彎架板沖壓工藝及模具設計

彎架板沖壓工藝及模具設計摘 要隨著現(xiàn)代制造技術的迅速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中模具已成為生產(chǎn)各種產(chǎn)品不可缺少的重要工藝裝備。特別是在沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，沖壓模具的應用極其廣泛。本文主要進行彎架板的沖壓模具設計。該沖壓模具的特點是具有對稱機構(gòu)。在設計過程中分析了彎架沖壓件的工藝特點，介紹了彎架板的沖壓模結(jié)構(gòu)及模具的整體設計過程，并分析和闡述了模具凸凹模零件及各標準件的選材及選用原則和方法、彎架板的結(jié)構(gòu)要素、零件的尺寸公差和精度的選擇、以及壓力機的選擇和校核。此彎架板沖壓模具設計的結(jié)構(gòu)特點是多工序的單工序模。其主要工作零件為彎曲凸凹模和沖孔凸凹模，為了保證保證合模動作準確可靠，還設置了限位擋塊和壓緊塊。本套沖壓模具包括落料、彎曲、沖孔三套模具。工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料分離或彎曲。從而獲得所需零件，最后需要切斷工藝。該模具結(jié)構(gòu)設計操作方便，使用壽命長，零件質(zhì)量達到技術要求。生產(chǎn)效率高。關鍵詞：彎架板，落料模，彎曲模，沖孔模。目錄前 言 .1第 1 章 工件的沖壓工藝分析 .21.1 零件沖壓工藝方案的確定 .21.2 模具總體結(jié)構(gòu)設計 .31.2.1 模具類型的選擇 .31.2.2 定位方式的選擇 .31.2.3 卸料方式的選擇 .31.2.4 導向方式的選擇 .3第 2 章 模具設計的工藝計算 .42.1 計算毛坯尺寸 .42.2 條料寬度的確定 .62.3 導板間間距的確定 .72.4 排樣 .72.5 材料利用率的計算 .8第 3 章 彎曲模具的設計與計算 .103.1 彎曲力的計算 .103.2 彎曲部分刃口尺寸的計算 .113.2.1 最小相對彎曲半徑 .113.2.2 彎曲部分工作尺寸的計算 .123.3 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇計算 .153.4 壓力中心的計算 .153.5 沖模閉合高度的計算 .163.6 模座的選用 .16第 4 章 沖孔模的設計與計算 .194.1 計算沖裁力的公式 .194.1.1 卸料力的計算 .204.1.2 總的沖壓力的計算 .204.2 沖裁模間隙的確定 .204. 3 沖孔部分刃口尺寸計算 .224.4 模具壓力中心與計算 .234.5 模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設計 .254.6 壓力中心的計算 .254.7 沖模閉合高度的計算 .254.8 模座的選用 .25結(jié) 論 .27謝 辭 .28參考文獻 .29前言隨著經(jīng)濟的發(fā)展，沖壓技術應用應用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用。畢業(yè)設計的主要目的有兩個：一是讓學生掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運用 CAD 進行模具設計。二是掌握模具設計方法和步驟,了解模具的加工工藝過程。本書是沖孔落料模設計說明書，結(jié)合模具的設計和制作，廣泛聽取各位人士的意見，經(jīng)過多次修改和驗證編制而成。為了達到設計的規(guī)范化,標準化和合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻，力求內(nèi)容簡單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。其中附有必要的插圖和數(shù)據(jù)說明。本書在編寫過程中得到了方世杰老師的精心指導和同學們的大力幫助,在此表示衷心的感謝。由于本人是應屆畢業(yè)生,理論水平有限，實踐經(jīng)驗不足，書中難免有不當和錯誤的地方，敬請各位老師與廣大指導。第 1 章 工件的沖壓工藝分析本次畢業(yè)設計的沖壓件是沖壓件的生產(chǎn)過程的設計。該工件是一個帶圓弧的二次彎曲件，彎曲直邊還有個 4mm 的孔。除了要保證它的公差外還要保證它的高度及其彎曲的圓角半徑 R1.2mm。從以上對支撐件的形狀分析當中不難看出，它需要經(jīng)過落料，彎曲、沖孔、切斷等沖壓工序，但是如何保證彎曲件精度保證彎曲回彈不影響尺寸成為重點和難點。本次設計的模具精度并不需要很高，達到IT11 滿足要求。工件圖見圖 2-1。圖 1-1 彎架板工件圖1.1 零件沖壓工藝方案的確定根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有落料、彎曲、沖孔、切斷四道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案；（1）落料彎曲沖孔；單工序模沖壓。（2）落料沖孔彎曲；單工序模沖壓。（3）落料沖孔彎曲；復合模沖壓。方案（2） （3）屬于先沖孔后彎曲，直邊的孔直徑的精度不能夠保證彎曲時不變形，所以沖孔必須放在彎曲之后，所以選擇方案（1） 。 注：由于本次單工序有三個，第一道工序 落料模的設計與計算省略。