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題 目 計算機機箱插口封條 沖壓模具設計 1 摘要 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè) 是國際上公認的關鍵工業(yè) 工業(yè)發(fā)達國 家稱之為 工業(yè)之母 模具成型具有效率高 質(zhì)量好 節(jié)省原材料 降低產(chǎn)品 成本等優(yōu)點 采用模具制造產(chǎn)品零件已成為當今工業(yè)的重要工藝手段 模具在 機械 電子 輕工 紡織 航空 航天等工業(yè)領域里 已成為使用最廣泛的工 業(yè)化生產(chǎn)的主要工藝裝備 它承擔了這些工業(yè)領域中 60 80 產(chǎn)品零件 組件 和部件的加工生產(chǎn) 模具就是產(chǎn)品質(zhì)量 模具就是經(jīng)濟效益 的觀念已被越 來越多的人所認識和接受 在中國 人們已經(jīng)認識到模具在制造業(yè)中的重要基 礎地位 認識更新?lián)Q代的速度 新產(chǎn)品的開發(fā)能力 進而決定企業(yè)的應變能力 和市場競爭能力 目前 模具設計與制造水平的高低已成為衡量一個國家制造 水平的重要標志之一 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展 要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快 對模具的需求量加大 一般模具國內(nèi)可以自行制造 但很多大型復雜 精密和 長壽命的多工位級進模大型精密塑料模復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠 進口 近年來模具進口量已超過國內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷售量 為了推進社 會主義現(xiàn)代化建設 適應國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的需要 模具工業(yè)面臨著進一步 技術結構調(diào)整和加速國產(chǎn)化的繁重任務 改革開放以來 我國 除港臺地區(qū)外 下同 的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展 設計 制造加工能力和水平 產(chǎn)品檔次都 有了很大的提高 本文主要介紹了冷沖壓工藝及計算機機箱插口封條的沖孔與彎曲模具的設 計過程 經(jīng)工藝分析 工藝計算 確定了該設計工藝流程及模具結構形式 從分 析零件的工藝性到模具總體設計以及必要的計算和壓力機的選擇都進行了詳細 的介紹 關鍵詞 模具 冷沖壓 拉深 翻邊 2 目錄 計算機機箱插口封條沖壓模具設計 前言 第一章 零件形狀及尺寸要求 7 第二章 零件材料性能分析 7 第三章 有關模具結構形式的選擇 7 第四章 幾種方案的比較 8 第五章 有關工藝的計算 8 1 毛坯尺寸的計算 9 1 彎曲件毛坯長度的計算 9 2 搭邊值的確定 9 3 條料長度的計算 10 2 計算排樣 10 3 計算材料的利用率 10 4 沖裁力 卸料力 推件力 彎曲力計算及初選壓力機 11 5 沖裁模間隙及凹模 凸模刃口尺寸計算 14 6 卸料彈簧的選擇 18 7 選擇上下模板及模柄 19 8 擋料銷 始用擋料銷的選擇 19 9 墊板 凸模固定板的設計 19 10 閉合高度 20 11 導柱 導套 20 12 卸料螺釘 20 13 模具壓力中心的計算 21 14 凸 凹模強度的校核 27 3 1 凹模外形尺寸的確定及校核 27 2 凸模外形尺寸及強度校核 28 第六章 繪制模具結構總圖及零件圖 見各圖紙 31 結束語及致謝詞 參考文獻 4 前言 近年來 沖壓成形工藝有很多新的進展 特別是精密沖裁 精密成形 精 密剪切 復合材料成形 超塑性成形 軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月 異 沖壓見件的精度日趨精確 生產(chǎn)率也有極大提高 正在把沖壓加工提高到 高品質(zhì)的 新的發(fā)展水平 