座椅支架沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)【6張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開題報(bào)告】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目 座椅支架沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級 學(xué) 號
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
填 表 日 期
說 明
開題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個(gè)專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。
論文題目：座椅支架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計(jì)
一、選題的依據(jù)及課題的意義
冷沖壓工藝是一種生產(chǎn)效率很高，少切削或無切削的先進(jìn)加工方法，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面都有很多的優(yōu)點(diǎn)。它操作簡單，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，適合于較大批量零件的生產(chǎn)，其制品一般都不需要做進(jìn)一步的加工，尺寸精度和互換性都較好。所以，它在航空，汽車，拖拉機(jī)，電機(jī)電器，精密儀器儀表等工業(yè)中占有十分重要的地位。據(jù)相關(guān)資料介紹，在汽車制造業(yè)中就約有65%~75%的零件是采用冷沖壓加工工藝制造的。若按勞動量計(jì)算冷沖壓生產(chǎn)所占的勞動量為整個(gè)汽車工業(yè)總勞動量的25%~30%。在電機(jī)及儀器儀表生產(chǎn)中，也有60%~70%的零件是采用冷沖壓工藝來完成的。此外，隨著加強(qiáng)國防建設(shè)的需要和人們物質(zhì)生活水品的提高，在諸如家電，電子元件和兵器等領(lǐng)域內(nèi)，冷沖壓加工量也占有相當(dāng)大的比例?？梢?，支持和促進(jìn)冷沖壓加工技術(shù)，對發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和加速工業(yè)化建設(shè)，具有十分重要的意義。在沖壓生產(chǎn)活動中，沖壓模具作為沖壓工藝的具體執(zhí)行工具，自然倍受重視，事實(shí)上，沖壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平與制造精度是保證沖壓制件質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，開發(fā)和推廣冷沖壓生產(chǎn)工藝，必須高標(biāo)準(zhǔn)超前的攻克沖模技術(shù)，這是必然的邏輯和規(guī)律。
二、研究概況及發(fā)展趨勢綜述
在金屬和非金屬材料塑性加工工程中，模具是一種必不可少的工藝裝備。模具的使用性能特別是使用壽命反映著一個(gè)國家的工業(yè)水平。早在20世紀(jì)50年代，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，在開發(fā)應(yīng)用冷沖壓新技術(shù)的同時(shí)，集中了部分優(yōu)勢人才和資金，集合時(shí)常的需要，將模具作為一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)來發(fā)展，因而取得了明顯的效果。經(jīng)過多年的耕耘，不僅在模具精度、具結(jié)構(gòu)、模具壽命、制模周期等方面取得了明顯的突破，而且在板才成型的過程模擬、模具優(yōu)化和可靠性設(shè)計(jì)等方面形成了新的理論和方法，為適應(yīng)新的市場環(huán)境，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速制模，開辟新的技術(shù)空間，打下了基礎(chǔ)。
國內(nèi)的模具工業(yè)雖起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進(jìn)步。例如沖壓模具方面，國內(nèi)設(shè)計(jì)制造的部分汽車覆蓋件模、空調(diào)器散熱片級進(jìn)模、電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片高精度硬質(zhì)合金級進(jìn)模、集成電路引線筐架多工位級進(jìn)模，以及帶自動沖切、疊壓、記數(shù)、分組、扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵心精密多功能模，都已達(dá)到較高的水平。但從總體上看，我過與工業(yè)發(fā)達(dá)國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)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率有待提高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別是在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具上，一方面技術(shù)差距明顯；另一方面產(chǎn)能也不能滿足過內(nèi)的需求，因而仍需大兩從過外進(jìn)口。所以，為了改變這種被動狀態(tài)，盡快適應(yīng)社會主義工業(yè)化建設(shè)對沖壓工藝生產(chǎn)水平提高的需要。全方位大力做還模具基礎(chǔ)、研發(fā)和推廣工作，是至關(guān)重要的。
三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案
1． 方法確定與論證
2． 找資料論證觀點(diǎn)
3． 各項(xiàng)指標(biāo)的概述
4． 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的比較
5． 結(jié)論
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1．繪制零件圖，收集、查閱、分析有關(guān)資料，撰寫開題報(bào)告
2．對零件進(jìn)行沖裁/彎曲工藝分析，確定工藝方案；
3．計(jì)算沖壓力確定模具工作部分尺寸及公差，選取模具結(jié)構(gòu)；
4．設(shè)計(jì)模具裝配圖，拆繪主要零件圖；
5．外文翻譯(6000實(shí)詞以上)；
6．撰寫畢業(yè)論文。
五、主要參考文獻(xiàn)（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出）
1．姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6
2．解汝升. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù). 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997
3．許發(fā)樾主編. 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.2
4．廖念釗等主編. 互換性與技術(shù)測量. 北京：中國計(jì)量出版社，2001
座椅支架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計(jì)
摘要：本設(shè)計(jì)課題給定的是某摩托車座椅支架，形狀簡單，同時(shí)包括沖裁和彎曲兩道工序，其中彎曲相對比較簡單。在本次設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的地方是合理的選擇模具間隙，在模具的設(shè)計(jì)中間隙直接影響著沖裁件的質(zhì)量，所以合適的間隙的選擇應(yīng)以工件斷面質(zhì)量、沖裁件精度、模具壽命和加工質(zhì)量四項(xiàng)為依據(jù)，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸悺Ｔ谀＞咴O(shè)計(jì)部分重點(diǎn)在于凸、凹模的設(shè)計(jì)，它們都要先進(jìn)行試模合格以后再熱處理，因?yàn)樗绊懼鴽_裁件是否合格。
由于本零件屬于大批量生產(chǎn)，而且制作精度要求不高，需要多工序沖成的小型零件。所以沖裁我選擇了級進(jìn)模，以便能滿足制造要求的同時(shí)也增加了操作的安全性及減少模具和設(shè)備的數(shù)量，從而減少車間的占地面積。
由于本人水平有限，本論文中必然存在不少紕漏及錯(cuò)誤之處，敬請?jiān)u閱老師批評指正。
關(guān)鍵詞：沖裁間隙 級進(jìn)模 段面質(zhì)量 模具壽命
Chair support ramming craft analysis and its mold design
Abstract: This design topic assigns is some motorcycle chair support, the shapeis simple,
Simultaneously includes falls the material and the curving two workingprocedures, curving relative quite is simple. In this design the essential place is the reasonable choice mold gap,the gap directly affects in the mold design is falling the materialquality, therefore the appropriate gap choice should take the workpiece cross section quality, fall the material precision, the moldlife and the processing quality four items as the basis, and carrieson the suitable classification. Partial key raised lies in, theconcave mold design in the mold design, they all will want theadvanced line of examination mold qualified later in the heattreatment, because it will affect is falling the material will bewhether qualified.
