帶孔彎曲件的冷沖模設(shè)計【全套含CAD圖紙、說明書】

帶孔彎曲件的冷沖模設(shè)計【全套含CAD圖紙、說明書】,全套含CAD圖紙、說明書,彎曲,沖模,設(shè)計,全套,CAD,圖紙,說明書 摘 要 隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，模具行業(yè)也得到了快速的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。本文針對帶孔彎曲件的模具設(shè)計，介紹了連續(xù)模的設(shè)計方法和步驟，分析、比較了三種類型模具（單工序模，連續(xù)模，復(fù)合模）的優(yōu)缺點，同時，確定了帶孔彎曲件的制造工序和模具選用的最佳方案。設(shè)計的方法和步驟主要從工件的各項性能，工件的成型工序，模具的各部件設(shè)計，模具的強度校核及模具的制造工藝等幾個方面入手。 本次設(shè)計的難點主要在于加工工序的安排，如何保證模具的可靠性和精度，設(shè)計出的模具符合工廠現(xiàn)有條件下進行生產(chǎn)，并最大限度的降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率。模具的設(shè)計過程中，包含了工件的排樣，凹模凸模、卸料裝置、凸模固定板等主要模具零部件的設(shè)計制造。在對整副模具完成設(shè)計后，按技術(shù)要求畫出模具的三維造型和二維圖紙。 關(guān)鍵字：連續(xù)模，帶孔；彎曲；模具；工序 Abstract with the transition of China, from a manufacturing power to a creative industry power, mold industry get more attention and more energy input, and it has become more important than before. According to the die design of a bending part with holds, this article introduces the design method of multiple station die, and we will determine the best choice of die and the manufacturing process of the part after taking three kinds of die(the single station die ,multiple station die and compound die) into comparison and analysis the advantages and disadvantages of them. The article would like to introduce the die design method from several aspects: the properties of workpiece, the forming process of workpiece, die parts design, the strength check of die, the manufacturing technology of die and so on. The difficulty of this design is the arrangement of working procedure, and the design principle is to ensure the accuracy and reliability of the die, manufacturing the die under the condition of existing production tooling, reducing the labor intensity, improving the production efficiency. The process of die design includes the mold of the main components designing and manufacturing, stamping equipment selection, punch-gap adjustment and establishment of a vital parts machining process. Finishing the design of the whole die, I must draw a 3D modeling and 2D drawing according the standard specifications. Keyword: multiple station die; bending; process; die; hole 目錄 引言 1 1. 工件分析 1 1.1 工藝卡片 1 1.2 工件工藝初步分析 3 1.3 工藝設(shè)計 3 2. 模具方案的選定 4 2.1 模具方案的比較 4 2.1.1 連續(xù)模的特點 4 2.1.2單工序模和復(fù)合模的特點 5 2.1.3 選用模具的可能方案和比較 5 2.2 排樣圖的設(shè)計 5 2.2.1排樣的設(shè)計原則 5 2.2.2排樣的三種類型 6 2.2.3搭邊值的計算 7 2.2.4 載體 7 2.2.5排樣圖的設(shè)計 8 2.2.6 材料利用率的計算 9 2.3 連續(xù)模的工藝與設(shè)計計算 10 2.3.1 沖裁變形分析 10 2.3.2 沖裁間隙的確定 10 2.3.3凹模和凸模的刃口尺寸計算方法 11 2.3.4主要工藝力的計算 14 2.3.5 壓力中心的計算 17 2.4 連續(xù)模的零部件設(shè)計 18 2.4.1 連續(xù)模的總體設(shè)計 18 2.4.2 凸、凹模的設(shè)計 18 2.4.3 固定板的設(shè)計 22 2.4.4 卸料板的設(shè)計計算 23 2.4.5定位裝置的設(shè)計 23 2.4.6浮料裝置 24 2.5 彎曲部分的設(shè)計 25 2.5.1彎曲凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 25 2.5.2 彎曲模凸、凹模的工作部分尺寸計算 27 2.6模柄的選擇 27 2.7模座的選擇 27 2.8模具的閉合高度 28 2.9 壓力機的選擇 28 3.