機架框沖壓模具設(shè)計論文(本科畢業(yè)設(shè)計)

1、本科畢業(yè)論文摘要在激烈的市場競爭中，產(chǎn)品投入市場的快慢往往是成敗的關(guān)鍵。 模 具是高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)工具，其開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期很大 的比重，能否縮短開發(fā)周期就成為了產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵 ，而在工業(yè)工程應(yīng) 用日益廣泛的今天，縮短模具開發(fā)的周期就成為一種必然趨勢。本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一套機架框冷沖模具。一方面，通過利用各種國家標準和力學(xué)分析設(shè)計出一套實用性強的模具；另一方面，通過利用Pro/E、CAD等電腦軟件技術(shù)來縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。這樣可以加 快產(chǎn)品整個流程進度，占領(lǐng)消費者心智市場，為以后同產(chǎn)品之間的價格 競爭積累資源。關(guān)鍵詞：機架框冷沖模具落料模沖孔模彎曲模凸模凹模 落料力沖孔力卸料力

2、 彎曲力頂件力AbstractIn the fierce market competition,product speed to market isofte n the key to success. Mold is high quality, high efficie ncy of product ion, The developme nt cycle takes large share of the whole product development cycle , shorten the product development,but used widely incycle or not

3、 has become the key to success in dustrial engin eeri ng today, to shorte n the developme nt cycle of mold has become an in evitable trend.The content of thisgraduation project is to design a set ofthe cold die to makethe rack frame. On the one hand, through the use of n ati onal sta ndards and mech

4、a ni cal an alysis to desig n a practical mold; On the other hand, through the use of CAD, Pro/E and other computer software tech no logy to shorte n the product development cycle. This can accelerate the progress of the entire process, ocupied the consumer mind market, and accumulate resources for

5、the subseque nt price competiti on betwee n the same products .Keywords: Die for Rack frame Bla nking die Pierci ng dieBending dieProtrud ing dieCon cave dieBla nking forcePunchingforce Un loadi ng forceBending forceTop pieces force目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章前言 1 HY

6、PERLINK l bookmark8 o Current Document 選題的目的 1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 題目的意義 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第二章沖壓的基本知識 2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 沖壓的基本工序 2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 沖壓加工的特點及應(yīng)用 4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document

7、 沖壓加工的特點 4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 沖壓加工的應(yīng)用 4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 沖壓模具 5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 沖模的要求 5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.3.2沖模的種類 5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.3.3沖模結(jié)構(gòu)組成 5 HYPERLINK l bookmark30 o Cu

8、rrent Document 2.3.4 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 6 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 第三章沖裁工藝及模具設(shè)計 8 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.1沖裁 8 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 沖裁過程分析 8 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素 9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 沖裁間隙 10 HYPE

9、RLINK l bookmark42 o Current Document 間隙對沖裁的影響 10 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 間隙值的確定 12 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 凸模與凹模刃口尺寸的確定 14 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 刃口尺寸計算原則 14 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 刃口尺寸計算方法 16 HYPERLINK l bookmark52 o Current

10、 Document 第四章沖壓工藝分析與方案論證 17 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 4.1沖壓工藝分析 17 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 4.2沖壓方案論證 18 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 第五章落料模設(shè)計 19 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 5.1落料模的工作原理 19 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 5.2沖壓工藝分析

11、，確定沖壓工藝方案 19 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 5.3排樣 19 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 5.4進行必要的工藝計算 20落料力 20卸料力 21推件力 21 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 5.4.4選擇沖床時的總壓力 22 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 5.5確定模具的壓力中心 22 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document

12、5.6計算凸、凹模刃口尺寸 23 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 5.7模具各主要零件設(shè)計 25 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 5.7.1凹模的厚度、壁厚及材料 25 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 5.7.2墊板的采用與厚度 26 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 5.7.3卸料橡膠的自由高度 27 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 5.

13、7.4上下模座的外形尺寸和厚度 28 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 5.7.5上下模座的材料 28 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 5.7.6模具的總體設(shè)計 28 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 5.8選擇沖壓設(shè)備 30 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 第六章 沖孔模的設(shè)計 31 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 6.1沖孔模的工作原理

14、31 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 6.2沖壓件的工藝分析 31 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 6.3計算沖壓力 31沖孔力 31 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 6.3.2沖孔時的卸料力 32 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 6.3.3推件力計算 32 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 6.3.4選擇沖床時的總壓力 32 HY

15、PERLINK l bookmark92 o Current Document 6.4確定模具壓力中心 33 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 6.5計算凸模、凹模設(shè)計尺寸 33刃口尺寸 33 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 沖孔位置公差 35 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 6.6模具總體設(shè)計主要零部件設(shè)計 36 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 6.6.1模具主要零部件的設(shè)計 36

16、 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 模具總體設(shè)計 39 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 模具的工作原理 39 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 6.7凸模校核 40 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 6.7.1圓形凸模的校核 41 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 6.7.2非圓形凸模的強度校核 41 HYPERLINK l bookm