Because this components belong to the mass production, moreover themanufacture precision request is not high, needs the small componentswhich the multi- working procedures flushes. Therefore the cut die hadme to choose the level to enter the mold, in order to could satisfythe manufacture request at the same time also to increase theoperation security and the reduced mold and the equipment quantity,thus reduced the workshop the area. Because myself level is limited, in the present paper inevitably hasmany careless mistakes and the mistake place, asks respectfully tocomment reads teacher to criticize points out mistakes.
Keyword:chongcai gap The level enters the mold Section surface quality
Mold life
Signature of supervisor:
目錄
第一章 緒論
1.1 選材的依據(jù)及課題的意義…………………………………………………（1）
1.2 模具行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢…………………………………………………（1）
1.3 內(nèi)容幾實(shí)驗(yàn)方案……………………………………………………………（2）
1.4 主要特色幾工作進(jìn)度………………………………………………………（2）
第二章 工藝方案分析………………………………………………………（3）
2.1 零件的工藝性分析…………………………………………………………（3）
2.2 加工工藝方案的確定………………………………………………………（4）
第三章 沖裁模設(shè)計(jì)……………………………………………………… （4）
3.1 毛胚尺寸計(jì)算及工藝分析…………………………………………………（4）
3.1.1 毛胚尺寸計(jì)算…………………………………………………………… （4）
3.1.2 沖裁工藝分析…………………………………………………………… （5）
3.2 工件排樣與搭邊……………………………………………………………（6）
3.2.1排樣……………………………………………………………………… （6）
3.2.2 搭邊……………………………………………………………………… （8）
3.3 沖裁間隙……………………………………………………………………（9）
3.4 沖裁力的預(yù)算………………………………………………………………（9）
3.5 模具壓力中心的計(jì)算…………………………………………………… （11）
3.6 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算………………………………………………… （12）
3.7 模具的總體設(shè)計(jì)………………………………………………………… （17）
3.7.1 沖模的閉合高度…………………………………………………………（17）
3.8 機(jī)構(gòu)件與標(biāo)準(zhǔn)件的選用………………………………………………… （17）
3.8.1 模架…………………………………………………………………… （17）
3.8.2 模座…………………………………………………………………… （18）
3.8.3 模柄…………………………………………………………………… （18）
3.8.3定位裝置…………………………………………………………………（18）
3.9 沖模設(shè)備選擇…………………………………………………………… （18）
3.9.1 沖裁設(shè)備類型的選擇………………………………………………… （18）
3.9.2 壓力機(jī)選用原則……………………………………………………… （19）
第四章 彎曲模設(shè)計(jì)………………………………………………………（20）
4.1 分析零件的沖壓性………………………………………………………（20）
4.2 彎曲回彈…………………………………………………………………（22）
4.2.1 影響回彈量的因素………………………………………………………（22）
4.2.2 減少回彈量的措施………………………………………………………（23）
4.3 進(jìn)行彎曲力的計(jì)算……………………………………………………… （24）
4.4 估算模具的各部分尺寸 初步選擇壓力機(jī)和模架………………………（25）
4.5 主要部件的初步設(shè)計(jì)及選用…………………………………………… （26）
4.6 模架 導(dǎo)柱 導(dǎo)套及模柄的選用………………………………………… （27）
4.7 壓力機(jī)的選用………………………………………………………………（27）
4.8 標(biāo)準(zhǔn)件的選用………………………………………………………………（27）
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… （30）
致謝………………………………………………………………………………（31）
第一章 緒論
論文題目：座椅支架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計(jì)
1．1選題的依據(jù)及課題的意義
在金屬和非金屬材料塑性加工工程中，模具是一種必不可少的工藝裝備。模具的使用性能特別是使用壽命反映著一個(gè)國家的工業(yè)水平，化學(xué)氣相沉積是一種利用氣相物質(zhì)中的某些化學(xué)過程，將高熔點(diǎn)、高硬度金屬及其碳化物、氮化物等性能特殊的穩(wěn)定化合物涂覆在模具工作零件表面上，形成與基體材料結(jié)合力很強(qiáng)的硬質(zhì)涂層，從而使模具表面獲得優(yōu)異機(jī)械性能的技術(shù)。其中氣相沉積TiN、新技術(shù)就是一種使用而有效的模具表面強(qiáng)化新技術(shù)工藝。熱作模具鋼，作為模具鋼的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。因此研究熱作模具鋼在化學(xué)氣相沉積TiN后的組織和性能，對提高模具的表面高硬度、耐磨性、耐蝕、耐熱性，提高模具的壽命具有重要的意義。
根據(jù)模具使用場合的不同，可分為冷沖模，塑料模，鍛造模，壓鑄模，橡膠模，陶瓷模，玻璃模等。利用模具加工零件的方法，是一種少切削，無切削和多工序重合的先進(jìn)生產(chǎn)方法。廣泛用與汽車，電器，儀表，玩具和日常用品的等產(chǎn)品的加工方法中，在國民經(jīng)濟(jì)個(gè)部門的發(fā)展中占有的重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件，在飛機(jī)，汽車，拖拉機(jī)，電機(jī)，電器，儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%~70%；在電視機(jī)，錄音機(jī)，計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上；在自行車，手表，洗衣機(jī)，電冰箱，電風(fēng)扇等輕工業(yè)產(chǎn)品中占85%以上。因此說，模具是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備。
