底座沖壓沖孔落料模具設(shè)計(jì)
底座沖壓沖孔落料模具設(shè)計(jì),底座,沖壓,沖孔,模具設(shè)計(jì)
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
插圖清單
圖1 零件圖………………………………………………………………4
圖2 排樣方案……………………………………………………………6
圖3 壓力中心計(jì)算………………………………………………………9
圖4 落料凹模刃口部分尺寸 …………………………………………14
圖5 定位板 ……………………………………………………………18
圖6 模柄 ………………………………………………………………23
圖7 彎曲部分的工作簡(jiǎn)圖 ……………………………………………24
附表清單
表1 壓力中心的坐標(biāo)……………………………………………………9
表2 卸料板橡膠設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………16
表3 中性層位移系數(shù)X…………………………………………………23
表4 最小彎曲半徑……………………………………………………………24
表5 彎曲U形件的凹模深度及底部最小厚度……………………………25
表6 單位面積校正力P值……………………………………………………28
表7 彎曲模的材料選取、熱處理及各部分尺寸…………………………30
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
底座沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要：本設(shè)計(jì)題目為底座沖孔落料模設(shè)計(jì)。通過對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者沖壓模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，介紹了模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意的要點(diǎn)，并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整性、易更換性及模具成本。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對(duì)底座沖孔落料模的各主要尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：沖壓模 工藝分析 模具結(jié)構(gòu)
Base in the beam blanking die design
Abstract:The topic for the design of the former Liang punching blanking die design. The designer’s foundation knowledge is reinforced and is able to design more complex press die through the design.
The critical points of die for stamping design are introduced, and the adjustable character of die structure,exchange character as well as the die costs are all considered farther. Starting from controlling dimensional accuracy, the carry the cover to the main dimensions of stamping die are carried out so as to determine the size of different parts, the die design and the process of parts as well as assembling process and etc of stamping die are stated in details.
Key words: stamping die process analysis die structure
機(jī)械加工工序卡
工序名稱
車
工序號(hào)
04
零件名稱
沖孔凸模
零件號(hào)
00-08
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
7
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
58～62HRC
設(shè) 備
夾 具
名 稱
輔 助
工 具
名 稱
型 號(hào)
數(shù)控銑床
0i
虎鉗
安 裝
工 步
安裝及工步說明
刀 具
量 具
走 刀
長(zhǎng) 度
mm
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
mm
進(jìn)給量
mm/min
主 軸
轉(zhuǎn) 速
r/min
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
找正
1
粗加工
車刀
游標(biāo)卡尺
38
1
1.5
400
0.5
找正
2
車退刀槽
切斷車道
游標(biāo)卡尺
1
1
1
800
0.8
找正
3
精車
車刀
千分尺
37
2
0.5
1200
0.5
設(shè) 計(jì) 者
謝玉平
指 導(dǎo) 教 師
杜偉
共 1 頁(yè)
第 1 頁(yè)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡
零件號(hào)
00-08
凸模
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
下料
鋸床
虎鉗
直尺
02
鍛造
空氣錘
鋼板尺
03
熱處理（回火）
熱處理爐
火鉗
04
車削
車床
卡盤
車刀
游標(biāo)卡尺
05
熱處理（淬火）
熱處理爐
火鉗
06
磨削
磨床
頂針
砂輪
千分尺
07
修銼
游標(biāo)卡尺
編制 謝玉平 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
1 緒論
沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大,嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)中模具的是用已經(jīng)越來越引起人們的重視,我而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。
1.1 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢(shì)
改革開放以來，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，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)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)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(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志?。
???近年許多模具企業(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ΑＲ恍﹪?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用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)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，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)。?
?雖然中國(guó)模具工業(yè)在過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)量是重要的發(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)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
?
