【導(dǎo)讀】板料冷沖壓加工是機(jī)械加工的一個(gè)重要組成部分。它應(yīng)用十分廣泛。加工存在著沖壓工藝方案選擇不合理、沖壓間隙選擇過(guò)大，壓力機(jī)不相匹配等問(wèn)題。1．經(jīng)工藝分析、工藝計(jì)算，間隙值的選擇，確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。2．同時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的模具分別進(jìn)行了分析說(shuō)明，4．整個(gè)過(guò)程采用AutoCAD軟件繪制模具的二維裝配圖和個(gè)別零件圖。

　　

【正文】 ?d? ?p? 。又因?yàn)??? 代入上式可得： ? ? ?? ????D ㎜ ? ? 0 ?? ???pD ㎜ 圖 34 拉深部分的尺寸邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主要零件時(shí) ,首先要考慮主要零件用什么方法加工制造及總體裝配的方法。綜合模具的特點(diǎn) ,本模具適宜采用線切割機(jī)床加工凸模固定板、卸料板、凹模以及凸模。這種加工的方法可以保證這些零件各個(gè)空的同軸度 ,使裝配工作簡(jiǎn)化。下面分別介紹各個(gè)零件的設(shè)計(jì)方法 : 拉深凸、凹模的結(jié)構(gòu) 參考 ??6 在設(shè)計(jì)拉深模時(shí)，必須合理的選用凸、凹模的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)拉深模的特點(diǎn)，選用合理的結(jié)構(gòu)。因?yàn)槔畎寄＞秃蜎_裁凸模結(jié)合在一起而組成拉深凸凹模，所以起結(jié)構(gòu)就更加復(fù)雜了，那就是要在保證拉深工藝能夠正確進(jìn)行的前提下，再設(shè)計(jì)沖裁的凸模。拉深凹模對(duì)拉深過(guò)程的影響比凸模大的多，結(jié)構(gòu)形式也較多。就對(duì)拉深過(guò)程的影響而言，可將拉深凹模分為普通直壁凹模和錐形凹模兩大類。 考慮錐面型件的復(fù)雜性 ?首先來(lái)分析一下錐型面的成型 。 錐面型零件有錐臺(tái)形和尖錐型 。常見(jiàn)的是錐臺(tái)形的 。 成型時(shí) ， 傲?？趦?nèi)的板料有相當(dāng) 部分無(wú)法壓邊 ， 容易產(chǎn)生縱向起皺 。因此錐形面件的成型仍需要拉深和脹形的復(fù)合才能夠完成 。 其成型難度受錐面形零件幾何尺寸的影響很大 ， 其主要是下列幾何參數(shù) ： 1）大小端直徑之比 21/dd 如圖所示的錐臺(tái)形零件 ?大小端直徑之比 21/dd 將決定無(wú)法壓邊部分的面積 。 21/dd 值越小 ， 成形難度越大 ， 通常需要多次拉深 。 當(dāng)錐面形件的相對(duì)高度 h/d 很小時(shí) ， 可以采用脹形法依次成形 ， 而與 21/dd 值的大小無(wú)關(guān) 。 脹形時(shí)需要較大的凸緣 ， 可以加適當(dāng)?shù)耐咕?， 成型后在切除 。 當(dāng) 21/dd 值接近 1 時(shí) ， 實(shí)際上只要 21/dd 值不小于圓筒形件相應(yīng)的拉深系數(shù) nm ， 便可以由平板毛坯經(jīng)過(guò)（ n1）次拉成直徑等于大端直徑 2d 的圓筒 ， 最后再用錐形凸模拉成工件要求的形狀 。 2）相對(duì)高度 h/ 2d 如圖所示為 h/ 2d 不同的兩種錐面形件貼模時(shí)變形對(duì)比的情況 ，假設(shè)材料相同 ， 板厚相同 ， 21/dd 也相同 。 如果按純拉深考慮，即不考慮脹形，貼模時(shí)平板坯上處于直徑為 d的圓周上的 ac 點(diǎn)和 bc 點(diǎn)貼模。因已假設(shè)為純拉深，故可不考慮板厚 的 變 化 ， 則 容 易 證 明 ad bd 。 貼 模 所 需 要 切 向 應(yīng) 變 分 別 為 ：? ? ? ? dddddd bbaa /。/ ???? ?? 。由于 ad bd ，所以 ab ?? ? 。這說(shuō)明 c 點(diǎn)與 bc 點(diǎn)貼模比 ac 點(diǎn)貼模所需要壓縮變形要大，因此起皺的危險(xiǎn)也很大。注意到 22 // dhdh ab ? ，可得知如下的結(jié)論：在其他條件相同時(shí)，錐面形的相對(duì)高度 2/dh 越大，成型難 度越大。 3）相對(duì)厚度 Dt/ 拉深錐面形件時(shí)，主要變形仍是切向的壓縮變形。 Dt/ 值越小，越容邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 易發(fā)生受壓失穩(wěn)而起皺。因此， Dt/ 值越小的錐面形件，成型越困難。 