卡座多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)-沖壓模具含15張CAD圖-獨(dú)家.zip,卡座,多工位級進(jìn)模,設(shè)計(jì),沖壓,模具,15,CAD,獨(dú)家
卡座多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)是對給定的卡座產(chǎn)品圖進(jìn)行多工位級進(jìn)模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計(jì)算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
關(guān)鍵詞：卡座、級進(jìn)模、沖壓工藝、沖壓模具、模具設(shè)計(jì)
Abstract
This design is designed for the multi position progressive die for the given card product diagram. The selection of stamping process is based on consulting relevant information and careful analysis of product shape; the selection of stamping die is based on comprehensive consideration of many factors such as economy, stamping process of parts, and complexity; the calculation of product blank development dimension is convenient for construction and no shadow. On the premise that the mold is molded, it is simplified to the familiar model. The selection principle and method of stamping forming parts and other related parts are explained. The calculation method and simplified model of blank unfolding dimension for several product shapes are also introduced. The consulting methods of several reference books for stamping die design are also introduced.
Key words: card holder, progressive die, stamping process, stamping die, mold design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
前 言 - 1 -
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂 - 5 -
1.1.零件圖及零件工藝性分析 - 5 -
1.1.1.零件圖 - 5 -
1.1.2.零件的工藝性分析 - 5 -
1.2.工藝方案的確定 - 6 -
第二章、工藝設(shè)計(jì) - 8 -
2.1.計(jì)算毛坯尺寸 - 8 -
2.2.確定排樣方案 - 9 -
2.2.1.計(jì)算工件實(shí)際面積 - 9 -
2.2.2.分析排樣方案 - 10 -
2.3.計(jì)算各工序的壓力 - 11 -
2.4.壓力機(jī)的選擇 - 14 -
2.5.壓力中心的確定 - 15 -
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇 - 17 -
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算 - 19 -
第五章、模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算 - 23 -
第六章、壓力機(jī)的校核 - 27 -
第七章、模具的動作原理及綜合分析 - 28 -
第八章、模具的裝配 - 29 -
設(shè)計(jì)心得 - 30 -
致 謝 - 31 -
主要參考文獻(xiàn) - 32 -
III
前 言
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術(shù)水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機(jī)床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個工位以上的級進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國際水平的精度達(dá)2?~5微米，進(jìn)距精度2~3微米，總壽命達(dá)1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(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，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(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)已成為衡量一國產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志和發(fā)展程度的標(biāo)志之一。
