裝配圖電機(jī)炭刷架冷沖壓模具設(shè)計(論文+DWG圖紙)
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鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書
摘 要
冷沖模是廣泛運(yùn)用的模具之一，種類包括沖孔模、落料模、彎曲模、拉深模等，近年來冷沖模的應(yīng)用越來越廣泛。冷沖壓具有成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能加工多種性能，狀態(tài)的零件。同時它的應(yīng)用和普遍也受到模具壽命和生產(chǎn)安全等方面的制約。本文作者從工藝的合理性出發(fā)，分析了電機(jī)炭刷架的結(jié)構(gòu)，精度特點(diǎn)，以及在加工過程中的控制點(diǎn)，然后在滿足加工精度的基礎(chǔ)上充分考慮節(jié)約成本確定了電機(jī)炭刷架最優(yōu)化的沖裁加工工序；緊接著通過熟悉各類模具的加工特點(diǎn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，完成模具總體結(jié)構(gòu)分析；隨后作者進(jìn)行毛坯尺寸、排樣、工序尺寸、沖壓壓力、壓力中心、模具工作部分尺寸等工藝計算，力爭以最好的性價比設(shè)計了模具各零件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系，在此基礎(chǔ)上確定模具的外形，完成了裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)的零件圖。最后確定壓力機(jī)類型及主要參數(shù)。
關(guān)鍵詞：沖孔模 落料模 彎曲模 排樣 沖壓壓力 壓力機(jī)
Abstract
Cold punching mould that is used extensively among the all kinds die ,including punching hole mould, blanking die, bending mould, crooked model, conical die etc., The application of the cold punching die is more and more extensive in recent years. It is with low costs that there is the cold punchingly, product quality is steady, can process many kinds of performance , Part of the state. Its application and generallying receive the restriction in life-span of the mould and production safety,etc. at the same time . Author of this text proceed from rationality of the craft, analyse electrical machinery charcoal pastes up the structure of the shelf , Precision characteristic, and the control point in the course of processing, Consider and economize cost confirm electrical machinery charcoal brush blanking that shelf optimizes most process the process fully on the basis of satisfying the machining accuracy; And then pass the processing characteristic familiar with all kinds of moulds and inside structure, Finish the ensemble architecture analysis of the mould ; Author carry on blank size, arrange kind, process size, punching pressure, pressure in the center afterwards, mould work some size,etc. craft calculate, Strive to design the structure of every part of the mould and assembly relation with the best cost performance, Confirm the appearance of the mould on this basis, has finished the installation diagram and non-standard part picture. Confirm the type of the press and main parameter finally.
Keyword: punching hole mould blanking die bending mould crooked model, conical die Arrange kind automatic punching machine；
鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書
前言
冷沖模是沖壓加工工藝的裝備之一，被廣泛地運(yùn)用在汽車、飛機(jī)、電機(jī)、儀表以及在國防工業(yè)中。沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)效率、更新產(chǎn)品等方面具有重要的作用。但同時，沖壓技術(shù)的推廣受到投入成本低，模具成本高，不適應(yīng)中小生產(chǎn)規(guī)模的特點(diǎn)。但是總的說來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的進(jìn)一步加強(qiáng)，模具行業(yè)，包括冷壓模一定會得到更普及地應(yīng)用。
