托架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計【全套含CAD圖紙、說明書】

托架沖壓工藝分析及其模具設(shè)計【全套含CAD圖紙、說明書】,全套含CAD圖紙、說明書,托架,沖壓,工藝,分析,及其,模具設(shè)計,全套,CAD,圖紙,說明書 編號： 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 托架沖壓工藝分析 及其模具設(shè)計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學生姓名： 盧盛釗 學 號： 1200110416 指導教師： 楊曉清 職 稱： 講師 題目類型： ¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 2016年 6 月 3 日 摘 要 本文根據(jù)托架零件的結(jié)構(gòu)，分析該托架的工藝性，最終確定采取在一次沖程中可以完成彎曲、沖孔、落料三道工序的復合模。本模具采用倒裝式復合模，沖孔的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉，操作方便，有利于提高生產(chǎn)效率，達到了安全生產(chǎn)的要求。模具的刃口尺寸和零件排樣的利用率都是按照模具設(shè)計標準手冊進行設(shè)計與計算的，本次設(shè)計條料排樣采用少廢料排樣，能減輕沖床的負載，提高材料利用率。模具采用了彈性卸料裝置和彈性的頂桿元件，這樣可以有效的減少對零件的沖擊。模具的定位裝置采用圓柱銷和固定擋料銷裝置，不僅簡單方便，還能達到尺寸精度的要求。由于沖孔凸模并沒有在模具的中心位置，所以選擇直接打料。同時，模具選擇壓入式模柄，其尺寸按照所計算的壓力機公稱力的值進行選擇。其余的模座、導柱和導套等零部件都是根據(jù)凹模的邊界尺寸選擇標準的部件。 關(guān)鍵詞：托架；倒裝復合模；彎曲；沖孔；落料 Abstract According to the structure of the bracket parts, the carrier analysis process, and ultimately determined to take in one stroke can be completed bending, punching, blanking three composite molding processes. The mold use flip compound die, punching waste through punch holes down miss, easy to operate, it will help improve production efficiency, meet the requirements of Safety Production. Mold parts nesting and cutting edge dimension of utilization are in accordance with design standards manual mold design and calculation . this design strip layout use the nesting less waste, can reduce the punch load, improve material utilization. Mold using elastic discharge means and the elastic element ram, which can effectively reduce the impact on parts. Mold positioning means use cylindrical pin and fix gauge pin means not only easy, but also to achieve dimensional accuracy requirements. Punching punch and not in the center of the mold, so we chose a direct hit material. At the same time, selecting handle the type mould pressure mold, the size of the press in accordance with the calculated value of the nominal power to choose. The rest of the mold base, guide posts and bushings and other components are the selection criteria for members of the die according to the size of the border. Keywords: bracket; flip compound die; bending; punching; blanking 目 錄 1 緒論 1 1.1 我國模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2 沖壓行業(yè)的壓力與突破 2 1.3 沖壓工藝及其種類 2 2 零件工藝分析 3 2.1 零件介紹 3 2.2 材料分析 4 2.3 工件結(jié)構(gòu)形狀分析 4 2.4 工件尺寸精度分析 4 2.5 工件表面質(zhì)量分析 4 2.6 生產(chǎn)批量分析 4 3 沖壓工藝方案的確定 5 3.1 沖壓方案 5 3.2 方案特點分析 