2沖孔落料模設(shè)計(jì)
產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
工件名稱：底座
工件簡(jiǎn)圖:如圖所示
材料：20
厚度：1.2mm
圖 1 底座
2.1 沖壓件工藝性分析
此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序，材料為20鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有8個(gè)φ12孔，孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，零件圖上形狀尺寸168mm,8mm， ,25mm,36mm均為自由公差可10看作IT12級(jí)，尺寸精度較低?？仔木嗟墓顬?.2屬于IT11級(jí)精度，可以通過模具結(jié)構(gòu)的正確性設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。
2.2 沖壓工藝方案的確定
該零件包括沖孔和落料兩個(gè)基本工序，可以有三種工藝方案。
方案一：先沖孔，后落料，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔－落料，在加彎曲。采用生產(chǎn)。
方案三：沖孔－落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足生產(chǎn)批量要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都高，易于批量生產(chǎn)，接近凸凹模的許用最小壁厚，見表2.9.6【6】模具強(qiáng)度較好制造難度小，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)，操作較方便，方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，但操作不方便，送料速度較快，通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件選擇第二種方案較為合適。沖壓生差采用該方案最佳。
2.3主要設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.1 排樣方式的確定與計(jì)算
設(shè)計(jì)復(fù)合模，首先要設(shè)計(jì)條件排樣圖。底座的形狀簡(jiǎn)單。由于零件外形尺寸為自由尺寸對(duì)精度要求不高，為了提高材料的利用率減少?zèng)_裁力，雖然這時(shí)會(huì)使零件外形尺寸公差等級(jí)降低但是經(jīng)過籌兼顧，全面考慮。這里我們采用少?gòu)U料排樣。如圖所示
圖2少?gòu)U料排樣
查板材標(biāo)準(zhǔn)【2】宜選1250mm×1500mm的鋼板，每張鋼板可剪裁31張條料（170mm×1500mm）每張條料可沖8個(gè)工件。故每張鋼板的利用率為
A1： 零件面積
A2: 鋼板面積
2.3.2 沖壓力的計(jì)算
該模具采用復(fù)合模，擬選用彈性卸料下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算如下：
由上式知 沖裁件面積A1： A1＝432 .24mm2
條料寬度 B＝40mm
步距S S＝80mm
一個(gè)步距的材料利用率
==
=80%
沖壓力：
沖裁力F： F＝KLt
式中： F—沖裁力（KN）
L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）
t—沖裁件材料厚度
—被沖材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）
K—系數(shù)，一般取1.3.
上式抗剪強(qiáng)度與材料種類和培料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中產(chǎn)迅查詢
為方便計(jì)算，可取材料的＝0.8. 故沖裁力表達(dá)方式又可表示為：F＝1.3Lt≈Lt
式中—被沖裁材料抗拉強(qiáng)度（MPa）查手冊(cè)【3】得20鋼的為355～500MPa ?。?60Mpa
卸料力Fx：Fx＝KxF
Kx—卸料力系數(shù) 見【1】表2.6.1 取Kx＝0.4
Fx＝0.4×146880N＝58752N
推件力FT FT＝nKTF
KT—推件力系數(shù)見【1】表2.6.1 取FT＝0.055
n—同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)
n=h/t
式中：h—凹模洞口的直刃壁高度
t—板料厚度
n=h/t=8/1.2=7
查【1】表2.9.4 h≥6 取h＝8mm
沖壓工藝總力Fz:
彈性卸料：下出料方式
2.3.3 壓力中心的確定及相關(guān)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。