隨著沖壓工藝的廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)中，再加上隨著數(shù)控技術(shù)和機(jī)械CAD/CAM的發(fā)展，冷沖模的發(fā)展和迅速。它以生產(chǎn)率高、成本相對低廉被廣泛應(yīng)用。外國的沖壓模發(fā)展水平相當(dāng)高，無論是設(shè)計還是制造，都達(dá)到較高的水平。以精確的定位，合理的工藝，連續(xù)加工精度很高的薄臂零件。而國內(nèi)模具行業(yè)的起步較晚，基本上以單模為主，因此，加工精度夠高。
冷沖模的設(shè)計包括沖裁模設(shè)計、彎曲模設(shè)計、拉伸、脹形等模具的設(shè)計。冷沖模的設(shè)計也用到材料學(xué)、機(jī)械設(shè)計、工程材料、特種加工等方面的知識。因此它是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。
經(jīng)過了三個多月的學(xué)習(xí)，設(shè)計，繪圖，我學(xué)會了沖裁的機(jī)理，沖壓的基本理論；理解了沖裁力，卸料力等工藝參數(shù)的確定；熟悉了沖裁模的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)零件及其設(shè)計的控制點(diǎn)；同時對于彎曲模、沖孔模、拉深模、落料模的結(jié)構(gòu)能夠熟悉了解。
電機(jī)碳刷架的加工包括了沖孔、落料、和彎曲的加工。通過對沖孔模、落料模、彎曲模的學(xué)習(xí)，分析和比較了各加工工藝方案，完成了模具總體的結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行毛坯尺寸、排樣、工序尺寸、沖壓壓力、壓力中心、模具工作部分尺寸等工藝計算。繪制了裝配草圖并進(jìn)行零部件初步選用設(shè)計,然后確定外形尺寸,選擇沖壓設(shè)備,繪制總的裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)的零件圖。
落料和沖孔都屬于沖裁模。沖裁模是從條料、帶料或半成品上使材料煙規(guī)定的輪廓產(chǎn)生分離的模具，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓技術(shù)也向高速化、自動化、精密化的方向發(fā)展。沖裁模一般分為簡單模、級進(jìn)模、和復(fù)合模。簡單模在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，它是在壓力機(jī)的沖壓行程中完成一次沖裁工藝。簡單模也分為無導(dǎo)向簡單模、導(dǎo)板式簡單模，和導(dǎo)柱式簡單模；級進(jìn)模是在單工序沖模基礎(chǔ)上發(fā)展的一種多工序、高效率沖模。在壓力機(jī)一次沖程中，級進(jìn)模在其有規(guī)律排列的幾個工位上分別完成一部分沖裁工藝，在最后工位沖出完整的工件。由于級進(jìn)模是連續(xù)沖壓，因此生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，但是因為其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位要求比較嚴(yán)格，因此說制造成本高。復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次沖壓行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位可以同時完成幾道沖裁工序的模具稱為復(fù)合模。復(fù)合模同連續(xù)模一樣，也是在簡單模的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種較先進(jìn)的模具。與連續(xù)模相比，沖裁模沖裁件的位置精度高，對條料的定位精度要求低，復(fù)合模的輪廓尺寸較小。復(fù)合模雖然生產(chǎn)效率高，沖壓件精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，適用于生產(chǎn)批量大，精度要求高，內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。
電機(jī)的炭刷架的材料是冷軋鋼板，適用于冷沖壓加工。如何去安排合理的加工工藝，確保生產(chǎn)的效率最高，同時也能滿足零件的加工要求。這是整個設(shè)計的重點(diǎn)。在該零件的加工中，包括了沖孔，落料，以及彎曲等冷沖加工。沖孔屬于沖裁加工的一種。沖裁模的結(jié)構(gòu)比較簡單，沖裁過程分為彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段。其斷層直接關(guān)系到?jīng)_裁加工質(zhì)量的好壞，一般的，斷面分為四個特征區(qū)，即圓角帶，光亮帶，斷裂帶，和毛刺。我們必須有合理的沖裁模的間隔來保證良好的特征帶的分布。沖裁模有刃口尺寸、沖裁力等工藝參數(shù)的確定。在設(shè)計電機(jī)炭刷架的沖孔和落料加工時，須首先確定其力學(xué)性能，然后設(shè)計主要零件，完成結(jié)構(gòu)草圖，最后完成裝配圖。
彎曲是將金屬材料完成一定的角度、曲率和形狀的沖壓工藝方法。通常彎曲加工的材料有板料、棒料、管材和型材。彎曲有回彈的現(xiàn)象，因此回彈會降低彎曲件的精度，是在彎曲加工中不易解決的問題，因此在設(shè)計的時候必須考慮這個問題，例如可以考慮通過利用回彈規(guī)律補(bǔ)償回彈，改變彎曲變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)校正回彈等。在了解了彎曲加工的特點(diǎn)及工藝參數(shù)后，安排了炭刷架的合理的工序，熟悉各種模具結(jié)構(gòu)。進(jìn)而完成零件設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制零件工作圖。
在沖壓模的設(shè)計過程中，還必須考慮到模具的成本，因此在進(jìn)行選材，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須盡量不去設(shè)計形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時采用鑲嵌式代替整體式的結(jié)構(gòu)。針對模具的定位要求高的特點(diǎn)，在零件的設(shè)計中必須要有比較高的加工精度要求?？偟囊痪湓挘仨氃谟懈叩哪＞邏勖蜐M足加工精度要求的基礎(chǔ)上，盡量降低模具材料的成本，簡化模具的結(jié)構(gòu)，這樣才能有利于這個行業(yè)在我國的發(fā)
