支撐板零件沖壓工藝及模具設計

支撐板零件沖壓工藝及模具設計,支撐,零件,沖壓,工藝,模具設計 南昌航空大學學士學位論文 1目 錄 1 引言 …………………………………………………………………… 1 2 支撐板復合模設計……………………………………………2 2.1 支撐板沖裁工藝性分析 ………………………………………………2 2.2 工件排樣與搭邊 ……………………………………………………… 3 2.3 沖裁間隙 ……………………………………………………………… 5 2.4 沖壓力計算 …………………………………………………………… 6 2.5 模具壓力中心計算 …………………………………………………… 8 2.6 凸、凹模刃口尺寸計算 ………………………………………………9 2.7 復合模凹、凸凹模結構設計 ………………………………………… 15 2.8 復合?？傮w設計與標準零件選用…………………………………… 17 2.9 模具閉合高度與壓力機的關系……………………………………… 23 2.10模架主要零部件………………………………………………… 24 2.11 壓力機選擇 ………………………………………………………… 27 3 支撐板彎曲模設計…………………………………………29 3.1 支撐板彎曲工藝性分析………………………………………………29 3.2 支撐板沖裁工藝力計算……………………………………………… 29 3.3 彎曲回彈量計算……………………………………………………… 30 3.4 支撐板彎曲模結構設計……………………………………………… 32 3.5 彎曲?？傮w設計與標準零件選用…………………………………… 34 3.6 壓力機選擇…………………………………………………………… 35 4 結 論 …………………………………………………………………… 36 參考文獻 …………………………………………………………………37 致 謝 …………………………………………………………………… 37 支撐板零件沖壓工藝及模具設計 摘要：模具是工業(yè)生產中使用廣泛的基礎工藝裝備。模具生產制件所表現出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗是其他加工制造方法所不能比擬的。模具技術水平的高低已經成為衡量一個國家制造水平高低的重要標準，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 本設計課題是支撐板零件沖壓工藝及模具設計,主要包括落料沖孔復合模及其彎曲模設計。本論文主要闡述了支撐板落料沖孔復合模及其彎曲模的設計步驟過程。 支撐板復合模采用倒裝式結構，具有操作方便安全，生產效率高優(yōu)點。該部分設計包括了對支撐板的沖裁工藝性分析；工件的排樣與搭邊計算；沖壓力及沖壓中心的計算；對模具主要零件的設計，如沖裁間隙的選擇、凸模、凸凹模和凹模刃口部分尺寸計算，結構尺寸的確定；對模具標準件的選用分析，目前，模具零件大多已經標準化，設計時選用標準件，如模架主要零部件，導柱、導套、上下模座、彈性元件等。根據沖壓力的計算進行了壓力機的選擇。 彎曲模的設計與復合模的設計類似，彎曲模結構上略為簡單。這部分設計內容包括支撐板彎曲工藝分析；彎曲力計算；對彎曲后工件彎曲回彈量計算；彎曲模主要零件的設計，即凸模和凹模工作部分尺寸的計算，結構尺寸的設計。對模具標準件的選用分析，如模架主要零部件，導柱、導套、上下模座、墊板、固定板等。 關鍵詞： 沖壓工藝 落料沖孔 復合模設計 彎曲模設計 　　　　　　　　　　　 The Design of Support Board Blanking-piercing Compound Dies and Bending Dies Abstract：Die industrial production is the use of broad-based technology and equipment. Mold parts demonstrated by the high precision and high complexity, high consistency, high productivity and low consumption of other processing methods can not be compared. Die technology has become the level of a country's level of the important manufacturing standards and to a large extent determine the quality, effectiveness and capability to develop new products. The design issue is support plate parts stamping process and die design, including blanking punching and bending die compound die design. This paper described the support plate blanking of punching and bending die-step process of design. Support plate of a flip-style structure, easy to operate with safe, high-productivity advantage. The design includes some of the support plate blanking of the analysis; parts of the layout and take-calculated and ram-pressure center of the calculation; Die major parts of the design, such as punching gap choice, punch, Tuao Mould and Die edge of the size, structure size to be confirmed; die on the selection of standard parts, at present, most of mold parts have been standardized, the design criteria of selection, such as die-main parts, I.