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空氣開關(guān)固定卡沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
1緒 論
沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大,嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中模具的是用已經(jīng)越來越引起人們的重視,我而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。
1.1 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢(shì)
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些國?nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
1.2 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工。
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
(8) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
2 沖孔落料彎曲模設(shè)計(jì)
工件名稱：空氣開關(guān)固定卡 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
材料：20
厚度：0.5mm
工件簡(jiǎn)圖:如圖1所示
圖2-1 制件圖
2.1 工藝分析
此工件材料為20鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁彎曲等工序加工而成。工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有3個(gè)尺寸為12mm的孔，孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，零件圖上形狀尺寸68mm、8mm、、4mm、25mm、36mm等均為自由公差可以看作IT12級(jí)，尺寸精度較低。故而對(duì)此工件的形狀、尺寸、精度整體分析可以采用沖孔、落料和彎曲工藝對(duì)其進(jìn)行加工成型。
2.2 工藝方案的確定
該零件包括沖孔落料和彎曲三個(gè)基本工序，可以有三種工藝方案。
方案一：先沖孔，后落料，最后彎曲，采用三道工序模進(jìn)行生產(chǎn)。
方案二：沖孔－落料，最后彎曲。采用兩道工序模具進(jìn)行生產(chǎn)。
方案三：沖孔－落料-彎曲級(jí)進(jìn)沖壓成形。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足生產(chǎn)批量要求。方案二只需兩副模具，首先使用一套模具進(jìn)行沖孔落料生產(chǎn)，然后再使用一套彎曲模具完成最后一道彎曲成形制件。工件的精度及生產(chǎn)效率都高，易于批量生產(chǎn)，接近凸凹模的許用最小壁厚，見表2.9.6[6]模具強(qiáng)度較好制造難度小，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)，操作較方便，最后的一道彎曲將制件徹底成型使其滿足要求。方案三只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，但操作不方便，送料速度較快，通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件選擇第二種方案較為合適。沖壓生產(chǎn)采用該方案為最佳。在此，首先通過使用一套沖孔落料正裝復(fù)合模對(duì)下好的坯料板進(jìn)行沖孔落料，形成下圖2所示的半成品坯料，然后將其作為半成品坯料再用一套彎曲模對(duì)其進(jìn)行一次彎曲成形，達(dá)到制件要求形狀如圖2所示。
圖2-2 半成品坯料
2.3 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.1 沖裁件坯料長(zhǎng)度的計(jì)算
結(jié)合圖1中制件尺寸可知：當(dāng)彎曲成形制件圓角半徑較小（r<0.5t）時(shí)，根據(jù)毛坯與制件等體積法計(jì)算；當(dāng)彎曲件半徑較大（r>=0.5t）時(shí)，根據(jù)中性層長(zhǎng)度不變?cè)磉M(jìn)行計(jì)算。
因?yàn)镽=1.5>0.5×1,屬于圓角半徑適中的彎曲件，所以該沖裁半成品坯料的展開長(zhǎng)度按直角邊與圓角區(qū)分段進(jìn)行計(jì)算。視直角邊在彎曲前后長(zhǎng)度不變，圓角區(qū)展開長(zhǎng)度按彎曲前后中性層長(zhǎng)度不變?cè)磉M(jìn)行計(jì)算。
1) 由于,查表3.4，得中性層位移系數(shù)x=0.46。
變形區(qū)中性層曲率半徑ρ按式（3.7）計(jì)算
2) 毛坯尺寸（中性層長(zhǎng)度）
其中
——彎曲件直線部分長(zhǎng)度
——彎曲件圓角部分長(zhǎng)度
——坯料展開總長(zhǎng)度
式中
L弧=(παρ/180°)×4
=（3.14×90°×1.73/180°）×4
≈（2.72×4）=10.88mm
另由圖中各尺寸關(guān)系可得出：
L直=（36-25-1.5×2）+(25-0.5×2-1.5×2)
+（6-0.5×2-1.5×2）×2
=8+21+4=33mm
故綜上可得：
L總=L直 + L弧 =10.88+33 =43.88mm≈44mm
故而得到彎曲前沖裁得到的半成品坯料長(zhǎng)度為44mm，繼而也可得到?jīng)_裁時(shí)所需的坯料長(zhǎng)度同為44mm。
2.3.2 沖裁排樣方式的確定和相關(guān)計(jì)算
設(shè)計(jì)沖孔、落料復(fù)合模，首先要設(shè)計(jì)條件排樣圖。沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡(jiǎn)稱排樣。合理的排樣應(yīng)是在保證制件質(zhì)量、有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多數(shù)量的合格工件。底座的形狀簡(jiǎn)單，由于零件外形尺寸為自由尺寸對(duì)精度要求不高，為了提高材料的利用率減少?zèng)_裁力，雖然這時(shí)會(huì)使零件外形尺寸公差等級(jí)降低但是經(jīng)過等籌兼顧，全面考慮。這里我們采用有廢料排樣。如圖3所示：
圖2-3 有廢料排樣圖
