彎架板沖壓成形工藝及模具設計【壓線卡】【彈簧片】
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彎架板沖壓工藝及模具設計
摘 要
隨著現(xiàn)代制造技術的迅速發(fā)展，在工業(yè)生產中模具已成為生產各種產品不可缺少的重要工藝裝備。特別是在沖壓產品的生產過程中，沖壓模具的應用極其廣泛。
本文主要進行彎架板的沖壓模具設計。該沖壓模具的特點是具有對稱機構。在設計過程中分析了彎架沖壓件的工藝特點，介紹了彎架板的沖壓模結構及模具的整體設計過程，并分析和闡述了模具凸凹模零件及各標準件的選材及選用原則和方法、彎架板的結構要素、零件的尺寸公差和精度的選擇、以及壓力機的選擇和校核。
此彎架板沖壓模具設計的結構特點是多工序的單工序模。其主要工作零件為彎曲凸凹模和沖孔凸凹模，為了保證保證合模動作準確可靠，還設置了限位擋塊和壓緊塊。
本套沖壓模具包括落料、彎曲、沖孔三套模具。
工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料分離或彎曲。從而獲得所需零件，最后需要切斷工藝。
該模具結構設計操作方便，使用壽命長，零件質量達到技術要求。生產效率高。
關鍵詞：彎架板，落料模，彎曲模，沖孔模。
Curved frame plate bending stamping process and die design
ABSTRACT
With the rapid development of modern manufacturing technology, industrial production molds in the production of various products have become indispensable technical equipment. Especially in the production process of stamping, stamping die for a very wide range.
In this paper, for pipe support of stamping die design. The stamping die is characterized by a symmetrical body. In the design process of the pipeline characteristic stamping process, introduced the pipe support structure and mode of stamping die of the overall design process and analysis and elaboration of the mold punch and die components and the Standard Material Selection and use principles and methods Pipe supports for the structure of elements, parts tolerance and accuracy options, and press select and check.
The pipe support structure stamping die design process is characterized by a single multi-process mode. The main working parts to bend and punch punch punch, in order to ensure the clamping action to ensure the accuracy and reliability, but also set a limit block and the compression block.
This set of stamping dies including blanking, bending, punching three sets of mold.
Blanking die works: mold, the mold base on the use of lead column in the role set, the drive punch downward motion, the press pressure, and the material separation. To obtain the necessary parts.
Bending mold works: mold, the mold base on the use of lead column in the role set, the drive punch downward motion, the press of pressure on bending. To obtain the necessary parts
Punching mold works: mold, the mold base on the use of lead column in the role set, the drive punch downward motion, the press pressure, and the material separation. To obtain the necessary parts
Finally need to cut off the process.
The mold structure design and convenient operation, long life, part quality and meet the technical requirements. High efficiency.
KEY WORDS: Curved frame plate, blanking die, bending die, punch.
目 錄
前 言 1
第1章 工件的沖壓工藝分析 2
1.1工件沖壓工藝方案的確定 2
1.2 零件成形總體結構設計 3
1.2.1 模具類型的選擇 3
1.2.2 定位方式的選擇 3
1.2.3 卸料方式的選擇 3
1.2.4 導向方式的選擇 3
第2章 零件設計的工藝計算 4
2.1計算毛坯尺寸 4
2.2 條料寬度的確定 6