具有關(guān)資料介紹。某些國家的模具總產(chǎn)值已超過了機(jī)床工業(yè)的總產(chǎn)值，其發(fā)展速度超過了機(jī)床，汽車，電子等行業(yè)。模具工業(yè)在這些國家已擺脫了從屬地位而發(fā)展成為獨(dú)立的行業(yè)。是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具技術(shù)，特別是制造精密，復(fù)雜，大型，高效，長壽命模具的技術(shù)，以成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的標(biāo)志之一。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期的縮短，為模具工業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給模具設(shè)計(jì)和制造開辟了新的前景。預(yù)計(jì)工業(yè)發(fā)達(dá)的國家模具工業(yè)還有新的發(fā)展。
1.2模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動和國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，我國模具行業(yè)發(fā)展很快，2003全國模具總產(chǎn)值已達(dá)450億元以上。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三位，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后，其差距主要表現(xiàn)在以下幾方面。
（1）模具自配率教低，其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60%。
（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)口結(jié)構(gòu)都不夠合理。
（3）模具產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝水平低，模具制造周期長。
（4）模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低，開發(fā)能力弱。
（5）與國際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后。
我國國民經(jīng)濟(jì)長期持續(xù)高速發(fā)展，機(jī)械行業(yè)在信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中也在不斷發(fā)展，模具行業(yè)發(fā)展趨勢是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方向發(fā)展；向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方向發(fā)展；向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是：
（1）CAD/CAM/CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷改進(jìn)，CAD/CAM/CAE技術(shù)的進(jìn)一步集成化 、一體化、智能化。
（2）PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)管理）、KBE（基于知識工程）、ERP（企業(yè)資源管理）、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及Internal平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用。
（3）高速、高精加工技術(shù)、超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
（4）快速成形與快速制模（RP/RT）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
（5）熱流道技術(shù)、精密測量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用；模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
（6）優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；模具自動加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用。
（7）虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。
1.3 內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案
1． 方法確定與論證
2． 找資料論證觀點(diǎn)
3． 各項(xiàng)指標(biāo)的概述
4． 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的比較
5． 結(jié)論
1.4 主要特色及工作進(jìn)度
1．繪制零件圖，收集、查閱、分析有關(guān)資料，撰寫開題報(bào)告
2．對零件進(jìn)行沖裁/彎曲工藝分析，確定工藝方案；
3．計(jì)算沖壓力確定模具工作部分尺寸及公差，選取模具結(jié)構(gòu)；
4．設(shè)計(jì)模具裝配圖，拆繪主要零件圖
5．外文翻譯(6000實(shí)詞以上)；
6．撰寫畢業(yè)論文。
第二章工藝方案設(shè)計(jì)
2.1零件的工藝性分析
本設(shè)計(jì)是關(guān)于摩托車座椅支架沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì)，材料是20號鋼，板厚是5mm。如圖2-1所示
圖2-1 摩托車座椅支架零件
沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本要求為：
（1）材料利用率要高，即原始材料消耗要盡可能少；
（2）考慮工廠的具體生產(chǎn)條件，制定出的工藝方案要技術(shù)上方便可行，經(jīng)濟(jì)上合理；
（3）工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律，能保證沖制合格的工件；
（4）工序數(shù)量盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高；
（5）制定的工藝規(guī)程，要方便工廠、車間的生產(chǎn)組織與管理。
良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。從某種意義上講，沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具的質(zhì)量，因此，制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的。由零件圖可知，零件的形狀簡單，便于實(shí)現(xiàn)少廢料排樣；在各直線或曲線的連接處，都采用了圓角過渡；零件的精度和斷面粗糙度等都符合沖裁工藝的要求。零件尺寸公差沒有特殊要求，按IT10取，利用普通的沖裁形式可以達(dá)到圖樣要求。由于該零件外形簡單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工。材料為20號鋼，δb=480MPa。
2.2加工工藝方案的確定
沖裁工藝方案的主要內(nèi)容包括沖壓性質(zhì)、沖壓工序數(shù)、沖壓順序和工序組合方式、模具結(jié)構(gòu)型式、沖模壓力中心和沖裁閉合高度等。