另外，為了確保沖裁件質(zhì)量，排樣中各工件與料邊之間、工件與工件之間留下的余量，稱為搭邊。在此處的搭邊值是根據(jù)課本表2.9取得工件間a1=2mm，a=1.8mm。故而可得沖裁所需鋼板條料的寬度為：B=（68+1.8×2）mm=71.6mm，如圖3中所示。中查板材標(biāo)準(zhǔn)[2]宜選500mm×1500mm的鋼板，每張鋼板可剪裁約20張條料(71.6mm×500mm)，每張條料可沖裁大約10個(gè)工件。故每張鋼板的利用率為：
A1： 選用一張鋼板所加工總零件面積；
A: 一張鋼板面積。
而相對(duì)來說，一個(gè)布距內(nèi)材料的利用率通常是以一個(gè)布距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來表示。
式中
S1—一個(gè)布距內(nèi)零件的實(shí)際面積；
S2—一個(gè)布距內(nèi)所需毛坯面積；
送料布距；
條料寬度
代入已知數(shù)據(jù)，可得一個(gè)步距的材料利用率：
2.4 模具工作零部件刃口尺寸的計(jì)算
(1)沖尺寸為12mm的孔對(duì)應(yīng)凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
查表2.4得間隙值Zmin=0.040mm，Zmax=0.060mm。
由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸、凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模人口尺寸的計(jì)算如下：
查表2.5得凸、凹模制造公差：
δ凸=0.020mm，
δ凹=0.020mm
校核：Zmax-Zmin=0.020mm，而δ凸+δ凹=0.040mm
滿足δ凸+δ凹> Zmax-Zmin，故而采用配作法制造模具刃口。
工件圖中未標(biāo)注公差值，查相關(guān)文獻(xiàn)可得尺寸為12mm的工件公差值為△=0.18mm。
查表2.6得IT12級(jí)時(shí)的磨損系數(shù)x=0.75。
所以按式（2.5）可得：
d凸=(dmin+x△)
=(12+0.75×0.18)mm
=12.14mm
d凹=（d凸+Zmin）
=（12.14+0.040）mm
=12.14mm
(2)外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
對(duì)于沖裁件外輪廓的落料，其形狀相應(yīng)也比較簡(jiǎn)單，當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)凹模磨損后，刃口部分尺寸都變大，因此屬于A類尺寸。對(duì)于外形尺寸分別為68mm和44mm，所以通過查相關(guān)文獻(xiàn)可查得其對(duì)應(yīng)公差分別為：0.30mm，0.25mm。
所以按公式：Aj=(Amax-x△) 可求得：
68凹=(68-0.75×0.30)
=67.78mm
44凹=(44-0.75×0.25)
=43.8mm
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是67.78mm、43.8mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)要求中注明：凸模刃口實(shí)際尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.040mm(落料凹模刃口部分尺寸見圖4所示）。
圖2-4 落料凹模刃口部分尺寸
2.5 計(jì)算沖壓力和初選壓力機(jī)
(1)沖壓力的計(jì)算
該制件首先是采用沖孔落料正裝復(fù)合模，擬選用彈性卸料上出料。沖壓力的相關(guān)計(jì)算如下：
沖裁力F：
F＝KLt
式中：
F—沖裁力（KN）；
L—沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）；
t—沖裁件材料厚度；
—被沖材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）；
K—系數(shù)，一般取1.3.
在一般情況下，材料的抗剪強(qiáng)度=1.3，為方便計(jì)算，也可按下式進(jìn)行估算沖裁力
F＝1.3Lt≈Lt
式中
—被沖裁材料抗拉強(qiáng)度（MPa）
查手冊(cè)[3]得20鋼的為355～500Mpa, ?。?50Mpa。
F落＝Lt=(68+44)×2×0.5×450N=50.4KN
F沖＝3Lt=3×(2×3.14×2+8+8)×0.5×450N=19.28KN
由于此處采用的是彈性卸料裝置和上出料的沖孔、落料正裝復(fù)合模，所以其沖裁工序總力的計(jì)算公式為：
F總=F+F卸+F頂
查表2.7取K卸=0.05 K頂=0.08
故落料時(shí)的卸料力和頂出沖孔廢料時(shí)的頂件力分別為
F卸＝K卸F落=0.05×50.4KN=2.52KN
F頂＝K頂F沖=0.08×19.28KN=1.54KN
所以，
F總=F+F卸+F頂=F落+F沖+F卸+F頂=73.74KN
(2)壓力中心的確定
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力機(jī)滑塊的中心線重合，否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至破壞模具。
選用坐標(biāo)系XOY,如圖5所示：
由于該制件為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以制件中心坐標(biāo)即為模具的壓力中心。
所以X0=34mm，Y0=22mm。
圖2-5 壓力中心
2.6 模具總體設(shè)計(jì)
由上述已知，該制件需要沖孔落料正裝復(fù)合模和一次彎曲成形模兩套模具加工而成。所以對(duì)沖孔落料模具的總體設(shè)計(jì)如下所示。
2.6.1 模具的類型選擇
由上述分析，本零件的第一套模具包括沖孔和落料兩道工序，結(jié)合制件結(jié)構(gòu)，可采用正裝復(fù)合模。其上模部分由上模座、推板、墊板、凸凹模固定板、彈頂器、彈性卸料板及凸凹模等零件組成，下模部分由落料凹模、凹模固定板、沖孔小凸模、凸模固定板、墊板、下模座等組成。其優(yōu)點(diǎn)為：采用彈性的頂件裝置、卸料裝置對(duì)工件和條料起到壓平的作用，適用于沖制材質(zhì)較軟、板料較薄、平直度要求較高的沖裁件，沖裁件的精度較高。沖裁完成后回程時(shí)，上模部分的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的條料廢料卸下，而沖孔廢料由上模部分的剛性推件裝置卸出模外，工件由下模部分彈性頂件裝置頂出，每沖裁一次，頂出一次，模內(nèi)不會(huì)積聚工件，有利于減小凸凹模的最小壁厚，不易將凸凹模脹裂。但是由于此結(jié)構(gòu)的沖孔廢料從上模引出，而此工件上孔又較多，沖孔廢料易落入下模部分，造成模具清理麻煩。
