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河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 落料沖孔彎曲級進模設計 緒論 1.1現(xiàn)狀  改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一。　　近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。 例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。 　　雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。 1.2 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢  模具技術(shù)的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓和技術(shù)服務的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應用。預計這一技術(shù)將得到發(fā)展。 (5)提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(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應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量重要的發(fā)展趨勢。 (8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；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)控柔性同步統(tǒng)； 有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 對于現(xiàn)在裝配過程中（1）配合的約束關(guān)系自動生成和識別裝配模型中的配合約束關(guān)系從總體上體現(xiàn)了產(chǎn)品的功能，雖然通過三維幾何建模可以直接地、方便地在圖形上生成組裝體，但是其零件間并未建立配合的約束關(guān)系，因而不能支持設計后的約束驅(qū)動修改。如采用人機交線來一一對應地建立各零件間的配合關(guān)系，以供計算機算出轉(zhuǎn)移矩陣，則又極為費事。因此如何能根據(jù)約束特征來自動生成配合的約束關(guān)系是發(fā)展虛擬裝配技術(shù)的一個重要內(nèi)容。尤其對于一些復雜的配合如存在多種約束形式或過定價時更為關(guān)鍵，需發(fā)展一些適用的軟件。 ????（2）發(fā)展適用的人機型裝配規(guī)劃技術(shù)構(gòu)建裝配規(guī)劃過程的可視化和人的智能融入化，例如應用基于進程面向?qū)ο蟮腜etrl網(wǎng)方法，實現(xiàn)在虛擬環(huán)境下進行裝配規(guī)劃的生成。 ????（3）裝配干涉檢查和配合力分析的智能化如應用多媒體技術(shù)使干涉部位變色、閃爍、聲響，示出干涉區(qū)范圍和干涉量。對配合時受力狀態(tài)和配合公差的分析結(jié)果提供可視化的直觀形象，以利于優(yōu)化裝配工藝。 ????（4）裝配擬實技術(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫PDM結(jié)合?當對機器進行故障診斷或修理更換某一零件時，利用PDM中數(shù)據(jù)在虛擬環(huán)境中形象地示出它的相關(guān)特征和配合情況，有利于提供更準確的維護信息。對于現(xiàn)在裝配過程中（1）配合的約束關(guān)系自動生成和識別裝配模型中的配合約束關(guān)系從總體上體現(xiàn)了產(chǎn)品的功能，雖然通過三維幾何建?？梢灾苯拥亍⒎奖愕卦趫D形上生成組裝體，但是其零件間并未建立配合的約束關(guān)系，因而不能支持設計后的約束驅(qū)動修改。如采用人機交線來一一對應地建立各零件間的配合關(guān)系，以供計算機算出轉(zhuǎn)移矩陣，則又極為費事。因此如何能根據(jù)約束特征來自動生成配合的約束關(guān)系是發(fā)展虛擬裝配技術(shù)的一個重要內(nèi)容。尤其對于一些復雜的配合如存在多種約束形式或過定價時更為關(guān)鍵，需發(fā)展一些適用的軟件。 ????（2）發(fā)展適用的人機型裝配規(guī)劃技術(shù)構(gòu)建裝配規(guī)劃過程的可視化和人的智能融入化，例如應用基于進程面向?qū)ο蟮腜etrl網(wǎng)方法，實現(xiàn)在虛擬環(huán)境下進行裝配規(guī)劃的生成。 ????（3）裝配干涉檢查和配合力分析的智能化如應用多媒體技術(shù)使干涉部位變色、閃爍、聲響，示出干涉區(qū)范圍和干涉量。對配合時受力狀態(tài)和配合公差的分析結(jié)果提供可視化的直觀形象，以利于優(yōu)化裝配工藝。 ????（4）裝配擬實技術(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫PDM結(jié)合?當對機器進行故障診斷或修理更換某一零件時，利用PDM中數(shù)據(jù)在虛擬環(huán)境中形象地示出它的相關(guān)特征和配合情況，有利于提供更準確的維護信息。 