護(hù)板級進(jìn)模設(shè)計(jì)【沖孔、脹型、翻邊、彎曲】【說明書+CAD】

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Through the design offender mold,we have a deeper understanding of mold, and have a better understanding of cold stamping die, through the design of panel die,we have more understanding of its structure and function.Key words:retaining plate; progressive die; the molding tool designs目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1選題的目的和意義11.2模具工業(yè)的地位和作用11.3級進(jìn)模的發(fā)展趨勢11.4本章小結(jié)3第二章 沖壓工藝性分析及參數(shù)計(jì)算42.1零件工藝性分析42.1.1零件分析42.1.2工藝方案分析62.1.3工藝方案確定72.2材料的工藝性分析72.2.1材料表面82.2.2沖壓用材料的規(guī)格82.2.3材料選擇工藝82.3零件結(jié)構(gòu)工藝性102.3.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性102.3.2沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度102.4零件結(jié)構(gòu)工藝性112.4.1零件展開尺寸計(jì)算112.4.2搭邊值確定122.4.3料寬計(jì)算122.4.4確定條料寬122.5確定排樣及材料利用率122.5.1 排樣分類122.5.2排樣圖142.6沖壓力的計(jì)算152.6.1沖裁力計(jì)算152.6.2卸料力、推件力的計(jì)算162.6.3壓力機(jī)公稱壓力的確定172.6.4彎曲力計(jì)算172.6.5壓力機(jī)的確定182.7壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算202.7.1壓力中心確定202.7.2壓力中心相關(guān)計(jì)算202.8本章小結(jié)20第三章 凹凸模尺寸設(shè)計(jì)223.1 凸、凹模刃口尺寸確定223.2卸料橡膠的計(jì)算293.3凹模周界的確定303.4本章小結(jié)32第四章 模具主要零部件設(shè)計(jì)334.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)334.2模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)334.3. 沖裁凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)334.3.1凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)334.4彎曲凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)384.5小導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)394.5.1模柄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)394.5.2導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)404.5.3模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)404.5.4螺釘銷釘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)424.6定位零件、卸料、出件方式的選擇424.7其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸列表434.7.1模具材料的選用444.8本章小結(jié)45第五章 模具的裝配465.1零件技術(shù)要求465.2裝配技術(shù)要求465.3主要組件的裝配475.3.1模柄的裝配475.3.2凹模和凸模固定板的裝配475.3.3導(dǎo)柱與導(dǎo)套的技術(shù)要求及裝配485.4本章小結(jié)48結(jié)論49致謝50參考文獻(xiàn)51于程 護(hù)板級進(jìn)模第一章 緒論1.1選題的目的和意義通過該課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以使學(xué)生掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識分析和解決沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的問題，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力（主要包括設(shè)計(jì)、計(jì)算，繪圖及三維CAD軟件應(yīng)用能力）以及獨(dú)立解決和分析問題的能力。1.2模具工業(yè)的地位和作用模具作為特殊的工藝裝備，在現(xiàn)代制造業(yè)中越來越重要。有了模具，企業(yè)有可能向社會(huì)提供品種繁多、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的商品，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的多方面的消費(fèi)需要。有了模具，人們的衣、食、住、行，可直接或間接地變得豐富多彩。