彎曲半徑r=0.9mm，大于所用10號(hào)鋼板材的最小彎曲半徑，符合要求。（2） 回彈值的確定由于彎曲件在彎曲的過程中總存在著彈性變形，所以要完全消除彎曲件的回彈是不可能的。在生產(chǎn)實(shí)踐中采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和為了提高彎曲見的精度，必須采用一些必要的措施來減小或外補(bǔ)償由回彈所產(chǎn)生的

19、誤差。正確設(shè)計(jì)彎曲模對(duì)于軟材料（Q235、10號(hào)鋼等）其回彈角5可在凸模或凹模上作出外補(bǔ)償角并減小凸凹模之間間隙來克服回彈，所以此回彈值，即在凸凹模上作出相應(yīng)的改進(jìn)以減少回彈值8。V型彎曲回彈角10號(hào)鋼彎曲90時(shí)=0.3，由于側(cè)面與圓孔的間距有精度要求，精度等級(jí)為IT11級(jí)，因此，采用減少?gòu)澢梗寄５拈g隙來減少回彈。（3） 工作部分尺寸計(jì)算凸模圓角半徑：彎曲件的彎曲半徑不小于r時(shí)，凸模的圓角半徑一般取彎曲件的圓角半徑，R凸=0.9mm。凹模圓角半徑:凹模圓角半徑的大小對(duì)彎曲力和工件質(zhì)量均有影響，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，以免彎曲時(shí)工件產(chǎn)生偏移，凹模圓角半徑一般取決于彎曲材料的厚度，查表得R凹

20、=5mm。凸模與凹模之間的間隙 通過調(diào)節(jié)壓力機(jī)的閉合高度來控制。2.4有關(guān)力的計(jì)算 2.4.1沖裁模工藝力的計(jì)算（1）落料力10號(hào)鋼 b =320 MPa t=1.5mm。查文獻(xiàn)4 （2.4）式中 落料力，單位為 N；L落料周邊長(zhǎng)度，單位為mm；材料抗拉長(zhǎng)度，單位為MPa。按 （2）沖孔力 （2.5）式中 L工件內(nèi)輪廓周長(zhǎng)，單位為mm；L=31.352+1.52+132 mm =156.23mm（3）落料時(shí)的卸料力 (2.6)式中 卸料力系數(shù)查文獻(xiàn)2，取Kx=0.04，則 （4）沖孔時(shí)的推件力 (2.7)式中 推件力系數(shù)； n同時(shí)梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù)，； h凹模洞口的直壁高度，單位為mm； t

21、材料厚度，單位為mm；查文獻(xiàn)5，取h=5mm，則個(gè)。查文獻(xiàn)5，取=0.055，則 選擇沖床時(shí)的總沖壓力為：（5）壓力中心的計(jì)算沖裁壓彎時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)稱為模具壓力中心。設(shè)計(jì)時(shí)模具壓力中心應(yīng)與壓力機(jī)滑塊中心一致。如果不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致壓力機(jī)滑塊的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命，所以在落料模、多凸模沖孔模和多工位極進(jìn)模等模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須確定模具壓力中心。本零件的工位比較多，要用到平行力系合力作用的解析方法，確定壓力中心。如下圖所示，取坯料的中心孔的中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，壓力中心坐標(biāo)為（X，Y），但由于零件圖是對(duì)稱的，在Y軸上是對(duì)稱的，這就可以在不用計(jì)算

22、的情況下，確定X軸方向上的壓力中心就在原點(diǎn),即X=0。現(xiàn)在就根據(jù)下圖來確定Y軸上的壓力中心。將工件沖裁周邊分成,基本線段，求出各段長(zhǎng)度及各段重心位置：l=90mm y=0l=58mm y=3.5mml=28mm y=10.5mml=58mm y=14.5mml=5.7mm y=22mml=11.4mm y=31.1mml=90.6mm y=27.6mml=90mm y=45.3mm圖2.7 壓力中心根據(jù)平行力系合力作用的解析法則，是平行力系，根據(jù)“各分力對(duì)某軸之力矩之和等于合力對(duì)同軸的力矩”的原理可得： (2.8)按上面的公式，代入數(shù)據(jù)。求得：2.4.2 彎曲模工藝力的計(jì)算彎曲力計(jì)算 彎曲力的

