水龍頭裝飾蓋冷沖壓模具結(jié)構(gòu)分析工藝設(shè)計(jì)計(jì)算摘要：該文以1Cr18Ni9Ti不銹鋼水龍頭裝飾蓋作為研究的對(duì)象，通過(guò)對(duì)該產(chǎn)品的材料、精度、形狀以及尺寸等進(jìn)行工藝性能的分析，制訂了該產(chǎn)品的成型工藝路線為：先采用正裝復(fù)合模具進(jìn)行落料和拉深，之后進(jìn)行修邊，再利用單一工序的模具進(jìn)行沖孔。在此基礎(chǔ)上，本文完成了該落料拉深正裝復(fù)合模以及沖孔單工序模模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、相關(guān)工藝參數(shù)的計(jì)算以及模具中各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)，最后利用UG軟件完成了模具中各個(gè)零部件的三維結(jié)構(gòu)圖以及模具裝配圖的繪制。關(guān)鍵詞：冷沖模水龍頭裝飾蓋落料拉深復(fù)合模沖孔單工序模UG軟件目錄1緒論 11.1冷沖壓技術(shù)概述 11.2冷沖壓模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 21.3冷沖壓模具設(shè)計(jì)相關(guān)軟件 32課題研究?jī)?nèi)容和研究方法 42.1課題研究?jī)?nèi)容 42.2課題研究方法 53設(shè)計(jì)過(guò)程 53.1產(chǎn)品介紹 53.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的沖壓工藝性分析 63.3沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式的確定 83.4工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 93.5落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)過(guò)程 193.6沖孔單工序模設(shè)計(jì)過(guò)程 34結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 42-PAGE44-1緒論近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)和技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，逐步形成了一套種類完備、產(chǎn)值巨大的現(xiàn)代化工業(yè)體系，擺脫了幾十年來(lái)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)的稱號(hào)，在全世界的制造領(lǐng)域中取得了十分顯著的成就。其中，模具作為制造業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)，是任何產(chǎn)業(yè)得以發(fā)展的基礎(chǔ)，被稱為“中國(guó)制造業(yè)之母”。所謂模具，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是實(shí)際生產(chǎn)中用于產(chǎn)品成形的工藝裝備。模具在生活中的身影無(wú)處不在，幾乎所有產(chǎn)品的成形都離不開模具的使用。與其他產(chǎn)品成形的方法相比，采用模具來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的加工具有許多優(yōu)勢(shì)：其加工效率高、產(chǎn)品精度好、資金投入少、原材料利用率高、使用安裝方便等，因此，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空航天等各個(gè)行業(yè)[1]。目前，我國(guó)模具行業(yè)產(chǎn)值突飛猛進(jìn)，這不僅表明我國(guó)模具自主生產(chǎn)能力的提高，也是我國(guó)工業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的重要依據(jù)。據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)的模具總產(chǎn)值巨大，大約占全世界模具總產(chǎn)值的18%，位居全球第三，成為僅次于德國(guó)、美國(guó)的模具制造大國(guó)。改革開放以來(lái)，國(guó)家加大了改革創(chuàng)新的力度，各行各業(yè)都呈現(xiàn)出了煥然一新的面貌，模具行業(yè)作為百業(yè)之基也因而成為炙手可熱的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛[2]。在這種大背景下，行業(yè)之間彼此競(jìng)爭(zhēng)，不斷創(chuàng)新，使得產(chǎn)品類別增多，數(shù)量加大，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷提高，導(dǎo)致模具供不應(yīng)求。為了順應(yīng)不斷發(fā)展變化的工業(yè)需求，模具加工制造周期的長(zhǎng)短就顯得十分重要。傳統(tǒng)的制模技術(shù)取決于操作者的技術(shù)水平，使得成本高，加工周期長(zhǎng)，模具質(zhì)量及精度均不能保證，只能通過(guò)對(duì)模具性能等的不斷測(cè)試來(lái)檢查模具是否符合產(chǎn)品加工的技術(shù)要求，進(jìn)而通過(guò)反復(fù)修整，才能得到滿足要求的模具，不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)日益壯大，模具行業(yè)涌現(xiàn)出了一批新興技術(shù)，例如：CAD/CAE/CAM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/分析/制造技術(shù)，將其用于模具設(shè)計(jì)中可減輕工人工作量，大大縮短模具加工時(shí)長(zhǎng)，增強(qiáng)模具制造的質(zhì)量，降低制造成本，這無(wú)疑是對(duì)制造業(yè)的又一次革新[3]。1.1冷沖壓技術(shù)概述冷沖壓是工業(yè)生產(chǎn)中用于制品成形的重要方法之一，被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。它是一種在常溫下對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行少無(wú)切削加工的加工工藝方法，屬于板料成形的一種。它通過(guò)使用模具間接地將沖壓力施于被加工的板料，使其在模具內(nèi)斷開或進(jìn)一步成形為具有指定輪廓、大小及性能的毛坯或制件[4]。其中，與板料接觸使之變形或分離的工藝裝備為冷沖壓模具，簡(jiǎn)稱為冷沖模。沖壓加工過(guò)程是否可靠，其中，沖壓工藝方法是否合理、沖壓模具是否準(zhǔn)確以及沖壓設(shè)備是否高效起決定性作用，直接影響著產(chǎn)品的成型質(zhì)量[5]。冷沖壓工藝方法種類繁多，按板料的變形機(jī)理，可分為成形和分離兩大工序類別。成形工序是指被加工的板料受到模具的沖壓發(fā)生不可逆變形而非斷裂，形成最終制品的工藝方法。它包括彎曲、拉深、翻邊等；反之，若板料在壓力下沿著模具輪廓發(fā)生斷裂來(lái)獲得所需工件，則稱之為分離工序，也叫沖裁。落料、沖孔、切斷等均屬于分離工序的范疇[6]。在工業(yè)生產(chǎn)中，由毛坯加工成最終零部件往往需要多道工序、多套模具來(lái)完成。沖壓模具的種類與沖壓工藝方法相適應(yīng)。根據(jù)所加工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同，有落料模、沖孔模、彎曲模以及成形筒形或盒形零件的拉深模等；根據(jù)工序的數(shù)量及加工方式的不同，有單工序模、多工序連續(xù)模以及多工序復(fù)合模[7]。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)選擇合適的沖壓模具。除此之外，沖壓設(shè)備的選擇對(duì)沖壓加工過(guò)程也起著十分重要的作用。沖壓時(shí)所用到的設(shè)備即所謂的壓力機(jī)。市面上的壓力機(jī)各式各樣，根據(jù)傳壓介質(zhì)的不同，可分為采用機(jī)械來(lái)傳動(dòng)壓力的機(jī)械式壓力機(jī)及采用液體傳動(dòng)壓力的液壓式壓力機(jī)。液壓壓力機(jī)加工過(guò)程穩(wěn)定，使用方便，壓力可調(diào)，但其生產(chǎn)效率不高，維修困難，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中大多采用機(jī)械方式來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力的傳動(dòng)[8]。冷沖壓加工存在其他方法所不具有的優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域不可替代的加工工藝。由于沖壓過(guò)程是依靠模具和壓力機(jī)配合進(jìn)行加工，因此，其加工制造周期短，產(chǎn)品質(zhì)量好，加工精度高，生產(chǎn)成本低，材料損耗少，無(wú)需大量切削原材料，節(jié)能環(huán)保，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、電子、家電等行業(yè)，并在中國(guó)工業(yè)市場(chǎng)中占有一席之地。但其自身也有不足，由于受模具的加工費(fèi)用高、交工時(shí)間長(zhǎng)的限制，使得沖壓加工只有在加工批量大的情況下才能顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)[9]。1.2冷沖壓模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)的冷沖壓技術(shù)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，歷史文化底蘊(yùn)深厚，在古代就被人們所采用[10]。截止到現(xiàn)在，冷沖壓技術(shù)仍未銷聲匿跡，依舊活躍在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。伴隨著我國(guó)工業(yè)制造水平的不斷提升，模具行業(yè)也有了質(zhì)的飛躍，由原來(lái)的完全依賴國(guó)外進(jìn)口到現(xiàn)在可以自主完成某些模具的制造。例如汽車行業(yè)，一汽模具制造有限公司、天津汽車模具股份有限公司等諸多大型模具廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了部分汽車外覆蓋件沖壓模具的制造，比如：汽車的車門外板沖壓模具、汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)下?lián)醢鍥_壓模具、汽車的翼子板沖壓模具等。