普通本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書課題名稱 多次彎曲側(cè)彎支架多工位級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 摘 要級(jí)進(jìn)模具由于生產(chǎn)效率高、模具壽命長、工件精度等級(jí)高等特點(diǎn)，常用于中小零件的大批量沖壓生產(chǎn)。多次彎曲側(cè)彎支架的沖壓工藝包含落料、沖孔、彎曲、切口、切斷分離等多道工序，且需要彎曲的部位較多，外形比較復(fù)雜，因此本設(shè)計(jì)采用多工位級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，以提高生產(chǎn)效率，保證工件質(zhì)量。本設(shè)計(jì)針對(duì)多次彎曲側(cè)彎支架的工藝特點(diǎn)，進(jìn)行沖裁工藝性分析，并擬定了三種級(jí)進(jìn)沖壓工藝方案，通過對(duì)比分析，選定多工位級(jí)進(jìn)模以沖孔、落料、彎曲及切舌的順序加工的沖壓工藝進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程借助 CAD、UG 等計(jì)算機(jī)輔助手段，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包含級(jí)進(jìn)沖壓的排樣設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)、主要零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算、設(shè)備校核、經(jīng)濟(jì)性分析等方面。所設(shè)計(jì)的模具為 8 板式正裝彈壓卸料結(jié)構(gòu)，采用四導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向模架。模具的定位采用側(cè)刃進(jìn)行初步定位，并采用定位銷精確定位，模具重復(fù)定位精度較好。同時(shí)，在卸料板和凸模固定板之間設(shè)立小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，以保證沖壓加工的精度。通過設(shè)計(jì)，找到一種適用于多次彎曲側(cè)彎支架零件的合理級(jí)進(jìn)沖壓加工工藝方案和成型模具，設(shè)計(jì)的完成不僅有利于重新歸納、總結(jié)原來的學(xué)習(xí)內(nèi)容，加深了所學(xué)知識(shí)的深度和廣度，還進(jìn)一步提高了自主學(xué)習(xí)和更新知識(shí)儲(chǔ)備的意識(shí)，為將來的學(xué)習(xí)和工作奠定了有益的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：側(cè)彎支架 沖壓工藝 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)ABSTRACTDue to the high production efficiency, long service life and high precision, the progressive die is widely used in the production of small and medium-sized parts. Many stamping bending side bend bracket includes blanking, punching, bending, incision, cut off from other processes, and the need to bend a lot of places, shape is more complex, so the design of the multi position progressive die stamping process and die design, to improve production efficiency, ensure the quality of the work piece.Process characteristics of the design for the multiple bending side bend bracket, analyze the blanking process of punching, and designed three kinds of progressive stamping process scheme, through comparative analysis, selected the multi position progressive die punching, blanking, bending and stamping process of sequential processing of cutting tongue mold design. With the aid of CAD, UG and other computer aided design methods, the main contents of the design include the design of the layout, the structure of the die, the design and calculation of the