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摘 要
沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在這次設(shè)計(jì)中，首先我們使用PRO/E軟件的三維造型功能，對卡環(huán)零件進(jìn)行三維造型。對卡環(huán)零件進(jìn)行工藝性分析，繪制卡環(huán)零件的二維和三維圖，以加深對卡環(huán)零件的理解。了解沖裁件、拉深件和成形件結(jié)構(gòu)的工藝性。設(shè)定卡環(huán)零件的工藝方案，比較工藝方案并確定工藝方案。計(jì)算毛坯的尺寸，計(jì)算沖裁次數(shù)，設(shè)定各步半成品的尺寸并繪出工序簡圖。計(jì)算各個(gè)工序的工作壓力，設(shè)計(jì)并繪出模具簡圖，選取各個(gè)合適的卡環(huán)零件。了解落料模、拉深模、整形模、切邊模和沖孔模的特點(diǎn)和需要注意的問題，在模具簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)工藝性分析，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并選擇沖壓設(shè)備。
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)、工藝方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Punching die has been widely used in industrial. more Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficiency of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. In this design, first we use the 3D sculpt function of UG to create 3D model of the part. During the procedure, the work piece’s craftwork character is analyzed ,the work piece’s 2-D drawing and 3-D mold are made, so that the work piece can be better comprehended. Learn the structural craftwork character of the work piece, so does the drawing and forming craftwork character. Make sure the work piece’s craft project, compare them and make the final decision. Calculate the size of the roughcast and select its shape. Calculate the times of the drawings , make sure the size of the semi-manufactured work piece of every steps, and draw the working procedure’s sketch. Calculate the every working pressure, design and draw die’s sketch, select every appropriate parts. Comprehend every needed dies’ character and the issues that is needed to be played more attention. On the base of the dies’ sketch ，the dies’ structure is analyzed, and then go on designing their structures and selecting punch equipments.
Keywords: Craft project ，manufacture ，structure design
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 1
1 產(chǎn)品的工藝性分析 2
1.1 卡環(huán)零件圖分析 2
1.1.1 卡環(huán)零件結(jié)構(gòu)分析 2
1.2 卡環(huán)零件工藝性分析 3
1.2.1 卡環(huán)零件材料 3
1.2.2 尺寸精度 4
2 工藝方案的確定 4
2.1 沖壓基本工序的確定 4
2.1.1 工序數(shù)目的分析 4
2.1.2 沖壓工序順序的確定 4
2.2 沖壓工藝方案的比較與確定 4
2.2.1 方案的比較 4
2.2.2 方案的確定 5
3 工序設(shè)計(jì)和工序尺寸計(jì)算 5
3.1 毛壞尺寸的計(jì)算 5
3.2工序設(shè)計(jì)尺寸及其計(jì)算 5
3.2.1 工序尺寸計(jì)算 5
4 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 6
4.1凸，凹模刃口尺寸計(jì)算 6
4.1.1落料凹模刃口尺寸計(jì)算 7
沖孔凸模刃口尺寸 8
4.1.3凸凹模刃口尺寸 8
4.2凸模和凹模外形尺寸及結(jié)構(gòu)形式的確定 8
4.2.1落料凹模外形尺寸及其結(jié)構(gòu) 8
4.2.2 凸模外形尺寸及其結(jié)構(gòu)形式 9
4.3沖壓工藝計(jì)算 10
4.3.1 沖裁力的計(jì)算 10
4.3.2 頂件為的計(jì)算 10
4.3.3 推件力的計(jì)算 11
4.3.4 壓邊力的計(jì)算 11
4.3.5 壓力中心的計(jì)算 11
5模具整體結(jié)構(gòu)的確定 13
5.1 模具類型的選擇 13
5.1 各個(gè)模板尺寸設(shè)計(jì) 13
5.2 操作方式選擇 13
5.3材料送進(jìn)方式選擇 13
5.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇 13
5.4.1卸料裝置 13
5.4.2推件裝置 14
5.5導(dǎo)向裝置的選擇 14
5.5.1 導(dǎo)向卡環(huán)零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 14
5.5.2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸 14
5.5.3 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸 15
5.6模柄的選用 16
5.7導(dǎo)向裝置的選擇 16
6模具裝配 18
6.1 模具裝配圖 18
6.3 壓力機(jī)的選擇 19
參考文獻(xiàn) 20
19
前 言
沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高的、少切削或無切削的先進(jìn)加工方法，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面都具有很多的優(yōu)點(diǎn)。它操作方便，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合于較大批量卡環(huán)零件的生產(chǎn)，其制品一般不需進(jìn)一步的機(jī)械加工，尺寸精度和互換性也比較好。所以，在航空，汽車，電子的工業(yè)中占有十分重要的地位。
其中級進(jìn)模是沖壓模具中一種先進(jìn)、高效的沖壓模具。對某些形狀較為復(fù)雜的，具有沖裁、彎曲、成形、拉深等多工序的沖壓卡環(huán)零件，可在一副多工位級進(jìn)模上沖制完成。多工位級進(jìn)模是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、半自動(dòng)化，確保沖壓加工質(zhì)量的一種模具結(jié)構(gòu)形式。合理的模具結(jié)構(gòu)既要保證生產(chǎn)產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，又要縮短模具制造周期，降低模具制造成本，以滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對模具的高質(zhì)、高效、低成本的要求。
