不銹鋼彎曲件沖壓模具設(shè)計【直角板】,直角板,不銹鋼,彎曲,曲折,沖壓,模具設(shè)計,直角 分 類 號 密 級 寧寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 不銹鋼彎曲件沖壓模設(shè)計 所在學(xué)院 寧波大紅鷹學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 08機自2班 姓 名 姜宏盛 學(xué) 號 08141010213 指導(dǎo)老師 陳祥 年 月 日 誠 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《不銹鋼彎曲件沖壓模設(shè)計》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日 摘 要 本文主要介紹了模具在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用情況以及它的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展方向。本設(shè)計以給定的零件來選擇合理的模具，通過幾種不同的模具比較最終定位采用復(fù)合模，工藝過程分為落料、沖孔、 彎曲成形，根據(jù)工藝要求確定了排樣圖，從而設(shè)計了凸凹模，確定各種力，確定模架查找標(biāo)準(zhǔn)件。最后一生產(chǎn)廠家和用戶的角度對產(chǎn)品進行了技術(shù)經(jīng)濟分析。 關(guān)鍵詞：落料，沖孔，彎曲成形，沖壓模 5 Abstract This paper mainly introduces the application of mould in modern industry and its development present situation, development direction. This design with a given part to choose reasonable mold, through several different mould compared with composite modulus, ultimately positioning process is divided into blanking, punching, flanging process, according to the technical requirement, determined to design the strip layout diagram module, and determine the concavo-convex forces, sure formwork search standard parts. Finally a manufacturer and user's perspective on product technical economy analysis. Key Words: blanking，Punching，F(xiàn)langing forming，Stamping die 目 錄 摘 要 3 Abstract 4 目 錄 5 1 緒 論 7 1.1 課題的提出 7 1.2 我國模具發(fā)展現(xiàn)狀及前景 7 1.2.1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀 7 1.2.2 我國模具技術(shù)的發(fā)展前景 8 2 總體方案設(shè)計 10 2.1 沖壓件的工藝分析 10 2.2 主要工藝參數(shù)計算 11 2.3 確定排樣圖 12 2.4 材料利用率計算 13 2.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 14 2.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 14 2.5.2沖孔部份凸、凹模刃口尺寸的確定 14 2.6 沖壓力計算 16 2.6.1 落料部分沖壓力 16 2.6.2 沖孔部分沖壓力 17 2.6.3彎曲部分沖壓力 17 2.6.3 總沖壓力 17 2.7壓力機選用 18 2.8 壓力中心計算 18 2.9落料沖孔模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 2.9.1落料凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計 19 2.10 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 3 沖壓模具主要零、部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計 21 3.1 工作零件 21 3.2 定位零件 21 3.3 導(dǎo)向及支撐固定零件 22 3.4 模柄 23 3.5 模具的閉合高度 24 總 結(jié) 25 致 謝 26 參考文獻 27 1 緒 論 1.1 課題的提出 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)使用的重要工藝裝備，它以其自身的特殊形狀通過一定的方式使原材料成型?