根據(jù)以上對零件的工藝分析，并且考慮到現(xiàn)有的設(shè)備的情況。加工本零件需要三道工序；根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和精度要求可知沖裁順序?yàn)橄嚷淞显購澢詈蟪尚?；送料方式采用手工操作。沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進(jìn)模（連續(xù)?；蛱侥＃?、復(fù)合模等。各種沖裁模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。 零件屬于大批生產(chǎn)，工藝性較好。但不宜采用復(fù)合模。如果采用落料以后再沖孔效率比較低，而且質(zhì)量不易保證。我采用連續(xù)模進(jìn)行加工。
級進(jìn)模是一種工位多，效率高的沖模。在一副級進(jìn)模上，根據(jù)沖壓件的實(shí)際需要，按一定的順序安排了多個(gè)沖壓工序（在級進(jìn)模中稱為工位）進(jìn)行連續(xù)沖壓。它不但可以完成沖裁工序，甚至裝配工序，許多需要多工序沖壓的復(fù)雜的沖壓件可以在一副模具上完全成形，為高速自動沖壓提供了有利條件。由于級進(jìn)模工位較多，因而級進(jìn)模沖制零件，必須解決條料或帶料的準(zhǔn)確定位問題，才有可能保證沖壓件的質(zhì)量
第三章沖裁模設(shè)計(jì)
3.1毛坯尺寸計(jì)算與沖裁工藝分析
3.1.1毛坯尺寸計(jì)算
板料彎曲時(shí)，中性層長度是不變的，因此根據(jù)變形前后中性層長度不變的原則來確定彎曲件毛坯展開的長度和尺寸。彎曲件分為直邊和彎曲兩部分，以其中性層長度之和可求得彎曲件展開長度，但彎曲部分的中性層要考慮位移。
彎曲件展開長度：
當(dāng)≤180°時(shí)
當(dāng)180°﹤≤360°時(shí)
式中：─彎曲件直邊部分長度；
─彎曲部分中性層長度；
─中性層位移系數(shù)
根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-6。如圖3-1所示
前鉸扣彎曲展開長度：
==103 ㎜
表3-1 中性層的位移系數(shù)值
彎曲件的展開圖如圖3-1所示
圖3-1彎曲件展開圖
3.1.2沖裁工藝分析
沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下，讀一沖裁件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、形位公差及技術(shù)要求等。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單等。通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。
由彎曲件展開圖3-1可知：沖裁件的形狀簡單、對稱沒有復(fù)雜的曲線，沖裁件的內(nèi)、外轉(zhuǎn)角處要用圓角過渡。而且本沖裁件沒有凸出懸臂、凹槽和孔等。一般沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級，最高可達(dá)IT8～I(xiàn)T10級，沖孔比落料的精度約高1級。本沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度為IT14。
因此采用單工序、后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向式?jīng)_裁模進(jìn)行加工，以方便工人操作，并且保證制件尺寸精度。
3.2工件排樣與搭邊
3.2.1排樣
沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方式，稱為排樣。排樣是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)極其重要的工作。其目的在于減少材料的耗損，降低零件成本，提高生產(chǎn)率，延長模具壽命。
1. 材料的利用率
材料利用率主要取決于排樣，是衡量排樣方案合理性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。排樣的目的是為了在保證 制件質(zhì)量的前提下，合理利用原材料。
根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》中（3.2）式和（3.3）式
一個(gè)進(jìn)距的材料利用率η的計(jì)算如下：
η=×100%
式中：A ——沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料），（mm2）；
n —— 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
b ——條料寬度，（mm）；
h ——進(jìn)距,（mm）。
一張板料上總的材料利用率η總的計(jì)算如下：
η總=（）×100%
式中 n總 —— 一張板料上沖裁件總數(shù)目；
L ——板料長，（mm）；
B ——板料寬，（mm）。
2. 排樣方法的選擇原則
（1） 沖裁小工件或某種工件需要小條料時(shí)，應(yīng)沿板料方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。
（2） 沖裁彎曲毛胚時(shí)，應(yīng)考慮半料軋制方向。
（3） 沖件在條料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率，沖模耐用度，沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作的方便與安全等。
（4） 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距小的的方案，以便經(jīng)濟(jì)地裁切板料，并減少沖壓用的時(shí)間。
3.排樣的方式
根據(jù)材料的利用情況，排樣可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。有廢料排樣為沿工件的全部 外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料；少廢料排樣為沿部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在；無廢料排樣為工件與工件之間、工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。
本課題排樣方式為有廢料、對排。排樣圖如3-2圖所示
圖3-2 排樣圖
3.2.2搭邊
在條料上沖裁時(shí)，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是：補(bǔ)償送料誤差，以保證沖出合格工件；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進(jìn)入模具間隙損壞模具。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿被沖壓件周長軍均勻分布，必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和厚度有關(guān)，一般約等于0.5t，搭邊的最小寬度的最大值約等于毛坯的厚度。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入模具間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值大小與下列因素有關(guān)。
（1） 材料的力學(xué)性能：硬材料的搭邊值可小一些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些；
（2） 零件的形狀與尺寸：零件尺寸大或有尖角和突出等復(fù)雜形狀時(shí)，搭邊值應(yīng)大一些；
（3） 材料厚度：厚度大的材料搭邊值取大一些；
（4） 送料及擋料方式：手工送料時(shí)，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些。
根據(jù)薛啟翔主編《冷沖壓實(shí)用技術(shù)》表3-2可知搭邊a和a1數(shù)值：