1 確定件的工序方案
根據(jù)工件的形狀.材料.厚度及實際加工的需要,生產(chǎn)工件的工序過程如下:
1. 從板料上沖出落料件(該落料件即為彎曲體的展開圖的外輪廓形體。根據(jù)彎曲體的展開尺寸,設(shè)計出沖模,將所需工件沖下。所沖工件如圖所示：
2．第一次沖孔，沖五個間距要求不太高的圓孔。（這五個圓孔如上圖所示的五處分布）。
3．第二次沖孔，沖方孔。
4．第一次彎曲，選彎曲復(fù)雜部分，即如上圖所示的a. b部分。
5．第二次彎曲，彎曲兩邊，即U形彎曲。彎折線如上圖中虛線所示。
6．第三次彎曲，彎曲中間，彎折線如上圖紅線所示。
?。? 第三次沖孔，此乃最后一道工序，因為此兩孔間距要求較高，如果放在其它工序中沖，則可能影響定位要求，故最后工序沖此兩孔比較合適。
2彎曲件的展開尺寸
2.1長度方向上的計算：
表２-１
r/t
0.25
0.3
0.4
0.5
K
0.31
0.32
0.35
0.37
根據(jù)r/t=0.25查表２－１得此中性層系數(shù)k=0.31。
∴ L圓弧=2πΨP/360°
=ЛΨ（r+kt）
=90Л（0.5+0.31×2）
=1.7627(mm)
L直線=10.5+9+14.5++34×2
=102(mm)
∴ 長度方向上展開總長度為：
4L圓弧+L直線=4×1.7627+102=109(mm)
2.2 寬度方向上的計算：
根據(jù)r/t=0.5查表２－１得中性層系數(shù)k=0.37
∴ L圓弧=ЛΨ（r+kt）/180°
=90Л（1+0.37×2）
=2.7318(mm)
L直線=11+10=21(mm)
∴ L1= L直線+ L圓弧=21+2.731823.73(mm)
另一邊: L直線=11+31=42(mm)
∴ L2=L直線+L圓弧=42+2.7318=44.73(mm)
3 落料模的設(shè)計
3.1沖裁件的工藝性
3.1.1沖裁體的精度應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)進(jìn)行選擇,在本沖裁中,屬于一般性常見的普通沖裁,因此精度應(yīng)選擇在IT12~IT14極（Ｐ）。
3.1.2毛刺
毛刺的高度與沖裁方式，材料，厚度有關(guān)，正常沖裁中的毛刺高度為:
a 試模時≤0.05mm
b 生產(chǎn)時≤0.15mm
3.2 沖裁間隙
確定沖裁間隙的原則是：落料時，因制件尺寸隨凹模尺寸而定，故間隙應(yīng)在減小凸模尺寸上取得；沖孔時，因孔的尺寸隨凸模尺寸而定，故間隙應(yīng)在增大凹模尺寸的方向上取得。
根據(jù)經(jīng)驗公式確定合理沖裁間隙：
c=mt
沖裁間隙系數(shù)m=20%
∴ c=mt
=20%×2
=0.4(mm)
3.3 凸凹模工作尺寸制造公差的確定
3.3.1凸凹模尺寸計算應(yīng)遵循如下原則：
落料時，先確定凹模刃口尺寸，其大小應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸,以保證凹模在磨損到一定的尺寸范圍內(nèi)也能沖出合格制件。凸模刃口的基本尺寸應(yīng)比凹模刃口基本尺寸小一個最小合理間隙。
3.3.2 凸凹模的工作尺寸的計算:
彎曲體的展開圖的形狀比較復(fù)雜,材料厚度不太厚,因此,凸凹模的工作尺寸應(yīng)配合加工法進(jìn)行計算。
沖裁凸凹模間隙如下:
Zmax=0.36mm
Zmin=0.246mm
未注公差的按IT14級計算
當(dāng)尺寸為23.73mm時,公差為0.52mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為12mm時,公差為0.43mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為44.73mm時,公差為0.62mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為9.5mm和9.73mm時,公差為0.36mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為13.76mm時,公差為0.43mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為R5時,公差為0.3mm, x=0.75;
當(dāng)尺寸為109mm時,公差為0.87mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為12mm時,公差為0.43mm, x=0.5;
其余x=0.75
用配合加工法時,應(yīng)當(dāng)以凹模為基準(zhǔn),凹模尺寸的計算公式如下表:
尺寸分類
凹模魔損后
尺寸變化
制件尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
落
料
Ⅰ
增 大
D
按凹模尺寸
配合加工保
證雙面間隙
D凹=(D-xΔ)
Ⅱ
減 小
d
D凹=(d+xΔ)
Ⅲ
不 變
L±Δ/2
L凹=L±δ凹/2
注:取δ凹=Δ/4
∴參照上表,本設(shè)計落料凹模的計算結(jié)果如下表:
凹模磨損
后尺寸變化
制件按入體原
則變化后尺寸
計算
公式
計 算
凹模尺寸
增
大
12
D凹=
(D-Xδ)
D凹=(12-0.5×0.43)
=11.79
11.79
23.73
D凹=（23.73-0.5×0.52）
=23.47
23.47
44.73
D凹=（44.73-0.5×0.62）
=44.42
44.42
4
D凹=（4-0.75×0.3）
=3.78
3.78
28.3
D凹=（28.3-0.2×0.75）
=28.2
28.2
5.5
D凹=（5.5-0.75×0.3）
=5.28
5.28
52.5
D凹=（52.5-1×0.2）
=52.3
52.3
9.5
D凹=（9.5-0.75×0.36）
=9.23
9.23
5
D凹=（5-0.75×0.3）
=4.78
4.78
不
變
13.545±0.215
L凹=L±
δ凹/2
L凹=13.545±0.43/8
=13.5±0.05
13.5±0.05
18±0.15
L凹=18±0.3/8=18±0.0375
18±0.0375
落料凸模的基本尺寸與凹模相同,但不必標(biāo)注公差。
注明:以0.246～0.36mm間隙配制。
3.4 沖裁力、卸料力和推件力的計算:
3.4.1沖裁力的計算
F沖=1.3τLt
τ=260～360（Ｐ）,取τ=300。
L為工件的周長 L=304.92(mm)。
∴沖裁力F沖=1.3τLt
=1.3×300×304.92×4
=237837.6(N)
3.4.2 卸料力的計算:
表３－１
雙面間隙
?。?
?。?