由此可見，我國(guó)的模具制造水平有很大的發(fā)展空間。除此之外，為了順應(yīng)社會(huì)快節(jié)奏的步伐，加快模具的生產(chǎn)效率，許多模具企業(yè)和高校加大了在模具制造技術(shù)方面的研究力度，初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與模具制造的結(jié)合[11]。通過(guò)對(duì)CAD/CAE/CAM技術(shù)及UG、CATIA等軟件的使用，大大減少了模具的設(shè)計(jì)、制造周期及制造成本，有利于我國(guó)制造業(yè)的穩(wěn)步前進(jìn)。模具作為現(xiàn)代化工業(yè)的基石，其制造水平對(duì)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展起著關(guān)鍵作用。雖說(shuō)我國(guó)的模具制造業(yè)的發(fā)展速度十分可觀，但不得不承認(rèn)與世界上的其他工業(yè)大國(guó)相比，我國(guó)的模具制造技術(shù)水平還不夠，仍存在著很多弊端。一方面，我國(guó)用于模具制造的計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用未完全普及，未能完全替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，而且，能夠正確使用這些軟件的技術(shù)人員也非常有限，這大大限制了我國(guó)沖壓模具的發(fā)展。另一方面，我國(guó)雖然可以實(shí)現(xiàn)模具的自主生產(chǎn)，但僅僅局限于簡(jiǎn)單模等精度要求不高的模具，而對(duì)一些精沖模還不能達(dá)到自給自足的地步，不能滿足各產(chǎn)品的精度要求，仍需靠國(guó)外提供，并且所制造出來(lái)的模具壽命短、周期長(zhǎng)、原材料損耗多，大大增加了模具的制造成本[12]。以上是阻礙我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展進(jìn)程的關(guān)鍵因素。因此，在未來(lái)的工業(yè)化道路上，應(yīng)注重對(duì)模具研究人員的技術(shù)培訓(xùn)，提升各界人員的整體職業(yè)素養(yǎng)，加大模具制造計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣力度，鼓勵(lì)模具行業(yè)者的不斷探索與創(chuàng)新，從而減小與其他國(guó)家的差距，提高我國(guó)的工業(yè)化水平[13]。1.3冷沖壓模具設(shè)計(jì)相關(guān)軟件1.3.1CAD/CAE/CAM技術(shù)傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)耗時(shí)長(zhǎng)、價(jià)格高，不適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的蒸蒸日上，模具行業(yè)也實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與制模技術(shù)的有效融合，其中，應(yīng)用最為廣泛的CAD/CAE/CAM技術(shù)在很大程度上解決了傳統(tǒng)制模技術(shù)的不足，為制造業(yè)開辟了一條新思路[14]。CAD技術(shù)，全稱為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，即模具技術(shù)人員在計(jì)算機(jī)的幫助下，對(duì)所制造的模具進(jìn)行二維排布與三維總裝設(shè)計(jì)的技術(shù)[15]。CAE技術(shù)，全稱為計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)，此技術(shù)是對(duì)CAD技術(shù)設(shè)計(jì)出的對(duì)象進(jìn)行模擬與分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)原設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行修改，最終得到想要的結(jié)果。CAM技術(shù)，全稱為計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)，該技術(shù)利用設(shè)計(jì)好的三維模具模型，通過(guò)數(shù)控加工技術(shù)來(lái)生成操控?cái)?shù)控機(jī)床工作的代碼，實(shí)現(xiàn)了模具加工制造的各個(gè)環(huán)節(jié)[16]。CAD/CAE/CAM技術(shù)的出現(xiàn)，改變了原有的制模方式，提高了模具的加工效率，降低了重復(fù)勞動(dòng)率，并且增強(qiáng)了模具制造的質(zhì)量，初步實(shí)現(xiàn)了模具的自動(dòng)化加工，對(duì)模具行業(yè)來(lái)說(shuō)是巨大的一次革新[17]。1.3.2UG軟件UG軟件是模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用最為熱門的軟件之一。該軟件具有十分強(qiáng)大的設(shè)計(jì)、分析與加工功能，兼有CAD技術(shù)、CAE技術(shù)及CAM技術(shù)的各個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以完成從模具的設(shè)計(jì)階段到模具的加工制造階段中各個(gè)環(huán)節(jié)的任務(wù)，因而，具有非常廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)及發(fā)展前景[18]。UG軟件擁有建模、設(shè)計(jì)、仿真、加工等許多模塊，可以進(jìn)行模具各個(gè)零部件產(chǎn)品形狀及外觀的塑造、產(chǎn)品二維平面圖的繪制、模具的立體裝配以及模具工作部分的數(shù)控加工制造。由于使用UG軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)工作時(shí)，可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行仿真模擬及分析，因此，使得生產(chǎn)出來(lái)的模具質(zhì)量及性能可以得到很好的保證。目前，隨著社會(huì)的更新?lián)Q代，產(chǎn)品的創(chuàng)新性對(duì)一個(gè)企業(yè)的生存起著至關(guān)重要的作用。在這樣的行業(yè)背景下，各式各樣的產(chǎn)品不斷衍生出來(lái)，如果仍單純的利用傳統(tǒng)手段來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品模具的制造，就會(huì)導(dǎo)致模具的需求量供不應(yīng)求，無(wú)法滿足社會(huì)的發(fā)展。相反，若采用UG軟件來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方式，這對(duì)人力、物力、財(cái)力都是很好的節(jié)約，并可以有效縮短模具的交工周期，提高模具制造的生產(chǎn)率，對(duì)模具制造業(yè)的發(fā)展有著很好的促進(jìn)作用[19]。2課題研究?jī)?nèi)容和研究方法2.1課題研究?jī)?nèi)容本文的研究對(duì)象為水龍頭裝飾蓋，在對(duì)該產(chǎn)品材料的性能、精度等級(jí)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及產(chǎn)品尺寸進(jìn)行沖壓工藝性分析的前提下，通過(guò)對(duì)沖壓過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)及安全因素的綜合考慮，最終制訂了該產(chǎn)品的成型工藝路線及模具的具體結(jié)構(gòu)組成方式。并通過(guò)對(duì)有關(guān)資料的查閱及專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，確定了冷沖壓過(guò)程所用的設(shè)備，進(jìn)行了模具中各組件結(jié)構(gòu)的確定、尺寸的計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)的選取等，完成了用于該產(chǎn)品冷沖壓成形的模具的設(shè)計(jì)，最終用UG軟件畫出了模具各組成部件的三維實(shí)體圖及模具裝配圖。2.2課題研究方法該水龍頭裝飾蓋冷沖壓模具的設(shè)計(jì)方法如下：（1）產(chǎn)品測(cè)量與繪制：通過(guò)相關(guān)設(shè)備，對(duì)產(chǎn)品已有的特征點(diǎn)進(jìn)行尺寸的測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果，在UG軟件的建模模塊進(jìn)行產(chǎn)品三維實(shí)體模型的繪制。（2）產(chǎn)品的沖壓工藝性分析：通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的材料性能、精度等級(jí)、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小等的分析，判斷該產(chǎn)品是否滿足冷沖壓工藝的要求。（3）產(chǎn)品沖壓工藝方案的制訂：根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量、加工成本及操作安全性等因素的基礎(chǔ)之上，對(duì)該產(chǎn)品的沖壓工藝方案進(jìn)行制訂。（4）冷沖壓模具的設(shè)計(jì)：通過(guò)理論研究與計(jì)算，對(duì)冷沖模的結(jié)構(gòu)、模具各個(gè)零件尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)與確定。（5）模具各組成部件三維結(jié)構(gòu)圖的繪制：利用UG軟件的建模功能來(lái)實(shí)現(xiàn)模具各組成部件三維圖的繪制。（6）模具總裝圖的繪制：在UG軟件的裝配模塊下，通過(guò)插入及移動(dòng)相關(guān)組件，從而組裝出模具的總裝圖。3設(shè)計(jì)過(guò)程3.1產(chǎn)品介紹該產(chǎn)品為水龍頭裝飾蓋，又叫水龍頭遮丑蓋，主要是用來(lái)遮擋裝水管時(shí)墻壁上遺留下來(lái)的孔洞，讓水龍頭看起來(lái)美觀，在日常生活中隨處可見。由于該產(chǎn)品為一裝飾品，因此，對(duì)其精度要求不高，精度等級(jí)為IT13；裝飾蓋的材料為不銹鋼1Cr18Ni9Ti，有良好的塑韌性；該產(chǎn)品的外形尺寸為：高度為35-0.18+0.21mm、內(nèi)徑為Φ65-0.23+0.23mm、中間孔居中，沖孔內(nèi)徑為Φ圖3.1.1水龍頭裝飾蓋的二維圖圖3.1.2水龍頭裝飾蓋的三維立體圖3.