在當(dāng)今世界，模具工業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中所占的比例越來越大，模具設(shè)計(jì)水平的高低直接影響著工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和跟新?lián)Q代的速度，而模具設(shè)計(jì)技術(shù)水平的高低最終體現(xiàn)在模具結(jié)構(gòu)上。并且模具工業(yè)的水平和發(fā)展也反映了一個(gè)國家的加工制造的水平。
國內(nèi)的模具工業(yè)雖然起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進(jìn)步。例如在沖壓模具方面，國內(nèi)設(shè)計(jì)制造的部分轎車覆蓋件模、空調(diào)散熱片級進(jìn)模、電子定轉(zhuǎn)子級進(jìn)模、集成電路引線框架級進(jìn)模，以及帶自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、級數(shù)、分組和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密多功能模，都已達(dá)到較高水平。但從總體上看，與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比還是有加大的差距。例如精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比例還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率尚待提高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別是在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具上，一方面技術(shù)差距明顯；所以，為了改變這種被動(dòng)狀態(tài)，盡快適應(yīng)社會(huì)主義工業(yè)化建設(shè)對沖壓工藝生產(chǎn)水平提高的需要，全方位大力做好模具基礎(chǔ)、研發(fā)和推廣工作，是至關(guān)重要的。
冷沖壓是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，在常溫下利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的卡環(huán)零件的一種壓力加工方法。
1 產(chǎn)品的工藝性分析
1.1 卡環(huán)零件圖分析
1.1.1 卡環(huán)零件結(jié)構(gòu)分析
沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓加工的適應(yīng)性，即是否能用最簡單的模具結(jié)構(gòu)、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。著重從產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸大小、精度高低、原材料性能等多個(gè)方面進(jìn)行考慮，從而選擇合理的沖壓方案和模具形式。此卡環(huán)卡環(huán)零件為圓筒形件，屬于凸緣圓筒形拉深件，高為65mm，壁厚為1.5mm，底部中心有直徑5mm孔。
卡環(huán)零件圖結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，實(shí)物圖如1.2所示。
圖1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖
圖1.2 產(chǎn)品卡環(huán)零件圖
1.2 卡環(huán)零件工藝性分析
1.2.1 卡環(huán)零件材料
用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服點(diǎn)和大的板厚方向性系數(shù)，而硬度高的材料則難于進(jìn)行拉深加工，板料的屈強(qiáng)比σs/σb越小，沖壓成形性能就越好。一次拉深的極限變形程度越大，板厚R >1時(shí)，寬度方向的變形比厚度方向的變形容易；R值越大，在拉深過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂，拉深成形性能越好。在金屬板料中，含碳量小于0.14%的軟鋼、軟黃銅（含銅量68~72%）、純鋁及鋁合金、奧氏體不銹鋼材料具有良好的拉深性能。
此卡環(huán)零件用的是08AL是典型的不銹鋼材料,材料的塑性好,屈強(qiáng)比比值低,有利于拉深成形.如下表所示:
表1.1 材料的力學(xué)性能
材料名稱
抗剪強(qiáng)度
τ/Mpa
屈服強(qiáng)度
/Mpa
抗拉強(qiáng)度
σb/ Mpa
屈強(qiáng)比
伸長率
δ10/ %
08AL
240
180
300
0.60
35
1.2.2 尺寸精度
此卡環(huán)零件圖未給出精度等級,因?yàn)橛绊懤罹鹊囊驍?shù)很多,故不對其有過高的精度要求.一般情況下,拉深件的精度在IT11級以下,IT13級以上,故取其精度等級為IT12級。
2 工藝方案的確定
2.1 沖壓基本工序的確定
根據(jù)對卡環(huán)零件圖的分析，其沖壓基本工序可初步定為：沖孔——落料——拉深——整形翻邊.
2.1.1 工序數(shù)目的分析
由于大批量生產(chǎn)，所以沖壓加工過程要求提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本來滿足生產(chǎn)要求，可要求工序數(shù)目盡量減小，應(yīng)盡量把工序集中起來，采用復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模進(jìn)行沖壓，很小的卡環(huán)零件，采用復(fù)合或連續(xù)沖壓加工，既能提高生產(chǎn)效率，又能安全生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，對于復(fù)合模，一般為2-3個(gè)工序，最多4個(gè)工序，對于級進(jìn)模，集中的工序可多些。
2.1.2 沖壓工序順序的確定
沖孔落料復(fù)合一體沖下
2.2 沖壓工藝方案的比較與確定
2.2.1 方案的比較
綜合考慮生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率、批量生產(chǎn)等因素，可確定以下幾種方案：
方案一：采用單工序沖裁模，先落料，再拉深，然后依次沖大孔、沖小孔，最后進(jìn)行整形。一共需要四至五套模具，模具結(jié)構(gòu)簡單，但工序多，壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一道工序，效率低，模具成本高，且各個(gè)工序定位困難、不準(zhǔn)確。
方案二：采用兩套復(fù)合模，第一套采用落料——拉深——沖孔復(fù)合模；第二套采用沖小孔——整形復(fù)合模。模具結(jié)構(gòu)較第一種方案復(fù)雜，但定位準(zhǔn)確，精度高、效率高，適用于批量生產(chǎn)，易實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化。
方案三：采用一套復(fù)合模，同時(shí)完成落料、拉深、沖大孔、沖小孔四道工序，最后進(jìn)行整形。這種模具結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，通用性差，適用大批量生產(chǎn)，成本較高。
2.2.2 方案的確定
通過上一節(jié)對三種方案的比較，考慮到卡環(huán)零件底部六個(gè)小孔的孔間距適中，易于同時(shí)沖出，于是確定方案三，既不影響效率也不影響模具制造。
3 工序設(shè)計(jì)和工序尺寸計(jì)算
3.1 毛壞尺寸的計(jì)算
由于拉深后工件的平均厚度與毛坯厚度差別不大,厚度變化可以忽略不計(jì),所以拉深件毛坯尺寸的確定可以按照拉深前后毛坯與工件的表面積不變的原則計(jì)算.
