滑輪彎模壓線卡沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

1、青島理工大學(xué)2010材料成型及控制工程大丸子2014.1.2摘 要本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，使用方便可靠，首先根據(jù)工件圖算工件的展開尺寸，在根據(jù)展開尺寸算該零件的壓力中心，材料利用率，畫排樣圖。 根 據(jù)零件的幾何形狀要求和尺寸的分析，采用復(fù)合模沖壓，這樣有利于提高生產(chǎn)效率，模具設(shè)計(jì)和制造也相對(duì)于簡(jiǎn)單。當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后，對(duì)模具的裝 配方案，對(duì)主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過程中除 了設(shè)計(jì)說明書外，還包括模具的裝配圖，非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖。本套模具包括落料沖孔復(fù)合模和彎曲模兩套模具，在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算完成后，開始利用UG NX建模模塊下設(shè)計(jì)模具的每個(gè)零件圖，如上、

2、下模座，上、下墊板，凸、凹模等，在零件的設(shè)計(jì)過程中需要利用UG NX的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、孔等各種功能，有利于我們熟悉UG NX的強(qiáng)大功能。之后在UG NX裝配模塊下再將零件裝配。最后再利用UG NX將零件的三維圖轉(zhuǎn)換為二維圖。關(guān)鍵詞：模具 復(fù)合模 彎曲模 沖壓 UG NXAbstractThis text introductive molding tool solid example the structure is in brief practical, the usage convenience is dependable, first according to the work piec

3、e the diagram calculate the work piece to launch size, at according to launch the pressure center that the size calculates that spare parts, the material utilization, painting row kind diagram. According to spare parts of several the shape request with the analysis of the size, adoption compound the

4、 mold hurtle to press, so be advantageous to an exaltation production an efficiency, molding tool design and manufacturing also opposite in simple. When all parameter calculations are over after, requested the technique requests to the design and assemble of the main spare parts to all carry on anal

5、ysis to the assemble project that whets to have. During the period of design in addition to designing manual, also include the assemble diagram of the molding tool, the spare parts diagram of the not- standard spare parts, the work piece processes the craft card, the craft rules distance card, the n

6、ot- standard spare parts processes craft process card.This set of punch dies including blanking die and bending die two sets of composite mold, in mold design and calculation of the structure is complete, start using UG NX Modeling to design the mold for each part drawing, above, under the mold base

7、, the next plate, convex, concave mold, the parts of the design process need to use UG NX stretching, rotating, sweeping, hole and other features will help us know the power of UG NX. Finally, using UG NX will be part of the three-dimensional diagram into two-dimensional map.Key words: mold, compoun

8、d die, bending die , stamping ,UG NX目 錄摘 要IAbstractII目 錄III1 前 言11.1 本課題研究的意義11.2 研究本課題國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀11.3 本課題研究的主要內(nèi)容22 沖裁零件工藝分析及工藝方案確定32.1 彎曲件的工藝分析32.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸32.1.2尺寸精度42.2 工藝方案的確定43 沖裁工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算53.1計(jì)算毛坯的尺寸53.1.1計(jì)算中性層彎曲半徑53.2排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定63.2.1搭邊值的確定63.3 沖裁力的計(jì)算93.3.1計(jì)算沖裁力的公式93.3.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力9

9、3.3.3 總的沖壓力的計(jì)算113.4模具壓力中心與計(jì)算113.5 凸凹模的尺寸計(jì)算123.51沖裁模間隙的確定123.5.2刃口尺寸的計(jì)算144 沖裁模具的主要零件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇174.1 凸凹模設(shè)計(jì)174.2 凹模的設(shè)計(jì)174.2.1刃口高度的計(jì)算174.3凸凹模的設(shè)計(jì)184.4 定位元件的設(shè)計(jì)194.5 卸料和出件裝置194.5.1卸料裝置194.5.2 出件裝置204.6 模架及其他零件的設(shè)計(jì)204.6.1上下模座204.6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)204.6.3 模柄214.7 模具總裝圖225 彎曲模具的零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)235.1彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝分析235.2 彎曲件工藝方案的確定

