3138 落料沖孔彎曲級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì),沖孔,彎曲,曲折,級(jí)進(jìn)模,設(shè)計(jì)
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 頁(yè) 共 35 頁(yè) 1落料沖孔彎曲級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)緒論1.1現(xiàn)狀 改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一?！ 〗暝S多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS 軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學(xué)模具 CAD 國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模 CAD 軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 2雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。1.2 未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：(1)全面推廣CAD/CAM/CAE 技術(shù)模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。(4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè) 3加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。 (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為 80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術(shù)。(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量重要的發(fā)展趨勢(shì)。(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。對(duì)于現(xiàn)在裝配過(guò)程中（1）配合的約束關(guān)系自動(dòng)生成和識(shí)別裝配模型中的配合約束關(guān)系從總體上體現(xiàn)了產(chǎn)品的功能，雖然通過(guò)三維幾何建?？梢灾苯拥亍⒎奖愕卦趫D形上生成組裝體，但是其零件間并未建立配合的約束關(guān)系，因而不能支持設(shè)計(jì)后的約束驅(qū)動(dòng)修改。如采用人機(jī)交線來(lái)一一對(duì)應(yīng)地建立各零件間的配合關(guān)系，以供計(jì)算機(jī)算出轉(zhuǎn)移矩陣，則又極為費(fèi)事。因此如何能根據(jù)約束特征來(lái)自動(dòng)生成配合的約束關(guān)系是發(fā)展虛擬裝配技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。尤其對(duì)于一些復(fù)雜的配合如存在多種約束形式或過(guò)定價(jià)時(shí)更為關(guān)鍵，需發(fā)展一些適用的軟件。（2）發(fā)展適用的人機(jī)型裝配規(guī)劃技術(shù)構(gòu)建裝配規(guī)劃過(guò)程的可視化和人的智能融入化，例如應(yīng)用基于進(jìn)程面向?qū)ο蟮?Petrl 網(wǎng)方法，實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境下進(jìn)行裝配規(guī)劃的生成。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 4（3）裝配干涉檢查和配合力分析的智能化如應(yīng)用多媒體技術(shù)使干涉部位變色、閃爍、聲響，示出干涉區(qū)范圍和干涉量。對(duì)配合時(shí)受力狀態(tài)和配合公差的分析結(jié)果提供可視化的直觀形象，以利于優(yōu)化裝配工藝。（4）裝配擬實(shí)技術(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù) PDM 結(jié)合 當(dāng)對(duì)機(jī)器進(jìn)行故障診斷或修理更換某一零件時(shí)，利用 PDM 中數(shù)據(jù)在虛擬環(huán)境中形象地示出它的相關(guān)特征和配合情況，有利于提供更準(zhǔn)確的維護(hù)信息。對(duì)于現(xiàn)在裝配過(guò)程中（1）配合的約束關(guān)系自動(dòng)生成和識(shí)別裝配模型中的配合約束關(guān)系從總體上體現(xiàn)了產(chǎn)品的功能，雖然通過(guò)三維幾何建?？梢灾苯拥?、方便地在圖形上生成組裝體，但是其零件間并未建立配合的約束關(guān)系，因而不能支持設(shè)計(jì)后的約束驅(qū)動(dòng)修改。如采用人機(jī)交線來(lái)一一對(duì)應(yīng)地建立各零件間的配合關(guān)系，以供計(jì)算機(jī)算出轉(zhuǎn)移矩陣，則又極為費(fèi)事。因此如何能根據(jù)約束特征來(lái)自動(dòng)生成配合的約束關(guān)系是發(fā)展虛擬裝配技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。尤其對(duì)于一些復(fù)雜的配合如存在多種約束形式或過(guò)定價(jià)時(shí)更為關(guān)鍵，需發(fā)展一些適用的軟件。（2）發(fā)展適用的人機(jī)型裝配規(guī)劃技術(shù)構(gòu)建裝配規(guī)劃過(guò)程的可視化和人的智能融入化，例如應(yīng)用基于進(jìn)程面向?qū)ο蟮?Petrl 網(wǎng)方法，實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境下進(jìn)行裝配規(guī)劃的生成。（3）裝配干涉檢查和配合力分析的智能化如應(yīng)用多媒體技術(shù)使干涉部位變色、閃爍、聲響，示出干涉區(qū)范圍和干涉量。對(duì)配合時(shí)受力狀態(tài)和配合公差的分析結(jié)果提供可視化的直觀形象，以利于優(yōu)化裝配工藝。（4）裝配擬實(shí)技術(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù) PDM 結(jié)合 當(dāng)對(duì)機(jī)器進(jìn)行故障診斷或修理更換某一零件時(shí)，利用 PDM 中數(shù)據(jù)在虛擬環(huán)境中形象地示出它的相關(guān)特征和配合情況，有利于提供更準(zhǔn)確的維護(hù)信息。