2.3 導板間間距的確定 7
2.4 排樣 7
2.5材料利用率的計算 8
第3章 彎曲模具的設計與計算 10
3.1 彎曲力的計算 10
3.2 彎曲部分刃口尺寸的計算 11
3.2.1 最小相對彎曲半徑 11
3.2.2彎曲部分工作尺寸的計算 11
3.3 模具結構形式的選擇計算 15
3.4 壓力中心的計算 15
3.5 沖模閉合高度的計算 15
3.6 模座的選用 15
第4章 沖孔模的設計與計算 18
4.1 計算沖裁力的公式 18
4.1.1卸料力的計算 19
4.1.2總的沖壓力的計算 19
4.2 沖裁模間隙的確定 19
4. 3 沖孔部分刃口尺寸計算 21
4.4 模具壓力中心與計算 21
4.5 模具結構類型及形式的選擇與設計 23
4.6 壓力中心的計算 23
4.7 沖模閉合高度的計算 24
4.8 模座的選用 24
結 論 25
前 言
隨著經濟的發(fā)展，沖壓技術應用應用范圍越來越廣泛，在國民經濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結合金、硬質合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結構的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產品的不斷發(fā)展和生產技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用。
畢業(yè)設計的主要目的有兩個：一是讓學生掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運用CAD進行模具設計。二是掌握模具設計方法和步驟,了解模具的加工工藝過程。
本書是沖孔落料模設計說明書，結合模具的設計和制作，廣泛聽取各位人士的意見，經過多次修改和驗證編制而成。為了達到設計的規(guī)范化,標準化和合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻，力求內容簡單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。其中附有必要的插圖和數(shù)據(jù)說明。
本書在編寫過程中得到了丁海老師的精心指導和同學們的大力幫助,在此表示衷心的感謝。由于本人是應屆畢業(yè)生,理論水平有限，實踐經驗不足，書中難免有不當和錯誤的地方，敬請各位老師與廣大指導。
第1章 工件的沖壓工藝分析
本次畢業(yè)設計的沖壓件是沖壓件的生產過程的設計。該工件是一個帶圓弧的二次彎曲件，彎曲直邊還有個4mm的孔。除了要保證它的公差外還要保證它的高度及其彎曲的圓角半徑R1.2mm。從以上對支撐件的形狀分析當中不難看出，它需要經過落料，彎曲、沖孔、切斷等沖壓工序，但是如何保證彎曲件精度保證彎曲回彈不影響尺寸成為重點和難點。本次設計的模具精度并不需要很高，達到IT11滿足要求。工件圖見圖2-1。
圖1-1 彎架板工件圖
1.1零件沖壓工藝方案的確定
根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有落料、彎曲、沖孔、切斷四道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案；
（1）落料——彎曲——沖孔；單工序模沖壓。
（2）落料——沖孔——彎曲；單工序模沖壓。
（3）落料——沖孔——彎曲；復合模沖壓。
方案（2）（3）屬于先沖孔后彎曲，直邊的孔直徑的精度不能夠保證彎曲時不變形，所以沖孔必須放在彎曲之后，所以選擇方案（1）。
注：①由于本次單工序有三個，第一道工序 落料模的設計與計算省略。
1.2 模具總體結構設計
1.2.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用單工序沖壓，所以模具類型為單工序模。
1.2.2 定位方式的選擇
因為該模具選擇的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，有側壓裝置。
1.2.3 卸料方式的選擇
因為工件料厚為1.2mm，相對較薄，卸料力不大，工件屬于窄長型的 建議采用固定卸料板
1.2.4 導向方式的選擇
為了提高工件的質量和模具的壽命，方便安裝調整，該模具采用后側導柱的導向方向。
第2章 模具設計的工藝計算
2.1計算毛坯尺寸
相對彎曲半徑為：R/t=6/1.2=5>0.5
式子中R——彎曲半徑
t——材料厚度
由于彎曲半徑大于0.5，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應該先求變形區(qū)中性層曲率半徑β（mm）
（2-1）
式中r——內彎曲半徑
t——材料厚度
k——中性層系數(shù)
表2—1 中性層系數(shù)
r0/t
0.1
0.2
0.25
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.O
K1(V)
0.30
0.33
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.41
0.42
K2(U)
0.23
0.29
0.31
0.32
0.35
0.37
0.38
0.40
0.41
K3(O)
—
—
—
—
—
0.72
0.70
0.67
0.63
r0/t
1.2
1.5
1.8
2
3
4
5
6
8
K1(V)
0.43
0.45
0.46
0.46
0.47
0.48
0.48
0.49
0.50
K2(U)
0.42
0.44
0.45
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
K3(O)
0.49
0.56
0.52
0.50
查表2—1，k=0.48
根據(jù)公式2—1
=6+0.48x1.2
=6.6mm
彎曲件毛坯的長度公式為：
= +
式中——彎曲件毛坯張開長度（mm）
——彎曲件直邊部分的長度（mm）
——彎曲件彎曲部分中性層長度之和（mm）
=βπ=6.6x3.14=20.724mm
=26+7.5-2.4+0.25=31.35mm
=20.724+31.35=52.1mm
搭邊值是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損表2—1給出了鋼（Wc0.05%~0.25%）的搭邊值
