鉸支板零件沖壓模具設(shè)計(jì)

鉸支板零件沖壓模具設(shè)計(jì),鉸支板,零件,沖壓,模具設(shè)計(jì) 鉸支板零件沖壓模具設(shè)計(jì) 摘 要 沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝，隨著工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，沖壓技術(shù)和設(shè)備日益完善。本次設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了鉸支板零件的沖壓工藝；提出了沖孔、落料彎曲加工的工藝；分析了復(fù)合模具各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程。本文決定采用兩套復(fù)合模來(lái)完成以上三道工序，然后在這基礎(chǔ)上計(jì)算毛坯的尺寸和排樣，確定了模具的整體結(jié)構(gòu)形式，選擇合適的壓力機(jī)，再計(jì)算了模具的工作部分的尺寸，設(shè)計(jì)出兩套模具的主要零部件，從而設(shè)計(jì)出落料沖孔復(fù)合模和彎曲復(fù)合模。設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。 關(guān)鍵詞：沖孔，彎曲，沖壓成形 I ABSTRACT Stamping is a long history of metal processing, with the continuous industrial process, stamping technology and equipment has improved steadily. The stamping process of punching die mold structure part is introduced in this paper in detail. The composite processes such as punching, blanking, bending are presented. The designing process of structural components of the composite die is analyzed. This paper decide to adopt two sets of compound die to complete the above three working procedure and then on the basis of the calculation of blank size and lay out to determine the overall structure of the mold form, and choose a suitable press, and calculate the die size of the work, and design the two main parts of the mold. Materials design punching blanking compound die and bending compound die. The structure is designed to ensure reliable operation of the die. key words: Punching，Bending，Stamping 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 1.1模具發(fā)展情況 1 1.2模具發(fā)展前景 1 1.3選題依據(jù) 1 1.4研究的內(nèi)容 2 1.5研究思路 2 第2章 工藝性分析和工藝方案的確定 3 2.1零件圖 3 2.2零件的工藝性分析 3 2.3確定工藝方案 4 第3章 沖裁模設(shè)計(jì) 5 3.1毛坯尺寸的計(jì)算 5 3.2排樣圖設(shè)計(jì) 6 3.2.1排樣方式的確定 7 3.2.2材料利用率計(jì)算 7 3.3沖裁工藝計(jì)算 8 3.3.1 沖孔力的計(jì)算 8 3.3.2落料力的計(jì)算 8 3.3.3 卸料力的計(jì)算 9 3.3.4 推件力的計(jì)算 9 3.3.5總壓力的計(jì)算 9 3.4 沖壓設(shè)備的選擇 9 3.5 沖模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 10 3.5.1沖模壓力中心的計(jì)算 10 3.5.2沖孔刃口尺寸的計(jì)算 11 3.5.3落料刃口尺寸的計(jì)算 12 3.5.4沖模閉合高度 13 3.6沖裁模主要零部件設(shè)計(jì) 13 3.6.1落料凹模設(shè)計(jì) 13 3.6.2凸模的設(shè)計(jì) 15 3.6.3凸凹模尺寸設(shè)計(jì) 16 3.6.4定位零件的設(shè)計(jì) 16 3.6.5卸料零件的設(shè)計(jì) 17 3.6.6推件裝置設(shè)計(jì) 18 3.6.7其他零件設(shè)計(jì) 19 3.7模架的選擇與模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 第4章 彎曲模設(shè)計(jì) 21 4.1彎曲力的計(jì)算 21 4.1.1自由彎曲力的計(jì)算 21 4.1.2校正彎曲力的計(jì)算 21 4.1.3頂件力的計(jì)算 22 4.1.4總彎曲力的計(jì)算 22 4.1.5回彈的計(jì)算 22 4.2凸凹模工作部分尺寸的計(jì)算 22 4.2.1彎曲凸模與凹模單面間隙計(jì)算 22 4.2.2凸模與凹模橫向尺寸及制造公差 22 4.3壓力機(jī)及模架的選擇 24 4.3.1壓力機(jī)的選擇 24 4.3.2模架的選擇 24 4.4彎曲模閉合高度的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4.5彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4.5.1上模凸模設(shè)計(jì) 