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目錄 摘要 ......................................................................1 ABSTRACT ..................................................................2 1 引言 .....................................................................3 1.1 本 設(shè) 計(jì) 的 目 的 和 意 義 ................................................3 1.2 級(jí) 進(jìn) 模 沖 壓 的 研 究 現(xiàn) 狀 ..............................................3 1.3 本 設(shè) 計(jì) 所 要 決 解 的 問 題 及 完 成 的 主 要 內(nèi) 容 ............................3 2 沖裁件的工藝性分析 ......................................................4 2.1 工 件 材 料 ...........................................................4 2.2 工 件 結(jié) 構(gòu) 形 狀 .......................................................4 2.3 沖 裁 件 的 精 度 要 求 ..................................................4 3 沖裁工藝方案與模具設(shè)計(jì) ..................................................6 3.1 工藝方 案 ............................................................6 3.2 選 擇 模 具 類 型 .......................................................7 3.3 操 作 方 式 ...........................................................7 3.4 卸 料 以 及 出 件 的 方 式 ................................................7 3.4.1 卸料的方式 .......................................................7 3.4.2 出件方式 .........................................................7 3.5 送 料 形 式 的 確 定 .....................................................7 4 排樣圖設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算 .............................................8 4.1 排 樣 設(shè) 計(jì) ............................................................8 4.1.1 排樣形式的確定 ...................................................8 4.1.2 計(jì)算條料寬度 .....................................................8 4.1.3 確定步距 ........................................................10 4.1.4 皮帶頭排樣圖 ....................................................10 4.2 材料利用率計(jì)算 ......................................................10 5 沖 壓 力 、 壓 力 中 心 的 計(jì) 算 ...............................................12 5.1 沖裁力的計(jì)算 .......................................................12 5.2 卸料力、頂件力的計(jì)算 ...............................................12 5.3 自由彎曲 ............................................................13 5.4 總沖壓力 ............................................................13 5.5 壓 力 中 心 的 確 定 ....................................................13 6 工 作 零 件 的 設(shè) 計(jì) ........................................................15 6.1 凸凹模的刃口尺寸計(jì)算 ................................................15 6.1.1 沖裁模的間隙 ....................................................15 6.1.2 落料部分尺寸計(jì)算 ................................................16 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6.1.3 沖孔刃尺寸計(jì)算 ..................................................16 6.1.4 彎曲模工作部分的尺寸計(jì)算 ........................................16 6.