對于其他材料的應將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：
表2—2 搭邊值
材料厚度
圓件及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
5.0~12
1.8
1.2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
1.5
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
2.8
2.2
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
3.0
2.5
2.0
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
由于零件彎曲時會發(fā)生長度伸長，所以選擇長度52mm 因為選擇對稱彎曲所以長度為104mm。
根據(jù)計算得：工件的展開尺寸為104mm×8mm如下圖所示
對于其他材料的應將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：
鋼（WC0.3%～0.45%） 0.9
鋼（WC0.5%～0.65%） 0.8
硬黃銅 1～1.1
硬鋁 1～1.2
軟黃銅，純銅 1.2
該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表中查得：兩制件間的搭邊值，側搭邊值a=1.8mm。
由于該制件的材料是Q215，所以兩制件之間的搭邊值為：
側搭邊值 a=1.8X0.9=1.62mm
2.2條料寬度的確定
計算條料寬度有三種情況需要考慮；
1.有側壓裝置時條料的寬度。
2.無側壓裝置時條料的寬度。
3.有定距側刃時條料的寬度。有定距側刃時條料的寬度。
有側壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送進
其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△，見表4—3條料寬度偏差。
D ——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。
a——側搭邊值。
查表2—3條料寬度偏差為0.20
根據(jù)公式
=（105+2×1.62）
=108.24
表2—3 條料寬度公差(mm)
條料寬度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5
>0.5～1
>1～2
～20
0.05
0.08
0.10
>20～30
0.08
0.10
0.15
>30～50
0.10
0.15
0.20
2.3導板間間距的確定
導料板間距離公式：
（2—2）
Z——導料板與條料之間的最小間隙（mm）；
查表2—4得Z=8mm
根據(jù)公式2—2
=105+8
=113mm
表2—4 導料板與條料之間的最小間隙Zmin（mm）
材料厚度t/mm
有 側 壓 裝 置
條 料 寬 度B/mm
100以下
100以上
~0.5
0.5~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5
5
5
5
5
5
8
8
8
8
8
8
2.4排樣
根據(jù)材料經濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。
采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結構，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時），不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到沖裁件的斷面質量。
由于設計的零件是矩形零件，且兩個孔均有位置公差要求，所以采用有費料直排法。
2.5材料利用率的計算：
沖裁零件的面積為：
F=長×寬=105×8=820(mm2)
毛坯規(guī)格為：500×1000（mm）。
送料步距為：h=D＋=8+1.35=9.35
一個步距內的材料利用率為：
=(nF/Bh)×100%
n為一個步距內沖件的個數(shù)。
=(nF/Bh)×100%
=（1×820/105×9.35）×100%
=83.5%
橫裁時的條料數(shù)為：
=1000/B
=1000/105
=9.523 可沖9條，
每條件數(shù)為：
=(500-a)/h
=(500-1.62)/9.35
=53.302 可沖53件，
板料可沖總件數(shù)為：
n=×=53×9=477(件)
板料利用率為：
=(nF/500×1000)
=(477×820/500×1000) ×100%
=78.2%
縱裁時的條料數(shù)為：
=500/B
=500/105
=4.76 可沖4條，
每條件數(shù)為：
=(1000-a)/h
=(1000-1.62)/9.35
=106.77 可沖106件，
板料可沖總件數(shù)為：
n=×=4×106=426（件）
板料的利用率為：
= (nF/500×1000)
=(426×820/500×1000) ×100%
=69.9%
橫裁的材料利用率高，該零件采用橫裁法。
圖2—3 排樣圖
8
河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書
第3章 彎曲模具的設計與計算
3.1彎曲力F的計算
影響彎曲力大小的基本因素有變形材料的性能和質量；彎曲件的形狀和尺寸；模具結構及凸凹模間隙；彎曲方式等，因此很難用理論的分析法進行準確的計算。實際中常用經驗公式進行慨略計算，以作為彎曲工藝設計和選擇沖壓設備的理論。
?形彎曲件的經驗公式為：
(3—1)
——沖壓行程結束時不校正時的彎曲力。
B——γ彎曲件的寬度（mm）。
t——彎曲件的厚度（mm）。
γ——內彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）（mm）。
σb——彎曲拆料的抗拉強度(MPa)(查機械手冊σb=400MPa。
K——安全系數(shù)，一般取1.3.
