匙卷鉤件多工位級進模設(shè)計

匙卷鉤件多工位級進模設(shè)計學院航空航天工程學部專業(yè)飛行器制造工程（鈑金與模具）班級-學號姓名指導(dǎo)教師負責教師沈陽航空航天大學2012年6月摘要本設(shè)計采用多工位級進模進行設(shè)計匙卷鉤件制件。本文著重論述了制件的工藝性分析；排樣圖的設(shè)計及確定；工藝參數(shù)的相關(guān)計算；模具結(jié)構(gòu)的選取及校核；壓力機的選擇；模具經(jīng)濟分析以及典型模具的加工工藝性分析等。本制件采用多工位級進模進行設(shè)計。該模具共分九個工位，第一個工位進行導(dǎo)正銷孔的沖裁，第二工位進行翻邊預(yù)沖孔的沖裁，第三個工位進行切邊，第四、五、六、七、八工位進行彎曲，其中第八個工位還進行圓孔翻邊，第九個工位進行零件的落料。由于彎曲工序的需要，需在凹模上設(shè)置浮頂器，以便頂出彎曲部分的制件往前送料。同時也要在相應(yīng)工位的凹模板和卸料板上開設(shè)相應(yīng)的躲避槽。為了保證沖裁精度和模具的穩(wěn)定性，需在卸料板上設(shè)置小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套。采用這種加工方法，大大地提高了生產(chǎn)率，降低了勞動力，而且步距精準，維修方便，制件精度高。關(guān)鍵詞：級進模；躲避槽；翻邊；卸料板Thedesignofthekeyhookpiecemulti-positionprogressivedieAbstractThisdesignusesamulti-positionprogressivedietodesignhookkeyparts.Thisarticlefocusesontheanalysisoftheprocessoftheworkpiece;layoutdiagramofthedesignanddetermination;calculationoftheprocessparameters;moldstructuretoselectandcheck;thechoiceofthepress;moldofeconomicanalysis;aswellasthetypicalmoldmachiningprocessanalysis.Theworkpieceisdesignedbyusingamulti-positionprogressivedie.Themoldisdividedintoninestations.Thefirststationistopunchapinhole,thesecondstationistopre-punchingbeforeflanging,thethirdstationistotrim,thefourth,fifth,sixth,seventh,eighthstationaretobend,meanwhiletheeighthstationistoflangethehole,theninthstationistoblank.Thefloatingroofisneededtosetinthediebecauseoftheprocessofbending,inordertofeedtheworkpieceforward.Meanwhileitisneededtosettheescapespaceinthedieboardorinthedischargeboardinthecorrespondingposition.Inordertoensurethepunchingaccuracyandthestabilityofthemold,itisrequiredtosetupsmallguidepostsandguidesleeveinthedischargeboard.Itimprovestheproductivitygreatly,reducesthelaborandhasthecharacteristicsofprecisestep,easymaintainandhighprecisepartsbyusingthemulti-positionprogressivedie. Keywords:progressivedie;escapespace;flange;dischargeboard目錄TOC\t"標題_謝辭及參考文獻,1,標題_附錄,1,第2級標題,2,第3級標題,3,第1級標題,1"第1章緒論 1第2章零件的沖壓工藝性分析 32.1沖壓件的工藝分析 32.2工藝方案的確定 4第3章毛坯尺寸的計算及方案的確定 53.1制件彎曲部分的展開尺寸 53.2翻邊預(yù)制孔直徑 53.3排樣圖的設(shè)計及材料利用率 63.3.1排樣方案 63.3.2排樣圖的確定 83.3.3確定工位數(shù) 83.3.4送料方式 83.3.5步距精度的計算 93.3.6定距方式的確定 9第4章工藝計算 104.1各工位力的計算 104.1.1第一個工位各個力的計算 104.1.2第二個工位各個力的計算 114.1.3第三個工位各個力的計算 114.1.4第八個工位各個力的計算 124.1.5第九個工位各個力的計算 124.2壓力中心的計算 124.3凹模周界的確定 13第5章模具零件的工作部分計算 145.1沖裁部分的尺寸計算 145.1.1預(yù)制孔凸、凹模刃口尺寸計算 145.1.2切邊凸、凹模刃口尺寸計算 155.1.3落料凸、凹模刃口尺寸計算 165.2圓孔翻邊凸、凹模刃口尺寸計算 205.3彎曲凸、凹模型面尺寸計算 20第6章模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度校核 216.1.