彎曲墊片沖壓工藝及模具設(shè)計【L形件】【含11張cad圖紙+文檔全套資料】

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的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對b900MPa的高強度合金材料進行精沖。由于引入了CAE，沖壓成形已從原來的對應(yīng)力應(yīng)變進行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計。在沖壓毛坯設(shè)計方面也開展了計算機輔助設(shè)計，可以對排樣或壓延毛坯進行優(yōu)化設(shè)計。此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢，發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡易模具（如軟模和低熔點合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設(shè)備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于小批生產(chǎn)。不斷改進板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強度?？蛙嚿宪囬T墊板零件是沖壓生產(chǎn)的一個典型零件，在客車生產(chǎn)中有很強的作用，其模具設(shè)計有一定的實用價值。對于該制件我們利用先進的模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)效益、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約成本，從而取得很高的經(jīng)濟效益。332 沖壓件工藝分析圖2-1零件圖生產(chǎn)批量：大批量；材料：08；材料厚度：1mm；未注公差：IT14。2.1 材料分析表2-1 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱牌號抗剪強度（Mpa）抗拉強度（Mpa）屈服點（Mpa）伸長率（%）碳素鋼0826036021541020027由上表2-1可知：08鋼是常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。綜合評比均適合沖裁加工。2.2 零件結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有沖裁和彎曲工序加工而成。零件中有一個槽形缺口和一個圓孔，孔的邊長最小尺寸為1.55mm，孔離工件邊緣的距離最小約為2.255mm。根據(jù)該零件形狀來分析，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。2.3 尺寸精度該零件上尺寸都未注尺寸公差，所以尺寸公差由公差等級表查得：對于未注公差尺寸，屬于自由尺寸，按IT14查表2-1得到：落料尺寸：、沖孔尺寸：通過查公差等級表，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。表2-2 常見零件公差等級表公差等級IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14基本尺寸/mm/m/mm336610101818303050508080120120180180250250315315400400500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.552.4 毛坯尺寸展開彎曲部分有一處，屬于V形彎曲。圖2-2 v形彎曲分析圖最終毛坯圖如2-3所示：圖2-3 毛坯展開圖3 沖裁方案的確定3.1 沖裁工藝方案的確定在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。3.2 沖裁工藝方法的選擇沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進沖裁三種。單工序沖裁是在壓力機一次行程內(nèi)只完成一個沖壓工序的沖裁模。復(fù)合沖裁是在壓力機一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序。級進沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。其三種工序的性能見表3-1：表3-1 單工序沖裁、級進沖裁和復(fù)合沖裁性能比較項目單工序模復(fù)合模級進模生產(chǎn)批量小批量中批量和大批量中批量和大批量沖壓精度較低較高較高沖壓生產(chǎn)率低，壓力機一次行程內(nèi)只能完成一個工序較高，壓力機一次行程內(nèi)可完成二個以上工序高，壓力機在一次行程內(nèi)能完成多個工序?qū)崿F(xiàn)操作機械化自動化的可能性較易，尤其適合于多工位壓力機上實現(xiàn)自動化制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械操作容易，尤其適應(yīng)于單機上實現(xiàn)自動化生產(chǎn)通用性通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn)沖模制造的復(fù)雜性和價格結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價格低沖裁較復(fù)雜零件時，比級進模低沖裁較簡單零件時低于復(fù)合模復(fù)合模的特點是生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，沖模的輪廓尺寸較小。由于零件的生產(chǎn)要求的是大批量生產(chǎn)，而且工件有1處彎曲，相對復(fù)雜，所以不適合采用復(fù)合模。使用級進模可以滿足生產(chǎn)的需要。4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定4.1 模具類型的選擇由以上沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓。4.2 送料方式的選擇由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用左右自動送料方式。4.3 定位方式的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(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進布距采用側(cè)刃定距，并使用導(dǎo)正銷完成精確的定位。4.4 卸料、出件方式的選擇剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)，常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。因為工件料厚為1mm，材料很薄，卸料力較小，而且由于需要彎曲工序，所以使用彈性卸料板，卸料的同時還可以起到壓料的作用。4.5 導(dǎo)向方式的選擇方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。但是不能使用浮動模柄。方案三：采用四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。方案四：采用中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個方向送料。 （a） （b） （c） （d）圖4-1 導(dǎo)柱模架（a）中間導(dǎo)柱 （b）后側(cè)導(dǎo)柱 （c）對角導(dǎo)柱 （d）四角導(dǎo)柱根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進動作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案二最佳。5 工藝參數(shù)計算5.1 排樣方式的選擇沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。排樣的方法有：直排、斜排、對直排、混合排 ，根據(jù)設(shè)計模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。因此有下列三種方案：方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但受條料寬度誤差及條料導(dǎo)向誤差的影響，沖裁件的尺寸精度不易保證，故應(yīng)采用方案一。分析零件形狀，應(yīng)采用單直排的排樣方式。5.1.1 排樣及搭邊值的計算在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是：補償送料誤差，以保證沖出合格產(chǎn)品；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進入模具間隙損壞模具。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。綜合考慮工件質(zhì)量及成本，根據(jù)零件形狀尺寸，材料厚度，材料的力學(xué)性能以及送料及擋料方式，我們來選擇合理的搭邊值。 此次設(shè)計采用的是彈性卸料裝置，根據(jù)查表確定工件的側(cè)搭邊值為1.2mm、1.5mm。5.1.2 步距的計算步距是指沖壓過程中壓力機每沖壓一次條料向前送進的距離，其值為排樣沿送進方向兩相鄰毛坯之間的最小距離值步距可定義為：S=L+b (5-1)式中 S沖裁步距；L沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值；b沿送進方向的搭邊值本設(shè)計沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度約為L=25mm, 沿送進方向的搭邊值b=1.2mm所以步距S=L+b =25+1.2 =26.2mm5.1.3 條料寬度的確定條料寬度指根據(jù)排樣結(jié)果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸。理論上條料寬度可按下式計算： (5-2)式中 B條料寬度的基本尺寸；D工件在寬度方向的尺寸；a側(cè)搭邊最小值。條料寬度偏差（查表得本設(shè)計=0.5）由于模具加工誤差，條料的裁剪誤差及送料時的誤差。實際的條料寬度應(yīng)有一定的裕度，具體尺寸可根據(jù)不同的送料側(cè)定位方式計算。本設(shè)計條料寬度可用下式計算：=mm5.1.4 材料利用率的計算材料利用率定義為：=A/BS100% (5-3)式中 材料利用率A產(chǎn)品毛坯外形所包容的面積，CAD測量得：476.4mm2B條料寬度S沖裁步距=A/BS100%=476.4/26.225.7100%=70.7%越大，廢料多占面積越小。因此，一般將作為衡量毛坯排樣方案友優(yōu)劣的指標(biāo)。材料利用率的計算有時也可以整個條料為基礎(chǔ)計算。即 在沖壓生產(chǎn)中，材料利用率為70.7%。圖5-2 零件排樣圖5.2 沖壓力的計算5.2.1沖裁力的計算沖裁力可以參考文獻4第50頁式（2-1）（2-2） 或 (5-3)式中 沖裁件周邊長度（mm）； 材料厚度（mm）; 材料抗減強度（）； 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取=1.3。 材料的抗拉強度（），一般情況下，材料的，取。計算結(jié)果如下：第1工位：側(cè)刃成形（沖裁周長為78mm） 第3工位：沖孔（周長28.28mm） 第5工位：切斷（周長29.2mm） 5.2.2彎曲力的計算彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)之一，特別是在彎曲坯料教厚，彎曲線較長，相對彎曲半徑較小，材料強度較大的彎曲件時，必須對彎曲力進行計算。影響彎曲力的因素很多，若要進行精確計算是很復(fù)雜的，這里只進行大略計算，不考慮較平。由于零件的彎曲部位比較多，所以將它們分別計算，再因為彎曲力的方向相同，將求得各彎曲分力代數(shù)相加后便得到總的彎曲力。