彎架板冷沖模設計

彎架板冷沖模設計,彎架板冷,沖模,設計 無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書(論文)分類號：無錫職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）題 目 彎架板冷沖模設計 英文并列題目 Curved plate cold die design of relay yoke 院 系 機械學院 班 級 模具111231 學生姓名 黃林峰 學 號 1030123110 所在團隊 指導老師（1） 于昂 職 稱 講師 指導老師（2） 職 稱 答辯委員會主任 主答辯人 二 零 一五 年 四 月畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 開 題 報 告學生姓名黃林峰學號1030123110班級模具11231所屬院系專業(yè)模具設計與制造指導教師于昂職稱講師所在部門模具調(diào)研組畢業(yè)設計（論文）題目彎架板冷沖模設計題目類型工程設計（項目）論文類作品設計類其他一、選題簡介、意義沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具。沖模在實現(xiàn)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，用模具加工出的沖壓件幾乎是“一模一樣”，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進的沖模，先進的沖壓成形工藝就無法實現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是必不可少的三要素。沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟方面，都具有許多獨特的優(yōu)點。生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率與低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，由于進行沖壓成形加工必須具備相應的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單位小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高的特點。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。由于沖壓加工具有上述突出特點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的的位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)中必不可少的加工方法。二、課題綜述（課題研究，主要研究的內(nèi)容，要解決的問題，預期目標，研究步驟、方法及措施等）沖壓模具的設計在其生產(chǎn)、加工以及使用過程中尤為重要。特別是它的結(jié)構(gòu)設計，對加工、裝配、工期、成本乃至沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率產(chǎn)生極大的影響。所以，此課題主要考慮以下幾個方面的內(nèi)容：1. 分析沖壓件的圖樣及技術(shù)條件。2. 對沖壓件進行工藝分析，為理論計算作準備。3. 計算沖裁、拉深力，確定壓力機參數(shù)，選擇合理的沖壓設備。4. 確定模具的具體結(jié)構(gòu)，繪制草圖。5. 繪制模具的裝配圖及主要零件圖。6. 零件圖標注尺寸、公差及技術(shù)條件，并進行必要的強度校核。7. 根據(jù)開題的研究過程撰寫設計說明書。三、設計（論文）體系、結(jié)構(gòu)（大綱）本課題主要研究掌握模具設計的方法及工序，鞏固與加深對機械二維、三維的制圖能力。設計過程中鍛煉查閱文獻與資料自我設計的能力，培養(yǎng)與提升我們的創(chuàng)新能力，增強我們獨立思考問題與解決問題的能力。在對模具設備的結(jié)構(gòu)設計與理論計算上，掌握模具設備的主要結(jié)構(gòu)與性能、工藝適應性與技術(shù)參數(shù)。從而能根據(jù)成型的生產(chǎn)要求，模具結(jié)構(gòu)等因素，經(jīng)濟、有效的使用設備，合理的選擇工藝，正確的設計模具，保證成型生產(chǎn)能夠經(jīng)濟、合理的進行，提高自身在成型工藝與模具方面的綜合著機水平，提高自身解決實際問題的能力。指導教師意見：簽字： 年 月 日 院（系）審批意見：簽章： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）任務書2014年 12月 19 日畢業(yè)設計（論文）題 目彎架板冷沖模設計題目來源自擬指導教師于昂職稱講師所在部門機械技術(shù)學院學生姓名黃林峰學號10班 級模具11231所屬院系專業(yè)模具外語翻譯要求翻譯后中文字數(shù)約2500字左右，內(nèi)容與課題相關(guān)。課題需要完成的任務【工程設計類課題：】 根據(jù)導師下達的畢業(yè)設計任務，查閱相關(guān)設計資料（不少于5本），綜合應用所學的專業(yè)知識，填寫開題報告。