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3壓力中心坐標(biāo)
表1為壓力中心坐標(biāo)：
基本要素長(zhǎng)度
L/ mm
各基本要素壓力中心坐標(biāo)值
X
Y
L1=3
-80
0
L2=28
-79.85
17.85
L3=12
-154
-18
L4=12
-148
-18
L5=12
-142
-18
L6=12
-88
-17.85
L7=12
-76
-18
L8=12
-54
-18
L9=12
-34
-17.5
L10=12
-8
-17.5
同理可以得出：
2.3.4初選壓力機(jī)
若選用J23-16【2】 C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，故滿足要求。
通過校核;選開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-16【2】表1-82；
公稱壓力:160KN
滑塊行程：55mm
最大閉合高度：220mm
閉合高度調(diào)整量：45mm
立住距離：220mm
滑塊中心線至床身距離：160mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：300mm×450mm
墊板尺寸：40mm
模柄孔尺寸：40mm×60mm
最大傾角斜度：50
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1工作零部件計(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：
凹模尺寸：
孔心距：
上述中：
DA , DT —落料凹，凸模尺寸
dT , dA —沖孔凸，凹模尺寸
dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸
L，Ld—工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸
—工件制造公差
Zmin—最小合理間隙
X—磨損系數(shù)
凸，凹模的制造公差，可按IT6～I(xiàn)T7級(jí)來選取。
未注公差按IT14級(jí)計(jì)算 x＝0.5
查表2.33【1】
Zmin=0.132mm Zmax-0.240mm
Zmax-Zmin=0.240mm-0.132mm=0.108mm
—制造公差按IT14級(jí)取0.25，沖孔：
校核：
滿足間隙公差條件
孔心距：
外形落料凸模，凹模刃口尺寸計(jì)算
凹模磨損后會(huì)增大的尺寸———第一類尺寸
圖 4 落料凹模
對(duì)于尺寸168mm，12mm, 4mm, 8mm 選x＝0.5 制造公差取IT14.
168mm △＝0.87 ； 12mm △=0.43 ；
4mm △=0.025 ； 8mm △=0.43
落料凸模的基本尺寸與凹模相同分別為101.151mm, 16.8925mm, 1.875mm ,13.957mm , 1.875mm
3.2工件零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.2.1落料凸模
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工。
2個(gè)M8螺釘固定在墊板上（查【3】表1-210）與凸模定板的配合按H6/m5其總長(zhǎng)按公式2.9.2查【1】得L＝h1+h2+t+h
選彈性卸料板
L—凸模長(zhǎng)度（mm）
h1—凸模固定板厚度（mm）
h1=(0.6～0.8)H 取h1=(0.6～0.8)H=13.2～17.6mm h1=16mm
H—凹模厚度
H2—卸料板厚度（mm）
H2=(0.8～0.2)H=17.6～22mm 取h2=20mm
t—材料厚度
h—增加強(qiáng)度，它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5mm～1mm）；凸模固定板與卸料板之間的安全距離等一般取10～20mm
L=h1+h2+t+h=16+20+1.5+16=53.5mm
由于所沖的孔均為圓形，而且都不需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式。一方面加工簡(jiǎn)單另一方面有便于裝配與更換選A型。
查表【3】1-214沖8個(gè)mm的圓形凸模結(jié)構(gòu)
3.2.2 凹模
凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)要依據(jù)計(jì)算壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3， 計(jì)算凹模厚度H
H≥15mm K系數(shù)查【1】中表2.9.5 K=0.20
B1—凹?？椎淖畲髮挾?但不小于15mm
凹模壁厚C C=(1.5～2)H
H=0.2×103=20.6mm 取H=22mm
C=(1.5～2)H=33～44mm
凹模壁厚C=40mm
凹模寬度B=b2+2C=17+2×40=97mm
