【文章內(nèi)容簡介】 他的沖模生產(chǎn)。綜合以上的分析可以選擇復(fù)合模進(jìn)行沖裁。復(fù)合模能在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔及拉深等數(shù)到工序。在完成這些工序的過程中無須進(jìn)給運(yùn)動。 主要是復(fù)合模具有如下的特點(diǎn) 1）沖件精度高 ，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對位置一致性好。 2） 沖裁件表面較平整 / 3）適宜沖薄料，也適宜沖脆性和軟質(zhì)材料。 4）可以充分利用短料和邊角材料。 5）沖模面積較小。 復(fù)合模的最小壁厚 沖孔落料復(fù)合模的凸凹模，其刃口平面與沖件尺寸相同，這就產(chǎn)生了“最小壁厚”的問題。為了增加凸凹模的強(qiáng)度和減少孔內(nèi)廢料的張力，可以采用對凸凹模有效刃口以下增加壁厚和將廢料反向頂出的辦法。 正裝和反裝的選擇 從能否達(dá)到平整要求、操作是否方便、能否提高生產(chǎn)效率和保證安全生產(chǎn)等方面來邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 分析，綜合考慮可以選用 反裝復(fù)合模?？紤]到凸凹模比較大，所以可以直接將凸凹模固定在底座上。 倒裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比順裝復(fù)合模簡單，所以應(yīng)優(yōu)先考慮采用倒裝復(fù)合模。最終能否采用復(fù)合模沖裁方案以及采用何種復(fù)合模結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是驗(yàn)算沖壓件的最小壁厚。經(jīng)驗(yàn)算 知道 沖壓件的最小壁厚，可用倒裝復(fù)合模沖裁方案。 模具結(jié)構(gòu)論證 在保證產(chǎn)品尺寸公差等級的前提下，應(yīng)盡量簡化模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，降低模具制造費(fèi)用，這是設(shè)計(jì)模具的鐵則。 而此 沖壓件，因外形比較簡單，且壁厚較大，所以采用復(fù)合模沖裁排樣方案就比采用級進(jìn)模沖裁的方案好 。 計(jì)算毛坯尺寸 為了便于計(jì)算，把零 件分解成若干個簡單的幾何體，分別求出其面積后相加。圖示的零件可看成由圓部分（ a1），圓弧旋轉(zhuǎn)部分（ a2 、 a4 ），截頭錐形 a3 以及圓環(huán) a5 部分組成，如圖所示 。 圓部分為： A1= mmdd 222 ????? 式中 1d 為圓圈部分直徑 圓角球臺部分面積可根據(jù)以下原理近似計(jì)算。 圖 22 面積計(jì)算圖 設(shè) AB 為工件的母線（見圖），工件的表面由 AB 曲線繞 yy 軸旋轉(zhuǎn)而成，則工件表面積等于曲線的重心繞軸旋轉(zhuǎn)一周所得的周長與曲線長度的乘積。即： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 AAB =2π XL 式中 L— 曲線的長度 X— 曲線的重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離。其值為： X=Raasin 式中 R— 曲線圓弧半徑； a— 曲線圓心角。 球臺部分面積則為： A2 =2π（ 2cd + πar2 ） 2π ra 23 = 83π （ 2π ra +8r2a ） A4 =2π（ 2bd +rb +πbr2 ） 2π rb =4π （ 2π rb db +2π r2b +8r2b ） 式中 db ， dc 分別表示毛坯開口內(nèi)圓直徑和底部兩圓心之間的距離； ra ， rb 分別表示工件中線在下圓角和上圓角處的圓角半徑。 截頭錐形： A3 = ?????? ?2 1ddl?， 其中 2122 ?????? ??? ddhl 圓環(huán)面積為： A5 =π d2a －π（ db － rb ） 2 工件總面積為 A1 ， A2 ， A3 ， A4 和 A5 部分之和。 A=A 1 + A 2 + A3 + A 4 + A 5 = 42d? +2π（ 2cd + πar2 ） 2π r a 23 +2π（ 2bd +r b + πbr2 ）2π rb + ?????? ?2 1ddl? +π d2a －π（ db － rb ） 2 毛坯面積和工件面積 相等，設(shè)毛坯直徑為 D，則： 4πD2= 42d? +2π（ 2cd +πar2 ）2π ra 23 +2π（ 2bd +rb + πbr2 ） 2π rb + ?????? ?2 1ddl? +π d2a －π（ db － rb ） 2 對于圖示零件，其 da =180mm， db =252mm， dc =80mm， ra =8mm， rb =8mm 所以 D=352mm 通過計(jì)算可以算出其他部位的尺寸，最后得出沖裁前毛坯的形狀和尺寸如圖所 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 23 毛坯圖 排樣和計(jì)算材料的利用率 排樣的結(jié)果是否合理是影響到材料利用、零件的質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具的結(jié)構(gòu)與壽命及生產(chǎn)操作與 安全。