5 3.3 模具形式的確定 6 4 標準模具部件的選擇 7 4.1 定位零件的選擇 7 4.2 卸料裝置的選擇 7 4.3 推件和頂件裝置的選擇 7 4.4 模架導向方式的選擇 8 5 沖裁件的排樣設(shè)計計算 9 5.1 排樣設(shè)計 9 5.1.1材料利用率 9 5.1.2排樣方式 9 5.2 沖裁搭邊、條料寬度和條料步距的確定 10 5.2.1搭邊值的確定 10 5.2.2條料寬度的計算 11 5.2.3條料步距的計算 11 6 沖裁各工藝力的計算及初選壓力機 12 6.1 落料力、沖孔力及彎曲力的計算 12 6.2 卸料力和推料力的計算 13 6.3 計算總工藝力 14 6.4 壓力機的選擇 14 6.5 模具壓力中心的確定 15 7 沖裁模間隙值及刃口尺寸的計算 16 7.1 沖裁模間隙的分析 16 7.2 沖裁模間隙值的確定 16 7.3 沖裁模刃口尺寸的計算 17 7.3.1刃口尺寸的影響 17 7.3.2刃口尺寸的計算方法 17 7.3.3凸模和凹模刃口尺寸的計算 18 7.3.4凸凹模彎曲刃口尺寸計算 20 8 主要模具部件的設(shè)計 21 8.1 凹模邊界尺寸的確定 21 8.2 卸料板的選擇 23 8.3 定位零件的設(shè)計 24 8.4 彈性部件的選擇 25 8.5 彎曲凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 26 8.6 沖孔凸模的設(shè)計 26 8.7 凸凹模的設(shè)計 27 8.8 模架以及其它部件的確定 28 8.8.1導柱導套的選擇 28 8.8.2模座的選取 28 9 校核模具的閉合高度和壓力機的有關(guān)參數(shù)的選取 29 9.1 校核模具的閉合高度 29 9.2 壓力機的最終選擇 29 10 模具的總裝配以及各零部件的最終尺寸 30 10.1.復合模具的定位和緊固零件的最終尺寸 30 10.2.復合模具各部件的最終尺寸 30 10.3 繪制模具的裝配圖 31 11 結(jié)論 32 謝 辭 33 參考文獻 34 附 錄一 沖孔凸模工藝卡片 35 附 錄二 落料凹模工藝卡片 36 附 錄三 凸凹模工藝卡片 37 第 36 頁 共 37 頁 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 1 緒論 1.1 我國模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)在我國的沖壓模具行業(yè)發(fā)展緩慢，停滯不前，在這競爭異常激烈的行業(yè)社會中，各個沖壓模具企業(yè)所面臨的壓力可想而知，要是自己還不進行努力突破，有很大的概率在不久的將來會被市場淘汰。目前我國的模具沖壓行業(yè)發(fā)展不前，主要有以下六個原因：第一是機械化、自動化程度不高，不能滿足現(xiàn)在沖壓模具行業(yè)的發(fā)展要求，相對與西方發(fā)達國家效率比較低下；第二是生產(chǎn)力比較分散，集中程度低，很少大規(guī)模生產(chǎn)；第三是坯料的需求量較大，自己不能夠滿足，并且坯料品種比較少，規(guī)格也不齊全；第四是將科研成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的時間比較長，影響經(jīng)濟效益，影響市場占有量；第五是不能獨立自主的制造和生產(chǎn)大型大規(guī)模、高精度的模具，主要還是依賴進口，缺泛核心技術(shù)；第六是缺少高技術(shù)的專業(yè)人才。 中國模具行業(yè)的落后，在全世界是總所周知的，現(xiàn)在的中國的制造模具的水平還是非常的低下，很多模具公司都是只能制造出簡單的產(chǎn)品，然而對于那些大型的高難度的零件，國內(nèi)沒幾個公司是可以制造的，所以，國內(nèi)在模具這一行業(yè)所創(chuàng)造出來的經(jīng)濟利潤都是少之又少，幾乎所有高難度的模具核心都是掌握在歐美等幾個少數(shù)的發(fā)達國家手中。如何發(fā)展模具這一個行業(yè)理所當然的成為了發(fā)展國家經(jīng)濟的一個重大的阻礙。如果我們能夠突破這一阻礙，我們國家的經(jīng)濟定會隨著模具行業(yè)的發(fā)展而變得更加快速的發(fā)展。 然而，想象歸想象，現(xiàn)實中任何的成功任何的發(fā)展都是要經(jīng)過努力付出來完成的，既然上面我們已經(jīng)知道了我們國家的模具行業(yè)的一些現(xiàn)狀與不足，為了發(fā)展我國的模具行業(yè)，我們必須要向?qū)?yīng)的采取一些措施和方法，以激勵我國沖壓行業(yè)的發(fā)展。具體措施如下：第一是加大對科研的投入，加速技術(shù)的改造;第二是必須走匯集程度高和專業(yè)化程度高的路線；第三是提高坯料制造技術(shù)，選擇的材料盡量與模具行業(yè)發(fā)展相協(xié)調(diào)一致；第四是堅持走生產(chǎn)、教育、科研統(tǒng)一發(fā)展的路線，促進模具行業(yè)長久快速發(fā)展；第五是提高模具行業(yè)的模擬程度，并且做好沖壓知識的框架；第六是不斷進行專業(yè)人才的培養(yǎng)，增加專業(yè)人才的數(shù)量。以上六點措施都是針對目前模具行業(yè)所存在的問題來提出的，我相信如果我們能夠做到這以上的六點，我國的模具行業(yè)定會飛快的發(fā)展，我們一定會擺脫現(xiàn)在這個樣子，甚至在不久的將來我們還可能在模具方面超越歐美等發(fā)達國家，邁進世界先進水平行列。 現(xiàn)在模具行業(yè)的不景氣，我們不要灰心，只要實事求是，腳踏實地，認真分析所面臨的問題，認真地解決每一個問題，大家定會突破低迷，并且能創(chuàng)造出屬于我們自己的的核心技術(shù)。