彎曲墊片的沖壓成形工藝及模具設計（V形彎曲模）

彎曲墊片的沖壓成形工藝及模具設計（V形彎曲模）,彎曲,墊片,沖壓,成形,工藝,模具設計 Mat piece stamping process and die desing ABSTRACT This design topic is The piercing and die design of the guide pin in the side back , in the person of the typical model The piercing die design of request, contents and direction. Pass the craft analysis,. The craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine. This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and die had a basis. Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device. Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis. Still there is spare parts to process a craft. In a V form flection the mold design, body now the typical model V form flection mold of the design request,contents and direction, there is certain design meaning.Foundation knowledge passed the design to the spare parts' molding tool, strengthenned the design flection a mold a design further, for design a more complicated bent molding tool to have done cushion and absorbed deeper experience. This design usage flection models the foundation knowledge of the craft and the molding tool design, analyzing the function request of the plank material first, having done preparation for the type that selects by examinations a molding tool;Then compute the bent dint of the bent piece, the easy to selection pressure machine tonnage and make sure pressure model number;Analyzed the characteristic of the bent piece finally, make sure the design parameter of the molding tool and design the important point and crest selection for equip. Keywords: The piercing die punch die Bent mold 參考文獻 [1] 陳錫棟主編.實用模具技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2001 [2] 李紹林主編.實用模具技術手冊[M].上?？茖W技術出版社,1998 [3] 許發(fā)樾主編.實用模具設計與制造手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2000 [4] 楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2004 [5] 模具實用技術叢書編委會.沖壓設計應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社,1999 [6] 翟德梅主編.模具制造技術[M].河南機電高等?？茖W校 [8] 任嘉卉主編.公差與配合手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2000 [9] 彭建聲、秦曉剛編著.模具技術問答[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,1996 [10] 劉建超，張寶忠主編.沖壓模具設計與制造.高等教育出版社,2006年4月 [11] 薛彥成主編.公差配合與技術測量.機械工業(yè)出版社,2005年2月 [12] 郝海濱主編.沖壓模具簡明設計手冊.化學工業(yè)出版社,2004年3月 [13] 王芳主編.冷沖壓模具設計指導.機械工業(yè)出版社,2005年6月 [14] 楊占堯編.沖壓模具圖冊.高等教育出版社, 2006年4月 [15] 王樹勛主編.冷沖壓模具結構圖冊大全.華南理工大學出版社,1999年6月 [16] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編.模具設計與制造簡明手冊（第2版）.