前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密 沖裁 而現(xiàn)在 除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲 拉伸 壓印等 可以進行 復雜零件的立體精密成形 過去的精密沖裁只能對厚度為 5 8mm 以下的中板或 薄板進行加工 而現(xiàn)在可以對厚度達 25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁 并可對 b 900MPa 的高強度合金材料進行精沖 由于引入了 CAE 沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐 步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析 以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計 在沖壓毛坯設計方面也開展了計算機輔助設計 可以對排樣或拉伸毛坯進行優(yōu) 化設計 此外 對沖壓成形性能和成形極限的研究 沖壓件成形難度的判定以及成 形預報等技術的發(fā)展 均標志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗 實驗分析階段開始 走上由沖壓理論指導的科學階段 使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化 的發(fā)展道路 為了適應大批量 高效率生產(chǎn)的需要 在沖壓模具和設備上廣泛應用了各 種自動化的進 出料機構 對于大型沖壓件 例如汽車覆蓋件 專門配置了機 械手或機器人 這不僅大大提高了沖壓件的生制件質(zhì)和生產(chǎn)率 而且也增加了 沖壓工作和沖壓工人的安全性 在中小件的大批量生產(chǎn)方面 現(xiàn)已廣泛應用多 工位級進模 多工位壓力機或高速壓力機 在小批量多品種生產(chǎn)方面 正在發(fā) 展柔性制造系統(tǒng) FMS 為了適應多品種生產(chǎn)時不斷更換模具的需要 已經(jīng)成 功地發(fā)展了一種快速換模系統(tǒng) 現(xiàn)在 換一副大型的沖壓模具 僅需 6 8 分鐘 即可完成 此外 近年來 集成制造系統(tǒng) CIMS 也正被引入沖壓加工系統(tǒng) 出現(xiàn)了沖壓加工中心 并且使設計 沖壓生產(chǎn) 零件運輸 倉儲 品質(zhì)檢驗以 5 及生產(chǎn)管理等全面實現(xiàn)自動化 發(fā)展了一些新的成形工藝 如高能成形和旋壓等 簡易模具 如軟模和低 熔點合金模等 通用組合模具和數(shù)控沖壓設備等 這樣 就使沖壓生產(chǎn)既適合 大量生產(chǎn) 也同樣適用于小批生產(chǎn) 例如 研制高強度鋼板 用來生產(chǎn)汽車覆 蓋件 以減輕零件重量和提高其結構強度 現(xiàn)在是多品種 少批量生產(chǎn)的時代 到下一個世紀 這種生產(chǎn)方式占工業(yè) 生產(chǎn)的比例 將達 75 以上 一方面是制品使用周期短 品種更新快 另一方面 制品的花樣變化頻繁 均 要求模具的生產(chǎn)周期越快越好 因此 開發(fā)快速經(jīng)濟 具越來越引起人們的重視 例如 研制 各種超塑性材料 環(huán)氧 聚脂等 制作或 其中填充金屬粉末 玻璃纖維等的簡易模具 中 低 熔點合金模具 噴涂成型 模具 快速電鑄模 陶瓷型精鑄模 陶瓷型吸塑模 疊層模及快速 原型制造模 具等快速經(jīng)濟模具將進一步發(fā)展 快換模架 快換沖頭等也將日益發(fā)展 另外 采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置 快速試模技術也會得到發(fā)展和 提高 模具標準件的應用將日漸廣泛 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期 而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本 因此 模具標準件的應用必將日漸 廣泛 為此 首先要制訂統(tǒng)一的國家標準 