對產(chǎn)品進行冷沖壓工藝分析，制訂完整的沖壓工藝方案，計算所需的工藝數(shù)據(jù)，設計合理的模具結(jié)構(gòu)，正確選用標準件與常用件。繪制裝配圖（1-2張）與主要工作部分零件圖（不少于5張）。編寫冷沖壓工藝卡片與主要工作部分零件加工工藝過程卡，撰寫完整的設計說明書1份（15000字以上）。課題計 劃 安 排序號內(nèi) 容時 間 安 排1查閱相關(guān)設計資料填寫開題報告2014.9.239.292制訂完整的沖壓工藝方案及計算工藝數(shù)據(jù)2014.9.3010.113設計冷沖模結(jié)構(gòu)，繪制裝配圖與零件圖2014.10.1411.14整理冷沖模設計說明書2014.11.411.205填寫沖壓工藝卡、零件加工工藝過程卡、小結(jié)打印所有資料并裝訂2014.12.12015.4.20計劃答辯時間2015年4月25 日答辯提交資料2015年4 月 24 日教研室主任審核意見簽名： 摘要：本次畢業(yè)設計的是級進模設計，設計內(nèi)容是從零件的工藝性分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設計的大體思路。沖裁是最基本的沖壓工序。本設計重點是在分析沖裁變形過程及沖裁件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹沖裁工藝計算、工藝方案制定和沖裁模設計。涉及沖裁變形過程分析、沖裁件質(zhì)量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、排樣設計、沖裁力與壓力中心計算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結(jié)構(gòu)、零部件設計及模具標準應用、沖裁模設計方法與步驟等。 主要設計內(nèi)容有：1、沖裁件工藝性分析；2、確定沖裁工藝方案；3、選擇模具的結(jié)構(gòu)形式；4、進行必要的工藝計算；5、選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸；6、校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù)；7、繪制模具總裝圖及零件圖。本次設計不僅讓我熟悉了課本所學的知識，而且讓我做到把所學的知識運用到實踐當中，更讓我了解了模具設計的全過程和加工實踐的各種要點。使我在書本和實踐當中有一個質(zhì)的飛躍。關(guān)鍵詞：級進模；冷沖壓；排樣 28Abstract: This graduation design is the design of the progressive die, design content is from the beginning of the parts of the process analysis, to determine the general design according to process requirements. Blanking is the most basic of stamping process. This design focus is on the analysis of deformation process in blanking and punching the basic factors affecting the quality of blanked parts, the blanking technology calculation, process planning and die design. To blanking deformation process analysis, blanking, quality and influence factors to determine the clearance, blade size calculation principle and method of design, layout, blanking force and the center of pressure calculation, stamping process analysis and process plan, blanking typical structure, application, design and mold standard parts stamping die design methods and steps.The main design content is: 1, analysis of the cutting process; 2, determine the blanking process; 3, selection of die structure; 4, to carry out the necessary process calculation; structure and dimensions of main parts of 5, selection and determination of the relevant parameters of mold; 6, check die shut height and pressure machine; 7, draw up the mold assembly diagram and parts diagram.This design not only let me know the textbook