彈簧片沖壓工藝及彎曲模具設(shè)計(jì)

1、前 言由于模具技術(shù)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造已成為機(jī)械行業(yè)中一個(gè)大的分枝。從事模具行業(yè)工作的專(zhuān)業(yè)人才也越來(lái)越多，模具也傾向標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模具的諸多零件已經(jīng)具有互換性，模具的設(shè)計(jì)周期越來(lái)越短，因此模具已經(jīng)成為提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段。模具已成為各種產(chǎn)品不可缺少的工藝設(shè)備。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容是：彈簧片沖壓工藝及彎曲模具設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的不僅是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鞏固和總結(jié)，而且是大學(xué)期間重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它能綜合培養(yǎng)查資料的能力、畫(huà)圖能力、獨(dú)立分析能力、向老師、同學(xué)學(xué)習(xí)的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次綜合檢測(cè)，為以后參加工作也將奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本次重點(diǎn)設(shè)計(jì)的是一副沖孔落料連續(xù)模，一副

2、彎曲模。這次設(shè)計(jì)是在老師認(rèn)真、耐心的指導(dǎo)下進(jìn)行的，是在對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)性、模具的壽命、生產(chǎn)周期及生產(chǎn)成本等因素進(jìn)行了全面的仔細(xì)的分析下而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和水平有限，因此很難避免在設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在不合理之處，望各位老師多多批評(píng)指正。本論文是在厲春元老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。厲春元老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，淵博的知識(shí)為我們樹(shù)立了榜樣，在此向她表示衷心的感謝！在論文的設(shè)計(jì)和寫(xiě)作過(guò)程中，得到同學(xué)的大力支持和協(xié)助，在此一并感謝！ 我相信：在厲春元老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)們的大力支持下，我一定能順利完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，為四年大學(xué)學(xué)習(xí)生涯劃上一個(gè)完整的句號(hào)。目錄前 言 . 11 緒論 . 61.1 沖壓

3、技術(shù)理論概述 . 61.1.1 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) . 61.1.2 高速銑削加工 . 61.1.3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) . 71.1.4 電火花銑削加工 . 71.1.5 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) . 71.1.6 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 . 71.2 沖壓加工經(jīng)濟(jì)性分析 . 71.2.1 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 . 71.2.2 沖壓件的成本分析 . 82 零件工藝性分析及確定工藝結(jié)構(gòu)方案 . 82.1 產(chǎn)品零件圖 . 82.2 零件工藝性分析 . 82.2.1 結(jié)構(gòu)與尺寸 . 92.2.2 精度 . 92.2.3 材料 . 92.3 確定沖裁工藝方案 . 93 確定

4、模具總體結(jié)構(gòu)方案 . 103.1 模具類(lèi)型 . 103.2 操作與定位方式 . 103.3 卸料與出件方式 . 103.4 模架類(lèi)型及精度 . 104 工藝計(jì)算 . 114.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 114.1.1 排樣方法 . 11 24.1.2 搭邊值的確定 . 124.1.3 送料步距與條料寬度計(jì)算 . 124.1.4 材料利用率及排樣草圖 . 124.2 沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算 . 134.2.1 沖裁力的計(jì)算 . 134.2.2 卸料力、推件力和頂件力 . 134.2.3 壓力機(jī)所需總沖壓力的計(jì)算 . 144.3 壓力中心的計(jì)算 . 144.3.1 壓力中心的計(jì)算 . 14

5、4.4 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 . 154.5 卸料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、彈性元件的選用和計(jì)算 . 194.5.1 卸料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 194.5.2 彈性元件的選用和計(jì)算 . 195 連續(xù)模的主要零件設(shè)計(jì) . 205.1 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 205.1.1 凹模 . 205.1.2 凸模 . 225.2 定位形式與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 245.2.1 設(shè)計(jì)原則 . 245.2.2 定位零件機(jī)構(gòu)與應(yīng)用 . 255.3 結(jié)構(gòu)件與安裝 . 265.3.1 凸模固定板 . 265.3.2 模柄 . 265.3.3 墊板 . 265.4 模架 . 275.4.1 對(duì)模架的基本要求 . 275.4.2 模架形式 . 275.4

