裝配圖電機(jī)炭刷架冷沖壓模具設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙)
裝配圖電機(jī)炭刷架冷沖壓模具設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙),裝配,電機(jī),機(jī)電,炭刷,沖壓,模具設(shè)計(jì),論文,dwg,圖紙
鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
前言
冷沖模是沖壓加工工藝的裝備之一，被廣泛地運(yùn)用在汽車、飛機(jī)、電機(jī)、儀表以及在國(guó)防工業(yè)中。沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)效率、更新產(chǎn)品等方面具有重要的作用。但同時(shí)，沖壓技術(shù)的推廣受到投入成本低，模具成本高，不適應(yīng)中小生產(chǎn)規(guī)模的特點(diǎn)。但是總的說來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的進(jìn)一步加強(qiáng)，模具行業(yè)，包括冷壓模一定會(huì)得到更普及地應(yīng)用。
隨著沖壓工藝的廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，再加上隨著數(shù)控技術(shù)和機(jī)械CAD/CAM的發(fā)展，冷沖模的發(fā)展和迅速。它以生產(chǎn)率高、成本相對(duì)低廉被廣泛應(yīng)用。外國(guó)的沖壓模發(fā)展水平相當(dāng)高，無論是設(shè)計(jì)還是制造，都達(dá)到較高的水平。以精確的定位，合理的工藝，連續(xù)加工精度很高的薄臂零件。而國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的起步較晚，基本上以單模為主，因此，加工精度夠高。
冷沖模的設(shè)計(jì)包括沖裁模設(shè)計(jì)、彎曲模設(shè)計(jì)、拉伸、脹形等模具的設(shè)計(jì)。冷沖模的設(shè)計(jì)也用到材料學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料、特種加工等方面的知識(shí)。因此它是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。
經(jīng)過了三個(gè)多月的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)，繪圖，我學(xué)會(huì)了沖裁的機(jī)理，沖壓的基本理論；理解了沖裁力，卸料力等工藝參數(shù)的確定；熟悉了沖裁模的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)零件及其設(shè)計(jì)的控制點(diǎn)；同時(shí)對(duì)于彎曲模、沖孔模、拉深模、落料模的結(jié)構(gòu)能夠熟悉了解。
電機(jī)碳刷架的加工包括了沖孔、落料、和彎曲的加工。通過對(duì)沖孔模、落料模、彎曲模的學(xué)習(xí)，分析和比較了各加工工藝方案，完成了模具總體的結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行毛坯尺寸、排樣、工序尺寸、沖壓壓力、壓力中心、模具工作部分尺寸等工藝計(jì)算。繪制了裝配草圖并進(jìn)行零部件初步選用設(shè)計(jì),然后確定外形尺寸,選擇沖壓設(shè)備,繪制總的裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)的零件圖。
落料和沖孔都屬于沖裁模。沖裁模是從條料、帶料或半成品上使材料煙規(guī)定的輪廓產(chǎn)生分離的模具，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓技術(shù)也向高速化、自動(dòng)化、精密化的方向發(fā)展。沖裁模一般分為簡(jiǎn)單模、級(jí)進(jìn)模、和復(fù)合模。簡(jiǎn)單模在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，它是在壓力機(jī)的沖壓行程中完成一次沖裁工藝。簡(jiǎn)單模也分為無導(dǎo)向簡(jiǎn)單模、導(dǎo)板式簡(jiǎn)單模，和導(dǎo)柱式簡(jiǎn)單模；級(jí)進(jìn)模是在單工序沖?；A(chǔ)上發(fā)展的一種多工序、高效率沖模。在壓力機(jī)一次沖程中，級(jí)進(jìn)模在其有規(guī)律排列的幾個(gè)工位上分別完成一部分沖裁工藝，在最后工位沖出完整的工件。由于級(jí)進(jìn)模是連續(xù)沖壓，因此生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，但是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位要求比較嚴(yán)格，因此說制造成本高。復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次沖壓行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位可以同時(shí)完成幾道沖裁工序的模具稱為復(fù)合模。復(fù)合模同連續(xù)模一樣，也是在簡(jiǎn)單模的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種較先進(jìn)的模具。與連續(xù)模相比，沖裁模沖裁件的位置精度高，對(duì)條料的定位精度要求低，復(fù)合模的輪廓尺寸較小。復(fù)合模雖然生產(chǎn)效率高，沖壓件精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，適用于生產(chǎn)批量大，精度要求高，內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。
