畢業(yè)設(shè)計（論文）底板成套模具設(shè)計

1、 摘 要 模具是現(xiàn)代化的生產(chǎn)重要工藝裝備，在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都越來越多地依模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工，越來越引起人們的重視，模具也趨向標(biāo)準(zhǔn)化，模具設(shè)計水平的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。 彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對運動，導(dǎo)致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿的運動是非常關(guān)鍵的，為了保證彎曲的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，必須首先控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應(yīng)確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎

2、曲件推出，否則彎曲件變形，生產(chǎn)效率低。對于精度要求比較高的彎曲件，應(yīng)特別注意一點，最好在彎曲運動中，要又一個運動死點，即所有相關(guān)結(jié)構(gòu)件能夠碰死。本文主要介紹了關(guān)于底板成套模具的設(shè)計，本次設(shè)計的主要內(nèi)容：底板沖孔落料模具設(shè)計、彎曲模、復(fù)合模設(shè)計；模具的技術(shù)要求及材料選用；主要設(shè)計尺寸的計算；工作部分尺寸計算；模具的總體設(shè)計；主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計；模具的總裝圖；模具的裝配等。關(guān)鍵詞：底板；沖孔；落料；復(fù)合模；彎曲模 abstractkeywords: 目 錄摘 要iabstractii第1章 引言11.1沖壓模具設(shè)計概論11.2沖壓模具發(fā)展歷史和國內(nèi)外沖壓模具狀況21.2.1沖壓模具國內(nèi)現(xiàn)狀21.

3、2.2沖壓模具國外現(xiàn)狀21.3未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢31.4 本文研究的主要內(nèi)容4第2章 沖壓工藝計算及模具總體設(shè)計52.1沖壓件工藝性分析52.2確定工藝方案62.3模具設(shè)計計算72.3.1排樣72.3.2沖裁凸模、凸凹模和凹模刃口尺寸的計算112.3.3沖壓力的計算及壓力機(jī)的選擇142.3.4確定壓力中心162.4模具總體設(shè)計16第3章 沖壓模具零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計183.1沖壓模及零件分類183.1.1沖壓模分類183.1.2沖壓模具零件分類193.1.3模具的標(biāo)準(zhǔn)化193.2沖裁模工作零件設(shè)計203.3定位裝置設(shè)計263.4卸料裝置的設(shè)計263.5其他零件選用與設(shè)計28第4章 沖裁模零

4、件制造工藝設(shè)計324.1模具制造工藝設(shè)計的基本內(nèi)容和目的324.2沖裁模零件制造工藝設(shè)計324.2.1沖裁模工作零件的工藝設(shè)計324.2.2固定板零件的工藝設(shè)計354.2.3導(dǎo)向零件的工藝設(shè)計35第5章 結(jié)論37參考文獻(xiàn)38致 謝39第1章 引言1.1沖壓模具設(shè)計概論模具是工業(yè)生產(chǎn)中的主要工藝設(shè)備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的主要基礎(chǔ)之一。加入世貿(mào)后，各國經(jīng)濟(jì)往來十分頻繁，世界各國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人類消費日趨增長，消費結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，消費的增長帶來了全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國也漸漸的轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜绲闹圃熘行?，并且現(xiàn)在產(chǎn)品有75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件，50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模

5、具成型1。沒有高水平的模具，也就沒有高水平的工業(yè)產(chǎn)品，因此模具技術(shù)也成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。本課題要求對搖臂成套模具進(jìn)行設(shè)計，通過對零件進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析確定零件的的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝。通過該課題能夠讓學(xué)生掌握中等復(fù)雜程度的零件沖壓模具設(shè)計與制造的一般方法，對零件沖壓工藝方案的制定、工藝計算及模具設(shè)計有了更深層次的認(rèn)識，并學(xué)會對模具設(shè)計資料的檢索與整合以及對已有資料的充分合理的使用，該實踐性課題是對學(xué)生理論學(xué)習(xí)水平的實踐和檢驗，可對以后從事類似的工作有一定的指導(dǎo)性與實踐性意義2。1.2沖壓模具發(fā)展歷史和國內(nèi)外沖壓模具狀況1.2.1沖壓模具國內(nèi)現(xiàn)狀改革開放以

6、來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。模具工業(yè)一直以15%只有的增長速度快速發(fā)展。特別是在過去的10多年里更是取得了令人矚目的成就，例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的的汽車覆蓋件沖壓成型分析kmas軟件，上海交通大學(xué)模具cad國家工程研究中心開發(fā)的冷卻模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模cad軟件在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；cad/cae/cam技術(shù)普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)大的一部分大型的，精密的，復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口3。1.2.2沖壓