凹模長(zhǎng)度L L=2b1+2C=2×103+2×40=286mm (送料長(zhǎng)度)
3.2.3 彈壓卸料板
彈壓卸料板厚度H=14mm.由表2.30查得卸料板孔與凸模的單邊間隙
Z1/2=0.15
3.2.4 卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm .卸料釘尾部應(yīng)有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模1mm，有誤差時(shí)，有誤差時(shí)通過螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
3.2.5 卸料板橡膠設(shè)計(jì)
卸料板橡膠設(shè)計(jì)計(jì)算表一。選用4塊橡膠的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，影響模具的正常工作。
表2卸料板橡膠設(shè)計(jì)計(jì)算
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
卸料板的工作行程hI
H=h1+h+h2
4.3mm
h為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm
h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度
橡膠的工作
HI=hI+
9.2 mm
為凸模修模量
橡膠的自由高度
=4 hI
38mm
取HI為高度的25%
橡膠的預(yù)壓縮量
=15%
5.7mm
一般=（10%～15%）
每個(gè)橡膠承受的載荷F1
F1=/4
1201 N
選用4個(gè)圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=
56.63 ㎜
此為圓筒的內(nèi)徑，取
d=13㎜,P=0.5 MPa
校核橡膠的高度
0.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H按
=—
31.5㎜
聚氨酯橡膠：表8—47聚氨酯橡膠尺寸（冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)）也可選標(biāo)準(zhǔn)件：D=45㎜ d=13㎜ H=40㎜
由表8—50查得內(nèi)孔d與相應(yīng)的卸料螺釘尺寸d=13配用螺釘d=12（GB2867.5—81）
3.2.6 定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.2.7 定位板板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
經(jīng)查表【1】分析得導(dǎo)料板長(zhǎng)度L=200mm，寬度B=32mm ，厚度h=6mm如圖
圖5定位板
3.2.8標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
凹模周界Ｌ＝286mm,B=97mm,閉合高度h1=220mm
上模座（GB/T28255.9） 286×97×35
下模座（GB/T2855.10） 286×97×40
導(dǎo)柱（GB/T.2861.1） d/mm×l/mm
d/mm×l/mm mm×150mm
28mm×150mm
導(dǎo)套（GB/T2861.6） 導(dǎo)套d/mm×l/mm×D/mm
分別為25×85×33， 28×85×33
上模座厚度H上模取45mm，上模座墊板厚度 H墊取8mm，固定板厚度取20mm，下模座厚度取40mm，那么該模具的閉合高度
=++L+H+H下-h2=35+8+53.5+22+40-2=156.5mm
式中：L—凸模長(zhǎng)度 l=53.5mm
H—凹模厚度，H=22mm
h2—凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度h2=2mm.
模柄與上模座的聯(lián)接采用旋入式的結(jié)構(gòu)如圖所示。
d= 38㎜
D=40㎜
D1=48㎜
H=35㎜
H1=95㎜
圖6模柄
3.2.9底座沖孔落料模的裝配
根據(jù)復(fù)合模裝配要點(diǎn),選凹模作為裝配基準(zhǔn),先裝下模,在裝下模,并調(diào)整間隙,試沖、返修。具體裝配如下:
（1）凸、凹模預(yù)配
①裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求精度、形狀。
②將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?檢查其間隙是否加工均勻。不適合者應(yīng)重新修?；蚋鼡Q。
（2）凸模裝配
以凹模孔定位,將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中,并擠緊牢固。
（3）裝配下模
