L形支架的沖孔、落料彎曲級進模設計【含17張CAD圖紙】

《L形支架的沖孔、落料彎曲級進模設計【含17張CAD圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《L形支架的沖孔、落料彎曲級進模設計【含17張CAD圖紙】（37頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙1目 錄引言 ....................................................11 本課題的目的、意義與主要內容 ............................21.1 目的 .................................................21.2 意義 .................................................21.3 沖壓模具的相關研究動態(tài) ....................................21.4 設計方法及步驟 .........................................42 零件沖壓生產經濟性分析和沖壓工藝分析 .....................42.1 沖壓生產經濟性分析 .......................................42.2 工件零件沖壓工藝性分析 ....................................52.2.1 零件工藝分析 ..................................................................................................................................62.2.2 確定沖壓基本工序 .........................................................................................................................62.2.3 排樣方案的確定..............................................................................................................................72.2.4 連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用 ................................................................................................103 沖孔— 落料-彎曲級進模零件的設計與計算 ...................173.1 沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計算 .............................173.1.1 沖壓力的計算 ................................................................................................................................173.1.2 壓力中心的計算............................................................................................................................243.1.3 模具主要零件尺寸計算 ..............................................................................................................243.2.選擇沖壓設備 ..........................................373.3 沖模的閉合高度 .........................................373.4 固定與聯(lián)接零件 .........................................384 模具安裝與調試 .......................................444.1 上、下模座的安裝........................................444.1.1 上模的安裝形式與聯(lián)接 .............................................................................................................444.1.2 下模的安裝形式與聯(lián)接 .............................................................................................................444.2 調整和試模 ............................................444.2.1 調整模具閉合高度 ......................................................................................................................444.2.2 調整模具間隙 ...............................................................................................................................454.2.3 試模 .................................................................................................................................................455 結論 ................................................46謝 辭 .................................................47參考文獻 ...............................................48充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙21 本課題的目的、意義與主要內容1.1 目的本次畢業(yè)設計是在完成沖壓工藝與模具設計理論課并進行生產實習后，進行的一個重要的教學環(huán)節(jié)。