main parts, the checking of the equipment, the economic analysis and so on. The design of the mould for the 8 type of dress unloaded structure, with four guide pillar sliding guide die sets. The positioning of the mould is carried out by the side edge, and the positioning pin is used for precise positioning. At the same time, a small guide pillar is arranged between the stripper plate and the punch fixing plate, and the small guide sleeve is guided to ensure the precision of the stamping process.Through the design of a reasonable level, to find a suitable for multiple bending side bend bracket into the stamping process and mold design scheme, the completion is not only conducive to re induction, summarize the study content of the original, deepen the knowledge of the depth and breadth, but also further improve the autonomous learning and updating knowledge awareness, laid a good foundation for future study and work.Key words: Side bend bracket Stamping process Progressive die design目 錄1 緒論 11.1 模具行業(yè)的發(fā)展 11.2 設(shè)計(jì)的目的與要求 11.3 沖壓加工特點(diǎn) .22 沖壓工藝性分析 32.1 技術(shù)要求 .32.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 32.2.1 設(shè)計(jì)題目 32.2.2 任務(wù)分析 42.2.3 沖裁件的最小孔徑 52.2.4 最小的孔距孔邊距 52.2.5 精度 .52.2.6 粗糙度 52.2.7 沖裁間隙 52.3 經(jīng)濟(jì)分析 .62.4 工藝方案的確定 62.4.1 方案種類 62.4.2 方案比較與確定 62.5 毛坯的形狀及其展開尺寸 .73 排樣圖的設(shè)計(jì) 93.1 排樣方法的選擇原則與考慮 93.1.1 工藝與生產(chǎn)因素 .93.1.2 原材料因素 .103.2 載體的設(shè)計(jì) 103.2.1 載體的類型與選用 .103.2.2 搭邊值的確定 .103.3 排樣設(shè)計(jì) 103.3.1 制件在條料上的獲取方法 .103.3.2 工位確定 .113.3.5 工序順序 .113.3.6 分段沖切 .113.3.7 步距與定距定位方式 .124 主要計(jì)算 .134.1 材料利用率計(jì)算 .134.2 沖裁力 .134.3 彎曲力 .144.4 兩處切舌 .144.5 卸料力和頂件力的計(jì)算 .154.6 計(jì)算壓力中心 .164.7 公稱壓力的計(jì)算 .174.8 沖壓設(shè)備的選擇 175 主要零部件設(shè)計(jì) .185.1 凸模、凹模的設(shè)計(jì) 186.1.1 凸模設(shè)計(jì) .185.1.2 凹模的設(shè)計(jì) .195.2 沖裁凸凹模刃口尺寸計(jì)算 .205.2.1 成型側(cè)刃 .215.2.2 沖孔凸凹模 .215.3 彎曲凸凹模尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 .245.4 落料凸凹模刃口尺寸計(jì)算 .255.5 其他零件設(shè)計(jì) .265.5.1 卸料裝置 .265.5.2 模架的選擇 265.5.3 導(dǎo)向裝置 .285.5.4 模柄 305.5.6 固定零件 325.5.7 定位零件 335.5.8 彈性元件的設(shè)計(jì)選用 336 模具結(jié)構(gòu)圖 .367 凸、凹模及沖壓設(shè)備的校核 .377.1 凸模的校核 .377.2 凹模的校核 .377.3 沖壓設(shè)備校核 .388 模具裝配與調(diào)試 .39結(jié)論 .40致 謝 41參考文獻(xiàn) .42附錄 .4411 緒論1.1 模具行業(yè)的發(fā)展模具是制造行業(yè)中有著不可替代的重要地位，素有“工業(yè)之母”之稱。大部分工業(yè)產(chǎn)品零件及塑料制品都是模具成型的。 作為國民經(jīng)濟(jì)的占據(jù)著重要成分的一員，模具與機(jī)械、汽車、輕工、電子、冶金、建材等有著重要的關(guān)系。