說得具體一點(diǎn)，人們?nèi)粘＝佑|到的如：汽車、手表、手機(jī)、電話、電腦、空調(diào)傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、彩電、冰箱、照相機(jī)、兒童玩具等，可以說一切用品，大到飛機(jī)、輪船、火車、火箭，小到一根縫衣針，都離不開模具加工或生產(chǎn)其中某個(gè)零件。模具的廣泛應(yīng)用，不僅得到了人們普遍的認(rèn)識，同時(shí)，模具水平的高低，關(guān)系到現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，關(guān)系到經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度。大力提高制造模具水平，是提升模具技術(shù)檔次的關(guān)鍵。1.3級進(jìn)模的發(fā)展趨勢沖模按其功能和模具結(jié)構(gòu)，有單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模之別。它們都是借助壓力機(jī)，將被沖的材料放入凸、凹模之間，在壓力機(jī)的作用下使材料產(chǎn)生變形或分離，完成沖壓工作。單工序模，指在壓力機(jī)的一次行程中，完成一道沖壓工序的沖模。 復(fù)合模，指模具只有一個(gè)工位，并在壓力機(jī)的一次行程中，完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序的沖模。級進(jìn)模，又稱跳步模、連續(xù)模和多工位級進(jìn)模。指模具上沿被沖原材料的直線送進(jìn)方向，具有至少兩個(gè)或兩個(gè)以上工位，并在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工序的沖模。常見的沖壓工序有（圓孔和異形孔、窄縫、窄槽等）、壓彎（一次壓彎和多次壓彎）、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。由于沖件各不相同，所完成的沖壓工序和工位數(shù)也各不相同，內(nèi)容非常豐富。其所用的模具在統(tǒng)稱級進(jìn)模的前提先，一般用制件名稱或多少工位加制件名稱冠在級進(jìn)模的前面，以此稱呼其不同的級進(jìn)模，如簧片級進(jìn)模、10工位簧片級進(jìn)模等。級進(jìn)模在過去，因技術(shù)水平的限制，工位數(shù)相對較少，35個(gè)常見，10個(gè)工位就算多了，10個(gè)工位以上的就很少見了，所以多工位這個(gè)詞過去很少聽到。近年來由于對沖壓自動(dòng)化、高精度、長壽命提出了更高的要求，模具設(shè)計(jì)與制造高新技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)步，工位數(shù)已不再是限制模具設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵，從目前了解到的情況，工位間步距精度可控制在3m之內(nèi)，工位數(shù)已達(dá)幾十個(gè)，多的已有70多個(gè)。沖壓次數(shù)也大大提高，有原來的每分鐘沖幾十次，提高到每分鐘沖幾百次，對于純沖裁高達(dá)1500次/min（帶彎曲的加工500600次/min），級進(jìn)模的重量亦有過去的幾十公斤增加到幾百公斤，直至上噸。沖壓方式有早期的手工送料、手工低速操作，發(fā)展到如今的自動(dòng)、高速、安全生產(chǎn)。調(diào)整好后的模具在有自動(dòng)檢測的情況下實(shí)現(xiàn)無人操作。模具的總壽命由于新材料的應(yīng)用和加工精度的提高，也不是早先的幾十萬次，而是幾千萬次，上億沖次。當(dāng)然級進(jìn)模的價(jià)格和其它模具相比要高一些，但在沖件總成本中，模具費(fèi)所占的比例還是很少很少。由此可見，多工位級進(jìn)模是當(dāng)代沖壓模具中生產(chǎn)效率最高、最適合大量生產(chǎn)應(yīng)用，已越來越多地被廣大用戶認(rèn)識并使用的一種高效、高速、高質(zhì)、長壽的實(shí)用模具。 在國內(nèi)多工位級進(jìn)模的不斷發(fā)展的行情下，市場對多工位級進(jìn)模的功能要求也越來越復(fù)雜。實(shí)現(xiàn)了由以往的單排級進(jìn)模技術(shù)向雙排大跨越。以電機(jī)鐵芯多工位級進(jìn)模為例，已經(jīng)從原來的普通疊片發(fā)展成雙排交換疊片，多排交換疊片。因此，在結(jié)構(gòu)的精密度上有一定的制造難度。精密加工的要求不斷提升，推動(dòng)了多工位級進(jìn)模向更高層次的進(jìn)步與發(fā)展。 總體來說，多工位級進(jìn)模技術(shù)含量在模具行業(yè)已高難度新型產(chǎn)品。但從國外的技術(shù)指標(biāo)分析，它可以分為三個(gè)層次，分別為最高級，高級，和中級三層。 在最高級的多工位級進(jìn)模系統(tǒng)中，多工位的自動(dòng)穿絲技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的自動(dòng)交交換功能，在自動(dòng)完成全程工作中，通過減少了人員的干擾，達(dá)到了預(yù)定的指標(biāo)。而代表著高層次發(fā)展方向的多工位級進(jìn)模發(fā)展中，為了達(dá)到預(yù)定的工藝指標(biāo)。因此，企業(yè)在高端產(chǎn)品的發(fā)展中。自動(dòng)化、信息化已成為未來多工位級進(jìn)模的發(fā)展方向。1.4本章小結(jié) 本章節(jié)主要從模具的行業(yè)地位、發(fā)展?fàn)顩r來介紹模具制造在工業(yè)生產(chǎn)中的地位，以及并扼要介紹了多工位級進(jìn)模的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，以此來談?wù)剬φn題的研究和對方案的確定。第二章 沖壓工藝性分析及參數(shù)計(jì)算2.1零件工藝性分析2.1.1零件分析圖2-1 工件二維零件圖名稱：護(hù)板技術(shù)要求：1.