底座沖壓沖孔落料模具設計

底座沖壓沖孔落料模具設計,底座,沖壓,沖孔,模具設計 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 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 彎曲部分的工作簡圖 ……………………………………………24 附表清單 表1 壓力中心的坐標……………………………………………………9 表2 卸料板橡膠設計計算……………………………………………………16 表3 中性層位移系數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 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 底座沖壓成形工藝及模具設計 摘要：本設計題目為底座沖孔落料模設計。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 本設計運用沖壓成型工藝及模具設計的基礎知識，介紹了模具設計時要注意的要點，并較多的考慮了模具結構的調整性、易更換性及模具成本。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對底座沖孔落料模的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各重要零件的設計。 關鍵詞：沖壓模 工藝分析 模具結構 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 機械加工工序卡 工序名稱 車 工序號 04 零件名稱 沖孔凸模 零件號 00-08 零件重量 同時加工零件數 7 材 料 毛 坯 牌 號 硬 度 型 號 重 量 Cr12 58～62HRC 設 備 夾 具 名 稱 輔 助 工 具 名 稱 型 號 數控銑床 0i 虎鉗 安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀 長 度 mm 走 刀 次 數 切 削 深 度 mm 進給量 mm/min 主 軸 轉 速 r/min 切 削 速 度 基 本 工 時 找正 1 粗加工 車刀 游標卡尺 38 1 1.5 400 0.5 找正 2 車退刀槽 切斷車道 游標卡尺 1 1 1 800 0.8 找正 3 精車 車刀 千分尺 37 2 0.5 1200 0.5 設 計 者 謝玉平 指 導 教 師 杜偉 共 1 頁 第 1 頁 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 00-08 凸模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 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 游標卡尺 編制 謝玉平 校對 審核 批準 1 緒論 沖壓模具在實際工業(yè)生產中應用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產中工人生產的勞動強度大、勞動量大,嚴重影響生產效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展,工業(yè)生產中模具的是用已經越來越引起人們的重視,我而被大量應用到工業(yè)生產中來。 1.1 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術趨勢 改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(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，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。? 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志?。 　???近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。? 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。? ?雖然中國模具工業(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)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。? 1.2 未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢? ?模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：? (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術 模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。? (2)高速銑削加工? 國外近年來發(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。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、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)模具掃描及數字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，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控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數據采集、自動生成各種不同數控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數據，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也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。? (5)提高模具標準化程度? 　　?我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。? (6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術?? 　　選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術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發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。? (7)模具研磨拋光將自動化、智能化? 　 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。? (8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展?? 　　