17、ark130 o Current Document 6.8壓力機的選擇 42 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 第七章彎曲模的設(shè)計 43 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 7.1彎曲模的工作原理 43 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 7.2彎曲件的工藝性 43 HYPERLINK l bookmark138 o Current Document 7.2.1 彎曲件的工藝性 43 HYPERLINK l bookmark140 o Curr

18、ent Document 7.2.2彎曲件的彎曲圓角半徑 43 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 7.2.3彎曲件的孔與彎曲處的最小距離 43 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 7.2.4彎曲件的精度 44 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 7.3彎曲件工序的確定原則 44 HYPERLINK l bookmark148 o Current Document 7.4彎曲力的計算 45 HYPERLINK l bookmark150 o Cu

19、rrent Document 741自由彎曲力的計算 45 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 7.4.2頂件力和卸料力的計算 45 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 彎曲時壓力機壓力的確定 46 HYPERLINK l bookmark156 o Current Document 7.5彎曲模工作部分的尺寸 46 HYPERLINK l bookmark158 o Current Document 7.5.1凸凹模的圓角半徑及凹模深度 46 HYPERLINK l bookmark164 o

20、 Current Document 7.5.2彎曲模的間隙 48 HYPERLINK l bookmark166 o Current Document 7.5.3壓力機的選擇 49 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 7.5.4零件的選型 49 HYPERLINK l bookmark170 o Current Document 7.6模具總體設(shè)計 50 HYPERLINK l bookmark172 o Current Document 第八章結(jié)論 51 HYPERLINK l bookmark174 o Current Document 致

21、謝 52 HYPERLINK l bookmark176 o Current Document 參考文獻 53附錄： 54外文資料和中文翻譯 54第一章前言選題的目的1、通過調(diào)研目前市場上的各種冷沖模具， 設(shè)計出性價比更高更合 理的冷沖模結(jié)構(gòu)，更好的解決目前零件加工的問題。2、樹立正確的設(shè)計思想，為以后在工作中遇到相關(guān)問題提供解決 依據(jù)，同時培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能， 提高分析解決實際問題的能力，領(lǐng)會基本理論和深化理論知識，檢驗學(xué) 生綜合素質(zhì)與實踐能力。3、接受工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實際工作能力。如調(diào)查研究、 查閱文獻和收集資料并進行分析的能力；制訂設(shè)計或試驗方案

22、的能力； 設(shè)計、計算和CAD軟件繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。題目的意義模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。 作為工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ) 工藝裝備，模具以其利用率高、耗能低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成 本低等顯著特點在汽車、飛機、工程機械、動力機械、輕工、日用五金 等制造業(yè)中作用極為重要，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制 造業(yè)水平的重要標志。選擇該題目進行設(shè)計能讓學(xué)生到材料成型加工的又一種重要方法 模具加工，由于它具有很強的實用性，因而對于畢業(yè)大學(xué)生將來從 事機械制造工作定會益處多多第二章沖壓的基本知識2.1 沖壓的基本工序冷沖壓是機械中常見的一種金屬加工方法。 它是利用安裝在壓力機 上

23、的沖模對板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，以獲得一定的幾何精 度的機械零件或制品，通常是在室溫下進行加工的，所以稱為冷沖壓或 板料沖壓。冷沖壓可既可以加工金屬材料，也可以加工非金屬材料 1 iI農(nóng)間嗥過大1 23圖3.2 間隙大小對沖裁件斷面質(zhì)量的影響1.斷裂帶 2.光亮帶 3.圓角帶 4.第二光亮帶3.2沖裁間隙沖裁間隙是指沖裁模中凸模與凹模刃口之間的間隙。凸模與凹模之間每側(cè)的間隙稱為單面間隙，用 Z/2表示；兩側(cè)間隙之和稱為雙面間 隙，用Z表示，如圖3. 3所示。本章所討論的間隙，如無特殊說明， 都是指雙面間隙。3.2.1間隙對沖裁的影響從上面的分析可知，凸模和凹模之間的間隙，對沖裁件斷面

24、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、 沖裁力和沖栽件的尺寸精度。因此，沖栽間隙是沖裁模設(shè)計中一個非常 重要的工藝參數(shù)。間隙對沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度，是指沖裁件的實際尺寸與設(shè)計的理想尺寸之間的差值。差值越小，則精度越高。 總的差值包括以下兩個方面：（1）沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差。主要是指制件從凹模推 出（落料件）或從凸模上卸下（沖孔件）時，因材料所受的擠壓、拉伸變形 等產(chǎn)生回彈面造成的。偏差值可能是正的，也可能是負的c影響這個偏 差值的因素食沖裁間隙、材料性質(zhì)、工件的形狀與尺寸等，其中主要因 素是沖栽間隙。圖3.3沖裁間隙沖裁間隙過大時，材