6、.3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套 . 275.4.4 模具閉合高度校核 . 285.5模具緊固件與自制零件選用 . 285.5.1 模具緊固件的規(guī)格型號(hào) . 28 35.5.2 模具自制零件的材料及熱處理要求 . 285.6 壓力機(jī)的選用與校核 . 295.6.1壓力機(jī)的選用8 . 2975.6.2 沖壓力和做功的校核 . 296 彎曲模設(shè)計(jì)計(jì)算 . 306.1 彎曲力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇 . 306.1.1 彎曲力的計(jì)算 . 306.1.2 彎曲用壓力機(jī)的額定壓力的確定 . 306.2 彈簧片的回彈量計(jì)算 . 316.3 彎曲模工作部分尺寸的確定 . 326.3.1 凸模和凹模形狀 . 326.3.2 凸、

7、凹模工作部分尺寸與公差 . 326.3.3 凸、凹模間隙 . 336.4 彎曲模的結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì) . 346.4.1滑塊 . 346.4.2 斜楔 . 346.4.3 頂件桿 . 346.4.4 模 柄 . 356.5 彎曲模具彈簧結(jié)構(gòu)及選用 . 356.6 彎曲模整體模具結(jié)構(gòu) . 376.7 彎曲模具工作過(guò)程 . 376.8 彎曲模零件總體尺寸的確定 . 386.8.1 模架零件尺寸 . 386.8.2 緊固件選用 . 386.8.3 模具自制零件的材料及熱處理要求 . 397 模具的裝配 . 397.1 模具裝配的要點(diǎn)概述 . 397.2 連續(xù)模的裝配工藝 . 397.2.1 裝配前的準(zhǔn)備

8、. 397.2.2 檢查 . 407.2.3 確定裝配方法和裝配順序 . 40 48 方案二：進(jìn)行沖孔落料的設(shè)計(jì) . 418.1 零件的沖裁工藝分析 . 418.2 操作與定位方式 . 418.3 卸料裝置的設(shè)計(jì) . 418.5 工藝計(jì)算 . 418.5.1 排樣 . 418.5.2 確定條料的寬度和縱向定距 . 428.5.3 材料利用率及排樣草圖 . 428.6 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 . 428.7 沖裁力的計(jì)算 . 438.8 模架的選擇 . 438.9 緊固件選用2 . 448.10 壓力機(jī)的選擇 . 449.兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn) . 459.1 制造精度及使用壽命比較： . 459.2

9、模具的安裝和調(diào)整 . 459.3 其它方面比較 . 45總 結(jié) . 46參考文獻(xiàn) . 47致 謝 . 481 緒論1.1 沖壓技術(shù)理論概述模具技術(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”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：1.1.1 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行

10、業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。1.1.2 高速銑削加工國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，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)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)、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 6更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。1.1.3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序

11、、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車(chē)、摩托車(chē)、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。1.1.4 電火花銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱(chēng)為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。1.1.5 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充

12、分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。1.1.6 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤(pán)；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。1.2 沖壓加工經(jīng)濟(jì)性分析1.2.1 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前

13、我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。1.2.2 沖壓件的成本分析所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)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)品數(shù)量、品種計(jì)劃的前提下，產(chǎn)品成本越低，說(shuō)明企業(yè)經(jīng)濟(jì)效果越大。沖壓件的制造成本為： C=C材+C模+C加 .(1)式中 C制造成本（費(fèi)用）；C材材料費(fèi)，包括原材料費(fèi)、外購(gòu)件費(fèi)；C加加工費(fèi)，包括工人工資、設(shè)備折舊費(fèi)、車(chē)間經(jīng)費(fèi)等；C模模具費(fèi)上述可知，沖壓件的制造成本為：CC材+C模+C沖壓件生產(chǎn)成本是由固定費(fèi)和可變費(fèi)兩部分組成的，所以要設(shè)法降低固定費(fèi)用或可變費(fèi)用，都能使生產(chǎn)成本降低，利潤(rùn)