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的沖壓工藝性分析產(chǎn)品的質(zhì)量是由其設(shè)計(jì)過(guò)程所決定的，產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是產(chǎn)品整個(gè)制作過(guò)程中最關(guān)鍵的一步。產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需成本雖不高，但若設(shè)計(jì)不合理，該產(chǎn)品也就毫無(wú)價(jià)值可言。所謂產(chǎn)品的沖壓工藝性，是指沖壓產(chǎn)品的形狀、尺寸、材質(zhì)、精度等對(duì)沖壓加工工藝的適應(yīng)程度，沖壓工藝性好，即產(chǎn)品可以通過(guò)沖壓加工的方法，在保證模具壽命且成本不高的前提下很好地加工成形。產(chǎn)品的工藝性不單單影響著產(chǎn)品的質(zhì)量好壞、原材料的利用程度，其對(duì)模具的壽命、可靠性等也有很大的影響。因此，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝性分析是任何沖壓模具設(shè)計(jì)的前提。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝性分析主要包括以下幾個(gè)方面。3.2.1產(chǎn)品材料的選用該產(chǎn)品為水龍頭裝飾蓋。作為生活中離不開的產(chǎn)品，其材質(zhì)絕對(duì)是需要重點(diǎn)考察的一個(gè)方面。目前市場(chǎng)上比較流行的水龍頭裝飾蓋的材質(zhì)為不銹鋼1Cr18Ni9Ti。這種鋼性能良好，有很好的塑性、韌性、耐腐蝕性和焊接性能，易于加工成形。并且，這種鋼的抗拉強(qiáng)度σb≥550MPa，屈服強(qiáng)度σs≥200MPa，伸長(zhǎng)率≥40%，滿足水龍頭裝飾蓋的使用要求，因此，被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。3.2.2產(chǎn)品的精度等級(jí)由于該產(chǎn)品為裝飾性零件，因此實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)其精度要求不高，其精度等級(jí)為IT13。利用冷沖壓模具對(duì)工件進(jìn)行加工可以達(dá)到的精度一般為IT12~IT10級(jí)，精度較高的可以達(dá)到IT10~IT8。由于該產(chǎn)品的精度為IT13，精度不高，因此，可以滿足產(chǎn)品精度等級(jí)的要求。3.2.3產(chǎn)品的形狀該沖壓件為圓形件，形狀簡(jiǎn)單且軸對(duì)稱，不存在尖角，在一定程度上避免了沖壓時(shí)的開裂現(xiàn)象，有利于對(duì)其加工成形。3.2.4產(chǎn)品的尺寸沖壓時(shí)，為保證模具的正常使用，使其在工作過(guò)程中不被損壞，因此，對(duì)產(chǎn)品的尺寸有一定的要求。①孔與邊緣的最小距離：由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]圖4-72得，孔與邊緣的最小距離應(yīng)大于2t（t為板料厚度）。該沖壓件的孔與邊緣的距離是17mm，板料厚度為t=1mm，因此，滿足要求。②孔的最小直徑：由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]圖4-72得，沖壓件上的最小孔徑d應(yīng)該大于1.5t（t為板料厚度）。該沖壓件沖孔的直徑d=33mm，板料厚度t=1mm，因此，滿足要求。③拉深件的相對(duì)高度：由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，當(dāng)拉深前毛坯的厚度t=1mm，且拉深后制件的高度H≤（0.5~0.7）d（d為圓筒形件的直徑）時(shí)，拉深件為淺拉深件，拉深比較容易，可實(shí)現(xiàn)一次拉深成形。此工件H=35mm，d=67mm，因此，滿足要求，拉深易于實(shí)現(xiàn)。④拉深件的圓角：由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，為使工件可以順利拉深成形，拉深件底部圓角半徑r應(yīng)滿足r≥（3~5）t（t為料厚，mm），并使拉深凸模刃口處圓角半徑rp≥t，凹模刃口處圓角半徑rd≥2t，一般取rp=（3~5）t，rd=（5~10）t。此沖壓件r=4mm，t=1mm，rp=4mm，rd=6mm，因此，滿足要求。⑤拉深件上孔的位置：該拉深件上的孔均勻分布在此拉深件的底端，有利于沖孔的順利進(jìn)行。3.3沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式的確定在制定沖壓工藝方案時(shí)，要在確保最終產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，將加工過(guò)程的經(jīng)濟(jì)及安全因素考慮在內(nèi)，以使整個(gè)沖壓過(guò)程達(dá)到最佳的效果。由該工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析可知，該工件經(jīng)過(guò)落料、拉深、修邊、沖孔四個(gè)沖壓工序成形得到。由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，無(wú)法蘭的拉深件，當(dāng)厚度t>0.5mm時(shí)，若其高度H≤（0.5~0.7）d（d為圓筒形件的直徑），則只需一次拉深即可成形。該產(chǎn)品H=35mm，d=67mm，滿足一次拉深成形的要求。為此，設(shè)計(jì)以下兩種工藝方案：①方案一：先落料，再拉深，然后修邊，最后沖孔，采用三套單一工序的模具進(jìn)行加工；②方案二：先采用復(fù)合模進(jìn)行落料拉深，然后進(jìn)行修邊，最后用沖孔單工序模進(jìn)行沖孔。方案一采用三套單一工序的模具進(jìn)行加工，使得整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的成本大大增加，不滿足制定沖壓方案時(shí)的經(jīng)濟(jì)性原則。其次，在一個(gè)工序結(jié)束進(jìn)入到下一個(gè)工序時(shí)，模具與工件之間要進(jìn)行定位，從而來(lái)保證沖壓工序的正確進(jìn)行，多個(gè)工序就要進(jìn)行多次定位，使得整個(gè)沖壓加工產(chǎn)生的誤差大，產(chǎn)品的精度不夠。由于市場(chǎng)上對(duì)該產(chǎn)品的需求量大，為在保證經(jīng)濟(jì)效益的前提下提高其加工速度及滿足其精度要求，應(yīng)采用方案二復(fù)合沖壓的方式來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工。該裝飾蓋對(duì)其表面有一定的平整度要求，且工件的厚度較薄，材質(zhì)較軟。正裝復(fù)合模在其模具的卸料部分及壓邊部分均裝有彈性元件，在落料及拉深時(shí)，能很好地對(duì)條料及工件起到壓平作用，可以滿足工件的平整要求。因此，落料拉深過(guò)程由正裝復(fù)合模來(lái)完成。對(duì)于工件底部孔的加工，采用導(dǎo)柱式?jīng)_裁模來(lái)完成。該模具的卸料裝置也是彈性的，由卸料板、橡皮、卸料螺釘組成，可以保證工件的表面質(zhì)量。并且，該模具的導(dǎo)向元件為導(dǎo)柱、導(dǎo)套，使得模具的導(dǎo)向與定位準(zhǔn)確、操作與安裝方便，因而，被得以廣泛應(yīng)用。3.4工藝設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1拉深件毛坯直徑的確定（1）修邊余量Δh的確定拉深時(shí)，毛坯在各個(gè)方向上性能不同，并且，拉深凸、凹模各處的間隙不相等，使得產(chǎn)品成形之后表層不整齊，不滿足使用要求，要增加修邊工序來(lái)對(duì)工件進(jìn)行修整。因而，在計(jì)算拉深件毛坯直徑時(shí)，必須要把修邊余量計(jì)入工件。由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表6-2查得，當(dāng)拉深件的高度h=35-0.5=34.5mm，相對(duì)高度h/d=34.5/（67-1）=0.5227時(shí)，該圓筒形拉深件的修邊余量Δh=2mm。（2）毛坯直徑的計(jì)算拉深后工件的面積可采用求和的方式進(jìn)行計(jì)算，即將工件劃分成幾個(gè)形狀規(guī)則、面積易求的部分，最終求和可得到工件整體的面積，其數(shù)值與拉深前落料毛坯的面積相等，因而，可求得毛坯直徑。由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表4-11查得該圓筒形零件毛坯直徑展開公式為：D=d22+4公式3.1中，各符號(hào)的含義為：d2——圓筒部分的直徑（mm）；r——拉深件底部圓角半徑（mm）；h——拉深件直壁部分高度（mm）；H——拉深后工件的高度（mm）。其中，各個(gè)尺寸代入的均為中性層的尺寸。對(duì)該零件，d2=66mm，H=34.5+Δh=34.5+2=36.5mm（Δh為修邊余量），r=4.5mm，代入式3.1得該零件的毛坯尺寸為：D=3.4.2拉深次數(shù)的確定若該工件的拉深次數(shù)為一次，則需要的拉深系數(shù)為：m=dD=66公式3.2中，d——圓筒形件中性層處的直徑（mm）；D——拉深毛坯的直徑（mm）。對(duì)該圓筒形件，其毛坯相對(duì)厚度的計(jì)算公式為：tD公式3.3中，t——板料厚度（mm）；D——拉深前毛坯的直徑（mm）。由《沖壓工藝學(xué)》[22]表4-5查得，當(dāng)拉深毛坯t/D=0.8621時(shí)，工件初次拉深至最大高度時(shí)的m1=0.55。由于m>m1，因此，該產(chǎn)品的拉深次數(shù)為一次。3.4.3排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）排樣方法所謂排樣，即沖裁時(shí)工件在條料上擺放的位置與形式。排樣方法的確定是沖壓加工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的必經(jīng)之路。采用正確的排樣方法能減少條料的損耗、提高產(chǎn)品制造過(guò)程的速度、確保產(chǎn)品的質(zhì)量與精度滿足使用要求，對(duì)產(chǎn)品的正確沖壓成形起著決定性的作用。板料上工件的排樣方法各式各樣，要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，從中選擇最優(yōu)的排樣方法。由于落料后工件的截面形狀為圓形，幾何形狀簡(jiǎn)單，因此，排樣方法選用簡(jiǎn)單的直排法。（2）搭邊值的確定搭邊值的大小是沖壓加工時(shí)，條料上相鄰工件間或工件與條料單側(cè)間距離的最小值。