支架彎曲件落料沖孔彎曲沖壓模具設計【含CAD圖紙、說明書】
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I 支架彎曲沖壓模具設計 摘 要 隨著中國工業(yè)不斷地發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本文針對支架彎曲 件的沖裁工藝性和彎曲工藝性，分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝（單工 序、復合工序和連續(xù)工序），確定用一幅級進模完成落料、沖孔和一幅單工序模 完成彎曲的工序過程。介紹了支架彎曲件冷沖壓成形過程，經(jīng)過對支架的批量生 產(chǎn)、零件質(zhì)量、零件結(jié)構(gòu)以及使用要求的分析、研究，按照不降低使用性能為前 提，將其確定為沖壓件，用沖壓方法完成零件的加工，且簡要分析了坯料形狀、 尺寸，排樣、裁板方案，沖壓工序性質(zhì)、數(shù)目和順序的確定，進行了工藝力、壓 力中心、模具工作部分尺寸及公差的計算，并設計出模具。還具體分析了模具的 主要零部件（如沖孔凸模、落料凸模、卸料裝置、彎曲凸模、墊板、凸模固定板 等）的設計與制造，沖壓設備的選用，凸凹模間隙調(diào)整和編制一個重要零件的加 工工藝過程。列出了模具所需零件的詳細清單，并給出了合理的裝配圖。通過充 分利用現(xiàn)代模具制造技術(shù)對傳統(tǒng)機械零件進行結(jié)構(gòu)改進、優(yōu)化設計、優(yōu)化工藝方 法能大幅度提高生產(chǎn)效率，這種方法對類似產(chǎn)品具有一定的借鑒作用。 關鍵詞：支架，模具設計，級進模，沖孔落料，彎曲 II STENTS BENDINGS PARTS STAMPING MOULD DESIGN ABSTRACT With Chinas industrial developing constantly, mold industry is becoming more and more important. Based on the stent bending blanking process and bending process, Comparative analysis of the process of forming three different stamping process (single processes, complex processes and continuous processes) confirm completion of the blanking, punching and a single procedure completed the bending modulus processes.On the cover of the cold bending stents， right after the cover of the mass production, quality components, and the use of structural components of the analysis, research, in line with lower performance prerequisite to the identification of stampings, Stamping method used to complete the processing components, and a brief analysis of the blank shape, size, layout, the conference board, stamping processes in nature, number and sequence determination. For the process, the center of pressure, the die size and the tolerance of the calculation, design mold. Also analyzes the mold of the main components (such as mould, punch hole punch, unloader device, punch, plate, bending plate etc) design and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Die requirements set out a detailed list of parts, and gives a reasonable assembly. By fully utilizing modern manufacturing technology to mold traditional mechanical parts for structural improvements, design optimization, process optimization methods can greatly enhance production efficiency, the method of similar products have some reference. KEY WORDS: stents, mold design, progressive die, punching blanking, bending III 目 錄 前 言 ..................................................1 第 1 章 對加工零件的工藝分析 ............................2 1.1 零件分析 ........................................2 1.1.1 零件簡圖 ..................................2 1.1.2 沖壓件的工藝分析 ...........................2 1.1.3 分析比較和確定工藝方案 ....................3 第 2 章 沖裁模 ..........................................5 2.1 沖壓模具工藝與設計計算 ..........................5 2.2 