根據(jù)公式4—1 =0.7KBt2σb/(γ+t)
=0.7×1.3×25×1.22×400/(1.2+1.2)
=5.148kN
對于頂件或壓料裝置的彎曲模，頂件力或壓料力可近似取彎曲力的30%～80%。
=80% Fu
=80%×5.148
=4.11 kN
彎曲力: = +
=5.148+4.11
=9.26kN
根據(jù)總的彎曲力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機J23—25。
3.2彎曲部分刃口尺寸的計算
3.2.1最小相對彎曲半徑
彎曲時彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大，若彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的變形極限，而出現(xiàn)裂紋或拉裂。在保證彎曲變形區(qū)材料外表面不發(fā)生裂紋的條件下，彎曲件列表面所能行成的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑。
最小彎曲半徑與彎曲件厚度的比值稱為最小相對彎曲半徑，又稱為最小彎曲系數(shù)，是衡量彎曲變形的一個重要指標。
設中性層半徑為ρ，則最外層金屬（半徑為R）的伸長率外為：
（3—2）
設中性層位置在半徑為ρ=r+t/2處，且彎曲厚度保持不變，則有R=r+t,固有
（3—3）
如將δ外以材料斷后伸長率δ帶入，則有r/r轉化為rmin/t，且有
（3—4）
根據(jù)公式就可以算出最小彎曲半徑。
最外層金屬（半徑為R）的伸長率外為：
根據(jù)公式3—3
=1÷（2×1.2÷1.2+1）
=0.33
最小彎曲半徑為：
根據(jù)公式3—4
=（1-0.33）/2×0.33
=1
3.2.2彎曲部分工作尺寸的計算
1、回彈值 由工藝分析可知，固定夾彎曲回彈影響最大的部分是最大半徑處，r/t=3.8/1.2=3.16＜5。此處屬于小圓角V形彎曲，故只考慮回彈值。查表8.5—1得,回彈值為60，由于回彈值很小，故彎曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸標注，在試模后稍加修磨即可。
表3—1 鋁材料校正彎曲回彈
材料
r/t
材料厚度t(mm)
＜0.8
0.8～2
＞2
Q215
＜2
20
30
40
2～5
40
60
80
＞5
60
100
140
2、模具間隙 彎曲V形件時，不需要在設計和制造模具時確定間隙。對于U形件的彎曲，必須選擇合模具間隙 彎曲V形件時，凸、凹模間隙是用調整沖床的閉合高度來控制的適的間隙，間隙過小，會使邊部壁厚變薄，降低模具壽命。間隙過大則回彈大，降低制件精度凸、凹模單邊間隙Z一般可按下式計算：
（3—5）
式中：C——彎曲凸、凹模單邊間隙
t——材料的厚度
Δ——材料厚度的正偏差（表3—2）
C——間隙數(shù)(表3—3)
查表得：Δ =0 C=0.05
根據(jù)公式3—5
=1.2+0+0.05×1.2
=1.2+0.60
=1.8 (mm)
表3—2 薄鋼板、黃銅板（帶）、鋁板厚度公差
厚度
材料
薄鋼板
黃銅板（帶）
鋁板
08F
H62,H68,HP—1
2A11、2A12
B級公差
C級公差
冷扎帶
冷軋板
最小公差
最大公差
0.2
±0.04
±0.06
-0.03
-0.03
-0.02
-0.04
0.3
±0.04
±0.06
-0.04
-0.04
-0.02
-0.05
0.4
±0.04
±0.06
-0.07
-0.07
-0.03
-0.05
0.5
±0.05
±0.07
-0.07
-0.07
-0.04
-0.12
0.6
±0.06
±0.08
-0.07
-0.08
-0.04
-0.12
0.8
±0.08
±0.10
-0.08
-0.10
-0.04
-0.14
1.0
±0.09
0.12
-0.09
-0.12
-0.04
-0.17
1.2
±0.11
±0.13
-0.10
-0.14
—
1.5
±0.12
±0.15
-0.10
-0.16
-0.10
—-0.27
2.0
±0.15
±0.18
-0.12
-0.18
-0.10
-0.28
2.5
±0.17
±0.20
-0.12
-0.18
-0.20
-0.30
3.0
±0.18
±0.22
-0.14
-0.20
-0.25
-0.35
3.5
±0.20
±0.25
-0.16
-0.23
-0.25
-0.36
4.0
±0.22
±0.30
-0.18
-0.23
-0.25
-0.37
4.5
—
—
-0.20
-0.26
—
—
5.0
—
—
-0.20
-0.26
-0.30
-0.37
表3—3 U形彎曲件凸凹模的間隙系數(shù)C值
彎曲件邊長L/mm
B≤2L
B＞2L
材料厚度t/mm
＜
0.5
0.6～2
2.1～
4
4.1～
5
＜5.0
0.6～2
2.1～4
4.1～7.5
7.6～12
10
0.05
0.05
0.04
0.10
0.10
0.08
20
0.05
0.05
0.04
0.03
0.10
0.10
0.08
0.06
0.06
35
0.07