圖 41 錐面形零件的幾何尺寸 圖 42 h/d 對(duì)錐形件成形的影響 以上三種幾何參數(shù)相互有影響，制定錐 面形件的工藝必須綜合考慮者三個(gè)方面的影響。 由于 21/dd =180/252=? ，這就需要一次拉深。首次有平板毛坯拉深成較大圓角筒形或近似球形的工件，第二次用整形模使其到達(dá)工件的要求。為了提高工件的尺寸精度和表面質(zhì)量，整形時(shí)可帶有一定的脹形變形。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 凸凹模的結(jié)構(gòu)形式對(duì)拉深時(shí)的變形寬度和變形程度的大小以及產(chǎn)品質(zhì)量均有重要影響。當(dāng)拉深的方法、變形程度、零件的形狀、尺寸不同時(shí)，則 拉深模的結(jié)構(gòu)應(yīng)不同。因?yàn)榱慵鞯南鄬?duì)厚度小，采用壓邊圈，采用下圖所示的模具結(jié)構(gòu)。凸模與凹模的錐角 ?大，對(duì)拉深變形有利，但 ? 過(guò)大時(shí)，對(duì)于相對(duì)厚度小的材料可能要引起皺紋，因而 ? 角的大小可根據(jù)材料的厚度查表確定 參考 ??8 拉深凸模還應(yīng)鉆一通氣孔，如下圖所示。 圖 43 通氣孔 拉 深時(shí)凸模被材料包緊，工件與凸模間會(huì)形成真空狀態(tài)，如果不開(kāi)通氣孔，則拉深后工件不易從凸模上取下來(lái)，是卸件困難，而且造成工件底部不平。拉深凸模通氣孔尺寸可查表取得。參考 ??9 此凹模可以采用錐形凹模，如圖所示，在直壁凹模上加一段過(guò)度段成為錐形凹模。采用錐形凹模拉深有兩方面的優(yōu)點(diǎn)：一方面凹模圓角半徑采用均采用小于 90 度，可減少拉深是板料在 r 區(qū)受到的折彎與磨檫阻力，從而可減低筒壁處所受到的拉應(yīng)力；另一方面毛坯首先在錐形過(guò)度段欲成型，如同增加一次拉深，待拉深深時(shí)在切向所需的 壓縮量已大為減少，因而起皺的危險(xiǎn)性也大大的減少。因次采用錐形凹模時(shí)可提高變形程度，在半錐角 ? 為 30 度和 60度時(shí)，可醬缸拉深系數(shù)分別減少 10%和 15%。最有利的降低拉深力的 ? 角為 20 度～ 30 度，兼顧兩方面的要求，常取 ? 為 30 度。凸凹模采用尾部帶臺(tái)階的固定方法 .尾部臺(tái)階直徑為 364? mm,與固定板接觸的中部直徑為 mm352? 。凸模的材料邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 用 T10A。刃口部分熱處理硬度為 58～ 60HRC，尾部回火至 40～ 50HRC。將凸模壓入固定板內(nèi)采用 H7/h6 配合。凸模的長(zhǎng)度根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定 ，如圖所示： 其中凸模的長(zhǎng)度按下式計(jì)算 : L=h1 +h2 +h3 式中 h1 凸模固定板的厚度 h2 彈壓 卸料板的厚度 h3 預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡膠的厚度 (mm) h3 =～ ,H 為自由狀態(tài)下橡皮的厚度 ,祥見(jiàn)以下的計(jì)算。公式中的 是凸模端面縮進(jìn)卸料板的厚度。 44 凸凹模的結(jié)構(gòu) 查 ??3 由表 (1410)可以知道 : 彈壓卸料板的厚度 h2 =16mm 參考 ??5 可以知道 : 凸模固定板的外形與尺寸通常與凹模板相同 ,厚度為凹模板厚度的 ～ 1 倍。固定土模的形狀決定于凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,對(duì)于圓凸模 ,取凸模固定端的直徑按 H7 精度加工 . 凹模板的厚度計(jì)算 :厚模板的厚度主要不是從強(qiáng)度需要來(lái)考慮 ,而是從連接螺釘旋入深度與模具剛度的需要來(lái)考慮 .凹模板的厚度一般不小于 10㎜。隨著凹模板的厚度的外形尺寸增加凹模板的厚度也相應(yīng)的增大。 整體凹模板的厚度可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì) : 由式 (226)可以知道邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 H=K1 K2 (㎜ ) 式中 F— 沖裁力 K1 凹模材料的修正系數(shù) ,合金工具剛為 K1 =1,碳素工具鋼取 K1 =。 K2 凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù) ,參考表 (218)可知道 K2 = H= vmm3..703 8 6 8 0 ?? 