-I. Case, - Block, from top to bottom, flexible components, and so on. According to the calculation-pressure presses a choice. Bending Die Design and the design of a similar model, slightly bending die on the simple structure. This part of the design include support plate bending process analysis; bending of the calculation; bending after the rebound in terms of bending the workpiece; bending die major parts of the design, that is, punch and die work of the calculation of the size, structure size of the design. Die standard part of the selection of major components such as die-I.-I. Case, from top to bottom-Block, Dianban the fixed plate, and so on. Keywords: Stamping Process Blanking Piercing Design of Piercing Compound mold Design of Bending mold 1.引 言 模具是工業(yè)生產中使用廣泛的基礎工藝裝備。模具生產制件所表現出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗是其他加工制造方法所不能比擬的。模具技術水平的高低已經成為衡量一個國家制造水平高低的重要標準，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 目前，國內外模具工業(yè)迅猛發(fā)展，其產值已超過機床工業(yè)的產值。隨著工業(yè)技術的迅速發(fā)展，對模具的設計和制造要求也越來越高。我國模具工業(yè)作為一個獨立、新型的工業(yè)，正處于飛速發(fā)展階段，已經成為國民經濟的基礎工業(yè)之一，其發(fā)展前景是十分廣闊的。 本論文闡述的是支撐板落料沖孔復合模及彎曲模設計，具有非?，F實的設計意義。復合模是在壓力機的一次行程中，在同一工位上完成兩道或兩道以上的沖壓工序。復合模的結構緊湊，沖出來的精度高，適合大批量的生產，特別是孔與制件的外形的同心度容易保證，但復合模的結構復雜，制造相對困難。 本設計支撐板落料沖孔復合模采用倒裝結構，凸凹模安裝在模具下模座上。倒裝復合模廢料清理無須二次清理，操作方便安全，生產效率較高。復合模與彎曲模的設計過程大致相似，復合模較彎曲模結構更為復雜。設計上主要是對凸模、凹模和凸凹模的設計，其中主要是其工作部分的尺寸設計，以保證制件的精度和質量要求。模具許多零件大多已經標準化，如模架、導柱、模座、卸料螺釘、固定板等。在設計中，只須根據設計需要和標準合理選定。 2.支撐板復合模設計 2.1支撐板沖裁工藝性分析 本設計是一支撐板落料沖孔復合模及彎曲模，支撐板零件簡圖：如圖2-1所示 圖 2-1 支撐板零件圖 生產批量：大批量 材料：45# 材料厚度：2mm 由零件圖可知，支撐板的加工涉及到落料、沖孔和彎曲三道工序。該零件形狀簡單、對稱，尺寸不大，是由簡單的圓和直線組成，工藝性好。沖裁件的經濟精度不高于IT11級，一般要求落料件精度最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級。支撐板零件的加工精度要求為IT10，能達到經濟精度，適合大批量的生產，生產成本經濟，經濟性好。幾何形狀，尺寸和精度等情況均符合沖裁的工藝要求。因為零件的加工涉及三道工序，為保證零件的精度要求，故先采用倒裝式落料沖孔復合模對工件沖孔落料加工，再利用彎曲模對沖裁后的工件進行彎曲，從而加工出最后的零件。 2.2工件排樣與搭邊 1）排樣 沖裁件在板料或條料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡稱排樣，排樣的合理與否，不但影響到材料的經濟利用率，降低零件成本，還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等。 2）材料的利用率 排樣的目的是為了合理利用原材料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料的利用率。所謂材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比。