模具主要零件加工工序和工藝過程 29 3.1 模具零件加工的基本過程 29 3.2模具零件加工工藝規(guī)程的編寫步驟 29 3.3部分重要模具零件的生產(chǎn)工藝流程 30 4.總結(jié) 31 謝 辭 32 參考文獻 33 引言 在現(xiàn)代制造業(yè)中，模具已經(jīng)成為了越來越重要的工藝裝備。人們的生活中隨處可以見到模具制造出的產(chǎn)品的身影，如手機，車輛，電腦等，模具的廣泛使用不但更大了人們?nèi)粘Ｓ闷返男枨?，而且在制造業(yè)中，模具水平的高低還直接影響到產(chǎn)品和企業(yè)的競爭，生產(chǎn)效率甚至是經(jīng)濟建設(shè)的速度。 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年中最后一門課程，算是檢驗我們四年來學(xué)習(xí)的一個狀況，也是為我們畢業(yè)后出去工作和學(xué)習(xí)提供一個導(dǎo)向。因此這次的畢業(yè)設(shè)計需要我們花百分百的心血進行第一次的自主學(xué)習(xí)和設(shè)計模具，要求雖然相比實際生產(chǎn)不算高，但是對于沒有經(jīng)驗的我們來說也具有一定的挑戰(zhàn)性。 沖壓模具是模具中應(yīng)用最廣泛的模具之一。本設(shè)計主要涉及的是帶孔彎曲件的冷沖模設(shè)計，包含的模具有級進模和彎曲模，包含的工藝有沖孔，切口，落料，彎曲等。本設(shè)計的主要要點在于：工件的性能分析，工件的沖壓工序的安排，模具個部件的設(shè)計，零件重要部件的校核以及三維裝配圖和二維裝配圖的繪制。 由于作者的水平有限，經(jīng)驗不足，懇請老師批評指正 1. 工件分析 1.1 工藝卡片 零件名稱：帶孔彎曲件 生產(chǎn)批量：不限 材料：10鋼 厚度： 2mm 零件簡圖：（料厚為2mm） 圖1.1 帶孔彎曲件 上述尺寸沒有給出精度的，可按IT10～IT14級精度補標工件尺寸公差，公差數(shù)值必須兼顧以下原則： ⑴如果沖壓件零件圖上沒有標注公差，只有公稱尺寸，則應(yīng)該給以標注公差。 a.非圓形類按國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT12～IT14級處理（配合類公差數(shù)值，客戶的圖紙是會給出的），沖壓模具按IT11級制造。 b.對于圓形件，按IT10處理，沖模按IT6～IT7級制造模具。 ⑵按“入體”原則把它們逐個改為單向公差。 ①. 落料件屬于外形部分，上偏差為零，下偏差為負（相當(dāng)于基軸制標注，只小不大）；屬于內(nèi)形部分上偏差為正，下偏差為零（相當(dāng)于基孔制，只大不?。?。 ②. 沖孔件屬于內(nèi)形部分的上偏差為正，下偏差為零（相當(dāng)于基孔制標注，只大不?。?；屬于外形部分的上偏差為零，下偏差為負（相當(dāng)于基軸制標注，只小不大）。 ③.孔心距或距離的尺寸，按標注。[1] 1.2 工件工藝初步分析 該工件包含了沖孔，落料和彎曲等多道工藝，如果采用單工序模具生產(chǎn)的話，一方面需要比較多的工序，另一方面需要定位的次數(shù)眾多，對最終工件成型的精度產(chǎn)生較大的影響。大批量生產(chǎn)該工件，采用連續(xù)模可以縮短生產(chǎn)時間，保證工件的精度，降低了生產(chǎn)的成本，提高了操作的安全性。 1.3 工藝設(shè)計 （1）材料特性 10鋼的塑性、韌性很好，易冷熱加工成型，正火或者冷加工后切削性能好，焊接性優(yōu)良，無回火脆性，淬透性和淬硬性較差。 制造要求手力不大、韌性高的零件，如汽車的車身，墊片、管子等，可用作冷軋、冷沖、冷彎等工藝成型。 根據(jù)10鋼的一上特點，可以看出其滿足在冷沖壓成型時的冷沖和冷彎要求。 （2）工件的展開尺寸計算 彎曲件的展開計算是根據(jù)中性層在彎曲前后長度不變計算出來的。 由于r=4mm，t=2mm，則r>0.5t 所以彎曲的長度為 L=L1+L2+L3+L4+L5+1.57[(R1+x0*t)]*4 （1—1） 查表可知 表1.1 彎曲90°時變薄系數(shù)η與x0數(shù)值（10號鋼） R/t=2，即取用的x0=0.445 L=21+5+22+5+21+1.57×（4+0.445×2）×4 =104.71mm （3）沖裁工藝性 沖裁件的形狀應(yīng)盡量對稱簡單，應(yīng)避免有過長的懸臂，需要滿足的最小寬度條件是b>2t,而沖裁剪中孔與孔之間的距離b的條件是b>1.5t，孔與邊緣的距離b1的條件是b1>t。 根據(jù)上述要求計算本設(shè)計需要沖裁的工件的最小寬度，孔與孔的距離和孔與邊緣的距離： 該工件沒有過長的懸臂，形狀對稱簡單，最小的寬度為36mm。 該工件最小的孔與孔之間的距離是位于中心的一對孔，b=14mm，遠遠大于1.5t 該工件的空與邊緣的最小距離b1=9.5mm。 以上均符合沖裁要求。 （4）沖裁工序順序要求 因為本設(shè)計的生產(chǎn)工件為帶孔彎曲件，對于靠近彎曲的孔，一般要求先沖孔再彎曲，因為這樣可以簡化模具的設(shè)計，但是對于對孔精度要求較高的工件則需要先彎曲再沖孔，因為彎曲后，孔的尺寸和形狀和發(fā)生變化。對于本設(shè)計的工件，因為對孔的精密度要求不高，因此，只要工件的尺寸要求滿足彎曲孔不變形的條件即可先沖口后彎曲。 