3.2工序設(shè)計(jì)尺寸及其計(jì)算
3.2.1 工序尺寸計(jì)算
（１）落料
通過計(jì)算知落料尺寸為190mm。
（２）拉深
查得材料的極限拉延系數(shù)在0.53~0.59之間
此次拉延系數(shù)
（3.3）
式中d——成品直徑（mm）；
D——坯料直徑（mm）。
代入算得 m=0.608
遠(yuǎn)大于材料的極限拉延系數(shù)，且其相對高度t/d也不大于其極限高度，故卡環(huán)零件可一次拉出。
（３）沖孔及整形
沖孔整形工序的尺寸與卡環(huán)零件圖相等。
4 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1凸，凹模刃口尺寸計(jì)算
此落料為圓形件，為方便凸凹模制造加工，故選取凸凹模配合加工的方法,取沖裁件公差等級為IT12級。沖裁間隙值的選取對工件質(zhì)量、沖裁力的大小、模具壽命都有顯著的影響：
1.沖裁間隙對總裁件的質(zhì)量的影響：
當(dāng)間隙大時(shí)，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸；當(dāng)間隙小時(shí)，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。
2.沖裁間隙對模具壽命的影響：
因?yàn)榭偛眠^程中，模具端面受到很大的垂直壓力與側(cè)壓力，而模具表面與材料的接觸面限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就意味即使整個(gè)模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí)，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損-—附著磨損，這是模具磨損的主要形式。當(dāng)模具間隙減小時(shí)，接觸壓力會(huì)隨之增大，摩擦距離也隨之增長，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，因此模具磨損加劇，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘著現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刀。小間隙還會(huì)產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸、凹模相互啃刃等民常損壞，這些都是導(dǎo)致模具壽命大大降低。因此，適當(dāng)增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料間摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大時(shí)，板料的彎曲拉伸相應(yīng)境大，使模具刃品商面上的下面上在正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形加劇，降低模具壽命。同時(shí)，間隙過大，卸料力會(huì)隨之增大，也會(huì)加劇模具的磨損。所以選用合理的總裁間隙對于提高總裁制品的精度、模具壽命、減小沖裁力是至關(guān)重要的。
本沖壓件電器小鉤片，并無較高尺寸精度要求，但應(yīng)盡量少毛刺，選用較小的間隙。根據(jù)我國《沖裁隙指導(dǎo)性技術(shù)文件》，對不銹鋼在沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度要求較高時(shí)，t=1.2mm，初始雙面間隙Z=0.05—0.10mm。
沖切：各處凸模均為切邊型凸模，類似于簡單模中的沖孔，以凸模為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)．按級進(jìn)模刃口設(shè)計(jì)原則，凸?；境叽缫韵鄳?yīng)部分的名義尺寸為準(zhǔn)．凹模尺寸以各相應(yīng)部分單邊放大一沖裁間隙c：0.04mm
表4-1 系數(shù)X
料厚t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1~2
2~4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.49
0.31~0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
4.1.1落料凹模刃口尺寸計(jì)算
凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡便，成本低廉。
采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時(shí)先加工凹模，配做凸模；沖孔時(shí)先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時(shí)，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。由于現(xiàn)在凹模基本上都采用線切割方法加工，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，凹模型孔一般都能采用線切割方法一次加工出來。因此，對于常用的沖裁模，選擇凹模為配做件，加工比較方便。
選擇凹模為配做件，對于沖孔，按前述方法計(jì)算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作圖上進(jìn)行標(biāo)注。而對于落料，則需要將計(jì)算的凹模刃口尺寸換算為凸模刃口尺寸后，再進(jìn)行標(biāo)注，由先制凹模改為先制凸模。
?。?.1）
式中Dmax——落料工件外徑最大極限尺寸（mm）；
Dd——落料凹模尺寸（mm）;
Δ——工件制造公差，查表知：Δ=0.35mm；
X——系數(shù)，查表取X=1；
δd——凹模制造公差，查表得：δd=0.10mm；
代入算得
沖孔凸模刃口尺寸
（4.2）
式中dp ——沖孔凸尺寸；
δp——凸模制造公差，查得δp =0.04mm；
代入算得
4.1.3凸凹模刃口尺寸
落料刃口計(jì)算：
?。?.3）
式中 Dd—沖孔件的基本尺寸；
X——磨損系數(shù)，查表取得X=1；
δp——凸模制造公差，查表取得=0.10mm；
代入算得
4.2凸模和凹模外形尺寸及結(jié)構(gòu)形式的確定
4.2.1落料凹模外形尺寸及其結(jié)構(gòu)
（１）外形尺寸
Ａ 凹模高度計(jì)算公式如下：
?。?.9）
K——系數(shù)，查得K=0.2；
b——凹模刃口尺寸（mm）。
代入得，為保證有足夠的強(qiáng)度取H=45mm。
（2）凹模厚度：由料厚為3.5mm，凹模刃口尺寸d=45mm。查表取得凹模壁厚為Cmm，即取C=40mm。
4.2.2 凸模外形尺寸及其結(jié)構(gòu)形式
沖孔凸模主要作用沖切廢料。材料為Cr12，淬火硬度為58—64HRC，長度42mm。
外形尺寸
圖4.2 凸模結(jié)構(gòu)形式
4.3沖壓工藝計(jì)算
4.3.1 沖裁力的計(jì)算
沖裁力的計(jì)算
平刃口模具沖裁時(shí)，其理論沖裁力可按下式計(jì)算：
（4.10）
式中L——沖裁件周長（mm）；
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa），查得σb=240MPa
選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取
（4.11）
式中 F——最大可能沖裁力；
4.3.2 頂件為的計(jì)算
（4.12）
式中?。小獩_裁力，Ｎ；
—頂件因數(shù)，查表得到＝0.060；
n —卡在凹模孔內(nèi)的工件數(shù)，n=h/t(h為凹模刃口的直壁高度，t為工件的材料厚度)．
代入計(jì)算得到
4.3.3 推件力的計(jì)算
?。?.13）
式中 Ｐ—沖裁力，Ｎ；
—推件因數(shù)，查表得到＝0.050；
n —卡在凹模孔內(nèi)的工件數(shù)，n=h/t(h為凹模刃口的直壁高度，t為工件的材料厚度)．
代入計(jì)算得到
4.3.4 壓邊力的計(jì)算
圓筒形件的壓邊力的計(jì)算公式如下：
?。?.15）
式中 q—單位壓邊力,N;查表得q=4.0Mpa;
D—毛坯直徑;
rd—凹模圓角半徑;
d—拉深件的直徑;
代入數(shù)據(jù)算得
4.3.5 壓力中心的計(jì)算
沖裁模的壓力中心就是沖裁合力的作用點(diǎn)。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，否則滑塊就會(huì)受到偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導(dǎo)致沖床滑塊與導(dǎo)軌以及模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以設(shè)計(jì)模具時(shí)必須使其通過模具的軸線，從而保證模具的壓力中心與沖床滑塊中心重合。
由于卡環(huán)零件形狀對稱，故其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即圓心。
5模具整體結(jié)構(gòu)的確定
5.1 模具類型的選擇
5.1 各個(gè)模板尺寸設(shè)計(jì)
模座的的尺寸L/mm×B/mm為400mm×340mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5~2倍，上模座的厚度為45，上墊板厚度取15，固定板厚度取25，下模座的厚度為50mm。
該級進(jìn)模各模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下：
上模座
下模座
凸模固定板 ；
卸料板???? ；
凹模板 ；
上墊板 ? ?；
故：模具閉合高度。
5.2 操作方式選擇
由于該卡環(huán)零件尺寸較大，且為大批量生產(chǎn)，故采用自動(dòng)化操作方式.