10、245.3 彎曲力的計(jì)算245.31彎曲力計(jì)算245.3.2 頂件力和壓料力的計(jì)算245.3.3 彈簧的選擇245.4 回彈值的計(jì)算255.5 彎曲凸凹模之間的間隙265.6 彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差275.7彎曲模具的裝配圖286.基于UG NX 的模具設(shè)計(jì)296.1 UG NX 的模具設(shè)計(jì)的意義296.2 基于UG 的模具零件三維設(shè)計(jì)306.2.1 上模座的三維建模實(shí)例306.3沖壓模具總裝配圖336.3.1零件裝配實(shí)例336.3.2 復(fù)合模的裝配圖356.4彎曲模的總裝配圖366.5模具三維視圖轉(zhuǎn)化為二維視圖實(shí)例366.5.1上墊板的三維圖轉(zhuǎn)化為二維圖367、總結(jié)388、謝辭399參考

11、文獻(xiàn)40附錄41 沖壓模具零件圖41 彎曲模零件圖44V1 前 言1.1 本課題研究的意義該課題主要針對(duì)電子零件壓線卡，在對(duì)零件沖孔、落料和壓彎等成形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用復(fù)合沖壓模和彎曲模的方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計(jì)過程中綜合考慮采用“單列橫排法排樣”，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時(shí)，提高了材料的利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。1.2 研究本課題國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀我國(guó)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

12、與國(guó)發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇?現(xiàn)將我國(guó)和國(guó)外沖壓模具市場(chǎng)情況簡(jiǎn)介如下： 據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國(guó)沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元，約合6.2億元。根據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資，2004年我國(guó)共進(jìn)口沖壓模具5.61億美元，約合46.6億元。從上述數(shù)字可以得出2004年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為266.6億元。其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求為260.4億元。總供應(yīng)約為213.8億元，市場(chǎng)滿足率為82%。在上述

13、供求總體情況中，有幾個(gè)具體情況必須說明：一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具，因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)滿足率低于沖壓模具總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技術(shù)含量低的中低檔模具市場(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率；二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多，具有一定的竟?fàn)幜?，因此其在?guó)際市場(chǎng)前景看好，2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元，比2004年增長(zhǎng)94.7%，就可說明這一點(diǎn)；三是近年來港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 國(guó)外模具

14、CAD/CAM技術(shù)狀況 國(guó)外近年來發(fā)展的高速加工和高精度加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra0.1m的各種精密加工。高速加工和高精度加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，我國(guó)沖壓模具必須盡快提高水平。通過改革與發(fā)展，采取各種有效措施，引進(jìn)和吸收國(guó)外先進(jìn)沖壓模

15、具設(shè)計(jì)制造技術(shù)，不斷創(chuàng)新，我國(guó)沖壓模具水平也一定會(huì)不斷提高水平，逐漸縮小與世界先進(jìn)水平的差距。1.3 本課題研究的主要內(nèi)容在更改機(jī)械類基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和初步掌握拉伸模的設(shè)計(jì)方法和原理，利用UG NX三維CAD軟件，設(shè)計(jì)一個(gè)給定零件的拉伸模沖壓共工藝與模具，并對(duì)模具的材料與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，確定拉伸工藝與模具材料及結(jié)構(gòu)尺寸。分階段完成調(diào)研、方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與分析，UG NX三維CAD建模、二維工程圖紙生成、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文書寫與整理等工作。通過本課題的設(shè)計(jì)與研究，了解拉伸模的一般設(shè)計(jì)方法，與制作工藝，學(xué)習(xí)UG NX三維CAD的操作使用與設(shè)計(jì)思想，掌握綜合運(yùn)用所學(xué)機(jī)械制圖、機(jī)械原理、