要求彎曲半徑的中心和孔邊的距離最小值S必須為1.5t以上，即彎曲深度h要大于或者等于1.5t+R。 計算該中間中兩個孔是否符合要求。 直徑為6mm的小孔，S=11mm，遠遠大于1.5t的3mm。 直徑為8mm的小孔，S=11mm，同樣滿足要求。 則該工件可以選擇選沖孔后彎曲。 2. 模具方案的選定 2.1 模具方案的比較 2.1.1 連續(xù)模的特點 連續(xù)模是指在沖床一道工序中完成兩個以上模具工作站作業(yè)的一系列薄鈑金加工用沖床工具。因為連續(xù)模具備可確保高效率和高經(jīng)濟價值的特點，所以最適合用于大量連續(xù)生產(chǎn)，還特別適用于自動化生產(chǎn)。 連續(xù)模的優(yōu)點如下: (1) 工序的安排比較容易，連續(xù)模工序數(shù)增加，加工費用的增加極少，只是模具構(gòu)造增加，制造模具的成本增加。 (2) 材料一次變形量減少?？梢酝ㄟ^增加工序數(shù)來舒緩材料的變形量與加工復(fù)雜度，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和延長模具的壽命。 (3) 加工速度顯著在增加。 連續(xù)模雖然有上述的有點但同時也有下面的限制： （1） 不適合制造精度公差十分嚴格的制品。 （2） 不適合制造會產(chǎn)生殘余應(yīng)變的制品。 （3） 不適合制造需要橫向推力的制品。 （4） 指定毛頭方向的制品也需要再工序安排時特別注意。 （5） 連續(xù)模的材料利用率一般比較低。 （6） 制品的材質(zhì)直接影響模具的壽命和加工成本。 （7） 噪音和震動比較明顯。[13] 2.1.2單工序模和復(fù)合模的特點 單工序模是指一次只完成一個模具工作站作業(yè)的沖床工具。其的優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)簡單，模具制造成本低，適用于工序較少的工件的沖裁；缺點是：對于多工序的工件沖裁不利于控制精度，操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低，不便于生產(chǎn)自動化，指適用于單個或者小批量的零件沖裁。 復(fù)合模是指在一個工位上，能完成兩個或者兩個以上沖壓步驟的沖模。其特點為：除了含有凸模凹模還有凸凹模，結(jié)構(gòu)緊湊、復(fù)雜，制造成本高，材料的利用率比較高，使用精度要求高、尺寸大的工件的大批量生產(chǎn)，尤其適合沖裁薄料、軟料和脆料。[12] 2.1.3 選用模具的可能方案和比較 （1）連續(xù)模 主要工序安排：沖中心兩孔——沖旁邊兩孔——切邊料——落料——彎曲 （2）單工序模 第一個模具：沖孔 第二個模具：落料 第三個模具：彎曲 （3）復(fù)合模和單工序模組合 第一個復(fù)合模：沖孔——落料 第二個彎曲模：彎曲 以上三種方案，（1）和（3）均能滿足工件沖裁的工藝要求，如果是中小批量生產(chǎn)可以采用第三種方案，其缺點在于生產(chǎn)效率不高及模具的制造較復(fù)雜。鑒于本設(shè)計的工件要求是大批量生產(chǎn)，選擇第一種方案能達到最大的效率及經(jīng)濟效益。因此，本設(shè)計采用連續(xù)模的設(shè)計方案。 2.2 排樣圖的設(shè)計 2.2.1排樣的設(shè)計原則 多工位級進模排樣不同，則材料的利用率、制作精度、生產(chǎn)率、模具的制造難度程度、模具的使用壽命也不同。級進模排樣是與工件沖壓方向、變形次數(shù)及相應(yīng)的變形程度密切相關(guān)的，并且還要考慮模具制造的可能性和工藝性。因此，模具排樣應(yīng)遵循下列原則： 1） 合理確定工位數(shù)，工位數(shù)為分解的各個單工序之和。但有時為了提高凹模的強度或便于安裝凸模，在排樣圖上設(shè)置空工位。工位數(shù)的確定原則是：在不影響凹模強度原則下，工位數(shù)選擇得越少越好，這樣可以減少累計誤差，沖出的制件精度更高。 2） 在設(shè)計排樣圖是，要盡量考慮材料的利用率，盡量按少、無廢料排樣，以降低成本。 3） 合理的確定沖裁位置，防止凹模型孔距離太近而影響其強度。型孔距離太遠又會增大模具外形，及浪費材料有顯得笨重，而且會降低沖裁精度。 4） 為保證條料的送進步距的精度，必須設(shè)置導(dǎo)正孔，其數(shù)量及位置盡可能設(shè)置在廢料上，這樣可以增大導(dǎo)正直徑，使工作更為緊靠。 5） 有沖孔和落料工序時，沖孔在前，又是可以將已沖孔為導(dǎo)正孔。若工件上沒有空，則應(yīng)該在第一工位上設(shè)置工藝孔。 6） 制件上孔位置精度要求高時，在不影響凹模強度的前提下，盡量在同一工位中沖孔。 7） 當(dāng)工序較多時，一般把費力工序安排在前，如沖孔、切口、切槽，緊接著安排彎曲、拉伸等工序。對精度要求較高的制件，應(yīng)在成型工序后再安排整型工序，最后安排切斷或落料工序。 8） 沖制不同形狀和尺寸的孔時，盡量把打孔和小孔安排在不同工位。 9） 多工位級進模中彎曲件排樣和外形尺寸及變形程度有關(guān)，一般以工件的寬度方向作為條料的送進方向。當(dāng)寬度尺寸小，長度尺寸較大，工位數(shù)較多時，這種排樣可以減輕送料的不穩(wěn)定。[13] 2.2.2排樣的三種類型 排樣方式設(shè)計 按材料利用情況排樣可分為三類，其比較見表1： 表2.1三類排樣方式比較 排樣方式 概念 優(yōu)缺點及適用范圍 有廢料 排樣 沿零件的全部外形沖壓四周有一定的余量 這樣排樣材料利用率較低，但制件質(zhì)量和精度均能得到保證，沖模的壽命相應(yīng)提高，多用于形狀復(fù)雜制件精度要求較高的制品沖壓 少廢料 排樣 沿制件部分外形沖壓，也就是只能有一個。 這種排樣材料利用率較高，生產(chǎn)率高，具有一次能沖壓多個制件和簡化模具結(jié)構(gòu) 降低沖壓力等優(yōu)點。但只能保證一個方向的制件精度。 無廢料 排樣 在整個沖壓過程中只有料頭料尾和結(jié)構(gòu)廢料。 