鉸支板零件沖壓模具設計

鉸支板零件沖壓模具設計,鉸支板,零件,沖壓,模具設計 鉸支板零件沖壓模具設計 摘 要 沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝，隨著工業(yè)水平的不斷進步，沖壓技術和設備日益完善。本次設計中詳細介紹了鉸支板零件的沖壓工藝；提出了沖孔、落料彎曲加工的工藝；分析了復合模具各部分結構的設計過程。本文決定采用兩套復合模來完成以上三道工序，然后在這基礎上計算毛坯的尺寸和排樣，確定了模具的整體結構形式，選擇合適的壓力機，再計算了模具的工作部分的尺寸，設計出兩套模具的主要零部件，從而設計出落料沖孔復合模和彎曲復合模。設計出的結構可確保模具工作運行可靠。 關鍵詞：沖孔，彎曲，沖壓成形 I ABSTRACT Stamping is a long history of metal processing, with the continuous industrial process, stamping technology and equipment has improved steadily. The stamping process of punching die mold structure part is introduced in this paper in detail. The composite processes such as punching, blanking, bending are presented. The designing process of structural components of the composite die is analyzed. This paper decide to adopt two sets of compound die to complete the above three working procedure and then on the basis of the calculation of blank size and lay out to determine the overall structure of the mold form, and choose a suitable press, and calculate the die size of the work, and design the two main parts of the mold. Materials design punching blanking compound die and bending compound die. The structure is designed to ensure reliable operation of the die. key words: Punching，Bending，Stamping 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 1.1模具發(fā)展情況 1 1.2模具發(fā)展前景 1 1.3選題依據(jù) 1 1.4研究的內容 2 1.5研究思路 2 第2章 工藝性分析和工藝方案的確定 3 2.1零件圖 3 2.2零件的工藝性分析 3 2.3確定工藝方案 4 第3章 沖裁模設計 5 3.1毛坯尺寸的計算 5 3.2排樣圖設計 6 3.2.1排樣方式的確定 7 3.2.2材料利用率計算 7 3.3沖裁工藝計算 8 3.3.1 沖孔力的計算 8 3.3.2落料力的計算 8 3.3.3 卸料力的計算 9 3.3.4 推件力的計算 9 3.3.5總壓力的計算 9 3.4 沖壓設備的選擇 9 3.5 沖模結構尺寸計算 10 3.5.1沖模壓力中心的計算 10 3.5.2沖孔刃口尺寸的計算 11 3.5.3落料刃口尺寸的計算 12 3.5.4沖模閉合高度 13 3.6沖裁模主要零部件設計 13 3.6.1落料凹模設計 13 3.6.2凸模的設計 15 3.6.3凸凹模尺寸設計 16 3.6.4定位零件的設計 16 3.6.5卸料零件的設計 17 3.6.6推件裝置設計 