凸模的設(shè)計 226.1.1圓形凸模的設(shè)計 226.1.2異形凸模的設(shè)計 226.1.3彎曲凸模的設(shè)計 226.2凹模的設(shè)計與校核； 236.2.1凹模的強度校核 236.2.2緊固件尺寸計算 256.2.3彎曲凹模的設(shè)計 256.2.4彎曲回彈角的計算 256.3導(dǎo)料裝置的設(shè)計 256.3.1導(dǎo)料板的設(shè)計 266.3.2浮頂器的設(shè)計 266.4卸料板的設(shè)計 266.4.1卸料板的結(jié)構(gòu)形式 266.4.2材料的選擇和板厚的確定 276.5固定板的設(shè)計 276.5.1板厚的確定 276.5.2固定板的結(jié)構(gòu)形式 276.5.3固定板的材料選取 276.6墊板的設(shè)計與校核 276.6.1墊板的材料選取 276.6.2墊板的強度校核 286.7模架的選取 286.8彈性元件的選取 286.8.1卸料彈簧的選取 286.8.2浮頂器彈簧的選取 306.9卸料螺釘?shù)倪x擇 316.10模具閉合高度的計算 31第7章壓力機選擇 327.1壓力機類型的確定 327.2壓力機的選擇 327.3沖模閉合高度校核 33第8章模具的價格估算 348.1影響價格的因素 348.2模具價格的估算 348.2.1原料費 358.2.2模具價格 36第9章凹模板加工工藝 37結(jié)論 38參考文獻 39致謝 40第1章緒論隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，沖壓技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，尤其在汽車、電器、電機、儀表和日用品工業(yè)中，沖壓生產(chǎn)占有極其重要的地位。沖模是沖壓生產(chǎn)不可缺少的重要工藝裝備，是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品更新?lián)Q代快慢的重要因素。隨著沖壓技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，對沖模的要求不僅是需求量大大增加了，而且對沖模的功能、質(zhì)量、成本、壽命和生產(chǎn)周期等，也提出了更高的要求，以適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。沖壓模具簡稱沖模，作為特殊的沖壓工藝裝備，它借助壓力機將被沖的材料，主要是金屬或非金屬板料，放入凸、凹模之間，在壓力機的作用下，使材料產(chǎn)生分離和成形加工。級進模是按沖壓工序組合程度的不同被劃分出來的。級進模是多工序沖壓模具中的一種，也是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、沖壓工序集合程度和功效最高的一種先進沖壓模具。級進模又稱跳步模、連續(xù)模、多工位級進模。指模具上沿被沖原材料的直線送進方向，一副模具內(nèi)具有至少兩個或兩個以上工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上完成兩道或兩道以上沖壓工序（每一工位一般情況下，只完成一個工序，也有在一個工位上同時完成兩個工序的，如沖孔落料復(fù)合工序工位）的沖壓模具，常見的沖壓工序有沖孔（圓孔、方孔、異形孔、窄縫、窄槽等）、壓彎、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。由于沖件各不相同，所完成的沖壓工序和工位數(shù)就因件而異，也各不相同。需三道以上工序才能完成零件沖壓時，將這些工序按一定步距排列在條料上，將條料按步距作間歇移動，在一臺壓力機內(nèi)，用一套模具完成這些工序的沖模稱為多工位級進模。僅有兩道沖壓工序（未計算側(cè)刃定距切邊工序）的級進模通常稱為連續(xù)模。沖成一個零件時，條料所需移動的步數(shù)即為該級進模的工位數(shù)或工步數(shù)。原則上級進模在每一工位完成零件的一道工序，此時工位數(shù)等于該零件被沖出所需的工序數(shù)。由上可知，級進模沖制頭一個工件時，條料所需移動該模具的工位數(shù)之后（沖床也需相應(yīng)地沖這么多次），才能完成整個零件的沖制。但由于模具的每個工位在完成頭一個零件的相應(yīng)工序時，模具的其他工位在同一沖次內(nèi)也完成了后續(xù)零件的相應(yīng)工序。因此，當頭一個零件被沖出后沖床每再沖一次就會完成一個完整的零件。級進模有手動送料和裝有自動送料裝置的多工位連續(xù)送料這兩種形式，但通常情況下指的是后者。級進模的結(jié)構(gòu)，就其各工位而言與單工序模相同（可做成組裝于同一模架內(nèi)的并排式、單元式、磨削拼塊組裝式、整體式等），但由于它是把加工機械的動作和條料按步距的移動調(diào)整至正確的同步狀態(tài)，所以在模具工作時，各工序都能在同一時間內(nèi)完成。即使在高速情況下也不會使連續(xù)的動作失準。多工位級進模還包含有另一種類型—自動傳遞模。它雖然也是用一臺壓力機（帶有若干可獨立調(diào)整閉合高度的工位），每沖一次，完成一件需多道工序才能完成的零件，但其所沖制的零件不是通過條料的連接而是以獨立的形式進行工位間的自動傳遞（用機械手），所用的模具類似于單工序模具，獨立安置于各工位上—在一臺壓力機內(nèi)而不是在一套模具內(nèi)形成多個沖壓工位。級進模最大特點是在一副模具上，能完成一個沖件的全部加工。