23、大小受到材料力學(xué)性能，彎曲件形狀，毛坯尺寸，彎曲半徑，模具間隙，凹模圓角支點(diǎn)間距離，彎曲方式等多種因素的影響。在生產(chǎn)中通常會(huì)用經(jīng)驗(yàn)公式或簡(jiǎn)化的理論試來進(jìn)行計(jì)算。 第一次彎曲屬于V形自由彎曲，根據(jù)文獻(xiàn)6公式4-39 ，可得 (2 .9 ) 式中：F 自由彎曲力，單位為N； b 彎曲件寬度，單位為mm； r 彎曲件內(nèi)彎半徑，單位為mm； 材料抗拉強(qiáng)度，單位為Mpa；k系數(shù)一般取k=11.3，取k=1。 第二次彎曲屬于校正彎曲，校正彎曲力按下式計(jì)算： F=qA (2.10)式中 F校正彎曲力，單位為N； A校正部分投影面積，單位為mm2； q單位面積上的校正力，單位為Mpa。查文獻(xiàn)6表4-4取q=5

24、0,則2.4.3 沖壓設(shè)備的選擇（1）沖裁模壓力機(jī)的選擇由于零件的生產(chǎn)批量比較大，且采用復(fù)合模進(jìn)行加工，可選用雙柱壓力機(jī)或高速壓力機(jī)，在保證工作壓力滿足要求的情況下：還須保證最大閉合高度，兩者相互矛盾。為安全起見，防止設(shè)備的超載,可按公稱壓力F壓(1.6-1.8)F總的原則選取壓力機(jī)。查文獻(xiàn)1，選用型號(hào)J23-40開式雙柱可傾壓力機(jī)。其技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力/KN400滑塊行程/mm100滑塊行程次數(shù)/(次/min) 45最大閉合高度/mm330最大裝模高度/mm265滑塊中心線至床身距離/mm250工作臺(tái)尺寸/mm 前后460 左右700墊板尺寸/mm 厚度-65直徑220模柄孔尺寸/mm

25、直徑40 深度70（2）彎曲模壓力機(jī)的選擇對(duì)于校正彎曲，其彎曲力要比自由彎曲大得多,而且在彎曲過程中，兩者不能重疊。因此，選擇壓力機(jī)時(shí)，以校正彎曲為依據(jù)。 （2.11）考慮到滑塊行程。選用型號(hào)J23-16開式雙柱可傾壓力機(jī)。其技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力/KN160滑塊行程/mm55滑塊行程次數(shù)/(次/min) 120最大閉合高度/mm220最大裝模高度/mm180滑塊中心線至床身距離/mm45工作臺(tái)尺寸/mm 前后300左右450墊板尺寸/mm 厚度40 直徑210模柄孔尺寸/mm 直徑40 深度60（3）成形模壓力機(jī)的選擇成形模所需壓力很小，故選用型號(hào)J23-3.15開式雙柱可傾壓力機(jī)。2.5

26、沖壓工藝過程卡表2.1沖壓工藝過程卡工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容加工簡(jiǎn)圖設(shè)備工藝裝備工 時(shí) 0 下料剪床上裁板 1 落料沖孔 落料沖所有孔 J23-40 落料沖孔復(fù)合模 2 彎曲Z形彎曲J23-16Z形件彎曲 模 3 成形 圓孔成形 J23-3.15成形模 4檢驗(yàn)按產(chǎn)品零件圖檢驗(yàn)第3章 沖裁模設(shè)計(jì)3.1 模具選型（1）復(fù)合模特點(diǎn)通過以上工藝方案分析，采用復(fù)合模進(jìn)行加工。復(fù)合模是壓力機(jī)的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成數(shù)道沖壓工序。壓力機(jī)一次行程得到一個(gè)沖壓件。復(fù)合模也是一種多工序的沖模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個(gè)既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模。復(fù)合模的主要優(yōu)點(diǎn)在于：由于它是一種多工序模具，