7、模具國外現(xiàn)狀沖壓模具在國際上的應(yīng)用十分廣泛。國外的模具發(fā)展比較全面，且技術(shù)含量高，加工質(zhì)量好，原材料的的利用率高，但由于掌握這里頂尖模具技術(shù)的國家較少，高精尖的產(chǎn)品數(shù)量仍比較少且價格高昂。而一些中低檔的模具因其對技術(shù)要求低普及的比較全面4。以日本為例，日本是世界第一大模具生產(chǎn)國。國內(nèi)有許多家世界聞名的機(jī)床制造廠家，加工模具的高速加工中心，電加工機(jī)床，龍門銑床，精密磨床，數(shù)控系統(tǒng)等全都具備世界級名牌。優(yōu)秀的機(jī)床制造業(yè)為模具制造奠定了堅實的的基礎(chǔ)，如在電子超精密模具中，集成電路，微型電機(jī)模具精度達(dá)到了0.1um的誤差，處于世界領(lǐng)先水平，it產(chǎn)品更新更快，如手機(jī)開發(fā)研制周期為2個月，產(chǎn)品試制期為7天

8、，一般7套模具150兆nc數(shù)據(jù)，兩天就完成編程，計算機(jī)設(shè)計及制造技術(shù)都非常先進(jìn)5。1.3未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、和“價格低”的要求服務(wù)，模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€方面：(1)模具結(jié)構(gòu)日趨大型、精密、復(fù)雜及壽命日益提高。由于成型零件日趨大型及高效率生產(chǎn)所要求的一模多腔，使模具日趨大型化；隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求，今后模具加工的精度將更小，這必將促進(jìn)超精密加工的發(fā)展。(2)cad/cae/cam 技術(shù)在模具設(shè)計制造中的廣泛應(yīng)用。在模具設(shè)計與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計的制造系統(tǒng)(cad/c

9、ae/cam)，發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具(軟模、低熔點合金模具等)制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。模具制造是設(shè)計的延續(xù)，推行模具設(shè)計與制造一體化可達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的要求。實踐證明，模具cad/cae/cam技術(shù)是當(dāng)代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供nc程序，也可針對不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過數(shù)值模擬方法達(dá)到預(yù)測產(chǎn)品成型過程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從cad/cae/cam一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢是集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實現(xiàn)cad/cae/cam協(xié)同作業(yè)，

10、以充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢和功效。因此，應(yīng)大力進(jìn)行高端輔助設(shè)計制造軟件的培訓(xùn)、推廣和應(yīng)用6。(3)快速經(jīng)濟(jì)模具技術(shù)的推廣應(yīng)用?？焖倌＞咧圃旒翱焖俪尚图夹g(shù)是在近兩來迅速發(fā)展起來的，并正向著高精度、更快捷的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術(shù)相比，該技術(shù)具有制模周期短、成本特點，是綜合經(jīng)濟(jì)效益較顯著的模具制造技術(shù)。近年來快速模具制造商投入了很大的人力和物力，對各種模具的快速制造工藝進(jìn)行研發(fā)，對傳統(tǒng)的快速模具制造技術(shù)進(jìn)行改造，嫁接了先進(jìn)的rp及nc技術(shù)，有效滿足一些高精度、高壽命模具的生產(chǎn)需求。(4)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和

11、降低模具制造成本。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)進(jìn)一步增加規(guī)格、品種、發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡(luò)，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長、價格低的優(yōu)質(zhì)模具標(biāo)準(zhǔn)件。(5)開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)。模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ)，制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。當(dāng)前，國外模具材料系列日趨完善與細(xì)化，國內(nèi)開發(fā)的高級優(yōu)質(zhì)模具鋼品種雖然不少，但推廣應(yīng)用不足，每年所需約70萬噸模具鋼還要有相當(dāng)一分進(jìn)口。模具表面處理技術(shù)對模具的制造精度、模具的強(qiáng)度

12、、模具的壽命、模具的制造成本等有著直接的影響。稀土表面工程技術(shù)和納米技術(shù)表面工程技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步推動模具制造的表面工程技術(shù)的發(fā)展。同時處理技術(shù)由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。(6)沖壓成形技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化，可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理念、失穩(wěn)理論與變形程度等對成形過程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測和可控程序。數(shù)字化主要體現(xiàn)在應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對沖壓過程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓方案7。(7)成形過程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實用化方向取得很大的發(fā)展，并與化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技

13、術(shù)、智能化控制將從簡單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜開關(guān)零件成形，從而真正進(jìn)入實用階段8。(8)注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度地實現(xiàn)多目標(biāo)全局優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。(9)對產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便宜從產(chǎn)品初步設(shè)計甚至構(gòu)思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估9。(10)沖壓技術(shù)將具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來小指量多品種混流生產(chǎn)模式及市場多樣化、修改化需求的發(fā)展趨勢，加強(qiáng)企業(yè)對市場變化的快速響應(yīng)能力。推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)(fms)、多工位高速自動沖壓機(jī)以及智能機(jī)

14、器人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)10。1.4 底板成套模具研究的主要內(nèi)容圖1-1為產(chǎn)品零件圖 圖1-1底板完成底板模具設(shè)計分三步：1.4.1 底板沖孔落料模具設(shè)計改進(jìn)后的工藝尺寸的底板沖孔落料模具設(shè)計1沖壓件工藝設(shè)計：包括工件排樣設(shè)計；沖壓力計算；沖壓設(shè)備選擇；模具壓力中心位置確定。2凸模，凸凹模，凹模刃口尺寸設(shè)計及模具總體設(shè)計：包括各模刃口尺寸設(shè)計；模具總體設(shè)計。3沖壓模具零件與結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括工作零件設(shè)計；定位裝置設(shè)計；卸料及出件裝置設(shè)計。1.4.2 彎曲模具設(shè)計1. 彎曲凸、凹模設(shè)計（1） 凸模圓角半徑（2） 凹模圓角半徑（3） 凹模的深度（4） 凸、凹模間的間隙（5） u

15、型彎曲件凸、凹模橫向尺寸及公差的確定2. 彎曲力的計算及沖床的選用(1) 自由彎曲力的計算(2) 校正彎曲時的彎曲力的計算(3) 頂件力和壓料力的選擇(4) 沖壓設(shè)備公稱壓力的選擇1.4.3彎曲模具設(shè)計1彎曲凸、凹模設(shè)計凸模圓角半徑凹模圓角半徑凹模的深度凸、凹模間的間隙u型彎曲件凸、凹模橫向尺寸及公差的確定2.彎曲力的計算及沖床的選用1 自由彎曲力的計算2 校正彎曲時的彎曲力的計算3 頂件力和壓料力的選擇4 沖壓設(shè)備公稱壓力的選擇第2章 沖壓工藝計算及模具總體設(shè)計2.1沖壓件工藝性分析工件結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，材料為q235鋼，中批量生產(chǎn)，厚度為3mm，結(jié)構(gòu)不對稱，形狀不復(fù)雜，沒有違反沖裁的工藝

16、性原則，零件能滿足沖壓工藝要求，可以進(jìn)行下一步的設(shè)計。1尺寸精度。要求普通沖裁尺寸精度低于it13級，現(xiàn)在產(chǎn)品的設(shè)計精度低于it13級，所以尺寸精度滿足要求2沖裁件斷面質(zhì)量分析因為一般用普通沖裁方式?jīng)_3mm以下的金屬板料時，其斷面粗糙度ra可達(dá)12.53.2 ，毛刺允許高度為0.010.05mm；本產(chǎn)品在斷面粗糙度和毛刺高度上沒有太嚴(yán)格的要求，所以只要模具精度達(dá)到一定要求，沖裁件的斷面質(zhì)量可以保證。3產(chǎn)品材料分析對于沖壓件材料一般要求得力學(xué)性能是強(qiáng)度低，塑性高，表面質(zhì)量和厚度公差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。查沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能，q235屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，其力學(xué)性能是強(qiáng)度、硬度和塑性指標(biāo)適中，經(jīng)退火后，

17、用沖裁的加工方法是完全可以成形的。另外產(chǎn)品對于厚度和表面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的產(chǎn)品的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證。q235鋼抗剪強(qiáng)度為=370mpa，抗拉強(qiáng)度=460 mpa，斷后伸長率31，因此材料具有良好的塑性和較高的彈性，沖裁性較好，適合沖裁加工，普通沖裁完全可以滿足要求。經(jīng)上述分析，產(chǎn)品的材料性能符合冷沖壓加工要求。 2-1 零件圖 圖2-2 補標(biāo)公差后的零件圖2.2確定工藝方案該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案1. 方案一 先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。2. 方案二 沖孔和落料復(fù)合，采用復(fù)合模生產(chǎn)。3. 方案三 先沖孔再落料連

18、續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序和兩副模具，成本較高而生產(chǎn)率較低，適合小批量生產(chǎn)。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，并且沖孔工件距邊緣最小壁厚在15mm左右，滿足凸凹模最小壁厚的要求。模具強(qiáng)度較高。方案三生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。因此，該工件的沖壓生產(chǎn)選用方案二和方案三都可以，但考慮復(fù)合模的沖壓精度比級進(jìn)模高，故選用方案二復(fù)合模更為合理。2.3模具設(shè)計計算2.3.1排樣1. 排樣沖裁件在條料、帶料或板料上合理的布置方法叫排樣。排樣是提高材料利用率、降低成本、保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施，是沖裁模具設(shè)計的依據(jù)。決定排樣方案應(yīng)遵循的原則

19、是：保證在最低耗材和最高的生產(chǎn)率的條件下得到合格的零件，同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、工人的安全操作、模具壽命長及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)情況等，權(quán)衡利弊，做出較為合理的排樣方案7。采用少、無廢料的排樣雖然可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但是因材料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時由于模具單邊受力，不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此排樣時統(tǒng)籌兼顧、全面考慮采用有廢料排樣。見圖2-2 圖2-3 排樣圖2. 搭邊搭邊是排樣時毛胚外形與條料側(cè)邊及相鄰毛胚外形之間設(shè)置的工藝廢料。搭邊值要合理地確定，搭邊值過大

20、，浪費原材料，使材料利用率低；搭邊值過小，沖裁時條料容易翹曲或拉斷，造成送料困難，有時會夾入凸、凹模的間隙之中，損壞模具刃口，產(chǎn)生毛刺等。合理的搭邊值見表2-1 表2-1 合理的搭邊值 料厚t 圓形 非圓形 反復(fù)送料 自動送料 1 1 1 1 1 1.5 1.5 2 1.5 3 2 2.5 2 12 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 23 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3.5 3 34 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 45 4 3 5 4 6 5 5 4 56 5 4 6 5 7 6 6 5 68 6 5 7 6 8 7 7 6 8 7 6 8 7 9 8 8 7根

21、據(jù)表2-1 取3，1取3。3. 步距 指沖壓過程中條料每次向前送進(jìn)的距離，其值為排樣時送進(jìn)方向兩相鄰毛胚之間的最小距離值。步距可定義為 （2-1）式中： s沖裁步距理論公差；沿條料送進(jìn)方向，毛胚外形輪廓的最大寬度值，mm；a1沿送進(jìn)方向的搭邊值，mm；4. 條料寬度的確定條料寬度計算公式： （2-2）導(dǎo)板之間的距離計算公式： （2-3） 式中： b條料寬度尺寸； b1導(dǎo)料板之間距離尺寸； 條料寬度的裁剪單向（負(fù)向）公差，見表2-2；1條料與導(dǎo)料板之間的間隙，一般薄料時取0.10.3mm，取0.3 mm；d單排時為工件展開寬度。 表2-2 條料裁剪公差 mm 板料厚度 1 12 23 34 條

22、50 0.4 0.5 0.7 0.9 料 50100 0.5 0.6 0.8 1.0 寬 100150 0.6 0.7 0.9 1.1 度 150220 0.7 0.8 1.0 1.2 220300 0.8 0.9 1.1 1.3 5.材料的利用率沖裁件的實際面積與所用面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是購買原材料多少的依據(jù)。材料利用率的計算公式： （2-4）式中：材料的利用率； a產(chǎn)品展開毛胚外形所包容的面積（包括將要沖掉的孔或其它形狀的廢料在內(nèi)）； b條料寬度；s沖裁步距。圖2.4條料與導(dǎo)尺之間的關(guān)系2.3.2沖裁凸模、凸凹模和凹模刃口尺寸的計算1. 凸模與凹模

23、刃口尺寸確定的原則 落料件的尺寸取決于凹模，落料模應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)，間隙由減小凸模尺寸來取得。沖孔件的尺寸取決與凸模，沖孔模應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙由增大凹模尺寸來取得，考慮到間隙在模具使用過程會隨磨損而增大，故設(shè)計凸模和凹模時初始間隙應(yīng)取最小值。 應(yīng)區(qū)分模具磨損過程中凸模和凹模尺寸的變化趨勢。在設(shè)計制造新模具時落料凹模尺寸應(yīng)接近于落料件的最小極限尺寸，沖孔凸模尺寸應(yīng)接近于沖孔孔件的最大極限尺寸。 凸模與凹模的制造公差應(yīng)與沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)，其上下偏差應(yīng)按入體原則來標(biāo)注。一般沖裁模精度較沖裁件精度高23級7。2. 凸模與凹模分別加工時刃口尺寸的計算方法 可行性判斷 凸模與凹模并不是在任何

24、情況下均可以采用分別加工，只有在滿足下列條件或 式中：凸凹凸凹模的制造公差，按it10it11級選用。工件料厚: 3mm zmax=0.64, zmin=0.46工件尺寸10 +0.18 ，其凸模凸=0.058，凹=0.090.058+0.09=0.1480.64-0.46=0.18凸模與凹模分別加工可行。 計算公式凸模與凹模分別加工所以要分別計算凸模與凹模刃口與制造公差落料： 凹模尺寸 （2-5）凸模尺寸 （2-6）沖孔： 凸模尺寸 （2-7）凹模尺寸 （2-8）式中: d凹落料凹模公稱尺寸,mm； d凸落料凸模公稱尺寸,mm； dmax落料件最大極限尺寸，mm； d凸沖孔凸模公稱尺寸,mm

25、； d凹沖孔凹模公稱尺寸,mm； dmin沖孔件最小極限尺寸,mm；制件公差（上下公差之和）,mm；凸凸模下偏差按it10選用,mm；凹凹模上偏差按it11選用,mm；zmin凸凹模最小初始雙面間隙（查表）,mm；x 系數(shù)，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）：當(dāng)制件公差為it10以上，取x=1；當(dāng)制件公差為it11it13，取x=0.75；當(dāng)制件公差為it14，取x=0.5；工件需沖孔尺寸分別有10 +0.18 ；其凸、凸凹模刃口尺寸為：工件需落料的尺寸分別有；。其凸凹模、凹模刃口尺寸為： 孔心距的計算孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸，在同一工步中，工件上沖出孔距為l+2時

26、，其凹模孔中心距l(xiāng)凹按下式計算： (2-9)式中：l凹凹?？仔木嗟墓Q尺寸,mm； lmin工件孔心距的最小尺寸,mm；工件孔心距尺寸l=200.122.3.3沖壓力的計算及壓力機(jī)的選擇1沖裁力的計算沖裁力是選用壓力機(jī)噸位（標(biāo)稱壓力）的主要依據(jù)，也是模具強(qiáng)度剛度設(shè)計校核時必需的數(shù)據(jù)。對于普通平刃口凸凹模的沖裁，其理論沖裁力f可按下式計算 (2-10)式中：f沖裁力，n； l沖裁輪廓線長度，mm；t板料厚度，mm；材料的抗剪強(qiáng)度，mpa；k考慮刃口磨損鈍化，沖裁間隙不均勻，材料機(jī)械性能與厚度尺寸波動等因素而增加的安全系數(shù)，常取1.3其中：零件周長277.5mm，q235鋼的抗剪強(qiáng)度為370mpa

27、。同理沖孔力： 其中：零件孔周長31.4mm，q235的抗剪強(qiáng)度為370mpa。2卸料力頂件力及推件力的計算式中：f沖裁力；n； f卸卸料力，n； k卸卸料力系數(shù)。 3. 總沖壓力計算4.沖壓設(shè)備選擇沖壓設(shè)備選擇的原則： 壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時的總壓力 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和行程次數(shù)。 根據(jù)模具尺寸大小、安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺面尺寸。 選擇壓力機(jī)的閉合高度與模具是否匹配。 模柄直徑、長度尺寸是否與壓力機(jī)滑塊模柄孔直徑、深度尺寸相當(dāng)。 壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)該是拉伸深度的22.5倍。 壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)當(dāng)保證有最高的生產(chǎn)率。 壓力機(jī)應(yīng)該使用方便和安全。初步選擇設(shè)備為jc23-6

28、3開式雙柱可傾式壓力機(jī)其主要參數(shù)為：公稱壓力（kn）：630?；瑝K行程（mm）：120?；瑝K行程次數(shù)(次min)：70。最大閉合高度（mm）:360。滑塊調(diào)節(jié)量（mm）:90。工作臺尺寸(mmmm):4807100。墊板尺寸（mm）:厚度60。模柄孔尺寸（mm）:直徑40，深度70。2.3.4確定壓力中心沖裁模具上所有凸模的沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機(jī)滑塊的中心線重合，否則滑塊就會受到偏心載荷而導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。因工件形狀對稱，其壓力中心就是工件的幾何中心。2.4模具總體設(shè)計1. 模具類型的選擇 由沖壓工

29、藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，選用先落料后沖孔。2. 定位方式的選擇 確定合適的定距、定位方式不僅有利于提高沖壓件的質(zhì)量。而且便于操作和確保沖壓安全生產(chǎn)。因為該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方式采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置，控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。3. 卸料、出件方式的選擇模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時比固定卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作，且彈壓卸料板卸料時對條料施加的是柔性力，不會損傷工件表面，因此實際設(shè)計中

30、盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時，才改用固定卸料板。隨著模具用彈性元件彈力的增強(qiáng)(如采用矩形彈簧)，彈壓卸料板的卸料力大大增強(qiáng)。根據(jù)目前情況，當(dāng)材料料厚約在2mm以下時采用彈壓卸料板，大于2mm時采用固定卸料板較為貼近實際。本模具所沖材料的料厚為3mm，因此不可采用彈壓卸料板。工件料厚為3mm，相對較厚，卸料力也比較大，沖孔的廢料可從壓力機(jī)的工作臺孔中漏下，故模具周圍清潔。沖出的工件靠剛性推件裝置推出。4.導(dǎo)向方式的選擇導(dǎo)向零件有許多，如用導(dǎo)板導(dǎo)向，則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以也不

31、采用；針對這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡單，操作又方便，還可降低成本。為了提高模具的壽命和工件的質(zhì)量，方便安裝調(diào)試，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。第3章 沖壓模具零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1沖裁模工作零件設(shè)計1.沖裁凹模 凹模刃口孔形 hh 圖3-1采用圖3-1刃口空形，向上頂出沖件或廢料。其特點刃邊強(qiáng)度較好，孔口尺寸不隨刃磨面增大；易積件和廢料，推件力大。 凹模外形尺寸按經(jīng)驗公式計算：凹模厚度 （3-1）式中：p沖裁力，n； k1沖裁輪廓修正系數(shù)，取k1=1.25； k2凹模材料修正系數(shù)，取k2=1.3。凹模壁厚：根據(jù)c 3040mm的公式

32、要求，取c=50mm凹模長度l的確定： l=92.4+250=192.4mm凹模的寬度=50.2+250=150.2mm凹模的尺寸取：195mm155mm60mm。 表3-1 沖裁輪廓長度修正系數(shù)k1值輪廓長度mm 50 5075 75100 150300 300500 500修正系數(shù)k1 1.0 1.12 1.25 1.37 1.50 1.60 表3-2 凹模材料修正系數(shù)k2值 凹模材料 合金工具鋼 碳素工具鋼 修正系數(shù)k2 1.0 1.3 凹模上螺孔、銷孔和螺釘尺寸表3-3 不同凹模厚度的緊固螺釘尺寸選用凹模厚度mm 13 13 19 1925 2532 32 使用緊固螺釘 m4 m5 m

33、5 m6 m6 m8 m8 m10 m10 m12凹模的緊固螺釘選用4m10。從凹模外緣到螺孔的尺寸 （3-2）螺孔間距離取90mm銷釘選用210從凹模外緣到銷釘孔的尺寸 凹模的刃口與邊緣、刃口與刃口之間的距離 表3-4 凹模的刃口與邊緣之間的距離 單位mm料厚 料寬 0.8 0.81.2 1.53.0 3.05.040 22 24 28 324050 24 27 31 355070 30 33 36 407090 36 39 42 4690120 40 45 48 52 120150 44 48 52 55由表3-3取凹模刃口與邊緣之間的距離a=52mm 凹模強(qiáng)度校核根據(jù)矩形凹模強(qiáng)度計算的近

34、似公式： （3-3）凹模厚度為60mm38.5mm,計算符合要求。式中：f沖裁力，n；445742 n 彎許用彎曲應(yīng)力，cr12為450mpa； h最小凹模最小厚度，mm。 凹模圖如3-2所示。 圖3-2 凹模2.沖裁凸模 沖裁凸模又稱沖頭，凸模本身按部位作用不同可分為工作部分（即刃口）和固定部分。 凸模的形式?jīng)_10孔凸模形式見圖3-3凸凹模形式見圖3-4 圖3-3 凸模 圖3-4 凸凹模 凸模的長度凸模的長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要確定，使用固定卸料板按下式計算。 （3-4）式中：h1凸模固定板的厚度；h2卸料板的厚度；h3導(dǎo)料板的厚度；y附加的長度，包括凸模刃口修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度，凸模固定

35、板與卸料板之間的安全距離，取20mm. 凸模強(qiáng)度校核壓應(yīng)力校核對于圓形凸模： （3-5）取d=10mm合格。式中：dmin凸模最小直徑，mm； t料厚，mm； 抗剪強(qiáng)度，mpa；凸模材料的許用應(yīng)力，mpa。彎曲應(yīng)力校核： （3-6）取l=60mm，合格。 凸模墊板承壓計算 （3-7）式中:f沖裁力，n；a承壓面積，mm2；d凸模承壓面的直徑，mm；壓許用壓應(yīng)力，500mpa；3.3定位裝置設(shè)計定位裝置的作用是限定毛胚（條料和塊料）送料間距和送入沖模的毛胚有正確的位置，以保證沖出合格的零件。1導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板(導(dǎo)尺)導(dǎo)料銷或?qū)Я习迨菍l料或卷料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏定位零件。采用從前向后送料，導(dǎo)

36、料銷位于條料的兩側(cè)，四個，設(shè)置在彈壓卸料板上，為活動式。導(dǎo)料板設(shè)置在條料兩側(cè)，為使條料順利通過，兩導(dǎo)料板距離等于條料寬度加上一個間隙值。導(dǎo)料板的厚度設(shè)計為6mm。2擋料銷采用圓頭式擋料銷。此種擋料銷的固定部分和工作部分的直徑差別很大，不至于削弱凹模的強(qiáng)度，并且制作簡單，使用方便，一般裝在凹模上，適應(yīng)于帶固定卸料板和彈性卸料板的沖模中。3.4卸料裝置的設(shè)計1.選用彈壓卸料裝置由卸料板、橡膠塊和卸料螺釘?shù)攘慵M成。彈壓卸料既起卸料作用又起到壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平面度高。在復(fù)合模中，特別小的沖孔凸模與卸料板的單邊間隙按h7h7配合制造，凸模與固定板以h7h6配合。此外在模具開啟狀態(tài)，卸料

37、板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.30.5mm，以便順利卸料。2.卸料板卸料方式卸料板卸料跟廢料切刀結(jié)合起來使用，廢料切刀的刃口長度比廢料寬度大一些，刃口比凸模刃口低。3卸料板外形尺寸卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸一致，厚度小于凹模的厚度，為10mm。4. 卸料橡膠的設(shè)計卸料橡膠的設(shè)計計算卸料板工作行程h： （3-8）式中：h1凸模凹進(jìn)卸料板的高度（mm）； t 材料厚度（mm）； hq 凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度（mm）；橡膠工作行程h： （3-9）式中：h2凸模修模量（mm）；橡膠自由高度h自由：橡膠的預(yù)壓縮量h收：橡膠承受的載荷f1：式中：f卸料力（n）; k卸卸料系數(shù)，取0.04； f沖沖裁力（

38、n）橡膠的外徑d：式中：d圓筒形橡膠內(nèi)徑，取d=12mm；校核橡膠的自由高度： 滿足要求。橡膠的安裝高度為h安=31mm。 3.5模具的設(shè)計該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜，以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格，導(dǎo)柱分別為，。上模座厚度取45mm,上模墊板厚度取20 mm,固定板厚度取30mm, 下模座厚度取55mm,凸模長度為60mm,凹模厚度為60 mm,沖裁后凸模進(jìn)入凹模的深度取2 mm,則該模具的閉合高度h為：該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)jc23-63的最大裝模高度360mm,可以使用。 模具總裝配圖，如圖3-8所示。圖3-8底板模具裝配圖第4章 u型彎曲

39、模具設(shè)計材料結(jié)構(gòu)及精度分析該工件材料 q235鋼為軟材料,在彎曲時應(yīng)有一定的凸凹模間隙.工件的尺寸全部為自由公差,可看作 it14 級,尺寸精度較低,普通彎曲就能滿足 要求.零件結(jié)構(gòu)簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利，可查，q235的允許最小彎曲半徑rmin =0.5t=0.5mm, 而零件的彎曲半徑r=0.75mm 故，不會彎裂。計算零件的相對彎曲半徑，r/t=0.75/0.5=1.558,所以，彎曲變形后角度回彈較小，彎曲半徑變化也不大，所以采用簡單的直壁校正彎曲法即可達(dá)到要求。主要設(shè)計計算 此毛胚的長為92.4mm，寬為50.2mm。1. 彎曲力計算 彎曲力是設(shè)計彎曲模和設(shè)計壓力機(jī)的主要

40、依據(jù)，該零件是直壁矯正彎曲，校正彎曲時彎曲力f校和頂件力f頂為：f校 =ap/1000 式中：f校正力（kn） p單位校正力(mpa) a彎曲件上被校正部分在垂直于彎曲力方向的平面上的投影面積(mm2) 查沖壓模具設(shè)計與制造表7.1，p78,厚度取3. 即，f校=ap/1000 =72*50.2*50/1000 =180.72kn f頂=（0.30.8）f自又以為：f自= 所以：f頂=（0.30.8） =0.3* =2083.1 =3kn 對于校正彎曲由于校正彎曲力比頂件力大的多，故一般f頂可以忽略。即：f壓力機(jī)f校生產(chǎn)中為安全取f壓力機(jī)1.8 f校=1.8*180.72=325.3kn。根據(jù)