這種排樣材料利用率最高，生產(chǎn)率高；模具結(jié)構(gòu)得以簡化，成本低，沖床負荷輕；但制件的沖壓精度差，多用于沖壓精度要求不高，且比較貴重的材料沖壓。 根據(jù)本工件的尺寸及形狀，可以選用少廢料排樣。[12] 2.2.3搭邊值的計算 搭邊是指在排樣時零件之間以及零件與邊料側(cè)邊之間留下的剩余料。 搭邊的作用：使條料定位，補償定位誤差，保證零件的質(zhì)量和精度，確保沖出合格的零件；是條料有一定的剛度，不彎曲，便于送進；提高沖模的壽命。 搭邊值過小是會降低沖裁質(zhì)量和模具壽命，必須使搭邊的最小寬度大于沖裁時塑性變形區(qū)寬度，一般可取等于材料的厚度。[11] 搭邊值的選擇，如下表 表2.2 工件的最小搭邊值 （ 單位：mm） 材料厚度t (mm) 圓件及r>2t的圓角 矩形件邊長l<50mm 矩形件邊長l>50mm或圓角r<2t 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 工件間 側(cè)面 0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 1.6～2.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.0 2.2 2.0～2.5 1.5 1.8 2.0 2.2 2.2 2.5 2.5～3.0 1.8 2.2 2.2 2.5 2.5 2.8 3.0～3.5 2.2 2.5 2.5 2.8 2.8 3.2 3.5～4.0 2.5 2.8 2.8 3.2 3.2 3.5 4.0～5.0 3.0 3.5 3.5 4.0 4.0 4.5 由于本設(shè)計的工件是帶圓角的矩形件，且圓角半徑等于2t，工件的厚度為2mm，所以選擇搭邊值：a=2.2mm，a1=2.5mm。 2.2.4 載體 載體的作用主要是為了消除和減少帶料在各個工位變形時產(chǎn)生的相互影響，順利地將制件運送到各個工位上進行沖裁、彎曲、翻邊、成型等，保證運送的穩(wěn)定，定位準確。 載體主要有以下幾種形式：1，邊料載體；2，原載體；3，單側(cè)載體；4，雙側(cè)載體；5，中間載體等 根據(jù)本工件的排樣的初步確定和其形狀，選用中間載體。 2.2.5排樣圖的設(shè)計 排樣圖的設(shè)計如下 圖2.1 排樣圖 工序說明如下： 第一工位 沖孔 由于該條料的厚度為2mm，不適用于側(cè)刃定位，因此選擇始用擋料銷定位，第一工位沖孔，該孔可以再后續(xù)工藝中作為導(dǎo)正孔使用。 第二工位 沖口導(dǎo)引 在沖口之前為了更加精準的定位，先用導(dǎo)正銷定位后沖口。 第三工位 沖口 切除多余的邊料 第四工位 成型 該工序是為了成型第一個彎曲，為了避免一次同時成型兩個彎曲角時容易造成的材料破裂，本設(shè)計選擇的是分兩次成型，這樣比較可以保證零件的精度和質(zhì)量。 第五工位 空擋 可以使制件不變形和保證模具的壽命。 第六工位 成型 成型第二個彎曲角。 第七工位 切斷 條料切除廢料，自然落件。 2.2.6 材料利用率的計算 排樣時，在保證成型工件精度和質(zhì)量，模具的使用壽命的情況下，盡量的減少材料的浪費是提高成本的重要手段。 無側(cè)壓時，條料理想的送進基準是零件的中心線。 無側(cè)壓沖裁時條料寬度為： 　 （2-1） 導(dǎo)尺間距： 　 （2-2） 據(jù)表 表2.3 條料下料偏差及導(dǎo)料板與條料間距 條料寬度b 條料厚度t ~0.3 0.3~0.5 0.5~1.0 >1.0~1.5 條料允差 間隙 條料允差 間隙 條料允差 間隙 條料允差 間隙 <=30 -0.2 +0.1 -0.3 +0.15 -0.3 +0.15 -0.4 +0.2 30~50 -0.3 +0.1 -0.3 +0.15 -0.4 +0.2 -0.4 +0.25 根據(jù)本設(shè)計的工件參數(shù)，選擇條料下偏差為-0.4，條料間距+0.2 該工件的排樣設(shè)計中，材料的利用率計算如下： （2-3） =40×115-2π×9+16-5×36-2.2×109.7-13.7540×115×100% =80.87% 式中，A——沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）； n——一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b——條料寬度，b=115mm； h——進距，h=40mm。 2.3 連續(xù)模的工藝與設(shè)計計算 2.3.1 沖裁變形分析 沖裁變形過程有三個階段：彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段。沖裁切斷面由圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺四個特征區(qū)組成。 （1） 圓角帶 該區(qū)域的形成主要是當(dāng)凸模刃口剛壓入板料時，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長變形，材料被帶進模具間隙的結(jié)果。 （2） 光亮帶 該區(qū)域發(fā)生塑性變形階段，當(dāng)刃口切入金屬板料后，板料和模具側(cè)面擠壓而形成的光亮垂直斷面。一般占全斷面的二分之一到三分之一。塑性好的材料光亮帶越大。 （3） 斷裂帶 該區(qū)域是斷裂階段形成的，是由于刃口處產(chǎn)生的微裂紋在拉應(yīng)力作用下，不斷擴展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，帶金屬本色和斜度。塑性越差的材料斷裂帶越大。 （4） 毛刺 在塑性變形階段，凹模和凸模的刃口切入被加工板料一定深度時，刃口正面材料被壓縮，刃尖部分處于高靜水壓應(yīng)力狀態(tài)，在壓應(yīng)力的作用下，裂紋加長，次啊聊斷裂而產(chǎn)生毛刺。