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1 零件工藝方案確定
1.1沖壓件工藝分析
工件圖為圖.1.1所示彎曲彎曲件，材料黃銅，料厚0.4mm，大批量生產(chǎn)。其工藝性分析內(nèi)容如下：
圖1-1 零件圖
1.1.1材料分析
制件的材料為黃銅，具有很好的沖壓性能。
1.1.2結(jié)構(gòu)分析
該零件的材料厚為0.4±0.025mm，產(chǎn)品外形尺寸為11mm×35mm，大批量生產(chǎn)。該產(chǎn)品形狀較復(fù)雜，需要沖孔、倒角、落料、彎曲等多道工序完成，本設(shè)計(jì)采用先落料沖孔復(fù)合，后彎曲的方式進(jìn)行加工。
制件的材料為黃銅，具有很好的沖壓性能。大致形狀成“L”形彎曲，并帶有沖圓孔、方孔、腰形孔。主要成形方法是：先沖裁、后進(jìn)行彎曲，考慮到?jīng)_方孔的位置離彎曲的位置比較近，經(jīng)查表計(jì)算，確定沖方孔的位置不在其彎曲半徑之內(nèi)，故可以先沖方孔，再進(jìn)行彎曲；該制件標(biāo)示了未注圓角R0.3mm，有利于凸凹模的設(shè)計(jì)和加工，因?yàn)榧饨堑奈恢靡桩a(chǎn)生應(yīng)力集中；采用分段切除余料方式來設(shè)定工序。
1.1.3精度分析
零件上未標(biāo)注公差要求，公差尺寸均按IT14選取，所以普通彎曲和沖裁即可滿足零件的精度要求取公差等級為IT12。
1.1.4.工藝分析
該制件的材料是黃銅H62（硬態(tài)），料厚0.4mm,偏薄，但不影響沖壓，切除廢料的時(shí)候需要采用“過切”的方式，以免其產(chǎn)生毛刺、尖角，影響制件的精度，凸凹模也不利于加工，所以采用“過切”，而且邊緣設(shè)計(jì)成圓角，便于加工；該制件成形形狀為“L”形，在彎曲時(shí)有側(cè)向力存在，易產(chǎn)生偏移，制件質(zhì)量的穩(wěn)定性難以保證。
根據(jù)以上分析，該制件的形狀、尺寸、精度、材料均符合級進(jìn)沖壓工藝要求，可以采用復(fù)合模沖壓方法加工。
1.2工藝方案的確定
完成此工件需要落料、沖孔和彎曲等工序。針對制件的形狀特點(diǎn)，制定出如下三種沖壓工藝方案：
第一種方案：采用落料、沖孔、彎曲單工序模逐步加工。
第二種方案：采用落料、沖孔復(fù)合模，彎曲單工序模逐步加工。
第三種方案：將沖沖孔、落料等工序由一副級進(jìn)模完成, 另加一副彎90°的彎曲模。
第一步：沖1個(gè)Ф3*5mmr的槽孔，1個(gè)Ф4mm的圓孔，1個(gè)3mm*5mm的方形孔；第二步：落外形。
方案一在生產(chǎn)過程中需要三副模具，在后來工序中一步一步操作需要時(shí)間較多，且三副模具制作也不方便。方案二：該方案經(jīng)計(jì)算可沖孔落料復(fù)合完成，且不會(huì)致使彎曲過程中孔變形、生產(chǎn)效率高，且易于操作。方案三模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。比較上述三種工藝方案，方案二最佳，故本次設(shè)計(jì)采用此方案。
1.3排樣設(shè)計(jì)
對零件圖的分析和計(jì)算，繪制出零件的展開圖如圖2-6 所示。
圖1-2 制件展開圖
工序、工步的設(shè)計(jì)涉及多方面的技術(shù)問題，這里需要考慮的主要問題有：選擇毛坯的排樣方式；沖裁的工藝性分析；定位方式的選擇；凹模的選擇；卸料板的設(shè)計(jì)等。
（1）采用一次除方法。
從展開的零件圖上可以以看出，沖切的部分可以一次完成，如果分幾部分沖出，則制件的精度也很難保證，因此宜采取一次性切除沖切余料的方法。
（2）條料的送進(jìn)方式和定位方法。
由于該產(chǎn)品的需求量很大，采用人工送料提高不了生產(chǎn)效率，故采用帶自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的裝置來滿足生產(chǎn)需求；利用自動(dòng)送料機(jī)進(jìn)行粗定位，導(dǎo)正銷作為精定位。
（3）步距的確定。
根據(jù)步距計(jì)算法，送料步距應(yīng)該等于中間的長度和搭邊寬度之和。根據(jù)制件的材料和厚度取搭邊值為兩邊搭邊值為1mm ，中間搭邊值為0.5mm ，因此，送料的步距定為11.5mm 。
（4）工序的排布順序。
采用單排多工位復(fù)合模，落料、沖孔在第一副模具中完成，彎曲在第二副模具中完成。
采用單排樣可以降低模具的復(fù)雜程度、便于操作與維護(hù)、保證制件的精度，在同一副模具中能夠完成自動(dòng)沖壓、自故障動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)停機(jī)等自動(dòng)化無人生產(chǎn)，有利于現(xiàn)場管理，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高加工效率。模具采用優(yōu)質(zhì)的合金工具鋼材料制造，設(shè)計(jì)正常情況下可達(dá)到300 萬次的壽命，最終可降低單個(gè)產(chǎn)品的成本、保證質(zhì)量，使產(chǎn)品具有良好的市場競爭力。