目前，我國的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，高速加工、復(fù)合加工等先進(jìn)的加工技術(shù)也得到進(jìn)一步推廣；快速原型進(jìn)展很快；模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高。
針對不足和模具市場巨大的潛力，國家制定了模具行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃。一方面要繼續(xù)推廣新技術(shù)的應(yīng)用，提高大型、精密、復(fù)雜模具的制造水平；另一方面要針對不同模具市場的需求，有針對性的發(fā)展。希望在模具企業(yè)的整體實(shí)力有進(jìn)一步提升，重點(diǎn)、骨干企業(yè)可以達(dá)到50%。2003年是“十五”關(guān)鍵的一年，如果做不到60%任務(wù)的完成，那么計(jì)劃就會失敗，而模具失敗了，對整個工業(yè)都會有影響。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國民經(jīng)濟(jì)的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。
為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計(jì)的目的：
一、 綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。
二、 鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個工藝流程。
三、 掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導(dǎo)，不勝感激。
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂
1.1.零件圖及零件工藝性分析
1.1.1.零件圖
圖（1—1）
工件圖：如圖1—1所示
材料：08鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
板厚：2.0mm
1.1.2.零件的工藝性分析
產(chǎn)品所用的材料為08鋼，屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能如下：τ=260～360Mpa,σb=330～450Mpa,σs=200Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12-IT14級確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點(diǎn)應(yīng)該注意：
①該沖裁件的材料，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，且在各個轉(zhuǎn)角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。
③有一定的生產(chǎn)批量，應(yīng)重視模具材料的選擇和模具結(jié)構(gòu)的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞剑＞呓Y(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)好推件和取件方式。
本零件采用的是2.0mm的08鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡單，要求的精度也不高。有一邊有兩次彎曲，是V形彎曲，單邊還有U形彎曲，這兩個地方彎曲的方向不同，所以在一道工序里難實(shí)現(xiàn)，最好是采用多道工序彎曲。該零件側(cè)面有2個8.4mm的圓孔，；側(cè)彎曲面還有連個圓孔，不在產(chǎn)品同一平面，孔邊與孔邊之間的距離是7.5-5.5=2.0，小于兩倍材料厚度2t=4mm，所以此孔需要與外形分開沖。由于圓孔和缺口的尺寸大于2倍料厚，所以不屬于深孔沖裁，故沒有必要對小孔模采取保護(hù)措施，所以對凸模不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。從材料來說，該零件比較小，便于成型，故該零件有利于沖壓成型。
1.2.工藝方案的確定
對工序的安排，擬有以下幾種方案：
產(chǎn)品中有孔，且外形相對復(fù)雜，所以要落料，沖孔，還有彎曲，共3種工序。
①落料—沖孔—彎曲—彎曲，單工序模生產(chǎn)。
②落料沖孔級進(jìn)?！獜澢獜澢?，三副模具生產(chǎn)。
③沖孔—切廢料—彎曲—切斷連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。但成形制件需要四道工序、四套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運(yùn)半成品要浪費(fèi)大量時間。生產(chǎn)效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復(fù)合模結(jié)構(gòu)一般，比較容易制造。制件也需兩道工序；節(jié)約了半成品搬運(yùn)的時間提高了生產(chǎn)效率且易于保證孔的質(zhì)量和制件精度。
方案③級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；難以制造，模具成本高，維修不方便，但是級進(jìn)模有較高的生產(chǎn)效率且能保證制件的精度。
綜上所述，根據(jù)生產(chǎn)效率、精度、所使用的機(jī)床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案三。
在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。由于在級進(jìn)模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的“最小壁厚”問題，設(shè)計(jì)時還可根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間。