由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表3-10查得：當(dāng)板料厚度t=1mm且工件為圓形件時(shí)，兩工件間的最小距離a=0.8mm，工件與條料單側(cè)間的最小距離a1=1.0mm。（3）送料步距的計(jì)算送料步距是指沖裁時(shí)，沖壓模具從上一次沖裁結(jié)束到下一次沖裁開始，條料沿著送料方向所走的距離。由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，模具一個(gè)工作行程只加工一個(gè)工件時(shí)，送料步距的計(jì)算公式為：A=D+a（3.4）公式3.4中，各符號(hào)的含義為：D——沿著送料方向的沖壓件寬度，這里為落料毛坯的直徑（mm）；a——工件之間的搭邊值（mm）。對(duì)此工件，D=116mm，a=0.8mm，所以，沖壓時(shí)的送料步距為：A=116+0.8=116.8mm。（4）條料寬度的計(jì)算由于落料時(shí)條料的導(dǎo)向由兩個(gè)單側(cè)導(dǎo)料銷來(lái)保證，使得條料不會(huì)任意擺動(dòng)，能有效保證沖壓加工過(guò)程的可靠性。因此，對(duì)該模具，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，條料寬度的計(jì)算公式為：B=（D+2a1+?）-?公式3.5中，各符號(hào)的含義為：D——落料毛坯的直徑（mm）；a1——平行于條料寬度方向的搭邊值（mm）；Δ——剪切得到條料時(shí)的下偏差值（mm）。對(duì)此工件，D=116mm，a1=1.0mm，Δ由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表3-11查得為0.5mm，因此，可計(jì)算得出條料寬度為：B=（116+2×1+0.5）（5）材料利用率的計(jì)算材料利用率是最終產(chǎn)品中所包含的材料量與加工該產(chǎn)品所消耗材料量的比值。它反映了材料的實(shí)際利用情況。其中，材料的利用率越高，材料就會(huì)被利用的越多，產(chǎn)生的廢料越少，生產(chǎn)成本也會(huì)降低。該水龍頭裝飾蓋產(chǎn)量大，要求沖壓的生產(chǎn)率高，對(duì)沖壓時(shí)的生產(chǎn)率有一定要求，因此，提高材料的利用率至關(guān)重要。使得該產(chǎn)品加工成形的材料為板料。通常，板料形狀為矩形，在保證條料寬度的前提下可沿矩形板料的長(zhǎng)和寬進(jìn)行裁剪。其中，沿板料的短邊裁稱為橫裁，沿板料的長(zhǎng)邊裁稱為縱裁。選擇裁板方法時(shí)，要考慮生產(chǎn)效率、操作是否方便、以及材料利用率等因素?？v裁操作方便，工件生產(chǎn)率高，所以正常情況下應(yīng)優(yōu)先采用縱裁。由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表1-12查得，厚度為1mm的鋼板，沖壓常用板料的尺寸標(biāo)準(zhǔn)有（厚度×寬度×長(zhǎng)度）：1.0mm×500mm×1000mm、1.0mm×600mm×1200mm、1.0mm×800mm×1500mm三種。由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，整個(gè)板料的總利用率計(jì)算公式為：η0=nS公式3.6中，各符號(hào)的含義為：n——沖壓板料上所加工零件的總數(shù)量；L——板料長(zhǎng)度（mm）；B——板料寬度（mm）；S2——工件的面積（mm2）。對(duì)該落料件，其面積為：S2（a）板料尺寸為1.0mm×500mm×1000mm時(shí)：①橫裁經(jīng)計(jì)算可得，板料長(zhǎng)度L/條料寬度=1000/118.5=8.439，板料寬度B/送料步距A=500/116.8=4.281，所以整個(gè)板料實(shí)際加工零件數(shù)為n=4×8=32件。該工件的面積S2=10568.32mm2，板料長(zhǎng)度L=1000mm，板料寬度B=500mm，代入式3.6得該排樣方法的材料利用率為：η②縱裁經(jīng)計(jì)算可得，板料寬度B/條料寬度=500/118.5=4.219，板料長(zhǎng)度L/送料步距A=1000/116.8=8.562，所以整個(gè)板料實(shí)際加工零件數(shù)為n=4×8=32件。該工件的面積S2=10568.32mm2，板料長(zhǎng)度L=1000mm，板料寬度B=500mm，代入式3.6得該排樣方法的材料利用率為：η（b）板料尺寸為1.0mm×600mm×1200mm時(shí)：①橫裁經(jīng)計(jì)算可得，板料長(zhǎng)度L/條料寬度=1200/118.5=10.127，板料寬度B/送料步距A=600/116.8=5.137，所以整個(gè)板料實(shí)際加工零件數(shù)為n=5×10=50件。該工件的面積S2=10568.32mm2，板料長(zhǎng)度L=1200mm，板料寬度B=600mm，代入式3.6得該排樣方法的材料利用率為：η②縱裁經(jīng)計(jì)算可得，板料寬度B/條料寬度=600/118.5=5.063，板料長(zhǎng)度L/送料步距A=1200/116.8=10.274，所以整個(gè)板料實(shí)際加工零件數(shù)為n=5×10=50件。該工件的面積S2=10568.32mm2，板料長(zhǎng)度L=1200mm，板料寬度B=600mm，代入式3.6得該排樣方法的材料利用率為：η（c）板料尺寸為1.0mm×800mm×1500mm時(shí)：①橫裁經(jīng)計(jì)算可得，板料長(zhǎng)度L/條料寬度=1500/118.5=12.658，板料寬度B/送料步距A=800/116.8=6.849，所以整個(gè)板料實(shí)際加工零件數(shù)為n=6×12=72件。該工件的面積S2=10568.32mm2，板料長(zhǎng)度L=1500mm，板料寬度B=800mm，代入式3.6得該排樣方法的材料利用率為：η②縱裁經(jīng)計(jì)算可得，板料寬度B/條料寬度=800/118.5=6.751，板料長(zhǎng)度L/送料步距A=1500/116.8=12.842，所以整個(gè)板料實(shí)際加工零件數(shù)為n=6×12=72件。該工件的面積S2=10568.32mm2，板料長(zhǎng)度L=1500mm，板料寬度B=800mm，代入式3.6得該排樣方法的材料利用率為：η綜上可得，板料長(zhǎng)1200mm，寬600mm，厚1mm時(shí)，材料利用率最高，且橫裁與縱裁的材料利用率相同，均為73.39%。因此，采用縱裁的裁板方式。（6）排樣圖的繪制用UG軟件繪制的該工件的排樣圖如圖3.4.1所示。由此排樣圖可以得到以下信息：條料的寬度為118.5-0.5圖3.4.1排樣圖3.4.4計(jì)算沖壓力并初選壓力機(jī)沖壓加工所需壓力由壓力機(jī)來(lái)提供。為保證產(chǎn)品的順利加工成形，在選取壓力機(jī)型號(hào)時(shí)要保證所選壓力機(jī)滿足沖壓加工的要求。3.4.4.1落料拉深復(fù)合模（1）沖壓力的計(jì)算不同結(jié)構(gòu)的模具所包含的沖壓力的種類不同，要根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)列舉出所有的沖壓力，并通過(guò)分析計(jì)算得到其總的沖壓力。該復(fù)合模具進(jìn)行一次沖壓工作，可以完成產(chǎn)品落料及拉深兩個(gè)工序的加工，并且，由于該模具中的卸料裝置為彈性的、推件裝置為剛性的、壓邊裝置為彈性的，因此，該模具的沖壓力有：落料力、卸料力、拉深力及壓邊力。①落料力的計(jì)算由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，落料力的計(jì)算公式為：F落公式3.7中，各符號(hào)的含義為：L——圓形落料件的周長(zhǎng)（mm）；t——沖壓鋼板的厚度（mm）；τ——板料抵抗模具刃口切斷時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)度，即抗剪強(qiáng)度（MPa）。對(duì)該工件，L=πD=116×π=364.42mm；t=1mm；由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表2-3查得，不銹鋼1Cr18Ni9Ti的抗剪強(qiáng)度為451MPa~511MPa，取τ=480MPa。將上述參數(shù)代入式3.7可得落料力為：F②拉深力的計(jì)算由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表4-50得，工件拉深次數(shù)為一次時(shí)，拉深力的計(jì)算公式為：F拉=πdtσb公式3.8中，各符號(hào)的含義為：d——拉深件圓筒部分的直徑（mm）；σb——材料受拉被拉斷前所能承受的最大拉應(yīng)力，即抗拉強(qiáng)度（MPa）；k——修正系數(shù)。對(duì)該工件，d=66mm；t=1mm；材料的抗拉強(qiáng)度在一般情況下滿足σb=1.3τ，由上文可知τ為480MPa，所以σb=1.3τ=1.3×480=624MPa；k可由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表6-11查得，k=1。最終，將上述各數(shù)值代入式3.8可以求得拉深力為：F③卸料力的計(jì)算由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，卸料力的計(jì)算公式為：F卸=K卸公式3.9中，各符號(hào)的含義為：K卸——卸料力系數(shù)；F——落料力（N）。對(duì)該工件，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表3-8得，板料厚度為1mm時(shí)，K卸為0.025~0.06，另K卸=0.05。最終，可以求得卸料力為：F④壓邊力的計(jì)算1）確定是否采用壓邊圈經(jīng)計(jì)算，該落料毛坯的相對(duì)厚度為tD×100=1116×100=0.8621。由《沖壓工藝學(xué)》[22]表4-5查得，當(dāng)t/D=0.8621時(shí)，工件第一次拉深至極限高度時(shí)的拉深系數(shù)m1=0.55，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表6-12得，由于t2）壓邊力的確定由于該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)一次拉深工序即可成形，由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表4-47得，其壓邊力的計(jì)算公式為：F壓公式3.10中，各符號(hào)的含義為：D——落料件的直徑（mm）；d1——拉深件的直徑（mm）；rd——凹模刃口處圓角半徑（mm）；p——工件單位面積所受壓邊圈的壓力（MPa）。對(duì)該工件，D=116mm；d1=66mm；p可由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表4-48查得，為3~4.5MPa，取p=4MPa；rd=（5~10）t，在此取rd=6mm。