knowledge, and let me do the learned knowledge into practice, let me understand the various points of the whole process of mold design and processing practice. I have a qualitative leap in books and practice.Key words: Progressive die；stamping；layout目 錄1 前言12 沖壓件工藝分析32.1 沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定32.1.1 材料分析32.1.2 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析32.1.3 沖裁方案的確定42.1.5 排樣的設計和材料利用的計算53 模具主要受力分析計算93.1沖壓力的計算93.2 壓力機噸位選擇114 模具工作部分設計計算144.1 沖裁間隙144.2 合理間隙的選用154.3 模具刃口尺寸的計算154.4 凹模的設計174.5 沖孔和彎曲凸模185 模具結(jié)構(gòu)設計和主要零、部件設計205.1 模具閉合高度的確定205.2 凹模周界的確定205.3 模座及導套的選取215.4 模柄的選用216 繪制模具裝配圖、及零件圖及編寫設計說明書227 模具的裝配、調(diào)試和檢測237.1 模具的裝配237.2 沖裁模具的調(diào)試237.3 模具的檢測24總 結(jié)26參考文獻27致 謝281 前言沖壓就是利用沖壓模具（凸模與凹模及附件）安裝在壓力機（例如：沖床、油壓機等設備）或其他相關(guān)設備上，對黑色金屬板材和有色金屬板材施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀和尺寸零件的加工方法。由于采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低等一系列優(yōu)點，使得模具的使用范圍日益廣泛。已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備和發(fā)張方向。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會的預測，21世紀制造業(yè)中粗加工零件的75%、精加工零件的50%都需要通過模具來完成。許多工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具的發(fā)展水平。據(jù)統(tǒng)計，飛機、汽車、電視、電器、電子、儀器儀表、通訊設備、彩電、冰箱、洗衣機、手表、照相機等零部件的60%80%需要通過模具生產(chǎn)出來。例如，生產(chǎn)一輛汽車，無論是載重車還是轎車，所需要的各種模具就超過4000副。模具作為工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術(shù)正由手工設計、依靠人的經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)轉(zhuǎn)向以計算機輔助設計（CAD/ 三維軟件）數(shù)控加工（CNC）的計算機輔助設計與制造（三維造型/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。計算機輔助設計軟件與模具設計和制造技術(shù)相結(jié)合的模具設計目前在我國已迅速發(fā)展，已形成了CAD/三維造型/CAM這一新興技術(shù)。以三維造型為基礎(chǔ)設計軟件顯著縮短模具設計及制造周期，使設計、制造一體化。降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，在行業(yè)內(nèi)已成為共識。例如在自動沖床上用級進沖裁組合沖模進行疊加并鉚接好轉(zhuǎn)子與定子成品或其他插接件成品，都是有目共睹的。由此可見，模具技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要代表，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，模具工業(yè)大有前途。當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 1、模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復雜化模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(塑封模已達到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位復合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，這就要求發(fā)展超精加工。2、多功能復合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復合具是在多工位復合?