螺母板支座的沖壓工藝分析畢業(yè)論文說明書

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1、 本論文主要介紹了螺母板支座的沖壓工藝分析，沖壓方案的確定及最佳工藝方案的選擇，在保證沖壓件滿足各種性能要求的前提下使其具有最大的經(jīng)濟性； 本文對零件進行了工藝分析和必要的工藝計算。該工件的成型包括落料、沖孔及彎曲三個工序。經(jīng)分析比較確定最終的工藝方案為：落料沖孔工序復(fù)合、沖孔、彎曲。根據(jù)確定的工藝方案，最終設(shè)計出了落料拉深復(fù)合模、沖孔模、彎曲模三套模具，并用CAD完成了裝配圖和零件圖的繪制。 關(guān)鍵字：沖壓；落料；沖孔；彎曲；模具設(shè)計 Nut Plate Bearing Stamping Process and Design of the Die ABSTRACT

2、 This paper introduced the analysis of the stamping process of the nut plate bearing, determination and selection of the best stamping technology program. Under the premise of ensuring stamping parts to meet a variety of performance requirements, greatest economic can be got. Process analysis and n

3、ecessary calculation were made,the results showed that blanking, punching and bending processes should be done to obtain the workpiece.After analysis and comparision ,the best of all kinds of possible stamping schemes listed is:compound process of blanking and punching, punching,bending. In accordan

4、ce with the established technology program,three sets of dies were completed in this paper : compound die of blanking and punching, punching die,bending die.At last ,AutoCAD drawing software was used to finish some pieces of 2D assembly-die drawings and detail drawings. Key Words : stamping, blanki

5、ng, punching, bending, mold design 36 1 前 言 板料成形通常稱為沖壓或冷沖，即在室溫下，利用安裝在壓力機上的沖壓模具（冷沖模、沖模）對材料（板料、條料或帶料）施加壓力，使其產(chǎn)生分離或發(fā)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸、具有一定力學(xué)性能的零件的一種壓力加工方法。 沖壓模具是指在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品件）的一種特殊工藝裝備。沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具。模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬于單件小批量生產(chǎn)具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高（約占產(chǎn)品成本的10%~30%）的特點。所以，

6、只有在沖壓件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點才能得到充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟效益。 沖壓生產(chǎn)具有生產(chǎn)率高，材料利用率高，生產(chǎn)的制件精度高、復(fù)雜程度高、一致性高等一系列突出優(yōu)點，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。 沖壓加工是完成金屬塑性成形的一種重要手段，它是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一。沖模設(shè)計是沖壓工藝設(shè)計中關(guān)鍵的一環(huán)，工藝設(shè)計結(jié)果直接影響模具的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)的沖壓產(chǎn)品質(zhì)量。沖壓工藝方案的產(chǎn)生和處理是沖壓工藝設(shè)計的主要內(nèi)容，其中工序生成、工序排序及工序組合是工藝方案設(shè)計的主要工作。

7、 在沖壓生產(chǎn)中，沖壓模具作為沖壓工藝的具體執(zhí)行工具，是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。因此，開發(fā)和推廣冷沖壓生產(chǎn)工藝，必須高標準地超前攻克沖模技術(shù)，這是必然的邏輯和規(guī)律。早在20世紀50年代，美、日等工業(yè)發(fā)達國家已注意及此，在開發(fā)應(yīng)用冷沖壓新技術(shù)的同時，集中了部分優(yōu)勢人才和資金，結(jié)合市場的需要，將模具作為一個統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)來發(fā)展，因而取得明顯的效果。經(jīng)過多年的耕耘，不僅在模具精度、模

8、具結(jié)構(gòu)、模具壽命、模具周期等方面取得了明顯的突破，而且在板材成形過程模擬、模具優(yōu)化和可靠性設(shè)計等方面形成了新的理論和方法，為適應(yīng)新的市場環(huán)境進一步實現(xiàn)快速制模，開辟新的效益空間，打下了基礎(chǔ)[1]。 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 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

9、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。 21世紀開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備CAE能力。模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖

10、技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。在現(xiàn)代技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，要想圓滿完成一套模具的設(shè)計，除了要有模具設(shè)計相關(guān)方面的知識外，還要全面了解與模具制造有關(guān)的新技術(shù)、新方法，從而不斷更新、改進落后傳統(tǒng)的設(shè)計原則，形成面向制造、面向世界的模具制造設(shè)計原則：制造可行性、制造合理性、制造經(jīng)濟性、制造效率、制造設(shè)備等。這幾方面相互依存、相輔相成，進行模具設(shè)計時要綜合考慮。本次設(shè)計即是依據(jù)以上原則，盡量兼顧節(jié)材、高效、低成本擬定的工藝方案，從而設(shè)計模具。 本次設(shè)計共分為六章：第一章，主要介紹模具設(shè)計任務(wù)書和工件圖；第二章，主要從技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面對工件進行工藝分

11、析；第三章，通過工藝分析和比較，選定最佳工藝方案；第四章，主要介紹各個工序沖裁力的計算方法，同時選擇合理的沖壓設(shè)備；第五章，主要介紹落料、沖孔復(fù)合模的結(jié)構(gòu)和設(shè)計；第六章，主要介紹彎曲模的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。 2 產(chǎn)品圖 本次的設(shè)計任務(wù)是通過多道沖壓工序完成螺母板支座的成型。制件圖如圖1-1所示： 圖2-1 制件圖3 沖壓工藝分析 該零件為螺母板支座，零件外形對稱，無尖角、凹陷或其他形狀突變，是典型的板料沖壓件。零件外形尺寸公差要求不高，壁部圓角半徑r1，相對圓角半徑r/t＝0.5，大于參考文獻[2]表3-5所示的最小彎曲半徑值。彎曲件直邊高度h＞2t，因此可以彎曲成形。Ф4mm的