其目的是通過設計給定沖壓工件的沖壓工藝與模具設計，提高學生綜合運用所學知識，解決工程實際問題的能力，為以后從事工程技術工作奠定基礎。并培養(yǎng)求是、創(chuàng)新的科學態(tài)度和養(yǎng)成嚴肅、認真、細致的從事技術工作的優(yōu)良作風。1.2 意義本次畢業(yè)設計的題目是工件的沖孔、落料及彎曲的級進模設計，課題的主要內容是對給定零件形狀進行沖壓工藝性分析，提出各種可能的沖壓工藝方案，經過分析與討論確定適合于大批生產的工藝方案和中批生產的工藝方案。進行詳細的工藝計算，選擇沖壓設備，編制工藝文件。然后設計出中批生產所用的沖孔、落料、彎曲級進模。1.3 沖壓模具的相關研究動態(tài)１.我國模具的發(fā)展現狀： 沖壓技術廣泛用于航空、汽車、電機、家電和通信等行業(yè)零部件的成形。近幾年來，我國具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經了半個多世紀，近幾年來，我國模具技術有了很大發(fā)展，模具設計與制造水平有了較大提高，大型、精密、復雜、高效和長壽命模具的需求量大幅度增加，模具質量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術也得到了相當廣泛的應用。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)現已有幾千家。(1) 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。(2) 體現高水平制造技術的多工位級進模、覆蓋面大增，已從電機、電鐵芯片模具，擴大到接插件、電子零件、汽車零件、空調器散熱片等家電零件模具上。模具質量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短。(3) 模具CAD/CAM/CAE技術相當廣泛地得到應用，并開發(fā)出了自主版權的模具CAD/CAE軟件。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。一些國內模具企業(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 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙3Moldflow 、C-Flow 、DYNAFORM 、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。(4)電加工、數控加工在模具制造技術發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機床品種增多，水平明顯提高。(5) 快速經濟制模技術得到了進一步發(fā)展，尤其這一領域的高新技術快速原型制造技術(RPM)進展很快，國內有多家已自行開發(fā)出達到國際水平的相關設備。(6) 模具標準件應用更加廣泛，品種有所擴展。模具材料方面，由于對模具壽命的重視，優(yōu)質模具鋼的應用有較大進展。目前,我國模具總量雖然已達到相當大的規(guī)模,模具水平也已有了很大提高,但設計制造水平在總體上要工業(yè)發(fā)達國家落后許多。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(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我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進水平至少相差10 年， 特別是大型、精密、復雜、長壽命模具的產需矛盾更加突出，已成為嚴重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。２.未來沖壓模具技術的發(fā)展趨勢。模具技術的發(fā)展應該要適應模具產品“交貨期短” 、 “精度高”、“ 質量好”、“ 價格低”的要求。達到要求發(fā)展有以下幾項：（1）模具產品發(fā)展將大型化、精密化。（2）多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合具是在多工位級進?；A上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔負轉位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多功能模具生產出來的不再是單個零件，而是成批的組件。（3）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。（4）快速經濟模具的前景十分廣闊。適應多品種、少批量生產方式。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產周期越快越好。因此，開發(fā)快速經濟具越來越引起人們的重視。例如，中、低 熔點合金模具、噴涂成型模具、陶瓷型精鑄模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經濟模具將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模技術也會得到發(fā)展和提高。（5）模具標準件的應用將日漸廣泛。 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。（6）模具使用優(yōu)質材料及應用先進的表面處理技術。（7）在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術。