a=6.3 a1=7.2
沖裁件面積：通過CAD軟件測繪可知A=4232.8mm2
條料寬度 B=120mm
送料進(jìn)距 h=（88.7/2+30/2+3.5）mm=62.8mm
一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率：
3.3沖裁間隙
沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊用間隙用C表示，雙邊用Z表示。
圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D凹-D凸
式中 D凹——沖裁模凹模直徑尺寸（mm）
D凸 ——沖裁模凹模直徑尺寸（mm）
沖裁間隙是沖裁過程中一個(gè)重要的工藝參數(shù)，間隙的選取是否合理直接影響到?jīng)_裁件質(zhì)量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。因此設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇一個(gè)合理的間隙，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)合適的范圍作為合理的間隙，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin ，最大值稱為最大 合理間隙Zmax ，由于模具在使用過程中會逐步磨損，設(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙。
1、沖裁間隙的選取
沖裁間隙的大小主要與材料的性質(zhì)及厚度有關(guān)，材料越硬，厚度越大，則間隙值應(yīng)越大。選取間隙值時(shí)應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實(shí)際的生產(chǎn)條件來考慮。其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長。確定凸、凹模合理間隙有理論去頂法和查表確定法，在設(shè)計(jì)時(shí)一般采取查表法確定，在沖模制造時(shí)，也可按材料厚度的百分比估算。根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.3選得間隙值為Zmin=0.940、Zmax=1.280（mm）。
為了使模具能在較長時(shí)間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設(shè)計(jì)模具時(shí)取Zmin作為初始間隙。
3. 4沖裁力的預(yù)算
沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力，沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。沖裁力計(jì)算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。
1、沖裁力計(jì)算
沖裁力是凸模與凹模相對運(yùn)動使工件與板料分離所需要的力，它與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。
一般平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F可按下式計(jì)算：
F=K·L·t·τ
式中：F —— 沖裁力, N；
L —— 沖裁件的周長, mm；
t —— 板料厚度，mm；
τ—— 材料的抗剪強(qiáng)度, Mpa；
K —— 系數(shù)?？紤]到凸模、凹模間隙波動，材料力學(xué)性能變化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，常取K=1.3。
有時(shí)也可用材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算：
F=L·t·
式中：—— 為材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa
在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大，周邊長的工件時(shí)，需要很大的沖裁力。當(dāng)工廠設(shè)備的噸位不能適應(yīng)時(shí)，為不影響生產(chǎn)，可采取一定的措施降低沖裁力，常用的方法有階梯沖裁、斜刃沖裁和加熱沖裁等。
沖裁力：
沖裁件周長（有CAD測繪）L=330mm
板料厚度t =5mm
材料抗剪強(qiáng)度τ=480MPa
系數(shù)K=1.3
F=K· L·t·τ= 1.3×330×5×480=1029600N
2、卸料力、推件力和頂件力計(jì)算
由于沖裁時(shí)材料的彈性變形及摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料或廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。將緊箍在凸模上料卸下所需的力稱為卸料力，將卡在凹模中的料推出所需的力叫推件力；將卡在凹模中的料逆著沖裁力方向頂出所需的力叫頂件力。
根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》第50頁
卸料力、推件力和頂出力通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，
卸料力：F卸=K卸·F 落
推件力：F推=n·K推·F孔
頂件力：F頂=K頂· F 落
式中： K卸、K推、K頂—— 分別為卸料力、推件力系數(shù),其值見表3-3；
n—— 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)；
h——凹模直壁洞口的高度。
表3- 3 推件力、頂件力、卸料力系數(shù)
料厚/（mm）
K推
K頂
K卸
鋼
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.1
0.063
0.055
0.045
0.14
0.08
0.06
0.05
卸料力：F卸=K卸F=792000 x 0.04=31680N
推件力：F推=FK推n=792000 x0.04 x（10/5）=63360N
F總=F+ F推+F卸=887040
3.5模具壓力中心計(jì)算
沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常工作，模具的壓力中心必須通過模柄曲線和壓力機(jī)的滑塊中心線重合。否則，沖裁過程中壓力機(jī)滑塊和沖模將會承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故。因此，設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)正確計(jì)算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心與模柄軸心線重合，對于制件外形尺寸大、形狀復(fù)雜，多凸模的沖裁模和連續(xù)模，正確確定其壓力中心就顯得更為重要。若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。壓力中心的確定有解析法、圖解法和實(shí)驗(yàn)法。
由于本零件形狀簡單，且對稱，其壓力中心即位于沖件輪廓圖形的幾何中心。畫出所示制件，選定坐標(biāo)系xoy,如圖3-3所示。沖裁件以X軸對稱，所以Y0 = 0，X0 =51.5
壓力中心如下圖3-3
圖3-3 壓力中心圖
X0=[0x14+12x10+(-24.3)x24.5+35x28+48.35x13.5+13.5x48.3+14.2x50+35x60.7+47x96+35x60.7+14.2x70+28.6x35+24.5x12+12x10]/330=42.95
取整數(shù)41。