并嚴格按標準 生產(chǎn) 其次要逐步形 成規(guī)模生產(chǎn) 提高標準件質(zhì)量 降低成本 再次是要進一步增加標準件 規(guī)格品 種 發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng) 保證供貨迅速 模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應用先進的表面處理技術將進一步受重視 在整個模 具價格構成中 材料所占比重不大 一般在 20 30 之間 因此選用優(yōu)質(zhì)鋼 材和應用的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要 對于模具鋼來說 要采用電渣 重熔工藝 努力提高鋼的純凈度 等向性 致密度和均勻性及研制 更高性能或有特殊性能的 模具鋼 如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等 粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程 中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析 從而 影響材質(zhì)的問題 其碳化物微細 組織均勻 沒有材 料方向性 因此它具有韌 性高 磨削工藝性好 耐磨性高 長年使用尺寸穩(wěn)定等特點 是一 種很有發(fā)展 6 前途的鋼材 特別對形狀復雜的沖件及高速沖壓的模具 其優(yōu)越性更加突出 這 種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具 如型 腔 形芯 澆口 等主要部件 另外 模具鋼品種規(guī)格多樣化 產(chǎn)品精料化 制 品化 盡量縮短供貨時間亦是 重要方向 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關鍵環(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普及常用表面處理方 法 即擴滲如 滲碳 滲 氮 滲硼 滲鉻 滲釩外 應發(fā)展設備昴貴 工藝先 進的氣相沉積 TiN TiC 等 等離子 噴涂等技術 7 計算機機箱插口封條沖壓模具設計 第一章 零件的形狀尺寸及要求 零件的形狀如圖 1 1 此零件為計算機機箱插口的封條 當不用此插口時 將其裝在上面用來防止灰塵等進入機箱內(nèi) 當需要用此插口時 即將封條取下 來 零件材料為 08F 08 F 是優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 其中 F 表示沸騰鋼 08 表示平均 含碳量 年產(chǎn)量 800 萬件 1205 47 圖 1 1 零件形狀尺寸圖 第二章 零件材料性能分析 08F 鋼板較軟 查表的其性能如下 見表 1 1 表 1 1 08F 鋼性能 第三章 有關模具結構形式的選擇 由于零件是大批量生產(chǎn) 故可考慮用級進?；驈秃夏?我們先來分析零件 的工藝性 零件的整個成形過程包括沖孔 落料與彎曲三個過程 其中 彎曲 部分必須先沖出小孔才能彎曲 因此 若采用復合模 彎曲時 沖孔凸模留在 抗剪強度 Mpa 抗拉強度 0 MPa 伸長 率 屈服 點 MPa 220 310 280 390 32 180 8 孔內(nèi) 阻止了彎曲的進行 故我們考慮采用級進模 另外 零件只是密封機箱 的一部分 但密封的要求不高 故對零件的精度要求不高 因此 我們在設計 模具時 對其精度的要求也可適當?shù)姆潘?