27、所以它有別于單工序模具，生產(chǎn)效率較高，適于大批量生產(chǎn)。由于沒有二次送料問題，所以，對(duì)條料的尺寸精度要求較低，一般不受條料形狀及尺寸的限制，可以利用邊角余料生產(chǎn)。與連續(xù)模相比，沖模所占臺(tái)面面積較小。適用范圍廣，除常用材料外，還適于沖裁0.01mm 厚的薄材和較軟的金屬材料。沖壓成品件內(nèi)外形同心度較高，由于不受送料誤差的影響，所以精度較高，一般公差可達(dá)0.020.04mm。沖壓成品件表面平直，精度也較高，一般可達(dá)IT11-IT12級(jí)精度，最高可達(dá)IT9級(jí)以上。所以，當(dāng)工件尺寸精度要求高于IT12級(jí)時(shí)，一般均應(yīng)采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)。復(fù)合模的主要缺點(diǎn)在于： 由于模具功能較多，而且相關(guān)構(gòu)件都較集中地位于沖壓件

28、附近的有限空間范圍內(nèi)，所以，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。加工制造也較困難，模具成本較高。 由于模具中凸凹模的壁厚受最小尺寸的限制，所以，對(duì)于某些內(nèi)孔與外緣、內(nèi)孔與內(nèi)孔間距較小的工件，不宜采用。（2）復(fù)合模的結(jié)構(gòu)形式 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)，一般都很緊湊，具備導(dǎo)向、頂料、卸料、緩沖，復(fù)位等多種輔助系統(tǒng)。通常根據(jù)其落料凹模裝置方向，復(fù)合模結(jié)構(gòu)可有兩種不同的形式：正裝復(fù)合模 落料凹模在下模的復(fù)合模為正裝復(fù)合模。沖壓時(shí)，其沖孔廢料是上模部分的頂料板頂出的，而且落在下模，所以對(duì)于多孔零件，由于廢料不易清除，不適合采用這種結(jié)構(gòu)。一般對(duì)于沖裁單孔薄料工件，且其平直度高求較高時(shí)，均采用這種復(fù)合模結(jié)構(gòu)。反裝復(fù)合模 落料凹模在上模的復(fù)合模

29、為反裝復(fù)合模。沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。但凸凹模內(nèi)積存廢料，脹力較大，因此倒裝式復(fù)合模因受凸凹模最小壁厚限制，不易沖制孔壁過小的工件。同時(shí)，采用剛性推件的反裝式復(fù)合模，板料不是處在被壓緊的狀態(tài)下沖裁，因而平直度不高。這種結(jié)構(gòu)使用于沖裁較硬的或厚度大于0.3mm的板料。從正裝式和反裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)分析中可以看出，兩者各有優(yōu)點(diǎn)。由于反裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故選用反裝式復(fù)合模。3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.1 模具結(jié)構(gòu)總圖圖3.1為沖裁模的模具結(jié)構(gòu)總圖。該復(fù)合沖裁模將凸、凹模裝在上模上，是

30、典型的倒裝結(jié)構(gòu)。兩個(gè)導(dǎo)料銷27（圖中未繪出）控制條料的導(dǎo)向，固定擋料銷2控制送料的進(jìn)距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板17、卸料螺釘26和彈簧25組成。沖制的工件由打桿5、推板7、推桿8和推件塊13組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔漏下。3.3 工作零件設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)沖模結(jié)構(gòu)的時(shí)候，必須考慮到其沖模的結(jié)構(gòu)工藝性，沖模的結(jié)構(gòu)工藝性是指在保證沖模各個(gè)零件及部件的一定使用性能前提下，使其結(jié)構(gòu)、形狀、表面質(zhì)量及制造材料等諸方面能以最少的工序、最少的工時(shí)來完成沖模加工。沖模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)工藝性好壞，不僅關(guān)系到?jīng)_模制造周期、制造成本和使用壽命，甚至還關(guān)系到能否在現(xiàn)有條件下把