12、兩個孔均布在零件的兩個彎曲直邊上，孔距有位置要求，但孔徑無公差配合。Ф10mm圓孔無公差配合，彎曲角為90，也無公差配合。 通過上述工藝分析，可以看出該零件為普通的板料彎曲件，尺寸精度要求不高，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。 4 工藝方案的確定 4.1 毛坯展開尺寸計算 4.1.1 計算公式的確定 零件有落料，沖孔，彎曲工序，所以應(yīng)將其展開計算： 根據(jù)參考文獻[1]彎曲件r=0.5t： 有圓角半徑的彎曲件，其展開長度是根據(jù)彎曲前后應(yīng)變中性層長度不變的原則進行計算的。彎曲件毛皮長度等于直線部分的長度和彎曲部分應(yīng)變中性層展開長度之和。 L= ∑l直+∑l彎 式中L—彎

13、曲件毛坯長度（mm） ∑l直—彎曲件各直線段長度之和（mm） ∑l彎—彎曲件各彎曲部分（圓弧部分）應(yīng)變中性層展開長度之和（mm） 該工件屬于雙直角彎曲且，因此 （文獻[1]） 圖4-1 4.1.2 毛坯尺寸計算 當(dāng) （文獻[1]） 所以毛坯總長度為 所得毛坯如圖3-2所示： 圖4-2 產(chǎn)品毛坯圖 4.2 確定排樣方式和計算材料利用率 零件外輪廓尺寸較復(fù)雜，考慮操作方便和材料利用率的問題，采用雙排。如圖4-3所示。 圖4-3 工件排樣圖 由參考文獻[

14、2]表2-13查得搭邊數(shù)值為： a＝2.0mm， a1＝2.2mm 條料寬 b＝42＋24＋2a＋a1 ＝（42＋24＋2×2.0＋2.2）mm ＝72.2mm 進距 A＝B+a ＝（52.71＋2.0）mm ＝54.71mm 選用板料規(guī)格為 2mm×800mm×2500mm，采用橫排，剪切條料尺寸為72.2mm×2500mm。 條數(shù) n1＝800／72.2＝11條 余5.8mm 每條個數(shù) n2＝（2500－2.2－24）／

15、54.71＝45個 余11.85mm 每板個數(shù) n3＝2n1n2＝2×11×45＝990個 沖片面積 材料利用率 η＝（1096.77×990)／(800×2500）×100% ＝54.3% 考慮到?jīng)_裁送料時板料的定位問題，剪切條料尺寸修正為：73.2mm×2497.52mm。 4.3 沖壓工序性質(zhì)和工序次數(shù)的選擇 沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù)有： 1．落料 2．沖Ф4孔2個 3．沖Ф10孔1個 4．彎曲成形 4.4 工序組合及其方案比較 根據(jù)以上這些工序，可以作出下列組合方案。 方案一： 1. 落料

16、 2. 沖Ф10孔1個 3. 彎曲成形 4. 沖側(cè)壁Ф4孔2個 方案二： 1.落料 2.沖Ф10孔1個 3.沖Ф4孔2個 4.彎曲成形 方案三： 1.落料 2.沖Ф4孔2個，沖Ф10孔1個 3.彎曲成形 方案四： 1.落料，沖Ф10孔1個 2. 沖Ф4孔2個 3.彎曲成形 從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面對以上四種方案進行比較，可以看出： 方案一：將落料和沖孔分開加工，有利于降低沖裁力和提高模

17、具壽命，同時模具結(jié)構(gòu)也較簡單。但是，須設(shè)計四套模具，浪費材料，顯然生產(chǎn)效率不高。另外，在彎曲成形之后再沖側(cè)壁孔，可以提高孔距精度，保證零件質(zhì)量，但在壁部沖孔增加了操作難度，操作不便，同時模具費用也較高。 方案二：情況與方案一基本相同，但彎曲成形安排在沖孔之后，操作方便，彎曲成形在沖孔以后進行，彎曲回彈后孔距不易保證，影響零件精度。 方案三：將三個孔組合到一套模具上沖壓，減少了一套模具，節(jié)省了工序，降低了生產(chǎn)成本。彎曲工序在沖孔之后進行，產(chǎn)生與方案二相同的缺點。 方案四：落料與沖孔符合，滿足最小壁厚要求。模具結(jié)構(gòu)緊湊且少一套模具設(shè)計。彎曲工序在沖孔之后進行，與上述方

18、案基本相同。 通過以上的方案分析，結(jié)合零件對孔距精度要求不高的情況，可以看出，方案四的模具設(shè)計無論是工藝性還是經(jīng)濟性都比較合理，符合本次設(shè)計，故選用方案四的模具設(shè)計。 5 各工序沖壓力的計算和沖壓設(shè)備的選擇 5.1 沖裁力的計算 5.1.1 沖裁力計算公式的確定 計算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設(shè)計模具。所選用的壓床的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求[2]。 一般情況下，沖裁件從板料切下以后，徑向因彈性變形而擴張，板料上的孔則沿徑向發(fā)生彈性收縮。同時，沖下的零件與余料還要力圖恢復(fù)彈性穹彎。這兩種彈性恢復(fù)的結(jié)果，會使落料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍

19、緊在凸模上。從凸模上將零件或廢料卸下來所需要的力稱卸料力。從凹模內(nèi)順著沖裁方向把零件或廢料從凹模腔頂出的力稱推件力。影響這些力的因素較多，主要有材料的機械性能、材料厚度、模具間隙、零件形狀尺寸以及潤滑情況等[2]。 沖裁時的沖壓力是沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在設(shè)計模具和選擇壓力設(shè)備時是否需要考慮進去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對待。 由于本部分落料、沖孔模具的設(shè)計是采用彈性卸料裝置和下出料方式，所以沖裁力為： F總＝F+F頂+F卸 （5-1） 本部分設(shè)計采用平刃口模具沖裁，考慮到模具刃口的磨損，凸、凹模間隙的波動，材料機械性能的變

20、化，材料厚度偏差等因素，實際沖裁力按參考文[2]獻式(2-1)計算： F＝1.3Ltτ (5-2) 式中 F—沖裁力； t—材料厚度； τ—材料抗剪強度，[τ]為MPa； L—沖裁周長。 5.1.2 所需落料力的計算 因為 L＝（2×22+15×2+2×30.71+2×18+2×9）mm ＝189.42mm 查參考文獻[3]表D-22得： τ＝360～480MPa 取 τ＝400MPa 代入

21、式（5-2）得： F1＝1.3Ltτ=196996.8N 5.1.3 所需沖孔力的計算 沖Ф10mm孔所需的沖裁力 因為 L＝πd ＝π×10mm ＝31.4mm 代入式(5-2)得： F2＝1.3Ltτ=32656N 5.1.4 所需推件力的計算 頂件力參照參考文獻[2]計算： F頂＝K頂F＝K頂（F1+F2） (5-3) 式中 F頂—頂件力，[F]為N； K頂—頂件力系數(shù)，其值見表參考文獻[2]表2-2； F—沖裁力，[F]為N。 查參

22、考文獻[2]表2-2得： K頂＝0.06 代入式(4-3)得： F頂＝13779.168N 5.1.5 所需卸料力的計算 卸料力參照參考文獻[2]計算： F卸＝K卸F＝K卸（F1+F4） (5-4) 式中 F卸—卸料力，[F]為N； K卸—卸料力系數(shù)，其值見表參考文獻[2]表2-10； F—沖裁力，[F]為N。 查參考文獻[2]表2-2得： K卸＝0.04～0.05 取 K卸＝0.045 由式(5-4)得： F卸＝10334.376N 5.1.6 所需總沖裁力的確定

23、 F總＝F1+F2+F頂+F卸 ＝196996.8+32656+13779.168+10334.376N ＝253766.344N ≈254KN 5.2 沖小孔工藝力計算 5.2.1沖裁力的計算 沖小孔時采用彈性卸料裝置和下出料，故其總沖壓力為 F總＝F沖+F卸 因為L=2×πd=（2×3.14×4）mm=25.12mm 查參考文獻[3]表D-22得： τ＝360～480MPa 取 τ＝400MPa 按參考文[2]獻式(2-1)計算： F沖＝1.3Ltτ=（1.3×25.12×2×400）N=26124.8N 5.2.2 所需卸料

24、力的計算 卸料力參照參考文獻[2]計算： F卸＝K卸F＝K卸F沖 ( 式中 F卸—卸料力，[F]為N； K卸—卸料力系數(shù)，其值見表參考文獻[2]表2-10； F沖—沖裁力，[F]為N。 查參考文獻[2]表2-2得： K卸＝0.04～0.05 取 K卸＝0.045 由式得： F卸＝1175.616N 故 F總＝F沖+F卸=（26124.8+1175.616）N=27300.416N 5.3 彎曲力的計算 彎曲力是擬訂板料彎曲加工工藝和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。板料彎曲時，開

25、始是彈性彎曲，其后是變形區(qū)內(nèi)外層纖維首先進入塑性狀態(tài)，并逐漸向板的中心擴展進行自由彎曲，最后是凸、凹模與板料相互接觸并沖擊零件的校正彎曲。彎曲力包括自由彎曲力、校正彎曲力和壓料力（或推件力）。 5.3.1 自由彎曲力的計算 自由彎曲力參照參考文獻[1]式（2.3-37）計算： (5-5) 式中—最大自由彎曲力，[]為N； —材料抗拉強度，[]為MPa； K—安全系數(shù)，一般取k＝1.3； B—彎曲件寬度，[b]為mm。 已知 B＝9mm t＝2mm r＝1mm 查參考文獻[

26、3]表D-22得： σb＝450～600MPa 取 σb＝500MPa 代入式得： ＝5460N 5.3.2 校正彎曲力 校正彎曲力按參考文獻[1]式（2.3-38）計算： Fj＝f·A (5-6) 式中 Fj—校正彎曲力，[Fj]為N； A—彎曲件校正部分的投影面積，[A]為mm2； f—單位校正力，其值見參考文獻[1]表2.3-4 因為 A＝27×9mm2 ＝243mm2 由參考文獻[1]表2.3-4查得： f＝50～70MPa 取

27、 f＝60MPa 代入式（5-6）得： Fj＝14580N 5.3.3 壓料力的計算 壓料力參照參考文獻[1]按下式計算： Fd（或Fy）＝kFz (5-7) 式中 Fd—頂件力（N） Fy—壓料力（N） Fz—自由彎曲力（N） K—系數(shù)，可查表2.3-5 文獻[1] 計算頂件力時系數(shù)取0.4 計算壓料力時系數(shù)取0.8 由式（5-7）得： Fd＝2184N Fy=4368N 5.4 沖壓設(shè)