零件材料：08鋼，大批量生產(chǎn)。2.厚度：0.5mm，未注圓角R0.5圖2-2 工件三維實(shí)體圖圖2-3 工件三維展平實(shí)體圖1、審圖：該工件圖外形簡單，只需1次沖裁、1次脹型、1次翻邊，1次U型彎曲即可。該工件圖尺寸標(biāo)注齊全，有四次彎曲，未注圓角。該工件圖上未標(biāo)注公差等級，所以采用經(jīng)濟(jì)精度，查表，取精度為IT14級，沖裁加工簡單，表面平整，光滑，無毛刺。2、工件圖尺寸齊全，無精度要求，選用經(jīng)濟(jì)精度IT14級，該沖件材料為08號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料狀態(tài)為已退火，抗剪強(qiáng)度為26060Mpa,抗拉強(qiáng)度為280420Mpa,伸長率為32%，屈服強(qiáng)度為200Mpa。該工件精度要求不高，所以可大批量生產(chǎn)。3、該工件圖上要切掉直徑為4的兩個(gè)孔廢料,距離料的邊寬度為7.5,據(jù)彎曲線距離比較遠(yuǎn),所以加工過程中不會(huì)造成料的變形,所以綜上,該工件適于沖裁工藝加工。4、該工件圖上內(nèi)部要切掉45，55的兩個(gè)廢料,料的邊寬度為36,據(jù)彎曲線距離比較遠(yuǎn),加工過程中不會(huì)造成料的變形,所以,該工件適于沖裁工藝加工。5、該工件材料為08號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，已退火，具有較好的抗剪，抗拉強(qiáng)度，沖件有4處彎曲，可以看做是4次U型彎曲?？梢杂靡粋€(gè)大的彎曲凸模直接彎曲成形。6、該工件形狀對稱,適合采用對稱彎曲。7、該工件表面光滑平整,無毛刺,不易斷裂,有較高的塑性,適于彎曲工藝加工。2.1.2工藝方案分析2.1.2.1工序分析 該零件結(jié)構(gòu)簡單，分析滿足普通沖裁要求，可采取沖孔、脹形、翻邊、彎曲來完成。2.1.2.2可行性工藝方案1）單工序工藝 即用沖孔、翻邊、脹型、彎曲四副模具分別完成四種工序。2）級進(jìn)工藝 即沖孔、脹型、翻邊、彎曲四個(gè)工位。3）復(fù)合工藝 即采用一副復(fù)合模一次沖裁完成。分析比較：1）單工序工藝：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，但制件內(nèi)外形的位置精度難以得到保證，且所占用設(shè)備及工人較多，生產(chǎn)效率低。2）級進(jìn)工序工藝：制件內(nèi)外形位置精度較易得到保證，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高。3）復(fù)合工序工藝：制件內(nèi)外形位置精度高，生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。2.1.3工藝方案確定 選擇方案2），因?yàn)樵摿慵枰獩_裁和彎曲等工序來完成，需要大批量生產(chǎn)，分析零件圖，尺寸也不大，采用級進(jìn)模加工，能大大提高生產(chǎn)效率。2.1.3.1 模具結(jié)構(gòu)初步確定確定工藝方案以后，應(yīng)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)效率；3）模具制造和修模方便；4）模具有足夠的壽命；5）模具易于安裝調(diào)整，而且操作方便、安全。 該沖壓件采用沖孔脹形翻邊彎曲連續(xù)沖壓的級進(jìn)模。卸料方式為彈壓卸料，出件方式為廢料從凹模表面落下，工件從凹模表面推出，送料方式為橫向自動(dòng)送料，導(dǎo)向?yàn)闈L動(dòng)方式。在模具上裝頂桿、導(dǎo)正銷。模架選擇對角導(dǎo)向模架。2.1.3.2可行性分析此工件有沖孔脹型翻邊彎曲四道工序。 材料為08優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料狀態(tài)為已退火，抗拉強(qiáng)度為375460MPa。具有良好的沖壓性能，適合沖裁。 工件結(jié)構(gòu)簡單。有兩個(gè)孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離通過最小壁厚滿足要求。 工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT12級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。2.2材料的工藝性分析2.2.1材料表面材料表面應(yīng)光潔無裂紋、麻點(diǎn)、劃痕、結(jié)疤、氣泡等缺陷，這將直接影響制件的外觀性。在沖壓過程中，還容易在缺陷部位產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起破裂。材料表面若不平，會(huì)影響剪切和沖壓時(shí)的定位精度，以及由于定位不穩(wěn)而造成廢品，或因沖裁過程中材料變形時(shí)的展開作用而損壞沖頭。在變形工序中，材料表面的平面度也會(huì)影響材料的流向，引起局部起皺或破裂。材料表面有銹，不但影響沖壓性能，損傷模具，而且還會(huì)影響后續(xù)焊接和涂漆等工序的正常進(jìn)行。2.2.2沖壓用材料的規(guī)格 條板料是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的材料，適合成批生產(chǎn)。其尺寸規(guī)格按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格板料可能會(huì)增加余料，使材料利用率降低，但如采用合理的套裁排樣，則可彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。 在大量生產(chǎn)中，也可以根據(jù)工藝要求，用最佳的排樣方案確定其規(guī)格尺寸。這樣可提高材料的利用率。本沖壓件為大批量則選取條料。