25 4.5.2凹模板設(shè)計(jì) 26 4.5.3滑塊設(shè)計(jì) 26 4.5.4模柄的設(shè)計(jì) 26 4.5.5固定零件及定位零件 27 4.5.6推件裝置的設(shè)計(jì) 27 4.6模具裝配圖 28 第5章 工作零件的加工工藝編制 29 5.1圓形沖孔凸模 29 5.2 沖孔落料凸凹模 31 5.3 彎曲Z異形凸模 33 結(jié) 論 35 參考文獻(xiàn) 36 致 謝 37 IV 第1章 緒論 1.1模具發(fā)展情況 進(jìn)入21世紀(jì)后，在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場(chǎng)重新整合，中國(guó)裝備制造業(yè)在加入WTO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(wú)論哪一行業(yè)的工程，都越來(lái)越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為適應(yīng)用戶對(duì)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)代最先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，這是各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切的需求[1]。 1.2模具發(fā)展前景 （1）飛機(jī)、汽車(chē)發(fā)展和環(huán)保要求提高，對(duì)沖壓帶來(lái)了壓力。產(chǎn)品集約化生產(chǎn)、環(huán)保性要求、個(gè)性化發(fā)展、節(jié)能性要求，將促使模具行業(yè)出現(xiàn)新的的技術(shù)革新和改造，給模具產(chǎn)品帶來(lái)新的發(fā)展[2]。 　　 （2）靈活性與自動(dòng)化要求是沖壓發(fā)展必須考慮的因素，仿真技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展和是沖壓產(chǎn)品發(fā)展必須借助的手段，我國(guó)在這一方面的產(chǎn)品發(fā)展有很大的潛力[3]。 　　 （3）新工藝的出現(xiàn)，復(fù)合材料應(yīng)用將推動(dòng)模具產(chǎn)品向前發(fā)展。加入WTO對(duì)沖壓行業(yè)的影響，中國(guó)加入WTO，未來(lái)WTO規(guī)則對(duì)行業(yè)的影響越來(lái)越明顯，規(guī)范行業(yè)市場(chǎng)，注重誠(chéng)信和產(chǎn)品的質(zhì)量，關(guān)注世界技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)都將成為企業(yè)重要工作內(nèi)容[4]。特別是中國(guó)沖壓行業(yè)企業(yè)的市場(chǎng)化發(fā)展，重組將出現(xiàn)活躍跡象、新企業(yè)發(fā)展快于老企業(yè)、出現(xiàn)以沖壓件為基礎(chǔ)，以銷售零件為主的企業(yè)將獲得優(yōu)先發(fā)展. 中高檔沖模也會(huì)遇到來(lái)自海外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)。由于模具主要是針對(duì)專門(mén)的用戶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，因此模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有別于其他大批量生產(chǎn)的定形產(chǎn)品。沖模市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要是從縮短交貨期、提高質(zhì)量、改善服務(wù)和降低價(jià)格幾方面來(lái)贏得用戶的信任。所以，作為模具企業(yè)，應(yīng)該根據(jù)不同的用戶需求，采取各不相同的措施來(lái)贏得更多的用戶[5]。 1.3選題依據(jù) (1）這種鉸支板主要用來(lái)做鎖緊結(jié)構(gòu)，在生活中具有廣泛的用途。 (2）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)了解先進(jìn)的模具制造技術(shù)，鞏固和加深已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，提高自己的綜合分析能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為以后工作打好良好的基礎(chǔ)。 1.4研究的內(nèi)容 （1） 沖壓工藝的分析和工藝方案的確定； （2） 排樣圖設(shè)計(jì)； （3） 沖裁工藝的主要計(jì)算； （4） 模具壓力中心的計(jì)算； （5） 模具總體設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì)； （6） 沖裁落料模閉合高度計(jì)算； （9）設(shè)計(jì)模具裝配圖。 （10）彎曲力的計(jì)算； （11）凸凹模尺寸計(jì)算及模架的選擇； （12）模具結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)； （13）模具的裝配和調(diào)試； 1.5研究思路 根據(jù)一般的研究方法確定研究思路如下，總共有共兩條過(guò)程： ①?zèng)_裁件的工藝分析→排樣相關(guān)設(shè)計(jì)→沖裁力等沖壓工藝的計(jì)算→沖壓設(shè)備選擇→沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸計(jì)算→模具主要零件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→模具的裝配和調(diào)試。 ②彎曲模的工藝分析→彎曲力的計(jì)算→凸凹模工作部分的尺寸計(jì)算→壓力機(jī)及模架的選擇→彎曲模閉合高度的計(jì)算→模具結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)→彎曲模具的裝配。 　 第2章 工藝性分析和工藝方案的確定 2.1零件圖 本次設(shè)計(jì)工件為鉸支板零件，生產(chǎn)批量為大批量，所用材料40鋼，厚度1mm，公差精度IT14級(jí)。具體形狀如圖1.1所示。 圖1.1 鉸支板零件圖 2.2零件的工藝性分析 （1） 最小彎曲半徑。最小彎曲半徑是指為保證坯料外表不發(fā)生破壞條件下能彎成的內(nèi)表面最小極限的圓角半徑。彎曲件的圓角半徑不應(yīng)該小于最小彎曲半徑，否則會(huì)產(chǎn)生裂紋。 （2） 零件設(shè)計(jì)的工藝性。零件左半部分有兩個(gè)1mm的圓槽，在彎曲過(guò)程中能起到好的導(dǎo)向作用。 （3） 彎曲件的邊長(zhǎng)。彎曲件邊長(zhǎng)應(yīng)滿足：h≥R+2t。R是內(nèi)側(cè)的圓角半徑。H較小時(shí)，不容易形成足夠的彎矩，影響彎曲后形狀的準(zhǔn)確性。這里h滿足要求。 2.3確定工藝方案 由工件圖看，該零件成型工藝包括沖孔、落料、彎曲三個(gè)工序，可以用以下三種方案： 方案一：落料—沖孔采用單工序模進(jìn)行生產(chǎn)，最后的彎曲采用復(fù)合彎曲模生產(chǎn)。 方案二：沖孔—落料復(fù)合模沖裁，采用復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)，最后采用復(fù)合彎曲模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料連續(xù)模沖裁，采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)，最后彎曲采用復(fù)合彎曲模生產(chǎn)。 方案分析： 方案一：模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可是需要三套模具，生產(chǎn)效率低，制造成本比較高。難以滿足該零件產(chǎn)量的要求。 方案二：需要兩套模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易于保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)比方案一復(fù)雜一些，但零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不是很困難。 方案三：同樣需要兩套模具，生產(chǎn)效率也很高，但級(jí)進(jìn)模模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度比較高，周期比較長(zhǎng)，成本還比較高。 結(jié)論：通過(guò)以上的三種方案的分析與比較，對(duì)該零件的沖壓及彎曲生產(chǎn)以采用方案二為最好。 第3章 沖裁模設(shè)計(jì) 3.1毛坯尺寸的計(jì)算 零件由圓弧部分和直線部分組成。左邊圓弧半徑相對(duì)大一些，右邊圓弧半徑小。沒(méi)有明確要求時(shí)，圓弧半徑取最小彎曲半徑，查手冊(cè)，40號(hào)鋼纖維的平行和垂直方向最小彎曲半徑要求分別是0.8t和0.3t。所以左部U形彎曲圓角半徑取0.8t，即圓角半徑r1=0.8mm。右部Z形彎曲的兩部位取0.3t，即圓角半徑r2=0.3mm。由應(yīng)變中性層長(zhǎng)度等于毛坯長(zhǎng)度原則來(lái)計(jì)算[6]。 由經(jīng)驗(yàn)公式確定中性層的位置。 ρ=r+kt （3.1） K為應(yīng)變中性層位移系數(shù)。查資料得出，由r1/t=0.8和r2/t=0.3查得k1=0.30，k2=0.23。 所以，計(jì)算中性層半徑分別是 ρ1=r1+k1t=0.8+0.3×1=1.1mm ρ2=r2+k2t=0.3+0.23×1=0.53mm 左部橫向的展開(kāi)長(zhǎng)度 L1=2a+b+2πρ1/2=2×14.2+11.4+3.14×1.1=43.3mm 縱向展開(kāi)長(zhǎng)度為 L2=c+d+e+2πρ2/2=38.7+9.4+12.7+3.14×0.53=62.5mm 毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度圖如圖3.1所示。 圖3.1 毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度圖 圖3.2 毛坯零件展開(kāi)圖 3.2排樣圖設(shè)計(jì) 沖裁件在板料、帶料或者是條料或上的布置方式稱為排樣。排樣的合理與否，不但會(huì)影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、生產(chǎn)操作方便與安全等。 根據(jù)材料利用的情況，排樣的方法可以分成分為三種類型： （1）有廢料排樣:為沿制件的全部的外形沖裁，制件與制件之間，制件與條料的側(cè)邊之間都有工藝余料存在，沖裁后搭邊成為了廢料。 （2）少?gòu)U料排樣:為沿制件部分外形輪廓切斷或者是沖裁，只能在制件之間或制件與條料側(cè)邊之間有搭邊的存在。 （3）無(wú)廢料排樣:為制件和制件之間、制件和條料側(cè)邊之間都沒(méi)有搭邊的存在，條料沿直線或曲線切斷從而得到的制件[7]。 3.2.1排樣方式的確定 在排樣的過(guò)程中，工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償條料定位誤差，保證沖出合格工件。搭邊還可以保持條料的剛度，方便送料。 