由于不用卸料橡膠，所以其長(zhǎng)度可以在原來(lái)的基礎(chǔ)上相應(yīng)的加上一段 d既可，故由以上的計(jì)算可知凹凸模的長(zhǎng)度可以設(shè)計(jì)為 L=16++=，那么其外形尺寸為 ㎜ ? 364 ㎜，其中直徑為 352? ,截面面積也不是很小 ,故不需要進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算。 拉深凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可以參照各模具圖， 在此僅就其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些做介紹，首先每個(gè)拉深凸模須鉆一通孔，以防當(dāng)工件脫離凸模是在凸模端頭與工件底之間的空間形成真空，增加額外的卸料力，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)使工件底部抽扁。通氣孔的直徑一般可為 3～8㎜之間選取，受鉆頭長(zhǎng)度限制，一般很難從凸模工件端鉆通至固定端，這時(shí)可以自工作端側(cè)壁鉆孔與之相通，側(cè)孔中心線到凸模工作的距離只要稍大于拉伸工序件的高度就可到達(dá)通氣的目的。 其次要確定拉深凸模的固定方法，以便確定其固定端的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于順裝順出件簡(jiǎn)單拉深模，如果工件直徑與模柄直徑相差不大，常將凸模與模柄制成一體。如果兩 直徑相差很大或者拉深模有壓邊裝置，可將凸模固定端制造成凸緣式的，借助固定板與上模板進(jìn)行連接。當(dāng)然也可以采取以下的方法來(lái)固定拉深凸模：凸模固定端不帶凸緣，以過(guò)度配合直接嵌入到模座內(nèi)的一定深度，并用螺釘聯(lián)結(jié)防止拔除。其優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可省去銷釘和凸模固定板。但拉深凸模與模座的垂直度比凸緣式凸模較差，因此不試用于較精密的拉深模，有時(shí)對(duì)于較大的拉深凸模，可采用組合式的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ ～ 2— 81）規(guī)定，凸模的材料用 T10A。刃口部分熱處理硬度為58～ 60HRC，尾部回火至 40～ 50HRC。凸模的固定方法為臺(tái)階式凸模，將凸模壓入固定板內(nèi)采用 H7/h6 配合。凸模的長(zhǎng)度根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定 ， 參考 ??10 由式 (217)可選用彈壓卸料方式的凸模 。 其長(zhǎng)度為 L=h1 +h2 +h3 式中 h1 凸模固定板的厚度 h2 彈壓卸料板的厚度 h3 預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡膠的厚度 (mm) h3 =～ ,H 為自由狀態(tài)下橡皮的厚度 ,祥見(jiàn)以下的計(jì)算。公式中的 是凸模端面縮進(jìn)卸料板的厚度，如圖所示： 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 45 凸模的結(jié)構(gòu) 查 ??7 由表 (1410)可以知道 : 彈壓卸料板的厚度 h2 =16mm 參考 ??6 可以知道 : 凸模固定板的外形與尺寸通常與凹模板相同 ,厚度為凹模板厚度的 ～ 1 倍。固定土模的形狀決定于凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,對(duì)于圓凸模 ,取凸模固定端的直徑按 H7 精度加工 . 整體凹模板的厚度可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì) : 由式 (226)可以知道 H=K1 K2 3 F (㎜ ) 式中 F— 沖裁力 K1 凹模材料的修正系數(shù) ,合金工具剛為 K1 =1,碳素工具鋼取 K1 =。 K2 凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù) ,參考表 (218)可知道 K2 = H= 3 ? = 查《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》 由表 (1410)可以知道 : 彈壓卸料板的厚度 h2 =10mm 而又因?yàn)樗鼪](méi)有卸料橡膠，就必須加上相應(yīng)的一段長(zhǎng)度 d。故知 L=+10+d= ㎜。那么凸模的外形尺寸為 260? ㎜。 