畢業(yè)設計（論文）安裝支架的沖壓工藝及模具設計

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1、 目 錄 摘要.............................................................1 關鍵詞...........................................................1 1.前言...........................................................2 1.1沖壓加工在生產(chǎn)中的應用........................................2 1.2沖壓加工的優(yōu)點...................

2、.............................2 1.3沖壓技術的發(fā)展方向............................................2 1.4模具CAD/CAM技術..............................................2 2. 收放機架安裝支架工藝分析......................................3 2.1零件工作狀況分析..............................................3 2.2零件工藝方案的分析和確定...............

3、.......................3 2.2.1毛坯尺寸的計算..............................................3 2.2.2工藝方案的確定..............................................4 3.落料——沖孔復合模的設計.......................................5 3.1沖裁件的排樣..................................................5 3.2搭邊值的選取.........................

4、.........................5 3.3沖裁力、卸料力、推件力的計算..................................6 3.3.1沖裁力的計算................................................6 3.3.2卸料力的計算................................................7 3.3.3推件力的計算................................................7 3.3.4總的沖裁力的計算...................

5、.........................7 3.4凸、凹模設計原則..............................................7 3.5工作零件的結構設計.............................................8 3.5.1凸凹模的結構類型............................................8 3.5.2沖孔模刃口尺寸公差及凸、凹模間隙............................8 3.5.3沖孔凸、凹模工作部分的尺寸計算....................

6、..........8 3.5.4沖孔凸、凹模型式............................................9 3.5.5沖孔凸模強度校核...........................................10 3.6落料凸、凹模設計.............................................10 3.6.1落料模刃口尺寸公差及凸、凹模間隙...........................10 3.6.2凹模和凸凹模的尺寸.........................................

7、11 3.7其它零件的選擇及相關尺寸的確定...............................12 3.8壓力機的選擇.......................................................13 4.彎曲模設計.....................................................14 4.1彎曲力的計算.................................................14 4.1.1自由彎曲力的計算....................................

8、.......14 4.1.2校正彎曲力的計算...........................................14 4.2彎曲模工作部分的設計.........................................15 4.3其它零件的選擇及相關尺寸的確定...............................17 4.4壓力機的選擇.......................................................17 5.斜楔沖孔模的設計........................................

9、......18 5.1沖裁力的計算.................................................18 5.2 沖長圓孔的凸模與凹模工作部分的尺寸...........................19 5.3沖孔凸模強度校核.............................................19 5.4斜楔沖孔模的工作過程.........................................20 5.5標準零件的選用...............................................2

10、0 5.6壓力機的選擇.......................................................21 6.U形彎曲模設計.................................................21 6.1彎曲力的計算.................................................21 6.1.1自由彎曲力的計算...........................................21 6.1.2校正彎曲力的計算................................

11、...........22 6.2彎曲模工作部分的設計.........................................22 6.2.1凸模圓角半徑...............................................22 6.2.2凹模圓角半徑...............................................22 6.2.3凸、凹模間隙...............................................22 6.2.4模具寬度尺寸..............................

12、.................22 6.3其它零件的選擇及相關尺寸的確定...............................23 6.4壓力機的選擇.......................................................23 7.結論................................................................24 參考文獻.........................................................24 致謝...................

13、..........................................25 附錄.............................................................25 安裝支架的沖壓工藝及模具設計 摘 要:收放機架安裝支架是板料成形零件，采用的材料是SPHC。通過分析收放機架安裝支架的工藝性，確定了在技術上可行，經(jīng)濟上合理的沖壓工藝方案，并且設計出生產(chǎn)此零件的全序模具。 通過對零件結構工藝性分析，設計中采用了四副模具來完成收放機架安裝支架的成形。第一副為落料—沖孔復合模，落料的同時沖出兩個小圓孔。落料

14、—沖孔復合模的特點是工作效率高。第二副模具為彎曲模，由于有一個較大的彎曲半徑，所以在設計中主要考慮回彈因素對成形精度的影響。第三副為斜楔沖孔模，模具設計中采用了斜楔機構，沖出彎曲面上的長圓孔。最后一副模具也是彎曲模，用來彎曲兩邊。本次設計不但對模具總體結構進行了設計、還運用CAD軟件繪制模具裝配圖和零件圖。 關鍵詞:沖壓工藝;模具;斜楔機構;回彈 Design of Mold the Radio Set Bracket Abstract: The radio set`s bracket is a sheet deform

15、ed component .The material used in the design is SPHC .The main task is to determined the stamping Process of the radio set`s bracket , which is economic and suitable on technique , according to the analysis of the detail`s processibility. And then design all the dies used to deform the component .