1 零件的沖壓工藝性分析 工件名稱：石英表墊片1 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：H62軟黃銅 厚 度：0.5mm 工件簡圖： 圖1制件 圖示零件材料為0.5mm厚H62軟黃銅板，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。 外形落料的工藝性：石英表墊片屬于小尺寸零件，料厚0.5mm，外形復雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。 彎曲的工藝性：U彎曲R1.4 mm，高度4 mm，要求一般可以用彎曲工藝來獲得 沖孔的工藝性：φ2.6mm的孔，尺寸精度要求較高，可采用沖孔。 此工件只有外形落料、彎曲和沖孔三個工序。圖示零件尺寸除φ2.6mm的孔均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級，符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求，模具精度取IT9級即可。 由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓彎曲工藝性，適合沖壓彎曲生產(chǎn)。 2 工藝方案的確定及工藝計算 2.1 工藝方案的確定 石英表墊片零件所需的基本沖壓工序為彎曲、落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。 方案一：用簡單模分三次加工，即落料——沖孔——彎曲。 方案二：沖孔落料彎曲復合模。 方案三：沖孔落料彎曲級進模。 方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，占用三套模具生產(chǎn)設備成本比較高，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，相比較方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 方案二：沖孔落料、和彎曲三個工序都在同一個工位上完成，生產(chǎn)率較方案一和方案三都高，生產(chǎn)出的制品的精度也較高，占用設備數(shù)量少，但是其模具比較復雜，生產(chǎn)強度較高時模具損耗較大，模具壽命較低，制造成本較方案一和方案二都高。 方案三：沖孔個工序為一個工位，落料和彎曲在一個工位。其生產(chǎn)效率較方案一高較方案二低，其模具制造難度較方案二小，成本也低：模具壽命較方案二高， 石英表墊片零件為大批量生產(chǎn)，且其沖2.6的孔有公差要求其余落料和彎曲的精度要求不太高，且為大批量生產(chǎn)，使用方案三角方案一和方案二更適合零件的生產(chǎn)要求。故選方案三，即采用沖孔、落料和彎曲級進模。 2.2 排樣設計 2.2.1 毛坯的尺寸計算 該制件彎曲端展開后的長度L和寬度B計算： L=10+=13.25mm U形件的計算毛坯展開長度的公式查表5—12[3]得： L= 查表5—8[3] 中性層位移系數(shù)x=0.52 L=(4-1.165)+(4-1.165)+3.14×(1..6-0.5+0.5×0.53)=9.6mm 該毛坯的攻堅展開圖如圖2所示： 圖2毛坯的攻堅展開圖 一個工件平展后的面積：S76.32mm2 2.2.2 確定零件的排樣方案 設計模具時，條料的排樣很重要。石英表墊片零件具有一頭大一頭小的特點，有兩種排列方案；對排調(diào)頭沖和單向排列。 方案一：對排調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖，條料完成一個方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn)1800，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工 圖3排樣圖 方案二：采用單向排列的送料方式，如圖4所示： 圖4排樣圖 2、方案比較： 條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算 查表2.5.2[1]取得工件間和側(cè)面的搭邊值為1.8mm和2.0mm。 方案一：步距B=4.8+4.8+5.9=15.5mm 方案二：步距B=4.8+1.8+4.8=11.4mm 條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由b-Δ=〔D+2a+c1〕- Δ D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a—側(cè)搭邊值 c1—導料板與最寬條料之間的最小間隙。查表2.5.5[1]取Cmin=0.5mm 代入數(shù)據(jù)計算， 方案一：取得條料寬度為 b=13.25+2+2+4.5+0.5=22.25mm 導尺間距離的計算：s=D+2(a+Cmin),代入數(shù)據(jù)計算得導尺間距離為23.25mm。 方案二：取得條料寬度為 b=13.25+2×2+0.5=17.75mm。 導尺間距離的計算：由s=D+2(a+Cmin),代入數(shù)據(jù)計算得導尺間距離為18.75 mm。 材料利用率的計算： 一個步距內(nèi)的材料利用率 = 式中 A—一個沖裁件的面積，mm2; B—條料寬度，mm; s—步距， mm 得 方案一 ： ==44.26% 方案二： ==38.81% 所以，選用方案一，即采用對排調(diào)頭沖的排樣方式。 3 工藝計算 (1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料和彎曲三個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)：即沖孔凹模、落料凹模和都安排在下模。