①在下模座上劃中心線,按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板。
②在下模座、導(dǎo)料板上,用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置,并分別鉆孔,攻絲；
③將下模座、導(dǎo)料板、凹模、彈簧裝在一起,并用螺釘緊固,打入銷釘
（4）裝配上模
①在已裝配好的下模上放等高墊鐵,再在凹模中放入0.12mm的紙片,然后將凸模與固定板組合裝入凹模；
②預(yù)裝上模座,劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆削螺孔、銷孔；
③用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起、但不要擰緊；
④將卸料板套裝在以裝入固定板的凸模上,裝上橡膠和卸料螺釘,并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量,使預(yù)料板高出凸模下端約1mm；
⑤復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后,緊固螺釘;
⑥安裝導(dǎo)正銷、承料板;
⑦切紙檢查,合適后打入銷釘
（5）試沖與調(diào)整
裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果做相應(yīng)調(diào)整
4 彎曲部分的設(shè)計(jì)
4.1 彎曲力的計(jì)算：
當(dāng)彎曲圓角半徑較小（r＜0.5t）時(shí)，根據(jù)毛抷與制件等體積法計(jì)算；當(dāng)彎曲圓角半徑較大（r＞0.5t）時(shí)，根據(jù)中性層長(zhǎng)度不變?cè)碛?jì)算。
因?yàn)镽4、R6＞0.5×2=1㎜,屬于圓角半徑較大的彎曲件。所以彎曲件的展開長(zhǎng)度按直邊區(qū)與圓角區(qū)分段進(jìn)行計(jì)算。視直邊區(qū)在彎曲前后長(zhǎng)度不變，圓角區(qū)展開長(zhǎng)度按彎曲前后中性層長(zhǎng)度不變條件進(jìn)行計(jì)算。
彎曲件曲率半徑及彎曲中性層位置的確定：由于R1∕t=4∕2=2，查表1得中性層的位移系數(shù)X1=0.46；
變形區(qū)中性層曲率半徑ρ可按經(jīng)驗(yàn)公式ρ=r+xt計(jì)算
故 ρ1=r+xt=(4+0.46×2)mm=4.92mm
同理R2/t=4∕2=2，查表1得中性層的位移系數(shù)為X2=0.46；
得 ρ2= r+xt=(6+0.46×2)mm=6.92mm
4.1.1毛胚尺寸（中性層長(zhǎng)度）
L總=∑L直+∑L弧
∑L弧=∑L1弧+∑L2弧
∑L1弧=παρ1∕180°
=3.14×60°×4.92÷180°
=5.15 mm
∑L2弧=παρ2∕180°
=3.14×120°×6.92÷180°
=14.485mm
該零件的毛抷展開寬度為
L總=∑L直+∑L弧
=［40-2×（28×tan30°+2）+2×(28/sin60°-8)+2×5.15+14.53］mm
=(40-4/3+10.3+14.53) mm
= 40.52 mm
進(jìn)行半成品工件加工使其在40mm.
表3中性層位移系數(shù)x
r/t
2
3
4
5
V形彎曲
0.46
0.47
0.48
0.48
U形彎曲
0.45
0.46
0.47
0.48
4.2彎曲模工作部分的尺寸計(jì)算
4.2.1凸模工作部分的計(jì)算
1）凸模圓角半徑
當(dāng)彎曲件的相當(dāng)圓角半徑r/t較小時(shí)，取凸模圓角半徑r凸等于或略小于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于表2所列的最小彎曲半徑rmin。若彎曲件的r/t小于最小彎曲半徑rmin/t，則彎曲時(shí)應(yīng)取r凸＞rmin，然后增加一道整形工序，使整形模的凸模圓角半徑r凸=r見圖2。
當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r/t較大（t/t≥10），精度要求較高時(shí)，必須考慮回彈的影響，根據(jù)回彈值的大小對(duì)凸模圓角半徑r凸進(jìn)行修正。
表4最小彎曲半徑rmin
材 料
正火或退火
冷作硬化
彎曲線方向
平行纖維方向
垂直纖維方向
平行纖維方向
垂直纖維方向
15、20、Q235
0.5t
0.1t
1.0t
0.5t
如圖所示：
圖7彎曲部分的工作簡(jiǎn)圖
由于此工件的R2/t=4/2=2較小，且R2為12mm，大于最小彎曲半徑（rmin=t=0.5×2=1.0mm），故凸模的圓角半徑r凸=R2=12mm
2）凸模長(zhǎng)度的計(jì)算
當(dāng)采用彈性壓料板時(shí)，凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算
L=h1+h2+h3+t+h
式中h1——凸模固定板厚度（mm）；
H——壓料板厚度（mm）；
h3——凸模進(jìn)入凹模的厚度（mm）；
t——板料的厚度（mm）；