材料利用率的計算公式如下： 一個進距的材料利用率η的計算如下： η=×100% （2-1） 式中 A ——沖裁件面積（包括內形結構廢料），（mm2）； n ——一個進距內沖裁件數目; b ——條料寬度，（mm）; h ——進距,（mm）。 一張板料上總的材料利用率η總的計算如下： η總=（）×100% （2-2） 式中 η總—— 一張板料上沖裁件總數目； L ——板料長，（mm）； 3） 搭邊 排樣中相鄰兩制件之間的余料或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。其作用是補償定位誤差和保持有一定的強度和剛度，防止由于條料的寬度誤差、送進步距誤差、送料歪斜等原因而沖裁出殘缺的廢品，保證沖出合格的工件，便于送料。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊越小越好。但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件剪切表面質量。一般來說，搭邊值是由經驗確定的。 由支撐板零件圖和排樣圖2-2可得知： 因為經過支撐板毛坯經落料沖孔后，還須進行彎曲工序才能得到最后支撐板零件，故在進行復合模的排樣時，必須先進行彎曲展開計算。 支撐板彎曲展開長度為： L=（80-2-5）+（40-2-5）+л/2（5+0.46×2） =115.933116 mm 沖裁件面積：A=60×50+（116-50）×30mm2 =4980mm2 條料寬度：b =60+2.5×2+2+45 mm=112 mm 進距：h=116 +2.5 mm=118.5 mm 一個進距的材料利用率： η=( nA / bh)×100%=4980×2 mm2/（112mm×118.5 mm）×100% =75% 圖2-2 排樣圖 2.3沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的間隙。單邊用間隙用C表示，雙邊用Z表示。 圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D凹-D凸 式中 D凹——沖裁模凹模直徑尺寸（mm） D凸 ——沖裁模凹模直徑尺寸（mm） 沖裁間隙是沖裁過程中一個重要的工藝參數，間隙的選取是否合理直接影響到沖裁件質量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。 1）沖裁間隙的選取 沖裁間隙的大小主要與材料的性質及厚度有關，材料越硬，厚度越大，則間隙值應越大。選取間隙值時應結合沖裁件的具體要求和實際的生產條件來考慮。其總的原則應該是在保證滿足沖裁件剪斷面質量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長。設計時一般采取查表法確定，在沖模制造時，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1選得間隙值為Zmin=0.15、Zmax=0.19（mm）。 表２-1 沖裁模刃口始用間隙 材料名稱 、10、45、09Mn、Q235、B2 Q234 40、50 厚度t 初始間隙Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 1.0 0.10 0.14 0.10 0.14 0.10 0.14 1.5 0.12 0.18 0.13 0.18 0.13 0.18 2.0 0.15 0.19 0.17 0.24 0.17 0.24 為了使模具能在較長時間內沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設計模具時取Zmin作為初始間隙。 2.4沖壓力計算 沖裁力是設計模具、選擇壓力機的重要參數。計算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設備和設計模具。選用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。沖裁力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 1）沖裁力計算 沖裁力的大小主要與材料性質、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關。 一般對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計算： F=L·t·τ （2-3） 式中 F —— 沖裁力, N； L —— 沖裁件的沖裁長度, mm； t —— 板料厚度，mm； τ—— 材料的抗剪強度, Mpa； 有時也可用材料的抗拉強度進行計算： F=L·t·σb （2-4） 式中 σb—— 為材料的抗拉強度，Mpa 在落料沖孔復合模中，沖裁力包含落料力和沖孔力。由支撐板零件圖可得: 落料力： L=(60+50+15+66+30+66+15+50)mm=352mm t =2 mm τ=304MPa F落= L·t·τ= (352×2×304)N=214.0 KN 沖孔力： L1=3×л×10=97.34mm t =2 mm τ=304MPa F孔 = L·t·τ=（97.34×2×304）N =59.2KN 2）卸料力、推件力和頂出力 從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力叫卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力叫推件力；逆著沖裁方向頂出來的力叫頂出力。 卸料力、推件力和頂出力通常采用經驗公式進行計算，見式（2-5）。 