彎曲工序采用倒裝結(jié)構(gòu)：即彎曲凸模在下模。 2）送料方式：采用手工送料方式。 3）定位裝置：本工件在級進模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時第一個工位采用始用擋料裝置定位，第二個工位采用固定擋料銷定位。調(diào)頭沖時第一個工位設置一個始用擋料裝置定位（和順沖時的始用擋料銷定位不在同一個位置），第二工位靠固定擋料銷定位。送料時廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一個導正銷，利用條料上φ2.6m的孔做導正銷孔進行導正，依此作為條料送進的精確定距。 3）導向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導向均勻性，采用對角導柱模架。 4）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料留在凹?？锥粗校瑸榱撕喕＞呓Y(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料從孔洞中落下；彎曲后工件留在上摸的彎曲凹模型腔中，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在上摸中開有打料孔用打料桿將工件頂出。工件厚度為0.5mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈性卸料裝置。 3.1 沖裁工序總力的計算 由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。 沖一個φ2.6mm孔的力P1、，落外型料的力P2，向下推出φ2.6mm沖孔廢料的力P3，向下推出外形坯件的力P4，彈性卸料板卸板料的力是由壓力機提供的，其沖裁φ2.6mm和外形坯件后卸條料的力分別為P5和P6?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式： P=KLtτ 式中 P—沖裁力（kN） L—沖裁件剪切周邊長度（mm） t—沖裁件材料厚度（mm） τ—被沖材料的抗剪強度(MPa) K—系數(shù)，一般取1.3 上式中抗剪強度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb 式中 σb—被沖材料抗拉強度(MPa)。表8—9[2]得H62軟黃銅的σb=294MPa P1=2.6π×0.5×294=1200.2N L2=9.6+4×2+（4.8-3.4）×2+=46.1mm P2=46.1×0.5×294=6776.7N 推件力 Pt=nKtP Kt—推件力系數(shù),查表3—22[3]得Kt=0.06 n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中 n=h/t h—凹模刃部直壁洞口高度（mm）， t—料厚( mm) 表3—63[3]可得和h=4mm,故n=8 P3=8×0.06×1200.2=576.1N P4=8×0.06×6776.7=3252.9N 頂件力： Pd =KdP ——頂件力系數(shù)，查表3—22[3]得Kd =0.06 P5=0.06×1200.2=72.1N P6=0.06×6776.7=406.7N 工序總力P總=P1+P2+P3+P4+P5+P6=1200.2+6776.7+576.1+3252.9+72.1+406.7 =12284.7N ≈12.3KN 3.2、彎曲力的計算 根據(jù)制件的設計要求，為了提高彎曲件的精度，減小彎曲回彈，擬采用校正彎曲，校正力比彎曲力大的多，而且兩個力先后作用，因此采用校正彎曲時，一般只計算校正力： F校=Ap F?！Ｕ龝r的彎曲力 A——校正部分的垂直投映面積 p——單位面積上的校正力,查表5—4[3]得p=80~10MPa,取p=90MPa =90N/mm2 A=4×(1.6-0.5) ×2=8.8mm F校=8.8×90=792N P總〉F校 此模具先沖裁后彎曲，所以選用壓力機應以沖裁力為基準。 3.3、彈性橡膠板的計算 本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個部分組成：凸模修模量5mm；凸模凹進卸料板1mm；公件厚度0.5mm；凸模沖裁后進入凹模1mm；以上四項長度之和就是橡膠板的工作行程S工作；即 S工作=（5+1+1+0.5）mm=7.5mm 取壓縮量為自由高度的0.3則橡膠的自由高度為: H自由===30mm 由上面計算可知：P卸= P5+ P6=72.1+406.7=478.8N 預壓縮量取15%，由圖1-17可查出P=0.5MPa，此時橡膠板應具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式1-2計算橡膠板所需的面積。則 A===957.6=9.576≈10 結(jié)合模具的實際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度H自由與直徑D之比需要滿下式： 0.5橡膠板的自由高度為30mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個厚度時應考慮到每加厚1mm，就將增加相應的工作載荷。橡膠板的總面積為10,分為2塊，每個用螺釘安裝在一塊，，中間鉆孔。