16、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造等知識(shí)的能力和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生勇于實(shí)踐、開拓創(chuàng)新的精神。2 沖裁零件工藝分析及工藝方案確定2.1 彎曲件的工藝分析零件圖：如圖1-1所示生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235A材料厚度：1mm圖2-1 零件圖2.1.1 結(jié)構(gòu)與尺寸該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，尺寸較小。在零件中還有一孔，需要考慮沖孔的最小的尺寸。沖孔的最小的尺寸和孔的形狀、板材的力學(xué)性能和厚度相關(guān)，因受凸模強(qiáng)度的限制，沖孔的尺寸不宜過小。查表得d=3>t=1滿足要求?？纂x邊緣之間的距離受模具的強(qiáng)度和沖裁件的質(zhì)量的限制，其值不能過小，一般取a>2t,a=6>t=1滿足要求。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)形

17、狀，需要進(jìn)行落料、沖孔和彎曲三道基本工序。工件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料的和結(jié)構(gòu)的選擇，保證模具的復(fù)雜程度和模具的使用壽命。原料采用條料。2.1.2尺寸精度零件圖上的尺寸無特殊要求，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)選取，利用普通沖裁方式可以達(dá)到圖樣要求。2.2 工藝方案的確定在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝的方案。該產(chǎn)品的材料為Q235A，厚度t=1mm，抗剪切強(qiáng)度為=310-380Mpa,抗拉強(qiáng)度b=380 -470Mpa,伸縮率=21-25%,屈服強(qiáng)度s=2240 Mpa，具有較高的強(qiáng)度、剛度和塑性，滿足沖裁工藝對(duì)材料的要求，適合于沖壓加工，能夠保證沖壓過程的完成，根據(jù)工

18、件的工藝分析，其基本工序有落料、沖孔、彎曲三道基本工藝，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) 沖孔落料彎曲；連續(xù)模沖壓。(4) 沖孔落料彎曲；復(fù)合模沖壓。方案（1）（2）屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大，尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。方案（3）屬于連續(xù)模，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，厚度小，連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又因落

19、料在前彎曲在后，必然使彎曲時(shí)產(chǎn)生很大的加工難度，因此，不宜采用該方案。方案（4）屬于復(fù)合沖裁模，復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以此方案最為合適。根據(jù)分析采用方案（4）復(fù)合沖裁 3 沖裁工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算3.1計(jì)算毛坯的尺寸3.1.1計(jì)算中性層彎曲半徑相對(duì)彎曲半徑為：R/t=10/1=10>0.5式中：R彎曲半徑（mm）  t材料厚度（mm） 由于相對(duì)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(yīng)該先求變形區(qū)中性層曲率半徑（mm）。 =r

20、0+kt    (31)式中：r0內(nèi)彎曲半徑k中性層系數(shù)表3-1  板料彎曲中性層系數(shù)r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2K0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.5345678K0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5根據(jù)r/t，由表31查出中性層位移系數(shù)k值為：k1=0.5 k2=0.32計(jì)算出圖3-2中的L3、L2的長(zhǎng)度分別為：圖3-2零件圖L2=7 L3=12再根據(jù)公式(3-1) 得1=r1+ k1t =10+0.5×1=1

21、0.52= r2+ k2t=1+0.32×1=1.32根據(jù)1、2與角度計(jì)算L1、L2 弧長(zhǎng)的展開長(zhǎng)度：L1=/180°=3.14×10.5×180°/180°=32.99mmL2=/180°=3.14×1.32×90°/180°=2.07mm計(jì)算毛坯總長(zhǎng)：L=L1+L2+L3+L4=32.99+2.07+7+12=54mm根據(jù)計(jì)算得：工件的展開尺寸為54×10（mm）,如圖32所示。圖32 零件展開外形尺寸3.2排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定3.2.1搭邊值的確定排樣時(shí)零件之

22、間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌４钸呏低ǔＳ山?jīng)驗(yàn)確定，表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表22給出了鋼（WC0.05%0.25%）的搭邊值。該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表32中查出：兩制件之間的搭邊值a1=1.5（mm）,側(cè)搭邊值a=1.5(mm)。表32 搭邊a和a1數(shù)值材料

23、厚度 圓件及r2t的工件矩形工件邊長(zhǎng)L50mm矩形工件邊長(zhǎng)L50mm或r2t的工件工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a  0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.