31、沖模制造出來。因此，在設(shè)計(jì)沖模時(shí)，必須充分注意到?jīng)_模的結(jié)構(gòu)工藝性。為保證沖模結(jié)構(gòu)工藝性，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：選擇沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、加工容易。對(duì)于復(fù)雜形狀零件，應(yīng)盡量采用鑲拼形式，以便于加工。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)及工作零件應(yīng)考慮熱處理要求，盡是減少或避免由于熱處理引起的零件開裂和變形。所以，在設(shè)計(jì)沖模零件時(shí)，盡量減少?zèng)_模零件有尖角和窄槽，斷面不能有急劇的變化，各孔的位置分布要均勻、對(duì)稱，選用鋼材要合適。選定的沖模結(jié)構(gòu)，在所制零件精度允許情況下，盡可能合理地選擇制造精度和表面粗糙度等級(jí)，不要太高及太低。凹模可以采用整體式，也可以采用鑲套式，但如果采用整體式則會(huì)有許多的缺點(diǎn)，比如：凹模的形

32、孔孔距只能靠機(jī)床的坐標(biāo)精度和工人的技術(shù)水平來保證；形孔較多的整體凹模可能由于形孔局部制造誤差導(dǎo)致整修凹模報(bào)廢。也可能由于凹模局部損壞，而造成整體凹模報(bào)廢；帶有多種沖壓工藝的整體凹模，刃磨十分困難，甚至無法刃磨；因此凹模比較簡(jiǎn)單考慮到加工時(shí)容易保證凹模精度，所以采用整體式凹模。3.3.1 凸模設(shè)計(jì)沖孔刃口尺寸的計(jì)算2由于該工件形狀簡(jiǎn)單，故采用凸、凹模分別加工法。查文獻(xiàn)7，得間隙值Zmin=0.15，Zmax=0.19。對(duì)圓孔查表得凸，凹模制造公差： 校核間隙： (3.1)故滿足條件。刃口尺寸計(jì)算如下： (3.2) (3.3)查表得x=0.5 對(duì)于孔心距C=700.2 (3.4)對(duì)方孔，因?yàn)闉镮T

33、12，則取沖裁凸、凹模的制造公差分別為IT9和IT10，查表得凸，凹模制造公差： 校核間隙：說明所取凸，凹模公差不能滿足條件。調(diào)整如下：查表得x=0.75（1）沖2.7孔的凸模，如圖3.2。圖3.2 凸模簡(jiǎn)圖在一般情況下，凸模的強(qiáng)度和剛度是足夠的，沒必要進(jìn)行校核，但是凸模的截面尺寸很小而沖裁的板料厚度較大或根據(jù)結(jié)構(gòu)需要確定的凸模特別細(xì)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核3。承壓能力的校核：凸模承壓能力按下式校核： （3.5）對(duì)于圓形凸模，當(dāng)推件力或頂件力為零時(shí)，將F=代入上式可得 （3.6）式中 凸模最小截面的壓應(yīng)力，單位為MPa；凸模縱向所承受的壓力，它包括沖裁力和推件力（或頂件力），

34、單位為N；凸模最小截面積，單位為mm；凸模工作部分最小直徑，單位為mm；材料厚度，單位為mm；沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，單位為MPa；凸模材料的許用抗壓強(qiáng)度，單位為MPa。凸模材料的許用抗壓強(qiáng)度大小取決于凸模材料及熱處理，對(duì)于T8A、T10A、Cr12MoV、GCr15等工具鋼，淬火硬度為58-62HRC時(shí)可取=(1.01.6)10MPa;如果凸模有特殊導(dǎo)向時(shí)，可取=（23）10MPa3。 查材料表10號(hào)鋼 =260340Mpa 取300MPa d=2.7符合公式要求失穩(wěn)彎曲應(yīng)力的校核：根據(jù)凸模在沖裁工程中的受力情況，可以把凸模看作壓桿，所以，凸模不發(fā)生失穩(wěn)縱彎的最大沖裁力可以用歐拉極限力公式確定。

35、對(duì)于圓凸模有導(dǎo)向時(shí)，相當(dāng)于一端固定，另一端鉸支的壓桿，凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最大長(zhǎng)度為 （3.7）圖3.3 凸模簡(jiǎn)圖即模具設(shè)計(jì)時(shí)，2.7孔導(dǎo)套外的凸模長(zhǎng)度不能大于31mm。（2）沖方孔凸模，凸模采用臺(tái)肩固定。該凸模形狀簡(jiǎn)單，如圖3.3，臺(tái)肩寬度取10mm，厚度為6mm，材料為Cr12。凸模長(zhǎng)度為34mm。3.3.2 凹模設(shè)計(jì)落料刃口尺寸計(jì)算 由于零件外廓屬于IT11，則取沖裁凸、凹模的制造公差分別為IT8和IT9，取凸、凹模制造公差：查表得 當(dāng)時(shí)，x=0.75 當(dāng)時(shí)，x=0.5凹模刃口形式，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，即柱形刃口筒形凹模。凹模的外形尺寸用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