根據(jù)V型件的彎曲力計算，得出： (5-4) 自由彎曲力在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力 NB彎曲件的寬度K安全系數(shù)，一般取K=1.3材料的抗拉強度MPar彎曲件的內(nèi)彎曲半徑，mmt彎曲件材料厚度5.2.3 卸料力與推件力的計算由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔部分的材料會緊箍在凸模上，而落下部分的材料會緊卡在凹模洞口中。從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力稱為卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力稱為推件力；逆著沖裁方向頂出變的力稱力頂件力。影響卸料力、推件力和頂出力的因素很多，如材料的種類，材料厚度，沖裁間隙，零件形狀尺寸以及潤滑情況等。這些力通常采用經(jīng)驗公式進行計算，參考文獻4第52頁公式 (5-5) (5-6) (5-7)式中沖裁力（）；、分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值可參考文獻4第52頁表2-2。實際生產(chǎn)中，凹模孔口中會同時卡有好幾個工件，因而在計算推件力時應(yīng)考慮工件數(shù)目。本模具擬設(shè)在沖裁時凹?？讜ㄗ?個工件。沖裁時所需的沖壓力為沖裁力、卸料力、推件力之和，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對待。本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式，其總沖壓力的公式可參考文獻4第52頁公式： (5-8)通過查表得 則第一工位到第五工位中所需的卸料力和推件力分別為：第一工位： 第三工位： 第五工位： 5.2.4 總沖壓力的計算各個工位的總沖壓力如下：第一工位： 第三工位： 第四工位： 第五工位： 通過以上計算，得到各工步的沖壓力分別為：模具總沖壓力為模具各個工步的沖壓力總和；5.3 壓力機噸位選擇5.3.1 沖壓設(shè)備類型的選擇根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設(shè)備的類型。對于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開式機械壓力機。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。可是，由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機械化附屬裝置的特點，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。對于大中型沖壓件的生產(chǎn)多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機械壓力機，其中有一般用途的通用壓力機，也有臺面較小而剛度大的專用擠壓壓力機、精壓機等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動拉深壓力機，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。 在小批量生產(chǎn)當(dāng)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機。液壓機沒有固定的行程，不會因為板料厚度變化而超載，而且在需要很大的施力行程加工時，與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)點。但是，液壓機的速度小，生產(chǎn)效率低，而且零件的尺寸精度有時因受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。 摩擦壓力機具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、不易發(fā)生超負荷損壞等特點，所以在小批量生產(chǎn)中常用來完成彎曲、成形等沖壓工作。但是，摩擦壓力機的行程次數(shù)較少，生產(chǎn)率低，而且操作也不太方便。 在大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機。 綜合以上因素，選用開式壓力機比較合適。5.3.2 確定壓力機設(shè)備的規(guī)格 （1）壓力機的行程太小，應(yīng)能保證成型零件的取出和毛坯的放進，例如拉深所用的壓力機行程，至少應(yīng)大于成型零件的高度兩倍以上。 （2）壓力機工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模，工作臺的受力條件也是不利的。 （3）所用壓力機的閉合高度應(yīng)與沖模閉合高度相適應(yīng)。 模具閉合高度是指上模在最低工作位置時，下模板的底面到上模板頂面的距離。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，工作臺面到滑塊的距離。大多數(shù)壓力機，其連桿長度能調(diào)節(jié)，也即壓力機的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機有最大的閉合高度，最小閉合高度。 設(shè)計模具時，模具的閉合高度的數(shù)值應(yīng)該滿足下式 如無特殊情況應(yīng)取上限值，即最好取在.這是為了避免連桿調(diào)節(jié)過長，螺紋接觸面積小而壓壞。如果模具閉合高度實在太小，可以在壓床下面加墊板。圖5-3 壓力機（4）沖壓力與壓力機能的配合關(guān)系：當(dāng)進行沖裁等沖壓加工時，由于其施力行程較小，近于板料的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的總和選取壓力機。通常取壓力機的名義噸位比大。本模具在沖裁過程中總的沖壓力，結(jié)合模具的閉合高度，為防止設(shè)備過載，可按公稱壓力選擇壓力機。