搭邊是廢料．從材料利用率來(lái)說(shuō)，搭邊值應(yīng)越小越好。但過(guò)小的搭邊會(huì)擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具的壽命。一般來(lái)說(shuō)，搭邊值是確定的。a=1.5,a1=1.5，a0=2. 考慮到材料的利用率，采用直對(duì)排排樣設(shè)計(jì)，如圖3.3所示。 圖3.3 排樣圖 條料寬度 B=D+2a+Δ （3.2） 式中 B—條料寬度方向的尺寸 D—制件在寬度方向的尺寸，前面得出，D=62.5mm a—側(cè)搭邊值 Δ—條料寬度單向公差 B= 62.5+1.5x2+0.6+19=85.1mm 3.2.2材料利用率計(jì)算 一個(gè)步距內(nèi)，材料利用率η為： η=n A／BS×100% (3.3) 式中 A—個(gè)步距內(nèi)沖裁件的面積（mm）； B—條料的寬度（mm）； S—步距（mm）； n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的數(shù)目； S=L1+a1=43.3+1.5=44.8mm n=2 B=85.1mm A=43.5×15-π×12+（15+31.3）×7/2+31.3×12+π×62-2π×2.52 =1260.8mm2 η=2×1260.8／85.1×44.8×100%=66% 由于鉸支板沖裁時(shí)，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)廢料較多，因此鉸支板的材料利用率不是很高。 3.3沖裁工藝計(jì)算 3.3.1 沖孔力的計(jì)算 F沖=ktLτ （3.4） 式中 F沖—沖孔力（N）； k—安全系數(shù)，查表，k=1.3； L—工件內(nèi)部輪廓周長(zhǎng)（mm）； t—材料厚度（mm）,可知t=1.0mm； τ—材料抗剪強(qiáng)度（Mpa），由手冊(cè)得τ=400 Mpa； L=πd=5×3.14=15.7mm； F=1.3×15.7×1×400=8.17kN。 3.3.2落料力的計(jì)算 F落=kLtτ （3.5） 式中 F落—落料力（N）； k—安全系數(shù)，查表，k=1.3； L—工件外部輪廓周長(zhǎng)mm t—材料厚度mm，t=1mm； τ—材料抗剪強(qiáng)度MPa，查表，τ=400MPa。 L=31.3+π×62+10.8×2+π+41.5×2+15 =267.08mm F落=1.3×267.08×1×400N=138.88kN 3.3.3 卸料力的計(jì)算 從凸模上將工件或者是廢料取下來(lái)所需要的力稱為卸料力。決定卸料力大小的因素和推件力相似，因此可按下式計(jì)算： F卸=K1×F落 （3.6） 查表，取K1=0.04； 所以F=0.04×138.88kN=5.56kN 3.3.4 推件力的計(jì)算 從凹模將工件或者是廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力。推件力的大小與壓件的材料的力學(xué)性能、模具間隙、工件形狀和尺寸、板料厚度、模具的工作狀態(tài)等。實(shí)際上較難準(zhǔn)確地計(jì)算這些力，為了較合理地、較準(zhǔn)確地確定總沖裁力，一般可用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算： F推 =nK2 F沖 （3.7） 查表，n=10，K2=0.055 F推=10×0.055×8.170kN =4.5kN 3.3.5總壓力的計(jì)算 F總 = F沖+ F推+ F落+ F卸 F總=8.17+138.88+5.56+4.5kN=157.11kN 3.4 沖壓設(shè)備的選擇 設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先要選壓力機(jī)。選擇合適的沖壓設(shè)備十分重要，它直接關(guān)系到?jīng)_壓設(shè)備能否安全使用、沖壓工藝能否順利實(shí)現(xiàn)和模具壽命、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等重要問(wèn)題。具體選擇壓力機(jī)時(shí)，主要考慮的是沖壓的工藝性、生產(chǎn)批量和現(xiàn)有的設(shè)備等情況。此外，還要了解壓力機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)。 由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為了防止設(shè)備超載，可按公稱壓力F壓≥(1.5～1.8)F總選擇壓力機(jī)。查資料，可選取公稱壓力為250kN開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，其型號(hào)為J23-25型壓力機(jī)[8]，其主要參數(shù)見(jiàn)表3.1。 表3.1開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25技術(shù)規(guī)格 型號(hào) J23-25 公稱壓力 250kN 滑塊行程 65mm 滑塊每分鐘行程次數(shù) 55次 最大閉合高度 270mm 閉合高度調(diào)節(jié)量 55mm 滑塊中心線至床身距離 200mm 立柱距離 270mm 工作臺(tái)尺寸 前 后 200mm 左 右 290mm 模柄孔尺寸 直徑 40mm 深度 60mm 工作臺(tái)厚度 50mm 3.5 沖模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 3.5.1沖模壓力中心的計(jì)算 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。壓力機(jī)和模具的正常工作，要求模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線盡可能重合。