上?？茖W技術出版社,1998年 [17]夏巨甚，李志剛主編.中國模具設計大典.2003年 [18]中國機床總公司編.全國機床產品供貨目錄.機械工業(yè)出版社,2002年6月 [19]史鐵梁主編.冷沖模設計指導.機械工業(yè)出版社,1996年7月 [20]劉建超，張寶忠主編.沖壓模具設計與制造.高等教育出版社,2006年4月 [21]王孝培主編.沖壓手冊.機械工業(yè)出版社,1988年2月 [22]原紅玲主編.沖壓工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社,2008年9月 插圖清單 1.工件圖………………………………………………………………………………5 2.排樣圖………………………………………………………………………………7 3. 落料凹模圖 ………………………………………………………………………9 4.復合模模架圖………………………………………………………………………12 5.復合模具裝配圖……………………………………………………………………16 6.彎曲工藝圖…………………………………………………………………………17 7.工藝方案圖…………………………………………………………………………18 8.工藝計算圖…………………………………………………………………………20 9.彎曲模具結構草圖…………………………………………………………………25 10.彎曲凸模 …………………………………………………………………………26 11.彎曲凹模 …………………………………………………………………………26 12.彎曲模裝配圖 ……………………………………………………………………28 墊片的沖壓成型工藝及模具設計 摘 要 后側導柱沖孔落料模設計，體現(xiàn)了典型復合模具設計的要求，內容與方向。通過工藝分析，工藝方案的確定，確定了模具設計的方向， 對毛坯尺寸的確定，計算沖裁力，來計算壓力中心，選擇壓力機和壓力機的噸位。 設計中運用了沖裁工藝及模具設計的基礎知識。首先，分析了板材的性能要求，為選去模具的類型做了準備，同時，也為凸，凹模的材料有了依據(jù)。后分析沖裁件的特征，確定了模具設計參數(shù)，選擇其他零件及卸料裝置。也為凸、凹模尺寸的計算還有零件的加工工藝有了依據(jù)。 在V形彎曲模設計，體現(xiàn)了典型V形彎曲模的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者對彎曲模設計的基礎知識的了解與掌握，為設計更復雜的彎曲模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 本設計運用彎曲成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準備；然后計算了彎曲件的彎曲力，便于選取壓力機噸位及確定壓力機型號；最后分析了彎曲件的特征，確定模具的設計參數(shù)、設計要點及頂出裝置的選取。 關鍵詞：復合模 凸模 凹模 彎曲模 機 械 加 工 工 序 卡 工序號 工序名稱 刨40mm的平面 零件名稱 凸凹模 零件號 10 零件重量 30Kg 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 號 重 量 T10A 60~64HRC 55x15x53 32kg 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 刨床 B6065 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 走 刀 次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸 轉 速 切 削 速 度 基 本 工 時 裝夾 先檢料，后用壓緊塊壓緊工件。 10分鐘 對刀 開機對刀，并選前端面為基準面。 刨刀 20mm 10n/min 0.5mm 0.5mm 800r/min 17~50m/min 5分鐘 切削 切削出零件的40mm端面。 游標卡尺 52mm 20n/min 4.5mm 1mm 1500r/min 50m/min 40分鐘 檢驗 檢查工件的尺寸是否符合要求。 游標卡尺 5分鐘 設 計 者 黃 娟 指 導 教 師 于智宏 共 1 頁 第 1 頁 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 10 凸凹模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 下料55x15x53的矩形料 鋸床 G7116 臺虎鉗 鋸條 游標卡尺 25~50mm 0.5小時 鍛造53x12x50的毛坯 空氣錘 氣錘 1000kn/g 游標卡尺 2小時 預處理（退火） 電爐 鉗子 1小時 刨40mm的平面 刨床 B6065 專用夾具 刨刀 1.5小時 鉆穿絲孔 鉆床 專用鉆夾具 鉆頭 游標卡尺 0~25mm 1.5小時 熱處理（淬火、回火） 電爐 鉗子 游標卡尺 1小時 磨R5的外圓面 磨床 專用磨夾具 砂輪 千分尺 0~25mm 1.5小時 線切割加工出的孔 線切割機床 電火花專用夾具 鉬絲 0.03mm 游標卡尺 1.5小時 研磨R5的外圓面 磨床 專用夾具 砂輪 千分尺 0~25mm 1小時 編制 校對 審核 批準 目 錄 1 緒論 ……………………………………………………………………………1 1.1墊片的模具設計與制造方面 …………………………………………………3 1.1.1墊片的模具設計的設計思路 ………………………………………………4 