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè) 51 零件的沖壓工藝性分析工件名稱：石英表墊片 1生產(chǎn)批量：大批量材 料：H62 軟黃銅厚 度：0.5mm工件簡(jiǎn)圖： 石 英 表 墊 片 1材 料 ： 軟 黃 銅料 厚 ： 0.5圖 1 制件圖示零件材料為 0.5mm 厚 H62 軟黃銅板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。外形落料的工藝性：石英表墊片屬于小尺寸零件，料厚 0.5mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。彎曲的工藝性：U 彎曲 R1.4 mm，高度 4 mm，要求一般可以用彎曲工藝來(lái)獲得沖孔的工藝性：φ2.6mm 的孔，尺寸精度要求較高，可采用沖孔。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 6 頁(yè) 共 35 頁(yè) 6此工件只有外形落料、彎曲和沖孔三個(gè)工序。圖示零件尺寸除 φ2.6mm 的孔均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取 IT9 級(jí)即可。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓彎曲工藝性，適合沖壓彎曲生產(chǎn)。2 工藝方案的確定及工藝計(jì)算2.1 工藝方案的確定石英表墊片零件所需的基本沖壓工序?yàn)閺澢⒙淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡(jiǎn)單模分三次加工，即落料——沖孔——彎曲。方案二：沖孔落料彎曲復(fù)合模。方案三：沖孔落料彎曲級(jí)進(jìn)模。方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，占用三套模具生產(chǎn)設(shè)備成本比較高，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，相比較方案二和方案三更具有優(yōu)越性。方案二：沖孔落料、和彎曲三個(gè)工序都在同一個(gè)工位上完成，生產(chǎn)率較方案一和方案三都高，生產(chǎn)出的制品的精度也較高，占用設(shè)備數(shù)量少，但是其模具比較復(fù)雜，生產(chǎn)強(qiáng)度較高時(shí)模具損耗較大，模具壽命較低，制造成本較方案一和方案二都高。方案三：沖孔個(gè)工序?yàn)橐粋€(gè)工位，落料和彎曲在一個(gè)工位。其生產(chǎn)效率較方案一高較方案二低，其模具制造難度較方案二小，成本也低：模具壽命較方案二高，石英表墊片零件為大批量生產(chǎn)，且其沖 2.6 的孔有公差要求其余落料和彎?曲的精度要求不太高，且為大批量生產(chǎn)，使用方案三角方案一和方案二更適合河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 7零件的生產(chǎn)要求。故選方案三，即采用沖孔、落料和彎曲級(jí)進(jìn)模。2.2 排樣設(shè)計(jì) 2.2.1 毛坯的尺寸計(jì)算 該制件彎曲端展開(kāi)后的長(zhǎng)度 L 和寬度 B 計(jì)算：L=10+ =13.25mm 25.6U 形件的計(jì)算毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度的公式查表 5—12[3]得：L= )(21txrl???查表 5—8[3] 中性層位移系數(shù) x=0.52L=(4-1.165)+(4-1.165)+3.14×(1..6-0.5+0.5×0.53)=9.6mm該毛坯的攻堅(jiān)展開(kāi)圖如圖 2 所示：圖 2 毛坯的攻堅(jiān)展開(kāi)圖一個(gè)工件平展后的面積：S 76.32mm2?2.2.2 確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。石英表墊片零件具有一頭大一頭小的特河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè) 8點(diǎn)，有兩種排列方案；對(duì)排調(diào)頭沖和單向排列。方案一：對(duì)排調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖，條料完成一個(gè)方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn) 1800，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工 圖 3 排樣圖方案二：采用單向排列的送料方式，如圖 4 所示： 圖 4 排樣圖2、方案比較：條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算查表 2.5.2[1]取得工件間和側(cè)面的搭邊值為 1.8mm 和 2.0mm。方案一：步距 B=4.8+4.8+5.9=15.5mm方案二：步距 B=4.8+1.8+4.8=11.4mm河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 9 頁(yè) 共 35 頁(yè) 9條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由 b-Δ =〔D+2a +c1〕 - ΔD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的最小間隙。查表 2.5.5[1]取 Cmin=0.5mm代入數(shù)據(jù)計(jì)算，方案一：取得條料寬度為 b=13.25+2+2+4.5+0.5=22.25mm導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：s=D+2(a+C min),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為23.25mm。方案二：取得條料寬度為 b=13.25+2×2+0.5=17.75mm。導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由 s=D+2(a+Cmin),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為 18.75 mm。材料利用率的計(jì)算：一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 ?