回油管夾片沖壓成形工藝及模具設計【落料沖孔復合模設計】
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回油管夾片模具設計
摘要：本設計題目為回油管夾片成形工藝與模具設計，體現(xiàn)了板類沖壓零件的設計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模具設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊并吸取了更深刻的經(jīng)驗。
本設計運用沖壓成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了工件的成形工藝及模具成形結(jié)構對制件質(zhì)量的影響。介紹了回油管夾片模具設計時要注意的要點，通過對制件進行工藝分析，可確定制件的成形加工用一套沖孔落料復合模和一套彎曲模。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對回油管夾片模具的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各重要零件的設計。
關鍵詞：復合模；彎曲模；工藝分析；模具零部件的加工工藝。
Oil return pipe die design
Abstract:The topic for the Oil return pipe die design reflect the sheet metal stamping parts of the design for the requirements content and the direction,Have a significance of the design.Through the design of the die parts to further enhance design of a oil return pipe enlarge the basic knowledge for the designer and put the way for the designer of more profound experience
The design use the basic knowledge of the die design, First there is an analysis for the shape of the workpiece forming and die structure of the parts quality. Introducedthe key point of the oil return pipe design that we should be noted , Through the process of analysis for the die, we can identify the parts of the forming punch is a blanking die and a set of composite bending die.Size the precision parts of the control of the key point,and calculat of all the major theoretical I carried out the the size of the working parts、the parts from the mold design process and the assembly process,AndI carry out CAD to design important parts of the oil return pipe die.
Key words:compound die; Blending dies；process analysis；processing of die parts
目 錄
1 緒 論………………………………………………………………………1
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢………………………………………………1
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀……………………………………………………1
1.1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢………………………………………………4
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢……………………………………………4
1.3回油管夾片模具設計與制造方面…………………………………………5
1.3.1回油管夾片模具設計的設計思路…………………………………5
1.3.2回油管夾片模具的設計進度………………………………………5
2 沖裁的畢業(yè)設計…………………………………………………………………6
2.1沖裁件的工藝分析…………………………………………………………6
2.1.1材料的分析…………………………………………………………6
2.1.2制件的工藝性分析…………………………………………………6
2.2 沖裁工藝方案的確定……………………………………………………6
3模具主要零部件的設計……………………………………………………………8
3.1工作零件的結(jié)構設計………………………………………………………8
3.1.1落料凹模的結(jié)構設計……………………………………………… 8
3.1.2 沖孔φ7凸模的設計……………………………………………9
3.1.3凸凹模的結(jié)構設計…………………………………………………10
4 主要工藝參數(shù)計算…………………………………………………………………12
4.1排樣的設計與計算…………………………………………………………12
4.1.1 確定搭邊與搭肩值…………………………………………………12
4.1.2 計算送料步距和條料的寬度………………………………………12