Y0=[44.35*14+12*30+24.5*5.1+28.6*12+13.5*15+14.2*11.4+35*29.35+47*44.35+35*9.35+14.2*62.35+13.5*83.2+77*28.6+115.5*24.5+12*57.7]/330=44.7
取整數(shù)45。
所以求得 X0=41 Y0=45
3.6凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
沖栽模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
1、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的原則
由沖裁過程和生產(chǎn)實(shí)踐可知：落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸。計(jì)算凸模和凹模尺寸時(shí)應(yīng)遵循下述原則：
（1）落料時(shí)，應(yīng)先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個(gè)最小間隙值。
（2）沖孔時(shí)，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個(gè)最小間隙值。
（3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度至少高1～2級。若制件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級精度來處理，圓形件一般可按IT10級精度來處理。
2、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的方法
凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。
（1） 凸模與凹模分開加工
這種方法適用于圓形或簡單形狀的工件。采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差。同時(shí)，為了保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足下列條件：
δp +δd ≤Zmax-Zmin
或 δp=0.4（Zmax-Zmin）
δd=0.6（Zmax-Zmin）
式中:δp—— 凸模的制造公差；
δd—— 凹模的制造公差；
Zmax—— 最大合理間隙；
Zmin—— 最小合理間隙。
（2） 凸模與凹模配作加工
凸、凹模配作加工是指先按圖樣設(shè)計(jì)尺寸加工好凸模或凹模中的一件作為標(biāo)準(zhǔn)件（一般落料時(shí)以凹模為基準(zhǔn)件，沖孔時(shí)以凸模為基準(zhǔn)件），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不需要公式+Zmax-Zmin來進(jìn)行校核，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差（一般可去沖裁件公差的），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法。用配合加工法制造模具常用于復(fù)雜形狀及薄料的沖裁件，圖樣上只需標(biāo)注基準(zhǔn)件的尺寸及其公差，配作件僅注基本尺寸，并注明與基準(zhǔn)件配作及應(yīng)保證的間隙值。
3、計(jì)算各主要零件的尺寸
1） 凹模厚度：其中b=111mm,K=0.3,故
H=Kb=0.3*111=33.3mm
但是該件上還需沖一較小的空，且均在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)增加，故取H=30
C=（1.5~2）H=60mm
凹模的外形尺寸：長*寬為 300*195
2） 凸模固定板的厚度
H1=0.7H=0.7*33.3=23.31 取整數(shù)25mm
3） 墊板的采用與厚度：是否采用墊板，以承壓面的凸模進(jìn)行計(jì)算
δ=F/A =177.408MPa
鑄鐵模板的δp為90~140MPa
故δ>δp
因此須采用墊板，墊板厚度是10mm。
4） 卸料模的自由高度：根據(jù)工件材料厚度為5mm，沖裁是凸模進(jìn)入凹模深度取2mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量2mm，再考慮開啟時(shí)卸料板高出凸模1mm,z則總工作行程h工件=10mm，橡皮的自由高度h自由=h工件/(0.25~0.30)=33.3~40mm
取h自由=40mm
模具在組裝時(shí)預(yù)留量為
h預(yù)=10%~15%*h自由=4~6mm
取h預(yù)=6mm
由此可算出模具中安裝卸料板的空間高度為 34mm
5)計(jì)算凸凹模工作部分尺寸：
查表 Zmin=0.83mm,Zmax=1.140mm
沖孔凸模1：
工作孔尺寸：長18mm，寬9mm。
尺寸為18mm時(shí)，δp=0.02mm
尺寸為9mm時(shí)，δp=0.02mm
X=0.6
根據(jù)Bp=(B+X?)0-δp
則 Bp1=18.0420-0.02 mm
Bp1=9.0420-0.02 mm
沖孔凸模各尺寸如下圖3-4所示：
圖 3-4沖孔凸模尺寸圖
落料凸模2：
工件工作尺寸：長111 mm，寬89 mm時(shí)，δp=0.025mm半徑15 mm，δp=0.02mm
X=0.6
根據(jù)Bp=(B-X?-Zmin) 0-δp
Bp1=14.1280-0.02 mm
Bp2=110.0860-0.025 mm
Bp3=88.0860-0.025 mm
落料凸模各尺寸入下圖3-5所示：
圖3-5落料凸模尺寸
沖孔凹模：
工件工作尺寸：長18 mm，半徑4.5 mm
X=0.6
根據(jù)Dd=(d+ X?+ Zmin)+ δd0
Dd1=18.8720.020 mm
Dd2=5.35880.020 mm
落料凹模：
工件工作尺寸：長111 mm，寬88.7 mm，半徑15 mm
X=0.6
根據(jù)Dd=(d- X?)+ δd0
Dd1=14.9580.020 mm
Dd2=110.9160.0350 mm
Dd3=88.9160.0350 mm
落料凹模各尺寸如下圖3-6所示：
圖3-6落料凹模尺寸
3.7 模具的總體設(shè)計(jì)
3.7.1沖模的閉合高度
所謂模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時(shí)，上下模座之間的距離。它應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。
壓力機(jī)的裝模高度則是指滑塊在下止點(diǎn)位置時(shí)，滑塊底面至工作臺板上平面之間的距離。一般壓力機(jī)滑塊里的連桿具有一定的調(diào)節(jié)量M，當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)至最短時(shí)，為壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax；當(dāng)連桿調(diào)至最長時(shí)，為壓力機(jī)的最小裝模高度Hmin。
壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。其關(guān)系為：
Hmax-5≥H≥Hmin+10
式中Hmax Hmin——壓力機(jī)的最大和最小裝模高度
H——模具的閉合高度，H模=50+10+20+10+15+25+60=190 mm
如果模具的閉合高度太小，則在使用時(shí)須在壓力機(jī)的工作臺上加墊板。模具閉合高度絕不能大于壓力機(jī)的裝模高度。
3.8結(jié)構(gòu)件與標(biāo)準(zhǔn)件選用
3.8.1模架