1.2 模具總體結(jié)構(gòu)設計1.2.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用單工序沖壓，所以模具類型為單工序模。1.2.2 定位方式的選擇因為該模具選擇的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，有側(cè)壓裝置。1.2.3 卸料方式的選擇因為工件料厚為 1.2mm，相對較薄，卸料力不大，工件屬于窄長型的 建議采用固定卸料板1.2.4 導向方式的選擇為了提高工件的質(zhì)量和模具的壽命，方便安裝調(diào)整，該模具采用后側(cè)導柱的導向方向。6第 2 章 模具設計的工藝計算2.1 計算毛坯尺寸相對彎曲半徑為：R/t=6/1.2=5>0.5式子中 R彎曲半徑t材料厚度由于彎曲半徑大于 0.5，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應該先求變形區(qū)中性層曲率半徑 （mm）（2-1 ）ktr式中 r內(nèi)彎曲半徑t材料厚度k中性層系數(shù)表 21 中性層系數(shù)r0/t 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.OK1(V) 0.30 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.41 0.42K2(U) 0.23 0.29 0.31 0.32 0.35 0.37 0.38 0.40 0.41K3(O) 0.72 0.70 0.67 0.63r0/t 1.2 1.5 1.8 2 3 4 5 6 8K1(V) 0.43 0.45 0.46 0.46 0.47 0.48 0.48 0.49 0.50K2(U) 0.42 0.44 0.45 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50K3(O) 0.49 0.56 0.52 0.50查表 21，k=0.48根據(jù)公式 21 ktr=6+0.48x1.2=6.6mm彎曲件毛坯的長度公式為：7= +0L壓壓式中 彎曲件毛坯張開長度（mm）彎曲件直邊部分的長度（mm）壓彎曲件彎曲部分中性層長度之和（mm）壓=6.6x3.14=20.724mmL=26+7.5-2.4+0.25=31.35mm壓=20.724+31.35=52.1mm0搭邊值是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損表 21 給出了鋼（Wc0.05%0.25%）的搭邊值對于其他材料的應將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：表 22 搭邊值圓件及 r2t 的工件 矩形工件邊長 L50mm 矩形工件邊長 L50mm或 r2t 的工件材料厚度工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t由于零件彎曲時會發(fā)生長度伸長，所以選擇長度 52mm 因為選擇對稱彎曲所以長度為 104mm。根據(jù)計算得：工件的展開尺寸為 104mm×8mm 如下圖所示8對于其他材料的應將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：鋼（WC0.3% 0.45%） 0.9鋼（WC0.5% 0.65%） 0.8硬黃銅 11.1 硬鋁 11.2軟黃銅，純銅 1.2該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表中查得：兩制件間的搭邊值 ，側(cè)搭邊m5.1a值 a=1.8mm。由于該制件的材料是 Q215，所以兩制件之間的搭邊值為：m35.190.a1側(cè)搭邊值 a=1.8X0.9=1.62mm2.2 條料寬度的確定計算條料寬度有三種情況需要考慮；1.有側(cè)壓裝置時條料的寬度。2.無側(cè)壓裝置時條料的寬度。3.有定距側(cè)刃時條料的寬度。有定距側(cè)刃時條料的寬度。有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送進其中條料寬度偏差上偏差為 0，下偏差為，見表 43 條料寬度偏差。D條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。a側(cè)搭邊值。查表 23 條料寬度偏差為 0.20根據(jù)公式 0-)a2(DB=（105+2×1.62） =108.24 9表 23 條料寬度公差(mm)材料厚度 t/mm條料寬度B/mm 0.5 >0.51 >1220 0.05 0.08 0.10>2030 0.08 0.10 0.15>3050 0.10 0.15 0.202.3 導板間間距的確定導料板間距離公式：（22）ZBAZ導料板與條料之間的最小間隙（mm） ；查表 24 得 Z=8mm根據(jù)公式 22 =105+8=113mm表 24 導料板與條料之間的最小間隙 Zmin（mm ）有 側(cè) 壓 裝 置條 料 寬 度 B/mm材料厚度 t/mm100 以下 100 以上0.50.51122334455555558888882.4 排樣根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、10多排等多重形式。