36、 圖3.4 凹模 凹模厚度的確定式 H=Kb (3.8) 凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式 C=(1.5-2)H (3.9)式中 b凹模孔的最大寬度，單位為mm； K因數(shù)； H凹模厚度，其值為1520mm； C凹模壁厚, 其值為2640mm。查文獻(xiàn)2得K=0.22 H=0.2290mm=20mm C=1.520mm=30mm長(zhǎng)度方向L=90+230=150，考慮到要在凹模鉆螺釘孔及銷釘孔，取寬度方向的尺寸也為150mm尺寸標(biāo)注如圖3.4所示。3.3.3 凸凹模設(shè)計(jì) 圖3.5 凸凹模本模具為復(fù)合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，必然還有一個(gè)凸凹模。凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.5所示。校

37、核凸凹模的強(qiáng)度：凸凹模的最小壁厚 m=1.5t (3.10)按m=1.5t=1.51.5=2.25mm而實(shí)際最小壁厚為3.5mm，故符合要求。凸凹模的左右臺(tái)肩寬度取為5mm，臺(tái)肩部分高度取10mm，前后壁厚取為24mm，總高度為69mm。3.4 其他零件設(shè)計(jì)3.4.1 卸料零件的設(shè)計(jì)卸料板的主要作用是將沖壓的廢料從凸模或凸凹模上推下來，此外，在級(jí)進(jìn)模等較復(fù)雜的模具中，卸料板還具有保護(hù)小凸模的作用。常用的卸料板結(jié)構(gòu)形式及適用范圍有平板式固定卸料板、懸臂式固定卸料板、半固定式卸料板和橡膠直接卸料等。考慮到開敞性和送料方便，選擇彈壓卸料板，其結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是卸料力可以調(diào)節(jié)，具有壓料整平功能，同時(shí)彈

38、壓卸料板對(duì)凸模及導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)向和保護(hù)，這對(duì)提高模具的壽命非常有利。彈壓卸料板安裝在凸模上，用卸料螺釘連接上模座，上模座和卸料板之間安裝有彈簧，彈簧有一定的預(yù)壓縮量，用于提供卸料力。彈壓卸料板還可以提供壓料力，防止條料不平或翹曲。在沖壓和卸料過程中，彈壓卸料板和凸模之間存在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)1。卸料彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定6跟彈簧。每根彈簧分擔(dān)的卸料力為：F卸/n=5000/6=833N（2）根據(jù)預(yù)壓力F預(yù)（833N）和模具結(jié)構(gòu)尺寸，選出64號(hào)彈簧，其最大工作負(fù)荷F1=1120N833N，64號(hào)彈簧的規(guī)格為：外徑：D=40mm鋼絲直徑：d=6mm自由高度：H0=90mm3.4.2 固定零件

39、的設(shè)計(jì)3.4.2.1 模架的設(shè)計(jì)模架是固定整個(gè)模具上的凸凹模塊和其它裝置，然后通過模架與沖壓設(shè)備聯(lián)接以達(dá)到上下運(yùn)動(dòng)的目的。常用模架按導(dǎo)柱不同位置分為如下四種模架：中間導(dǎo)柱模架 適用于單工序模和工位少的級(jí)進(jìn)模后側(cè)導(dǎo)柱模架 適用于大件邊緣沖裁對(duì)角導(dǎo)柱模架 適用于各種沖裁模使用四導(dǎo)柱模架 適用于要求壽命很高的多工位級(jí)進(jìn)模根據(jù)本零件的精度等級(jí)和工作范圍，選用后側(cè)導(dǎo)柱模架比較適合，材料為HT200。從右向左送料，操作方便。上模座：L/mmB/mmH/mm=下模座：L/mmB/mmH/mm=模架的最小閉合高度為200mm，最大閉合高度為240mm。3.4.2.2 模柄的選取沖模的上模座是通過模柄安裝在沖床