兩塊橡膠板的厚度無比一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40---45HRC。 4 壓力機的選擇 4.1 初選壓力機 查文獻[4]開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為J23-3.15。 型號 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 工作臺尺寸/mm 最大裝模高度/mm 可傾斜角/· 連桿調(diào)節(jié)長度/mm 模柄尺寸 mm 直徑 深度 J23-3.15 31.5 25 120 250×160 95 45 25 25 45 4.2 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。 此為多凸模模具的壓力中心，首先計算大凸模的壓力中心 圖5（a）壓力中心圖 計算其壓力中心的步驟如下： ①、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見圖） ②、在任意距離處作x-x軸y-y軸 ③、 分別計算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4, ④、大凸模的壓力中心到坐標軸的距離下式確定： 到y(tǒng)-y軸的距離 x0= = =4.94mm 到x-x軸的距離 y0= = =0mm ⑤、由于另一個沖孔凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為 圖6（b）總壓力中心示意圖 到y(tǒng)-y軸的距離 x0= ==5.7mm 到x-x軸的距離 y0===1.55m 5 工作零部件的設計與標準化 5.1 工作零部件的計算 由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時，間隙取在凹模上，則： 凸模尺寸 dap=（d+x△）-δp0 凹模尺寸 dd=(d+x△+Zmin)0+δ 式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm dp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm x——磨損系數(shù)，查表2-30[2]得：沖孔時x=1。 Zmin——雙面間隙，mm △——工件公差，mm δ——凸模和凹模的制造公差，mm ①、沖裁孔凸模、凹模刃口尺寸的計算 凸模尺寸 查表2-29[2]查得δ凸=-0.004，δ凹=+0.006 dap=（d+x△）-δp0 =(2.6+1×0.15)0-0.004 =2.750-0.004 凹模尺寸 由表2-23[2]得Zmin=0.025 dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(2.6+1×0.15+0.025)0+0.006 =2.7750+0.006 ②、外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算 因此落料件為復雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設備的精度要求。 采用配作法，計算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計算公式計算。 a、凹模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸A 第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△ b、凹模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸B 第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△ c、凹模磨損后會保持不變的尺寸 第三類尺寸C 第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△ 其落料凹模的基本尺寸計算如下： 圖7（a）凹模 第一類尺寸：磨損后增大的尺寸： 查表2—34[2]得x△=0.180 △=0.360 A1=(Amax-x△) 0+0.25△=(10-0.180) 0+0.25×0.360=9.8200+0.090 A2=(Amax-x△) 0+0.25△=(9.6-0.180) 0+0.25×0.360=9..4200+0.090 查表2—34[2]得x△=0.150 △=0.300 A3=(Amax-x△) 0+0.25△=(4-0.150) 0+0.25×0.300=3.85 0+0.075 查表2—34[2]得x△=0.150 △=0.300 A4=(Amax-x△) 0+0.25△=(3.25-0.150) 0+0.25×0.300=3.100+0.075 查表2—34[2]得x△=0.250 △=0.130 δ=+0.06 A5=(Amax-x△) 0+0.25△=(2-0.250) 0+δ=1.750+0.06 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是9.82mm、9.42mm、3.85mm、3.10mm、1.75mm不必標注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.025mm。 圖7（b）落料凸模 ③. 彎曲凸模、凹模刃口尺寸的計算 a.凸模圓角半徑 當工件的相對彎曲半徑r/t較小時，凸模圓角半徑rT取等于工件物彎曲半徑，但不應小于最小彎曲半徑0.175，所以凸模半徑等于r=1.6 b.