25、料所受拉伸作用增大。沖裁結(jié)束后，因材料的 彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，從而使落料件尺寸小于凹模尺 寸，沖孔尺寸（孔徑）大于凸模尺寸（直徑）。沖裁間隙過小時，材料受模具擠壓的作用增大C沖裁結(jié)束后，因材 料的彈性恢復(fù)，使落料件尺寸增大，沖孔尺寸（孔徑）減小。尺寸變化量 的大小與材料性質(zhì)、厚度等因素有關(guān)。材料性質(zhì)直接決定了其在沖裁過 程中的彈性變形量。軟鋼的彈性變形量較小，沖裁后其彈性恢復(fù)也相應(yīng) 較小，硬鋼的彈性恢復(fù)量就比較大。模具本身的制造偏差。上述因素的影響，是在一定的模具制造 精度這個前提下討論的。若模具刃口制造精度低，則沖裁件的制造精度 也就無法保證。所以，凸、凹模刃口的制造公差一定

26、要按工件尺寸的精 度要求來決定。.間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，沖 裁間隙是主要影響因素之一。沖裁過程中，凸模與沖孔件孔的內(nèi)側(cè)面，凹模與落料件的外側(cè)面之間均有摩擦。間隙越小，摩按越嚴重，所以過小的沖裁間隙對模具壽命極為不利。較大的沖裁間隙可使模具與材料之間的摩擦減小， 在一定程度上還 可以減小間隙分布不均勻的不利影響，從面提高模具壽命。.沖裁間隙對沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低 并不f分顯著。試驗結(jié)果表明.當單面間隙介于材料厚度的5% 20%范圍內(nèi)時，沖裁力的降低不超過5% 10%。因此，在正常情況

27、下， 沖裁間隙對沖裁力的影響不是很大。沖裁間隙對卸料力、報件力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模 上卸下零件和從凹模中推出零件都比較省力。當單邊間隙達到厚度的 15% 25%左右時，卸料力幾乎為0。但間隙太大，引起毛刺增加，反 而又使卸料力和推件力增加4 L3.2.2 間隙值的確定由以上分析可知，沖裁間隙對沖裁件精度、沖裁工藝力以及模具壽 命都有很大影響，但影響的規(guī)律各不相同。因此， 并不存在一個絕對合 理的間隙值，能同時滿足沖裁件斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、 模具壽 命最長、沖裁工藝力最小等各方面的要求。在實際生產(chǎn)中，通常選擇一 個合適的間隙范圍。只要模具間隙在這個范圍之內(nèi)，就可以滿足使用要

28、 求。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙(Zmin)，最大值稱為最大合理 間隙Zmax)?？紤]到模具使用中的磨損，設(shè)計和制造新模具時要選擇最 小合理間隙。確定合理間隙值的方法有兩種；理論確定法和經(jīng)驗確定法。1 理論確定法 理論確定法的主要依據(jù)是保證上下裂紋重合，且正好相交于一條直線上，以獲得良好的斷面質(zhì)量。圖3. 4所示為沖裁過程中產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài)，根據(jù)圖中的幾何關(guān)系可求得間隙Z值如下：Z=2(t-ho)ta n B =2t(1-ho/t)ta nB式中Z雙面間隙值；t 板料厚度；h0產(chǎn)生裂紋時凸模壓人材料的深度；hO/1 產(chǎn)生裂紋時凸模壓人材料的相對深度；B 剪裂紋與垂線間的夾角。圖3.4沖

29、裁過程中產(chǎn)生裂紋的瞬時狀態(tài)從上式可以看出，合理間隙值Z與板料厚度t、相對壓入深度hO/t、剪裂紋方向(角度)等有關(guān)。面hO/t和B又與材料的性質(zhì)有關(guān)，因此影 響間隙值的主要因素是材料的性質(zhì)和材料厚度。不同材料的hO/t與B值見表3.1 o表3.1 hO/t 與B值勒料3i Imragnwii翟 $ 4vrun0.70-0. 75aw “ toQ片亠&幅0.4d0 50QL 旳-0.650.4* -5*0.47 Sa 轉(zhuǎn)31 -仇乜a 35-0.35薩板料厚度增大，間隙值應(yīng)相應(yīng)增大。比值hO/t與材料的性質(zhì)有關(guān)， 塑性好的材料光亮帶占剪切斷面的比例大，合理間隙值就取得小一些。 材料塑性差，厚度大

30、，其相應(yīng)的合理間隙值就要取得大一些。凸模與凹模刃口尺寸的確定凸模與凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。 凸凹 模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差來保證。 因此，在設(shè)計沖裁模 具時，正確計算凸模與凹模的刃口尺寸及其公差是十分必要的。3.3.1刃口尺寸計算原則在生產(chǎn)實踐中，不難發(fā)現(xiàn)沖裁生產(chǎn)具有如下特點：(1)由于凸、凹模之間存在間隙，使沖出的孔或落下的制件都帶有 錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺小等于凸模 尺寸。在測量與使用中，落料件以大端尺寸為基推，沖孔孔徑以小端 尺寸為基準。沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模尺寸越磨 越小，凹模尺寸越磨越大，結(jié)果使