2.2.3材料選擇工藝（1）對沖壓成形性能的要求 為了有利于沖壓變形和制件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能。而沖壓成形性能與材料的機(jī)械性能密切相關(guān)。不同沖壓工序?qū)Π宀男阅芫唧w要求如表2-1所示。表2-1不同沖壓工序?qū)Π宀男阅芄ば蛎Q性能要求沖裁具有足夠的塑性，在進(jìn)行沖裁時(shí)板料不開裂；材料的硬度一般不低于沖模工作部分的硬度。彎曲具有足夠的塑性，較低的屈服極限和較高的彈性模量。拉深具有高塑性，屈服極限低和板厚方向性系數(shù)大。板料屈服強(qiáng)度較小，板平面方向性系數(shù)小。（2）對材料厚度公差的要求 材料的厚度公差應(yīng)符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不僅直接影響制件的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致模具和沖床的損壞。（3）常用沖壓材料 沖壓用材料的形狀有各種規(guī)格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大，一般用于大型零件的沖壓，對于中小型零件，多數(shù)是將板料剪裁成條料后使用。帶料（又稱卷料）有各種規(guī)格的寬度，展開長度可達(dá)幾千米，適用于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料，材料厚度很小時(shí)也是做成帶料供應(yīng)。塊料只用于少數(shù)鋼號和價(jià)錢昂貴的有色金屬的沖壓。表2-2常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能。材料名稱牌號材料狀態(tài)力學(xué)性能抗剪強(qiáng)度/Mpa抗拉強(qiáng)度屈服點(diǎn)伸長率( )碳素結(jié)構(gòu)鋼08F已退火2303102753801802730082603602154102002710F22034027541019027102603402954302102615270380335470230252028040033550025024354005204906253201945440560530685360155044058054071538013表2-2 常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能冷沖壓常用材料有： （1） 黑色金屬：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等。（2） 有色金屬：銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎂合金、鈦合金等。 （3） 非金屬材料：紙板、膠木板、塑料板、纖維板和云母等。2.3零件結(jié)構(gòu)工藝性2.3.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性(1) 沖裁件的形狀：沖裁件的形狀應(yīng)力簡單、對稱，有利于材料的合理利用。 (2) 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角： 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損。圓角半徑R的最小值，參照表2-3所示：零件種類黃銅 鋁合金銅軟鋼備注/mm落料交角90900.18t0.35t0.25t0.250.35t0.70t0.5t0.5沖孔交角90900.2t0.45t0.3t0.30.4t0.9t0.6t0.6表2-3沖裁最小圓角半徑2.3.2沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度用普通沖裁方法所能得到的沖裁件，其尺寸精度與斷面質(zhì)量都不太高，金屬?zèng)_裁件所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT14IT10，要求高的可達(dá)到IT10IT8級。厚料比薄料更差。若要進(jìn)一步提高沖裁件的質(zhì)量要求，則要在沖裁后加整修工序或采用精密沖裁法。表2-4為沖模制造精度與沖裁件精度。 (1) 沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級不高于IT11級，一般要求落料件公差等級最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級。 (2) 沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙、刃口銳鈍以及沖模結(jié)構(gòu)等有關(guān)。當(dāng)沖裁厚度為2mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.53.2m。沖模制造精度沖裁件精度材料厚度t/mm1.01.52345681012IT6IT7IT7IT8IT9IT9IT10IT10IT10IT12IT10IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14表2-4 沖模制造精度與沖裁件精度沖孔時(shí)，由于受到凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不宜過小，其數(shù)值與孔的形狀、材料的機(jī)械性能、材料的厚度t等有關(guān)，自由凸模沖孔的直徑d或方孔邊長、長方形孔邊寬b列于表2-5。表2-5 自由凸模沖孔的最小尺寸孔型材料圓孔（直徑d）方孔（邊長b）長方孔（邊寬b）硬鋼d1.3td1.2td1.1t軟鋼、黃銅d1.0td0.9td0.7t鋁、鋅d0.8td0.7td0.6t注：1、t為板料厚度（mm）。2、若采用帶保護(hù)套凸模沖孔，其最小尺寸可為板料厚度t的一半左右。沖孔最小尺寸公式如下： d1.0t 21.00.8因此符合要求，適合沖裁。 (3)沖裁件孔分別為孔與孔之間，孔與孔邊緣之間的距離，受模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的限制，其值不能過小，宜取a2t,并不得小于3-4mm, 該沖裁件a=3mm , 因此符合要求，適合沖裁。2.4零件結(jié)構(gòu)工藝性2.4.1零件展開尺寸計(jì)算72mm2.4.2搭邊值確定搭邊值確定,.工件間距離.沿邊2.4.3料寬計(jì)算 =2.4.4確定條料寬條料寬度 導(dǎo)料板間距 式中 條料寬度方向沖件的最大尺寸，mm； 側(cè)搭邊值，mm；條料寬度的單向（負(fù)向偏差），mm，查新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊表232條料寬度偏差，查得=0.15； 導(dǎo)料扳與最寬條料之間的間隙，mm，查新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊表233查得=0.5mm。 2.5確定排樣及材料利用率2.5.1 排樣分類該零件的形狀宜采用直對排無廢料排樣的排樣方案，以保證沖裁件的質(zhì)量。如圖所示： 方案一：圖2-4 直排豎排有廢料排樣條料寬度尺寸的確定有側(cè)壓裝置：B=(L+2b)-無側(cè)壓裝置：B=(L+2b+C) 采用側(cè)刃：B=(L+1.5b+nF) 式中： L制件垂直于送料方向的基本尺寸； n側(cè)刃數(shù)； F側(cè)刃裁切寬度； 條料的寬度公差； b側(cè)面搭邊值； C送料保證間隙： B100，C=0.51.0；B100，C=1.01.5。計(jì)算沖壓件毛坯面積：式中： A在送料方向，排樣圖中相鄰兩個(gè)制件對應(yīng)點(diǎn)的距離()； B條料寬度()； S一個(gè)步距內(nèi)制件的實(shí)際面積()； S0一個(gè)步距所需毛坯的面積()。進(jìn)距： 一個(gè)步距的材料利用率： =方案二：圖2-5 直排橫排有廢料排樣計(jì)算沖壓件毛坯面積：條料寬度： 進(jìn)距： 一個(gè)步距的材料利用率：= 經(jīng)比較方案一的利用率較高，二方案利用率相對較低，而且是大批量生產(chǎn)，采用級進(jìn)模加工，尺寸不大，綜合來看，所以應(yīng)該選擇方案一。2.5.2排樣圖如圖2-6所示 圖2-6 排樣圖2.6沖壓力的計(jì)算2.6.1沖裁力計(jì)算沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算： 式中 F沖裁力，N；L沖裁周邊長度，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪強(qiáng)度，MPa；K系數(shù)，一般取1.3。但選擇設(shè)備時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取沖裁件周長材料厚度 =材料抗剪強(qiáng)度故 2.6.2卸料力、推件力的計(jì)算影響這些力的因素很多，主要有材料的力學(xué)性能與厚度、沖件形狀與尺寸、沖模間隙與模孔口結(jié)構(gòu)、排樣的搭邊大小及潤滑情況等。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，常用到下列經(jīng)驗(yàn)公式 式中 分別為卸料力、推件力系數(shù)，可查表236；新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊F沖裁力，N；分別為卸料力、推件力，N；n同時(shí)卡在凹?？變?nèi)（或廢料）數(shù)，n=h/t，h為凹模刃部直壁洞口高度，mm，t為料厚，mm。查表得 =0.0465975 =2639 =120.05565975 =43543.5沖裁工藝總力 2.6.3壓力機(jī)公稱壓力的確定對于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的1.11.3倍，即 式中 P 壓力機(jī)的公稱壓力，N； 沖裁時(shí)的總沖壓力，N。 1.3112157.5 145.8KN采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖模時(shí) =65795+2639+43543.5 =112157.5N2.6.4彎曲力計(jì)算分析該工件，為了保持彎曲力的平衡，我們可以看做是四次U型彎曲，且在一個(gè)工位同時(shí)完成，查書P113可得，=280420Mpa,取=350MpaU型件自由彎曲= K=，, =, 彎F總= F沖+F卸+F推+F總彎=117.89根據(jù)總沖壓力初選壓力機(jī)為 Jc2316。（查壓力機(jī)規(guī)格表）,開式雙柱可傾壓力機(jī)，最大閉合高度 調(diào)節(jié)量：，在之間。2.6.5壓力機(jī)的確定2.6.5.1壓力機(jī)類型的選擇（1）中、小型沖壓件選用開式機(jī)械壓力機(jī)；（2）大、中型沖壓件選用雙柱閉式機(jī)械壓力機(jī)；（3）大量生產(chǎn)的沖壓件選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)；（4）校平、整形和溫?zé)釘D壓工序選用摩擦壓力機(jī)；（5）薄板沖裁、精密沖裁選用剛度高的精密壓力機(jī)；（6）大型、形狀復(fù)雜的拉深件選用雙動(dòng)或三動(dòng)壓力機(jī)；（7）小批量生產(chǎn)中的大型厚板件的成形工序，多采用液壓壓力機(jī)。2.6.5.2壓力機(jī)規(guī)格的選擇 （1）公稱壓力壓力機(jī)滑塊下滑過程中的沖擊力就是壓力機(jī)的壓力。壓力的大小隨滑塊下滑的位置不同，也就是隨曲柄旋轉(zhuǎn)的角度不同而不同，如圖2-7中曲線所示。圖2-7 壓力機(jī)許用壓力曲 （2）滑塊行程長度滑塊行程長度是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動(dòng)的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。