4.1.3計算材料的利用率…………………………………………………13
4.2沖壓力的計算并初步選取壓力機的噸位…………………………………13
4.2.1沖裁力的計算………………………………………………………13
4.2.2 卸料力、推件力及頂件力的計算………………………………14
4.2.3 總沖壓力F總………………………………………………………15
4.3 壓力機的公稱壓力的確定…………………………………………………15
4.4壓力中心的確定……………………………………………………………16
4.5 工作部分的尺寸計算………………………………………………………17
4.5.1計算凸凹模工作部分的尺寸（沖孔）并確定其公差……………17
4.5.2外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算……………………………18
5．模具總體設計……………………………………………………………………19
5.1 定位方式的選擇……………………………………………………………19
5.2 導向方式的選擇……………………………………………………………20
5.3 卸料方式的選擇……………………………………………………………20
5.3.1上模推件裝置的設計………………………………………………20
5.3.2 下模部分卸料裝置的設計………………………………………21
5.4連接與固定裝置的設計……………………………………………………22
5.4.1模柄的設計…………………………………………………………22
5.4.2 固定板的設計……………………………………………………23
5.4.3 墊板的設計………………………………………………………24
5.4.4 螺釘與銷釘?shù)脑O計………………………………………………24
5.6 模架及組成零件的確定…………………………………………………24
5.6.1 模架的選用…………………………………………………………24
5.6.2 模座的確定……………………………………………………… 24
6.壓力機有關參數(shù)的校核……………………………………………………………25
7.繪制模具總裝圖和非標零件工作圖………………………………………………26
8.1 彎曲模設計的前期準備……………………………………………………27
8.2 閱讀彎曲件產(chǎn)品圖…………………………………………………………27
此彎曲件屬于圓形彎曲，形狀尺寸不算復雜，可一次彎曲成形……………27
8.3彎曲件的工藝分析…………………………………………………………27
8.4 工藝方案的確定…………………………………………………………28
9.彎曲模工藝計算……………………………………………………………………28
9.1彎曲件展開尺寸長度的計算………………………………………………28
9.1.1變形區(qū)中性層曲率半徑ρ…………………………………………28
9.1.2毛坯尺寸〔中性層長度〕…………………………………………29
9.2 彎曲模工作部分尺寸計算………………………………………………30
9.2.1.彎曲模工作部分尺寸計算…………………………………………30
9.2.2.彎曲回彈的計算……………………………………………………31
9.2.3.彎曲力的計算………………………………………………………31
9.2.4.壓力機的選擇………………………………………………………32
10.模具總體設計……………………………………………………………………35
10.1模具的類型確定……………………………………………………………35
10.2定位方法的選擇……………………………………………………………35
10.3卸料方法的選擇……………………………………………………………35
10.4導向方式的選擇……………………………………………………………35
10.5主要零部件的設計…………………………………………………………35
10.5.1工作零部件的設計…………………………………………………35
10.5.2 緊固螺釘?shù)倪x用…………………………………………………37
10.5.3 模架及其他零部件的設計………………………………………37
11.模具的總裝圖、零件圖及工作原理……………………………………………39
11.1 模具的總裝圖……………………………………………………………39
11.2 模具的零件圖……………………………………………………………39
11.3工作原理……………………………………………………………………39
結(jié)束語…………………………………………………………………………………40
致謝……………………………………………………………………………………41
參考文獻………………………………………………………………………………42
1 緒 論
目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜螅饕蚴俏覈跊_壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
一、我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。
現(xiàn)將2004年我國沖壓模具市場情況簡介如下：
據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元.
根據(jù)我國海關統(tǒng)計資料,2004年我國共進口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266.6億元.其中國內(nèi)市場需求為260.4億元,總供應約為213.8億元,市場滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。
二、沖壓模具水平狀況
近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。
1、模具CAD/CAM技術狀況
我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。