因?yàn)槭桥可a(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從右往左送料；又因?yàn)樵撝萍捎玫氖钦b復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。又根據(jù)制件尺寸及精度要求等采用中間導(dǎo)柱模架。
2.6.2 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1) 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通型刃口，并查表2.21取得刃口高度h=5mm。該凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式。
又查表2.22，得k=0.25
即
凹模高度：
H=ks=0.25×68mm=17mm；
凹模壁厚：
C=(1.5~2)H=(1.5~2)×26mm=36~52mm；
凹模外形尺寸的確定：
凹模外形長(zhǎng)度
L=；
參照標(biāo)準(zhǔn)，在此取凹模外形尺寸為：160mm×100mm×20mm。
2) 沖尺寸為12mm孔的凸模設(shè)計(jì)
因?yàn)樵撝萍?nèi)孔非圓形，所以其對(duì)應(yīng)凸模為異形凸模，其固定方式為P7/h6的鉚接固定；為使凸模加工方便，將其做成等斷面，即直通式凸模，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。凸模固定板厚度取16mm，凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定。對(duì)其加工采用成型磨削或者線切割等方法，加工容易，但其固定板型孔的加工較復(fù)雜。注意：由于鉚接的異形凸模工作端應(yīng)進(jìn)行淬火，淬火長(zhǎng)度約為全長(zhǎng)的1/3，另一端處于軟狀態(tài)，與凸模固定板鉚接時(shí)要凹進(jìn)1mm。故其長(zhǎng)度計(jì)算如下：
L=h凸模固定板+h襯板+h落料凹模=20mm+20mm+20mm=60mm
圖2-6 異形凸模
由于此凸模尺寸較大，且長(zhǎng)度較短，剛強(qiáng)度足夠，所以不需對(duì)其進(jìn)行校核。沖裁時(shí)注意進(jìn)入凹模刃口1mm。
3) 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模以外還有一個(gè)凸凹模。由于凸凹模是復(fù)合沖裁中的一個(gè)特殊零件，其內(nèi)形刃口起沖孔凹模的作用，按凹模設(shè)計(jì)，其外形刃口起落料凸模作用，按凸模設(shè)計(jì)。內(nèi)外緣之間的壁厚由沖裁件形狀和尺寸決定，從強(qiáng)度考慮，壁厚受最小壁厚限制。而對(duì)于此沖孔落料正裝復(fù)合模來說，凸凹模裝于上模部分，內(nèi)孔不會(huì)積聚廢料，脹力小，最小壁厚可以小些。根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖應(yīng)如圖7所示。另外，在確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
圖2-7 凸凹模的結(jié)構(gòu)
(2)模架的設(shè)計(jì)
上模座：284mm×120mm×50mm
下模座：340mm×180mm×50mm
導(dǎo)柱：28mm×200mm
導(dǎo)套：28mm×100mm×40mm
模柄：48mm×80mm
墊板：160mm×100mm×10mm
卸料板：160mm×100mm×12mm
凸模固定板：160mm×100mm×20mm
襯板：160mm×100mm×20mm
模具閉合高度：
H閉=H上模+H墊板×2+H凸凹模+H凹模+H襯板+H凸模固定板+H下模座
=50mm+10×2mm+50mm+20mm+20mm+20mm+50mm
=230mm
在此，結(jié)合上面對(duì)該沖裁件計(jì)算出的沖壓力F總=73.74KN，綜合考慮初選J23—25型壓力機(jī)。其公稱壓力為250KN,最大裝模高度為270mm。
2.7 沖壓設(shè)備的的選用及安裝
由上面的設(shè)計(jì)計(jì)算等已知該制件的沖壓設(shè)備相應(yīng)的也要用到兩套。各套模具沖壓設(shè)備的選定如下所示。
2.7.1 沖壓設(shè)備的選定
有上述已知計(jì)算可知，選擇型號(hào)為J23—25型的開式雙柱可傾壓力機(jī)能滿足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：
表2-1 J23—25型壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
公稱壓力/KN
250
滑塊行程/mm
65
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
55
最大封閉高度/mm
270
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
55
滑塊中心線至床身距離/mm
200
立柱距離/mm
270
工作臺(tái)尺寸/mm（前后×左右）
370×560
工作臺(tái)孔尺寸/mm （前后×左右×直徑）
200×290×φ260
墊板尺寸/mm（厚度）
50
模柄孔尺寸/mm（直徑×深度）
φ40×60
床身最大傾斜角(°)
30°
2.7.2 沖孔落料正裝復(fù)合模沖壓設(shè)備的安裝
模具安裝之前要切斷壓力機(jī)總電源開關(guān)，檢查壓力機(jī)打料裝置的位置是否合適，應(yīng)將其暫時(shí)調(diào)整到最高位置，以免調(diào)整壓力機(jī)裝模高度時(shí)被折彎；檢查壓力機(jī)的裝模高度與模具的閉合高度是否合理；檢查下模的頂桿和上模的打料裝置是否符合壓力機(jī)打料裝置的要求。
由上面對(duì)制件模具的設(shè)計(jì)以及壓力機(jī)的選用可以確定其安裝程序如下：
（1）根據(jù)模具的閉合高度調(diào)整壓力機(jī)的裝模高度，使壓力機(jī)的裝模高度略大于模具的閉合高度。
（2）將滑塊升至上止點(diǎn)，將模具放于工作位置狀態(tài)，再將滑塊逐步下降使模具模柄安裝到滑塊的模柄孔內(nèi)，使滑塊下平面與上模座上平面接觸，再用壓塊或壓緊螺釘將模柄（上模）固緊。
（3）下模安放于壓力機(jī)工作臺(tái)墊板上，并與上模對(duì)正，用壓板和壓緊螺栓將下模固緊在工作臺(tái)墊板上。