（６～１０）％t
?。?０２～０.０４
?。?０４～０.０６
（１２～１８）％t
?。?０１５～０.０３
?。?０３～０.０５
（２０～２４）％t
０.０１～０.０２
?。?０２～０.０３
F卸=K卸F沖
查表３－１ K卸=0.02
∴F卸=K卸F沖
=0.02×237837.6
=4756.75(N)
3.4.3 推件力的計算:
F推=K推F沖
查表３－１ 取K推=0.03
∴F推=K推F沖
=0.03×237837.6
=7135.128(N)
3.5 排樣、搭邊與料寬
3.5.1 排樣
排樣就是在板料、條料或帶料上的布置方法,稱作排樣。排樣是否合理,影響到材料的利用率、沖模結(jié)構(gòu)、沖裁件的質(zhì)量和生產(chǎn)率。
根據(jù)所沖的落料件的形狀采用搭邊排樣中的斜對排,一模沖兩件。其排樣圖如裝配圖中的排樣所示,工件的最長邊與橫向的方向的角度為10.25°。
3.5.2 搭邊
搭邊是指排樣時制件與制件之間、制件與毛刺坯側(cè)邊之間多余的料。其作用是補(bǔ)償定位誤差,使條料在送進(jìn)時有一定的剛度,以保證送料的順利進(jìn)行,從而提高制件的質(zhì)量。
根據(jù)材料的厚度t=2由［9］查得工件與工件之間的搭邊值a=2mm,工件與料邊的搭邊值為a=2.2mm。
3.5.3 條料寬度的確定：
B=109COS10.25°+2×44.73×sin10.25°+2×2.2 =130(mm)
由于兩邊是采用側(cè)刃控制送料步距，所以適當(dāng)放寬，條料的寬度采用132.2mm
3.6 凸、凹模的設(shè)計
3.6.1 凸模的設(shè)計
a.固定部分：
由于所沖工件形狀較復(fù)雜，并且要求具有防轉(zhuǎn)要求，所以固定部分根據(jù)要求，設(shè)計成如圖所示的形式，這樣，不僅解決了防轉(zhuǎn)問題，而且還節(jié)約了材料。
b.臺階部分
起防止凸模被拉下的作用，即承受卸料力的作用，其尺寸在此固定部分長2～3mm左右。
c.工作部分
工作部分的尺寸前面已標(biāo)注。由于其形狀復(fù)雜，加工時采用仿形刨。
d.凸模長度的計算
L=h1+h2+h3+h
其中：L為凸模長度
h1為凸模固定板厚度，取25mm;
h2為卸料板厚度，取15mm;
h3為導(dǎo)料板厚度，取5mm;
h為附加長度，一般取10～20mm,這里取12mm
∴凸?？傞L
L=h1+h2+h3+h
=25+15+5+12
=57(mm)
3.6.2 凹模的設(shè)計
根據(jù)工件的形狀、大小以及一模沖兩件的特點(diǎn)來選擇凹模的形狀，由于中小型凹模常采用整體式凹模，只有大型凹模通常選用鑲拼式，本落料模系中小型，所以選取整體式凹模。
a.凹模的刃口形式
采用下圖所示的凹模刃口形式
這種刃口的凹模，刃口無斜度，有一定的高度，刃磨后，刃口尺由于刃口后
端擴(kuò)大，因此凹模工作部分強(qiáng)度差些。它滿足使制件順沖壓方向推下的要求，因此能夠選用此刃口形式的凹模。
b.外形尺寸
其洞口到邊緣壁厚為c=40mm左右。
其外形尺寸為（長×寬×厚）為L×B×H=250×200×32
3.6.3 凸凹模的固定方法
a.凸模的固定
這里選用機(jī)械固定法中的臺肩固定方法。
b.凹模的固定
采用螺釘將凹模直接固定在下模座上。
3.7 定位零件的設(shè)計與選用
3.7.1．導(dǎo)料板的選用
選用分離式的導(dǎo)料板，其外形尺寸縱向長度由凹模長度決定，B=200mm,選用橫向長度A=60mm,其高度選取5mm,如下圖所示：
3.7.2．側(cè)刃的選擇
步距A=（2+12+2+23.73）/COS10.25°=40（mm）
由于側(cè)刃的斷面長度應(yīng)等于送料步距
∴S側(cè)刃長=40mm
3.8 模架的尺寸和結(jié)構(gòu)形式
3.8.1 模架的結(jié)構(gòu)形式
因為模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，它是連接冷沖模工作零件的部件，所以選用模架相當(dāng)重要。根據(jù)落料模的要求，所作用的沖裁力較大，故選用導(dǎo)柱在兩側(cè)的中間導(dǎo)柱模座結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)比較平穩(wěn)。
3.8.2 模架的尺寸
根據(jù)凹模的外形尺寸L×B=250×200由［10］第九章有關(guān)表格得各零件的尺寸。
3.9 卸料零件
3.9.1 卸料板的選擇
為了在沖壓開始時先起壓料的作用，沖壓結(jié)束時又起卸料的作用，所以選擇彈壓卸料裝置，同時為了沖壓開始前就將料壓緊，彈壓卸料板位于兩側(cè)的導(dǎo)料板的上部分應(yīng)加工成臺階的形式。（依據(jù)［9］的三章第七、八節(jié)）
3.9.2 卸料螺釘
卸料螺釘選用M8
3.9.3 彈壓裝置的選用
選用橡皮。冷沖模中選用橡皮一般為聚氨脂橡膠（PUR）。橡膠允許承受的載荷較彈簧大，且安裝方便，所以在沖裁模中應(yīng)用很廣。
3.10 壓力機(jī)的選擇
3.10.1 壓力機(jī)的公稱壓力
∵沖模為一模沖兩件