盡量滿足其大批量生產(chǎn)的要求 并 從經(jīng)濟性要求來考慮 盡量減少材料損失 第四章 幾種方案的比較 根據(jù)零件的形狀 我們初步擬訂以下幾種方案 方案一 沖孔 落料 彎曲 方案二 彎曲 沖孔 落料 方案三 沖孔 彎曲 落料 方案一首先沖出兩個大孔和小孔 然后將外形落料 最后進行彎曲 這種 方案看起來很好 但我們考慮模具采用的是級進模 落料后 工件從條料上掉 了下來 我們再進行第三步彎曲時 必須用手拿工件放在彎曲模部分 且還要 重新進行定位 因此不利于大批量生產(chǎn) 方案二克服了方案一的問題 即工件在落料之前 完成了沖孔與彎曲兩個 過程 但又產(chǎn)生了一個新的問題 由于壓力機是上下作垂直運動 因此 沖孔 等工序都應該是在水平面內(nèi)完成 但彎曲部分還有一小孔 若與彎曲同時進行 則必將阻止彎曲的進行 若放到第二道工序 則沖小孔必須在垂直平面內(nèi)完成 故無法設計模具 方案三先進行沖孔 跟方案一相同 要克服方案一的問題 我們將彎曲與 落料工序調(diào)換過來 先進行彎曲 最后才進行落料 在第一個工位 我們將中 間兩個大孔及彎曲部分的一個小孔沖裁出來 在第二個工位 我們利用前一個 工位沖出的兩個大孔作為定位孔 對要彎曲的部分進行剪切并彎曲 這兩個過 程同時進行 在第三個工位 我們將整個工件的外形落料出來 整個過程連為 一整體 是一個連續(xù)生產(chǎn)的過程 綜合以上比較 我們知道方案三的生產(chǎn)率高 克服了其它幾中方案的缺點 適合于大批量生產(chǎn) 故我們采用方案三 第五章 有關工藝的計算 1 毛坯尺寸的計算 9 1 彎曲件毛坯長度的計算 如圖 1 2 圖 1 2 彎曲件毛坯長度 由于彎曲半徑 r 1 0 5 t 故毛坯的長度應等于零件直線段長度和彎曲 部分應變中性層長度之和 即 L ioix tr 180Li 由于零件的彎曲角為 故毛坯的展開長度為 9 L tr 2lo1 查表得 x o 0 45 L 8 2 1 0 45 0 8 118 24 3 2 14 126 4 128 54 2 搭邊值的確定 為補償定位誤差 維持條料一定的強度和剛度 保證送料的順利進行 工 件與邊緣 工件與工件之間應有一定的搭邊值 但由于工件的精度要求不高 且材料比較軟 從經(jīng)濟性角度考慮 我們優(yōu)先考慮提高材料的利用率 故工件 與工件之間將不增加搭邊值 以免增加模具的制造費用及浪費材料 查表得 工件與邊緣之間的搭邊值為 a1 1 8 故條料寬度為 010 a2D B 10 式中 B 條料標稱寬度 D 工件垂直于送料方向的最大尺寸 a1 側(cè)搭邊 條料寬度的公差 查表得 0 6 06 06 354 128 B 06 7 我們將其定為 132 5 3 條料長度的確定 工件的寬度為 19 故在充分考慮沖裁操作方便性的情況下 我們將條料 的長度定為 575 故對條料的下料尺寸為 575 132 5 2 計算排樣 排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作 排樣的合理與否 影響 到材料的經(jīng)濟利用率 還會影響到模具結構 生產(chǎn)率 制件質(zhì)量 生產(chǎn)操作方 便與安全等 由于工件外形規(guī)則 且所要求的精度要求不高 故從經(jīng)濟性角度考慮 我 們選擇少廢料排樣方式 具體排樣方式如圖 1 3 3 計算材料的利用率 條料的毛坯尺寸為 575 132 5 故一張條料可沖出 30 個工件 一個進距內(nèi)材料的利用率為 01BhnA 95 32 85 4 0 一張條料上總的利用率為 11 s 84 701BCNA 0157 32 0 圖 1 3 排樣圖 4 沖裁力 卸料力 推件力 彎曲力計算及初選壓力機 1 零件外形落料力 F1 KLt 1 3 0 8 250 275 71500N 2 沖孔力 F2 2KL1t KL 2t 2 1 3 0 8 250 12 1 3 0 8 250 5 32 19603 5N 6960 7N 26564N 3 彎曲力計算 12 由于彎曲時 有一條邊同時要被剪開我們先算這個剪切力 F3 KLt 1 3 8 5 0 8 250 2210N 最大自由彎曲力 N 為 0 2trcKBF 自 式中 c 與彎曲形式有關的系數(shù) 由于是 V 形件 查表得 c 0 6 K 安裝系數(shù) 一般取 1 3 B 彎曲寬度 mm t 料厚 mm r 彎曲半徑 r 1 0 材料的強度極限 0 300MPa 1216N38 164 936 F 自 4 壓料力的計算 壓料力 F 壓 值可近似取彎曲力的 30 80 N608125 0 自壓 5 校正彎曲力的計算 為了提高彎曲件的精度 減小回彈 在板材自由彎曲的終了階段 凸模繼 續(xù)下行 將彎曲件壓靠在凹模上 其實質(zhì)是對彎曲件的圓角和直邊進行精壓 此為校正彎曲 此時 彎曲件受到凸凹模擠壓 