（4）用手搬動(dòng)飛輪（或者選擇“點(diǎn)動(dòng)”，然后切斷壓力機(jī)總電源）使滑塊移至最下位置，放松調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)緊螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿，按照模具閉合高度及上下刃口接觸要求，調(diào)節(jié)滑塊至適當(dāng)高度，然后鎖緊螺桿。
（5）調(diào)節(jié)壓力機(jī)打料裝置的擋頭螺釘，使推料動(dòng)作在行程終了時(shí)進(jìn)行。
（6）接通壓力機(jī)電源，空行程運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)次，然后進(jìn)行試沖。
2.7.3 模具裝配的技術(shù)要求
（1）組成模具的各零件的材料、尺寸公差、表面粗糙度和熱處理等均符合相應(yīng)圖樣的要求。
（2）模架的三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度等級(jí)要求。
（3）模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。
（4）裝配好的模具，其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定要求。
（5）模柄的軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度公差在全長(zhǎng)范圍內(nèi)不大于0.05mm。
（6）凸模和凹模之間的配合間隙應(yīng)符合圖樣要求，周圍的間隙應(yīng)均勻一致。
（7）定位裝置要保證定位準(zhǔn)確可靠。
（8）頂料裝置活動(dòng)靈活、正確，出料孔暢通無阻，保證制件及廢料不卡在沖模中。
（9）模具在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，沖出的零件應(yīng)符合圖樣要求。
2.8 模具總裝圖
沖孔落料正裝復(fù)合模的總裝圖如下所示：
圖2-8 沖孔落料正裝復(fù)合模具圖
1-打桿；2-模柄；3-推板；4-推桿；5-卸料螺釘；6-凸凹模；7-卸料板；8-落料凹模；9-頂件塊；10-帶肩頂桿；11-沖孔凸模；12-固定擋料銷；13-導(dǎo)料銷；14-下模座；15-墊板；16-凸模固定板；17-定位銷；18-導(dǎo)柱；19-橡膠彈頂器；20-凸凹模固定板；21-上模座；22-銷釘；23-螺釘
其工作原理為：該模具由導(dǎo)料銷13和擋料銷12控制條料的送進(jìn)方向和步距。上模下行，進(jìn)行沖裁，導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)上、下模的運(yùn)動(dòng)起到可靠的導(dǎo)向作用。沖裁過程中，彈性卸料板7對(duì)板料起著壓平作用，沖才出的工件精度高。沖裁完畢，上?；爻?，上模部分的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的廢料卸下，沖孔廢料由上模部分的剛性推件裝置卸出模外，工件由下模部分的彈性頂件裝置頂出，每沖裁一次，頂出一次，模內(nèi)不積聚工件，不易將凸凹模脹裂，但是沖孔廢料落在下模面上，清除廢料麻煩，彈性卸料板上需開設(shè)擋料銷、導(dǎo)料銷的讓為孔。
3 彎曲模的設(shè)計(jì)
3.1 彎曲模具的相關(guān)計(jì)算
3.1.1 彎曲模工作部分尺寸計(jì)算
彎曲模工作部分的尺寸主要是指凸模、凹模及凸凹模中圓角半徑和凹模的深度。而對(duì)于該制件一次彎曲成形模還應(yīng)有凸、凹模間隙和模具橫向尺寸等。
（1） 凸模圓角半徑及凸凹模上對(duì)應(yīng)的凸模的圓角半徑
由于此工件的R/t=1.5/0.5=3較小，且四處彎曲角的R均為1.5mm，大于最小彎曲半徑（rmin=0.5t=0.5×0.5mm=0.5mm)，所以在這里可以將各處對(duì)應(yīng)凸模的圓角半徑取為R凸=1.5mm。
（2） 凸凹模上凹模圓角半徑
凹模圓角半徑R凹的大小對(duì)彎曲力以及彎曲件的質(zhì)量均有影響。R凹過小會(huì)使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入時(shí)的阻力增大，彎曲力增加，并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)毛坯會(huì)發(fā)生偏移。
在實(shí)踐生產(chǎn)中，R凹一般按材料的厚度t來選取。由于該形件彎曲模的厚度t=0.5<2mm，故而結(jié)合凸模圓角半徑R凸=1.5mm可將對(duì)應(yīng)凹模的半徑R凹取在凸模圓角半徑的基礎(chǔ)上加上一個(gè)制件壁厚即取為R=1.5mm。
（3） 凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)料深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響.而對(duì)于該工件來說，由于在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)考慮到制件自身的要求，后續(xù)彎曲模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一次彎曲成形復(fù)合模，凸凹模在上模部分，凸模與凹模在下模部分。所以將凸凹模部分的凹模深度選定為制件深度，即在制件整體高度的基礎(chǔ)上減去一個(gè)板厚即h凹=5.5mm；而下模部分的凹模深度因?yàn)橛型鼓Ｒ┻^，所以其對(duì)應(yīng)孔的設(shè)計(jì)應(yīng)確保與凸模的配作。其工作表面為上表面，且有定位塊保證工件的可靠定位，應(yīng)注意其平直度及精度要保證制件的順利成形。
（5） 凸、凹模間隙
對(duì)該工件進(jìn)行彎曲時(shí)，必須要選擇適當(dāng)?shù)耐?、凹模間隙。若間隙過大，會(huì)造成制件兩直邊不平，上寬下窄，降低制件的尺寸精度。間隙過小，使彎曲力增大，直邊壁厚變薄，容易擦傷工件表面，加速凹模的磨損，降低凹模使用壽命。彎曲模的凸、凹模間隙是指單邊間隙。為能順利的彎曲，間隙值應(yīng)稍大于板料厚度t。在設(shè)計(jì)同時(shí)還應(yīng)考慮以下因素的影響：彎曲件寬度B較大時(shí)，受模具制造與裝配誤差的影響，將加大間隙的不均勻程度，因此間隙應(yīng)取大些；B較小時(shí)，間隙值可取小些；彎曲件材料較軟時(shí)，彎曲時(shí)板厚容易變薄，間隙可取小些；硬料則應(yīng)取大些。此外，還應(yīng)考慮彎曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影響。