卸料力：F卸=K卸·F 落 推件力：F推=n·K推·F孔 頂出力：F頂=K頂· F 落 （2-5） 式中： K卸、K推、K頂—— 分別為卸料力、推件力系數,其值見表2-2； n—— 同時卡在凹模內的零件數； h——凹模直壁洞口的高度。 表2- 2 推件力、頂件力、卸料力系數 料厚/（mm） K推 K頂 K卸 鋼 ≤0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.1 0.063 0.055 0.045 0.14 0.08 0.06 0.05 卸料力：F卸=K卸·F 落=（0.04×214）KN=8.56KN 推件力：F推=n·K推·F孔=（3×0.055×59.2）KN =9.768KN （n=h／t=6mm／2 mm = 3個） F總 = F 落＋F孔＋F卸＋F推 =（214＋59.2＋8.56＋9.768）KN=291.5KN 2.5模具壓力中心計算 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常工作，模具的壓力中心必須通過模柄曲線和壓力機的滑塊中心線重合。否則在沖壓時將產生彎矩，使沖壓設備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設備和模具的導向機構產生不均勻磨損。壓力中心的計算采用空間平行力系的合力作用而得求解方法。 畫出所示制件，選定坐標系xoy,如圖2-3所示。沖裁件以X軸對稱，所以Y0 = 0。 圖1-3 L1=50 mm X1=25 mm L2=15 mm X2=50 mm L3=66 mm X3=83 mm L4=30 mm X4=116 mm L5=66 mm X5=83 mm L6=15 mm X6=50 mm L7=50 mm X7=25 mm L8=17.27 mm X8=25 mm L9=17.27 mm X9=25 mm L10=28.26 mm X10=101 mm L11=60 mm X11=0 mm 故 X0 =( L1×X1+ L2×X2+ L3×X3+ L4×X4+ L5×X5+ L6×X6+ L7×X7+ L8×X8+ L9×X9+ L10×X10+ L11×X11)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11)=53.41 mm 2.6凸、凹模刃口尺寸計算 模具刃口尺寸及公差是影響沖裁件精度，因而，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設計的重要環(huán)節(jié)。 1）凸、凹模刃口尺寸公差計算的原則 實踐證明，落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸，而沖孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。所以，落料時取凹模作為設計的基準件；沖孔時取凸模作為設計的基準件。計算凸模和凹模尺寸時應遵循的原則如下： （1）沖孔時，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個最小間隙值。 （2）落料時，應先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內也能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個最小間隙值。 （3）在確定模具刃口制造公差時，既要能保證工件的精度要求，又能保證合理的間隙數值。一般模具制造精度比工件精度高3～4級。 2）凸、凹模刃口尺寸計算的方法 由于凸模和凹模的加工方法不同，設計時其刃口尺寸計算應分別進行計算。 （1） 凸模與凹模分開加工 采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差，它適用于圓形或簡單形狀的工件。為了保證間隙值，應滿足（2-6）條件。 δ凸 +δ凹 ≤Zmax-Zmin （2-6） 式中 δ凸 —— 凸模的制造公差； δ凹 —— 凹模的制造公差。 δ凸、δ凹的值見表2-3。 表2-3 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差δ凸 凹模公差δ凹 ≤18 0.020 0.020 ＞18～30 0.020 0.025 ＞30～80 0.020 0.030 下面對沖孔和落料兩種情況加以分析討論。 ① 沖孔 沖孔應先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。設工件孔的尺寸為d+△，其計算公式為： d凸 = （d﹢xΔ） （2-7） d凹 = （d凸﹢Zmin） （2-8） 式中 d凸、d凹 ——沖孔凸、凹模基本尺寸，mm； Δ ——工件制造公差，mm； X ——因數，其值可查表2-4。 ② 落料 根據刃口尺寸計算原則，落料時應首先確定凹模刃口尺寸。由于基準件凹模的刃口尺寸在磨損后會增大，因此應使凹模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值Zmin。仍然是凸模取負偏差，凹模取正偏差。設工件尺寸為D0-Δ，其計算式如下： D凹 = （D﹣ x△） (2-9) D凸 =（D凹﹣Zmin） (2-10) 2-4 因數x 材料厚度 t/mm 非圓形x值 圓形x值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差Δ/ mm 1 ＜0.16 0.17～0.35 ≥0.36 ＜0.16 ≥0.16 1～2 ＜0.20 0.21～0.41 ≥0.42 ＜0.20 ≥0.20 2～4 ＜0.24 0.25～0.49 ≥0.50 ＜0.24 ≥0.24 ＞4 ＜0.30 0.21～0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 （2） 凸模與凹模配合加工 對于形狀復雜或材料薄的零件，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作為基準件，然后以此基準件為標準來加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互換的。 