采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時） ，不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。由于設計的零件是矩形零件，且兩個孔均有位置公差要求，所以采用有費料直排法。2.5 材料利用率的計算：沖裁零件的面積為：F=長×寬=105×8=820(mm 2)毛坯規(guī)格為：500×1000 （mm） 。送料步距為：h=D =8+1.35=9.351a一個步距內(nèi)的材料利用率為：=(nF/Bh)×100%1nn 為一個步距內(nèi)沖件的個數(shù)。=(nF/Bh)×100%1=（1×820/105×9.35）×100%=83.5%橫裁時的條料數(shù)為：=1000/B1n=1000/105=9.523 可沖 9 條，每條件數(shù)為：=(500-a)/h2n=(500-1.62)/9.35=53.302 可沖 53 件，板料可沖總件數(shù)為：n= × =53×9=477(件)1n2板料利用率為：11=(nF/500×1000)21n=(477×820/500×1000) ×100%=78.2%縱裁時的條料數(shù)為：=500/B1n=500/105=4.76 可沖 4 條，每條件數(shù)為：=(1000-a)/h2n=(1000-1.62)/9.35=106.77 可沖 106 件，板料可沖總件數(shù)為：n= × =4×106=426（件）1n2板料的利用率為： = (nF/500×1000)21=(426×820/500×1000) ×100%=69.9% 橫裁的材料利用率高，該零件采用橫裁法。圖 23 排樣圖婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計12第 3 章 彎曲模具的設計與計算3.1 彎曲力 F 的計算影響彎曲力大小的基本因素有變形材料的性能和質(zhì)量；彎曲件的形狀和尺寸；模具結(jié)構(gòu)及凸凹模間隙；彎曲方式等，因此很難用理論的分析法進行準確的計算。實際中常用經(jīng)驗公式進行慨略計算，以作為彎曲工藝設計和選擇沖壓設備的理論。 形彎曲件的經(jīng)驗公式為：(31)tt7.0b2uKBF沖壓行程結(jié)束時不校正時的彎曲力。uFB 彎曲件的寬度（ mm） 。t彎曲件的厚度（mm） 。內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑） （mm） 。b彎曲拆料的抗拉強度(MPa)(查機械手冊 b=400MPa。K安全系數(shù)，一般取 1.3.根據(jù)公式 41 =0.7KBt2b/(+t)uF=0.7×1.3×25×1.22×400/(1.2+1.2)=5.148kN對于頂件或壓料裝置的彎曲模，頂件力或壓料力可近似取彎曲力的30% 80%。=80% Fu壓F=80%×5.148=4.11 kN彎曲力: = + cu壓=5.148+4.11=9.26kN婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計13根據(jù)總的彎曲力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機 J2325。3.2 彎曲部分刃口尺寸的計算3.2.1 最小相對彎曲半徑彎曲時彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大，若彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的變形極限，而出現(xiàn)裂紋或拉裂。在保證彎曲變形區(qū)材料外表面不發(fā)生裂紋的條件下，彎曲件列表面所能行成的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑。最小彎曲半徑與彎曲件厚度的比值 稱為最小相對彎曲半徑，又稱為最trmin小彎曲系數(shù)，是衡量彎曲變形的一個重要指標。設中性層半徑為 ，則最外層金屬（半徑為 R）的伸長率外為：（32）壓壓-設中性層位置在半徑為 =r+t/2 處，且彎曲厚度保持不變，則有 R=r+t,固有（33）壓壓壓1t2r如將 外 以材料斷后伸長率 帶入，則有 r/r 轉(zhuǎn)化為 rmin/t，且有（34）-trmin壓根據(jù)公式就可以算出最小彎曲半徑。最外層金屬（半徑為 R）的伸長率外為：根據(jù)公式 33 壓壓壓1t2r=1÷（2×1.2÷1.2+1 ）=0.33最小彎曲半徑為：根據(jù)公式 34 2-1trmin壓=（1-0.33）/2×0.33=13.2.2 彎曲部分工作尺寸的計算1、回彈值 由工藝分析可知，固定夾彎曲回彈影響最大的部分是最大半徑處，r/t=3.8/1.2=3.165 。此處屬于小圓角 V 形彎曲，故只考慮回彈值。查表婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計148.51 得,回彈值為 60，由于回彈值很小，故彎曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸標注，在試模后稍加修磨即可。