40、滑塊上的。模柄的直徑根據(jù)所選用壓力機(jī)的模柄孔徑確定，模柄的形式很多，常用的有：壓入式模柄這種模柄應(yīng)用比較廣泛。旋入式模柄用于小型模具。凸緣模柄用于較大模具，也用于模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。槽形模柄用于固定窄長(zhǎng)的凸模。通用模柄便于更換用于沖件多品種、小批量生產(chǎn)。浮動(dòng)模柄這種模柄與模架之間產(chǎn)生游動(dòng)，用于模架的導(dǎo)向精度高。推入式活動(dòng)模柄模柄接著與凹球面墊塊之間有很大的間隙，具有浮動(dòng)模柄的性能。其推入式的結(jié)構(gòu)，便于模具的安裝。 圖3.6 模柄在參考了上述結(jié)構(gòu)形式以后，決定采用凸緣模柄，其結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。3.4.2.3 固定板設(shè)計(jì)凸模固定板上面的孔就只要嚴(yán)格根據(jù)工序及以選好的來結(jié)構(gòu)形式來進(jìn)行打孔就可以，這請(qǐng)參照

41、裝配圖及選好結(jié)構(gòu)形式以后的說明。在沖模中，凸模、凸凹模、鑲塊凸模與凹模都是通過固定板結(jié)合后安裝在模座上的。固定板的周邊尺寸與凹模相同，固定板一般選用Q235A制作，有的也可用40號(hào)或者45號(hào)鋼。固定板上的各型孔均與凸模或凹模的位置相對(duì)應(yīng)，而形狀可根據(jù)凸模及凹模尾部形狀和其安裝固定方法確定。在本模具中取凸模固定板厚度為14mm，材料40號(hào)鋼。3.4.2.4 墊板的設(shè)計(jì)為了防止較小的凸模壓壞模座的平面，一般在其凸模和模座之間以及凹模與模座之間加設(shè)墊板。墊板外形尺寸多與凹模周界一致墊板主要用來承受凸模傳來的壓力，防止模座受過大壓力面出現(xiàn)凹坑，影響模具正常工作。墊板的外形尺寸應(yīng)按凹模和凸模固定板形狀決

42、定，且墊板上的孔的位置也必須嚴(yán)格按照固定板上的位置來設(shè)計(jì)。在本模具中上、下墊板厚度取10mm，材料為40號(hào)鋼淬火并磨平。3.4.3 定位零件的設(shè)計(jì)定位零件的作用是為限定被沖件的送進(jìn)步距，或在沖模中的準(zhǔn)確位置，以保證沖件的質(zhì)量及沖壓生產(chǎn)的順利進(jìn)行。沖模的定位零件，按其工作方式及作用不同可分為擋料銷，定位板（釘、塊），導(dǎo)正銷，套釘，定距側(cè)刃等結(jié)構(gòu)形式。由于在本副模具上定位要求比較高，又屬于復(fù)合模，所以采用擋料銷以及導(dǎo)料銷進(jìn)行精確定位。而采用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行粗定距。擋料銷材料為40Cr。導(dǎo)料銷材料為T85。3.4.4 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套式、滾珠導(dǎo)向式。根據(jù)選用的標(biāo)準(zhǔn)模架和

43、零件的精度等級(jí)，選用常用的導(dǎo)柱導(dǎo)套式7。導(dǎo)柱：d/mmL/mm=32190導(dǎo)套：d/mmL/mmD=3.4.5 緊固零件的選取在選用螺釘和銷釘時(shí)，應(yīng)遵循下述原則：螺釘最好選用內(nèi)六角螺釘，這種螺釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是堅(jiān)固牢靠，由于螺釘頭埋伏在模板內(nèi)，則模具的外形比較美觀。銷釘常采用圓柱形結(jié)構(gòu)。螺釘一般用45號(hào)鋼制做，其頭部淬火硬度35-45HRC；銷釘可選用T7、T8及45號(hào)鋼制成，淬火硬度要求48-52HRC。銷釘?shù)耐獗砉鉂嵍纫蟾撸话銘?yīng)在Ra1.60以上。在參考上述原則后，決定所有的緊固螺釘全部采用圓柱頭內(nèi)六角螺釘。查文獻(xiàn)10得下列所有緊固零件。螺釘?shù)倪x取：固定螺釘 M1065 mm模柄螺釘 M103