選擇壓力機(jī)時(shí)，滑塊行程長度應(yīng)保證毛坯能順利地放入模具和沖壓件能順利地從模具中取出。（3）行程次數(shù) 即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)。應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)率來考慮。（4）工作臺面尺寸 工作臺面長、寬尺寸應(yīng)大于模具下模座尺寸，并每邊留出60100mm，以便于安裝固定模具用的螺栓、墊鐵和壓板。當(dāng)制件或廢料需下落時(shí)，工作臺面孔尺寸必須大于下落件的尺寸。（5）滑塊模柄孔尺寸 模柄孔直徑要與模柄直徑相符，模柄孔的深度應(yīng)大于模柄的長度。2.6.5.3壓力機(jī)的初選壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺上平面（即墊板下平面）之間的距離壓力機(jī)的閉合高度可通過調(diào)節(jié)連桿長度在一定范圍內(nèi)變化。當(dāng)連桿調(diào)至最短（對偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最小），滑塊底面到工作臺上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最大閉合高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長（對偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最大），滑塊處于下止點(diǎn)，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最小閉合高度。壓力機(jī)的裝模高度，指壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度的差值。沒有墊板的壓力機(jī)，其裝模高度等于壓力機(jī)的閉合高度。模具的閉合高度是指沖模在最低工作位置時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離?？紤]到模具裝模高度，故取16T壓力機(jī)即選擇壓力機(jī)為J23-16表2-6壓力機(jī)中各參數(shù)名稱型號名稱型號公稱力（KN）160工作臺板尺寸左右（mm）450公稱力行程（mm）2前后（mm）300滑塊行程（mm）70厚度（mm）60行程次數(shù)（s、p、m）122滑塊底面尺寸左右（mm）200最大裝模高度（mm）160前后（mm）180裝模高度調(diào)節(jié)量（mm）60模柄孔尺寸直徑（mm）40喉口深度（mm）160深度（mm）60立柱間距離（mm）200外形尺寸前后（mm）1140電機(jī)功率（KW）1.5左右（mm）905總重量（Kg）1090高 （mm）1890工作臺板孔直徑（mm）1102.7壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算2.7.1壓力中心確定沖裁時(shí)壓力中心的確定，要使模具能平衡地工作，須使沖裁時(shí)的壓力中心與模具的模柄中心相重合，否則模柄發(fā)生歪斜，間隙不均勻，導(dǎo)向磨損，刃口迅速變鈍和導(dǎo)致模具的損壞，確定壓力中心的工作主要是針對復(fù)雜沖裁模，多凸模的沖孔級進(jìn)模。求壓力中心有兩種方法（既解析法和圖解法）。2.7.2壓力中心相關(guān)計(jì)算 根據(jù)零件的幾何分析，零件為完全對稱，即X0=0Y0=02.8本章小結(jié)本章主要對工件的工藝進(jìn)行了分析，材料進(jìn)行了選擇，工藝方案進(jìn)行了確定，得出此工件可以沖裁。沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻。表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等。模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。對模具各個(gè)部分工作所受到的力進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算了沖裁力，頂件力，推件力，壓力中心等。本章主要是沖壓設(shè)備的選擇，根據(jù)壓力機(jī)類型和規(guī)格，進(jìn)行壓力機(jī)出選。性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸，形狀與精度要求來進(jìn)行。根據(jù)沖壓件的大小進(jìn)行選擇，考慮精度與剛度，考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際可能，考慮技術(shù)上的先進(jìn)性。設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀大小，模具尺寸及工藝變形力等進(jìn)行。從模具往設(shè)備上安裝并能開始工作的順序來考慮，其規(guī)格主要參數(shù)行程，裝配模具的相關(guān)尺寸，閉合高度及設(shè)備噸位。第三章 凹凸模尺寸設(shè)計(jì)3.1 凸、凹模刃口尺寸確定凸、凹模分別加工時(shí)要求分別計(jì)算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標(biāo)注在凸、凹模的設(shè)計(jì)圖樣上。這種加工的優(yōu)點(diǎn)是凸、凹模具有互換性，便于成批制造。但由于受沖裁間隙的限制，要求凸、凹模的制造公差較小，所以這種加工方法主要適用于簡單規(guī)則形狀（圓形、方形或矩形）的沖件。