[1] 對于工件來說，沖裁的斷面將是檢驗其精度和質(zhì)量的一大指標，所以斷面質(zhì)量的把握在生產(chǎn)中十分重要。出來材料的性能和沖模的狀態(tài)影響斷面質(zhì)量外，最重要的一個因素還是模具沖裁間隙的大小。 當(dāng)沖裁間隙過小的時候，上下裂紋不重合，兩裂紋間的材料隨著沖裁的進行會發(fā)生第二次斷裂，在斷面處形成第二次光亮帶。光亮帶的寬度增加，圓角、毛刺、斜度翹首等弊病都有所減少，工件質(zhì)量較好，但是斷面的質(zhì)量有缺陷，而且對模具的磨損很大。 沖裁間隙過大時，上下裂紋依然不重合。材料會較早的接受塑性變形，導(dǎo)致光亮帶的寬度減小，毛刺和斜度，拱彎翹首都會加劇，沖裁件的質(zhì)量下降而且斷面的質(zhì)量也下降。 當(dāng)沖裁間隙合理時，上下裂紋會形成一條縫，可以得到較好的綜合斷面質(zhì)量。 2.3.2 沖裁間隙的確定 選用沖裁間隙的主要依據(jù)是在保證沖裁件的尺寸精度和滿足剪切面質(zhì)量要求的前提下，考慮模具的壽命、模具的結(jié)構(gòu)、沖裁件的形狀和尺寸、生產(chǎn)條件等因素所占的權(quán)重，綜合分析后確定。選擇間隙方向的基本原則： （1） 落料時凹模尺寸作成工件要求尺寸，凸模為凹模減去間隙值。 （2） 沖孔時凸模尺寸作成工件要求尺寸，凹模為凸模減去間隙值。[7] 表2.4沖裁模初始用間隙2c 單位mm 材料厚度 08、10、35、09Mn、Q235 Zmin Zmax <0.5 0.04 0.06 0.6 0.048 0.072 0.8 0.072 0.072 1.0 0.1 0.14 1.5 0.132 0.24 2.0 0.246 0.360 根據(jù)上述表格，選擇Zmin=0.25，Zmax=0.36，因為模具在使用中都會磨損，所以制作模具間隙值均采用最小間隙。 2.3.3凹模和凸模的刃口尺寸計算方法 由于模具的加工和測量方法不同，凹模和凸模的刃口部分尺寸計算方法可以分為兩種。 （1） 凹模和凸模分開加工 [14] 這種方法適用于圓形或者形狀簡單規(guī)則的沖裁件，為了保證合理的間隙值，其制造公差必須滿足下列關(guān)系： ||+||≤Zmax-Zmin （2-4） 或 (2-5) (2-6) 式中：－凸模制造公差； －凹模制造公差； －最大合理間隙； －最小合理間隙。 其取值有幾種方法，但是一般采用按下表選取。 表2.5 凹、凸模的制造公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 ≤18 0.020 0.020 >180～260 0.030 0.045 >18～30 0.020 0.025 >260～360 0.035 0.050 >30～80 0.020 0.030 >360～500 0.040 0.060 >80～120 0.025 0.035 >500 0.050 0.070 >120～180 0.030 0.040 當(dāng)選擇凸模與凹模分開加工方法加工模具時，其工作部分尺寸公差和計算公式如下表： 表2.6 凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 D0-△ 后求出 先求出 沖孔 先求出 后求出 Dp、Dd－落料凸、凹?；境叽纾琺m； dp、dd－沖孔凸、凹?；境叽?，mm； －制件制造公差，mm；Zmin－最小合理間隙； －因數(shù)； 、－凸、凹模的制造公差， 表2.7 因數(shù)x 材料厚度 t/mm 非 圓 形 x 值 圓 形 x 值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工 件 公 差 △/mm ﹤1 1～2 2～4 ﹥4 ﹤0.16 ﹤0.20 ﹤0.24 ﹤0.30 0.17～0.35 0.21～0.41 0.25～0.49 0.21～0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 ﹤0.16 ﹤0.20 ﹤0.24 ﹤0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 （2） 凹模和凸模配合加工法[14] 對于形狀復(fù)雜或者薄料工件，為了保證凸、凹模間一定的間隙值，必須采用配合加工法。此方法是先加工一件模具作為基準件，再以他為標準制造另外一件模具，使它們之間保持一定的間隙。這樣的方式，δ=⊿/4。 如果采用凹模為基準件，有三種模具磨損情況，其計算的凸、凹模方式并不相同：凹模磨損后增大的尺寸（A類尺寸）；凹模磨損后減小的尺寸（B類尺寸）；凹模磨損后沒有增減的尺寸（C類尺寸）。 表2.8凸模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差計算公式 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 按凹模尺寸配制， 其雙面間隙為~ C 沖孔 按凸模尺寸配制，其雙面間隙為~ C 根據(jù)上述的公式以及本設(shè)計的工件的外形尺寸計算所需凸、凹模的尺寸。 1） 采用分別加工法來制造沖孔的凸、凹模 該工件的孔有四個，兩種尺寸：?6和?8 先求出凸模的配合尺寸，根據(jù)公式 （2-7） 查表可知，按公差I(lǐng)T=12來計算，x=0.75，⊿=0.3，=0.02，=0.02， 則dp=（6+0.75×0.3）-0.020=6.225-0.020 dd=（6+0.75×0.3+0.25）0+0.02=6.4750+0.02 同理可得?8的尺寸計算得dp=（8+0.75×0.3）-0.020=8.225-0.020 dd=（8+0.75×0.3+0.25）0+0.02=8.4750+0.02 2） 采用配合加工法來制造沖口的凸、凹模 該模具的形狀如下，由于相當(dāng)于是落料，所以以凹模為基準 圖2.2 凹模磨損圖 以上的幾個主要尺寸都是磨損后變大， 根據(jù)計算公式 （2—8） 可以計算得到 圓角Ad1=（4-0.75×0.3）0+0.02=3.7750+0.02 長度尺寸Ad2=（36-0.75×0.3）0+0.02=35.7750+0.02 寬度尺寸Ad3=（8-0.75×0.3）0+0.02=7.7750+0.02 計算得凹模后，凸模的根據(jù)最小間隙取值。 