由于復雜工件形狀各部分尺寸性質不同，凸模與凹模磨損情況也不同，所以基準件的刃口尺寸需要按不同方法計算。如圖2-4 a)為一落料件，應以凹模為基準件，凹模的磨損情況可分為三類： 第一類是凹模磨損后增大的尺寸（圖中A類尺寸）； 第二類是凹模磨損后減小的尺寸（圖中B類尺寸）； 第三類是凹模磨損后沒有增減的尺寸（圖中C類尺寸）。 a） 落料件 b) 沖孔件 圖2-4 落料、沖孔件的尺寸分類 同理，對于圖2-4 b）的沖孔件，應以凸模為基準件，可根據凸模的磨損情況，按圖示方法將尺寸分為A、B、C三類。當凸模磨損后，其尺寸的增減情況也是增大、減小、不變這一同樣的規(guī)律。因此，對于復雜形狀的落料件或沖孔件，其模具基準件的刃口尺寸均可按下式計算。 A類： Aj＝（Amax﹣x△） B類： Bj＝（Bmin﹣x△） C類： Cj＝（Cmin﹢0.5△）± （2-11） 式中 Aj 、 Bj 、 Cj ——基準件尺寸，mm； Amax 、Bmin、 Cmin——工件極限尺寸，mm； △ ——工件公差，mm。 對于與基準件相配合的非基準件凸?；虬寄５娜锌诔叽绾凸钜话悴辉趫D樣上標注，而是僅標注基本尺寸，并注明其公差按基準件凹?；蛲鼓５膶嶋H尺寸配做，并保證應留的間隙值。 另外，如果按照加工的需要，希望對落料件以凸模為基準，對沖孔件以凹模為基準件，則模具基準件的刃口尺寸可按式2-12計算： A類： Aj＝（Amax﹣x△﹣Zmin） B類： Bj＝（Bmin＋x△＋Zmin） C類： Cj＝（Cmin﹢0.5△）± （2-12） 由上文中間隙選擇中，查表得間隙值Zmin＝015 mm Zmax＝0.19 mm 對沖孔11mm、9mm采用凸、凹模分開加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 查表2-3得凸、凹模制造公差： δ凸=0.020mm δ凹=0.020mm 較核：Zmax- Zmin＝0.19-0.15=0.04 mm，δ凸 -δ凹= 0.04 mm 滿足Zmax- Zmin≥δ凸 -δ凹條件 查表2- 4得因數x為： x＝0.75 根據式（2-7）、（2-8）可得 沖孔11mm d凸11=（d1 + x△）＝（11＋0.75×0.058） mm ＝11.04 mm d凹11＝（d凸 1＋Zmin ）＝（11.04＋0.15） mm ＝11.19 mm 沖孔9mm d凸9=（d 2+ x△）＝(9＋0.75×0.058) mm ＝9.04 mm d凹9＝（d凸 2＋Zmin ）＝(9.04+0.15) mm =9.19 mm 由于支撐板落料形狀較復雜，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 以凹模為基準件，因凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于A類尺寸。 查表2- 4得因數x為：當 △＜0.16時，x＝1 當0.17＜△＜0.35 時，x＝0.75 按式（2-11） Aj ＝(Amax－x△) 60凹 ＝（60－1×0.12） mm = 59.88 mm 50凹 ＝（50－1×0.1） mm = 49.90 mm 30凹＝（30－1×0.084） mm =29.916 mm 116凹＝（116－1×0.14） mm =115.96 mm 凸模尺寸按凹模尺寸配制，保證單面間隙為Zmin/2~ Zmax/2。 2.7復合模凹、凸凹模的結構設計 1）凹模 (1) 凹模的類型　　按凹模的刃口孔形可分為圓柱形孔口凹模、錐形孔口凹模；按凹模的結構可分為整體式凹模和鑲拼式凹模。 (2) 凹模刃口形式　　錐形刃口：如圖2-5a)所示。沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較小。但刃口強度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當t﹤2.5mm時，α＝15′;當t＝2.5~6mm時，α＝30′;當采用電火花加工凹模時，α＝4~20′。 柱形刃口：如圖2-5b)所示。刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復雜或精度要求較高工件的沖裁。當t<0.5mm時,h=3~5mm;當t=0.5~5mm 時,h=5~10 mm ; 當t=5~10mm時,h=10~15mm。 (3) 凹模外形尺寸的確定 本設計凹模采用圓柱形孔口凹模。圓形凹?？砂蠢錄_模國家標準或工廠標準選用，非標準尺寸的凹模的外形尺寸常用經驗公式計算確定。 凹模厚度的確定件式（2-13）。 　　　　　　H=Kb （2-13） 凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式見（2-14）。 　　　　　c=(1.5～2)H （小型凹模） c=(2～3)H　　　 （大型凹模） （2-14） 式中　　　b——凹模孔的最大寬度，mm; K——因數，見表2-5； 　H——凹模厚度， 　　　　　C——凹模壁厚。 按上式計算的非標準凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不再進行強度校核。 