1.1.2墊片的模具設計的進度……………………………………………………4 2 沖壓件的工藝性的分析……………………………………………………5 3 制件的工藝計算 ………………………………………………………………7 3.1 排樣設計………………………………………………………………………7 3.2 計算凸、凹模刃口尺 …………………………………………………………8 3.2.1沖孔Ф5凸、凹模刃口尺寸的計算 ………………………………………8 3.2.2落料凸、凹模刃口尺寸的計算 ……………………………………………8 3.3沖壓力的計算 ………………………………………………………………9 3.4復合模的壓力中心的計算……………………………………………………10 4　模具總體設計…………………………………………………………………11 5　模具主要零部件的結構設計…………………………………………………13 5.1 凸模、凹模、凸凹模的結構設計……………………………………………13 5.1.1 落料凹模的結構設計 ……………………………………………………13 5.1.2沖Ф5孔凸模結構設計 ……………………………………………………13 5.1.3凸凹模的結構設計…………………………………………………………13 5.2模架的設計 …………………………………………………………………14 6 沖壓設備的選擇 ………………………………………………………………15 7 繪制模具總裝圖 ………………………………………………………………16 8 墊片的彎曲沖壓工藝性的分析 ………………………………………………17 8.1彎曲件工藝分析 ……………………………………………………………17 8.2彎曲工藝方案的確定…………………………………………………………18 8.3毛坯的排樣、裁板方案 ………………………………………………………19 8.4彎曲模的壓力中心的計算……………………………………………………19 9 彎曲主要工藝參數(shù)計算 ………………………………………………………20 9.1零件毛坯展開長度的計算……………………………………………………20 9.1.1確定中性層位移系數(shù)………………………………………………………20 9.1.2計算變形區(qū)中性層曲率半徑………………………………………………21 9.1.3計算毛坯尺寸（中性層長度） ……………………………………………21 9.2彎曲模工作部分尺寸計算……………………………………………………21 9.2.1凸模圓角半徑計算…………………………………………………………21 9.2.2凹模圓角半角計算…………………………………………………………21 9.2.3凹模工作部分深度的設計計算……………………………………………21 9.2.4凸、凹模間隙的確定………………………………………………………22 9.3彎曲件回彈值的計算…………………………………………………………22 9.4彎曲工藝彎曲力的計算………………………………………………………22 9.4.1自由彎曲力的計算…………………………………………………………22 9.4.2校正彎曲力的計算…………………………………………………………22 9.4.3頂件力的計算………………………………………………………………23 9.5壓力機壓力的計算……………………………………………………………23 9.6彈頂器的計算、彈性元件的選取與計算……………………………………23 9.7選擇壓力機……………………………………………………………………23 10　模具總體設計 ………………………………………………………………24 10.1 模具類型的選擇……………………………………………………………24 10.2 定位方式的選擇……………………………………………………………24 10.3 卸料出件方式的選擇………………………………………………………24 10.4 導向方式……………………………………………………………………24 10.5連接與固定零件 ……………………………………………………………24 10.6模具閉合高度的計算 ………………………………………………………25 11 模具主要零部件的設計………………………………………………………26 11.1 凸模的設計…………………………………………………………………26 11.2 凹模的設計…………………………………………………………………26 11.3 模架的設計標準模架的選用………………………………………………27 12 模具總裝配圖…………………………………………………………………28 設計小結 …………………………………………………………………………29 摘 要 后側導柱沖孔落料模設計，體現(xiàn)了典型復合模具設計的要求，內容與方向。通過工藝分析，工藝方案的確定，確定了模具設計的方向， 對毛坯尺寸的確定，計算沖裁力，來計算壓力中心，選擇壓力機和壓力機的噸位。 設計中運用了沖裁工藝及模具設計的基礎知識。首先，分析了板材的性能要求，為選去模具的類型做了準備，同時，也為凸，凹模的材料有了依據(jù)。后分析沖裁件的特征，確定了模具設計參數(shù)，選擇其他零件及卸料裝置。也為凸、凹模尺寸的計算還有零件的加工工藝有了依據(jù)。 在V形彎曲模設計，體現(xiàn)了典型V形彎曲模的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者對彎曲模設計的基礎知識的了解與掌握，為設計更復雜的彎曲模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 本設計運用彎曲成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準備；然后計算了彎曲件的彎曲力，便于選取壓力機噸位及確定壓力機型號；最后分析了彎曲件的特征，確定模具的設計參數(shù)、設計要點及頂出裝置的選取。 