24、21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t設(shè)計(jì)如下兩種方案：圖3-3方案圖3-4 方案方案步距h=10+1.5=11.5 條料寬度b=54+3=57沖壓件的面積A=54×10=540mm，一個(gè)步距的材料利用率=nA/bh=1×540/57×13=82.4%方案步距h=54+1.5=55.5，條料寬度b=10+3=13，沖壓件的面積A=54×10=540mm，一個(gè)步距的材料利用率=nA/bh=1×540/55.5×13=74.8%方案的利用率

25、高，選擇方案3.3 沖裁力的計(jì)算3.3.1計(jì)算沖裁力的公式計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算：Fp=Kp tL    （32） 式中   材料抗剪強(qiáng)度，見附表（MPa）；L沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；t材料厚度（mm）;系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均），潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取13。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度b代替，而取K

26、p=1的近似計(jì)算法計(jì)算。 根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出Q235的抗剪強(qiáng)度為=310-380Mpa取=345(MPa)3.3.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力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   Fp總沖裁力 FQ卸料力 FQ1推料力。FQ2頂件力 總沖裁力：Fp=F1+F2    （33）F1落料時(shí)的沖裁力。   F2沖孔時(shí)的沖裁力.落料時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L1=2×（54+10）=128（mm）根據(jù)公式 F1=KptL （34）    =1&

27、#215;1.3×128×345    =57.4(KN)沖孔時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L2=d=3.14×3=9.42（mm）    F2= KptL    =1×1.3×9.42×345 =4.2(KN)  總沖裁力：Fp=F1+F2=57.4+4,2=61.6(KN)表33 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKxKtKd鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.0

28、20.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09對(duì)于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小直，薄材料取大值。 卸料力FQ的計(jì)算FQ=Kx Fp  (35) 式中： K卸料力系數(shù)。查表33得K0.040.05，取K0.03根據(jù)公式35 FQ K Fp  0.03×61.6  1.8(KN) 推料力FQ1的計(jì)算  FQ1=Kt Fp    (36)  Kt推料力系數(shù)。  查表33得

29、Kt0.055,   根據(jù)公式36 FQ1=n Kt Fp     =5×0.055×4.2    1.2(KN) (n為卡在凹模直壁洞口內(nèi)的廢料個(gè)數(shù)，一般取3-5件，取n=5)3.3.3 總的沖壓力的計(jì)算 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力：F=Fp+FQ+FQ1+FQ2    =57.4+4.2+1.8+ 1.2 =67.6 (KN)根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機(jī)為：開式雙柱可傾壓力機(jī)J2310標(biāo)稱壓力 100kN 滑塊行程60mm 最大裝模高度180mm 行程次數(shù) 145次/min 連接桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)

30、度35mm 工作臺(tái)尺寸前后×左右 240×360 機(jī)器墊板厚度35mm 模柄孔尺寸直徑×深度 30×503.4模具壓力中心與計(jì)算模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心，可安以下原則來確定：1、對(duì)稱零件的單個(gè)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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。3、各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)

31、和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln圖35 壓力中心由于零件時(shí)左右對(duì)稱的,所以只要計(jì)算Y,將零件分為L(zhǎng)1,L2,L3,L4求出各段長(zhǎng)度及各段的重心的位置L1=10, Y1=0L2=54, Y2=27L3=10, Y3=54L4=9.24, Y4=6Y=L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4/L1+L2+L3+L4=10×0+54×27+10×54+9.24×6=24.63mm可知壓力中

32、心向孔偏移。3.5 凸凹模的尺寸計(jì)算3.51沖裁模間隙的確定設(shè)計(jì)模具時(shí)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(gè)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(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙C min，最大值稱為最大合理間隙C max。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值C min。沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外