表2-5　　　　因數K的數值 材料厚度t/ mm b/ mm 0.5 1 2 ＜50 0.3 0.35 0.42 ＞50～100 0.2 0.22 0.28 本設計支撐板零件，是非標準尺寸凹模，則按上述公式有： 　　　　　H=Kb＝0.22×116 mm＝23.2 mm 　c=1.5H=1.5×23.2mm =34.8 mm 取整后得凹模厚度23 mm，凹模壁厚35 mm。 由上述外形尺寸和查國家標準，可選用200×160×25T10A JB/T 7643.1國家標準矩形凹模板制取. 其他尺寸根據凸凹模及固定要求而定（見凹模零件圖）。 （2）凸凹模外型結構 凸凹模的內、外緣均為刃口，內、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。為保證凸凹模的強度，凸凹模應有一定的壁厚。 凸凹模的最小壁厚值m一般可按經驗數據決定。不積聚廢料的凸凹模最小壁厚值見式（2-15）。 　　沖裁硬材料時　　　　m=1.5t 沖裁軟材料時　　　　m ≈ t　　　　 （2-15） 對于倒裝復合模，因為孔內會積聚廢料，所以最小壁厚要大些。其他外形尺寸按零件沖裁要求及固定配合要求而定（見凸凹模零件圖）。 2.8復合?？傮w設計與標準零件選用 沖壓模具零件的分類可按在模具中的作用，分為結構性零件和工藝性零件兩大類。結構性零件包括導向零件（導板、導柱和導套等）、固定零件（模座、模柄、凸、凹模固定板和墊板等）及其他緊固零件。工藝性零件包括成型零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（定位釘、定位板、擋料銷、導正銷、側刃等）和壓料、卸料零件（卸料板、壓邊圈、頂件板和推件板等）。沖壓模具已經制定了國家標準，包括模架、典型組合、零部件技術條件等，在設計時可參考標準選用標準零部件。 1） 模固定板 根據表2-6，選用固定板200×160×20-45鋼JB/T7653.2 　　　　　材料：45鋼 技術條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定 表2-6 矩形固定板（摘自JB/T7643.2-1994） (mm) 其尺寸設計根據推件塊，凸模及其固定需要設計（見固定板零件圖）固定板的外形尺寸一般與凹模大小一樣，可由標準中查得。固定凸模用的型孔與凸模固定部分相適應。型孔位置應與凹模型孔位置協(xié)調一致。凸模固定板內凸模的固定方法通常是將凸模壓入固定板內，其配合為H7/m6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6。對于大尺寸的凸模，也可直接用螺釘、銷釘固定到模座上而不用固定板。對于小凸模還可以采用粘結固定。 2）凸模 (1) 凸模的類型 按工作性質，沖裁凸?？煞譃槁淞习寄?、沖孔凸模等；按工作斷面形狀，沖裁凸模有圓形、方形、矩形等；按其結構，沖裁凸模分為鑲拼凸模和整體凸模；按固定方式，沖裁凸模又背臺式、疊裝式、壓塊式、護套式、組合式等。 (2) 凸模結構形式 凸模的結構形式分為無固定臺階式和有固定臺階式兩種。無固定臺階式的凸模，其工作部分和固定部分為等斷面形式，故非常適合凸模刃口用線切割或成型磨削成型。有固定臺階的凸模，其中間臺階和凸模固定板以過渡配合相配，而凸模頂端的最大臺階是用其臺肩擋住凸模，在卸料時不至于從凸模固定板中拉出。工作部分可采用車削、磨削或采用仿形刨加工，最后用鉗工進行精修。 凸模長度 凸模長度一般是根據模具裝配圖結構上的需要確定的，本設計中凸模的長度等于凸模固定板的高度和凹模的高度之和。 凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當的韌性。形狀簡單的凸模常選用T8A、T10A等制造。形狀復雜、淬火變形大，特別是用線加工方法加工時，應選用合金工具鋼，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，熱處理硬度取58~62HRC。本設計選用T10A，熱處理硬度56~60HRC。 根據表2-7，本設計中支撐板沖孔凸模選用B形凸模： 凸模1: BⅡ11.04×45JB/T8057.2-1995 T10A 凸模2: BⅡ9.04×45JB/T8057.2-1995 T10A 技術條件:按JB/T7653-1994的規(guī)定。 表2- 7 B型凸模（摘自JB/T8057.2-1995） (mm) 3） 凸模墊板 凸模墊板裝在凸模和上模座之間。它的作用是承受凸?；虬寄毫?，防止沖裁時過大的壓力凸模壓壞上模座而影響模具的正常工作。墊板的尺寸可在標準中查的（表2-8）。 根據表2-8，墊板200×160×10-45鋼JB/T7653.2 　　　　　材料：45鋼 技術條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定 根據支撐板零件，凸模固定需要設計（見墊板零件圖）。 表2-8 矩形墊板（摘自JB/T7643.３-1994） 4）定位零件 沖模定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確定位，不同的定位方式根據毛坯的形狀、尺寸及模具的結構形式進行選擇。 （1） 擋料銷 其作用是給予條料或帶料送料時以確定送進距離。 表２-9 固定擋料銷（摘自JB/T7649.10-1994） (mm) 固定擋料銷A8 JB/T7649.10 材料：45 熱處理硬度 43～48HRC 技術條件按JB/T7653—1994規(guī)定 （2）導料銷 導正銷GB/119-86 A8×50 材料:：35鋼 熱處理硬度28~38HRC 5）卸料裝置 卸料裝置是將材料從凸模上卸下的裝置，有固定卸料板和彈性卸料板兩種。本設計采用彈性卸料裝置。彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用。包括彈性元件、卸料螺釘和卸料板。 （1） 彈性元件 卸料用彈性元件有彈簧、橡膠及氣墊三種，彈簧的壓力隨行程增加而增加，呈一定線性增長。橡膠的壓力和額行程呈曲線式增長，氣墊的壓力在行程中基本不變。目前常用的彈性元件是彈簧和橡膠。在本設計中選用彈簧作為彈性元件。 a. 卸料彈簧的設計計算 初定6 根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為： F卸/n=6420/6=1070 N b. 根據模具結構尺寸，初選彈簧參數為：d=8、D2=45、t=13.5、Fj=2200、h0=90、n=5.5、hj=26.9、L=1060（mm） c. 彈簧的特曲線 Fj=1750 N hj=26.9 h預=hj/FjF預=26.9/1750X1070=16.4 d. 檢查彈簧最大壓縮量是否滿足條件 h預+hj+h修磨=16.4+2.5+6=26.9>24.9 mm 故所選彈簧是合適的。 規(guī)格：彈簧8×45×90 外徑：D=45 mm 鋼絲直徑：d=8.0 mm 自由高度：H0=90 mm 裝配高度：H2=H0-h預=90-16.4=73.6 mm （2）卸料螺釘 表2-11 圓柱頭內六角卸料螺釘（摘自JB/T7650.6-1994） （mm） 圓柱頭卸料螺釘M10×90 JB/T7650.6 材料：45 熱處理硬度35～40HRC 技術條件：GB/T3098.3—2000的規(guī)定 數量：6個 6）推件裝置 剛性推件裝置：常安裝在上模部分。推件力是由壓力機的橫桿通過推桿、頂板、頂桿傳給推件板。推桿長短要一致，分布要均勻。頂板一般裝在上模座的孔內，形狀按被推下的工件形狀來決定。 （1） 頂板 頂板的選擇見下表2-12的國標： 此處選用頂板A50 JB/T7650.4 材料：45 熱處理硬度43～48HRC 技術條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定 頂板（摘自JB/T7650.4-1994） （2）推桿 推桿的選擇。帶肩推桿（摘自JB/T7650.1-1994） （mm） 推桿A16×80JB/T7650.1 材料：45 熱處理硬度：43～48HRC 技術條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定 （3）頂桿 頂桿的選擇見下表的國標： 頂桿A8×50 JB/T7650.3 材料：45 熱處理硬度43～48HRC 技術條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定頂桿（摘自JB/T7650.3-1994） （mm） 2.9模具閉合高度與壓力機裝模高度的關系 模具的閉合高度H是指模具在完成沖壓工序時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。由于壓力機的連桿長度可以調節(jié)，所以壓力機的裝模高度可以調節(jié)的。當連桿調節(jié)到最短時為壓力機的最大裝模高度Hmax: 當連桿調節(jié)到最長時為壓力機的最小裝模高度Hmin.模具的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關系為： Hmax－5≥H ≥Hmin＋10 （2-16） 若模具的閉合高度H > Hmax ,則壓力機不能用，若H < Hmin ,則可用加墊板，設墊板厚度為H1,則有 Hmax－H1－5≥H ≥Hmin－H1＋10 （2-17） 2.10模架主要零部件 1） 模架 模架由模座、導柱及模柄等零件組成。 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部負荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上。上、下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。一般模架均已標準化，設計模具時，應加以正確選用。 模架的要求：要有足夠的強度與剛度； 要有足夠的精度（如上、下模座要平行，導柱、導套中心要與上、下模座垂直，模柄要與上模座垂直等）；上、下模之間的導向要精確（導向件之間的間隙要很?。?、下模之間的移動應平穩(wěn)和無滯住現象。 模架的形式 在標準模架中，應用最廣泛的是用導柱和導套作為導向裝置的模架。根據導柱和導套配置的不同有以下四種基本形式： 圖2-6 后側導柱模架 （1）后側導柱模架 后側導柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時如果有偏心載荷，則導柱、導套會單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動連接的模具。 （2）中間導柱模架 兩導柱左右對稱分布，受力平衡，所以導柱、導套磨損均勻。但是只有一個送料方向。 圖2-7 中間導柱模架 （3）對角導柱模架 導柱的布置是對稱的，而且縱橫都能送料。對角導柱模架的兩導柱之間距離較遠，在導柱、導套之間同樣間隙的條件下，這種模架的導向精度較高。 圖2-8 對角導柱模架 （4）四導柱模架 其導向精度與剛度都較好，用于大型沖模。 圖2-9 四周導柱模架 在本設計中采用后側導柱模架。其選用標準件表2-15。 后側導柱模架（摘自GB/T2851.3-1990） （mm）模架250×200～190I GB/T2851.5 模架技術條件：按JB/T8050—1999的規(guī)定 2）導柱與導套 導柱與導套的結構與尺寸都可直接由標準中選取。在選用時應注意導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，下模座底面與導柱底面的距離應為0.5～1㎜。導柱與導套之間的配合根據沖裁模的間隙大小選用。