畢業(yè)設(shè)計（論文）-彎曲板彎曲模具設(shè)計

緒論現(xiàn)代社會，模具作為特殊的工藝裝備，在現(xiàn)代制造業(yè)中起著相當(dāng)重要的作用，可以說模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低不僅是衡量一個國家沖裁彎曲件的制造水平高低的重要標(biāo)志，而且在很大程度上決定著這個國家的產(chǎn)品質(zhì)量、效益及新產(chǎn)品開發(fā)能力。在模具在制造和生產(chǎn)的工業(yè)中，模具生產(chǎn)的特點為生產(chǎn)效率高、制造成本低、生產(chǎn)進(jìn)度好、操作簡單、可以人工操作，也可以采用自動化生產(chǎn)。模具行業(yè)也可以是不衰行業(yè)，生活離不開生產(chǎn)，生產(chǎn)離不開制造，制造離不開模具。在我國古代，模具已經(jīng)投入工業(yè)生產(chǎn)，隨著科技的進(jìn)步，經(jīng)濟的增長，生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化，現(xiàn)如今，模具已經(jīng)得到很大的改觀，在自動化設(shè)備、計算機編程控制設(shè)備的投入市場使用，手工制造模具已經(jīng)被淘汰，目前采用數(shù)控設(shè)備、電火花加工、顯微檢測儀器來來制造和檢測模具，產(chǎn)品的生產(chǎn)精度和治療的到了很大的進(jìn)步，同時也提升了生產(chǎn)的效率。沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下:(1)沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。2工藝設(shè)計2.1工件分析沖裁彎曲件如圖2-1所示，沖裁彎曲件的材料為Q235，材料厚為2mm，該沖裁件結(jié)構(gòu)形狀簡單，有沖孔、彎曲和落料三個工序，外形簡單、精度要求IT14，該零件屬于典型的沖裁、彎曲成形件。圖2-1沖裁彎曲件的制件圖2.2零件的分析制件名稱：帽形件；材料厚度：2mm；生產(chǎn)批量：大批量；材料：Q235。2.3材料分析該沖裁件的材料為Q235，具有較高的強度，硬度，適合要求較高的零件。查出Q235的力學(xué)性能為：（1）抗剪強度：310-380MPa（2）抗拉強度：440-480MPa（3）伸長率：21-25％（4）屈服強度：240MPa2.4尺寸精度零件圖上未標(biāo)注的尺寸公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件的公差。經(jīng)查公差表2-1，各尺寸公差為：，90+0.36mm，?4.50-0.3mm，27±0.52mm。工件結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，需沖孔、落料、彎曲三道基本工序制成，尺寸精度和表面粗糙度要求一般。表2-1部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3-1998）基本尺寸/mm標(biāo)準(zhǔn)公差等級IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14大于至ummm-30.81.2234610142540600.114253611.52.545812183048750.120.180.361011.52.546915223658900.150.220.3610181.2235811182743701100.180.270.4318301.52.546913213352841300.210.330.5230501.52.54711162539621001600.250.390.625080235813193046741201900.30.460.74801202.5461015223554871402200.350.540.871201803.55812182540631001602500.40.6311802504.571014202946721151852900.460.721.15250315681216233252811302103200.520.811.3注釋：包容表面取“+”，被包容表面取“-”孔中心距取“±”2.5沖裁彎曲件的工藝性分析該沖壓件屬于典型的沖裁彎曲件，沖裁彎曲件包括二個相同方位上的彎曲，相對簡化了設(shè)計難度。該沖壓件料厚為2mm，材料成形具有一定的難度，最主要的是直徑為4.5mm的小圓孔的沖裁，不僅要考慮凸模的強度還需考慮其固定是否干涉。沖裁彎曲件的精度：沖裁彎曲件的精度在零件圖沒有明顯提出，取IT14級。彎曲工藝性：影響彎曲件工藝性的主要因素有彎曲半徑、直邊高度和孔邊距等等。該沖裁件的內(nèi)彎曲半徑為1mm,查表可知Q235的最小相對彎曲半徑為1mm，因此彎曲可一次成型，不需加入整形工序。材料的力學(xué)性能較好，彎曲工藝性好。綜合考慮，此沖裁件主要分為沖孔、彎曲、落料等工藝，其中每道工藝都有其特點和難度，主要體現(xiàn)在：（1）沖孔工藝的難點主要是沖直徑為4.5mm，而工件材料厚度為2mm，所以必須考慮凸模強度和壽命，采用的結(jié)構(gòu)是否合理將直接影響到模具壽命；同時還應(yīng)考慮是否能一次沖成，考慮固定時是否干涉；（2）沖孔落料復(fù)合沖裁時因孔心距和孔邊距值較小時，是否會對工件的表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。（3）彎曲工藝的難點是應(yīng)充分考慮其回彈及制件的取出問題。