彎曲墊片的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)（V形彎曲模）
彎曲墊片的沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)（V形彎曲模）,彎曲,墊片,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì)
摘 要
后側(cè)導(dǎo)柱沖孔落料模設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了典型復(fù)合模具設(shè)計(jì)的要求，內(nèi)容與方向。通過(guò)工藝分析，工藝方案的確定，確定了模具設(shè)計(jì)的方向， 對(duì)毛坯尺寸的確定，計(jì)算沖裁力，來(lái)計(jì)算壓力中心，選擇壓力機(jī)和壓力機(jī)的噸位。
設(shè)計(jì)中運(yùn)用了沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。首先，分析了板材的性能要求，為選去模具的類(lèi)型做了準(zhǔn)備，同時(shí)，也為凸，凹模的材料有了依據(jù)。后分析沖裁件的特征，確定了模具設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇其他零件及卸料裝置。也為凸、凹模尺寸的計(jì)算還有零件的加工工藝有了依據(jù)。
在V形彎曲模設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了典型V形彎曲模的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者對(duì)彎曲模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)的了解與掌握，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的彎曲模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用彎曲成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類(lèi)型做好了準(zhǔn)備；然后計(jì)算了彎曲件的彎曲力，便于選取壓力機(jī)噸位及確定壓力機(jī)型號(hào)；最后分析了彎曲件的特征，確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及頂出裝置的選取。
關(guān)鍵詞：復(fù)合模 凸模 凹模 彎曲模
ABSTRACT
This design topic is The piercing and die design of the guide pin in the side back , in the person of the typical model The piercing die design of request, contents and direction. Pass the craft analysis,. The craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine.
This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and die had a basis. Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device. Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis. Still there is spare parts to process a craft.
In a V form flection the mold design, body now the typical model V form flection mold of the design request,contents and direction, there is certain design meaning.Foundation knowledge passed the design to the spare parts' molding tool, strengthenned the design flection a mold a design further, for design a more complicated bent molding tool to have done cushion and absorbed deeper experience.
This design usage flection models the foundation knowledge of the craft and the molding tool design, analyzing the function request of the plank material first, having done preparation for the type that selects by examinations a molding tool;Then compute the bent dint of the bent piece, the easy to selection pressure machine tonnage and make sure pressure model number;Analyzed the characteristic of the bent piece finally, make sure the design parameter of the molding tool and design the important point and crest selection for equip.
Keywords: The piercing die punch die Bent mold
1緒 論
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè)。日本工業(yè)界認(rèn)為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會(huì)的動(dòng)力”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”。在德國(guó)模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱(chēng)。
模具是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％。
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
沖壓是一種先進(jìn)的少無(wú)切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē),航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
我國(guó)模具業(yè)發(fā)展尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。
第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
我國(guó)模具業(yè)未來(lái)發(fā)展方向主要包括以下幾方面:
① 模具日趨大型化；
② 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；
④ 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；
⑤ 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；
⑥ 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
⑦ 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；
⑧ 模具的精度將越來(lái)越高；
⑨ 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；
⑩ 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1998年3月，《國(guó)務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要位置。目前,我國(guó)沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上,處于主導(dǎo)地位。
1.1 墊片的模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.1.1 墊片的模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖孔落料——彎曲是沖壓工序，它是利用沖孔落料和彎曲工藝進(jìn)行加工。先通過(guò)沖孔落料復(fù)合模得到彎曲工藝的半成品毛坯，然后再通過(guò)彎曲模成形，便得到所要得到的零件樣式。根據(jù)零件圖的尺寸要求，墊片的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)……
1.1.2墊片的模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
2 沖壓件的工藝性分析
工件名稱(chēng)：墊片
生產(chǎn)批量：大批量
材料：08鋼
厚度：1mm
圖示零件材料為08鋼，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。由工件的結(jié)構(gòu)分析得，可采用先沖孔落料然后彎曲工藝來(lái)獲得，以下介紹沖孔落料工藝方案，彎曲工藝見(jiàn)彎曲的工藝分析。
外形落料的工藝性：墊片屬于中等尺寸零件，料厚1mm，外形簡(jiǎn)單，尺寸精度要求一般，因此可采用先沖孔落料然后彎曲工藝來(lái)獲得。
沖孔的工藝性：所沖圓形孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
此工件只有外形落料和沖孔兩個(gè)工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級(jí)，符合一般復(fù)合沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
該零件所需的基本沖壓工序?yàn)闆_孔和落料，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：?jiǎn)喂ば蚰＃聪嚷淞虾鬀_孔.