工作力的計算 ....................................7 2.2.1 落料力 ....................................7 2.2.2 沖孔力 ....................................7 2.2.3 卸料力 ....................................8 2.2.4 推料力 ....................................8 2.2.5 沖側(cè)刃缺口的力 ............................8 2.2.6 總沖壓力 ..................................9 2.3 確定模具壓力中心 ................................9 2.4 計算凸、凹模刃口尺寸 ...........................12 2.4.1 沖孔部分 .................................13 2.4.2 落料部分 ..................................14 2.5 成型零部件的結(jié)構(gòu)設計 ...........................15 2.5.1 沖孔凸模結(jié)構(gòu)設計 .........................15 2.5.2 落料凸模結(jié)構(gòu)設計 .........................16 2.5.3 凹模結(jié)構(gòu)設計 .............................17 2.6 模具總體設計 ...................................17 2.6.1 選擇模具結(jié)構(gòu)形式 .........................17 2.6.2 操作方式 .................................18 2.6.3 模架類型 .................................18 2.6.4 定位方式選擇 .............................18 2.6.5 卸料與出件方式選擇 .......................18 IV 2.6.6 導向方式選擇 .............................18 2.6.7 定位零件設計 .............................19 2.6.8 導料板設計 ...............................19 2.6.9 卸料板設計 ...............................20 2.6.10 墊板設計 ................................20 2.6.11 模柄選擇 ................................21 2.6.12 凸模固定板設計 ..........................22 2.6.13 導柱導套選擇 ............................23 2.6.14 模座選擇 ................................23 2.6.15 螺釘、銷釘?shù)倪x用 ........................24 2.6.16 裝配圖設計 ..............................24 2.6.18 沖壓設備的選擇 ..........................25 第 3 章 彎曲模 .........................................26 3.1 沖壓零件的工藝分析 .............................26 3.2 模具結(jié)構(gòu) .......................................26 3.3 必要的的計算 ...................................27 3.3.1 彎曲力的計算 .............................27 3.3.2 彈頂器的計算 .............................28 3.3.3 回彈量的確定 .............................28 3.3.4 彎曲凸模的圓角半徑 .......................28 3.3.5 彎曲凹模的圓角半徑及其工作部分的深度 .....28 3.3.6 彎曲凸模和凹模之間的間隙 .................29 3.3.7 彎曲凸模和凹模寬度尺寸的計算 .............29 3.4 模具總體設計 ...................................30 3.4.1 凹模結(jié)構(gòu)設計 .............................30 3.4.2 凸模結(jié)構(gòu)設計 .............................31 3.4.3 定位板結(jié)構(gòu)設計 ...........................31 3.4.4 模柄選擇 .................................32 3.4.5 模架的選取 ...............................32 3.4.6 銷釘?shù)倪x用 ...............................33 3.4.7 壓力機的選取 .............................34 V 3.4.8 裝配圖設計 ...............................34 第 4 章 模具的技術(shù)條件 .................................36 4.1 表面粗糙度及標準 ...............................36 4.2 加工精度 ......................................37 4.2.1 尺寸偏差 ................................37 4.2.2 形位公差 ................................37 4.2.3 配合要求 ................................38 結(jié) 論 .................................................39 致 謝 .................................................40 參考文獻 ..............................................41 1 前 言 冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性 變形，從而獲得所需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力方法。