= %10?BsA式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm 2;B—條料寬度，mm; s—步距， mm得 方案一 ： = =44.26%?%105.2.376?方案二： = =38.81%41所以，選用方案一，即采用對(duì)排調(diào)頭沖的排樣方式。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 10 頁(yè) 共 35 頁(yè) 103 工藝計(jì)算(1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料和彎曲三個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)：即沖孔凹模、落料凹模和都安排在下模。彎曲工序采用倒裝結(jié)構(gòu)：即彎曲凸模在下模。2）送料方式：采用手工送料方式。3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料裝置定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。調(diào)頭沖時(shí)第一個(gè)工位設(shè)置一個(gè)始用擋料裝置定位（和順沖時(shí)的始用擋料銷定位不在同一個(gè)位置） ，第二工位靠固定擋料銷定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上 φ2.6m 的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。3）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開(kāi)敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。4）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料留在凹?？锥粗校瑸榱撕?jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料從孔洞中落下；彎曲后工件留在上摸的彎曲凹模型腔中，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在上摸中開(kāi)有打料孔用打料桿將工件頂出。工件厚度為 0.5mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈性卸料裝置。3.1 沖裁工序總力的計(jì)算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖一個(gè) φ2.6mm 孔的力 P1、 ，落外型料的力 P2，向下推出 φ2.6mm 沖孔廢料的力 P3，向下推出外形坯件的力 P4，彈性卸料板卸板料的力是由壓力機(jī)提供的，其沖裁 φ2.6mm 和外形坯件后卸條料的力分別為 P5 和 P6。考慮到模具刃部被河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 11 頁(yè) 共 35 頁(yè) 11磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：P=KLtτ式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度 (MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3上式中抗剪強(qiáng)度 τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達(dá)式又可表示為： P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。表 8—9[2]得 H62 軟黃銅的 σ b=294MPaP1=2.6π×0.5×294=1200.2NL2=9.6+4×2+（4.8-3.4）×2+ =46.1mm?)25.6(302??P2=46.1×0.5×294=6776.7N推件力 Pt=nKtPKt—推件力系數(shù),查表 3—22[3]得 Kt=0.06n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)表 3—63[3]可得和 h=4mm,故 n=8P3=8×0.06×1200.2=576.1NP4=8×0.06×6776.7=3252.9N頂件力： Pd =KdP——頂件力系數(shù)，查表 3—22[3]得 Kd =0.06P5=0.06×1200.2=72.1N河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 12 頁(yè) 共 35 頁(yè) 12P6=0.06×6776.7=406.7N工序總力 P 總 =P1+P2+P3+P4+P5+P6=1200.2+6776.7+576.1+3252.9+72.1+406.7=12284.7N≈12.3KN3.2、彎曲力的計(jì)算根據(jù)制件的設(shè)計(jì)要求，為了提高彎曲件的精度，減小彎曲回彈，擬采用校正彎曲，校正力比彎曲力大的多，而且兩個(gè)力先后作用，因此采用校正彎曲時(shí)，一般只計(jì)算校正力：F 校 =ApF 校 ——校正時(shí)的彎曲力A——校正部分的垂直投映面積p——單位面積上的校正力,查表 5—4[3]得 p=80~10MPa,取p=90MPa =90N/mm2A=4×(1.6-0.5) ×2=8.8mmF 校 =8.8×90=792NP 總 〉F 校此模具先沖裁后彎曲，所以選用壓力機(jī)應(yīng)以沖裁力為基準(zhǔn)。3.3、彈性橡膠板的計(jì)算本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修模量 5mm；凸模凹進(jìn)卸料板 1mm；公件厚度 0.5mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模 1mm；以上四項(xiàng)長(zhǎng)度之和就是橡膠板的工作行程 S 工作 ；即S 工作 =（5+1+1+0.5）mm=7.5mm取壓縮量為自由高度的 0.3 則橡膠的自由高度為:H 自由 = = =30mm3.0工 作 75由上面計(jì)算可知：P 卸 = P5+ P6=72.1+406.7=478.8N預(yù)壓縮量取 15%，由圖 1-17 可查出 P=0.5MPa，此時(shí)橡膠板應(yīng)具有足夠的河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 13 頁(yè) 共 35 頁(yè) 13卸料力，其卸料力的大小用式 1-2 計(jì)算橡膠板所需的面積。