一般情況下，對于中小件，無論其形狀的復(fù)雜程度如何，只要合理地進行工藝分析與工序分解，將不同工序分布在不同的工位上完成，就能達到將多工序集合在一副模具上，實現(xiàn)采用多工位級進模沖壓零件的目的。當配上自動送料裝置和使用高速壓力機以后，能進行自動、高速沖壓生產(chǎn)、效率很高[6]。第2章零件的沖壓工藝分析2.1沖壓件的工藝分析該卷圓件外形尺寸的圓度在級進模中較難控制，材料為10#，厚度為0.8mm，生產(chǎn)批量為30萬次，如圖1-1所示。成形工藝包括沖裁、彎曲、圓孔翻邊等工序。設(shè)計上，著重解決卷圓彎曲成形，經(jīng)計算，材料在垂直于纖維方向和平行于纖維方向最小彎曲半徑均滿足要求。卷圓彎曲成形經(jīng)過小弧形彎曲、90°弧形彎曲、90°反向直角彎曲、90°弧形向下壓彎成180°弧形彎曲、360°弧形彎曲、最后卷圓校形彎曲。其中90°反向直角彎曲和90°弧形向下壓彎成180°弧形彎曲在同一工步完成。360°弧形彎曲到最后卷圓校形彎曲須經(jīng)過試模調(diào)整。在第三步90°弧形彎曲中，為避免由于此步制件彎曲回彈干涉下一步180°弧形彎曲，必須對此步制件彎曲回彈嚴格控制，通過加大彎曲角和在彎曲凸模上增加燉壓帶措施，來解決可能發(fā)生的彎曲回彈干涉問題。對其他工步制件彎曲回彈，經(jīng)計算回彈角未超出制件公差要求，但考慮實際中沖壓各種復(fù)雜因數(shù)，設(shè)計中都不同程度地縮小了彎曲凸凹模圓角半徑，嚴格控制彎曲回彈造成的制件形變[2]。t=0.8mm材料：10#生產(chǎn)批量：30萬件圖2.1匙卷圓零件圖2.2工藝方案的確定考慮到該制件所需的工序較多，可先確定如下方案：方案一：采用單工序模具進行制件的生產(chǎn)。方案二：采用多套復(fù)合模進行制件的生產(chǎn)。方案三：采用多工位級進模進行制件的生產(chǎn)。方案一的特點是化整為零，將原先很復(fù)雜的工件形狀分為多道工序進行操作，能保證各個部位的尺寸精度，而且單工序模具的設(shè)計比較簡單，沖壓力減小可以有效地解決沖壓設(shè)備噸位不足的問題。但是多工序進行生產(chǎn)零件，生產(chǎn)效率較低與本零件的生產(chǎn)批量大相矛盾，此外，該方案在生產(chǎn)過程中，加大了沖壓工人勞動強度。方案二的特點是采用復(fù)合模可減少較多的工序，同時能保證較高的制件精度，模具結(jié)構(gòu)緊湊而且模具占地面積較小，但是由于該制件所需彎曲為卷圓彎曲而且還有翻邊工序等一系列的工序，采用復(fù)合模降低了生產(chǎn)率，從經(jīng)濟角度考慮不合適。方案三的特點是能一次性進行零件的生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)率，降低了勞動力，而且步距精確，準修方便，適合中小型零件大批量生產(chǎn)。缺點是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配難度大，精度要求高等。綜上所述，考慮到實際生產(chǎn)中經(jīng)濟效益所占的比重，所以選取方案三比較合適。第3章毛坯尺寸計算及方案的確定3.1制件彎曲部分的展開尺寸卷圓展開尺寸計算公式如下：L=1.5π（r+xt）+L1+L2+L3（式3.1）其中：L1、L2、L3為中性層的弧長尺寸，如圖3.1所示。X—中性層位移系數(shù)圖3.1卷圓簡圖查[10]表3-1，可知，r/t=3.2/0.8=4,則x=0.5表3-1卷圓時中性層位移系數(shù)Xr/t0.50.60.70.80.91.01.11.2x0.720.700.690.670.650.630.610.59r/t1.31.41.51.61.82.02.5≥3.0x0.570.560.550.540.530.520.510.50L3=12.5mm,L1=θ×7.2=2.65688π,L2=θ×2.4=0.88562π則L=1.5π（r+xt）+L1+L2+L3≈40.6mm3.2翻邊預(yù)制孔直徑d0=D-2(H-0.43r-0.72t)（式3.2）式中：D—翻邊直徑（按中線計）D=6.8mm;H—翻邊高度（mm）,H=2.8mm;r—豎邊與凸緣的圓角半徑（mm），r=1.0mm;t—料厚（mm），t=0.8mm.則d0=6.8-2×(2.8-0.43×1-0.72×0.8)=3.212mm一次翻邊系數(shù)公式如下：Kf=d0最大翻邊高度Hmax=d2則Hmax=0.5×7.6×（1-0.42263）+0.43+0.72×0.8=3.2mm>H=2.8mm所以能一次翻邊成功。3.3排樣圖的設(shè)計及材料利用率3.3.1排樣方案根據(jù)制件特點，現(xiàn)擬定三套方案如下：方案一：橫排，如圖3.2所示。方案二：雙排，如圖3.3所示。方案三：斜排，如圖3.4所示。圖3.2橫排示意圖圖3.3雙排示意圖圖3.4斜排示意圖3.3.2排樣圖的確定根據(jù)[10]可知材料利用率的公式如下：（式3.5）式中，A——一個沖裁件的面積n——一個步距內(nèi)的沖件數(shù)量B——條料寬度h——步距B=2×1.5+76.6=79.6mmh=23mm則方案一橫排的材料利用率為：η方案二雙排的材料利用率為：η方案三斜排的材料利用率為：η綜合考慮：上述三個方案中，雙排的利用率最高。但由于雙排和斜排排列會使彎曲凸模發(fā)生結(jié)構(gòu)干涉問題，同時人為地增加了設(shè)計和制造成本，考慮到實際生產(chǎn)，橫排不僅降低了制造成本，保證了條料送進剛性和穩(wěn)定性，減少級進模模具工作面積，減少了級進模模具發(fā)生故障及返修概率，所以采用橫排排列最佳。