電機(jī)的炭刷架的材料是冷軋鋼板，適用于冷沖壓加工。如何去安排合理的加工工藝，確保生產(chǎn)的效率最高，同時(shí)也能滿足零件的加工要求。這是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在該零件的加工中，包括了沖孔，落料，以及彎曲等冷沖加工。沖孔屬于沖裁加工的一種。沖裁模的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，沖裁過程分為彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段。其斷層直接關(guān)系到?jīng)_裁加工質(zhì)量的好壞，一般的，斷面分為四個(gè)特征區(qū)，即圓角帶，光亮帶，斷裂帶，和毛刺。我們必須有合理的沖裁模的間隔來保證良好的特征帶的分布。沖裁模有刃口尺寸、沖裁力等工藝參數(shù)的確定。在設(shè)計(jì)電機(jī)炭刷架的沖孔和落料加工時(shí)，須首先確定其力學(xué)性能，然后設(shè)計(jì)主要零件，完成結(jié)構(gòu)草圖，最后完成裝配圖。
彎曲是將金屬材料完成一定的角度、曲率和形狀的沖壓工藝方法。通常彎曲加工的材料有板料、棒料、管材和型材。彎曲有回彈的現(xiàn)象，因此回彈會(huì)降低彎曲件的精度，是在彎曲加工中不易解決的問題，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須考慮這個(gè)問題，例如可以考慮通過利用回彈規(guī)律補(bǔ)償回彈，改變彎曲變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)校正回彈等。在了解了彎曲加工的特點(diǎn)及工藝參數(shù)后，安排了炭刷架的合理的工序，熟悉各種模具結(jié)構(gòu)。進(jìn)而完成零件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制零件工作圖。
在沖壓模的設(shè)計(jì)過程中，還必須考慮到模具的成本，因此在進(jìn)行選材，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須盡量不去設(shè)計(jì)形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用鑲嵌式代替整體式的結(jié)構(gòu)。針對(duì)模具的定位要求高的特點(diǎn)，在零件的設(shè)計(jì)中必須要有比較高的加工精度要求。總的一句話，必須在有高的模具壽命和滿足加工精度要求的基礎(chǔ)上，盡量降低模具材料的成本，簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)，這樣才能有利于這個(gè)行業(yè)在我國(guó)的發(fā)
1 確定件的工序方案
根據(jù)工件的形狀.材料.厚度及實(shí)際加工的需要,生產(chǎn)工件的工序過程如下:
1. 從板料上沖出落料件(該落料件即為彎曲體的展開圖的外輪廓形體。根據(jù)彎曲體的展開尺寸,設(shè)計(jì)出沖模,將所需工件沖下。所沖工件如圖所示：
2．第一次沖孔，沖五個(gè)間距要求不太高的圓孔。（這五個(gè)圓孔如上圖所示的五處分布）。
3．第二次沖孔，沖方孔。
4．第一次彎曲，選彎曲復(fù)雜部分，即如上圖所示的a. b部分。
5．第二次彎曲，彎曲兩邊，即U形彎曲。彎折線如上圖中虛線所示。
6．第三次彎曲，彎曲中間，彎折線如上圖紅線所示。
?。? 第三次沖孔，此乃最后一道工序，因?yàn)榇藘煽组g距要求較高，如果放在其它工序中沖，則可能影響定位要求，故最后工序沖此兩孔比較合適。
2彎曲件的展開尺寸
2.1長(zhǎng)度方向上的計(jì)算：
表２-１
r/t
0.25
0.3
0.4
0.5
K
0.31
0.32
0.35
0.37
根據(jù)r/t=0.25查表２－１得此中性層系數(shù)k=0.31。
∴ L圓弧=2πΨP/360°
=ЛΨ（r+kt）
=90Л（0.5+0.31×2）
=1.7627(mm)
L直線=10.5+9+14.5++34×2
=102(mm)
∴ 長(zhǎng)度方向上展開總長(zhǎng)度為：
4L圓弧+L直線=4×1.7627+102=109(mm)
2.2 寬度方向上的計(jì)算：
根據(jù)r/t=0.5查表２－１得中性層系數(shù)k=0.37
∴ L圓弧=ЛΨ（r+kt）/180°
=90Л（1+0.37×2）
=2.7318(mm)
L直線=11+10=21(mm)
∴ L1= L直線+ L圓弧=21+2.731823.73(mm)
另一邊: L直線=11+31=42(mm)