則A= = =957.6 =9.576 ≈10PF5.08472m2c2m結(jié)合模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度 H 自由 與直徑D 之比需要滿下式：0.5 橡膠板的自由高度為 30mm，厚度不可低于要求的尺寸，5.1H?自 由超出這個(gè)厚度時(shí)應(yīng)考慮到每加厚 1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷。橡膠板的總面積為 10 ,分為 2 塊，每個(gè)用螺釘安裝在一塊， ，中間鉆孔。兩塊橡膠板的cm厚度無(wú)比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40---45HRC。4 壓力機(jī)的選擇4.1 初選壓力機(jī)查文獻(xiàn)[4]開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 J23-3.15。模柄尺寸mm型號(hào)公稱壓力 /kN滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺(tái)尺寸 /mm最大裝模高度/mm可傾斜角/·連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 /mm 直徑深度J23-3.1531.5 25 120250×16095 452525454.2 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 14 頁(yè) 共 35 頁(yè) 14此為多凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算大凸模的壓力中心圖 5（a ）壓力中心圖計(jì)算其壓力中心的步驟 如下：①、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見(jiàn)圖）②、在任意距離處作 x-x 軸 y-y 軸③、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到 x-x 軸的距離 y1, y2, y3, y4 和到 y-y 軸的距離 x1, x2, x3, x4, ④、大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定：到 y-y 軸的距離x0= 987654321lllll xlxxxl ???= 7.15.4.0.8.4 15.98468..4? ???????=4.94mm到 x-x 軸的距離y0= 987654321lllll ylyyyl ???=河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁(yè) 共 35 頁(yè) 1587.15.48.60.48.4 0.)92(9275)3(7).(28. ??? ???????=0mm⑤、由于另一個(gè)沖孔凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為圖 6（b）總壓力中心示意圖到 y-y 軸的距離x0= 21l?= =5.7mm43.6.89?到 x-x 軸的距離y0= = =1.55m21l?.1.05?河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 16 頁(yè) 共 35 頁(yè) 165 工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化5.1 工作零部件的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dap=（d+x△） -δp 0凹模尺寸dd=(d+x△+Z min)0+δ式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmdp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，查表 2-30[2]得：沖孔 時(shí) x=1。15.062??Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm①、沖裁 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算15.062??凸模尺寸 查表 2-29[2]查得 δ 凸 =-0.004，δ 凹 =+0.006dap=（d+x△） -δp 0 =(2.6+1×0.15)0-0.004 =2.750-0.004凹模尺寸由表 2-23[2]得 Zmin=0.025dd=(d+x△+Z min)0+δ =(2.6+1×0.15+0.025)0+0.006 =2.7750+0.006②、外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 17 頁(yè) 共 35 頁(yè) 17正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸------- 第一類尺寸 A第一類尺寸：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸------- 第二類尺寸 B第二類尺寸：B j=(Bmax+x△) 0-0.25△c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸 C第三類尺寸：C j=(Cmin+0.5△)? 0.125△其落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：圖 7（a ）凹模河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 18 頁(yè) 共 35 頁(yè) 18第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：查表 2—34[2]得 x△=0.180 △=0.360 A1=(Amax-x△) 0+0.25△ =(10-0.180) 0+0.25×0.360=9.8200+0.090A2=(Amax-x△) 0+0.25△ =(9.6-0.180) 0+0.25×0.360=9..4200+0.090查表 2—34[2]得 x△=0.150 △=0.300A3=(Amax-x△) 0+0.25△ =(4-0.150) 0+0.25×0.300=3.85 0+0.075查表 2—34[2]得 x△=0.150 △=0.300A4=(Amax-x△) 0+0.25△ =(3.25-0.150) 0+0.25×0.300=3.100+0.075查表 2—34[2]得 x△=0.250 △=0.130 δ=+0.06A5=(Amax-x△) 0+0.25△ =(2-0.250) 0+δ =1.750+0.06落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是9.82mm、9.42mm、3.85mm、3.10mm、1.75mm 不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.025mm。