21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模具結(jié)構圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。
在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。
快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標志著RPM應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。
2、模具設計與制造能力狀況
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。
雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結(jié)構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。
標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。
但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構和功能上，仍存在一定差距。
汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。
模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊技術也得到了應用。
1.1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；?
?? 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術；???
7）模具的精度將越來越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動化、智能化；??
?? 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；??
10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、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法替代的。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結(jié)構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。
國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％．
1.3回油管夾片模具設計與制造方面
1.3.1回油管夾片模具設計的設計思路
沖孔落料是沖壓基本工序之一，它是利用沖裁模在壓力機作用下，將平板坯料進行沖孔或落料的加工方法。一般情況下，一般精度的工件IT8～IT7級精度的普通沖裁模；較高精度的工件采用IT7～IT6級精度的高級沖裁模。我的設計思路是：首先用沖孔落料模具將從板上沖下彎曲的坯料，再用彎曲的方法彎成所要求的形狀。
1.3.2回油管夾片模具的設計進度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天；
2.確定加工方案，所用時間5天；
3.模具的設計，所用時間30天；
4.模具的調(diào)試.所用時間5天。
設計者：劉曼玉
2 回油管夾片沖裁模具設計
2.1沖裁件的工藝分析
工件名稱：回油管夾片
生產(chǎn)批量：大批量
材料：08鋼
厚度：0.35mm
工件簡圖如圖2-1所示
圖2.1 制件圖
2.1.1材料的分析：
08鋼屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼，有一定的強度，有害雜質(zhì)元素硫、磷受到嚴格限制，非金屬夾雜物含量少，塑性和韌性較好，主要制作較重要的機械零件。常用于制作沖壓件。市場上也容易買到這種材料，價格適中。
2.1.2制件的工藝性分析：
回油管夾片屬于小尺寸零件，形狀簡單，料厚0.35mm，大批量，圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級，符合一般沖壓的經(jīng)濟精度要求。市場上也容易得到這種材料，價格適中。
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)。
2.2 沖裁工藝方案的確定
根據(jù)工件的工藝性分析回油管夾片所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡單模分兩次加工，即先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔——落料級進模。采用級進模生產(chǎn)。
方案三：落料——沖孔復合模。采用復合模生產(chǎn)。
分析各方案的優(yōu)缺點
方案一：生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，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。
方案二：只需要一副模具，生產(chǎn)率高，壓力機一次行程內(nèi)可完成多個工序，實現(xiàn)操作機械化自動化容易，尤其適應于單機上實現(xiàn)自動化，但零件的沖裁精度差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，模具制造安裝較復合模復雜。
沖方案三壓生產(chǎn)率較高，壓力機一次行程內(nèi)可完成兩個以上工序，實現(xiàn)操作機械化，零件的精度易保證。復合模一般制造復雜，由于此零件形狀簡單，模具制造并不難，并且沖壓精度高。
通過上述三個方案的比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三更佳。