方案二：沖孔落料復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。
墊片零件的孔之間的距離為40mm，大于此零件要求的最小壁厚（2.5mm）（1），可以采用沖孔、落料復(fù)合模或沖孔、落料連續(xù)模。復(fù)合模模具能易保證沖裁精度,由于壓料沖裁的同時(shí)得到了較平,沖件平直且有較好的剪切斷面.制造成本比級(jí)近模低。正裝復(fù)合模較適用于沖制材料質(zhì)較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件,由于08鋼屬于較硬一些的材料益采用正裝復(fù)合模較好.正裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件,卸料可靠,操作方便,并為機(jī)械化出件提供了有利條件,正適合我們此處的大批量生產(chǎn).我們采用正裝裝復(fù)合模.
3 制件的工藝計(jì)算
3.1 排樣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。壓圈外形簡(jiǎn)單,可以采用單向排列.如下圖所示：
圖2 條料的排樣
查表2.9取得搭邊值為1.5mm和1.5mm。
條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由
BΔ=〔D+2a+c1〕- Δ﹝2﹞
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙
計(jì)算條料寬度：
B=54.5mm.
歩距：s=D+2(a+c1)=58.5mm.
材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用1mm×1000mm×900mm的冷軋薄鋼板。
式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm2;
n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—條料寬度，mm;
s—進(jìn)距， mm
得 ==54.58%
3.2 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸
查表2.4得間隙值Z = 0.10㎜ , Z = 0.14㎜
3.2.1 沖孔Ф5凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。
由于制件內(nèi)形輪廓比較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查表2.5得凸、凹模制造公差：
δ凸= 0.02㎜ δ凹= 0.02㎜
查表2.6得：IT14級(jí)時(shí)磨損系數(shù)X為：X = 0.5
按式（2、5）得：
d凸= （d+xΔ）=(5 + 0.5×0.16) = 5.08mm
d凹 = (d凸+zmin)=（5.08 + 0.28）= 5.36mm
3.2.2落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。
由于制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸、凹模。其凸凹模刃口尺寸計(jì)算如下所示：
查表2、6得磨損系數(shù)x= 0.5.
