壓線卡沖壓成形工藝及模具設計-鉤形件【含9張cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計(論文)中期檢查表 學生姓名 李文燦 學 號 111304327 指導教師 韓艷艷 選題情況 課題名稱 壓線卡沖壓成形工藝及模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 李文燦 學 號: 111304327 設計題目: 壓線卡沖壓成形工藝及模具設計 起 迄 日 期: 2013年11月2日~2014年4月13 指 導 教 師: 韓 艷 艷 2013年11月2 日 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的： 本設計題目為壓線卡沖壓工藝及復合模具設計，通過設計，應對沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練使用相關設計手冊，獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： （1）了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀； （2）分析壓線卡的成形工藝并確定其工藝方案； （3）模具主要設計計算； （4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖； （5）得出設計結論。 原始資料：工件圖及其尺寸見說明書 材料：20鋼 厚度：1.2mm生產(chǎn)批量：中批量 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計題目：壓線卡成形工藝及模具設計 系 部 材料系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具113 學生姓名 李文燦 學 號 111304327 指導教師 韓艷艷 2014 年 4 月 16 日 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00-10 落料凹模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 鋸床 直尺 02 粗銑六面 銑床 虎鉗 標準 面銑刀 游標卡尺 03 磨削 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 04 鉗工（鉆孔，攻絲） 鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、攻絲刀 高度尺、游標卡尺 05 熱處理（淬火、回火60-62HRC） 電熱爐 火鉗 06 磨削 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 07 鉗工（研磨） 研磨工具 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00-06 上墊板 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 鋸床 直尺 02 粗銑六面 銑床 虎鉗 標準 面銑刀 游標卡尺 03 磨削 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 04 鉗工（鉆孔） 鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀 高度尺、游標卡尺 05 熱處理（淬火、回火36-42HRC） 電熱爐 火鉗 06 磨削 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 07 鉗工（研磨） 研磨工具 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 目 錄 1 前 言 1 1.1本課題研究的意義 1 1.2研究本課題的國內外的現(xiàn)狀 1 1.2.1國內概況 1 1.2.2 國外概況 2 1.3 本課題研究的主要內容 3 2 沖裁零件的工藝分析及工藝方案的確定 4 2.1 彎曲件的工藝分析 4 2.1.1 結構與尺寸 4 2.1.2 尺寸精度 4 2.2 工藝方案的確定 5 3 沖裁工藝與設計計算 6 3.1 計算毛坯的尺寸 6 3.1.1 計算中性層彎曲半徑 6 3.2排樣、計算條料寬度及步距的確定 8 3.2.1搭邊值的確定 8 3.3沖裁力的計算 11 3.3.1計算沖裁力的公式 11 3.3.2總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 11 3.3.3總的沖壓力的計算 13 3.4模具壓力中心與計算 14 3.5凸凹模的尺寸計算 15 3.5.1沖裁模間隙的確定 15 3.5.2 刃口尺寸計算 17 4 沖裁模具的主要零件、結構設計及材料選擇 20 4.1凸凹模設計 20 4.2凹模的設計 21 4.2.1刃口高度的計算 21 4.3凸凹模的設計 22 4.4 定位元件的設計 23 4.5 卸料和出件裝置 24 4.5.1 卸料裝置 24 4.5.2 出件裝置 25 4.6.1 模架及其他零件的設計 25 4.6.2 導柱、導套的設計 25 4.6.3 模柄 25 4.7 模具總裝圖 26 5 彎曲模具的零件及結構設計 28 5.1 彎曲件的結構工藝分析 28 5.2彎曲件工藝方案的確定 29 5.3彎曲力的計算 30 5.3.1 彎曲力計算 30 5.3.2 頂件力和壓料力的計算 30 5.3.3 彈簧的選擇 30 5.4回彈值的計算 31 5.5彎曲凸凹模之間的間隙 33 5.6彎曲凸凹模橫向尺寸及公差 33 5.7 彎曲模具的裝配圖 34 6 總 結 35 致 謝 36 參考文獻 37 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計評語 學生姓名： 李文燦 班級: 模具113 學號： 111304327 題 目： 壓線卡沖壓成形工藝及模具的設計 綜合成績： 指導者評語： 指導者(簽字)： 年 月 日 畢業(yè)設計評語 評閱者評語： 評閱者(簽字)： 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日 壓線卡成形工藝及模具設計 摘要:本文介紹的模具實例結構簡單實用，使用方面可靠，首先根據(jù)工件圖算工件的展開尺寸，在根據(jù)展開尺寸算該零件的壓力中心，材料利用率，畫排樣圖。