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔負轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多勸能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀表的鐵芯組件等。 3、熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至已達80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應用，但總體 還達不到10%，個別企業(yè)已達到20%-30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 4、模具標準件的應用將日漸廣泛 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 5、模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應用先進的表面處理技術(shù)將進一步受重視 在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程 中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(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普及常用表面處理方法，即擴滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應發(fā)展設備昴貴、工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。2 沖壓件工藝分析2.1 沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定2.1.1 材料分析對于沖壓件材料一般要求的力學性能是強度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標準。本設計的產(chǎn)品材料是Q235鋼，屬優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學性能是強度、硬度和塑性指標適中，用沖裁的加工方法是完全可以成型的。另外產(chǎn)品對于厚度和表面質(zhì)量沒有嚴格要求，所以其沖裁出產(chǎn)品的表面和厚度公差就可以保證。2.1.2 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性分析產(chǎn)品零件名稱：彎架板，材料：Q235，厚度為1.0mm，生產(chǎn)批量：大批量。圖2-1 零件圖a)結(jié)構(gòu)分析。該零件結(jié)構(gòu)對稱，形狀不復雜，零件展開后前后對稱，另外，工件有2處彎曲，為U形彎曲，設計模具的時候彎曲可以一次進行，上部彎曲中屬于U形彎曲。該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求，沒有違反沖裁的工藝性原則，零件能滿足沖壓工藝要求可以進一步設計。 b)精度分析。沖壓件的部分尺寸沒有給出精度，可按IT10IT14級精度補標工件尺寸公差。2.1.3 沖裁方案的確定 根據(jù)上述的工件可提出以下幾種模具典型結(jié)構(gòu)所設計的模具加工方案：1）單工序模生產(chǎn) 單工序模結(jié)構(gòu)簡單，制作周期短，制作成本低廉，生產(chǎn)效率低，沖出的制件精度不高，且工人勞動強度大，不適合大批量的生產(chǎn)。2）復合模生產(chǎn) 復合模結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度較高，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件外形的同心度容易保證。但模具結(jié)構(gòu)復雜，模具制造較困難，制造成本高，制造周期長等缺點。3）級進模生產(chǎn) 在一副級進模上可對形狀十分復雜的沖壓件進行沖裁、彎曲、拉深成形等工序，故生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化，適于大批量生產(chǎn)。由于采用條料（或帶料）進行連續(xù)沖壓，所以操作方便安全。級進模的主要缺點是結(jié)構(gòu)復雜，制造精度高，周期較長，成本高。在生產(chǎn)本工件時若采用單工序模生產(chǎn)，制作本工件至少需要5個單工序，也就意味著需要5副以上的模具來進行生產(chǎn)，而且本工件需要長年大批大量生產(chǎn)，采用單工序不但所需的單工序模較多而且會造成產(chǎn)品精度無法保證，經(jīng)濟效益低等缺點，故不宜采用單工序模進行生產(chǎn)。若采用復合模生產(chǎn)，本工件因工件有彎曲部位，會使模具制作困難，成本增加。若采用級進模生產(chǎn)，在排樣時，只要按正常沖裁工序，保證工件間的精度，同時降低模具的制造難度。綜合上述幾種方案的比較，應選用級進模進行生產(chǎn)，既可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，也可以節(jié)約材料。因此選用級進模生產(chǎn)。