18 3.6.7其他零件設計 19 3.7模架的選擇與模具總體結構設計 19 第4章 彎曲模設計 21 4.1彎曲力的計算 21 4.1.1自由彎曲力的計算 21 4.1.2校正彎曲力的計算 21 4.1.3頂件力的計算 22 4.1.4總彎曲力的計算 22 4.1.5回彈的計算 22 4.2凸凹模工作部分尺寸的計算 22 4.2.1彎曲凸模與凹模單面間隙計算 22 4.2.2凸模與凹模橫向尺寸及制造公差 22 4.3壓力機及模架的選擇 24 4.3.1壓力機的選擇 24 4.3.2模架的選擇 24 4.4彎曲模閉合高度的設計計算 24 4.5彎曲模結構設計 25 4.5.1上模凸模設計 25 4.5.2凹模板設計 26 4.5.3滑塊設計 26 4.5.4模柄的設計 26 4.5.5固定零件及定位零件 27 4.5.6推件裝置的設計 27 4.6模具裝配圖 28 第5章 工作零件的加工工藝編制 29 5.1圓形沖孔凸模 29 5.2 沖孔落料凸凹模 31 5.3 彎曲Z異形凸模 33 結 論 35 參考文獻 36 致 謝 37 IV 第1章 緒論 1.1模具發(fā)展情況 進入21世紀后，在經濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產品。為適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代最先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切的需求[1]。 1.2模具發(fā)展前景 （1）飛機、汽車發(fā)展和環(huán)保要求提高，對沖壓帶來了壓力。產品集約化生產、環(huán)保性要求、個性化發(fā)展、節(jié)能性要求，將促使模具行業(yè)出現(xiàn)新的的技術革新和改造，給模具產品帶來新的發(fā)展[2]。 　　 （2）靈活性與自動化要求是沖壓發(fā)展必須考慮的因素，仿真技術的應用和發(fā)展和是沖壓產品發(fā)展必須借助的手段，我國在這一方面的產品發(fā)展有很大的潛力[3]。 　　 （3）新工藝的出現(xiàn)，復合材料應用將推動模具產品向前發(fā)展。加入WTO對沖壓行業(yè)的影響，中國加入WTO，未來WTO規(guī)則對行業(yè)的影響越來越明顯，規(guī)范行業(yè)市場，注重誠信和產品的質量，關注世界技術的發(fā)展與進步，開拓國內外市場都將成為企業(yè)重要工作內容[4]。特別是中國沖壓行業(yè)企業(yè)的市場化發(fā)展，重組將出現(xiàn)活躍跡象、新企業(yè)發(fā)展快于老企業(yè)、出現(xiàn)以沖壓件為基礎，以銷售零件為主的企業(yè)將獲得優(yōu)先發(fā)展. 中高檔沖模也會遇到來自海外企業(yè)的競爭。由于模具主要是針對專門的用戶設計、生產，因此模具市場競爭有別于其他大批量生產的定形產品。沖模市場競爭主要是從縮短交貨期、提高質量、改善服務和降低價格幾方面來贏得用戶的信任。所以，作為模具企業(yè)，應該根據(jù)不同的用戶需求，采取各不相同的措施來贏得更多的用戶[5]。 1.3選題依據(jù) (1）這種鉸支板主要用來做鎖緊結構，在生活中具有廣泛的用途。 (2）通過畢業(yè)設計了解先進的模具制造技術，鞏固和加深已學過的理論知識，提高自己的綜合分析能力和解決實際問題的能力，為以后工作打好良好的基礎。 1.4研究的內容 （1） 沖壓工藝的分析和工藝方案的確定； （2） 排樣圖設計； （3） 沖裁工藝的主要計算； （4） 模具壓力中心的計算； （5） 模具總體設計及主要零部件設計； （6） 沖裁落料模閉合高度計算； （9）設計模具裝配圖。 （10）彎曲力的計算； （11）凸凹模尺寸計算及模架的選擇； （12）模具結構零件的設計； （13）模具的裝配和調試； 1.5研究思路 根據(jù)一般的研究方法確定研究思路如下，總共有共兩條過程： ①沖裁件的工藝分析→排樣相關設計→沖裁力等沖壓工藝的計算→沖壓設備選擇→沖裁模的結構設計、尺寸計算→模具主要零件和結構設計→模具的裝配和調試。 ②彎曲模的工藝分析→彎曲力的計算→凸凹模工作部分的尺寸計算→壓力機及模架的選擇→彎曲模閉合高度的計算→模具結構零件的設計→彎曲模具的裝配。 　 第2章 工藝性分析和工藝方案的確定 2.1零件圖 本次設計工件為鉸支板零件，生產批量為大批量，所用材料40鋼，厚度1mm，公差精度IT14級。具體形狀如圖1.1所示。 圖1.1 鉸支板零件圖 2.2零件的工藝性分析 （1） 最小彎曲半徑。最小彎曲半徑是指為保證坯料外表不發(fā)生破壞條件下能彎成的內表面最小極限的圓角半徑。彎曲件的圓角半徑不應該小于最小彎曲半徑，否則會產生裂紋。 （2） 零件設計的工藝性。零件左半部分有兩個1mm的圓槽，在彎曲過程中能起到好的導向作用。 （3） 彎曲件的邊長。彎曲件邊長應滿足：h≥R+2t。R是內側的圓角半徑。H較小時，不容易形成足夠的彎矩，影響彎曲后形狀的準確性。這里h滿足要求。 2.3確定工藝方案 由工件圖看，該零件成型工藝包括沖孔、落料、彎曲三個工序，可以用以下三種方案： 方案一：落料—沖孔采用單工序模進行生產，最后的彎曲采用復合彎曲模生產。 方案二：沖孔—落料復合模沖裁，采用復合模進行生產，最后采用復合彎曲模生產。 方案三：沖孔—落料連續(xù)模沖裁，采用級進模進行生產，最后彎曲采用復合彎曲模生產。 方案分析： 方案一：模具結構相對簡單，可是需要三套模具，生產效率低，制造成本比較高。難以滿足該零件產量的要求。 方案二：需要兩套模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易于保證，且生產效率高。盡管模具結構比方案一復雜一些，但零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不是很困難。 方案三：同樣需要兩套模具，生產效率也很高，但級進模模具結構復雜，制造精度比較高，周期比較長，成本還比較高。 結論：通過以上的三種方案的分析與比較，對該零件的沖壓及彎曲生產以采用方案二為最好。 第3章 沖裁模設計 3.1毛坯尺寸的計算 零件由圓弧部分和直線部分組成。左邊圓弧半徑相對大一些，右邊圓弧半徑小。沒有明確要求時，圓弧半徑取最小彎曲半徑，查手冊，40號鋼纖維的平行和垂直方向最小彎曲半徑要求分別是0.8t和0.3t。所以左部U形彎曲圓角半徑取0.8t，即圓角半徑r1=0.8mm。右部Z形彎曲的兩部位取0.3t，即圓角半徑r2=0.3mm。由應變中性層長度等于毛坯長度原則來計算[6]。 由經驗公式確定中性層的位置。 ρ=r+kt （3.1） K為應變中性層位移系數(shù)。查資料得出，由r1/t=0.8和r2/t=0.3查得k1=0.30，k2=0.23。 所以，計算中性層半徑分別是 ρ1=r1+k1t=0.8+0.3×1=1.1mm ρ2=r2+k2t=0.3+0.23×1=0.53mm 左部橫向的展開長度 L1=2a+b+2πρ1/2=2×14.2+11.4+3.14×1.1=43.3mm 縱向展開長度為 L2=c+d+e+2πρ2/2=38.7+9.4+12.7+3.14×0.53=62.5mm 毛坯展開長度圖如圖3.1所示。 圖3.1 毛坯展開長度圖 圖3.2 毛坯零件展開圖 3.2排樣圖設計 沖裁件在板料、帶料或者是條料或上的布置方式稱為排樣。排樣的合理與否，不但會影響到材料的經濟利用率，還會影響到模具結構、生產率、生產操作方便與安全等。 根據(jù)材料利用的情況，排樣的方法可以分成分為三種類型： （1）有廢料排樣:為沿制件的全部的外形沖裁，制件與制件之間，制件與條料的側邊之間都有工藝余料存在，沖裁后搭邊成為了廢料。 （2）少廢料排樣:為沿制件部分外形輪廓切斷或者是沖裁，只能在制件之間或制件與條料側邊之間有搭邊的存在。 （3）無廢料排樣:為制件和制件之間、制件和條料側邊之間都沒有搭邊的存在，條料沿直線或曲線切斷從而得到的制件[7]。 3.2.1排樣方式的確定 在排樣的過程中，工件之間以及工件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補償條料定位誤差，保證沖出合格工件。搭邊還可以保持條料的剛度，方便送料。 搭邊是廢料．從材料利用率來說，搭邊值應越小越好。