因此，壓邊力為：F⑤總沖壓力的計(jì)算由于F落>F拉，因此，總沖壓力為：F總=F落（2）壓力機(jī)的選取該拉深件的相對(duì)高度H/D=35/67=0.5，屬于淺拉深件。對(duì)該類型的拉深件，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]可得壓力機(jī)所能提供壓力的最大值與所需沖壓力的關(guān)系為：F總≤（0.7~0.8）F公稱。式中，F(xiàn)總——表3-1壓力機(jī)部分參數(shù)表型號(hào)標(biāo)稱壓力/kN滑塊行程/mm行程次數(shù)/（次/min）連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度/mm最大裝模高度/mm工作臺(tái)尺寸模柄孔尺寸電動(dòng)機(jī)功率/kW前后×左右/(mm×mm)直徑×深度/(mm×mm)J23-636301305080360480×170Φ50×705.53.4.4.2沖孔單工序模（1）沖壓力的計(jì)算由于該沖孔單工序模具卸料時(shí)采用的是彈性卸料，并且，工件由沖孔凹模洞口落下，因此，總沖壓力包括沖孔力、卸料力以及推件力。①?zèng)_孔力的計(jì)算由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，沖孔力的計(jì)算公式為：F沖=Ltσb=1.3Ltτ公式3.12中，各符號(hào)的含義為：L——所要沖壓的孔的周長(zhǎng)（mm）；t——沖壓鋼板的厚度（mm）；τ——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。對(duì)該工件，L=πD=33×π=103.67mm；t=1mm；不銹鋼1Cr18Ni9Ti的抗剪強(qiáng)度由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表2-3查得為451MPa~511MPa，取τ=480MPa。因此，沖孔力為：F②卸料力的計(jì)算由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，卸料力的計(jì)算公式為：F卸=K卸公式3.13中，各符號(hào)的含義為：K卸——卸料力系數(shù)；F——沖裁力（N），在這里為沖孔力。對(duì)該工件，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表3-8得，板料厚度為1mm時(shí)，K卸為0.025~0.06，取K卸為0.05。因此，可求得卸料力為：F③推件力的計(jì)算由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，推件力的計(jì)算公式為：F推=n×K推公式3.14中，各符號(hào)的含義為：n——凹模洞口內(nèi)被卡沖孔件的數(shù)量，取1；K推——推件力系數(shù)；F——沖孔力（N）。對(duì)該工件，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表3-8查得，料厚為1mm的鋼的K推為0.05。因此，可以求得推件力為：F④總沖壓力的計(jì)算F總=F沖（2）壓力機(jī)的選取對(duì)該沖孔模具，選擇標(biāo)稱壓力為250kN，代號(hào)為J23-25的壓力機(jī)。其部分參數(shù)值如表3-2所示。表3-2壓力機(jī)部分參數(shù)表型號(hào)標(biāo)稱壓力/kN滑塊行程/mm行程次數(shù)/（次/min）連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度/mm最大裝模高度/mm工作臺(tái)尺寸模柄孔尺寸電動(dòng)機(jī)功率/kW前后×左右/(mm×mm)直徑×深度/(mm×mm)J23-252506555/10555270370×560Φ50×702.23.4.5模具壓力中心的計(jì)算由于兩套模具所得的制品均為圓形件，形狀對(duì)稱，因此，落料拉深復(fù)合模及沖孔單工序模的壓力中心均為制品的幾何中心。各模具的壓力中心如圖3.4.2所示。a）復(fù)合模b）沖孔模圖3.4.2模具的壓力中心3.4.6模具工作零件凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算3.4.6.1落料拉深復(fù)合模（1）落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于各沖裁模具的制造方法不同，所以其尺寸的計(jì)算方式就不同，凸模和凹模加工主要有兩種方式：凸、凹模分別加工及凸、凹模配合加工。當(dāng)采用前者進(jìn)行模具加工時(shí)，為保證模具間的間隙滿足沖壓要求，凸模與凹模制造時(shí)應(yīng)滿足以下條件：|δp|+|δd|≤Zmax-Zmin。式中，δp：凸模制造公差值，δd：凹模制造公差值。由《沖壓工藝學(xué)》[22]表2-3得，材料厚度為1mm的不銹鋼，凸模與凹模均無(wú)磨損時(shí)的雙邊間隙為：Zmax=0.070mm、Zmin=0.050mm。對(duì)該落料件，由《沖壓工藝學(xué)》[22]表2-6可得，其凸模與凹模制造時(shí)的公差值分別為：δp=-0.025mm，δd=0.035mm。由于|δp|+|δd|=0.025+0.035=0.060mm>Zmax-Zmin=0.070-0.050=0.020mm，不滿足凸模與凹模分別加工的條件，因此，要采用配合加工，先對(duì)落料凹模進(jìn)行設(shè)計(jì)，再根據(jù)模具間隙要求對(duì)凸模進(jìn)行設(shè)計(jì)。由《沖壓工藝學(xué)》[22]得，凹模刃口尺寸計(jì)算公式為：Ad公式3.16中，各符號(hào)的含義為：Amax——落料件尺寸的最大值（mm）；?——尺寸公差（mm）；x——磨損系數(shù)。對(duì)該工件，由《互換性與測(cè)量技術(shù)》[23]表2-3得，基本尺寸為116mm，公差等級(jí)為IT13的工件公差值?=0.54mm，所以落料件的尺寸及公差為116-0.540mm，因此，Amax=116mm。由《沖壓工藝學(xué)》[22]A落料凸模工作部分的尺寸要根據(jù)落料凹模及模具間隙要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）拉深凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，當(dāng)工件對(duì)其內(nèi)側(cè)尺寸有要求時(shí)，拉深凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式為：拉深凸模尺寸：d凸=（d+0.4?）-拉深凹模尺寸：d凹=（d+0.4?+2Z）0公式3.17及3.18中，各符號(hào)的含義為：d——工件內(nèi)形基本尺寸（mm）；Z——凸模與凹模同側(cè)處的間隙值（mm）；Δ——工件內(nèi)形基本尺寸d的公差（mm）；δ凸——凸模制造時(shí)的公差值；δ凹——凹模制造時(shí)的公差值。對(duì)該拉深件，d=65mm；凸模與凹模的制造公差值由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表6-16可以得到，其中，δ凸=-0.030mm；δ凹=0.050mm；由《互換性與測(cè)量技術(shù)》[23]表2-3得，基本尺寸為65mm，公差等級(jí)為IT13的工件的公差值?=0.46mm；由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表6-15得，拉深次數(shù)為一次的有壓邊圈的凸、凹模的單側(cè)間隙Z=(1~1.1)t=1~1.1mm，取Z=1mm。因此，可計(jì)算出拉深凸、凹模的刃口尺寸為：拉深凸模尺寸：d拉深凹模尺寸：d3.4.6.2沖孔單工序模由《沖壓工藝學(xué)》[22]表2-3得，材料厚度為1mm的不銹鋼，模具初始時(shí)的雙邊間隙Zmax=0.070mm、Zmin=0.050mm。由《沖壓工藝學(xué)》[22]表2-6得，基本尺寸為33mm的圓形件，其凸模與凹模的制造公差分別為：δp=-0.020mm，δd=0.030mm。由于|δp|+|δd|=0.020+0.030=0.050mm>Zmax-Zmin=0.070-0.050=0.020mm，不滿足凸模與凹模分別加工的條件，因此，采用配合加工，先對(duì)沖孔凸模進(jìn)行設(shè)計(jì)，再根據(jù)模具間隙要求對(duì)凹模進(jìn)行設(shè)計(jì)。由《沖壓工藝學(xué)》[22]得，沖孔凸模刃口尺寸為：bp=（bmin公式3.19中，各符號(hào)的含義為：bmin——沖孔件尺寸的最小值（mm）；?——工件公差（mm）；x——磨損系數(shù)。對(duì)該沖孔件，由《互換性與測(cè)量技術(shù)》[23]表2-3得，基本尺寸為33mm，公差等級(jí)為IT13的工件公差?=0.39mm，所以沖孔件的尺寸及公差為330+0.39mm，因此，bmin=33mm。由《沖壓工藝學(xué)》[22]表2-7得，板料厚度為1mm，工件為圓形，?=0.b沖孔凹模的尺寸要根據(jù)沖孔凸模及模具間隙要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.5落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)過(guò)程3.5.1落料凹模（1）落料凹模的洞口形狀此落料件為圓形件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料較薄，且模具為復(fù)合模，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]得，采用直壁式凹模。（2）落料凹模的外形尺寸①凹模厚度由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，該落料凹模板厚度的計(jì)算公式為：H=kb（H≥15mm）（3.20）公式3.20中，各符號(hào)的含義為：k——系數(shù)；b——落料件的最大尺寸（mm）。對(duì)該工件，b=116mm；由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-10得，當(dāng)板料厚度t=1mm，b=116mm時(shí)，k=0.18。因此，可求得凹模厚度為H=0.18×116=20.88mm>15mm。對(duì)該落料拉深復(fù)合模，受模具結(jié)構(gòu)的影響，為使拉深工序順利進(jìn)行，落料凹模的厚度要大于壓邊圈高度h1與工件高度h2之和。對(duì)該模具，壓邊圈高度h1=7mm，工件高度h2=35mm。因此，在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-66中選取標(biāo)準(zhǔn)值為H=45mm。②凹模壁厚由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-9查得，當(dāng)板料厚度t=1mm，沖孔尺寸為116mm時(shí)，凹模壁厚c=36mm。