L = (L max-XΔ) = (50-0.5×0.16) = 49.92mm
L = （L凹–Z） = (49.92-0.28)= 49.64 mm
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，就不必標(biāo)注公差，但是要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Z = 0.28㎜（落料凹模刃口尺寸如下所示）。
3.3 沖壓力的計(jì)算。
落料力： F = Ltb=158.5×1×(0.7×440)
= 48.4kN
沖孔力： F = Lt= 9.85×1×440
=4.34 kN
沖孔時(shí)的推件力：F = n K F
取直壁式的凹模刃口形式，由表2.21查得，
則： h = 6㎜
n = h/t = 6/1 = 6個(gè),
查表2.7得：K = 0.05
F = n K F = 6×0.05×4.34 = 1.7 kN
落料時(shí)的卸料力：F = K F
查表2.7得： K = 0.03
故 F = K F = 0.03×48.4 kN = 1.5 kN
總沖壓力為：
F = F + F + F + F
= 48.4 + 4.34 + 1.7+1.5
= 55.94 kN
為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右，即：
F = 1.3×F = 1.3×55.94 kN = 72.7kN
3.4 壓力中心的計(jì)算
因工件是軸對(duì)稱(chēng)零件，其壓力中心為中心軸線。
4 模具總體設(shè)計(jì)
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模，可直接利用壓力機(jī)的頂桿裝置進(jìn)行頂件，卸料可靠，便于操作。
工件留在落料凹?？锥粗?，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊；卡在凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在上模座中設(shè)置的打料裝置，使廢料從凹?？字新湎?。
由于在該模具中，壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用。應(yīng)選用彈性卸料板來(lái)卸下條料廢料。
因是大量生產(chǎn)，所以采用手動(dòng)送料方式，從右往左送料。
因該制件采用的是正裝復(fù)合模，所以直接采用擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)定位即可。
為確保零件質(zhì)量及其穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。如下圖所示：
后側(cè)導(dǎo)柱示意圖
1-上模座2-導(dǎo)套3-導(dǎo)柱4-下模座
5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直口形刃口，并查表2.21，取刃口高度h = 6㎜，該凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式。
查表2.22，得k = 0.50
即：凹模高度H = kb = 0.50×50㎜ =25㎜
凹模壁厚C = 1.5H = 1.5×25㎜ = 37.5㎜
凹模外形結(jié)構(gòu)尺寸的確定：
凹模外形長(zhǎng)度L = （50 + 2×37.5）㎜ = 125㎜
凹模外形寬度B = （10 + 2×37.5）㎜ = 85㎜
5.1.2 沖Ф5孔凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
為了增加凸模的強(qiáng)度和剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式，且它的外形尺寸較大，所以選用B形圓凸模。凸模固定板厚度取20㎜，凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來(lái)確定:
L = h + h = 20㎜ + 25㎜ = 45㎜
由于此凸模直徑較大，且長(zhǎng)度較短，剛度和強(qiáng)度足夠，所以無(wú)需對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模刃口1㎜.
5.1.3 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具為正裝的復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個(gè)凸凹模，根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要根據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
校核凸凹模強(qiáng)度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚為2.7㎜，而模具實(shí)際最小壁厚大于規(guī)定最小值，故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為：0.1㎜—0.14㎜，凸凹模上孔中心與邊緣的距離尺寸為2.5mm，其公差應(yīng)比零件高3—4級(jí)，即定為（2.5±0.14）㎜。