31、凸、凹模之間的間隙逐漸增大。根據(jù)沖裁生產(chǎn)的特點，計算和確定凸、凹模刃口尺寸及其公差時.應(yīng) 遵循以下原則。1、 根據(jù)沖孔和落料的特點落料件的尺寸決定于凹模尺寸，故落 料模應(yīng)以凹模為設(shè)計基準；先確定凹模的刃口尺寸，再據(jù)間隙值確定凸 模的刃口尺寸。沖孔時孔徑的尺寸決定于凸模尺寸， 所以沖孔模應(yīng)以凸 模為設(shè)計基淮；先確定凸模的刃口尺寸，再按間隙值確定凹模的刃口尺 寸。2、 考慮凸模與凹模的磨損凸、凹模在沖裁過程中必然會出現(xiàn)磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小， 凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸 增大。為了保證沖裁件的尺寸精度，盡可能地提高模具壽命，設(shè)計落料模時，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較

32、小尺寸。設(shè)計沖孔模時，凸模刀口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定秤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(yīng)選取合理間隙范圍內(nèi)的最小值。把握好刃口制造精度與工件精度的關(guān)系凸、凹模刃口尺小精度的選擇，應(yīng)以能保證工件的精度要求為前提，保證合理的凸、凹模間隙值，從而保證模具的使用壽命。模具刃口制造精度與沖裁件精度的對 應(yīng)關(guān)系見表3. 2。一般情況下，也可技工件公差的1/4I /3選取。 對于圓形凸、凹模，由于制造容易，精度易保證，制造公差可按IT6 IT7級選取。表3.2 模具刃口制造精度與沖裁件精度的對應(yīng)關(guān)系飯料毎塞mm0-55 8L32

33、3 !456L12m-rr?ITSrromomoTT7 - mmotriesITL2IT12mii m一mil11m2IFI2nizITMIT14JTHIT14332刃口尺寸計算方法根據(jù)凸、凹模的加工工藝和測量方法的不同， 凸模與凹模刃口部分 尺寸的計算公式與制造公差的標注也不同。 刃口尺寸的計算方法分為下 面兩種類型。1 凸模與凹模分別單獨加工這種加工方法，適用于圓形或矩形等規(guī)則形狀刃口的制造。加工模具時，凸模和凹模分別按圖紙加工至尺 寸，并分別在圖樣上標注凸模和凹模的刃口尺寸和制造公差。為了保證間隙值，應(yīng)滿足下列關(guān)系式： TOC o 1-5 h z 邛+TcK Zmax-Zmi n(3.3

34、)或取Tp=.0.4(Zmax-Zmi n)(3.4)Td=0.6(Zmax-Zmi n)(3.5)落料與沖孔時凸、凹模刃口尺寸、公差與沖裁件尺寸及其公差的關(guān)系如 圖3. 5所示。. KMh.沖孔圖3.5 沖模刃口尺寸的確定比一禽*PI模刃U的幕孤尺寸Dt落無凸樓刃口妁孱応尺寸山一沖孔凹鞭？W的塔本此屮 虬一沖孔檔|刃口的塔本尺寸孰件的限尺寸d”一沖孔禮嶺的最小戟能尺寸心一曲罐杵公誥齊一凹權(quán)刃口制血公鳥 匚一凸橫丑口期亞忙畳第四章沖壓工藝分析與方案論證4.1沖壓工藝分析圖4.1零件圖該零件為拖拉機機架框，如圖 4.1所示。上面有2個15的孔， 一個11的孔，一個12的孔以及兩個11X125的鈑

35、金槽。孔主要用 于接板的裝配，故這幾個孔的位置是需要保證的重點。 另外鈑金槽是用 于定位的，位置度也需要得到一定的保證。該零件的厚度為3毫米。對于一般的沖壓來說，它的厚度是過厚 了一點，所以在彎曲時若能有效地利用過彎曲和校正彎曲來控制回彈， 則可以得到形狀和尺寸比較準確的零件；鈑金槽邊緣和所有的孔邊緣至彎曲半徑R的中心距離都大于材料厚度的兩倍11 （6毫米），從而鈑金槽邊和所有的孔都位于變形區(qū)之 外，彎曲時不會引起它們變形，故鈑金槽邊和所有的孔都可以在彎曲前 沖出?？讻_好后，也可作為彎曲時的定位。由圖可知，該零件結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，但并不對稱。是由圓弧直線 組成，根據(jù)零件的具體情況，要完成全部的

36、工序而生成該產(chǎn)品，需經(jīng)過 以下三道工序，它們分別是：落料、沖孔和彎曲。4.2沖壓方案論證沖壓該零件需要的基本工序有落料、 沖孔、彎曲。由于工件結(jié)構(gòu)不 算復(fù)雜，為了減少模具的制造難易程度，這里選擇單工序簡單模。 具體 工序方案主要有有以下幾種：方案一：先落料、再彎曲、最后沖孔。工序較少且較集中，使用設(shè) 備較少，生產(chǎn)效率較高。在每道工序中都存在著一定的誤差，這樣零件的精度很難保證。且沖孔模具的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。方案二：先落料、再沖孔、最后彎曲。工序較少且較集中，使用設(shè) 備較少，生產(chǎn)效率較高。進行彎曲時有較好的定位。加工精度得到很好的保證。模具結(jié)構(gòu)較簡單，制造成本較低，符合經(jīng)濟要求。方案三：先落料、然