33、，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。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)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(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。 根據(jù)實(shí)用間隙表34 查得材料的最小雙面間隙2Cmin=0.100mm，最大雙面間隙2Cmax=0.14mm表34沖裁模初始用間隙2c(mm)3.5.2刃口尺寸的計(jì)算 刃口尺寸計(jì)算的基本原則  沖裁件的尺

34、寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)： 1、由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。3、沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則： 1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。

35、故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上。 2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 3、確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會(huì)使模具制造困能，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對(duì)于非

36、圓形工件安國(guó)家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT17IT9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“如體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 刃口尺寸的計(jì)算查表得凸凹模的制造公差：落料部分：凸=-0.020mm 凹=+0.020mm校核：Zmax-Zmin=0.14-0.1=0,04mm =0.040.04沖孔部分凸=-0.020mm 凹=+0.020mm =0.040.04均能滿足要求-的要求查表35 可得X=0.5 =0.74表35  系數(shù)x料厚t(mm)非圓形圓形10.750.50.

37、750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30落料 沖孔 式中 分別為落料凹模和凸模的基本尺寸 分別為沖孔件凸模和凹模的基本尺寸 落料件的最大極限尺寸 沖孔件的最大極限尺寸 沖裁件的公差 X磨損系數(shù) （由工件公差來確定） 、分別為凹模和凸模的制造偏差（一）落料刃口尺寸計(jì)算圖3 6計(jì)算刃口尺寸示意圖圖上的尺寸均無公差要求，安國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)IT14級(jí)公差要求處理，查公差表得： 4 沖裁模具的主要零件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料

38、選擇4.1 凸凹模設(shè)計(jì)沖孔的圓形凸模，由于模具需要，在凸模外面裝推件塊，因此設(shè)計(jì)成直柱的形狀，并且非工作部分直徑應(yīng)做成逐漸增大的多級(jí)型式，選擇B型凸模，基本尺寸如下圖：圖41 凸模4.2 凹模的設(shè)計(jì)4.2.1刃口高度的計(jì)算由H=KB 查得 K=0.02 （B為凹模的最大寬度，K為系數(shù)）H=KB=0.22×54=10.8mm 取H=10mm凹模采用銷釘GB/T119.1-20006×60和內(nèi)角圓頭螺釘GB/2867.6-2000M8固定，凹模板的輪廓尺寸為L(zhǎng)×B及厚度尺寸H，從凹模刃口至凹模外緣的最短距離稱為凹模的壁厚，對(duì)于形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱的刃口凹模只需凹模的平面尺寸

39、可由刃口型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)凹模壁厚來確定即 L=L+2C B=b+2C由于條料寬度B=1340 查表得凹模壁厚C=25mmL=L+2C=58+50=108mm B=b+2C=16+2×25=66mm 凹模的結(jié)構(gòu)如圖圖42所示圖42 凹模4.3凸凹模的設(shè)計(jì)凸凹模是復(fù)合模中的主要零件，由于凸凹模內(nèi)外緣之間的壁厚是不能沖孔件邊距確定的，所以當(dāng)沖件的邊距較小時(shí)必須考慮凸凹模的強(qiáng)度。凸凹模的強(qiáng)度不夠時(shí)就不能采用復(fù)合模沖裁。該模采用倒樁式復(fù)合模。查表最小壁厚為2.7mm,而此?？字行木嗳锌谶吘嘧钚〉某叽鐬?mm，滿足要求。根據(jù)零件的要求，凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖43圖43 凸模4.4 定位元件的設(shè)