16、 Four sets of dies are designed to deform this small component according to the analysis of the shape of the part and the the stamping Process of it .The first set is blanking and punching compound die .This compound die can punch the two small holes and blank at the same time .its trait is high w

17、orking efficiency .The second set is bending die . Springback is considered in the design of the bending die , since there is a big bending radius .The third die is wedge clicker die .The slide wedge adjustment is adopted in the design ,which is used to punch the hole on the bending surface deformed

18、 in the second step .The last set is bending die too , which is used to bend the two sides .This article not only introduce the design of the integral construction of the dies ,but also use CAD software to draw the assembly drawings and the detail drawings of the dies in the design . Key words: St

19、amping Process;Die Structure;Slide Wedge Adjustment;Springback 1 前言 1.1 沖壓加工在生產(chǎn)中的應用 沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有很重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，沖壓件在各個行業(yè)中均占相當大的比重，尤其在汽車、軍工、儀表、電機、家用電器等方面所占比重更大。而本次設計的沖壓件——收放機架安裝支架就是汽車上的一個較小的零件。 1.2 沖壓加工的優(yōu)點 沖壓成型的零件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，一般情況下，可以直接滿足裝配和使用要求。另外，在沖壓加工過程中由于材料經(jīng)過塑性變形，金屬內(nèi)部組織得到改善，機械

20、強度有所提高，所以，沖壓件具有質(zhì)量輕、剛度好、精度高和表面光滑、美觀等特點。 沖壓加工是一種高生產(chǎn)率的加工方法，由于沖壓加工的毛坯是板材或卷材，而且一般在冷態(tài)下加工，因此比較容易實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。另外，沖壓加工還具有節(jié)能、節(jié)材等優(yōu)點，這些優(yōu)點在大批量生產(chǎn)時更為突出。也正是由于這些優(yōu)點，使沖壓技術在大批量生產(chǎn)的汽車零件生產(chǎn)中占有了舉足輕重的地位。 1.3 沖壓技術的發(fā)展方向 目前，沖壓技術正向著精密化、自動化、無人化的方向發(fā)展。其中，精密化是針對沖壓產(chǎn)品特別是小型零件要求而發(fā)展的相應生產(chǎn)技術；而自動化和無人化能達到快速、高效、安全的生產(chǎn)要求，更適合大批量的生產(chǎn)。而計算機技術的應

21、用和發(fā)展，加快了沖壓技術向著這些方向的發(fā)展。 1.4 模具CAD/CAM技術 CAD和CAM就是計算機輔助設計和計算機輔助制造，而模具是機械行業(yè)中較早采用CAD/CAM技術的行業(yè)。國外自50年代初就已經(jīng)開始在汽車模具開發(fā)中采用計算機輔助設計和制造。近20年來，模具CAD/CAM技術得到了突飛猛進的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛的應用。本次設計也應用到了CAD技術。 2 收放機架安裝支架工藝分析 2.1 零件工作狀況分析 收放機架安裝支架是汽車上的一個聯(lián)接件，其形狀如圖1所示，其作用是將收放機架安裝到汽車車身上。零件材料采用熱軋軟鋼板，其牌號為SPHC，厚度為1.5mm。此種鋼板含C

22、量小于0.15% 、含P量小于0.05% 、含Mn量小于0.6% 、含S量小于0.05%，可以保證工作中的強度和剛度要求。 圖1 零件圖 Fig1 Part drawing 2.2 零件工藝方案的分析和確定 2.2.1 毛坯尺寸的計算 由圖1可知，此零件為一個彎曲件，故零件毛坯尺寸按照彎曲件的毛坯尺寸來計算，即根據(jù)應變中性層在彎曲前后不變的原則。 根據(jù)圖1，將零件毛坯的長度分成 、兩段計算，總長L = + ，其中的計算公式為：

23、 （1） 將 = 11.5+2+4+3+2+3.5=26 mm , t=1.5 mm = 16.5-2.5-1.5=12.5 mm 帶入公式（1）有， = 26+12.5+0.41.5=39.1 mm 而計算公式為： = （2） 查表3—1 有= 0.5 ， 將= 2.5 mm , r = 23 mm ,t = 1.5mm , = 53, = 0.5 帶入公式（2-2）中有， ==