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，由于模具的加工效率高，互換性好，節(jié)省原材料，生產(chǎn)成本低，所以得到廣泛的應(yīng)用。 模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造水平的重要標(biāo)志之一。模具技術(shù)能促進工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益。模具是效益放大器，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品的價值往往是模具價值的幾十倍、上百倍。在美國模具被稱為點鐵成金的磁力工業(yè)，德國則認(rèn)為其是所有工業(yè)中的關(guān)鍵工業(yè)；日本認(rèn)為模具是促進社會繁榮富裕的動力。 本套模具設(shè)計，我所設(shè)計的是生活中極為常見的是與其它零件配合使用的頂罩，主要介紹的是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的落料、沖孔、彎曲、翻邊工序，設(shè)計的模具是它整個生產(chǎn)過程一次成型的復(fù)合模。我首先對沖壓工藝性件進行了分析，比較和確定工藝方案，然后進行主要工藝參數(shù)的計算，再進行模具的總體設(shè)計，選擇合理的沖壓設(shè)備，最后選擇工作零件的加工工藝及模具的裝配和試沖等十個步驟，完成了對整套模具的設(shè)計與制造。 通過本次的畢業(yè)設(shè)計，我不僅鞏固了所學(xué)中有關(guān)冷沖模具設(shè)計課程的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，而且掌握了冷沖壓模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等，使理論和生產(chǎn)實際知識綜合運用，從而培養(yǎng)和提高了我獨立工作的能力。 1.2 我國模具發(fā)展現(xiàn)狀及前景 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。 1.2.1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀 20世紀(jì)80年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”已經(jīng)取得了共識。目前，中國有17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進步的投入力度，將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48in（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料[1]等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻。 進入21世紀(jì)，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術(shù)和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進制造技術(shù)來加速模具工業(yè)的技術(shù)進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。 1.2.2 我國模具技術(shù)的發(fā)展前景 當(dāng)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。 模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 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(如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(如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。 多功能復(fù)合模將進一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合具是在多工位級進?；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(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。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。 