凹模圓角半徑 凹模圓角半徑不能過小，以免擦傷工件表面，影響沖模壽命。凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏侈。rA值通常根據(jù)材料厚度取為：t=0.5 rA=(3~6)t, 取rA =4t=2mm c.凹模深度 凹模深度l0過小，則坯料兩端未受壓部分太多，工件回彈大于且不平直，影響工件質(zhì)量。若過大，則浪費模具鋼材，且需沖床有較大的工作行程。 U形彎曲模：由于彎邊高度不大于U形件，則凹模深度應大于零件的高度，h0=3凹模深度l0查表得l0=15mm。 d.彎曲凸凹模橫向尺寸及公差。 決定U形件彎曲凸凹模橫向尺寸及公差的原則是：工件標注內(nèi)形尺寸時應以凸模為基準件，間隙取在凹模上。而凸凹模的尺寸和公差則應根據(jù)工件的尺寸，公差，回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。 尺寸標注在內(nèi)形上的彎曲件。 凸模尺寸為 L=(L+0.75△) 凹模尺寸為 L=(L+Z) L .L----凸，凹模橫向尺寸； L----彎曲件橫向的最小極限尺寸； △---彎曲件橫向的尺寸公差，對稱偏差△=2△ ---凸模的制造公差，可采用IT7～IT9級精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級。 L=（2.9+0.75×0.6）=3.35 L=(3.35+1.05)=4.4 （2）工作零部件的設計與標準化（用一個整體的凸模固定板） 沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應作成逐漸增大的多級臺階形式如圖5所示： 圖8標準凸模示意圖 凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算： L=h1+h2+h3- h4 式中 L—凸模長度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—橡膠板的厚度 ，mm h4—凹進卸料板內(nèi)1mm 圖9沖孔凹模內(nèi)行示意圖 整體式凹模如圖6裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即 凹模高度H=KB 凹模壁厚C=(1.5~2)H 式中B----凹模孔的最大寬度，mm但B不小于15mm C-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離； K=系數(shù)，查表8—1[3]得K=0.30 凹模高度H=KB=0.30×15=4.5mm 按表取標準值15mm 凹模壁厚C=1.5H = 1.5×15=22.5mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, 圖10螺孔與凹模邊界示意圖 d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為10mm，所以根據(jù)表2.46﹝2﹞查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。故選用如圖７： 螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×8=12mm 螺孔到凹模內(nèi)緣的最小距離d=8mm a3=1.13d≈9mm 凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為40mm，最大間距為90mm。 　　 圖７　 螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應大于１６。 根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板100×80×15 ①沖孔小凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度） 沖孔小凸模長度 L=15+30+11-1=55mm 由小凸模刃口d=2.75.mm查手冊﹝2﹞表2.54可知 h=3mm, D1=9mm, D=6mm, L=52 小凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即 對于圓形凸模 dmin≥ 式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm t—沖裁材料厚度，mm —沖裁材料的抗剪強度，MPa —凸模材料許用強度，?。?.0~1.6）×103MPa dmin≥==0.52mm 所以承壓能力足夠。 抗縱向彎曲力校核　對于圓形凸模（有導向裝置）　 　　　　　　　　　　　　?。蹋恚幔?70d2/ 式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mm 　F ——沖模力,N ｄ——凸模最小截面的直徑，mm Lmax≤270d2/=270×2.752/=58.9mm 所以長度適宜。 