14、增加，為四化建設(shè)積累資金?？梢?jiàn)企業(yè)要提高經(jīng)濟(jì)效益，就要在降低成本上下功夫。2 零件工藝性分析及確定工藝結(jié)構(gòu)方案2.1 產(chǎn)品零件圖圖2.1 彈簧片沖壓零件圖沖裁工件是一種常見(jiàn)的彈簧片，其材料為60Si2Mn，厚度為0.5mm，工件需大批量生產(chǎn)，如圖2.1所示。2.2 零件工藝性分析沖裁的工藝性是從沖壓件工藝方面來(lái)衡量設(shè)計(jì)是否合理。在滿(mǎn)足工件零件使用要求的條件下，能夠以最經(jīng)濟(jì)最簡(jiǎn)單的方法沖出來(lái)就說(shuō)明工藝性好。但是工藝性的好壞是相對(duì)的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)和設(shè)備等因素的制約。2.2.1 結(jié)構(gòu)與尺寸該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀對(duì)稱(chēng)，尺寸較小，強(qiáng)度要求不高，外形簡(jiǎn)單。懸臂寬度10mm大于1.5t，最小孔徑4

15、mm大于t。適宜于沖裁加工。2.2.2 精度本次零件設(shè)計(jì)精度要求不高，圖上所注尺寸公差無(wú)特殊要求，選取公差等級(jí)為IT14級(jí)，利用普通沖裁方式可達(dá)到要求。其模具制造精度也不高，能達(dá)到經(jīng)濟(jì)精度。查公差表可得各尺寸公差為：10000+0.43+0.62+0.36280408010143210mm、mm、mm，mm，mm，mm， -0.52-0.62-0.74-0.36000mm，40+0.30 mm，170+0.43 mm。2.2.3 材料優(yōu)質(zhì)彈簧鋼60Si2Mn，厚度0.5mm軟態(tài)，帶料，抗剪強(qiáng)度，斷后伸長(zhǎng)率=5%。此材料具有較高的彈性和良好的塑性，其沖裁加工性較好。2.3 確定沖裁工藝方案確定工

16、藝方案就是確定沖壓件的加工路線(xiàn)，合理的工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究比較與其經(jīng)濟(jì)效果，然后選擇合理的工藝方案。此零件沖壓包括沖孔落料、彎曲兩個(gè)基本工序，其中沖孔落料和彎曲能分別采取兩種方案，具體分析如下：（1）單工序沖裁單工序彎曲，采用單工序模生產(chǎn)。（2）級(jí)進(jìn)沖裁落料彎曲，采用連續(xù)模與單工序模相結(jié)合生產(chǎn)。（3）復(fù)合模彎曲，采用復(fù)合模具及彎曲相結(jié)合生產(chǎn)。方案（1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，加工成本低。但需要五道工序、五套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿(mǎn)足零件大批量生產(chǎn)的需求。且不便于工人操作。所以一般不予采用。方案（2）采用連續(xù)沖裁沖出的零件精度和平直度較好，生產(chǎn)效率

17、高，操作方便，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方法可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問(wèn)題。同時(shí)又減少了一副模具，大大節(jié)省了成本。方案（3）采用復(fù)合模具。只有當(dāng)制件精度要求高，生產(chǎn)批量大，表面要求平整時(shí)，才選用復(fù)合模具結(jié)構(gòu)。而且制作的費(fèi)用較高，一般不采用。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，這樣應(yīng)采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁方式。如采用復(fù)合模，則其凸凹模壁厚不能太?。ㄍ庑闻c內(nèi)形、內(nèi)形與內(nèi)形），以免影響強(qiáng)度； 9凸凹模刃磨有時(shí)不方便，尤其是在凸凹模即沖裁，又成形的情況下。連續(xù)模具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率較高，尤其能適合于在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；（2）安全、省料及其它開(kāi)支??；（3）模具的使用壽命長(zhǎng)，修模調(diào)