24、 24.5 mm 于是，總長L=+=39.1+24.5=64 mm 零件毛坯寬度的計算公式為： B=+++0.6 （3） 將==7－1.5=5.5 mm , =51.5－3=48.5 mm ,t=1.5mm 帶入公式（3）有 ， B=5.5+48.5+5.5+0.61.5=61mm 2.2.2 工藝方案的確定 通過對零件圖（如圖1）的初步分析可知，生產(chǎn)此零件需要經(jīng)過以下幾個基本工序：落料、沖孔、彎曲。對基本工序進行不同的組合，可以初步擬定以下四種

25、工藝方案： 方案一：擬定采用兩副模具完成零件的生產(chǎn)。首先采用落料—沖孔復合模，完成落料的同時，沖出兩個圓孔和一個長圓孔；然后采用一模兩件的彎曲模，彎曲成圖2-1中所示的形狀。 方案二：擬定采用三副模具來完成零件的生產(chǎn)。首先采用落料—沖孔復合模，落料的同時，沖出兩個小圓孔；然后采用一模兩件的彎曲模，彎曲后成為圖1中所示的形狀；最后采用斜楔沖孔模，一模兩件，沖出長圓孔。 方案三：擬定采用四副模具來完成零件的生產(chǎn)，并且都采用一模兩件的形式。首先采用沖孔落料連續(xù)模，先沖出兩個圓孔，再落料；其次采用一模兩件的彎曲模；再次采用斜楔沖孔模，一模兩件，沖出曲面上的長圓孔；最后采用一模一件的彎曲模，完成兩

26、邊的彎曲。 方案四：擬定采用四副模具來完成零件的生產(chǎn)。首先采用落料—沖孔復合模，落料的同時，沖出兩個小圓孔；然后采用方案三中的兩個彎曲模和斜楔沖孔模最終成型零件。 分析比較四種工藝方案，可以看出： 方案一最簡單，但是由于長圓孔在曲面上，若先沖出長圓孔再進行彎曲，可能會造成長圓孔的變形和位置的移動，因此不宜采用。 方案二與方案一比較，增加了一副模具，彎曲后再沖長圓孔，避免了方案一中的缺點；但是此方案采用一副模具來完成長圓孔所在的曲面的彎曲和兩邊的彎曲，若兩步彎曲同時進行，零件的定位就比較困難，而且最終也很難保證零件的形狀。 方案三和方案四中采用四副模具，前面兩種方案相比，復合程度低

27、，但是避免了上述的缺點，能夠很好地保證零件質(zhì)量。而方案三中的沖孔落料連續(xù)模與方案四中采用的落料—沖孔復合模相比，結構更復雜，制造模具的時間更長，模具生產(chǎn)的費用更高。 綜上所述，方案四是最佳的工藝方案。 3 落料——沖孔復合模的設計 3.1 沖裁件的排樣 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣是否合理，不但影響到材料的經(jīng)濟利用率，而且還會影響到模具結構、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。根據(jù)材料的利用情況，可以將排樣分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。本設計中采用有廢料排樣，排樣方式采用表2—12 中的直樣

28、，具體排樣圖如圖2所示。 圖2 排樣圖 Fig2 Stock layout 3.2 搭邊值的選取 排樣中相臨兩個工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出缺陷的廢品。此外，還可保持條料有一定的剛度和強度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。 搭邊值要合理確定。如果搭邊值過

29、大，則材料利用率低。如果搭邊值過小，雖然材料利用率高，但是過小則不能發(fā)揮搭邊值的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時還會被拉入凹模和凸模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。本設計中的搭邊值按表2—13 選取，取工件間搭邊值a=1.8mm , 工件與條料邊緣間搭邊值=2.0mm ，如圖2所示。 3.3 沖裁力、卸料力、推件力的計算 圖3 落料沖孔后的零件圖形 Fig3 Blanking and punching compound die 3.3.1 沖裁力的計算 計算沖裁力的目

30、的是為了合理地選擇壓力機和設計模具，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。 沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度和沖裁件分離的輪廓長度有關。本設計中采用平刃口沖裁，沖裁力的計算公式為： F=KLtτ （4） 式中 L —— 沖裁件周邊長度 （mm） t —— 材料厚度 (mm) K —— 系數(shù) τ —— 材料抗剪強度 (Mpa) 考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化以及材料

31、厚度偏差等因素，一般取K=1.3，材料厚度t=1.5 mm ,由表2—3 查得熱軋軟鋼板的抗剪強度 τ=320～400 Mpa , 取τ=360 Mpa ， 落料沖孔后的尺寸如圖3所示，近似計算得落料周邊長度 =（61+64+4.52+10－18）2=252 mm 而兩個圓孔的周長 =2πd=12π=38 mm 則落料力=Ktτ=1.32521.5360=176904 N 沖孔力 =Ktτ=1.3381.5360=26676 N 3.3.2 卸料力的計算 = （5