該工件的排樣是根據(jù)落料的工序來設(shè)計(jì)的 ,考慮到操作的方便及模具的結(jié)構(gòu)簡單 ,故采用單排排樣設(shè)計(jì) ,由表 2— 16 查得 圖 24排樣圖 參考 ??1 a1 =4㎜ ,a= ㎜ ,而且采用雙排活動擋料銷擋料 ,則條料的寬為 b=352+8=360 ㎜ 條料的進(jìn)距為 h=352+4=356 ㎜。而沖裁的利用律按式（ 2— 16計(jì)算）得 bhnA?? 式中 A— 沖裁件面積（㎜）； n— 一個進(jìn)距內(nèi)的沖裁數(shù)目； b— 條料的寬度（㎜）； h— 進(jìn)距（㎜）。代入數(shù)據(jù)可以得出： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 材料的利用律為 %%1004357352%100 2 ?????? DbhnA ??。 沖壓工序的性質(zhì)和工序次數(shù)的選擇 綜合分析該工件可得出，該沖壓件需要的基本工序和次數(shù)有： （ a）落料； （ b）沖底部 ? 95 的孔； （ c）沖 6個 ? 的孔； （ d）沖 6個 ? 16 的孔； （ e）沖 3個 10? 的孔； （ f）拉深到 56㎜； （ g）底部局部成型； （ h）沖腰孔； （ i）腰部局部成形。 工藝組合及其方案比較 根據(jù)以上這些工序 ,可以做出下列各種組合方案。 方案一：（ a）落料； （ b）沖 6個 ? 的孔，沖 6個 ? 16 的孔，沖 3個 10? 的孔及沖底部 ? 95 的孔； （ c）拉深到 56㎜； （ d）底部局部成型 ,腰部局部成形及切邊； （ e）沖矩形腰孔。 方案二：（ a）落料，沖底部 ? 95 的孔； （ b）拉深到 56㎜； （ c）沖 6個 ? 的孔 ,沖 6個 ? 16的孔和沖 3 個 10? 的孔； （ d）底部局部成型，腰部局部成形； （ e）沖矩形腰孔。 方案三：（ a）落料，拉深到 56 ㎜； （ b）底部局部成型 ,腰部局部 成形及切邊； （ c）沖底部 ? 95的孔，沖矩形腰孔； （ d）沖 6個 ? 的孔 ,沖 6個 ? 16的孔 沖矩形腰孔和沖 3 個 10? 的孔。 方案四：（ a）落料沖底部 ? 95的孔； 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 （ b）拉深到 56㎜； （ c）沖 6個 ? 的孔，沖 6個 ? 16 的孔，沖 3個 10? 的孔； （ d）沖矩形腰孔； （ e）底部局部成型，腰部局部成形及切邊 方案五： （ a）落料；拉深到 56 ㎜； （ b）底部局部成型 ,腰部局部成形和沖底部 ? 95 的孔及切邊； （ c）沖 6個 ? 16的孔沖 6個 ? 的孔 ,及沖矩形腰孔； （ d）鉆 10? 的螺紋孔。 對以上五種方 案進(jìn)行比較，可以看出： 方案一，從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面考慮，將落料和零件上的孔組合在三套模具上沖壓，有利于降低沖裁力和提高模具壽命，同時模具的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作也較方便。但是，該方案的拉深，底部局部成型和腰部局部成形均安排在沖孔以后進(jìn)行，拉深，底部局部成型和腰部局部成形回彈后孔距不容易保證，影響零件的精度。 方案二，落料，沖孔組合以及拉深和沖 6 個 ? 的孔 ,沖 6 個 ? 16 的孔和沖 3 個 10?的孔組合沖出后再進(jìn)行底部局部成型和腰部局部成形和沖矩形腰孔，可以最后保證矩形腰孔和所有孔的精度要求，雖然模具并沒有減少，但是在提高精度方面卻有了很大的進(jìn)步。 方案三，落料，拉深組合及底部局部成型 ,腰部局部成形及切邊組合采用復(fù)合模組合沖壓，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省工序和設(shè)備可以提高生產(chǎn)效率，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。沖底部 ? 95 的孔，沖矩形腰孔方案四組合在一起能最后保證矩形孔的精度要求；同時沖 6 個 ? 的孔 ,沖6 個 ? 16 的孔和沖 3 個 10? 的孔組合在一起也能夠保證 ? 的位置精度的要求。缺點(diǎn)是成形后沖孔，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刃磨和修理比較困難，上、下模操作也比較不方便。 方案四，沖 6 個 ? 16 的孔和沖矩形腰孔在底部局部成型，腰部局部成形前進(jìn)行，就不能夠保證矩形孔的精度要求和保證 ? 的位置精度的要求，同時在底部局部成型，腰部局部成形后二次沖孔的定位和費(fèi) 用也較高。 方案五，情況與方案三基本相同，采用了三套模具可以完成，第一套是落料、拉深復(fù)合模；第二套是局部成形、沖孔的復(fù)合模；最后一套是沖孔的復(fù)合模。