圖1-3 排樣圖
2 零件工藝計(jì)算
2.1.彎曲工藝計(jì)算
2.1.1毛坯尺寸計(jì)算
零件展開圖為
圖2-1 彎曲零件圖
對于有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴(yán)重，按中性層展開的原理，所以坯料展開長度為L=24+11=35
由于零件寬度尺寸為11mm，故毛坯尺寸應(yīng)為35mm×11mm。
2.1.2彎曲力計(jì)算
彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲，校正彎時(shí)的彎曲力和頂件力為：
對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故一般可以忽略，即
≥
≥19.07KN，根據(jù)壓彎力大小，初選設(shè)備為JB04—2
2.1.3初選壓力機(jī)
根據(jù)彎曲力的大小，選取壓力機(jī)JB04—2，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：20kN
滑塊行程：40mm
最大閉合高度：162 mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：40 mm
工作臺(tái)尺寸：326 mm×326 mm
模柄孔直徑：22mm
滑塊行程次數(shù)：220/min
2.2沖孔落料復(fù)合模工藝計(jì)算
間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。但很難找到一個(gè)固定的間隙值能同時(shí)滿足沖裁件質(zhì)量最佳、沖模壽命最長，沖裁力、最小等各方面的要求。因此，在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個(gè)間隙范圍就稱為合理間隙，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙（Zmin），最大值稱為最大合理間隙（Zmax）。
根據(jù)?模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊?附表1，查得：沖裁模初始雙面間隙值
設(shè)計(jì)落料模時(shí)先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。
考慮刃口的磨損對沖裁件尺寸的影響；刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖裁件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)取接近或等于沖裁件的最大極限尺寸。
不管是落料還是沖孔，沖裁間隙值一般選用最小合理間隙值Zmin。
考慮沖裁件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具制造公差時(shí)，既要保證沖裁件的精度要求，又要保證有合理的間隙值，一般沖模精度較沖裁件精度高2～3級。沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于IT11級，故沖模精度取IT14級。
凸、凹模加工時(shí)工作部分尺寸的計(jì)算
圓孔：
方孔：
腰型孔：
2.3落料沖孔復(fù)合模沖裁力
2.3.1沖裁力
查閱《中國模具設(shè)計(jì)大典》，由沖裁力計(jì)算公式F=Lt可計(jì)算出總沖裁力：
=62kN。
2.3.2 卸料力
查閱《中國模具設(shè)計(jì)大典》，卸料力Fx=Kx×F
黃銅Kx取0.04。
Fx=0.06×62000=3720N
壓力機(jī)標(biāo)稱壓力的確定
P≥（1.1～1.3）F∑
F∑=F+Fx+Ft=62000+2480+3720=68200N
P≥（1.1～1.3）F∑=88.6KN
所以=88.6kN。
2.3.3初選設(shè)備
根據(jù)沖裁力的大小，選取開式雙柱可傾臺(tái)壓力機(jī)J23—10，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：100N
滑塊行程：45mm
最大閉合高度：180mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：35mm
滑塊中心線到床身距離：130mm
工作臺(tái)尺寸：180 mm×240mm
工作臺(tái)孔尺寸：φ170mm
模柄孔尺寸：φ30 mm×50mm
墊板厚度35 mm
2.4壓力中心計(jì)算