3模具主要零部件的設計
3.1工作零件的結(jié)構設計
此模具為倒裝的沖孔落料復合模，其凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構設計如下所示。
3.1.1落料凹模的結(jié)構設計。
在落料凹模內(nèi)部，由于要設置推件塊，所以凹模刃口應采用直筒型刃口，并查《沖壓工藝與模具設計》表2.21，取刃口高度h=6mm.該凹模結(jié)構簡單，宜采用整體式。
查《沖壓工藝與模具設計》表2.22 K=0.4
凹模高度H=Kb=0.4x52.61=21.044
凹模壁厚C=1.5H=1.5X21.044=31.566
凹模外形尺寸的確定：
凹模外形長度L=52.61+2X31.566=115.742
凹模外形寬度B=12+2X31.566=75.132
凹模整體尺寸標準化取為200X160X32
具體形狀見圖3-1所示
圖3-1整體式凹模的結(jié)構
3.1.2 沖孔φ7凸模的設計：
沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應作成逐漸增大的多級形式如下圖所示：
圖3-2 沖孔凸模的結(jié)構形式
凸模選用B型圓凹模，凸模固定板厚度取18mm，凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算：
L=h凸模固定板+h落料凹模
式中 L—凸模長度， mm
L=18+32=50mm
沖裁時凸模進入凹模刃口1mm
凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即
校核公式為 ≤
式中F孔—沖孔沖裁力,N, F孔=3000N
Fmin—凸模最小斷面積，, Fmin=/4=38.5
凸模材料的許用應力，MPa,如凸模材料選用T10A，查手冊=（1000～1600）MPa,這里取=1200 MFa
因為=3000/38.5=77.9 MPa＜
所以凸模強度符合要求。
3.1.3凸凹模的結(jié)構設計
本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模，根據(jù)整體模具的結(jié)構設計需要，凸凹模的結(jié)構簡圖如3-3圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
圖3-3凸凹模的結(jié)構
校核凸凹模的強度：
查表2.23得凸凹模的最小壁厚為1.4mm,而實際最小壁厚為2.5mm。故符合強度要求。凸凹模刃口尺寸按落料凹模尺寸配置，并保證雙面間隙為0.021-0.027mm
4 主要工藝參數(shù)計算
4.1排樣的設計與計算
設計復合模時，首先要設計條料的排樣圖。合理的排樣應是在保證質(zhì)量、有利于簡化模具結(jié)構的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多數(shù)量的合格工件。
此工件根據(jù)其長方形的外形可以采用無廢料徘樣，但考慮到工件壁薄的特點采用有廢料排樣，這樣雖工件的利用率低了些，沖裁件的質(zhì)量和模具壽命都提高了上來。
根據(jù)零件的外形特點及以上分析，采用直排有廢料的排樣方式。具體見圖4-1所示。
圖4-1排樣圖
4.1.1 確定搭邊與搭肩值
《沖壓工藝與模具設計》表2-9得工件間最小搭邊值為2.2mm，側(cè)面為2.5mm。
4.1.2 計算送料步距和條料的寬度
1．送料步距的計算 A=D+a
D--平行與送料方向的沖裁件寬度
a--沖裁件之間的搭邊值
所以A=12+2.2=14.2mm
2．條料的寬度計算
條料是由板料裁剪下料而得，為保證送料順利，裁剪時的公差帶規(guī)定為上偏差是0，下偏差是負值
設計為無無側(cè)壓裝置的送料方式的條料寬度，按下式計算
B-0Δ=〔Dmax+2a＋C〕0-Δ
B—條料的寬度
Dmax—沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸
a—側(cè)搭邊的最小值 ，由表2.11查得a=0.5
△—條料寬度的單向（負向）偏差
c—導料板與最寬條料之間的單面最小間隙，由表2.12查得C＝0.5
代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為58mm。
4.1.3計算材料的利用率：
材料利用率的計算公式為
=
式中 A0—一個沖裁件的面積，mm2;
A一個送料步距內(nèi)板料的面積
η==72.47%
4.2沖壓力的計算并初步選取壓力機的噸位
4.2.1沖裁力的計算
沖裁力的大小隨凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化，本模具采用普
平刃口模具沖裁，其沖裁力F按下式計算：
F=KLtτb
沖裁力公式為F＝F沖孔+F落料
式中F—沖裁力
F沖孔—沖孔沖裁力
F落—落料沖裁力
1.沖孔沖裁力F沖孔
F沖孔＝Ktτ
式中 K—系數(shù)，查表取K＝1.3
—沖孔周長，L＝3.14×7＝21.98mm
t—材料厚度，t＝0.35mm
τ—材料抗剪強度，MPa，查表取τ＝300 MFa
所以F沖孔＝Ktτ＝1.3×21.98×0.35×300＝3000N
取F沖孔＝3KN
2.落料沖裁力F落料
F落料＝Ktτ
式中—落料件外形周邊尺寸
＝（52.61+12）X2=129.22
所以F落料＝KLtτ＝1.3×129.22×0.35×300=17638.53N
取F落料＝17.64KN
4.2.2 卸料力、推件力及頂件力的計算：
卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設備公稱壓力或設計沖裁的時候應分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構、搭邊大小、潤滑情況
制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗公式計算：
卸料力F卸
F卸＝ F落料
式中F卸—卸料力