0.05
0.04
0.03
0.15
0.10
0.08
0.06
0.06
50
0.10
0.07
0.05
0.04
0.20
0.15
0.10
0.06
0.06
70
0.10
0.07
0.05
0.05
0.20
0.15
0.10
0.10
0.08
100
0.07
0.05
0.05
0.15
0.10
0.10
0.08
150
0.10
0.07
0.05
0.20
0.15
0.15
0.10
200
0.10
0.07
0.07
0.20
0.15
0.15
0.10
3、凸凹模橫向尺寸的確定 彎曲模的凸凹模工作部分尺寸確定比較復雜，不同的工件形狀其橫向工作尺寸的確定方法不同。
工件尺寸標在內側時，按磨損原則應以凸模為基準，先計算凸模，間隙取在凹模上。
當工件為雙向對稱偏差時，凸模尺寸為：
（3—6）
當工件為單向偏差時，凸模實際尺寸為：
（3—7）
凹模尺寸按下式計算：
（3—8）
或者凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證單向間隙。
式中： ——凸模、凹模工作部分尺寸,mm；
——彎曲件的基本尺寸,mm；
——彎曲件的制造公差,mm；
——凸、凹模制造公差，選用級精度；
——凸模與凹模的雙向間隙，mm。
工件的外形尺寸為：。
由于工件為單向偏差，所以凸模的實際尺寸為：
凸、凹制造公差，
根據(jù)公式3—7得：凸模尺寸為：
mm=mm
根據(jù)公式3—8得：凹模尺寸為：
mm=mm
根據(jù)工件的尺寸要求，凸、凹模刃口處都應有相應的圓角，為保證彎曲件的尺寸精度，圓角應按實際尺寸配制。
3.3模具結構形式的選擇計算
本副模具主要目的是為了彎曲工序，彎曲高度為6mm.彎曲所需求的精度比較高,故在本次彎曲模具的設計中,彎曲模的精度為中等精度要求。
在本副彎曲模的設計中,彎曲凹模設計在下模座上。利用內六角螺釘和圓柱銷釘將其連接與緊固在下模座上。卸料時,上模采推件塊推件的方式將坯料從彎曲凹模中推出
彎曲凸模安放在上模座上,采用式嵌入式固定在下模座上.卸料時采用壓邊圈與限位螺釘?shù)姆绞竭M行卸料，壓邊圈同時還可以起壓邊得作用，他是氣墊壓力通過托桿把力傳到壓邊圈上進行壓邊的。
3.4壓力中心的計算
由于本副模具的彎曲位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。
3.5沖模閉合高度的計算
由于估算的沖模高度為215 mm，而根據(jù)總壓力所選的壓力機閉合高度為160 mm～220 mm，因此初選壓力機符合要求。
3.6模座的選用
在本副模具設計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側導柱式模架選用模座的規(guī)格如下：
上模座——315×200×45 mm
下模座——315×200×55 mm
其具體的結構尺寸如下：
上模座
L=315， B=200， t=45 235
=325， S=305， =130， R=50,
=100 D(h7):
下模座
L=315， B=200， t=55， =325
S=305， =130， 235 =100
R=50, d(r7):
圖形及具體的標注尺寸見零件圖和《沖壓手冊》。
導柱導套尺寸具體參數(shù)參考《沖壓手冊》相關的章節(jié)。
第二道工序彎曲模裝配簡圖見圖3-1所示
圖3-1彎曲單工序模裝配簡圖
1-上模板 2-導套 3-導柱 4-下模板 5-凹模 6-內六角螺釘 7-頂出件 8-托桿 9-橡膠 10-頂桿 11-導料板 12-凸模固定板 13-墊板 14-凸模 15-模柄 16-圓柱銷
表3-4 彎曲零件表
序號
代號
名稱
數(shù)量
材料
備注
1
GB2855.5-81
上模板
1
HT200
28-32HRC
2
GB2861.6-81
導套
2
20
滲碳58-62HRC
3
導柱
2
20
滲碳58-62HRC
4
GB2855.6-81
下模板
1
5
凹模
1
CrWMn
58-62HRC
6
GB/T119.1-2000
內六角螺釘
4
7
頂出件
1
8
托桿
1
45
43-48HRC
9
橡膠
1
10
頂桿
1
11
導料板
1
45
58-62HRC
12
凸模固定板
1
CrWMn
58-62HRC
13
墊板
1
CrWMn
58-62HRC
14
凸模
1
ZG450
28-32HRC
15
GB2862.3-81
模柄
1
16
圓柱銷
2
T8
56-60HRC
16
第4章 沖孔模的設計與計算
4.1計算沖裁力的公式
計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力一般可以按下式計算：
（4—1）
式中 τ——材料抗剪強度；
L——沖裁周邊總長（mm）；
t——材料厚度（mm）;
系數(shù)是考慮到沖裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全系數(shù)，一般取1~3。當查不到抗剪強度r時，可以用抗拉強度代替τ，而取=1的近似計算法計算。
根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出Q215的抗剪強度為280～310MPa，取τ=300MPa