2.6模具總體結(jié)構(gòu)的確定綜合以上工藝分析，擬訂以下方案：方案一：采用單工序模；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單易懂，模具也便于加工；缺點：因為該零件所要成型的部位較多，所以所需的設(shè)備、模具等也相應(yīng)的多，增加了生產(chǎn)成本；方案二：采用復(fù)合模；優(yōu)點：生產(chǎn)效率高；模具結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求高，制造成本低；方案三：采用級進(jìn)模；級進(jìn)模具生產(chǎn)效率高，模具運行速度穩(wěn)定，但級進(jìn)模具本身的設(shè)計制造精度高，對加工的設(shè)備要求高，模具設(shè)計制造成本高，所以本次設(shè)計選用了復(fù)合沖裁，模架是用來保證凸模與凹模的相對位置，對模具進(jìn)行導(dǎo)向，并且要有足夠的強度和剛度。因工件結(jié)構(gòu)簡單，決定采用單工序彎曲成型模具。2.6.1送料方式的確定零件的生產(chǎn)批量是大批量，但模具結(jié)構(gòu)簡單，確定使用手工送料生產(chǎn)。2.6.2定位方式由于采用單工序模具，根據(jù)工件的展開尺寸，設(shè)計彎曲凹模內(nèi)輪廓定位。2.6.3卸料方式的選擇卸料裝置分為彈性卸料和剛性卸料，彈性卸料工作原理：當(dāng)模具上模上下移動，帶動卸料彈簧的壓縮和伸張，凸模相對于卸料板上下移動，使夾在凸模上的條料在卸料板的阻力下完成卸料過程，彈性卸料比較力穩(wěn)定，適合用于工件材料厚度較小的模具。剛性卸料工作原理是當(dāng)模具完成沖裁打開時，夾在凸模上的條料隨著凸模往上移動，與固定于凹模板上的卸料板碰撞，使條料與凸模分離，達(dá)到卸料的目的，剛性卸料版卸料力較大，適合用于大型模具和工件材料厚度較大的模具。結(jié)合工件的尺寸、材料厚度、模具總體尺寸選擇彈性卸料裝置。2.6.4導(dǎo)向方式的選擇方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、冷沖模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作。但是不能使用浮動模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。只能一個方向送料。圖2-3導(dǎo)柱模架根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用中間導(dǎo)柱模架。3排樣設(shè)計3.1展開尺寸計算圖3-1工件彎曲尺寸圖相對彎曲半徑為：R/t=1/2=0.5≥0.5式中：R-彎曲半徑（mm）t-材料厚度（mm）由于相對彎曲半徑大于等于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ρρ=r+xt（3-1）式中：r-彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑t-材料厚度x-中性層系表3-1板料彎曲中性層系數(shù)r/t0.10.20.250.30.40.50.60.81.0x10.300.330.350.360.370.380.390.410.42x20.230.290.310.320.350.370.380.400.41注：k1適用于有頂板V形件或U件彎曲，k2適用于無頂板V形件彎曲。查表3-2，x=0.38根據(jù)零件圖上得知，圓角半徑較大（R>0.5t），彎曲件毛坯的長度公式為：L=L1+L2+L3+L4+L5+4πα/180（r+xt）（3-2）式中：L-彎曲件毛坯張開長度（mm）α-彎曲中心角；t-材料厚度；x-中性層系數(shù)；r-彎曲半徑；根據(jù)公式3-2計算得：L=6.75+2+4+2+6.75+4×3.14×90×（1+0.38×2）÷180=36根據(jù)計算得工件的展開尺寸為36如圖3-2所示。圖3-2零件展開圖3.2搭邊值的確定排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的制件；保證條料有一定的剛度，便于送料；能起到保護模具的作用，以免模具過早地磨損而報廢。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，或影響送料工作。搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。表3-2搭邊a和a1數(shù)值材料厚度圓件及圓角r＞2t的工件矩形工件邊長L≤50mm矩形工件邊長L＞50mm或r≤2t的工件工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a ≤ 0.25＞0.25～0.5＞0.5～0.8＞0.8～1.2＞1.2～1.6＞1.6～2.0＞2.0～2.5＞2.5～3.0＞3.0～3.5＞3.5～4.0＞4.0～5.0＞5.0～121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t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，增加刃口磨損鋼的搭邊值。通過查表3-2地兩工件之間的搭邊值a1取1.2mm，側(cè)搭邊值a取1.5mm。3.3排樣類型毛坯在板料上可截取的方位很多，這也就決定了毛坯排樣方案的多樣性。典型毛坯排樣：單排、斜排、對排、無費料排樣、多排、混合排。（1）材料利用率要盡量高；（2）滿足沖裁彎曲件的零件沖裁及后工序的要求。3.3.1工序排樣相關(guān)參數(shù)的確定為了保證最后一個工位前條料的兩側(cè)必須切除，采用中間載體，這對于送進(jìn)，定位和導(dǎo)正都是十分有利的。