最終確定的工位為：1側(cè)刃定距 2 沖孔 3 切口 4 孔工位 5彎曲 6 空工位 7 切斷 毛坯展開尺寸計算彎曲部分的尺寸計算分析如圖2-2：圖2-2 工件彎曲分析圖展開料長度：展開長度計算公式：式中：r為折彎部分小圓弧半徑x為中性層的位移系數(shù) 由表查得，彎曲角內(nèi)半徑的1的中性層系數(shù)分別為0.31故 毛坯圖如2-3所示：圖2-3 毛坯展開圖2.1.5 排樣的設計和材料利用的計算根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法分三種：圖2-4 排樣方法1有廢料排樣沿工件的全部外形沖裁工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖2-4（a）所示。2少廢料排樣沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖4-1（b）所示。3無廢料排樣工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得到工件。如圖4-1（c）所示。有廢料排樣法的材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復雜、尺寸精度要求較高的排樣。少、無廢料排樣法的材料利用率較高，同時，少、無廢料排樣法有利于一次沖裁多個工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這兩種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但它們的應用范圍有一定局限性，受工件形狀的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影響工件尺寸而使工件精度降低。同時也會降低沖模的壽命，并會影響到工件的斷面質(zhì)量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。圖2-5 排樣圖本工件對外形尺寸雖無嚴格的尺寸精度要求，但本工件大批大量生產(chǎn)，因而對模具壽命要求較高，因此排樣方法采用有廢料排樣法的直排法。要提高材料的利用率，就必須減少廢料面積，排樣圖我們選擇采用直排的方式（如圖2-5）。搭邊的作用是補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。此外，還應保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。另外，還可以防止沖裁時條料邊緣的毛刺拉入模具中損壞模具。影響搭邊值大小的因素主要有：1材料的力學性能 塑性好的材料，搭邊值要大些，硬度高與強度大的材料，搭邊值可小一些。2材料的厚度 材料越厚，搭邊值也越大。3工件的形狀和尺寸 工件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。4排樣的形式 對排的搭邊值大于直排的搭邊。5送料及檔料方式 用手工送料，有側(cè)壓板導向的搭邊值可小一些。綜合上面各種因素，根據(jù)文獻4第72頁表2-13可查得工件間最小搭邊值a=1.8mm；因為有切邊工序，本次設計中選擇2mm。工件側(cè)邊的搭邊值a1=2.0mm 。條料寬度的確定條料方案的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定間隙。工件條料是在有側(cè)壓裝置的導料板之間送料時，且模具有側(cè)刃，條料寬度參考文獻4第72頁計算公式計算： 式中 B條料標稱寬度（mm）； D工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； 條料寬度的公差（mm），可參見文獻4第73頁表2-14； n側(cè)刃數(shù),n=2； C側(cè)刃切的料邊寬度（mm），由于是成型側(cè)刃，切除板料即為側(cè)搭邊2mm（可參考文獻4第74頁2-16）查表得 則 故取條料寬度B=60.3mm。步距的確定步距又稱進距，是指條料在模具上每次送進的距離，進距的計算與排樣方式有關(guān)，每個進距可以沖出一個零件，也可沖出多個零件，同時進距也是決定擋料銷位置的依據(jù)。每次只沖一個零件的進距A的計算公式參見文獻4第74頁公式 式中平行于送料方向工件的寬度；沖件之間的搭邊值。材料利用率的確定工件的投影面積通過AutoCAD繪圖后幾何特性可得知為563mm2。一個步距的工件材料利用面積3 模具主要受力分析計算3.1沖壓力的計算3.1.1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 3.1.1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：第一工位：側(cè)刃定距（沖裁周長為28mm） 第二工位：沖孔（周長24.8mm） 第三工位：切邊（周長92.6mm） 第七工位：切斷（周長24mm） 總的沖裁力：3.1.2彎曲力的計算彎曲力是設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。U形彎曲力計算： 3.1.2 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3.1.3 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 3.1.3 3.1.4 3.1.5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?？