歐洲模具設(shè)計(jì)比我國快 44％，生產(chǎn)功夫要比我國快 61％左右，然我國模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的本錢卻比歐洲要少，僅為歐洲地區(qū)的 91％。現(xiàn)今，寰球模具行業(yè)之間的較量非常猛，近兩年來德國模具整體的價(jià)格僅為原來的 3／4，且寰球模具的生產(chǎn)有 58％是源于德國等西歐國家，中國等亞洲國家僅占據(jù)極小比例。但現(xiàn)如今，東歐的模具生產(chǎn)比之原來增長了許多，亞洲的生產(chǎn)規(guī)模也將比原來增加大概 1／5。盡管我國的模具行業(yè)目前也已經(jīng)在快速發(fā)展著，但不可忽略的是其仍錯(cuò)在著很多問題。近 10 年來，我國的模具行業(yè)始終保持著快速的發(fā)展趨勢。05 年的模具行業(yè)的收入差不多有 6 百億元，比以往增長了足足有 25％，排在寰球前列。模具對(duì)外銷售數(shù)的增長，充分證明了我國模具水平和競爭力的提高。05 年模具對(duì)外銷售額差不多有 7．4 億美元，比以往增長了差不多有 50％。模具產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)的檔次越來越高了，復(fù)雜、精密、長壽命的模具比重更是提高了差不多 30％。現(xiàn)如今,中國的模具制造商差不多有 3 萬家,模具行業(yè)的員工大概有 80 萬,全年模具的收益更是達(dá)到了 534 億元人民幣。出現(xiàn)了一批又一批模具行業(yè)的先鋒隊(duì)。很多地方頒布了相關(guān)的政策來推動(dòng)當(dāng)?shù)啬＞叩陌l(fā)展。基于中國經(jīng)濟(jì)的快速的發(fā)展對(duì)模具行業(yè)的也呈現(xiàn)出了高要求，同時(shí)也為模具行業(yè)的發(fā)展供應(yīng)了能量。中國模具行業(yè)在每個(gè)地方的發(fā)展都不一樣，東南沿海、南方發(fā)展快，中西部、北方慢。珠江三角和長江三角地區(qū)的模具收入查不多寰球模具產(chǎn)值的三分之二，是模具生產(chǎn)聚集地。而作為珠三角地區(qū)標(biāo)榜的廣東則是中國目前最主要的模具市場，同時(shí)還是國內(nèi)重點(diǎn)模具進(jìn)出口省?，F(xiàn)如今在全國 10 強(qiáng)的企業(yè)中，有一般是廣東的。近年來，深圳模具行業(yè)呈快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，規(guī)模已領(lǐng)先于其他地區(qū)，在廣東省模具業(yè)中占有很大比重，在全國模具業(yè)也有著不可替代的地位，是中國模具制造的重要基地。1.2 設(shè)計(jì)的目的與要求“多次彎曲側(cè)彎支架多工位級(jí)進(jìn)?！钡倪x題來自于機(jī)械廠生產(chǎn)的零件，實(shí)用性很大 。該課題可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，學(xué)會(huì)將在大學(xué)學(xué)到的知識(shí)學(xué)以致用。這樣的設(shè)計(jì)能培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思維及找到正確的設(shè)計(jì)方式，敢于創(chuàng)新。培養(yǎng)學(xué)生2充分應(yīng)用所學(xué)知識(shí)技能去研究解決實(shí)際生產(chǎn)或工程設(shè)計(jì)中遇到的困難。提高學(xué)生的思維創(chuàng)新、分析嚴(yán)究、設(shè)計(jì)計(jì)算、搜集文獻(xiàn)、繪制圖形以解決問題的能力。1.3 沖壓加工特點(diǎn)1)沖壓加工比較容易達(dá)到機(jī)械化與自動(dòng)化的原因是因?yàn)樗牡母呱a(chǎn)效率以及方便安全可靠的操作。2)沖壓時(shí)之所以能保證沖裁件的表面質(zhì)量，使得沖裁件的質(zhì)量穩(wěn)定而具有良好的互換性以及較長的壽命，是因?yàn)槟＞叽_保了沖裁件的形狀尺寸以及形狀精度。3)沖壓加工的零件的尺寸范圍大、型狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且材料在沖壓加工的時(shí)候有冷變形硬化的效果，故而沖壓加工出的零件具有較高的強(qiáng)度、剛度。4)沖壓加工是一種低能耗的加工方法，加工成本較低，這主要是因?yàn)闆_壓加工過程中切屑、耗材少、無需額外的加熱設(shè)備輔助。32 沖壓工藝性分析2.1 技術(shù)要求沖裁件工藝性即工件于沖壓加工的工藝的適合程度，它對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提出的工藝要求是從沖壓加工的角度出發(fā)的。良好的工藝性的定義則包含：耗材少，工序簡捷，模具結(jié)構(gòu)簡單且具有很長的壽命，可靠的產(chǎn)品質(zhì)量，操作方便容易等。沖裁工藝種類繁多，常用的工藝有沖孔、落料、彎曲、拉深、切斷、切口等。實(shí)際生產(chǎn)中沖孔和落料應(yīng)用最為廣泛，落料是沖裁獲得外形的制件或配料的沖壓方法。沖孔是用封閉的輪廓沖去廢料形成孔制件的沖壓方法。雖然落料與沖孔有諸多相同之處，但是在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)是它們的計(jì)算方式盡不相同，所以要把它們當(dāng)做兩個(gè)不同的工序。