關鍵詞：復合模 凸模 凹模 彎曲模 ABSTRACT This design topic is The piercing and die design of the guide pin in the side back , in the person of the typical model The piercing die design of request, contents and direction. Pass the craft analysis,. The craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine. This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and die had a basis. Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device. Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis. Still there is spare parts to process a craft. In a V form flection the mold design, body now the typical model V form flection mold of the design request,contents and direction, there is certain design meaning.Foundation knowledge passed the design to the spare parts' molding tool, strengthenned the design flection a mold a design further, for design a more complicated bent molding tool to have done cushion and absorbed deeper experience. This design usage flection models the foundation knowledge of the craft and the molding tool design, analyzing the function request of the plank material first, having done preparation for the type that selects by examinations a molding tool;Then compute the bent dint of the bent piece, the easy to selection pressure machine tonnage and make sure pressure model number;Analyzed the characteristic of the bent piece finally, make sure the design parameter of the molding tool and design the important point and crest selection for equip. Keywords: The piercing die punch die Bent mold 1緒 論 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè),是工業(yè)生產的重要工藝裝備。先進國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨立的行業(yè)。日本工業(yè)界認為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會的動力”。美國工業(yè)界認為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。 模具是工業(yè)生產的關鍵工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。? 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％。 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。 沖壓是一種先進的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產品質量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點,在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產品的生產中得到了廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計,薄板成型后,制造了相當于原材料的12倍的附加值,在國民經濟生產總值中,與其相關的產品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產值占總產值的59%。