（8）高速銑削加工將得到更廣泛的應用。（9）模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展。充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙4（10）模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。1.4 設計方法及步驟1、查閱有關模具材料、模架結構、模具設計理論、模具設計實例等方面的文獻，檢索相關資料和模具技術的現狀和發(fā)展動態(tài)。全面復習相關專業(yè)課程，并翻譯外文資料一篇。2、初步計算，根據所給零件圖樣，進行必要的工藝計算，確定初步的設計方案。3、通過相關資料和調研，熟悉各種沖壓模具的結構，模具的制造、設計和裝配流程。4、模具設計，確定快換模架的結構形式，結合本零件繪制模具裝配圖和指定模具的零件圖。2 零件沖壓生產經濟性分析和沖壓工藝分析2.1 沖壓生產經濟性分析產品零件的生產批量對沖壓工藝加工的經濟性起著決定性的作用。沖壓產品的成本構成：C=C 材 +C1+C 模 。C 材 –材料費，C 1 –加工費，C 模 模具費。提高沖壓生產經濟效益的有效途徑有：1． 提高材料利用率 一般材料費要占沖壓件成本的 60%，生產中通過合理設計零件或改進毛坯形狀，合理排樣、搭邊或實行套裁或利用好廢料等；2． 減少工序數 世界不少國家大力推行減少每個零件的工序數目。日本是瞄準 3-4道工序，目前其某些廠家已達到 2-3 道工序。因此日本沖壓件成本一般比我們低25%。其他國家也在大力推行。由于工序數減少，導致模具數量及模具出問題的機會減少，開動率提高，經濟效益大幅度提高；3． 推行“按件定隙” 經驗證明，當相當間隙 Z 雙收 15%-20%時，模具使用壽命可提高 3-5 倍。因各種沖壓見的使用要求不同，質量要求各異，故其沖裁間隙也應不同，“按件定隙”會取得最佳效益；4． 推行“按件選?！?因對沖壓件質量與批量要求差別較大，要根據具體要求及批量大小選擇各種不同模具結構、模具材料及制模方法等。在大批量生產時要采用高效的多工位級進模、復合模、高壽命的硬質合金模等。而在小批量時，可采用一些造價低廉、制模周期短、模具材料可回收利用的各種簡易模具、組合模具或低熔點合金模等。5． 提高生產率 目前世界一些國家，都在向生產效率要效益。有代表傾向的是(a) 建立沖壓自動線；(b) 沖壓設備向多工位壓力機轉移；(c)以拉伸墊或數控拉伸墊代替雙動拉伸壓力機。由于生產效率高了，分攤到單件的費用減少，即降低產品成本增充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙5加收入。2.2 零件沖壓工藝性分析圖 2.1圖 2.22.2.1零件工藝分析 如上圖所示，此工件有沖孔、落料、彎曲三個工序。材料為08，板料厚度為3mm,具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結構相對簡單，但是做出的工件要求的精度高，所以要求做出的模具的精度就相應要高，難度就增大。在工件的展開圖中，有一個Φ6mm的孔和Φ18mm的長孔,在沖裁的時候在保證他們的精度的時候還要保證它們的同軸度，在彎曲工序的時候，要防止彎裂，并且還要保證彎曲的垂直度要夠，該工件是大批量生產，質量要求高，若采用單工序模不僅工藝繁瑣，而且質量也很難保證，由于零件體積小，操作不方便，多次定位后有些尺寸難以穩(wěn)定，產量低、不能適應大批量生產的需要。因此采用沖壓多工位級進模。工件的尺寸公差要求為IT7級，尺寸精度較高，模具要求的精度高。2.2.2確定沖壓基本工序從零件的形狀看有以下基本工序，該工件包括沖孔、落料和彎曲三個基本工序，根據基本工序可以擬定出以三種工藝方案：方案一：采用落料? 沖孔?彎曲單工序模；充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙6方案二：采用沖孔?落料復合模，彎曲單工序模；方案三：采用沖孔?落料?彎曲級進模。分析：方案一，雖然模具結果簡單，但需要三道工序三副模具，成本高而生產效率低，難以滿足中批量生產要求。方案二，工件的精度及生產效率都較高，但還是需要量副模具，需要成本還是比較高，并且沖壓后成本品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三，只需一副模具，工序數目少，沖孔、落料、彎曲整合為一個工序，大大提高了生產效率，操作方便，并能保證零件的質量，延長模具壽命，適合大批量生產。綜合以上分析：本設計要求為大批量生產，故采用方案三。2.2.3排樣方案的確定按沖裁工藝方法和材料的合理利用，條料的排樣方法可分為三種：1）有廢料排樣 沿沖件全部外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模保證，沖件精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。2）少廢料排樣 沿沖件部分外形沖切，只在沖件之間或沖件與條料側邊間有搭邊。3）無廢料排樣 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無搭邊，沖件質量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高。從零件圖上分析可知，零件形狀不算復雜，但是從外形需要和工件精度的要求來看，可以采用少廢料排料提高材料的利用率，采用合理的排樣方法才能降低廢料的比例。本設計的工件為長方形工件，考慮到效率采用一次沖出兩件產品的工序設計，沿板（卷）料順長度方向進行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求?？紤]到此為大批量生產，結合沖壓生產率，沖模耐用度，沖模結構應盡量簡單和操作方便，安全等因素，提出以下幾種方案：方案一： 充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙7工位三 工位二 工位一圖 2.3此方案采用工位緊靠排樣，只需要三個工位即可，即是，沖孔，彎曲和落料的設計，但此時排樣材料利用少。方案二：工位三 空位 工位二 空位 工位一圖 2.4與方案一相比，此方案每步增加了空位的工位和改換了產品的排列方位。改善了凸凹模的緊湊性，在凸模固定板和凹模設計上都比較合理，增強了凸模和凹模的強度。