—卸料系數(shù)，查《沖壓工藝與模具設計》表2.7得＝0.05
所以F卸＝0.05X17.64＝0.882KN
推件力
F推＝F沖孔n
式中—推料系數(shù),查表取=0.065
n—同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取n=4
所以F推=0.065×3×4=0.78KN
4.2.3 總沖壓力F總
沖裁時,壓力機的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構不同計算公式不同,本模具采用彈性卸料裝置和下出件的模具,總的沖壓力為
F總 = F沖孔+F落落+ F卸+F推=3+17.64+0.882+0.78=22.3KN
4.3 壓力機的公稱壓力的確定：
通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機JB23-25能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下表。
公稱壓力/KN
63
滑塊行程/mm
35
行程次數(shù)(不小于)(次/min)
170
最大封閉高度/mm
300
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
35
滑塊中心至機身距離/mm
110
(標準型)工作臺尺寸(左右×前后)/mm
250X310
(標準型)工作臺孔尺寸(直徑)/mm
150
(標準型)立柱間距離(不小于)/mm
240
模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm
Ф30X55
工作臺板厚度/mm
55
傾斜角(不小于)(°)
45
電動機/kw
2.2
外形尺寸（前后×左右×高）/mm
1100×800×2000
4.4壓力中心的確定
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則沖壓時滑塊會承受偏心載荷，導致滑塊的滑軌和模具的導向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。所以壓力中心的計算很關鍵.其計算如下：
L1=52.61,X1=0; L2=12,X2=-26.035
L3=12,X3=26.30
XC=52.61+26.305X2+21.93=-3.5
其中XC—壓力中心
4.5 工作部分的尺寸計算
4.5.1計算凸凹模工作部分的尺寸（沖孔）并確定其公差：
該零件在彎曲前屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而小孔尺寸則是由沖孔得到。
查《沖壓工藝與模具設計》查表2.3而知：Zmin = 0.021，Zmax =0.027mm
Zmax –Zmin = 0.006mm
因為模具的精度等級為IT14級 ,由表2.6 取 X = 0.5
δa=0.6X(Zmax-Zmin)=0.6x(0.027-0.021)=0.0036mm
δt=0.4X(Zmax-Zmin)=0.0024mm
LT=(dmin+x△)-Δε0
=(6.64+0.5x0.72)-0.00240
=70-0.0024 mm
LA=(dT+Zmin)0+δκ
=(6.64+0.021)0+0.0036
6.66+0.00360=mm
較核：|δT|+|δA|= 0.0036 mm +0.0024 mm =0.006mm=Zmax –Zmin=0.006mm
滿足間隙公差條件
其中Zmax——最大沖裁間隙
Zmin——最小沖裁間隙
Δa.δt——分別為凸凹模的制造公差
LT、 LA——凸凹模尺寸
X——磨損系數(shù)
4.5.2外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算
LAc=(Lmaxc-X△)0+δκ
=(53.35-0.5x1.18)0+0.0036
=52.610+0.0036
LTc=(Lac-Zmin)-Δε0
=(52.61-0.021)-0.00240
=52.59-0.00240
LAk=(Lmaxk-X△k)0+δκ
=(12.43-0.5x0.86)0+0.0036
=120+0.0036
LTK=(DTK-Zmin)-Δε0
=(12-0.021)-0.00240
=11.98-0.00240
其中
Lmaxc—長度方向最大尺寸
Lmaxk—寬度方向最大尺寸
LAc---凹模長度方向尺寸
LTc—凸模長度方向尺寸
LAk—凹模寬度方向尺寸
LTK—凸模寬度方向尺寸
5．模具總體設計
5.1 定位方式的選擇
本工件是大批量生產(chǎn)，根據(jù)本模具的設計需要采用活動導料銷比較合適，安在左側(cè)位置，其結(jié)構見圖5-1所示。
圖5-1
擋料銷選用活動擋料銷，其具體形狀見圖5-2
圖5-2
材料：45鋼
熱處理：硬度35～40HRC
技術條件：按GB2870—81
5.2 導向方式的選擇
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。采用手工送料方式，并采用滑動導向后側(cè)導柱模架。
5.3 卸料方式的選擇
設置卸料裝置的目的是沖裁后將包在凸模外的廢料、卡在凹模內(nèi)的工件卸掉，保證下次沖裁順利進行，在這里下模部分采用彈性卸料裝置，上模部分采用剛性卸料裝置
5.3.1上模推件裝置的設計
推件裝置由打桿、推板、2個連接推桿和推件塊組成其具體形狀見圖5-3
圖5-3
1.推件塊的設計
本推件塊的端面外形應跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應設計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應高出凹模面0.2～0.5mm。
推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關系，屬內(nèi)導向。
2.連接推桿的選用
為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用2根推桿。每根推桿所承受的力為：