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。 我國模具業(yè)發(fā)展尚存在以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 我國模具業(yè)未來發(fā)展方向主要包括以下幾方面: ① 模具日趨大型化； ② 在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術； ④ 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； ⑤ 在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； ⑥ 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； ⑦ 發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術； ⑧ 模具的精度將越來越高； ⑨ 模具研磨拋光將自動化、智能化； ⑩ 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；開發(fā)新的成形工藝和模具。 1998年3月，《國務院關于當前產業(yè)政策要點的決定》中模具被列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位,生產和基本建設序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經濟的重要位置。目前,我國沖壓模具在產值占模具總產值的40%以上,處于主導地位。 1.1　墊片的模具設計與制造方面 1.1.1 墊片的模具設計的設計思路 沖孔落料——彎曲是沖壓工序，它是利用沖孔落料和彎曲工藝進行加工。先通過沖孔落料復合模得到彎曲工藝的半成品毛坯，然后再通過彎曲模成形，便得到所要得到的零件樣式。根據(jù)零件圖的尺寸要求，墊片的尺寸精度應在IT13級以下，不宜高于IT11級…… 1.1.2墊片的模具設計的進度 1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天； 　　2.確定加工方案，所用時間5天； 　　3.模具的設計，所用時間30天； 4．模具的調試．所用時間5天． 2 沖壓件的工藝性分析 工件名稱：墊片 生產批量：大批量 材料：08鋼 厚度：1mm 圖示零件材料為08鋼，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。由工件的結構分析得，可采用先沖孔落料然后彎曲工藝來獲得，以下介紹沖孔落料工藝方案，彎曲工藝見彎曲的工藝分析。 外形落料的工藝性：墊片屬于中等尺寸零件，料厚1mm，外形簡單，尺寸精度要求一般，因此可采用先沖孔落料然后彎曲工藝來獲得。 沖孔的工藝性：所沖圓形孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。 此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級，符合一般復合沖壓的經濟精度要求。 由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產。 該零件所需的基本沖壓工序為沖孔和落料，可擬訂出以下三種工藝方案。 方案一：單工序模，即先落料后沖孔. 方案二：沖孔落料復合模。 方案三：沖孔落料級進模。 采用方案一，生產率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 墊片零件的孔之間的距離為40mm，大于此零件要求的最小壁厚（2.5mm）（1），可以采用沖孔、落料復合?；驔_孔、落料連續(xù)模。復合模模具能易保證沖裁精度,由于壓料沖裁的同時得到了較平,沖件平直且有較好的剪切斷面.制造成本比級近模低。正裝復合模較適用于沖制材料質較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件,由于08鋼屬于較硬一些的材料益采用正裝復合模較好.正裝復合模結構簡單,又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件,卸料可靠,操作方便,并為機械化出件提供了有利條件,正適合我們此處的大批量生產.我們采用正裝裝復合模. 3 制件的工藝計算 3.1 排樣設計 設計模具時，條料的排樣很重要。壓圈外形簡單,可以采用單向排列.如下圖所示： 圖2 條料的排樣 查表2.9取得搭邊值為1.5mm和1.5mm。 條料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，由 BΔ=〔D+2a+c1〕- Δ﹝2﹞ D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a—側搭邊值 c1—導料板與最寬條料之間的間隙 計算條料寬度： B=54.5mm. 歩距：s=D+2(a+c1)=58.5mm. 材料利用率的計算： 根據(jù)一般的市場供應情況，原材料選用1mm×1000mm×900mm的冷軋薄鋼板。 式中 A—一個沖裁件的面積，mm2; n—一個進距內的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm; s—進距， mm 得 ==54.58% 3.2 計算凸、凹模刃口尺寸 查表2.4得間隙值Z = 0.10㎜ , Z = 0.14㎜ 3.2.1 沖孔Ф5凸、凹模刃口尺寸的計算。 