40、計(jì)定位零件的作用是使坯料或工件在模具上相對(duì)凸、凹模有正確的位置。定位零件的形式有很多，用于對(duì)條料定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板。測(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷和側(cè)刀等。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，選用的是擋料銷。擋料銷主要用于定位，保證條料有準(zhǔn)確的送料進(jìn)距。擋料銷又分為固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷和始用擋料銷。采用活動(dòng)擋料銷，如下圖44圖44 活動(dòng)擋料銷4.5 卸料和出件裝置卸料和出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次的沖壓，把沖件和廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作能夠繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料，把沖件或廢料從凹模中卸下來稱為出件。4.5.1卸料裝置卸料裝置按卸料方式分為固定卸料裝置、彈性卸料

41、裝置和廢料切刀3中，用于零件的形狀較為簡(jiǎn)單，采用的是倒裝復(fù)合模，選擇彈性卸料裝置。它由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（橡膠）。 彈性卸料板彈性卸料板具有卸料和壓料雙重作用，多用于沖制薄料，是工件的平面度提高是平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6-0.8倍。H=0.6×23=14mm。卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件的料厚確定，一般取0.1-0.3mm.取0.1mm。當(dāng)卸料板與凸模起導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模按H7/h6配合。 卸料螺釘卸料螺釘選用GB2867.5-81 M12×65,材料為45鋼 彈性元件的選擇由于零件的厚度只有1mm，且卸料力不大，選用聚氨

42、酯橡膠作為彈性板的材料。根據(jù)公式D= = =109.3mm,根據(jù)卸料板的外形尺寸，選擇橡膠板的外徑為115mm,自由高度為15mm，按10%-45%壓縮后，工作的高度為14mm,，外徑為116mm。4.5.2 出件裝置出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。裝在上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置，裝置下模內(nèi)的稱為頂件裝置。推件裝置又分為剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。此設(shè)計(jì)選用的是剛性推件裝置。4.6 模架及其他零件的設(shè)計(jì)4.6.1上下模座模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座。本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，其加工方便

43、，可采用車床加工，裝配容易。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為5mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/h6的配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的配合。導(dǎo)套的長(zhǎng)度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用 20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬5660HRC。模座的的尺寸L/mm× B/mm為178mm×152mm。模座的厚度應(yīng)為凹模厚度的1.52倍上模座的厚度為35mm，上墊板厚度取10mm，固定板厚度取12mm，下模座的厚度為40m

44、m。4.6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱的直徑、長(zhǎng)度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。導(dǎo)柱：d/ mm× L/mm分別為20×150mm GB2861.381；導(dǎo)套：d/mm ×L /mm× D mm分別為20×32×75mm GB2861.6814.6.3 模柄模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺(tái)階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，為防止松動(dòng)，擰入防轉(zhuǎn)螺釘緊固，垂

45、直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。（5）浮動(dòng)式模柄，它由模柄，球面墊塊和連接板組成，這種結(jié)構(gòu)可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌位差對(duì)對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的精密沖裁。本模具采用帶臺(tái)階的壓入式模柄。在設(shè)計(jì)模柄時(shí)模柄長(zhǎng)度不得大于沖床滑塊內(nèi)模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔徑一致。如下圖45所示圖45 模柄4.7 模具總裝圖  通過以上的設(shè)計(jì)，可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及卸料板等組成。卸料方式是采用的彈性卸料板卸料。上模座、上模墊板、凸模固定板、及卸料板用4個(gè)M8螺釘

46、和2個(gè)6圓柱銷固定。螺釘選?。篗8×60mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度2428HRC。圓柱銷選?。?×60mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度4045HRC。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。下模座、凹模、卸料板用4個(gè)M10的螺釘和4個(gè)6的圓柱銷固定。螺釘選?。篗8×50mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度2428HRC。圓柱銷選?。?×45mm的標(biāo)準(zhǔn)件。采用45鋼，熱處理淬火硬度4045HRC。沖孔廢料由漏料孔漏出。如下圖47圖47 復(fù)合?？傃b圖1-下模座 2-導(dǎo)柱 3-卸料螺釘 4-彈性板 5-卸料板 6-導(dǎo)套 7-活動(dòng)擋料銷