28、備的選擇 在沖壓生產(chǎn)中，最常用的是摩擦壓力機、偏心壓力機和曲軸壓力機（俗稱沖床）以及油壓機等。沖壓設(shè)備的選擇是沖壓工藝及模具設(shè)計中一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到?jīng)_壓設(shè)備的安全使用，沖壓工藝能否順利實現(xiàn)和模具壽命、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成本高低等重要問題。沖壓設(shè)備的選用包括選擇設(shè)備類型和確定設(shè)備規(guī)格兩項內(nèi)容。 沖壓設(shè)備類型的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝特點和生產(chǎn)率、安全操作等因素來確定的。在中小型沖壓生產(chǎn)中，主要選用開式壓力機；對需要變形力大的工序（如冷擠壓等），應(yīng)該選用剛性好且比較精密的閉式壓力機；對于校平、整形和溫、熱擠壓等工序，最好選用摩擦壓力機；對于薄材料的沖裁工序，最好選用導(dǎo)向準確的精密壓力機

29、；對于大型拉深件的沖壓工序，最好選用拉深壓力機；在大量生產(chǎn)中，應(yīng)該選用高速壓力機或多工位自動壓力機；對于不允許沖模導(dǎo)套離開導(dǎo)柱的沖壓工序，最好選用行程可調(diào)整的偏心式壓力機。經(jīng)過如上分析，本次螺母板支座沖壓件的設(shè)計選用開式壓力機。 在壓力機的類型選定好之后，應(yīng)該進一步根據(jù)變形力的大小、沖壓件尺寸和模具尺寸來確定設(shè)備的規(guī)格。具體地說，在完成某一工序而選用壓力機時，必須考慮的參數(shù)有：公稱壓力、滑塊行程、行程次數(shù)、工作臺面尺寸、閉合高度和電動機的功率等。 在實際選用設(shè)備時，除了要參照壓力機的公稱壓力進行選擇，還需要考慮模具空間的大小，工藝流程和設(shè)備負荷等因素，再作合理安排。此次設(shè)計

30、的模具由于制件尺寸較小，而且整個模具的外形結(jié)構(gòu)也簡單，只需選用開式壓力機。 5.4.1 落料、沖孔模 根據(jù)參考文獻[5]，通過工藝力及做功校核選擇壓力機 根據(jù)工藝計算力，可初選J23—40設(shè)備，因為此時工藝計算力圖完全落在壓力機許用負荷圖安全區(qū)內(nèi)。 做功校核。對J23—40壓力機Sg=7mm，F(xiàn)g=400KN 根據(jù)式（2-18），壓力機做功能力有 文獻[5] 而此時工件變形功A2為 故可選J23—40壓力機 通過計算及校核可選400KN的開式壓力機。由參考文獻[1]400KN開式可傾工作臺壓力機基本參數(shù)

31、如下： 公稱壓力 400KN 公稱壓力時滑塊下死點距離 7mm 滑塊行程 100mm 行程次數(shù) 80次/min 最大封閉高度 300mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 80mm 滑塊中心到床身距離 220mm 工作臺尺寸 左右 630mm 前后 420mm 工作臺孔尺寸 左右 300mm 前后

32、 150mm 直徑 200mm 立柱間距離 300mm 模柄孔尺寸 Ф50×70mm 工作臺板厚度 80mm 傾斜角 30o 墊板厚度 65mm 5.4.2 沖小孔沖孔模 方法同上述落料沖孔，由同樣的方法可選擇100KN的開式壓力機。由參考文獻[1]100KN開式可傾工作臺壓力機基本參數(shù)如下： 公稱壓力 100KN

33、公稱壓力時滑塊下死點距離 4mm 滑塊行程 60mm 行程次數(shù) 135次/min 最大封閉高度 180mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 50mm 滑塊中心到床身距離 130mm 工作臺尺寸 左右 360mm 前后 240mm 工作臺孔尺寸 左右 180mm 前后 90mm 直徑

34、 130mm 立柱間距離 180mm 模柄孔尺寸 Ф30×50mm 工作臺板厚度 50mm 傾斜角 30o 5.4.3 彎曲模 由彎曲工藝可知，彎曲時的校正彎曲力與自由彎曲力、壓料力不是同時發(fā)生的，且校正彎曲力比自由彎曲力和壓料力大得多。因此，在選擇沖壓設(shè)備時，可僅以校正彎曲力作為依據(jù)[1]，即 F壓力機≥（1.1~1.2）Fj (5-8) 根據(jù)以上計算，可選用40KN的壓力機。

35、 參照參考文獻[1]40KN開式可傾工作臺壓力機基本參數(shù)如下： 公稱壓力 40KN 公稱壓力時滑塊下死點距離 3mm 滑塊行程 40mm 行程次數(shù) 200次/min 最大封閉高度 160mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 35mm 滑塊中心到床身距離 100mm 工作臺尺寸 左右 280mm 前后 180mm 工作臺孔尺寸 左右

36、 130mm 前后 60mm 直徑 100mm 立柱間距離 130mm 模柄孔尺寸 Ф3050mm 工作臺板厚度 35mm 傾斜角 30o 5.5 壓力中心的計算 為了保證壓力機和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線相重合。否則在沖壓時會使沖模與壓力滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會引起壓力機導(dǎo)