模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。為了縮短模具制造周期，降低成本，我國已制定出模架標(biāo)準(zhǔn)，并且有商品出售。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合性質(zhì)分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量不同，又各具有多種模架類型。
選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn)方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹模大30～40mm。模板厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。選擇模架時(shí)還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。本設(shè)計(jì)采用對角導(dǎo)柱式模架。
3.8.2模座
模座分為上模座和下模座，它們是沖模全部零件安裝的基體，有承受和傳遞沖裁力，因此它要具有足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠大的外形尺寸。上模座通過模柄安裝在沖床滑塊上，下模座用壓板和螺栓固定在工作臺上。模座的前側(cè)面須進(jìn)行機(jī)械加工，以便在此面打上模具的標(biāo)記。上模板導(dǎo)套孔的外側(cè)面要加工一條淺窄槽，便于沖模工作時(shí)對導(dǎo)套潤滑。
后側(cè)導(dǎo)柱上模座：材料HT200，上模座300×195×70 GB/T2855.5
后側(cè)導(dǎo)柱下模座：材料HT200，下模座160×195×90 GB/T2855.6
3.8.3模柄
本設(shè)計(jì)采用壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并且加銷釘防轉(zhuǎn)。這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。試用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。
A型壓入式模柄：材料Q235，模柄A32×95 JB/T7646.1
3.8.4定位裝置
本模具采用手工送料連續(xù)模，沖孔凸模要用固定板固定，落料的凸模用螺釘固定，凹模要用圓柱銷和螺釘去固定。沖孔時(shí)用定位銷定位，落料用2個(gè)圓錐孔和1個(gè)檔塊定位。卸料采用剛性的，導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。
3.9沖裁設(shè)備選擇
3.9.1沖裁設(shè)備類型的選擇
設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、工藝方法與性質(zhì)及沖裁件的尺寸、形狀與精度等要求來進(jìn)行。
（1）根據(jù)沖裁件的大小進(jìn)行選擇
對于中小型的沖裁件，彎曲件或淺拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖裁力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分部，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。但操作方便，價(jià)格低廉。對于大中型的沖裁件，深度大的成形件及復(fù)合工序件的生產(chǎn)，可選擇閉式機(jī)械壓力機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊、工件平穩(wěn)。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動拉伸壓力機(jī)，其所用模具結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。
（2）根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量選擇
在小批量生產(chǎn)薄板件中，可選擇通用壓力機(jī)，速度快、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量較穩(wěn)定。在大型厚板的拉深、彎曲等沖裁件的生產(chǎn)中，應(yīng)采用液壓機(jī)。液壓機(jī)行程不固定，不會因?yàn)榘辶虾穸茸兓d，而且在需要很大的施力行程加工時(shí)，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
（3）考慮精度與剛度
壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動剛度與導(dǎo)向剛度三部分組成的，在選用設(shè)備類型時(shí)，應(yīng)允許注意到設(shè)備的精度與剛度，尤其是在進(jìn)行校正彎曲、校形及整形這類工序時(shí)，更應(yīng)選擇剛度與精度較高的壓力機(jī)。如果剛度較差，負(fù)載終了和卸載時(shí)模具間隙回發(fā)生很大變化，影響沖壓件的精度與模具壽命。
（4）考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際問題可能和技術(shù)上的先進(jìn)性
在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)該設(shè)法利用現(xiàn)有設(shè)備來完成工藝過程。有時(shí)可利用原有壓力機(jī)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，以滿足生產(chǎn)需要。需要采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行沖裁時(shí)，可以選擇帶有數(shù)字顯示的、利用計(jì)算機(jī)操作的及具有速控加工裝置的各類新設(shè)備。如對于斷面要求特別光潔的沖裁件加工，對工藝先進(jìn)和設(shè)備先進(jìn)的要求較高，此時(shí)，可選擇精沖壓力機(jī)甚至激光加工機(jī)。
3.10.2壓力機(jī)選用原則
確定壓力機(jī)規(guī)格時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則。
（1）壓力機(jī)的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。
（2）壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿足工件高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。
（3）壓力機(jī)的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)滿足模具的正確安裝。尤其是壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)于沖模的閉合高度相適應(yīng)。
（4）壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。
根據(jù)3.4沖壓力的計(jì)算，總的沖裁力為887040KN，考慮到壓力機(jī)的適用范圍，故選擇開式雙柱可傾式工作臺壓力機(jī)其型號為JG23-40。查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》附錄B3，其部分參數(shù)如下：
該模具的總沖壓力：F總=887040
閉合高度：H模=190 mm
外廓尺寸：300 mm X195 mm
選用壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格：
公稱壓力：100KN
滑塊行程：130 mm
滑塊行程次數(shù)（次/Min）：38 mm
最大閉合高度：480 mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：100 mm