18、整容易；（4）沖制的產(chǎn)品精度高，美觀。故此沖裁件采用連續(xù)模為合理，設(shè)計(jì)方案為分別對(duì)凸模組件和凹模組件進(jìn)行了定位和固緊。使裝配容易和裝配精度容易得到保證。綜上所述可知，宜采用方案（2），在此沖件中，采用先完成沖孔壓加強(qiáng)緊后沖孔落料能保證凸凹模的最小壁厚，又因?yàn)榱慵某叽绫容^大，若在一副模具中完成全部工序的，則會(huì)造成模具龐大，不方便制造，同時(shí)不經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)成本會(huì)成倍增加，故采用先在連續(xù)模中完成沖孔落料，最后彎曲成型的工藝方案。3 確定模具總體結(jié)構(gòu)方案3.1 模具類(lèi)型根據(jù)零件的沖裁工藝方案，優(yōu)先采用級(jí)進(jìn)沖裁模。3.2 操作與定位方式雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式能夠達(dá)到批量要求

19、，且能降低模具成本，因此采用手工送料的方式?？紤]零件尺寸較小，材料厚度較薄，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，側(cè)刃定距的定位方式。為減小料頭和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性，采用雙刃左右對(duì)稱(chēng)布置。3.3 卸料與出件方式考慮零件厚度較薄，采用彈性卸料的方式。為了便于操作、提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的出件方式。3.4 模架類(lèi)型及精度由于零件厚度薄，沖裁間隙小，又是級(jí)進(jìn)模，因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架?？紤]零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用1級(jí)精度的模架。 104 工藝計(jì)算4.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1.1 排樣方法排樣對(duì)材料的利用率，工件的尺寸精

20、度，生產(chǎn)率，模具制造難易程度和使用壽命有一定的影響。按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無(wú)廢料排樣兩大類(lèi)。排樣又可分直排、斜排、對(duì)排、對(duì)頭斜排、多排、混合排等。 有廢料排樣有如下幾種形式：（1）直排 排樣時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用直排，因?yàn)橹迸诺哪＞咦詈?jiǎn)單。但對(duì)于三角形、角尺形等工件，采用直排會(huì)造成較大的材料浪費(fèi)，可考慮選擇斜排或?qū)ε?。?）斜排 斜排將時(shí)制模工作量增大。（3）對(duì)排 選取對(duì)排省料幅度較大。比直排省料可達(dá)30%-50%。但需要注意：如果采取送料一次沖一件的方案，即用單凸模，模具結(jié)構(gòu)與直排時(shí)基本相同，模具費(fèi)也相差不大，但只實(shí)用于條料，不能用卷料。（4）混合排 如果將一種

21、零件落料后的廢料作為另一種工件的原材料，當(dāng)然也可以提高材料的利用效率。但這種排樣對(duì)于小型件既不方便又不安全。而采用混合排是只有兩種零件的板厚與材質(zhì)相同，并在設(shè)計(jì)人員的細(xì)心安排之下才有可能實(shí)現(xiàn)。如下圖所示三種排樣方法：圖4.1 直排、對(duì)角排 、斜排綜上所述相同個(gè)數(shù)的零件采用直排料面積為16200mm，對(duì)角排17360 mm，斜排17020mm，為了節(jié)省材料并結(jié)合零件本身的形狀，本排樣采用直排法。 11 2224.1.2 搭邊值的確定搭邊值的作用，搭邊是指排樣時(shí)零件與條料側(cè)邊這間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不彎曲，便

22、于送進(jìn)，并能使沖模的壽命提高。為了節(jié)約材料，應(yīng)選擇合理的搭邊值，它一般與卸料板的形式，條料厚度，沖壓寬度L有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用彈性卸料板，條料厚度t0.5mm,沖壓寬度L80mm>50mm,查冷沖模設(shè)計(jì)P60知：搭邊值工件間a1.8mm，側(cè)面a12.0mm剛類(lèi)型，由經(jīng)驗(yàn)確定要乘以0.9的系數(shù)。所以實(shí)際搭邊值：工件間搭邊值 a1.8mm×0.91.6mm，側(cè)面搭邊值 a12.0mm×0.91.8mm4.1.3 送料步距與條料寬度計(jì)算條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱(chēng)為送料步距，用A表示。其大小為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離，對(duì)于無(wú)廢料一模出兩件，送料步距是工件寬度的兩倍