彎曲力急劇增大 PAF 校 80 19 1 8 2736N P 單位面積上的校正力 Mpa A 校正面垂直投影面積 mm 2 13 6 卸料力 推料力的計算 查表得 0 04 0 055 由于彎曲模的影響 在凹模內(nèi)不能有卸K推 一個工件 但沖孔有 2 5 個廢料 兩個孔 我們算 5 個 卸料力 FQ1 F1 0 04 71500 2860N卸 推料力 FQ2 n F2 推K 5 0 055 26564 7305 1N 故總力 F1 F2 FQ1 FQ2 F3總 校壓自F 71500 26564 2860 7305 1 1216 608 2210 2736 114999 1N 115kN 初選壓力機 160kN 其各項技術參數(shù)如下 見表 1 2 表 1 2 壓力機技術參數(shù) 公稱壓力 kN 160 發(fā)生公稱壓力時滑塊下滑的極點距離 5 固定行程 70滑塊的 行程 調(diào)節(jié)行程 8 70 最大閉合高度 220 閉合高度調(diào)節(jié)量 60 工作臺尺寸 左右 450 前后 300 工作臺孔尺寸 左右 220 前后 110 直徑 14 160 模柄尺寸 直徑 深寬 30 50 工作臺板厚度 60 5 沖裁模間隙及凹模 凸模刃口尺寸計算 查表得 Z min 0 04 Z max 0 07 凸模偏差 p 0 02 凹模偏差 d 0 02 p d 0 04 Zmax Z min 0 07 0 04 0 03 p d 故凸凹模采取配作加工的方法 查表得 x 0 5 1 沖大孔凸模 工作尺寸為 則5 012 凸模磨損后 刃口尺寸變小 則用公式 0pp xA 02 5 12 0 其它各部分尺寸如圖 1 4 圖 1 4 沖大孔凸模 2 沖小孔凸模尺寸 同樣 凸模磨損后 刃口尺寸變小 02 p xA 0 5 3 02 6 0 p xB 2 153 12 5 15 02 13 其它各部分尺寸如圖 1 5 圖 1 5 沖小孔凸模 3 落料凹模尺寸 整個工件的尺寸偏差為負偏差 0 2 如圖 1 6 如圖中 凹模磨損之后 尺寸 A1 A 2 A 3尺寸變大 1 查表得 x 1 0 75 x 2 0 75 x 3 0 75 由公式 得 dAd0 02 175 9 02 8 02 d2 A 02 51 02 d3 7 02 8 3 175 16 C3 71 402B1 5 圖 1 6 零件尺寸及公差 如圖中 凹模磨損之后 尺寸 B1尺寸減小 x 1 0 75 2 由公式 0dd 0d1d 2 75 B 0 凹模磨損后 尺寸 C1 C 2 C 3尺寸減小 x 1 x2 x3 0 75 3 根據(jù)公式 5 0 dd 01 27 4d1 85 3 0 Cd2 1 0 275 d3 8 6 故凹模尺寸見圖 1 7 沖孔凹模與落料凸模的刃口尺寸按相應部分尺寸配制 保證雙面間隙值 Zmin Zmax 0 04 0 07 17 6 853 851 8510 圖 1 7 凹模尺寸及公差 4 彎曲凹模的刃口尺寸計算 彎曲部分在彎曲的同時也進行了切邊 其刃口部分如圖 1 8 一般 彎曲凸模的半徑應等于彎曲件內(nèi)側(cè)彎曲半徑 但在這個模具中 由 于只彎一個單彎角 故 應等于工件半徑 凹r 故 1 凹r 則 應為 3 6 t 我們選擇 2 5 彎曲凸模其它部分尺寸見圖 1 9 凸 凸r 5 彎曲模間隙的確定 間隙過大 則制件精度低 間隙過小 則彎曲力過大 制約直邊變薄 且 模具壽命降低 合理的 V 形件彎曲凸凹模單邊間隙值可按下式計算 c t kt 式中 c 彎曲凸凹模單邊間隙 mm t 材料厚度 mm 材料厚度正偏差 k 根據(jù)彎曲件高度 h 和彎曲線長度 b 而決定的系數(shù) 查表得 k 0 05 料厚 0 8 無偏差 0 故 c 0 8 0 0 05 0 8 18 0 8 0 04 0 84 切 邊 刃 口 18 5彎 曲 凸 模 圓 角 R2 72 3 圖 1 8 彎曲凸模刃口 圖 1 9 彎曲凸模 6 卸料彈簧的選擇 根據(jù)卸料力 2860N 壓料力 608N 由于兩者不是同時要求 我們滿足了卸 料力 就滿足了壓料力 故我們根據(jù)卸料力來選擇彈簧 我們采用 8 個彈簧 故每個彈簧承受的力為 357 5N 沖裁時 卸料板的工作行程為 h2 t 2 2 8 考慮凸模的修模量 h3 5 彈簧的預壓量為 h1 故彈簧的總壓縮量為 321H 總 h1 7 8 考慮卸料的可靠性 取彈簧的預壓縮量 h1時 就應有 357 5N 的壓力 初 選彈簧鋼絲直徑 d 4 彈簧中徑為 22 工作極限負荷為 670N 自由高度 60 工作極限負荷下變形量 20 9 該彈簧在預壓 h1時 卸料力達 357 5N 即15 9 206753Fhjj1 19 h j 能滿足要求 95 18 75 1H 總 彈簧的裝配高度為 85 41 6010 裝 根據(jù)凸模 凹模及彈簧 螺釘?shù)牟贾?