但是的 ? 孔改為鉆孔，可以保證孔間的尺寸，同時也減少了模具的數(shù)目，有利于降低零件的生產(chǎn)成本。缺點(diǎn)是增加了鉆孔工序，增加工序的 時間。當(dāng)然底部的 3組 2— ? ㎜的小孔不能邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 采用沖壓技術(shù)沖壓成功，故采用在模具的沖壓好后鉆孔的技術(shù)來完成。同時為保證上表面的平面度公差采用車來完成，而且整個零 件平行度需要保證，可采用最后的整形來完成。通過以上的方案分析 ,可以看出，在一定的生產(chǎn)批量條件下，選用方案五是比較合理的。確定了工藝方案以后 ,就可以進(jìn)行該方案的模具結(jié)構(gòu)的草圖形式的確定如圖所示 ,各工序的沖壓力計(jì)算和沖壓設(shè)備的選用。（本設(shè)計(jì)只對第一套模具進(jìn)行計(jì)算） 說 明本模具可完成落料,拉 深兩個工序,條 料送進(jìn)時,由 帶導(dǎo)尺的固定板導(dǎo)向,沖 首件時以目測定位,待 沖第二個工件時,用檔料銷6定 具工作時,用 壓力機(jī)的氣墊壓邊,可 以獲得較大的壓邊力,壓 外,可使模具的結(jié)構(gòu)簡單,氣 墊的壓力是通過托桿4傳 到壓邊圈9上進(jìn)行壓邊的,工 件制出上模上行,打 桿19和 推件塊21起作用,把 工件從凸凹模16中 推出. 圖 25 模具草圖邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 3 具體的工藝計(jì)算 落料工藝的計(jì)算 沖裁力的計(jì)算 沖裁模設(shè)計(jì)時，為了合理的設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備，必須計(jì)算落料力。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適 應(yīng)沖裁的要求。該模具采用剛性卸料和彈性出料方式。 落料力 參考 ??2 F落 =? 式中 F落 落料力 (N) L工件外輪廓周長 t材料的厚度 ? 材料的抗剪強(qiáng)度 (MPa ) 由參考 ??3 附注可以知道 ? =260 MPa ， L= 352=1105 ㎜ 落料力則為 F落 = 1105 6 260=1867922N 卸料力 按式 (211)可以知道 F卸 =K卸 F落 式中 K卸 為卸料力因素 ,其值可以 由表 (215)查得 K卸 = 卸料力則為 F卸 = 1867922=74716N 推件力的計(jì)算 按式 (211)計(jì)算 F推=n K推 F沖 式中 K推 為推件力因素 ,其值可以由表 (215)查得 K推 = n 為卡在凹模其中的工件數(shù) 取 n =1 個 推件力則為 F推=1 933961=93396N 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 那么總的沖裁力為 ????? 退卸落 FFFF933961+37358+46698=2036034N 壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心，為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，必須是沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心線相重合。對于使用模柄的中小型模具就是使其壓力中心與模柄軸線相重合。否則使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)應(yīng)力，引起 凸凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，甚至還會引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機(jī)的精度。對于工件外形尺寸大、形狀復(fù)雜、多凸模的沖裁模，正確的 計(jì)算起壓力中心就顯得更加重要了， 通常我們采用計(jì)算法來求得其壓力中心，由于此沖裁模就是對一個圓形件的沖裁，所以就可以將其簡化為一個點(diǎn)上，也可以從其對稱性來考慮，它的壓力中心就是工件的圓心。 凸模的間隙值的確定 沖裁間隙對沖壓的影響 ： 對斷面質(zhì)量的影響 間隙對尺寸精度的影響。 由于彈性變形的存在，沖裁結(jié)束后出現(xiàn)彈性恢復(fù)，使尺寸與凸凹模刃口尺寸產(chǎn)生尺寸偏差 ，而彈性變形大小與沖裁間隙有直接的關(guān)系。 間隙對沖裁力的影響 沖裁間隙對沖裁力的影晌規(guī)律是間隙越小 ,變形區(qū)內(nèi)壓應(yīng)力成分趟大 ,拉應(yīng)力成分越小 ,材料變形抗力增加 ,沖裁力就越大。反之 ,間隙越大 ,變形區(qū)內(nèi)拉應(yīng)力成分就越大 ,變形抗力降低 ,沖裁力就小。間隙達(dá)材料厚的 5%20%時，沖裁力下降不明顯。 當(dāng)單邊間隙 Z增大到材料厚度的 15%20%時，卸料力為 0。 間隙對模具壽命的影響