落料件外形尺寸為，沖孔件內(nèi)孔尺寸為，根據(jù)刃口尺寸的計(jì)算原則，可得落料時(shí) （31） （32）沖孔時(shí) （33） （34）式中 落料時(shí)凸、凹模的刃口尺寸，mm；沖孔時(shí)凸、凹模的刃口尺寸，mm；落料件的最大極限尺寸，mm；沖孔件的最大極限尺寸，mm； 沖件的制造公差，mm；查表119 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（GB180079）畫法幾何及機(jī)械制圖； 最小合理間隙，mm；查表221 沖裁模初始雙面間隙Z（二）（mm）新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊； 凸、凹模的制造公差，mm，按“入體”原則標(biāo)注，即凸模按單向負(fù)偏差標(biāo)凸、凹模注，凹模按單向正偏差標(biāo)注，可分別按IT6和IT7確定，也可查表31,或取(1/41/6)；x磨損系數(shù)，x值在0.51之間，它與沖件精度有關(guān)，可查表32或按下列關(guān)系選?。簺_件精度為IT10以上時(shí)，x=1；沖件精度為IT11IT13，x=0.75；沖件精度為IT14以下時(shí)，x=0.5?；境叽缤鼓Ｆ畎寄Ｆ罨境叽缤鼓Ｆ畎寄Ｆ?80.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0350.05030800.0200.0303605000.0400.060801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040 表31 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁時(shí)凸、凹模的制造公差（mm） 根據(jù)上述計(jì)算公式，可以將沖件與凸、凹模刃口尺寸及公差的分布狀態(tài)如圖31所示。從圖中還可以看出，無論是沖孔還是落料，為了保證間隙值，凸、凹模的制造公差必須滿足下列條件 （35）如果，可以取，。如果，則采用其它配作方法。表32磨損系數(shù)x料厚t（mm）非圓形沖件圓形沖件10.750.50.750.5沖件公差（mm）10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.5040.300.310.590.6032000.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22 表33 系數(shù)K值 =0.3525 .62=8.97C=（1.52）H =（1.52）8.97=13.4617.82取凹模厚度H=15mm，凹模壁厚C=16mm凹模寬度B=b+2c=25.62+216=57.62凹模長度L=20+2+29+16-2.5=48.5根據(jù)新編實(shí)用沖模具設(shè)計(jì)手冊表1029 后側(cè)導(dǎo)柱模架（mm），查得凹模周界 L=63 B=63閉合高度 H=120140上模座GB/T2855.5 636325下模座GB/T2855.6 636330導(dǎo)柱GB/T2861.1 16110導(dǎo)柱GB/T2861.1 16110導(dǎo)套GB/T2861.6 166523上述方法適用于確定普通工具鋼經(jīng)過正常熱處理，并在平面支撐條件下工作的凹模尺寸。沖裁件形狀簡單時(shí)，壁厚系數(shù)取偏小值，形狀復(fù)雜時(shí)取用偏大值。用于大批量生產(chǎn)條件下的凹模，其高度應(yīng)該在計(jì)算結(jié)果中增加總的修磨量。3.4本章小結(jié) 本章主要是凸凹模刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算、確定壓力卸料橡膠的計(jì)算及凹模周界的確定。所以為了減少凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當(dāng)采用較大的間隙值是十分必要的。間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。第四章 模具主要零部件設(shè)計(jì)4.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架,利用凹模形狀定位零件,模柄下行時(shí)帶動(dòng)自動(dòng)送料裝置,使滑塊帶動(dòng)滾輪向上移動(dòng),凸模同時(shí)進(jìn)行沖孔、落料。模柄上升時(shí),滾輪沿斜楔向下移動(dòng)，導(dǎo)柱回到原始位置。沖孔、落料工作結(jié)束。4.2模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3. 沖裁凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳情見章節(jié)3.14.3.1.1凸模1）沖孔凸模(如下圖)：因小凸模在試沖過程中易斷，模具壽命不能滿足要求，采用臺階式凸模，把小凸模設(shè)計(jì)成臺階式凸模形式，臺階凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配方便，穩(wěn)定也好。 外徑：由前面刃口尺寸計(jì)算得：分別為2.125 4.15 8.18。凸模長度：L凸=18+15+16+2=51式中：h1凸模固定板厚度 H2橡膠厚度H2卸料板厚度t 陷入凹模的厚度 圖4-1沖孔凸模1 圖4-2沖孔凸模2圖4-3沖孔凸模32）切廢凸模： 圖4-4切廢凸模1圖4-5切廢凸模2圖4-6切廢凸模3 圖4-7切斷凸模3）彎曲凸模： 圖4-8 彎曲凸模4.3.1.2凹模凹模厚度：H=kb H=0.2078=15.6 取凹模厚度為18凹壁厚度： =2736實(shí)取凹模壁厚：32凹模板寬度 =83+232=147實(shí)取凹模長度=26.2 取=260則凹模輪廓尺寸為將凹模板作成簿型形式并凹模刃口形式選擇：刃口強(qiáng)度較高，修模后刃口尺寸不變。 圖4-9凹模帶*凹模尺寸與對應(yīng)的凸模尺寸配作。對稱的凹模刃口尺寸，只對單邊加*標(biāo)注。4.4彎曲凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）凸模圓角半徑：當(dāng)工件r/t=0.5/0.5=/t,凸模圓角半徑=r=0.52）凹模圓角半徑：0.52, =(3-6) 取6=5t=60.5=33）彎曲U型件時(shí)，凸凹模間隙用調(diào)整壓力機(jī)閉合高度來控制。