取卸料板的平面尺寸為 200 125 厚度為 20 7 選擇上下模板及模柄 采用 GB2855 6 81 后側(cè)帶導柱形式模板 根據(jù) 最大輪廓尺寸 200 125 我們選擇標準模板 L B 為 200 125 上 模板厚 40 下模板厚 50 選擇 30 50 旋入式模柄 8 擋料銷 始用擋料銷的選擇 一塊新條料在剛開始時 必須很好的定位 在這里 我們選用兩個彈性擋 料銷和一個始用擋料銷 兩個彈性擋料銷的規(guī)格為 6 10 長度 如圖 1 10 另外 還要用一個始用擋料銷寬度為 8 9 墊板 凸模固定板的設計 由于凸模比較多 上模板上因模柄為旋入式模柄 必須開孔 故采用墊板 加固 墊板厚度為 10 平面尺寸與卸料板相同 為 200 125 下模板由 于要進行彎曲 同時安裝彈性擋料銷的需要 也要采用墊板加厚 厚度為 11 其平面尺寸也為 200 125 沖孔凸模 彎曲凸模和落料凸模均采用固定板固定 固定板厚度取為 25 其平面尺寸為 200 125 圖 1 10 擋料銷 10 閉合高度 模具閉合高度應為上模板 下模板 上墊板 壓料板 下墊板之和 再加 上壓料板與凸模固定板之間的距離 7 故 H0 40 10 25 7 20 15 18 50 185 20 所選壓力機閉合高度 220 220 60 160 滿足maxHmin 5 H 0 10 的要求 in 11 導柱 導套 按 GB2861 2 81 查手冊得 選 d 25 其中導柱長度有 110 180 模具的閉合高度 H0 185 故選擇導柱的長度 L 170 查表找相應的導套 其中長度有 80 85 90 95 可選較長的 80 12 卸料螺釘 按 GB2867 6 81 選 d 16 的帶肩卸料螺釘 螺柱長 L 58 卸料螺釘 窩深應滿足 h 卸料板行程 螺釘頭高度 修磨量 5 安全間隙 2 6 8 16 5 2 6 31 35 對螺釘進行驗算 見圖 1 11 H 上模板厚 上墊板厚 凸模固定板厚 15 螺釘桿長 40 10 25 15 58 32 故所選螺釘長度滿足要求 定卸料螺釘窩深為 32 l 圖 1 11 卸料螺釘 13 模具壓力中心的計算 在進行模具總體設計時 應使模具壓力中心與壓 力機滑塊中心相重合 否則 沖壓時會產(chǎn)生偏心載荷 導致模具以及壓力機滑塊與導軌的急劇磨損 這不僅 降低模具和壓力機的使用壽命 而且也影響沖壓件的 質(zhì)量 下面 我們采用平行力系合力作用線的求解方 4 21 法來找其壓力中心 我們先單獨求各孔的重心 圖 1 12 小孔 如圖 1 12 則重心坐標為 x 01 y01 1 432101llxl 432101llyyly 式中 l 1 l3 3 l 2 3 5 l 4 5 5 x1 0 x 2 1 75 x 3 3 5 x4 1 75 y1 1 5 y 2 0 y 3 1 5 我們先來求 l4的重心的 y 軸坐標 l4的方程為 x 1 75 2 y 3 2 1 752 2 3 75 1 x y 22 22 3y 75 1 dxs 為常量 75 43 sy 75 43 dsy 積分得 4 114 5 3 22 y 4 4 114 將各數(shù)據(jù)代入式中得 9675 1 375 130 x1 2 6 1 75 9614 5 305 130 y 627 2 1 兩個大孔的重心坐標即為其圓心 重心坐標為 2 x02 y02 切邊 如圖 1 13 3 設其重心坐標為 x 03 y03 我們同樣將其分為 l1 l 2 l 3 l 4四段 x1 3 25 x 3 8 5 圖 1 13 y1 19 y 3 9 5 l1 6 5 l 2 l4 3 14 l 3 15 我們同樣用積分的方法來求 x2 y 2 x 4 y 4 l2的方程為 x 6 5 2 y 17 2 2217 5 6x 4 y 5 6x 212 2 5 6x 4 4 23 為常量 5 86 dsx22 5 6x 4y1s 代入積分得 x 2 7 77 7 5 6x 同理可求得 y 2 18 27 2 184y l4的方程為 x 6 5 2 y 2 2 22 同理 我們利用重心坐標公式 bads x badpy 即可積分出 x4 7 5 6 y4 302 將各數(shù)據(jù)代入得 154 567 3871 x03 7 1 78 2 0 94 39 y03 11 7 24 彎曲部分 如圖 1 14 4 其重心坐標為 校自 校自 F8 1dxx25 480 27361 25 480 0 185 圖 1 14 y04 9 5 落料部分 如圖 1 15 5 圖 1 15 設重心坐標為 x 05 y05 132105llxxl 132105llyyl 求各數(shù)據(jù)得 l1 7 l 2 l13 3 14 l 3 l12 5 l4 l11 5 7 l 5 l10 102 l 6 l9 2 8 l7 l8 5 x1 0 x2 x13 0 73 x 3 x12 4 5 x4 x11 9 x 5 x10 62 x 6 x9 114 25 x7 x8 117 5 y1 11 5 y 2 16 27 y 3 17 y4 19 y 5 21 y 6 20 y7 19 y 8 0 y 9 1 y10 2 y 11 4 y 12 6 y13 6 73 將各數(shù)據(jù)代入公式中得 528 1027 5214 373059 56210 148 27 4 69 437x5 3 4 57 5 528 1027 5214 37365 210 18 2019 9 65 7y5 3 489 11 4 壓力中心的確定 6 根據(jù)前面所算得的數(shù)據(jù) 我們來求沖壓時的壓力中心 先建立坐標系如圖 1 16 然后計算各孔的輪廓線周長 l1 l 2 l n 其長度也就代表了各凸 模的沖孔力 同時確定各重心的坐標 設壓力中心的坐標為 x 0 y 0 則其公式為 6210llxx 6210llyyl 式中 l 1 254 3 l 2 l3 37 7 l 4 9 l5 27 8 l 1 19 x1 57 5 x 2 45 x 3 75 26 x4 123 5 x 5 127 1 x 6 120 185 y1 49 4 y 2 y3 11 5 y 4 2 1 y5 11 7 y 6 28 5 圖 1 16 壓力中心的求算 將各數(shù)據(jù)代入 得 198 27 37 254 185 20 597 35 24x0 5 386 67 6 198 27 37 24 5 28 51 7 924y0 5 381 37 1 故壓力中心的坐標為 67 6 37 1 模柄中心線通過該點 14 凸 凹模強度的校核 1 凹模外形尺寸的確定及校核 如圖 1 17 凹模厚度可查表 根據(jù)料厚及外形尺寸 我們查得 c 32 H 22 這可保證凹模有足夠的強度和剛度 故一般凹模尺寸確定后 不再作強度 校核 我們還可求得一個最小值 28 圖 1 17 凹模厚度 圓形 d321 p5 H0min 14 27 98 1 78 5 故刃口尺寸也能滿足其要求 對非圓形件 10 3 7 p5 1Hmin 故都能滿足要求 2 凸模外形尺寸及強度計算 凸模長度選定后 一般不作強度校核 但對細長或沖料厚的凸模 為防止 縱向失穩(wěn)和折斷 應進行凸模承壓能力和抗彎能力的校核 我只對沖大孔和小 孔的兩個凸模進行校核 承壓能力的校核 1 圓形凸模 沖裁時凸模縮手的應力 有平均應力 和刃口的接觸應力 k 兩種 孔徑大于沖裁件料厚時 接觸應力 k大于平均壓應力 因而強度核 算的條件是接觸應力 k小于或等于凸模材料的許用應力 查表得 1200MPa 即 k 2 1 0 5 t d 2 250 1 0 5 0 8 12 29 483 3Mpa 式中 t 沖件材料厚度 d 凸?