【文章內容簡介】 他的沖模生產。綜合以上的分析可以選擇復合模進行沖裁。復合模能在壓力機一次行程內，完成落料、沖孔及拉深等數到工序。在完成這些工序的過程中無須進給運動。 主要是復合模具有如下的特點 1）沖件精度高 ，不受送料誤差的影響，內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材料。 4）可以充分利用短料和邊角材料。 5）沖模面積較小。 復合模的最小壁厚 沖孔落料復合模的凸凹模，其刃口平面與沖件尺寸相同，這就產生了“最小壁厚”的問題。為了增加凸凹模的強度和減少孔內廢料的張力，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 從能否達到平整要求、操作是否方便、能否提高生產效率和保證安全生產等方面來邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 11 分析，綜合考慮可以選用 反裝復合模?？紤]到凸凹模比較大，所以可以直接將凸凹模固定在底座上。 倒裝復合模的結構比順裝復合模簡單，所以應優(yōu)先考慮采用倒裝復合模。最終能否采用復合模沖裁方案以及采用何種復合模結構的關鍵是驗算沖壓件的最小壁厚。經驗算 知道 沖壓件的最小壁厚，可用倒裝復合模沖裁方案。 模具結構論證 在保證產品尺寸公差等級的前提下，應盡量簡化模具結構復雜程度，降低模具制造費用，這是設計模具的鐵則。 而此 沖壓件，因外形比較簡單，且壁厚較大，所以采用復合模沖裁排樣方案就比采用級進模沖裁的方案好 。 計算毛坯尺寸 為了便于計算，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以下原理近似計算。 圖 22 面積計算圖 設 AB 為工件的母線（見圖），工件的表面由 AB 曲線繞 yy 軸旋轉而成，則工件表面積等于曲線的重心繞軸旋轉一周所得的周長與曲線長度的乘積。即： 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 12 AAB =2π XL 式中 L— 曲線的長度 X— 曲線的重心到旋轉軸的距離。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 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 13 圖 23 毛坯圖 排樣和計算材料的利用率 排樣的結果是否合理是影響到材料利用、零件的質量、生產率、模具的結構與壽命及生產操作與 安全。該工件的排樣是根據落料的工序來設計的 ,考慮到操作的方便及模具的結構簡單 ,故采用單排排樣設計 ,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 ㎜ 條料的進距為 h=352+4=356 ㎜。而沖裁的利用律按式（ 2— 16計算）得 bhnA?? 式中 A— 沖裁件面積（㎜）； n— 一個進距內的沖裁數目； b— 條料的寬度（㎜）； h— 進距（㎜）。代入數據可以得出： 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 14 材料的利用律為 %%1004357352%100 2 ?????? DbhnA ??。 沖壓工序的性質和工序次數的選擇 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； 邵陽學院畢業(yè)設計（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 案進行比較，可以看出： 方案一，從生產效率、模具結構和壽命方面考慮，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，同時模具的結構比較簡單，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合模組合沖壓，優(yōu)點是節(jié)省工序和設備可以提高生產效率，但模具結構復雜。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。缺點是成形后沖孔，模具結構復雜，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 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、拉深復合模；第二套是局部成形、沖孔的復合模；最后一套是沖孔的復合模。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目，有利于降低零件的生產成本。缺點是增加了鉆孔工序，增加工序的 時間。當然底部的 3組 2— ? ㎜的小孔不能邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 16 采用沖壓技術沖壓成功，故采用在模具的沖壓好后鉆孔的技術來完成。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 ,就可以進行該方案的模具結構的草圖形式的確定如圖所示 ,各工序的沖壓力計算和沖壓設備的選用。（本設計只對第一套模具進行計算） 說 明本模具可完成落料,拉 深兩個工序,條 料送進時,由 帶導尺的固定板導向,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 壓力機的氣墊壓邊,可 以獲得較大的壓邊力,壓 外,可使模具的結構簡單,氣 墊的壓力是通過托桿4傳 到壓邊圈9上進行壓邊的,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 模具草圖邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 17 3 具體的工藝計算 落料工藝的計算 沖裁力的計算 沖裁模設計時，為了合理的設計模具及選用設備，必須計算落料力。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適 應沖裁的要求。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 推件力的計算 按式 (211)計算 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 取 n =1 個 推件力則為 F推=1 933961=93396N 邵陽學院畢業(yè)設計（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稱為壓力中心，為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，必須是沖模的壓力中心與壓力機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滑塊承受側應力，引起 凸凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，甚至還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機的精度。對于工件外形尺寸大、形狀復雜、多凸模的沖裁模，正確的 計算起壓力中心就顯得更加重要了， 通常我們采用計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，沖裁結束后出現(xiàn)彈性恢復，使尺寸與凸凹模刃口尺寸產生尺寸偏差 ，而彈性變形大小與沖裁間隙有直接的關系。 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)內壓應力成分趟大 ,拉應力成分越小 ,材料變形抗力增加 ,沖裁力就越大。反之 ,間隙越大 ,變形區(qū)內拉應力成分就越大 ,變形抗力降低 ,沖裁力就小。間隙達材料厚的 5%20%時，沖裁力下降不明顯。 當單邊間隙 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