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................................17 6.2.1 凸模 ............................................................17 6.2.2 凹模及外形尺寸計(jì)算 ..............................................18 6.2.3 卸料板的設(shè)計(jì) ....................................................19 6.2.4 卸料螺釘?shù)倪x用 ..................................................19 6.3 模架的選擇 ..........................................................19 6.4 模具閉合高度的計(jì)算 ..................................................19 7 選擇沖壓設(shè)備 ............................................................20 7.1 最大閉合高度的校核 .................................................20 7.2 確定設(shè)備的規(guī)格 ......................................................20 8 模具總裝圖 ..............................................................21 9 結(jié)束語 ..................................................................23 參考文獻(xiàn) .................................................................24 致謝 .....................................................................25 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 0 摘要 為了實(shí)現(xiàn)皮帶頭的優(yōu)化排樣、實(shí)現(xiàn)分步?jīng)_壓、和 U 型彎曲多工位級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)通過分析工件的技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。依據(jù)工藝性選定模具類型，確定模具構(gòu)造型 式；固定模具的壓力中心,確定模具的高度,凸、凹模板尺寸計(jì)算。 關(guān)鍵詞：多工位級(jí)進(jìn)模；U 型彎曲；排樣；沖壓；計(jì)算 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 Abstract In order to achieve the optimal layout of skin lead the stamping, implement step by step, and the u-shaped bent multi-station progressive die design. This design through the analysis of the characteristics of artifacts of technology and structure. Technology on the basis of the selected mold types, tectonic pattern was determined; fixed mound pressure center, determine the height of the mound, convex and concave mound strength calculation. Key words: multi-station progressive die; U-shaped bending; Layout; Stamping; to calculate 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 1 引言 1.1 本 設(shè) 計(jì) 的 目 的 和 意 義 本 設(shè) 計(jì) 按 照 給 皮 帶 頭 定 零 件 的 布 局 設(shè) 計(jì) 要 求 ,皮 帶 頭 的 排 樣 ,U 型 彎 曲 沖 壓 模 具 的 設(shè) 計(jì) ,經(jīng) 過 分 析 個(gè) 別 進(jìn) 行 了 詳 細(xì) 的 技 術(shù) 來 確 定 零 件 沖 壓 工 藝 方 案 ,制 定 零 件 制 造 工 藝 ,和 設(shè) 計(jì) 中 等 復(fù) 雜 零 件 沖 壓 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 的 普 通 技 巧 ,使 零 件 沖 壓 工 藝 方 案 ,工 藝 計(jì) 算 及 模 具 設(shè) 計(jì) 有 了 更 深 層 次 的 了 解 ,并 學(xué) 會(huì) 設(shè) 計(jì) 數(shù) 據(jù) 檢 索 和 整 合 ,并充分合理地使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù),實(shí)際的設(shè)計(jì)是實(shí)踐和理論研究水平測(cè)試,而且 對(duì)未來類似的工作具有一定的指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義。 