5.3材料送進(jìn)方式選擇
由于卡環(huán)零件尺寸較大，生產(chǎn)批量大，為提高工作效率采用自動(dòng)送料方式，從模具右側(cè)將材料送進(jìn)。
5.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇
5.4.1卸料裝置
卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈性卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。因此，在大批量生產(chǎn)用模具上，要用淬硬的卸料板。剛性卸料與彈性卸料的比較：
剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。
彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。
因該沖壓工件平直度較高，料厚為1.2mm相對較薄，卸料力較小，彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，所以采用彈性卸料。卸料卡環(huán)零件的選擇：本副模具選擇用扁平彈簧、等高套，卸料板和螺塞及導(dǎo)料板上壓邊與浮料塊將工件推出。
5.4.2推件裝置
推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于下模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可用于卸料和緩沖。剛性推件器一般裝于上模，推件力大且可靠。其推件力通過打桿→推板→推桿→推塊傳至工件。
5.5導(dǎo)向裝置的選擇
5.5.1 導(dǎo)向卡環(huán)零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)
導(dǎo)向卡環(huán)零件可保證模具沖壓時(shí)，上、下模有一精確的位置關(guān)系。在中、小型模具中最廣泛采用的導(dǎo)向卡環(huán)零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。本設(shè)計(jì)所選用的模架配套的是兩個(gè)導(dǎo)柱。一般導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過盈配合。
5.5.2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸
A 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式如下圖示：
圖5.1 導(dǎo)柱
B主要參數(shù)如下：
d=35mm,L=180mm
5.5.3 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸
A導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式如下圖示：
圖5.2 導(dǎo)套
B主要參數(shù)如表5.3：
表5.3 滑動(dòng)導(dǎo)套尺寸
參數(shù)
d
D
L
H
l
油槽數(shù)
數(shù)值
45mm
54mm
100mm
45mm
15mm
0
5.6模柄的選用
中、小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。本設(shè)計(jì)選用凸緣式模柄，如下圖所示，用4個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔。
凸緣模柄形式如5.3圖
圖5.3 凸緣模柄
尺寸如表5.2：
表6.2 旋入模柄基本尺寸
d(d11)
D(h6)
H
h
d1
D1
d3
d2
h1
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
30
40
75
25
11
52
9
15
9
5.7導(dǎo)向裝置的選擇
利用模具生產(chǎn)制品卡環(huán)零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設(shè)計(jì)時(shí)對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具卡環(huán)零件配合精度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。冷沖模材料應(yīng)具有的性能：
冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機(jī)械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應(yīng)具有的以下幾點(diǎn)性能。
1.應(yīng)具有較高的變形抗力：主要抗力指標(biāo)包括淬火、回火抗壓強(qiáng)度、彎強(qiáng)度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標(biāo)，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作卡環(huán)零件熱處理后的硬度在60HRC強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度才能保證模具具有較高的變形能力。
2.應(yīng)具有較高的斷裂抗主要抗力指標(biāo)有材料的抗沖擊性能抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產(chǎn)生一個(gè)特性，也是作為防止斷裂的一個(gè)重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應(yīng)依據(jù)載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細(xì)長凸?；蛴袘?yīng)力集中的模具，都需要有較高的韌性。
3.應(yīng)具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細(xì)小硬的碳化物 相同硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應(yīng)力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期使用有刮痕凹槽等
4.應(yīng)具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后變形等。
6模具裝配
6.1 模具裝配圖
圖6.1 模具裝配圖
6.3 壓力機(jī)的選擇
所選用壓力機(jī)型號為開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-80，其技術(shù)規(guī)格如下表所示：
表6.1 開式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
最大封閉高度/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
滑塊中心線至床身距離/mm
立柱距離/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
工作臺(tái)孔尺寸/mm
前后
左右
前后
左右
直徑
800
100
50
400
35
130
310
500
750
90
200
340
墊板厚度尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
床身最大可傾角
直徑/mm
深度/mm
前后
左右
50
30
50
-
-
30o
參考文獻(xiàn)
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摘 要
沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在這次設(shè)計(jì)中，首先我們使用PRO/E軟件的三維造型功能，對卡環(huán)零件進(jìn)行三維造型。對卡環(huán)零件進(jìn)行工藝性分析，繪制卡環(huán)零件的二維和三維圖，以加深對卡環(huán)零件的理解。了解沖裁件、拉深件和成形件結(jié)構(gòu)的工藝性。設(shè)定卡環(huán)零件的工藝方案，比較工藝方案并確定工藝方案。計(jì)算毛坯的尺寸，計(jì)算沖裁次數(shù)，設(shè)定各步半成品的尺寸并繪出工序簡圖。計(jì)算各個(gè)工序的工作壓力，設(shè)計(jì)并繪出模具簡圖，選取各個(gè)合適的卡環(huán)零件。了解落料模、拉深模、整形模、切邊模和沖孔模的特點(diǎn)和需要注意的問題，在模具簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)工藝性分析，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并選擇沖壓設(shè)備。
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)、工藝方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Punching die has been widely used in industrial. more Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficiency of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. In this design, first we use the 3D sculpt function of UG to create 3D model of the part. During the procedure, the work piece’s craftwork character is analyzed ,the work piece’s 2-D drawing and 3-D mold are made, so that the work piece can be better comprehended. Learn the structural craftwork character of the work piece, so does the drawing and forming craftwork character. Make sure the work piece’s craft project, compare them and make the final decision. Calculate the size of the roughcast and select its shape. Calculate the times of the drawings , make sure the size of the semi-manufactured work piece of every steps, and draw the working procedure’s sketch. Calculate the every working pressure, design and draw die’s sketch, select every appropriate parts. Comprehend every needed dies’ character and the issues that is needed to be played more attention. On the base of the dies’ sketch ，the dies’ structure is analyzed, and then go on designing their structures and selecting punch equipments.