3.3.3確定工位數(shù)第一工位沖導(dǎo)正銷孔；第二工位沖預(yù)制孔；第三工位切邊；第四工位小弧彎曲；第五工位90°彎曲；第六工位90°反向彎曲和90°弧形向下壓彎成180°弧形彎曲；第七工位350°弧形彎曲；第八工位校行彎曲和圓孔翻邊；第九工位切斷。故整個工位數(shù)為9個工位。3.3.4送料方式本套級進模采用自動送料裝置，簡化了模具結(jié)構(gòu)。3.3.5步距精度的計算影響步距精度的因素很多，歸納起來主要有：沖件的精度的等級、形狀復(fù)雜程度、沖件材質(zhì)和厚度，模具的工位數(shù)；沖制時條料的送進方式和定距形式等。據(jù)實踐得經(jīng)驗公式：（式3.6）式中：——多工位級進模步距對稱偏差差值；——沖件沿件條料送進方向最大輪廓基本尺寸（展開后）精度提高三級后的實際公差值。n——模具設(shè)計的工位數(shù)；k——修正系數(shù)。所以δ3.3.6定距方式的確定模具結(jié)構(gòu)采用自動送料機構(gòu)，并直接利用導(dǎo)料板進行初定位，用導(dǎo)正銷進行精定位。第4章工藝計算4.1各工位力的計算4.1.1第一個工位各個力的計算查[4]可知10#的抗剪強度為τ=260~340Mpa,抗拉強度為σb=335Mpa,屈服強度σs沖導(dǎo)正銷孔的沖裁力計算如下：F沖1=1.3Ltτ（式式中：F沖1—沖裁力（L—工件內(nèi)輪廓周長（mm）;t—材料厚度（mm）,t=0.8mm;τ—材料抗剪強度（Mpa），τ=300Mpa.L=2πR=12.57mmF沖卸料系數(shù)Kx，推料系數(shù)Kt，頂件系數(shù)表4-1系數(shù)Kx、Kt、tKKK<0.50.02~0.040.0450.05>0.5~2.50.04~0.050.0550.06>2.50.05~0.080.0650.07查[1]表4-1可知：卸料力：F卸料1=推料力：F推料1=n頂件力：F頂件1=4.1.2第二個工位各個力的計算沖預(yù)制孔時的沖裁力：F沖其中：L=2×2πR=20.11mm則F沖卸料力：F卸料2=推料力：F推料2=n頂件力：F頂件2=4.1.3第三個工位各個力的計算切邊時的沖裁力：F沖其中：L=28.1×2+5=61.2mm則F沖卸料力：F卸料3=推料力：F推料3=n頂件力：F頂件3=4.1.4第八個工位各個力的計算有預(yù)制孔的圓孔翻邊計算公式如下：P=1.1π×tσs式中：P——翻孔力（N）σs——屈服點（Mpad——翻孔直徑（mm）D0——預(yù)制孔直徑（mmt——材料厚度，t=0.8mm則P=1.1π×0.8×210×（6.8-3.2）4.1.5第九個工位各個力的計算落料時的沖裁力：F沖其中：L=12.5×2+6+4+4+8+8+8+6×22則F沖卸料力：F卸料4=推料力：F推料4=n頂件力：F頂件4=4.2壓力中心的計算壓力中心計算公式如下：（式4.3）（式4.4）則X=Y=3921.84壓力中心原點選取如圖4.1，同時壓力中心如圖所示。圖4.1壓力中心示意圖4.3凹模周界的確定沖裁周長L=121.9mm沖裁力P=38032.8NH理=0.256L考慮刃磨量，刃口厚度h=6，則H實邊寬：W2=1.5×H寬度尺寸:(45+37.5)×2=165mm(34.6+37.5)×2=144.2mm長度尺寸：（95.4+37.5）×2=266mm(88.6+37.5)×2=252.2mm所以凹模周界尺寸為266mm×165mm×25mm凹模周界圓整后取周界尺寸為315mm×200mm×25mm第5章模具零件的工作部分計算5.1沖裁部分的尺寸計算工作尺寸是沖壓件尺寸在沖切型面的反映，是確定凸、凹模工作尺寸時的主要根據(jù)，沖件尺寸分為：外形尺寸Ａ，內(nèi)形尺寸Ｂ，位置尺寸Ｈ。外形尺寸的上偏差與內(nèi)形尺寸的下偏差均為零，長度尺寸應(yīng)正負偏差對稱分布。尺寸類型不同，則在加工模具中形成而又難以修復(fù)的超差的方向不同。沖壓時磨損的方向也不同。沖壓件的外形尺寸反映在模具上則是內(nèi)形尺寸，其不易彌補的超差和磨損則使工件尺寸加大；沖件的內(nèi)形尺寸則反之；沖件的長度尺寸與模具相應(yīng)的尺寸一致，一般不隨磨損而改變。公差取值方向的這種規(guī)定，有利于避免加工中產(chǎn)生不易修復(fù)的超差；而避免磨損超差則需在模具尺寸取值時解決?；鶞市兔婀ぷ鞒叽缬嬎愎剑簺_件外形尺寸為，型面工作尺寸為沖件內(nèi)形尺寸為，型面工作尺寸為沖件長度尺寸為，型面工作尺寸為5.1.1預(yù)制孔凸、凹模刃口尺寸計算3.20+0.3為沖孔尺寸，基準型面在凸模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凸模尺寸b取δ=0.02t=0.016mm,∴凸模尺寸為3.43凹模尺寸為b表5-1落料、沖孔模刃口始用間隙材料名稱45T8、T7、(退火)磷青銅(硬)鈹青銅(硬)10、15、20、冷軋鋼帶、30鋼板H62、H68(硬)LY12(硬鋁)硅鋼片Q215、Q23508、10、15H62、H68(半硬)純銅(硬)磷青銅(軟)鈹青銅(軟)H62、H68(軟)純銅(軟)、防銹鋁、LF21、LF2、軟鋁L2～L6LY12(退火)銅母線鋁母線力學性能HBS≥190b≥600MPaHBS=140～190b=400～600MPaHBS=70～140b=300～400MPaHBS≦190b≦300MPa厚度t初始間隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.10.0150.0350.010.03