∴ L2=L直線+L圓弧=42+2.7318=44.73(mm)
3 落料模的設(shè)計(jì)
3.1沖裁件的工藝性
3.1.1沖裁體的精度應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)進(jìn)行選擇,在本沖裁中,屬于一般性常見的普通沖裁,因此精度應(yīng)選擇在IT12~IT14極（Ｐ）。
3.1.2毛刺
毛刺的高度與沖裁方式，材料，厚度有關(guān)，正常沖裁中的毛刺高度為:
a 試模時(shí)≤0.05mm
b 生產(chǎn)時(shí)≤0.15mm
3.2 沖裁間隙
確定沖裁間隙的原則是：落料時(shí)，因制件尺寸隨凹模尺寸而定，故間隙應(yīng)在減小凸模尺寸上取得；沖孔時(shí)，因孔的尺寸隨凸模尺寸而定，故間隙應(yīng)在增大凹模尺寸的方向上取得。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定合理沖裁間隙：
c=mt
沖裁間隙系數(shù)m=20%
∴ c=mt
=20%×2
=0.4(mm)
3.3 凸凹模工作尺寸制造公差的確定
3.3.1凸凹模尺寸計(jì)算應(yīng)遵循如下原則：
落料時(shí)，先確定凹模刃口尺寸，其大小應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸,以保證凹模在磨損到一定的尺寸范圍內(nèi)也能沖出合格制件。凸模刃口的基本尺寸應(yīng)比凹模刃口基本尺寸小一個(gè)最小合理間隙。
3.3.2 凸凹模的工作尺寸的計(jì)算:
彎曲體的展開圖的形狀比較復(fù)雜,材料厚度不太厚,因此,凸凹模的工作尺寸應(yīng)配合加工法進(jìn)行計(jì)算。
沖裁凸凹模間隙如下:
Zmax=0.36mm
Zmin=0.246mm
未注公差的按IT14級(jí)計(jì)算
當(dāng)尺寸為23.73mm時(shí),公差為0.52mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為12mm時(shí),公差為0.43mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為44.73mm時(shí),公差為0.62mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為9.5mm和9.73mm時(shí),公差為0.36mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為13.76mm時(shí),公差為0.43mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為R5時(shí),公差為0.3mm, x=0.75;
當(dāng)尺寸為109mm時(shí),公差為0.87mm, x=0.5;
當(dāng)尺寸為12mm時(shí),公差為0.43mm, x=0.5;
其余x=0.75
用配合加工法時(shí),應(yīng)當(dāng)以凹模為基準(zhǔn),凹模尺寸的計(jì)算公式如下表:
尺寸分類
凹模魔損后
尺寸變化
制件尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
落
料
Ⅰ
增 大
D
按凹模尺寸
配合加工保
證雙面間隙
D凹=(D-xΔ)
Ⅱ
減 小
d
D凹=(d+xΔ)
Ⅲ
不 變
L±Δ/2
L凹=L±δ凹/2
注:取δ凹=Δ/4
∴參照上表,本設(shè)計(jì)落料凹模的計(jì)算結(jié)果如下表:
凹模磨損
后尺寸變化
制件按入體原
則變化后尺寸
計(jì)算
公式
計(jì) 算
凹模尺寸
增
大
12
D凹=
(D-Xδ)
D凹=(12-0.5×0.43)
=11.79
11.79
23.73
D凹=（23.73-0.5×0.52）
=23.47
23.47
44.73
D凹=（44.73-0.5×0.62）
=44.42
44.42
4
D凹=（4-0.75×0.3）
=3.78
3.78
28.3
D凹=（28.3-0.2×0.75）
=28.2
28.2
5.5
D凹=（5.5-0.75×0.3）
=5.28
5.28
52.5
D凹=（52.5-1×0.2）
=52.3
52.3
9.5
D凹=（9.5-0.75×0.36）
=9.23
9.23
5
D凹=（5-0.75×0.3）
=4.78
4.78
不
變
13.545±0.215
L凹=L±
δ凹/2
L凹=13.545±0.43/8
=13.5±0.05
13.5±0.05
18±0.15
L凹=18±0.3/8=18±0.0375
18±0.0375
落料凸模的基本尺寸與凹模相同,但不必標(biāo)注公差。
注明:以0.246～0.36mm間隙配制。
3.4 沖裁力、卸料力和推件力的計(jì)算:
3.4.1沖裁力的計(jì)算
F沖=1.3τLt
τ=260～360（Ｐ）,取τ=300。
L為工件的周長(zhǎng) L=304.92(mm)。
∴沖裁力F沖=1.3τLt
=1.3×300×304.92×4
=237837.6(N)
3.4.2 卸料力的計(jì)算:
表３－１
雙面間隙
?。?
?。?
（６～１０）％t
?。?０２～０.０４
?。?０４～０.０６
（１２～１８）％t
?。?０１５～０.０３
０.０３～０.０５
（２０～２４）％t
０.０１～０.０２
?。?０２～０.０３
F卸=K卸F沖
查表３－１ K卸=0.02
∴F卸=K卸F沖