滑塊中心線至床身距離：380 mm
立柱距離：530 mm
工作臺尺寸：前后：710 mm，左右：1070 mm
工作臺孔尺寸：左右：405 mm，直徑：500mm，前后：405mm
第四章彎曲模設(shè)計(jì)
4.1分析零件的沖壓性：
彎曲是用力使材料彎曲成具有一定曲率形狀的一種沖壓變形工序。本設(shè)計(jì)彎曲的是摩托車座椅支架，如下圖4-1所示：
圖4-1
4.2彎曲回彈
板料在常溫下的彎曲總是由塑性變形和彈性變形兩部分組成，所以在卸載以后，彈性變形完全消失，塑性變形將完全保留下來，使彎曲件的彎曲半徑與彎曲角發(fā)生變化，這一現(xiàn)象稱為回復(fù)、回跳。彎曲回彈是彎曲成形不可避免的現(xiàn)象，它將直接影響彎曲件的精度，必須加以控制。
4.2.1影響回彈量的因素
（1）材料的力學(xué)性能?；貜椀拇笮∨c材料的屈服強(qiáng)度成正比，與彈性模量E成反比，即/E越大，則回彈越大。在材料性能不穩(wěn)定時(shí)，回彈值也不穩(wěn)定。
（2）相對彎曲半徑r/t。當(dāng)其他條件相同時(shí)，回彈隨r/t值的增大而增大。這是因?yàn)椋?dāng)r/t增大時(shí)，彎曲變形程度減少，其中塑性變形和彈性變形成分均減少，但總變形中彈性變形所占比例在增加。這也是大曲率半徑的制件難以彎曲成形的原因。因此，可按r/t值來確定回彈角的大小
（3）彎曲工件的形狀。一般U形工件由于各邊互相牽制而比V形工件回彈要小。
（4）模具間隙。U形彎曲模的凸、凹模單邊間隙Z/2越大，則回彈越大；Z/2＞t時(shí)，板料處于擠壓狀態(tài)，可能產(chǎn)生負(fù)回彈。
（5）彎曲力。生產(chǎn)中多采用加大彎曲力的校正彎曲。彎曲力的增大可擴(kuò)大彎曲件內(nèi)部的塑性變形區(qū)，從而減少回彈。
4.2.2減少回彈量的措施
彎曲成形必然要發(fā)生回彈現(xiàn)象。如前所述，回彈大小與彎曲的方法及模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，要完全消除回彈是極其困難的，生產(chǎn)中可以采用某些措施來減少或補(bǔ)償由于回彈所產(chǎn)生的誤差，以提高彎曲件的精度。
（1）改善制件的結(jié)構(gòu)，提高材料塑性
①彎曲處壓出加強(qiáng)筋，使彎曲件回彈比較困難，這樣既能增加彎曲件尺寸的準(zhǔn)確性，又能提高彎曲件的剛度。
②盡量選用彈性模數(shù)量（E）大而屈服強(qiáng)度（）低的材料彎曲，以減少回彈。
③硬材料或冷作硬化材料必須先退火，降低其屈服點(diǎn)。
④采用加熱彎曲。
（2）采用正確的彎曲工藝，改善變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)。
①采用校正彎曲。在彎曲終了，對板料施加一定的校正力，使內(nèi)外層金屬都被拉長，則回彈可因?yàn)橄嗷サ窒鴾p少。一般認(rèn)為，彎曲變形區(qū)的校正壓縮量為料厚的2%～5%時(shí)，校正效果較好。
②采用拉彎工藝。對大曲率半徑的制件，用普通彎曲方法彎曲時(shí)，由于回彈大而很難成形，故常用拉彎法，即在制件彎曲的同時(shí)施加有軸向拉力，使材料內(nèi)、外層均為拉應(yīng)力，回彈互相抵消，達(dá)到了減少工件回彈的目的。
③采用端部加壓彎曲，在彎曲終了帖模時(shí)，利用模具對板料端部施加壓力，上彎曲變形內(nèi)、外層均產(chǎn)生壓應(yīng)力以減少回彈。
（3）改善模具結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償回彈
①根據(jù)彎曲件的回彈趨勢和回彈量的大小，修正凸?；虬寄９ぷ鞑糠值男螤畛叽纾箯澢蟮墓ぜ貜椓康玫窖a(bǔ)償。如V形彎曲時(shí)，根據(jù)工件可能產(chǎn)生的回彈角，將凸模彎曲角預(yù)先做得小升些，一補(bǔ)償回彈；U形彎曲時(shí)，可在凸模兩側(cè)分別做出回彈角或?qū)⒛＞叩撞孔龀苫⌒?，利用底部向下的回彈來補(bǔ)償彎曲件側(cè)壁的回彈。
②利用橡膠或聚酯胺酯軟凹模來代替金屬的剛性凹模進(jìn)行彎曲。這樣可排除在非變形區(qū)的變形和回彈，并且調(diào)整凸模入軟凹模的深度以控制回彈值，此回彈量比金屬凹模小得多。
③把凹模做成活動式的，以便于實(shí)現(xiàn)過正彎曲來控制回彈。
該零件批量較大，應(yīng)在保證精度的前提下提高生產(chǎn)率和簡化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。
本工件展開板料大體成Ｔ型，厚度為５ｍｍ，左端要進(jìn)行U型彎曲，右側(cè)通過V型彎曲。左側(cè)的U型彎曲要求IT9級精度，一般的彎曲模無法達(dá)到此精度要求，故應(yīng)該在初次彎曲后加一步校形工序。右側(cè)的V型彎曲可以在初次彎曲時(shí)一起完成，也可以在校形時(shí)完成。為提高生產(chǎn)率和零件精度，并考慮到模具的復(fù)雜度，該零件分兩步工序完成。第一步為完成U型彎曲和V型彎曲，第二步為校形。這樣可以放寬對第一步工序模具的要求。
考慮到第一次沖壓對后續(xù)加工的影響，應(yīng)在幾個(gè)關(guān)鍵尺寸上提高加工要求。
第一步?jīng)_壓采用普通的凹凸模，一次行程完成U型和V型成型?？紤]到裝卸料的方便，在凹模上加裝依靠板料外形定位的定位板，并采用彈簧頂料裝置，使零件在沖壓完成后可以自動彈出凹模。由于零件在彎曲完成后的回彈，在沖壓完成后不會出現(xiàn)零件卡在凸模上的現(xiàn)象，故不必設(shè)計(jì)凸模卸料裝置。
根據(jù)工件圖紙的要求，工件的內(nèi)彎曲角為R3，小于最小彎曲半徑第一次彎曲，U型部分的內(nèi)彎曲角取r=3mm.，凹模刃口圓角選用R5 。
4. 3進(jìn)行彎曲力的計(jì)算
使一個(gè)物體發(fā)生彎曲變形所要用的最小力即為彎曲力。
（1） U型彎曲的彎曲力
由于影響彎曲力的因素很多，這里只進(jìn)行粗略的估算
按公式 Fu =0.7kbt
бb/(r+t)
k=1.3,b=88.7mm,t=5mm,бb=425Mpa,r=1.5mm,
所以F=0.7*1.3*88.7*5*5*425/1.5+5 =131941.25N
（2） V型彎曲的彎曲力
按公式 F=0.6kbt
бb/r+t
Fv=0.6*1.3*111*5*5*425/(10+5)=61327.5N
總彎曲力F=Fu+Fu=131941.25+61327.5=193268.75N
初步選定用250KN 的的壓力機(jī)
（3）校正彎曲的彎曲力計(jì)算
由表4-4及4-5（P127----②）
P=Fq=q*s=120MPa*910mm2 =109200KN
故選用160KN的壓力機(jī)。
4．4 估算模具的各部分尺寸,初步選擇壓力機(jī)和模架。
考慮到彎曲行程、卸料、等，模具高度應(yīng)不小于 140mm,長度大約在220mm左右，寬度150mm左右。一個(gè)沖程的行程H=2.5*h=2.5*35mm=87.5mm,所以選用 JG23-40型壓力機(jī)，其滑塊行程為100mm.
考慮到裝卸料方便和模具受力平衡，以及模具高度，選用A 型對角導(dǎo)柱模架（GB/T 2851.1-1990），L=250mm，H=255mm.
模具草圖如下：
a.凸模草圖
b.凹模草圖
4.5.主要部件的初步設(shè)計(jì)及選用
（1）凸、凹模刃口尺寸的確定
工件的內(nèi)形尺寸標(biāo)注為26D9+0.28，故凸模應(yīng)選用IT7級精度制造。
根據(jù)資料③P276頁所示及工件圖紙標(biāo)注，凸模寬度
Lp=(L+0.75Δ)-Δp
=（26+0.75*（0.28+0.065））-0.0250
=26.26-0.0250
凹模尺寸
Ld=(Lp+2C) +Δp
=（26.26+2*5）0+0.025
考慮工件沖裁公差和模具制造的工藝性，取凸模長度
L1=L工+1mm=112mm.
（2） 凹、凸模的高度確定。應(yīng)根據(jù)工件的行程確定凹模的高度，再確定凸模的高度。
考慮到凹模的刃口
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