圖 7（b）落料凸模③. 彎曲凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算a.凸模圓角半徑當(dāng)工件的相對(duì)彎曲半徑 r/t 較小時(shí)，凸模圓角半徑 rT 取等于工件物彎曲半徑，但河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè) 19不應(yīng)小于最小彎曲半徑 0.175，所以凸模半徑等于 r=1.6b.凹模圓角半徑凹模圓角半徑不能過(guò)小，以免擦傷工件表面，影響沖模壽命。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏侈。r A 值通常根據(jù)材料厚度取為：t=0.5 rA=(3~6)t, 取 rA =4t=2mm c.凹模深度凹模深度 l0 過(guò)小，則坯料兩端未受壓部分太多，工件回彈大于且不平直，影響工件質(zhì)量。若過(guò)大，則浪費(fèi)模具鋼材，且需沖床有較大的工作行程。U 形彎曲模：由于彎邊高度不大于 U 形件，則凹模深度應(yīng)大于零 件的高度，h0=3 凹模深度 l0 查表 得 l0=15mm。]1[d.彎曲凸凹模橫向尺寸及公差。決定 U 形件彎曲凸凹模橫向尺寸及公差的原則是：工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。而凸凹模的尺寸和公差則應(yīng)根據(jù)工件的尺寸，公差，回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。尺寸標(biāo)注在內(nèi)形上的彎曲件。凸模尺寸為 L =(L +0.75△)Tmin0T??凹模尺寸為 L =(L +Z)AA??0L .L ----凸，凹模橫向尺寸；TAL ----彎曲件橫向的最小極限尺寸；min△---彎曲件橫向的尺寸公差，對(duì)稱偏差△=2△ 1---凸模的制造公差，可采用 IT7～I(xiàn)T9 級(jí)精度，一般取凸模的精度比凹AT?模精度高一級(jí)。L =（2.9+0.75×0.6） =3.35T0T??02.?L =(3.35+1.05) =4.4AA??02.`（2）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（用一個(gè)整體的凸模固定板）沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 20 頁(yè) 共 35 頁(yè) 20成逐漸增大的多級(jí)臺(tái)階形式如圖 5 所示：圖 8 標(biāo)準(zhǔn)凸模示意圖凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：L=h1+h2+h3- h4式中 L—凸模長(zhǎng)度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—橡膠板的厚度 ，mmh4—凹進(jìn)卸料板內(nèi) 1mm河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 21 頁(yè) 共 35 頁(yè) 21圖 9 沖孔凹模內(nèi)行示意圖 整體式凹模如圖 6 裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹模孔的最大寬度，mm 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，查表 8—1[3]得 K=0.30凹模高度 H=KB=0.30×15=4.5mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值 15mm凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×15=22.5mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 22 頁(yè) 共 35 頁(yè) 22圖 10 螺孔與凹模邊界示意圖d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 10mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞查得螺孔選用4×M8 的螺釘固定在下模座。故選用如圖７： 螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mm螺孔到凹模內(nèi)緣的最小距離 d=8mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 圖７ 螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于１６。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 100×80×15①?zèng)_孔小凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）沖孔小凸模長(zhǎng)度 L=15+30+11-1=55mm由小凸模刃口 d=2.75.mm 查手冊(cè)﹝2﹞ 表 2.54 可知 h=3mm, D1=9mm, D=6mm, L=52小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對(duì)于圓形凸模 dmin≥ ][4??t式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)第 23 頁(yè) 共 35 頁(yè) 23t—沖裁材料厚度，mm—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa?—凸模材料許用強(qiáng)度，取（1.0~1.6）×103MPa???dmin≥ = =0.52mm 所以承壓能力足夠。][4?t310.265?抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Ｌｍａｘ≤270d 2/ F式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mmF — —沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤270d2/ =270×2.752/ =58.9mm 所以長(zhǎng)度適宜。.10凸模固定端面的壓力q =
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