32、） 查表2—2 得=0.045 ，帶入公式（5）有， ==0.045176904=7960.68 N 3.3.3 推件力的計算 =n （6） 查表2—2 得=0.055 , 根據(jù)表2—38 取凹模刃口高度h = 8 mm ， 故在凹模刃口內(nèi)可以同時存放的沖孔廢料的個數(shù)n = h/t = 8/1.5 = 5 個 將=0.055 、n=5 、=26676 N 帶入公式

33、（6）有， =n=50.05526676 =7335.9 N 3.3.4 總的沖裁力的計算 本設計中的落料—沖孔復合模采取倒裝的形式，并且采用彈性卸料裝置和上出料的方式，故總的沖裁力的計算公式為： =+++ （7） 將=176904 N 、=26676 N 、=7335.9 N 、=7960.68N 帶入公式（7）有 =176904+26676+7960.68+7335.9=218876.58 N=218.88KN 3.4 凸、凹模設計原則 沖裁件的尺寸精度主要決

34、定于模具刃口的尺寸精度，合理的間隙數(shù)值也必須依靠模具刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差，是設計沖裁模的主要任務之一。 確定凸、凹模刃口尺寸時，必須遵循的原則是落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最小極限尺寸；而沖孔模先確定凸模刃口尺寸，使其標稱尺寸接近或等于制件的最大極限尺寸。選取模具刃口制造公差時，一般沖模精度較工件精度高2～3級。本設計中的零件未標注公差，而且屬于非圓形件，按國家標準非配合尺寸的IT14級精度來處理，工件尺寸公差按“入體”原則標注為單向公差。 3.5 工作零件的結構設計 3.5.1 凸凹模的結構類型 沖裁中小型零件使用的凸模，一般

35、都設計成整體式。整體式凸模的基本結構形式為階梯式和直通式兩類。該沖孔凸模采用階梯式的設計，用固定板固定。 用于沖孔落料的凹模，通常皆選用整體式的結構.根據(jù)零件的形狀特征和工位數(shù)，用銷釘和螺栓緊固在下模座上. 3.5.2 沖孔模刃口尺寸公差及凸、凹模間隙 凸凹模間隙值的大小對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和沖裁力的影響很大，它也是沖裁工藝與模具設計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。 查表2—5 得凸、凹模雙面間隙為：～ =0.132mm ～ 0.240mm 查表2—10 得凸模偏差=0.020mm ，凹模偏差=0.020mm – =(0.240– 0.132)mm =0.108 mm 而 + =

36、(0.020+ 0.020) mm=0.040 mm 滿足凸、凹模分開加工的要求： + ≤ – 故沖孔的凸模與凹?？梢圆扇》珠_加工的方法，即凸模與凹模分別按圖樣加工至尺寸。這種凸凹模分開加工的方法可以使凸、凹模自身具有互換性，便于模具成批制造。 3.5.3 沖孔凸、凹模工作部分的尺寸計算 根據(jù)凸、凹模的設計原則，設計沖孔模時先確定凸模刃口尺寸。 凸模直徑計算公式為： = （8） 凹模直徑計算公式為： =

37、 （9） 式中 d ——沖孔件標稱尺寸 （mm） Δ——工件制造公差 （mm） x ——系數(shù) 查表10—11得Δ= 0.30mm （ 按GB1800—79IT14級計算 ） 將d = 6mm , Δ= 0.30mm , x = 0.5 ，= 0.020mm帶入 公式（8）有沖孔凸模直徑： ==(6 + 0.50.30）mm = 6.15 mm 將d = 6mm , Δ= 0.30mm , x = 0.5 ， =

38、 0.020mm帶入 公式（9）有凹模直徑： = =（6 + 0.50.30 + 0.132）mm =6.28mm 3.5.4 沖孔凸、凹模型式 沖孔凸模長度L根據(jù)模具的結構確定L= 其中 —— 凸模固定板厚度（mm） —— 卸料版厚度 (mm） —— 倒尺厚度 （mm） —— 附加長度 （mm） 凹模刃口采取表2—38 中第2種型式，取刃口高度h=8mm，凸模的具體形狀和尺寸如下: 圖4 沖孔凸模 Fig4 Piercing p