37、軌磨損，影響壓力機精度。 形狀簡單而對稱的工件，如圓形、正多邊形、矩形，其在沖裁時的壓力中心與工件的幾何中心重合。形狀復(fù)雜的工件、多凸模及連續(xù)模的壓力中心則用解析法或作圖法來確定。由參考文獻[5]可知對于形狀不規(guī)則的沖壓件，其壓力中心可按下列公式計算： x0＝（l1x1+l2x2+…+lnxn）/(l1+l2+…+ln) (5-9) y0＝（l1y1+l2y2+…+lnyn）/(l1+l2+…+ln) (5-10) 式中 l1，l2…ln—沖裁邊各線段的長度； x1，x2…xn—各線段中心的x坐標值； y

38、1，y2…yn—各線段中心的y坐標值； x0，y0—壓力中心的坐標值。 由于工件結(jié)構(gòu)簡單而且左右對稱，故可設(shè)其壓力中心O點坐標為（x0，y0），如圖5-1所示： 由圖5-1可知： x0＝26.55mm 由式（5-10）得： y0≈21.47mm 即壓力中心O點坐標為（26.55，21.47）。 圖5-1 壓力中心計算 6 落料沖孔模模具設(shè)計 圖6-1 落料沖孔模具示意圖 6.1 落料、沖孔模簡介 從工件的外形分析，工件要先經(jīng)落料、沖孔，才能進行下一步工序，由此根據(jù)模具設(shè)計的基本原則，選擇使用落料、沖孔倒裝復(fù)合模。 所謂

39、復(fù)合模，是指在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置上同時完成落料、沖孔等多個沖壓工序，而沖件材料無需隨工序進給移動的模具。復(fù)合模的結(jié)構(gòu)，一般都很緊湊，具備導(dǎo)向、頂料、卸料、緩沖、復(fù)位等多種輔助系統(tǒng)。復(fù)合模雖然生產(chǎn)效率高，沖壓件精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較困難，模具成本較高。復(fù)合模適于生產(chǎn)精度要求較高的軟材料或薄板料沖壓件。 落料、沖孔復(fù)合模具有復(fù)合形式的凸凹模，它既是落料凸模，又是沖孔凹模。按凸凹模的安裝位置，復(fù)合模分倒裝式和正裝式兩種結(jié)構(gòu)型式。落料凹模裝在上模的復(fù)合模為倒裝復(fù)合模。在這種模具上所產(chǎn)生的沖孔廢料，是由沖孔凸模直接推入下模部分的凸凹模下漏出的，工件則嵌在上模部分的

40、落料凹模內(nèi)，必須通過頂料銷與頂料板頂出。頂料板對工件不起壓平作用。因此，對于多孔和對平直度要求較松的零件，多采用倒裝結(jié)構(gòu)的復(fù)合模[1]。 6.2 凸凹模刃口尺寸計算 由于落料沖孔件的工作尺寸均未標注公差，由國家標準按IT11級精度選取，由參考文獻[3]表E-1查得各部分尺寸公差如下： A1＝22mm Δ＝0.13mm A2＝9mm Δ＝0.09mm A3＝15.355mm Δ＝0.13mm A4＝15mm Δ＝0.11mm A5＝18mm Δ＝0.11mm D1＝1

41、0mm Δ＝0.09mm D2＝4mm Δ＝0.075mm 標注公差的落料沖孔件如圖6-2所示： 圖6-2 落料沖孔件 凸模與凹模分開加工： 采用這種方法，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，必須滿足下列條件[2]： δp＋δd≤Zmax－Zmin （6-1） 或取： δp＝0.4（Zmax－Zmin） （6-2） δd＝0.6（Zmax－Zmin） （6-3） 沖孔部分尺寸可按

42、參考文獻[2]式（2-8）和（2-9）計算： （6-4） （6-5） 落料部分尺寸按參考文獻[2]式（2-6）和（2-7）計算： （6-6） （6-7） 式中 ，—沖孔凸、凹模直徑，[]與[]為mm； ，—落料凹、凸模尺寸，[]與[]為mm； —工件制造公差，[]為mm； Zmax—最大合理間隙（雙面），[Zmax]為mm； Zmin—最大合理間隙（雙面），[Zmin]為mm；

43、 δp，δd—凸、凹模的制造公差，[δp]與[δd]為mm； —磨損量，其中系數(shù)x是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。x值在0.5～1之間，與工件制造精度有關(guān)，可查參考文獻[2]表2-11。 由參考文獻[2]表2-5查得： Zmax＝0.18mm, Zmin＝0.14mm 則 Zmax－Zmin＝0.18－0.14mm＝0.04mm 對于mm 由參考文獻[2]表2-10查出凸、凹模制造公差： δp＝0.020mm δd＝0.025mm δp＋δd＝0.04

44、5mm＞Zmax－Zmin 由式（6-2）和（6-3）得： δp＝0.016mm δd＝0.024mm 由參考文獻[2]表2-11查出： x＝1 由式（6-6）和（6-7）得： mm mm 對于mm 由參考文獻[2]表2-10查出凸、凹模制造公差： δp＝0.020mm δd＝0.020mm δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin 由參考文獻[2]表2-11查出： x＝1 由式（6-6）和（6-7）得： mm mm 對于mm 由參考文獻[2]表2-10查出凸、凹模制造公差：

45、 δp＝0.020mm δd＝0.020mm δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin 由參考文獻[2]表2-11查出： x＝1 由式（6-6）和（6-7）得： mm mm 對于mm 由參考文獻[2]表2-10查出凸、凹模制造公差： δp＝0.020mm δd＝0.020mm δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin 由參考文獻[2]表2-11查出： x＝1 由式（6-6）和（6-7）得： mm mm 對于mm 由參考