=0.02×237837.6
=4756.75(N)
3.4.3 推件力的計(jì)算:
F推=K推F沖
查表３－１ 取K推=0.03
∴F推=K推F沖
=0.03×237837.6
=7135.128(N)
3.5 排樣、搭邊與料寬
3.5.1 排樣
排樣就是在板料、條料或帶料上的布置方法,稱作排樣。排樣是否合理,影響到材料的利用率、沖模結(jié)構(gòu)、沖裁件的質(zhì)量和生產(chǎn)率。
根據(jù)所沖的落料件的形狀采用搭邊排樣中的斜對(duì)排,一模沖兩件。其排樣圖如裝配圖中的排樣所示,工件的最長(zhǎng)邊與橫向的方向的角度為10.25°。
3.5.2 搭邊
搭邊是指排樣時(shí)制件與制件之間、制件與毛刺坯側(cè)邊之間多余的料。其作用是補(bǔ)償定位誤差,使條料在送進(jìn)時(shí)有一定的剛度,以保證送料的順利進(jìn)行,從而提高制件的質(zhì)量。
根據(jù)材料的厚度t=2由［9］查得工件與工件之間的搭邊值a=2mm,工件與料邊的搭邊值為a=2.2mm。
3.5.3 條料寬度的確定：
B=109COS10.25°+2×44.73×sin10.25°+2×2.2 =130(mm)
由于兩邊是采用側(cè)刃控制送料步距，所以適當(dāng)放寬，條料的寬度采用132.2mm
3.6 凸、凹模的設(shè)計(jì)
3.6.1 凸模的設(shè)計(jì)
a.固定部分：
由于所沖工件形狀較復(fù)雜，并且要求具有防轉(zhuǎn)要求，所以固定部分根據(jù)要求，設(shè)計(jì)成如圖所示的形式，這樣，不僅解決了防轉(zhuǎn)問題，而且還節(jié)約了材料。
b.臺(tái)階部分
起防止凸模被拉下的作用，即承受卸料力的作用，其尺寸在此固定部分長(zhǎng)2～3mm左右。
c.工作部分
工作部分的尺寸前面已標(biāo)注。由于其形狀復(fù)雜，加工時(shí)采用仿形刨。
d.凸模長(zhǎng)度的計(jì)算
L=h1+h2+h3+h
其中：L為凸模長(zhǎng)度
h1為凸模固定板厚度，取25mm;
h2為卸料板厚度，取15mm;
h3為導(dǎo)料板厚度，取5mm;
h為附加長(zhǎng)度，一般取10～20mm,這里取12mm
∴凸?？傞L(zhǎng)
L=h1+h2+h3+h
=25+15+5+12
=57(mm)
3.6.2 凹模的設(shè)計(jì)
根據(jù)工件的形狀、大小以及一模沖兩件的特點(diǎn)來選擇凹模的形狀，由于中小型凹模常采用整體式凹模，只有大型凹模通常選用鑲拼式，本落料模系中小型，所以選取整體式凹模。
a.凹模的刃口形式
采用下圖所示的凹模刃口形式
這種刃口的凹模，刃口無斜度，有一定的高度，刃磨后，刃口尺由于刃口后
端擴(kuò)大，因此凹模工作部分強(qiáng)度差些。它滿足使制件順沖壓方向推下的要求，因此能夠選用此刃口形式的凹模。
b.外形尺寸
其洞口到邊緣壁厚為c=40mm左右。
其外形尺寸為（長(zhǎng)×寬×厚）為L(zhǎng)×B×H=250×200×32
3.6.3 凸凹模的固定方法
a.凸模的固定
這里選用機(jī)械固定法中的臺(tái)肩固定方法。
b.凹模的固定
采用螺釘將凹模直接固定在下模座上。
3.7 定位零件的設(shè)計(jì)與選用
3.7.1．導(dǎo)料板的選用
選用分離式的導(dǎo)料板，其外形尺寸縱向長(zhǎng)度由凹模長(zhǎng)度決定，B=200mm,選用橫向長(zhǎng)度A=60mm,其高度選取5mm,如下圖所示：
3.7.2．側(cè)刃的選擇
步距A=（2+12+2+23.73）/COS10.25°=40（mm）
由于側(cè)刃的斷面長(zhǎng)度應(yīng)等于送料步距
∴S側(cè)刃長(zhǎng)=40mm
3.8 模架的尺寸和結(jié)構(gòu)形式
3.8.1 模架的結(jié)構(gòu)形式
因?yàn)槟＜苁悄＞叩闹黧w結(jié)構(gòu)，它是連接冷沖模工作零件的部件，所以選用模架相當(dāng)重要。根據(jù)落料模的要求，所作用的沖裁力較大，故選用導(dǎo)柱在兩側(cè)的中間導(dǎo)柱模座結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)比較平穩(wěn)。
3.8.2 模架的尺寸
根據(jù)凹模的外形尺寸L×B=250×200由［10］第九章有關(guān)表格得各零件的尺寸。
3.9 卸料零件
3.9.1 卸料板的選擇
為了在沖壓開始時(shí)先起壓料的作用，沖壓結(jié)束時(shí)又起卸料的作用，所以選擇彈壓卸料裝置，同時(shí)為了沖壓開始前就將料壓緊，彈壓卸料板位于兩側(cè)的導(dǎo)料板的上部分應(yīng)加工成臺(tái)階的形式。（依據(jù)［9］的三章第七、八節(jié)）
3.9.2 卸料螺釘
卸料螺釘選用M8
3.9.3 彈壓裝置的選用
選用橡皮。冷沖模中選用橡皮一般為聚氨脂橡膠（PUR）。橡膠允許承受的載荷較彈簧大，且安裝方便，所以在沖裁模中應(yīng)用很廣。
3.10 壓力機(jī)的選擇
3.10.1 壓力機(jī)的公稱壓力
∵沖模為一模沖兩件
∴P=2F沖=475.68（KN）
根據(jù)P的大小，選用公稱壓力為630KN的壓力機(jī)。
3.10.2 壓力機(jī)的各參數(shù)選擇如下
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下死點(diǎn)距離為SP=8mm,滑塊行程（Ｐ）
a. 固定行程 S=120mm