由于制件內形輪廓比較復雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對模具的加工設備的精度要求，其凸、凹模刃口尺寸計算如下： 查表2.5得凸、凹模制造公差： δ凸= 0.02㎜ δ凹= 0.02㎜ 查表2.6得：IT14級時磨損系數(shù)X為：X = 0.5 按式（2、5）得： d凸= （d+xΔ）=(5 + 0.5×0.16) = 5.08mm d凹 = (d凸+zmin)=（5.08 + 0.28）= 5.36mm 3.2.2落料凸、凹模刃口尺寸的計算。 由于制造結構簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸凹模刃口尺寸計算如下所示： 查表2、6得磨損系數(shù)x= 0.5. L = (L max-XΔ) = (50-0.5×0.16) = 49.92mm L = （L凹–Z） = (49.92-0.28)= 49.64 mm 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，就不必標注公差，但是要在技術條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Z = 0.28㎜（落料凹模刃口尺寸如下所示）。 3.3 沖壓力的計算。 落料力： F = Ltb=158.5×1×(0.7×440) = 48.4kN 沖孔力： F = Lt= 9.85×1×440 =4.34 kN 沖孔時的推件力：F = n K F 取直壁式的凹模刃口形式，由表2.21查得， 則： h = 6㎜ n = h/t = 6/1 = 6個, 查表2.7得：K = 0.05 F = n K F = 6×0.05×4.34 = 1.7 kN 落料時的卸料力：F = K F 查表2.7得： K = 0.03 故 F = K F = 0.03×48.4 kN = 1.5 kN 總沖壓力為： F = F + F + F + F = 48.4 + 4.34 + 1.7+1.5 = 55.94 kN 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖壓力大30%左右，即： F = 1.3×F = 1.3×55.94 kN = 72.7kN 3.4 壓力中心的計算 因工件是軸對稱零件，其壓力中心為中心軸線。 4 模具總體設計 根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復合模，可直接利用壓力機的頂桿裝置進行頂件，卸料可靠，便于操作。 工件留在落料凹模孔洞中，應在凹?？自O置推件塊；卡在凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在上模座中設置的打料裝置，使廢料從凹模孔中落下。 由于在該模具中，壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應具有壓料的作用。應選用彈性卸料板來卸下條料廢料。 因是大量生產，所以采用手動送料方式，從右往左送料。 因該制件采用的是正裝復合模，所以直接采用擋料銷和導料銷定位即可。 為確保零件質量及其穩(wěn)定性，選用導柱導套進行導向。由于該零件導向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側導柱模架。如下圖所示： 后側導柱示意圖 1-上模座2-導套3-導柱4-下模座 5 模具主要零部件的結構設計 5.1 凸模、凹模、凸凹模的結構設計 5.1.1 落料凹模的結構設計。 在落料凹模內部，由于要設置推件塊，所以凹模刃口應采用直口形刃口，并查表2.21，取刃口高度h = 6㎜，該凹模結構簡單，宜采用整體式。 查表2.22，得k = 0.50 即：凹模高度H = kb = 0.50×50㎜ =25㎜ 凹模壁厚C = 1.5H = 1.5×25㎜ = 37.5㎜ 凹模外形結構尺寸的確定： 凹模外形長度L = （50 + 2×37.5）㎜ = 125㎜ 凹模外形寬度B = （10 + 2×37.5）㎜ = 85㎜ 5.1.2 沖Ф5孔凸模結構設計。 為了增加凸模的強度和剛度，凸模非工作部分直徑應制成逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以選用B形圓凸模。凸模固定板厚度取20㎜，凸模長度根據(jù)結構上的需要來確定: L = h + h = 20㎜ + 25㎜ = 45㎜ 由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強度足夠，所以無需對其進行強度校核，沖裁時凸模進入凹模刃口1㎜. 5.1.3 凸凹模的結構設計 本模具為正裝的復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模，根據(jù)整體模具的結構設計需要，凸凹模的結構簡圖如下所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要根據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 校核凸凹模強度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚為2.7㎜，而模具實際最小壁厚大于規(guī)定最小值，故符合強度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為：0.1㎜—0.14㎜，凸凹模上孔中心與邊緣的距離尺寸為2.5mm，其公差應比零件高3—4級，即定為（2.5±0.14）㎜。 