精密沖裁和普通沖裁是根據(jù)沖裁變形的原理的不同劃分的。在此我們只研究普通沖裁。2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)2.2.1 設(shè)計(jì)題目零件名：側(cè)彎支架；生產(chǎn)規(guī)劃：10 萬/年；材料：；材料的厚度：，未標(biāo)注公差等級(jí)。設(shè)計(jì)要求:1）深入了解零件使用的場合以及零件制造的技術(shù)要求并且要對(duì)零件的工藝性進(jìn)行正確的分析，工藝性內(nèi)容有：零件的形狀尺寸的大小、制造精度的要求和材料的性能、生產(chǎn)的批量等。2）結(jié)合該零件的工藝性來剖析，為零件制定合適的沖壓工藝方案。對(duì)所制定的所有方案進(jìn)行分析綜合考慮工藝的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，明確的最佳方案。3）為沖壓模距設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)形式，并選擇適用的沖壓設(shè)備，然后根據(jù)模具設(shè)計(jì)的過程編寫設(shè)計(jì)計(jì)算的說明書。4）完成所設(shè)計(jì)的級(jí)進(jìn)模裝配圖 1 張、模具的主要零部件圖若干，手繪 A1 圖紙 1張；所有的圖紙折合起來至少要有 0 號(hào)圖紙 4 張。4圖 2-1 側(cè)彎支架三維圖圖 2-2 側(cè)彎支架二維圖52.2.2 任務(wù)分析制件有 4 個(gè)彎曲，1 個(gè) Φ4.1 的孔，2 個(gè) Φ4.3 的孔，1 個(gè) 4×4.5mm 的方孔，高18mm,料厚 1.5mm，在制件中心有兩處切舌。制件所用材料為 Q235A，該材料有著良好韌性塑性，有一定的伸長率，焊接性能、熱加工性和沖裁性好，適合用于沖裁加工。成形制件需沖孔切舌、多次彎曲，孔心與邊緣的最小距離是 4.5mm，符合條件。根據(jù)圖2.2 所標(biāo)出的精度查參考文獻(xiàn)[1]表 1-8 可知：制件精度等級(jí)為 IT13-IT14，經(jīng)濟(jì)精度符合于沖壓的要求。制件沖壓工藝性良好。彎曲多、中心有切舌是本制件的一個(gè)特點(diǎn)。尺寸精度要求高。2.2.3 沖裁件的最小孔徑為保證凸模強(qiáng)度對(duì)沖孔件的孔徑有一定要求，孔徑不宜太小。查參考文獻(xiàn)[2]可知最小孔徑，制件的最小的孔直徑 Φ4.1mm，大于最小孔直徑，符合要求，達(dá)到工藝性要求。2.2.4 最小的孔距孔邊距沖裁件的孔和孔的距離，孔和沖裁件邊緣的距離 c 有一定限制不宜太小，太小會(huì)對(duì)凹模強(qiáng)度和 沖裁件的質(zhì)量有一定影響?？缀涂椎木嚯x，孔和沖裁件邊緣的距離主要與孔的形狀以及制件的料厚有關(guān)系。一般取，該制件最小的孔間距為 ，孔的邊距為，工藝性達(dá)到要求。2.2.5 精度為降低成本，沖裁件的尺寸精度應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)精度要求，而普通沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度要求不超過，落料件比沖孔件低一級(jí)。該制件沒有標(biāo)注公差尺寸極限偏差的數(shù)值要按來取。2.2.6 粗糙度查參考文獻(xiàn)[3]表可知沖裁件斷面的表面粗糙度的范圍在之間，由該制件料厚為可知該制件的斷面粗糙度為。62.2.7 沖裁間隙根據(jù)沖裁件為厚為 1.5mm 的 Q235A，抗拉強(qiáng)度。查參考文獻(xiàn) 3 中表 2.2.4 可得沖裁模初始用間隙 2Cmin=0.15mm，2Cmax=0.19mm。2.3 經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)濟(jì)分析即剖析如何在沖壓加工以低成本獲得高效益。在進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過經(jīng)濟(jì)分析的途徑尋求以低成本得到優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)效果的加工方法。沖壓件的制造成本包含：由圖 2.2 可見，該制件的生產(chǎn)批量大，選用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓生產(chǎn)滿足沖壓加工的經(jīng)濟(jì)精度。除此之外，提高制件經(jīng)濟(jì)性的措施有：同時(shí)生產(chǎn)多件以提高材料的利用率、工藝合理化。 2.4 工藝方案的確定2.4.1 方案種類分析該制件可知成形其需有落料、沖孔、彎曲和切舌四個(gè)基本工序，可選工藝方案如下：方案一：選用多工位級(jí)進(jìn)模以沖孔、落料、先進(jìn)行一上一下兩側(cè)的彎曲再進(jìn)行另外兩側(cè)的彎曲以及切舌的順序加工；方案二：選用多工位級(jí)進(jìn)模以沖孔、落料、切舌、彎曲的順序加工；方案三：選用多工位級(jí)進(jìn)模以沖孔、落料、彎曲及切舌的順序加工。2.4.2 方案比較與確定三個(gè)方案均采用多工位級(jí)進(jìn)模進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)。 級(jí)進(jìn)模有多個(gè)工位，生產(chǎn)效率高。