參考文獻6第49頁初選壓力機型號為J23-16壓力機，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表5-1 開式壓力機規(guī)格及參數(shù)型號J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40公稱壓力/KN100160250350400滑塊行程/mm455565100100最大閉合高度/mm180220270290330閉合高度調(diào)節(jié)/mm3545556065滑塊中心線至床身距離/mm130160200200250滑塊底面尺寸/mm前后150180220220260左右170200250250300工作臺板厚度/mm35405029065模柄孔尺寸/mm直徑3040404050深度35606060706 刃口尺寸計算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計沖裁模主要任務(wù)之一。6.1 沖裁間隙的確定沖裁間隙是影響沖裁工序最重要的工藝參數(shù)，其定義為沖裁凸模與凹模之間的空隙尺寸，如圖6-1所示。設(shè)計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高。沖裁過程中模具的失效形式一般有磨損、變形、崩刀和凹模刃口脹裂四種。間隙大小主要對模具磨損及脹裂產(chǎn)生影響,間隙增大可以使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減小。但當(dāng)間隙繼續(xù)增大時，卸料力增加，又影響模具壽命。一般間隙為（10%15%）t時的磨損最小，模具壽命較高。圖6-1 沖裁間隙圖由于沖裁間隙對斷面質(zhì)量、工件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響規(guī)律并非一致，所以，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、模具壽命最長、沖裁力最小等各方面的要求。所以在實際生產(chǎn)中，其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪切斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命達到最長。目前在生產(chǎn)中，廣泛采用經(jīng)驗法和查表法來確定合理的間隙植。本套模具采用查表法予以確定其間隙植。根據(jù)實用間隙表 6-1查得材料間隙為0.10、0.14.。 表6-1 沖裁模初始雙邊間隙值 mm材料厚度 08、10、20、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙（或無間隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設(shè)計中的一項重要工作。凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計算，有兩種計算方法，第一種計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算；第二種計算方法是凸模與凹模配作法。該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計算，計算繁瑣，且計算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。（1）凸模或凹模磨損后會增大的尺寸-第一類尺寸AAj=(Amax-x)凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸-第一類尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸-第一類尺寸C Cj=(Cmin+)其中，x為磨損系數(shù)。查表得：工件精度IT10級以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按IT14級精度，x=0.5。在所有的尺寸中，落料尺寸：、沖孔尺寸：注：凸模或凹模磨損后將會增大的尺寸第一類尺寸A。凸模或凹模磨損后將會減小的尺寸第二類尺寸B。凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸第三類尺寸C。具體計算如表5-3。表 6-2 工作零件刃口尺寸計算尺寸類型公稱尺寸公式計算后尺寸落料沖孔6.3 彎曲刃口尺寸計算彎曲模的刃口尺寸計算彎曲時，V形件的彎曲，必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙，間隙的大小對于工件質(zhì)量和彎曲力的大小有很大的影響。間隙越小，彎曲力越大。間隙過小，會使工件壁變薄，并降低凸模壽命。間隙過大，則回彈較大，還會降低工件的精度。彎曲時，間隙值利用公式計算。 （6-1）式中 彎曲凸、凹模的單面間隙； t材料的公稱厚度； n因數(shù)，與工件的彎曲高度和彎曲線長度有關(guān)，查表，取0.05。代入公式可得：。彎曲件標(biāo)注的為外形公差，應(yīng)計算模具的凹模尺寸，凸模根據(jù)單面間隙配作。取彎曲凸、凹模的制造公差為IT17、IT18，查表得： 7 主要零部件設(shè)計雖然各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，但組成模具的零件種類是基本相同的，根據(jù)它們在模具中的功用和特點，可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩類。設(shè)計主要零部件時，首先要考慮主要零部件的定位、固定以及總體裝配方法，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進定距和導(dǎo)料銷送進定位，無側(cè)壓裝置。下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。7.1 凹模設(shè)計7.1.1 凹模外形的確定凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，如圖7-1所示。