到那個時候，我們就再也不用依賴歐美的核心技術(shù)了，不僅省錢又省力，那絕對是是我們模具行業(yè)甚至是整個制造業(yè)的一大成就。所以，只要我們堅持努力，不斷進取，我們國家的模具行業(yè)一定會騰飛。 1.2 沖壓行業(yè)的壓力與突破 任何事物的發(fā)展和突破都是要經(jīng)過自身的不斷努力，不斷反思，不斷修改才能做到的，沖壓行業(yè)也不例外。在這個任何事物高速發(fā)展的社會，沖壓行業(yè)要取得突破，要向前發(fā)展，那必須要這個行業(yè)的工作者不斷的努力，不畏艱辛，善于鉆研，創(chuàng)造出有發(fā)展前景的技術(shù)。 現(xiàn)在我國的沖壓模具行業(yè)發(fā)展緩慢，停滯不前，在這競爭異常激烈的行業(yè)社會中，各個沖壓模具企業(yè)所面臨的壓力可想而知，如果自己還不進行努力突破，有很大概率在不久的將來會被市場淘汰。現(xiàn)在我國的模具沖壓行業(yè)成長不前，主要有以下六個原因：第一是機械化、自動化程度不高，不能滿足現(xiàn)在沖壓模具行業(yè)的發(fā)展要求，相對與西方發(fā)達國家效率比較低下；第二是生產(chǎn)力比較分散，集中程度低，很少大規(guī)模生產(chǎn)；第三是坯料的需求量較大，自己不能夠滿足，并且坯料品種比較少，規(guī)格也不齊全；第四是將科研成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的時間比較長，影響經(jīng)濟效益，影響市場占有量；第五是不能獨立自主的制造和生產(chǎn)大型大規(guī)模、高精度的模具，主要還是依賴進口，缺泛核心技術(shù)；第六是缺少高技術(shù)的專業(yè)人才。 有了上述的阻力與障礙，沖壓模具行業(yè)的發(fā)展前行就顯得履步為堅，但為了行業(yè)的發(fā)展，為了中國經(jīng)濟的騰飛，我們必須要把這些障礙通通干掉。所以，我們必須要采取相應(yīng)的措施，尋求突破點，促進模具沖壓行業(yè)的發(fā)展。要發(fā)展模具行業(yè)，可以選擇從以下幾個方面進行突破：第一是加大對科研的投入，加速技術(shù)的改造;第二是必須走集中程度高和專業(yè)化程度高的路線；第三是提高坯料制造技術(shù)，選擇的材料盡量與模具行業(yè)發(fā)展相協(xié)調(diào)一致；第四是堅持走生產(chǎn)、教育、科研統(tǒng)一發(fā)展的路線，促進模具行業(yè)長久快速發(fā)展；第五是提高模具行業(yè)的信息化程度，并且做好模具知識的標準化；第六是不斷進行專業(yè)人才的培養(yǎng)，增加專業(yè)人才的數(shù)量。 要突破模具行業(yè)的貧頸和障礙，是一項艱巨的任務(wù)。但是為了我國綜合國力的提升，經(jīng)濟的非常還發(fā)展，促進模具行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)迫在眉急。只要我們腳踏實地，不斷鉆研和發(fā)現(xiàn)，我們一定會有所成就，并且邁進國際先進水平行列。 1.3 沖壓工藝及其種類 沖壓工藝的方法的選擇，可以很大程度上增加零件的加工精度，而且對加工效率的提高有很大的幫助，還可以給企業(yè)省掉很多錢。所以，我們每個人在平時的模具設(shè)計中一定要認真地對待沖壓工藝的選擇這一項工作。沖壓在平時的冷沖壓模具設(shè)計中是一種非常重要的加工方法，沖壓這種方法在平時的加工中有非常多的優(yōu)勢和特點，所以很多的模具制造公司都選用這種方法，同時，這種方法也給很多公司帶來了豐厚的經(jīng)濟效益。 沖壓從工藝的各種特點可以分為四大種類，這四大種類分別是沖裁、彎曲、拉伸、成型這四種。這四大種類中的每一種類都是一大工序，基本上通過這四大工序，可以進行冷沖模沖壓的所有加工工作。在平時沖壓加工的每一個零件過程中，這些工序的正確選擇，工序前后順序的正確選擇，對整個零件的加工精度和加工效率非常重要。如果這些工序不能正確選擇，或者工序的順序選擇不正確，將直接影響到?jīng)_壓零件的質(zhì)量。所以，在我們平時進行冷沖壓模具設(shè)計時，一定要正確選擇沖壓工藝的工序以及它們的順序。 2 零件工藝分析 2.1 零件介紹 工件名稱：托架 生產(chǎn)批量：中批量 生產(chǎn)材料：Q235 材料厚度：1mm 零件圖如下： 圖2-1 零件圖 2.2 材料分析 表2-1 碳素結(jié)構(gòu)工具鋼得化學成分、性能及用途 牌號 等級 化學成分 δs/Mpa δ5/％ δb/Mpa 用途舉例 鋼材厚度或直徑≤16mm Wc/％ 不小于 Q235 a 0.14～0.22 235 26 375～460 用來制造拉桿螺栓螺母軸銷子螺紋鋼角鋼槽鋼鋼板等 B 0.12～0.20 C ≤0.18 D ≤0.17 表2-2 部分常用沖壓材料的力學性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度（Mpa） 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q195 未退火 260～320 Q235 310～380 Q275 400～500 由上表得Q235是碳素結(jié)構(gòu)鋼，塑性挺不錯的、焊接性和可煅性也挺好的，但是強度不太高，工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機器零件都是用它來制造。 2.3 工件結(jié)構(gòu)形狀分析 零件彎曲形狀圖形對稱，所以整個零件的受力情況都是比較平衡的，一般都沒有什么擦滑，該零件是通過彎曲、落料、沖孔三道基本工序來生產(chǎn)完成的。 