41、壓彎力大小，查簡明沖模設(shè)計手冊p359附錄a初選設(shè)備為j23-40.3. 凸凹模尺寸確定由于零件標(biāo)注的是外尺寸,所以計算時應(yīng)以凹模為準(zhǔn)，間隙取在凸模上，零件按it14級制造，查冷沖壓資料匯編指導(dǎo)p189.附錄表2. 取零件公差為： 模具按it9級制造查表則?。?+0.074，=-0.074.查簡明模具手冊p102.表6-14得：l凹= =l凸按凹模尺寸配制，保證雙面間隙為2z，或l凸=（l即：l凸=4. 凸凹模間隙的確定 當(dāng)t1.5時，z=t 當(dāng)1.5時，z=t+式中：t材料厚度（mm） z單邊間隙（mm） 材料上下偏差（mm）又因為=11.5，所以z=t=15. 凹模圓角半徑與凹模深度的確定

42、 查簡明沖壓設(shè)計手冊p102表6-15。查取，r凹=4. 根據(jù)課本p139，m值取3.所以凹?？偵疃葹閘=4+3+10.2=17.2mm另外，r凸=r零件=2mm6壓力中心的計算 由于零件為對稱件，所以壓力中心就是沖裁輪廓的中心，并為其幾何中心。7. 凹模周界的確定 查課本p88表3-33凹模壁厚c的確定和p86表3-31螺釘孔與銷釘孔及刃壁之間的最小距離，得知凹模壁厚應(yīng)前外擴(kuò)增33mm43mm。 第五章 v型彎曲模具設(shè)計1、沖裁件的結(jié)構(gòu)此沖裁件彎曲而成，厚度為3mm。2、 沖裁件的的精度 沖件上的72接近于it11級，零件尺寸公差無特殊要求，其他尺寸按it14 級。用普通沖裁即可。而72的尺

43、寸不受彎曲的影響，一次“v”彎曲亦可達(dá)到精度要求。3 沖裁工藝方案的確定 該零件只有彎曲這一道工序。由于彎曲件既可以認(rèn)為是“v”形彎曲件，又可以認(rèn)為是“l(fā)”形彎曲件（兩直邊相等的）。若按照v”形彎曲件的加工，則應(yīng)按照方案二的加工順序安排。因為此時要考慮到為便于以“v”件的形式加工，要設(shè)計出能夠校正彎曲的模具零件，考慮到常見的模具零件機(jī)構(gòu)，則應(yīng)將彎曲這一工序與落料分開在不同的工位上加工。而若將零件視作“l(fā)”形件加工，則要注意要設(shè)計出能夠防止產(chǎn)生偏移的結(jié)構(gòu)的模具零件，此時模具零件結(jié)構(gòu)形式可能要設(shè)計反側(cè)壓塊，則可能講落料與彎曲兩個工序放在一個工位上加工完成，則要設(shè)計出水平方向的與反側(cè)壓塊工作相配合的

44、機(jī)構(gòu)一實現(xiàn)反側(cè)壓塊的防止偏移的效果，故可知將零件視作“l(fā)”形件加工要設(shè)計結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜的模具。兩項對比可知，明顯將零件視作v”形彎曲件的加工，模具結(jié)構(gòu)要較為簡易。鑒于此分析，將零件視作v”形彎曲件的加工。4 模具總體結(jié)構(gòu)方案 1）模具類型根據(jù)對零件的沖壓工藝性分析，采用一副單工序彎曲模加工。這是由于倒裝式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)簡單，省去了頂出裝置，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了條件，應(yīng)用廣泛。（2）操作與定位方式零件的生產(chǎn)批量中等，但合理安排生產(chǎn)可用手動送料方式能夠達(dá)到批量要求，降低模具的成本，因此采用手動送料方式?？紤]到零件尺寸較小，材料厚度較小，為了便于操作，采用用導(dǎo)料板導(dǎo)料控制裝置的定位方式。（

45、3）卸料與出件方式采用剛性卸料方式。為便于操作，采用廢料從凹模洞中推下的出件方式。（4）模具精度及類型由于零件中的孔間距精度要求較高，對于零件的作用影響較大，切用對角導(dǎo)柱模架能使導(dǎo)向零件都在模具的對稱線上，滑動導(dǎo)向，導(dǎo)向準(zhǔn)確，能保證中批量生產(chǎn)，且又能夠?qū)崿F(xiàn)縱向送料的復(fù)合?；騿喂ば蚰?，故采用對角導(dǎo)柱模架。 5 沖壓力及壓力中心計算 工件展開零件圖沖裁力：根據(jù)零件圖可得零件內(nèi)外周邊之和l1=277.5mm，取=275mpa。則：f=klt*=1.3*277.5*4*275=396825n。卸料力：查表422取kx=0.035，kt=0.045，kd=0.05，fx=kx*f=0.035*396825=16888.875n。 推件力：查表428，