5.2模架的設(shè)計(jì)
模架各零件標(biāo)記如下：
上模座：200㎜×100㎜×35㎜
下模座：200㎜×100㎜×40㎜
導(dǎo) 柱：B25h6×150㎜×50㎜
導(dǎo) 套： B25H7×85㎜×33㎜
模 柄： Ф32㎜×85㎜
墊 板： 200㎜×100㎜×6㎜
卸料板： 200㎜×100㎜×20㎜
凸模固定板：200㎜×100㎜×20㎜
模具閉合高度：
H = h + h + h + h + t + h + h + h
= （35 + 8 + 28 +25 + 1 + 20 + 81.7 + 40）㎜
= 278.7㎜
≈280㎜
6 沖壓設(shè)備的選擇
選擇型號(hào)為JB23—100的開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，能滿足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱(chēng)壓力：1000KN
滑塊行程：130㎜
最大閉合高度：480㎜
最大裝模高度：380㎜
連桿調(diào)節(jié)高度：100㎜
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：710㎜×1080㎜
墊板尺寸（厚度×孔徑）：100㎜×250㎜
最大傾斜角度：30o
因?yàn)榭倝毫?2.7kN<1000kN,壓力機(jī)的最大閉合高度為480mm（調(diào)節(jié)高度為100mm），模具的閉合高度為280mm，能夠滿足使用要求。
7 繪制模具總裝圖
繪制沖裁件模具裝配圖，如下圖所示：
沖裁件模具圖
1-下模座 2-墊板 3-凸模固定板 4-墊塊 5-落料凹模 6-彈性體 7-上模座 8-凸凹模固定板 9-墊板 10-凸凹模 11-打桿 12-模柄 13-止轉(zhuǎn)螺釘 14-推板 15-卸料螺釘 16- 打桿 17-卸料板 18-導(dǎo)套 19-導(dǎo)柱 20-頂件塊21-沖孔凸模22-帶肩頂桿 23-導(dǎo)料銷(xiāo) 24-固定導(dǎo)料銷(xiāo)
8 墊片的彎曲沖壓工藝性的分析
8.1彎曲件的工藝分析
工件名稱(chēng)：彎板彎曲件
生產(chǎn)批量：中等批量
材料：08鋼，σb=440Mpa
t=1mm
零件簡(jiǎn)圖如下圖所示：
該零件為近似V形彎曲件。材料為08鋼，材料硬度適當(dāng)，彎曲過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的回彈，彎曲性能較好。但工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，最小彎曲半徑為4mm，尺寸公差等級(jí)IT14級(jí)均為自由公差，工件整體上看，尺寸精度較低，普通彎曲成型完全能滿足要求.但由于彎曲件左右對(duì)稱(chēng)，在彎曲過(guò)程中，由于摩檫阻力均勻，坯料通常不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何防止回彈，偏移和彎裂是最主要的。
8.2 工藝方案的確定
該工件彎曲成形，可以采用一次彎曲成形，也可以采用二次彎曲成形，如今有以下三種彎曲方案供選擇,如右圖所示：
方案一：采用一次彎曲成型，單工序生產(chǎn)。
方案二：采用兩次彎曲成型，先彎曲成型，再?gòu)澢尚?，采用兩套單工序模生產(chǎn)。
方案三：采用兩次彎曲成型，先彎曲成V型，再?gòu)澢尚?，采用兩套單工序模生產(chǎn)。
方案分析：
方案一 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造成本低，加工過(guò)程中，工件尺寸精度，位置精度均容易保證，成形效率高，定位塊能夠克服上，下模之間水平方向的錯(cuò)移力，同時(shí)也為頂板導(dǎo)向，防止其竄動(dòng)。采用組合結(jié)構(gòu)還能有效的防止坯料發(fā)生偏移。
方案二和方案三 模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，由于采用兩副模具進(jìn)行彎曲成形，從而可以避免了方案一中的缺陷，提高了彎曲件的質(zhì)量，但由于采用兩副模具進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率較低。
綜上所述，經(jīng)過(guò)對(duì)兩種方案的比較分析可以看出，該工件的彎曲成型生產(chǎn)采用方案一比較合理。
8.3毛坯的排樣、裁板方案
這里的毛坯尺寸50×10mm不算太小，考慮到操作方便，選用半成品毛坯。其工序見(jiàn)上述的沖孔落料復(fù)合模的計(jì)算。
8.4壓力中心的計(jì)算
由于該彎曲件左右、前后都對(duì)稱(chēng)，故選其幾何中心作為壓力中心。
9 彎曲的主要工藝參數(shù)計(jì)算
9.1零件毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算
因?yàn)閞min=2mm>0.5×1，屬于圓角半徑較大的彎曲件。由于彎曲時(shí)，有可能會(huì)產(chǎn)生孔變形的工藝問(wèn)題，所以應(yīng)先校核一下。彎曲應(yīng)滿足以下條件：
當(dāng)t<2mm時(shí)，a>t.