這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 ? 2沖孔落料模設計 產批量：大批量生產 工件名稱：底座 工件簡圖: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工序，材料為20鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結構簡單，具有8個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，尺寸精度較低?？仔木嗟墓顬?.2屬于IT11級精度，可以通過模具結構的正確性設計來實現(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。 方案二：沖孔－落料，在加彎曲。采用生產。 方案三：沖孔－落料級進沖壓。采用級進模生產。 方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足生產批量要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產效率都高，易于批量生產，接近凸凹模的許用最小壁厚，見表2.9.6【6】模具強度較好制造難度小，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時，操作較方便，方案三也只需要一副模具，生產效率高，但操作不方便，送料速度較快，通過對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主要設計計算 2.3.1 排樣方式的確定與計算 設計復合模，首先要設計條件排樣圖。底座的形狀簡單。由于零件外形尺寸為自由尺寸對精度要求不高，為了提高材料的利用率減少沖裁力，雖然這時會使零件外形尺寸公差等級降低但是經過籌兼顧，全面考慮。這里我們采用少廢料排樣。如圖所示 圖2少廢料排樣 查板材標準【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 沖壓力的計算 該模具采用復合模，擬選用彈性卸料下出件。沖壓力的相關計算如下： 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—沖裁件剪切周邊長度（mm） t—沖裁件材料厚度 —被沖材料的抗剪強度（MPa） K—系數，一般取1.3. 上式抗剪強度與材料種類和培料的原始狀態(tài)有關，可在手冊中產迅查詢 為方便計算，可取材料的＝0.8. 故沖裁力表達方式又可表示為：F＝1.3Lt≈Lt 式中—被沖裁材料抗拉強度（MPa）查手冊【3】得20鋼的為355～500MPa ?。?60Mpa 卸料力Fx：Fx＝KxF Kx—卸料力系數 見【1】表2.6.1 取Kx＝0.4 Fx＝0.4×146880N＝58752N 推件力FT FT＝nKTF KT—推件力系數見【1】表2.6.1 取FT＝0.055 n—同時卡在凹模內的沖裁件數 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計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質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，首先計算大凸模的壓力中心 圖3壓力中心坐標 表1為壓力中心坐標： 基本要素長度 L/ mm 各基本要素壓力中心坐標值 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 若選用J23-16【2】 C點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內，故滿足要求。 通過校核;選開式雙柱可傾壓力機J23-16【2】表1-82； 公稱壓力:160KN 滑塊行程：55mm 最大閉合高度：220mm 閉合高度調整量：45mm 立住距離：220mm 滑塊中心線至床身距離：160mm 工作臺尺寸（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 模具的結構設計 3.1工作零部件計算 由于制件結構簡單，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。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差. 沖孔時，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?？仔木嗟墓Q尺寸 —工件制造公差 Zmin—最小合理間隙 X—磨損系數 凸，凹模的制造公差，可按IT6～IT7級來選取。 未注公差按IT14級計算 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，凹模刃口尺寸計算 凹模磨損后會增大的尺寸———第一類尺寸 圖 4 落料凹模 對于尺寸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工件零部件的設計與標準化 3.2.1落料凸模 結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，采用線切割機床加工。 2個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其總長按公式2.9.2查【1】得L＝h1+h2+t+h 選彈性卸料板 L—凸模長度（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—增加強度，它包括凸模的修模量，凸模進入凹模的深度（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的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式。一方面加工簡單另一方面有便于裝配與更換選A型。 查表【3】1-214沖8個mm的圓形凸模結構 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床加工，安排凹模在模架上的位置時要依據計算壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3， 計算凹模厚度H H≥15mm K系數查【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 凹模長度L L=2b1+2C=2×103+2×40=286mm (送料長度) 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 卸料螺釘的選用 卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm .卸料釘尾部應有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模1mm，有誤差時，有誤差時通過螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。 3.2.5 卸料板橡膠設計 卸料板橡膠設計計算表一。選用4塊橡膠的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，影響模具的正常工作。 