該工件構(gòu)造性狀簡單，但內(nèi)外形有尖角，要讓模具壽命更長，所以將全部的直角尖角都用R1工藝圓角。 2.4 工件尺寸精度分析 通常，工件的經(jīng)濟公差等級不可以高于IT11級，然而，在某些特殊的情況下，拉伸零件斷開的表面尺寸精度應(yīng)該小于IT13級，不能高于IT11級。按照零件尺寸和加工要求，查找標準公差表，得到零件圖上相對應(yīng)各尺寸的公差值。做好以上的前期各項準備工作，然后將查表所得的數(shù)據(jù)公差與零件圖上所標注尺寸公差相比較，確認所選擇的公差值合理，以此確保加工出來的零件符合要求。 2.5 工件表面質(zhì)量分析 表面質(zhì)量分析由外表的微觀幾何形狀分析和外表的機械物理機能分析兩部分組成。表面質(zhì)量對零件參數(shù)和使用質(zhì)量都有很大的影響。但是這次零件的設(shè)計對斷面的質(zhì)量沒有什么特別的要求。所以，只要模具設(shè)計合理，可以達到規(guī)定精度，那么這次設(shè)計零件的斷面質(zhì)量就可以保證了。 2.6 生產(chǎn)批量分析 在平時模具生產(chǎn)中，生產(chǎn)的模具數(shù)量往往有幾個種類，他們分別是大、小、中批?，F(xiàn)在我這次設(shè)計要求的是中批生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)也比較簡單。因此，適合用沖裁模具制作。 3 沖壓工藝方案的確定 3.1 沖壓方案 沖壓工藝是否合理選擇，對我們所做的整個模具的性能有非常重要的作用。 表3-1 單工序沖裁、級進沖裁和冷沖沖裁性能 比較項目 單工序模 復合冷沖模 級進模 生產(chǎn)批量 小批量 中批量和大批量 中批量和大批量 沖壓精度 較低 較高 較高 沖壓生產(chǎn)率 低，壓力機一次行程內(nèi)只能完成一個工序 較高，壓力機一次行程內(nèi)可完成二個以上工序 高，壓力機在一次行程內(nèi)能完成多個工序 實現(xiàn)操作機械化自動化的可能性 較易，尤其適合于多工位壓力機上實現(xiàn)自動化 制件和廢料排除較復雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械操作 容易，尤其適應(yīng)于單機上實現(xiàn)自動化 生產(chǎn)通用性 通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合中小零件的中、大批量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn) 沖模制造的復雜性和價格 結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價格低 沖裁較復雜零件時，比級進模低，適合沖裁較簡單零件 沖裁較簡單零件時低于冷沖模，適合沖裁較復雜零件 經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀簡單且不大，而且工件中批量生產(chǎn)，材料厚度為1mm比較薄。從零件的結(jié)構(gòu)形狀可知，零件所需的沖壓基本工序為落料、沖孔、彎曲。根據(jù)零件特點和工藝要求，可能的沖壓工藝方案有： 方案一：先落料，然后沖孔，最后彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：彎曲-沖孔-落料復合沖壓。采用復合模生產(chǎn)。 方案三：彎曲-落料-沖孔級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。 3.2 方案特點分析 方案一單工序沖裁模指在壓力機一次行程內(nèi)只完成一個沖壓工序的沖裁模。該模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序三副單工序模具，成本高而生產(chǎn)效率較低，難以達到中批量生產(chǎn)的要求。 方案二復合模通常是模壓下來一次往往可以完成很多個工序的模具。這個復合模往往只需要設(shè)計一個模具，就可以完成制造一個零件的工作，還有它制造零件的精度和效率還是相當高的。復合模通常進行中小零件的中、大批量生產(chǎn)，適合沖裁較簡單零件。因為零件構(gòu)造比較簡單，為提高生產(chǎn)效率，應(yīng)采取復合模沖裁。 方案三級進模（又稱為連續(xù)模、跳步模）：是指壓力機在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的模具。它也只需要在一副模具內(nèi)就可以完成多道不同的工序，可包括落料、彎曲、拉深等，具有比較好的生產(chǎn)效率。它的制件和廢料均可以實現(xiàn)自然漏料，所以操作安全、方便，易于實現(xiàn)自動化。級進模比較適合沖裁 復雜的零件，沖裁簡單的零件效率比復合模低，然而本次設(shè)計的零件比較簡單。還有級進模難以擔保制件內(nèi)、外相對位置的正確性以至于零件精度也不高。所以，在本次設(shè)計中，復合模沖裁比級進模沖裁更合適。 通過對上述三種方案的的分析比較，我要制造的這個零件的精度還是沒有要求很高的，這個零件的整個結(jié)構(gòu)還是有點簡單地，用于中批量生產(chǎn)，決定實行工序集中的工藝。所以該制件的沖壓生產(chǎn)采用方案二復合模沖裁最合適。 3.3 模具形式的確定 復合模有正裝和倒裝兩種設(shè)計形式。 正裝復合模的特點有對于工件能達到平整要求，它所產(chǎn)生的各種廢料往往都不會在凸凹?？變?nèi)產(chǎn)生停留，它所產(chǎn)生的廢料通常都會用打棒打出，有了這個操作就可以把孔內(nèi)的廢料脹力排除掉，這樣子對凸凹模的最小的壁厚的減少就非常有好處，裝凹模的面積較大，有利于沖壓復雜工件時采用拼塊結(jié)構(gòu)。