材料和節(jié) 約能源，所以廣泛應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，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。 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)。這也是我國長遠發(fā)展 的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有如下特征：多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤； 有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系。 復(fù)合模的特點如下： 生產(chǎn)效率成倍提高 例如原來由兩副模具分別完成的落料、沖孔工序，若使用落料、沖孔復(fù)合膜時。則可由一副模具在一次沖壓行程中完成，生產(chǎn)效率提高一倍。若原來由四副單工序模完成的落料、沖孔、彎曲、脹形的沖壓工序，在采用了四合一復(fù)合模后，生產(chǎn)效率可提高四倍。而且還節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運工作。 提高沖壓件的質(zhì)量 在復(fù)合模具中幾道沖壓工序是在同一工位上完成的，無需重新定位，因此在完成幾道沖壓工序過程中沖壓件的定位基準(zhǔn)不動，從而使沖壓工件的位置精度得到提高。例如當(dāng)沖壓件的外緣與內(nèi)孔的同心度要求較高時，采用復(fù)合模就較容易滿足要求。另外，對于那些尺寸較小的沖壓工件或形狀比較復(fù)雜而重新定位又比較困難的沖壓工件，采用復(fù)合模就可避免重新定位的困難及在重新定位時產(chǎn)生的誤差。復(fù)合模的同心度誤差在+0.02~~+0.04mm以內(nèi)。 對模具制造精度要求較高 由于復(fù)合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，因此模具結(jié)構(gòu)一般要比單工序模復(fù)雜，而且各零部件在運動時要求相互之間不干涉、準(zhǔn)確可靠。這就要求模具的制造應(yīng)有較高的精度。因此模具額制造成本也就提高了，制造周期相對延長，維修業(yè)不如但工序模簡便。 復(fù)合模種類如下： 按復(fù)合工序的性質(zhì)分類，復(fù)合模可分為以下幾種： a沖裁類復(fù)合模：如落料、沖孔復(fù)合模、切斷、沖孔復(fù)合模等。、 b成形類復(fù)合模：如彎曲復(fù)合模、復(fù)合擠壓模等。 c沖裁與成形復(fù)合模：如落料、拉伸復(fù)合模、沖孔、翻邊復(fù)合模、彎曲、切邊復(fù)合模、落料、彎曲、沖孔、翻邊復(fù)合模等。 2 總體方案設(shè)計 2.1 沖壓件的工藝分析 沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術(shù)和經(jīng)濟兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來。 1 影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟方面考慮，主要因素： ①工件的外形為平板形狀，外形簡單，適宜沖裁。 ②工件無細(xì)長的旋臂與窄槽，模具結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，適合沖壓。 ③材料為不銹鋼板，是常見的沖壓材料。 ④工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按IT14級處理。 ⑤生產(chǎn)批量，一般來說，大批量生產(chǎn)時，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時，常采用簡單?；驈?fù)合模，以降低模具制造費用。 ⑥成型件的尺寸要求不高，表面粗糙度要求不高。 綜上所述，此工件適宜沖裁。 2 本沖壓件工藝分析如下： 1．圖形分析　形狀較簡單，主要是落料、沖孔、彎曲形狀。 2．尺寸分析　尺寸公差要求不高，未注公差尺寸均取IT14級。 3．材料不銹鋼板，是常見的沖裁材料。 零件用的是厚2mm的不銹鋼板。 力學(xué)性能：抗拉強度 σb (MPa)：440~470（查參考文獻[2]P411頁，表7-1） 抗剪強度 τ(MPa)：310~380 伸長率 δ10 (％)： 21~25 屈服點σs (MPa)：240 由于零件是一個平面形狀，內(nèi)部有小孔，外部是直線組成。關(guān)鍵是沖孔、落料彎曲能否同時進行？ 4．批量:批量生產(chǎn)。 5．沖壓工序落料、沖孔、彎曲。 6．沖裁間隙 根據(jù)料厚t=2再查參考文獻[3]P30頁， 得單面間隙C＝0.21～0.3mm 一般對于這樣的工件，通常采用先落料、沖孔，再彎曲的加工方法。