表2卸料板橡膠設計計算 項目 公式 結果 備注 卸料板的工作行程hI H=h1+h+h2 4.3mm h為凸模凹進卸料板的高度1mm h2凸模沖裁后進入凹模的深度 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% 橡膠的預壓縮量 =15% 5.7mm 一般=（10%～15%） 每個橡膠承受的載荷F1 F1=/4 1201 N 選用4個圓筒形橡膠 橡膠的外徑D D= 56.63 ㎜ 此為圓筒的內徑，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（冷沖壓模具設計指導）也可選標準件：D=45㎜ d=13㎜ H=40㎜ 由表8—50查得內孔d與相應的卸料螺釘尺寸d=13配用螺釘d=12（GB2867.5—81） 3.2.6 定位裝置的設計與標準化 3.2.7 定位板板的設計與標準化 經查表【1】分析得導料板長度L=200mm，寬度B=32mm ，厚度h=6mm如圖 圖5定位板 3.2.8標準模架的選用 由凹模周界可以選取標準模架。 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 導柱（GB/T.2861.1） d/mm×l/mm d/mm×l/mm mm×150mm 28mm×150mm 導套（GB/T2861.6） 導套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—凸模長度 l=53.5mm H—凹模厚度，H=22mm h2—凸模沖裁后進入凹模的深度h2=2mm. 模柄與上模座的聯(lián)接采用旋入式的結構如圖所示。 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 根據復合模裝配要點,選凹模作為裝配基準,先裝下模,在裝下模,并調整間隙,試沖、返修。具體裝配如下: （1）凸、凹模預配 ①裝配前仔細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的凹?？紫嗯?檢查其間隙是否加工均勻。不適合者應重新修?；蚋鼡Q。 （2）凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?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,按中心預裝凹模、導料板。 ②在下模座、導料板上,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預裝上模座,劃出與凸模固定板相應螺孔、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,并調節(jié)橡膠的預壓量,使預料板高出凸模下端約1mm； ⑤復查凸、凹模間隙并調整合適后,緊固螺釘; ⑥安裝導正銷、承料板; ⑦切紙檢查,合適后打入銷釘 （5）試沖與調整 裝機試沖并根據試沖結果做相應調整 4 彎曲部分的設計 4.1 彎曲力的計算： 當彎曲圓角半徑較小（r＜0.5t）時，根據毛抷與制件等體積法計算；當彎曲圓角半徑較大（r＞0.5t）時，根據中性層長度不變原理計算。 因為R4、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度按直邊區(qū)與圓角區(qū)分段進行計算。視直邊區(qū)在彎曲前后長度不變，圓角區(qū)展開長度按彎曲前后中性層長度不變條件進行計算。 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X1=0.46； 變形區(qū)中性層曲率半徑ρ可按經驗公式ρ=r+xt計算 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 進行半成品工件加工使其在40mm. 表3中性層位移系數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算 4.2.1凸模工作部分的計算 1）凸模圓角半徑 當彎曲件的相當圓角半徑r/t較小時，取凸模圓角半徑r凸等于或略小于彎曲件內側的圓角半徑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，則彎曲時應取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。 當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較大（t/t≥10），精度要求較高時，必須考慮回彈的影響，根據回彈值的大小對凸模圓角半徑r凸進行修正。 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）凸模長度的計算 當采用彈性壓料板時，凸模長度按下式計算 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——凸模進入凹模的厚度（mm）； t——板料的厚度（mm）； h——附加長度（mm）。 代入數據得L=(12+12+2+20+20)mm =66mm 4.2.2凹模圓角半徑 凹模圓角半徑r凹的大小對彎曲力以及彎曲件的質量均有影響。r凹過小會使彎曲力的力臂減小，毛抷沿凹模圓角滑入時的阻力增大，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一致，否則在彎曲時毛抷會發(fā)生偏移。 實際生產中，r凹通常根據材料的厚度t選取。 當t＜2mm，r凹=（3～6）t 當t=2～4mm，r凹=（2～3）t 當t＞4mm，r凹=2t 因為材料厚度為2mm，所以r凹=（2～3）t，故凹模圓角半徑取r凹=4mm。 對于v形彎曲模的凹模底部圓角半徑r凹′見圖2，可根據彎曲變形區(qū)坯料變薄的特點，取r凹′=（0.6～0.8）（r凸+t）計算： 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算。 凹模工作部分的深度決定板料的進模深度，同時也影響到彎曲件直邊的平直度，對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，數值查表3，但應保證凹模開口寬度L凹之值不大于彎曲坯料展開長度的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 彎曲件回彈值的計算 小變形程度（r/t≥10）時，回彈大，先計算凸模圓角半徑，在、再計算凸模角度；大變形程度（r/t＜5＝時，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，彎曲中心角不為90°，查相關手冊，r/t=4/2=3＜5，屬于大變形程度。 其回彈值可按下式計算： △ α=α/90°△α90° 式中△α——彎曲件的彎曲中心角為α時的回彈角； △ α90°———彎曲中心角為90°時的回彈角； α——彎曲件的彎曲中心角。 經查表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 彎曲力的計算 U形件自由彎曲時的彎曲力F自為 =0.6kbt/(r+t) 式中——沖壓行程結束時自由彎曲的彎曲力（N）； K——安全系數，一般取K=1.3； b-彎曲件的寬度（mm）； t——彎曲件材料的厚度（mm）； ——彎曲件的抗拉強度（MPa）； r——彎曲件的內彎曲半徑（mm）。 