該形狀整體有U形彎曲，V字形，如果單獨(dú)彎曲，單邊彎曲，模具也就單邊受力，這樣對整個模具的質(zhì)量，壽命都有影響，本次課題建議選擇更為合理的方案，那就是做成兩次彎曲都做成U形件，最后中間切開，一出二，既能保證了模具壽命，又能更為有效的提高生產(chǎn)效率。
第二章、工藝設(shè)計(jì)
2.1.計(jì)算毛坯尺寸
展開尺寸的計(jì)算：
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開長度的計(jì)算了，這需要一個中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。
本產(chǎn)品，尺寸沒標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計(jì)算，由于彎曲處R角為2.5，屬于大R角彎曲件，可以中性層總長不變的方法來計(jì)算其展開尺寸，公式如下：L=L1+L2+L3+R
經(jīng)過實(shí)際計(jì)算U形處L1=18.5+18.5+56+3.14×3=102.42，取整102.5
V形處L2=15+52+3.14×4/2=73.28 取整73.3，所以展開圖如下，在實(shí)際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)：
外形最大尺寸為長度Dmax=102.4
外形最大尺寸為寬度dmax=73.3，材料厚度為2.0，
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45表2.5.2 確定搭邊值：
工件間：a1=2.2mm；沿邊：a=2.5mm，由于采用連續(xù)模來設(shè)計(jì)這個產(chǎn)品，需要在產(chǎn)品兩側(cè)加上側(cè)刃定位，所以在計(jì)算產(chǎn)品條料寬度時，需要加上側(cè)刃的計(jì)算，一模兩件，中間需要增加搭邊載體，本次課題厚度2.0，載體寬度太小，無法沖裁，凸模沒有強(qiáng)度，所以要適當(dāng)增大，這里根據(jù)產(chǎn)品大小和材料厚度，將側(cè)刃寬度定為2.5mm，中間切斷載體寬度尺寸為2.5×2=5mm，所以加上側(cè)刃尺寸，計(jì)算后，產(chǎn)品下料寬度為73.3+73.3+5+2.5+2.5=156.6mm,節(jié)距為102.4+2.2+2.4=106.8mm。
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45表2.5.3
條料下料剪切公差：δ=0.5；
條料與導(dǎo)料板之間的間隙：c=0.5
2.2.確定排樣方案
2.2.1.計(jì)算工件實(shí)際面積
在級進(jìn)模里，各工位就有不同的沖壓工序，每個工位的沖壓性質(zhì)都不同要遵循一定打沖壓工序，否則就沖不出合格的制件，故必須設(shè)計(jì)好。排樣是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，排樣圖的好壞，直接關(guān)系到模具的設(shè)計(jì)好壞。
排樣圖的繪制過程中，由于級進(jìn)模的工作過程是在一副模具上完成的，因沖壓的制件的不同，各工位的沖壓性質(zhì)都必須遵循一定的規(guī)則，如果違背就沖不出合格的制件，所以必須設(shè)計(jì)好排樣。
由于沖裁件的產(chǎn)量很大，沖壓的生產(chǎn)率高，故材料費(fèi)常會占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經(jīng)濟(jì)因素，要提高利用率必須減少廢料的產(chǎn)生。產(chǎn)生廢料的原因可分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。結(jié)構(gòu)廢料是由工件的結(jié)構(gòu)確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實(shí)現(xiàn)利用率，有時可以在不影響使用性能的情況下，可以適當(dāng)?shù)母淖儧_裁件的形狀。
通過電腦計(jì)算得工件實(shí)際面積4635.9146mm2，
材料利用率的計(jì)算：
一個步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=2×4635.9146/156.6×106.8×100%=55.437%
式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；4635.9146mm2
n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；2
B——條料寬度（mm）；156.6mm
s——步距（mm）；106.8mm
2.2.2.分析排樣方案
為保證條料送進(jìn)的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件彎曲成型與載體的連接關(guān)系，應(yīng)考慮沿零件寬度方向橫向排樣，在盡量減小送進(jìn)步距的基礎(chǔ)上，宜采用單排中間載體排樣。