但是，操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒打出。 倒裝復合模的平整要求有點不太容易能夠達到。但是，他的整個模具的操作相對于其它模具形式還是非常方便的，這個倒裝復合模，在他的上面能夠按裝自動的撥料裝置，這樣一來它的安全還有它的效率都能跟進上來了，通常沖孔所產(chǎn)生的廢料都是通過凸凹模的孔來去除掉的。平時在模具進工作的時候廢料一般都會在凸凹模的孔內(nèi)堆積起來，如果是這樣子的話凸凹模的壁厚就必須要有一點大用來增加它的強度。 根據(jù)這次設(shè)計模具的特點，為操作方便、安全，使沖孔廢料不出現(xiàn)在模具工作區(qū)域。所以，本次設(shè)計采取倒裝復合模，以使沖孔的廢料通過凸凹模的孔往下漏掉。 4 標準模具部件的選擇 模具主要由五大部分組成，這五部分是導向部件、定位零件、固定零件、卸料裝置和頂桿裝置。在設(shè)計和選擇模具零部件的時候，參考國家模具設(shè)計標準，本次設(shè)計模具的零部件大部分都是標準件，通過對這些標準零部件的采取，不僅簡單了模具的設(shè)計過程，而且節(jié)約了設(shè)計模具的時辰。 4.1 定位零件的選擇 在模具設(shè)計中定位裝置的作用主要有：第一是在進料時，能保證坯料有正確的位置；第二是在條料送進的時候，占有合理的位置。 定位零件一般使用擋料銷，擋料銷有固定擋料銷和彈性擋料銷兩種形式。然而固定擋料銷主要適用于半成品進行再次沖壓或者單件坯料的定位。彈性擋料銷主要適用于凹模壁厚比較薄以及拉伸模具的坯料定位。在這次設(shè)計的模具中，毛坯排樣時采用單排形式，還有為了簡化模具設(shè)計過程。所以，最終決定采取固定擋料銷。 4.2 卸料裝置的選擇 卸料裝置主要是用來將零件或者沒用的坯料卸下來，以此來保證沖裁工作繼續(xù)進行。剛性卸料裝置和彈性卸料裝置是卸料裝置的兩種形式。 剛性卸料通常它的結(jié)構(gòu)還是比較不復雜的，往往都會選擇用固定卸料板的結(jié)構(gòu)。一般沖裁有點硬又不太薄還有精度有要求有點低的工件時就通常會采用這種卸料方式。 彈性卸料的作用有卸料作用，同時還有壓料的作用，通常用在沖料厚小于2mm的板料，因為有壓料作用，沖裁件平整度還算挺高的。 由于零件厚度為1mm,在2mm以下，有點薄，卸料力也挺小的，所以采用彈性卸料裝置。 這次設(shè)計的模具是采取復合模，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)采取橡膠直接卸料，它是屬于彈性卸料的。 4.3 推件和頂件裝置的選擇 推件和頂件裝置的作用主要是將廢料或者是零件頂出來，以保證模具繼續(xù)進行工作。推件有彈性形式和剛性形式。 彈性推件裝置推出件時平穩(wěn)性好，沒有撞擊。這種推件裝置主要用于沖裁要求精度較高的或者零件厚度較小的大型零件。 剛性推桿裝置一般在企業(yè)中運用較多，它使用時會產(chǎn)生比較大的推力，工作也會比較可靠。因此，剛性推桿裝置在復合模具中經(jīng)常用到。 這次設(shè)計的模具是復合模具，并且又要求推件比較可靠，綜合這些特點，最終決定采用剛性推件裝置設(shè)計。 4.4 模架導向方式的選擇 模架導向方式有如下幾個方式選擇： 方式一：采用對角導柱模架。由于導柱裝在模具壓力中心的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。 方式二：采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便，因為導柱安裝在后側(cè)，常用于橫向送料的復合模。 方式三：采用四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 方式四：采用中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。 按照上面方案的對照，綜合考慮各方面的很多因素等等，最終決定采用后側(cè)滑動導柱的導向方式。 5 沖裁件的排樣設(shè)計計算 5.1 排樣設(shè)計 5.1.1材料利用率 材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標。在沖壓零件的成本中，材料費用約占總成本的60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用具有非常重要的意義，特別是對貴重的有色金屬。排樣是否合理，經(jīng)濟性是否 良好，均可用材料利用率來衡量。材料利用率一般是用一個零件的實際面積與所用矩形板料面積的百分比η表示： （5-1） 式中： η-材料利用率（%）； F0-所用矩形板料面積（mm2）； F-零件的實際面積（mm2）； B-板料寬度（mm）； a-送料進距（mm）； 通過觀察上面的公式我們可以發(fā)現(xiàn)，廢料的面積跟利用率有很大的影響，它們剛好成反比。 廢料通常有兩種形式，他們分別是工藝廢料還有結(jié)構(gòu)廢料，它們之間大有區(qū)別，搭邊是屬于工藝廢料的，還有余料也是屬于工藝廢料的。棑樣形式還有沖壓方式往往都影響著這兩種廢料的面積大小，并且它們的面積是可以改變的。工件的原來形狀特點直接決定結(jié)構(gòu)廢料的面積大小，這個通常是改變不了的一。因此棑樣方式選擇合適了，就能夠最大的縮小各種廢料的面積，然后盡量的提高材料利用率。 5.1.2排樣方式 對于同一個零件，采用有差異地排樣方式，條料地利用率也會跟著不相同。 回顧以往的所有材料地使用狀況，通常把排樣方式分為三種，他們分別是有廢料排樣，少廢料排樣，還有無廢料排樣。 方式一：有廢料棑樣法。