沖壓力合力的中心即是壓力中心。為了保證壓力機(jī)和模具正常平穩(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心重合，否則，沖裁過程中壓力機(jī)滑塊和沖模將承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常的磨損，合理的間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件的質(zhì)量和模具壽命甚至損壞壓力機(jī)。根據(jù)排樣的設(shè)計(jì)本模具的壓力中心采用解析法計(jì)算過程如下：根據(jù)《 沖壓模具及設(shè)備》 一書中的計(jì)算壓力中心的公式得：
＝＝19.27
=0
3 沖裁模具設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇
3.1模具總體設(shè)計(jì)
3.1.1模具類型的選擇
根據(jù)零件的工藝分析所用的模具為沖孔落料復(fù)合模
3.1.2導(dǎo)向方式的選擇
該模具采用可拆卸、后側(cè)導(dǎo)柱模架精密模架，這樣才能滿足精度的要求
3.1.3定位方式的選擇
因?yàn)槟＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)反方向的是定位銷，無側(cè)壓裝置。控制條料送進(jìn)歩距的是擋料銷，手動(dòng)送料。
3.1.4卸料，出件方式
由零件的厚度0.4mm,采用彈性卸料，沖孔凸模上有推件塊可以將零件打下。
3.2凸.凹模，凸凹模的設(shè)計(jì)
3.2.1凹模
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，凹模的的外形尺寸根據(jù)沖裁材料的厚度t=0.4mm和沖裁件的最大外形尺寸b=35mm來確定
凹模厚度 H=kb=35×0.30≈ 13mm (k為板料厚度的影響系數(shù))
凹模壁厚 C=2× 13=26 mm （>30～40） 取32.5mm
所以，凹模的總長，凹模的寬度B=60.
凹模的固定一般采用螺釘和銷釘，如圖
圖3-1 凹模
3.2.2凸模
由于產(chǎn)品的批量較大，為縮短凸模維修、刃磨的周期，凸模全部使用快換結(jié)構(gòu)，采用Cr12MoV 材料確保其使用壽命，凸模采用固定板固定，便于維修、刃磨，降低模具的維修成本，提高生產(chǎn)效率。
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)采用臺(tái)階式整體，臺(tái)肩固定，凸模與固定板間采用H7/m6配合。
采用彈壓卸料板時(shí)，凸模長度按下式計(jì)算
L=h1+h2+t+h
式中 L : 凸模長度，；
h1: 凸模固定板，；
h2: 卸料板厚度,；
t : 材料厚度,；
h ：增加長度，它包括凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5mm～1mm），凸模的修模量。
經(jīng)計(jì)算得凸模長度為27mm。
凸模的強(qiáng)度和剛度校核
凸模承載能力的校核，凸模最小斷面承受的壓力，必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓力，即=FP/Amin ，對于圓形凸模dmin4t/,式中
——凸模最小斷面的壓應(yīng)力，Mpa ；
FP——凸模縱向總壓力，N；
Amin ——凸模最小截面積，；
dmin——凸模最小直徑，mm；
t——材料厚度，mm；
材料抗剪強(qiáng)度，Mpa；
——材料的許用壓應(yīng)力，Mpa；
凸模失穩(wěn)彎曲極限長度
凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最大長度：Lmax 85/，式中
——凸模的沖裁力，；
d——凸模的直徑，mm
3.2.3凸凹模的設(shè)計(jì)
由于沖出的零件形狀都比較小，采用鑲拼式結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不利于磨具的制造、裝配，降低了生產(chǎn)效率。采用整體式結(jié)構(gòu)則易于加工，便于控制加工精度，維修也比較方便，同時(shí)節(jié)省模具生產(chǎn)成本。
該模具的凸凹模的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示，；凸凹模的刃磨高度為4mm，當(dāng)凹模刃磨10mm時(shí)，單邊增大到0.022mm，而該模具的凹模單邊最大合理間隙為0.028mm，完全在這范圍之內(nèi)；加工時(shí)，直接采用慢走絲線切割割斜度，而且還方便了落料。
凸凹模高度根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)取34mm，直臂刃口高度查表為4mm，材料為Cr12MoV,熱處理硬度58-62HRC。
圖3-2為凸凹模,
圖3-2 凸凹模
3.3定位零件
擋料銷根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)采用固定擋料銷裝在凸模上選取直徑，露出部分長度1.5mm,固定擋料銷M37, 導(dǎo)料銷M37，材料45鋼，數(shù)量2個(gè)。
3.4導(dǎo)向零件