對(duì)于此沖裁件，建立如圖3.4所示的二維坐標(biāo)系。 圖 3.4 壓力中心計(jì)算簡(jiǎn)圖 該工件關(guān)于x軸對(duì)稱，它的壓力中心在x軸上，y軸坐標(biāo)為0。 工件各段周邊長(zhǎng)度L x坐標(biāo) 15 62.5 43.5 41.8 1 21 3.14 20 1 19 10.8 15.5 3.14×6=18.84 6 5×3.14=15.7 6 43.3 0 x=(15×62.5+2×43.5×41.8+2×1×21+2×3.14×20+2×1×19+2×10.8×15.5+2×18.84×6+2×15.7×6+43.3×0)/(15+2×43.5+2×1+2×3.14+2×1+2×10.8+2×18.84+2×15.7+43.3) 22.5 所以壓力中心為（22.5，0)。 3.5.2沖孔刃口尺寸的計(jì)算 沖裁模凸模、凹模的刃口尺寸，是直接影響工件尺寸和沖裁間隙的。計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸時(shí)，不但要區(qū)分是沖孔刃口還是落料刃口，還要考慮模具的加工方法和磨損規(guī)律，以及模具的加工精度和工件的精度要求等等。 沖孔刃口尺寸： （3.8） （3.9） 式中 、—沖孔凸、凹模尺寸，mm； —孔的最小極限尺寸，mm； △—制造公差，IT14時(shí)，△=0.3； —凸凹模最小雙面間隙，mm。 x—磨損系數(shù)；x值在0.5～1之間，大小與沖件精度有關(guān)，當(dāng)沖件精度為IT14以下時(shí)，x=0.5。 查表，=0.010mm； 將已知的數(shù)據(jù)代入公式后，得： 3.5.3落料刃口尺寸的計(jì)算 落料凸、凹模采用配合加工方法，按入體原則標(biāo)注公差。 圖3.5刃口尺寸的計(jì)算 凹模經(jīng)磨損后尺寸變大的有：，，， 計(jì)算公式： （3.10） 其中的因數(shù)x：當(dāng)x0.5，x=0.5；當(dāng)x0.5，x=0.75；； ； ； ； ； 凹模經(jīng)磨損后尺寸變小的： 計(jì)算公式：； （3.11） 取x =0.75，； 凹模磨損過(guò)后尺寸不變的：，； 基本公式： （3.12） ； ； 查手冊(cè)得=0.100mm，=0.140mm 凸模刃口尺寸按凹模的實(shí)際尺寸配制，保證凸模的雙面間隙值為（0.100~0.140）mm。 3.5.4沖模閉合高度 沖模的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)時(shí)，上模板的上平面到下模板的下平面的高度。壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下端點(diǎn)至壓力機(jī)墊板面之間的距離。沖模的閉合高度應(yīng)該在壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間[9]，其關(guān)系式為： Hmax－5≤H≤Hmin＋10 （3.13） 220－5=215mm≤H≤150+10=160mm H在160mm與215mm之間，本次設(shè)計(jì)的模具閉合高度按結(jié)構(gòu)確定。 3.6沖裁模主要零部件設(shè)計(jì) 3.6.1落料凹模設(shè)計(jì) （1）凹模刃口形式 當(dāng)t=0.5~5mm時(shí)，h=3~10mm.取h=3mm。 圖3.6 凹模刃口形狀 （2） 外形尺寸的確定 凹模厚度：H=K×b （3.14） 凹模壁厚（凹模刃口與外邊緣的距離）的確定： c=（1.5～2）H （3.15） 式中 b—凹?？椎淖畲髮挾龋╩m）； K—因數(shù)，查手冊(cè)得k=0.22； H—凹模厚度（mm）； c—凹模壁厚（mm）。 則H=0.22×62.5=13.75mm，取H=20mm； c=2×15=30mm。 選擇外形尺寸為160mm×160mm的模架，凹模尺寸調(diào)整為160mm×160mm×20mm。圖3.7為凹模形狀。 圖3.7落料凹模 3.6.2凸模的設(shè)計(jì) 沖φ5mm孔的圓形凸模，可以用臺(tái)階固定，因此設(shè)計(jì)成階梯圓柱的形狀。如圖 3.8所示。 圖3.8 凸模簡(jiǎn)圖 校核壓應(yīng)力公式：dmin ≥ 4tτ/[σ壓] （3.16）式中 dmin— 凸模工作的部分最小直徑，mm t— 料厚，mm τ— 材料的抗剪切強(qiáng)度[MPa], 查表，τ=500MPa。 [σ壓]—凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa，若凸模材料用T10A，查資料， [σ壓] =（1000～1600）MPa，取[σ壓]=1200MPa。 dmin≥ 4×500×1/1200=1.67mm 由于d=5.15mm，所以滿足要求。 圖3.9沖孔凸模 3.6.3凸凹模尺寸設(shè)計(jì) 凸凹模高度H確定： H=H0+H1+H2+1=15+15+14+1=45mm 式中 H0——墊板厚度，mm，取H0=15mm； H1——固定板厚度，mm，取H1=15mm； H2——卸料板厚度，mm，取H2=14mm； 凸凹模具體尺寸見(jiàn)圖3.10。 3.10凸凹模尺寸圖 3.6.4定位零件的設(shè)計(jì) （1） 擋料銷的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中，采用的是臺(tái)肩式擋料銷，其結(jié)構(gòu)形式如圖3.11所示。它是一種固定擋料銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用也方便。 圖3.11擋料銷 （2） 定位銷的設(shè)計(jì) 單個(gè)沖裁件或毛坯的沖壓，一般采用定位板或定位銷結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)內(nèi)孔或外緣輪廓定位，以保證前后工序相對(duì)位置的精度或沖裁件內(nèi)孔的位置精度要求。