根據(jù)零件的幾何形狀要求和尺寸的分析，采用復合模沖壓，這樣有利于提高生產(chǎn)效率，模具設計和制造也相對于簡單。當所有的參數(shù)計算完后，對模具的裝配方案，對主要零件的設計和裝配要求技術要求都進行了分析。在設計過程中除了設計說明書以外，還包括模具的裝配圖，非標準零件的零件圖。 關鍵詞:模具 復合模 彎曲模 沖壓 The Injection Mold Design of Wire clamp Abstract: This text introductive molding toll solid example the structure is in brief practical, the usage convenience is dependable, first according to the work piece the diagram calculate the work piece to launch size, at according to launch the pressure center that the size calculates that spare parts, the material utilization, painting row kind diagram. According to spare parts of several the shape request with the analysis of the size, adopting compound the mold hurtle to press, so be advantageous to an exaltation production an efficiency, molding tool design and manufacturing also opposite in simple. When all parameter calculations are over after, requested the technique requests to the design and assemble of the main spare parts to all carry on analysis to the assemble project that whets to have. During the period of design in addition to designing manual, also include the assemble diagram of the molding tool, the spare parts diagram of not-standard spare parts, the word piece processes the craft card, the craft rules distance card, the not-standard spare parts processes craft process card. Key words: mould compound die bending die puching 壓線卡沖壓成形工藝及模具設計 1 前 言 1.1本課題研究的意義 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,市場對模具的需求量不斷增長。人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性,而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一,模具制造技術現(xiàn)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企業(yè)的生存空間。 為迎接未來的無限挑戰(zhàn)，在畢業(yè)之際選擇一個沖壓模具方面的設計論文，目的是想豐盈自己的翅膀，為將來在工作崗位上有更好的發(fā)展而搶得先機.在短暫而又重要的十幾周里,通過老師指導和自學有關書籍，查閱期刊，完成畢業(yè)設計。從而能夠對模具有了一個更深刻地認識?對其工藝分析?分類?結構名稱以及作用等方面有個嶄新的詮釋。初步達到了獨立完成簡單模具設計的目的及對模具的自我理解。 1.2研究本課題的國內外的現(xiàn)狀 1.2.1國內概況 從1839年英國成立的schulur公司算起現(xiàn)代沖壓模具制造技術已有168年的歷史，但我國的沖壓技術卻一直是發(fā)展緩慢。1984中國才成立模具工業(yè)協(xié)會，1986年中國模具工業(yè)產(chǎn)值僅有29億元。當時生產(chǎn)模具的企業(yè)也只有幾千家而已。1993年3月國務院頒布了《關于當前產(chǎn)業(yè)的改革政策要點的決定》，把模具擺在了機械工業(yè)技術改造序列的第一位，確立了發(fā)展模具工業(yè)是國家的一個產(chǎn)業(yè)政策。[2]2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達到610億元,增長率保持在25%的高水平。除了國有專業(yè)模具廠外,廣東的中外合資和外商獨資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起;江蘇昆山建成了模具工業(yè)群;浙江黃巖被譽為“模具之鄉(xiāng)”。在激烈的競爭中模具的生產(chǎn)技術及規(guī)模也不斷提高[3]。 