46、文獻[2]表2-10查出凸、凹模制造公差： δp＝0.020mm δd＝0.020mm δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin 由參考文獻[2]表2-11查出： x＝1 由式（6-6）和（6-7）得： mm mm 對于mm 由參考文獻[2]表2-10查出凸、凹模制造公差： δp＝0.020mm δd＝0.020mm δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin 由參考文獻[2]表2-11查出： x＝1 由式（6

47、-4）和（6-5）得： mm mm 6.3 復(fù)合模主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 由所選擇的壓力機的基本參數(shù)，初步確定復(fù)合模的閉合高度為： 300－5≥h模≥220＋10 295≥h?！?30 根據(jù)設(shè)計需要選取模具的閉合高度為： H＝230mm 6.3.1 工作零件的設(shè)計 6.3.1.1凸模結(jié)構(gòu)形式 參照參考文獻[4]表1-10-1此部分沖孔凸模采用B形圓凸模（如圖6-3所示），凸模做成階梯形，用以增加強度，凸模各部分長度視模具設(shè)計需要而定。凸模和固定板為過渡配合，固定板用螺釘、銷釘與上模座連在一起。凸模的固定如圖6-4所示。 圖6-3 B形圓凸模

48、 圖6-4 凸模的固定 6.3.1.2凸模長度計算 參照參考文獻[4]表1-10-1根據(jù)模具設(shè)計需要選取凸?？傞L度L＝50mm，凸模臺階高度H＝3mm，凸模與凸模固定板配合長度L1＝23mm。 6.3.1.3凸模強度計算 （1）凸模承壓能力的校核 凸模材料的許用應(yīng)力[]決定于其熱處理狀況和模具的結(jié)構(gòu)。一般模具鋼（T8A、T10A、GCr15、Cr12MoV等）的許用應(yīng)力，當(dāng)淬火硬度為HRC58～62時，可取[]=1500～2100MPa。 已知材料厚度t＝2mm，模具材料為T10A碳素工具鋼，由參考文獻[3]表D-22查得其抗剪強度τ＝600MP

49、a，取其許用壓應(yīng)力[]＝1500MPa。 由參考文獻[2]可知圓形沖裁凸模的最小直徑： （6-8） 式中 dmin—凸模最小直徑； t—材料厚度； τ—材料抗剪強度，[τ]為MPa； []—凸模材料的許用應(yīng)力，單位為MPa。 則由式(6-8)可知: dmin＝3.2mm （2）凸?？箯澞芰Φ男：? 凸?？箯澞芰Φ男：藚⒄諈⒖嘉墨I[1]表3.1-10相關(guān)規(guī)定按下式進行。 （6-9） 式中 Lmax—凸模許可的最大長度；(mm) C—系數(shù)

50、；見表3.1-11 文獻[1] E—凸模材料彈模量（Mpa） 見D-22 文獻[3] —沖件抗剪強度（Mpa） 見D-22 文獻[3] 對于沖小孔凸模： 由式(6-9)可知: Lmax≈67.2mm 對于沖大孔凸模： 由式(6-9)可知: Lmax≈171.5mm 由以上計算結(jié)果可知沖孔凸模強度校核合格。 6.3.2凹模的設(shè)計 工件的外形落料凹模采用整體結(jié)構(gòu)，直筒形刃口凹模。這種刃口形式強度比較好，孔口尺寸不會隨著刃口的刃磨而增大，適用于形狀復(fù)雜、精度高的工件。 凹模因其結(jié)構(gòu)形式不一，沖裁時

51、受力狀態(tài)比較復(fù)雜，現(xiàn)在還不能用理論計算方法確定其尺寸。在生產(chǎn)實際中，一般根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度，按下式概略計算凹模的外形尺寸[1]。 凹模厚度 H＝kb（H15mm）， 凹模壁厚 c＝（1.5～2）H（c30～40mm）。 式中 b—凹模孔的最大寬度，單位為mm，但b不小于15mm； K—系數(shù)，其值查參考文獻[1]表3.1-17。 按照上述方法確定的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度。所以凹模外形尺寸確定后，一般不作強度校核。 在此次設(shè)計當(dāng)中： 由參考文獻[1]表3.1-17查得： K＝0.42

52、則有： 凹模厚度：H＝22.1382mm 凹模壁厚：C＝33.2073～44.2764mm 考慮實際加工生產(chǎn)中各種因素的影響，實際取凹模厚度H=25mm，確定凹模的外形尺寸為： L＝125mm B＝125mm 6.3.4 定位零件的設(shè)計 模具上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。根據(jù)毛坯形狀，尺寸以及模具的結(jié)構(gòu)形式，可以選用不同的定位方式。此部分采用的是彈簧彈頂擋料銷，其規(guī)格為M6×26JB/T 7649.5。 6.3.5 卸料和頂出裝置的設(shè)計 6.3.5.1卸料