b. 調(diào)節(jié)行程 Smax=120mm
Smin=12mm
最大閉合高度 H=360mm
閉合高度調(diào)節(jié)量 ΔH=90mm
工作臺(tái)尺寸 左右 L=710mm
前后 B=480mm
立柱間距 A=340mm
3.11 導(dǎo)向零件
由模具架中的上下模座上的導(dǎo)柱孔知，兩側(cè)的導(dǎo)柱為形狀相同而尺寸不同、分別為Φ32、Φ35mm。選用不同的尺寸，目的是為了防止安裝時(shí)裝反，不至于損壞模具，起到安全保護(hù)模具的作用。
3.12 落料模的說明
本落料模具是一套用側(cè)刃定距的導(dǎo)柱導(dǎo)向的落料模。側(cè)刃斷面的長(zhǎng)度等于送料步距。在壓力機(jī)的每次行程中，側(cè)刃在條料的邊緣沖下一塊長(zhǎng)度等于送料步距的料邊。用側(cè)刃定距，其應(yīng)用不受沖裁結(jié)構(gòu)限制，并且操作方便安全，送料速度高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。適用于大批量生產(chǎn)。
凹模直接固定在模架上，凹模內(nèi)所積壓的料最多為兩件。所落料和側(cè)刃沖裁的廢料煙凸凹模和下模座的出料口落下。
工作原理：
第一步落下一個(gè)料；第二步落下兩個(gè)料，以后每步是落兩個(gè)料。
4 沖孔模的設(shè)計(jì)
4.1 沖裁件的工藝性
本工件所沖孔的直徑為3mm。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)d>t，Φ3mm大于允許的最小沖孔直徑，所以能夠用沖孔模沖孔。
4.1.1 沖裁體的尺寸精度和斷面粗糙度
a.精度IT10級(jí)。（依據(jù)［9］第三章第一節(jié)）
b.表面（即斷面）的粗糙度
∵材料為厚度t=2mm
∴沖裁件斷面的粗糙度為6.3um。
表４－１
材料厚（mm）
≤１
＞１～２
２～３
＞３～４
＞４～５
粗糙度Ra(um)
３.２
６.３
１２.５
２５
５０
4.2 沖裁間隙
由于材料為08鋼，料厚t=2mm,因此查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-3知：
Zmax=0.360mm
Zmin=0.246mm
由于模具使用過程中會(huì)使間隙增大，所以在設(shè)計(jì)與制造模具時(shí)要選用最小合理間隙即Zmin=0.246mm。
4.3 凸凹模工作部分尺寸與公差
4.3.1 沖孔凸、凹模尺寸計(jì)算的原則
a.沖孔時(shí)的尺寸由凸模決定，因此應(yīng)該以沖孔凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
b.凸模尺寸做得趨向于沖孔件的最大極限尺寸。
c.凸、凹模的合理間隙對(duì)于沖孔件凸模是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，間隙應(yīng)由增大凹模尺寸取得。
4.3.2 用配合加工法的尺寸計(jì)算
由［1］第44頁可知，這里x取0.75。由《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-6查得凸、凹模的制造偏差:
δ凸=—0.020
δ凹=+0.020
∵︱δ凸︱+︱δ凹︱=0.04mm2t=4mm,而實(shí)際彎曲的彎曲件高度為34mm遠(yuǎn)大于4mm,因此彎曲件直邊高度也符合彎曲要求。
5.1.3 彎曲件孔邊距離
當(dāng)需要沖孔之后再?gòu)澢鷷r(shí)，孔的位置處于彎曲變形區(qū)之外，孔壁到彎邊的最小距離由
s≥t+r=2+0.5=2.5mm
彎曲件的孔邊距離實(shí)際上為2.7mm大于s=2.5mm，所以彎曲時(shí)孔的精度是不受影響的。
5.1.4 彎曲件的精度
彎曲件的精度要求應(yīng)合理,彎曲件角度公差為±2°。
彎曲件的直線尺寸公差精度為IT14級(jí)。
5.2 彎曲件的回彈
5.2.1 影響回彈的因素
(1) 材料的力學(xué)性能與材料屈服點(diǎn)ъ成正比,與彈性模數(shù)Ε成反比。
（2）相同彎曲半徑，r/t愈大，則 Δα愈大。
（3）彎曲中心角α，α愈大，則回彈角愈大。
（4）彎曲方式，本模具采用自由彎曲，因此回彈角較大。
(5) 制件形狀,這一道工序結(jié)構(gòu)形狀較簡(jiǎn)單,回彈量也稍大。
5.2.2 回彈角的大小
回彈角的大小通常按實(shí)驗(yàn)總結(jié)的數(shù)據(jù)修正或經(jīng)試沖后再修正。
單角90°自由彎曲時(shí)可由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》中表1-3-5查得回彈角Δα=2°。
5.2.3 減少回彈角的措施
由于彎曲件已經(jīng)設(shè)計(jì)好，所以只有在以下兩個(gè)方面采取措施。
（1）彎曲工藝方面：
采用壓彎前先將坯料進(jìn)行退火處理。
（2）在模具結(jié)構(gòu)方面采取以下措施：
a.補(bǔ)償回彈。根據(jù)彎曲件的回彈方向和回彈量的大小，控制模具工作部分的幾何形狀和尺寸，使彎曲件彎曲后的回彈得到補(bǔ)償。
b.增加壓料力或減小凸、凹模之間的間隙的方法減小回彈。
c.彎曲時(shí)在彎曲件的端部加壓。
5.3 彎曲力的計(jì)算
5.3.1 彎曲力的大小
彎曲力的大小通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。本彎曲模為自由彎曲，采用以下彎曲力公式：