Keywords: Craft project ，manufacture ，structure design
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 1
1 產(chǎn)品的工藝性分析 2
1.1 卡環(huán)零件圖分析 2
1.1.1 卡環(huán)零件結(jié)構(gòu)分析 2
1.2 卡環(huán)零件工藝性分析 3
1.2.1 卡環(huán)零件材料 3
1.2.2 尺寸精度 4
2 工藝方案的確定 4
2.1 沖壓基本工序的確定 4
2.1.1 工序數(shù)目的分析 4
2.1.2 沖壓工序順序的確定 4
2.2 沖壓工藝方案的比較與確定 4
2.2.1 方案的比較 4
2.2.2 方案的確定 5
3 工序設(shè)計(jì)和工序尺寸計(jì)算 5
3.1 毛壞尺寸的計(jì)算 5
3.2工序設(shè)計(jì)尺寸及其計(jì)算 5
3.2.1 工序尺寸計(jì)算 5
4 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 6
4.1凸，凹模刃口尺寸計(jì)算 6
4.1.1落料凹模刃口尺寸計(jì)算 7
沖孔凸模刃口尺寸 8
4.1.3凸凹模刃口尺寸 8
4.2凸模和凹模外形尺寸及結(jié)構(gòu)形式的確定 8
4.2.1落料凹模外形尺寸及其結(jié)構(gòu) 8
4.2.2 凸模外形尺寸及其結(jié)構(gòu)形式 9
4.3沖壓工藝計(jì)算 10
4.3.1 沖裁力的計(jì)算 10
4.3.2 頂件為的計(jì)算 10
4.3.3 推件力的計(jì)算 11
4.3.4 壓邊力的計(jì)算 11
4.3.5 壓力中心的計(jì)算 11
5模具整體結(jié)構(gòu)的確定 13
5.1 模具類型的選擇 13
5.1 各個(gè)模板尺寸設(shè)計(jì) 13
5.2 操作方式選擇 13
5.3材料送進(jìn)方式選擇 13
5.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇 13
5.4.1卸料裝置 13
5.4.2推件裝置 14
5.5導(dǎo)向裝置的選擇 14
5.5.1 導(dǎo)向卡環(huán)零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 14
5.5.2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸 14
5.5.3 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸 15
5.6模柄的選用 16
5.7導(dǎo)向裝置的選擇 16
6模具裝配 18
6.1 模具裝配圖 18
6.3 壓力機(jī)的選擇 19
參考文獻(xiàn) 20
20
前 言
沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高的、少切削或無切削的先進(jìn)加工方法，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面都具有很多的優(yōu)點(diǎn)。它操作方便，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合于較大批量卡環(huán)零件的生產(chǎn)，其制品一般不需進(jìn)一步的機(jī)械加工，尺寸精度和互換性也比較好。所以，在航空，汽車，電子的工業(yè)中占有十分重要的地位。
其中級進(jìn)模是沖壓模具中一種先進(jìn)、高效的沖壓模具。對某些形狀較為復(fù)雜的，具有沖裁、彎曲、成形、拉深等多工序的沖壓卡環(huán)零件，可在一副多工位級進(jìn)模上沖制完成。多工位級進(jìn)模是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、半自動(dòng)化，確保沖壓加工質(zhì)量的一種模具結(jié)構(gòu)形式。合理的模具結(jié)構(gòu)既要保證生產(chǎn)產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，又要縮短模具制造周期，降低模具制造成本，以滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對模具的高質(zhì)、高效、低成本的要求。
在當(dāng)今世界，模具工業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中所占的比例越來越大，模具設(shè)計(jì)水平的高低直接影響著工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和跟新?lián)Q代的速度，而模具設(shè)計(jì)技術(shù)水平的高低最終體現(xiàn)在模具結(jié)構(gòu)上。并且模具工業(yè)的水平和發(fā)展也反映了一個(gè)國家的加工制造的水平。
國內(nèi)的模具工業(yè)雖然起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進(jìn)步。例如在沖壓模具方面，國內(nèi)設(shè)計(jì)制造的部分轎車覆蓋件模、空調(diào)散熱片級進(jìn)模、電子定轉(zhuǎn)子級進(jìn)模、集成電路引線框架級進(jìn)模，以及帶自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、級數(shù)、分組和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密多功能模，都已達(dá)到較高水平。但從總體上看，與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比還是有加大的差距。例如精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比例還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率尚待提高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別是在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具上，一方面技術(shù)差距明顯；所以，為了改變這種被動(dòng)狀態(tài)，盡快適應(yīng)社會(huì)主義工業(yè)化建設(shè)對沖壓工藝生產(chǎn)水平提高的需要，全方位大力做好模具基礎(chǔ)、研發(fā)和推廣工作，是至關(guān)重要的。