根據(jù)零件的邊界沖裁，前后左右的搭邊都變成了廢料。因留有搭邊，凸模的刃口尺寸來確保零件地各個尺寸，所以材料利用率相對于其它兩種方法就低很多了。 方式二：少廢料棑樣法。沿沖裁件的不完全地輪廓切斷或沖裁，剩下工件局部有余料，所以它的材料利用率還是比較高的，沖模結(jié)構(gòu)也是相對簡單的。 方式三：無廢料棑樣法。無廢料棑樣法是沒有搭邊地，沖壓件周邊無任何余料，工件直接由割斷條料得到。 平時我們采取少廢料或者無廢料排樣方式進行沖裁地話，條料的材料地利用率通常相對都會比較高，對一次沖程沖幾個制件的是非常有效益的，并且對簡化模具結(jié)構(gòu)有非常大的用處，還能使沖裁力能夠大大的降低。 按照設(shè)計模具沖裁件地樣子、厚度、質(zhì)材、使用時間長短以及本模具特殊結(jié)構(gòu)等方面的綜合考慮，所以排樣方法采用方式二少廢料棑樣法。 根據(jù)零件在條料上的布置形式，排樣又可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多種形式。根據(jù)零件的形狀、結(jié)構(gòu)等特點，最終決定采用直排布置。 5.2 沖裁搭邊、條料寬度和條料步距的確定 5.2.1搭邊值的確定 條料比沖裁件多出來的部分面積就是搭邊。搭邊有非常大的作用，它對所沖出來的零件有非常大的的好處，它讓進行沖裁的時候進料非常方便，它可以讓條料承受力加強，還能讓零件的質(zhì)量達到要求，它最大的作用就是補償定位誤差。當然它的選擇也一定要合理，否則會給零件的質(zhì)量帶來嚴重的后果。搭邊不能過大也不能過小，總之，我們一定要選擇出一個合理的搭邊值。 搭邊值一般由以往總結(jié)出來的數(shù)據(jù)確定，下面的值都是平時總結(jié)出來的，本次設(shè)計地搭邊值就選用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 表5-1 搭邊a和a1數(shù)值 材料厚度 圓件及r>2t的工件 矩形工件邊長L<50mm 矩形工件邊長L>50mm 或r<2t的工件 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a 工件間a1 沿邊a < 0.25 0.25～0.5 0.5～0.8 0.8～1.2 1.2～1.6 1.6～2.0 2.0～2.5 2.5～3.0 3.0～3.5 3.5～4.0 4.0～5.0 5.0～12 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 按照零件厚度和零件的排樣方法可以查表5-1得： 搭邊值a1為1.5mm，側(cè)搭邊a為1.8mm。 排樣圖確定如圖： 圖5-1 排樣圖 5.2.2條料寬度的計算 排樣形式和搭邊值選擇之后，條料的寬度和步距也就能夠計算出來。條料寬度的決定與模具的結(jié)構(gòu)以及零件的寬度有關(guān)。 由于該設(shè)計采取的是無側(cè)壓裝置的模具，該裝置能使條料在導料板間進去。 其條料寬度計算公式： （5-2） 其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為-△。 式中： D-零件的寬度最大尺寸； a-側(cè)搭邊值； c-導料板與最寬條料間的距離。 因為本次選用少廢料排樣，所以可得： 條料寬度： B=26（mm） 5.2.3條料步距的計算 送料步距：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與棑樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。 零件展開長度：L=40+20+t=40+20+1=61mm 所以送料步距： a=61+1.5 =62.5（mm） 通過以上的計算可得： 零件總面積=61x26-36=1473 材料利用率: η=（1473/（26×62.5））×100% =90.64% 該棑樣形式為有料直排棑樣法。查材料標準可得，應(yīng)該選用710mm×1420mm的板料，每張鋼板可割成27條條料（26mm×1420mm），割得的一根條料能夠沖22個零件，所以整塊板料地材料利用率為： η總=（N總F/LB）×100% （5-3） 式中： η總-張材料利用率（%）； N總-張板材的沖件總數(shù)目； L-板料的長（mm）； B-板料寬度（mm）； F-沖件的實際面積（mm2）； 則： η總=（N總F/LB）×100% =（594×1473/1420×710）×100﹪ =86.78﹪ 6 沖裁各工藝力的計算及初選壓力機 6.1 落料力、沖孔力及彎曲力的計算 計算沖裁力的目的是為了能夠正確的選擇壓力機，另外就是通過沖裁力來計算其他的工藝力，還有就是計算工藝力的總和。壓力機地公稱力就是一定要比總工藝力大，使它能夠適合沖裁的要求。 普通平刃沖裁模，其落料力F p通常能夠按以下公式運算： Fp=KtLτ （6-1） 式中： τ-材料抗剪強度（MPa）； L-沖裁周邊總長（mm）； t-材料厚度（mm）； K-安全系數(shù)。 安全系數(shù)K是想到模具工作工程中會出現(xiàn)摩擦破損等狀況而設(shè)置的，一般取1.3。如果查不到抗剪強度τ時，可以用抗拉強度σb取代τ，然后根據(jù)F=Ltσb計算沖裁力。 根據(jù)材料Q235鋼查表，其抗剪強度τ=350Mpa，抗拉強度σb=420Mp。 