但過小的搭邊會擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具的壽命。一般來說，搭邊值是確定的。a=1.5,a1=1.5，a0=2. 考慮到材料的利用率，采用直對排排樣設計，如圖3.3所示。 圖3.3 排樣圖 條料寬度 B=D+2a+Δ （3.2） 式中 B—條料寬度方向的尺寸 D—制件在寬度方向的尺寸，前面得出，D=62.5mm a—側搭邊值 Δ—條料寬度單向公差 B= 62.5+1.5x2+0.6+19=85.1mm 3.2.2材料利用率計算 一個步距內，材料利用率η為： η=n A／BS×100% (3.3) 式中 A—個步距內沖裁件的面積（mm）； B—條料的寬度（mm）； S—步距（mm）； n—一個進距內沖裁件的數(shù)目； S=L1+a1=43.3+1.5=44.8mm n=2 B=85.1mm A=43.5×15-π×12+（15+31.3）×7/2+31.3×12+π×62-2π×2.52 =1260.8mm2 η=2×1260.8／85.1×44.8×100%=66% 由于鉸支板沖裁時，產生的結構廢料較多，因此鉸支板的材料利用率不是很高。 3.3沖裁工藝計算 3.3.1 沖孔力的計算 F沖=ktLτ （3.4） 式中 F沖—沖孔力（N）； k—安全系數(shù)，查表，k=1.3； L—工件內部輪廓周長（mm）； t—材料厚度（mm）,可知t=1.0mm； τ—材料抗剪強度（Mpa），由手冊得τ=400 Mpa； L=πd=5×3.14=15.7mm； F=1.3×15.7×1×400=8.17kN。 3.3.2落料力的計算 F落=kLtτ （3.5） 式中 F落—落料力（N）； k—安全系數(shù)，查表，k=1.3； L—工件外部輪廓周長mm t—材料厚度mm，t=1mm； τ—材料抗剪強度MPa，查表，τ=400MPa。 L=31.3+π×62+10.8×2+π+41.5×2+15 =267.08mm F落=1.3×267.08×1×400N=138.88kN 3.3.3 卸料力的計算 從凸模上將工件或者是廢料取下來所需要的力稱為卸料力。決定卸料力大小的因素和推件力相似，因此可按下式計算： F卸=K1×F落 （3.6） 查表，取K1=0.04； 所以F=0.04×138.88kN=5.56kN 3.3.4 推件力的計算 從凹模將工件或者是廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力。推件力的大小與壓件的材料的力學性能、模具間隙、工件形狀和尺寸、板料厚度、模具的工作狀態(tài)等。實際上較難準確地計算這些力，為了較合理地、較準確地確定總沖裁力，一般可用經驗公式來計算： F推 =nK2 F沖 （3.7） 查表，n=10，K2=0.055 F推=10×0.055×8.170kN =4.5kN 3.3.5總壓力的計算 F總 = F沖+ F推+ F落+ F卸 F總=8.17+138.88+5.56+4.5kN=157.11kN 3.4 沖壓設備的選擇 設計模具時，首先要選壓力機。選擇合適的沖壓設備十分重要，它直接關系到沖壓設備能否安全使用、沖壓工藝能否順利實現(xiàn)和模具壽命、生產效率、產品質量等重要問題。具體選擇壓力機時，主要考慮的是沖壓的工藝性、生產批量和現(xiàn)有的設備等情況。此外，還要了解壓力機的有關技術參數(shù)。 由于復合模的特點，為了防止設備超載，可按公稱壓力F壓≥(1.5～1.8)F總選擇壓力機。查資料，可選取公稱壓力為250kN開式雙柱可傾壓力機，其型號為J23-25型壓力機[8]，其主要參數(shù)見表3.1。 表3.1開式雙柱可傾壓力機J23-25技術規(guī)格 型號 J23-25 公稱壓力 250kN 滑塊行程 65mm 滑塊每分鐘行程次數(shù) 55次 最大閉合高度 270mm 閉合高度調節(jié)量 55mm 滑塊中心線至床身距離 200mm 立柱距離 270mm 工作臺尺寸 前 后 200mm 左 右 290mm 模柄孔尺寸 直徑 40mm 深度 60mm 工作臺厚度 50mm 3.5 沖模結構尺寸計算 3.5.1沖模壓力中心的計算 沖壓力合力的作用點稱為沖模壓力中心。