37、后沖孔、再彎曲、最后再沖孔。工序復(fù)雜，生 產(chǎn)效率低，對于批量生產(chǎn)并不適易，在每道工序中都存在著一定的誤差， 這樣零件的精度很難保證。方案四：先沖孔、再落料、最后彎曲。這種工序方案中，孔先沖出， 給后面的工序提供了很好的定位。 提高了產(chǎn)品的位置精度。但是這樣操 作不方便，就增加了工人的勞動強度，生產(chǎn)效率降低了。綜合考慮到零件的性能、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率使用設(shè)備、 模具制造的難易程度及壽命高低、操作方便與安全等方面，經(jīng)過以上的 方案比較，可知第二案比較好，所以選擇方案二。第五章落料模設(shè)計5.1落料模的工作原理在沖壓加工過程中，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并對材 料施加壓力，使材料沿輪

38、廓線分離，從而得到預(yù)期的零件。5.2沖壓工藝分析，確定沖壓工藝方案該零件形狀簡單，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達到 的經(jīng)濟精度為IT13，孔中心與邊緣距離尺寸公差相比較，可認為該零 件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標注、生產(chǎn)批量等 情況，也均符合沖裁的工藝要求，根據(jù)文獻1,故決定采用單工序落料模加工，且一次沖壓成形。5.3排樣在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭 邊。根據(jù)文獻9 ,10，采用斜排式的排樣方式，如圖 5-1所示。圖5-1零件圖和排樣圖由表2-13查得最小搭邊a=3mm ai = 3mn;通過Pro/E的區(qū)域分析的功能得到該零件的毛坯的

39、面積：A2=97235mm；條料的寬度：b=3+88.3+233+3+3=330mm進距：h=629.7+2 ai =635.7mm根據(jù)公式：nA4 100% bh（5-1）計算得一個進距的材料利用率為：十 nA2 x 97235100%100% =93%bh330.3 635.75.4進行必要的工藝計算該模具采用彈性卸料和下出件方式。Q235的抗拉強度為匚 b=37546005.4.1落料力根據(jù)文獻11公式：F1 二 Lt J（ 5-2）其中：F1 落料力（N）；6 抗拉強度（MPa）,取二b=400MPat 材料厚度（MPa），t=3mmL 零件的毛坯的周長（mm）。通過Pro/E的面分析

40、的功能得到該零件的毛坯的周長L=1548mm故 R = Lt6=(i548 X 3X 400)N=1858X 103N5.4.2卸料力表5.1卸料力、推料力和頂料力系數(shù)鋼料厚(mrhK卸K推K頂0.1 0.50.04 0.070.0650.080.5 2.50.025 0.060.050.062.5 6.00.015 0.040.0250.056.50.015 0.040.0250.03鋁、鋁合金0.03 0.080.03 0.07紫銅、黃銅0.02 0.060.030.09根據(jù)公式：卩卸=K卸Fi( 5_3)其中：Fi 落料力(N);K卸一系數(shù)，取K卸 =0.04。故 F卸=K卸Fi =(0

41、.04 x 1858X 103)=74.32 X 10N5.4.3推件力根據(jù)公式：F推二 nK推 F1(5-4)其中：F1 落料力(N);K推一系數(shù)，K推=0.045 ;n 卡在凹模洞口的工件(或廢料)數(shù)目，n = 7=3 故 F推二 nK推Fj =(3X 0.045X 1858X 103)N=83.61 X 103N5.4.4選擇沖床時的總壓力選擇沖床時的總壓力為：F總1 =F1 +F卸 +F推 =2016KN5.5確定模具的壓力中心按比例畫出零件形狀，選定坐標系 XOY如圖5.2所示。因零件不 對稱，故Xc, Yc都需計算。根據(jù)文獻11，將工件沖裁周邊分成L1, L2,，L7基本線段，求出

42、各段的重心：L仁 88.3X1=0Y1=188.85L2=629.7X2=242.5Y2=233L3=122.047X3=544.38Y3=218.95L4=83.93X4=629.55Y4=175.2L5=99.85X5=580.08Y5=103.57L6=88.13X6=-600.36Y6=17.26L7=580.69X7=-281.33Y7=72.92根據(jù)公式：LiXi(5-5)Xc 二L1 X1 L2 X2 L3 X3 L4 X4 L5 X5 L6 X6 L7 X7L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7一 301.60mm根據(jù)公式:YC LiYiLi(5-6)Yc133.22得 Li

43、mm故 壓力中心坐標值為(-301.60 , 133.22 )圖5.2壓力中心圖5.6計算凸、凹模刃口尺寸落料時，落料件的尺寸是由凹模決定的，因此應(yīng)以落料凹模作為設(shè) 計基準。查文獻8，由表2-1得間隙值Zmin =0.46 Z max =0.64mm由于凹模結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，尺寸在生產(chǎn)過程中有變大和縮小，所以用 配合加工計算法來計算凹模第一類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會增大的尺寸；第二類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會減小的尺寸；第三類：凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不便的尺寸根據(jù)公式D凹（D - X ”(5-5)第一類尺寸：（沖裁件上該尺寸的取大極限尺寸-X 厶)0第二類尺寸：（沖裁件上該尺寸的取小極限尺寸0+X ：)