23、。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P63，條料寬度按公式（2）計(jì)算001。又由于其為中碳2即 L=B+2a1+2b- . (2)式中 L條料公稱(chēng)寬度，mm；B垂直于送料方向的工件尺寸,mm；a1側(cè)搭邊，mm；b 側(cè)刃切除的料寬，mm為剪板機(jī)下料公差，=0.5mm條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時(shí)的公差整帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而又無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)，在寬度方向也會(huì)產(chǎn)生送料誤差。另因采用IA型側(cè)刃每邊增加切入寬度1.5mm，所以條料寬度 L =（80+2×1.8+2×1.5）-0.5=86.6-0.5 mm送料步距 A =

24、 28+1.6=29.6mm 004.1.4 材料利用率及排樣草圖通常以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來(lái)表示：S1/S0(S1/LB)×100 . (3)式中 S1個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積；S0個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積；L送料步距；B條料寬度。經(jīng)計(jì)算，一個(gè)步距內(nèi)彈簧片的實(shí)際有效面積S1約為1760 mm2 ，一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積S0為86.6×59.25008.3mm2 ，如圖4.2圖4.2 彈簧片排樣草圖沖裁單件材料的利用率： =35.6%因此選用卷料，采用單排排樣，這樣的材料利用率較合宜，且操作方便。4.2 沖裁力、壓力機(jī)的選取及壓力中心計(jì)算4.2.1 沖裁

25、力的計(jì)算沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。其沖裁力F的計(jì)算公式為：FKLt其中F為沖裁力N；L為沖裁件的周長(zhǎng)mm；t板料厚度mm；為材料的抗剪強(qiáng)度MPa；為系數(shù)，常取1.3在一般情況下，材料的b1.3，為計(jì)算方便，也可用這個(gè)式子計(jì)算 沖裁力： FLtb . (4) 彈簧片模具的沖裁力為：FLtb281.92×0.5×1300183248N(其中L=21.9×410020+41.2+28+29.2=281.92mm )4.2.2 卸料力、推件力和頂件力從凸模上卸下板料所需的力稱(chēng)為卸料力F卸；從凹模內(nèi)向下推出工件或廢料所需的力稱(chēng)推件力F推；從凹模

26、內(nèi)向上頂工件或廢料所需的力稱(chēng)為頂件力F頂 13 6。F卸、F推與F頂和沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、材料種類(lèi)和厚度、潤(rùn)滑情況、凹模洞口形狀因素有關(guān)。在實(shí)際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：F卸=K卸F .(5)F推=nK .(6) 推FF頂=K頂F .(7)式中 F沖裁力；K卸卸料力系數(shù)；K推推件力系數(shù)；K頂頂件力系數(shù)；n梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)（nh/t）h為凹模直壁洞口的高度。F卸、F推與F頂可分別由表4.1查取。當(dāng)沖裁件形狀復(fù)雜、沖裁間隙較小，潤(rùn)滑較差、材料強(qiáng)度高時(shí)應(yīng)取較大的值；反之則應(yīng)取較小的值。表4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)取K卸為0.04、K推為0.05、K頂為0.064.2.3 壓力機(jī)所