壓力機和模具的正常工作，要求模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線盡可能重合。對于此沖裁件，建立如圖3.4所示的二維坐標系。 圖 3.4 壓力中心計算簡圖 該工件關于x軸對稱，它的壓力中心在x軸上，y軸坐標為0。 工件各段周邊長度L x坐標 15 62.5 43.5 41.8 1 21 3.14 20 1 19 10.8 15.5 3.14×6=18.84 6 5×3.14=15.7 6 43.3 0 x=(15×62.5+2×43.5×41.8+2×1×21+2×3.14×20+2×1×19+2×10.8×15.5+2×18.84×6+2×15.7×6+43.3×0)/(15+2×43.5+2×1+2×3.14+2×1+2×10.8+2×18.84+2×15.7+43.3) 22.5 所以壓力中心為（22.5，0)。 3.5.2沖孔刃口尺寸的計算 沖裁模凸模、凹模的刃口尺寸，是直接影響工件尺寸和沖裁間隙的。計算凸模和凹模的刃口尺寸時，不但要區(qū)分是沖孔刃口還是落料刃口，還要考慮模具的加工方法和磨損規(guī)律，以及模具的加工精度和工件的精度要求等等。 沖孔刃口尺寸： （3.8） （3.9） 式中 、—沖孔凸、凹模尺寸，mm； —孔的最小極限尺寸，mm； △—制造公差，IT14時，△=0.3； —凸凹模最小雙面間隙，mm。 x—磨損系數(shù)；x值在0.5～1之間，大小與沖件精度有關，當沖件精度為IT14以下時，x=0.5。 查表，=0.010mm； 將已知的數(shù)據(jù)代入公式后，得： 3.5.3落料刃口尺寸的計算 落料凸、凹模采用配合加工方法，按入體原則標注公差。 圖3.5刃口尺寸的計算 凹模經磨損后尺寸變大的有：，，， 計算公式： （3.10） 其中的因數(shù)x：當x0.5，x=0.5；當x0.5，x=0.75；； ； ； ； ； 凹模經磨損后尺寸變小的： 計算公式：； （3.11） 取x =0.75，； 凹模磨損過后尺寸不變的：，； 基本公式： （3.12） ； ； 查手冊得=0.100mm，=0.140mm 凸模刃口尺寸按凹模的實際尺寸配制，保證凸模的雙面間隙值為（0.100~0.140）mm。 3.5.4沖模閉合高度 沖模的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)時，上模板的上平面到下模板的下平面的高度。壓力機的閉合高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊下端點至壓力機墊板面之間的距離。沖模的閉合高度應該在壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間[9]，其關系式為： Hmax－5≤H≤Hmin＋10 （3.13） 220－5=215mm≤H≤150+10=160mm H在160mm與215mm之間，本次設計的模具閉合高度按結構確定。 3.6沖裁模主要零部件設計 3.6.1落料凹模設計 （1）凹模刃口形式 當t=0.5~5mm時，h=3~10mm.取h=3mm。 圖3.6 凹模刃口形狀 （2） 外形尺寸的確定 凹模厚度：H=K×b （3.14） 凹模壁厚（凹模刃口與外邊緣的距離）的確定： c=（1.5～2）H （3.15） 式中 b—凹?？椎淖畲髮挾龋╩m）； K—因數(shù)，查手冊得k=0.22； H—凹模厚度（mm）； c—凹模壁厚（mm）。 則H=0.22×62.5=13.75mm，取H=20mm； c=2×15=30mm。 選擇外形尺寸為160mm×160mm的模架，凹模尺寸調整為160mm×160mm×20mm。圖3.7為凹模形狀。 圖3.7落料凹模 3.6.2凸模的設計 沖φ5mm孔的圓形凸模，可以用臺階固定，因此設計成階梯圓柱的形狀。如圖 3.8所示。 圖3.8 凸模簡圖 校核壓應力公式：dmin ≥ 4tτ/[σ壓] （3.16）式中 dmin— 凸模工作的部分最小直徑，mm t— 料厚，mm τ— 材料的抗剪切強度[MPa], 查表，τ=500MPa。 [σ壓]—凸模材料的許用壓應力，MPa，若凸模材料用T10A，查資料， [σ壓] =（1000～1600）MPa，取[σ壓]=1200MPa。 dmin≥ 4×500×1/1200=1.67mm 由于d=5.15mm，所以滿足要求。 圖3.9沖孔凸模 3.6.3凸凹模尺寸設計 凸凹模高度H確定： H=H0+H1+H2+1=15+15+14+1=45mm 式中 H0——墊板厚度，mm，取H0=15mm； H1——固定板厚度，mm，取H1=15mm； H2——卸料板厚度，mm，取H2=14mm； 凸凹模具體尺寸見圖3.10。 3.10凸凹模尺寸圖 3.6.4定位零件的設計 （1） 擋料銷的設計 在本次設計中，采用的是臺肩式擋料銷，其結構形式如圖3.11所示。它是一種固定擋料銷，結構簡單，制造容易，使用也方便。 圖3.11擋料銷 （2） 定位銷的設計 單個沖裁件或毛坯的沖壓，一般采用定位板或定位銷結構來對內孔或外緣輪廓定位，以保證前后工序相對位置的精度或沖裁件內孔的位置精度要求。本次上模與下模分別用了兩個直徑6mm的定位銷，來實現(xiàn)模具的精確定位。 （3） 導料銷 導料銷是對帶料或者條料的側向進行導向的定位零件。本次設計導料銷設置兩個，直徑6mm，位于凸凹模的一側。 3.6.5卸料零件的設計 （1） 卸料板的設計 卸料板厚度為14mm，具體尺寸如圖3.12。 圖3.12 卸料板尺寸 （2）卸料橡膠設計 卸料彈性裝置這里選擇橡膠。橡膠的工作壓力與許可的壓縮量應該要滿足沖裁工藝的需要。 （3） 計算橡膠尺寸。 沖裁的卸料力F=5.56kN；初步選取橡膠的根數(shù)n=6；每根橡膠承受的力f=F/n=0.93kN,查表，選取直徑D=25mm，內孔直徑d=8mm，具體尺寸見圖3.13。 圖3.13橡膠形狀 橡膠壓縮量F1=0.2H=4mm，最大壓縮后半徑D1=33mm。 （2） 校核橡膠高度與直徑之比。 橡膠的高度H與直徑D應該有適當比例，一般應保持關系式：H=（0.5~1.5)D。 這里H=20mm，D=25mm，滿足要求。 （3） 卸料螺釘 上模與下模各設計四個卸料螺釘，直徑都是8mm。 3.6.6推件裝置設計 （1） 打桿。直徑10mm，長度96mm。 （2） 推板。采用圓形推板，直徑30mm，厚5mm。 （3） 推桿。采用圓形推桿，直徑8mm，長度43mm。 具體尺寸見圖3.14。 圖3.14推件裝置圖 3.6.7其他零件設計 模柄設計：采用凸緣式模柄，基本直徑d=32mm。 3.7模架的選擇與模具總體結構設計 （1）選擇后側導柱模架，模具總體結構尺寸如下： 上模座：160mm×160mm×45mm 下模座：160mm×160mm×55mm 導柱：28mm×200mm 導套：28mm×110mm×43mm 上模墊板： 15mm 凸模固定板: 12mm 凹模厚度： 20mm 卸料板厚度： 14mm 壓縮橡膠高度：16mm 凸凹模固定板厚度：15mm 下模墊板厚度：15mm 模具的閉合高度：H模=45+55+15+12+20+14+16+15+15=207mm (2) 模具裝配圖 沖孔落料復合模裝配圖如圖3.15所示。 圖3.15沖孔落料復合模裝配圖 第4章 彎曲模設計 4.1彎曲力的計算 模具的工作過程：將坯料放在凹模上定位，上模下行，凸模和頂件塊夾住坯料下行的時候，由于凸模和凹模的作用，開始進行左邊的U形彎曲，同時右邊的凸模壓坯料下行時由于受到滑塊的阻擋，使右邊向上彎曲。凸模到達下止點時，凸模與頂件塊將板料壓緊，并且對板料產生校正力,則左邊U形彎曲完成.與此同時,斜楔推動滑塊使滑塊向左運動擠壓板料.凸模和滑塊共同作用完成板料右邊的Z形彎曲。上?；爻虝r，彈頂器和頂件塊將工件由下面頂出[10]。 4.1.1自由彎曲力的計算 左部是1個U形彎曲，右部是1個V形彎曲和1個L形彎曲。查表得，40鋼的抗拉強度。按下式計算左部U形彎曲力，這里彎曲件寬度b1=19mm,取K=1.3。 ； （4.1） 按下式計算右部V形彎曲力，這里彎曲件寬度b2=15mm，取K=1.3。 ； （4.2） 右部L形彎曲的自由彎曲力按其U形彎曲自由彎曲力的一半進行計算，按一半計算彎曲力。 ； 總自由彎曲力應是上面自由彎曲力之和。 。 4.1.2校正彎曲力的計算 工件分為左、右兩部分彎曲，校正彎曲總面積為 查表單位面積校正力q=40MPa,則校正力為 4.1.3頂件力的計算 頂件塊通過彈頂器工作，在自由彎曲時，凸模與頂件塊將工件夾住，起壓料的作用；在凸模回程時頂件塊將工件頂出，起出件的作用。左邊U形彎曲力對稱，右邊Z形彎曲力將會引起板料移動。除了在結構上采取可靠的定位外，還要求頂件力能防止右部L形彎曲引起板料的移動。出件時需要的出件力很小。因此，頂件力應按下面公式計算： 4.1.4總彎曲力的計算 校正彎曲力遠遠大于總自由彎曲力，只按校正彎曲力計算，則總彎曲力取校的正彎曲力，F(xiàn)=27000N。 4.1.5回彈的計算 彎曲圓角半徑很小，回彈很小，能滿足工件要求，不用計算回彈值。 4.2凸凹模工作部分尺寸的計算 4.2.1彎曲凸模與凹模單面間隙計算 由于零件圖上，零件的彎曲圓角半徑沒有要求，為了減小回彈，按照彎曲工藝確定材料最小半徑為彎曲半徑，可選取凸模圓角半徑與零件彎曲圓角半徑相等，即左部U形圓角半徑R1=0.8mm，右部Z形圓角半徑R2=0.3mm。 單面間隙公式：Z=tmin+n×t （4.3） 查表得n=0.05。 因此Z=1+0.05×1=1.05 式中 Z—彎曲凸模與凹模的單面間隙，mm； t—材料厚度的尺寸，mm； n—間隙系數(shù)。 4.2.2凸模與凹模橫向尺寸及制造公差 （1）寬度方向尺寸計算： 制件未標注尺寸公差，應按照外形尺寸標準，取雙向偏差。 （4.4） = = （4.5） = = 式中 B—彎曲件基本尺寸，mm； 、—凸凹模工作部分尺寸，mm； δd取IT7級, δp取IT8級，查表可得: Δ=0.43mm, δd=0.015, δp=-0.006。 （2）模具長度方向上的計算 制件未標注尺寸公差,應按外形尺寸標注,取為雙向偏差。 = = = = 其中，Δ、δd取IT7級, δp取IT8級，查表可得: Δ=0.43mm, δd=0.015,δp=-0.006。 = = = = 其中，Δ、δd取IT7級, δp取IT8級，查表可得: Δ=0.74mm, δd=0.028,δp=-0.012。 4.3壓力機及模架的選擇 4.3.1壓力機的選擇 為了能滿足彎曲力的要求，公稱力應大于校正彎曲力。所以，選擇型號J23—40開式雙柱可傾壓力機。 此壓力機的主要技術參數(shù)如表4.1所示。 表4.1開式雙柱可傾壓力機J23-40技術規(guī)格 型號 J23-40 公稱壓力 400kN 滑塊行程 100mm 滑塊每分鐘行程次數(shù) 45次 最大閉合高度 330mm 最大裝模高度 265mm 連桿調節(jié)高度 65mm 工作臺尺寸 前 后 460mm 左 右 700mm 墊板尺寸 厚度 65mm 直徑 220mm 模柄孔尺寸 直徑 50mm 深度 70mm 電動機功率 5.5kW 4.3.2模架的選擇 選擇后側導柱模架，模架具體尺寸如下： 上模座：250mm×125mm×45mm 下模座：250mm×125mm×55mm 導柱：28mm×180mm 導套：28mm×100mm×38mm 4.4彎曲模閉合高度的設計計算 彎曲模閉合高度是指沖床運行到最下點時模具工作狀態(tài)的高度。故模具閉合高度為 式中 H—模具閉合高度，mm —上模座厚度，45mm —凸模固定板厚度,25mm —凹模厚度，42mm —墊板厚度，10mm —下模座厚度，55mm Y—安全距離，mm,一般取20～25mm，這里取25mm。 4.5彎曲模結構設計 4.5.1上模凸模設計 上模凸模左邊部分用來實現(xiàn)U形彎曲，右半部分實現(xiàn)Z形彎曲。凸模用固定板和螺釘固定，不用設計臺階。此外，凸模直線處圓角半徑設計為1mm。具體尺寸如圖4.1。 圖4.1凸模設計圖 4.5.2凹模板設計 凹模外形尺寸根據(jù)模架尺寸而定，長250mm，寬160mm。工件高度16mm，由于下模還需要設計卸料推件裝置，設計凹模的厚度為40mm。凹模的拘役形狀如圖4.2所示。 圖4.2凹模 4.5.3滑塊設計 設計滑塊主要是為了形成右邊的彎曲成形，本次設計滑塊長61mm，寬41mm，右邊的與楔形塊形成45度的角。