能達(dá)到工件對(duì)尺寸公差的等級(jí)的要求，而且操作簡便、安全可靠，可以完成自動(dòng)生產(chǎn)加工。方案一：采用級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，質(zhì)量、精度、生產(chǎn)效率都能達(dá)到要求，但制造過程工7位太多使得本可以一次沖壓加工的工藝要進(jìn)行多次加工，會(huì)浪費(fèi)材料，是的制造成本上升，因此不予選用此方案。方案二：此方案與方案一比較工位要少，但工序順序與方案一對(duì)比選擇先進(jìn)行切舌再進(jìn)行彎曲，這樣的加工順序使得模具的鑲塊耗材較大，而且模具形狀較為復(fù)雜。因此也不予選用此方案。方案三：此方案與前面兩個(gè)方案比較起來工位較少，模具形狀也較為簡單，材料利用合理，且制作成本相對(duì)較低，宜選用此方案。綜合以上敘述，對(duì)比三個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)，最后決定選用方案三用多工位級(jí)進(jìn)模以沖孔、落料、彎曲及切舌的順序進(jìn)行該制件的生產(chǎn)。2.5 毛坯的形狀及其展開尺寸根據(jù)制件二維圖，按照公式對(duì)彎曲件毛坯尺寸進(jìn)行計(jì)算。 ，,。（4-1） 式中： —彎曲毛坯展開長度（） ；—工件直邊的長度（） ；—彎曲件的彎曲半徑（） ；—板厚（） ；—各段圓弧部分中性層位移系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[3]表 3.3.3,由插值法求得：。將數(shù)值帶入上式中得同理，另一方向毛坯展開長度8根據(jù)[3]公式 2.5.2，得零件的成型條料寬度（4-2） 式中：—， ；—側(cè)面的搭邊值，查[3]表 2.5.2，沿邊；工件間；—條料下料剪切公差，查[3]表 2.5.3, 將數(shù)值帶入上式中得:；取。圖 4-1 毛坯展開圖93 排樣圖的設(shè)計(jì)在沖壓生產(chǎn)中尤其是大批量的，為了節(jié)省材料，應(yīng)當(dāng)采用確定沖裁件型狀尺寸和合理的排樣的方法，排樣正確性與材料的是否合理利用、沖件質(zhì)量好壞、生產(chǎn)率高低、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度與壽命長短等密切相關(guān)。排樣設(shè)計(jì)：根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、混合排、多排等多種形式。方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。3.1 排樣方法的選擇原則與考慮1)為了滿足材料規(guī)格以及工藝要求順著條料的長度方向進(jìn)行對(duì)小型工件或某種需要窄帶料的工件的沖栽時(shí)的排樣。2)對(duì)于彎曲類毛坯的沖裁，需要把條料的送料方向作為考慮依據(jù)；3)沖壓生產(chǎn)率高低、沖模是否耐用、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作的簡便與否及是否安全可靠等是沖裁件在條料上的排樣應(yīng)考慮的重要因素。4) 選擇條料的寬度與板料的排樣以條寬大、步距又小的方案為最佳，從經(jīng)濟(jì)性上考慮可的以將板料改造成條科，以及減少?zèng)_裁加工制造過程的時(shí)間。5)若條件允許，為了減少和避免設(shè)計(jì)廢料的形成，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要能改正產(chǎn)品的零件的結(jié)構(gòu)形狀尺寸，排樣方式盡可能地選用少廢料或無廢料的。103.1.1 工藝與生產(chǎn)因素該側(cè)彎支架生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，送料方式為自動(dòng)送料方式，制件的材料為厚1.5mm 的 Q235A。圖中未標(biāo)注尺寸精度，按 IT14 級(jí)進(jìn)行加工。精度要求不高。該制件件采用有廢料排樣，因此材料的利用率不是很高。3.1.2 原材料因素Q235A 具有著良好韌性塑性，有一定的伸長率，焊接性能、熱加工性和沖裁性好，適合用于沖裁加工。3.2 載體的設(shè)計(jì)3.2.1 載體的類型與選用載體是沖件在模內(nèi)穩(wěn)定移動(dòng)、順序加工的傳送帶，料帶上導(dǎo)正銷孔大多設(shè)置在載體上，載體又叫搭邊。載體的基本形式有： 1）邊料載體：邊料載體利用材料搭邊而形成的載體，多用于厚料大于 0.2mm 的排料，能提高材料的利用率。 2）雙側(cè)載體：適用于雙排結(jié)構(gòu)或?qū)ΨQ制件的沖壓加工，兩側(cè)設(shè)導(dǎo)正孔，在模內(nèi)適當(dāng)位置時(shí)將兩排沖件分開。 3）中間載體：單排較長制件的沖壓(兩側(cè)有各種成型要求)，導(dǎo)孔設(shè)于中間兩沖件之間的余料上，至最后工位將中間載體（余料）切除，使沖件分離。 4）單邊載體：單邊載體主要用于彎曲件，在不參與成形的合適位置留出載體的搭口，采用切除廢料、將制件留在載體上，最后切除搭口得到制件。 因此，如圖 1.1 所示，該零件集沖孔、落料、彎曲和切舌為一體的制件，材料為厚 1.5mm 的 Q235A，主要工序有沖孔、落料、彎曲和切舌?？紤]到此零件加工相對(duì)復(fù)雜對(duì)稱，從設(shè)計(jì)與制造的難度以及制件的實(shí)用性能考慮，此零件采用單邊載體直排比較好。