沖裁周邊總長L由電子圖板軟件得L=249.4mm； 材料厚度t=1mm； 故落料力可得： Fp=1.3×350×1×249.4 =113476.2N 沖孔力計算： F沖孔=KtLτ =1.3x350x6x3.14x4 =34288.8N 彎曲力Fz的計算： = =49686N 彎曲角的回彈量： =2+1+1.25x1=4.25 =0.75 =0.0054 回彈角為： =0.31 6.2 卸料力和推料力的計算 在沖裁工作完成時，彈性回復還有摩擦一般都會存在于零件上，很有可能會使沖落的廢料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的廢料則緊固在凸模上，目的是讓沖裁工作能夠運作，一定要將緊固在凸模上板料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的板料推出。將緊固在凸模上的帶孔板料脫下所需的力稱為卸料力FQ；順者沖裁那一邊將從凹模內(nèi)頂出材料所必要的力稱為推料力Ft。通常按以下經(jīng)驗公式計算： 所以卸料力FQ： FQ=KXFP （6-2） 查表6-1得Kx=0.05 根據(jù)公式得 FQ=KxFp =0.05×113476.2 =5673.8N 按推料力經(jīng)驗公式計算推料力Ft： Ft=nKtFp （6-3） 取n=4 查表6-1得Kt=0.055 n-根塞在凹模內(nèi)的工或度料數(shù)目（n=h/t） 根據(jù)經(jīng)驗公式6-3得： Ft=nKtFp =4×0.055×113476.2 =24964.8N 表6-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚t/mm Kx Kt Kd 鋼 ≤0.1 >0.1～0.5 >0.5～0.25 >2.5～6.5 >6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.025～0.08 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 6.3 計算總工藝力 因為這次沖裁采取彈性卸料裝置和下出料料方法。 故總工藝力： F=Fp+FQ+ Ft + F沖孔 + Fz （6-4） 式中： Fp-沖裁力（N）； FQ-卸料力（N）； Ft-推料力（N）； F沖孔-沖孔力（N）； Fz-彎曲力（N）； 所以有： F=F1+FQ+ Ft+ F沖孔 + Fz =113476.2+5673.8+24964.8+34288.8+49686 =228089.6N 6.4 壓力機的選擇 壓力機分為機械壓力機和液壓壓力機，機械壓力機分為摩擦壓力機、曲柄壓力機、高速沖床壓力機，液壓式壓力機分為油壓機、水壓機，而在設(shè)計中通常選取曲柄壓力機。在壓力機的選用過程中必須滿足以下的條件： 條件一：在選取壓力機時必需達到模具的使用條件以及要求。 條件二：在達到使用要求和條件的前提下一般選取開式壓力機。 條件三：在選取壓力機時，壓力機的公稱壓力總要大于總壓力。 壓力機的選用如表6-3所示： 表6-3 開式壓力機規(guī)格及參數(shù) 型號 J23-16 J23-25 J23-40 J23-63 公稱壓力/KN 160 250 400 630 滑塊行程/mm 70 75 100 100 最大閉合高度/mm 205 260 330 315 閉合高度調(diào)節(jié)/mm 45 55 65 63 滑塊中心線至床身 距離/mm 160 200 250 260 滑塊底面尺寸/mm 前后 180 220 220 260 左右 200 250 250 300 工作臺板厚度/mm 60 70 80 90 模柄孔尺寸/mm 直徑 40 40 40 40 深度 60 60 60 70 曲柄壓力機分為開式曲柄壓力機和閉式曲柄壓力機兩種，開式壓力機身形狀類似英文字母C，它地整體前端及旁邊都是呈開，運行動作可以看見，但整體性能不太高，壓力機在壓力作用下容易損壞質(zhì)量，通常壓力機噸位不超過2000KN。閉式壓力機兩邊都是封閉，運行動作不太順暢，但整體的性能好，總體精度高。思量到經(jīng)濟效益、加工條件和運行順暢等方面，所以選用開式曲柄壓力機。按照上面算出的數(shù)據(jù)，查表6-3，壓力機公稱壓力一般比算出地總沖壓力大一些，上面我們已經(jīng)算出了總壓力，我們可以根據(jù)這個總壓力選用公稱壓力為250KN，型號為J23-25的壓力機。 6.5 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指工作時總壓力的作用點位置。模具壓力中心的確定是一項非常重要的工作，因為它涉及到了非常多的參數(shù)，他是否能夠被正確確定，直接影響著整個模具的精度和使用長短，我們通常要讓整個模具的壓力中心和壓力機滑塊中心能夠相重疊，這樣子才是最精確的位置，這樣才會大大地降低壓力機與導軌之間的摩擦，才會更好的保護磨具的質(zhì)量，然后使它的壽命更長。沖壓模具的壓力中心，可以按照以下原則來選?。? 一是如果零件整體對稱，沖壓模具的壓力中心就是零件輪廓圖形的畫圖中心。 二是外形奇特地零件、沖壓復合模、級進模的壓力中心可以用解析法求出沖壓模壓力的中心。 本次設(shè)計的工件是軸對稱工件，所以這次模具設(shè)計的壓力中心就是工件輪廓形狀的幾何中心。 7 沖裁模間隙值及刃口尺寸的計算 7.1 沖裁模間隙的分析 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有著非常重要的影響，還有沖裁間隙還影響著模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件工藝以及尺寸精度。在沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間都有摩擦，間隙值越小，模具所作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越發(fā)嚴重，從而降低了模具的使用壽命。