本次上模與下模分別用了兩個(gè)直徑6mm的定位銷，來(lái)實(shí)現(xiàn)模具的精確定位。 （3） 導(dǎo)料銷 導(dǎo)料銷是對(duì)帶料或者條料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向的定位零件。本次設(shè)計(jì)導(dǎo)料銷設(shè)置兩個(gè)，直徑6mm，位于凸凹模的一側(cè)。 3.6.5卸料零件的設(shè)計(jì) （1） 卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板厚度為14mm，具體尺寸如圖3.12。 圖3.12 卸料板尺寸 （2）卸料橡膠設(shè)計(jì) 卸料彈性裝置這里選擇橡膠。橡膠的工作壓力與許可的壓縮量應(yīng)該要滿足沖裁工藝的需要。 （3） 計(jì)算橡膠尺寸。 沖裁的卸料力F=5.56kN；初步選取橡膠的根數(shù)n=6；每根橡膠承受的力f=F/n=0.93kN,查表，選取直徑D=25mm，內(nèi)孔直徑d=8mm，具體尺寸見(jiàn)圖3.13。 圖3.13橡膠形狀 橡膠壓縮量F1=0.2H=4mm，最大壓縮后半徑D1=33mm。 （2） 校核橡膠高度與直徑之比。 橡膠的高度H與直徑D應(yīng)該有適當(dāng)比例，一般應(yīng)保持關(guān)系式：H=（0.5~1.5)D。 這里H=20mm，D=25mm，滿足要求。 （3） 卸料螺釘 上模與下模各設(shè)計(jì)四個(gè)卸料螺釘，直徑都是8mm。 3.6.6推件裝置設(shè)計(jì) （1） 打桿。直徑10mm，長(zhǎng)度96mm。 （2） 推板。采用圓形推板，直徑30mm，厚5mm。 （3） 推桿。采用圓形推桿，直徑8mm，長(zhǎng)度43mm。 具體尺寸見(jiàn)圖3.14。 圖3.14推件裝置圖 3.6.7其他零件設(shè)計(jì) 模柄設(shè)計(jì)：采用凸緣式模柄，基本直徑d=32mm。 3.7模架的選擇與模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，模具總體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 上模座：160mm×160mm×45mm 下模座：160mm×160mm×55mm 導(dǎo)柱：28mm×200mm 導(dǎo)套：28mm×110mm×43mm 上模墊板： 15mm 凸模固定板: 12mm 凹模厚度： 20mm 卸料板厚度： 14mm 壓縮橡膠高度：16mm 凸凹模固定板厚度：15mm 下模墊板厚度：15mm 模具的閉合高度：H模=45+55+15+12+20+14+16+15+15=207mm (2) 模具裝配圖 沖孔落料復(fù)合模裝配圖如圖3.15所示。 圖3.15沖孔落料復(fù)合模裝配圖 第4章 彎曲模設(shè)計(jì) 4.1彎曲力的計(jì)算 模具的工作過(guò)程：將坯料放在凹模上定位，上模下行，凸模和頂件塊夾住坯料下行的時(shí)候，由于凸模和凹模的作用，開(kāi)始進(jìn)行左邊的U形彎曲，同時(shí)右邊的凸模壓坯料下行時(shí)由于受到滑塊的阻擋，使右邊向上彎曲。凸模到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，凸模與頂件塊將板料壓緊，并且對(duì)板料產(chǎn)生校正力,則左邊U形彎曲完成.與此同時(shí),斜楔推動(dòng)滑塊使滑塊向左運(yùn)動(dòng)擠壓板料.凸模和滑塊共同作用完成板料右邊的Z形彎曲。上?；爻虝r(shí)，彈頂器和頂件塊將工件由下面頂出[10]。 4.1.1自由彎曲力的計(jì)算 左部是1個(gè)U形彎曲，右部是1個(gè)V形彎曲和1個(gè)L形彎曲。查表得，40鋼的抗拉強(qiáng)度。按下式計(jì)算左部U形彎曲力，這里彎曲件寬度b1=19mm,取K=1.3。 ； （4.1） 按下式計(jì)算右部V形彎曲力，這里彎曲件寬度b2=15mm，取K=1.3。 ； （4.2） 右部L形彎曲的自由彎曲力按其U形彎曲自由彎曲力的一半進(jìn)行計(jì)算，按一半計(jì)算彎曲力。 ； 總自由彎曲力應(yīng)是上面自由彎曲力之和。 。 4.1.2校正彎曲力的計(jì)算 工件分為左、右兩部分彎曲，校正彎曲總面積為 查表單位面積校正力q=40MPa,則校正力為 4.1.3頂件力的計(jì)算 頂件塊通過(guò)彈頂器工作，在自由彎曲時(shí)，凸模與頂件塊將工件夾住，起壓料的作用；在凸模回程時(shí)頂件塊將工件頂出，起出件的作用。左邊U形彎曲力對(duì)稱，右邊Z形彎曲力將會(huì)引起板料移動(dòng)。除了在結(jié)構(gòu)上采取可靠的定位外，還要求頂件力能防止右部L形彎曲引起板料的移動(dòng)。出件時(shí)需要的出件力很小。因此，頂件力應(yīng)按下面公式計(jì)算： 4.1.4總彎曲力的計(jì)算 校正彎曲力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于總自由彎曲力，只按校正彎曲力計(jì)算，則總彎曲力取校的正彎曲力，F(xiàn)=27000N。 4.1.5回彈的計(jì)算 彎曲圓角半徑很小，回彈很小，能滿足工件要求，不用計(jì)算回彈值。 4.2凸凹模工作部分尺寸的計(jì)算 4.2.1彎曲凸模與凹模單面間隙計(jì)算 由于零件圖上，零件的彎曲圓角半徑?jīng)]有要求，為了減小回彈，按照彎曲工藝確定材料最小半徑為彎曲半徑，可選取凸模圓角半徑與零件彎曲圓角半徑相等，即左部U形圓角半徑R1=0.8mm，右部Z形圓角半徑R2=0.3mm。 單面間隙公式：Z=tmin+n×t （4.3） 查表得n=0.05。 因此Z=1+0.05×1=1.05 式中 Z—彎曲凸模與凹模的單面間隙，mm； t—材料厚度的尺寸，mm； n—間隙系數(shù)。 