5.2模架的設計 模架各零件標記如下： 上模座：200㎜×100㎜×35㎜ 下模座：200㎜×100㎜×40㎜ 導 柱：B25h6×150㎜×50㎜ 導 套： B25H7×85㎜×33㎜ 模 柄： Ф32㎜×85㎜ 墊 板： 200㎜×100㎜×6㎜ 卸料板： 200㎜×100㎜×20㎜ 凸模固定板：200㎜×100㎜×20㎜ 模具閉合高度： H = h + h + h + h + t + h + h + h = （35 + 8 + 28 +25 + 1 + 20 + 81.7 + 40）㎜ = 278.7㎜ ≈280㎜ 6 沖壓設備的選擇 選擇型號為JB23—100的開式雙柱可傾壓力機，能滿足要求。其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：1000KN 滑塊行程：130㎜ 最大閉合高度：480㎜ 最大裝模高度：380㎜ 連桿調節(jié)高度：100㎜ 工作臺尺寸（前后×左右）：710㎜×1080㎜ 墊板尺寸（厚度×孔徑）：100㎜×250㎜ 最大傾斜角度：30o 因為總壓力為72.7kN<1000kN,壓力機的最大閉合高度為480mm（調節(jié)高度為100mm），模具的閉合高度為280mm，能夠滿足使用要求。 7 繪制模具總裝圖 繪制沖裁件模具裝配圖，如下圖所示： 沖裁件模具圖 1-下模座 2-墊板 3-凸模固定板 4-墊塊 5-落料凹模 6-彈性體 7-上模座 8-凸凹模固定板 9-墊板 10-凸凹模 11-打桿 12-模柄 13-止轉螺釘 14-推板 15-卸料螺釘 16- 打桿 17-卸料板 18-導套 19-導柱 20-頂件塊21-沖孔凸模22-帶肩頂桿 23-導料銷 24-固定導料銷 8 墊片的彎曲沖壓工藝性的分析 8.1彎曲件的工藝分析 工件名稱：彎板彎曲件 生產批量：中等批量 材料：08鋼，σb=440Mpa t=1mm 零件簡圖如下圖所示： 該零件為近似V形彎曲件。材料為08鋼，材料硬度適當，彎曲過程中會產生一定的回彈，彎曲性能較好。但工件結構簡單，最小彎曲半徑為4mm，尺寸公差等級IT14級均為自由公差，工件整體上看，尺寸精度較低，普通彎曲成型完全能滿足要求.但由于彎曲件左右對稱，在彎曲過程中，由于摩檫阻力均勻，坯料通常不會產生滑動。因此，在設計過程中，如何防止回彈，偏移和彎裂是最主要的。 8.2 工藝方案的確定 該工件彎曲成形，可以采用一次彎曲成形，也可以采用二次彎曲成形，如今有以下三種彎曲方案供選擇,如右圖所示： 方案一：采用一次彎曲成型，單工序生產。 方案二：采用兩次彎曲成型，先彎曲成型，再彎曲成型，采用兩套單工序模生產。 方案三：采用兩次彎曲成型，先彎曲成V型，再彎曲成型，采用兩套單工序模生產。 方案分析： 方案一 模具結構簡單，生產制造成本低，加工過程中，工件尺寸精度，位置精度均容易保證，成形效率高，定位塊能夠克服上，下模之間水平方向的錯移力，同時也為頂板導向，防止其竄動。采用組合結構還能有效的防止坯料發(fā)生偏移。 方案二和方案三 模具結構相對簡單，由于采用兩副模具進行彎曲成形，從而可以避免了方案一中的缺陷，提高了彎曲件的質量，但由于采用兩副模具進行生產，生產成本較高，生產效率較低。 綜上所述，經過對兩種方案的比較分析可以看出，該工件的彎曲成型生產采用方案一比較合理。 8.3毛坯的排樣、裁板方案 這里的毛坯尺寸50×10mm不算太小，考慮到操作方便，選用半成品毛坯。其工序見上述的沖孔落料復合模的計算。 8.4壓力中心的計算 由于該彎曲件左右、前后都對稱，故選其幾何中心作為壓力中心。 9 彎曲的主要工藝參數(shù)計算 9.1零件毛坯展開長度的計算 因為rmin=2mm>0.5×1，屬于圓角半徑較大的彎曲件。由于彎曲時，有可能會產生孔變形的工藝問題，所以應先校核一下。彎曲應滿足以下條件： 當t<2mm時，a>t. 由零件的尺寸可得： t=1mm,a=7.5mm.所以在進行彎曲時，孔不會變形。滿足彎曲工藝，可以進行彎曲。 由于零件變薄不嚴重，可按中性層展開原則，視直邊區(qū)在彎曲前后長度不變，坯料總長度等于彎曲件直線部分長度和彎曲圓角部分應變中性層長度之和： 各尺寸如圖所示： 9.1.1確定中性層位移系數(shù) 由于兩處RA/t=4/1=4和RD/t=2/1=2，查表3.4，得中性層位移系數(shù)xA=0.48,xD=0.46。 9.1.2計算變形區(qū)中性層曲率半徑 變形區(qū)中性層曲率半徑ρ按式（3.7）計算： ρA=r+xAt=(4+0.48×1)=4.48mm ρD=r+ xDt=(2+0.46×1)=2.46mm 9.1.3毛坯尺寸（中性層長度） L總=∑L直+∑L彎 該零件的毛坯展開長度為： L總=∑L直+∑L彎=50mm 9.2彎曲模工作部分尺寸計算 9.2.1凸模圓角半徑計算 由于次工件的RA/t=4/1=4和RD/t=2/1=2較小，且RA=4mm、RD=2mm，都大于最小彎曲半徑（rmin=0.6×1mm=0.6mm），故凸模半徑R凸A=4mm、R凸D=2mm。 9.2.2凹模圓角半角計算 凹模圓角半角r凹一般按材料厚度t來選取，因為材料厚度為1mm，所以r凹=（2～3）t，故凹模圓角半徑去r凹=2mm。 9.2.3凹模工作部分深度的設計計算。 凹模工作部分的深度將決定板料的進模深度，同時也影響到彎曲件直邊的平直度，對工件的尺寸精度造成一定的影響，此彎曲件：直邊長度為10mm，查表3.12得凹模的底部最小厚度h0=3mm，因此，凹模工作部分深度h凹=（17+1+3）mm=21mm。 9.2.4凸、凹模間隙的確定 V形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠調節(jié)壓力機的閉合高度來控制的，用這種方法來解決工件回彈問題。