2006年吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件、華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件、上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的用戶。國內的模具企業(yè)也在充分抓住汽車工業(yè)所帶來的發(fā)展契機,加大設備、產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模的升級步伐,積極開拓國內外市場[4]。 1.2.2 國外概況 然而,與國際先進水平相比,中國的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長等方面,模具壽命也只有國際先進水平的50%左右,大型、精密、技術含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具,每年都需要花費大量資金進口， 和國外相比主要如下： 沖壓模具CAD/CAE/CAM技術的開發(fā)手段比較落后、技術的普及率不高,應用不夠廣泛，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD技術，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走;在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面,也才剛剛起步,在應用CAM技術制造模具方面,由于缺乏先進適用的制造裝備和工藝設備,只有5%左右的模具制造設備被應用于這項工作。但國外一些發(fā)達國家已將CAD/CAE/CAM技術廣泛應用于沖壓模具當中，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術。模具CAD、CAM技術也更加宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡化。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展已使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)。實現(xiàn)技術支援的整合和虛擬制造。 精密加工設備在模具加工設備中所占比重較低，工藝設備落后,直接影響國產(chǎn)模具質量的提高。國外近年來發(fā)展的高速加工和高精度加工大幅提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有升溫低、熱變形小等優(yōu)點。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術。高速加工和高精度加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 生產(chǎn)沖壓模具的專用技術尚未成熟,大多仍還處于試驗摸索階段如模具的表面涂層、表面熱處理技術、導向副潤滑技術、型腔傳感及潤滑技術、去應力技術、抗疲勞及防腐技術等未完全形成生產(chǎn)能力,走向商品化。一些關鍵、重要的技術缺少知識產(chǎn)權的保護. 模具標準件標準化程度及使用覆蓋率較低在汽車制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。5年來,汽車模具標準件的使用覆蓋率盡管有了較大增長,已從20世紀末的25%~30%提高到目前的45%左右。但目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化已達70%~80%，模具廠只需要制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅提高. 為了促進我國沖壓模具技術的發(fā)展,從計算機技術、先進加工技術及裝備、其它新技術與沖壓模等方面分析了我國沖壓模具的技術現(xiàn)狀。結果表明:經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國的沖壓模具總量位居世界第三位,加工技術裝備基本已與世界先進水平同步。以汽車覆蓋件為代表的大型、復雜、精密沖壓模,用CAD/CAM/CAE軟件進行三維設計和模擬,靠高速、精密的加工設備生產(chǎn),用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢. 總之，我國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)的工程裝備,都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。尤其近年來我國汽車工業(yè)的超高速發(fā)展,給模具行業(yè)帶來了無限商機。為了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,模具制造企業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來提升競爭實力,來滿足各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。展望未來,趕超世界模具制造技術的先進水平尚需我們做出不懈的努力! 1.3 本課題研究的主要內容 在更改機械類基礎課和專業(yè)課的基礎上，學習和初步掌握拉伸模的設計方法 和原理，利用PRO\E三維CAD軟件，設計一個給定零件的拉伸模沖壓工藝與模具，并對模具的材料與結構進行分析計算，確定拉伸工藝與模具材料及結構尺寸。分階段完成調研、方案論證、結構設計計算與分析，PRO\E三維CAD建模、二維工程圖紙的生成、畢業(yè)設計論文書寫與整理工作。通過本課題的設計與研究，了解拉伸模的一般設計方法，與制作工藝，學習PRO\E三維CAD的操作使用與設計思想，掌握綜合運用所學機械制圖、機械原理、機構設計、計算機輔助設計與制造等知識的能力和解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生用于實踐、開拓創(chuàng)新的精神。 2 沖裁零件的工藝分析及工藝方案的確定 2.1 彎曲件的工藝分析 圖1零件圖 2.1.1 結構與尺寸 該零件結構較簡單，尺寸較小。在零件中還有一孔，需要考慮沖孔的最小的尺寸。沖孔的最小尺寸和孔的形狀、板材的力學性能和厚度相關，因受凸模強度的限制，沖孔的尺寸不宜過小。查的表得d=5>t=1滿足要求。孔離邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件的質量的限制，其值不能過小，一般取a>2t，a=10>t=1滿足要求。根據(jù)工件的結構形狀，需要進行落料、沖孔和彎曲三道基本工序。工件為大批量生產(chǎn)，應重視模具材料和結構的選擇，保證模具的復雜程度和模具的使用壽命。原料采用條料。 2.1.2 尺寸精度 零件圖上的尺寸無特殊要求，屬于自由尺寸，可按IT14級選取，利用普通沖裁方式可以達到圖樣要求。 2.2 工藝方案的確定 在沖裁工藝性分析的基礎上，根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝的方案。該產(chǎn)品的材料為20鋼，厚度為t=1.2mm，抗剪切強度為τ=246-328Mpa，抗拉強度σb=410Mpa,伸縮率δ=21-25%，屈服強度σS=245Mpa，具有較高的強度、剛度和塑性，滿足沖裁工藝對材料的要求，適合于沖壓加工，能夠保證沖壓過程的完成，根據(jù)工件的工藝分析，其基本工序有落料、沖孔。彎曲三道基本工藝，按其先后順序組合，可得如下幾種方案： （1）落料—彎曲—沖孔；單工序模沖壓。 （2）落料—沖孔—彎曲；單工序模沖壓。 （3）沖孔—落料—彎曲；連續(xù)模沖壓。 （4）沖孔—落料—彎曲；復合模沖壓。 方案（1）（2）屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機一次行程內完成一個沖壓工序的沖裁模。由于此制作生產(chǎn)批量大，尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率低，操作也不安全，勞動強度大，故不宜采用。 方案（3）屬于連續(xù)模，是指壓力機在一次行程中，一次在模具幾個不同的位置上同事完成多道工序的模具。于制作的結構尺寸小，厚度小，連續(xù)模結構復雜，又因落料在前彎曲在后，必然使彎曲時產(chǎn)生很大的加工難度，因此，不宜采用該方案。 方案（4）屬于復合沖裁模，復合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復合模沖裁，其模具結構沒有連續(xù)模復雜，產(chǎn)生的效率也很高，又降低的工人勞動強度，所以此方案最為合適。 根據(jù)分析采用方案（4）復合沖裁 3 沖裁工藝與設計計算 3.1 計算毛坯的尺寸 3.1.1 計算中性層彎曲半徑 相對彎曲半徑為：R/t=6/1.2=5>0.5t 式中：R—彎曲半徑（mm） t—材料厚度（mm） 由于相對彎曲半徑大于0.5t，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應該先求變形區(qū)中性層曲率半徑β（mm）。 β=r+kt （3—1） 式中：r—內彎曲半徑 k—中性層系數(shù) 表3-1 r/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 1.2 K 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 0.3 0.32 0.33 r/t 1.3 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 ≥8 K 0.34 0.36 0.38 0.39 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 根據(jù)r/t，由表3—1查出中性層位移系數(shù)k值為： k1=0.44 k2=0.32 L2=6.3 L3=15.6 計算出圖3-2 中的L3、L2的長度分別為： 圖2 零件圖 再根據(jù)公式（3-1）得 β1=r1+k1t=6+0.44×1.2=6.53 β2=r2+k2t=1.2+0.32×1.2=1.58 根據(jù)β1、β2與角度計算L1、L2弧長的展開長度： L1=πβα/180°=3.14×6.53×180°/180°=20.50 L2=πβα/180°=3.14×1.58×90°/180°=2.49 計算毛胚總長： L=L1+L2+L3+L4=20.50+2.49+6.3+15.6=mm45 根據(jù)計算得：工件的展開尺寸為45×10（mm）如圖3-2所示： 圖3 零件展開外形尺寸 3.2排樣、計算條料寬度及步距的確定 3.2.1搭邊值的確定 排樣時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具使用壽命。或影響送料工作。 搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。 搭邊值是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損表2-2給出了鋼（Wc0.05%~025%）的搭邊值。 該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表3—2中查出：兩制件之間的搭邊值a1=1.2（mm），側搭邊值a=1.5（mm）。 表3—2 搭邊a和a1數(shù)值 材料厚度 圓件及r>2t的工件 矩形工件邊長L<50mm 矩形工件邊長L>50mm 或r<2t的工件 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a <0.25 0.25~0.5 0.5~0.8 0.8~1.2 1.2~1.6 1.6~2.0 2.0~2.5 2.5~3.0 3.0~3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 5.0~12 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 設計如下兩種方案 圖4 方案1 圖5 方案2 方案①布距h=10+1.5=11.5條料寬度b=45+3=48沖壓件的面積A=45×10=450mm，一個步距的材料利用率η=nA/bh=1×450/48×11.5=81.5% 方案②步距h=45+1.5=45.5，條料寬度b=10+3=13，沖壓件的面積A=45×10=450mm，一個步距的材料利用率η=nA/bh=1×450/45.5×13=76.1% 方案①的利用率高，選擇方案①。 3.3沖裁力的計算 3.3.1計算沖裁力的公式 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計算： Fp=KtLτ （3—2） 式中 τ—材料抗減強度，見附表（Mpa）； L—沖裁周邊總長（mm）； t—材料厚度（mm）； 系數(shù)K是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全系數(shù)KP，一般取1.3當查不到抗剪強度r時，可以用抗拉強度σb代替τ，而取τ=345（Mpa） 3.3.2總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 由于沖裁模具采用的彈壓卸料裝置和自然落料方式?？偟臎_裁力包括： F—總沖壓力 Fp—總沖裁力 FQ—卸料力 FQ1—推料力 FQ2—頂件力 ① 總沖裁力： Fp=F1+F2 （3—3） F1—落料時的沖裁力。 F2—沖孔時的沖裁力。 落料時的周邊長度為：L1=2×（45+10）=110（mm） 根據(jù)公式F1=KtLτ =1.3×1.2×110×345=59.2（KN） 沖孔時的周邊長度為：L2=πd=3.14×5=15.7（mm） F2=KtLτ （3—4） =1.3×1.2×15.7×345=8.4（KN） 總沖裁力：Fp=F1+F2=59.2+8.4=67.6(KN) 料厚t/mm Kx Kt Kd 鋼 ≤0.1 ＞0.1~0.5 ＞0.5~2.5 ＞2.5~6.5 ＞6.5 0.06~0.09 0.04~0.07 0.0025~0.06 0.02~0.05 0.015~0.04 0.1 0.065 0.05 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.02~0.06 0.03~0.08 0.03~0.09 0.03~0.07 對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取最小值，薄材料取最大值。 ② 卸料力FQ的計算： FQ=KxFp （3—5） 式中：K—卸料力的系數(shù)。 查表3—3得 Kx=0.025~0.06，取Kx=0.03 根據(jù)公式3—5 FQ=KxFp =0.03×67.6 =2.03（KN） ③ 推料力FQ1的計算： FQ1=KtFp （3—6） Kt—推料力系數(shù)。 查表3—3得Kt=0.05， 根據(jù)公式3—6FQ1=nKtFp =5×0.05×8.4 =2.1（KN） （n為卡在凹模直壁洞口內的廢料個數(shù)，一般取3—5件，取n=5） 3.3.3總的沖壓力的計算 根據(jù)模具結構總的沖壓力：F=Fp+FQ+FQ1+FQ2 =59.2+8.4+2.03+2.1 =71.73（KN） 根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機J23—10 表稱壓力 100kN 滑塊行程45mm 最大裝模高度 180mm 行程次數(shù)145次/min 連接桿調節(jié)長度 35mm 工作臺尺寸前后×左右 240×370 機器墊板厚度 35mm 模柄孔尺寸直徑×深度 30×55 3.4模具壓力中心與計算 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖壓模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大磨損，模具導向兩件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。 模具壓力中心可按一下原則來確定： 1，對稱零件的單個沖裁零件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心 2，工件形狀相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3，各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置0，0（x=0，y=0），即為所求模具的壓力中心。 Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln Yo=L1X1+L2X2+……LnYn/L1+L2+……Ln 圖6 壓力中心 由于零件的左右對稱，所以只要計算Y，將零件分為求出各段長度及各段重心的位置 可知壓力中心向孔偏移。 3.5凸凹模的尺寸計算 3.5.1沖裁模間隙的確定 設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度滿足產(chǎn)品要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內，就可以沖出良好的制件這個范圍最小值稱為最小合理間隙Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙Zmin。 根據(jù)使用間隙表3—4查得材料的最小雙面間隙Zmin=0.126mm，最大雙面間隙Zmax=0.180mm。 3.5.2 刃口尺寸計算 ①刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決于與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。 ②刃口尺寸的計算 查表得凸凹模的制造公差； 落料部分：δ凸=-0.020mm δ凹=+0.020mm 校核：Zmax-Zmin=0.18-0.126=0.054mm ｜δ凸｜+｜δ凹｜=0.040≤0.054 沖孔部分δ凸=-0.020mm δ凹=+0.020mm ｜δ凸｜+｜δ凹｜=0.040≤0.054 均能滿足要求｜δ凸｜+｜δ凹｜≤Zmax-Zmin的要求 查表3—5 可得 X=0.5 △=0.62 表3—5 系數(shù)x 料厚 t(mm) 非圓形 圓形 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 0.31~0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 落料：===mm ===mm ===mm ===mm 沖孔===mm ===mm 式中 D凸D凹—分別為落料凹模和凸模的基本尺寸 d凸d凹—分別為沖孔件凸模和凹模的基本尺寸 Dmax—落料件的最大極限尺寸 dmin—沖孔件的最大極限尺寸 △—沖裁件的公差 X—磨損系數(shù)（由工件公差來確定） δ凹、δ凸分別為凹模和凸模的制造偏差 落料刃口尺寸計算 圖7 計算刃口尺寸示意圖 圖上的尺寸均無公差要求，按國家標準IT14級公差要求處理，查公差表得: 10-0.360 Φ5+0.30 450-0.62 4 沖裁模具的主要零件、結構設計及材料選擇 4.1 凸凹模設計 沖孔Φ5+0.30 的圓形凸模，由于模具需要，在凸模外面裝推件塊，因此設計成直柱形狀，并且非工作部分直徑應做成逐漸增大的多級型式，選擇B型凸模，基本尺寸如下圖： 圖8 凸模 4.2凹模的設計 4.2.1刃口高度的計算 由H=KB查得K=0.35（B為凹模的最大寬度，K為系數(shù)） H=KB=0.35×45=15.75mm取H=15mm 凹模采用銷釘GB/T11901-2000φ6×60和內角圓頭螺釘GB/2867.6-2000M8固定，凹墊板的輪廓尺寸為L×B及厚度尺寸H，從凹模刃口至凹模外緣的最短距離稱為凹模的壁厚，對于形狀簡單且對稱的刃口凹模的平面尺寸可由刃口型孔向四周擴大一個凹模壁厚來確定。 即L=L+2C B=b+2C 由于條料寬度B=13≤40 查表得 凹模壁厚C=25mm L=L+2C=45+50=95mm B=b+2C=16+2×25=66mm 凹模的結構如圖圖4-2所示 圖9 凹模 4.3凸凹模的設計 凸凹模是復合模中的主要零件，由于凸凹模內外緣之間的壁厚是不能沖孔件邊距確定的，所以當沖件的邊距較小時必須考慮凸凹模的強度。凸凹模的強度不夠時就不能采用復合模沖裁。該模采用倒樁式復合模。查表最小壁厚為3.2mm,而此?？字行木嗳锌谶吘嘧钚〉某叽鐬?mm，滿足要求。 根據(jù)零件的要求，凸凹模的結構設計如下圖4—3 圖10 凸凹模 4.4 定位元件的設計 定位零件的作用定位零件的作用是使坯料或工件在模具上相對凸、凹模有正確的位置。定位零件的形式有很多，用于對條料定位的定位零件有擋料銷、導料銷、導料板。測壓裝置、導正銷和側刀等。根據(jù)零件的結構，選用的是擋料銷。 擋料銷主要用于定位，保證條料有準確的送料進距。擋料銷又分為固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料銷。采用活動擋料銷，如下圖4—4 4.5 卸料和出件裝置 卸料和出件裝置的作用是當沖模完成一次的沖壓，把沖件和廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作能夠繼續(xù)進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料，把沖件或廢料從凹模中卸下來稱為出件。 4.5.1 卸料裝置 卸料裝置按卸料方式分為固定卸料裝置、彈性卸料裝置和廢料切刀三種， 用于零件的形狀較為簡單，采用的是倒裝復合模，選擇彈性卸料裝置。它由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（橡膠）。 ① 彈性卸料板 彈性卸料板具有卸料和壓料雙重作用，多用于沖制薄料，是工件的平面度提高 是平面外形尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6-0.8倍。H=0.6×23=14mm。卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖件的料厚確定，一般取0.1-0.3mm.取0.1mm。當卸料板與凸模起導向作用時，卸料板與凸模按H7/h6配合。 ② 卸料螺釘 卸料螺釘選用GB2867.5-81 M12×65,材料為45鋼 ③ 彈性元件的選擇 由于零件的厚度只有1.2mm，且卸料力不大，選用聚氨酯橡膠作為彈性板的材料。根據(jù)公式D= = =105.2mm,根據(jù)卸料板的外形尺寸，選擇橡膠板的外徑為115mm,自由高度為15mm，按10%-15%壓縮后，工作的高度為14mm,，外徑為116mm。 4.5.2 出件裝置 出件裝置的作用是從凹模內卸下沖件或廢料。裝在上模內的出件裝置稱為推件裝置，裝置下模內的稱為頂件裝置。推件裝置又分為剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。此設計選用的是剛性推件裝置。 4.6.1 模架及其他零件的設計 模座分帶導柱和不帶導柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導柱的模座。 本模具采用后側導柱模架來保證模具上、下模的精確導向?；瑒訉е?、導套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車床加工，裝配容易。導柱的長度應保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)），導柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導柱底面的距離為5mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用H7/h6的配合,導套的外徑與上模座導套孔采用H7/r6的配合。