因為它通常 是在壓力機室溫狀態(tài)下進行加工，所以稱為冷沖壓。 冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設備完成加工，便于實現(xiàn)自動 化，生產(chǎn)率很高，操作簡便。對于普通壓力機，每臺每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件 沖壓件，而高速沖床每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至幾千件以上沖壓件。冷沖壓所獲得 的零件一般無需進行切削加工，因而是一種節(jié)省能源、節(jié)省原材料的無或少切削 加工方法。由于冷沖壓所用原材料多是表面質(zhì)量好的板料或帶料，沖件的尺寸公 差由沖模來保證，所以尺寸穩(wěn)定、互換性好。冷沖壓產(chǎn)品壁薄、質(zhì)量輕、剛性好， 可以加工成形狀復雜的零件，小到鐘表的秒針、大到汽車縱梁、覆蓋件等。 但由于沖模制造一般是單件小批量生產(chǎn)，精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集 型產(chǎn)品，制造成本高。因而，冷沖壓生產(chǎn)只有在大批量的情況下才能獲得較高的 經(jīng)濟效應。 綜上所述，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產(chǎn) 中，尤其在大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門都越來越多采用冷沖 壓加工產(chǎn)品零部件，如機械制造、車輛生產(chǎn)、航空航天、電子、電器、輕工、儀 表及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當大，不少過去 用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所 代替。通過沖壓加工，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f，如果在生產(chǎn)中 不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品 要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成 本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。 隨著科學技術(shù)的進步和社會的發(fā)展，產(chǎn)品對模具的要求愈來愈高，傳統(tǒng)的模 具設計與制造方法已經(jīng)不能適應產(chǎn)品及時代更新的需要。特別是 90 年代以來， 工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，對產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀提出新的要求，使模 具需求量增加，對模具的質(zhì)量要求也越來越高，模具技術(shù)直接影響直接造業(yè)的發(fā) 展，產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競爭力。因此迅速提高模具的技術(shù)水平已成為當務之急。 2 第 1 章 對加工零件的工藝分析 1.1 零件分析 1.1.1 零件簡圖 如圖 1-1 所示： 圖 1-1 零件圖 1.1.2 沖壓件的工藝分析 1. 材料：Q235-A 鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力 加工性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機械零件。綜合評適合沖裁加工。 2. 工件結(jié)構(gòu)：工件形狀比較簡單，孔邊距大于凸凹模允許的最小壁厚 3 （a=6），故可以考慮采用連續(xù)沖壓工序。 3. 尺寸精度：零件圖上未注公差，屬于自由公差，按 IT14 級確定工件尺寸 的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。 4. 結(jié)論：可以沖裁 該工件是典型的沖裁件，其特點是工件尺寸不大，且上下左右對稱，材料 強度不高，由于工件尺寸沒有明顯角標注，故屬于一般沖裁件。沖裁件剪斷面 的表面粗糙度經(jīng)查表得為 50Ra/mm，需要采用 IT12 級的沖裁模，便可滿足零件 的精度要求，模具制造精度為 IT10 級。 該工件外形整體呈梯形，且上下左右對稱。由所給工件圖可以看出，工件上 有四個圓孔，圓直徑為 8mm，兩半圓弧半徑為 8 mm。 該零件形狀較簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件所能達到的經(jīng)濟 精度為 IT12 IT13。將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可以認 為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標注、生產(chǎn)批量等情 況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用級進沖裁模進行落料沖孔加工和單工 序模進行彎曲成形。 1.1.3 分析比較和確定工藝方案 從零件的結(jié)構(gòu)特點以及沖壓變形特點來看，該零件沖壓工序性質(zhì)有沖孔、落 料、兩種。根據(jù)工序性質(zhì)可能的組合情況，該零件可能的沖壓方案有： 該工件包括沖孔、落料兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔-落料連續(xù)沖壓。采用連續(xù)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以 滿足中批量生產(chǎn)要求。 方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，模具強度較差， 制造難度大，同時落料、沖孔需要很大的沖裁力，這樣就必須使用大的沖壓 設備，造成能量的浪費，同時模具各部分的強度、剛度難保證。并且沖壓后 成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。 如果凸凹模內(nèi)積存有廢料，則對凸凹模的脹形力就會增加，而容易脹裂刃口， 4 為安全起見，應避免凸凹模內(nèi)積存廢料。 方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，將零件結(jié)構(gòu)的內(nèi)外形分解為簡單形狀 的凸?；虬寄＃诓煌の簧戏植街鸫螞_壓，提高了模具強度和模具壽命，操作 方便，工件精度也能滿足要求。由于工件和孔廢料都可由壓力機臺下排出，操作 方便安全，生產(chǎn)效率高，同時連續(xù)模上如果沒有彈性（彈簧和橡皮）卸料裝置， 就能在高速沖床上進行連續(xù)沖壓，而復合模是有困難的?？梢岳靡褯_的孔進行 導正銷定位，從而保證了工件的精度。 通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 1.1.4 彎曲件的工藝分析 本工件在沖孔落料的基礎上，只需一尺彎曲即可成型，確定工藝方案為一次 彎曲。彎曲部位為底部四個角。并且為中批量生產(chǎn)，采用一次彎曲連續(xù)進行。 5 第 2 章 沖裁模 2.1 沖壓模具工藝與設計計算 1. 排樣設計與計算 排樣是否合理，經(jīng)濟型是否好,可用材料利用率來衡量。材料利用率是指零件 的實際面積與材料面積的百分比。.要提高材料利用率，主要應從減少工藝廢料著 手，即設計合理安排方案，選擇合適的板料規(guī)格及合理的裁料法（廢料沖制小件。 在不影響料頭，料尾），利用廢料沖制小件。在不影響設計要求的情況下，改善 零件結(jié)構(gòu)。 本工件可采用連續(xù)排樣方案，如圖 1-2 所示： 圖 1-2 排樣圖 為節(jié)約材料，應合理確定搭邊值.查表取搭邊 ，2.0ma= 。20m 6.a1= 計算沖壓件一個進距的材料利用率： （2-1）10%10S=AB 式中： 一個布局內(nèi)零件沖裁件面積， ；1 2m 一個布局內(nèi)所需毛坯面積， ；0S 條料寬度， ；B 送料進距， ；A (1) 送料步距 :=D+a 式中 平行于送料方向的沖裁件的寬度； 6 沖裁件之間的搭邊值；A =90+2=92 1m =150.5 2 (2) 送料寬度 : 當導料板板之間有側(cè)壓裝置時或用手將條料貼近單邊導料板（或兩個導正 銷）時，條料寬度按下式計算： （2-2）01-+)B=(D2a 式中 沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸； 沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊；1a 板料剪裁時的下偏差； 當條料在無側(cè)壓裝置的料板之間送料時，條料寬度按下式計算： 0-DB=(+2a1b) 式中 沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸；D ----沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊；1a 板料剪裁時的下偏差； 條料與導料板之間的間隙；0b 0011=(8+26.58)9.Bm 2. 條料利用率: 15.934.0S2 22187=48+8.sin156.19m2 3067.0%6.21359 （ ） 7+ 3. 整個板料的利用率 （2-20nSLB 3） 式中 : 條料（或整個板料）上實際沖裁的零件數(shù)；n 條料（或板料）長度；L 條料（或板料）寬度；B 一個零件的實際面積。2S 7 選取 的鋼板m30m95L/B/= 可計算 24815.6n0307.910%8.72S%LB 2.2 工作力的計算 沖裁一個零件的周邊長度 L 外輪廓周邊長度 ：1l7848075.22.m3601l 孔周邊長度 ：2l1.4m2l 2.2.1 落料力 （2-4） F=KLt落 其中： K刃口磨損，間隙波動，料厚等因素設置的安全系數(shù)，取 1.3； 沖裁力，單位為 N落 沖裁周邊，單位為 mm 材料抗剪強度，單位為 Mpa 材料厚度，單位為 mmt1.327.836028.3=27.8m60Mpa1FKLNt落查 表 2.2.2 沖孔力 （2-5） F=KLt沖 其中： 刃口磨損，間隙波動，料厚等因素設置的安全系數(shù)，取 8 1.3； 沖裁力，單位為 NF沖 沖裁周邊，單位為 mmL 材料抗剪強度，單位為 Mpa 材料厚度，單位為 mm t1.30.48236940.28N=0.48m26MpaFKLt沖查 表 2.2.3 卸料力 （2-6） F=K卸 卸 落 其中： 落料力，單位為 N；落 卸料力系數(shù)，其值為 0.020.06 卸 經(jīng)查表得 0.45卸 .268.3170NF=K卸 卸 落 2.2.4 推料力 （2-7）F=nK推 推 沖 其中： 沖裁力，單位為 N；沖 推料力系數(shù)，其值為 0.030.07；推 經(jīng)查表得 0.5K推 3.94.281075N F=n推 推 沖 凹模刃口高度取 6mm，則 6/=3 9 2.2.5 沖側(cè)刃缺口的力 （ 2-8） FKLt沖 其中： 刃口磨損，間隙波動，料厚等因素設置的安全系數(shù)，取 1.3； 沖裁力，單位為 N沖 沖裁周邊，單位為 mmL 材料抗剪強度，單位為 Mpa 材料厚度，單位為 mmt1.36420594N=49m20Mpa2FKtLt沖 側(cè) 刃查 表 2.2.6 總沖壓力 2608.394.281703.417.5290445N F=+F總 落 沖 卸 推 沖 側(cè) 刃 所以可選用規(guī)格為 630KN 可傾斜式壓力機。 該模具采用固定卸料和下出料方式。 2.3 確定模具壓力中心 沖裁時沖裁力的合力作用點稱為壓力中心，在設計模具時，要求模具的模柄 中心（一般情況下也是凹模的幾何中心）與壓力中心重合，對于要求不高或沖裁 力較小間隙較大的模具，壓力中心不允許超出模柄投影面積范圍，否則產(chǎn)生偏載， 使模具導向部分偏斜，影響凸凹模間隙，加速模具磨損，降低制件質(zhì)量和模具壽 命，造成嚴重后果。確定壓力中心就是為了合理的確定模具結(jié)構(gòu)。 求壓力中心的方法是：采用求空間平行力系的合力作用點。按比例畫出排樣 圖,選定坐標系 xOy。如圖 2-3 所示： 10 圖 2-3 解析法解壓力中心圖 壓力中心的計算： 25.1633107.1539.1223 34445L= X= Y L 26940 426356 6777888999 Y=X= L Y5106.33.25.107.845.63417.1 0 2 213 34= X =L Y.6.9.79.43533151516 6717 =X=L Y 11 25.16325.1(-3)25.10725.1(-3)25.163ni=1ini=1ini=12in i=12ini=13i LXXYYLXXLYYXXL沖 孔 凸 模沖 孔 凸 模沖 孔 凸 模 沖 孔 凸 模沖 孔 凸 模 25.1(-3)25.10725.1(-3)1539.41526.442063ni=13ini=1 4ini=14ini=1iYYLXXYYLXX沖 孔 凸 模沖 孔 凸 模沖 孔 凸 模側(cè) 刃 2.95154349426514715ni=1 iLYY 側(cè) 刃 12 90-6.83-25.96(-107.8)35(-.4)6(-10.2)4(-6.8)35(-9.7)(-3.)903.614ni=1ini=1iLXLY落 料 凸 模落 料 凸 模 （ ） （ ） 9.35.6-174.-4-13.594.-309356.5.（ ） （ ） （ ） （ ） （ ）25.163.21075.632.1076432.951.4-6.85-9.4 25.1-325.1-325.1-325.1-3647291.5ni=10ini=10iLXLY（ ）（ ） （ ） （ ） （ ） 9.6.4 所以壓力中心（-19.34,6.4） 故模具壓力中心在模柄的投影范圍之內(nèi)，故符合要求。 2.4 計算凸、凹模刃口尺寸 凸、凹模刃口尺寸精度決定的合理與否，直接影響沖裁件的尺寸精度及合理 間隙值能否保證，也關系到模具的成本和使用壽命。 13 1. 保證沖出合格的零件； 2. 保證模具有一定的使用壽命； 3. 考慮沖模制造修理方便、降低成本。 因此，計算凸、凹模的刃口尺寸是一項重要的工作。 計算沖模凸、凹模刃口尺寸的依據(jù)為： 1. 沖裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相等，沖孔尺寸與凸模刃口 尺寸相等。 2. 零件的尺寸精度。 3. 合理的間隙值。 4. 磨損規(guī)律，如圓形件凹模尺寸磨損后變大，凸模磨損后變小，間隙磨損后 變大。 5. 沖模的加工制造方法。 2.4.1 沖孔部分 （2- 0min-+id=xz凸凹凸凹 凸 （ ）（ ） 9） 查表得間隙值 ： =0.246mm minz =0.360mm ax 0.36.240.1min- 查表得凸、凹模制造公差： =-0.020mm 凸 =+0.020mm 凹 查表取因數(shù) ： =0.5x 校核 ： |+|=0.4<.1m凹 凸 故能滿足加工時： axin||z凹 凸 14 00min- -.2-.0++.+2id=x(7.56)=8mz844凸 凹凸凹 凸 （ ）（ ） 2.4.2 落料部分 工件如圖 1-4 所示： 圖 2-4 工件圖 落料凹?；境叽缬嬎闳缦拢? 0-()maxinDZ 凹凸+凹 0凸 凹 （ -） （2-10 ） 查表的間隙值 =0.360mm maxz =0.246mmin 0.36.240.1maxi- a b c c d d 5 25. . 03 0.2.凹 凸凹 凸 a凹 凸凹 凸 校核： 15 |+|=0.5<.14m||..凹 a凸凹 b凸凹 c凸凹 d凸 查表可得： abcda=90.4 X=0.75b752 c. .dR83 故可計算得： 0.350.350-.25-.20.30.3(9.47)91m1-684(5.)73-aabb+a max0in-ba x0bmin-D==(Z)() 凹凸 凹凸凹凸 凹凹凸 凹 （ ）（ ） 0-.2-.20.30.30-.25-.20.0(4.74)11-68m(8.3)ccd+ca x0cin-da mx0D=(Z)= 凹凸 凹凹凸 凹凹凸 （ ）（ ） 0-.2-.2-6 ddin-()凸凹 2.5 成型零部件的結(jié)構(gòu)設計 2.5.1 沖孔凸模結(jié)構(gòu)設計 沖規(guī)則圓形孔的凸模，采用臺階式。尺寸標注如圖 1-5 所示： 16 圖 2-5 沖孔凸模 2.5.2 落料凸模結(jié)構(gòu)設計 落料的凸模采用直通式，其尺寸標注如圖 2-6 所示： 圖 2-6 落料凸模 17 2.5.3 凹模結(jié)構(gòu)設計 考慮到本例為中批生產(chǎn), 凹模的刃口形式，應采用刃口強度較高的凹模。 凹模的外形尺寸,按式 H=Kb 和 c=（1.52）H 式中 b----沖裁件的最大外形尺寸； K----系數(shù)，考慮板料厚度的影響； 可得:H=0.28 90=25.2mmc 取 1.2H=30.2mm，即取凹模厚度為 32mm.符合要 求.尺寸標注如圖 2-7 所示： 圖 2-7 凹模 2.6 模具總體設計 2.6.1 選擇模具結(jié)構(gòu)形式 確定工藝方案以后，應通過分析比較，選擇合理的模具結(jié)構(gòu)型式，使它盡可 能滿足以下要求： 1. 能沖出符合技術(shù)要求的工件 2. 能提高生產(chǎn)率 3. 模具制造和修模方便 18 4. 模具有足夠的壽命 5. 模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全 模具結(jié)構(gòu)型式采用連續(xù)模。 2.6.2 操作方式 沖壓時，條料從右邊送入，用始用擋料銷限位，上模下行時，沖孔凸模先將 四個孔沖出。松開始用擋料銷，條料繼續(xù)向左送進，由三角型塊擋料，這時已沖 出四個孔移至落料工位上。上模再次下行，完成外形落料，與此同時，在沖孔工 位的條料上又沖出四個孔。落料凸模上裝有導正銷，落料時導正銷先進入工件的 孔內(nèi)定位，用以控制步距和提高孔與落料外形的位置精度。 2.6.3 模架類型 由于在沖孔落料過程中有偏心載荷，且材料幅度相對較大，可靠性有好故采 用對角導柱式模架 2.6.4 定位方式選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置。 控制條料的送進步距采用一個三角形擋料塊初定距，導正銷精定距。而第一件的 沖壓位置由始用擋料銷控制。 2.6.5 卸料與出件方式選擇 因為工件料厚為 2mm，采用固定卸料板。又因為是連續(xù)模生產(chǎn)，所以采用下 出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 2.6.6 導向方式選擇 采用對角導柱模架。因為對角導柱模架的特點是導向裝置在兩對角，橫向和 縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導向精確，不會造成上模歪斜， 導向裝置和凸、凹模都不易磨損，從而不影響模具壽命。 19 2.6.7 定位零件設計 落料凸模下部設置兩個導正銷，導正應在卸料板壓緊板料之前完成導正，考 慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面 lmm ，導正銷采用 H7/r6 安裝在落料 凸模端面，導正銷導正部分與導正孔采用 H7/h6 配合。導正銷導正部分的高度 h 與料厚 t 及導正孔有關，一般取 h=(0.81.2)t，料薄時取大值，導正孔大時取大值， 也可查有關沖壓資料。 2.6.8 導料板設計 導料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙一側(cè) 取 2mm，一側(cè)取 6mm，這樣就可確定了導料板的寬度，導料板的厚度取 10mm。 導料板采用 45 鋼制作，熱處理硬度為 4045HRC 。如圖 2-8 所示： 圖 2-8 導料板 20 2.6.9 卸料板設計 當卸料板僅起卸料作用時，凸模與卸料板的雙邊間隙取決于板料厚度，一般 在 0.5-1.0mm 之間，板料薄時取小值；板料厚時取大值。當固定卸料板兼起導板 作用時，一般按 H7/h6 配合制造，但應保證導板與凸模之間間隙小于凸、凹模之 間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。 固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，當沖裁板料較厚（大于 0.5mm）、 卸料力較大、平直度要求不很高的沖裁件時，一般采用固定卸料裝置。 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 8mm。卸料板采用 45 鋼 制造，淬火硬度為 4348HRC。如圖 2-9 所示： 圖 2-9 卸料板 2.6.10 墊板設計 墊板主要用于承受沖擊力，墊板相對于固定板稍有移動不會影響正常工作， 墊板上只有螺釘、銷釘過孔（螺釘、銷釘穿過墊板故稱過孔），孔徑比穿過的螺 釘、銷釘?shù)闹睆酱?1mm，孔距與固定板上的相同。墊板的加工無特殊要求。材料 為 45 鋼，淬火 4348HRC。尺寸一般與固定板相同，尺寸為 315mm200mm，厚 度為 10mm。如圖 2-10 所示： 21 圖 2-10 墊板 2.6.11 模柄選擇 采用壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合 H7/m6、H7/h6。這種模柄可較 好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常見。 模柄材料通常采用 Q235 或 A5 鋼，其支撐面應垂直于模柄的軸線（垂直度不 應超過 0.02:100）。如圖 2-11 所示： 圖 2-11 模柄 22 2.6.12 凸模固定板設計 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê螅鳛橐粋€整體安裝在上模座或下 模座上。模具中最常見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩型固定板兩 種，主要用于固定小型的凸模和凹模。 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.60.8 倍，其平面尺寸可與凹模、 卸料板外形尺寸相同，但還應考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模?裝孔與凸模采用過渡配合 H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨 平。固定板材料一般采用 Q235 或 A3。凸模固定板的型孔位置應與凹模型孔 位置一致，型孔尺寸與凸模成 0.01mm 的雙邊過盈，保證板平面與凸模的中心 線有良好的垂直度，上下平面磨平，與凸模安裝孔的軸線垂直，基準面的表 面粗糙度為 Ra=1.6m0.8m，另一非基準面可適當降低要求。為保證安 裝固定牢靠，固定板要有足夠厚度，設計中取凸模固定板厚度為 25mm。外形 尺寸與卸料板外形尺寸一致。螺釘銷釘孔位置要與其他板件的一致。 如圖 2-12 所示： 圖 2-12 凸模固定板 23 2.6.13 導柱導套選擇 導柱和導套一般采用過盈配合 H7/r6 分別壓入下模座和上模座的安裝孔中。 導柱、導套之間采用間隙配合，其配合尺寸必須小于沖裁間隙。 導柱、導套一般選用 20 鋼制造。為了增加表面硬度和耐磨性，應進行表面 滲碳處理，滲碳后的淬火硬度為 5862HRC。 2.6.14 模座選擇 模座一般分為上、下模座，其形狀基本相似。上、下模座的作用是直接或間 接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機滑塊和工作臺連接，傳遞壓力。因此， 必須十分重視上、下模座的強度和剛度。模座因強度不足會產(chǎn)生破壞；如果剛度 不足，工作時會產(chǎn)生較大的彈性變形，導致模具的工作零件和導向零件迅速磨損， 這是常見的卻又往往不為人們所重視的現(xiàn)象。 在選用和設計時應注意如下幾點： 1. 盡量選用標準模架，而標準模架的型式和規(guī)格就決定了上、下模座的型式 和規(guī)格。