1.2 級(jí) 進(jìn) 模 沖 壓 的 研 究 現(xiàn) 狀 隨 著 當(dāng) 代 工 業(yè) 的 迅 速 發(fā) 展 和 電 子 行 業(yè) 的 飛 速 發(fā) 展 ， 代 表 在 沖 壓 模 具 發(fā) 展 方 向 和 技 術(shù) 水 平 的 多 工 位 級(jí) 進(jìn) 沖 壓 技 術(shù) 、 汽 車 覆 蓋 件 成 型 技 術(shù) 、 精 沖 技 術(shù) 在 我 國 得 到 了 越 來 越 廣 泛 的 應(yīng) 用 并 成 為 企 業(yè) 增 強(qiáng) 其 市 場 競 爭 力 的 重 要 因 素 。 目 前 ,已 經(jīng) 有 幾 個(gè) 國 內(nèi) 企 業(yè) 能 產(chǎn) 生 自 動(dòng) 沖 切 ,疊 壓 ,鉚 合 ,計(jì) 數(shù) 分 組 和 安 全 保 護(hù) 保 護(hù) 功 能 ,如 多 功 能 模 具 。 高 速 沖 壓 方 面 中 國 已 成 功 開 發(fā) 超 高 速 模 具 速 度 每 分 鐘 2000 次 。 大 型 尺 寸 精 沖 模 和 中 厚 板 精 沖 模 在 中 國 也 已 達(dá) 到 一 定 的 高 度 。 而 為 了 滿 足 現(xiàn) 代 生 產(chǎn) 方 式 朝 著 單 件 ， 小 批 量 方 向 發(fā) 展 的 需 要 ， 數(shù) 控 沖 壓 技 術(shù) 因 其 模 具 簡 單 ， 能 加 工 復(fù) 雜 零 件 ， 為 實(shí) 現(xiàn) 板 料 的 柔 性 沖 壓 創(chuàng) 造 了 條 件 ， 因 而 國 內(nèi) 已 有 越 來 越 多 的 企 業(yè) 開 始 采 用 這 一 先 進(jìn) 沖 壓 技 術(shù) 。 1.3 本 設(shè) 計(jì) 所 要 決 解 的 問 題 及 完 成 的 主 要 內(nèi) 容 優(yōu) 化 排 樣 ， 實(shí) 現(xiàn) 分 步 沖 裁 和 U 型 彎 曲 檢 查 模 具 設(shè) 計(jì) 知 識(shí) 根 據(jù) 圖 紙 設(shè) 計(jì) 草 圖 ; 沖 壓 工 藝 方 案 制 定 、 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 、 模 具 零 件 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ;沖 壓 設(shè) 備 的 選 擇 。 繪 制 裝 配 圖 和 零 件 圖 。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 2 沖裁件的工藝性分析 2.1 工 件 材 料 在 進(jìn) 行 皮 帶 頭 沖 裁 時(shí) ，選 用 硬 黃 銅 作 為 沖 壓 件 材 料 ，黃 銅 擁 有 良 好 的 可 沖 壓 性 能 ；沖 裁 件 的 構(gòu) 造 簡 單 ，且 材 料 良 好 的 抗 拉 性 能 也 符 合 所 需 要 求 。黃 銅 的 力 學(xué) 性 能 及 材 料 狀 態(tài) 如 下 ： 表 2-1 極限強(qiáng)度（MPa） 材料狀態(tài) 抗剪 ?抗拉 b? 伸長率 0?屈服強(qiáng)度 （MPa） s? 彈性模量 （E/MPa） 硬 420 420 10 480 —— 2.2 工 件 結(jié) 構(gòu) 形 狀 沖 壓 件 形 狀 比 較 單 一 ，有 兩 個(gè) 相 同 方 形 孔 ，以 中 間 一 個(gè) 大 的 方 形 孔 對(duì) 稱 ， 孔 與 邊 沿 之 間 的 距 離 符 合 要 求 ，材料厚度為 1 毫米，符 合 沖 裁 加 工 的 要 求 。 2.3 沖 裁 件 的 精 度 要 求 工 件 沒 有 外 形 公 差 的 要 求 ， 精 度 要 求 在 經(jīng) 濟(jì) 精 度 的 范 圍 內(nèi) 就 可 以 了 ,工 件 的 精 度 不 高 于 IT14 級(jí) ， 所 以 沖 壓 件 的 公 差 尺 寸 以 IT14 級(jí) 精 度 來 確 定 。 經(jīng) 查 表 ， 各 尺 寸 公 差 、 偏 差 如 下 所 示 ： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 ， ， ， ， ， ， ， 0.62??0.21?90.6?0.253.025?170.421.6? ， ， ， ， ， ， .1835.18? 938 故 一般沖裁件應(yīng)該能夠滿足要求。5? 根據(jù)以上的分析可以知道，該加工件能夠進(jìn)行沖裁加工。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 3 沖裁工藝方案與模具設(shè)計(jì) 3.1 工藝方 案 沖 裁 過 程 根 據(jù) 工 序 的 組 合 程 度 可 分 三 大 類 型 它 們 分 別 為 ： 單 工 序 沖 裁 、 復(fù) 合 沖 裁 和 級(jí) 進(jìn) 沖 裁 。 單 工 序 模 ： 在 一 副 模 具 中 只 實(shí) 現(xiàn) 一 個(gè) 工 序 。 復(fù) 合 模 ： 復(fù) 合 模 ： 壓 力 機(jī) 在 一 個(gè) 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 工 作 的 行 程 ， 在 模 具 中 相 同 地 點(diǎn) 一 并 實(shí) 現(xiàn) 2 個(gè) 以 及 多 個(gè) 加 工 內(nèi) 容 。 