卓谥袝瑫r卡有好幾個工件，因而在計算推件力時應考慮工件數(shù)目。本模具擬設在沖裁時凹?？字粫ㄗ∫粋€工件，因而推件力只需計算卡住一個工件時的沖裁力。沖裁時所需的沖壓力為沖裁力、卸料力、推件力之和，應根據(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： 3.1.6通過查表得 則所需的卸料力和推件力分別為：3.1.4 總沖壓力的計算各個工位的總沖壓力如下：模具總沖壓力為模具各個工步的沖壓力總和；3.2 壓力機噸位選擇3.2.1 沖壓設備類型的選擇根據(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?？墒?，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)或形狀復雜零件的大量生產(chǎn)中，應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。3.2.2 確定壓力機設備的規(guī)格 （1）壓力機的行程太小，應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與沖模閉合高度相適應。 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。 設計模具時，模具的閉合高度的數(shù)值應該滿足下式 如無特殊情況應取上限值，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3-2 壓力機本模具在沖裁過程中總的沖壓力，按計算壓力的1.3倍選擇，初選壓力機型號為J23-25壓力機，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表3-1 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35606060704 模具工作部分設計計算4.1 沖裁間隙4.1.1 沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響沖裁時，斷裂面上下裂紋是否重合，與凸、凹模間隙值的大小有關(guān)。當凸、凹間隙合適時，凸、凹模刃口附近沿最大切應力方向產(chǎn)生的裂紋在沖裁過程中能會合，此時盡管斷面與材料表面不垂直，但還是比較平直、光滑、毛刺較小，制件的斷面質(zhì)量較好。當間隙增大時，材料內(nèi)的拉應力增大，使得拉伸斷裂發(fā)生早，于是斷裂帶變寬；光亮帶變窄；彎曲變形增大，因而塌角和拱彎也增大。當間隙減小時，變形區(qū)內(nèi)彎矩小、壓應力成分高。由凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進入凸模下面的壓應力區(qū)而停止發(fā)展；由凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋進入凹模上表面的壓應力區(qū)也停止發(fā)展。上、下裂紋不重合。在兩條裂紋之間的材料將被第二次剪切。當上裂紋壓入凹模時，受到凹模壁的擠壓，產(chǎn)生第二光亮帶，同時部分材料被擠出，在表面形成薄而高的毛刺。當間隙過小時，雖然塌角小、拱彎小，但斷面質(zhì)量也有缺陷。如斷面中部出現(xiàn)夾層，兩頭呈光亮帶，在端面有擠長的毛刺。 當間隙過大時，因為彎矩大，拉應力成分高，材料在凸、凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋也不重合。分離后產(chǎn)生的斷裂層斜度增大，制件的斷面出現(xiàn)二個斜角，斷面質(zhì)量也不理想。而且，由于塌角大、拱彎大、光亮帶小、毛刺又高又厚，沖裁件質(zhì)量下降。因此，模具間隙應保持在一個合理的范圍之內(nèi)。另外，當模具裝配間隙調(diào)整得不均勻時，模具會出現(xiàn)部分間隙過大和過小的質(zhì)量現(xiàn)象。因此，模具設計、制造與安裝時必須保證間隙均勻。4.1.2 沖裁間隙對模具壽命的影響模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。刃磨壽命是用兩次刃磨之間的合格制件數(shù)表示?？倝勖怯媚＞呤橹沟目偟暮细裰萍?shù)表示。模具失效的原因一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。沖裁過程中作用于凸、凹模上的力為被沖材料的反作用力，凸、凹模刃口受著極大的垂直壓力與側(cè)壓力的作用，高壓使刃口與被沖材料接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當接觸面相對滑動時，附著部分就產(chǎn)生剪切而引起磨損。這種附著磨損，是沖模磨損的主要形式。當接觸壓力愈大，相對滑動距離愈大，模具材料愈軟，則磨損量愈大。而沖裁中的接觸壓力，即垂直力、側(cè)壓力、摩擦力均隨間隙的減小而增大，且間隙小時，光亮帶變寬，摩擦距離增長，摩擦發(fā)熱嚴重，所以小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃。小間隙還會產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸凹模相互啃刃等異常損壞。