由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式?？偟臎_裁力包括
F——總沖壓力；
——沖裁力；
——卸料力。
根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出Q215的抗剪強度為280～310MPa沖孔時的周邊長度為：=4πd=4×3.14×4=50.24（mm）
=1×1.2×50.24×300
=18.09(kN)
表4—1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~0.25
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
對于表中的數(shù)據(jù)，后的材料取小直，薄材料取值。
4.1.1卸料力F的計算
(4—2)
查表4—1得＝0.025~0.08，?。?.08
根據(jù)公式4—2
＝0.08×18.09
＝1.45kN
4.1.2總的沖壓力的計算
根據(jù)模具結構總的沖壓力：
=1.45+18.09
=19.54kN
根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機J23—25。
4.2沖裁模間隙的確定
設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度滿足產品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質量，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、生產中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內，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，最大值稱為最大合理間隙?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值。
沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質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。
表4—2 沖裁模初始用間隙2C(mm)
材料
厚度
08、10、35、
09Mn、Q235
16Mn
40、50
65Mn
2Cmin
2Cmax
2Cmin
2Cmax
2Cmin
2Cmax
2Cmin
2Cmax
小于0.5
極小間隙
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.75
2.0
2.1
2.5
2.75
3.0
.3.5
4.0
4.5
5.5
6.0
6.5
8.0
0.040
0.048
0.064
0.072
0.092
0.100
0.126
0.132
0.220
0.246
0.260
0.260
0.4000.460
0.540
0.610
0.720
0.940
1.080
0.060
0.072
0.092
0.104
0.126
0.140
0.180
0.240
0.320
0.360
0.380
0.500
0.560
0.640
0.740
0.880
1.000
1.280
1.440
0.040
0.048
0.064
0.072
0.090
0.100
0.132
0.170
0.220
0.260
0.280
0.380
0.420
0.480
0.580
0.680
0.680
0.780
0.840
0.940
1.200
0.060
0.072
0.092
0.104
0.126
0.140
0.180
0.240
0.320
0.380
0.400
0.540
0.600
0.660
0.780
0.920
0.960
1.100
1.200
1.300
1.680
0.040
0.048
0.064
0.072
0.090
0.100
0.132
0.170
0.220
0.260
0.280
0.380
0.420
0.480
0.580
0.680
0.780
0.980
1.140
0.060
0.072
0.092
0.104
0.126
0.140
0.180
0.240
0.320
0.380
0.400
0.540
0.600
0.660
0.780
0.920
1.040
1.320
1.500
0.040
0.048
0.064
0.064
0.090
0.090
0.060
0.072
0.092
0.092
0.126
0.126
注：取08號鋼沖裁皮革、石棉和紙板時，間隙的25%。
模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側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計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。