h——附加長(zhǎng)度（mm）。
代入數(shù)據(jù)得L=(12+12+2+20+20)mm
=66mm
4.2.2凹模圓角半徑
凹模圓角半徑r凹的大小對(duì)彎曲力以及彎曲件的質(zhì)量均有影響。r凹過小會(huì)使彎曲力的力臂減小，毛抷沿凹模圓角滑入時(shí)的阻力增大，彎曲力增加，并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)毛抷會(huì)發(fā)生偏移。
實(shí)際生產(chǎn)中，r凹通常根據(jù)材料的厚度t選取。
當(dāng)t＜2mm，r凹=（3～6）t
當(dāng)t=2～4mm，r凹=（2～3）t
當(dāng)t＞4mm，r凹=2t
因?yàn)椴牧虾穸葹?mm，所以r凹=（2～3）t，故凹模圓角半徑取r凹=4mm。
對(duì)于v形彎曲模的凹模底部圓角半徑r凹′見圖2，可根據(jù)彎曲變形區(qū)坯料變薄的特點(diǎn)，取r凹′=（0.6～0.8）（r凸+t）計(jì)算：
r凹′=（0.6～0.8）（6+2）=4.8～6.4取r凹=6mm
4.2.3凹模工作部分深度的計(jì)算。
凹模工作部分的深度決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響。凹模深度L。及底部最小深度h如圖1所示，數(shù)值查表3，但應(yīng)保證凹模開口寬度L凹之值不大于彎曲坯料展開長(zhǎng)度的0.8倍。此彎曲件：凹模的深度為15～20mm，凹模底部的最小厚度為22mm，L凹=70mm。
表5彎曲U形件的凹模深度及底部最小厚度
彎曲件的邊長(zhǎng)l
材料厚度
≤2
2～4
﹥4
l0
h
l0
h
l0
h
＞50～75
＞75～100
＞100～150
20～25
25～30
30～35
27
32
37
30
35
40
32
37
42
35
40
50
37
42
47
5 彎曲件回彈值的計(jì)算
小變形程度（r/t≥10）時(shí)，回彈大，先計(jì)算凸模圓角半徑，在、再計(jì)算凸模角度；大變形程度（r/t＜5＝時(shí)，卸載后圓角半徑變化小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲時(shí)，彎曲中心角不為90°，查相關(guān)手冊(cè)，r/t=4/2=3＜5，屬于大變形程度。
其回彈值可按下式計(jì)算：
△ α=α/90°△α90°
式中△α——彎曲件的彎曲中心角為α?xí)r的回彈角；
△ α90°———彎曲中心角為90°時(shí)的回彈角；
α——彎曲件的彎曲中心角。
經(jīng)查表3.2得，彎曲中心角為90°的回彈角△α90°=3°，代入得
△α=120°/90°×3°=4°
6 彎曲力的計(jì)算
U形件自由彎曲時(shí)的彎曲力F自為
=0.6kbt/(r+t)
式中——沖壓行程結(jié)束時(shí)自由彎曲的彎曲力（N）；
K——安全系數(shù)，一般取K=1.3；
b-彎曲件的寬度（mm）；
t——彎曲件材料的厚度（mm）；
——彎曲件的抗拉強(qiáng)度（MPa）；
r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm）。
查表及有關(guān)資料得K=1.2，b=12mm，t=1.2mm， =450MPa，r=4mm
代入得：
=0.6kbt/(r+t)
=1.2×1.2×12×4×450/（6+4）N
=3.05424KN
改裝是設(shè)有頂件裝置和壓料裝置的單工序彎曲模，其頂件力或壓料力的值可近似取自由彎曲力的30%～80%，即
（或）=K
得=（0.3～0.8）×3.15KN=（1.053～2.808）KN
取 =2KN
同理：=（0.3～0.8）×3.15KN=（1.053～2.808）KN
取=2KN
校正彎曲時(shí)，校正彎曲力最大值在壓力機(jī)工作到下止點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力（或接觸彎曲力），而彎曲工作過程中，二者又不是同時(shí)存在。因此查表4得P=70MPa，所以校正力F校為：
=AP=（20×39）×70N=54.6KN
式中——校正彎曲力（N）；
A-——校正部分投影面積（mm2）；
P——單位面積的校正力（MPa）。
表6單位面積校正力P值
材料
材料厚度t/mm
＜1
1～3
3～6
6～10
10～20鋼
25～35鋼
30～40
40～50
40～60
50～70
60～80
70～100
80～100
100～120
對(duì)于校正彎曲，由于校正彎曲力比F頂和F壓大得多，故F頂、F壓可忽略不計(jì)，但在這里為了保險(xiǎn)起見，在計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力時(shí)，還是將其考慮進(jìn)去。
F壓力機(jī)≥（1.2～1.3）（F校+F頂+F壓）KN
=（1.2～1.3）（54.6+2+2）KN
=（70.32～76.18）KN
故：初選壓力機(jī)型號(hào)為JB23-16.