∴P=2F沖=475.68（KN）
根據(jù)P的大小，選用公稱壓力為630KN的壓力機(jī)。
3.10.2 壓力機(jī)的各參數(shù)選擇如下
發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點(diǎn)距離為SP=8mm,滑塊行程（Ｐ）
a. 固定行程 S=120mm
b. 調(diào)節(jié)行程 Smax=120mm
Smin=12mm
最大閉合高度 H=360mm
閉合高度調(diào)節(jié)量 ΔH=90mm
工作臺尺寸 左右 L=710mm
前后 B=480mm
立柱間距 A=340mm
3.11 導(dǎo)向零件
由模具架中的上下模座上的導(dǎo)柱孔知，兩側(cè)的導(dǎo)柱為形狀相同而尺寸不同、分別為Φ32、Φ35mm。選用不同的尺寸，目的是為了防止安裝時裝反，不至于損壞模具，起到安全保護(hù)模具的作用。
3.12 落料模的說明
本落料模具是一套用側(cè)刃定距的導(dǎo)柱導(dǎo)向的落料模。側(cè)刃斷面的長度等于送料步距。在壓力機(jī)的每次行程中，側(cè)刃在條料的邊緣沖下一塊長度等于送料步距的料邊。用側(cè)刃定距，其應(yīng)用不受沖裁結(jié)構(gòu)限制，并且操作方便安全，送料速度高，便于實現(xiàn)自動化。適用于大批量生產(chǎn)。
凹模直接固定在模架上，凹模內(nèi)所積壓的料最多為兩件。所落料和側(cè)刃沖裁的廢料煙凸凹模和下模座的出料口落下。
工作原理：
第一步落下一個料；第二步落下兩個料，以后每步是落兩個料。
4 沖孔模的設(shè)計
4.1 沖裁件的工藝性
本工件所沖孔的直徑為3mm。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)d>t，Φ3mm大于允許的最小沖孔直徑，所以能夠用沖孔模沖孔。
4.1.1 沖裁體的尺寸精度和斷面粗糙度
a.精度IT10級。（依據(jù)［9］第三章第一節(jié)）
b.表面（即斷面）的粗糙度
∵材料為厚度t=2mm
∴沖裁件斷面的粗糙度為6.3um。
表４－１
材料厚（mm）
≤１
＞１～２
２～３
＞３～４
＞４～５
粗糙度Ra(um)
３.２
６.３
１２.５
２５
５０
4.2 沖裁間隙
由于材料為08鋼，料厚t=2mm,因此查《冷沖模設(shè)計》表3-3知：
Zmax=0.360mm
Zmin=0.246mm
由于模具使用過程中會使間隙增大，所以在設(shè)計與制造模具時要選用最小合理間隙即Zmin=0.246mm。
4.3 凸凹模工作部分尺寸與公差
4.3.1 沖孔凸、凹模尺寸計算的原則
a.沖孔時的尺寸由凸模決定，因此應(yīng)該以沖孔凸模為設(shè)計基準(zhǔn)。
b.凸模尺寸做得趨向于沖孔件的最大極限尺寸。
c.凸、凹模的合理間隙對于沖孔件凸模是設(shè)計基準(zhǔn)，間隙應(yīng)由增大凹模尺寸取得。
4.3.2 用配合加工法的尺寸計算
由［1］第44頁可知，這里x取0.75。由《冷沖模設(shè)計》表3-6查得凸、凹模的制造偏差:
δ凸=—0.020
δ凹=+0.020
∵︱δ凸︱+︱δ凹︱=0.04mm2t=4mm,而實際彎曲的彎曲件高度為34mm遠(yuǎn)大于4mm,因此彎曲件直邊高度也符合彎曲要求。
5.1.3 彎曲件孔邊距離
當(dāng)需要沖孔之后再彎曲時，孔的位置處于彎曲變形區(qū)之外，孔壁到彎邊的最小距離由
s≥t+r=2+0.5=2.5mm
彎曲件的孔邊距離實際上為2.7mm大于s=2.5mm，所以彎曲時孔的精度是不受影響的。
5.1.4 彎曲件的精度
彎曲件的精度要求應(yīng)合理,彎曲件角度公差為±2°。
彎曲件的直線尺寸公差精度為IT14級。
5.2 彎曲件的回彈
5.2.1 影響回彈的因素
(1) 材料的力學(xué)性能與材料屈服點(diǎn)ъ成正比,與彈性模數(shù)Ε成反比。
（2）相同彎曲半徑，r/t愈大，則 Δα愈大。
（3）彎曲中心角α，α愈大，則回彈角愈大。
（4）彎曲方式，本模具采用自由彎曲，因此回彈角較大。
(5) 制件形狀,這一道工序結(jié)構(gòu)形狀較簡單,回彈量也稍大。
5.2.2 回彈角的大小
回彈角的大小通常按實驗總結(jié)的數(shù)據(jù)修正或經(jīng)試沖后再修正。
單角90°自由彎曲時可由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》中表1-3-5查得回彈角Δα=2°。
5.2.3 減少回彈角的措施
由于彎曲件已經(jīng)設(shè)計好，所以只有在以下兩個方面采取措施。
（1）彎曲工藝方面：
采用壓彎前先將坯料進(jìn)行退火處理。
（2）在模具結(jié)構(gòu)方面采取以下措施：
a.補(bǔ)償回彈。根據(jù)彎曲件的回彈方向和回彈量的大小，控制模具工作部分的幾何形狀和尺寸，使彎曲件彎曲后的回彈得到補(bǔ)償。
b.增加壓料力或減小凸、凹模之間的間隙的方法減小回彈。
c.彎曲時在彎曲件的端部加壓。
5.3 彎曲力的計算
5.3.1 彎曲力的大小