由于硬呂與中碳剛的間隙取值是一樣的，所以硬呂材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。
根據(jù)實用間隙表 4—2 查得材料40的最小雙面間隙2Zmin=0.123mm，最大雙面間隙2Zmax=0.180mm
4.3 沖孔部分刃口尺寸計算
沖孔時，凹凸模計算公式：
（）
（）
mm的凸凹模的制造公差由表3-4查得mm。
由于，故滿足凸模與凹模分別加工方法，磨損系數(shù)由表3-3查得，則：
4.4 模具壓力中心與計算
模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。
模具的壓力中心，可安以下原則來確定：
1、對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。
2、工件形狀 相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
3、各分力對某坐標軸的力矩之代數(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位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。
由于該零件是一個矩形圖形，屬于對稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心處。
第三副模具（沖孔模）裝配簡圖如圖4-2所示
圖4-2 沖孔單工序模裝配簡圖
1-模柄 2-上模座 3-導套 4-導柱5-下模座 6-圓柱銷 7-凹模墊板 8-內六角螺釘 9-凹模10-橡膠 11-凸模 12-凸模固定板 13-內六角螺釘 14-凸模墊板 15-內六角螺釘
表4-2 沖孔零件表
代號
名稱
數(shù)量
材料
備注
1
GB2862.3-81
模柄
1
2
GB2855.5-81
上模座
1
HT200
28-32HRC
3
導套
2
45
43-48HRC
4
導柱
2
40
43-48HRC
5
GB2855.6-81
下模座
1
6
GB70-76
圓柱銷
4
7
凹模墊板
1
45
43-48HRC
8
GB/T119.1-2000
內六角螺釘
6
9
GB2863.4-81
凹模
2
CrWMn
58-62HRC
10
橡膠
2
11
GB2863.2-81
凸模
1
CrWMn
58-62HRC
12
凸模固定板
1
13
GB/T119.1-2000
內六角螺釘
6
14
凸模墊板
1
15
GB/T119.1-2000
內六角螺釘
4
4.5 模具結構類型及形式的選擇與設計
本次畢業(yè)設計第三副模具設計的主要目的是為了得到外形尺的尺寸精度而進行切邊。，由于沖下的廢料是環(huán)狀的，則采用橡膠環(huán)卸料，使環(huán)繞在凸模上的廢料脫落卸下，減少了卸料板的使用。這樣使模具結構簡單，操作易行，生產效率高等優(yōu)點。
4.6 壓力中心的計算
由于本副模具的切邊位置對稱，因此它的壓力中心就在中心距的幾何中心上。
4.7 沖模閉合高度的計算
由于估算的沖模高度為172mm，而根據(jù)總壓力所選的壓力機閉合高度為160 mm～220mm，因此初選壓力機符合要求。
4.8 模座的選用
在本副模具設計中根據(jù)凹模支架的尺寸來選用后側導柱式模架選用模座的規(guī)格如下：
上模座——125×125×30 mm
下模座——125×125×35 mm
其具體的結構尺寸如下：
上模座:
L=125， B=125， t=30 =130
=85， =150， S=130， R=35,
=60 D(H7):
下模座:
L=125， B=125， t=35 =130
=85， =150， S=130， R=35,
=60 d(R7):
圖形及具體的標注尺寸見零件圖和《沖壓手冊》。
導柱導套尺寸具體參數(shù)參考《沖壓手冊》相關的章節(jié)。
25
結 論
1、彎架板的沖壓模具的特點是具有對稱機構，一次可以沖壓成型兩個零件。在設計過程中采用的是較為常用的對稱一次成型機構。此彎架板沖壓模具設計的結構特點是多工序的單工序模。其主要工作零件為彎曲凸凹模和沖孔凸凹模，為了保證保證合模動作準確可靠，還設置了限位擋塊和壓緊塊。
2、本套沖壓模具包括落料、彎曲、沖孔三套模具。
落料模具的工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料分離。從而獲得所需零件。
彎曲模具的工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料彎曲。從而獲得所需零件
沖孔模具的工作原理：合模時，上模座利用導柱導套的作用下，帶動凸模向下運動，利用壓力機的壓力，使材料分離。從而獲得所需零件
最后需要切斷工藝。
3、該模具結構設計操作方便，使用壽命長，塑件達到技術要求。
4、在模具設計過程中大量使用Pro/Engineer、CAD等設計分析軟件，可以大大縮短設計時間，提高設計效率。
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