由于該工件的生產(chǎn)批量較大，如果把三道工序放到一起，可以大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本，并且避免原有的加工方法中必須將手伸入模具的問題，對保護操作者安全也很有利。 將三道工序復(fù)合在一起，可以有以下兩個不同工藝方案： 一，先落料，然后沖孔和彎曲在同一工步； 二，落料、沖孔為同一工步首先完成，然后進行彎曲。 采用第一種方案加工工件，不易保證長度尺寸的精度，而且容易磨損內(nèi)孔沖頭，降低模具壽命。 經(jīng)分析、比較最后確認(rèn)方案二。對彎曲的回彈，可以用減小間隙的方法來避免或減小回彈。 2.2 主要工藝參數(shù)計算 毛坯的尺寸計算 毛坯展開長度計算 L=L1+L2+0.4t 式（2—1）(根據(jù)<沖壓模具設(shè)計與實例解析>p91 式中 L1—第1段彎曲內(nèi)側(cè)長度L1=64mm L1—第2段彎曲內(nèi)側(cè)長度L2=13mm t——料厚（mm), t=2mm 則 L=64+13+0.4X2=77.8 圖2—1 簡圖 2.3 確定排樣圖 在沖壓零件中，材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認(rèn)真計算，確保排樣相對合理，以達到較好的材料利用率。 排樣方法可分為三種： 1．有廢料排樣 2．少廢料樣 3．無廢料排樣 少廢料排樣的材料利用率也可達70%－90%。但采用少、無廢料排樣時也存在一些缺點，就是由于條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定們所產(chǎn)生的誤差，使工作的質(zhì)量和精度較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質(zhì)量和模具壽命。 根據(jù)本工件的形狀和批量，對模壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。 排樣時工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進。 本產(chǎn)品外形是多線段組合，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮對排，對排方式可以是直排，具體由下面計算決定。 方案一： 送料步距A＝77.8+2.5=80.3mm。 條料寬度B＝(D+2a) 其中：Ｄ＝40，a＝3， B＝（40+2×3）=46mm 由于在剪板時也有公差，查參考文獻[4]P49頁， 得條料寬度公差Δ＝0.7mm 所以,剪板寬度B＝（40+2×3+0.7）= 排樣圖如圖3.2所示。 圖3.2 排樣圖 2.4 材料利用率計算 在沖壓零件中，材料利用率是一個非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的途徑之一。 由于本產(chǎn)品采用復(fù)合工序的單副模具生產(chǎn)，送料采用手動送料，因此可以假設(shè)原材料為板料，再經(jīng)剪板后成為條料。板料尺寸為定制，厚3mm。 材料利用率計算公式： 其中：S0————板材總面積 　　　S ————實際產(chǎn)品面積 故 S0=4567.26 mm2 S=S落-S孔 由于圖特征多，采用CAD軟件進行輔助分析計算，要CAD軟件中測得S落=3250.1 mm2，S孔=282.743 mm2，所以S=3250.1-282.743=2967.357mm2 故材料總利用率 可見材料利用率大于80%，因此材料利用還是可以接受的。 2.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 本模具有2種工序組成，落料和沖孔，外形是落料，內(nèi)部各孔是沖孔，下面分二部份分別計算。 2.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 （1）計算原則 本產(chǎn)品外形屬于落料工序，因此計算原則以凹模為基準(zhǔn)，配做凸模。 由于外形復(fù)雜，故采用凸、凹模配合加工法來制造，并進行設(shè)計計算。 （2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計算。 工件尺寸有：，, 77.8, 。 凸、凹模制造公差取對應(yīng)尺寸公差的1/4。 查參考文獻[3]P30頁，沖裁雙面間隙Zmin=0.42，Zmax=0.60， 所以：Zmax -Zmin＝0.18 （3）落料凸、凹模刃口尺寸計算 由于以凹模為基準(zhǔn)，所以查參考文獻[1]P64-P65頁，得公式 凹模磨損后尺寸變大的： 凹模磨損后尺寸變小的： 凹模磨損后尺寸不變?。? , ,屬于磨損后尺寸變大的尺寸 1．尺寸計算 A=40，Δ=0.62 凹模偏差δd=Δ/4=015mm t=1，查參考文獻[4]P39頁，得χ=0. 5 所以 2．計算 A=78，Δ=0.52 凹模偏差δd=Δ/4=0.13mm t=3，查參考文獻[4]P39頁，表2.3.1，得χ=0.5 所以 凸模與凹模為基準(zhǔn)配做，保證雙面間隙為：0.42～0.60mm。 