查表及有關資料得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，校正彎曲力最大值在壓力機工作到下止點的位置，且校正力遠遠大于自由彎曲力（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，但在這里為了保險起見，在計算壓力機公稱壓力時，還是將其考慮進去。 F壓力機≥（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：初選壓力機型號為JB23-16. 7 模具總體設計 該模具采用彎曲單工序模，大批量生產，采用手動送料方式，從右向左送進。上模主要有上模座，墊板，壓料板，凸模，凸模固定板，彈性元件，螺釘等零件組成；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作過程：沖壓時，板料從右向左送進，由擋料銷和導料銷控制條料的送進方向和步距。上模下行，進行彎曲。彎曲過程中，彈性壓邊圈對板料起壓邊的作用，彎曲件平直度高，質量好。彎曲完畢，上?；爻?，由于回彈因素，制件會卡在凹模內，由下模的頂桿將其頂出。壓料板需留出擋料銷和導料銷的讓位孔。 8模具主要零部件的設計與標準選用 8.1 支撐零件的選用 矩形模座的長度應比凹模板長度大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準模座，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 標準號 材料牌號 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 設備的選定 初選壓力機的公稱壓力為160KN，即JB23-16型開式雙柱可傾壓力機。 JB23-10型壓力機的滑塊行程為55mm，大于工件高度的兩倍，滿足彎板彎曲時的沖壓行程。 最大閉合高度：220mm 最大裝模高度：175mm 連桿調節(jié)長度：45mm 壓力機工作臺尺寸（前后×左右）300mm×450mm 模柄孔尺寸：（直接×深度）φ40mm×60mm 最大傾斜角度：35° 由于彎曲模不是標準模架，因此，需要自行設計。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行到下止點時，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 結束語 畢業(yè)設計作為三年大學學習中極為重要的一部分，是衡量一個學生專業(yè)課水平的重要標志。畢業(yè)設計是我們所學課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復習，是一次理論聯(lián)系實踐的訓練，也是我們步入工作前的一次檢驗。 就我個人而言，通過這次畢業(yè)設計，使我學習到了許多知識，對模具的設計與制造有了極為深刻的認識，是一次由理論向實踐的飛躍，回顧一個多月的設計生活，讓我感慨頗深，主要體會有以下幾點： (1) 扎實的基礎課，專業(yè)課是模具設計的基礎 由于以前所學的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設計又或多或少的用到了這些知識，從而迫使我認真扎實的學習了以前的課程，并加深了對這些課程的理解、真正有一種溫故而知新的感覺，如機械制圖中的各種線型的特點應用，材料力學中的應力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測量技術中公差的正確選用，模具的加工與制造技術。塑料模具的設計與制造步驟，模具材料的正確選用等。 (2) 理論與實踐相結合的重要性 以前的學習中，基本上是純理論的學習，雖然有金工實習、畢業(yè)實習等實踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進行過真正的設計，從而使理論與實踐嚴重脫節(jié)，而現(xiàn)在我們是在經歷了金工實習、畢業(yè)實習后的一次真正的練兵。我認真回顧了以前所見所學的塑料模知識，在腦海里反復了思考了塑料模的步驟，然后開始到圖書館查資料作設計。在作設計的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時也“窺一斑而知全豹”，自己的學習中的不足和薄弱環(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，使設計得以順利的進行。通過向老師們請教，我了解到設計要面向企業(yè)，面向市場的原則，畢業(yè)設計正是對實踐能力的一次強有力的訓練，是我們獨立工作的前湊，將對我們以后的工作產生深遠的影響。 (3) 對模具設計中的安全性，經濟性加深了認識 在設計工作中，要不斷對安全性進行分析，從操作者的角度進行設計，在設計中，需要考慮到模具的成本問題，經濟效益是工業(yè)生產的前提，成本的高直接決定了產品的競爭力，故在設計中盡可能的選用標準件。 (4) 電腦成為設計中重要的輔助工具 由于工件形狀復雜，在設計中計算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度，后經程老師指點迷津，通過Pro/E繪圖和計算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理，精度高，方便快捷，在本次設計時，要求機械繪圖，電子文檔文本，從而對AUTOCAD的學習有了很大的進展，對WORD，WPS等各種文字處理工具有了更為熟練的操作，而模具CAD技術已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢，電腦終將成為設計的必備工具，這對提高學生的綜合素質著極為重要的現(xiàn)在意義。 (5) 設計態(tài)度直接決定著設計質量 畢業(yè)設計一般時間都足夠，但足夠的時間不一定都能設計出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問題外，極為重要的一點便是態(tài)度問題，作為學生必須要態(tài)度謙虛、工作認真、勤學好問、實事求是，才能正確對待設計，才有可能取得設計的圓滿成功。 總之，通過畢業(yè)設計使我對模具的設計與制造有了更深的認識，得到了許多有益的啟示，這對畢業(yè)后的過渡轉變有極重要的影響。在以后的工作中，我將繼續(xù)保持謙虛謹慎的工作作風，揚長避短，多與人交流，提高自己的個人素質和技能積累經驗，誠實守信，爭取在事業(yè)上更上一層樓，芝麻開花—節(jié)節(jié)高。 參考文獻 [1]原紅玲.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.8 [2] 李紹林、馬長福主編.實用模具技術手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，1998 [3] 陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [4] 付宏生.冷沖壓工藝與模具設計制造[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005. 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