39、unch 3.5.5 沖孔凸模強度校核 （1） 壓應力校核 ≥4tτ/[σ] （10） 式中 ——沖孔凸模最小直徑 (mm) t —— 料厚 （mm） τ —— 板料抗剪強度 （Mpa） [σ] —— 凸模材料的許用壓應力 （Mpa） 凸模材料采用碳素工具鋼T10A，其許用壓應力[σ]=1000Mpa 將 t=1.5mm 、τ=360 Mpa 、[σ]=1000Mpa帶入公式（10）有， ≥ 4t

40、τ/[σ] = 41.5360/1000 = 2.16mm 而 =6mm>2.16mm 故設計滿足要求。 （2）彎曲應力校核 ≤ （11） 其中 —— 允許的凸模最大自由長度（mm） d —— 凸模的最小直徑 （mm） F —— 沖裁力（N） 將d=6 mm 、F=13338 N帶入公式（11）中有， ≤==28 mm 而 =24.4 mm ≤28mm 也

41、滿足要求，故沖孔凸模設計合理。 3.6 落料凸、凹模設計 3.6.1 落料模刃口尺寸公差及凸、凹模間隙 根據(jù)凸、凹模的設計原則，設計落料模時先確定凹模刃口尺寸。 由圖3 ,凹模外徑計算公式為： = （12） 式中 d ——沖孔件標稱尺寸 （mm） Δ——工件制造公差 （mm） x ——系數(shù) 查表2—34得= 0.74mm （ 按GB1800—79IT14級計算 ） 將= 61mm , = 0.74mm

42、 , x = 0.5 ，= 0.185mm帶入公式（12）有落料凹模外徑： ==(61 - 0.50.74）mm = 60.63 mm 將 = 64mm , = 0.74mm , x = 0.5 ， = 0.185mm帶入公式（12）有落料凹模外徑： ==(64 - 0.50.74）mm = 63.63 mm 將 = 13.5mm , = 0.43mm , x = 0.5 ， = 0.108mm帶入公式（12）有落料凹模外徑： ==(13.5 - 0.50.43）mm = 13.28 m

43、m 將 = 18mm , = 0.52mm , x = 0.5 ， = 0.13mm帶入公式（8）有落料凹模外徑： ==(18 + 0.50.52）mm = 18 mm 落料凸模刃口尺寸按照凹模刃口尺寸配制，保證凸、凹模雙面間隙為： ～ =0.132mm ～0.240mm （由表2—5 查得）。 本設計中將落料凸模與沖孔凹模做成一體，即做成凸凹模的型式。 3.6.2 凹模和凸凹模的尺寸 落料凹模刃口型式采取表2—38中第2種型式，取刃口高度h = 8 mm。 凹模和凸凹模的具體形狀和尺寸如下: 圖5 落料凹模 Fig5 Bl

44、anking die 圖6 凸凹模 Fig6 Punch-die 3.7 其它零件的選擇及相關尺寸的確定 1）選擇上、下模座及模柄： 采用GB2851.3—81后側帶導柱形式的模板，其LB為160 mm125 mm， 上模板厚35mm ，下模板厚40mm 。選用壓入式模柄，按GB2862.1—81選取A50mm95mm的模柄。 2）選擇導柱、導套： 按GB2861.1—81選d=25mm的導柱，導柱長度取L= 130mm ，按GB2861.6—81選d=25mm的導套，導套長度取L=85mm 。 3）卸料裝置的選用： 為了得到較平整的工件。此模具采用彈壓式卸料結構。彈簧

45、和橡膠是模具中廣泛應用的彈性元件。主要為彈性卸料，壓料及出件裝置供彈壓力。 彈壓卸料裝置是由卸料板、彈性元件(彈簧或橡膠)，卸料螺釘?shù)攘慵M成。 根據(jù)卸料力F=7960.68N選用4個8280聚氨酯橡膠作為卸料裝置，每個橡膠的預壓力為： ≥/n 式中：卸為沖裁卸料力； n為橡膠個數(shù)。 所以 ≥/n =7960.8／4 =1.9KN 應使橡膠極限壓力大于預壓力,查表2—40，初選橡膠規(guī)格為：自由高度H=20mm,外徑D=25mm,孔徑d=8.5mm 取卸料板平面尺寸為132mm117mm ，

46、厚度為12mm 。卸料板起到卸料兼壓料的作用。 4）墊板、凸模固定板： 墊板、凸模固定板的平面尺寸與凹模的相同，墊板厚度取8mm ,凸模固定板厚度取14mm 。 5）檔料裝置的選用： 采用三個活動檔料銷使材料在沖壓時得到定位。 6）定位零件的選用： 用一個直徑d=8mm，長18mm的銷將模柄定在上模座上，防止其轉動。 采用四個M12mm長L=55mm的內(nèi)六角螺釘將落料凹模和凸模固定板固定在上模座上面，并采用兩個直徑d=10mm長L=60mm的圓柱銷定位。 凸凹模采用三個M8長L= mm的內(nèi)六角螺釘直接安裝在下模座上，并且采用兩個直徑d=6mm長L=50mm的圓柱銷定位。 3.