綜上所述，又已知制件寬度B=68mm，材料為20。故該形制件凸、凹模間隙值可按下式進(jìn)行計(jì)算
一般情況下，
Z/2=t+△1+Ct
當(dāng)工件精度要求較高時(shí)，
Z/2=t
以上各式中：
Z/2——凸、凹模單邊間隙（mm）；
t——工件材料厚度的基本尺寸（mm）；
C——間隙系數(shù)，可查表得；
△1——材料厚度的正偏差（mm）；
由于設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)是把凹模設(shè)計(jì)為可調(diào)式，故也可將模具的凸、凹模間隙Z/2處選為材料的厚度，即Z/2=t=0.5mm。
（6）凸、凹模橫向尺寸及公差
現(xiàn)以U形件為參考對(duì)該工件凸、凹模等相關(guān)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。依據(jù)產(chǎn)品零件圖可知，本零件標(biāo)注的是外型尺寸，故設(shè)計(jì)凸、凹模時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。查表2.5得δ凸=0.020mm，δ凹=0.030mm。
又由表3.9查得該彎曲件中內(nèi)形尺寸14.5mm的尺寸公差為△=±0.6mm。
凹模橫向尺寸：
La=(L-0.75△)
=(25-0.75×0.6)mm
=24.55mm
凸模橫向尺寸：
Lt=(La-Zmin)=(24.55-1) mm=23.55 mm
以上各式中
L——彎曲件的基本尺寸（mm）；
§t、§a——凸、凹模的制造公差，選用IT7~IT9級(jí)精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級(jí)；
La 、Lt——凸、凹模工作部分尺寸（mm）；
Z——凸、凹模雙邊間隙（mm）；
△——彎曲件的尺寸公差（mm）。
3.1.2 彎曲模部分其他相關(guān)計(jì)算
（1） 彎曲件回彈值的計(jì)算
由于回彈直接影響了彎曲件的形狀和尺寸，因此，在模具設(shè)計(jì)和制造時(shí)，必須預(yù)先考慮材料的回彈。通常是先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和簡(jiǎn)單的計(jì)算初步確定模具工作部分尺寸，然后再試模修正相應(yīng)部分的形狀和尺寸。小變形程度（r/t≥10）時(shí)，回彈比較大，先計(jì)算凸模圓角半徑，再計(jì)算凸模角度；大變形程度（r/t<5）時(shí)，卸載后圓角半徑變化小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲此工件時(shí)，其彎曲中心角為90°，故而結(jié)合制件材料為20鋼以及其相對(duì)彎曲半徑為r/t=3、材料厚度為0.5mm，經(jīng)查表3.2可以取該制件的彎曲回彈角為5°。
（2） 彎曲力的計(jì)算
彎曲力指的是壓力機(jī)完成預(yù)定的彎曲工序所需施加的壓力，是選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一，所以必須進(jìn)行計(jì)算，但要從理論上計(jì)算彎曲力是很復(fù)雜的，并且計(jì)算的值還不是十分的準(zhǔn)確，因此，在生產(chǎn)中通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于該工件，按U形件彎曲計(jì)算。其公式為：
F自=0.7Kbt2σb/(r+t)
式中：
F自——沖壓行程結(jié)束時(shí)自由彎曲的彎曲力（KN）;
K——安全系數(shù)，一般取K=1.3；
b——彎曲件寬度（mm）;
t——彎曲件材料厚度（mm）;
σb——彎曲件材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa）;
r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm）;
所以經(jīng)查詢相關(guān)各值后代入上式可得 ：
F自=0.7Kbt2σb/(r+t)
=0.7×1.3×68×0.25×450/（1.5+0.5）N
=3480.75N=3.48KN
頂件力Fd可近似取自由彎曲力的30﹪～80﹪，即
Fd=（0.3～0.8）Fz
=（0.3～0.8）×3.48KN
=（1.044～2.784）KN
取Fd=2.5KN
校正彎曲時(shí)，校正彎曲力最大值是在壓力機(jī)工作到下死點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力（或接觸彎曲力），而在彎曲工作的過程中，二者又不是同時(shí)存在的，因此，查表3.7得：P=40Mpa,所以校正力為：
F校=AP=[（36×68）×40]N=97920N=97.92KN
式中
F?！Ｕ龔澢?（KN）；
A——校正部分投影面積（mm2）；
P——單位面積校正力（Mpa），其值見表3.7。
3.2 初選壓力機(jī)
選擇壓力機(jī)時(shí)，要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定，當(dāng)施力行程較大時(shí)，（50﹪～60﹪）F0﹥F,即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱壓力的50﹪～60﹪，校正彎曲時(shí)，更要使額定壓力有足夠的富裕量。
對(duì)于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故頂件力或壓料力可以忽略不計(jì)，但這里為了保險(xiǎn)起見，在計(jì)算公稱壓力時(shí)還是將頂件力Fd考慮進(jìn)去。
F壓機(jī)≥（1.2～1.3）（F校+Fd）
=（1.2～1.3）(97.92+2.5)KN
=（1.2～1.3）×100.42KN
=120.5～130.55KN
初選彎曲模對(duì)應(yīng)壓力機(jī)的公稱壓力為160KN，即J23—16型。
3.3 壓力中心的確定和沖壓力的計(jì)算
(1)沖壓力的計(jì)算
該制件首先是采用沖孔落料正裝復(fù)合模，擬選用彈性卸料上出料。沖壓力的相關(guān)計(jì)算如下：
沖裁力F：
F＝KLt
式中：
F—沖裁力（KN）；
L—沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）；
t—沖裁件材料厚度；
—被沖材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）；
K—系數(shù)，一般取1.3.
在一般情況下，材料的抗剪強(qiáng)度=1.3，為方便計(jì)算，也可按下式進(jìn)行估算沖裁力
F＝1.3Lt≈Lt
式中
—被沖裁材料抗拉強(qiáng)度（MPa）
查手冊(cè)[3]得20鋼的為355～500Mpa, ?。?50Mpa。
F落＝Lt=(68+44)×2×0.5×450N=50.4KN
F沖＝3Lt=3×(2×3.14×2+8+8)×0.5×450N=19.28KN
由于此處采用的是彈性卸料裝置和上出料的沖孔、落料正裝復(fù)合模，所以其沖裁工序總力的計(jì)算公式為：
F總=F+F卸+F頂
查表2.7取K卸=0.05 K頂=0.08
故落料時(shí)的卸料力和頂出沖孔廢料時(shí)的頂件力分別為
F卸＝K卸F落=0.05×50.4KN=2.52KN
F頂＝K頂F沖=0.08×19.28KN=1.54KN
所以 F總=F+F卸+F頂=F落+F沖+F卸+F頂=73.74KN
(2)壓力中心的確定
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力機(jī)滑塊的中心線重合，否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至破壞模具。
選用坐標(biāo)系XOY,如圖5所示：
由于該制件為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以制件中心坐標(biāo)即為模具的壓力中心。
所以X0=34mm，Y0=22mm。
圖3-1 壓力中心
3.4 一次彎曲成形模的設(shè)計(jì)
由前面沖壓工藝分析可知，對(duì)于該形彎曲件采用的模具類型為一次復(fù)合彎曲成形模，且為標(biāo)準(zhǔn)后座模架。上模部分由上模座、凸凹模、凸凹模固定板、墊板等零件組成；下模主要由定位塊、凹模、襯板、凸模、頂桿、螺釘和下模座等零件組成。彎曲工件主要由下面頂板頂出。
（1）定位方法的選擇
因?yàn)樵撃＞吲髁喜捎玫氖情L(zhǎng)條料，控制條料的送進(jìn)方向采用定位塊和凸模外形定位，因?yàn)榱慵某叽缇纫蟛皇呛車?yán)格，此定位方法就可以滿足要求。
（2）頂件及出料方式的選擇
因?yàn)楣ぜ暮穸葹?.5mm，相對(duì)較薄，頂件力也比較小，故可以采用彈性卸料裝置，即下模部分由頂板及彈頂器等組成頂出裝置。且設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意下模彈頂器的彈頂力必須大于毛坯件第一次彎曲的彎曲力，才有利于工件的全部成形。
另外根據(jù)制件及模具的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)分析，我們選擇采用前后送進(jìn)坯料的后出料方式，可以提高生產(chǎn)效率。
（3）導(dǎo)向方式的選擇
為提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因?yàn)楸局萍暮穸葹?.5mm，所以導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合采用H7/h6。
結(jié)合制件形狀及結(jié)構(gòu)要求，可將其工作部分零件設(shè)計(jì)為一個(gè)凸模、和一個(gè)凹模安裝于下模部分，另外設(shè)計(jì)一個(gè)凸凹模安裝于上模部分。模具各主要零部件的設(shè)計(jì)如下：
①彎曲凸模、凹模及凸凹模的設(shè)計(jì)
結(jié)合工件外形并考慮加工，將彎曲凸模設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的形式用線切割進(jìn)行加工成形，將其安裝于下模座上的襯板中且與凹模中心孔配作加工，故而凹模也要用線切割進(jìn)行成型加工，同時(shí)還應(yīng)注意與制件下表面接觸處的凹模上表面精度要保證，在此取其表面粗糙度Ra=0.8，且應(yīng)保證其上下表面平行度要求；對(duì)于成形制件外表面的凸凹模的加工也同樣采用線切割進(jìn)行成型加工，保證其加工精度，最終更好的保證制件的成型要求。另外，將其各部分尺寸確定如下：
凸模高度：Lt=53.5mm；
凹模板厚度：La=26mm；
凸凹模高度：Lta=65.5mm。
定位及緊固零件的設(shè)計(jì)
該形件彎曲模上模部分對(duì)于凸凹模的固定采用兩個(gè)定位銷定位及兩個(gè)螺釘緊固，定位銷以尺寸為φ8.0mm的孔作導(dǎo)正孔，定位銷采用H7/h6與凹模板配合。其中此定位銷在此可以采用φ8×40的銷釘；同時(shí)緊固螺釘選M8的尺寸（公稱直徑為d=8mm、公稱長(zhǎng)度為l=40mm、性能等級(jí)為8.8級(jí)，表面氧化、A級(jí)的六角頭螺栓）。而對(duì)于下模座的緊固及固定也采用相同規(guī)格的螺釘及定位銷，但在數(shù)量上，這樣便于整套模具的加工及制造。但在數(shù)量上，下模部分用到了四個(gè)螺釘和兩個(gè)銷釘對(duì)其進(jìn)行緊固及固定。另外，在凹模上表面我們又采用了兩個(gè)定位塊來對(duì)坯料進(jìn)行定位（注意兩定位塊之間距離要滿足坯料長(zhǎng)度方向尺寸要求），而且兩定位塊高度尺寸要在高于工作前凸模伸出凹模表面高度的基礎(chǔ)上再加上一個(gè)板料厚度，從而可靠保證坯料的定位。對(duì)于定位塊的定位我們?cè)诖瞬捎盟膫€(gè)尺寸為M5的螺釘將其固定于凹模兩側(cè)。
③彈頂器的設(shè)計(jì)
彈頂器用橡膠作彈性元件，安裝于頂板下部。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖3-2 橡膠彈頂器
1-頂板；2-橡膠；3-托板；4螺桿
④模架的設(shè)計(jì)
該模具采用后座導(dǎo)柱模架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。以制件對(duì)應(yīng)凸、凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。
綜上所述，由于此形件彎曲模不是標(biāo)準(zhǔn)模架，因此需自行設(shè)計(jì)。取模柄高度為85mm，上模座高度為40mm，墊板厚度為6mm，凸凹模高度為65.5mm，凹模板厚度為26mm，凸模安裝運(yùn)行對(duì)應(yīng)的襯板厚度為22mm，下模座的厚度H取40mm。彎曲模閉合高度是指沖床運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，模具工作狀態(tài)的高度。模具閉合后剩余空間部分即為制件厚度為0.5mm。
故該模具的閉合高度為：
H閉合=H上模座+H墊板高度+H凸凹模高度+H凹模+H襯板+H下模座+H制件厚度
=（40+6+65.5+26+22+40+0.5）mm=200mm
可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-16型的最大裝模高度（220mm），可以滿足其使用要求。
3.5. 一次彎曲成形模沖壓設(shè)備的選定及安裝
由上面的設(shè)計(jì)過程及計(jì)算數(shù)據(jù)可知：初選壓力機(jī)的公稱壓力為160KN，即J23—16型壓力機(jī)。
J23—16型壓力機(jī)的滑塊行程為55mm，大于工件高度的兩倍，滿足支撐板彎曲時(shí)的沖壓行程。其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：
表3-1 J23—16型壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
公稱壓力/KN
160
滑塊行程/mm
55
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
120
最大封閉高度/mm
220
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
45
滑塊中心線至床身距離/mm
160
立柱距離/mm
220
工作臺(tái)尺寸/mm（前后×左右）
300×450
工作臺(tái)孔尺寸/mm （前后×左右×直徑）
160×240×φ210
墊板尺寸/mm（厚度）
40
模柄孔尺寸/mm（直徑×深度）
φ40×60
床身最大傾斜角(°)
35°
模具安裝之前要切斷壓力機(jī)總電源開關(guān)，檢查壓力機(jī)打料裝置的位置是否合適，應(yīng)將其暫時(shí)調(diào)整到最高位置，以免調(diào)整壓力機(jī)裝模高度時(shí)被折彎；檢查壓力機(jī)的裝模高度與模具的閉合高度是否合理；檢查下模的頂桿和上模的打料裝置是否符合壓力機(jī)打料裝置的要求。
由上面對(duì)制件模具的設(shè)計(jì)以及壓力機(jī)的選用可以確定其安裝程序如下：
（1）根據(jù)模具的閉合高度調(diào)整壓力機(jī)的裝模高度，使壓力機(jī)的裝模高度略大于模具的閉合高度。
（2）將滑塊升至上止點(diǎn)，將模具放于工作位置狀態(tài)，再將滑塊逐步下降使模具模柄安裝到滑塊的模柄孔內(nèi)，使滑塊下平面與上模座上平面接觸，再用壓塊或壓緊螺釘將模柄（上模）固緊。
（3）下模安放于壓力機(jī)工作臺(tái)墊板上，并與上模對(duì)正，用壓板和壓緊螺栓將下模固緊在工作臺(tái)墊板上。
（4）用手搬動(dòng)飛輪（或者選擇“點(diǎn)動(dòng)”，然后切斷壓力機(jī)總電源）使滑塊移至最下位置，放松調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)緊螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿，按照模具閉合高度及上下刃口接觸要求，調(diào)節(jié)滑塊至適當(dāng)高度，然后鎖緊螺桿。
（5）調(diào)節(jié)壓力機(jī)打料裝置的擋頭螺釘，使推料動(dòng)作在行程終了時(shí)進(jìn)行。
（6）接通壓力機(jī)電源，空行程運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)次，然后進(jìn)行試沖。
3.6 模具的總裝圖
一次彎曲成形模的總裝圖如下所示：
圖3-3 一次彎曲成形復(fù)合模
1-打桿；2-模柄；3-上模座；4-止轉(zhuǎn)銷；5-緊固螺釘；6-墊板；7-推桿；8-定位塊；9-緊固螺釘；10-凸模；11-緊固螺釘；12-頂桿；13-頂板；14-下模座；15-襯板；16-銷釘；17-凹模；18-導(dǎo)柱；19-導(dǎo)套；20-凸凹模；21-凸凹模固定板；22-銷釘
其工作原理為：坯料送進(jìn)時(shí)毛坯用定位塊8和凸模10定位，工作時(shí)，上模下行時(shí)，凸凹模21與凸模10首先將毛坯壓彎成“”形件，上模繼續(xù)下行時(shí)，迫使毛坯及凸模10向下運(yùn)動(dòng)，使工件在凸模10與凹模17的作用下成形。
另外，該模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：下模彈頂器的彈頂力必須大于毛坯件第一次彎曲的彎曲力，才有利于工件的順利全部成形。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一部分，是衡量一個(gè)學(xué)生專業(yè)課水平的重要標(biāo)志。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們所學(xué)課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練，也是我們步入工作前的一次檢驗(yàn)。
就我個(gè)人而言，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了極為深刻的認(rèn)識(shí)，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，回顧一個(gè)多月的設(shè)計(jì)生活，讓我感慨頗深，主要體會(huì)有以下幾點(diǎn)：
(1) 扎實(shí)的基礎(chǔ)課，專業(yè)課是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)
由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設(shè)計(jì)又或多或少的用到了這些知識(shí)，從而迫使我認(rèn)真扎實(shí)的學(xué)習(xí)了以前的課程，并加深了對(duì)這些課程的理解、真正有一種溫故而知新的感覺，如機(jī)械制圖中的各種線型的特點(diǎn)應(yīng)用，材料力學(xué)中的應(yīng)力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測(cè)量技術(shù)中公差的正確選用，模具的加工與制造技術(shù)。塑料模具的設(shè)計(jì)與制造步驟，模具材料的正確選用等。
(2) 理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性
以前的學(xué)習(xí)中，基本上是純理論的學(xué)習(xí)，雖然有金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進(jìn)行過真正的設(shè)計(jì)，從而使理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)后的一次真正的練兵。我認(rèn)真回顧了以前所見所學(xué)的塑料模知識(shí)，在腦海里反復(fù)了思考了塑料模的步驟，然后開始到圖書館查資料作設(shè)計(jì)。在作設(shè)計(jì)的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時(shí)也“窺一斑而知全豹”，自己的學(xué)習(xí)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺，但是在老師們的幫助下以及自己的努力下，我終于克服了重重困難，使設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)行。通過向老師們請(qǐng)教，我了解到設(shè)計(jì)要面向企業(yè)，面向市場(chǎng)的原則，畢業(yè)設(shè)計(jì)正是對(duì)實(shí)踐能力的一次強(qiáng)有力的訓(xùn)練，是我們獨(dú)立工作的前湊，將對(duì)我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
(3) 對(duì)模具設(shè)計(jì)中的安全性，經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識(shí)
在設(shè)計(jì)工作中，要不斷對(duì)安全性進(jìn)行分析，從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中，需要考慮到模具的成本問題，經(jīng)濟(jì)效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提，成本的高直接決定了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，故在設(shè)計(jì)中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。
(4) 電腦成為設(shè)計(jì)中重要的輔助工具
由于工件形狀復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中計(jì)算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度，后經(jīng)程老師指點(diǎn)迷津，通過Pro/E繪圖和計(jì)算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時(shí)采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理，精度高，方便快捷，在本次設(shè)計(jì)時(shí)，要求機(jī)械繪圖，電子文檔文本，從而對(duì)AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展，對(duì)WORD，WPS等各種文字處理工具有了更為熟練的操作，而模具CAD技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，電腦終將成為設(shè)計(jì)的必備工具，這對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義。
(5) 設(shè)計(jì)態(tài)度直接決定著設(shè)計(jì)質(zhì)量
畢業(yè)設(shè)計(jì)一般時(shí)間都足夠，但足夠的時(shí)間不一定都能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問題外，極為重要的一點(diǎn)便是態(tài)度問題，作為學(xué)生必須要態(tài)度謙虛、工作認(rèn)真、勤學(xué)好問、實(shí)事求是，才能正確對(duì)待設(shè)計(jì)，才有可能取得設(shè)計(jì)的圓滿成功。
總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了更深的認(rèn)識(shí)，得到了許多有益的啟示，這對(duì)畢業(yè)后的過渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響。在以后的工作中，我將繼續(xù)保持謙虛謹(jǐn)慎的工作作風(fēng)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，多與人交流，提高自己的個(gè)人素質(zhì)和技能積累經(jīng)驗(yàn)，誠實(shí)守信，爭(zhēng)取在事業(yè)上更上一層樓，芝麻開花—節(jié)節(jié)高。
致 謝
在過去近三年的學(xué)習(xí)中，我學(xué)完了模具專業(yè)中所學(xué)的理論知識(shí)，在畢業(yè)前夕，又通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的這一實(shí)踐性環(huán)節(jié)，進(jìn)行已學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和應(yīng)用，鞏固了過去所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深深認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，平時(shí)在學(xué)習(xí)中所注意不到的細(xì)節(jié)性問題，往往成為設(shè)計(jì)工作中難以克服的難點(diǎn)！在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)中，不僅促使我重新溫習(xí)了三年來的專業(yè)基礎(chǔ)課，而且也使我掌握了很多在課本上學(xué)不到的東西，同時(shí)提高了我的綜合能力的培訓(xùn)及擴(kuò)大了對(duì)模具領(lǐng)域的新知識(shí)學(xué)習(xí)。這些都為我以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。強(qiáng)化了所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)了動(dòng)手能力，更深切地體會(huì)了“溫故而知新”的長(zhǎng)遠(yuǎn)意義，還有獨(dú)立解決問題的能力的提高，這些是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)留給我的最寶貴的財(cái)富。
本設(shè)計(jì)的完成得益于河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校材料工程系及鄭州信昌部品有限公司各位老師的指導(dǎo)和幫助，特別是韓老師的親切指導(dǎo)與幫助，在此對(duì)各位老師表示我最崇高的敬意和由衷的感謝，真心的說一聲：“你們辛苦了！謝謝?！蓖瑫r(shí)，在設(shè)計(jì)過程中也得到了許多同學(xué)的熱心幫助和支持，才使的論文能夠得以順利的完成，在此再一次向所有給予我?guī)椭椭С值睦蠋熀屯瑢W(xué)表示