導(dǎo)柱和導(dǎo)套；材料20鋼，滲碳淬火處理，導(dǎo)柱導(dǎo)套分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用R7/h6和H7/V6過盈配合
3.5卸料與推（頂）件裝置
3.5.1彈頂裝置中彈性元件的計(jì)算
由于該零件在成型過程中需卸料和頂件，所以模具采用彈性寫卸料裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下:
1）考慮模具結(jié)構(gòu)選用4個(gè)厚壁的筒形的聚氨酯彈性體。
2）計(jì)算每個(gè)彈性體的預(yù)壓力F
F=F卸 /4=3.72/4=0.93KN
3)考慮到橡膠的工作壓縮量較小，取預(yù)壓縮率10％，并由表查的單位壓力Fq=1.1MPa
4）計(jì)算彈性體的截面積A
A=F/Fq=930/1.1=845.45mm2
5) 選用直徑為6mm卸料螺釘，選取彈性體穿卸料螺釘孔的直徑取6.4mm,則彈性體的外徑D可按下式求得
π（D2-d2）/4=A則D==33mm
6） 取橡膠塊的高度
0.5得16mm
考慮模具結(jié)構(gòu)取H=24mm
3.5.2推件塊
取厚度為8.5mm,外形尺寸與零件的外形相同材料45鋼，淬火硬度43-48HRC
圖3-3 推件塊
3.6連接與固定零件
3.6.1六角螺釘
M650JB/T119.1-2000，數(shù)量4個(gè)，材料45鋼
3.6.2圓柱銷
GB/T117-2000 M8 ,材料為45鋼，與上下模座，墊板，凹模，凸模固定板的配合為H7/m6的過渡配合
3.6.3卸料螺釘
卸料螺釘?shù)某叽绺鶕?jù)模具的結(jié)構(gòu)選擇M6*50，數(shù)量4個(gè)，材料45鋼,
3.6.4模柄
模具采用旋入式模柄，根據(jù)設(shè)備的模柄孔尺寸，應(yīng)選用規(guī)格為A30×78的模柄。并加銷釘防止轉(zhuǎn)動(dòng)。由壓力機(jī)的型號(hào)J23—10,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉(zhuǎn),模柄長度比模柄孔深度小5～10mm
3.6.5標(biāo)準(zhǔn)模架
標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，LXB=125mmx100mm,模具采用中間導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座260mm×140mm×35mm，下模座260mm×140mm×45mm，導(dǎo)柱22mm×130mm，導(dǎo)套22mm×80mm×33mm
3.7其它零部件設(shè)計(jì)
3.7.1凸模固定板
凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,根據(jù)核準(zhǔn)選取板的規(guī)格為L×B×H=100×60×12;凸模與凸模固定板的配合為H7/m6,裝配可通過2個(gè)銷釘定位,4個(gè)螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角。
圖3-4 凸模固定板
3.7.2卸料板
卸料板的厚度與卸料力大小、模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，取其值為4mm。
圖3-5 卸料板
3.7.3墊板
墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力,以防止模座被擠壓損傷,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板.墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度可取20mm,這里設(shè)計(jì)時(shí),由于壓力較大,根據(jù)GB2865.2-81選取規(guī)格為L×B×H=100×60×6。
3.8 裝配圖
有了上述各步計(jì)算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案，便可以對模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫出沖裁裝配圖如圖13所示。
模具閉合高度H模=119.5mm
圖3-6落料模裝配圖
4壓力機(jī)的校核
4.1公稱壓力
根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為J23-10它的壓力為100>86.6,所以壓力得以校核;
4.2滑塊行程
滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=0.4,卸料板的厚度H=4及凸模沖入凹模的最大深度4,即S1=0.4+4+4=8.4
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