47、8 壓力機的選擇 在選擇壓力機時應該注意以下幾點： 壓力機的工作臺面尺寸應大于模具底座尺寸50～70mm以上。 所設計的沖模的閉合高度應小于壓力機的最大裝模高度。一般應該滿足H ≤- 5 mm ,如果模具閉合高度過小，可在壓力機臺面上加放墊板。 設計在下模座下面的卸料裝置的尺寸應該小于壓力機上的工作臺孔的尺寸。 設計中選用的模柄尺寸應該小于或等于壓力機模柄孔尺寸。 本次設計選用開式曲柄壓力機，其優(yōu)點是：具有三面敞開的操作空間、操作方便、容易安裝機械化裝置并且成本低。 根據(jù)上述原則，選用型號為J23-40，公稱壓力為400KN的開式曲柄壓力機.其最大封閉高度為330mm，而

48、 滿足H ≤- 5 mm 其技術參數(shù)如下： 滑塊行程 : 80 mm 行程次數(shù) : 90 次/min 最大封閉高度 :330 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 : 80 mm 工作臺尺寸（左右前后）: 700 mm 460 mm 工作臺孔尺寸（直徑/mm）: 200 mm （左右前后）: 300 mm 150 mm 模柄孔尺寸（直徑深度）: ∮50 mm 70 mm 4 彎曲模設計 4.1 彎曲力的計算 彎曲力是設計沖壓工藝、選擇壓力機和設計模具的重要依據(jù)。由于彎曲力的大小不僅與毛坯尺寸、材料力學性能、工件形狀及模具結構有關，而且與彎

49、曲方式也有很大關系，因此很難用理論方法進行準確計算。通常只根據(jù)工件的寬度、厚度、材料的力學性能和模具的結構、尺寸等采用經(jīng)驗公式來進行彎曲力的估算。 4.1.1 自由彎曲力的計算 自由彎曲力的計算公式為： =CKBt/(r+t) （13） 式中 C——與彎曲形式有關的系數(shù)，對V形件取0.6；對U形件取0.7 K——安裝系數(shù)，一般取1.3 B——料寬 （mm） t——料厚（mm） r——彎曲半徑（mm） ——材料強度極限 （Mpa） 分別

50、將C=0.6 ，K=1.3 ，B=61 mm ，t=1.5 mm ，r=0.5 mm ， =1.3τ=1.3 360 Mpa帶入公式（13）有 =CKBt/(r+t)=0.61.3611.33601.5/（0.5+1.5） = 25050.87N=25.05KN 頂件力一般取自由彎曲力的30%～80%，即8～20KN 。 4.1.2 校正彎曲力的計算 為了提高彎曲件的精度，減小回彈，在板料自由彎曲的終了階段，凹模繼續(xù)下行將彎曲件壓靠在凸模上，其實質(zhì)是對彎曲件的圓角和直邊進行精壓，此

51、為校正彎曲。 校正彎曲力的計算公式為： =Ap （14） 其中 —— 校正彎曲力 （N） A —— 校正部分的投影面積 （mm） P ——單位面積校正力（Mpa） 由于此彎曲模采用一模兩件的設計形式，故校正部分的投影面積為： A=261 mm37 mm =4514 mm 由表3—2查得p=90 Mpa ，將A=4514 mm和p=90 Mpa帶入公式（14） 有=Ap =4514 mm90 Mpa =406260N =406.26KN 4

52、.2 彎曲模工作部分的設計 彎曲模工作部分的尺寸主要是指凸模、凹模的圓角半徑和凹模的深度等 由于彎曲時有一個較大的彎曲半徑R=23 mm,此時R/t=23/1.5>10,設計時必須考慮到回彈,將凸模圓角予以修正 凸模圓角半徑計算公式為： （15） 公式中——凸模圓角半徑 （mm） R ——回彈后彎曲件的半徑（mm） ——材料屈服強度（Mpa） E ——材料彈性模量 （Mpa） t ——材料厚度 （mm） 將