表 31 鋁材料校正彎曲回彈材料厚度 t(mm)材料 r/t0.8 0.82 22 20 30 4025 40 60 80Q2155 60 100 1402、模具間隙 彎曲 V 形件時，不需要在設計和制造模具時確定間隙。對于U 形件的彎曲，必須選擇合模具間隙 彎曲 V 形件時，凸、凹模間隙是用調(diào)整沖床的閉合高度來控制的適的間隙，間隙過小，會使邊部壁厚變薄，降低模具壽命。間隙過大則回彈大，降低制件精度凸、凹模單邊間隙 Z 一般可按下式計算：（35）Ctct式中：C 彎曲凸、凹模單邊間隙t材料的厚度材料厚度的正偏差（表 32）C間隙數(shù)(表 33)查表得： =0 C=0.05根據(jù)公式 35 tct=1.2+0+0.05×1.2=1.2+0.60=1.8 (mm)表 32 薄鋼板、黃銅板（帶） 、鋁板厚度公差材料薄鋼板 黃銅板（帶） 鋁板08F H62,H68,HP1 2A11、2A12厚度B 級公差 C 級公差 冷扎帶 冷軋板 最小公差 最大公差0.2 ±0.04 ±0.06 -0.03 -0.03 -0.02 -0.04婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計150.3 ±0.04 ±0.06 -0.04 -0.04 -0.02 -0.050.4 ±0.04 ±0.06 -0.07 -0.07 -0.03 -0.050.5 ±0.05 ±0.07 -0.07 -0.07 -0.04 -0.120.6 ±0.06 ±0.08 -0.07 -0.08 -0.04 -0.120.8 ±0.08 ±0.10 -0.08 -0.10 -0.04 -0.141.0 ±0.09 0.12 -0.09 -0.12 -0.04 -0.171.2 ±0.11 ±0.13 -0.10 -0.14 1.5 ±0.12 ±0.15 -0.10 -0.16 -0.10 -0.272.0 ±0.15 ±0.18 -0.12 -0.18 -0.10 -0.282.5 ±0.17 ±0.20 -0.12 -0.18 -0.20 -0.303.0 ±0.18 ±0.22 -0.14 -0.20 -0.25 -0.353.5 ±0.20 ±0.25 -0.16 -0.23 -0.25 -0.364.0 ±0.22 ±0.30 -0.18 -0.23 -0.25 -0.374.5 -0.20 -0.26 5.0 -0.20 -0.26 -0.30 -0.37表 33 U 形彎曲件凸凹模的間隙系數(shù) C 值B2L B2L材料厚度 t/mm彎曲件邊長L/mm0.50.6 2 2.144.155.0 0.6 2 2.1 4 4.17.57.61210 0.05 0.05 0.04 0.10 0.10 0.0820 0.05 0.05 0.04 0.03 0.10 0.10 0.08 0.06 0.0635 0.07 0.05 0.04 0.03 0.15 0.10 0.08 0.06 0.0650 0.10 0.07 0.05 0.04 0.20 0.15 0.10 0.06 0.0670 0.10 0.07 0.05 0.05 0.20 0.15 0.10 0.10 0.08100 0.07 0.05 0.05 0.15 0.10 0.10 0.08150 0.10 0.07 0.05 0.20 0.15 0.15 0.10200 0.10 0.07 0.07 0.20 0.15 0.15 0.10婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計163、凸凹模橫向尺寸的確定 彎曲模的凸凹模工作部分尺寸確定比較復雜，不同的工件形狀其橫向工作尺寸的確定方法不同。工件尺寸標在內(nèi)側(cè)時，按磨損原則應以凸模為基準，先計算凸模，間隙取在凹模上。當工件為雙向?qū)ΨQ偏差時，凸模尺寸為：（36）0p41PL當工件為單向偏差時，凸模實際尺寸為：（37）0p43P凹模尺寸按下式計算： （38）d0dZL或者凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證單向間隙 。C式中： 凸模、凹模工作部分尺寸,mm；pdL、彎曲件的基本尺寸,mm； 彎曲件的制造公差,mm； 凸、凹模制造公差，選用 級精度；pd、 68IT凸模與凹模的雙向間隙，mm。Z工件的外形尺寸為： 。0.3 6由于工件為單向偏差，所以凸模的實際尺寸為： 0p43PL凸、凹制造公差， 0.18pd=根據(jù)公式 37 得：凸模尺寸為： mm= mm018.-0p 3464PL018.-236根據(jù)公式 38 得：凹模尺寸為： mm= mm018.0d 2.dZ018.497根據(jù)工件的尺寸要求，凸、凹模刃口處都應有相應的圓角，為保證彎曲件的尺寸精度，圓角應按實際尺寸配制。婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計173.3 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇計算本副模具主要目的是為了彎曲工序，彎曲高度為 6mm.彎曲所需求的精度比較高,故在本次彎曲模具的設計中,彎曲模的精度為中等精度要求。在本副彎曲模的設計中,彎曲凹模設計在下模座上。利用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘將其連接與緊固在下模座上。