但工件要求的精度高，此方案和方案一都存在定位精度不夠高情況，所以需要增加定位裝置。方案三：圖 2.5此方案是對方案二的改進，增加了兩個側刃定位，兩個定位裝置的配合提高了定位精度，滿足了加工工件的精度要求。這樣方便于凸模的固定安裝，也有利于增加凹模壁厚，這樣都加強了凸凹模的強度，并且還為側刃的安裝增加了空間。此方案緊湊，充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙8工位排布合理，并且達到了加工工件精度的要求，所以選用此方案。4）材料利用率材料的經濟利用，直接取決于沖壓工件的加工工藝和排樣方法。沖壓工藝設計中，評價材料經濟利用程度的指標是材料利用率。材料利用率 ：?%10??消 耗 材 料 面 積實 際 材 料 面 積實際材料面積即沖壓件（毛坯）的有效面積，它與消耗材料面積之差即為廢料。一個步距內的材料利用率可用下式表示：（2——1）10??BSA?式中：A—一個步距內沖裁件的實際面積；B—條料寬度；S—步距。若考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料（或帶料、條料）上總的材料利用率 為：總?一張板料上總的材料利用率 ：總?（2——2）%10.????BLAn總總式中：A---一張沖裁件（毛坯）的實際面積（ ） ；2m---一張板料（或帶料、條料）上所沖工件總數量；總---板料長 寬（ ） 。2m材料利用率 。如果 ，那么將有16%的材料變成沖壓廢料。1??84?經計算，本設計工件的面積為A 160 。?2條料寬度計算：。mnbaDnbaDB 04.0101 6185.2.1528.6)5.()( ????? ???????D---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；---側搭邊值；n --- 側刃數； ---側刃切去材料寬度方向尺寸。1b=0.751a條料長度： 3000 。?Lm所以： %6.7106.18304%. ?????????BAn總總?5）排樣方法①排樣方法的選擇原則沖裁小工件或某種工件需要窄條料時，應沿板料順長度方向進行排樣，符合材料○ a規(guī)格及工藝要求。沖裁件在條料上的排樣，應考慮沖壓生產效率、沖模耐用度、沖模結構是否簡單○ b充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙9和操作方便與安全等。條料寬度選擇與在板料上的排樣應優(yōu)先選用條料寬度較大而步距較小的方案，以○ c便經濟地裁切板料，并減少沖壓用時間。在可能的情況下，要求產品設計時修正產品零件的結構形狀和尺寸，以減少或消○ d除設計廢料的形成，并有可能采取小、無廢料排樣方式。2.2.4連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用沖模的送料定位系統(tǒng)是沖模結構的重要組成部分。其主要功能是對送入模具的條、帶、卷料實施精確定位，控制送為進距，達到準確、一致，以確保沖模沖壓時具有均勻一致的搭邊與沿邊，從而使沖件獲得更高的尺寸與形位精度。所以，定位系統(tǒng)的設計與制造是沖模設計與制造的重要環(huán)節(jié)。而沖模的定位系統(tǒng)是由各種不同的進距限位構成的。主要包括表2.1所列各種類型，不同規(guī)格的各種進距限位裝置。(見表2.1)兩工位及兩工位以上的連續(xù)模都應設置一套由擋料、進距控制、送進誤差校準等裝置構成的送料定位系統(tǒng)。12表 2.1(1)靠切邊定位的側刃組件構成的定位系統(tǒng)主要優(yōu)點如下：①可以不間斷連續(xù)沖壓．使壓力機額定滑塊行程次數得到充分利用，生產效率更高。②操作工人的手不需要也不可能進入模具T作區(qū)，故操作安全。③便于實現沖壓過程的機械化與自動化。④定位精確度可達±O．15mm甚至更高精度，比擋料銷定位高一個檔次。充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙10⑤實際沖件的尺寸精度都在IT10級以上。使用側刃切邊定位的主要缺點是增加了廢料量，降低了板料利用率。同時，也增大了沖裁力而且連續(xù)沖壓必然要加大所需沖壓設備的噸位，也還使沖模的制造與修理趨于復雜化。而GB與JB標準規(guī)定的三種不同斷面形狀的側刃，最大切邊長度僅40．2mm。(2)側刃的形成沖裁已納入國標GB與機械行業(yè)標準JB的側刃完全相同；共2類6種各38個規(guī)格，一般進行有搭邊排樣的有廢料沖裁。標準側刃作為一種送料進距限位裝置，由于其最大切邊長度Lmax=40．2mm，故僅能用于送料進距S≤40．2mm的小型沖壓件，其使用范圍十分有限，通常僅用于：①成批與大量生產料厚t≤1～2．5mm的各種金屬板料用連續(xù)模沖制的小型沖壓件并要求沖模有更高的生產率。②沖壓件的尺寸與形位精度要求較高，尺寸精度高于1T10極，送料進距S10～25 >25～50材料厚度th Z h Z h Z1.5?1.0 0.06 1.2 0.07 1.5 0.09>1.5～3 0.6t 0.07 0.8t 0.09 t 0.12>3～5 0.5t 0.08 0.6t 0.11 0.8t 0.16注：當沖裁件公差較小時，可取雙面間隙Z=0.01～0.03mm。由于本設計中板料厚度為1 mm，導正孔為5 mm，故取Z=0.06mm，查表得h=1mm。要正確安排側刃孔及導正釘。連續(xù)模的側刃孔一般安排在第一工位，而采用雙向側刃時，本設計中考慮到后面?zhèn)热械陌惭b方便，第二側刃安排在第二個工位的另一側。對于導正銷孔，若采用自動送料時必須要在第一工位先沖出工藝孔，而在第二工位或再隔2～4個工位的相應位置設置導正銷孔。圖 2.7如圖6所示沖件形狀簡單但尺寸精度要求較高。模具結構設計采用成形側刃，雖然制造復雜，但當側刃刃部磨鈍后，條料邊緣處也不會出現毛刺，不影響正常送進。通過此裁塔邊法完成側刃搭邊的切除，此側刃沖切使定位更精確。如圖6中的排樣圖所示。利用沖制工件上的18mm孔，在沖孔后的后續(xù)工位上設導正銷導正。使送料進距S的偏差小于0．015mm。保證良好的沖壓精度。(5)步距大小的確定連續(xù)模中，每次送料前進的距離稱步距。步距計算的正確與否，直接關系到工件質量和尺寸精度。步距的大小可按下式計算：充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙13A=C+a1 （2——3）式中 A—步距（mm） ；C—工件最大寬度（mm） ；a1—工件間搭邊寬度。