；驔_孔直徑 沖件材料抗剪強度 Mpa k 凸模刃口接觸應力 Mpa 凸模材料許用壓應力 對于非圓形凸模 當凸模端面寬度 B 大于沖件材料厚度 t 時 可按下式計 算 如圖 1 18 圖 1 8 計 算 凸 模 強 度 時 面 積 的 取 法 k L t F k L 沖件輪廓長度 t 沖件材料厚度 沖件材料抗剪強度 Mpa Fk 接觸面積 取接觸寬度為 t 2 k 凸模刃口接觸應力 凸模材料許用壓應力 4 0L 258 3265 k Mpa4 0 500 Mpa 30 故承壓能力能滿足要求 抗彎強度校核 2 由于壓料板同時還起了一個導向作用 如圖 1 19 故校核公式為 圖 1 19 凸模 對于圓形凸模 pd85L2max 7 901 2 485 123 6 我們?nèi)〉?L 為 29 123 6 故滿足要求 對于非圓形凸模 pJ380max 7 6945 31 95 式中 L max 許用凸模的最大自由長度 d 凸模的最小直徑 p 沖裁力 J 凸模最小橫斷面的軸慣矩 我們?nèi)〉?L 為 29 95 故也滿足要求 第六章 繪制模具結構總圖及零件圖 見各圖紙 32 結束語及致謝詞 一個多學期的畢業(yè)設計 使我增長了不少見識 不斷的在無知中獲得新知 在碰到某些疑難問題時 通過不斷的到圖書館和網(wǎng)上查找資料以及向老師和同 學請教 得到了有效的解決 在整個過程中 我加深了對模具設計的認識 形 成了一個比較全面而系統(tǒng)的思維路線 在不斷的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中 形成了自己嚴謹?shù)霓k事風格 更重要的是 在這一過程中 我對模具的設計有 了一定的了解 由于本套模具實現(xiàn)了現(xiàn)實中的加工 應用 因此 更加深了我 對模具應用于生產(chǎn)實踐的認識 最后 感謝在設計中給予我巨大幫助的老師和同學 特別是我的指導老師 既要承擔一定的教學任務 又要進行科學研究 除此之外 還要指導同學的畢 業(yè)設計 可以說日理萬機 我們真的很感動 在此 讓我對老師表示最衷心的 感謝 老師忘我的工作態(tài)度 嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L以及待人和藹都給我留下了深刻 的印象 其影響必將伴隨我的一生 總之 在這次設計中 我既學到了科學文化知識 又學到了很多做人的道 理 路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索 33 參考文獻 1 日 太田哲 著 沖壓模具結構與設計圖解 北京 國防工業(yè)出版社 1983 2 趙英才 主編 沖壓模具入工門 浙江 浙江科學技術出版社 1999 3 姜奎華 主編 沖壓工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 1998 4 許發(fā)越 主編 實用模具設計與制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2000 5 邱宣懷 主編 機械設計 北京 高等教育出版社 1997 6 李碩根 莫雨松等 主編 互換性與技術測量 北京 中國計量出版社出版 1998 7 沖模設計手冊 編寫組 主編 沖模設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1999 8 張秉璋 主編 板料沖壓模具設計 陜西 西北工業(yè)大學出版 1997 9 唐金松 主編 簡明機械設計手冊 上海 上海科技出版社 2000 10 機械電子工業(yè)部主編 模具制造工藝和裝備 北京 機械工業(yè)出版社 1992 11 徐進 陳再枝 主編 模具材料應用手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2001 12 陳宏鈞 主編 機械加工工藝手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2000 15 黃毅宏 李明輝主編 模具制造工藝 北京 機械工業(yè)出版社 1999 16 陸名彰 主編 機械制造技術基礎 湖南 湘潭工學院出版 2000 17 蘇洪 李孟冬等 主編 機械設計與制造工藝簡明手冊 北京 中國電力出 版社出版 1998 1 18 印紅羽 張華誠 主編 粉末冶金模具設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社出 版 2001