7 模具總體設(shè)計(jì)
該模具采用彎曲單工序模，大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從右向左送進(jìn)。上模主要有上模座，墊板，壓料板，凸模，凸模固定板，彈性元件，螺釘?shù)攘慵M成；下模主要有凹模，彈簧，螺釘，銷釘，頂桿，定位釘，擋料銷和下模座等零件組成。
該彎曲單工序模的動(dòng)作過程：沖壓時(shí)，板料從右向左送進(jìn)，由擋料銷和導(dǎo)料銷控制條料的送進(jìn)方向和步距。上模下行，進(jìn)行彎曲。彎曲過程中，彈性壓邊圈對(duì)板料起壓邊的作用，彎曲件平直度高，質(zhì)量好。彎曲完畢，上模回程，由于回彈因素，制件會(huì)卡在凹模內(nèi)，由下模的頂桿將其頂出。壓料板需留出擋料銷和導(dǎo)料銷的讓位孔。
8模具主要零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)選用
8.1 支撐零件的選用
矩形模座的長(zhǎng)度應(yīng)比凹模板長(zhǎng)度大40～70mm，寬度可以略大于或等于凹模板的寬度，模座的厚度可以參照標(biāo)準(zhǔn)模座，一般為凹模板厚度的1.0～1.5倍。
8.2壓料裝置
該模具采用彈性壓料裝置可保證V形凸緣的平面度它有壓料板，彈性元件和螺釘組成，裝在上模。彈性卸料板孔與凸模的單邊間隙為0.2mm【（0.1～0.2）t】，在自由狀態(tài)下彈性壓料板應(yīng)高出凹模刃口面0.5～1mm，其外形尺寸一般等于或大于凹模尺寸。
8.3彎曲模的材料的選用及熱處理
表7該彎曲模的材料選取、熱處理及各部分尺寸
零件名稱
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)
材料牌號(hào)
硬度/HRC
尺寸（Hmm×Lmm×bmm）
下模座
GB/T9436
HT200
——
44×200×130
上模座
GB/T9436
HT200
——
44×200×130
凹模
——
T10A
56～62
44×125×80
凸模
——
T10A
56～62
66×58×22
凸模墊板
——
T8A
43～48
6×125×80
凸模固定板
——
45
——
12×125×80
螺釘
GB/T699
45
45～48
M12
銷釘
GB/T699
45
45～48
φ12
9 設(shè)備的選定
初選壓力機(jī)的公稱壓力為160KN，即JB23-16型開式雙柱可傾壓力機(jī)。
JB23-10型壓力機(jī)的滑塊行程為55mm，大于工件高度的兩倍，滿足彎板彎曲時(shí)的沖壓行程。
最大閉合高度：220mm
最大裝模高度：175mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：45mm
壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸（前后×左右）300mm×450mm
模柄孔尺寸：（直接×深度）φ40mm×60mm
最大傾斜角度：35°
由于彎曲模不是標(biāo)準(zhǔn)模架，因此，需要自行設(shè)計(jì)。取上模座高度為44mm，凸模固定板高度為12mm，凹模的高度為44mm，墊板高度為6mm，下模座高度為44mm，壓料板的厚度為12mm，板料厚度為2mm，中間的安全距離為20mm。彎曲模閉合高度是指沖床運(yùn)行到下止點(diǎn)時(shí)，模具工作狀態(tài)的高度。故模具的閉合高度為
H= + ++ + + + +
=（44+6+46+44+44）mm
=186mm
10 結(jié)束語(yǔ)
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一部分，是衡量一個(gè)學(xué)生專業(yè)課水平的重要標(biāo)志。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們所學(xué)課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練，也是我們步入工作前的一次檢驗(yàn)。
就我個(gè)人而言，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了極為深刻的認(rèn)識(shí)，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，回顧一個(gè)多月的設(shè)計(jì)生活，讓我感慨頗深，主要體會(huì)有以下幾點(diǎn)：
(1) 扎實(shí)的基礎(chǔ)課，專業(yè)課是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)
由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設(shè)計(jì)又或多或少的用到了這些知識(shí)，從而迫使我認(rèn)真扎實(shí)的學(xué)習(xí)了以前的課程，并加深了對(duì)這些課程的理解、真正有一種溫故而知新的感覺，如機(jī)械制圖中的各種線型的特點(diǎn)應(yīng)用，材料力學(xué)中的應(yīng)力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測(cè)量技術(shù)中公差的正確選用，模具的加工與制造技術(shù)。塑料模具的設(shè)計(jì)與制造步驟，模具材料的正確選用等。