由零件的尺寸可得：
t=1mm,a=7.5mm.所以在進(jìn)行彎曲時(shí)，孔不會(huì)變形。滿足彎曲工藝，可以進(jìn)行彎曲。
由于零件變薄不嚴(yán)重，可按中性層展開(kāi)原則，視直邊區(qū)在彎曲前后長(zhǎng)度不變，坯料總長(zhǎng)度等于彎曲件直線部分長(zhǎng)度和彎曲圓角部分應(yīng)變中性層長(zhǎng)度之和：
各尺寸如圖所示：
9.1.1確定中性層位移系數(shù)
由于兩處RA/t=4/1=4和RD/t=2/1=2，查表3.4，得中性層位移系數(shù)xA=0.48,xD=0.46。
9.1.2計(jì)算變形區(qū)中性層曲率半徑
變形區(qū)中性層曲率半徑ρ按式（3.7）計(jì)算：
ρA=r+xAt=(4+0.48×1)=4.48mm
ρD=r+ xDt=(2+0.46×1)=2.46mm
9.1.3毛坯尺寸（中性層長(zhǎng)度）
L總=∑L直+∑L彎
該零件的毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度為：
L總=∑L直+∑L彎=50mm
9.2彎曲模工作部分尺寸計(jì)算
9.2.1凸模圓角半徑計(jì)算
由于次工件的RA/t=4/1=4和RD/t=2/1=2較小，且RA=4mm、RD=2mm，都大于最小彎曲半徑（rmin=0.6×1mm=0.6mm），故凸模半徑R凸A=4mm、R凸D=2mm。
9.2.2凹模圓角半角計(jì)算
凹模圓角半角r凹一般按材料厚度t來(lái)選取，因?yàn)椴牧虾穸葹?mm，所以r凹=（2～3）t，故凹模圓角半徑去r凹=2mm。
9.2.3凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算。
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響，此彎曲件：直邊長(zhǎng)度為10mm，查表3.12得凹模的底部最小厚度h0=3mm，因此，凹模工作部分深度h凹=（17+1+3）mm=21mm。
9.2.4凸、凹模間隙的確定
V形件彎曲時(shí)，凸、凹模的間隙是靠調(diào)節(jié)壓力機(jī)的閉合高度來(lái)控制的，用這種方法來(lái)解決工件回彈問(wèn)題。不需要在設(shè)計(jì)、制造模具時(shí)確定。設(shè)計(jì)彎曲模結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮到模具閉合狀態(tài)，使模具工作部分與工件能緊密貼合，保證彎曲質(zhì)量。
9.3彎曲件回彈值的計(jì)算
小變形程度(r/t≥10）時(shí)，回彈大，先計(jì)算凹模圓角半徑，再計(jì)算凸模角度；大變形程度（r/t＜5)時(shí)，卸載后圓角半徑小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲時(shí)，彎曲中心角為60o，查相關(guān)手冊(cè)，取回彈角為2 o；彎曲中心角為120o，查相手冊(cè)，取回彈角為4 o。
9.4彎曲工藝彎曲力的計(jì)算
9.4.1自由彎曲力的計(jì)算
V形件校正彎曲前是自由彎曲，彎曲力FV自A為：
彎曲力FV自D為：
因?yàn)镈段彎曲為對(duì)稱(chēng)分布兩處彎曲，所以彎曲力FV自應(yīng)為：
FV自=2FV自D+FV自A=2×0.686+2x1.1=3.5kN
9.4.2校正彎曲力的計(jì)算
校正彎曲時(shí)，校正彎曲力最大值在壓力機(jī)工作到下止點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力，而在彎曲工作過(guò)程中，二者又不是同時(shí)存在，因此，查表3.7得p=50MPa，所以校正力F校為：
F校=Ap=(48.8×10)×50N=24.4kN
9.4.3頂件力的計(jì)算
頂件力F頂可近似取自由彎曲力的30%～80%，即
F頂=（0.3～0.8）×FV自=（0.3～0.8）×3.5=（1.05～2.8）kN
取F頂=2kN
9.5壓力機(jī)壓力的計(jì)算
對(duì)于校正彎曲，由于校正力F校比頂件力F頂大得多，所以頂件力F頂?shù)闹悼梢院雎圆挥?jì)，因此只按校正力F校來(lái)選擇壓力機(jī)即可，即
F壓≥（1.2～1.3）F校=（1.2～1.3）×24.4kN=（29.3～31.5）kN
9.6彈頂器的計(jì)算、彈性元件的選取與計(jì)算
因?yàn)閺澢ぷ餍谐梯^大，彈頂器中的彈性元件選用為彈簧。根據(jù)頂件力的大小，選用國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)彈簧。
9.7選擇壓力機(jī)
因?yàn)槌踹x壓力機(jī)型號(hào)為JB23—100，再加上彎曲工藝的總壓力計(jì)算，其壓力機(jī)的運(yùn)算滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)上述的沖孔落料工藝。