44、0 mm底座螺釘 M1070 mm卸料塊螺釘 M10100 mm銷釘?shù)倪x取：上固定板 1060mm下凹模銷釘 1070mm推銷 1055mm擋料銷 850mm導(dǎo)料銷 850mm3.4.6 送料機(jī)構(gòu)為了提高生產(chǎn)效率，提高自動(dòng)化程度，采用自動(dòng)送料。以自動(dòng)送料作為粗定距和擋料銷作為精定位，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)作業(yè)。自動(dòng)送料裝置可分為一次加工供料裝置和二次加工供料裝置。一次加工是指用 條料或卷料直接成形零件而比經(jīng)過中間工序是指前道工序生產(chǎn)出達(dá)的半成品沖壓件，進(jìn)行再加工。復(fù)合模屬于一次加工，所以選用一次加工供料裝置。 將卷料、條料、板料或線材、棒料等原材料直接送入模具進(jìn)行沖壓的自動(dòng)送料裝置，稱為一次加工自動(dòng)送料

45、裝置。一次加工自動(dòng)送料裝置又可以分為鉤式自動(dòng)送料裝置、輥式自動(dòng)送料裝置和夾持式自動(dòng)送料裝置。此模具選用輥式自動(dòng)送料裝置。第4章 彎曲模設(shè)計(jì)4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該模具有兩個(gè)凸模進(jìn)行順序彎曲（請(qǐng)參閱裝配圖）。為了防止坯料在彎曲中滑動(dòng)，設(shè)置了定位銷及彈性頂板20。反側(cè)壓塊16能克服上、下模之間水平方向的錯(cuò)移力。彎曲前凸模13與凸模14的下端齊平，在下模彈性元件的作用下，頂板20的上平面與反側(cè)壓塊的上平面齊平。上模下行，活動(dòng)凸模13與頂板20將坯料夾緊并下壓，使坯料左端彎曲。當(dāng)頂板20接觸下模座后，凸模13停止下行，橡膠15被壓縮，凸模14繼續(xù)下行，將坯料右端彎曲。當(dāng)壓塊10與上模座接觸后，零件得到校正。4

46、.2 工作零件設(shè)計(jì)4.2.1 凸模設(shè)計(jì)本模具用兩個(gè)凸模按順序?qū)ぜM(jìn)行彎曲，先彎左邊，后彎曲右邊。凸模寬取為29mm。長(zhǎng)度即為工件長(zhǎng)度90mm，高度取38mm。工作部分圓角半徑等于工件內(nèi)半徑0.9mm。凸模13上開有讓位孔。凸模13零件簡(jiǎn)圖如圖4.1。 圖4.1 凸模凸模14工作部分寬度取為15mm，長(zhǎng)度即為工件長(zhǎng)度90mm。高度取為90mm。工作部分圓角半徑由上面計(jì)算為5mm。材料為Cr12。凸模14簡(jiǎn)圖如圖4.2。 圖4.2 凸模4.2.2 凹模設(shè)計(jì)凹模由左右兩塊凹模板組成，通過螺釘固定在下模座上，總共需用4個(gè)螺釘。左邊部分開有通孔，用來安裝擋料銷。兩凹模板之間寬度S=30+1.5+15=46.5mm。凹模板的長(zhǎng)度取B=90+230=160mm。每一凹模板的寬度取為20mm。凹模工作部分深度凹模工作部分深度要適當(dāng)。若深度過小，則工件彎曲成形后回彈大，而且直邊不平直。若深度過大，則模具材料消耗大，而且壓力機(jī)需要較大的行程。查文獻(xiàn)9得，m=4mm。左邊彎曲部分凹模深度L0=5+4+8=17mm。右邊彎曲部分凸模再次下行深度L1=1.5+10+=11.5mm。考慮到以上二者深度取凹模深度為L(zhǎng)=17+15+5=37mm。材料為40鋼。4.3 其他零件設(shè)計(jì)4.3.1 托板的設(shè)計(jì)本模具中托板起到很重要的作用：（1）可以作為凸模的固定板，凸模及壓塊通過螺釘與托板連為一體；（2）通