F=0.6KBt2бb/（r+t）
其中：F — 自由彎曲力
B — 彎曲件的寬度
t — 彎曲件的厚度
r — 彎曲的內(nèi)彎曲半徑
бb — 材料的抗拉強(qiáng)度
K — 安全系數(shù)，一般取K=1.3
彎曲件的寬度 B1=28mm B2=4mm
材料的抗拉強(qiáng)度бb=400MPa
由前面知 r=0.5mm
∴F=F1+F2
=0.6×1.3×2〗×400×(28+4)/(2+0.5)
=1.3×4×0.6×400×32/2.5
=15974.4(N)
=15.9744(KN)
5.3.2 頂件力
對(duì)于有頂件裝置的彎曲模,其頂件力可取自由彎曲力的30%～80%,這里取50%
∴ 頂件力 F1=15.9744×50%
=7.9872(KN)
5.3.3 彎曲時(shí)壓力機(jī)公稱壓力的確定
F壓力機(jī)≥F自+F1
=15.9744+7.9872
=23.9616(KN)
5.4 彎曲模的間隙
凸、凹模間隙的大小對(duì)彎曲件質(zhì)量有直接影響,過大的間隙會(huì)引起較大的回彈;過小的間隙會(huì)使制件邊薄,增加了模具的磨損。因此，必須確定合理的間隙值。
凸、凹模的合理間隙值可由公式單邊間隙：
Z=t+Δ+ct
其中：t — 坯料厚度
Δ — 材料厚度正偏差
C — 間隙系數(shù)
由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》中表1-3-15查得
t=2mm Δ=0 C=0.04
∴Z=t+Δ+ct
=2+0+0.04
=2.08(mm)
5.5 彎曲模工作部分尺寸計(jì)算
5.5.1 凸模圓角半徑
彎曲件的內(nèi)側(cè)彎曲半徑 r=0.5mm
材料所允許的最小彎曲半徑rmin=0.2mm
∴r≥rmin
∴rp=r=0.5mm
5.5.2 凹模圓角半徑
（1）凹模圓角半徑一般不小于3mm，以免彎曲時(shí)對(duì)材料表面產(chǎn)生劃痕。彎曲凹模的半徑
rd=5mm
(2)凹模深度
凹模深度
L0=20mm
5.5.3 凸、凹模工作部分的尺寸與公差
因?yàn)閺澢?biāo)注的為外形尺寸，且為單向偏差，所以公式為：
L凹1=（Lmax1-0.75Δ）
=（8-0.75×0.36）
=7.73（mm）
L凸1=（L凹1-Z）
=（7.73-2.08）
=6.65(mm)
5.6 壓力機(jī)的選擇
5.6.1 壓力機(jī)的公稱壓力
由前面有關(guān)計(jì)算，公稱壓力F≥23.9616KN，根據(jù)F≥23.9616KN選擇公稱壓力為40KN的壓力機(jī)。
5.6.2 壓力機(jī)各參數(shù)如下：
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下死點(diǎn)距離SP=3mm
滑塊行程:固定行程S=40mm
調(diào)節(jié)行程S1=40mm
S2=6mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) n=200次/min
最大閉合高度 H=160mm
閉合高度調(diào)節(jié)量 ΔH=35mm
滑塊中心到壓力機(jī)的距離 C=100mm
工作臺(tái)尺寸:前后 B=180mm
左右 L=280mm
工作臺(tái)孔尺寸 前后B1=60mm
左右L1=130mm
立柱間距 A≥130mm
5.7 模架的設(shè)計(jì)與有關(guān)尺寸
5.7.1 模架的結(jié)構(gòu)形式
模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，它是連接沖模工作零件的部件。沖模的主要零件都要通過螺釘、銷釘連接到模架上構(gòu)成一副完整的沖模結(jié)構(gòu)，才可使用。
本彎曲模選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，兩個(gè)導(dǎo)柱導(dǎo)套分別裝在模架的后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前面的有效區(qū)域。
由于導(dǎo)柱裝在一側(cè)，因重力產(chǎn)生力矩而會(huì)引起模座歪斜，上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)不夠平穩(wěn)，影響模具壽命。但是本彎曲模為中型模具，精度要求不太高，所以上述缺點(diǎn)對(duì)工件質(zhì)量并不會(huì)產(chǎn)生太大影響。
5.7.2 模架的有關(guān)尺寸
由凹模的外形尺寸（L×B）為125×80，由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》中的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2851.3-81可查得。
5.8 導(dǎo)向零件
為了保證上模相對(duì)于下?；蛲鼓Ｏ鄬?duì)于凹模能夠正確運(yùn)動(dòng)，就必須采用導(dǎo)向零件以達(dá)到規(guī)定要求。
5.8.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的尺寸、結(jié)構(gòu)