27、需總沖壓力的計(jì)算采用彈壓卸料裝置和下出件模具：F總=F+F卸+F推 . (8)采用彈壓裝置和上出件模具時(shí)：F總=F+F卸+F頂 . (9)采用剛性卸料裝置和下出件模具時(shí)：F總=F+F頂 . (10)彈簧片模具采用彈性卸料，其所需總壓力為F總=F+F卸+F推1.1×F201572N201.5KN4.3 壓力中心的計(jì)算4.3.1 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心必須通過(guò)模柄軸線(xiàn)而和壓力機(jī)的滑塊中心線(xiàn)重合，以使平穩(wěn)工 14作，減少導(dǎo)向磨損，提高模具及壓力機(jī)的壽命。圖4.3 壓力中心坐標(biāo)系選取如圖4.3所示的坐標(biāo)系。因?yàn)槿齻€(gè)工位均是對(duì)稱(chēng)分布的，所以其Y坐標(biāo)為0，對(duì)于X坐標(biāo)，三個(gè)工位的中心分別為（

28、0，0）（29.6，0）（59.2，0）即X10，X229.6，X359.2，三個(gè)工位的對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度是l1186.72mm， l269.2mm，l387.32mm按沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)P103式（3.25）計(jì)算壓力中心 l1x1+l2x2+ +lnxn x0= .（11） l1+l2+ +lnx0 29.669.2+59.287.32=21.028mm 186.72+69.2+87.32所以連續(xù)沖裁下零件的壓力中心為：（21.028，0）4.4 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算凸、凹模加工方法一般分為兩種：（1）凸、凹模分開(kāi)加工法，當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造

29、困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)便，成本低廉。（2）凸、凹模配合加工法，采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時(shí)先加工凹模，配做凸模；沖孔時(shí)先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時(shí)，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說(shuō)明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。用單配加工法常用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀及薄料沖裁件的模具。在計(jì)算復(fù)雜形狀的凸模和凹模工作部分的尺寸時(shí)，往往存在著三類(lèi)不同性質(zhì)的尺寸：第一類(lèi)，凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)增大的尺寸；第二類(lèi)，凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)減小的尺寸；第

30、三類(lèi)，凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸。如圖，其中尺寸a、b、c對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第二類(lèi)尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第一類(lèi)尺寸；尺寸d對(duì)于凸模來(lái)說(shuō)屬于第一類(lèi)尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第二類(lèi)尺寸；尺寸e對(duì)于凸模和凹模來(lái)說(shuō)都是屬于第三類(lèi)尺寸。圖4.4 復(fù)雜形狀沖裁件的尺寸分類(lèi)尺寸的計(jì)算方法：第一類(lèi)尺寸(沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸x)0+(1/4) .0(12) 第二類(lèi)尺寸(沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸x)-(1/4) .(13)第三類(lèi)尺寸沖裁件上該尺寸的中間尺寸±(1/8) .(14)對(duì)于該工件來(lái)說(shuō)，在連續(xù)模中完成的工步是沖孔，落料 ，該工件精度無(wú)特殊要求，根據(jù)工件公差等級(jí)取為IT14級(jí)，由于材料

31、薄，模具間隙小，故凸凹模采用配做加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知，凹模的加工比凸模的加工要困難，且級(jí)進(jìn)模的所有凹模的孔均在一個(gè)模板上，因此，選用凹模為制造基準(zhǔn)件。所以不論沖孔、落料，只計(jì)算凹模刃口的尺寸及公差。各凸模按凹模各對(duì)應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸，并注明按凹模實(shí)際刃口尺寸配雙面間隙0.04mm。零件圖的尺寸為：圖4.5零件圖（1）連續(xù)模中落料模，計(jì)算凹模刃口尺寸，按照一定的間隙配做凸模。按磨損情況分類(lèi)計(jì)算：凹模磨損后增大的尺寸，查中國(guó)模具工程大典第4卷模具工程大典P273， 16按照公式（4.14）計(jì)算3：D+d . （14） =(D-X)d0尺寸R 280-0.52磨損后增大，查表X = 0.5+

32、0.52/40+d = (28-0.50.52)=(D-X)Dd00-0.62= 27.74+0.130尺寸R 40磨損后增大，查表X = 0.5+0.62/40Dd=(D-X)0+d = (40-0.50.62)尺寸800-0.74= 39.69+0.160磨損后增大，查表X = 0.5+0.74/40+d = (80-0.50.74)=(D-X)Dd00-0.36= 79.63+0.190尺寸10磨損后增大，查表X = 0.75+0.36/40+d = (10-0.750.36)=(D-X)Dd0= 9.73+0.090（2）沖孔時(shí)，把凸模尺寸換算到凹模的尺寸計(jì)算，由于先做凹模，凸模是按凹