PT/2=0.78X103/2=0.39kN
由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：φ10×55mm
3.推板的設計
由推出結(jié)構需要，推板的行狀如下圖5-4
圖5-4
4.打桿的設計
打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。
其材料45鋼 熱處理硬度43～48HRC
規(guī)格： A8×90mm JB2876.1-81
5.3.2 下模部分卸料裝置的設計
下模采用橡皮卸料裝置：橡皮允許承受的負荷較彈簧的大，且安裝調(diào)試方便，在沖裁模具中應用很廣泛，故采用橡皮卸料
（1）橡皮的平面尺寸選擇橡皮時應主要確定其自由高度預壓縮量及截面積。其計算公式與步驟如下：
1、確定自由高度
H自=L工/(0.25~0.30)+h修模=11.75mm
L工——沖模工作行程（mm）。對沖裁模而言，L工=t+1
h修?！A留的修模量。根據(jù)模具設計壽命一般取4~6mm
2、確定L預和H裝
L預=（0.10~0.15）H自=1.175mm
H裝=H自-L預=11.75mm-1.175mm=10.575mm
L預——橡皮的預壓縮量
H裝——沖模裝配好以后橡皮的高度
3、確定橡皮橫截面積A(mm2):
A=F/q=882Kn/0.3Mpa=2940mm2
F——所需的彈壓力（N）
q——橡皮在預壓縮狀態(tài)下的單位壓力:約為0.26~0.50Mpa
R=21.6mm 在這取22mm
5.4連接與固定裝置的設計
5.4.1模柄的設計:
本模具屬于小型模具,采用模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是:一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠；二要與上模正確而可靠的連接。
在本模具中選用凸緣模柄，通過螺紋與上模座連接并這種模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,適用與各種中、小型模具。
模柄材料通采用Q235鋼.選用標準尺寸，并按GB2862.3-81進行設計，見圖5-5
圖5-5
5.4.2 固定板的設計
將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬Φ奈恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上模座或下模座上。在本模具中只有凸模和凸凹模都需要由固定板來固定。
現(xiàn)選用標準凸模固定板和凸凹模固定板尺寸
凸凹模固定板尺寸為: 200mm×160mm×20mm
凸模固定板尺寸為: 200mm×160mm×18mm
固定板材料采用45鋼
具體如圖5-6
圖5-6
5.4.3 墊板的設計:
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和凸模固定板相同，厚度取8mm
5.4.4 螺釘與銷釘?shù)脑O計:
螺釘和銷釘都是標準件，設計模具是按標準選用即可
5.6 模架及組成零件的確定:
5.6.1 模架的選用:
本模具選用由上模座,下模座,導柱,導套組成導柱模模架及其零件已經(jīng)標準化，在此選用滑動導向后側(cè)導柱模架。
5.6.2 模座的確定:
本模中具選用標準模架，因在前述中確定了凹模尺寸為200㎜×160㎜ ×32㎜ ，根據(jù)標準確定下模座尺寸為: 294㎜×237㎜×55 ㎜. 上模座尺寸為: 294㎜×240㎜×45 ㎜
6.壓力機有關參數(shù)的校核
JB23-25型壓力機的閉合高度300mm之間，模具的閉合高度在200mm左右，模具的閉合高度符合要求。
本模具的外形尺寸為294mm×237mm×206mm, 工作臺尺寸(左右×前后)310mm×250mm ，壓力機模柄孔尺寸為φ30X55，模柄孔設計尺寸為φ30X55，外形尺寸符合要求?？梢哉_安裝和正常使用。
經(jīng)校核JB23-25型壓力機符合此復合模設計的要求，可以被采用。
7.繪制模具總裝圖和非標零件工作圖
由以上設計，可得到模具的總裝圖（裝配圖見附圖）。模具上模部分主要由上模板、墊板、凹模板、推件塊等組成。推件方式由剛性推件裝置憑借壓力機的壓力來完成廢料的推出。下模部分由下模座、凸模、卸料板、凸模固定板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。
其工作過程是：條料在送進模具時由擋料銷限位，導料銷導向，使得條料精確定位。模具在工作時，上模部分隨壓力機下行，當上模部分與條料接觸時，卸料板起壓料作用與凹模一起作用將條料壓緊，壓力機滑塊繼續(xù)下行落料凸模進入凹?？谠趬毫叭锌谧饔孟峦瓿蓻_裁。
壓力機滑塊回程，上模部分跟著一起上行，在打料桿等一系列推件裝置的作用下將制件推出凹模腔內(nèi)，卸料板在彈簧恢復的作用下也將條料從凸模上撥落下來，完成卸料，卸料裝置復位。條料再送進一個步距等待下一次回程沖裁。
8.彎曲模具的設計
工件名稱：回油管夾片
生產(chǎn)批量：大批量
材料：08鋼
厚度：0.35mm
零件圖 ：見圖8-1
圖8-1
8.1 彎曲模設計的前期準備
在確定工件的類型是彎曲件后，要根據(jù)零件圖及生產(chǎn)批量要求閱讀彎曲件產(chǎn)品圖，分析彎曲件的工藝性，確定工藝方案。
8.2 閱讀彎曲件產(chǎn)品圖
此彎曲件屬于圓形彎曲，形狀尺寸不算復雜，可一次彎曲成形。
8.3彎曲件的工藝分析
彎曲模沒有固定的結(jié)構形式，有可能設計的很簡單，也可能設計的很復雜，這需要根據(jù)工件的材料性能、形狀、精度要求和產(chǎn)量進行綜合分析，確定的模具的結(jié)構形式。
此工件屬于圓形彎曲，零件圖見1-1所示，圖中未注尺寸公差，在處理這類零件公差等級時均按IT14級要求，彎曲件圓角半徑R為3mm和4mm，大于最小彎曲半徑〔rmin=0.6t=0.6x0.35=0.21mm〕此零件的形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求，可以采用彎曲工序加工.