凹模設(shè)計(jì) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：確定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，選擇凹模形孔側(cè)壁的形狀，布置凹模板上形孔、螺孔和銷孔的位置以及標(biāo)注尺寸等。凹模用整體凹模 ,各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工 ,安排凹模在模架上位置時(shí) ,要依據(jù)計(jì)算壓力中心的位置 ,將壓力中心與模柄中心重合，參考 ??1 凹模的厚度的確定由式 (225)可知 :H=Kb 其中 H 為凹模厚度 。 B 為因數(shù) 查 ??3 表 (217)可知 k 為 ，那么 H= 352= ㎜，可以取為 ㎜。凹邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 模的壁厚的確定由式 (225)得 : c=～ 2H 那么 c=2 =237mm。當(dāng) t=5mm時(shí) , \? =30\ ，可以設(shè)計(jì)其外形尺寸為 ㎜ 564? ㎜。 圖 46 凹模的結(jié)構(gòu) 5 模具其它結(jié)構(gòu)要素的確定 確定送料方式 模具相對(duì)于模架是采用從前往后的縱向送料方式，還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。如 L(送料方向的凹模長(zhǎng)度 )＜ B(垂直于送料方向的凹模寬度 )時(shí)，采用縱向送料方式； L＞ B 時(shí)，則采用橫向送料方式； L=B 時(shí)，縱向或橫向均可。就本例的圓形凹模板而言，其送料方式應(yīng)采用縱向送料。 卸料裝置的設(shè)計(jì) 卸料裝置的功用是在 一次沖裁結(jié)束以后，將條料或工序件與落料凸?；驔_孔凸模脫離，以便下一次沖裁。卸料裝置的形式很多，它包括固定卸料板、活動(dòng)卸料板、彈壓卸料板廢料切刀等。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時(shí)也起壓料和凸模導(dǎo)向的作用。因此大批量生產(chǎn)時(shí)要將卸料板淬硬?？紤]到工件的板料大于 ㎜沖裁的卸料裝置可以采取 以下結(jié)構(gòu)，其尺寸為 459 459 16mm。如圖所示：拉深模的卸料裝置如圖所示：推件是剛性的，壓力由壓力機(jī)橫杠經(jīng)頂桿傳至推件器上。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 51 壓邊裝置 模架形式 如采用縱向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架 (對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架也可 )；橫向送料適采用對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架：而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料 (縱橫向均可且送料較順暢 )，但工作時(shí)受力均衡性和對(duì)稱性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些；四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具；而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具采 用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，一是對(duì)縱向送料方式較適宜 。 凸模固定板 凸模固定板的外形與尺寸通常與凹木板相同，厚度為 凹模板的 ～ 1 倍。固定凸模的形孔決定凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于圓凸模，去凸模固定端的直徑按 H7 精度加工。其尺寸為 71 564 564mm。 邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 52 卸料裝置 拉深凹模的通氣孔 工件在拉深時(shí) ，由于空氣壓力的作用或潤(rùn)滑油的粘性等因素，使工件很容易附在凸模上。為使工件不至于貼在凸模上，設(shè)計(jì)凸模時(shí)，應(yīng)有通氣孔，拉深凸模的通氣孔如圖所示。對(duì)一般中小型件的拉深，可直接在凸模上 鉆通氣孔，孔的大小根據(jù)凸模尺寸大小而定，由表 4— 35得通氣孔的直徑 d為 8 ㎜。53通氣孔的設(shè)置 模柄的選擇