53、裝置 此部分設(shè)計采用彈性卸料板卸料，由彈簧提供卸料力，其外形尺寸為：160mm×160mm×14mm。 6.3.5.2頂出裝置 頂出裝置用于從模具內(nèi)卸下沖件或廢料。頂出裝置有彈性和剛性兩種。本設(shè)計采用剛性頂出裝置，由打桿和頂件板組成，打桿從模柄孔中穿過后直接頂在頂件板上，頂件力大而且可靠。 6.3.6 導(dǎo)向零件的設(shè)計 導(dǎo)向零件可以保證模具沖壓時上下模之間有精確的位置關(guān)系。在中小型模具中廣泛采用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)柱和導(dǎo)套經(jīng)常用兩個，一般導(dǎo)柱安裝在下模座，導(dǎo)套安裝在上模座，分別采用過盈配合。導(dǎo)柱和導(dǎo)套常用20鋼制作，表面經(jīng)過滲碳淬火處理，硬度為HRC5

54、8～62，滲碳深度0.8～1.2mm。 此部分設(shè)計采用了A型的導(dǎo)柱和導(dǎo)套，它們的規(guī)格為：GB/T 2861.1-90導(dǎo)柱28×200，GB/T 2861.6-90導(dǎo)套28×110×43，材料均為20鋼。導(dǎo)柱與導(dǎo)套和模座之間為過盈配合H7/r6，與導(dǎo)柱配合的內(nèi)孔開有儲油環(huán)槽用于潤滑。導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間為H7/h6或H6/h5配合，且使其配合間隙小于沖裁間隙。本設(shè)計在確定導(dǎo)柱和導(dǎo)套的尺寸規(guī)格時是根據(jù)所選的標準模架和模具實際閉合高度確定的，保證了有足夠的導(dǎo)向長度并且符合安裝要求。 6.3.7 固定與連接零件的設(shè)計 固定與連接零件用來將凸、凹模固定在上、下模座上，以及將上、下模座固定

55、在壓力機上。主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、模板和固定板，以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取ＴO(shè)計模具時這些零件可以按標準選用。 6.3.7.1 模柄 模柄是連接上模與壓力機的零件，1000KN以下壓力機的模具安裝，一般均采用模柄連接[2]。在選擇模柄時先根據(jù)模具大小、上模結(jié)構(gòu)、模架的類型及精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類型，再根據(jù)壓力機滑塊上模柄孔的尺寸確定模柄的尺寸。一般模柄直徑應(yīng)與模柄孔的直徑相等，模柄的長度應(yīng)比模柄孔的深度小5～10mm。 綜合考慮以上各因素，此部分設(shè)計采用規(guī)格為φ50mm的凸緣模柄。 6.3.7.2 模座 上、下模座用以安裝全部模具零件，構(gòu)成模具的總體和

56、傳遞沖壓力。因此，模座不僅應(yīng)具有足夠的強度，還要有足夠的剛度。模座的剛度不足，工作時會產(chǎn)生嚴重的彈性變形而導(dǎo)致模具零件的迅速磨損或破壞，降低模具使用壽命。上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。設(shè)計模具時，通常都按標準選用模架和模座，只有在不能使用標準的情況下才自行設(shè)計，自行設(shè)計模座時，應(yīng)盡量參考標準的有關(guān)主要參數(shù)。設(shè)計時，圓形模座的外徑應(yīng)比圓形凹模直徑大30～70mm；矩形模座的長度應(yīng)比凹模大40～70m，而寬度取與凹模相同或稍大的尺寸。下模座輪廓尺寸應(yīng)比壓力機工作臺漏料孔至少大40～50mm。模座厚度參照凹模厚度估算，通常取為凹模厚度的1～1.5倍。 模座材料一般為HT200，

57、鑄鋼ZG270-500或ZG310-570，模座結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足鑄造工藝要求。 本設(shè)計綜合考慮以上各個因素，并且由工件的最大外形尺寸、凹模周界以及所選用的壓力機型號、壓力機上工作臺孔尺寸參考參考文獻[1]選用后側(cè)導(dǎo)柱型的標準模架。由凹模周界尺寸：L＝200mm，B＝160mm，選擇模架的閉合高度為：Hmin＝210mm，Hmax＝255mm。 上模座主要參考尺寸： L=200mm B=160mm H=45mm L1=210mm S=210mm A1=110mm A2=195mm R=42mm L2=80mm D=42mm

58、 下模座主要參考尺寸： L=200mm B=160mm H=55mm L1=210mm S=210mm A1=110mm A2=195mm R=42mm L2=80mm D=28mm 根據(jù)模架選擇要求，還應(yīng)該考慮模架與壓力機的安裝關(guān)系，模座的寬度應(yīng)比壓力機工作臺孔的孔徑每邊約大40～50mm，而本部分設(shè)計所選壓力機的模座比壓力機要求的稍小，可考慮在模座與壓力機間加一墊板來滿足設(shè)計需要，墊板外形尺寸及內(nèi)孔尺寸根據(jù)壓力機工作臺孔的孔徑而定。 6.3.7.3 固定板和墊板 1．固定板 固定板是將凸模、凸

59、凹?；蜩偲窗寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上模座或下模座上的板件。固定板的尺寸和輪廓應(yīng)與相應(yīng)的整體凹模一致。凸模固定板的厚度通常按凹模鑲塊的厚度計算確定。 固定板通常選用Q235或45號鋼制造，壓裝配合面的粗糙度值應(yīng)達到Ra1.6～0.8μm。本設(shè)計選用45號鋼制造，外形尺寸為：125×125×24mm。 2．墊板 墊板作用主要是承受凸模壓力或凹模壓力，防止過大的沖壓力在上、下模板上壓出凹坑，影響模具正常工作。墊板厚度取3～10mm，外形尺寸與凸、凹模固定板相同，材料為45號鋼，熱處理后硬度HRC43-48。本設(shè)計中墊板外形尺寸為：125×125×