彎曲力的大小通常采用經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。本彎曲模為自由彎曲，采用以下彎曲力公式：
F=0.6KBt2бb/（r+t）
其中：F — 自由彎曲力
B — 彎曲件的寬度
t — 彎曲件的厚度
r — 彎曲的內(nèi)彎曲半徑
бb — 材料的抗拉強(qiáng)度
K — 安全系數(shù)，一般取K=1.3
彎曲件的寬度 B1=28mm B2=4mm
材料的抗拉強(qiáng)度бb=400MPa
由前面知 r=0.5mm
∴F=F1+F2
=0.6×1.3×2〗×400×(28+4)/(2+0.5)
=1.3×4×0.6×400×32/2.5
=15974.4(N)
=15.9744(KN)
5.3.2 頂件力
對于有頂件裝置的彎曲模,其頂件力可取自由彎曲力的30%～80%,這里取50%
∴ 頂件力 F1=15.9744×50%
=7.9872(KN)
5.3.3 彎曲時壓力機(jī)公稱壓力的確定
F壓力機(jī)≥F自+F1
=15.9744+7.9872
=23.9616(KN)
5.4 彎曲模的間隙
凸、凹模間隙的大小對彎曲件質(zhì)量有直接影響,過大的間隙會引起較大的回彈;過小的間隙會使制件邊薄,增加了模具的磨損。因此，必須確定合理的間隙值。
凸、凹模的合理間隙值可由公式單邊間隙：
Z=t+Δ+ct
其中：t — 坯料厚度
Δ — 材料厚度正偏差
C — 間隙系數(shù)
由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》中表1-3-15查得
t=2mm Δ=0 C=0.04
∴Z=t+Δ+ct
=2+0+0.04
=2.08(mm)
5.5 彎曲模工作部分尺寸計算
5.5.1 凸模圓角半徑
彎曲件的內(nèi)側(cè)彎曲半徑 r=0.5mm
材料所允許的最小彎曲半徑rmin=0.2mm
∴r≥rmin
∴rp=r=0.5mm
5.5.2 凹模圓角半徑
（1）凹模圓角半徑一般不小于3mm，以免彎曲時對材料表面產(chǎn)生劃痕。彎曲凹模的半徑
rd=5mm
(2)凹模深度
凹模深度
L0=20mm
5.5.3 凸、凹模工作部分的尺寸與公差
因為彎曲件標(biāo)注的為外形尺寸，且為單向偏差，所以公式為：
L凹1=（Lmax1-0.75Δ）
=（8-0.75×0.36）
=7.73（mm）
L凸1=（L凹1-Z）
=（7.73-2.08）
=6.65(mm)
5.6 壓力機(jī)的選擇
5.6.1 壓力機(jī)的公稱壓力
由前面有關(guān)計算，公稱壓力F≥23.9616KN，根據(jù)F≥23.9616KN選擇公稱壓力為40KN的壓力機(jī)。
5.6.2 壓力機(jī)各參數(shù)如下：
發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點(diǎn)距離SP=3mm
滑塊行程:固定行程S=40mm
調(diào)節(jié)行程S1=40mm
S2=6mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) n=200次/min
最大閉合高度 H=160mm
閉合高度調(diào)節(jié)量 ΔH=35mm
滑塊中心到壓力機(jī)的距離 C=100mm
工作臺尺寸:前后 B=180mm
左右 L=280mm
工作臺孔尺寸 前后B1=60mm
左右L1=130mm
立柱間距 A≥130mm
5.7 模架的設(shè)計與有關(guān)尺寸
5.7.1 模架的結(jié)構(gòu)形式
模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，它是連接沖模工作零件的部件。沖模的主要零件都要通過螺釘、銷釘連接到模架上構(gòu)成一副完整的沖模結(jié)構(gòu)，才可使用。
本彎曲模選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，兩個導(dǎo)柱導(dǎo)套分別裝在模架的后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前面的有效區(qū)域。
由于導(dǎo)柱裝在一側(cè)，因重力產(chǎn)生力矩而會引起模座歪斜，上模座在導(dǎo)柱上滑動不夠平穩(wěn)，影響模具壽命。但是本彎曲模為中型模具，精度要求不太高，所以上述缺點(diǎn)對工件質(zhì)量并不會產(chǎn)生太大影響。
5.7.2 模架的有關(guān)尺寸
由凹模的外形尺寸（L×B）為125×80，由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》中的國家標(biāo)準(zhǔn)GB2851.3-81可查得。
5.8 導(dǎo)向零件
為了保證上模相對于下?；蛲鼓Ｏ鄬τ诎寄Ｄ軌蛘_運(yùn)動，就必須采用導(dǎo)向零件以達(dá)到規(guī)定要求。
5.8.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的尺寸、結(jié)構(gòu)