③凹模外形長(zhǎng)寬值由落料凹模的壁厚及洞口尺寸可求得凹模板的尺寸為：。凹模外形長(zhǎng)度：L=D+2c=（116+2×36）mm=188mm（3.21）凹模外形寬度：B=D+2c=（116+2×36）mm=188mm（3.22）公式3.21及3.22中，各符號(hào)的含義為：D——凹模刃口的基本尺寸（mm）；c——凹模壁厚度值（mm）。在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-66中選取凹模長(zhǎng)寬的標(biāo)準(zhǔn)值為L(zhǎng)=315mm，B=250mm。此落料凹模的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.1所示。圖3.5.1落料凹模（3）落料凹模的材料落料時(shí)，模具必須能承受一定的沖壓力，不致?lián)p壞，因此，對(duì)該落料凹模的硬度有一定的要求。對(duì)于該形狀簡(jiǎn)單的凹模，采用T10A來(lái)制造，其熱處理后的硬度略高于凸模，為60~64HRC。（4）落料凹模的固定方式落料凹模由四個(gè)緊固螺釘以及兩個(gè)定位銷釘固定于下模座上。3.5.2凸凹模（1）凸凹模的結(jié)構(gòu)由于此凸凹模截面形狀為圓形，因此，將其設(shè)計(jì)成臺(tái)階式的結(jié)構(gòu)形式。（2）凸凹模的尺寸①凸凹模長(zhǎng)度由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，凸凹模的長(zhǎng)度計(jì)算公式為：L=h公式3.23中，h1——凸凹模固定板厚度（mm）；h2——模具非工作狀態(tài)時(shí)橡膠的壓縮量（mm）；h3——卸料板的厚度（mm）。對(duì)該模具，h1=28mm；h2=28mm；h3=18mm。因此，可求得凸凹模長(zhǎng)度為：L=28+28+18=74mm②凸凹模壁厚已知工件的結(jié)構(gòu)與尺寸，可求得該凸凹模工作部分的厚度c=116-672=24.5mm圖3.5.2凸凹模（3）凸凹模的材料該凸凹模為圓柱形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用T10A制造，對(duì)其進(jìn)行熱加工之后的硬度可以達(dá)到58~62HRC。（4）凸凹模的固定此凸凹模利用其臺(tái)階部分固定于凸凹模固定板的孔中，從而固定于模具上。3.5.3拉深凸模（1）拉深凸模的結(jié)構(gòu)該凸模的截面形狀為圓形，采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)。其中，凸模的固定部分做成圓形。（2）拉深凸模的長(zhǎng)度為控制沖壓時(shí)各工序的順序，即先進(jìn)行落料再拉深，應(yīng)使拉深凸模的刃口端面與落料凹模板上端面保持一定的距離。該拉深凸模為非標(biāo)準(zhǔn)件，因此采用下式進(jìn)行計(jì)算：L=h1+h公式3.24中，h1——拉深凸模固定板厚度（mm）；h2——落料凹模厚度（mm）；h3——拉深凸模低于落料凹模的長(zhǎng)度（mm）。對(duì)該模具，h1=40mm；h2=45mm；h3=2mm。因此，可求得拉深凸模長(zhǎng)度為：L=h1+h2-h3=40+45-2=83mm。此拉深凸模的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.3所示。圖3.5.3拉深凸模（3）拉深凸模的材料該拉深凸模為圓柱形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用T10A制造，熱處理后的硬度為58~62HRC。（4）拉深凸模的固定此拉深凸模利用拉深凸模固定板將其間接固定于下模座中。3.5.4彈性卸料零件用于該產(chǎn)品成形的板料厚度t=1mm，卸料時(shí)要采用卸料運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的彈性卸料裝置來(lái)保證工件的平整要求。該復(fù)合模中各零件的具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下。（1）彈性卸料板卸料板的長(zhǎng)寬值與落料凹模板的長(zhǎng)寬值相等，即卸料板長(zhǎng)度L=315mm，卸料板寬度B=250mm。卸料板厚度在《沖壓簡(jiǎn)明模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[24]表15.27中查得，當(dāng)沖件料厚t=1mm，卸料板寬度B=250mm時(shí)，卸料板厚度=18mm。在卸料時(shí)，由于卸料板與板料之間會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊與摩擦，為使卸料過(guò)程順利進(jìn)行，卸料板必須有足夠的抗磨損能力，因此，選擇耐磨性較好的45鋼作為其材料。此卸料板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.4所示。圖3.5.4卸料板（2）橡膠元件橡膠能承受較大沖壓力，且便于工人安裝更換，價(jià)格低，廣泛用于冷沖模中。該模具所用橡膠材料為聚氨酯(PUR)。由《沖壓簡(jiǎn)明模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[24]表15.40中選取規(guī)格為：D=45mm，H=32mm，d=12.5mm，數(shù)量為2的橡膠。由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，橡膠的HD應(yīng)滿足：0.5≤HD≤1.5由于為兩個(gè)橡膠共同承擔(dān)卸料力，因此，每個(gè)橡膠所承受的卸料力為：F卸橡膠的許可壓縮量為：f=0.35×H=0.35×32=11.2mm（3.26）公式3.26中，0.35為橡膠的許可壓縮壓縮系數(shù)；H為橡膠自由高度。橡膠的總壓縮量為：f總=f預(yù)公式3.27中，各符號(hào)含義為：f預(yù)為模具非工作狀態(tài)時(shí)橡膠的壓縮量，對(duì)該模具，f預(yù)取4mm；f卸為卸料板的卸料行程，要比板料厚度多1mm，即f卸=2mm；f刃為模具刃口部分的刃磨量，一般為2~3mm，取2mm。由于橡膠的總壓縮量f總小于橡膠的許可壓縮量f，因此，滿足要求。橡膠的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.5所示。圖3.5.5橡膠（3）卸料螺釘卸料螺釘?shù)臉?biāo)準(zhǔn)在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-50中選取，其結(jié)構(gòu)為圓柱頭內(nèi)六角；尺寸為M10，L=90mm，H=12mm；材料為45鋼；數(shù)量為2。此卸料螺釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.6所示。圖3.5.6卸料螺釘3.5.5固定零件（1）模柄①模柄結(jié)構(gòu)為使模具正常工作，必須通過(guò)模柄來(lái)將其與壓力機(jī)間接相連。對(duì)該模具，采用的模柄結(jié)構(gòu)為壓入式，其中，模柄與上模座不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。②模柄尺寸模柄標(biāo)準(zhǔn)在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-62中選取，選取d=50mm，d1=52mm，d2=61mm，L=125mm，L1=55mm，L2=8mm，L3=5mm，材料為Q235-A·F的模柄。模柄的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.7所示。圖3.5.7模柄（2）固定板固定板的作用是將凸模或凹模間接固定于上下模座上。其長(zhǎng)寬值與凹模板的長(zhǎng)寬值相等。固定板中孔的尺寸應(yīng)與凸模、凹模固定部分相匹配。①凸凹模固定板在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-67中選取凸凹模固定板的標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸為L(zhǎng)×B×H=315mm×250mm×28mm，材料為45鋼。凸凹模固定板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.8所示。②拉深凸模固定板在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-67中選取拉深凸模固定板的標(biāo)準(zhǔn)，其尺寸為L(zhǎng)×B×H=315mm×250mm×40mm，材料為45鋼。拉深凸模固定板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.9所示。圖3.5.8凸凹模固定板圖3.5.9拉深凸模固定板（3）墊板墊板的長(zhǎng)寬值與凹模板的長(zhǎng)寬值相等。①上模座與凸凹模之間的墊板在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-68中選取該墊板的標(biāo)準(zhǔn)，所選的上墊板的尺寸為L(zhǎng)×B×H=315mm×250mm×10mm，材料為45鋼。上墊板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.10所示。②下模座與拉深凸模之間的墊板在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-68中選取該墊板的標(biāo)準(zhǔn)，所選的下墊板的尺寸為L(zhǎng)×B×H=315mm×250mm×10mm，材料為45鋼。下墊板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.11所示。圖3.5.10上墊板圖3.5.11下墊板（4）緊固螺釘①上模座緊固螺釘上模座緊固螺釘用于將落料凸模與拉深凹模（即凸凹模）固定于上模座。其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表9中選取，選取結(jié)構(gòu)為內(nèi)六角圓柱頭，規(guī)格為M10，l=70mm，材料為45鋼的螺釘，數(shù)量為2。上模座緊固螺釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.12所示。②下模座緊固螺釘下模座緊固螺釘用于將落料凹模及拉深凸模固定于下模座。其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表9中選取，選取結(jié)構(gòu)為內(nèi)六角圓柱頭，規(guī)格為M10，l=100mm，材料為45鋼的螺釘，數(shù)量為4。下模座緊固螺釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.13所示。