X=69+1.2=71.2mm(6)側刃大小的確定①側刃的長度一般應等于步距的大小，而寬度可選擇在 6～9mm 即可；②側刃的位置可以根據沖模的具體情況任意選定，如采用雙側刃時則雙側刃的距離應為：成形側刃尺寸計算：L=A+（0.05～0.10）mm式中 L—成形側刃斷面沿送料方向的長度；A—步距。L=71.2+0.05=71.25mm，如下圖：(8)用側刃定距時導料板間距離當條料的送進步距用側刃定位時，導料板間距離（2——4）CnbaDCB???1' 5.=65+1.5 1.5+2 1.5+0.5=70.75 mm?（2——5）y.1'=65+1.5 1.5+0.1=67.25 mmD---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；---側搭邊值；an --- 側刃數； ---側刃切去材料寬度方向尺寸。1b搭邊值： =1.5 mm側刃沖切的料邊寬度：b1=1.5mm 沖切前的條料寬度與導料板間的間隙：C=2 0.25=0.5mm?沖切后的條料寬度與導料板間的間隙：y=2 0.05=0.1mm充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙14圖 2.8(9)側刃檔塊在用側刃檔塊定距的級進模中用側刃檔塊限制條料側邊沖切缺口的條料送進，側檔塊需和側刃連用。側刃用在級進模中，通過切掉條料旁側少量材料達到限定條料的送進步距。側刃定位用于步距較小或材料厚度較?。╰≤1.5mm）場合，也用于對步距精度要求較高及手工送料的多工位連續(xù)模上。側刃的種類和結構型式很多，根據側刃的截面形狀可分為三種：a、 長方形側刃，制造和使用都很簡單，但刃口尖角磨損后，在條料的側邊容易產生毛刺，影響條料的送進和定位的準確性。b、 凹型側刃，其兩端略高于主刃面，由于兩端尖角磨損而產生的毛刺處于條料側邊凹槽內，不會影響條料的送進和定位，步距精度較高，但凹型側刃形狀較復雜，刃口制造難度增大，沖裁廢料也較多。c、尖角形側刃，需要與彈簧擋料銷配合使用，每送一個步距需將條料向后拉，由于擋料銷卡住缺口而定位。尖角形側刃不浪費材料，但操作不如前者方便，只適合于生產率要求不太高的手工送料模具。根據模具的需求，先選用梯形側刃。充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙15在本模具設計中采用雙側刃，側刃沖頭的固定方法采用螺釘聯(lián)接固定，側刃的工作尺寸取 0.010mm 的偏差，即 S 0-0.02，側刃結構較復雜，故凸模尺寸可參照下圖左所示設計,側刃凹模與凸模配作，保證單面間隙均勻為 0.005～0.010 。m(10)側導板（導料板）用側導板導向的結構常用于單工序和級進模中。側導板一般設在條料兩側，一種分開制造，用于彈壓卸料板結構中，另一種是在固定卸料板結構中，與卸料板制成整體結構。本設計用的是分開制造的形式。圖 2.12充值購買- 下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙163 沖孔—落料級進模零件的設計與計算3.1 沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計算3.1.1沖壓力的計算沖裁力 沖裁模設計時，為了合理地設計模具及選用設備，必須計算沖裁力。沖裁力是沖裁過程中，模具工作部分對材料的壓力。沖裁力在沖裁過程中隨上模行程變化而變化，故通常是指沖裁力的最大值。沖裁力是選用沖壓設備和檢驗沖模強度的重要依據，沖裁力的大小與材料性質、厚度和工件分離的輪廓長度有關。因采用平刃口沖裁，其理論沖裁力（N）按下式計算：F = KLtτ b （3——1）式中 L——沖裁內、外周邊的總長，單位為 mm；t——材料的厚度，單位為 mm；τ b——材料的抗切強度，單位為 MPa；K——系數，一般取 K=1.3；F——沖孔力，單位為 N；為了計算簡便，也可按下式估算沖裁力：F≈ （3——2）bLt?式中 為材料的抗拉強度，單位為 MPa。b?1.沖 6 工序孔：圖 3.1沖孔力： F= （3——2）bLt?充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙17查資料得 　 =490　 b?F=3.14×12/4×1×490= 1230.88（N）卸料力： FK1?查資料得 　　取07.~4.1?K04.)(2.9831 N??推件力： FnK2?查資料得 取 063.2凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取 ， mh5?則 (N).71.8.2???F采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： ()32.54)..230(4)(21 ??z推料力： FnK2?查資料得 取 063.2凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取 ， mh5?則 (N)18.5.49.12???F采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： ()26.54.306.2.3212 ???z2.沖 2 個 18 孔：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙18圖 3.3沖孔力： F= （3——2）bLt?查資料得 　 =490 (N)81.24901/8.3???F卸料力： FK查資料得 　　取7.~.1K04.1(N)95.3281???F推料力： n2查資料得 取 063.2?K凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取 ， mh5?則 (N)8.51.8.12?F采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： (N)18.90.57.36.213 ????Fz3.沖 2 個腰形孔：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙19圖 3.4沖孔力： F= （3——2）bLt?查資料得 　　 =490 (N)64.5904.5930???F卸料力： FK1查資料得 　　取7.~.1K04.?