卸料時,上模采推件塊推件的方式將坯料從彎曲凹模中推出彎曲凸模安放在上模座上,采用式嵌入式固定在下模座上.卸料時采用壓邊圈與限位螺釘?shù)姆绞竭M行卸料，壓邊圈同時還可以起壓邊得作用，他是氣墊壓力通過托桿把力傳到壓邊圈上進行壓邊的。3.4 壓力中心的計算由于本副模具的彎曲位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。3.5 沖模閉合高度的計算由于估算的沖模高度為 215 mm，而根據(jù)總壓力所選的壓力機閉合高度為160 mm220 mm，因此初選壓力機符合要求。3.6 模座的選用在本副模具設計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導柱式模架選用模座的規(guī)格如下：上模座315×200×45 mm下模座315×200×55 mm其具體的結(jié)構(gòu)尺寸如下：上模座L=315， B=200， t=45 2352A=325， S=305， =130， R=50,1L1=100 D(h7): 2025. 下模座L=315， B=200， t=55， =3251L婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計18S=305， =130， 235 =1001A22LR=50, d(r7): 041.35圖形及具體的標注尺寸見零件圖和沖壓手冊 。導柱導套尺寸具體參數(shù)參考沖壓手冊相關的章節(jié)。第二道工序彎曲模裝配簡圖見圖 3-1 所示圖 3-1 彎曲單工序模裝配簡圖1-上模板 2-導套 3-導柱 4-下模板 5-凹模 6-內(nèi)六角螺釘 7-頂出件 8-托桿 9-橡膠 10-頂桿 11-導料板 12-凸模固定板 13-墊板 14-凸模 15-模柄 16-圓柱銷表 3-4 彎曲零件表序號代號 名稱 數(shù)量 材料 備注1 GB2855.5-81 上模板 1 HT200 28-32HRC2 GB2861.6-81 導套 2 20 滲碳 58-62HRC3 導柱 2 20 滲碳 58-62HRC4 GB2855.6-81 下模板 15 凹模 1 CrWMn 58-62HRC6 GB/T119.1-2000 內(nèi)六角螺釘 47 頂出件 18 托桿 1 45 43-48HRC9 橡膠 1婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計1910 頂桿 111 導料板 1 45 58-62HRC12 凸模固定板 1 CrWMn 58-62HRC13 墊板 1 CrWMn 58-62HRC14 凸模 1 ZG450 28-32HRC15 GB2862.3-81 模柄 116 圓柱銷 2 T8 56-60HRC婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計20第 4 章 沖孔模的設計與計算4.1 計算沖裁力的公式計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力 一般可以按下式計算：pF（41）KptLF式中 材料抗剪強度；L沖裁周邊總長（ mm） ；t材料厚度（mm）;系數(shù) 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化pK或分布不均） ，潤滑情況，材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全系數(shù) ，一般取 13。當查不到抗剪強度 r 時，可以用抗拉強度 代替 ，而p b取 =1 的近似計算法計算。根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出 Q215 的抗剪強度為 280310MPa，取 =300MPa由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式。總的沖裁力包括F總沖壓力； 沖裁力；p卸料力。Q根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出 Q215 的抗剪強度為 280310MPa 沖孔時的周邊長度為： =4d=4×3.14×4=50.24（mm）2LKptLF=1×1.2×50.24×300=18.09(kN)婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計21表 41 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚 t/mm xKtdK鋼0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09對于表中的數(shù)據(jù)，后的材料取小直，薄材料取值。4.1.1 卸料力 F 的計算(42)pxFKQ查表 41 得 0.0250.08，取 0.08xK根據(jù)公式 42 pxF0.08×18.091.45kN4.1.2 總的沖壓力的計算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力： QFpF=1.45+18.09=19.54kN根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機 J2325。