圖3.5.12上模座緊固螺釘圖3.5.13下模座緊固螺釘（5）定位銷釘①上模座定位銷釘其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表16中選取，選取d=12mm，l=80mm，c=2.5mm，材料為45鋼的圓柱銷，數(shù)量為2。上模座定位銷釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.14所示。②下模座定位銷釘其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表16中選取，選取d=12mm，l=140mm，c=2.5mm，材料為45鋼的圓柱銷，數(shù)量為2。下模座定位銷釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.15所示。圖3.5.14上模座定位銷釘圖3.5.15下模座定位銷釘3.5.6定位零件定位零件用于確保條料送料方向、送料步距以及沖壓加工時(shí)毛坯位置是否準(zhǔn)確。（1）擋料銷擋料銷是用來(lái)確保沖壓加工過(guò)程中，模具每進(jìn)行一次沖壓工作，條料所移動(dòng)的距離，起到固定條料位置的作用。在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-30選擇擋料銷的標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)構(gòu)為固定型圓形A型；尺寸為d=6mm，d1=3mm，h=3mm，L=8mm；材料為45鋼；數(shù)量為1。固定擋料銷的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.16所示。（2）導(dǎo)料銷控制條料送料方向的零件有導(dǎo)料銷和導(dǎo)料板。對(duì)該復(fù)合模，通過(guò)在條料單邊放置兩個(gè)固定導(dǎo)料銷來(lái)確保條料送入時(shí)方向的正確性。在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-30選擇導(dǎo)料銷的標(biāo)準(zhǔn)，選取d=6mm，d1=3mm，h=3mm，L=8mm，材料為T8的導(dǎo)料銷，數(shù)量為2。導(dǎo)料銷的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.17所示。圖3.5.16擋料銷圖3.5.17導(dǎo)料銷3.5.7模架的選用（1）模架的結(jié)構(gòu)形式此模具選用后側(cè)導(dǎo)柱式的模架，采用兩個(gè)導(dǎo)柱及兩個(gè)導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。上下模座的材料為灰鑄鐵HT200，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料為20鋼。（2）模架參數(shù)由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-73中選擇該模架的標(biāo)準(zhǔn)，選擇的模架的參數(shù)如表3-3所示。表3-3模架的部分參數(shù)表凹模周界閉合高度H零件上模座下模座A型導(dǎo)柱A型導(dǎo)套L/mmB/mm最小/mm最大/mm規(guī)格/mm315250275320315×250×55315×250×7040×26040×140×53由于該模架的L×B>200mm×160mm，因此，上模座采用與下模座相同的結(jié)構(gòu)。該模架中各零部件的具體參數(shù)可在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]中查得。其中，上模座、下模座、A型導(dǎo)柱、A型導(dǎo)套的三維結(jié)構(gòu)圖分別如圖3.5.18、圖3.5.19、圖3.5.20、圖3.5.21所示。圖3.5.18上模座圖3.5.19下模座圖3.5.20A型導(dǎo)柱圖3.5.21A型導(dǎo)套3.5.8推件裝置對(duì)該落料拉深復(fù)合模，由于拉深凹模在上模，因此，沖壓過(guò)程中需采用推件裝置將拉深件從凹模中推出。（1）推件裝置結(jié)構(gòu)此推件裝置由推桿和推件板組成。推件動(dòng)作為推桿直接作用于推件板進(jìn)行推件。（2）推桿推桿的標(biāo)準(zhǔn)由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-46中選取，其結(jié)構(gòu)為帶肩式A型；尺寸為d=20mm，L=220mm，d1=24mm；材料為45鋼；數(shù)量為1。推桿的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.22所示。圖3.5.22推桿（3）推件板推件板形狀為圓柱形，材料為45鋼。推桿放置在推件板幾何中心。推件板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.23所示。圖3.5.23推件板3.5.9彈性壓邊裝置對(duì)該復(fù)合模具，為保證拉深件的質(zhì)量，減輕其起皺的現(xiàn)象，拉深時(shí)應(yīng)設(shè)置壓邊裝置。該模具的壓邊裝置為彈性的，由橡膠元件、雙頭螺柱、螺母、頂桿、墊板、墊圈以及壓邊圈組成。（1）橡膠元件該裝置中所用橡膠材料為聚氨酯（PUR）。由《沖壓模具設(shè)計(jì)師速查手冊(cè)》[24]表10.12.6中選取橡膠規(guī)格為：D=60mm，H=80mm，d=14mm，數(shù)量為2。由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，橡膠的HD應(yīng)滿足：0.5≤HD≤1.5由于為兩個(gè)橡膠共同承擔(dān)壓邊力，因此，每個(gè)橡膠所承受的壓邊力為：F壓橡膠的許可壓縮量為：f=2×0.35×H=2×0.35×80=56mm（3.29）公式3.29中，0.35為橡膠的許可壓縮壓縮系數(shù)；H為橡膠自由高度。橡膠的總壓縮量為：f總=f預(yù)公式3.30中，各符號(hào)含義為：f預(yù)為橡膠的預(yù)壓縮量，對(duì)該模具，f預(yù)取8mm；f壓為壓邊圈的工作行程，對(duì)該模具，f壓=36mm；f刃為模具刃口部分的刃磨量，一般為2~3mm，取2mm。由于橡膠的總壓縮量f總小于橡膠的許可壓縮量f，因此，滿足要求。橡膠的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.24所示。圖3.5.24橡膠（2）雙頭螺柱在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表11中選取雙頭螺柱，參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T897-1988，選取規(guī)格為M12，d=12mm，bm=12mm，l=180mm，b=36mm，材料為Q235的B型雙頭螺柱，數(shù)量為1。雙頭螺柱的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.25所示。圖3.5.25雙頭螺柱（3）螺母在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表12中選取螺母，參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T6170-2000，選取規(guī)格為M12，D=12mm，m=10.5mm，s=18mm，材料為Q235的螺母，數(shù)量為2。螺母的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.26所示。圖3.5.26螺母（4）頂桿在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-47中選取頂桿，選擇d=20mm，L=160mm，材料為45鋼的頂桿，數(shù)量為4。頂桿的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.27所示。圖3.5.27頂桿（5）橡膠墊板在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-68中選取橡膠墊板，選擇L=125mm，B=125mm，H=6mm，材料為45鋼的墊板，數(shù)量為2。其三維圖如圖3.5.28所示。圖3.5.28橡膠墊板（6）墊圈在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表13中選取墊圈，選取d=12mm，d1=13mm，d2=24mm，h=25mm，材料為Q235的A型平墊圈，數(shù)量為1。其三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.5.29所示。圖3.5.29墊圈（7）壓邊圈壓邊圈的尺寸由模具結(jié)構(gòu)決定。其壁厚c=116-65圖3.5.30壓邊圈3.5.10壓力機(jī)的校核為保證壓力機(jī)的正常使用以及模具的平穩(wěn)運(yùn)行，模具閉合時(shí)的高度H模具要與壓力機(jī)安裝模具時(shí)的高度滿足以下關(guān)系，即：Hmin+10mm≤H模具公式3.31中，H模具——模具閉合時(shí)的高度（mm）；Hmax——壓力機(jī)裝模高度的最大值（mm）；Hmin——壓力機(jī)裝模高度的最小值（mm）。對(duì)該落料拉深復(fù)合模具，模具閉合時(shí)高度的計(jì)算公式為：H模具=l1公式3.32中，各符號(hào)的含義為：l1——上模座高度（mm）；l2——上模部分墊板的厚度（mm）；l3——凸凹模固定板的厚度（mm）；l4——模具至最低點(diǎn)時(shí)橡膠的厚度（mm）；l5——卸料板的厚度（mm）；l6——落料凹模板的厚度（mm）；l7——拉深凸模固定板的厚度（mm）；l8——下模部分墊板的厚度（mm）；l9——下模座高度（mm）。對(duì)該模具，l1=55mm，l2=10mm，l3=28mm，l4=32-32×0.3=22.4mm（0.3為模具工作至最低點(diǎn)時(shí)橡膠的壓縮系數(shù)，由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-95查得），l5=18mm，l6=45mm，l7=40mm，l8=10mm，l9=70mm。因此，可求得模具閉合高度H模具為：H對(duì)所選的壓力機(jī)，其裝模高度的最大值Hmax=360mm，裝模高度的最小值Hmin=Hmax-連桿長(zhǎng)度=360-80=280mm。因?yàn)?280+10)mm<298.4mm<(360-5)mm，因此，壓力機(jī)符合要求。3.5.11復(fù)合模模具裝配圖首先，利用UG軟件的建模功能繪制出模具中各個(gè)組件的三維圖。之后新建一個(gè)裝配文件，將繪制好的模具零部件按從下到上的順序依次添加到裝配文件中，通過(guò)對(duì)各個(gè)組件的移動(dòng)以及組件之間的約束來(lái)完成模具的裝配工作。