*--*--0.20.0250.0450.0150.0350.010.03*--0.30.040.060.030.050.020.040.010.030.50.080.10.060.080.040.060.0250.0450.80.130.130.100.130.070.100.0450.0751.00.170.20.130.160.10.130.0650.0951.20.210.240.160.190.130.160.0750.1051.50.270.310.210.250.150.190.100.141.80.340.380.270.310.200.240.130.172.00.380.420.300.340.220.260.140.185.1.2切邊凸、凹模刃口尺寸計算5-0.30為落料尺寸，基準型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸為4.78凸模尺寸為a28.1-0.520為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸為27.71凸模尺寸為a5.1.3落料凸、凹模刃口尺寸計算圖5.1落料各尺寸示意圖落料各刃口尺寸計算如下：23-0.520為落料尺寸，基準型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸為22.61凸模尺寸為a12-0.430為落料尺寸，基準型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,∴凹模尺寸為11.68凸模尺寸為a5-0.30為落料尺寸，基準型面在凹模，查[1]表5-1，2Cmin~2Cmax∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸為4.78凸模尺寸為a40.6-0.620為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸為40.14凸模尺寸為a16-0.430為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸為15.68凸模尺寸為a36-0.620為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸為35.54凸模尺寸為a11-0.430為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm∴凹模尺寸a取δ=0.02t=0.016mm,δ∴凹模尺寸為10.68凸模尺寸為a4±0.016為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于該尺寸為不變尺寸，∴凹模尺寸為4±0.016凸模尺寸為3.9±0.0162±0.016為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于該尺寸為不變尺寸，∴凹模尺寸為2±0.016凸模尺寸為1.9±0.0168±0.016為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于該尺寸為不變尺寸，∴凹模尺寸為8±0.016凸模尺寸為7.9±0.01611±0.016為落料尺寸，基準型面在凹模，查表5-1，2Cmin~2Cmax=0.10mm~0.13mm但由于該尺寸為不變尺寸，∴凹模尺寸為11±0.016凸模尺寸為10.9±0.0165.2圓孔翻邊凸、凹模刃口尺寸計算圓孔翻邊凸、凹模單面間隙如下表5-2。表5-2翻邊凸、凹模單面間隙（單位：mm）材料厚度平坯料翻邊拉深后翻邊材料厚度平坯料翻邊拉深后翻邊0.30.25—1.00.850.750.50.45—1.21.000.900.70.60—1.51.301.100.80.700.602.01.701.5查表5-2可知，當t=0.8mm時，翻邊凸、凹模間隙為0.7mm。圓孔翻邊凸模的形狀選為球面凸模，刃口尺寸為4.4-0.030mm，凹模配單面間隙為5.3彎曲凸、凹模型面尺寸計算判斷彎曲類型：σsrrp=r=0.8mm,凸、凹模間隙C=t，則凹模尺寸為1.6第6章模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度校核6.1凸模的設(shè)計6.1.1圓形凸模的設(shè)計1、沖孔的尺寸為?3.2mm，為了加強凸模強度，凸模非工作部分的直徑做成直徑較大的多級形式，刃口部分尺寸已經(jīng)確定其余尺寸見零件圖，固定方式采用配合，這種形式穩(wěn)定可靠。2、材料選擇：沖裁形狀簡單，但生產(chǎn)批量大，所以選擇，淬硬HRC58~62。3、凸模的長度確定，屈服應(yīng)力校核：L=（式6.1）式中——固定板高度mm——卸料板高度mm——墊板的高度mm——工作行程，取1.2mmh——附加高度，它包括凸模的修模量，凸模固定板與卸料板墊板的安全高度。一般取h=10~20mm。故L=20+28+1.2+10+10=69.2mm核算凸模強度的公式如下：σk=2τ1-式中：σk——凸模刃口接觸應(yīng)力（Mpa[σ]——凸模材料許用壓應(yīng)力（Mpa）；τ——沖件材料抗剪強度（Mpa）；t——沖件材料厚度（mm）；d——凸模或沖孔直徑（mm）。σ所以凸模強度符合要求。6.1.2異形凸模的設(shè)計1、異形凸模（包括矩形凸模）均采用直通式，其工作形狀與安裝部分形狀基本相同，這樣的異形凸模工藝性好加工精度高，裝卸方便，只是面積太小的形孔凸模采用臺階式，以保證工作部分的強度。