3） 由于切斷工序?qū)ν?、凹模的尺寸要求不高所以可以選擇合適的標準凸、凹模。 2.3.4主要工藝力的計算 2.3.4.1 沖裁力的計算 沖裁力的計算公式 =kLtτ （2—9） 式中， ——沖裁力（N）； L——沖裁件的周長（mm）； t——材料厚度（mm）； τ——材料抗剪強度（Mpa）。 由設(shè)計手冊可以查到，10鋼的抗剪強度為201~268Mpa，取其抗剪強度為235Mpa。沖裁力的安全系數(shù)一般選擇1.3，因此k=1.3. 沖裁力的計算如下表 表2.9 沖裁力計算數(shù)據(jù) 沖裁工位 沖裁周長 沖裁力N 第一工位沖孔 88 53768 第一工位切側(cè)邊 190 116090 第四工位切斜邊 81 49491 第七工位切斷 30 18330 合計 237679 2.3.4.2其他沖裁力的計算 除了上述沖裁板料時的沖裁力外，模具的沖裁中還包括有卸料力、推料力、頂件力，由于影響其的因素比較多，所以精確計算非常困難，因此一般采用經(jīng)驗公式計算這三種力： 卸料力 F卸=nK卸F （2—10） n——卡在凹模洞口中的工件（或廢料）的數(shù)目； 頂料力 F頂=K頂F （2—11） 推料力 F推=K推F （2—12） 其系數(shù)在下表中查得 表2.10剛性材料卸料系數(shù)、頂料系數(shù)、推料系數(shù)表 料厚/mm F頂 剛 ≤0.1 0.06～0.09 0.1 0.14 ＞0.1～0.5 0.04～0.07 0.065 0.08 ＞0.5～2.5 0.025～0.06 0.05 0.06 ＞2.5～6.5 0.02～0.05 0.045 0.05 ＞6.5 0.015～0.04 0.025 0.03 由于本工件的沖裁中可以忽略頂料力的影響，所以只需計算推料力和卸料力的大小即可。 由上表查得K卸=0.05，K推=0.05 計算可得F卸=11884N，F(xiàn)推=47535N 2.3.4.3彎曲力計算 （1）自由彎曲力的計算 （2—13） 式中，——自由彎曲力（沖壓行程結(jié)束，尚未進行校正彎曲時的壓力）（N）; B——彎曲件寬度（mm）； t——彎曲件材料厚度（mm）； R——彎曲內(nèi)半徑（R=2t）（mm）。 ——材料抗拉強度（Mpa）； K——安全因數(shù)，一般取K=1.3。 F1=0.6×1.3×36×4×3354+2=6271.2N （2）彎曲件頂料力的計算 根據(jù)F頂=0.5F1=3135.6N 2.3.4.4總沖裁力 總沖裁力F≈+F卸+F推+F頂×2+F1×2=315.9KN 2.3.4.5 降低沖裁力的工藝措施 在沖壓高強度材料、厚料和大尺寸沖壓件時，需要沖裁力較大時，生產(chǎn)現(xiàn)場的壓力機的噸位不足時，為了不影響生產(chǎn)，還可以采取一些有效措施降低沖裁力。 （1） 凸模的階梯布置 凸模階梯布置由于各凸模工作端面不在一個平面上，各個凸模沖裁力的最大值不在同時出現(xiàn)，從而達到降低沖裁力的目的。當(dāng)凸模直徑有較大差異時，一般把小直徑凸模做短一些，高度差為（0.5~1）t。凸模階梯狀布置會給刃磨造成一定困難，僅在小批量生產(chǎn)采用。 （2） 斜刃沖裁 斜刃是將沖孔凸?；蛘呗淞习寄５墓ぷ魅锌谧龀尚比?，沖裁時刃口不是全部同時切入，而是逐步的將材料分離，能顯著降低沖裁力，但斜刃刃口的制造和刃磨比較復(fù)雜，刃口容易磨損，落料時斜刃坐在凹模上；沖孔時做在凸模上。 斜刃只在大型沖裁及厚板沖壓中使用。 （3） 加熱沖裁 這樣可以大大降低材料的抗剪強度，從而降低沖裁力。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，所以只適用材料比較厚，表面質(zhì)量和精度要求不高的零件。[12] 根據(jù)本次沖裁的工件，如果生產(chǎn)時的壓力機噸位不夠的話講考慮采用斜刃沖裁，但是由于其刃口容易磨損和難以修磨，因此在條件允許的情況的盡量不要采用這樣的結(jié)構(gòu)。 2.3.5 壓力中心的計算 模具壓力中心是指沖壓時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)使沖模的壓力中心和壓力機滑塊中心相重合。對于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)該通過模柄的軸心線，壓力中心的確定可以有以下幾個原則： 1） 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 2） 工件形狀相同而且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3） 對于形狀復(fù)雜的零件，多凸模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。 4） 據(jù)力矩原理得到壓力中心c點到x軸和y軸的距離公式： （2—14） （2—15） 圖2.3壓力中心計算示意圖 由于該工件的形狀對稱，在y軸方向為中心點時是壓力中心點。 對于x軸方向，可根據(jù)上述公式（2-15）計算得 x=214.5mm 2.4 連續(xù)模的零部件設(shè)計 2.4.1 連續(xù)模的總體設(shè)計 總體設(shè)計是以排樣設(shè)計為基礎(chǔ)，根據(jù)沖件成型要求，確定連續(xù)模的基本結(jié)構(gòu)框架。 1. 模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具的基本框架主要有三要素構(gòu)成，即正倒裝關(guān)系、導(dǎo)向方式和卸料方式。 （1） 正倒裝關(guān)系 正裝和倒裝是模具的兩種基本結(jié)構(gòu)形式，由于正裝的模具容易出件和排除廢料，連續(xù)模中多采用正裝。 （2） 導(dǎo)向方式 連續(xù)模的導(dǎo)向方式可以分為兩部分，即外導(dǎo)向和內(nèi)導(dǎo)向。外導(dǎo)向主要是指模架中上下模的導(dǎo)向；內(nèi)導(dǎo)向是指利用小導(dǎo)柱和小導(dǎo)套對卸料板的導(dǎo)向，卸料板僅為又對凸模進行導(dǎo)向和保護，也成為輔助導(dǎo)向。 （3） 卸料方式 在多工位連續(xù)模中，多采用彈性卸料裝置。若工位數(shù)少，料厚大于1.5mm也可以采用固定卸料方式。[14] 根據(jù)本次的工件參數(shù)和選擇模具類型，可初步設(shè)計者三個因素如下：1）因為需要容易出件，所以選擇正裝；2）內(nèi)導(dǎo)向比較適用于工件較薄的沖裁中，本設(shè)計的工件厚度達到2mm，因此選擇外導(dǎo)向方式；3）卸料方式可以選擇剛性卸料即固定卸料，還有一個參考方案是利用導(dǎo)料板兼做卸料板。 2.4.2 凸、凹模的設(shè)計 多工位連續(xù)模一般工位多，凸、凹模尺寸小，使凸。凹模的裝配及相互位置尺寸的調(diào)整比常規(guī)沖模要復(fù)雜和困難。同時，多工位連續(xù)模用于大量生產(chǎn)，要求模具的使用壽命長，易損壞的更換和模具的維修要方便。 凸、凹模的應(yīng)遵循的設(shè)計原則如下： （1）凹模和凸模要有足夠的強度和剛度 由于高速連續(xù)的作業(yè)，震動極大，所以磨損特別快；凸、凹模受力狀態(tài)不均勻、不對稱、不垂直，所以損壞可能性也極大，為此，設(shè)計的模具應(yīng)選擇強度較好的材料；選擇合理的熱處理工藝和規(guī)范；在條件許可時減少凸模長度，增加凹模厚度；在結(jié)構(gòu)工藝上增加他們的強度和剛度。 （2）凸模和凹模的安裝必須牢固，便于維修和更換。由于震動大，所以安裝牢固非常重要，在不同工位上沖切工件外形的不同部位，帶數(shù)個工位完成后才沖切出完整的工件外形。這樣，就需要保證各工位間凸模的位置精度，切各工位的凸、凹模間隙要均勻一致，保持穩(wěn)定，這給凸、凹模的牢固安裝又帶來一定的困難。由于容易損壞，還必須考慮修理和更換。 （3）多工位連續(xù)模的凸、凹模應(yīng)有統(tǒng)一的基準。一般在設(shè)計多工位連續(xù)模時，以凹模各型孔坐標為基準，一第一工位定出坐標原點，一次到各個工位型孔定出坐標關(guān)系。凸模的安裝位置、卸料板各型孔位置，均要和凹模一致，不得混亂。凸模的工作形狀和對應(yīng)的凹模型孔形狀及卸料板的型孔形狀也應(yīng)對應(yīng)一致，這樣既容易加工又不會出錯。 （4）余料方便排除 應(yīng)采取在凸模上設(shè)置余料頂桿，凹模上設(shè)高壓氣孔等措施，及時清除余料。 （5）凸、凹模應(yīng)有良好的工藝性 應(yīng)便于制作，便于測量和組裝。 2.4.2.1 凸模 常用的凸模可以分為直通式和臺階式。直通式結(jié)構(gòu)比較簡單，采用線切割加工，臺階式凸模強度和穩(wěn)定性比較好，采用成型磨削等方法加工，還有防側(cè)彎保護機構(gòu)等。 本設(shè)計需要的凸模有沖?6孔，?8孔，沖斜邊，沖斷，切側(cè)邊五個沖裁凸模。 1） 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 如沖?6孔和?8的凸模設(shè)計 由于凸模的工作直徑較大，可以不經(jīng)常拆卸，因此處于安裝穩(wěn)定性的考慮，選擇采用凸臺式凸模，在具有彎曲和成型工藝的多工位連續(xù)模中，為了方便模具刃磨，凸模采用H7/n6配合。 凸模的配合安裝大致如圖： 圖2.4 凸模配合示意圖 2）凸模工作部分的長度的確定 凸模的長度的確定有以下幾個原則： ①根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定凸模的高度，對于特別細長的凸模易出現(xiàn)受壓失穩(wěn)現(xiàn)象，所以需要校核。一般凸模長度需在刃口斷面大小的10倍以內(nèi)。 ②在同一副模具中，當(dāng)各個凸模的絕對高度不一樣時，應(yīng)確定以基準高度，其值一般去35~65mm，其他凸模根據(jù)沖壓要求按基準高度計算差值。 ③盡量選擇標準凸模高度 ④凸模應(yīng)有一定的使用高度和足夠的刃磨高度 ⑤注意各種凸模加工的同步性，并保證個凸模進圖工作前，導(dǎo)正銷對條料導(dǎo)正，卸料板吧條料壓緊后，各個凸模才開始工作。 凸模的工作長度計算公式如下： L1=（刃磨量+卸料板厚度+沖件料厚+凸模進入凹?？卓诘母叨龋羕 （2-16） K為安全系數(shù)，取1.15~1.3； 當(dāng)L>=L1，取L1（L為按強度計算的最大長度）。 當(dāng)L=15mm； c——凹模壁厚，其值為30～40mm。 表2.11因數(shù)K的數(shù)值 料厚t /mm b/mm 0.5 1 2 3 ﹥3 ﹤50 0.3 0.35 0.42 0.50 0.60 ﹥50～100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 ﹥100～200 0.15 0.18 0.20 0.24 0.30 ﹥200 0.10 0.12 0.15 0.18 0.22 按上述方法計算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般不需要進行強度校核。 本工件凹模尺寸計算如下： 工件的最大外形尺寸為b=115mm； 根據(jù)上表可查K=0.2； H=Kb=23 取25mm c=（1.5~2）H 即取c=40mm 則計算可以得出整幅凹模的長度L 40×7+100+100=480mm 凹模的寬度為： 115+40+40=195mm 凹模的尺寸取:480mm×195mm×25mm。 