53、R=23 mm ,t=1.5 mm , =260 Mpa , E=202 103Mpa（查表2—3 ）帶入到公式（15）中有， 而取凹模對應的圓角半徑： = + t = 21.71mm +1.5 mm=23.21mm 彈復角的計算公式為： =（180－ ）（R/－1） （16） 式中 —— 工件的彎曲角度 —— 彈復角，即工件彎曲角與凸模角度的差值 將R = 23 mm ， = 21.71 mm , = 53帶入公式（16）中，有 =（180－

54、 ）（R/－1） =(180－53）（23/21.71－1） =733 對于另一處彎曲半徑為r=0.5 mm 處的彎曲，取凹模上對應圓角半徑與彎曲件內(nèi)側圓角半徑，即0.5mm 。 考慮到模具磨損和彎曲件的回彈，凹模寬度尺寸應為： （17） 凸模尺寸按凹模配制，保證單邊間隙C，即 （18） 其中 B——彎曲件基本

55、尺寸 （mm） Δ——彎曲件制造公差 （mm） ——凹模制造公差 （mm） 將B=64mm , Δ=0.74mm（查表10-11 ）C=1.7mm帶入公式（17）和（18）中有： =(64 —0.750.74） =63.45 =36.45 根據(jù)工件所要加工后的形狀，該工件的斷面比較簡單，把凸模制成整體形式，工件容易取下.相應的凸凹模零件圖如下圖7圖8所示: 圖7 彎曲凸模 Fig7 Bending of the punch 4.3 其它零

56、件的選擇及相關尺寸的確定 1）選擇上、下模座及模柄： 采用GB2851.3—81后側帶導柱形式的模板，其LB為160 mm100mm， 上模板厚35mm ，下模板厚40mm 。選用壓入式模柄，按GB2862.1—81選取A50mm95mm的模柄。 圖8 彎曲凹模 Fig8 Bending concave die 2）選擇導柱、導套： 按GB2861.1—81選d=25mm的導柱，導柱長度取L=130mm ，按GB2861.6—81選d=25mm的導套，導套長度取L=85mm 。 3）卸料裝置的選用： 選用3個8280聚氨酯橡膠作為卸料裝置，其尺寸為：自由高度H=38mm,

57、外徑D=60mm,孔徑d=12.5mm 取卸料板平面尺寸為128mm81mm ，厚度為8mm , 卸料板的作用是將零件定位，同時也起到卸料兼壓料的作用。 4.4 壓力機的選擇 在選擇壓力機時應該注意以下幾點： 壓力機的工作臺面尺寸應大于模具底座尺寸50～70mm以上。 所設計的沖模的閉合高度應小于壓力機的最大裝模高度。一般應該滿足H ≤- 5 mm ,如果模具閉合高度過小，可在壓力機臺面上加放墊板。 設計在下模座下面的卸料裝置的尺寸應該小于壓力機上的工作臺孔的尺寸。 設計中選用的模柄尺寸應該小于或等于壓力機模柄孔尺寸。 本次設計選用開式曲柄壓力機，其優(yōu)點是：具有三面敞開的操作空

58、間、操作方便、容易安裝機械化裝置并且成本低。 根據(jù)上述原則，選用型號為J23-100，公稱壓力為1000KN的開式曲柄壓力機. 其最大封閉高度為400mm，滿足H=149mm ≤- 5 mm. 其技術參數(shù)如下： 滑塊行程 : 130 mm 行程次數(shù) : 38 次/min 最大封閉高度 :480 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 : 100 mm 工作臺尺寸（左右前后）: 1080 mm 710 mm 工作臺孔尺寸（直徑/mm）: 500 mm （左右前后） : 560 mm 380 mm 模柄孔尺寸（直徑深度）: ∮60 mm 75 mm

59、 5 斜楔沖孔模的設計 第三道工序是沖長圓孔，由于長圓孔在曲面上，為了保證孔的形狀和位置，所以在第二道工序彎出曲面后再沖孔；而且想要沖出所需的孔，必須使沖頭的垂直運動轉化成為與水平成27角的傾斜運動，于是在設計中需要采用斜楔機構。另外，鑒于零件不具有對稱性，此模具采用一模兩件的形式，這樣可以平衡作用力。 5.1 沖裁力的計算 計算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機和設計模具，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。所沖的長圓孔如圖9所示： 圖9 彎曲面上的長圓孔 Fig9 the hole on the bending surfa

60、ce deformed 沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度和沖裁件分離的輪廓長度有關。本設計中采用平刃口沖裁，沖裁力的計算公式為： F=KLtτ （19） 式中 L —— 沖裁件周邊長度 （mm） t —— 材料厚度 (mm) K —— 系數(shù)，一般取K = 1.3 τ—— 材料抗剪強度 (Mpa) 取τ= 360 Mpa 根據(jù)圖9，長圓孔的周長L=（26–6）2+2π3