導(dǎo)柱尺寸根據(jù)模架中下模座的導(dǎo)柱孔確定為φ20mm,選用A型。同樣，導(dǎo)套與導(dǎo)柱配套，也選用A型。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)可由《冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2861.1-81和GB2861.6-81查得。
5.9 頂出機(jī)構(gòu)
5.9.1 頂板與凹模的配合
彎曲件的形狀相對(duì)比較復(fù)雜，所以頂板與凹模為非配合關(guān)系。
5.9.2 頂板的尺寸
（1）頂板的長(zhǎng)度
頂板的長(zhǎng)度一般根據(jù)彎曲件的長(zhǎng)度而確定，此彎曲模長(zhǎng)度確定為108mm。
（2）頂板的尺寸中的厚度
頂板的厚度由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2858.2-81查得為10mm。
5.10 模具的安裝
5.10.1 模具安裝的注意事項(xiàng)：
（1）檢查模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度是否合理；
（2）模具安裝前應(yīng)將上下模板和滑塊底面的油污揩試干凈，并檢查有無遺物，防止影響正確安裝和發(fā)生意外事故。
5.10.2 模具安裝的一般次序如下：
（1）根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)整壓力機(jī)滑塊的高度，使滑塊在下死點(diǎn)時(shí)其底面與工作臺(tái)面之間的距離大于沖模的閉合高度。
（2）先將滑塊升到上死點(diǎn)，沖模放在壓力機(jī)工作臺(tái)面規(guī)定位置，再將滑塊停在下死點(diǎn)，然后調(diào)節(jié)滑塊的高度，使其底平面與沖模上模座上平面接觸。
（3）將壓力機(jī)滑塊上調(diào)3～5mm，開動(dòng)壓力機(jī)，空行程1～2次，將滑塊停于下死點(diǎn)，固定住下模座。
6 最后一道彎曲模設(shè)計(jì)
6.1 彎曲件的工藝性
6.1.1 彎曲件如圖所示：
6.1.2 最小彎曲半徑
彎曲件的最小彎曲半徑與材料的力學(xué)性能、硬化程度、纖維方向、表面質(zhì)量等因素有關(guān)。其值：
r=0.1t=0.2×2=0.2mm
6.1.3 彎曲件直邊高度
如上圖所示的彎曲件，直邊高度為H=33mm,滿足H〉2t=2×2=4mm,所以符合彎曲條件。
彎曲件孔邊距離為15.5，最小孔邊距為S=2.2mm,15.5遠(yuǎn)大于最小孔邊距，不處于彎曲變形區(qū)內(nèi)，因此，彎曲基本不影響小孔的精度和形狀。
6.1.4 彎曲件的精度
（1）彎曲件的角度公差為±2°。
（2）彎曲件的直線尺寸公差為IT14級(jí)。
6.2 彎曲件的回彈
回彈是指金屬材料在塑性彎曲時(shí)總是伴隨著彈性變形，因此，當(dāng)彎矩去掉之后，彎曲件的彎曲角與彎曲半徑變的與模具尺寸不一致，回彈值通常以回彈角Δα表示。
Δα=α-α0
其中：α：表示回彈后制件的實(shí)際角度；
α0：表示模具的角度
6.2.1 影響回彈的因素
（1）材料的力學(xué)性能 與彈性模數(shù)成反比；
（2）相對(duì)彎曲半徑r/t r/t大則回彈角大；
（3）彎曲中心角α α愈大，則Δα愈小；
（4）彎曲方式 校正彎曲比自由彎曲回彈角小；
（5）制件形狀 U形件回彈小于V形件。
6.2.2 回彈角的大小
在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，通常按實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來修正，或經(jīng)試沖后再修正。
∵ 該彎曲為U形彎曲，且為自由彎曲
∴ 回彈角為Δα=2°。
6.2.3 減小回彈的措施
因?yàn)楸緩澢螤钜言O(shè)計(jì)好，所以，常常就以以下幾個(gè)方面采取措施：
（1）彎曲工藝方面
壓彎前將坯料進(jìn)行退火處理。
（2）在模具結(jié)構(gòu)方面：
a.補(bǔ)償回彈；
b.增加壓料力或減小凸凹模之間的間隙的方法減少回彈；
c.彎曲時(shí)在彎曲件的端部加壓的方法，不但能獲得精確的彎曲高度，而且能減小回彈。
6.3 彎曲力的計(jì)算
6.3.1 彎曲力的大小通常采用經(jīng)驗(yàn)公式
∵ 該彎曲為U形自由彎曲
∴ 彎曲力采用公式F=0.7KBt2бb/(r+t)
其中：F 為自由彎曲力
B 為彎曲件的寬度為12
t 為厚度為2
r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑為0.5
бb 為材料的抗拉強(qiáng)度,其值為400MPa
K為安全系數(shù)，一般取K=1.3
∴彎曲力F=0.3KBt2бb/(r+t)
=0.7×1.3×12×22×400
=6.9888（KN）
6.3.2 頂件力或壓料力F1
頂件力一般取自由彎曲力的30%～80%，現(xiàn)取自由彎曲力為50%。
∴頂件力F1=0.5×6.9888=3.4944（KN）
6.3.3 彎曲時(shí)壓力機(jī)公稱壓力的確定
F壓≥F自
=6.9888+3.4944
=10.4832（KN）
6.4 彎曲模的間隙
U形件彎曲時(shí)，凸凹模間隙的大小對(duì)彎曲件質(zhì)量有直接影響，過大的間隙會(huì)引起較大的回彈，過小的間隙會(huì)使制件厚度變薄，增加模具的磨損。因此必須確定合理的間隙值。
凸凹模的合理間隙值可按下式進(jìn)行計(jì)算：