冷沖壓是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，在常溫下利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的卡環(huán)零件的一種壓力加工方法。
1 產(chǎn)品的工藝性分析
1.1 卡環(huán)零件圖分析
1.1.1 卡環(huán)零件結(jié)構(gòu)分析
沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓加工的適應(yīng)性，即是否能用最簡單的模具結(jié)構(gòu)、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。著重從產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸大小、精度高低、原材料性能等多個(gè)方面進(jìn)行考慮，從而選擇合理的沖壓方案和模具形式。此卡環(huán)卡環(huán)零件為圓筒形件，屬于凸緣圓筒形拉深件，高為65mm，壁厚為1.5mm，底部中心有直徑5mm孔。
卡環(huán)零件圖結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，實(shí)物圖如1.2所示。
圖1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖
圖1.2 產(chǎn)品卡環(huán)零件圖
1.2 卡環(huán)零件工藝性分析
1.2.1 卡環(huán)零件材料
用于拉深成形的材料要求具有高的塑性，低的屈服點(diǎn)和大的板厚方向性系數(shù)，而硬度高的材料則難于進(jìn)行拉深加工，板料的屈強(qiáng)比σs/σb越小，沖壓成形性能就越好。一次拉深的極限變形程度越大，板厚R >1時(shí)，寬度方向的變形比厚度方向的變形容易；R值越大，在拉深過程中越不容易產(chǎn)生變薄和發(fā)生斷裂，拉深成形性能越好。在金屬板料中，含碳量小于0.14%的軟鋼、軟黃銅（含銅量68~72%）、純鋁及鋁合金、奧氏體不銹鋼材料具有良好的拉深性能。
此卡環(huán)零件用的是08AL是典型的不銹鋼材料,材料的塑性好,屈強(qiáng)比比值低,有利于拉深成形.如下表所示:
表1.1 材料的力學(xué)性能
材料名稱
抗剪強(qiáng)度
τ/Mpa
屈服強(qiáng)度
/Mpa
抗拉強(qiáng)度
σb/ Mpa
屈強(qiáng)比
伸長率
δ10/ %
08AL
240
180
300
0.60
35
1.2.2 尺寸精度
此卡環(huán)零件圖未給出精度等級,因?yàn)橛绊懤罹鹊囊驍?shù)很多,故不對其有過高的精度要求.一般情況下,拉深件的精度在IT11級以下,IT13級以上,故取其精度等級為IT12級。
2 工藝方案的確定
2.1 沖壓基本工序的確定
根據(jù)對卡環(huán)零件圖的分析，其沖壓基本工序可初步定為：落料——拉深——沖孔——整形翻邊.
2.1.1 工序數(shù)目的分析
由于大批量生產(chǎn)，所以沖壓加工過程要求提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本來滿足生產(chǎn)要求，可要求工序數(shù)目盡量減小，應(yīng)盡量把工序集中起來，采用復(fù)合模或級進(jìn)模進(jìn)行沖壓，很小的卡環(huán)零件，采用復(fù)合或連續(xù)沖壓加工，既能提高生產(chǎn)效率，又能安全生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，對于復(fù)合模，一般為2-3個(gè)工序，最多4個(gè)工序，對于級進(jìn)模，集中的工序可多些。
2.1.2 沖壓工序順序的確定
落料——拉深——沖孔——整形翻邊
2.2 沖壓工藝方案的比較與確定
2.2.1 方案的比較
綜合考慮生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率、批量生產(chǎn)等因素，可確定以下幾種方案：
方案一：采用單工序沖裁模，先落料，再拉深，然后依次沖大孔、沖小孔，最后進(jìn)行整形。一共需要四至五套模具，模具結(jié)構(gòu)簡單，但工序多，壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一道工序，效率低，模具成本高，且各個(gè)工序定位困難、不準(zhǔn)確。
方案二：采用兩套復(fù)合模，第一套采用落料——拉深——沖孔復(fù)合模；第二套采用沖小孔——整形復(fù)合模。模具結(jié)構(gòu)較第一種方案復(fù)雜，但定位準(zhǔn)確，精度高、效率高，適用于批量生產(chǎn)，易實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化。
方案三：采用一套復(fù)合模，同時(shí)完成落料、拉深、沖大孔、沖小孔四道工序，最后進(jìn)行整形。這種模具結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，通用性差，適用大批量生產(chǎn)，成本較高。
2.2.2 方案的確定
通過上一節(jié)對三種方案的比較，考慮到卡環(huán)零件底部六個(gè)小孔的孔間距適中，易于同時(shí)沖出，于是確定方案三，既不影響效率也不影響模具制造。
3 工序設(shè)計(jì)和工序尺寸計(jì)算
3.1 毛壞尺寸的計(jì)算
由于拉深后工件的平均厚度與毛坯厚度差別不大,厚度變化可以忽略不計(jì),所以拉深件毛坯尺寸的確定可以按照拉深前后毛坯與工件的表面積不變的原則計(jì)算.
由于在拉深后工件頂端面不平整而需要在高度方向加一段修邊余量,查相關(guān)手冊得知，可取其修邊余量為5mm..