33、模以一定的間隙配制的，所以凹模公差凹也要比較小。即凹凸1/4(ZmaxZmin)。 由圖4.6中可以得到換算后凹模的基本尺寸與公差圖4.6 沖孔，將凸模尺寸換算到凹模的計(jì)算圖+凹即 d凹(dminxZmin凹)0.（16）沖孔凹模、落料凸模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實(shí)際尺寸進(jìn)行配制，雙邊由表查得Zmax 0.06mm，Zmin 0.04mm，Z ZmaxZmin 0.02mm大批量生產(chǎn)、且工作精度要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。凹模磨損后減小的尺寸，按公式d凹(dminxZmin凹)0尺寸R 14凹+凹計(jì)算+0.430磨損后減小，查表X = 0.75凸1/4=1/4×0.43-

34、0.02=0.09+凹d凹 (dminxZmin凹)0+0.09（14+0.75×0.02+0.04-0.09）0尺寸R 32+0.620=13.970+0.09磨損后減小，查表X = 0. 5凹凸1/4=1/4×0.62-0.02=0.153 d凹(dminxZmin凹)0+凹+0.15（32+0.5×0.02+0.04-0.153）0尺寸R 10+0.360=31.89 0+0.15磨損后減小，查表X = 0. 75凹凸1/4=1/4×0.36-0.02=0.07 d凹(dminxZmin凹)0+凹+0.07（10+0.75×0.02+0.

35、04-0.07）0=9.99 0+/4+0.07沖孔凹模為圓形，故可按d凹=(dminxZmin) 0尺寸R4+0.30計(jì)算：磨損后減小，查表X = 0. 5+/4d凹(dminxZmin) 0=（4+0.5×0.3+0.04）0+0.08= 4.19 0+0.08（3）凹模磨損后不變的尺寸，按公式尺寸R 17+0.430Dd=(d+X)±1/8計(jì)算：磨損后不變的尺寸d凹=(d+X)±1/8 = (17+0.50.43)±0.431/8 = 17.22±0.05（4）側(cè)刃孔尺寸可按公式d凹=(d+X)0d計(jì)算，取d=0.02則+d+0.02+0

36、.02d凹=(d+X)0=(29.6+0.50.03)0=29.620+由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€(xiàn)切割方法加工，精度可達(dá)±0.010.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，采用線(xiàn)切割的機(jī)床加工凹模時(shí)，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標(biāo)注為±0.01（為機(jī)床的一般能達(dá)到的加工精度）。凸凹模的材料根據(jù)性能特點(diǎn)選用T10A9。4.5 卸料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、彈性元件的選用和計(jì)算4.5.1 卸料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卸料裝置的功用是在一次沖裁結(jié)束之后，將條料或工序件與落料凸?；驔_孔凸模脫離，以便進(jìn)行下一次沖裁。卸料裝置可分為固定卸料裝置和彈性卸料裝置，卸料

37、裝置可分為固定卸料和彈性卸料兩種：剛性卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卸料力大。彈性卸料常用于沖裁厚度小于1.5mm的板料，由于壓料的作用，沖裁件平整。本設(shè)計(jì)零件厚度為0.5mm，零件精度要求不高，所以采用彈性卸料。固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的0.81倍，板料厚度超過(guò)3mm時(shí)，可與凹模厚度一致。彈性卸料板形孔與凸模的單面間隙可以取0.20.5mm，厚料與硬料可取大植。則厚度H固0.8×H凹0.8×1814.4mm,因?yàn)闆_裁件為材料為60Si2Mn，厚度為0.5mm，所以取H固14mm。卸料板凸臺(tái)的高度：H導(dǎo)料板的