凸模與凸模固定板采取H7/m6配合，大面積異形凸模采用銷釘固定在凸模固定板上。其中切邊工位凸模是三面沖裁。具體結(jié)構(gòu)見裝配圖及零件圖。2、材料選擇，因為沖裁形狀較復(fù)雜，生產(chǎn)量較大，所以采用，淬硬HRC58~62。3、凸模的長度確定，與圓形凸模一致，都為69.2mm。6.1.3彎曲凸模的設(shè)計 第三個工位到第八個工位分為5個部分的彎曲，因為每一個工位的彎曲形狀簡單，彎曲力不大，凸模材料選用Cr12MoV，淬硬HRC58~62。在每一工位的凹模對應(yīng)位置開躲避槽，以防止彎曲后的制件被重新壓回。由于彎曲力較小，所以不必校核。具體尺寸和結(jié)構(gòu)見裝配圖及相關(guān)零件圖。6.2凹模的設(shè)計與校核圖6.1凹模板結(jié)構(gòu)示意圖對于多工位級進模，凹模型孔優(yōu)先選用鑲塊形式，更換方便，也不會因為形孔局部制造誤差而導(dǎo)致整個凹模板的報廢。但是鑲塊式凹模必須保證每一進距尺寸的精度要求，在制造過程中，進距尺寸精度是依靠裝配時的修配調(diào)整來達到的，這給凹模的修配帶來麻煩。因此對于該制件，形孔形狀并不復(fù)雜，若采用整體式凹模，安裝方便，堅固性較好，定位也較容易，由此本凹模采用整體式，用螺釘和銷釘將凹模固定在下模座上。6.2.1凹模的強度校核由于沖裁形狀復(fù)雜，批量大，t≤0.8mm，故選凹模板材料為Cr12MoV,HRC58~62。沖模設(shè)計時，對于凹模的強度，一般只核算其受彎曲應(yīng)力時的最小厚度，計算公式如下：σ彎=1.5FH式中：F——沖裁力（N）；H——凹模厚度（mm）；[σ彎]——其中[σ彎]查[4]表6-1可知，[σ表6-1沖模主要材料的最大許用應(yīng)力（單位：Mpa）材料名稱及牌號許用應(yīng)力拉伸壓縮彎曲剪切Q195、Q235、25108~147118~157127~15798~137Q275、45、50127~157137~167167~177118~147鑄鋼ZG270~500ZG310~570—108~147118~14788~118鑄鐵HT200、HT250—88~13734~4425~34T7A、T8A硬度54~58HRC—539~785353~490—T10A、Cr12MoV、GCr15硬度52~60HRC245981~1569294~490—Q275硬度52~60HRC—294~392196~275—20（表面滲碳）硬度86~92HB—245~294——65Mn硬度43~48HRC——490~785—則σ所以凹模強度符合要求。6.2.2緊固件尺寸計算緊固件直徑：d≈H理3=由此螺釘選用M12，GB70-76；圓柱銷A12，GB119-76；緊固件長度：L>1.5d=18mm。緊固件位置及數(shù)量：距邊尺寸，取1.5d=18mm螺孔間距：315-2×18=279mm由于螺孔間距過大，故取一排四個螺釘，螺孔間距分別為99mm和81mm。銷孔中心距螺孔中心15mm，分別成斜對稱布置，共安放4個銷釘。此外，在凹模板還要開與導(dǎo)料板的緊固螺釘孔和銷釘孔，故螺釘孔14個，銷釘孔6個。6.2.3彎曲凹模的設(shè)計在彎曲相應(yīng)的工位處應(yīng)開設(shè)浮頂器，將料抬起，以保證正常送料。具體尺寸及結(jié)構(gòu)見裝配圖和零件圖。6.2.4彎曲回彈角的選取查手冊可知，第一次彎曲回彈角取2°，第二次彎曲回彈角取1.5°，第三次彎曲回彈角取0.5°，第四次彎曲回彈角取2.5°。6.3導(dǎo)料裝置的設(shè)計本級進模的導(dǎo)料裝置為主要為導(dǎo)料板，同時由于制件存在彎曲工序，因此必須使用浮頂器抬起送料，從而浮頂器也起到了導(dǎo)料的作用。6.3.1導(dǎo)料板的設(shè)計導(dǎo)料板有分離式和整體式兩種形式，而后者應(yīng)與固定卸料板做成一體。根據(jù)本模具特點，采用分離式，即前后兩塊導(dǎo)料板，分別使用2根沉頭螺釘固定在凹模板上。又因為凹模板外側(cè)要開設(shè)承料板，所以在每塊導(dǎo)料板上必須加裝兩根螺釘以固定承料板。考慮制件的浮頂高度h=12mm，選擇H導(dǎo)材料選用Q235A。6.3.2浮頂器的設(shè)計作為導(dǎo)料用途的浮頂器，首先要保證浮頂高度。本制件彎曲工序要求的浮頂高度至少為8mm。浮頂高度12mm已經(jīng)夠用。為此將浮頂器設(shè)計成帶凸臺的，浮頂過程中由下模座限位。其次就是浮頂器需要頻繁與料接觸，為保證制件的表面質(zhì)量，浮頂器上表面表面粗糙度為0.4。在凹模板上的適當位置擬開設(shè)16處浮頂器孔，呈對稱布置。浮頂器與凹模板之間沒有配合要求。材料選用45#鋼，淬火硬度HRC53~58。6.4卸料板的設(shè)計6.4.1卸料板的結(jié)構(gòu)形式選用彈壓式T形卸料板，它通過卸料螺釘、彈簧安裝在模具上，凸臺部分再沖壓時進入兩導(dǎo)料板之間，凸臺與導(dǎo)料板之間有適當?shù)拈g隙取0.5mm。卸料板各工作形孔與凹模同心考慮，由于卸料板又起到了壓料的作用，故必須加上輔助導(dǎo)向裝置即小導(dǎo)柱，導(dǎo)套。導(dǎo)套與卸料板之間采用H7/h6過度配合，卸料板與各凸模配合均為間隙配合，因此各工作形孔要有良好的光潔度，具體結(jié)構(gòu)及尺寸見零件圖。6.4.2材料的選擇及板厚的確定多工位級進模的卸料板應(yīng)具有較好的耐磨性能，并且要有必要的強度，以防止再長久的受力狀態(tài)下產(chǎn)生變形，所以材料選45#鋼，進行淬火處理，得到硬度HRC45~50。彈性卸料板的厚度選取可參考下表。表6-2彈性卸料板的厚度H沖件料厚t卸料板寬度B≤5050~8080~125125~200>200≤0.88101214160.8~1.51012141618由于卸料板寬度為200mm，可初選卸料板厚度為14mm，考慮到T形卸料板一部分與導(dǎo)料板相固定，可適當加大卸料板，取H=28mm。6.5固定板的設(shè)計6.5.1板厚的確定固定板要裝全部的凸模、導(dǎo)正釘、小導(dǎo)柱等，并使它們正常穩(wěn)定的工作，要求固定板有足夠的強度和剛性。查找相關(guān)的手冊，根據(jù)凹模周界尺寸為315×200×25可選取固定板板厚為20mm。6.5.2固定板的結(jié)構(gòu)形式選用整體式，整個模具做成一塊，這種形式的凸模固定板的優(yōu)點是制造簡單，容易達到精度要求，但在使用中調(diào)整不便。6.5.3固定板的材料選取固定板要有良好的耐磨性和強度，選用45#鋼淬火硬度HRC28~32。6.6墊板的設(shè)計與校核6.6.1墊板的材料選取上下墊板以及中間墊板采用45#鋼，淬火硬度HRC43~48。6.6.2墊板的強度校核σ壓=FA式中：F——沖裁力（N）；A——承壓面積（mm2[σ壓]——[σ壓]查表6-1可知，[σ壓所以墊板強度滿足要求。6.7模架的選取根據(jù)凹模周界選用標準四導(dǎo)柱模架，規(guī)格如下：凹模周界315×200×25上模座315×200×55GB/T2855.2-2008下模座315×200×45GB/T2855.1-2008導(dǎo)柱Φ35×194GB/T6861.1-1990導(dǎo)套Φ50×109GB/T6861.6-19906.8彈性元件的選取6.8.1卸料彈簧的選取卸料力：：F卸料1=176.48NF卸料3=859.25N所以F=176.48+282.34+859.25+1711.48=3029.55N由于卸料力大，空間結(jié)構(gòu)等原因，初選8根彈簧。則每根彈簧分擔的卸料力為：F故選用彈簧的規(guī)格如下：彈簧外徑D=Φ25mm鋼絲直徑d=Φ4mm彈簧自由高度H0=75mm節(jié)距最大工作負荷下的總變形量F2最大工作負荷下的單圈變形量f=2.16mm最大工作負荷P2=590N有效圈數(shù)校核彈簧最大允許壓縮量，公式如下：F2≥h預(yù)式中：h預(yù)——彈簧預(yù)壓縮量（mmh工作——卸料板工作行程，一般取料厚+1mm(mm)h修磨——凸、凹模修磨量，一般取4~10mm則，彈簧的預(yù)壓縮量：h預(yù)彈簧的工作行程：h工作彈簧的修磨量：h修所以，h預(yù)+h工作彈簧安裝孔尺寸的確定可按下表選取。表6-3彈簧安裝孔尺寸彈簧外徑D6~1010~1515~2020~2525~30>30安裝孔內(nèi)徑D2D+1D+1D+1D+1D+1D+1孔底厚度3571013136.8.2浮頂器彈簧的選取頂件力：F頂件1=235.31NF頂件3=1145.66N所以，F(xiàn)頂件總=F頂件1+F頂件=235.31+376.46+1145.66+2281.97=4039.4N由于浮頂器共設(shè)有16個，故每根彈簧分擔的力為:F故選取方鋼絲螺旋彈簧的工作參數(shù)如下：彈簧外徑：D=15mm鋼絲剖面邊寬：a=3mm節(jié)距：t=4mm最大工作負荷：P2最大工作負荷下的單圈：f=0.70mm有效圈數(shù)：n=19校核彈簧最大允許壓縮量，公式如下：F2≥h預(yù)式中：h預(yù)——彈簧預(yù)壓縮量（mmh工作——料厚+1mm(mm)h修磨——凹模修磨量（mm則，彈簧的預(yù)壓縮量：h預(yù)彈簧的工作行程：h工作彈簧的修磨量：h修所以，h預(yù)+h工作6.9卸料螺釘?shù)倪x取材料選取45#鋼，熱處理HRC35~40。螺釘選取M10，螺釘長度L=6+17+20+20+10+10+17=100mm6.10模具閉合高度計算沖模的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)（工作行程最低點）時，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。模具閉合高度計算公式如下：H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+式中：h1——上模板厚度（mmh2——上墊板厚度（mmh3——凸模固定板厚度（mmh4——限位行程（mmh5——中間墊板厚度（mmh6——卸料板厚度（mmh7——凹模板厚度（mmh8——下墊板厚度（mmh9——下模板厚度（mmH=45+10+20+10+10+28.8+25+10+55=213.8mm。第7章壓力機的選擇7.1壓力機類型的確定根據(jù)該制件的精度要求和完成工序的工藝性質(zhì)，擬選用開式曲柄壓力機。雖然開式壓力機的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量，但是它具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機械化的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點。7.2壓力機的選擇由于級進模的特點，為防止設(shè)備超載，可按以下公式確定壓力機的公稱壓力。F壓=（1.6~1.8）F總（式其中：F總=F沖1+F沖=3921.84+6274.32+19094.4+38032.8=67.32kN則，F(xiàn)壓=（1.6~1.8）×67.32=107.72~所以選取曲柄開式壓力機，型號為J23-16，主要參數(shù)如下:公稱壓力/kN：160滑塊行程：55mm閉合高度：175~220mm模柄孔尺寸：Φ30×50工作臺臺面尺寸：前后300mm、左右450mm模柄選用壓入式模柄，材料為Q235A。