4.2.2凸模與凹模橫向尺寸及制造公差 （1）寬度方向尺寸計(jì)算： 制件未標(biāo)注尺寸公差，應(yīng)按照外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)，取雙向偏差。 （4.4） = = （4.5） = = 式中 B—彎曲件基本尺寸，mm； 、—凸凹模工作部分尺寸，mm； δd取IT7級(jí), δp取IT8級(jí)，查表可得: Δ=0.43mm, δd=0.015, δp=-0.006。 （2）模具長(zhǎng)度方向上的計(jì)算 制件未標(biāo)注尺寸公差,應(yīng)按外形尺寸標(biāo)注,取為雙向偏差。 = = = = 其中，Δ、δd取IT7級(jí), δp取IT8級(jí)，查表可得: Δ=0.43mm, δd=0.015,δp=-0.006。 = = = = 其中，Δ、δd取IT7級(jí), δp取IT8級(jí)，查表可得: Δ=0.74mm, δd=0.028,δp=-0.012。 4.3壓力機(jī)及模架的選擇 4.3.1壓力機(jī)的選擇 為了能滿足彎曲力的要求，公稱力應(yīng)大于校正彎曲力。所以，選擇型號(hào)J23—40開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。 此壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表4.1所示。 表4.1開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23-40技術(shù)規(guī)格 型號(hào) J23-40 公稱壓力 400kN 滑塊行程 100mm 滑塊每分鐘行程次數(shù) 45次 最大閉合高度 330mm 最大裝模高度 265mm 連桿調(diào)節(jié)高度 65mm 工作臺(tái)尺寸 前 后 460mm 左 右 700mm 墊板尺寸 厚度 65mm 直徑 220mm 模柄孔尺寸 直徑 50mm 深度 70mm 電動(dòng)機(jī)功率 5.5kW 4.3.2模架的選擇 選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，模架具體尺寸如下： 上模座：250mm×125mm×45mm 下模座：250mm×125mm×55mm 導(dǎo)柱：28mm×180mm 導(dǎo)套：28mm×100mm×38mm 4.4彎曲模閉合高度的設(shè)計(jì)計(jì)算 彎曲模閉合高度是指沖床運(yùn)行到最下點(diǎn)時(shí)模具工作狀態(tài)的高度。故模具閉合高度為 式中 H—模具閉合高度，mm —上模座厚度，45mm —凸模固定板厚度,25mm —凹模厚度，42mm —墊板厚度，10mm —下模座厚度，55mm Y—安全距離，mm,一般取20～25mm，這里取25mm。 4.5彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.5.1上模凸模設(shè)計(jì) 上模凸模左邊部分用來(lái)實(shí)現(xiàn)U形彎曲，右半部分實(shí)現(xiàn)Z形彎曲。凸模用固定板和螺釘固定，不用設(shè)計(jì)臺(tái)階。此外，凸模直線處圓角半徑設(shè)計(jì)為1mm。具體尺寸如圖4.1。 圖4.1凸模設(shè)計(jì)圖 4.5.2凹模板設(shè)計(jì) 凹模外形尺寸根據(jù)模架尺寸而定，長(zhǎng)250mm，寬160mm。工件高度16mm，由于下模還需要設(shè)計(jì)卸料推件裝置，設(shè)計(jì)凹模的厚度為40mm。凹模的拘役形狀如圖4.2所示。 圖4.2凹模 4.5.3滑塊設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)滑塊主要是為了形成右邊的彎曲成形，本次設(shè)計(jì)滑塊長(zhǎng)61mm，寬41mm，右邊的與楔形塊形成45度的角。滑塊中部還需要開(kāi)直徑6mm的銷孔。下面是連接滑塊上的彈簧尺寸： 彈簧直徑d=1mm；彈簧中徑D=8mm；有效圈數(shù)n=6；自由高度H=45mm。 4.5.4模柄的設(shè)計(jì) 根據(jù)壓力機(jī)的模柄孔尺寸選： 壓入式模柄：A型 Ф42×115 圖4.3壓入式模柄 4.5.5固定零件及定位零件 螺釘長(zhǎng)度依據(jù)連接件的厚度決定。經(jīng)查表，螺釘選用M8，銷釘直徑選用Ф6，防止轉(zhuǎn)動(dòng)。 4.5.6推件裝置的設(shè)計(jì) （1）下模推件塊：此推件塊為矩形推件塊，長(zhǎng)43mm，寬15mm，高22mm。 （2）推桿：設(shè)計(jì)為圓形推桿，直徑為6mm，兩根。 （3）彈簧： 鋼絲直徑d=1.6mm； 彈簧中徑D=22mm； 節(jié)距p=9.6mm； 彈簧自由高度H=60mm； 有效圈數(shù)n=6mm； 技術(shù)條件：JB/T 7653-1995 4.6模具裝配圖 彎曲復(fù)合模裝配圖如圖4.4所示。 圖4.4裝配圖 第5章 工作零件的加工工藝編制 本設(shè)計(jì)中工作零件包括沖孔凸模、凸凹模、彎曲Z形異形模等。應(yīng)分別設(shè)計(jì)加工工藝。 5.1圓形沖孔凸模 在本設(shè)計(jì)中，Φ5圓形沖孔凸模的零件圖如圖5.1所示，其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表5.1。 圖5.1 圓形沖孔凸模零件圖 表5.1 Φ5圓形沖孔凸模加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 工序簡(jiǎn)圖 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處理 退火后硬度≤240HBS 3 車(chē)削 平兩端面、車(chē)外圓 數(shù)控車(chē)床 4 磨削 磨外圓，單邊去掉材料0.15mm 磨床 5 熱處理 淬火并回火，檢查硬度是否為58～62HRC 6 磨削 磨外圓、端面到零件圖要求 磨床 5.2 沖孔落料凸凹模 在本設(shè)計(jì)中，沖孔落料凸凹模的零件圖如圖5.2所示，其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表5.2。 