61、=58.8 mm 將L=58.8 mm 、t=1.5 mm 、 K=1.3 、τ=360Mpa帶入公式（19） 有F=K Ltτ=1.358.81.5360=41277.6 N 由于采用一模兩件沖裁，所以總的沖裁力= 2F = 82555.2N=82.55KN 5.2 沖長圓孔的凸模與凹模工作部分的尺寸 沖長圓孔的凸、凹模采用配合加工的方法。根據(jù)長圓孔的圖形（圖9），沖長圓孔的凸模磨損后尺寸只有變小這一種情況，凸模尺寸的計算公式為： =（A + xΔ） （20） 其中

62、 —— 凸模刃口尺寸 （mm） Δ —— 工件公差 （mm） A —— 工件尺寸 （mm） x —— 磨損系數(shù) —— 凸模制造公差 （mm）一般取Δ/4 凸模磨損后長圓孔上變小的兩個尺寸即圖9上的（26mm）和（6mm） 查表2—34得=0.52 mm ,=0.30mm , 查表2—30得= 0.5, = 0.75，將兩組數(shù)值分別帶入公式（20）中有， =（ + ）=(26 + 0.50.52)

63、 =26.26mm =（ + ）=(6 + 0.750.30) =6.225mm 沖長圓孔的凹模刃口按凸模尺寸配制，保證凸、凹模的雙面間隙為： ～ = 0.132mm ～ 0.240mm（由表2—5 查得）。 5.3 沖孔凸模強度校核 主要對凸模進行壓應力校核 ≥F/[σ] （21） 其中——沖孔凸模上最小截面積 (mm) F —— 沖裁力 （N） [σ]

64、—— 凸模材料的許用壓應力 凸模采用碳素工具鋼T10A，其[σ]=1000Mpa ，將F=41277.6N和[σ]=1000Mpa帶入公式（21）中有， ≥F/[σ] =41277.6/1000=41.28mm 而=（26－6）6+9π=148 mm> 41.28mm 故而滿足要求 5.4 斜楔沖孔模的工作過程 1.斜楔座 2.卸料螺釘 3.上模座 4.壓塊 5.墊塊 6.滑塊 7.圓柱銷 8.彈簧 9.墊板 圖10 斜楔沖孔模 Fig10 wedge clicker die 斜楔沖孔模的結構如圖10所示，其工作原理：為了操作

65、方便，設計將沖孔的斜楔機構用卸料螺釘?shù)踉谏夏Ｗ?，斜楔沖孔模的工作過程大致為： 當壓力機滑塊下行時，首先，斜楔座1與墊板9接觸，而壓力機繼續(xù)下行時，滑塊6在壓塊4的作用下沿著斜楔座1向前移動，進行沖孔。 當壓力機滑塊上行時，滑塊6通過圓柱銷7在彈簧8的作用下復位。上模座3通過卸料螺釘2將斜楔機構帶向上行，不影響送件和取件。 5.5 標準零件的選用 1）選擇上、下模座及模柄： 采用GB2851.3—81后側帶導柱形式的模板 ，其上模板尺寸為： 400mm250mm50 mm ，下模板厚為： 400mm250mm 60mm 。選用壓入式模柄，按GB2862.1—81選取A

66、50mm95mm的模柄，并按GB119-76選用818的銷將模柄定住，防止其轉動。 2）選擇導柱、導套： 按GB2861.1—81選40mm200mm的導柱，按GB2861.6—81選40mm125mm48mm的導套。 3）定位零件的選用： 選用4個直徑為6mm的銷將零件定位于凹模上，并且在每個沖孔凸模上套上聚氨脂橡膠，在沖孔凸模進行沖孔時起到壓料的作用。 5.6 壓力機的選擇 在選擇壓力機時應該注意以下幾點： 壓力機的工作臺面尺寸應大于模具底座尺寸50～70mm以上。 所設計的沖模的閉合高度應小于壓力機的最大裝模高度。一般應該滿足H ≤- 5 mm ,如果模具閉合高度過小，可在壓力機臺面上加放墊板。 設計在下模座下面的卸料裝置的尺寸應該小于壓力機上的工作臺孔的尺寸。 設計中選用的模柄尺寸應該小于或等于壓力機模柄孔尺寸。 本次設計選用開式曲柄壓力機，其優(yōu)點是：具有三面敞開的操作空間、操作方便、容易安裝機械