凹模各尺寸計算公式如下：凹模邊壁厚 H=Kb1 （7-1）凹模邊壁厚 c1.5H （7-2）凹模板邊長 L=b1+2c （7-3）凹模板邊寬 B=b2+2c （7-4）式中：b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸； b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸； K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表7-1。表7-1 系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22查表7-1得：K=0.3。根據(jù)公式（7-1）可計算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb2 =0.522.7 =11.35（mm）根據(jù)公式（7-2）可計算凹模邊壁厚：c1.5H =1.511.35 =17（mm）取凹模邊壁厚為25mm。根據(jù)凹模厚度和邊壁厚可確定凹模板的長、寬的尺寸。取整后?。篖BH=160mm105mm30mm7.1.2 凹模刃口結(jié)構(gòu)形式的選擇沖裁凹模刃口形式有直筒式和錐形兩種，選用時主要根據(jù)沖件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具結(jié)構(gòu)來確定。由于本模具沖的零件尺寸較大，所以采用刃口為直通式，該類型刃口強度高，修磨后刃口尺寸不變。7.1.3 凹模精度與材料的確定根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為IT11級，內(nèi)型腔精度為IT7級，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度為0.02，材料選Cr12。7.2 凸模的設(shè)計7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因為該制件形狀不復(fù)雜，所以將落料模設(shè)計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。7.2.2 凸模高度的確定因為該制件形狀不是很復(fù)雜，所以將沖孔模設(shè)計成臺階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長度的總和，如圖7-3所示。圖7-3 凸模高度尺寸凸模高度為：L=h1+h2+H (7-5)式中: h1-凸模固定板厚度，可得：h1=20mm； h2-卸料板厚度，可得：h2=20mm； H-附加長度。附加長度包括凸模的修磨量，橡膠的高度，凸模進入凸凹模的深度。由公式(7-5)得： L=20+30+17=67mm)7.2.3 凸模材料的確定該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力,所以凸模的材料應(yīng)選T10A，熱處理5862HRC。7.2.4 凸模精度的確定根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT7級，表面粗糙度為Ra1.6um。7.3 卸料板的設(shè)計7.3.1 卸料板外型設(shè)計在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了彈性卸料裝置，采用卸料板進行卸料。卸料板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導(dǎo)向，對凸凹模起保護作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凹模的外形尺寸相同，厚度為20mm，根據(jù)凹模的尺寸，從而可以確定卸料板的尺寸160mm105mm15mm。7.3.2 卸料板材料的選擇卸料板主要是起卸料的作用，對它的強度和硬度要求較高，所以材料選擇是45鋼。45鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的質(zhì)量較好，含碳量（0.45%）波動小，性能較穩(wěn)定。經(jīng)過熱處理（調(diào)質(zhì)）后具有良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。7.3.3 卸料板整體精度的確定卸料板外輪廓的精度要求不高，所以選取IT14級，粗糙度為Ra3.2；而內(nèi)輪廓的精度要求比外輪廓的要求稍高，所以選取IT11級，粗糙度為Ra1.6；兩個螺紋孔和擋料銷、導(dǎo)料銷有定位的作用，所以精度要求要高一些為IT7級，粗糙度為Ra3.2。7.4 固定板的設(shè)計凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。則凸模固定板的厚度： H凸固=（0.60.8）H凹 （7-6）式中：H凸固-凸模固定板厚度； H凹-凹模厚度。根據(jù)公式（7-7）得凸模固定板厚度為：H凸固=（0.60.8）H凹 =（0.60.8）H凹 =（0.60.8）30 = 1824（mm） 凸模固定板厚度取20mm。7.5 墊板的設(shè)計它的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，如果凸模的端部對材料的壓力超過材料的許用壓力，需在凸模端部與上模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與凸模固定板相同，其厚度一般取310mm，查參考文獻中沖壓模具設(shè)計與制造 22.5-17JB/T7643.3-1994，可得墊板尺寸為160mm105mm10mm。7.6 上下模座、模柄的選用7.6.1 上下模座的選用本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便，裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離11mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為14mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/r6的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的過盈配合。