當沖裁板厚載0.8㎜以下的模具時，選用H6/h5配合的I級精度模架。當沖裁板厚為0.8～4㎜時，選用H7/h6配合的Ⅱ級精度模架。 （1）導柱標準 B型導柱（摘自GB/T2861.2-1990） （mm） 導柱B32h6×150×50 GB/T2861.2 技術條件：按JB/T8070—1995的規(guī)定 （2）導套的標準 A型導柱套(摘自GB/T2861.6-1990) （mm） 導套A32H7×105×43 GB/T2861.6 技術條件：按JB/T8070—1995的規(guī)定 3）模座 （1）后側導柱上模座標準 上模座250×200×45GB/T2855.5 技術條件：按JB/T8070—1995的規(guī)定 （2） 后側導柱下模座標準 下模座250×200×50GB/T2855.6 技術條件：按JB/T8070—1995的規(guī)定(摘自GB/T2855.6-1990)。 4. 模柄 模柄有剛性與浮動兩大類。所謂剛性模柄是指模柄與上模座是剛性連接，不能發(fā)生相對運動。所謂浮動模柄是指模柄相對上模座能做微小的擺動采用浮動模柄后，壓力機滑塊的運動誤差不會影響上、下模的導向。常用的剛性模柄有四種型式：整體式、壓入式、旋入式和凸緣式。本設計采用凸緣式。 模柄 B50 JB/T7646.3 材料：Q235-A?F 技術條件：按JB/7853-1994的規(guī)定 ２.11壓力機選擇 1） 壓力機選用原則 確定壓力機規(guī)格時，一般應遵循以下原則。 （1）壓力機的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。 （2）壓力機滑塊行程應滿足工件高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。 （3）壓力機的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應滿足模具的正確安裝。尤其是壓力機的閉合高度應于沖模的閉合高度相適應。 （4）壓力機的滑塊行程次數應符合生產率和材料變形速度的要求。 2）曲柄壓力機規(guī)格選擇 曲柄壓力機按床身及結構可分為開式和閉式曲柄壓力機。開式壓力機有固定臺式、可傾式和升臺式三種。固定臺式壓力機剛性、抗震性和穩(wěn)定性好，適用較大噸位?？蓛A式壓力機產生的廢料可通過自重滑下。升臺式壓力機適用于模具高度變化較大的沖孔、修邊及彎曲工序。 根據2.4沖壓力的計算，總的沖裁力為221.1KN，考慮到壓力機的適用范圍，故選擇開式雙柱可傾式壓力機。型號為J23—40型，其部分參數如下： 標稱壓力：400KN 滑塊行程：100mm 行程次數：45次/min 連桿調節(jié)長度：65 mm 最大裝模高度：265 mm 工作臺尺寸（前后×左右）：460 mm × 700 mm 模柄孔尺寸(直徑×深度)：φ50 mm × 70 mm 電動機功率：5.5KW ３．支撐板彎曲模設計 3.1支撐板彎曲工藝性分析 彎曲是使材料產生塑性變形、形成有一定角度形狀零件的沖壓工序。彎曲工序可以用模具在普通壓力機上進行，也可以在專用的彎曲機上或彎曲設備上進行。具有良好的工藝性的彎曲件，不僅能簡化彎曲工藝過程和模具設計，而且能夠提高彎曲件的精度和節(jié)省材料。 由零件圖2-1所示，支撐板屬于板材彎曲。支撐板彎曲半徑是R5mm，彎曲角度成90o，彎邊長40mm，符合彎曲的工藝性要求，彎曲零件的孔離彎曲線大于要求的最小距離，彎曲時不會發(fā)生孔變形，具有良好的彎曲工藝性，足以達到制件精度質量要求。 3.2支撐板彎曲工藝力的計算 1） 合理地選擇彎曲用的壓力機和設計模具，必須計算彎曲力。彎曲力的大小不僅與毛坯的尺寸、材料的力學性能、彎曲半徑等有關，而且與彎曲方式也有很大關系，從理論上計算彎曲力是比較繁雜，精確度也不高，因此生產中常用經驗公式進行計算。 V形自由彎曲 （3-1） V形約束彎曲 （3-2） U形自由彎曲 （3-3） U形約束彎曲 （3-4） 式中：P——彎曲力 N C——系數，取1～1.3 t——材料厚度，mm b——彎曲件的寬度，mm r——凸模圓角半徑，mm б——材料的抗拉強度，Mpa K——系數，取0.3～0.6 2） 頂件力和壓料力的計算 頂件力或壓料力Q值可近似取自由彎曲力的30%～80%，即 Q=（0.3～0.8）P （3-5） 式中：Q——頂件力或壓料力，N； P——自由彎曲力，N 3） 支撐板彎曲力的計算按V形約束彎曲計算，則按公式3-2和3-5可得： 彎曲力 P1==0.6× =3.159 KN 頂件力 P2=（0.3～0.8）P1=0.6×3159 =1.895 KN 總的彎曲力P總 =P1+P2=3.159 KN+1.895KN=5.054 KN （C取1.3，取390MPa） 3.3撐板彎曲回彈計算 1） 壓彎過程并不完全是材料的塑性變形過程，其彎曲部位還存在著彈性變形。彎曲工件從模具中取出后，由于彈性變形的恢復，使工件的彎角和彎曲半徑發(fā)生變化，所以被彎曲零件的形狀與模具的性質不完全一致，這種現象稱為回彈?；貜椀拇笮⊥ǔＳ媒嵌然貜椓喀う梁颓驶貜棪う褋肀硎?。 2） 影響回彈的因素 （1）材料的力學性能 角度回彈量及曲率回彈量與材料的屈服點σs成正比，與彈性模量E成反比。 （2）彎曲半徑與材料厚度的比值r/t 當其他條件相同時，角度回彈量隨r/t值的增大而增大，曲率回彈量隨r/t的增大而減小。 （3）彎曲角 彎曲角越大，表示變形區(qū)域越大，角度回彈量也越大。而曲率回彈量與彎曲角度大小無關。 （4）彎曲工件的形狀 一般彎制U形工件要比彎制V形工件的回彈量要小。 （5）模具間隙 在彎曲U形工件時，凸模與凹模之間的間隙越小，則回彈量越小。 （6）校正彎曲時的較正力 校正力小，回彈量大，增加回彈量可減小回彈量。 3） 角度回彈量的確定 由于影響角度回彈量數值的因素較多，而各種因素