滑塊中部還需要開直徑6mm的銷孔。下面是連接滑塊上的彈簧尺寸： 彈簧直徑d=1mm；彈簧中徑D=8mm；有效圈數(shù)n=6；自由高度H=45mm。 4.5.4模柄的設計 根據(jù)壓力機的模柄孔尺寸選： 壓入式模柄：A型 Ф42×115 圖4.3壓入式模柄 4.5.5固定零件及定位零件 螺釘長度依據(jù)連接件的厚度決定。經查表，螺釘選用M8，銷釘直徑選用Ф6，防止轉動。 4.5.6推件裝置的設計 （1）下模推件塊：此推件塊為矩形推件塊，長43mm，寬15mm，高22mm。 （2）推桿：設計為圓形推桿，直徑為6mm，兩根。 （3）彈簧： 鋼絲直徑d=1.6mm； 彈簧中徑D=22mm； 節(jié)距p=9.6mm； 彈簧自由高度H=60mm； 有效圈數(shù)n=6mm； 技術條件：JB/T 7653-1995 4.6模具裝配圖 彎曲復合模裝配圖如圖4.4所示。 圖4.4裝配圖 第5章 工作零件的加工工藝編制 本設計中工作零件包括沖孔凸模、凸凹模、彎曲Z形異形模等。應分別設計加工工藝。 5.1圓形沖孔凸模 在本設計中，Φ5圓形沖孔凸模的零件圖如圖5.1所示，其加工工藝過程見表5.1。 圖5.1 圓形沖孔凸模零件圖 表5.1 Φ5圓形沖孔凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 加工設備 工序簡圖 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處理 退火后硬度≤240HBS 3 車削 平兩端面、車外圓 數(shù)控車床 4 磨削 磨外圓，單邊去掉材料0.15mm 磨床 5 熱處理 淬火并回火，檢查硬度是否為58～62HRC 6 磨削 磨外圓、端面到零件圖要求 磨床 5.2 沖孔落料凸凹模 在本設計中，沖孔落料凸凹模的零件圖如圖5.2所示，其加工工藝過程見表5.2。 圖5.2 沖孔落料凸凹模零件圖 表5.2彎曲模沖孔落料凸凹模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 加工設備 工序簡圖 1 備料 鍛造毛坯 2 線切割（慢走絲） 切割成型 線切割機床 3 熱處理 退火后硬度≤240HBS 4 磨削 磨端面，去材料0.4mm 磨床 5 熱處理 淬火并回火，檢查硬度是否為58～62HRC 6 磨削 磨端面到零件圖要求 磨床 7 鉆臺肩孔 鉆臺肩孔 鉆床 5.3 彎曲Z異形凸模 在本設計中，彎曲Z異形凸模的零件圖如圖5.3所示，其加工工藝過程見表5.3。 圖5.3 彎曲凸模零件圖 表5.3 彎曲z異型凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 加工設備 工序簡圖 1 備料 鍛造毛坯 2 線切割（慢走絲） 切割成型 線切割機床 3 熱處理 退火后硬度≤240HBS 4 磨削 磨端面，去材料 磨床 5 熱處理 淬火并回火，檢查硬度是否為58～62HRC 6 磨削 磨端面到零件圖要求 磨床 7 攻螺紋 攻螺紋 攻絲床 結 論 本次畢業(yè)設計的課題為鉸支板沖壓模具設計。在設計方案過程中我思索了很久，最終決定采用兩套復合模完成此設計。 第一套模具是沖孔和落料。首先計算毛坯尺寸、排樣圖設計、沖裁工藝計算，分析數(shù)據(jù)選擇合適的沖壓設備，然后進行模具結構尺寸計算，設計出凸凹模的形狀與尺寸。然后設計出定位零件，卸料零件，推件裝置等等。最后，進行模具的總體裝配。 第二套是彎曲復合模。首先進行彎曲力的計算，凸凹模工作部分尺寸計算選擇好壓力機和模架，然后再設計出固定板、墊板、推件裝置等等，最終畫出裝配圖。 本次設計的兩套套模具能夠完成既定動作，設計出完美的零件。而且能明顯提高此零件的機械性能，節(jié)約了大量的原材料，提高材料利用率。提高了生產效率、零件精度及其表面質量。 參考文獻 [1] 齊衛(wèi)東.沖壓模具設計手冊[M].北京理工大學出版社,2010-8. 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