凸模固定端面的壓力 　　　　　　　　　　q =< 式中　　　　　q—凸模固定端面的壓力，MPa F—落料或沖孔的沖裁力，N 　　　　　　—模座材料許用壓應力，MPa q ==83.9MPa 由于采用整體式凹模，所以由外形落料凹模確定其凹模板厚度（圖6），其凹模刃口高度由表2.40查得h=6mm，β= ②外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標準化（包括外形尺寸和厚度） 外形凸模的設計：外形凸模用線切割機床加工成直通式凸模，用兩個M8的螺釘固定在墊板上，由于采用固定卸料板，凸模按下式計算： L=h1+h2+h3-h4 其中：L—凸模長度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—橡膠板的厚度 ，mm h4—凹進卸料板內(nèi)1mm 所以：L=15+30+11-1=55 mm　 凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見手冊﹝２﹞表15.57可得100×80×15 （3）凹模組件的尺寸確定和示意圖 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 凹模的長度選取要考慮以下因素： a)便于導尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。 選取凹模邊界為100mm×80mm。凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。 6 主要工作機構(gòu)的設計與標準化 6.1 定位裝置的設計與標準化 6.1.1 始用擋料裝置的設計與標準化 圖11始用擋料 擋料塊標記： 4536 GB/T2866.1—81 材料：45鋼 GB/699—88 熱處理：硬度43～48HRC 技術(shù)條件：按GB2870—81 6.1.2 固定擋料銷的設計與標準化 固定擋料銷的設計根據(jù)標準件，選用此擋料銷如圖 圖12固定擋料銷 選用直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼A型固定擋料銷（JB/T7649.10—94）（應先寫標準號，再寫具體選用規(guī)格） 根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位置如圖 根據(jù)計算固定擋料銷的位置距壓力中心為x=10.47,y=0 6.1.3 導正銷的設計與標準化 導正銷主要用于級進模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設計，尺寸精度，材料的熱處理等可參照JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。 導正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊[2]（GB…）選用如圖 圖13 導正銷 D=d-2a D——導正銷直徑的基本尺寸 d——沖孔凸模直徑 2a——導正銷與孔徑兩邊的間隙 沖裁φ2.6mm孔的導正銷 查表得h=t 2a=0.04mm D=d-2a=2.75-0.04=2.71mm h=1×0.5=0.5mm 6.1.4 導料板的設計與標準化 經(jīng)查表分析得]導料板長度L=100mm，寬度B=32mm ，厚度h=6mm 圖14導料板 6.2 標準模架的選用 由凹模周界選用標準模架 凹模周界Ｌ3B＝100mm380mm,閉合高度h1=155mm 　 材料為ZG45(ZG310-570),0I級精度的對角導柱模架。 導柱標記：283170 GB/T2861.1—90（先寫GB，再選具體數(shù)值，下同） 323170 GB/T2861.1—90 導套標記：283100338 GB/T2861.6—90 323100338 GB/T2861.6—90 上模座標記：2003160340 GB/T2855.1—90 下模座標記：2003160345 GB/T2855.2—90 模柄標記：JB/T7646.1—1994 A503110 JB/T 7646.1 6.3 卸料裝置的設計與標準化 在前面已經(jīng)確定了采用彈性卸料板。本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有外形凸模的導向作用，并能對小凸模起保護作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊[2]表15.28得： 卸料板長度L =100mm,寬度B=80mm厚度h0=11mm 此模具中，卸料板對沖孔落料凸模起導向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造 1、 聯(lián)接件的選用與標準化 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講 內(nèi)六角螺釘標記：35鋼M8365 GB70—85（先寫GB，再選具體數(shù)值，下同） 螺釘標記：35鋼M8330 GB68—76 圓柱銷釘標記：35鋼6365 GB 119—86 止動圓柱銷標記：35鋼436GB119—86 7 裝配圖及壓力機的校核 7.1 裝配圖 圖15裝配圖 7.3 壓力機的選擇與校核 模座外形尺寸125×95mm,閉合高度155mm,有文獻[4]中，JC23—35型壓力機工作臺尺寸為250×160mm,最大閉合高度為180mm，連桿調(diào)節(jié)長度為40mm,所以在工作臺上加一25～60mm的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符。 8 模具的裝配與調(diào)試 8.1，模具的裝配 [1]，裝配凸緣模柄，保持與上模座平面垂直，在上模座和模柄上開螺釘孔，然后用螺釘固定好，裝好后同磨大平面齊平，最后用角尺檢查模柄與上模座的平行度。 [2]，將沖孔和彎曲凸模壓入凸模固定板中，壓入時應有非工作端壓入，為便于壓入，四周應修成小圓角。