導(dǎo)柱尺寸根據(jù)模架中下模座的導(dǎo)柱孔確定為φ20mm,選用A型。同樣，導(dǎo)套與導(dǎo)柱配套，也選用A型。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)可由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》中國家標(biāo)準(zhǔn)GB2861.1-81和GB2861.6-81查得。
5.9 頂出機(jī)構(gòu)
5.9.1 頂板與凹模的配合
彎曲件的形狀相對比較復(fù)雜，所以頂板與凹模為非配合關(guān)系。
5.9.2 頂板的尺寸
（1）頂板的長度
頂板的長度一般根據(jù)彎曲件的長度而確定，此彎曲模長度確定為108mm。
（2）頂板的尺寸中的厚度
頂板的厚度由國家標(biāo)準(zhǔn)GB2858.2-81查得為10mm。
5.10 模具的安裝
5.10.1 模具安裝的注意事項：
（1）檢查模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度是否合理；
（2）模具安裝前應(yīng)將上下模板和滑塊底面的油污揩試干凈，并檢查有無遺物，防止影響正確安裝和發(fā)生意外事故。
5.10.2 模具安裝的一般次序如下：
（1）根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)整壓力機(jī)滑塊的高度，使滑塊在下死點(diǎn)時其底面與工作臺面之間的距離大于沖模的閉合高度。
（2）先將滑塊升到上死點(diǎn)，沖模放在壓力機(jī)工作臺面規(guī)定位置，再將滑塊停在下死點(diǎn)，然后調(diào)節(jié)滑塊的高度，使其底平面與沖模上模座上平面接觸。
（3）將壓力機(jī)滑塊上調(diào)3～5mm，開動壓力機(jī)，空行程1～2次，將滑塊停于下死點(diǎn)，固定住下模座。
6 最后一道彎曲模設(shè)計
6.1 彎曲件的工藝性
6.1.1 彎曲件如圖所示：
6.1.2 最小彎曲半徑
彎曲件的最小彎曲半徑與材料的力學(xué)性能、硬化程度、纖維方向、表面質(zhì)量等因素有關(guān)。其值：
r=0.1t=0.2×2=0.2mm
6.1.3 彎曲件直邊高度
如上圖所示的彎曲件，直邊高度為H=33mm,滿足H〉2t=2×2=4mm,所以符合彎曲條件。
彎曲件孔邊距離為15.5，最小孔邊距為S=2.2mm,15.5遠(yuǎn)大于最小孔邊距，不處于彎曲變形區(qū)內(nèi)，因此，彎曲基本不影響小孔的精度和形狀。
6.1.4 彎曲件的精度
（1）彎曲件的角度公差為±2°。
（2）彎曲件的直線尺寸公差為IT14級。
6.2 彎曲件的回彈
回彈是指金屬材料在塑性彎曲時總是伴隨著彈性變形，因此，當(dāng)彎矩去掉之后，彎曲件的彎曲角與彎曲半徑變的與模具尺寸不一致，回彈值通常以回彈角Δα表示。
Δα=α-α0
其中：α：表示回彈后制件的實際角度；
α0：表示模具的角度
6.2.1 影響回彈的因素
（1）材料的力學(xué)性能 與彈性模數(shù)成反比；
（2）相對彎曲半徑r/t r/t大則回彈角大；
（3）彎曲中心角α α愈大，則Δα愈??；
（4）彎曲方式 校正彎曲比自由彎曲回彈角??；
（5）制件形狀 U形件回彈小于V形件。
6.2.2 回彈角的大小
在實際設(shè)計時，通常按實驗的數(shù)據(jù)來修正，或經(jīng)試沖后再修正。
∵ 該彎曲為U形彎曲，且為自由彎曲
∴ 回彈角為Δα=2°。
6.2.3 減小回彈的措施
因為本彎曲件形狀已設(shè)計好，所以，常常就以以下幾個方面采取措施：
（1）彎曲工藝方面
壓彎前將坯料進(jìn)行退火處理。
（2）在模具結(jié)構(gòu)方面：
a.補(bǔ)償回彈；
b.增加壓料力或減小凸凹模之間的間隙的方法減少回彈；
c.彎曲時在彎曲件的端部加壓的方法，不但能獲得精確的彎曲高度，而且能減小回彈。
6.3 彎曲力的計算
6.3.1 彎曲力的大小通常采用經(jīng)驗公式
∵ 該彎曲為U形自由彎曲
∴ 彎曲力采用公式F=0.7KBt2бb/(r+t)
其中：F 為自由彎曲力
B 為彎曲件的寬度為12
t 為厚度為2
r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑為0.5
бb 為材料的抗拉強(qiáng)度,其值為400MPa
K為安全系數(shù)，一般取K=1.3
∴彎曲力F=0.3KBt2бb/(r+t)
=0.7×1.3×12×22×400
=6.9888（KN）
6.3.2 頂件力或壓料力F1
頂件力一般取自由彎曲力的30%～80%，現(xiàn)取自由彎曲力為50%。
∴頂件力F1=0.5×6.9888=3.4944（KN）
6.3.3 彎曲時壓力機(jī)公稱壓力的確定
F壓≥F自
=6.9888+3.4944
=10.4832（KN）
6.4 彎曲模的間隙
U形件彎曲時，凸凹模間隙的大小對彎曲件質(zhì)量有直接影響，過大的間隙會引起較大的回彈，過小的間隙會使制件厚度變薄，增加模具的磨損。因此必須確定合理的間隙值。