(2) 理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性
以前的學(xué)習(xí)中，基本上是純理論的學(xué)習(xí)，雖然有金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進(jìn)行過真正的設(shè)計(jì)，從而使理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)后的一次真正的練兵。我認(rèn)真回顧了以前所見所學(xué)的塑料模知識(shí)，在腦海里反復(fù)了思考了塑料模的步驟，然后開始到圖書館查資料作設(shè)計(jì)。在作設(shè)計(jì)的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時(shí)也“窺一斑而知全豹”，自己的學(xué)習(xí)中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺，但是在老師們的幫助下以及自己的努力下，我終于克服了重重困難，使設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)行。通過向老師們請(qǐng)教，我了解到設(shè)計(jì)要面向企業(yè)，面向市場(chǎng)的原則，畢業(yè)設(shè)計(jì)正是對(duì)實(shí)踐能力的一次強(qiáng)有力的訓(xùn)練，是我們獨(dú)立工作的前湊，將對(duì)我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
(3) 對(duì)模具設(shè)計(jì)中的安全性，經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識(shí)
在設(shè)計(jì)工作中，要不斷對(duì)安全性進(jìn)行分析，從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中，需要考慮到模具的成本問題，經(jīng)濟(jì)效益是工業(yè)生產(chǎn)的前提，成本的高直接決定了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，故在設(shè)計(jì)中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。
(4) 電腦成為設(shè)計(jì)中重要的輔助工具
由于工件形狀復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中計(jì)算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度，后經(jīng)程老師指點(diǎn)迷津，通過Pro/E繪圖和計(jì)算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時(shí)采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理，精度高，方便快捷，在本次設(shè)計(jì)時(shí)，要求機(jī)械繪圖，電子文檔文本，從而對(duì)AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)展，對(duì)WORD，WPS等各種文字處理工具有了更為熟練的操作，而模具CAD技術(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，電腦終將成為設(shè)計(jì)的必備工具，這對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義。
(5) 設(shè)計(jì)態(tài)度直接決定著設(shè)計(jì)質(zhì)量
畢業(yè)設(shè)計(jì)一般時(shí)間都足夠，但足夠的時(shí)間不一定都能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問題外，極為重要的一點(diǎn)便是態(tài)度問題，作為學(xué)生必須要態(tài)度謙虛、工作認(rèn)真、勤學(xué)好問、實(shí)事求是，才能正確對(duì)待設(shè)計(jì)，才有可能取得設(shè)計(jì)的圓滿成功。
總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造有了更深的認(rèn)識(shí)，得到了許多有益的啟示，這對(duì)畢業(yè)后的過渡轉(zhuǎn)變有極重要的影響。在以后的工作中，我將繼續(xù)保持謙虛謹(jǐn)慎的工作作風(fēng)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，多與人交流，提高自己的個(gè)人素質(zhì)和技能積累經(jīng)驗(yàn)，誠(chéng)實(shí)守信，爭(zhēng)取在事業(yè)上更上一層樓，芝麻開花—節(jié)節(jié)高。
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