10 模具總體設(shè)計(jì)
10.1 模具類(lèi)型的選擇
由沖壓工藝性可知，由工序圖可以知道，該步可以一次沖壓便可以成型，故此模具類(lèi)型為單工序模。
10.2 定位方式的選擇
由于該零件簡(jiǎn)單，切在壓彎過(guò)程中，該道工序用了兩個(gè)定位塊，便可以滿足工作要求。
10.3 卸料出件方式的選擇
由于成型后工件結(jié)構(gòu)，可以很方便的由定出機(jī)構(gòu)從下模中頂出。
10.4 導(dǎo)向方式
模具屬于單工序沖模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但為了保證導(dǎo)向精度，通過(guò)導(dǎo)柱導(dǎo)套來(lái)導(dǎo)向。
10.5連接與固定零件
綜上可設(shè)計(jì)此模具主要由，模柄，上模座板，上模板，凸模，凹模，下模板等組成。模柄與上模采用倒置壓入式結(jié)構(gòu)，凸模和上模板為滑動(dòng)配合，通過(guò)定位銷(xiāo)和螺釘和上模座板固定在一起，下模同樣靠螺釘連接。
初步確定其模具結(jié)構(gòu)草圖如下：
10.6模具閉合高度的計(jì)算
確定模架尺寸時(shí)，查表相關(guān)手冊(cè)選用后側(cè)導(dǎo)柱沖模標(biāo)準(zhǔn)模具（125×100），該模架閉合高度最小閉合高度為165mm，最大閉合高度為245mm。
模具的實(shí)際閉合高度一般為：
H模=上模座厚度+墊板厚度+凸模板厚度+凹模厚度+下模座厚度
則該模具的實(shí)際閉合高度為：
H模=35+10+45+40+45=175mm
查開(kāi)式壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)表可知，160kN壓力機(jī)最大閉合高度為:固定臺(tái)和可傾式最大閉合高度為 220mm（封閉高度調(diào)節(jié)量為 60mm）；故實(shí)際設(shè)計(jì)的模具閉合高度 H模=190mm符合要求。 故閉合高度設(shè)計(jì)合理,選用的壓力機(jī)滿足使用要求。
11 模具主要零部件的設(shè)計(jì)
11.1 凸模的設(shè)計(jì)
由于上模的設(shè)計(jì)由工件的上表面可以知道，上模為一個(gè)小的V形，其平面的大小以略大于工件上表面為易。具體可設(shè)計(jì)成如下圖示：
11.2 凹模的設(shè)計(jì)
由工件的形狀可以知道，下模設(shè)計(jì)成整體模，如下圖示，下模是一個(gè)V型凹模，其尺寸如下圖：
11.3 模架的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模外形尺寸選后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，再按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu)尺寸如下表所示：
名稱(chēng)
尺寸
材料
熱處理
上模板
125×100×35
HT200
下模板
125×100×45
HT200
導(dǎo)柱
22×160
20Gr
滲碳56～60HRC
導(dǎo)套
22×100×33
20Gr
滲碳56～60HRC
12 模具總裝配圖
模具總裝配簡(jiǎn)圖如下：
結(jié)束語(yǔ)
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》的學(xué)習(xí)已經(jīng)結(jié)束，課程設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在完成本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，我熟練地掌握了CAD制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于沖壓模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器、洛陽(yáng)一拖、中信重工等的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)沖壓模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于沖壓模具的制造工藝更是有了全新的理解。在帶隊(duì)指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的沖壓模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過(guò)這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。
設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
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