最后將各個(gè)約束隱藏，并通過(guò)對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行顏色的編輯，得到最終的裝配圖。該復(fù)合模具的裝配圖如圖3.5.31所示。a）主視圖b）左視圖c）俯視圖d）正三軸測(cè)圖圖3.5.31復(fù)合模裝配圖3.6沖孔單工序模設(shè)計(jì)過(guò)程3.6.1沖孔凹模（1）沖孔凹模的洞口形狀對(duì)該模具，廢料直接從凹模洞口掉落出來(lái)，因此，采用斜壁式凹模。其中，由《冷沖模設(shè)計(jì)》[20]表4-2查得，該凹模洞口的參數(shù)為：，β=2°，h≥5mm，取h=5mm。（2）沖孔凹模的外形尺寸由于沖孔前為一拉深件，所以此沖孔凹模為非標(biāo)準(zhǔn)件，其上半部分為圓筒形，下半部分為矩形。其中，沖孔凹模上半部分的直徑D=65mm，壁厚c=67-2-332=16mm，高度h1=34mm，沖孔凹模下半部分長(zhǎng)寬L×B=200mm×圖3.6.1沖孔凹模（3）沖孔凹模的材料沖孔時(shí)，模具必須能承受一定的沖壓力，不致?lián)p壞，因此，對(duì)該沖孔凹模的硬度有一定的要求。對(duì)于該凹模，采用T10A來(lái)制造，其熱處理后的硬度略高于凸模，為60~64HRC。（4）沖孔凹模的固定方式?jīng)_孔凹模由四個(gè)緊固螺釘以及兩個(gè)定位銷釘固定于下模座上。3.6.2沖孔凸模（1）沖孔凸模的結(jié)構(gòu)該凸模的截面形狀為圓形，采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)。其中，凸模的固定部分做成圓形。（2）沖孔凸模的長(zhǎng)度沖孔凸模長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：L=h1+h公式3.33中，各符號(hào)含義為：h1——沖孔凸模固定板厚度（mm）；h2——模具非工作狀態(tài)時(shí)橡膠的壓縮量（mm）；h3——卸料板厚度（mm）。對(duì)該模具，h1=20mm；h2=27mm；h3=16mm。因此，沖孔凸模長(zhǎng)度為：L=h1+h2+h3=20+27+16=63mm。沖孔凸模的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.2所示。圖3.6.2沖孔凸模（3）沖孔凸模的材料該沖孔凸模為圓柱形，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選取材料為T10A，熱處理后硬度為58~62HRC。（4）沖孔凸模的固定此沖孔凸模利用沖孔凸模固定板將其間接固定于上模座中。3.6.3彈性卸料零件該模具卸料的裝置也是彈性的，該裝置的零部件有彈性卸料板、橡膠及卸料螺釘。（1）彈性卸料板卸料板的長(zhǎng)寬值與沖孔凹模板的長(zhǎng)寬值相等，即卸料板長(zhǎng)度L=200mm，寬度B=200mm。卸料板厚度在《沖壓簡(jiǎn)明模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[24]表15.27中查得，當(dāng)工件厚度t=1mm，板料寬度B=200mm時(shí)，卸料板厚度=16mm。在卸料時(shí)，由于卸料板與板料之間會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊與摩擦，為使卸料過(guò)程順利進(jìn)行，卸料板必須有足夠的抗磨損能力，因此，其材料一般選用45鋼。卸料板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.3所示。圖3.6.3卸料板（2）橡膠元件該卸料裝置橡膠材料為聚氨酯（PUR）。由《沖壓模具設(shè)計(jì)師速查手冊(cè)》[24]表10.12.6中選取橡膠規(guī)格：D=30mm，H=30mm，d=14mm，數(shù)量為2。由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]得，橡膠HD應(yīng)滿足：0.5≤HD由于為兩個(gè)橡膠共同承擔(dān)卸料力，因此，每個(gè)橡膠所承受的卸料力為：F卸'=F橡膠的許可壓縮量為：f=0.35×H=0.35×30=10.5mm（3.35）公式3.35中，0.35為橡膠的許可壓縮系數(shù)；H為橡膠自由高度。橡膠的總壓縮量為：f總=f預(yù)公式3.36中，各符號(hào)含義為：f預(yù)為模具非工作狀態(tài)時(shí)橡膠的壓縮量，對(duì)該模具，f預(yù)取3mm；f卸為卸料板的卸料行程，要比板料厚度多1mm，即f卸=2mm；f刃為模具刃口部分的刃磨量，一般為2~3mm，取2mm。由于橡膠的總壓縮量f總小于橡膠的許可壓縮量f，因此，滿足要求。橡膠的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.4所示。圖3.6.4卸料橡膠（3）卸料螺釘卸料螺釘?shù)臉?biāo)準(zhǔn)在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-50中選取，其結(jié)構(gòu)為圓柱頭內(nèi)六角；規(guī)格為M10，L=90mm，H=12mm；材料為45鋼，數(shù)量為2。此卸料螺釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.5所示。圖3.6.5卸料螺釘3.6.4固定零件（1）模柄①模柄結(jié)構(gòu)模柄結(jié)構(gòu)為壓入式。通過(guò)模柄與上模座剛性連接的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)模具運(yùn)動(dòng)。②模柄尺寸模柄尺寸應(yīng)與壓力機(jī)上的模柄孔尺寸相匹配。其標(biāo)準(zhǔn)在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-62中選取，選取d=50mm，d1=52mm，d2=61mm，L=120mm，L1=50mm，L2=8mm，L3=5mm，材料為Q235-A·F的模柄。模柄的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.6所示。圖3.6.6模柄（2）沖孔凸模固定板在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-67中選取沖孔凸模固定板的標(biāo)準(zhǔn)，其長(zhǎng)寬值與凹模板的長(zhǎng)寬值相等，尺寸為L(zhǎng)×B×H=200mm×200mm×20mm，材料為45鋼。沖孔凸模固定板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.7所示。圖3.6.7沖孔凸模固定板（3）墊板該墊板的外形尺寸與沖孔凹模外形尺寸相等。其標(biāo)準(zhǔn)可在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-68中選取，所選的墊板的尺寸為L(zhǎng)×B×H=200mm×200mm×10mm，材料為45鋼。墊板的三維結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.8所示。圖3.6.8墊板（4）緊固螺釘①上模座緊固螺釘上模座緊固螺釘用于將沖孔凸模固定于上模座。其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表9中選取，選取結(jié)構(gòu)為內(nèi)六角圓柱頭，規(guī)格為M10，l=60mm，材料為45鋼的螺釘，數(shù)量為2。上模座緊固螺釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.9所示。②下模座緊固螺釘下模座緊固螺釘用于將沖孔凹模固定于下模座。其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表9中選取，選取結(jié)構(gòu)為內(nèi)六角圓柱頭，規(guī)格為M10，l=70mm，材料為45鋼的螺釘，數(shù)量為4。下模座緊固螺釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.10所示。圖3.6.9上模座緊固螺釘圖3.6.10下模座緊固螺釘（5）定位銷釘①上模座定位銷釘其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表16中選取，選取d=10mm，l=70mm，c=2mm，材料為45鋼的圓柱銷，數(shù)量為2。上模座定位銷釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.11所示。②下模座定位銷釘其標(biāo)準(zhǔn)在《工程圖學(xué)基礎(chǔ)》[25]附表16中選取，選取d=10mm，l=80mm，c=2mm，材料為45鋼的圓柱銷，數(shù)量為2。下模座定位銷釘?shù)娜S結(jié)構(gòu)圖如圖3.6.12所示。圖3.6.11上模座定位銷釘圖3.6.12下模座定位銷釘3.6.5模架的選用（1）模架的結(jié)構(gòu)形式此模具選用后側(cè)導(dǎo)柱式的模架，采用兩個(gè)導(dǎo)柱及兩個(gè)導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。上下模座的材料為灰鑄鐵HT200，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料為20鋼。（2）模架參數(shù)由《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]表6-73中選擇該模架的標(biāo)準(zhǔn)，選擇的模架的參數(shù)如表3-4所示。表3-4模架的部分參數(shù)表凹模周界閉合高度H零件上模座下模座A型導(dǎo)柱A型導(dǎo)套L/mmB/mm最小/mm最大/mm規(guī)格/mm200200220265200×200×50200×200×6032×21032×115×48由于該模架的L×B>200mm×160mm，因此，上模座采用與下模座相同的結(jié)構(gòu)。該模架中各零部件的具體參數(shù)可在《簡(jiǎn)明沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[21]中查得。其中，上模座、下模座、A型導(dǎo)柱、A型導(dǎo)套的三維結(jié)構(gòu)圖分別如圖3.6.13、圖3.6.14、圖3.6.15、圖3.6.16所示。圖3.6.13上模座圖3.6.14下模座圖3.6.15A型導(dǎo)柱圖3.6.16A型導(dǎo)套3.6.6壓力機(jī)的校核對(duì)該模具，模具的閉合高度為：H模具=l1公式3.37中，各符號(hào)含義為：l1——上模座高度（mm）；l2——墊板厚度（mm）；l3——沖孔固定板厚度（mm）；l4——模具工作至最低點(diǎn)時(shí)橡膠的厚度（mm）；l5——卸料板厚度（mm）；l6——沖孔凹模厚度（mm）；l7——下模座高度（mm）。這里l1=50mm，l2=10mm，l3=20mm，l4=22.5