Z/2=t+Δ+ct
其中：
Z/2 — 彎曲凸、凹模單邊間隙；
t — 坯料厚度；
Δ — 坯料厚度正偏差；
C — 根據(jù)彎曲件高度H和彎曲線長(zhǎng)度L決定的系數(shù)，這里取C為0.04。
∴t=2, Δ為零， C為0.04
∴Z/2=2+0.04×2=2.08 mm
6.5 彎曲模工作部分尺寸計(jì)算
6.5.1 凸模圓角半徑rp
若彎曲件的內(nèi)側(cè)半徑r≥rmin(材料所允許的最小彎曲半徑,見《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》表1-3-1),則應(yīng)取rp=r
∴ 凸模圓角半徑rp=r=0.5mm
6.5.2 凹模圓角半徑rd及凹模深度L0
(1)凹模圓角半徑
凹模圓角半徑一般為不小于3mm,以免彎曲時(shí)材料表面產(chǎn)生劃痕。
彎曲凹模圓角半徑由《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》表1-3-16查得：
rd=5mm
（2）凹模深度L0
當(dāng)彎曲U形件時(shí)，如果彎曲邊長(zhǎng)較大，而對(duì)平直度要求不太高時(shí)，可采用《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》表1-3-19空中的數(shù)值，查得：L0=20mm
6.5.3 凸、凹模工作部分的尺寸公差
L凸=（Lmin+0.75Δ）
=（10+0.75×0.2）
=10.15(mm)
L凹=（L凸+ Zmin）
=(10.15+2.08)
=12.23(mm)
6.6 壓力機(jī)的選擇
6.6.1 由上面已確定為壓力機(jī)的公稱壓力了,為10.4832KN。
6.6.2 壓力機(jī)各參數(shù)如下:
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下死點(diǎn)距離SP=3mm
滑塊行程:固定行程S=40mm
調(diào)節(jié)行程S1=40mm
S2=6mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) n=200次/min
最大閉合高度 H=160mm
閉合高度調(diào)節(jié)量 ΔH=35mm
滑塊中心到壓力機(jī)的距離 C=100mm
工作臺(tái)尺寸:前后 B=180mm
左右 L=280mm
工作臺(tái)孔尺寸 前后B1=60mm
左右L1=130mm
立柱間距 A≥130mm
6.7 模架的設(shè)計(jì)與有關(guān)尺寸
采用中間導(dǎo)柱模架,根據(jù)L、B為125、80查《冷沖模及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料》第九章表1-9-1、表1-9-5得到模架模座的有關(guān)尺寸,再查表1-9-7查得導(dǎo)栓、表1-9-9得導(dǎo)套尺寸及表1-9-11得模柄尺寸等等。
6.8 頂出機(jī)構(gòu)
6.8.1 頂板與凹模的配合
∵ 彎曲件的形狀相對(duì)比較復(fù)雜
∴ 頂板與凹模 采用非配合關(guān)系
6.8.2 頂板的尺寸
頂板的長(zhǎng)度一般根據(jù)彎曲件的長(zhǎng)度而確定,或由凹模的長(zhǎng)度確定。在前面的模具工作尺寸的計(jì)算中已求出了L凹=12.23mm,可知能夠選頂板的長(zhǎng)度為12.1mm。
頂板的厚度由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2867.4-81查得為9mm。
6.9 模具的安裝
6.9.1 模具安裝的注意事項(xiàng):
(1)檢查模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度是否合理;
(2)模具安裝前應(yīng)將上下模板和滑塊底面的油污揩試干凈,并檢查有無遺物,防止影響正確安裝和發(fā)生意外事故。
6.9.2 模具安裝的一般次序如下:
(1)根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)節(jié)壓力機(jī)滑塊的高度,使滑塊在下死點(diǎn)時(shí)與工作臺(tái)面之間的距離大于沖模的閉合高度。
(2)先將滑塊升到上死點(diǎn),沖模放在壓力機(jī)工作臺(tái)面規(guī)定位置,再將滑塊停在下死點(diǎn),然后調(diào)節(jié)滑塊的高度,使其底平面與沖模上模座上平面接觸。
（3）將壓力機(jī)滑塊上調(diào)3～5mm’開動(dòng)壓力機(jī)，空行程1～2次，將滑塊停于下死點(diǎn)，固定住下模座。
７結(jié)論
在近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我從對(duì)模具一知半解到獨(dú)立設(shè)計(jì)開發(fā)的過程中，我始終做到勤勤懇懇，堅(jiān)持按照一般的冷沖模設(shè)計(jì)過程來嚴(yán)格地計(jì)劃和安排進(jìn)程。由于模具結(jié)構(gòu)的精度要求高，各零件也較復(fù)雜，我始終學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的知識(shí)，熟悉各
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