因?yàn)閺澢袃蓚€方向的，有向上彎曲，也有向下彎曲，所以整個設(shè)計(jì)過程，先將向上彎曲壓制成型后再向下彎曲，這樣產(chǎn)品才不會干涉。根據(jù)零件的形狀可采用雙邊切側(cè)刃的定位方法，在切廢料之后，條料改為中間料做載體，這樣既保證了條料的浮離送進(jìn)，又不妨礙廢料的分離和彎曲成型，根據(jù)產(chǎn)品工序分析后，兩邊小齒彎曲的方向一致，都是向上彎曲，但是彎曲之后，整個還要向下彎曲，否則有干涉，所以需要兩個工步，V形彎曲兩直邊尺寸不一樣，考慮到卸料板加工方便，建議將產(chǎn)品轉(zhuǎn)換角度，將小直邊部分作為彎曲部分，大直邊部分作為底平面，這樣轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)品彎曲部分都是向下，下模只需要設(shè)計(jì)凸模即可?？紤]到產(chǎn)品精度要求，材料厚度比較大，無法購買卷料，所以只能采用手動送料方式，側(cè)刃孔定位，確保節(jié)距尺寸，由于產(chǎn)品外形都規(guī)則平面，沒有臺階或者圓弧，所以切側(cè)刃時，可以直接切到產(chǎn)品所需要的尺寸，既節(jié)省材料，也省了一步工序，具體的排樣圖如下：工位1:沖側(cè)刃，沖圓孔；工位2:沖圓孔；工位3:沖圓孔；工位4：沖廢料；工位5：一次彎曲；工位6：二次彎曲；7：沖中間廢料；工位8：空工步；工步9：切斷，產(chǎn)品離開模具。具體排樣圖如下：
圖2—2）
2.3.計(jì)算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是08鋼,厚度為2.0mm，抗剪切強(qiáng)度τ=360～360Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=330～450Mpa,屈服強(qiáng)度σs=200Mpa。
沖側(cè)刃力1：P1=1.3Ltτ
=1.3×[4.4+4.4+87.4+3.14×7.5]×2.0×360
=111711.6（N)
=111.71KN
沖側(cè)刃力2：P2=1.3Ltτ
=1.3×[4.4+4.4+87.4+3.14×7.5]×2.0×360
=111711.6（N)
=111.71KN
沖2-φ8.4圓孔力：P3=1.3nLtτ
=1.3×2×（3.14×8.4）×2.0×360
=49375.87（N)
=49.375KN
沖2-φ8.4圓孔力：P4=1.3nLtτ
=1.3×2×（3.14×8.4）×2.0×360
=49375.87（N)
=49.375KN
沖4-φ11圓孔力：P5=1.3nLtτ
=1.3×4×（3.14×11）×2.0×360
=129317.76（N)
=129.32KN
沖廢料孔力：P6=1.3nLtτ
=1.3×2×（15.8+15.8+52.8+4.4+3.14×7.5）×2×360
=210319.2（N)
=210.32KN
第一次彎齒，彎曲力計(jì)算
彎曲力的計(jì)算，彎曲力和產(chǎn)品寬度和彎曲R角有關(guān)，產(chǎn)品外形尺寸要求不高，所以無需計(jì)算彎曲回彈。
此工件屬于U形彎曲，計(jì)算彎曲力時，分自由彎曲力和校正彎曲力，選計(jì)算公式為
(a)自由彎曲力計(jì)算：
P=0.7(kbttδb)/(r+t)
=0.7×[1.3×(15+15)×2×2×450]/(2+2)
=12285N
=12.285KN
P—材料在沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度
t—彎曲件厚度
r—彎曲件內(nèi)彎角半徑
k—安全系數(shù)
δb—材料的強(qiáng)度極限,δb查表=330～450,取450
(b)校正彎曲力
校正彎曲力是在自由彎曲階段后，進(jìn)一步對貼合于凸、凹模表面的彎曲件進(jìn)行擠壓，其彎曲力比自由彎曲力大得多。因兩個力并非同時存在，校正彎曲時只需計(jì)算校正彎曲力。
=qA
—彎曲校正力
q—單位面積上的較正力，08鋼查表40-60，取60MPa。
A—彎曲件被較正部分的投影面積，64×15=960
=960×60=57600N=57.6KN
綜上所述，總的彎曲成型力為F7=12.285+57.6=69.885KN
第二次彎曲，彎曲力計(jì)算
(a)自由彎曲力計(jì)算：
P=0.7(kbttδb)/(r+t)
=0.7×[1.3×54×2×2×450]/(3+2)
=17690.4N
=17.69KN
P—材料在沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度
t—彎曲件厚度
r—彎曲件內(nèi)彎角半徑
k—安全系數(shù)
δb—材料的強(qiáng)度極限,δb查表=330～450,取450
(b)校正彎曲力
=qA
—彎曲校正力
q—單位面積上的較正力，08鋼查表40-60，取60MPa。
A—彎曲件被較正部分的投影面積，54×119=6426
=6426×60=385560N=385.56KN
綜上所述，總的彎曲成型力為F8=17.69+385.56=403.25KN
切中間廢料力：P9=1.3 Ltτ
=1.3×（54+54+5+5）×2.0×360
=110448（N)
=110.45KN
切斷力：P10=1.3 Ltτ
=1.3×（90+90）×2.0×360
=168480（N)
=168.48KN
卸料力：P2=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得：k卸=0.025～0.08）
沖壓力大小為
F=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10
=111.71+111.71+49.375+49.375+129.32+210.32+69.885+403.25+110.45+168.48
=1413.875KN
P2=k卸F=1413.875×0.03=42.4KN
這一工序的最大總壓力為：
P=F+P2=1413.875+42.4=1456.275KN
2.4.壓力機(jī)的選擇
根據(jù)以上計(jì)算和分析，結(jié)合模具外形大小和車間設(shè)備的實(shí)際情況，公稱壓力要≧1.2×1456.275=1747.53KN，選用公稱壓力為4000KN的開式雙柱固定臺壓力機(jī)（型號為JA21—400A）能滿足使用要求。
壓力機(jī)的具體參數(shù)如下
公稱壓力：4000KN
滑塊行程：200mm
滑塊行程次數(shù)：25次/min
最大封閉高度：550mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：150mm
立柱距離：896mm
墊板尺寸：170mm（厚度）×300mm（直徑）
工作臺面尺寸：710mm（前后）×1120mm（左右）
模柄孔尺寸：φ100×120
2.5.壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作。采用解析法求壓力中心，
首先：
P1——沖側(cè)刃力1 P1=KLδτ，得P1=111.71KN
P2——沖側(cè)刃力2 P2=KLδτ，得P2=111.71KN
P3——沖2-φ8孔力 P3=KLδτ，得P3=49.375KN
P4——沖2-φ8孔力 P4=KLδτ，得P4=49.375KN
P5——沖4-φ11力 P5=KLδτ，得P5=129.32KN
P6——沖廢料孔力 P6=KLδτ，得P6=210.32KN
P7——一次彎曲力 P7=0.7(kbttδb)/(r+t)+qA,得P7=69.885KN
P8——二次彎曲力 P8=0.7(kbttδb)/(r+t)+qA,得P8=403.25KN
P9——沖廢料孔力 P9=KLδτ，得P9=110.45KN
P10——切斷力 P10=KLδτ，得P10=168.48N
Y1——P1到X軸的力臂 Y1=78.3
X1——P1到Y(jié)軸的力臂 X1=373.8
Y2——P2到X軸的力臂 Y2=-78.3
X2——P2到Y(jié)軸的力臂 X2=373.8
Y3——P3到X軸的力臂 Y3=0
X3——P3到Y(jié)軸的力臂 X3=391.3
Y4——P4到X軸的力臂 Y4=0
X4——P4到Y(jié)軸的力臂 X4=249.5
Y5——P5到X軸的力臂 Y5=0
X5——P5到Y(jié)軸的力臂 X5=213.6
Y6——P6到X軸的力臂 Y6=0
X6——P6到Y(jié)軸的力臂 X6=106.8
Y7——P7到X軸的力臂 Y7=0
X7——P7到Y(jié)軸的力臂 X7=-53.4
Y8——P8到X軸的力臂 Y8=0
X8——P8到Y(jié)軸的力臂 X8=-160.2
Y9——P9到X軸的力臂 Y9=0
X9——P9到Y(jié)軸的力臂 X9=-267
Y10——P10到X軸的力臂 Y10=0
X10——P10到Y(jié)軸的力臂 X10=-427.2
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2…）/（F1+F2…）
XG=（X1F1+X2F2…）/（F1+F2…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=-3.224
所以該模具的壓力中心為（-3.224,0）。
第三章、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的選擇
根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)，精度要求，預(yù)選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，模具的制造條件及安全生產(chǎn)等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)形式。
級進(jìn)模的設(shè)計(jì)如下：
本設(shè)計(jì)中采用沖孔彎曲切斷級進(jìn)模。工件厚度一般（t=3mm以內(nèi)）,故采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在沖孔時還起到壓緊工件的作用。上模彈性力由橡膠產(chǎn)生。
級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)形式如圖3—1所示。
圖3—1）
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計(jì)算
沖孔、彎曲、切斷模如下：
切廢料尺寸刃口按落料原理設(shè)計(jì)和計(jì)算
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝?dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對尺寸精度的影響：
間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，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，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需計(jì)算落料凹模刃口尺寸由凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。
工件精度要求為IT12級查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P31附表2.2.1：
沖模制造精度為IT9～I(xiàn)T11級，取IT10級。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
沖孔時凸模 dp=(dmin+XΔ)+δp (4-1)
沖孔時凹模 bh=(dmin+XΔ+Zmin)+δp (4-2)
落料時凹模 Dp=(Dmax-XΔ)-δp (4-3)
落料時凸模 Ah=(Dmax-XΔ+Zmin)-δp (4-4)
孔心距 Lp=L±δp’ (4-5)
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸即為切廢料凸模尺寸：
Dp1=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=102.6-0.5×0.4=102.4;
Dp2=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=7.6-0.5×0.2=7.5;
Dp3=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=52.95-0.5×0.3=52.8;
Dp4=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=12.6-0.5×0.2=12.5;
Dp5=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=5.1-0.5×0.2=5;
落料凸模尺寸即為切廢料凹模尺寸：
Ah1=(Dp1+Z)+Δ/4
=102.4+0.2=102.6;
Ah2=(Dp2-Z/2)+Δ/4
=7.5-0.2/2=7.4;
Ah3=(Dp3+Z)+Δ/4
=52.8+0.2=53;
Ah4=(Dp4+Z)+Δ/4
=12.5+0.2=12.7;
Ah5=(Dp4+Z)+Δ/4
=5+0.2=5.2;
沖孔凸模尺寸：Dp1=(dmin+XΔ)+Δ/4
=8.3+0.5×0.2=8.4
Dp2=(dmin+XΔ)+Δ/4
=10.9+0.5×0.2=11
沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+Z)-Δ/4
=8.4+0.2=8.6
Bh2=(dp1+Z)-Δ/4
=11+0.2=121.2
孔心距 Lp=L±δp’
Lp1=25±0.01
Lp2=35±0.01
Lp3=136.6±0.01
每工位之間的節(jié)距是Lp=106.8±0.01
彎曲凸、凹模圓角半徑對產(chǎn)品工作影響很大。毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使產(chǎn)品件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。
凸、凹模之間的間隙對彎曲力、制件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導(dǎo)致之間邊薄嚴(yán)重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。
彎曲模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
在選擇間隙時可以直接查表，可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和彎曲的回彈。由于產(chǎn)品彎曲精度要求不高，所以彎曲時，本設(shè)計(jì)中考慮一次彎曲成型，忽略產(chǎn)品彎曲回彈的尺寸，所以本設(shè)計(jì)中凸模與凹模間隙為1.0t，即R2.0。
凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。
第五章、模具零件的選用，設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算
模具零件的選用如下：
①成形零件
一、凸模
凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖5-1所示），圓形凸模采用臺階式固定，異形凸模與固定板采用過盈配合的方式，用螺釘與上模板固定，或者加工一臺階防止在沖壓時掉落，看零件大小，或者可以采用鉚接的方法，凸模與固定板過盈配合，然后鉚接，如下圖所示：
圖5-1）
二、凹模
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達(dá)到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結(jié)構(gòu)，與下模板配合，這樣簡化了模具的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如下，所有的掉廢料孔，加工臺階，根據(jù)材料厚度2.0毫米，留刃口尺寸4-5毫米。方面廢料直接掉下模板。
②支撐固定零件
上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。通常都是根據(jù)凹模最大外形尺寸D。選用標(biāo)準(zhǔn)模架。凹模最大外形尺寸L=1000mm，B=300mm，選用非標(biāo)準(zhǔn)鋼板四導(dǎo)柱模架，模架自己加工，導(dǎo)柱導(dǎo)套選用滑動標(biāo)準(zhǔn)件，導(dǎo)柱導(dǎo)套分別于下模板，上模板孔過盈配合，加工方便，成本低。模具的閉合高度h=210～260mm，
上下模座選用材料為Q235，下模板厚度50，上模板厚度50。
再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：1000×300×18
凸模固定板：1000×300×18
凹模：1000×300×45
凹模墊板：1000×300×18
卸料板：100×300×28
上模板：1120×360×50
下模板：1120×360×55
③卸料零件
壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關(guān)資料了解到，目前國內(nèi)中小型壓力機(jī)中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設(shè)計(jì)中由于材料比較小，卸料力小，考慮壓縮量的大小，建議選擇橡膠，其優(yōu)點(diǎn)是許用負(fù)荷比較小，安裝調(diào)整也很方便，卸料壓邊能力都很強(qiáng)。
采用彈性卸料板卸料，根據(jù)卸料力的大小取卸料板的厚度為22mm。由于卸料板長期與產(chǎn)品接觸，需要熱處理，所以增加卸料板厚度，加厚至28mm，由《沖壓手冊》表10-1選用樹脂，設(shè)使用樹脂的個數(shù)為40個，F(xiàn)=42400N則每個彈簧所承受的負(fù)荷為F頂=42400/40=4.25（N），由Fj>F頂,選擇橡膠直徑規(guī)格為：φ25 Fj=1520, hj=25 h頂=hj/FjxF頂=25/1520x1073.5=17.66
∴F頂+h工+h修模=17.66+4+2.5=24.16
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