圖5.2 沖孔落料凸凹模零件圖 表5.2彎曲模沖孔落料凸凹模加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 工序簡(jiǎn)圖 1 備料 鍛造毛坯 2 線切割（慢走絲） 切割成型 線切割機(jī)床 3 熱處理 退火后硬度≤240HBS 4 磨削 磨端面，去材料0.4mm 磨床 5 熱處理 淬火并回火，檢查硬度是否為58～62HRC 6 磨削 磨端面到零件圖要求 磨床 7 鉆臺(tái)肩孔 鉆臺(tái)肩孔 鉆床 5.3 彎曲Z異形凸模 在本設(shè)計(jì)中，彎曲Z異形凸模的零件圖如圖5.3所示，其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表5.3。 圖5.3 彎曲凸模零件圖 表5.3 彎曲z異型凸模加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 工序簡(jiǎn)圖 1 備料 鍛造毛坯 2 線切割（慢走絲） 切割成型 線切割機(jī)床 3 熱處理 退火后硬度≤240HBS 4 磨削 磨端面，去材料 磨床 5 熱處理 淬火并回火，檢查硬度是否為58～62HRC 6 磨削 磨端面到零件圖要求 磨床 7 攻螺紋 攻螺紋 攻絲床 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題為鉸支板沖壓模具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)方案過(guò)程中我思索了很久，最終決定采用兩套復(fù)合模完成此設(shè)計(jì)。 第一套模具是沖孔和落料。首先計(jì)算毛坯尺寸、排樣圖設(shè)計(jì)、沖裁工藝計(jì)算，分析數(shù)據(jù)選擇合適的沖壓設(shè)備，然后進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，設(shè)計(jì)出凸凹模的形狀與尺寸。然后設(shè)計(jì)出定位零件，卸料零件，推件裝置等等。最后，進(jìn)行模具的總體裝配。 第二套是彎曲復(fù)合模。首先進(jìn)行彎曲力的計(jì)算，凸凹模工作部分尺寸計(jì)算選擇好壓力機(jī)和模架，然后再設(shè)計(jì)出固定板、墊板、推件裝置等等，最終畫(huà)出裝配圖。 本次設(shè)計(jì)的兩套套模具能夠完成既定動(dòng)作，設(shè)計(jì)出完美的零件。而且能明顯提高此零件的機(jī)械性能，節(jié)約了大量的原材料，提高材料利用率。提高了生產(chǎn)效率、零件精度及其表面質(zhì)量。 參考文獻(xiàn) [1] 齊衛(wèi)東.沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京理工大學(xué)出版社,2010-8. 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[10] 李天佑.沖模圖冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1997. 致 謝 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，指導(dǎo)老師盡心盡責(zé)、很有耐心的幫助我。我碰到的每一個(gè)難點(diǎn)，XXX老師都詳細(xì)的跟我講解。XXX老師不僅傳授了我們?cè)O(shè)計(jì)中的知識(shí)，還讓我們懂得無(wú)論是在工作還是在學(xué)習(xí)等方面都要養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)心、守時(shí)的良好作風(fēng)，我非常感謝指導(dǎo)老師對(duì)我的幫助。 感謝我們沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)的任課老師——XXX老師，以及教我相關(guān)專業(yè)課的所有老師，老師們的教導(dǎo)為我的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)還要感謝我的同學(xué)，給了我支持，和我共同探討，并幫我糾正錯(cuò)誤，不論是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，還是大學(xué)里的這四年，有你們的陪伴，我很知足。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年的匯報(bào)作品，所以感謝培育我四年的大學(xué)----長(zhǎng)沙學(xué)院，是它給我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和環(huán)境，讓我在這里提升自己。還有許多認(rèn)真負(fù)責(zé)的老師，他們給了很多只是與幫助，從專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)到以后每一步專業(yè)知識(shí)的加深，都傾注了老師的心血。而且在考研與就業(yè)方面，老師給了我很多的意見(jiàn)，耐心地指導(dǎo)我，讓我順利渡過(guò)快樂(lè)的四年學(xué)習(xí)生涯。 最后，我要感謝這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我還能有一次和大家共同學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，讓我們?cè)诩磳⒆呦蛏鐣?huì)的時(shí)候，對(duì)我們進(jìn)行了最后一次的磨煉。 學(xué)生簽名： 日 期： 38