4.2 沖裁模間隙的確定設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計22間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個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 ?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙minCmaxC增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 。minC沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。表 42 沖裁模初始用間隙 2C(mm)08、10、35、09Mn、Q23516Mn 40、50 65Mn材料厚度2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax小于0.5極小間隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.50.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3200.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計236.06.58.01.080 1.440 0.8400.9401.2001.2001.3001.6801.140 1.500注：取 08 號鋼沖裁皮革、石棉和紙板時，間隙的 25%。模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命而，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。由于硬呂與中碳剛的間隙取值是一樣的，所以硬呂材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。根據(jù)實用間隙表 42 查得材料 40 的最小雙面間隙 2Zmin=0.123mm，最大雙面間隙 2Zmax=0.180mm4.3 沖孔部分刃口尺寸計算沖孔時，凹凸模計算公式：（ ）p-minpdX34（ ）d0iZmm 的凸凹模的制造公差由表 3-4 查得 mm。30.4 2.由于 ，故滿足凸模與凹模分別加工54.-04.minaxdp 方法，磨損系數(shù)由表 3-3 查得 ，則：Xm15.3.002.-2.-minpp 8416.5.4d .0.0id Z4.4 模具壓力中心與計算模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計24模具的壓力中心，可安以下原則來確定：1、對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。2、工件形狀 相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3、各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置 0，0（x=0,y=0） ，即為所求模具的壓力中心。 n21n221 . LXLXL0 YY由于該零件是一個矩形圖形，屬于對稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心處。第三副模具（沖孔模）裝配簡圖如圖 4-2 所示圖 4-2 沖孔單工序模裝配簡圖1-模柄 2-上模座 3-導套 4-導柱 5-下模座 6-圓柱銷 7-凹模墊板 8-內(nèi)六角螺釘 9-凹模 10-橡膠 11-凸模 12-凸模固定板 13-內(nèi)六角螺釘 14-凸模墊板 15-內(nèi)六角螺釘表 4-2 沖孔零件表代號 名稱 數(shù) 材料 備注婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計25量1 GB2862.3-81 模柄 12 GB2855.5-81 上模座 1 HT200 28-32HRC3 導套 2 45 43-48HRC4 導柱 2 40 43-48HRC5 GB2855.6-81 下模座 16 GB70-76 圓柱銷 47 凹模墊板 1 45 43-48HRC8 GB/T119.1-2000 內(nèi)六角螺釘 69 GB2863.4-81 凹模 2 CrWMn 58-62HRC10 橡膠 211 GB2863.2-81 凸模 1 CrWMn 58-62HRC12 凸模固定板 113 GB/T119.1-2000 內(nèi)六角螺釘 614 凸模墊板 115 GB/T119.1-2000 內(nèi)六角螺釘 44.5 模具結(jié)構(gòu)類型及形式的選擇與設計本次畢業(yè)設計第三副模具設計的主要目的是為了得到外形尺的尺寸精度而進行切邊。 ，由于沖下的廢料是環(huán)狀的，則采用橡膠環(huán)卸料，使環(huán)繞在凸模上的廢料脫落卸下，減少了卸料板的使用。這樣使模具結(jié)構(gòu)簡單，操作易行，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。