3.3.2送料步距的確定送料步距是條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件，條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。送料步距SS=Dmax+a1（3-5）式中：Dmax-制件平行于送料方向的最大尺寸。a1-兩工件之間的搭邊值。步距是沖壓過程種條料每次向前送進(jìn)的距離，其值為排樣是沿送進(jìn)方向兩相鄰毛坯之間的最小距離值，根據(jù)公式（3-5）得：S=10.2mm3.3.4條料寬度的確定條料寬度指根據(jù)排樣的結(jié)果確定的毛坯所需條料的寬度方向的最小尺寸。理論上條料寬度可按下式計算：Beq\o(\s\up6(0),\s\do2(-△))=（Dmax+2a1+C）eq\o(\s\up6(0),\s\do2(-△))（5-1）=(36+1.5+1.5+0.5)0-0.5=39.50-0式中：B-條料寬度；Dmax-條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1-側(cè)搭邊值；△-條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表3-4；C-導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，其最小值見表3-3。表3-3有側(cè)壓裝置和無側(cè)壓裝置對照表（mm）材料厚度t（mm）無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料寬度B（mm）<100≥100~200≥200~300<100≥1000~0.50.5~11~22~33~44~50.50.50.50.50.50.50.51111111111555555888888表3-4剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙（mm）條料寬度B/mm材料厚度t/mm0~11~22~33~5~5050~100100~150150~220220~3000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.33.3.5材料利用率計算排樣計算公式：η=A/BS×100%（3-4）式中：A-一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；N-一張板上沖件總數(shù)目；L-板料長度；B-板料寬度。根據(jù)公式（3-4）排樣圖的利用率：η=274.8÷39.5×10.2=68.2%即排樣圖如圖3-3所示：圖3-3工件排樣圖4沖壓力計算4.1沖壓力計算4.1.1沖裁力工藝計算是選用壓力機、模具設(shè)計以及強度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機的潛力，避免因超載而損壞壓力機，所以計算是非常必要的。沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。平刃沖模的沖裁力可按下式計算：（4-1）式中：F-沖裁力（N）；L-零件總周長（mm）；t-材料厚度（mm）；τ-材料抗剪強度（MPa）；K-系數(shù)取1.3。表4-1部分材料抗剪強度（τ/MPa）材料名稱牌號材料狀態(tài)抗剪強度抗拉強度伸長率屈服強度普通碳素鋼Q235未退火310～380380～47021～25240鋁L2、L3、L5已退火8075～1102550～80落料沖裁力由公式5-3得：F沖=KtLτ=1.3×2×110.3×380=108.9KN4.1.2彎曲力的計算由于彎曲力受材料性能、零件形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，很難用理論分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，生產(chǎn)中常按經(jīng)驗公式對彎曲力進(jìn)行近似計算。影響彎曲力大小的基本因素有變形材料的性能和質(zhì)量；彎曲件的形狀和尺寸；模具結(jié)構(gòu)及凸凹模間隙；彎曲方式等，因此很難用理論的分析法進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。實際中常用經(jīng)驗公式進(jìn)行概略計算，以作為彎曲工藝設(shè)計和選擇沖壓設(shè)備的理論。Fz=0.7KBt2σb/（γ+t）（4-3）式中：Fz-自由彎曲力；B-彎曲件的寬度（mm）；t-彎曲件材料的厚度（mm）；γ-內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）（mm）；σb-彎曲件的抗拉強度（Mpa），查表4-1的σb取470；K-安全系數(shù)，一般取1.3。根據(jù)公式（4-3）得：Fz=0.7KBt2σb/（γ+t）=0.7×1.3×9×22×470/（1+1）≈7.78（KN）4.1.3卸料力的計算F卸=（0.3-0.8）F自（4-4）=0.8×7.7=6.2KN所以彎曲總壓力為F總=F自+F卸=7.7+6.2=13.9KN根據(jù)總的彎曲力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機J23-4。5模具壓力中心的確定沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。沖模壓力中心盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)工作，減少導(dǎo)向的磨損，提高模具以及壓力機的壽命。