47、8-上模座 9-上墊板 10-銷釘 11-沖孔凸模 12-模柄 13-打桿 14-凸模固定板 15-內(nèi)六角螺釘 16-推件塊 17-落料凹模 18-凸凹模 19-凸凹模固定板 20-下墊板 21-螺釘 22-銷釘5 彎曲模具的零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝分析圖51 彎曲件 彎曲部分的圓角彎曲半徑不宜過大或過小，過大時(shí)因受回彈的影響，彎曲件的精度不易保證，過小時(shí)會(huì)產(chǎn)生破裂，通常將不致使材料彎曲時(shí)的最小彎曲半徑的極限值稱為材料的最小彎曲半徑。查表可得Q235A 的最小彎曲半徑為0.4 ，而此工件r/t=1>0.4滿足條件 彎曲件的彎曲邊高度直角彎曲時(shí)，應(yīng)使彎曲邊的高度h>r+2

48、t，h=8mm,r=1 ,t=1 所以h>r+2t 滿足要求 彎曲件的孔邊距離當(dāng)彎曲件毛坯上有孔時(shí)，若孔位于彎曲變形內(nèi)，彎曲材料的流動(dòng)會(huì)使原有孔變形，因此，應(yīng)盡量使孔位為于變形區(qū)外，當(dāng)t=1mm時(shí) L=6>t滿足要求 形狀與尺寸的對(duì)稱性該工件形狀為非對(duì)稱件，可以采取一模兩件方式，便于保證毛坯偏移、 板材彎曲零件的沖裁毛刺面與彎曲方向彎曲件的毛坯往往是經(jīng)沖裁落料而成的，沖裁的斷面是光亮面，另一面是毛刺面。彎曲件應(yīng)使毛刺面作為彎曲件的內(nèi)側(cè)，當(dāng)必須將毛刺面置于外側(cè)時(shí)應(yīng)盡量加大彎曲半徑，以避免開裂 彎曲件的尺寸公差彎曲件的精度受坯料的定位、偏移、回彈和翹曲的影響，彎曲的工序越多，精度越低，

49、該工件選擇尺寸公差為IT14級(jí)=0.4 角度公差為+25.2 彎曲件工藝方案的確定該工件外形較小，且壓力中心不在其對(duì)稱中心上，為了提高其穩(wěn)定性，采用一模兩件的方式，此方式有利于提高效率;采用倒裝式模具便于脫模，并且通過零件上的孔飛達(dá)到定位要求，采用彈性卸料裝置。5.3 彎曲力的計(jì)算5.31彎曲力計(jì)算由于彎曲件是半圓形，并且是受約束彎曲，彎曲力的計(jì)算根據(jù) （51）其中K為彎曲系數(shù)，取K=1.3；B寬度；r彎曲件的內(nèi)彎半徑，b材料的強(qiáng)度極限；t工件的厚度5.3.2 頂件力和壓料力的計(jì)算由于工件彎曲后會(huì)箍在凸模上需要頂件力和卸料力并且該零件的壓力中心會(huì)有一定的偏移，也需要一定的壓料力彎曲頂件力或卸料

50、力FQ=（0.3-0.8）F自=0.4×1933.75=773.5N彎曲壓料力F壓=（0.3-0.8）F自=0.4×1933.75=773.5N5.3.3 彈簧的選擇彈簧在沖模中的主要作用是為彈性卸料板、壓料，及出件裝置提供彈力。彈簧的選擇原則：所選擇彈簧必須滿足壓力的要求，即F預(yù)F預(yù)/n=2×773.5/4=386.75N 選擇圓柱彈簧4.0×30×40左GB/T2089-94-DZn d=4mm，D=30mm Flim=552.9N,最大變形量為f=5.91mm卸料板需要的行程為18mm,則彈簧的圈數(shù)為4圈。5.4 回彈值的計(jì)算 在材料彎曲