不需要在設計、制造模具時確定。設計彎曲模結構時，必須考慮到模具閉合狀態(tài)，使模具工作部分與工件能緊密貼合，保證彎曲質量。 9.3彎曲件回彈值的計算 小變形程度(r/t≥10）時，回彈大，先計算凹模圓角半徑，再計算凸模角度；大變形程度（r/t＜5)時，卸載后圓角半徑小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲時，彎曲中心角為60o，查相關手冊，取回彈角為2 o；彎曲中心角為120o，查相手冊，取回彈角為4 o。 9.4彎曲工藝彎曲力的計算 9.4.1自由彎曲力的計算 V形件校正彎曲前是自由彎曲，彎曲力FV自A為： 彎曲力FV自D為： 因為D段彎曲為對稱分布兩處彎曲，所以彎曲力FV自應為： FV自=2FV自D+FV自A=2×0.686+2x1.1=3.5kN 9.4.2校正彎曲力的計算 校正彎曲時，校正彎曲力最大值在壓力機工作到下止點的位置，且校正力遠遠大于自由彎曲力，而在彎曲工作過程中，二者又不是同時存在，因此，查表3.7得p=50MPa，所以校正力F校為： F校=Ap=(48.8×10)×50N=24.4kN 9.4.3頂件力的計算 頂件力F頂可近似取自由彎曲力的30%～80%，即 F頂=（0.3～0.8）×FV自=（0.3～0.8）×3.5=（1.05～2.8）kN 取F頂=2kN 9.5壓力機壓力的計算 對于校正彎曲，由于校正力F校比頂件力F頂大得多，所以頂件力F頂?shù)闹悼梢院雎圆挥?，因此只按校正力F校來選擇壓力機即可，即 F壓≥（1.2～1.3）F校=（1.2～1.3）×24.4kN=（29.3～31.5）kN 9.6彈頂器的計算、彈性元件的選取與計算 因為彎曲工作行程較大，彈頂器中的彈性元件選用為彈簧。根據(jù)頂件力的大小，選用國標標準彈簧。 9.7選擇壓力機 因為初選壓力機型號為JB23—100，再加上彎曲工藝的總壓力計算，其壓力機的運算滿足使用要求。其主要技術參數(shù)見上述的沖孔落料工藝。 10　模具總體設計 10.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝性可知，由工序圖可以知道，該步可以一次沖壓便可以成型，故此模具類型為單工序模。 10.2 定位方式的選擇 由于該零件簡單，切在壓彎過程中，該道工序用了兩個定位塊，便可以滿足工作要求。 10.3 卸料出件方式的選擇 由于成型后工件結構，可以很方便的由定出機構從下模中頂出。 10.4 導向方式 模具屬于單工序沖模，結構簡單，但為了保證導向精度，通過導柱導套來導向。 10.5連接與固定零件 綜上可設計此模具主要由，模柄，上模座板，上模板，凸模，凹模，下模板等組成。模柄與上模采用倒置壓入式結構，凸模和上模板為滑動配合，通過定位銷和螺釘和上模座板固定在一起，下模同樣靠螺釘連接。 初步確定其模具結構草圖如下： 10.6模具閉合高度的計算 確定模架尺寸時，查表相關手冊選用后側導柱沖模標準模具（125×100），該模架閉合高度最小閉合高度為165mm，最大閉合高度為245mm。 模具的實際閉合高度一般為： H模=上模座厚度+墊板厚度+凸模板厚度+凹模厚度+下模座厚度 則該模具的實際閉合高度為： H模=35+10+45+40+45=175mm 查開式壓力機技術參數(shù)表可知，160kN壓力機最大閉合高度為:固定臺和可傾式最大閉合高度為 220mm（封閉高度調節(jié)量為 60mm）；故實際設計的模具閉合高度 H模=190mm符合要求。 故閉合高度設計合理,選用的壓力機滿足使用要求。 11 模具主要零部件的設計 11.1 凸模的設計 由于上模的設計由工件的上表面可以知道，上模為一個小的V形，其平面的大小以略大于工件上表面為易。具體可設計成如下圖示： 11.2 凹模的設計 由工件的形狀可以知道，下模設計成整體模，如下圖示，下模是一個V型凹模，其尺寸如下圖： 11.3 模架的設計標準模架的選用 由凹模外形尺寸選后側滑動導柱導套模架，再按其標準選擇具體結構尺寸如下表所示： 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模板 125×100×35 HT200 下模板 125×100×45 HT200 導柱 22×160 20Gr 滲碳56～60HRC 導套 22×100×33 20Gr 滲碳56～60HRC 12 模具總裝配圖 模具總裝配簡圖如下： 結束語 《沖壓工藝與模具設計》的學習已經結束，課程設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成本門課程的學習，我熟練地掌握了CAD制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于沖壓模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器、洛陽一拖、中信重工等的生產實習，我對于冷沖模具設計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對沖壓模具的結構和動作過程方面的知識，而對于沖壓模具的制造工藝更是有了全新的理解。在帶隊指導老師的細心指導下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的沖壓模具實體并查閱了很多相關資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設計工作者應有的素質。 設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 32