44、第三類尺寸：沖裁件上該尺寸的中間尺寸（1/8):其中：D凹凹模尺寸（mm）；x 系數(shù)，按工件精度由文獻12表2-7查得：x=0.75 ；人一工件公差（mm）；則凹模各部分尺寸為:尺寸為88.3時，In q oIn 4 orD凹=(88.3-0.75 X 0.54) 0=87.9 0尺寸為485時，D凹 = (485-0.75 0.97)。0243 = 484.300243 mm尺寸為R33.7時，D凹=(33.70.75 0.39)0075 = 33.4000.0975mm尺寸為R51.3時，D凹=(51.3 0.75 0.46)L150.96.115mm尺寸為629時，0.2750.275D

45、凹 =(629-0.75 1.1)0628.88。 mm凸模工作部分尺寸按凹模配制，保證雙面均勻間隙為046 0.64 mm5.7模具各主要零件設(shè)計5.7.1凹模的厚度、壁厚及材料根據(jù)文獻11經(jīng)驗公式:(5-6)計算凹模厚度其中：b工件最大外形尺寸，b=629.7mmK系數(shù),查表5.2得K=0.18表5.2厚度系數(shù)料厚t/mmb/mA、0.512332000.100.120.150.180.22故：H凹二 Kb = 629.7 沃 0.18 = 113.346mm 取 H凹=114mm根據(jù)公式：C =2H 凹(5-7)得凹模壁厚：C=2H凹=228mm根據(jù)凹模厚度及工件尺寸，可以估算凹模的外形

46、尺寸：長度、寬度和厚度:1086 X 689X 114 mm由于在冷態(tài)下被加工材料的變形抗力較大且存在加工硬化效應(yīng)， 故 凹模和凸模承受很大的載荷及摩擦、沖擊作用。 Cr12MoV具有優(yōu)良的熱 處理性和耐磨性，且韌性較好，通過高溫淬火，還具有一定的熱硬性，所以凹模和凸模的材料選用 Cr12MoV2 L5.7.2墊板的采用與厚度是否采用墊板，視模座所承受的應(yīng)力是否超過模座材料的許用應(yīng)力二而定.當壓應(yīng)力匚大于二】，則應(yīng)采用墊板；反之,可以不加墊板.該工件落料凸模承壓面尺寸如圖5.3所示。模板承受的壓應(yīng)力：圖5.3凸模承壓面根據(jù)公式:A(5-8)得 A32016 1097235=20.7MPaQ23

47、5的【6=120160MPa所以?？梢圆患訅|板.但是考慮到模具的閉合高度，且墊板具有緩沖作用.故仍加墊板.其厚度取為12mm.5.7.3卸料橡膠的自由高度根據(jù)零件材料厚度為3mm沖裁時凸模進入凹模深度取1mm維修時 刃磨量為5mm模具開啟時卸料板極高出凸模底面 3mm因此總的工作行程H工件* t 152mm根據(jù)文獻11公式:H自由=（3.54）H工作(5-9)橡膠的自由高度：H自由=（3.54）H工作=（3.54） 12 = 3848考慮到模具的閉合高度及卸料具體情況，可取H自由二45mm 0模具組裝時，橡膠的預(yù)壓量根據(jù)公式：H 預(yù)=(0.1 0.15)H 自由(5-10)得 H預(yù) (O.1

48、0.15)H自由=710.5mm橡膠的閉合高度H2=H 自由-H預(yù)=45-(0.10.15)45=38.2540.5 mm取 H2 =40mm橡膠的斷面面積根據(jù)公式:(5-11)3其中F=74.32 X 10, P=23MPa根據(jù)選定的卸料螺釘?shù)闹睆酱_定D=20mm橡膠與螺釘?shù)呐浜蠟殚g隙配合，取 蟲oh6代入計算得，D=127mm5.7.4上下模座的外形尺寸和厚度x 819X 130 (mrhx 819X 120 (mrhx 689x 18 (mrh根據(jù)凹模外形尺寸確定下模座尺寸為: TOC o 1-5 h z 長度、寬度和厚度：1156相應(yīng)確定上模座尺寸為：長度、寬度和厚度：1156卸料板的

49、外形尺寸和厚度為：長度、寬度和厚度：10865.7.5上下模座的材料因為上下模座在工作中受到較大的沖擊力，故選擇 HT20Q它能夠 承受較大的載荷且，鑄造性能好，由于石墨有一定潤滑效果， HT200具 有較好的減磨和耐磨性121。5.7.6模具的總體設(shè)計根據(jù)上述確定的方案及各步計算結(jié)果設(shè)計模具草總圖，如圖5.4所示.本模具采用手工送料，由于凸模斷面比較復(fù)雜，考慮到加工方便， 決定采用螺釘固定方式與模座和墊板相固定。由于模座周界尺寸比較大，所以選擇四導(dǎo)柱模架，選擇導(dǎo)柱直徑為55，導(dǎo)柱導(dǎo)套按標準件選取，板材在凹模上依靠擋料銷而定位，凹模 與下模座裝配時依靠定位銷定位，然后由六個均布螺釘緊固。模柄直