這 樣 的 復(fù) 合 模 壓 出 高 精 密 零 件 ,生 產(chǎn) 率 高 。 級(jí) 進(jìn) 沖 裁 件 連 續(xù) 下 料 加 工 的 幾 個(gè) 過 程 ,按 一 定 順 序 的 級(jí) 進(jìn) 模 的 組 成 ,在 壓 模 不 同 位 置 并 且 實(shí) 現(xiàn) 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 的 沖 裁 ,除 了 第 一 次 沖 程 ,后 每 個(gè) 沖 程 可 以 完 成 沖 裁 件 。 級(jí) 進(jìn) 模 的 生 產(chǎn) 效 率 很 高 。 方 案 一 ： 采用沖孔-落料-彎曲級(jí)進(jìn)模加工此零件。 方 案 二 ： 采用沖孔、落料、彎曲單工序模進(jìn)行加工此零件。 方 案 三 ： 采用沖孔-落料-彎曲復(fù)合模進(jìn)行加工此零件。 根 據(jù) 分 析 結(jié) 合 表 分 析 ： 方 案 一 ： 采 用 級(jí) 進(jìn) 模 加 工 ， 生 產(chǎn) 效 率 高 ， 操 作 簡 單 ， 便 于 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 械 化 與 自 動(dòng) 化 ， 適 用 于 大 批 量 生 產(chǎn) 方 案 二 ： 用 單 工 序 模 加 工 此 零 件 ， 短 的 生 產(chǎn) 周 期 ,簡 單 的 處 理 和 形 狀 ,但 必 須 要 有 兩 副 模 具 ,勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 ,生 產(chǎn) 效 率 低 ,適 用 于 小 批 量 生 產(chǎn) 。 方 案 三 ： 用 復(fù) 合 加 工 此 零 件 ， 沖 出 了 精 度 高 ,生 產(chǎn) 效 率 高 , 適 合 大 規(guī) 模 生 產(chǎn) 。 尤 其 是 孔 和 制 件 的 外 觀 很 容 易 保 證 零 件 的 同 心 度 、 模 具 結(jié) 構(gòu) 不 簡 單 ,很 難 生 產(chǎn) ， 加 工 時(shí) 產(chǎn) 生 的 廢 料 需 要 及 時(shí) 清 理 ， 操 作 不 安 全 ， 而 且 復(fù) 合 模 存 在 最 小 壁 厚 問 題 。 根 據(jù) 以 上 分 析 ， 對(duì) 照 單 一 過 程 模 具 ,復(fù) 合 模 具 和 級(jí) 進(jìn) 模 具 。 各 有 各 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) ， 但 是 結(jié) 合 此 設(shè) 計(jì) 的 加 工 要 求 以 及 條 件 限 制 ， 故 采 用 方 案 一 進(jìn) 行 皮 帶 頭 零 件 的 加 工 。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 3.2 選 擇 模 具 類 型 根據(jù)沖壓工藝分析表明,級(jí)進(jìn)模沖壓的形式,所以選擇級(jí)進(jìn)模模具的類型 3.3 操作方 式 手動(dòng)送料形式，符合批量大的生產(chǎn)要求，降低成本，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用性能大大的 升高了。 3.4 卸 料 以 及 出 件 的 方 式 3.4.1 卸料的方式 常用卸料裝置的比較。 固定卸料裝置。常用于硬,厚,精度要求不高卸載后密度沖裁工件。較厚和低精度 的工件切割后卸料。當(dāng)卸料板卸料和凸模之間的間隙和相關(guān)材料的厚度的變化,采取單 邊距離(0.2 ~ 0.5 T)。如果固定卸料版還起導(dǎo)板作用的時(shí)候，一半按 H7/h6 配合制造。 彈壓卸料裝置。當(dāng)彈壓卸料既作為卸料起作用而且又起壓料的作用，因?yàn)橛袎毫?作用，沖壓較平坦。所以，工件的平整度較好。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模 的卸料裝置。 彈壓卸料所得的是平整度較高的材料，而此加工零件厚度為 1mm，并且卸料能力較 小，相對(duì)于固定卸料裝置的模具設(shè)計(jì)彈壓卸料裝置的模具設(shè)計(jì)比較簡約，條料可以在 進(jìn)料狀態(tài)被看見。并且彈性卸料板工件夾是靈活的,不會(huì)傷害工件外觀,所以可以使用 彈性卸載。 3.4.2 出件方式 因?yàn)椴扇〖?jí)進(jìn)模生產(chǎn),所以加工完成的工件由底部落下來。 3.5 送 料 形 式 的 確 定 采用的沖壓裝備是開式壓力機(jī)，且與送料平面形成 90 度夾角，因?yàn)榘寄ｉL度為 210mm 大于寬度 55mm 所以采取的是水平送料形式，依據(jù)習(xí)慣從左至右送料。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 4 排樣圖設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算 4.1 排 樣 設(shè) 計(jì) 4.1.1 排樣形式的確定 依據(jù)材料的合理利用情況，可以將排樣的形式劃分為以下 3 類： （1）有廢料排樣：沿著工件的全部外形進(jìn)行沖裁，工件與工件之間，工件與條料 側(cè)邊之間都有搭邊的存在，經(jīng)過沖裁后搭邊就變成了廢料。 （2）少廢料排樣：沿沖件的部分外形切斷，搭邊廢料只有在沖壓板和條料邊緣之 間。但通過調(diào)整帶鋼質(zhì)量和沖壓質(zhì)量差和邊緣毛刺零件定位誤差，影響模具壽命，材 料利用率高，模具結(jié)構(gòu)簡單。 （3）無廢料排樣：不浪費(fèi)布局沖壓件及帶無研磨。沖壓件質(zhì)量和模具壽命差，但 利用率最高。 