當然，影響模具壽命的因素很多，有潤滑條件，模具制造材料和精度、表面粗糙度、被加工材料特性、沖裁件輪廓形狀等，但間隙卻是其中一個主要因素。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)量的前提下適當采用較大的間隙值是十分必要的。若采用小間隙，就必須提高模具硬度、精度、減小模具粗糙度、良好潤滑，以減小磨損。4.1.3 沖裁間隙對沖裁力、卸料力和推件力的影響試驗證明，隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但當單面間隙介于材料厚度的520范圍內(nèi)時沖裁力的降低不超過5l0。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不很大。間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當單面間隙增大到材料厚度的1525時，卸料力幾乎降到零。但間隙繼續(xù)增大會時毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。4.2 合理間隙的選用確定合理間隙值有理論法和經(jīng)驗確定法兩種。為接近生產(chǎn)實際，這里采用經(jīng)驗確定法。根據(jù)研究與實際生產(chǎn)經(jīng)驗，間隙值可按要求分類查表確定。對于尺寸精度、斷面質(zhì)量要求高的沖裁件應選用較小間隙值（表3-1）。查表得最小合理間隙，最大合理間隙。選最小合理間隙取。表4-1 沖裁模初始雙面間隙值Z材料厚度t/mm08、20/35、Q295、Q235AQ34540、5065Mn小于0.5極小間隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3204.3 模具刃口尺寸的計算根據(jù)零件形狀特點，凹模凸模制造是采用線切割的加工方法，因此，屬于配作加工，線切割的制造公差（凹模上偏差）、（凸模下偏差）只有0.010.02mm，所以不必計算、的制造公差，也不必標注此公差。由于零件的精度等級只有IT14左右，因此其磨損系數(shù)可定為。根據(jù)落料先計算凹模尺寸，再以凹模尺寸為基準配作凸模尺寸；沖孔先計算凸模尺寸，再以凸模為基準配作凹模尺寸。設沖孔尺寸為 ，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凸模尺寸。a）沖孔凸凹模 （4-1） （4-2）式中沖孔的最小極限尺寸； 工件制造公差； 最小合理間隙； 凸凹模的制造公差，其可按IT6-IT7級選取也可查表3-2。切斷切槽刃口尺寸計算一般采用配合加工的方法，其凸、凹模刃口尺寸計算如下：2mmmm 為磨損后增大尺寸7mmmm 為磨損后增大尺寸查表得：磨損系數(shù)為x=0.5代入公式： 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?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9。彎曲時，間隙值利用公式計算。 （4.4）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：。彎曲件標注的為外形公差，應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： 4.4 凹模的設計4.4.1 凹模的選擇沖裁刃口的形式選擇直刃口，其強度好，孔口尺寸不隨刃口的磨損增大。沖裁刃口的高度查表4-3選擇h為5mm，凹模的厚度H由計算求得。 （4-5）式中 K系數(shù)，見表4-4； b沖裁件最大長度。按上式計算后，選取的不應小于由公式(4-5)可得：c值不應過小，以滿足螺釘孔、圓柱銷孔的安排。彎曲、成形等模具的凹模尺寸除應考慮使用強度外，必須滿足設計結(jié)構(gòu)的要求。表4-2 沖裁刃口高度厚度0.5112244刃口高度h355101012表4-3 系數(shù)K的數(shù)值b/mm沖裁厚度t/mm0.51122330.30.350.420.500.60501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.224.4.2 凹模外形和尺寸的確定級進模的凹模一般采用矩形長方形板狀結(jié)構(gòu)并通過螺釘、銷與下模座固定板固定。沖孔的凹模與落料的凹模刃口高度h=5mm，刃口一下的漏料部分沿輪廓擴大1mm左右（用酸蝕的方法）。根據(jù)以上計算。得到凹模尺寸為160mm120mm30mm（長寬高）。選擇160mm160mm的后側(cè)導柱模架.根據(jù)模板螺孔圓到邊緣的距離為（）（螺孔直徑）的原則，這里選20mm左右。4.5 沖孔和彎曲凸模 4.5.1 沖孔和彎曲凸模的固定形式凸模常用的連接方式有緊固件法、壓入法、物理固定法和化學固定法。從中選取物理固定法，具體做法是這樣的：先將凸模浸入水中，以免退火；和凸模固定板進行配作，采用吊銷的方式加工固定凸模。4.5.2 沖孔和彎曲凸模長度的確定凸模長度尺寸應根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來確定。該模具采用的是彈性卸料板卸料，凸模長度的計算公式為： (4-7)式中 L凸模長度（mm）； 凸模固定板厚度（mm）； 卸料板厚度（mm）； t 材料厚度（mm）；h增加長度。它包括凸模的修磨量、凸模進入凹模的深度、凸模固定板與卸料板之間的安全距離(橡膠高度)等。