沖模壓力中心的求法,采用求平行力系合力作用點的方法。模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標(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+……Ln（5-1）Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln（5-2）式中：x、y-坐標(biāo)數(shù)值；L-工件輪廓。但因沖裁件屬于規(guī)則的幾何形狀，所以模具的壓力中心在沖裁件的幾何中心。6刃口尺寸的計算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理間隙值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其制造公差，是設(shè)計沖裁模主要任務(wù)之一。6.1沖裁間隙的確定設(shè)計模具時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)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，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]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Zmin，如圖6-1。沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(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、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。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)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。沖裁間隙是沖裁工藝與沖裁模具設(shè)計的一個重要工藝參數(shù)，對沖裁件質(zhì)量、沖裁力和模具壽命均有很大的影響。沖裁間隙還影響著沖裁件的尺寸精度，沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。間隙過大，會使落料件尺寸小于凸凹模尺寸，沖孔件尺寸大于凸模尺寸，沖裁力也會慢慢下降，卸料力、推件力或頂件力都將隨之下降。間隙過小，會使落料件尺寸大于凸凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸，沖裁力也會增大，會使模具刃口磨損加劇，還會產(chǎn)生凸凹模脹裂，小凸模折斷，凸模和凸凹模相互啃刃等異常損壞。由此可見，我們在確定沖裁間隙時，一定要有一個合理的范圍作為間隙值，當(dāng)然我們在設(shè)計時要采用最小合理間隙。由表6-1可知，Zmin=0.246mmZmax=0.36mm。圖6-1沖裁間隙表6-1部分沖裁模初始雙邊間隙值材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙(或無間隙)0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.10.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2刃口尺寸的計算及依據(jù)與法則在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則：（1）根據(jù)落料和沖孔的特點，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故沖孔以凹模為基準(zhǔn)件，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。（2）根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應(yīng)使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。（3）凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理的間隙。（4）凸模和凹模的制造公差應(yīng)與沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)。制造模具時常用以下兩種方法來保證合理間隙：①分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內(nèi)，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具。②單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。先加工基準(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)件配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常落料件選擇凹模為基準(zhǔn)模，沖孔件選擇凸模為基準(zhǔn)模。根據(jù)上述計算法則，對于采用分別加工的凸模和凹模，應(yīng)滿足公式6-1：│δ凸│＋│δ凹│≤Zmax－Zmin（6-1）所以，新制造的模具應(yīng)該保證│δ凸│＋│δ凹│＋Zmin≤Zmax，否則，模具的初始間隙已超過了允許的變動范圍Zmin～Zmax，影響模具使用壽命。