3.2工序設(shè)計(jì)尺寸及其計(jì)算
3.2.1 工序尺寸計(jì)算
（１）落料
通過計(jì)算知落料尺寸為φ115mm。
（２）拉深
查得材料的極限拉延系數(shù)在0.53~0.59之間
此次拉延系數(shù)
（3.3）
式中d——成品直徑（mm）；
D——坯料直徑（mm）。
代入算得 m=0.608
遠(yuǎn)大于材料的極限拉延系數(shù)，且其相對高度t/d也不大于其極限高度，故卡環(huán)零件可一次拉出。
（３）沖孔及整形
沖孔整形工序的尺寸與卡環(huán)零件圖相等。
4 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1凸，凹模刃口尺寸計(jì)算
此落料為圓形件，為方便凸凹模制造加工，故選取凸凹模配合加工的方法,取沖裁件公差等級為IT12級。沖裁間隙值的選取對工件質(zhì)量、沖裁力的大小、模具壽命都有顯著的影響：
1.沖裁間隙對總裁件的質(zhì)量的影響：
當(dāng)間隙大時(shí)，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸；當(dāng)間隙小時(shí)，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。
2.沖裁間隙對模具壽命的影響：
因?yàn)榭偛眠^程中，模具端面受到很大的垂直壓力與側(cè)壓力，而模具表面與材料的接觸面限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就意味即使整個(gè)模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí)，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損-—附著磨損，這是模具磨損的主要形式。當(dāng)模具間隙減小時(shí)，接觸壓力會(huì)隨之增大，摩擦距離也隨之增長，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，因此模具磨損加劇，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘著現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刀。小間隙還會(huì)產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸、凹模相互啃刃等民常損壞，這些都是導(dǎo)致模具壽命大大降低。因此，適當(dāng)增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料間摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大時(shí)，板料的彎曲拉伸相應(yīng)境大，使模具刃品商面上的下面上在正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形加劇，降低模具壽命。同時(shí)，間隙過大，卸料力會(huì)隨之增大，也會(huì)加劇模具的磨損。所以選用合理的總裁間隙對于提高總裁制品的精度、模具壽命、減小沖裁力是至關(guān)重要的。
本沖壓件電器小鉤片，并無較高尺寸精度要求，但應(yīng)盡量少毛刺，選用較小的間隙。根據(jù)我國《沖裁隙指導(dǎo)性技術(shù)文件》，對不銹鋼在沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度要求較高時(shí)，t=1.2mm，初始雙面間隙Z=0.05—0.10mm。
沖切：各處凸模均為切邊型凸模，類似于簡單模中的沖孔，以凸模為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)．按級進(jìn)模刃口設(shè)計(jì)原則，凸?；境叽缫韵鄳?yīng)部分的名義尺寸為準(zhǔn)．凹模尺寸以各相應(yīng)部分單邊放大一沖裁間隙c：0.04mm
表4-1 系數(shù)X
料厚t(mm)
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△/mm
1
1~2
2~4
＞4
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.49
0.31~0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
4.1.1落料凹模刃口尺寸計(jì)算
凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡便，成本低廉。
采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時(shí)先加工凹模，配做凸模；沖孔時(shí)先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時(shí)，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€切割方法加工，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，凹模型孔一般都能采用線切割方法一次加工出來。因此，對于常用的沖裁模，選擇凹模為配做件，加工比較方便。
選擇凹模為配做件，對于沖孔，按前述方法計(jì)算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作圖上進(jìn)行標(biāo)注。而對于落料，則需要將計(jì)算的凹模刃口尺寸換算為凸模刃口尺寸后，再進(jìn)行標(biāo)注，由先制凹模改為先制凸模。
?。?.1）
式中Dmax——落料工件外徑最大極限尺寸（mm）；
Dd——落料凹模尺寸（mm）;
Δ——工件制造公差，查表知：Δ=0.35mm；
X——系數(shù)，查表取X=1；
δd——凹模制造公差，查表得：δd=0.10mm；
代入算得
沖孔凸模刃口尺寸
（4.2）
式中dp ——沖孔凸尺寸；
δp——凸模制造公差，查得δp =0.04mm；
代入算得
4.1.3凸凹模刃口尺寸
落料刃口計(jì)算：
?。?.3）
式中 Dd—沖孔件的基本尺寸；
X——磨損系數(shù)，查表取得X=1；
δp——凸模制造公差，查表取得=0.10mm；
代入算得
4.2凸模和凹模外形尺寸及結(jié)構(gòu)形式的確定
4.2.1落料凹模外形尺寸及其結(jié)構(gòu)
（１）外形尺寸
Ａ 凹模高度計(jì)算公式如下：
?。?.9）
K——系數(shù)，查得K=0.2；
b——凹模刃口尺寸（mm）。
代入得，為保證有足夠的強(qiáng)度取H=45mm。
（2）凹模厚度：由料厚為3.5mm，凹模刃口尺寸d=45mm。查表取得凹模壁厚為Cmm，即取C=40mm。
4.2.2 凸模外形尺寸及其結(jié)構(gòu)形式
沖孔凸模主要作用沖切廢料。材料為Cr12，淬火硬度為58—64HRC，長度72mm。
外形尺寸
圖4.2 凸模結(jié)構(gòu)形式
4.3沖壓工藝計(jì)算
4.3.1 沖裁力的計(jì)算
沖裁力的計(jì)算
平刃口模具沖裁時(shí)，其理論沖裁力可按下式計(jì)算：
（4.10）
式中L——沖裁件周長（mm）；
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa），查得σb=240MPa
選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取
（4.11）
式中 F——最大可能沖裁力；
4.3.2 頂件為的計(jì)算
?。?.12）
式中?。小獩_裁力，Ｎ；
—頂件因數(shù)，查表得到＝0.060；
n —卡在凹?？變?nèi)的工件數(shù)，n=h/t(h為凹模刃口的直壁高度，t為工件的材料厚度)．
代入計(jì)算得到
4.3.3 推件力的計(jì)算
?。?.13）
式中?。小獩_裁力，Ｎ；
—推件因數(shù)，查表得到＝0.050；
n —卡在凹?？變?nèi)的工件數(shù)，n=h/t(h為凹模刃口的直壁高度，t為工件的材料厚度)．
代入計(jì)算得到
4.3.4 壓邊力的計(jì)算
圓筒形件的壓邊力的計(jì)算公式如下：
?。?.15）
式中 q—單位壓邊力,N;查表得q=4.0Mpa;
D—毛坯直徑;
rd—凹模圓角半徑;
d—拉深件的直徑;
代入數(shù)據(jù)算得
4.3.5 壓力中心的計(jì)算
沖裁模的壓力中心就是沖裁合力的作用點(diǎn)。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，否則滑塊就會(huì)受到偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導(dǎo)致沖床滑塊與導(dǎo)軌以及模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以設(shè)計(jì)模具時(shí)必須使其通過模具的軸線，從而保證模具的壓力中心與沖床滑塊中心重合。
由于卡環(huán)零件形狀對稱，故其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即圓心。
5模具整體結(jié)構(gòu)的確定
5.1 模具類型的選擇
5.1 各個(gè)模板尺寸設(shè)計(jì)
模座的的尺寸L/mm×B/mm為400mm×340mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.5~2倍，上模座的厚度為45，上墊板厚度取15，固定板厚度取25，下模座的厚度為50mm。
該級進(jìn)模各模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下：
上模座
下模座
凸模固定板 ；
卸料板???? ；
凹模板 ；
上墊板 ? ?；
故：模具閉合高度。
5.2 操作方式選擇
由于該卡環(huán)零件尺寸較大，且為大批量生產(chǎn)，故采用自動(dòng)化操作方式.