51、變形結(jié)束，工件不受外力作用時(shí)，由于彈性恢復(fù)，使彎曲件的角度、彎曲半徑與模具的形狀尺寸不一，這種現(xiàn)象稱為回彈。（1）回彈的表現(xiàn)形式圖52 彎曲件的回彈1）彎曲半徑增大卸載前坯料的內(nèi)半徑r（與凸模的半徑吻合），在卸載后增加到，其增量為。2）彎曲角增大卸載前坯料的彎曲角度為（與凸模頂角吻合），卸載后增大到，其增量為。（2）影響回彈的因素1）材料的力學(xué)性能材料的屈服點(diǎn)越大，彈性模量E越小，彎曲回彈越大。即的比值越大，材料的回彈值也就越大。2）相對(duì)彎曲半徑相對(duì)彎曲半徑越小，回彈值越小。相對(duì)彎曲半徑越小，則彎曲變形程度越大，其中塑性變形和彈性變形成分也同時(shí)增大。但在總變形中，彈性變形所占的比例則相應(yīng)地變小

52、，因此回彈會(huì)較小。3）彎曲件角度a彎曲件角度越小，表示彎曲變形區(qū)域越大，回彈的積累越大，回彈角度也越大。4）彎曲方式自由彎曲與校正彎曲比較，由于校正彎曲可增加圓角處的塑性變形程度，因而有較小的回彈。5）模具間隙壓制U形件時(shí)，模具間隙對(duì)回彈值有直接影響。間隙大，材料處于松動(dòng)狀態(tài)，回彈就大；間隙小材料被擠緊，回彈就小。6）零件形狀零件形狀復(fù)雜，一次彎曲成形角的數(shù)量越多，各部分的回彈相互牽制作用越大，彎曲中拉伸變形的成分越大，回彈就越小。（3）回彈值的大小由于影響彎曲回彈的因素很多，而且各因素又相互影響，因此，計(jì)算回彈角比較復(fù)雜也不準(zhǔn)確。一般生產(chǎn)中是按經(jīng)驗(yàn)數(shù)表或按力學(xué)公式計(jì)算出回彈值作為參考，再在試

53、模時(shí)修正。此工件有兩個(gè)彎曲，一個(gè)半圓，一個(gè)直角彎曲。半圓彎曲時(shí)，凸模半徑修改較小。直角彎曲時(shí)查表得回彈角為-1°-1°30。（4）控制回彈的措施壓彎中彎曲件回彈產(chǎn)生誤差，很難得到合格的零件尺寸。生產(chǎn)中必須采取措施來控制或減小回彈，控制彎曲件回彈的措施有：1） 改進(jìn)零件的設(shè)計(jì)選用彈性模量大、屈服極限小的材料，使坯料容易彎曲到位。2） 從工藝上采取措施用校正彎曲代替自由彎曲，對(duì)冷作硬化的硬材料須先退火，降低其屈服點(diǎn)，減小回彈，彎曲后再淬硬。本工件不適合。3） 從模具結(jié)構(gòu)上采取措施對(duì)于一般材料（如Q235、Q215、10、20、H62M等），可增加壓料力，以增加拉應(yīng)變，減小回彈。

54、5.5 彎曲凸凹模之間的間隙V形件彎曲模的凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的裝模高度來控制的，設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮。對(duì)于U形件彎曲模，則應(yīng)當(dāng)選擇合適的間隙。間隙過小，會(huì)使零件彎邊厚度變薄，降低凹模的壽命，增大彎曲力。間隙過大，則回彈大，降低零件的精度。U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計(jì)算式中 Z彎曲模凸、凹模單邊間隙； 零件材料厚度（基本尺寸）； 材料厚度的上偏差； C間隙系數(shù)查表可得=+0.07 C=0.05=1+0.07+0.05×1=1.12mm圖53 標(biāo)注內(nèi)形和外形的彎曲件及模具尺寸5.6 彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差 確定U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是：零件標(biāo)注外形尺寸時(shí)（見圖53a)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上。零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)（見圖53b)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差則應(yīng)根據(jù)零