本套模具采用分別加工法進(jìn)行加工。分開加工時計算公式如下：沖孔凸模尺寸：（6-2）沖孔凹模尺寸：（6-3）落料凸模寸：（6-4）落料凹模尺寸：（6-5）孔距尺寸：（6-6）其中：，-分別為落料凸、凹?；境叽?；，-分別為沖孔凸、凹?；境叽?；-沖孔件孔的最小極限尺寸；-落料件最大極限尺寸；，-分別為凹模上偏差，因模具的制造精度等級要比工件精度等級高兩級，所以凸、凹模具可按IT12計算刃口尺寸；-制造公差；-磨損系數(shù)，其值在0.5～1之間。表6-2簡單形狀（方形、圓形）沖裁時凸、凹模制造偏差(mm)公稱尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹公稱尺寸凸模偏差δ凸凹模偏差δ凹≤18＞18~30＞30~80＞80~120＞120~180－0.020－0.020－0.020－0.025－0.030＋0.020＋0.025＋0.030＋0.035＋0.040＞180~260＞260~360＞360~500＞500－0.030－0.035－0.040－0.050＋0.045＋0.050＋0.060＋0.070表6-3磨損系數(shù)（mm）材料厚度工件公差△11~22~4＞4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30磨損系數(shù)非圓形x值圓形x值10.750.50.750.5（a）落料（b）沖孔圖6-2工作零件刃口尺寸該制件的最小雙邊間隙為0.246mm，最大雙邊間隙0.36mm，則有Zmax-Zmin=0.114。查表2-1標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值得零件外形尺寸：90+0.36mm，?4.50-0.3mm，27±0.52mm，根據(jù)尺寸公差查表6-3得圓形磨損系數(shù)x為0.5，非圓形的磨損系數(shù)x為0.75沖孔凸模根據(jù)公式6-2有：=(?4.5+0.5×0.3)0-0.020=?4.650-0.02mm沖孔凹模根據(jù)公式6-3有：=（?4.65+0.1）0+0.02=?4.750+0.02mm孔距尺寸根據(jù)公式6-6有：=27±0.02mm落料凸模根據(jù)公式6-4有：=（?9-0.5×0.36-0.1）0-0.02=?8.920-0.02mm落料凹模根據(jù)公式6-5有：=（?9-0.5×0.36）0+0.03=?8.820+0.037主要零部件的設(shè)計設(shè)計主要零部件時，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個零部件的設(shè)計方法。7.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計7.1.1彎曲凹模的設(shè)計（1）凹模圓角半徑凹模圓角半徑不能過小，以免刮傷工件表面，影響模具壽命，凹模兩邊圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。凹模圓角半徑r通常根據(jù)材料厚度取值為：t≤2mm時，r=（3-6）tt=2-4mm時，r=（2-3）tt＞4時，r=2t（2）凹模深度凹模深度過小時，坯料兩端未受壓部分太多，工件回彈大且不平直，影響工件質(zhì)量，若凹模深度過大時浪費剛才，且需壓力機有較大的工作行程。圖7-1彎曲凹模簡圖凹模厚度的確定公式為：H=Kb（8-1）式中：K-系數(shù)值，考慮板料厚度的影響；b-沖裁件的最大外形尺寸。按上式計算后，選取的H值不應(yīng)小于15mm。表7-1系數(shù)值Ks/mm材料厚度t/mm<1>1～3>3～6<50>50～100>100～200>2000.30～0.400.20～0.300.15～0.200.10～0.150.35～0.500.22～0.350.18～0.220.12～0.180.45～0.600.30～0.450.22～0.300.15～0.22查表8-1得：K=0.35根據(jù)公式（8-1）得：H=0.3×27.8=12.6mm取H=20mm模具壁厚的確定公式為：C=（1.5～2）H（8-2）由公式（8-2）得：C=（1.5～2）H=1.5×20～2×20=30～40mm凹模壁厚取C=40mm凹模寬度的確定為：B=b+2C=9+2×40=89mm凹模長度的確定為：L=b+2C=36+2×40=116mm為了保證彎曲凹模成型工作面的表面粗糙度，凹模磨損后的修磨與兩，彎曲凹模設(shè)計成鑲嵌塊的形式，與凹模固定板裝配于模具下模部分，所以凹模輪廓尺寸選為140mm×100mm×20mm。7.1.2凹模材料的確定彎曲凹模的作用是起成型的作用，該零件在模具上所受力較大，對硬度、強度的要求較高。該零件選擇材料為Cr12MoV，Cr12MoV具有更高的淬透性、耐磨性和承載強度，且淬火變形小。它的強度、硬度，能夠滿足零件的加工要求。7.1.3凹模的固定方式凹模與凹模固定板采用銷釘和螺釘固定于模具的下模部分。銷釘?shù)臄?shù)量為兩個，其位置按對稱分布。螺釘?shù)臄?shù)量為兩個，其位置按對稱分布。這樣有利于力的均勻分布。7.1.4凹模精度的確定根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為IT14級，內(nèi)型腔精度為IT12級，表面粗糙度為Ra3.2um，上下平面的平行度對為0.02。7.2凸模的設(shè)計7.2.1凸模的結(jié)構(gòu)確定凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。