圖2.6凹模板示意圖 凹模板螺紋孔、銷孔、導(dǎo)柱/導(dǎo)套孔、型孔的布置 絲孔的布置 模具的凹模螺孔、銷孔應(yīng)該做在同一條線上； 各模板的銷孔設(shè)置兩個，且應(yīng)該對稱。 螺絲孔的布置 凹模板上一般是不可以做沉孔的，其他模板上可以做沉孔。 導(dǎo)套/導(dǎo)柱的布置 如遇導(dǎo)套/導(dǎo)柱孔則以導(dǎo)套外徑為基準。 螺孔到凹?？?、螺孔到銷孔的距離一般取b>2d。 2.4.3 固定板的設(shè)計 （1）凹模固定板的設(shè)計 凹模固定板的外形根據(jù)凹模設(shè)計。 凹模固定板的厚度與凹模的一致，選為25mm。 （2）凸模固定板的設(shè)計 連續(xù)模的凸模固定板除了安裝固定各種凸模外，還要在相應(yīng)位置安裝導(dǎo)正銷、斜錐、彈性卸料裝置等零部件。因此，固定板應(yīng)有足夠的厚度和耐磨性。固定板的厚度可按凸模設(shè)計長度的40%左右選用。為了保證多穿拆裝后安裝孔的位置精度不變，多工位連續(xù)模的凸模固定板需要具有較好的內(nèi)模型，對于一般的連續(xù)模，凸模固定板選用45鋼，淬火硬度42~45HRC；精度要求高的連續(xù)模，固定板應(yīng)選用T10A，CrWMn，淬火硬度為52~56HRc，常拆卸安裝孔的表面粗糙度應(yīng)達Ra0.8um。 凸模固定板的外形一般和凹模固定板或者卸料板的一致。 凸模固定板的厚度。按經(jīng)驗公式求得： =（0.6～0.8）=（0.6～0.8）×25=(15～20)(mm)。 式中，——凸模固定板厚度。 取=20mm。 2.4.4 卸料板的設(shè)計計算 卸料裝置在多工位連續(xù)模中的作用，主要是在它工作前由彈性卸料裝置將條料壓住，防止條料在沖壓中產(chǎn)生位移和塑性變形；同時，卸料裝置對凸模起導(dǎo)向和保護作用。 不同的沖壓工序卸料裝置有不一樣的作用：在沖裁工藝中，它起卸料和壓料的作用；在彎曲工序中，起卸料作用，有時候還可以起到局部成型的作用；在拉伸工序中其壓邊作用。 （1） 卸料裝置的結(jié)構(gòu)形式 卸料裝置有固定式卸料裝置和彈性卸料裝置兩種，在多工位連續(xù)模中，大多數(shù)采用彈性卸料裝置，只有當(dāng)料厚t>1.5mm的沖件沖裁時才采用固定式卸料裝置。 由于本設(shè)計工件厚度為t=2mm，因此選用固定式卸料裝置。 固定式卸料裝置又稱剛性卸料裝置，它的卸料板與導(dǎo)料板一起固定在凹模上。特點是卸料力大，卸料可靠。固定卸料板的型孔與凸模間的間隙較大，為0.2mm~0.5mm。所以，它不能對凸模起導(dǎo)向和保護作用。固定卸料板有整體式和懸臂式，在多工位連續(xù)模中，懸臂式使用較多，因為它既適合沖裁，又適合壓彎和成型的卸料。 根據(jù)工件的要求，選擇整體式固定卸料板。 （2） 卸料板的外形 一般固定卸料板的外形和凹模的一致。 （3） 卸料板的厚度 按經(jīng)驗公式求得=（0.8～1）=（0.8～1）25=20~25mm 選擇20mm。 2.4.5定位裝置的設(shè)計 （1）導(dǎo)料和托料裝置 在多工位連續(xù)模中，由于工位數(shù)多，還有彎曲、成型等多道工序，因此要求調(diào)料送料步距必須準確；另外對于成型零件，成型的指尖必須完全脫離凹模洞口。因此除了要求成型有一定高度的指尖必須考慮將帶料托起，高于凹模上的平面。這樣才能保證各個工位連續(xù)、正確、穩(wěn)定的工作。 采用的導(dǎo)料和托料裝置一般包括：左右導(dǎo)料板、承料板、帶料的測壓裝置、導(dǎo)料桿或者帶料托料桿、安全檢測機構(gòu)等。 本設(shè)計選用導(dǎo)軌式導(dǎo)料裝置，其與固定卸料板一起配合使用。 表2.12導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)尺寸 條料寬度 條料 厚度 c H 擋料銷高度 50 >50-100 >100-150 >150-220 用擋料銷擋料 =<1 0.1 0.1 0.2 0.2 4 6 2 >1-2 0.2 0.2 0.3 0.3 6 8 3 >2-3 0.4 0.4 0.5 0.5 8 10 3 >3-4 0.6 0.6 0.7 0.7 10 12 4 根據(jù)上表選擇導(dǎo)料板c=0.3mm，H=6mm，擋料銷的高度為3mm （3） 擋料裝置 擋料件的選擇 限定條料送進距離的方式有兩種：用擋料釘?shù)謸醮钸吇蛘邲_件輪廓的擋料銷；用側(cè)刃在調(diào)料側(cè)邊沖切除各種形狀的缺口，限定調(diào)料送進距離。 由于該工件的厚度過大，不適用與側(cè)刃定位，因此選擇固定式擋料銷。 2.4.6浮料裝置 由于工件包含有沖孔，兩次彎曲的工序，而且是向下彎曲，因此條料的送進會有困難，因此需要增加浮料裝置。 當(dāng)胚料的成形部分陷入凹模中二不易取出來的時候，活動頂桿借助彈簧的作用將其推出。因此，頂桿的安放位置應(yīng)該盡可能的靠近成形部分，而且一定要保證定在材料的平面上，否則制件不易頂出。 一副模具中有多個托料桿應(yīng)做到頂出高度一致，其頂出力大小要均勻。 圖2.6 浮頂器 1—頂料柱；2—頂料柱；3—下模座 4—壓簧；5—螺釘 2.5 彎曲部分的設(shè)計 2.5.1彎曲凸、凹模的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 （1）凸模圓角半徑 當(dāng)零件的相對彎曲半徑r/t較小時，凸模圓角半徑rp取等于零件的彎曲半徑，但不能小于極限彎曲半徑。 當(dāng)r/t較大時，精度要求較高的話則需要回彈，將凸模圓角半徑加以修改。 本工件對彎曲的精度要求不高，所以將不考慮彎曲回彈量，根據(jù)工件的彎曲角度直接確定，凸模圓角半徑。 本工件的相對彎曲半徑為2，考慮回彈量后確定凸模的彎曲半徑。 （2）凹模的