60、8mm。 四、螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于對模具板件固定與定位。本設(shè)計選用螺釘與銷釘如下：上模座、墊板、凸模固定板和凹模的連接采用兩個φ5mm的銷釘定位，銷釘布置在對角，另外采用四個M6的螺釘緊固。下模座和落料凸模連接采用兩個φ6mm的銷釘定位，銷釘布置在對角，另外采用四個M6的螺釘緊固。它們的具體位置參見裝配圖和相應(yīng)的零件圖。 7 沖孔模具設(shè)計 圖7-1 沖孔模具示意圖 7.1 凸凹模刃口尺寸計算 具體計算方法如落料沖孔刃口尺寸計算方法一樣 所以 對于mm 由參考文獻[2]

61、表2-10查出凸、凹模制造公差： δp＝0.020mm δd＝0.020mm δp＋δd＝0.040mm＝Zmax－Zmin 由參考文獻[2]表2-11查出： x＝1 由式（6-4）和（6-5）得： mm mm 7.2 沖孔模主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 由所選擇的壓力機的基本參數(shù)，初步確定復(fù)合模的閉合高度為： 180－5≥h?！?30＋10 175≥h?！?40 根據(jù)設(shè)計需要選取模具的閉合高度為： H＝140mm 7.2.1 工作零件的設(shè)計 由于該套模具的設(shè)計與落料沖孔基本相

62、同，工作零件的選擇選擇也相同，所以不做詳細說明。具體尺寸可參考裝配圖即零件圖。 8 彎曲模模具設(shè)計 圖8-1 彎曲模具示意圖 8.1 彎曲模工作部分的尺寸計算 8.1.1 凸、凹模圓角半徑 凸模圓角半徑rp應(yīng)等于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑rmin。如果r＜rmin,彎曲時應(yīng)取rp≥rmin，隨后增加一次校正工序，校正模的rp＝r[2]。 凹模圓角半徑rd不宜過小，以免彎曲時擦傷毛坯表面

63、，同時凹模兩邊的圓角半徑rd應(yīng)當(dāng)一致，用以防止彎曲時的毛坯偏移。通常rd可以根據(jù)板料厚度t選取[2]： t≤2㎜時， rd＝（3～6）t t＝2～4mm時， rd＝（2～3）t t>4mm時， rd＝2t 考慮以上因素，凸、凹模圓角半徑確定如下： 凸模圓角半徑：rp＝r＝1mm 凹模圓角半徑：rd＝（3～6）t＝6～12mm 取 rd＝5mm。 8.1.2 凸、凹模間隙C 對于U形件彎曲，必須合理

64、選擇凸、凹模間隙。間隙過大，則回彈大，彎曲件尺寸和形狀不宜保證；間隙過小，彎曲力增大，且使工件變薄，降低模具壽命。生產(chǎn)中常按材料機械性能和材料厚度選取[2]： 對于鋼板，C＝（1.05～1.15）t 對于有色金屬，C＝（1.0～1.1）t 本設(shè)計中取 c＝1.1t＝2.2mm。 8.1.3 凸、凹模的寬度尺寸計算 本設(shè)計中彎曲件寬度尺寸標注在內(nèi)側(cè)，應(yīng)以凸模作為基準，先計算凸模的尺寸。考慮到模具的磨損和彎曲件的回彈等因素的影響，凸模寬度尺寸應(yīng)按參考文獻[2]計算： （8-1） 凹模尺寸Bd按凸模配制，保證單邊間隙C，則

65、Bd＝Bp＋2C （8-2） 式中 B—彎曲件的基本尺寸； —彎曲件的制造公差； δp—凸模的制造公差，按IT6～8級公差等級選取。 此外，彎曲模的凸、凹模長度、凹模深度等工作部分的尺寸，可根據(jù)彎曲件邊長、壓力機行程等條件，由設(shè)計者合理選取[2]。 已知 mm 凸凹模制造公差按IT7級選?。? 由參考文獻[3]附表E-1查得 ： δ＝0.021mm 由式（8-1）得： Bpmm 代入式（8-2）可得： Bd＝31.525mm 由參考文獻[3]附表E-1查得凹模的制造公

66、差為：δ＝0.025mm，所以凹模的尺寸為： mm 凹模深度：H＝35mm。 8.2 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計 此套彎曲模由于沖壓力較小，故在凹模與下模座之間沒有加墊板，考慮到安裝需要在凸模與上模座之間需加一墊板。凸模通過凸模固定板固定在上模座上，用兩個銷釘進行定位，四個螺釘緊固。凹模則直接用兩個銷釘進行定位，四個螺釘緊固在下模座上。制件由定位板定位，定位板由兩銷釘定位，四個螺釘固定在凹模上。由于彎曲回彈的存在，因此彎曲件不會卡在凸模上，故在設(shè)計卸料裝置時只需在凹模下設(shè)一頂件板頂出制件即可。彎曲模具體形狀參見裝配圖。 由所選擇的壓力機的基本參數(shù)，初步確定彎曲模的閉合高度為： 160－5≥h?！?25＋10 155≥h?！?35 取模具的閉合高度為： H=140mm 該彎曲模的主要的零部件有上下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套、凸模、凹模、頂件板、定位板、固定板、墊板以及定位和緊固零件等。 8.2.1 凸模的設(shè)計 此部分設(shè)計將彎曲凸模的一端做成一個凸緣，使其和凸模固定板之間形成壓入式緊固，基本尺寸為42×24×5mm，其中厚度方向即5mm尺寸要求