50、徑 選擇70 mm,為標準件。卸料橡膠外徑為127，內(nèi)徑為20，查文獻8， 選取d=20mm勺卸料螺釘,螺釘于橡膠內(nèi)徑的配合為間隙配合,配合公差H 7h6痰襪淖粥.-,.-. : ： ： ：: : -x：- .：?40?+0.S!IO+ L16.6模具總體設(shè)計主要零部件設(shè)計661模具主要零部件的設(shè)計a）凹模計算根據(jù)文獻11 , b=125mm t=3mm根據(jù)公式：H =Kb（ 6-7）C = 2H（6-8 ）H= Kb=0.24 X 125=30, C=2H=60其中：H凹模厚度（mm）;C凹模壁度（mm）；b最大外形尺寸（mm）；t 材料厚度（mm）b根據(jù)凹模厚度和壁厚及工件尺寸，可以計算凹

51、模的外形尺寸：長度、寬度和厚度為（75 355 30）mmb）凸模及相關(guān)組件的設(shè)計凸模組件有一般包括凸模、凸模固定板以及墊板等。對于該沖孔模 采用的結(jié)構(gòu)形式為臺階的形式，11 12小孔孔為第一層，=15、鈑金槽大孔層為第二層，大孔層比小孔層長約2mm凸模的一般固定方式為銷釘和螺釘來固定。由于該沖孔零件的厚度比較大，所以對于該模具的材料要有較高的 耐磨性能，并能夠承受較大的沖裁力。所以選用了 Cr12MoV為凸模材料， 凸模工作部分的表面粗糙度為 0.8 Jm,其它的表面粗糙度為6.3 Jm。對于該模具而言，由于制件的尺寸比較大，所以采用凸模固定板的 方式來固定凸模，凸模固定板的主要作用是在零件

52、加工的過程中， 對凸 模起到一定的保護作用，并能夠?qū)崿F(xiàn)對凸模的固定作用。由凸模的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)教室凸模固定板的尺寸如下：按文獻11經(jīng)驗公式：H 固=（0.6 0.8） H 凹（6_9）H固=（0.60.8） H凹二（0.6 0.8） 25 = 1520mm可取凸模固定板的厚度為：H凹=18mmc）凸模和凹模的材料由于在冷態(tài)下被加工材料的變形抗力較大且存在加工硬化效應(yīng)，故凹模和凸模承受很大的載荷及摩擦、沖擊作用。Cr12MoV具有優(yōu)良的熱處理性和耐磨性，且韌性較好，通過高溫淬火，還具有一定的熱硬性， 所以凹模和凸模的材料選用 Cr12MoVd）卸料橡膠的自由高度：根據(jù)零件材料厚度為3mm沖裁時

53、凸模進入凹模深度取1mm維修時刃磨量為5mm模具開啟時卸料板底面高出凸模底面 3mm因此總的工作行程H工件二t 152mm根據(jù)11公式:（6-10）H自由=（3.54）H工作橡膠的自由高度H自由=（3.5 4）H 工作=（3.5 4） 12 = 42 48 mm取H自由=45mm模具組裝時，橡膠的預(yù)壓量根據(jù)公式(6-11 )H 預(yù)二(0.1 0.15)H自由H預(yù)二(0.1 0.15)H自由=4.56.75mm橡膠的裝配高度H2 二 H自由一 H 預(yù)=45-(0.1 0.15) 45 = 40.5 38.25mm取 H2 =40mm根據(jù)公式：n fD = , d 1.27 ( 6-12)得 D

54、= Jd2 +1.27p= 76mmD-橡膠外徑(mm)； d-橡膠內(nèi)徑(mm)；F-卸料力(N)；P-單位面積橡膠壓力(MPa。上下模座的外形尺寸、厚度和材料根據(jù)凹模外形尺寸確定下模座尺寸為：長度、寬度和厚度：800X 400X 70(mm相應(yīng)確定上模座尺寸為：長度、寬度和厚度：800X 400X 60 (mm因為上下模座在工作中受到較大的沖擊力，故選擇 HT20Q它能夠 承受較大的載荷且，鑄造性能好，由于石墨有一定潤滑效果，HT200具有較好的減磨和耐磨性121。卸料板的外形尺寸和厚度為：長度、寬度和厚度：710X 315X 18 (mm662模具總體設(shè)計根據(jù)以上分析和設(shè)計計算，設(shè)計出沖孔