8.4 工藝方案的確定
該零件所需的沖壓工序為簡單彎曲。
初步擬定以下兩個方案。
方案一、兩道工序彎曲------先將坯料預彎曲成三個120o的波浪形，然后再用第二套模具彎曲成圓形。波浪形狀由中心的三等分圓弧組成，首次彎曲的波浪形狀尺寸必須經(jīng)實驗修正。
方案二用一次彎曲模直接成形。
考慮到方案一制作需要兩個工序并且要設計兩套模具，在大批量生產(chǎn)中浪費工時，并且增加成本，所以采用方案二
9.彎曲模工藝計算
9.1彎曲件展開尺寸長度的計算
當r≥0.5t的彎曲件，由于變薄不嚴重，可按中性層展開原則，坯料總長度=彎曲件直線部分長度和彎曲圓角部分應變中性層長度之和；
R<0.5t的彎曲件，由于彎曲變形時，不僅圓角部分變薄嚴重，而且與圓角部分相鄰的直邊也產(chǎn)生了一定的變薄，應按變形前后體積不變條件確定長度，由于R=4≥0.5t=1mm,屬于圓角半徑較大的彎曲件，所以彎曲件的展開長度按直邊區(qū)與圓角區(qū)分段計算。視邊區(qū)在彎曲前后長度不變，圓角區(qū)展開長度按彎曲后中性層長度不變條件進行計算。
因為r=3>0.5t=0.5x0.35=0.175mm,r=4>0.5t=0.5x0.35=0.175mm，屬于圓角半徑較大的彎曲件，所以彎曲件的展開長度按直邊與圓角區(qū)域進行計算。視直邊在彎曲前后長度不變，圓角區(qū)展開長度按彎曲前后中性層長度不變條件進行計算。
9.1.1變形區(qū)中性層曲率半徑ρ：
由于= =1.5查表3.4，得中性層位移系數(shù)k1=0.50
==2查表3.4，得中性層位移系數(shù)k2=0.5
變形中性層曲率半徑ρ按《沖壓工藝與模具設計》式3.7計算
ρ1=r1+k1t=3+0.5x0.35=3.175
ρ2=r2+k2t=4+0.5x0.35=4.175
式中R1為半徑是3的圓角部分
R2為直徑是8的部分
ρ1為半徑3的中性層曲率半徑
ρ2為直徑8的中性層曲率半徑
9.1.2毛坯尺寸〔中性層長度〕
L總=∑L直+∑L弧
對于r3的彎曲部分
L弧1= παρ1/180
α=57o
L弧1= 3.14x57x3.175/180
=3.16
對于r4的彎曲部分
L弧2= παρ1/180
α=297o
L弧2= 3.14x297x4.175/180
=21.63
該零件的毛坯展開長度為
L總=∑L直+∑L弧
L總=2L弧1+ L弧2+2 L直
= 2x3.16+21.63+2x12.33=52.61mm
式中
L總為回油管夾片的展開長度
L弧1為半徑3的彎曲部分展開長度
L弧2為直徑是4的彎曲部分展開長度
∑L直為直段部分的總長
α為彎曲部分對應的角度
∑L弧為彎曲部分的總長
9.2 彎曲模工作部分尺寸計算
9.2.1.彎曲模工作部分尺寸計算
1.凸模圓角半徑 ： 由于此工件的= =1.5較小，且R 為3mm大于最小彎曲半徑（rmin=0.6t=0.6×0.35㎜=0.21㎜） 故凸模的圓角半徑為rt1=3mm,rt2=4mm
2.凹模圓角半徑. 凹模圓角半徑的大小對彎曲力以及彎曲件的質(zhì)量均有影響。過小會使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入的阻力增大，彎曲力增加，并使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在彎曲時毛坯會發(fā)生偏移。
實際生產(chǎn)中凹模圓角半徑一般按材料的厚度t來選取.
當t<2mm,= （3～6）t
當t=2～4mm,= （2～3）t
當t>4mm,=2t
式中為凹模圓角半徑
t為材料厚度
此零件為圓形彎曲，模具凹模的尺寸按工件的形狀進行設計
3.凸凹模間隙. 圓形件彎曲時，凸凹模的間隙是靠擺動凹模來實現(xiàn)的，在模具設計中，必須考慮到模具閉合時，使模具工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質(zhì)量。
在這里間隙取0.3mm
9.2.2.彎曲回彈的計算
由于回彈值直接影響了彎曲件的形狀和尺寸，因此在模具設計和計算時，必須預先考慮材料的回彈。通常是先根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值和簡單的計算初步確定模具工作部分尺寸，然后再試模修正模具相應部分的形狀和尺寸。
回彈值的確定方法有：理論公式計算和經(jīng)驗值查表法。
（1)自由彎曲時的回彈，可分為以下幾種情況：
相對彎曲半徑較大時自由彎曲的回彈值。當≥10時，回彈
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