(N)83.29561?F推料力： nK2?查資料得 取 063.2凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取 ，mh5?則 (N)7.59.4.12???F采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： (N)68.257)3.80.269.()(421 ???z4. 彎曲工序剪切力： F= （3——2）bLt?通過計算得 m68.71.04.32???充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙20查資料得 　 =490b?(N)28.735490.6837???F卸料力： FK1查資料得 　　取.~.1K04.?(N).295873041??F推料力： Fn2查資料得 取 063.2?K凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取 ，mh5?則 (N)27.4578..12?F采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： ()89.12.63..3215 ????z因為在本彎曲中還要計算彎曲后的頂件力和壓料力，所以還要計算本工件的自由彎曲力：U 形件： （3——4）trKBFb???27.0自式中： ——自由彎曲在沖壓行程結束時的彎曲力；自FB——彎曲件的寬度；t——彎曲材料的厚度；r——彎曲件的內彎曲半徑；——材料的抗拉強度；b?K——安全系數，一般取=1.3材料抗拉強度為： =490Mpa； b充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙21則： )(58.264.06939.1707.022 NtrKBFb ???????自彎曲頂件力或壓料力：本彎曲模設有頂件裝置和壓料裝置，其頂件力 （或壓料力 ）可以近似取DFY自由彎曲力的 30%～80%，即=（0.3～0.8） （3——5）DF自本設計中因為工件小，材料薄，作用力小，所以取彎曲力的 30%，則：（ ）=0.3 =0.3ｘ2662.558=798.77（N）Y自由于沖孔、落料和彎曲是同時進行的，故總的沖裁力為： (N)7.8129.73182.9657.901.82.543.54321 ????????Dzzz FF校總卸料力為： = + + + + + =1905.14(N)總 2.9.164壓力機公稱壓力：P=1.3 =1.3ｘ88182.77=114637.6(N)≈114.6(KN)Z3.1.2壓力中心的計算沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，必須使壓力中心與滑塊中心線相重合，對于使用模柄的中小型模具就要使壓力中心與模柄軸線相重合，否則將使沖模和壓力機滑塊承受側向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，甚至還會引起壓力機導軌的磨損，影響壓力機精度。在實際生產中，可能會出現由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力機中心與模柄中心線相重合，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。由于本工件的排樣圖中都是中心對稱的工作圖，所以本模具的壓力中心就在中心處。3.1.3模具主要零件尺寸計算1.凸模結構設計（1）凸模的長度尺寸計算凸模長度由模具結構尺寸確定。通常應考慮留有修磨余量，以及模具在閉合狀態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應留的安全距離。這里需要考慮凸模固定板厚度，導料板厚度 ，彈簧或橡膠的厚度 等因素。凸模的長度計算公式為：1h4h5h（3——6）L??321其中 --- 凸模固定板厚度（ mm） ；1充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙22--- 卸料板厚度（mm） ；2h---導料板厚度（mm）3---附加長度，主要考慮凸模進入凹模的深度（0.5～1.0mm） ，總修磨量（4～6mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板的安全距離（10～15mm）等因素確定。 mL56168???故凸模的最終長度為 56mm。（2）凸模強度校核凸模的強度在一般情況下是足夠的，可以不必做強度校核，但是，在凸模特別細長或凸模的斷面尺寸很小沖裁厚且硬的材料時，必須對凸模抗壓強度和抗彎剛度進行校核。凸模抗壓強度校核。凸模沖裁時的正常工作條件是其刃口端面承受的軸向壓應力必須小于凸模材料的許用壓應力，即（3——7）??ccpAF???式中 ---凸模刃口端面承受的壓應力，單位為 MPa；F---作用在凸模端面的沖裁力，單位為 N；A---凸模刃口端面面積，單位為 ；2m---凸模材料許用壓應力，單位為 MPa。需校核的凸模如下圖：??c?圖 3.9沖裁力 F= 1230.88（N） ；A=3.14 得：2mMPa39214.80??AFcp?凸模選用材料為 Cr12MoV,許用壓應力 為 1000～1600MPa，此凸模強度足夠。??充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙23（3）沖裁模凸、凹模刃口尺寸的計算根據工件尺寸精度不同和加工方法的選擇，沖裁模凸、凹模刃口尺寸技術方法有分開加工計算和配作加工計算兩種方法。本設計零件形狀簡單，并且尺寸精度要求為 IT7 級，屬于中高精度公差等級，故須采用分開加工加工計算方法來計算刃口尺寸。1）分開加工計算方法的特點。分開加工的方法就是分別規(guī)定凸?；虬寄５某叽绾凸?，分別進行制造，用凸模與凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙變動的范圍之內，使模具的制造難度加大，主要用于沖裁件形狀簡單、間隙較大、精度較低的模具。隨著電火花、線切割等設備的應用和加工精度的不斷提高，分別加工也越來越都地用于形狀復雜、間隙較小、精度較高的復合模、級進模等模具。用分開加工的凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。