113.2.2 搭邊值的確定排樣時(shí)工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的工作。搭邊還可以使條料有一定的剛度，便于送進(jìn)。該制件材料厚度 t1.5mm,往復(fù)送料，查[3]表 2.5.2，沿邊；工件間。3.3 排樣設(shè)計(jì)3.3.1 制件在條料上的獲取方法制件在調(diào)料上的獲取方法有四種，分別是：1）沖落制件留載體2）切載體留制件3）切載體也切制件4）留載體也留制件該制件件才用大批量生產(chǎn)、自動(dòng)沖壓生產(chǎn)，故采用切載體也切制件的方法，這種方法是制件和載體沖切后均采用漏料方法下落，為了避免制件與廢料下落時(shí)混淆，在下模座里要設(shè)有制件料斗或漏料通道，將它們分別排除。此法在大批量、自動(dòng)沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用普遍。3.3.2 工位確定1）工位數(shù)宜少勿多工位數(shù)不是越多越好，宜少勿多，工位數(shù)太多，將帶來一系列問題，如不可避免的累積步距誤差，模具面積和質(zhì)量變大，模具材料費(fèi)用加大等。2）合理確定必要工位該制件件外形相對(duì)復(fù)雜，考慮到?jīng)_裁凹凸模的強(qiáng)度和加工等問題，應(yīng)通過多次局部沖裁最后完成制件外形要求，需多分幾道工序在多個(gè)工位上加工而成。即采用增加工位數(shù)為代價(jià)簡化凸凹模幾何形狀。3）適當(dāng)設(shè)置空工位12為了提高凹模、卸料板的強(qiáng)度和凸模應(yīng)有足夠的安裝固定位置，在工位的布局中，可適當(dāng)設(shè)置空工位。綜合分析決定選用工位數(shù)為 8。3.3.5 工序順序該制件件為帶孔的沖裁件。加工順序應(yīng)為沖孔、落料、彎曲及切舌。3.3.6 分段沖切分段切除余料（廢料）是指排樣上制件的外形或異形孔，被分成若干段經(jīng)多次沖切廢料后形成的。這些余料對(duì)排樣來說是廢料，所以切除余料就是切除廢料。在這一次一次沖切廢料的交接部位，即接縫應(yīng)是平直的，若連接不好，就會(huì)形成錯(cuò)位、尖角、毛刺等缺陷，排樣時(shí)應(yīng)重視這種現(xiàn)象。分段切除的排樣，在較復(fù)雜的制件、多工位級(jí)進(jìn)模中常常遇見，其連接方式有三種，即搭接、平接、切接。分析該制件件形狀可以知道該制件相對(duì)復(fù)雜不需要分段沖切。3.3.7 步距與定距定位方式1）送料步距 S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。步距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 零件成型的步距的計(jì)算。取。2）定距定位方式：級(jí)進(jìn)模常應(yīng)用于生產(chǎn)中的定具方式有側(cè)刀定具和尋正銷定具。這兩種定具方式都有其長處及不足之處，應(yīng)用的場合也各有不同。它們既能獨(dú)自使用也可以合在一起用，合在一起用定具更準(zhǔn)確。側(cè)刃定具是多工位級(jí)進(jìn)模模中最慣用的定具方式。側(cè)刃定具一般用于厚度為的板料。因?yàn)閭?cè)刃凸模的制造誤差和側(cè)刃刃口鈍化對(duì)側(cè)刃步距的精度會(huì)有影響，所以如果只使用側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模只適用于加工個(gè)工位的工件。為了提高零件的生產(chǎn)效率，在采用自動(dòng)送料的沖壓過程中保持較高的精度，一般不予使用側(cè)刃定距，而如果在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的沖床上用自動(dòng)送科機(jī)構(gòu)，要采用導(dǎo)正銷來進(jìn)行精確定位。而就該制件而言，因?yàn)榱慵撞亢屯咕壘袌A孔。盡管這些圓孔的成型是放在零件成型的最后兩道工序，但是考慮到該制件的工作性質(zhì)和工作場合。生13產(chǎn)該制件的模具應(yīng)選用側(cè)刃和檔科銷以及定距送科裝置配合使用。沖裁件在板料上的布置叫排樣，合理排樣對(duì)充分利用材料具有重大意義。 綜合上述考慮，該制件的排樣如下圖所示：圖 3-1 排樣圖1)工位 1 沖 4 個(gè)圓孔和 1 個(gè)方孔，其中的孔用來作為導(dǎo)正孔使用，E 不僅有切除廢料的作用而且有側(cè)刃定位2)工位 2 和工位 3 的 F 兩部分都是做切除廢料用；3)工位 4 的 G 和 H 的廢料；4)工位 5 的 L 表示切廢料;5)工位 6 的 C 代表向上彎曲；6)工位 7 的 A 是兩側(cè)邊彎曲,B 是彎曲,D 的兩側(cè)則是切舌；7)工位 8 表示零件與條料分離。144 主要計(jì)算4.1 材料利用率計(jì)算 所謂就是指沖裁件的實(shí)際的面積和所使用的板料的面積的百分比，材料利用率是是否合理地利用材料的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際生產(chǎn)中零件的生產(chǎn)成本在很大程度上是取決于制造零件時(shí)對(duì)毛坯材料的利用率。而提高毛坯材料的利用率是我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中用以減少零件生產(chǎn)成本的措施。