5.3材料送進(jìn)方式選擇
由于卡環(huán)零件尺寸較大，生產(chǎn)批量大，為提高工作效率采用自動(dòng)送料方式，從模具右側(cè)將材料送進(jìn)。
5.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇
5.4.1卸料裝置
卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈性卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料或?yàn)橥鼓?dǎo)向的作用。因此，在大批量生產(chǎn)用模具上，要用淬硬的卸料板。剛性卸料與彈性卸料的比較：
剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。
彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。
因該沖壓工件平直度較高，料厚為1.2mm相對較薄，卸料力較小，彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，所以采用彈性卸料。卸料卡環(huán)零件的選擇：本副模具選擇用扁平彈簧、等高套，卸料板和螺塞及導(dǎo)料板上壓邊與浮料塊將工件推出。
5.4.2推件裝置
推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于下模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可用于卸料和緩沖。剛性推件器一般裝于上模，推件力大且可靠。其推件力通過打桿→推板→推桿→推塊傳至工件。
5.5導(dǎo)向裝置的選擇
5.5.1 導(dǎo)向卡環(huán)零件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)
導(dǎo)向卡環(huán)零件可保證模具沖壓時(shí)，上、下模有一精確的位置關(guān)系。在中、小型模具中最廣泛采用的導(dǎo)向卡環(huán)零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。本設(shè)計(jì)所選用的模架配套的是兩個(gè)導(dǎo)柱。一般導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過盈配合。
5.5.2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸
A 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式如下圖示：
圖5.1 導(dǎo)柱
B主要參數(shù)如下：
d=35mm,L=180mm
5.5.3 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸
A導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式如下圖示：
圖5.2 導(dǎo)套
B主要參數(shù)如表5.3：
表5.3 滑動(dòng)導(dǎo)套尺寸
參數(shù)
d
D
L
H
l
油槽數(shù)
數(shù)值
45mm
54mm
100mm
45mm
15mm
0
5.6模柄的選用
中、小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。本設(shè)計(jì)選用凸緣式模柄，如下圖所示，用4個(gè)螺釘固定在上模座的窩孔。
凸緣模柄形式如5.3圖
圖5.3 凸緣模柄
尺寸如表5.2：
表6.2 旋入模柄基本尺寸
d(d11)
D(h6)
H
h
d1
D1
d3
d2
h1
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
30
40
75
25
11
52
9
15
9
5.7導(dǎo)向裝置的選擇
利用模具生產(chǎn)制品卡環(huán)零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設(shè)計(jì)時(shí)對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具卡環(huán)零件配合精度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。冷沖模材料應(yīng)具有的性能：
冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機(jī)械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應(yīng)具有的以下幾點(diǎn)性能。
1.應(yīng)具有較高的變形抗力：主要抗力指標(biāo)包括淬火、回火抗壓強(qiáng)度、彎強(qiáng)度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標(biāo)，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作卡環(huán)零件熱處理后的硬度在60HRC強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度才能保證模具具有較高的變形能力。
2.應(yīng)具有較高的斷裂抗主要抗力指標(biāo)有材料的抗沖擊性能抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產(chǎn)生一個(gè)特性，也是作為防止斷裂的一個(gè)重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應(yīng)依據(jù)載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細(xì)長凸模或有應(yīng)力集中的模具，都需要有較高的韌性。
3.應(yīng)具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細(xì)小硬的碳化物 相同硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應(yīng)力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期使用有刮痕凹槽等
4.應(yīng)具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后變形等。
6模具裝配
6.1 模具裝配圖
圖6.1 模具裝配圖
6.3 壓力機(jī)的選擇
所選用壓力機(jī)型號為開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-80，其技術(shù)規(guī)格如下表所示：
表6.1 開式雙柱可傾壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格
公稱壓力/KN
滑塊行程/mm
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
最大封閉高度/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
滑塊中心線至床身距離/mm
立柱距離/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
工作臺(tái)孔尺寸/mm
前后
左右
前后
左右
直徑
800
100
50
400
35
130
310
500
750
90
200
340
墊板厚度尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
床身最大可傾角
直徑/mm
深度/mm
前后
左右
50
30
50
-
-
30o
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