如果需要自行設計模座，則圓形模座的直徑應比凹模板直徑大 3070mm，矩形模座的長度應比凹模板長度大 4070mm，其寬度可以略大或等 于凹模板的寬度。模座的厚度可參照標準模座確定，一般為凹模板厚度的 1.01.5 倍，以保證有足夠的強度和剛度。對于大型非標準模座，還必須根據(jù)實際需要， 按鑄件工藝性要求和鑄件結(jié)構(gòu)設計規(guī)范進行設計。 2. 所選用或設計的模座必須與所選壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應， 并進行必要的校核。比如，下模座的最小輪廓尺寸，應比壓力機工作臺上漏料孔 的尺寸每邊至少要大 4050mm。 3. 模座材料一般選用 HT200、HT250，也可選用 Q235、Q255 結(jié)構(gòu)鋼，對于 大型精密模具的模座選用鑄鋼 ZG35、ZG45。 4. 模座的上、下表面的平行度應達到要求，平行度公差一般為 4 級。 5. 上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在 0.02mm 以下；模座的導柱、導套安裝孔的軸線應與模座的上、下平面垂直，安 裝滑動式導柱和導套時，垂直度公差一般為 4 級。 6. 模座的上、下表面粗糙度為 Ra1.6 0.8m，在保證平行度的前提下，可允 許降低為 Ra3.21.6m。 24 2.6.15 螺釘、銷釘?shù)倪x用 螺釘用于固定零件，而銷釘則起定位作用，螺釘要盡量在被固定件的外形輪 廓附近均勻分布，銷釘要盡量對角分布。螺釘和銷釘都是標準件，設計模具時按 標準件選用即可。本設計中螺釘全部用內(nèi)六角頭螺釘，銷釘全部為圓柱銷釘。 上 模 座 6 個內(nèi)六角螺釘： GB 70-86 M1070 2 個圓柱銷釘： 銷 GB 119-86 A850 下 模 座 6 個內(nèi)六角螺釘： GB 70-86 M1080 4 個銷釘： 銷 GB 119-86 A870 2.6.16 裝配圖設計 如圖 2-13 所示的模具總裝配圖， 圖 2-13 落料沖孔裝配圖 2.6.17 模架的選取 模架選用適用中等精度,中尺寸沖壓件的三導柱模架。 模架具體數(shù)據(jù)如下： 上模座： L/mmB/mmH/mm31520045 GB-T 2855.1-90 HT200 下模座： L/mmB/mmH/mm = 31520050 GB-T 28552-90 HT200 25 導 柱 1： d/mmL/mm40180 GB-T2861.1 導 套 1： d/mmL/mmD/mm=4018043 GB-T2861.6 導 柱 2： d/mmL/mm35180 GB-T2861.1 導 套 2： d/mmL/mmD/mm=3518043 GB-T2861.6 2.6.18 沖壓設備的選擇 選用開式雙柱可傾式壓力機（J23-63）,其部分參數(shù)如下： 公稱壓力： 630KN 滑塊行程： 130mm 行程次數(shù)： 50 次/min 連桿調(diào)節(jié)長度： 80mm 最大裝模高度： 280mm 裝模高度調(diào)節(jié)量： 65mm 工作臺尺寸前后左右： 480mm710mm 模柄孔尺寸直徑深度： 5070mm 機身可最大傾斜角： 30 立柱間距離： 350mm 墊板厚度： 80mm 墊板孔徑： 250mm 電動機功率： 5.5KW 26 第 3 章 彎曲模 圖 3-1 工件圖 3.1 沖壓零件的工藝分析 本工件在前面沖孔落料的基礎上，只需一尺彎曲即可成型，確定工藝方案為 一次彎曲。彎曲部位為底部四個角，。并且為中批量生產(chǎn)，采用一次彎曲連續(xù)進 行。 3.2 模具結(jié)構(gòu) 工件在彎曲工程中極易滑動，必須采取定位措施，采用定位板來進行定位。 27 3.3 必要的的計算 3.3.1 彎曲力的計算 1. 形自由彎曲力計算有公式 （3-1） 2b0.7KtrF自 式中： ---沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力；自 K----安全系數(shù)，一般去 K=1.3； b----彎曲件的寬度（ mm）； t----彎曲材料的厚度（mm）； r----彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（ mm）； ----材料的強度極限（Mpa）。b 有零件圖可知 b=20mm t=2mm r=2mm 查表可知 =450Mpab 故 2b0.7132450819N0.7KtrF自 工件有兩處彎曲 故 =16.38KN68N總 自 頂件力和卸料力 值可近似去自由彎曲力的 30%80%，Q 即 =（0.30.8）QF自 取 0.5516380=9009N 故自由彎曲時， =16.38+9.009=25.389KNQ+F機 自 2. 形校正彎曲時的彎曲力有公式： （3-Ap校 2） 式中： ----校正彎曲時的彎曲力（N）；F校 A----校正部分的垂直投影面積（ ）；2m p----單位面積上的校正力（ Mpa）。 經(jīng)計算得 A=4267 2m 28 經(jīng)查表得 p=100Mpa =426.7KNFAp=426710N校 校正彎曲時，可忽略頂件力和卸料力，即 =426.7KNF校機 綜上 按校正彎曲的力選擇合適的壓力機。 3.3.2 彈頂器的計算 彈頂器的作用是將彎曲后的工件頂出凹模。由于所需的頂出力很小，在正常 彎曲過程中，彈頂器的力不宜過大，應當小于單邊的彎曲力，否則彈頂器將壓彎 工件，使工件在直邊部位出現(xiàn)變形。 選用橡膠聚氨酯彈性體。 有零件圖可知：A=5867.119 t=2mm2m 查表可知： 37.8510/kg635.97.8510.92mAt kg02.GgN/.3=1F預 此力很小，遠小于單邊彎曲力，故符合要求，選用 4010090 的橡膠。 3.3.3 回彈量的確定 時，彎曲半徑的回彈值不大，因此只考慮角度的回彈。查表可得r/t=1<5. 3.3.4 彎曲凸模的圓角半徑 當彎曲件的相對彎曲半徑 較小（小于 10）時，凸模圓角半徑等于彎曲件r/t 的彎曲半徑，但必須大于最小彎曲圓角半徑（經(jīng)查表可知材 為 Q235 的 2mm 的 工件的最小相對彎曲半徑為 0.4）。 由于 ，可取 mm。r/t=14 t凹凹凹 （ 3-6）=-（ 2） 由于材料 t=2mm， 取r凹 （ -） r4.5t=9m凹 彎曲凹模深度 要適當。