導(dǎo)套的長度，需要保證沖壓時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/r6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.81.2mm，淬硬5862HRC。表7-2 模架組合名 稱數(shù) 量材 料規(guī) 格標(biāo) 準(zhǔn)上模座1下模架1導(dǎo) 柱1120導(dǎo) 套11207.7 模柄的選用模柄的作用是將上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大是模具。（5）浮動式模柄，它由模柄、球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的緊密沖裁。根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)，采用壓入式模柄。在設(shè)計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。綜合以上，本模具模柄選用：A40 JB/T7646.3-1994。7.8 螺釘、銷釘?shù)倪x用螺釘、銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，螺釘用于固定模具零件，銷釘則起定位作用。根據(jù)上模座、墊板、凸模固定板采用6個M655mm的螺釘固定，凹模和下模座采用6個M660mm的螺釘固定螺釘分布對稱，使緊固零件受力均勻。沖模上的螺釘常用圓柱頭內(nèi)六角螺釘（GB/T70-1985）。銷釘起定位作用，防止零件之間發(fā)生錯移，其本身承受切應(yīng)力。銷釘采用兩個，多用圓柱銷（GB/T119-2000）與零件上的銷孔采用過渡配合，上模座、凸模固定板、墊板和凹模采用660mm的定位銷釘，凹模與下模座采用660mm的定位銷釘。8 沖壓設(shè)備的校核與選定8.1 沖壓設(shè)備的校核該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。該模具閉合高度： H閉=H上+H下+H墊+L+H-h （8-1） 式中：L-沖孔凸模長度； H-凹模厚度； h-沖孔凸模沖裁后進入凹模的深度h=1mm。根據(jù)公式（8-1）得模具的閉合高度為：H閉=H上+H下+H墊+L+H-h =201（mm）可見該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間，則該模架可以使用，該模具的閉合高度小于所選壓力機型號為J23-16的最大裝模高度為220mm，可以使用。8.2 沖壓設(shè)備的選用根據(jù)模具閉合高度、沖裁力等，壓力機型號為J23-16，能滿足各項要求，因此選取J23-16號壓力機。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整、全面的給模具進行設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決機械問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我對設(shè)計有了新的認識也對自己提出了新的要求，參考文獻1 任海東、蘇君. 冷沖壓工藝與模具設(shè)計.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社20072 王麗霞、愈佳芝.計算機繪圖.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社20063 劉家平.機械制圖.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社20064 Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. Pap.IPCR.Vol42,No. 1514,1959,1421595 Keeler S.P. Determination of Forming Limit in Automotive Stamping. Sheet Metal Industries,1965 Vol. 42. 6 康寶來、于興芝.機械設(shè)計基礎(chǔ).鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2006 7 黃云清.公差配合與測量技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社2007.1 8 李云程 模具制造工藝學(xué).北京：機械工業(yè)出版社 2007.19 孫鳳勤.沖壓與塑壓設(shè)備.北京：機械工業(yè)出版社 2007.810 吳兆祥.模具材料及表面處理.北京：機械工業(yè)出版社 2008.211 許發(fā)越.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊.北京：機械工業(yè)出版社 199412 王芳.冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社 1998.10 13 李奇.江瑩模具構(gòu)造與制造.北京：青華大學(xué)出版社.2004.814 王秀鳳.冷沖壓模具設(shè)計與制造.北京：航空航天大學(xué)出版社 2005.415 成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計.北京：高等教育出版社 2006.716 楊玉英，崔令江.實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社2005.117 彭建生.模具設(shè)計與加工速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社2005.7