材料利用率在一個(gè)步距內(nèi)以 η 來表示，計(jì)算如下：（4-3）式中: —（） ，用 pro/E 測出—表示條料的寬度（） ， ；—表示步距（） ， ；代入求得：4.2 沖裁力 沖裁的時(shí)候凸模所承受的最大的壓力就叫做，沖裁力對(duì)壓力機(jī)的選用以及模具的設(shè)計(jì)有重要影響。普通平刃口的沖裁力計(jì)算公式如下:（4-4）式中—沖裁力（） ；—（） ；根據(jù)排樣圖可計(jì)算出；—材料的厚度（） ；；—（） ；，??；15—安全系數(shù)安全系數(shù)是根據(jù)以生產(chǎn)生產(chǎn)為依據(jù)來改善模具波動(dòng)和不均勻的間隙值、刃口磨損的程度、材料力學(xué)性能好壞和厚度變化等原因?qū)χ萍a(chǎn)的影響，通常取。故：4.3 彎曲力 彎曲模的設(shè)計(jì)以及壓力機(jī)的選擇是計(jì)算彎曲力的前提條件。材料的力學(xué)性能好壞、彎曲件形狀復(fù)雜性、毛坯的尺寸大小、彎曲的半徑大小、模具的間隙大小、模具的結(jié)構(gòu)是否簡便、彎曲的方式的多樣性等多種因素都會(huì)對(duì)彎曲力的大小產(chǎn)生一定的影響。故而，通過分析不容易準(zhǔn)確計(jì)算出彎曲力的大小，在實(shí)際生產(chǎn)中通常選擇用經(jīng)驗(yàn)公式來對(duì)彎曲力進(jìn)行大概的計(jì)算，本制件按 U 型彎曲計(jì)算彎曲力：（4-5）（4-6）式中： 、—自由彎曲力（ ） ；N、—彎曲件寬度（） ；， ；—（） ；由零件圖可知；—（；，?。弧踩禂?shù)，常取。將上述數(shù)值代入可求得：4.4 兩處切舌用一塊小的錐形板先將材料弄裂再進(jìn)行彎曲時(shí)切舌的定義。彎曲的圓角半徑均為，彎曲的角度均為，切舌處孔的大小與彎曲凸模、凹模的之間的雙面間隙值相加起來所得到的的結(jié)果就是凹模的孔的大??；凸模對(duì)較大的邊的彎曲的作用就是將其向下彎曲16成型，故而對(duì)凸模沒有嚴(yán)格的要求，再觀察期彎曲半徑的特點(diǎn)得知凹模與零件對(duì)應(yīng)折彎半徑=最大邊尺寸。 （如圖 4-2 所示） 。圖 4-2 切舌4.5 卸料力和頂件力的計(jì)算 使材料得以從凹模上脫落而需施加的力的大小就是卸料力。能夠讓制件從凹模自下而上出件所必須施加的力就是指頂件力。卸料力有所選壓力機(jī)、卸料、頂件裝置提供。因此決定所選設(shè)備的公稱壓力以及對(duì)沖模進(jìn)行吧設(shè)計(jì)的時(shí)候，要把卸料力的來源作為考慮對(duì)象。這些力會(huì)因?yàn)椴牧系牧W(xué)性能的好壞、材料的厚度的大小、模具的間隙的大小、凹模洞口的形狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、搭邊的大小受到一定的影響。一般通過以下公式進(jìn)行計(jì)算：沖裁時(shí)：卸料力： （4-6）頂件力： （4-7）式中: —沖裁力（） ；—， ，17代入公式可求得：彎曲時(shí)：卸料力：取 0.05 代入計(jì)算：總的卸料力：4.6 計(jì)算壓力中心 沖壓過程中所有力的合力的方向就是模具的壓力的中心。沖壓過程中所有力的合力的作用點(diǎn)位置與壓力機(jī)的滑塊的中心的線是重合的。沖模模具的模柄的中心線要跟壓力機(jī)的滑塊的中心線重合。不然的話，在進(jìn)行沖壓的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生偏心載荷的不良作用，不既無法保證滑塊的導(dǎo)軌和模具的導(dǎo)向部分不被磨損，還無法保證間隙值的大小，這樣會(huì)是的對(duì)制件的質(zhì)量好壞以及模具壽命的長短無法得到保障，更甚者會(huì)無法控制對(duì)模具造成破壞。忽略理想狀態(tài)，沖壓的過程中的沖模的壓力中心可能無法保持不移動(dòng)。對(duì)于沖裁件的形狀的特殊的從模具結(jié)構(gòu)的角度來進(jìn)行考慮，如果壓力中心和模柄的中心線重合會(huì)造成不好的影響。這個(gè)時(shí)候就要將注意力放到讓壓力中心的偏移上，控制它保持在選擇的壓力機(jī)的允許范圍里。這次設(shè)計(jì)是針對(duì)多工位的級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)，因此要以多個(gè)凸模的沖裁的壓力中心的公式為依據(jù)來進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于平行力系，運(yùn)用理論力學(xué)的知識(shí)可以得到：合力對(duì)于一根軸的作用力跟所有的分力對(duì)同一根軸的作用力加起來的結(jié)果一樣，而沖裁力和沖裁周邊， （） 。(4-8) （4-9）建立的坐標(biāo)系如圖 4-3 所示:18圖 4-3 壓力中心由于本制件是屬于軸對(duì)稱零件，再根據(jù)對(duì)每一道工序的分析，將之前計(jì)算的沖裁力與彎曲力加起來代入到公式（4-8） （4-9）中，結(jié)合圖 4-3 就可以算出本制件成型的壓力中心的坐標(biāo)：，,。4.7 公稱壓力的計(jì)算 選擇出的壓力機(jī)的公稱壓力大小的條件是不小于沖裁力的大小?？倹_壓力的計(jì)算如下：（4-10）4.8 沖壓設(shè)備的選擇 考慮到每一種壓力機(jī)應(yīng)用的范圍和工件對(duì)精度的要求，擬選用開式的雙柱型可傾式壓力機(jī)。壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力大小的條件是不小于沖裁壓力的大小,根據(jù)[3]表附表 A-1，選擇壓力機(jī)。其基本參數(shù)如表 4-1：表 4-1 所選壓力機(jī)參數(shù)名稱開始雙柱可傾式壓力機(jī)閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 8019型號(hào) JG23-40 立柱間距離/mm 300公稱壓力/KN 400 導(dǎo)軌間距離/mm /前后 150滑塊行程/mm 100 壓力行程 7工作臺(tái)尺寸/mm 左右 300厚度 80行程次數(shù)/（次·min -1） 80墊板尺寸/mm孔徑 200直徑 50最大閉合高度/mm 300模柄孔尺寸/mm 深度 70最大裝模高度/mm 220 電動(dòng)機(jī)功率/kW 4205 主要零部件設(shè)計(jì)5.1 凸模、凹模的設(shè)計(jì)5.1.1 凸模設(shè)計(jì)1）凸模的結(jié)構(gòu)形式從制件的工藝分析方向考慮，鑲拼式、整體式凸模結(jié)構(gòu)都可以用。凸模的位置是以零件的樣式為基礎(chǔ)進(jìn)行的計(jì)算和制造的。普通的凸模的結(jié)構(gòu)如圖(a)、(c)所示，其應(yīng)用范圍是用于直徑為的孔件的沖裁。圖（d）宜應(yīng)用于沖裁直徑和材料的厚度相同的材料。這種結(jié)構(gòu)既可增強(qiáng)抗彎能力，又能夠節(jié)省材料。圖（e）采用螺釘和銷釘?shù)墓潭ǚ绞揭话阌脕頉_裁大孔。(a) (b) (c) (d) (e)圖 5-1 圓形凸模示意圖根據(jù)以上分析，此套模具宜選用(e) 鑲拼式式凸模。2）凸模長度的計(jì)算這套模具的需設(shè)計(jì)所有凸模尺寸都很小，而且成型零件的凸模都很簡單，沒有什么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。綜合考慮各種條件整體式凸模結(jié)構(gòu)適用，固定方式為：臺(tái)階、掛銷固定。選用的凸模材料為：，采用熱處理的硬度為。21凸模長度要結(jié)合所選卸料裝置進(jìn)行計(jì)算，選擇彈性卸料裝置時(shí)，凸模的長度按下面的公式進(jìn)行計(jì)算：（5-1）式中: —（） ；—,取；t—材料的厚度；—屬于附加的厚度。而 （5-2） 凹模選用的是整體式凹模，與下模座一起采用螺釘以及圓柱銷來進(jìn)行固定。凹模的材料選擇 Q235，采用的熱處理硬度為,厚度取。，取;3）凸模材料及熱處理方式凸模材料為，采用尾部回火的熱處理方式。5）凸模護(hù)套此凸模不需要使用凸模保護(hù)套。6）凸模固定方式直接用銷釘以及螺釘來進(jìn)行固定的一般是平面的尺寸較為大的凸模。對(duì)于中小型的凸模來說固定方式一般是用臺(tái)肩、吊裝或者鉚釘來進(jìn)行固定（圖 6-2） 。也有些小凸模是用澆注連接的方式來固定的。而在大型沖裁中對(duì)于沖小孔而且比較容易損壞的凸模，為了方便修理以及跟換應(yīng)當(dāng)使用快換凸模的方法來固定。對(duì)此模具應(yīng)選用臺(tái)肩、銷釘固定定位。22圖 5-2 中小型凸模的固定方式5.1.2 凹模的設(shè)計(jì)1）凹模的刃口形式 如圖 5-3 所示是常見的幾種凹模刃口形式：圖 5-3 刃口樣式圖 a)是柱形刃口的筒形的凹模。這種凹模的刃口的硬度大，刃口形狀不易改變、磨損，但是易使工件孔積聚廢料。對(duì)于形狀或精度高且越復(fù)雜的工件的模具宜采用這種凹模。圖 b)是柱形刃口的錐形的凹模。這類凹模不容易堆積垃圾、零件，對(duì)孔的磨損和壓力小，然而邊緣強(qiáng)度卻不高 。而因?yàn)槠錁O小的磨損量對(duì)模具的壽命影響并不大。常用于對(duì)工件無特殊要求或者對(duì)各方面要求較少的簡單工件。圖 c)是直筒式口的凹模。制作方便快捷，刃口耐磨度高是這類凹模的特點(diǎn)，通常23應(yīng)用于復(fù)合模沖裁模。d)、e)是錐形刀口的凹模，這類凹模能保證廢料或者零件脫模的障礙大大減少，凹模在被磨后的修磨量不大，但邊緣的強(qiáng)度又低，刃口被磨后刃口的尺寸會(huì)有變大。常用于料厚薄，精度要求一般，且結(jié)構(gòu)較為簡單的工件。根據(jù)以上分析，選 a）形式的凹模。2）外形尺寸凹模通常有矩形和圓形兩種形狀。確定凹模的外形尺寸要用到坯料的厚度以及制件的最大外形尺寸的數(shù)據(jù)，如圖 2.8.12 所示：凹模厚度： 式中： -；-，查[3]表 2.8.2 由插值法算得。凹模壁厚：，取。3）固定方法選用螺釘、銷釘固定定位。5.2 沖裁凸凹模刃口尺寸計(jì)算沖裁件的斷面質(zhì)量的好壞、尺寸的精度的高低、模具的壽命的長短和沖裁力的大小、卸料力的大小、推件力發(fā)的大小等與凸、凹模的間隙大小密切相關(guān)，因此選擇的間隙值的大小是否合適尤為重要。制件的質(zhì)量的要求的高低直接對(duì)沖裁件的間隙大小起決定作用，按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)值來選擇。查[3]表 2.2.4， ， 。5.2.1 成型側(cè)刃根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，非圓形件未標(biāo)注公差按公差等級(jí) IT14 來進(jìn)行處理。成型切口尺寸：見圖 5-4: