燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書普通本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書課題名稱 燕尾形彈簧卡多工位級進模具設(shè)計 年五月二十日學 院： 職業(yè)技術(shù)教育學院專 業(yè)： 機械工程班 級：學 號：姓 名：指導師：燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書摘 要本文敘述了級進模設(shè)計，該模具特點比較突出，非常適合所選的課題。級進模在這幾年里發(fā)展較快，歸功于它所設(shè)計出的模具較簡單，還可以大批量的生產(chǎn)，操作也方便。故本次設(shè)計采用多工位級進模進行沖裁、彎曲等工藝設(shè)計，以確保較高的生產(chǎn)率和制件精度。分析該彈簧卡的沖壓工藝,設(shè)計出該零件的排樣方案?？芍?，該模具使用氣動送料器自動送料，采用側(cè)刃來進行定位 ,可實現(xiàn)自動化的批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率；為了能自動送料，在下模的卸料板上設(shè)置一個“燕尾” 型彎曲凸模，可以彈性壓料，也可剛性卸料。對于類似零件的多工位級進模設(shè)計具有一定指導意義。設(shè)計過程中，為保證精度，得綜合考慮制件的要求，計算時要細心，并反復檢查，無誤后對所需的零部件進行選擇。通過這次嚴謹?shù)脑O(shè)計，我將大學四年所學的專業(yè)知識重新歸納、總結(jié)，以鞏固理論知識。同時，養(yǎng)成了自主學習的習慣和動手查閱知識的能力，從而為以后走向社會奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：彈簧卡,多工位級進模,自動送料,卸料板燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書IAbstractThis paper describes the design of progressive die mold, the more prominent features, very suitable for the selected topic. Progressive die developed rapidly in recent years due to its mold design which is relatively simple, can be produced in large quantities, the operation is convenient. So the design of the multi-working-progressive die the blanking bending process design, to ensure high productivity and accuracy.Stamping process analysis of the spring card design, layout design of the part. The use of the mold air feeder automatic feeding, the side edge to locate, can realize automation of batch production, in order to improve productivity; automatic feeding, set up a “dovetail“ type bending punch in unloading the lower die plate, elastic pressing, or rigid unloading. Has a certain guiding significance for the design of multi-working-progressive die for similar parts. In the design process, in order to ensure the accuracy, consideration of requirements, careful calculation, and repeated examination, correct the parts required choose.Through rigorous design this time, I will be the university four years of professional knowledge to summarize, summarize, in order to consolidate the theoretical knowledge. At the same time, the ability to develop the habit of independent learning and hands-on access to knowledge, which lays the foundation for the future society.Key wards：spring caliper; multi-working-position progressive die; automatic material feeding；stripping board.燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書I目 錄摘 要 .IAbstractII前 言 .1第一章 緒 論 .31.1 選題的意義與目的 31.2 設(shè)計思路與創(chuàng)新思路 .3第二章 燕尾形彈簧卡零件的沖壓工藝分析 .42.1 零件的材料分析 42.2 排樣設(shè)計 52.2.1 排樣原則 52.2.2 搭邊及其作用 52.2.3 搭邊值的確定 52.2.4 載體設(shè)計 62.2.5 毛坯尺寸計算 62.2.6 條料寬度與步距 82.2.7 材料利用率 82.3 本章小結(jié) .9第三章 沖裁力的計算 103.1 計算沖裁力的公式 103.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 113.2.1 總沖裁力： 113.2.2 卸料力 FQ 的計算 .113.2.3 推料力 FQ1 的計算 .113.2.4 頂件力 FQ2 的計算 .113.2.5 彎曲力 .123.2.6 校正彎曲力的計算 .133.2.7 模具總沖壓力的計算 .133.2.8 沖壓設(shè)備的選取 .13燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書II3.3 模具壓力中心與計算 .14第四章 沖裁模間隙的確定與刃口的計算 164.1 沖裁間隙的確定 164.2 刃口尺寸的計算 174.2.1 刃口尺寸計算的基本原則 174.2.2 刃口尺寸的計算 174.2.3 沖裁凸、凹模配合尺寸計算 194.2.4 彎曲部分刃口尺寸的計算 204.2.5 彎曲部分圓角尺寸的計算 204.3 本章小結(jié) 22第五章 模具工藝零件設(shè)計 235.1 工藝零件的設(shè)計原則 235.2 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 235.2.1 沖裁凸、凹模的設(shè)計 235.2.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 245.2.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 245.3 側(cè)向沖壓機構(gòu) 265.3.1 斜鍥與滑塊的設(shè)計 265.3.2 斜鍥、滑塊配用形式 265.3.3 斜鍥、滑塊的安裝形式 275.4 多工位級進模的導料裝置 275.4.1 導料設(shè)計原則 275.4.2 導料零件的主要結(jié)構(gòu) 285.5 定距與定位 285.6 多工位級進模的卸料裝置 285.7 卸料裝置的潤滑 28第六章 模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計 296.1 模架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 296.1.1 模架的設(shè)計要求 306.1.2 選擇模架 30燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書III6.2 模架的導向零件設(shè)計 316.3 彈性元件設(shè)計 326.4 緊固件設(shè)計 326.5 限位裝置設(shè)計 326.6 本章小結(jié) 33第七章 模具的裝配與檢測 347.1 模具的安裝調(diào)試 347.1.1 裝配方法與裝配順序 347.1.2 裝配要點 347.2 模具的總裝圖 34總 結(jié) 36致 謝 37參考文獻 38燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 0 頁前 言大學四年里我已經(jīng)學了一些有關(guān)的沖壓工藝和沖模設(shè)計知識，所掌握的沖壓模以及注塑模知識都是很基礎(chǔ)的理論，同時了解了一些實際生產(chǎn)中的沖壓工藝設(shè)計和沖模設(shè)計的基本方法，現(xiàn)在我具備了自己設(shè)計沖壓模具的能力，能夠合理的選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計方案，可以利用學習過的沖?；A(chǔ)知識，初步分析和解決生活中常見的產(chǎn)品質(zhì)量、工藝及模具方面的一些技術(shù)性問題。畢業(yè)設(shè)計的主要目的檢測我在大學四年中學習如何，同時通過畢業(yè)設(shè)計的研究來培養(yǎng)我們學習習慣和獨立分析問題以及解決問題的能力，培養(yǎng)沖壓模具的這門課程的知識和 AutoCAD課程綜合運用的能力。本次設(shè)計只要緊密地與生產(chǎn)實際相結(jié)合，才能體現(xiàn)大學生學習特色。通過指導老師的安排和精心指導，我的這次沖壓模具畢業(yè)設(shè)計從確定設(shè)計課題、開題報告、課題申報、擬定初步設(shè)計方案、確定沖壓設(shè)備、設(shè)計過程、目錄和在 AutoCAD、Creo3.0 等制圖軟件上繪制零件圖和裝配圖到畢業(yè)答辯每一步都按照老師的要求和畢業(yè)設(shè)計工作計劃來進行設(shè)計。首先，選擇畢業(yè)設(shè)計的題目，然后確定設(shè)計方案，接下來準備畢業(yè)設(shè)計需要的資料和書，根據(jù)設(shè)計題目和資料準確無誤的算出所需要的數(shù)據(jù)，再接著做出畢業(yè)說明書，最后在軟件上繪制零件圖和裝配圖。畢業(yè)設(shè)計的課題雖然是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷臇|西，但是課題得認真對待，雖然難度不是很大，但是所設(shè)計出的圖紙能夠真正應用于實際中，去制造零件，裝配成產(chǎn)品，并且要滿足使用要求，當然這也是不容易的，需要我們有嚴謹而務實的態(tài)度去做設(shè)計。其次，選擇一個正確的并且可行的設(shè)計方案，能在很大程度上降低我們做畢業(yè)設(shè)計的難度，同時能使我們在做畢業(yè)設(shè)計的時候不那么迷茫，能很快的確定下一步要做什么事。在確定方案之前，收集整理有關(guān)沖壓制品設(shè)計和沖壓設(shè)備等有關(guān)資料，分析制件的工藝性和尺寸精度等技術(shù)要求，根據(jù)得出的結(jié)論，確定這個畢業(yè)設(shè)計課題的設(shè)計方案。擬定初步方案時，應該廣開思路，多想一些辦法，然后廣泛的向起他同學征求意見進行分析論證與權(quán)衡，選出最合理的方案。我們必須明確課題來源、該課題能否對我們有幫助，這樣設(shè)計是否達到的技術(shù)經(jīng)濟指標等都得深思熟慮。和老師、同學一起討論設(shè)計方案，更能確保課題設(shè)計方案的確定性。然后，在做畢業(yè)設(shè)計的過程，如遇到自己不懂的地方圈出來并整理好，上網(wǎng)或者圖書館找資料，不能太依賴同學和指導老師的幫助，同時可以培養(yǎng)自己的學習方法，綜合運用計算機繪圖、沖壓制造工藝等專業(yè)方面的能力，在找資料的過程中還可以培養(yǎng)自己查閱技術(shù)資料和其它專業(yè)文獻的能力。我們在做畢業(yè)設(shè)計時，應該認真求證，這樣既端正自己的學習態(tài)度，有體現(xiàn)我們高強度的責任心。一合燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 1 頁格的畢業(yè)設(shè)計，應盡可能地在工作上出現(xiàn)小失誤，以防在以后的工作中給企業(yè)造成嚴重的損失。最后，畢業(yè)答辯這一環(huán)節(jié)，我們不要馬虎，得認真檢查。通過總結(jié)和畢業(yè)答辯，可以幫助我們進一步地掌握和了解沖壓模具的設(shè)計方法。在畢業(yè)說明書和零件圖、裝配圖完成以后，最后對設(shè)計結(jié)果檢查，進行總結(jié)性分析也很重要。對設(shè)計結(jié)果的分析，也有很大的意義。因此，分析時應重新以設(shè)計說明書的要求為依據(jù)，全面的分析所做的畢業(yè)設(shè)計的優(yōu)缺點。在對設(shè)計結(jié)果進行分析時，應著重分析設(shè)計方案的是否、設(shè)計計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計是否準確。因此，我們應該認真檢查和分析自己設(shè)計的沖壓模具裝配圖、主要零件的零件圖以及設(shè)計說明書等工作。對于裝配圖，我們應該著重檢查和分析成型零件等、工藝性、機械制圖等方面存在的錯誤;對于零件圖,我們應著重檢查和分析尺寸及公差標注方面的錯誤;對于設(shè)計說明書,我們應重復的檢查和合理分析計算數(shù)據(jù)，然后校核計算結(jié)果是否正確，然后改正一些錯誤并完善畢業(yè)設(shè)計。在指導老師的諄諄教導下，我基本上完成了這次沖壓模設(shè)計。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 2 頁第一章 緒 論1.1 選題的意義與目的冷沖壓模技術(shù)的飛速發(fā)展，得益于我國在高端領(lǐng)域所取得的進步，這就要求我們制造出高要求高精度的模具。為了進一步提高生產(chǎn)效率和適應沖壓新工藝的需要,我們必須充分地發(fā)揮冷沖壓的優(yōu)點,研究和創(chuàng)造出更多性能良好且高自動化的沖壓設(shè)備,伴隨著科技的迅速發(fā)展,現(xiàn)在的企業(yè)和工廠里都投入了各種自動化裝置、機械手和機器人的沖壓自動生產(chǎn)線和高速自動化壓力機。這次畢業(yè)設(shè)計課題的研究， 涉及的內(nèi)容有沖壓工藝的分析、沖壓工藝方案、模具刃口計算和沖壓模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計等，通過對燕尾形彈簧卡零件級進模設(shè)計，我將四年所學的模具設(shè)計、機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造技術(shù)等多門課的知識與本次設(shè)計相聯(lián)系起來，并且掌握一些沖壓模具設(shè)計方法、理論知識和技術(shù)。1.2 設(shè)計思路與創(chuàng)新思路我的這次畢業(yè)設(shè)計課題是燕尾形彈簧卡多工位級進模模設(shè)計，起初查閱很多有關(guān)沖模資料和設(shè)計資料，基本掌握整個沖壓模具的設(shè)計過程。先對該零件的基本構(gòu)架進行設(shè)計，按照學校要求和相關(guān)標準來設(shè)計燕尾形彈簧卡零件展開后的尺寸、成型尺寸、精度等，同時選好制造模架上各板的材料。然后 對零件進行綜合性剖析，由于工件的結(jié)構(gòu)相對簡單，屬于比較薄的小型零件，它的設(shè)計精度沒要特別要求，所以采用級進沖裁模就可以實現(xiàn)加工了。之前有了解到單工序模、級進模和復合模各自的優(yōu)缺點，初步擬定設(shè)計方案，通過反復對比選擇最適合本課題的設(shè)計方案。又因為該工件需要大批量的生產(chǎn)，而且只有沖孔、切口、彎曲等少數(shù)工序，再結(jié)合級進模生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)出的工件精度高，適于批量生產(chǎn)等特點，所有我決定本次設(shè)計選用導柱式?jīng)_孔-切口-折彎級進沖裁模來完成燕尾形彈簧卡零件的沖壓設(shè)計。接下來對沖壓模各個工序進行工藝計算以及各零部件的設(shè)計。最后在 2013 版 CAD 軟件中進行沖壓模具的總裝配圖以及零件圖的繪制。設(shè)計本套級進沖裁模需要考慮到如何降低成本、怎樣提高設(shè)計效率，則根據(jù)設(shè)計的基本要求，采用一些國家標準沖壓模具中的標準件，如模架、導柱、導套等。另外，此連續(xù)沖裁模是采用氣動送料器進行自動送料，則不需要傳統(tǒng)的人工送料，這樣就會大大降低成本，以增加企業(yè)經(jīng)濟效益，也充分體現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化的優(yōu)越性。除此之外，用 preo3.0 軟件或 CAXA 軟件建立本模具模型和沖裁零部件的仿真演示等，既可以檢測本次設(shè)計中的計算是否正確，理論依據(jù)是否合理；又可以直觀的看到模具實體。本次畢業(yè)設(shè)計課題是燕尾形彈簧卡零件級進模設(shè)計，它能使我們能綜合運用沖模壓具專業(yè)基本的理論知識，并結(jié)合精工實訓中學到的經(jīng)驗運用到實際生產(chǎn)中。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 3 頁并要求我們能充分運用所掌握的冷沖模知識，獨立地解決各類工藝問題。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 4 頁第二章 燕尾形彈簧卡零件的沖壓工藝分析2.1 零件的材料分析零件名稱：燕尾形彈簧卡零件零件的材料:彈簧鋼零件厚度：1mm彈簧鋼塑性和韌性均較高，在冷狀態(tài)下容易模壓成形?？捎米兦?、鐓粗、熱沖、冷沖或拉拔等方法制成各種零件。通?？捎糜谥圃炖瓧U、卡頭、墊片、墊圈 、鉚釘?shù)?。該零件二維圖以及三維體如圖 2.1 所示：圖 2.1燕 尾 形 彈 簧 卡 零 件 二 維 圖這個工件形狀是對稱結(jié)構(gòu)，有點復雜，而且在整個工件的四角切掉矩形料后折彎；零件尺寸公差并沒有特殊要求，可以按選取 IT14 級來計算。完成該零件的沖壓所需要的工序有沖裁、切口、彎曲，從工序可能的集中與分散及工序的組合可能性來看，該零件的沖壓設(shè)計可以有以下幾種方案：方案一：先沖導正孔，然后進行兩側(cè) U 形彎曲及燕尾成型，最后沖裁中心旁邊的兩個矩形孔。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 5 頁方案二：先進行該制件兩邊的 U 形彎曲，然后沖裁中心孔以及中心孔兩邊對稱的矩形孔。方案三：先沖中心孔導正，再切兩側(cè)廢料，接下來沖矩形孔、 最后進行 U形彎曲以及燕尾形彎曲成型。對以上三種工藝方案，方案一是先沖孔再彎曲后切矩形，這樣會不利于廢料及時排掉，而且需設(shè)計的級進模結(jié)構(gòu)比較復雜，同樣方案二也會不利于外形余料的切除，容易造成條料定位不可靠，就方案三來分析，其先進行中心孔沖裁出來，再切兩側(cè)和矩形孔，最后在進行才彎曲，既可以簡化級進模具結(jié)構(gòu)，又可以保證定位尺寸的精度。故本次設(shè)計采用方案三多工位級進模來設(shè)計。2.2 排樣設(shè)計因為此次設(shè)計采用多工位級進模設(shè)計，所以設(shè)計排樣時，需要考慮全面。沖裁條料板上如何放置條料的設(shè)計稱做排樣設(shè)計。該零件有沖小孔、切斷方形口以及彎曲，合理的設(shè)計排樣圖可以提高條料利用率。2.2.1 排樣原則對于該制件來說，采用級進模生產(chǎn)，產(chǎn)量大，生產(chǎn)率高，因此材料費用占沖壓總成本的 60%以上，才能重復利用。本設(shè)計中在模具的工位上分別要沖孔，切矩形孔，折彎，要合理安排設(shè)置得先打孔作導正孔以確保精度，然后且矩形孔，最后彎曲。當然適當設(shè)置空工位也便于沖裁。2.2.2 搭邊及其作用在沖裁過程中，沖裁件與沖裁間之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間要留有一定的余料，方便生產(chǎn)順利。采用合理的搭邊可以確保定位誤差和糾正下料時產(chǎn)生的誤差；搭邊也保持剛性強的條料，提高模具生產(chǎn)率；沖裁時若條料的邊緣出現(xiàn)毛刺，合理的搭邊可以使毛刺沖入模具間隙中，這樣可以保證制件的精度。搭邊值對于沖裁生產(chǎn)影響很大，不宜過大也不宜太小。通常來說，搭邊過小，使條料剛性降低，那么條料的時候容易變形，進而會影響條料的送進。而過大的搭邊值，會降低材料的利用率。2.2.3 搭邊值的確定搭邊值的選用必須綜合考慮，因為搭邊值會影響送料。該制件厚度為 1mm,間隙搭邊和側(cè)搭邊可按經(jīng)驗值確定，查表 2-1 按理間隙搭邊值 =1.5mm，側(cè)搭邊1a值 a=1.8mm，為了條料有足夠的強度，并保證送料的順暢性，采用加大間隙設(shè)計取間隙搭邊 =3mm,側(cè)搭邊 a=2.0mm。1a燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 6 頁表 2-1最 小 工 藝 搭 邊 值 （ 單 位 ： m）t/m圓 形 及 r﹥ t的 工件 矩 形 工 件 邊 長 L﹤50矩 形 工 件 邊 長 L﹥50或 r﹤ 2t工 件 間a1沿 邊 a工 件 間1沿 邊 a工 件 間1沿 邊 a﹤ 0.25.82.02.2.52.83.0~1215180250.58.0.2.51.81.8.0~1281012551861 2.0.2.5.82.02.0.2~551820 53182 55282.2.4 載體設(shè)計級進模沖壓時，有部分條料需連接工序并穩(wěn)定運載前進，這個部分稱為載體?？紤]到載體強度，載體寬度必須大于搭邊寬度。載體包括雙側(cè)載體、單側(cè)載體和中間載體三種。燕尾形彈簧卡設(shè)計采用級進模，又是彎曲件。中心載體特別適合燕尾形彈簧卡這種對稱性且兩外側(cè)有彎曲的制件，有利于抵消兩側(cè)彎曲側(cè)向力，所以本次設(shè)計采用中間載體。2.2.5 毛坯尺寸計算該 制 件 兩 側(cè) 先 切 四 個 矩 形 角 ， 然 后 將 對 稱 的 燕 尾 彎 曲 ， 即 彎 曲 件 的 展 開 長度 就 是 變 形 區(qū) 中 性 層 長 度 ， 也 就 是 所 要 求 的 毛 坯 長 度 。表 2-中 性 層 系 數(shù) X的 值r/t0.150.250.340.560.781X23693123783940.r/t1.582.054.0561﹥ 1X0434460.7470.840.90.5查 上 表 可 知 X=0.41中 性 層 半 徑 ρ =X+rt=1+1×0.41=1.41根 據(jù) CAD 標 注 可 知 零 件 長 度 如 下 圖 2-2燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 7 頁圖 2.中 性 層 展 開 后 長 度 L=2×8.29＋ 36.2＋ 2× ×ρ =59.6mm?180故 零 件 展 開 后 如 下 圖 2.3。 圖 2.3圖 2.1、2.2 和 2.3 所示零件尺寸大小，形勢復雜，使用材料不僅材薄，零件中心孔兩側(cè)有對稱向下切口需要圓角，兩側(cè)的燕尾形也得彎曲，如果采用單工序模具來沖壓，工件質(zhì)量得不到保證，應該零件生產(chǎn)批量較大，所以擬定采用連續(xù)彎曲的沖壓方式。連續(xù)彎曲應解決如下兩個問題：1）薄材料的送進、定距方法。2）材料性能方向性明顯和成形質(zhì)量的矛盾。本設(shè)計排樣方式如下圖 2-4 所示的直排式有廢料排樣，即送料定距采用側(cè)刃粗定位，導正銷精確定位。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 8 頁2.2.6 條料寬度與步距該設(shè)計有定距側(cè)刃，生產(chǎn)時要考慮到側(cè)刃切去的寬度。此時計算寬度 B 為：)5.1()2(,nbaDnbaB????=59.6+2×1.5＋2×1=64.6mm導料板之間的距離為： mZ6.0401式中，D 為條料基本寬；b 為側(cè)刃余料，金屬材料取 2mm；n 為側(cè)刃個數(shù)，為2 個；Z 為沖切前條料板與導料板間隙，這里取 0.5。送料步距的寬度應條料上對應兩個沖裁件的對應點之間的距離，考慮到保證條料的送進速率，步距要相等，即步距 A=28mm排 樣 圖排樣圖所示分為 10 個工位，其中 7、9 為空工位。工序如下：第 1 工位：沖切導正孔 φ6mm。第 2、3 工位：沖切側(cè)刃搭邊。第 4 工位：利用側(cè)刃沖切兩邊廢料。第 5 工位：沖切兩側(cè)對稱向下的兩個方孔。第 6 工位：兩邊預彎曲。第 8 工位：兩邊第二步彎曲。第 10 工位：切斷，完成工件成形。2.2.7 材料利用率采用制件的面積與所用板料面積的百分比，來衡量排樣是否合理，稱為材料的利用率用 η 表示 %10??BAnS?式中 ——制件面積， ；Sm燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 9 頁——一個步距內(nèi)制件數(shù)；n——板料寬度， ；Bm——排樣步距， 。A生產(chǎn)同一個制件，可有幾種不同的排樣方法，η 值越大，說明廢料少，材料利用率高。用軟件 CAD2013 版計算得制件面積 S=1362.77，所以材料利用率為：75.%105.64283%10????BnS?2.3 本章小結(jié)本章主要對零件的材料、工藝等方面做出了比較詳細的分析。并計算得出該零件展開后的尺寸，還確定了具體的加工方案、排樣方式以及具體的加工工序等等。這是本設(shè)計最基礎(chǔ)的部分。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 10 頁第三章 沖裁力的計算3.1 計算沖裁力的公式生產(chǎn)中考慮到如何選擇合理的壓力機，所以計算的沖裁力要精確。設(shè)計時要保證模具的強度，計算所得的沖裁力必須小于壓力機的噸位。此次設(shè)計采用普通平刃沖裁模，沖裁力 F p 按下式計算：Fp=KptLτ 表 3-1部 分 常 用 沖 壓 材 料 的 力 學 性 能材 料 名 稱 牌 號 材 料 狀態(tài) 抗 剪 強 度(τ )抗 拉 強 度(σ b)伸 長 率 屈 服 強 度優(yōu) 質(zhì) 碳 素 結(jié)構(gòu) 鋼 08F已 退 火 20～ 31280～ 39321806～ ～ 45 210 20～ 3430～ 29102 8～ 6～ 5152545 40～ 560～ 7163606Mn已 退 火 524不 銹 鋼 1Cr3已 退 火 320～ 840～ 71—8Ni9T處 理 軟化 4～ 55～ 4020鋁 L2、 3、 L5已 退 火 8075～ 102550～ 8冷 作 硬化 12～ 4—鋁 錳 合 金 LF21已 退 火 70～ 110～ 451950彈 簧 鋼 -已 退 火 5～ ～ 22—純 銅 T1、 2、 T3軟 態(tài) 1600307硬 態(tài) 243彈 簧 鋼 H62軟 態(tài) 60035—式中 τ——材料抗剪強度，見附表（ MPa）；L——沖裁周邊總長（mm）；t——材料厚度（mm）;沖裁時，要考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損系數(shù) Kp，一般情況下系數(shù) Kp 取 1~3。如果查不到抗剪強度 τ 時，抗拉強度 σb 可以代替 τ，而 Kp=1.3 并利用近似計算法計算沖裁力。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 11 頁該零件材料是 10 鋼，屬于常用金屬沖壓件，查上表 3-1 得出抗剪強度為260～340(MPa) ，這里取 335MPa 來計算。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剛性卸料裝置推料裝置和打料裝置?？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FC——彎曲力F ?！?校正力根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出 10 鋼的抗剪強度為 260(MPa ) 3.2.1 總沖裁力：為了計算方便，可按下列式子估算沖裁力F=Ltσb 經(jīng)過計算：第 1 工位沖孔 N6314521????F第 2、3 工位切兩邊廢料 F4.85)4.68(2 ????第 3、4 工位切除中間廢料 N6.2983514)29.3(???第 5 工位切口 F8051)6(5??第 10 工位 N70310?總沖裁力為： .294152?總3.2.2 卸料力 FQ 的計算FQ=Kx Fp KＸ ——卸料力系數(shù)。查表 3-2 得 KＸ ＝0.045-0.055，取 KＸ ＝0.0553.2.3 推料力 FQ1 的計算FQ1=KtFp Kt——推料力系數(shù)。查表 3-2 得 Kt＝0.06 3.2.4 頂件力 FQ2 的計算FQ2=KdFp Kd——頂件力系數(shù)。查表 3-2 得 Kd=0.05燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 12 頁表 3-2卸 料 力 、 推 件 力 和 頂 件 力 系 數(shù)料 厚 t/m Kx KtKd鋼 ≤ 0.1＞ ~5＞ 0.2＞ 5~6＞ .0.65~0740.~05340.2~00.1630.540.250.1480.650.3鋁 、 鋁 合 金純 銅 ， 黃 銅 580.2~063~070.9經(jīng)計算各工位推件力、頂件力和卸料力如下表 3-3：推 件 力 /N頂 件 力 /N卸 料 力 /N第 1工 位 沖 孔 347.0378.6315.7第 2、 3工 位 切 除 兩 邊 廢 料 529142460第 、 4工 位 切 除 中 間 廢 料 286 9第 10工 位 切 斷 479.05.635.求 和 53048746703.2.5 彎曲力 的計算uF考慮到彎曲力材料性能和質(zhì)量的影響，計算彎曲件的尺寸要準確；然而生產(chǎn)中很難用理論的分析法進行準確的計算，所以一般我們采用經(jīng)驗公式進行大概的計算。? 形彎曲件的經(jīng)驗公式為：=0.7KBt2σb/γ+t uF——沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力。uFB——彎曲件的寬度（mm）。t——彎曲制件的厚度（mm）。γ——內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）（mm）。σb——彎曲時材料的極限強度，此處也是抗拉強度(MPa)( 查機表 3-1σb=350(MPa)。K——安全系數(shù)，通常計算取 1.3.由于彎曲制件寬度 B=25mm根據(jù)公式 3-6 Fu=0.7KBt2σb/(1+t)=0.7×1.3×25×12×335/(1+1)=3810.63(N)第 8 工位燕尾彎曲屬于 V 形彎曲件，計算公式為： =0.6KBt2σb/γ+t vF燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 13 頁即 =2×0.6KBt2σb/γ+t=6532.5(N)vF總彎曲力 FC= Fu+ =3810.63+6532.5=10343.13(N) v3.2.6 校正彎曲力的計算計算彎曲力時，要考慮自由彎曲力，生產(chǎn)中這兩個力并不是同時存在。彎曲件凸凹模表面在自由彎曲階段會產(chǎn)生一定的擠壓，因此計算校正彎曲力就行，即：F 校 =qA 式中: F 校 —— 校正力（ N）q —— 單位面積上的校正力（Mpa）。 A —— 校正部分的垂直投影面積（mm）。該零件的凸模圓角半徑 r 為 1mm，材料厚度 t 也是 1mm，它們與凹模支點間的距離 L 之比很小，在 V 形件校正中，投影面積按 A=BL 計算： 因為工件為 V 形件所以計算投影面積公式選用：A=B×L在 CAD 上標注可得 L=7.5、B=5，則計算投影面積A=5×7.5=37.5（mm 2） 表 3-3 單位面積上的校正力料厚 t(mm)材料 1——3 3——10鋁合金 30——40 50——60彈簧鋼 60——80 80——100查表得 q=80，綜上所述彎曲校正力 F 校 =qA=80×37.5=3000（N ） 3.2.7 模具總沖壓力的計算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力： F=F 總+FQ+F C+F 校 =125.6N 選擇壓力機時應用總沖壓力乘 1.3所以總沖壓力 F=125.6KN×1.3=163.3（KN）3.2.8 沖壓設(shè)備的選取選擇設(shè)備時，要考慮以下兩個方面：1、設(shè)備類型的選擇：選哪種類型的設(shè)備才能滿足設(shè)計要求，得看零件的大小來選擇；同時考慮零件的生產(chǎn)批量；另外還得考慮精度與剛度，這樣才能順利生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)率。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 14 頁2、設(shè)備規(guī)格的選擇：設(shè)備規(guī)格的參數(shù)有很多如：行程、閉合高度、公稱壓力、壓力機滑行的行程等。該彈簧卡彎曲件，材料為 10 鋼，料厚為 1mm，且需大批量生產(chǎn)。根據(jù)上面計算所得壓力機的壓力為 163.3KN，初步選用壓力機機型為開式雙柱可傾式（JC23-25 型）壓力機，查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊第 388 頁》表 13-9 得其主要技術(shù)參數(shù)如下表 3-4 所示。表 3-4開 式 雙 柱 可 傾 式 （ JC23-5型 ） 壓 力 機 的 技 術(shù) 參 數(shù)Table1Opentydoublecoumntilngtype(JC23-5type)chnialprmetsofthrs項 目 參 數(shù)公 稱 壓 力 /KN 250滑 塊 行 程 m 8滑 塊 行 程 次 數(shù) /in 10最 大 閉 合 高 度 m 25閉 合 高 度 調(diào) 節(jié) 量 / 70滑 塊 中 心 至 床 身 距 離 19立 柱 間 距 260工 作 臺 尺 寸 前 后 3左 右 560工 作 臺 孔 尺 寸 前 后 13左 右 260直 徑墊 板 尺 寸 厚 度 60直 徑 15模 柄 孔 尺 寸 直 徑 0深 度 7滑 塊 底 面 尺 寸 前 后 190左 右 2床 身 最 大 可 傾 角 30?3.3 模具壓力中心與計算經(jīng)分析，該彈簧卡屬于對稱結(jié)構(gòu)，其壓力中心有兩種方法計算：一、在軟件建立笛卡爾坐標系，通過查看可知零件重心即為壓力中心；二、利用解Creo3.0燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 15 頁析法求壓力中心，此方法是根據(jù)代數(shù)求和得出坐標軸上的合力作用點的位置。本設(shè)計中采用第二種方法計算，可按下列公式：Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……LnYo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln經(jīng)計算壓力中心如圖 3-1 所示設(shè)定第一工位的產(chǎn)品凸臺的中心為坐標原點，經(jīng)計算模具的壓力中心為 X=76.0；Y=-24.0。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 16 頁第四章 沖裁模間隙的確定與刃口的計算4.1 沖裁間隙的確定沖模精度在一定程度上影響模具制造精度，計算時要選擇合理間隙。間隙值還會影響模具壽命、沖裁工藝等，根據(jù)下表 4-1 查出材料 10 鋼的最小雙面間隙，最大雙面間隙 =0.14，此處取間隙 Z=0.14mm。10.min?ZmaxZ表 4-1沖 裁 模 初 始 用 間 隙 2c(m)材 料厚 度 08、 1、 35、9Mn、 Q2 16Mn 40、 5ZmimaxZminZmaxZmin2max0.560.780.91.215.720.125.730.540.56.058.00.480.64720.910.26130.2460.260.4*60.54610.72941.080.6720.9140.26140.8240.360.3850.640.781.0281.400.480.64720.910.32170.260.2830.4280.5680.780.491.200.6720.9140.26140.8240.380.450.60.78920.61.2013.6800.480.64720.910.32170.260.2830.4280.5680.7981.400.6720.9140.26140.8240.380.450.60.78921.04321.50燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 17 頁4.2 刃口尺寸的計算4.2.1 刃口尺寸計算的基本原則刃口計算有下列三個原則得遵循：1、由于多工位級進模通常在高速的連續(xù)沖壓狀態(tài)下工作的，會引起很大的震動，所以凸、凹模的磨損比一般模具大得多。因此在多工位級進模中凸、凹模必須要有足夠的強度、剛度和硬度等；2、多工位級進模在高速沖壓過程中沖下的制件、廢料很容易被凸模帶走，若落到凹模上的廢料不能及時清除，很有可能會損壞模具。所以要有及時的排除廢料系統(tǒng)，以免損壞模具；3、凸、凹模要有統(tǒng)一的基準，以保證凸模的工作形狀與對應的凹模、卸料板形孔對應一致。4.2.2 刃口尺寸的計算凸凹模加工通常有兩種方法：凸凹模分開加工和凸凹模配合加工。當采用凸凹模分開加工是，模具形成互換性，方便大批量的生產(chǎn)。但此時精度要求高，制作困難相應增加。凸凹模配合加工較為復雜，計算時的嚴謹和細心。凸模與凹模分開加工的方法計算落料凸凹模的刃口尺寸，分別標注凸凹模公差，通常用于圓形和矩形。設(shè)工件尺寸為 ，根據(jù)沖裁模刃口尺寸計算原則，沖孔應先確定凸模刃口??d尺寸，間隙取在凹模上。其計算公式為：沖孔凸模刃口尺寸： )(????xdp沖孔凹模刃口尺寸： )(min0minzxdz???式中， ， —沖孔凸模和凹模尺寸，mmpdd-落料工件孔的基本尺寸工件最小雙面間隙minz， -凸凹模制作公差見下表 4-1b?px-磨損系數(shù)，見下表 4-2Δ-工件制作公差燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 18 頁表 4-1規(guī) 則 形 狀 （ 圓 形 、 矩 形 ） 沖 裁 凸 、 凹 模 的 制 造 公 差 表基 本 尺 寸 凸 模 尺 寸 凹 模 尺 寸≤ 18-0.2+0.2＞ ～ 30 5＞ ～ 3＞ 8～ 12-0.25+0.＞ 0～ 3 4表 4-2磨 損 系 數(shù)工 件 形 狀 非 圓 形 圓 形0.50.7510.750.5工 件 尺 寸 IT14IT1-3IT0以 上 IT1-3IT14由上查表可知，工件精度為 IT14，故磨損系數(shù) x=0.5經(jīng)計算：第一工位孔 φ6沖孔凸模刃口尺寸： 02.156)(??????xdp沖孔凹模刃口尺寸： 02.minmin 96)(???zxdz第 3、4 工位切除廢料（如右圖所示）工件尺寸 25.0?凸模尺寸 025.13)(?????xdp凹模尺寸 025.min0min 63)(???zxdz第五工位矩形切口（如右圖）彎曲單邊間隙 1.?ct其中 c 間隙系數(shù)（查沖模制造典型實例 29 頁表 1-26 得 0.1），rd1?rp工件基本尺寸 065.凸模尺寸 02.1)(??????xdp凹模尺寸 025.minmin6)(???zxdz第 10 工位切斷廢料（見右圖）工件基本尺寸 25.03凸模尺寸 02.15)(??????xdp凹模尺寸 025.min0min3)(???zxdz燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 19 頁工件基本尺寸 36.01凸模尺寸 02.18)(??????xdp凹模尺寸 025.minmin 31)(???zxdz4.2.3 沖裁凸、凹模配合尺寸計算分析制件，由制件的尺寸和公差來確定凸凹模，加工時，一般落料先加工凹模，沖孔則加工凸模。合理間隙在圖紙規(guī)定下使用，并在基準件上標號尺寸和公差，在技術(shù)要求中標明是什么配作，以保證雙面間隙 。14.0?z第 2、3 工位切除兩邊廢料（見下圖）分析上圖，要以凸模作為基準來和凹模配作，計算凸模刃口尺寸，不同的磨損情況有不同的刃口尺寸，有變大亦有變小的尺寸，這時分三種情況計算。下列式子中， , , 為凹模尺寸，A,B,C 為相應的沖裁尺寸， X 沖裁件公1ABC差取 0.5，Δ 沖裁件偏差取， 凹模的制造偏差。（參考沖壓工藝與模??25.0p?具設(shè)計 39 頁表 2.3.1 系數(shù) X 和 41 頁表 2.3.3 以沖孔凸模設(shè)計為標準的刃口計算）A 第一種情形，沖裁凸模磨損后尺寸變小的計算。 01(p?????）1 工件的基本尺寸 ，凸模尺寸3.06?075.16?2 工件的基本尺寸 ，凸模尺寸4.11.23 工件的基本尺寸 ，凸模尺寸52.08?03.8?B 第二種情形，沖裁磨損后變大尺寸的計算。燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 20 頁pXB????01(）工件的基本尺寸 ，磨損后尺寸為18.023? 09.123?C 第三種情形，沖裁前后并沒有尺寸改變 ???5(1）即， 0184.2.4 彎曲部分刃口尺寸的計算設(shè)計彎曲模時彎曲半徑要合理，避免出現(xiàn)裂紋或拉斷現(xiàn)象。設(shè)計工作有凸 、凹 模 的 圓 角 半 徑 和 凹 模 的 工 作 深 度 ， 應 彎 曲 模 分 U 形 和 V 形 ， 所 以 對 于 U 形 彎 曲還 得 考 慮 凸 凹 模 間 隙 。 間 隙 值 會 影 響 彎 曲 力 大 小 ， 間 隙 不 能 太 小 ， 否 則 會 使 零 件邊 料 壁 厚 減 小 ， 產(chǎn) 生 劃 傷 裂 紋 。 間 隙 值 過 就 會 影 響 精 度 。凸 凹 模 單 邊 間 隙 Z 通 常 按 下 列 公 式 計 算 ：Z=t+Δ+ct 式中：Z——彎曲凸、凹模單邊間隙t——材料的厚度Δ——材料厚度的正偏差為 0C——間隙系 數(shù) 見 下 表 4-3 4-3U形 彎 曲 間 隙 值彎 曲 件高 度H/m 間 隙 系 數(shù)b/H≤ 2 b/H＞ 2材 料 厚 度 tm﹤ 0.56～ 2.1～ 4.1～ 5﹤ 0.56～ 2.1～ 4.1～757.6以上100.50-10.1---2.5.40.30.0.80.60.63500.50150.1.17.50.40.250.80.60.6本 次 設(shè) 計 中 ， U 形 件 彎 曲 時 ， H=25， b=9.8， t=1.由 上 表 查 得 c=0.10Z=1+0+1×0.10=1.1該 制 件 U 形 彎 曲 前 需 要 側(cè) 向 彎 曲 ， 由 上 可 知 需 彎 b=9.8mm 的 高 度 ， 而 制 件 寬為 25mm， 計 算 凸 模 如 下 ：第 5、6 工位彎曲（如右圖所示）工件尺寸 25.0?凸模尺寸 02.5)(?????xdp燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 21 頁4.2.5 彎曲部分圓角尺寸的計算如 果 彎 曲 件 的 彎 曲 半 徑 沒 有 做 明 確 規(guī) 定 ， 則 可 取 r =（ 1-3） t若彎曲件的彎曲半徑為 r ，則 ，本次設(shè)計中， r =1mm，則 ?凸r，經(jīng)過合理分析滿足設(shè)計要求。1mr?凸凹模圓角半徑，通常根據(jù)材料的厚度選取。t≤2mm 時，，t=（2-4）t 時， ，t﹥4mm 時， 。本 次 設(shè) 計 中 ， t td)63(?trd)32(?2dr=1mm， r =（ 3-6） t =3-6mm， 可 取 ?本次彎曲 U 形 件 時 ， 彎 曲 高 度 不 大 且 要 求 兩 邊 平 直 ， 則 凹 模 深 度 大 于 零 件 高度 ， 如 彎 曲 模 結(jié) 構(gòu) 所 示 。 E 值 見 下 表 4-4 彎 曲 U形 件 E值材 料 厚 度t﹤ 1-23-4-5-6-7-810E34568101520254.1彎 曲 模 結(jié) 構(gòu) 圖綜 合 上 述 可 知 ： ， ，E=4mmmrd3?rp凸凹模工作部分的尺寸計算：燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 22 頁圖 4.2如上圖所示第 6 工位彎曲模的外形尺寸，凹模尺寸,凸模尺寸03.02475.(???????）Ld 03.09(??????）Lp同理可得第 8 工位燕尾形彎曲凸凹模尺寸（采用斜切滑塊運動而成，按 V形彎曲處理） 彎 曲 V形 件 凹 模 尺 寸彎 曲 件 邊長 L 深 度 及 最 小 厚 度材 料 厚 度 ≤ 2材 料 厚 度 2-4材 料 厚 度 ＞ 4L0hL0hL0h10-25210-5215--＞ 2723230＞ 7733075＞ 5-10325-30544＞ 424 0由上表查得 L0=10，h=20凸凹模之間的距離由壓力機的閉合高度控制， ， 畫出大概草圖如下 4.3mrp1?rd3mrd5.1,?圖 4.3彎 曲 凸 凹 模燕尾形彈簧卡級進模設(shè)計說明書第 23 頁4.3 本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹各方面的計算，包括各種力的計算和各凸模刃口尺寸的計算，以及彎曲那部分的計算。為下面的零部件的選用提供了數(shù)據(jù)上的依據(jù)。