4.5小導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小導(dǎo)柱材料選用20號鋼，熱處理：滲碳深度0.81.2mm，5862HRC。小導(dǎo)柱的主要作用是起保護(hù)細(xì)小、較長的凸模。使凸模能夠更準(zhǔn)確沖孔，不易受損、歪斜、折斷等。增加凸模使用壽命。小導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如圖4-10所示： 圖4-10小導(dǎo)柱4.5.1模柄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。模柄采用Q235制造。模柄結(jié)構(gòu)形式如圖4-11所示： 圖4-11壓入式模柄4.5.2導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)向零件是用來保證上模相對于下模的正確運(yùn)動(dòng)。對生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長的模具，一般都采用導(dǎo)向裝置。模具中應(yīng)用最廣泛的是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。圖4-12是標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式。GB/T2861.6-1990中國模具設(shè)計(jì)大典。材料20鋼，熱處理：滲碳深度0.81.2mm，5862HRC。圖4-12導(dǎo)套結(jié)構(gòu) A型導(dǎo)柱GB/T2861.1-1990中國模具設(shè)計(jì)大典，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但與模座為過盈配合，裝拆麻煩。A型和B型可卸導(dǎo)柱與襯套為錐度配合并用螺釘和墊圈緊固；襯套又與模座以過渡配合并用壓板和螺釘緊固，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造麻煩，但可卸式的導(dǎo)柱或可卸式導(dǎo)套在磨損后，可以及時(shí)更換，便于模具維修和刃磨。4.5.3模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。 導(dǎo)柱模模架：導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分為滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級。這些技術(shù)條件保證了整個(gè)模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達(dá)到一定的要求，整個(gè)模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。后側(cè)導(dǎo)柱模架GB/T2851.31990,其的特點(diǎn)是鑄鐵模架，滑動(dòng)導(dǎo)向，兩導(dǎo)柱，兩導(dǎo)套分別裝置在上、下模座后側(cè)，凹模面積導(dǎo)套前的有效區(qū)域，可用于沖壓較寬條料，且可用邊角料。送料及操作方便，可橫向和縱向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具，因有彎曲力矩，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)不平移。但如果有偏心載荷，壓力機(jī)導(dǎo)向又不精確，就會(huì)造成上模歪斜，導(dǎo)向裝置和凸、凹模都容易磨損，從而影響模具壽命。此模架一般用于較小的沖模。此次設(shè)計(jì)中采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，結(jié)構(gòu)如圖4-13所示：圖4-13后側(cè)導(dǎo)柱模架模座一般分為上、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(jī)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(qiáng)度和剛度。模座因強(qiáng)度不足會(huì)產(chǎn)生破壞；如果剛度不足，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形，導(dǎo)致模具的工作零件和導(dǎo)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：(1)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架，而標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)模座，則圓形模座的直徑應(yīng)比凹模板直徑大3070mm，矩形模座的長度應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度和剛度。對于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座，還必須根據(jù)實(shí)際需要，按鑄件工藝性要求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2)所選用或設(shè)計(jì)的模座必須與所選壓力機(jī)的工作臺和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的校核。比如，下模座的最小輪廓尺寸，應(yīng)比壓力機(jī)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