55、模，如圖6.1所示結(jié)構(gòu)。6.6.3模具的工作原理完成該工序時，零件的坯料在沖壓過程中極易滑動， 必須采取定位 措施。具體的方法是采用固定銷的方式來達到定位的效果。在零件加工 時，可直接將坯料放在凹模上進行加工。這樣的定位方式既安全又可靠。模具的總體結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。上模座采用帶柄的矩形模座，凸模 采用固定板和螺釘和銷釘固定在模座。下模部分由凹模、下模座等組成， 通過螺釘和銷釘固定。模具的工作過程：將落料后的坯料放在凹模上，與定位銷接觸，這 樣起到定位的作用。當模具下行時，凸模與坯料進行接觸，使坯料充分的定位，繼續(xù)下行時，使零件的各部位成形。上?；爻虝r，通過橡膠回 彈的作用，帶動卸料螺釘，將工

56、件彈出并完成該工序的加工。-(77ZZZX如v/7/77777V5_.扯 VJL圖6.1沖孔模6.7凸模校核根據(jù)文獻2公式：凸模為圓形的公式:4t；bd -4Ljb(6-13)-壓凸模為非圓形的公式(6-14)由于所選的凸模材料為Cr12MoV根據(jù)文獻8,查表得許用壓應(yīng)力的值為| 戶壓=981 1569MPa.6.7.1圓形凸模的校核a）11孔的凸模強度校核由上面的公式可知:二壓_4Ub_ d4 x 3 x 400 壓436則11MPa由于二壓小于標準的許用應(yīng)力 匸壓，所以該凸模的強度符合條件b）12孔的凸模強度校核已_45壓_,由上面的公式可得：d則壓4 3 40012= 400MPa由于二

57、壓小于標準的許用應(yīng)力 匸壓，所以該凸模的強度符合條件c）15孔的凸模強度校核由上面的公式可知可根據(jù)公式匚壓_4tJ-d計算則壓4 3 40015= 320MPa由于二壓小于標準的許用應(yīng)力三壓，所以該凸模的強度符合條件6.7.2非圓形凸模的強度校核鈑金槽的凸模是一個非圓形的凸模，所以它的強度校核可以用非圓 形的凸模公式來校核。PL F232由公式：卜壓P= C=315X 10 F=3.14 X 5.5 +11X114=1349二壓可得Fi315 1031349= 234MPa由于二壓小于標準的許用應(yīng)力 匚壓，所以該凸模的強度符合條件。6.8壓力機的選擇由計算結(jié)果可知最大的沖壓力為F總二1049-

58、7KN模具的最大閉合高度為H=253mm ,模具外形尺寸為860 X 483模柄的尺寸為70X 80根據(jù)以上的資料，根據(jù)文獻8選擇壓力機的型號JD21-160,壓力 機的主要技術(shù)參數(shù)如下所示：公稱壓力/ KN :1600滑塊行程/mm250行程次數(shù)：40最大的閉合高度/mm450工作臺尺寸/mm1120X710模柄孔的尺寸/mm 70 X 80最大傾角度/o：25o工作臺厚度/mm130電動機功率/KW11第七章彎曲模的設(shè)計7.1彎曲模的工作原理凸模與凹模直接接觸被加工材料并對材料施加壓力，使板料或沖裁 后的坯料沿著一直線軸產(chǎn)生永久變形，形成一定的角度或形狀.7.2彎曲件的工藝性7.2.1彎曲

59、件的工藝性具有良好工藝性的彎曲件，能簡化彎曲工藝過程和提高彎曲件的精 度，并有利于模具的制造。彎曲件的工藝性內(nèi)容很多，主要的是彎曲半徑以及彎曲件的幾何形狀和尺寸精度等 4。7.2.2彎曲件的彎曲圓角半徑材料產(chǎn)生塑性變形才能形成所需要的形狀，為了實現(xiàn)彎曲件的形 狀，彎曲圓角半徑最大值是沒有限制的。 彎曲件的彎曲圓角半徑不應(yīng)過 小或過大。彎曲半徑過小，彎曲時外層材料拉深變形量容易被彎裂；彎曲半徑過大，因受到回彈的影響，彎曲角度和圓角半徑的精度均不能保 證1i I7.2.3彎曲件的孔與彎曲處的最小距離孔邊距彎曲半徑R的中心距離L與料厚有關(guān)，一般為：t2mm時，取L-2t。當孔邊距彎曲半徑 R中心距離

60、過小，而 彎曲件結(jié)構(gòu)又允許時，可先在彎曲線上沖出工藝孔，或切出月牙槽，以轉(zhuǎn)移變形區(qū)域，得到所需要孔的正確形狀。該制件對孔的要求不是很高， 所以可以在沖孔后在進行彎曲。724彎曲件的精度彎曲件的精度要求應(yīng)合理。影響彎曲件精度的因子很多，如材料厚 度公差，材料性質(zhì)、回彈、偏移等。對于精度要求較高的彎曲件，必須 減少材料的厚度公差，消除回彈。但這在某些情況下有一定困難，因此, 彎曲件的尺寸精度一般在IT13以下。7.3彎曲件工序的確定原則除形狀簡單的彎曲件以外，許多彎曲件都需要經(jīng)過幾次彎曲成形才 能達到最后要求。為此就必須確定工序的先后順序。彎曲件工序的確定， 應(yīng)根據(jù)制件形狀的復(fù)雜程度，尺寸大小，精