7.3沖模閉合高度校核沖模設(shè)計時，必須使沖模的閉合高度與壓力機的閉合高度相適應(yīng)，通常應(yīng)滿足下列關(guān)系式：(Hmax-5)≥H≥(Hmin式中：Hmax——壓力機的最大閉合高度（mmHmin——壓力機的最小閉合高度（mmH——沖模的閉合高度（mm）。H=213.8mm所以，220-5≥213.8≥175+10,滿足要求。故壓力機可用。因為模柄夾持部分的直徑和高度必須與滑塊的模柄孔相適應(yīng)，模柄直徑與模柄孔直徑相等，模柄的高度應(yīng)小與模柄孔的深度，一般可取5~10mm。對照模柄尺寸和模柄孔徑，故模柄可以用壓力機的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列問題。第8章模具的價格估算所謂經(jīng)濟性，就是以最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效果，也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則，在沖壓生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品產(chǎn)量，品種計劃前提下，產(chǎn)品成本降低，說明企業(yè)經(jīng)濟效果越大。對每一種有一定技術(shù)要求的沖壓件，可選用各種不同的加工方案，如不同的模具結(jié)構(gòu)形式和不同的模具模具材料與制模方法等。方案不同，工件的成本則不一樣，作為生產(chǎn)廠家，總希望工件的生產(chǎn)成本最低，以獲得最高的經(jīng)濟效益，所以，在評價一個技術(shù)方案是否先進，是否合理時，除要考查該方案可行性外，還應(yīng)該考慮該方案的經(jīng)濟效益情況，即應(yīng)該進行技術(shù)－經(jīng)濟效益分析。8.1影響價格的因素主要從以下幾方面考慮價格：1、原材料：模架大部分用的HT200，墊板，固定板，卸料板，凹模板等多數(shù)用45號鋼，只有要求耐磨的凸模用Cr12MoV，這樣，模具材料比較便宜。2、加工費：在設(shè)計排樣圖時，已經(jīng)考慮到了模具加工時的工藝性，采用橫排。所以這樣就使大部分零件用車，銑，刨，磨等簡單手段就能加工出來。只有凹模等幾塊板的型腔用線切割加工，這樣降低了模具的加工費用。3、模具的壽命：在排樣圖時，采用橫排，使凹模，凸模都避免出現(xiàn)尖角，這樣，就降低了模具的磨損，提高了模具的使用壽命。8.2模具價格的估算模具價格由下列各項組成：模具價格=材料費+設(shè)計費+加工費與利潤+試模費+包裝運輸費+增值稅式中，材料費（包括材料和標準件）約占模具總費用的30%；設(shè)計費約占模具總費用的5%；加工費（包括管理費）與利潤占模具總費用的40%~50%；試模費，大中型模具可控制在3%左右，小型精密模具可控制在5%左右；包裝運輸費可按實際計算或3%計算；增值稅占模具總價格的17%。8.2.1原料費墊板45#鋼V=315×200×10×3=1890cm3ρ=7.85g/則m=ρV=7.85×1890=14836.5g凸模固定板45#鋼V=315×200×20=1260cm3ρ=7.85g/則m=ρV=7.85×1260=9891g卸料板45#鋼V=315×200×28=1764cm3ρ=7.85g/則m=ρV=7.85×1764=13847.4g凹模板45#鋼V=315×200×25=1575cm3ρ=7.85g/則m=ρV=7.85×1575=12363.75g上模座HT200V=315×200×55=3465cm3ρ=7.2g/則m=ρV=7.2×3465=24948g下模座HT200V=315×200×45=2835cm3ρ=7.2g/則m=ρV=7.2×2835=20412g則，這幾塊板的總質(zhì)量為m總=96.3kg翻邊凸模體積：V≈π×4.52×75≈4.77cm落料凸模體積：V≈23×77×69≈100cm切邊凸模體積：V≈5×28.1×69≈9.69cm彎曲凸模1體積：V≈5×33.1×69≈11.42cm彎曲凸模2體積：V≈5×14.1×69≈4.86cm彎曲凸模3和4體積：V≈2×5×22×69≈15.18cm則這幾個凸模的總體積：V總=總質(zhì)量：m總=ρV=8.3×145.92標準件螺釘、銷釘、模柄等估價為2000元。45#鋼單價為50000/噸，則板的估價為48150元。Cr12MoV單價為25000/噸，則各個凸模估價為30000元則材料總價為80150元。8.2.2模具價格由上述公式可算出模具價格為267167元。第9章凹模板加工工藝凹模板外形尺寸為315×200×25，材料為45#鋼。加工工藝如下表。表9-1凹模板加工工藝工序工種工序內(nèi)容設(shè)備1下料下鍛料，320×205×30，材料45鋼2熱處理退火3刨削刨六面，留單面磨削余量0.5mm。龍門刨床4磨削磨上下兩平面和相鄰兩側(cè)面，留單面余量0.3mm萬能工具磨床5鉗工畫出異形凹?？准岸惚懿?，并鉆孔8個?12mm，4個?12mm，22個?6mm，2個?5mm以及8個?4mm，鉆出銷孔和穿絲孔。坐標鏜床6鉗工鉆螺紋底孔并攻絲7熱處理淬硬HRC28~328磨削磨上下兩平面及四周平面至321×200×25萬能工具磨床9線切割割出凹模異形孔和躲避孔線切割機床10鉗工沿線切割異形孔及其他孔至