底座沖壓沖孔落料模具設(shè)計

底座沖壓沖孔落料模具設(shè)計,底座,沖壓,沖孔,模具設(shè)計 1 緒論 沖壓模具在實際工業(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)的勞動強(qiáng)度大、勞動量大,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 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)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(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(jīng)越來越認(rèn)識到產(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)已成為衡量一個國家工業(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)展的重要動力。一些國內(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等國際通用軟件，個別廠家還引進(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)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。? ?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(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? ?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”、“價格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項：? (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)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(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(shù)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(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，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(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? 　　?我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為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化、智能化? 　 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、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。? (8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展?? 　　這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(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；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 ? 2沖孔落料模設(shè)計 產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的正確性設(shè)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(chǎn)。 方案二：沖孔－落料，在加彎曲。采用生產(chǎn)。 方案三：沖孔－落料級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，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，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)計計算 2.3.1 排樣方式的確定與計算 設(shè)計復(fù)合模，首先要設(shè)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(jīng)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(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(fù)合模，擬選用彈性卸料下出件。沖壓力的相關(guān)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(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)，可在手冊中產(chǎn)迅查詢 為方便計算，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【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(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，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，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 3.1工作零部件計算 由于制件結(jié)構(gòu)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(biāo)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(shè)計與標(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)計成直通式，采用線切割機(jī)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(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(jié)構(gòu) 3.2.2 凹模 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時要依據(jù)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(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?shù)倪x用 卸料板上設(shè)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(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，有誤差時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 卸料板橡膠設(shè)計計算表一。選用4塊橡膠的厚度務(wù)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(shè)計計算 項目 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(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)計與標(biāo)準(zhǔn)化 3.2.7 定位板板的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 經(jīng)查表【1】分析得導(dǎo)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(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,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)的凹模孔相配,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?？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(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 4.1 彎曲力的計算： 當(dāng)彎曲圓角半徑較?。╮＜0.5t）時，根據(jù)毛抷與制件等體積法計算；當(dāng)彎曲圓角半徑較大（r＞0.5t）時，根據(jù)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(jìn)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(jìn)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(shù)X1=0.46； 變形區(qū)中性層曲率半徑ρ可按經(jīng)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(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算 4.2.1凸模工作部分的計算 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，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(jù)回彈值的大小對凸模圓角半徑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(dāng)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(jìn)入凹模的厚度（mm）； t——板料的厚度（mm）； h——附加長度（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凹的大小對彎曲力以及彎曲件的質(zhì)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(yīng)一致，否則在彎曲時毛抷會發(fā)生偏移。 實際生產(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(jù)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(jìn)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(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(guān)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?xí)r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(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(jié)束時自由彎曲的彎曲力（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，校正彎曲力最大值在壓力機(jī)工作到下止點的位置，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(jī)公稱壓力時，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)型號為JB23-16. 7 模具總體設(shè)計 該模具采用彎曲單工序模，大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，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作過程：沖壓時，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，彈性壓邊圈對板料起壓邊的作用，彎曲件平直度高，質(zhì)量好。彎曲完畢，上?；爻蹋捎诨貜椧蛩?，制件會卡在凹模內(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)計與標(biāo)準(zhǔn)選用 8.1 支撐零件的選用 矩形模座的長度應(yīng)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(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 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(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)長度：45mm 壓力機(jī)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(biāo)準(zhǔn)模架，因此，需要自行設(shè)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(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一部分，是衡量一個學(xué)生專業(yè)課水平的重要標(biāo)志。畢業(yè)設(shè)計是我們所學(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)系實踐的訓(xùn)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(shè)計，使我學(xué)習(xí)到了許多知識，對模具的設(shè)計與制造有了極為深刻的認(rèn)識，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，回顧一個多月的設(shè)計生活，讓我感慨頗深，主要體會有以下幾點： (1) 扎實的基礎(chǔ)課，專業(yè)課是模具設(shè)計的基礎(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)計又或多或少的用到了這些知識，從而迫使我認(rèn)真扎實的學(xué)習(xí)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(jī)械制圖中的各種線型的特點應(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)計與制造步驟，模具材料的正確選用等。 (2) 理論與實踐相結(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)，雖然有金工實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等實踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進(jìn)行過真正的設(shè)計，從而使理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)，而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實習(xí)、畢業(yè)實習(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，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。在作設(shè)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(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)計得以順利的進(jìn)行。通過向老師們請教，我了解到設(shè)計要面向企業(yè)，面向市場的原則，畢業(yè)設(shè)計正是對實踐能力的一次強(qiáng)有力的訓(xùn)練，是我們獨立工作的前湊，將對我們以后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 (3) 對模具設(shè)計中的安全性，經(jīng)濟(jì)性加深了認(rèn)識 在設(shè)計工作中，要不斷對安全性進(jìn)行分析，從操作者的角度進(jìn)行設(shè)計，在設(shè)計中，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)品的競爭力，故在設(shè)計中盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件。 (4) 電腦成為設(shè)計中重要的輔助工具 由于工件形狀復(fù)雜，在設(shè)計中計算塑件的體積出現(xiàn)了很大的難度，后經(jīng)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(shè)計時，要求機(jī)械繪圖，電子文檔文本，從而對AUTOCAD的學(xué)習(xí)有了很大的進(jìn)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(shù)已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢，電腦終將成為設(shè)計的必備工具，這對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)著極為重要的現(xiàn)在意義。 (5) 設(shè)計態(tài)度直接決定著設(shè)計質(zhì)量 畢業(yè)設(shè)計一般時間都足夠，但足夠的時間不一定都能設(shè)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(xué)生必須要態(tài)度謙虛、工作認(rèn)真、勤學(xué)好問、實事求是，才能正確對待設(shè)計，才有可能取得設(shè)計的圓滿成功。 總之，通過畢業(yè)設(shè)計使我對模具的設(shè)計與制造有了更深的認(rèn)識，得到了許多有益的啟示，這對畢業(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)，揚長避短，多與人交流，提高自己的個人素質(zhì)和技能積累經(jīng)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(xiàn) [1]原紅玲.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.8 [2] 李紹林、馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998 [3] 陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [4] 付宏生.冷沖壓工藝與模具設(shè)計制造[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005. [5] 王秀鳳.萬良輝.冷沖壓模具設(shè)計與制造[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2005. [6] 劉華剛.沖壓工藝及模具設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [7] 馬朝興.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [8] 張炳璋.板料沖壓工藝與模具設(shè)計[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997. [9] 張均.冷沖壓模具設(shè)計與制造[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997. [10] 吳伯杰.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005 [11] 白傳悅，王芳.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2003. [12] 杜文寧.模具鉗工工藝與技能訓(xùn)練[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2002 [13] 徐慧明.模具制造工藝學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2007 [14] 肖景榮，姜奎華.沖壓工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [15] 孫鳳勤.沖壓與塑壓設(shè)備[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 [16] 吳兆祥，高楓.模具材料及表面處理[M].北京：高等教育出版社，2002. [17] 徐政坤.沖壓模具及設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. 32