2.5.2沖孔部份凸、凹模刃口尺寸的確定 （1）計算原則 沖孔計算原則以凸模為基準(zhǔn)，配做凹模。 圓孔由于加工方便采用分開加工法制造并計算。 非圓形孔由于外形復(fù)雜，制造不便故采用凸、凹分開配合加工法來制造，并進行設(shè)計計算。公差查表確定。 （2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計算 分別是一個圓孔和一個孔； 查參考文獻[1]P63頁，得計算公式： 凸模尺寸： 凹模尺寸： 有一個圓孔,尺寸有：和定位尺寸； 另一個圓孔，尺寸有：和定位尺寸，。 由于以凸模為基準(zhǔn)，所以查參考文獻[1]P64-P65頁，得公式 凸模磨損后尺寸變小的： 凸模磨損后尺寸變大的： 凸模磨損后尺寸不變?。? 公差取工件尺寸的1/4。 ,屬于磨損后尺寸變小的尺寸 查參考文獻[3]P30頁，表4-2沖裁雙面間隙Zmin=0.42，Zmax=0.60， 所以：Zmax -Zmin＝0.18 （3）沖孔凸、凹模刃口尺寸計算 1．圓孔的尺寸計算（分開加工法） 查參考文獻[2]P148頁， 得：凸模偏差δp=0.020mm 凹模偏差δd=0.020mm 沖裁雙面間隙Zmax -Zmin=0.060 因此：δp+δd=0.020+0.020=0.040＜0.18=Zmax -Zmin 所以凸、凹模制造公差合理。 所以：mm mm 2．圓孔的尺寸計算（分開加工法） 查參考文獻[2]P148頁， 得：凸模偏差δp=0.020mm 凹模偏差δd=0.020mm 沖裁雙面間隙Zmax -Zmin=0.060 因此：δp+δd=0.020+0.020=0.040＜0.18=Zmax -Zmin 所以凸、凹模制造公差合理。 所以：mm mm 3.其他尺寸類似在此不再計算。 2.6 沖壓力計算 因此必須認(rèn)真計算沖壓力。本模具沖壓力（F總）有三大部分組成，即落料部分力（F落）、沖孔部分力（F沖）彎曲部分力（F彎）組成，由于落料、沖孔同時進行，然后進行彎曲，因此只需考慮壓力機在整個沖壓運動過程中是否有足夠的動力提供，取三者和，下面分別進行計算。 2.6.1 落料部分沖壓力 根據(jù)本模具的結(jié)構(gòu)，沖壓力包括落料沖裁力、卸料力和頂件力。 已知材料不銹鋼板鋼板，板材厚2mm，材料的抗剪強度取中間值τ=350MPa進行計算。 1．沖裁力 式中 L——落料件的周長，mm t ——板料厚度，mm τ——材料抗剪強度，MPa 2．卸料力 查參考文獻[3]P41頁，表4-15 表3.5[3] 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 材料 料厚t/mm K1卸 K2推 K3頂 鋼 ≤0.1 0.065~0.075 0.1 0.14 ＞0.1~0.5 0.045~0.055 0.065 0.08 ＞0.5~2.5 0.04~0.05 0.055 0.06 ＞2.5~6.5 0.03~0.04 0.045 0.05 ＞6.5 0.02~0.03 0.025 0.03 鋁、鋁合金 0.025~0.08 0.03~0.07 0.03~0.07 純銅、黃銅 0.02~0.06 0.03~0.09 0.03~0.09 式中 K卸——卸料力系數(shù)，N 查參考文獻[3]P41頁，表4-15，得K卸=0.04 3．落料總沖壓力 F落=F沖+F卸=351198+10536= 361733N 2.6.2 沖孔部分沖壓力 根據(jù)本模具的結(jié)構(gòu)，沖孔力包括沖裁力和卸料力。 已知材料不銹鋼板鋼板，板材厚3mm，材料的抗剪強度取中間值τ=350MPa進行計算。 1．沖孔力 式中 L——落料件的周長，mm t ——板料厚度，mm τ——材料抗剪強度，Mpa 2. 推件力 式中 K卸——卸料力系數(shù)，N 查參考文獻[3]P41頁，表4-15，得K卸=0.045 沖孔總沖壓力 F孔= F卸+F沖=102921+4631=107552N 2.6.3彎曲部分沖壓力 根據(jù)本模具的結(jié)構(gòu)，沖孔力包括沖裁力和推件力。 已知材料不銹鋼板鋼板，板材厚2mm，材料的抗剪強度取中間值τ=350MPa進行計算。 1．自由彎曲力 式中 k——安全系數(shù)，1.3 b——彎曲件寬度，mm σb——材料強度極限，Mpa t——材料厚度，3mm 2. 壓料力 式中 K彎——彎曲力系數(shù)，N 查參考文獻[3]P41頁，表4-15，得K卸=0.05 彎曲總沖壓力 F總= F彎+F壓=22974+1149=24123N 2.6.3 總沖壓力 總沖壓力 F總=F落+F孔+F彎總=361733+ 107552+24123=493408N 2.7壓力機選用 如果落料和沖孔、彎曲一起進行，壓力很大，必須選用很大的壓力機，對沖孔凸模不利，也極不經(jīng)濟，因此采用階梯沖裁，首先落料，等落料沖孔完成后再彎曲，這樣可達到降低沖壓力，同時壓力機的行程有所增大，必須大于20mm。 由上面計算可知落料沖孔部份力大于彎曲部份力，并且落料沖孔在前彎曲在后，故取總的落料部份力來計算壓力機所需的壓力。 壓力機的沖壓力選用1.3倍總沖壓力以上。 即，F(xiàn)≥1.3F孔=1.3×493408N≈641.4KN。 綜合上述，查參考文獻[2]P478頁，附錄A，選得開式雙柱固定臺壓力機型號為：JD21-100 壓力機參數(shù)如下： 公稱壓力：1000KN 滑塊行程：120mm 最大封閉高度：400mm 工作臺尺寸：左右1000mm×前后600mm 工作臺孔尺寸：φ200mm 模柄孔尺寸：φ60mm×80mm 圖2.4雙柱可傾壓力機 2.8 壓力中心計算 一副模具的壓力中心就是這副沖模各個壓力的合力作用點，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能與壓力機滑塊的中心在同一垂直線上，否則沖壓時會產(chǎn)生偏心載荷，導(dǎo)致模具以及壓力機滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機的使用壽命，而且也影響沖壓件的質(zhì)量，因此必須計算其壓力中心。對于對稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對于復(fù)雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機中心的計算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點“合力對某軸的力矩之和”的力學(xué)原理求得。本次設(shè)計的工件不是對稱的，所以壓力中心需要計算。 查參考文獻[3]P340頁，得 不規(guī)則形狀沖裁 同時借助CAD軟件輔助計算得壓力中心為： X0=13.7 Y0=0 2.9落料沖孔模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)本模具采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，其主要零件有：落料凹模、凸凹模、2種沖孔凸模（共2個）、凸凹模固定板、凸模固定板、凸模墊板、卸料板、打桿和推件桿等。 2.9.1落料凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計 1．凹模及刃口形狀 采用直刃口，刃口高度取h=36mm，下方為臺階形，周邊大3~5mm，形狀如下圖所示。 圖3.6 凹模刃口形狀 2．凹模材料和熱處理 查參考文獻[2]P434頁，表7-15得材料為Cr12，熱處理60～62HRC。 3．凹模外形尺寸 凹模厚度：H=Kb（≥15mm） b=40，t=3mm查參考文獻[4]P72頁， 表3.6[4] 系數(shù)K值 b/mm 材料厚度t/mm ≤0.5 ＞0.5~1 ＞1~2 ＞2~3 ＞3 ≤50 0.3 0.35 0.42 0.5 0.6 ＞50~100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 ＞100~200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 ＞200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 得，K=0.5 所以 H=0.5×40=20mm，取H=20mm 凹模壁厚：C=（1.5～2.0）H（≥30mm） C=2.0×H=2.0×20=40mm，（由于形狀復(fù)雜，取系數(shù)2.0） 凹模邊長尺寸為： 2×40+95.3=175.3≈175 mm（取整并考慮推件塊活動空間）取L=186mm 2×40+40=120 凹模高度調(diào)整：考慮放置推件塊及彎曲的需要，凹模高度再作調(diào)整，故取H=80 查標(biāo)準(zhǔn)模板得： 凹模外形尺寸為：160×250×80 2.10 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具主要是由上模座、下模座、沖孔凸模、沖孔翻邊圖 凹模、落料凸凹模、成形凹模、落料凹模、定位拉料板、卸料環(huán)等主要零件組成。 1. 卸料零件計算 上卸料采用剛性卸料裝置。壓力機滑塊上的打料橫梁通過打料棒、頂板、頂桿、卸料環(huán)將制件從上模中打出。 下卸料是采用橡膠作為彈性元件的彈性裝置。 由式（1—4）計算橡膠的自由高度。 H自由=（3.5~4）s工作 式中，s工作——工作行程與模具修模量或調(diào)整量（4~6mm）之和。 s工作=（3.5+1+4）mm=8.5mm 則H自由=（3.5~4）×8.5mm=29.75~34慢慢。 取H自由=30mm。 橡膠的裝配高度H2=（0.85~0.9）H自由=25.5~27mm 取H2=26mm。 橡膠的斷面面積，在模具裝配時，據(jù)目擊空間大小確定。 2. 模架的選擇 根據(jù)主要零件的結(jié)構(gòu)、外形尺寸及卸料裝置的尺寸，參照有關(guān)資料選中間華東導(dǎo)柱圓形模架170mm×160~220mm（GB/T2851.6—90） 上模座：170mm×40mm HT200 下模座：170mm×45mm HT200 導(dǎo) 柱：28mm×155mm GCr15 導(dǎo) 套：28mm×100mm×38mm GCr15 保持圈：28mm×64mm LY3鋁合金 鋼球直徑：4mm 導(dǎo)柱、導(dǎo)套經(jīng)過熱處理后，達到淬火硬度62~66HRC。 沖孔凸模、沖孔翻邊凸凹模、翻邊成形落料凸凹模、成形凹模、落料凹模等材料采用Cr12，熱處理后淬火硬度為60~64HRC。 定位拉料板、卸料環(huán)、接板可選用45號鋼。 3 沖壓模具主要零、部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計 沖壓工藝對材料的要求： 選擇沖壓用材料時，首先應(yīng)滿足沖壓件的使用要求。一般來說，對于機器上的主要沖壓件，要求材料具有較高的強度和剛度；電機電器上的某些沖壓件，要求有較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性；汽車、飛機上的沖壓件，要求有足夠的強度，并盡可能減輕質(zhì)量；化工容器要求耐腐蝕等，同時，還應(yīng)滿足沖壓工藝對材料的要求，以保證沖壓過程順利完成。即：應(yīng)具有良好的塑性和表面質(zhì)量，以及板料厚度公差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等 構(gòu)成沖模的零、部件可分為工藝構(gòu)件和輔助構(gòu)件兩部分。 3.1 工作零件 沖裁、彎曲、彎曲等各種工序中所用模具的凸模、凹模及凸凹模等均為工作零件。 3.2 定位零件 模具上定位零件的作用是使毛坯在模具上能夠正確定位。毛坯在模具中定位又兩個內(nèi)容：一是送料方向上的定位，用來控制送料的進距，通常稱為擋料，二是在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱為送進導(dǎo)向如下圖所示： 圖3—1 毛坯的定位 卸料板的選擇： 選用剛性卸料板如下圖所示： 圖3—2 剛性卸料板 3.3 導(dǎo)向及支撐固定零件 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇： 對生產(chǎn)批量大，要求模具壽命高，工件精度較高的沖模，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的精確導(dǎo)向。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式有滑動和滾動的兩種。經(jīng)過計較選用了滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套. 滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套是一種無間隙、精度高、壽命長的導(dǎo)向裝置，適合于高速沖模、精密沖裁模以及硬質(zhì)合金模具的沖壓工作。 如圖所示為滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)套1與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合，導(dǎo)柱5與下模座導(dǎo)柱孔位過盈配合，滾珠3置于滾珠夾持圈4內(nèi)，與導(dǎo)柱和導(dǎo)套接觸，并有微量過盈。 設(shè)計時，滾珠與導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間應(yīng)保持0.01--0.02mm的過盈量。為保證均勻接觸，滾珠尺寸必須嚴(yán)格控制。滾珠直徑一般取--5mm。對于高精度模具滾珠精度去IT5，一般精度的模具，取IT6.滾珠排列對稱，分布均勻，與中心線傾角一般取5—10°，是每個滾珠在上下運動時都有其各自的滾道而減少磨損。滾珠夾持圈的長度L，應(yīng)保證上?；爻讨辽现裹c時，仍有2--3圈滾珠與導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合，起導(dǎo)向作用。導(dǎo)套長度約為L1=L+（5--10)mm。 圖3—3 滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套 1—導(dǎo)套 2—上摸座 3—滾珠 4—滾珠夾持圈 5—導(dǎo)柱 6—下模座 3.4 模柄 模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式分為整體式模柄、帶臺階的壓入式模柄、帶螺紋的旋入式模柄、有凸緣的模柄、浮動式模柄選用浮動式模柄如圖它由模柄、球面墊圈和接板組成。這種結(jié)構(gòu)可通過球面墊快消除沖床導(dǎo)軌誤差對沖模導(dǎo)向精度的影響。適用于有滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精度沖模。 在設(shè)計模柄時要注意，模柄的長度不得大于沖床滑塊里模柄孔德深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔一致。 圖3—4 浮動式模柄 3.5 模具的閉合高度 模具的閉合高度H模是指模具在最低工作位置時，上下模之間的距離，如下圖圖所示： 圖3—5 模具閉合高度與沖床閉合高度 在確定模具閉合高度之前，應(yīng)先了解沖床的閉合高度。沖床的閉合高度是指螺桿可以在下止點時，滑塊底平面到工作臺（不包括沖床墊板厚度）的距離。沖床的調(diào)節(jié)螺桿可以上、下調(diào)節(jié)，當(dāng)滑塊在下止點位置時，調(diào)節(jié)螺桿向上調(diào)節(jié)，將滑塊調(diào)整到最大位置時，滑塊底面到工作臺的距離，稱為沖床的最大閉合高度H最大。當(dāng)滑塊在下止點位置，調(diào)節(jié)螺桿向下調(diào)節(jié)，將滑塊調(diào)整到最下位置時，滑塊底面到工作臺的距離，稱為沖床的最小閉合高度H最小。 為使模具正常工作，模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于沖床最大和最小閉合高度之間，一般可按式H最大-5≥H模 ≥ H最小+10確定。 如果模具閉合高度小于沖床的最小閉合高度時，可以采用墊板，其高度為H1則關(guān)系式見式H最大-H1-5≥H模 ≥ H最小-H1+10 其中，H最大-H1和H最小-H1分別為模具安裝在沖床墊板上時，沖床的最大和最小裝模高度 29 總 結(jié) 落料沖孔彎曲模具的設(shè)計在老師幫助下即將結(jié)束，在進行了為期X個多月的設(shè)計，完成了這套模具的裝配圖及其主要零件圖。其實要設(shè)計完一套模具圖并不難，但設(shè)計出的模具圖沒有錯誤不容易，要設(shè)計出能投入生產(chǎn)的模具就更不容易。設(shè)計中的每一步必須認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)，每步設(shè)計、每個結(jié)構(gòu)都要明白道理，才能做到設(shè)計符合實際的運用。 由于本人水平有限，邊工作邊設(shè)計，設(shè)計的時間也有限，設(shè)計中難免存在一些的缺點，有很多問題還有待解決，設(shè)計水平也有待提高。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）由于設(shè)計中大量選擇標(biāo)準(zhǔn)件，沒有對其進行強度校核，雖然不一定存在質(zhì)量或強度問題，但由于知識有限，沒有這樣做也是一個遺憾，在此同時可能會出現(xiàn)浪費才料的情況，無形中也提高了制造成本。 2）在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，沒有對零件的結(jié)構(gòu)進行全面的分析，在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方面還不完善，這方面的訓(xùn)練需要進一步提高。 作為一名即將畢業(yè)的機械專業(yè)的大學(xué)生，學(xué)好、應(yīng)用好專業(yè)知識在以后的學(xué)習(xí)工作中是非常必要的。把此次設(shè)計中存在的問題和一些需要注意的問題帶到以后的工作中去，認(rèn)真學(xué)好模具設(shè)計。 致 謝 畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，回顧這一階段的學(xué)習(xí)和設(shè)計過程，我感觸很深。在本次設(shè)計中，我覺得有好多東西都無從下手，幸好得到了眾人的指點和幫助，對我順利完成畢業(yè)設(shè)計起到了關(guān)鍵性的作用。由于本人水平有限，在本次設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤和不足，經(jīng)過陳祥老師的耐心指導(dǎo)已經(jīng)有了很大的改善。可以說，沒有陳祥老師的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計就不可能順利完成，我的工作實踐能力也不會有如此快的提升。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自己所掌握的知識還不夠全面和扎實，有好多結(jié)構(gòu)都不是很清楚，運用也不熟練。在今后的工作中，我一定會克服這一點。不斷加強理論知識的學(xué)習(xí)和實踐相結(jié)合，鍛煉在困難面前不低頭，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。只有這樣，才能成為一名合格的機械技術(shù)人員。 衷心感謝所有幫助過我的老師，和廠里的技術(shù)人員！ 參考文獻 [1] 姜奎華．沖壓工藝與模具設(shè)計[M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2007. 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