直通式凸模的工作部分和固定部分的形式與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。臺階式凸模一般采用機械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時，成形部分常采用成型磨削。因為該制件形狀不復(fù)雜，所以將凸模設(shè)計成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。7.2.2凸模的長度確定因為該制件形狀不是很復(fù)雜，所以將沖孔模設(shè)計成臺階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模的總和。凸模長度為：L=h1+h2+l（7-3）式中：h1-凸模固定板厚度；h2-彎曲直邊高度；l-附加長度。根據(jù)公式7-3得凸模長度為：L=h1+h2+l=20+6+5=31mm凸模結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。圖7-2凸模7.3頂件裝置7.3.1頂件裝置設(shè)計頂件裝置一般是彈性的，由頂桿、頂件塊、和安裝在下模具的彈頂器等組成，橡膠或者彈簧可作為彈性元件，本次設(shè)計的彎曲復(fù)合模具采用的頂件裝置如圖圖7-4所示，其工作原理是在模具的閉合打開中，彈性元件的伸縮導(dǎo)致頂桿頂件塊的上下移動起到頂件的作用，其運動行程起決于彎曲件的彎曲高度，再設(shè)計時必須保證頂件裝置的行程足夠?qū)_壓件順利頂出，以便達(dá)到取件的目的。7.3.2頂件塊的選擇頂件塊主要是起到與彎曲件直接接觸的作用，對它的強度和硬度要求較高，所以材料選擇是Cr12，淬火硬度54-58HRC，即具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。圖7-3頂件裝置7.3.3頂件彈性原件的選用在沖裁模頂件裝置中，常用的彈性元件是彈簧和橡膠，考慮模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為彈簧。彈簧允許承受的負(fù)載較大，卸料穩(wěn)定，安裝調(diào)整較方便靈活，而且成本低，是中小型沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置常用的彈性元件。7.4凸模固定板的設(shè)計凸模固定板主要是固定凸模，保證凸模有足夠的強度，使凸模與落料凹模、上模座、墊板更好的定位。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～1倍，根據(jù)凸模尺寸大小取值。則凸模固定板的厚度：H凸固=（0.6～1）H凹（7-7）式中：H凸固-凸模固定板厚度；H凹-凹模厚度。根據(jù)公式7-7得凸模固定板厚度為：H凸固=（0.6～1）H凹=12～20（mm）凸模固定板厚度取20mm。圖7-4凸模固定板簡圖7.5.墊板的設(shè)計因為模具長期的生產(chǎn)運行，模座采用的45鋼，質(zhì)軟，沒有墊板的情況下，上下模座容易變形，甚至導(dǎo)致模座失效，在墊板上要設(shè)計螺紋的裝配過孔和沖裁廢料過孔。作用承受和擴散凸模傳遞的壓力，凸模端部與上模座之間加上墊板防止模具損壞。墊板外形尺寸可與凸模固定板相同，其厚度一般取3～10mm，查參考文獻(xiàn)中[2]，可得墊板尺寸為140mm×100mm×10mm，如圖7-8所示。圖7-5墊板7.6模架、模柄的選用7.6.1上下模座的選用本模具采用中間柱結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱導(dǎo)套組建采用的是滑動導(dǎo)向方式，導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離5mm。通常模架有標(biāo)準(zhǔn)模架和自制模架，標(biāo)準(zhǔn)模架材料采用HT200，經(jīng)過熱處理淬火，硬度高，所以在該工件的模具設(shè)計中選擇了標(biāo)準(zhǔn)的模架，上下模座高度分別為35mm。下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離為14mm。導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用H7/r6的過盈配合,導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用H7/r6的過盈配合。導(dǎo)套的長度，需要保證沖壓時導(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/r6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳深度0.8～1.2mm，淬硬58～62HRC。導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)、尺寸一般都是直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取，在選用時導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于（10～15）mm。在最高工作位置時，導(dǎo)柱上端面與導(dǎo)套的下端面的距離不小于（10～20）mm。根據(jù)凹模板長寬尺寸140mm×100mm，選擇中間式導(dǎo)柱模架，模架型號為SJ519-73。圖7-6模架結(jié)構(gòu)簡圖7.6.2模柄的選用模柄的作用是將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