對(duì)比以上三種排樣形式的研究是得出， （2）的樣式排樣符合沖壓模具的相關(guān)要求。 考慮到該工件的外形特征和材料的利用情況，故選擇的排樣方式為少廢料直排方式 4.1.2 計(jì)算條料寬度 搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和誤差補(bǔ)償板，確保滿足零件的要求；增加材料的剛 度，便于送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；避免材料前沿毛刺被拽入模具,因而模具壽命提高了。 搭邊值如表 4-1 所列經(jīng)驗(yàn)值最小搭邊。 依據(jù)零件排樣，由查表值得出排樣工序間搭邊經(jīng)驗(yàn)值為 1.2mm, 工件和橫向間搭邊 值為 1.5mm, 因?yàn)榱慵怯徒饘俚那行妓玫?，所以要確保送料無阻礙，應(yīng)該使上偏差 值為 0，下偏差的值為—△ ； a---沖裁件之間的搭邊值； b1---側(cè)邊切削寬度邊緣的距離；（查表值）取 1.5mm。 △—單一的偏差帶寬度；（查表值）取 0.4mm。 B0△=28＋2×1.5＋2×1.5 =33.00-0.50mm 故條料寬度為 33.0mm 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 表 4-1 最小搭邊的經(jīng)驗(yàn)值 表 4-2 普通剪床用帶料寬度偏差△（mm） 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 表 4-3 側(cè)刃沖切得料邊定距寬度 b1（mm） 4.1.3 確定步距 進(jìn)給步長的代表為 S，模具材料每個(gè)傳輸距離稱為送料間隔，每一步都可以是單一 或多個(gè)部分，每一個(gè)步距都從單一或多個(gè)部件。步距和布局的方法，是基于對(duì)一個(gè)邊 的長度。確定結(jié)構(gòu)與帶寬度的模具。 以確定的步距原則：第一，最小的寬沖裁件周圍保證搭邊值；最大寬度可以切割 時(shí)順利導(dǎo)向板料之間，還有一定的間隙。 級(jí)進(jìn)模送料步距 S S= Dmax + a1 S＝31.7＋1.2 ＝32.9mm 4.1.4 皮帶頭排樣圖 根據(jù)上述分析，設(shè)計(jì)出皮帶頭的排樣： 4.2 材料利用率計(jì)算 材料利用率是指沖裁件的實(shí)際沖裁面積和選用的金屬板料總面積的比值。衡量合 理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是材料利用率。 材料利用率為： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 （4-2） 式中 A 1一一沖裁面積（mm 2） ； B 一一條料寬度(mm)； H 一一進(jìn)距(mm)； n 一一沖裁數(shù)目； 沖孔廢料垃圾可以分為兩大類：一是浪費(fèi)的結(jié)構(gòu)是由沖壓件的形狀特點(diǎn)而產(chǎn)生的，一 般是固定的，另一方面是由于之間的沖壓和條帶上的重疊的兩側(cè)。切割料頭,尾巴和正 面剩下的原料,稱為工藝廢料。因此要提高材料利用率，重要的是從過程中降低廢料的 產(chǎn)生。 所以一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為： A1=2*π=6.28 η1＝A/BS×100%=6.28/（33*32.9）*100%=0.57% A2=6*22+8.44*6.07+8.44*6.07=234.46 η2＝A/BS×100%=234.46/（33*32.9）*100%=21.59% A3=4*22+4*22=176 η3＝A/BS×100%= 176/（33*32.9）*100%=16.21% A4=8.37*15.93-（7.97*7.97*π）/2=33.56 η4＝A/BS×100%=33.56/（33*32.9）*100%=3.1% η=(A1+A2+A3+A4)/BS*100%=(6.28+234.46+176+33.56)/(33*32.9)*100%=41.48% 根據(jù)直排材料利用率的計(jì)算結(jié)果可以達(dá)到 41.48%，符合要求。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 5 沖 壓 力 、 壓 力 中 心 的 計(jì) 算 5.1 沖裁力的計(jì)算 沖裁力是落料凸模材料上的壓力，它是隨凸模到材料的凸模行程的變化而變化的。 一般認(rèn)為沖裁力指的是最大沖裁力,它是選擇壓力機(jī)的一個(gè)重要基礎(chǔ)。 沖裁力Ｆ： F=KL0tτ 公式（5-1） 式中： L 0(mm)一一沖裁件周長； T/（mm）一一工件厚度； τ/（MPa）一一材料抗剪強(qiáng)度； Ｋ一一系數(shù)；振動(dòng)模間隙值、邊緣損失、力學(xué)性能和厚度變化要等因素 的影響給定修正系數(shù)通常 K 取 1.33 L1=2π=6.28 L2=2π=6.28 L3=（6+22）*2=56 L4=(8.44+6.07)*2=29.02 L5=(8.44+6.07) *2=29.02 L6=(4+22)*2=52 L7=(4+22)*2=52 L8=57.63 L 總 =L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8=6.28+6.28+56+29.02+29.02+52+52+57.63=288.23mm Τ b=420Ｍpa, 所以 F=KLtτ b =1.3*288.23*1.420 =157373.58N 5.2 卸料力、頂件力的計(jì)算 在沖裁結(jié)束，由于彈性恢復(fù)和摩擦?xí)箾_壓模具材料部分的梗塞，沖裁的剩余材 料會(huì)依附在凸模里面。使切削工作仍在繼續(xù),必須將依附在凸模內(nèi)的材料掃除,把廢料 從凹模里壓出。從凸模上卸下箍著的力稱卸料力；將廢料從凸模上卸下的力叫卸料力, 逆方向沖裁材料從模具推出所需的力稱為頂件力。生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 卸料力 F X=KXF 查表值黃銅 K X =0.02~0.06 取 0.05 F X =0.05*157373.58=7868.70N 頂件力 FD = KD F 查表值 FD =0.03~0.09 取 0.08 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 FD =0.08*157373.58=12589.89N （K X 、 KD為卸料力系數(shù)， ） 5.3 自由彎曲 對(duì) U 型件 K=0.3~06 取 0.5 查表得 =420 2bFBt??彎 曲 b? B—U 型件寬度 F= 0.5*22*1*420=4620N 5.4 總沖壓力 FZ=F+FX+FD +F =157373.58N+7868.70N+12589.89N+4620N =182452.17N 按公稱壓力應(yīng)大于或等于壓力，壓力根據(jù)計(jì)算結(jié)果可供選擇的 j21s-25a 型壓力機(jī) 表 5-4 卸料力、推件力和頂料力系數(shù) 5.5 壓 力 中 心 的 確 定 沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。要確保模具的壓力中心和壓力機(jī)滑塊中心 一致,否則,按滑塊在偏心荷載影響下,滑塊導(dǎo)軌和局部地方異常磨損，合不能確保合理 的間隙從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和使模具使用壽命下降,乃至毀壞模具。 1）.簡單幾何圖形壓力中心的位置 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 2）.多凸模模具的壓力中心的確定 3）復(fù)雜形狀零件模具的壓力中心確定 根據(jù)力學(xué)定律, 力等于軸向力和轉(zhuǎn)矩分量，同軸坐標(biāo)代數(shù)壓力中心設(shè)置為(X 0 Y0 )121nic nilxlxl?????121nic nilylyl???? 坐標(biāo)系統(tǒng)是基于沖裁輪廓線如圖所示根據(jù)幾何分解為 l1 ~ l7組，用解析法的基本 路線得到模具壓力中心坐標(biāo)。 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果不妨得出，該工件沖裁力較低，壓力中心接近模具幾何中心， 為了保證產(chǎn)品的精度和使用要求及后續(xù)工序的沖制需要，模具壓力選擇在此處。 。 圖 5-2 X0=（3.14*1.07+3.14*1.07+56*47.78+14.51*63.2+52*72.42+52*87.74+57.63*131.7） /（3.14+3.14+56+14.51+52+52+57.63）=19618.5244/238.42=82.28 Y0=(26.45*3.14+26.45*3.14+14*56+14*29.02+14*52+14*52+14*57.63)/(3.14+3.14+56+14.51+52+ 52+57.63)=3619.206/238.42=15.18 中心壓力坐標(biāo)值（X 0 Y0）=(82.28,15.18) 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 6 工 作 零 件 的 設(shè) 計(jì) 6.1 凸凹模的刃口尺寸計(jì)算 6.1.1 沖裁模的間隙 (1)間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件真實(shí)尺寸的大小差異叫做尺寸精度,差異越小,精度較高。沖裁件的偏差和 模具制造偏差，都屬于差異值偏差的范圍， (2)間隙對(duì)模具壽命的影響 沖床沖孔，模具間隙較小的摩擦，間隙太小會(huì)影響模具的應(yīng)力增加，摩擦嚴(yán)重影 響模具的壽命，但是如果間隙太過于大的話，會(huì)增大零件表面的毛刺，卸料力也隨著 增大然而刃口處的磨損也會(huì)大大升高。延遲制造裝備精度的差距帶來的負(fù)面影響，從 而提高了模具的壽命。 (3)間隙對(duì)沖裁力的影響 由于增大了間隙的距離，沖裁件對(duì)應(yīng)拉伸應(yīng)力也增加,材料發(fā)生斷裂分離幾率增大,一 定程度上使切削力下降。繼續(xù)增加間隙值的凸面和凹面,因?yàn)榱鸭y的影響并不是并列的,沖 裁力下降緩慢。當(dāng)單向差距 5% - 5%的材料厚度、低切削力并不重要(不超過 5% ~ 5%),間 隙減少,材料,降低壓應(yīng)力的拉伸應(yīng)力的增加,材料不容易撕裂, 提高沖裁力,規(guī)范的間 隙范圍內(nèi),沖裁力為最小值。 (4)間隙值的確定 從上面的分析可以看出，間隙值的大小對(duì)沖裁件精度、模具壽命、沖裁力的影響 很大，是模具設(shè)計(jì)中一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)，因此要選擇一個(gè)最合適的間隙值來配 合沖模壽命最長、沖裁力最小的各方面要求?？紤]到偏差和模具制造生產(chǎn)和使用磨損, 一般只選擇一個(gè)合適的類別作為一個(gè)合理的間隙,,只要在這個(gè)間隙內(nèi)的差距,可以沖出 合格的零件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 ，最大值稱為最大合理間隙 。minZmaxZ 考慮到模具在使用過程中的逐步磨損應(yīng)使用最低的時(shí)候，新的模具設(shè)計(jì)制造的 Cmin 合 理間隙值。 確定合理間隙的方法兩類,他們分別為經(jīng)驗(yàn)確定法以及理論確定法。在本設(shè)計(jì)中選 擇的是理論確定法。故應(yīng)選擇間隙較大的值。12%的差距暫時(shí)采取的厚度，所以公式： Zmin=厚度×12% 取中間間隙可得： Zmin=1×12%=0.12mm 因?yàn)榱慵庑屋^單一，因此可分別加工凹、凸模。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 6.1.2 落料部分尺寸計(jì)算 落料尺寸以確沖出的制件是合格的。因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)品使用 IT14 水平精度，于是 X 值 為 0.5。 6.1.3 沖孔刃尺寸計(jì)算 沖孔凸模刃刀口尺寸的計(jì)算： 6.1.4 彎曲模工作部分的尺寸計(jì)算 對(duì)于 U 形件彎曲，必須合理選擇凸、凹模間隙；皮帶頭彎曲部分為 U 形件。間隔 太大，太大的回彈，不能確保外形狀和尺寸不改變；間隙過小，間隙太小,會(huì)使零件側(cè) 壁厚度變薄,模具壽命下降,彎曲力大。根據(jù)材料性質(zhì)和厚度的鋼片的選擇產(chǎn)品：黃銅 屬于有色金屬，取 C=1.0 t=1mm。 （1）橫向彎曲寬度尺寸圖所示,應(yīng)該基于模部分,確保模具尺寸,確保單邊間隙 C， 。 2pdLC?? 外形尺寸標(biāo)注的彎曲件 （2）在內(nèi)側(cè),當(dāng)彎曲寬度尺寸如圖所示,應(yīng)該基于凸模部分,首先計(jì)算穿孔大小、 模具尺寸根據(jù)穿孔,保證單邊間隙 C， 。 （6-7）2dpL?? 凸模尺寸為： Lp1=(L1+0.5△) 0-bt=(20+0.5*0.18)0-0.045=20.090-0.045mm Lp2=(L2+0.5△) 0-0.045=(22+0.5*0.18) )0-0.045=22.090-0.045mm 凹模尺寸為： Ld1=(Lp1+2C)+dt0=(20.09+2*1)+0.0450=22.09+0.0450mm 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 Ld2=(Lp2+2C)+0.0450=(22.09+2*1) )+0.0450=24.09mm 內(nèi)形尺寸標(biāo)注的彎曲件 （3）彎曲回彈的影響 因?yàn)樵S多因素影響回彈數(shù)值和各類因素經(jīng)常相互影響,因此很難準(zhǔn)確計(jì)算或分析。 在一般情況下，通常對(duì)彎曲回彈的模具設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際的測(cè)試模型計(jì)算確定主要是經(jīng) 驗(yàn)然后改正。 只有彎曲工件的彎曲半徑 R>（5~8）T 時(shí)，計(jì)算基本正確。導(dǎo)線接頭的彎曲半徑很 小（r=1mm） ，可忽略其影響。 6.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.2.1 凸模 凸模的固定形式有如下幾種： a、壓入式，b、螺塞固定式，c、螺釘固定式，d、側(cè)向螺釘固定式，e、球鎖，f、咬 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 口式，g、粘接型式，h、襯套式。 在本模具設(shè)計(jì)中采用（a）固定方式 6.2.2 凹模及外形尺寸計(jì)算 沖孔和落料模，用線切割機(jī)床，模具放置，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力 中心與模柄中心重合。根據(jù)外形的尺寸按照一下公式可以計(jì)算得出凹模的厚度： H 凹 ＝K*b ＝0.4×32.9 ＝13.165mm (K 查表值一般取 0.2～0.6 在這里我們?nèi)?K 為 0.4) 因?yàn)橛?jì)算得出的凹模厚度為 13.165mm 取整為 14mm; 凹模寬度 =28＋2×13 =54mm 按照 JB/T 7643.1-2004 原則 取凹模寬度 B 為 55mm 凹模長度 L＝n×S+兩邊距離 ＝5×32.14+2×20~25＝200.7~210.7mm 根據(jù) JB/T 7643.1-2004 原則，和凹模寬度比擬，取凹模長度 L=210mm。 （其中 S 為垂直于送料兩邊最大距離，根據(jù)表 6-1 獲得 K 值。 ） 凹模外形尺寸 L×B×H=210mm×55mm×14mm 表 6-1 凹模厚度系數(shù) K 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 6.2.3 卸料板的設(shè)計(jì) 選擇Q235作為卸料版的材料，使用模具組210mm×55mm作為參考，其厚度為5mm 6.2.4 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板設(shè)置兩排螺紋，公稱直徑 5 毫米，螺紋 M8 x2mm 個(gè)別尾要留下足夠的空間 距離，以確保放電能順利進(jìn)行。卸料螺釘擰緊后，卸料螺釘旋緊后,在螺紋及卸料版之 間應(yīng)該使用墊片用來保證卸料螺紋超過凸凹模水平面 1mm。 6.3 模架的選擇 本模具選擇對(duì)角導(dǎo)柱的模架，,所以模具基于平滑的滑動(dòng)導(dǎo)料銷。經(jīng)常使用級(jí)進(jìn)模 橫向送料或縱送料沖裁模,?；谀＞咻喞叽?選擇模組規(guī)格。上模座基礎(chǔ)上根據(jù) GB / T 2855.2 - 1990 的規(guī)定以 20 毫米厚板固定板厚度為 5 毫米厚度 12 毫米卸料板厚度 為 5 毫米, 下模架根據(jù) GB / T 2855.2 - 1990 的規(guī)定需要 20 毫米厚度,導(dǎo)柱的選擇需 要依據(jù)模架規(guī)格來選定，分別為：Φ17h16mm*73mm*17mm, Φ17h18.5mm*73mm*17mm;導(dǎo) 套為 Φ22h*16.9mm*27mm 6.4 模具閉合高度的計(jì)算 =20mm+5mm+5mm+22mm+14mm+19mm=85mm 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 7 選擇沖壓設(shè)備 7.1 最大閉合高度的校核 在設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具的閉合高度數(shù)值應(yīng)該滿足下式： 因?yàn)檫x用的模架閉合高度為 85mm,經(jīng)過計(jì)算得知與上式相符。 所以應(yīng)該選擇開式固定臺(tái)深頸壓力機(jī) j23-25a。 7.2 確定設(shè)備的規(guī)格 開式固定臺(tái)深頸壓力機(jī) j23-25a，的主要參數(shù)如下： 公稱壓力/KN： 250 滑塊行程（mm）： 80 最大閉合高度/mm： 460 最大裝模高度/mm： 180 工作臺(tái)： （前后/mm）*(左右/mm) 200*200 模柄孔尺寸： (直徑/mm)*(深度/mm) 40*70 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 8 模具總裝圖 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 9 結(jié)束語 時(shí)間過得很快，轉(zhuǎn)眼間，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也進(jìn)入到了尾聲。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年 所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際操作以及最后的總結(jié)，我覺得最重要 的一點(diǎn)就是要有一個(gè)清晰的整體思路，首先要認(rèn)真研究自己所要設(shè)計(jì)的課題，及時(shí)在 圖書館和網(wǎng)站尋找相關(guān)的資料，其次，每次認(rèn)真研讀老師對(duì)課題的講解，并且在評(píng)價(jià) 其他同學(xué)的設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合自己所做的設(shè)計(jì)，找出其相似的不足，然后深入了解，只有 基本的都搞清楚了，才能避免迷迷糊糊的去做了，既浪費(fèi)了時(shí)間，也給自己造成更大 的壓力，已經(jīng)畫好的圖紙要花更多的時(shí)間去進(jìn)行修改，到頭來一點(diǎn)收獲也沒有。最后， 我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間，暴露了自己很多問題。由于對(duì)級(jí)進(jìn)模沖壓理論知識(shí)的不 熟悉，因?yàn)殚_始的時(shí)候沒有認(rèn)真尋找基本的理論資料，而導(dǎo)致排樣的一些小細(xì)節(jié)經(jīng)常 會(huì)出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤?？偟膩碚f，在以后作為一名設(shè)計(jì)制造的工作人員，就應(yīng)該要求 自己要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ魉刭|(zhì)，因?yàn)樵谶@次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我遇到的很多問題都是由于自身的 不夠嚴(yán)謹(jǐn)而導(dǎo)致的。同時(shí)只要有足夠的堅(jiān)持與毅力，下定決心，真正去做，就沒有什 么辦不到的事。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我的思考能力而且還有我的動(dòng)手能力，對(duì) 我今后有很大的啟發(fā)，不僅是在現(xiàn)在的學(xué)習(xí)上還是以后的工作中，都要嚴(yán)謹(jǐn)，堅(jiān)持， 養(yǎng)成良好的習(xí)慣，雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)過程比較短暫，但我學(xué)習(xí)了很多在書本上所學(xué)習(xí)不到 的東西，使我開拓眼界，感受頗深。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 參考文獻(xiàn) [1] 儲(chǔ)凱，許斌，李先民，李維民.機(jī)械工程材料.重慶：重慶大學(xué)出版社，2004.2 [2] 王新華.沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3 [3] 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5 [4] 萬戰(zhàn)勝.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京：中國鐵道出版社，1998.5 [5] 郝彬海.沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11 [6] 許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.4 [7] 吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：高等教育出版社，1999 （2004 重?。?[8] 涂光祺.沖模技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.11 [9] 中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)編.中國模具標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)普及出版社，1989. 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