凸凹模的合理間隙值可按下式進(jìn)行計算：
Z/2=t+Δ+ct
其中：
Z/2 — 彎曲凸、凹模單邊間隙；
t — 坯料厚度；
Δ — 坯料厚度正偏差；
C — 根據(jù)彎曲件高度H和彎曲線長度L決定的系數(shù)，這里取C為0.04。
∴t=2, Δ為零， C為0.04
∴Z/2=2+0.04×2=2.08 mm
6.5 彎曲模工作部分尺寸計算
6.5.1 凸模圓角半徑rp
若彎曲件的內(nèi)側(cè)半徑r≥rmin(材料所允許的最小彎曲半徑,見《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》表1-3-1),則應(yīng)取rp=r
∴ 凸模圓角半徑rp=r=0.5mm
6.5.2 凹模圓角半徑rd及凹模深度L0
(1)凹模圓角半徑
凹模圓角半徑一般為不小于3mm,以免彎曲時材料表面產(chǎn)生劃痕。
彎曲凹模圓角半徑由《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》表1-3-16查得：
rd=5mm
（2）凹模深度L0
當(dāng)彎曲U形件時，如果彎曲邊長較大，而對平直度要求不太高時，可采用《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》表1-3-19空中的數(shù)值，查得：L0=20mm
6.5.3 凸、凹模工作部分的尺寸公差
L凸=（Lmin+0.75Δ）
=（10+0.75×0.2）
=10.15(mm)
L凹=（L凸+ Zmin）
=(10.15+2.08)
=12.23(mm)
6.6 壓力機(jī)的選擇
6.6.1 由上面已確定為壓力機(jī)的公稱壓力了,為10.4832KN。
6.6.2 壓力機(jī)各參數(shù)如下:
發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點(diǎn)距離SP=3mm
滑塊行程:固定行程S=40mm
調(diào)節(jié)行程S1=40mm
S2=6mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) n=200次/min
最大閉合高度 H=160mm
閉合高度調(diào)節(jié)量 ΔH=35mm
滑塊中心到壓力機(jī)的距離 C=100mm
工作臺尺寸:前后 B=180mm
左右 L=280mm
工作臺孔尺寸 前后B1=60mm
左右L1=130mm
立柱間距 A≥130mm
6.7 模架的設(shè)計與有關(guān)尺寸
采用中間導(dǎo)柱模架,根據(jù)L、B為125、80查《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計資料》第九章表1-9-1、表1-9-5得到模架模座的有關(guān)尺寸,再查表1-9-7查得導(dǎo)栓、表1-9-9得導(dǎo)套尺寸及表1-9-11得模柄尺寸等等。
6.8 頂出機(jī)構(gòu)
6.8.1 頂板與凹模的配合
∵ 彎曲件的形狀相對比較復(fù)雜
∴ 頂板與凹模 采用非配合關(guān)系
6.8.2 頂板的尺寸
頂板的長度一般根據(jù)彎曲件的長度而確定,或由凹模的長度確定。在前面的模具工作尺寸的計算中已求出了L凹=12.23mm,可知能夠選頂板的長度為12.1mm。
頂板的厚度由國家標(biāo)準(zhǔn)GB2867.4-81查得為9mm。
6.9 模具的安裝
6.9.1 模具安裝的注意事項:
(1)檢查模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度是否合理;
(2)模具安裝前應(yīng)將上下模板和滑塊底面的油污揩試干凈,并檢查有無遺物,防止影響正確安裝和發(fā)生意外事故。
6.9.2 模具安裝的一般次序如下:
(1)根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)節(jié)壓力機(jī)滑塊的高度,使滑塊在下死點(diǎn)時與工作臺面之間的距離大于沖模的閉合高度。
(2)先將滑塊升到上死點(diǎn),沖模放在壓力機(jī)工作臺面規(guī)定位置,再將滑塊停在下死點(diǎn),然后調(diào)節(jié)滑塊的高度,使其底平面與沖模上模座上平面接觸。
（3）將壓力機(jī)滑塊上調(diào)3～5mm’開動壓力機(jī)，空行程1～2次，將滑塊停于下死點(diǎn)，固定住下模座。
７結(jié)論
在近兩個月的畢業(yè)設(shè)計過程中，我從對模具一知半解到獨(dú)立設(shè)計開發(fā)的過程中，我始終做到勤勤懇懇，堅持按照一般的冷沖模設(shè)計過程來嚴(yán)格地計劃和安排進(jìn)程。由于模具結(jié)構(gòu)的精度要求高，各零件也較復(fù)雜，我始終學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的知識，熟悉各
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