4.6 壓力中心的計算由于本副模具的切邊位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。4.7 沖模閉合高度的計算由于估算的沖模高度為 172mm，而根據(jù)總壓力所選的壓力機閉合高度為 160 mm220mm，因此初選壓力機符合要求。婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計264.8 模座的選用在本副模具設計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側(cè)導柱式模架選用模座的規(guī)格如下：上模座125×125×30 mm下模座125×125×35 mm其具體的結(jié)構(gòu)尺寸如下：上模座:L=125， B=125， t=30 =130 1L=85， =150， S=130， R=35,1A2=60 D(H7): 2L025.3下模座:L=125， B=125， t=35 =130 1L=85， =150， S=130， R=35,1A2=60 d(R7): 2L041.圖形及具體的標注尺寸見零件圖和沖壓手冊 。導柱導套尺寸具體參數(shù)參考沖壓手冊相關的章節(jié)。婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計27結(jié)論1、彎架板的沖壓模具的特點是具有對稱機構(gòu)，一次可以沖壓成型兩個零件。在設計過程中采用的是較為常用的對稱一次成型機構(gòu)。此彎架板沖壓模具設計的結(jié)構(gòu)特點是多工序的單工序模。其主要工作零件為彎曲凸凹模和沖孔凸凹模，為了保證保證合模動作準確可靠，還設置了限位擋塊和壓緊塊。2、本套沖壓模具包括落料、彎曲、沖孔三套模具。落料模具的工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料分離。從而獲得所需零件。彎曲模具的工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料彎曲。從而獲得所需零件沖孔模具的工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料分離。從而獲得所需零件最后需要切斷工藝。3、該模具結(jié)構(gòu)設計操作方便，使用壽命長，塑件達到技術要求。4、在模具設計過程中大量使用 Pro/Engineer、CAD 等設計分析軟件，可以大大縮短設計時間，提高設計效率。婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計28謝 辭首先感謝學校及系各位領導的悉心關懷和耐心指導，特別要感謝方世杰老師給我的指導，在設計和說明書的寫作過程中，我始終得到方老師的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。另外，還要感謝我的同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。最后，感謝所有給予我關心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設計。謝謝各位老師和同學！感謝學校對我這三年的培養(yǎng)和教導，感謝機電工程系各位領導各位老師三年如一日的諄諄教導！婁底職業(yè)技術學院畢業(yè)設計29參考文獻1 王海明主編.機械制造技術M.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2004. 72 張鼎承主編.沖模設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1999.53 閻其鳳主編.模具設計與制造.北京:機械工業(yè)出版社，1995.114 翁其金主編.沖壓工藝與沖模設計.北京:機械工業(yè)出版社，1999.55 李正風主編.機械設計基礎M.上海:上海交通大學出版社，2005.16 許發(fā)樾主編.模具設計應用實例.北京:機械工業(yè)出版社，1999,57 劉力主編.機械制圖. 北京:高等教育出版社.第二版，2004.78 曾欣主編.塑料模具與沖壓模具.宜賓:宜賓職業(yè)技術學院.9 史鐵梁主編.冷沖模設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，1996.710 薛啟翔主編.新編沖壓工計算手冊.北京:機械工業(yè)出版社，2004.311 陳劍鶴主編.冷沖壓工藝與模具設計.北京: 機械工業(yè)出版社，2001.912 李天佑.沖模圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，198813 馬正元.沖壓工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，1998，(5)：26-2814 王新華主編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，200315 肖景容，姜奎華主編.沖壓工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，199915 陳雨萍，周兆元主編.互換性與測量技術基礎機械工業(yè)出版社 2005