采用分開加工必須滿足下列條件:δ 凸 +δ 凹 ≤Z Max-Zmin （ 3——9）式中：Z Max——最大沖裁間隙；Zmin——最小沖裁間隙；δ 凸 、δ 凹 ——分別為凸模、凹模的制造公差。凸模公差取下偏差（相當于基準軸的公差帶位置） ，凹模取上偏差（相當于基準孔的公差帶位置） ，一般可按零件公差的 1/3～1/4 來選??；對于形狀簡單的沖裁件（如圓形件、方形件等） ，由于制造簡單，精度容易保證。分開加工凸、凹模刃口尺寸計算：根據尺寸計算的原則，可對沖裁件凸、凹模工作部分尺寸確定如下。（1） 落料設工件的尺寸為 ，根據計算原則，落料時以凹模為設計基準。首先0??D確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸基本接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸，將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。（3——10）AxMaA???0)(（3——11）0)(TTMinaxinT ZDZD??????（2） 沖孔設沖孔尺寸為 ，根據計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確?0d充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙24定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸基本接近或等于工件孔的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。（3——12）0min)(TxdT?????（3——13）AAZxdZA ???0minin0i )(（3） 孔心距孔心距離屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一個步中，在工件上沖出孔距為 兩個孔時，其凹模型孔中心距 可以按下式確定。2/??LdL（3——14）??81d上述式中： 、 ——落料凹、凸模尺寸，mm；ADT、 ——沖孔凸、凹模尺寸， mm；——落料件的最大極限尺寸，mm；Max——沖孔件孔的最小極限尺寸，mm；mind、 ——工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸，mm；L——工件制造公差，mm；?——最小合理間隙，mm；minZ——磨損系數； 值在 0.5～1 之間，它與沖件精度有關，可以查xx相關的表或按下列關系選?。簺_件精度為 IT10 以上時，X=1；沖件精度為 IT11～IT13 時，X=0.75；沖件精度為 IT14 以下時，X=0.5。、 ——凸、凹模的制造公差，可按 IT6～IT7 級來選取，或取T?A， 。)(4.0minaxZ??)(6.0minaxZA???由工件的形狀可知，查相關的資料得沖模初始雙面間隙值 Z 為：=0.024mm， =0.032mm,則minZax- =（0.032-0.024）mm =0.008 mmmZin因為工件的精度為 IT7，所以取 X=1,沖 8 mm 的定位孔時，精度要求為IT10，則取 X=1。則：① 沖 2ｘΦ6mm 的孔充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙25圖 3.10工件的精度為 IT7，查得 Φ6mm 的孔的制造公差 =0.01mm，則：?（制造精度為 IT5）mxdTT 04.04.0min 16)16()( ??? ???????校核：|δ 凸 |+|δ 凹 |≤Z Max-Zmin0.004mm+0.004mm≤0.032mm-0.024mm其他尺寸計算相同,不在重復.彎曲凹模尺寸設計由于本設計模具凸模和凹模刃口尺寸是按照分開加工的計算方法進行計算，所以凹模和凸模尺寸設計，須確定模具的雙面沖裁間隙，才能計算出凹模實際尺寸。沖裁間隙指的是凸、凹模刃口縫隙的距離，是沖裁過程中的重要工藝參數。間隙的大小影響沖裁件的質量，沖裁力的大小以及模具的壽命。間隙是影響斷面質量的主要因素，間隙在一定的合理范圍內時，由凸凹模刃口沿最大剪切力方向產生的裂紋將互相重合，制件斷面比較平直、光亮、毛刺很小。間隙過小或過大時，上、下裂紋不重合，出現硬擠裂或者撕裂，斷面質量較差，毛刺較大。間隙還影響零件的尺寸和形狀精度。間隙的大小及其沿刃口邊緣的均勻性直接影響零件剪切面質量。選取合理間隙，保證間隙均勻，并使其在整個沖裁過程中保持間隙均勻恒定是沖裁技術的關鍵條件。間隙主要取決于材料厚度，并與沖裁輪廓、工件材料有關。因為沖裁模凸、凹模間隙值受多種因素制約，而斷面質量和尺寸精度在不同的行業(yè)中其要求也不相同，所以，在生產中很難確定統(tǒng)一的間隙數值，只能分類按照使用要求及材料性質、板料厚度確定一個適當的范圍作為合理間隙值，只要凸、凹模間隙在此范圍內就能沖壓出復合要求的沖壓件。合理間隙的最小值稱為最小合理間隙值，最大值稱為最大合理間隙值 Zmax。設計和制造模具時應考慮模具凸、凹模在使用中會因被磨損而使間隙增大，故應按最小間隙值定合理間隙值 Zmin，來確定模具間隙。按凸模尺寸配制，其雙面間隙為 ～ 。沖裁間隙 Z 的確定查下表最 小Z最 大充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙263.3表 3.3 沖裁模初始雙面間隙杜拉鋁、中硬度鋼材料厚度/mm 最 小Z最 大Z0.4 0.024 0.032考慮凸、凹模的磨損，沖裁過程中凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具的使用壽命，設計落料模時，凹模刃口的基本尺寸應取工件孔公差范圍內的較小尺寸；設計沖孔模時，凸模刃口的基本尺寸應取工件孔尺寸公差范圍內的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件。不論落料還是沖孔，凸、凹模間隙都應取用合理間隙范圍內的最小值。3）凹模外形尺寸的確定凹模外形可分為圓形和長方形兩種，其中圓形凹模已標準化。 凹模材料均選擇 Cr12MoV，淬火硬度（熱處理）HRC60-64。凹模刃口尺寸較復雜，根據基本外形選用長方形凹模外形。3.2.選擇沖壓設備在實際生產中，沖裁時凸模進入凹模的深度一般均小于沖裁材料的厚度，但在本設計中，后面一個是落料彎曲工序，所以凸模在沖壓工作時行程比較大，但有效行程還是小于壓力機的行程長度，因而沖裁模具在選擇設備時，需按總沖裁力小于設備公稱力和標準行程次數是否達到月產量 10 件的要求，即及每分鐘行程次數： （次） ， （按一個月公pz? 7608310??30 天，每天工作 8 小時算） ?？紤]到實際情況，故選擇公稱壓力為 160kN 的 J23-16F 開式液動壓力機。其主要參數為：公稱壓力： 160kN 滑塊行程： 70mm最大閉合高度：250mm 閉合高度調節(jié)量：45mm工作臺尺寸：前后：300mm左右：450mm工作臺孔尺寸：前后：300mm左右：530mm墊板尺寸：厚度：40mm 模柄孔尺寸：直徑：40mm充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙27直徑：210mm 深度：60mm標準行程次數（不小于） (min -1)120立柱間距離（不小于）: 220mm表 3.43.3 沖模的閉合高度沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離 H。沖模的閉合高度必須為壓力機的裝模高度相適應。沖模的閉合高度 H 應介于壓力機的最大裝模高度 Hmax 和最小裝模高度Hmin 之間，其關系式如下：Hmax－5 Hmin＋10 （3——20）?則： 250-5=245mm≥166.66+40=206.66 mm ＜250-45+10=215mm(最大閉合高度：250mm ；閉合高度調節(jié)量：45mm ；模具閉合高度H：166.66mm；墊板厚度 40mm)若無特殊情況，H 應取上限值，最好為 H≥H min＋M/3，以避免因連桿調節(jié)過長而損壞連接螺紋，如果沖模的閉合高度大于壓力機最大閉和高度，沖模無法安裝。但若小于壓力機最小閉和高度，可另附加墊板，本設計中要加 8.34 mm 的墊板。所以，在實際生產中，可靈活調節(jié)。其示意圖如圖 38 所示：圖 3.23 沖模閉合高度計算3.4 固定與聯(lián)接零件固定與聯(lián)接零件是用來將凸、凹模固定在上、下模座上，以及將上、下模座固定在壓力機上的零件，主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、上模座、下模座和上下模固定板，以及墊板、螺釘和銷釘等。1. 模柄的類型及選擇充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙28模柄是將上模座安裝在壓力機滑塊上的零件。選擇模具的類型要考慮模具結構的特點和使用要求，模柄工作段的直徑應與所選定的壓力機滑塊孔的直徑相一致。中小型模具一般都用模柄將上模和壓力機滑塊相連接。設計模具時，選擇模柄的類型要考慮模具結構的特點和使用要求，模柄工作段的直徑應與所選定的壓力機滑塊孔的直徑相一致。模柄有以下四種形式：①　整體式：模柄與上模座做成整體，適用于小型模具。②　壓入式：與模座安裝孔用 H7/h6 配合，可保證較高的同軸度和垂直度。適于中小型模具。③　螺紋旋入式：制造和安裝方便，為防止松動擰入防轉螺釘，適合于中、小型模具。④　凸緣式：用螺釘與銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。⑤　浮動式：可通過球面墊塊消除壓力機導軌誤差對沖模導向精度的影響。這種結構允許模柄有少許傾斜，可以避免壓力機滑塊導向誤差對模具導向精度的影響。本設計中，因為模具不是很大，所以在這里選用螺紋旋入式模柄，模柄材料采用 Q235 的 A 型鋼，淬硬 HRC43～48 制造。如圖下圖：圖 3.242.固定板固定板的尺寸和輪廓應與相應的整體凹模一致。凸模固定板的厚度應取凹模厚度的 60%～80%，本設計中凸模固定板取凹模厚度的 80%，為 18mm。凸模和固定板選用 H7/m6 或 H7/n6 配合，壓入固定板后應將底面與固定板一起磨平。固定板通常選用 Q235 或 Q237 鋼制造，壓裝配合面的表面粗糙度應達到。6.1~80aR固定板上的型孔應與凸模配作，并保證過盈為 0～0.011mm。如下圖：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙29圖 3.25 凸模固定板3.沖模模架的選用滾動導向模架是在導柱與導套間裝有預先過盈壓配過的鋼珠，使進行相對滾動摩擦運動的模架。其特點是導向精度高，運動剛性好，使用壽命長。主要用于高精度、高壽命的硬質合金沖模、高速精密級進沖模等。滾動導向裝置的導柱、導套通常用 GCr15 軸承鋼制造，淬火硬度60～62HRC，表面粗糙度值應到達 ～ 。襯套用黃銅 H62 或鋁合金1.0aRm?5LY11 等材料制造。4.上下模座上下模座是用來安裝全部模具零件，構成模具的總體和傳遞沖壓力。因此，模座不僅要有足夠的強度，還要有足夠的剛度。設計模座時，通常都按標準選用模架或模座，本次設計的待加工零件的尺寸不大，所以選用標準模架。考慮到零件精度等級較高，選用滾動導向，四導向模座。上模座的尺寸為：凹模周界 L=200mm、B=160mm、厚度取厚度 H=40mm，材料為 HT200，GB9493，時效兩次處理。下模座的尺寸為：凹模周界 L=200mm、B=160mm、厚度取厚度 H=45mm，材料為 HT200，GB9493，時效兩次處理。上下模座如下圖：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙30圖 3.26 上模座 圖 3.27 下模座5.墊板墊板置于模座和固定板之間。其作用是分散凸模傳遞力。當計算的凸模尾端承受的壓應力大于許用壓應力時，為防止凸模尾端壓損模座，在凸模與模座之間必須安裝淬硬磨平的墊板。凸模墊板厚度為 6mm，材料選用 45 號鋼，熱處理硬度 43～48HRC。凹模墊板的作用跟凸模墊板的一樣，凹模墊板厚度為 10 mm，材料選用 45 號鋼，熱處理硬度 43～48HRC。如下圖：圖 3.28 凸模墊板充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙31圖 3.29 凹模墊板6.螺釘和銷釘用于對模具板件固定與定位，通常兩者選用相同的直徑。連接件的銷釘孔應同時鉆、鉸，銷釘與孔采用 H7/m6 過渡配合。7.卸料裝置彈壓卸料裝置主要由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡皮）等構成，卸料力由彈性元件提供。彈壓卸料裝置可兼起壓料的作用，因而沖裁質量較好，平直度高，適用于薄料沖裁和質量要求高的沖裁件