38、厚度板料厚度（0.030.50）mm4mm4.5.2 彈性元件的選用和計(jì)算本次設(shè)計(jì)中只進(jìn)行彈壓卸料的彈簧進(jìn)行計(jì)算和選用。彈性卸料板的平面外形尺寸一般與凹模相同，板料厚度未超過(guò)0.8mm時(shí)，其卸料板寬度在125200之間，查模具工程大典P574可知凹模最小厚度為H14mm。卸料彈簧的選用：（1） 初步確定彈簧的個(gè)數(shù)N，一般24個(gè)，本設(shè)計(jì)選用4個(gè)，使受力均勻。（2） 根據(jù)卸料力F預(yù)F卸/N0.04F沖/418324N （4.16）（3） 根據(jù)極限工作壓力F極大于預(yù)壓力F預(yù)，一般可以取F極（1.52）F預(yù)（4） 根據(jù)彈簧壓力與其壓縮量成正比的特征，計(jì)算彈簧的預(yù)壓量h預(yù)，h預(yù)F預(yù)×h極/F極

39、0.5h極 （4.17）式中 h極彈簧極限壓縮量（mm）h預(yù)彈簧的預(yù)壓力（N）F極彈簧極限工作負(fù)荷（N）選用彈簧長(zhǎng)度確定: LR18×12×80(GB/T20891994),（5） 檢驗(yàn)選的彈簧是否合適，使彈簧工作時(shí)的總壓縮量h不超過(guò)彈簧允許的極限工作負(fù)荷的壓縮量h極即滿(mǎn)足h極hh預(yù)hxhm80+1.5+1091.5mm （4.18） 式中 hx卸料板的工作行程（mm），hm凸模的刃磨量，一般取410mm沖孔落料凸模長(zhǎng)度L應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定，據(jù)冷沖模設(shè)計(jì)P99公式知，凸模長(zhǎng)度L凸的計(jì)算公式為：L凸=H1+H2+H30.2mm （4.19） 式中 H1凸模固定板厚度，mm；

40、H2彈壓卸料板厚度，mm；H3預(yù)壓狀態(tài)下卸料彈簧的長(zhǎng)度,其長(zhǎng)度為(0.850.9)H3； 0.2附加厚度，凸模縮進(jìn)卸料板的距離.凸模固定板外形與尺寸與凹模板相同，厚度為凹模板厚度的0.81倍。凸模固定板厚度為16mm。對(duì)于螺釘?shù)跹b的直通式凸模，其型孔于凸模的雙邊間隙可取0.10.3，這里取0.2mm.L凸=H1+H2+H30.2=16+14+270.5=56.5mm5 連續(xù)模的主要零件設(shè)計(jì)5.1 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1 凹模（1）類(lèi)型凹模型孔側(cè)壁形狀形狀有兩種：一種是側(cè)壁與凹模的凹模面稍?xún)A斜的斜壁孔。但斜壁孔的加工存在難度，增加成本，在此處暫不采用。一種是側(cè)壁與凹模面垂直的直壁孔，在刃口孔內(nèi)

41、易于聚集廢料或工件，增大了凹模的脹裂力、推件力和孔壁的磨損。磨損后刃口形成倒錐形狀，可能使沖成的工件從孔口反跳到凹模表面上造成操作困難，但直壁刃口凹模，刃口強(qiáng)度較高，刃口修磨后工作部分尺寸不變，制造方便。適合用于截面為非圓形的工件。本零件采用這種形式。臺(tái)階型孔的設(shè)計(jì)參數(shù)：一是直刃口的有效高度h，一般的當(dāng)t1mm時(shí)，取h45mm，一是斜壁孔比單邊孔擴(kuò)大值b，一般取b0.51mm。所以取 h4mm，b1mm。如圖4.1所示圖5.1 凹模型孔側(cè)壁形狀（2）凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定凹模厚度：HKb（須15mm） （5.1）凹模壁厚：C（1.52）H（須3040mm） （5.2） 式中 b沖裁件最大外形尺寸，b80mm；K系數(shù)，查表取K0