導套的長度，需要保證沖壓時導柱一定要進入導套10mm以上。導柱與導套之間采用H7/h6的間隙配合，導柱與導套均采用 20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬56~60HRC。 模座的的尺寸L/mm× B/mm為178mm×152mm。模座的厚度應為凹模厚度的1.5~2倍上模座的厚度為35mm，上墊板厚度取10mm，固定板厚度取20mm，下模座的厚度為40mm。 4.6.2 導柱、導套的設計 導柱的直徑、長度，按標準選取。 導柱：d/ mm× L/mm分別為φ20×150mm GB2861.3—81； 導套：d/mm ×L /mm× D mm分別為φ20×φ32×75mm GB2861.6—81 4.6.3 模柄 模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常用的模柄形式有：（1）整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。（2）帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。（3）帶螺紋的旋入式模柄，與上模連接后，為防止松動，擰入防轉螺釘緊固，垂直度較差，主要用于小型模具。（4）有凸緣的模柄，用螺釘、銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。（5）浮動式模柄，它由模柄，球面墊塊和連接板組成，這種結構可以通過球面墊塊消除沖床導軌位差對對沖模導向精度的影響，適用于滾珠導柱、導套導向的精密沖裁。 本模具采用帶臺階的壓入式模柄。 在設計模柄時模柄長度不得大于沖床滑塊內模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔徑一致。如下圖4—5所示 圖11模柄 4.7 模具總裝圖 通過以上的設計，可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及卸料板等組成。卸料方式是采用的彈性卸料板卸料。上模座、上模墊板、凸模固定板、及卸料板用4個M8螺釘和2個???φ6圓柱銷固定。 螺釘選取：M8×60mm的標準件。采用45鋼，熱處理淬火硬度24~28HRC。 圓柱銷選取：φ6×60mm的標準件。采用45鋼，熱處理淬火硬度40~45HRC。 下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。下模座、凹模、卸料板用4個M10的螺釘和4個φ6的圓柱銷固定。 螺釘選?。篗8×50mm的標準件。采用45鋼，熱處理淬火硬度24~28HRC。 圓柱銷選?。害?×45mm的標準件。采用45鋼，熱處理淬火硬度40~45HRC。 沖孔廢料由漏料孔漏出。如下圖4—7 圖12 復合?？傃b圖 1-下模座 2-導柱 3-卸料螺釘 4-橡膠 5-卸料板 6-導套 7-活動擋料銷 8-上模座 9-上墊板 10-銷釘 11-沖孔凸模 12-模柄 13-打桿 14-凸模固定板 15-內六角螺釘 16-推件塊 17-落料凹模 18-凸凹模 19-凸凹模固定板 20-下墊板 21-螺釘 22-銷釘 5 彎曲模具的零件及結構設計 5.1 彎曲件的結構工藝分析 ① 彎曲部分的圓角 彎曲半徑不宜過大或過小，過大時因受回彈的影響，彎曲件的精度不易保證，過小時會產(chǎn)生破裂，通常將不致使材料彎曲時的最小彎曲半徑的極限值稱為材料的最小彎曲半徑。查表可得20鋼 的最小彎曲半徑為0.6，而此工件r/t=1>0.6滿足條件 ②彎曲件的彎曲邊高度 直角彎曲時，應使彎曲邊的高度h>r+2t，h=8mm,r=1.2 ,t=1.2 所以h>r+2t 滿足要求 ③ 彎曲件的孔邊距離 當彎曲件毛坯上有孔時，若孔位于彎曲變形內，彎曲材料的流動會使原有孔變形，因此，應盡量使孔位為于變形區(qū)外，當t=1.2mm時 L=6>t滿足要求 ④ 形狀與尺寸的對稱性 該工件形狀為非對稱件，可以采取一模兩件方式，便于保證毛坯偏移、 ⑤板材彎曲零件的沖裁毛刺面與彎曲方向 彎曲件的毛坯往往是經(jīng)沖裁落料而成的，沖裁的斷面是光亮面，另一面是毛刺面。彎曲件應使毛刺面作為彎曲件的內側，當必須將毛刺面置于外側時應盡量加大彎曲半徑，以避免開裂 ⑥ 彎曲件的尺寸公差 彎曲件的精度受坯料的定位、偏移、回彈和翹曲的影響，彎曲的工序越多，精度越低，該工件選擇尺寸公差為IT14級Δ=0.4 角度公差為+2′ 5.2彎曲件工藝方案的確定 該工件外形較小，且壓力中心不在其對稱中心上，為了提高其穩(wěn)定性，采用一模兩件的方式，此方式有利于提高效率;采用倒裝式模具便于脫模，并且通過零件上的孔飛達到定位要求，采用彈性卸料裝置。 5.3彎曲力的計算 5.3.1 彎曲力計算 由于彎曲件是半圓形，并且是受約束彎曲，彎曲力的計算根據(jù) = 2238.6N （5—1） 其中K為彎曲系數(shù)，取K=1.3；B——寬度；r——彎曲件的內彎半徑，σb材料的抗拉強度； t——工件的厚度 5.3..2 頂件力和壓料力的計算 由于工件彎曲后會箍在凸模上需要頂件力和卸料力并且該零件的壓力中心會有一定的偏移，也需要一定的壓料力 彎曲頂件力或卸料力FQ=（0.3-0.8）F自=0.4×2238.6=895.44N 彎曲壓料力F壓=（0.3-0.8）F自=0.4×2238.6=895.44N 5.3.3 彈簧的選擇 彈簧在沖模中的主要作用是為彈性卸料板、壓料，及出件裝置提供彈力。彈簧的選擇原則：所選擇彈簧必須滿足壓力的要求，即 F預≥F預/n=2×773.5/4=386.75N 選擇圓柱彈簧4.0×30×40左GB/T2089-94Ⅱ-DZn d=4mm，D=30mm Flim=552.9N,最大變形量為f=5.91mm卸料板需要的行程為18mm,則彈簧的圈數(shù)為4圈。 5.4 回彈值的計算 在材料彎曲變形結束，工件不受外力作用時，由于彈性恢復，使彎曲件的角度、彎曲半徑與模具的形狀尺寸不一，這種現(xiàn)象稱為回彈。 （1）回彈的表現(xiàn)形式 圖5—2 彎曲件的回彈 1）彎曲半徑增大 卸載前坯料的內半徑r（與凸模的半徑吻合），在卸載后增加到，其增量為。 2）彎曲角增大 卸載前坯料的彎曲角度為（與凸模頂角吻合），卸載后增大到，其增量為。 （2）影響回彈的因素 1）材料的力學性能 材料的屈服點越大，彈性模量E越小，彎曲回彈越大。即的比值越大，材料的回彈值也就越大。 2）相對彎曲半徑 相對彎曲半徑越小，回彈值越小。相對彎曲半徑越小，則彎曲變形程度越大，其中塑性變形和彈性變形成分也同時增大。但在總變形中，彈性變形所占的比例則相應地變小，因此回彈會較小。 3）彎曲件角度a 彎曲件角度越小，表示彎曲變形區(qū)域越大，回彈的積累越大，回彈角度也越大。 4）彎曲方式 自由彎曲與校正彎曲比較，由于校正彎曲可增加圓角處的塑性變形程度，因而有較小的回彈。 5）模具間隙 壓制U形件時，模具間隙對回彈值有直接影響。間隙大，材料處于松動狀態(tài)，回彈就大；間隙小材料被擠緊，回彈就小。 6）零件形狀 零件形狀復雜，一次彎曲成形角的數(shù)量越多，各部分的回彈相互牽制作用越大，彎曲中拉伸變形的成分越大，回彈就越小。 （3）回彈值的大小 由于影響彎曲回彈的因素很多，而且各因素又相互影響，因此，計算回彈角比較復雜也不準確。一般生產(chǎn)中是按經(jīng)驗數(shù)表或按力學公式計算出回彈值作為參考，再在試模時修正。 此工件有兩個彎曲，一個半圓，一個直角彎曲。半圓彎曲時，凸模半徑修改較小。 直角彎曲時查表得回彈角為-1°-1°30′。 （4）控制回彈的措施 壓彎中彎曲件回彈產(chǎn)生誤差，很難得到合格的零件尺寸。生產(chǎn)中必須采取措施來控制或減小回彈， 5.5 彎曲凸凹模之間的間隙 形件彎曲模的凸、凹模間隙是靠調整壓力機的裝模高度來控制的，設計時可以不考慮。對于U形件彎曲模，則應當選擇合適的間隙。間隙過小，會使零件彎邊厚度變薄，降低凹模的壽命，增大彎曲力。間隙過大，則回彈大，降低零件的精度。U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計算 式中 Z——彎曲模凸、凹模單邊間隙； ——零件材料厚度（基本尺寸）； ——材料厚度的上偏差； C——間隙系數(shù) 查表可得=+0.07 C=0.05 =1.2+0.07+0.05×1.2=1.33mm 5.6 彎曲凸凹模橫向尺寸及公差 確定U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是：零件標注外形尺寸時（見圖5—3a)，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上。零件標注內形尺寸時（見圖5—3b)， 圖5—3 標注內形和外形的彎曲件及模具尺寸 確定U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是：零件標注外形尺寸時（見圖5—3a)，應以凸模為基準件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差則應根據(jù)零件的尺寸、公差，回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。 當零件標注外形尺寸時，則 當零件標注內形尺寸時，則 式中 ——凸、凹模橫向尺寸； ——彎曲件橫向的最大極限尺寸； ——彎曲件橫向的最小極限尺寸； ——彎曲件橫向尺寸公差； ——凸、凹模制造公差，可采用IT7~IT9級精度，一般可取凸模的精度比凹模的精度高一級。 查得Δ=±0.4 δ凸=-0.02 δ凹=+0.02 由于零件的標注在內，則 == ==mm 5.7 彎曲模具的裝配圖 通過以上的設計，可得到模具總裝圖。如圖5—4 圖13 彎曲模的總裝圖 1— 底座 2—凸模固定板 3—卸料螺釘 4—彈簧 5—卸料板 6—打桿 7—模柄 8—凹模 9—導正銷 10—凸模 11—螺釘 12—銷 6 總 結 這次畢業(yè)設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們學完三年來所學課程，繼而進入工作崗位獨立工作前的最后一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。 通過這次設計使我在復習先修知識的同時又學到了許多新知識，對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中，同時還使我更清楚了模具設計過程中要注意到的問題。如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證加工的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性。 由于能力有限，設計中難免有疏漏之處，懇請老師給予批評指正。 致 謝 沖壓工藝與模具設計是材料加工技術中不可缺少的重要加工手段之一，目前在國內正處于蓬勃發(fā)展時期，具有廣泛的發(fā)展前景。在大學三年學習即將結束之際，能夠按照老師的指導并綜合運用三年來的所學所知設計一套注塑模具,必將為日后的獨立工作創(chuàng)造一個良好的開始。 在畢業(yè)設計過程中韓老師一直扮演著導向者的角色，從接到設計題目那一刻起就給我指明了方向，讓我明白了設計要求、設計流程、設計中可能遇到的問題以及解決方法等，并不厭其煩的糾正設計中的錯誤，詳細檢查設計中的細節(jié)及重點，對設計方案提出了寶貴的修正意見，一步步完善了我的設計。在此對韓老師表示衷心的感謝！ 此外在設計過程中參考了一些同學的設計實例，并向他們請教，得到他們的大力幫助，為我提供了許多有關設計的資料,在此一并表示深深的謝意！ 參考文獻 [1] 原紅玲 于智宏主編. 沖壓工藝與模具設計 [M]. 機械工業(yè)出版社2010.8.1. [2] 翟德梅 段微峰主編 模具制造技術[M]. 化學工業(yè)出版社 2005.5. [3] 閻亞林 主編. 沖壓與塑壓成型設備[M].高等教育出版社 2010.4 33