凸模壓入型孔少許即進行垂直度檢驗，壓入至1/3時應再作垂直度檢驗。壓入后將固定板裝配基面與凸模底面磨平，并以固定板裝配為基準，修磨凸模刃口平面，然后在凸模上開螺釘孔，用螺釘將凸模固定在下墊板上。 [3]，根據(jù)凸模把凹模加工出來后，對正用螺釘和銷釘固定，然后裝上導柱導套，然后調(diào)整凸凹模的間隙，調(diào)整間隙后再上緊螺釘和打上銷釘。 8.2模具的調(diào)試 8.2.1 凸，凹模間隙的調(diào)試 沖模凸，凹模的間隙直接影響到制件的質(zhì)量和模具的使用壽命，間隙的大小雖有一定的范圍，但是裝配時必須調(diào)整一致，才能保證沖模的裝配質(zhì)量。調(diào)整間隙的方法有：透光法，切紙法，墊片法等，一般采用切紙法的。 用相當于沖板料后的厚薄均勻的紙片，放在一初步調(diào)整好的凸凹模之間用銅錘敲擊模柄，使模具閉合并沖壓出紙制品，根據(jù)所沖壓出的紙制件周圍是否切斷，有無毛刺，毛邊是否分布均勻來判斷間隙是否合適，若有以上缺點則繼續(xù)調(diào)整。 8.2.2 沖模的試沖 沖模裝配后，要在生產(chǎn)條件下進行試沖，其目的是在于檢查沖模的性能是否達到設計要求。試沖時，合格的沖件數(shù)應在20~1000件之間。試沖后，應檢驗如下問題： [1]，驗證所選壓力機是否合適，沖模能否合理的安裝到壓力機上而不用任何修改，壓力機是否有足夠的力量保證沖下制件。 [2]，驗證該模具生產(chǎn)的制件質(zhì)量是否符合產(chǎn)品所要求的形狀和尺寸精度。 [3]，驗證該模具能否進行生產(chǎn)性使用。 [4]，驗證沖壓工藝安排是否合理。 [5]，為模具設計人員反饋信息，了解模具，結(jié)構(gòu)設計那些不合理的地方需要改進，了解設計時的目標尺寸和實際尺寸的偏差以提高設計基準的可靠性。 [6]，為沖模投入生產(chǎn)做準備。試沖中暴露的各種問題通過修正得到解決，才能使沖模正常使用。 8.2.3 試沖過程中的調(diào)整 無論對那種沖模進行試沖，試沖前和試沖過程中的調(diào)整是不可少的。沖孔落料彎曲級進模試沖時出現(xiàn)的問題和調(diào)整方法如下： [1]，送料不暢或被卡 由于間隙過小或?qū)Я习宀黄秸隆? [2]，制件有毛刺 刃口不鋒利或淬火硬度低配合間隙過大或過小； 間隙不均勻所致 [3]。彎曲不到位 由于凸模的工作尺寸不精確或沒有考慮反彈。 設計總結(jié) 通過這次畢業(yè)設計讓我們把平時在課堂上學到的理論與實際生產(chǎn)結(jié)合了起來?？此坪唵蔚牧慵胍玫剑彩切枰S多工序才能完成的。我們只所以選擇使用模具來達到這樣的效果，不僅與生產(chǎn)批量有關(guān)，還與生產(chǎn)條件有關(guān)。如果是大批量生產(chǎn)的零件使用模具就很容易實現(xiàn)機械化和現(xiàn)代化。能夠保證零件的尺寸相差不大，以實現(xiàn)互換。設計是一個關(guān)鍵的工作，要查閱大量資料和統(tǒng)計計算工作，設計是個苦差事。 設計的好壞直接影響到制件質(zhì)量和勞動強度以及生產(chǎn)成本。所以設計者應該具備淵博的知識和大量的實踐經(jīng)驗作為基礎，應該懂得生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。這樣才能設計出好的實用的模具來。 我傾注了大量的勞動和汗水在這個設計，由于缺乏經(jīng)驗與實踐。設計的十分艱辛，雖然借鑒了許多，還是有好多不明白之處。 參考文獻 [1] 王孝培 主編.沖壓手冊.機械工業(yè)出版社 [2] 郝濱海 編著.沖壓模具簡明設計手冊.化學工業(yè)出版社 [3] 楊玉英 主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊.機械工業(yè)出版社 [4] 薛彥成 主編.公差配合與技術(shù)測量.機械工業(yè)出版社 [5] 高為國 主編.模具材料.機械工業(yè)出版社 [6] 王秀鳳.萬良輝 主編.冷沖壓模具設計與制造.北京航空航天大學出版社 [7] 翟德梅 主編.模具制造技術(shù) [8] 中國機械工業(yè)出版社 組編.冷沖模設計及制造.機械工業(yè)出版社 [9] 劉建超.張寶忠 主編.沖壓模具設計與制造.高等教育出版社 [10] 《沖壓加工技術(shù)手冊》編委會編 沖壓加工技術(shù)手冊 [日] 致謝 本設計經(jīng)原紅玲講師的精心指導和同學的熱心幫助才得以如期完成，在此我誠心的向他們感謝。另外還要感謝我的專業(yè)老師們，在大學三年讓我學到了扎實的專業(yè)知識和處理問題的實用方法，以及其他老師的教導，讓我大學期間學到了做人的道理與原則。讓我踏上社會，走上工作崗位完成了很好的過度。時光如梭，三年的大學生活轉(zhuǎn)眼過去，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學朋友們，溶入到社會的大潮中去。在這之際，我們將完成最后的使命——做畢業(yè)設計。畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，由于資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中遇到了很多的問題。但這并沒有成為我的絆腳石，在指導老師不時的精心指導和同學們的熱心幫助下，并通過在圖書館的仔細查閱，使我克服了一個又一個的困難，從而使我的畢業(yè)設計日趨完善。 最后，再次感謝我的指導老師原紅玲的精心指導和各位老師和同學的大力幫助，使我順利完成任務，并向你們致意深深的敬意，在以后的生活中我一定努力工作，不辜負你們寄予我的厚望！ 35 第 35 頁 共 35 頁