若過小，則工件兩端的自由部分較長，彎曲零件回0L 彈大，不平直。若過大，則浪費模具材料，且需較大的壓力機行程。 彎曲 U 形件時，若彎邊高度不大，或要求兩邊平直，則凹模深度應大于零件 高度。如果彎曲件邊長較大，而對平直度要求不高時，可采用一部分工件彎曲之 后不再凹模之內(nèi)。 該工件彎曲邊長較大，故采用一部分工件彎曲之后不再凹模之內(nèi)。經(jīng)查表可 得： =20mm0L 3.3.6 彎曲凸模和凹模之間的間隙 對于 U 形彎曲件，凸模和凹模之間的間隙值對彎曲件回彈、表面質(zhì)量和彎 曲力均有很大的影響。間隙愈大，回彈增大，工件的誤差愈大；間隙過小，會 使零件邊部壁厚減薄，降低凹模壽命。凸模和凹模單邊間隙 Z 一般可按下式計 算： （3-maxZtct+ 3） 式中：Z----彎曲模凸模和凹模的單邊間隙； t ---- 材料厚度基本尺寸； ---- 材料厚度的上偏差； c---- 間隙系數(shù)。 當工件精度要求較高時，其間隙值應適當減小，取 。Z=t 經(jīng)查表得： =0.15 c=0.05 故計算的：Z=2.25 30 3.3.7 彎曲凸模和凹模寬度尺寸的計算 彎曲凸模和凹模寬度尺寸計算與工件尺寸的標注有關。一般原則是：工件標 注外形尺寸則模具以凹模為標準間，間隙取在凸模上。反之，工件標注內(nèi)形尺寸， 則模具以凸模為基準件，間隙取在凹模上。 當工件標注外形時，則： （3- +dmax0-L=.75(2Z)凹凸凹凸 凹 （ ） 4） 當工件標注內(nèi)形時，則： （3- 0min-d+L=.75(2Z)凸凹凸凹 凸 （ ） 5） 式中： ----彎曲件寬度的尺寸公差； 、 ----凸模和凹模的制造偏差，一般按 IT9 級選用。凸 凹 經(jīng)查表得： =1.2 =-0.074 凸 =+0.074凹 該工件采用標注內(nèi)形： 經(jīng)計算得： 00-.74-.74..79.45123m(203)min-d+0L=.5=(Z)凸凹凸凹 凸 （ ） （ ） 3.4 模具總體設計 3.4.1 凹模結(jié)構(gòu)設計 如圖 3-2 所示： 31 圖 3-2 彎曲凹模 3.4.2 凸模結(jié)構(gòu)設計 如圖 3-3 所示： 圖 3-3 彎曲凸模 3.4.3 定位板結(jié)構(gòu)設計 如圖 3-4 所示： 32 圖 3-4 定位板 3.4.4 模柄選擇 采用壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合 H7/m6、H7/h6。這種模柄可較 好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常見。 模柄材料通常采用 Q235 或 A5 鋼，其支撐面應垂直于模柄的軸線（垂直度 不應超過 0.02:100）。如圖 3-5 所示： 33 圖 3-5 模柄 3.4.5 模架的選取 模架選滑動中間導柱標準模架： 下模座： ///16040LmBHmm GB-T 2855.1090 HT200 上模座： /// 35 GB-T 2855.990 HT200 導 柱 1： d/mmL/mm25130 GB-T2861.1 導 套 1： d/mmL/mmD/mm=258533 GB-T2861.6 導 柱 2： d/mmL/mm28130 GB-T2861.1 導 套 2： d/mmL/mmD/mm=288533 GB-T2861.6 3.4.6 銷釘?shù)倪x用 螺釘用于固定零件，而銷釘則起定位作用，螺釘要盡量在被固定件的外形輪 廓附近均勻分布，銷釘要盡量對角分布。螺釘和銷釘都是標準件，設計模具時按 標準件選用即可。本設計中螺釘全部用內(nèi)六角頭螺釘，銷釘全部為圓柱銷釘。 上 模 座 6 個內(nèi)六角螺釘： GB 70-86 M1040 2 個圓柱銷釘： 銷 GB 119-86 A840 下 模 座 6 個內(nèi)六角螺釘： GB 70-86 M1080 4 個銷釘： 銷 GB 119-86 A880 3.4.7 壓力機的選取 按校正彎曲計算的 選取壓力機F校 選取開式雙柱可傾式壓力機（J23-63），其部分參數(shù)如下： 選用開式雙柱可傾式壓力機（J23-63）,其部分參數(shù)如下： 34 公稱壓力： 630KN 滑塊行程： 130mm 行程次數(shù)： 50 次/min 連桿調(diào)節(jié)長度： 80mm 最大裝模高度： 280mm 裝模高度調(diào)節(jié)量： 65mm 工作臺尺寸前后左右： 480mm710mm 模柄孔尺寸直徑深度： 5070mm 機身可最大傾斜角： 30 立柱間距離： 350mm 墊板厚度： 80mm 墊板孔徑： 250mm 電動機功率： 5.5KW 3.4.8 裝配圖設計 如圖 3-6 所示： 35 圖 3-6 彎曲裝配圖 第 4 章 模具的技術(shù)條件 設計模具時，應根據(jù)模具零件的功能和固定方式及配合要求的不同，合理選 用其公差配合、形位公差及表面粗糙度。否則，將不僅直接影響模具的正常工作 和沖壓件的質(zhì)量，而且也影響模具的使用壽命和制造成本。 36 4.1 表面粗糙度及標準 為了較少金屬流經(jīng)模腔的阻力，降低摩擦和避免發(fā)生粘滯現(xiàn)象，模具表面必 須非常光潔，并應對整個模腔進行仔細研究。 表 4-1 模具零件粗糙度 4.2 加工精度 4.2.1 尺寸偏差 1. 凸、凹模有效部位工作尺寸的極限偏差，按 GB1804-79 規(guī)定的 IT7 級， 孔尺寸為 ，軸尺寸為 ，長度尺寸為 。7H7h7js 2. 模具中配合部位的尺寸，采取基孔制。工作及導向部分，采用七級精度 的第一種間隙配合 ；滑動部分 ；緊固部分 。67/89/hH67/mH 使 用 范 圍 粗糙度 配 合 面 零 件 部 件 Ra0.2 1.拋光的成形面及表面 2.精密配合的滑動面 凸模成形端部，工作面圓角，導柱導套滑動 面 Ra0.4 1.凸模 2.凹模 工作表面，行腔表面、圓角，高精密導柱和 導套的壓入面 1.零件的固定和支撐表面 凹模夾持固定，尾部端面和非工作不分；凹 模的外表面和上下表面；墊板和墊塊平面； 凹模支承的斷面及外表面 2.工作部分滑動表面 頂料桿與凹模；環(huán)形頂出器與凸模和凹模一 般精度的導柱、導套的滑動表面 3. 密合表面 橫向分割凹模的接觸面 4.導向表面 凸凹模自身導向的
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