由公式(4-6)可得：4.5.3 凸模的強度校核 a)壓應力校核計算對于圓形凸模 (4-8)非圓形斷面凸模 (4-9)式中凸模最小直徑，mm；凸模最小斷面面積 t材料厚度，mm； 材料的抗剪強度，MPa； 凸模材料的許用應力，MPa。由公式(4-7)、（4-8）可得：經(jīng)校核滿足要求設計合理。b）壓應力校核計算主要校核切斷凸模。 （4-10）式中凸模最小截斷面面積，；沖裁力，N； 凸模材料的許用應力，MPa。由公式(4-9)可得：經(jīng)校核滿足要求設計合理。5 模具結(jié)構(gòu)設計和主要零、部件設計凡屬模具，無論其結(jié)構(gòu)形式如何，一般都是由固定和活動兩部分組成。固定部分是用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機工作臺面上，稱下模；活動部分一般固定在壓力機的滑塊上，稱上模。上模隨著滑塊做上、下往復運動，從而進行沖壓工作。一套模具根據(jù)其復雜程度不同，一般由數(shù)個、數(shù)十個甚至更多的零件組成。但無論其復雜程度如何，或是哪種形式，根據(jù)模具零件的作用可以分成五種類型的零件。1工作零件 是完成沖壓工作的零件，如凸模、凹模、凸凹模等。2定位零件 這些零件的作用是保證送料時有良好的導向和控制送料的進距，如擋料銷、定距側(cè)刀、導正銷、定位板、導料板、側(cè)壓板等。3卸料、推件零件 這些零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除，以保證下一次沖壓工序順利進行。如推件器、卸料板、廢料切刀等。4導向零件 這些零件的作用是保證上模與下模相對運動時有精確的導向，使凸模、凹模間有均勻的間隙，提高沖壓件的質(zhì)量。如導柱、導套、導板等。5安裝、固定零件 這些零件的作用是使上述四部分零件聯(lián)結(jié)成“整體”，以保證各零件間的相對位置，并使模具能安裝在壓力機上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等。對于試制或小批量生產(chǎn)的情況，為了縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約成本，可把模具簡化成只有工作部分零件如凸模、凹模、和幾個固定部分零件即可；而對于大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，除做成包括上述零件的沖模外，甚至還附加自動送、退料裝置等。本模具為級進模，結(jié)構(gòu)較復雜，上述五部分零件均有。下面進行各部分零件的設計與標準件選擇。5.1 模具閉合高度的確定 模具閉合高度的數(shù)值應滿足式 壓力機最大閉合高度，壓力機最小閉合高度。代入上式 經(jīng)初步分析，初選模具的最小閉合高度為。5.2 凹模周界的確定根據(jù)計算得凹模周界，初選凹模周界為。5.3 模座及導套的選取根據(jù)文獻續(xù)表選取其推薦模架見表5-1，其中模架選用后側(cè)導柱模架表5-1 模架組合名 稱數(shù) 量材 料規(guī) 格標 準上模座1下模架1導 柱1120導 套11205.4 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軌位差對沖模導向精度的影響，適用于滾珠導柱、導套導向的緊密沖裁。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，模柄直徑應與模柄孔徑一致。綜合以上，本模具模柄選用：A40 JB/T7646.3-1994。6 繪制模具裝配圖、及零件圖及編寫設計說明書1.裝配圖的繪制 根據(jù)零件草圖和裝配示意圖畫出裝配圖，并應對零件草圖上可能出現(xiàn)的差錯予一糾正。裝配圖應用足夠說明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖應對應繪制。還要注明必要尺寸，如封閉高度、輪廓尺寸、壓力中心以及裝配尺寸。畫出工件圖、排樣圖，填寫詳細的零件明細表和技術(shù)要求。2.模具零件圖的繪制 根據(jù)畫好的裝配圖及零件草圖畫出零件圖，并對草圖中的尺寸配置等可做適當調(diào)整和重新布置。零件圖也應有足夠的投影和必要的剖面、剖視圖，以便將將零件結(jié)構(gòu)表達清楚。另外，還要標注出零件的詳細尺寸、制造公差、形位公差、表面粗糙度、材料熱處理、技術(shù)要求等。工作零件刃口尺寸及公差，應詳細標注在零件圖上。運用Auto CAD軟件，按照上述幾章設計的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖?？傃b配圖按照0#圖紙繪制，零件圖則按照3#圖紙繪制。圖樣幅面應符合國家標準(GB4457.1-84)，基本幅面代號及尺寸采用表6-1規(guī)定的尺寸，其格式如圖6-2所示。表6-1 圖紙幅面幅面代號A0A1A2A3A4BL8411189594841420594297420210297E2010A25C105先繪制裝配草圖，經(jīng)指導老師認可后，可進行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴格按照國標制圖標準繪制。圖6-1 圖紙邊框標準3. 編寫說明書 按要求編寫畢業(yè)設計說明書。7 模具的裝配、調(diào)試和檢測7.1 模具的裝配根據(jù)模具裝配要點，選凹模作為裝配