設(shè)計較大的間隙可使凸模側(cè)面和材料間的摩擦減小。因為受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具的使用壽命，但是容易出現(xiàn)間隙不均勻的情況。所以，沖裁間隙是沖裁工藝和模具設(shè)計中非常重要的一個工藝參數(shù)。 7.2 沖裁模間隙值的確定 我們可以從上面的分析知道，凸、凹模間隙值是非常重要的，它直接決定著沖裁件的質(zhì)量好還是壞、還有沖裁工藝是否好壞跟它也有很大關(guān)系，另外它對模具壽命的長短有著非常重大的影響，由此可見對于沖裁模凸凹模的間隙值是多么的重要。所以，在我們平時在設(shè)計模具的時候一定要認真分析，認真的確定合理選擇正確的間隙值，根據(jù)這個間隙值來讓沖裁件的斷面質(zhì)量還有尺寸精度的要求都能夠達到，以設(shè)計出更好的模具。通常在平時的設(shè)計中從性能和沖裁力還有使用長短等方面選擇出來的間隙值可能都會有點不太一樣。根據(jù)各個方面的顧及還有綜合的考慮，選擇一個合理間隙范圍是一個非常好的方法，我們通常都這樣設(shè)計，只要我們平時設(shè)計的時候確定的間隙值保持在這個范圍內(nèi)，制造出來的零件一般都不會太差。Zmin為最小合理間隙，Cmax為最大合理間隙。根據(jù)多年以來他們設(shè)計模具的經(jīng)驗我們需要的間隙值通常就是Zmin。 選擇合式間隙值的方式一般有經(jīng)驗法、理論法。 理論法：通常確保模具配合時上下裂紋會合，以此取到較好地斷面質(zhì)量。此法主要布在原料較硬較厚的模具。 經(jīng)驗法：精度要求高的話，我們就采取最小間隙值，如果精度要求不太高的話，我們通常采取較大間隙值。其間隙值可按實用間隙表選用。 結(jié)論：因為該零件質(zhì)材較薄且零件精度不高，故能夠按照間隙表選取間隙值。 根據(jù)實用間隙表查得材料Q235的最小雙邊間隙Zmin=0.100mm，最大雙邊間隙Zmax=0.140mm。 7.3 沖裁模刃口尺寸的計算 7.3.1刃口尺寸的影響 模具刃口的尺寸精度對沖裁件的尺寸精度有多么的重要是可想而知的，刃口的尺寸精度可以說直接關(guān)系著沖裁件的精度，平時都是通過模具刃口寸及制造精度來確保合適地間隙值的。正確選擇計算模具刃口尺寸及其制造公差，是模具設(shè)計中非?？粗氐毓ぷ?。 7.3.2刃口尺寸的計算方法 如果加工模具的方式不一樣，那么凸模與凹模刃口尺寸地運算公式和制造公差的標注方式也會跟著不一樣，刃口尺寸的運算方式根據(jù)實際可以分為兩種情況。 凸、凹模刃口尺寸地運算方法一般分為分別加工法和配作加工法。 分別加工法是指凸模與凹模分別按各自的圖紙加工至最后的尺寸。配作加工法是指在制作模具時，酰胺沖壓件尺寸設(shè)計并制造出一個基準件（沖孔以凸模為基準件，落料以凹模為基準件），之后我們就根據(jù)制造出來的基準件配做出另外那個相配套的零件。 如果沖裁件是圓形或簡單、規(guī)則形狀的零件，就適合選用分別加工法；如果沖裁件是薄料沖裁件、形狀復雜的沖裁件或者單件生產(chǎn)的沖模，就適合選用配作加工法。 因為本次設(shè)計的沖裁件是簡單的、規(guī)則形狀的沖裁件，所以選用分別加工法。 采用分別加工法運算凸模和凹模的刃口尺寸，凸模和凹模地制造公差必需符合不等式。因為凹模為孔，所以公差取單向正值；軸類的凸模，應(yīng)該取負值的公差。 在設(shè)計中對于方形簡單的刃口，通常按IT6、IT7級精度制造凸、凹模刃口尺寸。目的是確保初始間隙值小于最大合理間隙值，必需達到以下前提： 或取 落料：在計算外形落料時，應(yīng)以凹模為基準，其計算公式： （7-1） （7-2） 式中： -落料凹?；境叽鏼m； -落料凸?；境叽鏼m； D-落料件最大極限尺寸mm； x-磨損系數(shù)； -制件公差； -凸、凹最小初始雙面間隙mm； -凸模下偏差，可案IT6選用； -凹模上偏差，可按IT7選用。 沖孔：應(yīng)以凸模為基準，其計算公式： （7-3） （7-4） 在同一沖裁件中沖出孔距為L的兩個孔時，兩個凸模之間距離Ld按下式確定 （7-5） 式中： -凹模兩個孔之間的距離mm； -制件孔距的最小極限尺寸mm。 表7-1 系數(shù)x 料厚t（mm） 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm 1 1～2 2～4 >4 <0.16 <0.20 <0.24 <0.30 0.17～0.35 0.21～0.41 0.25～0.49 0.31～0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 <0.16 <0.20 <0.24 <0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 7.3.3凸模和凹模刃口尺寸的計算 落料凹模長刃口尺寸： =（40-0.75×0.30） =39.78 =（39.78-0.10） =39.68 校核0.016+0.025=0.041≥0.02，從這個可以知道，我們減小δp、δd，增加制造精度，就可以確保間隙在合理范圍里，有這個可得： δp=0.4×0.02=0.08 δd=0.6×0.02=0.012 Dd=39.78 Dp=39.68 落料凹模寬刃口尺寸： =（26-0.75×0.21） =25.84 =（25.84-0.10） =25.74 校核0.021+0.013=0.034≥0.02，由此可知，只有縮小δp、δd，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，此時可?。? δp=0.4×0.02=0.08 δd=0.6×0.02=0.012 Dd=25.84 Dp=25.74 沖孔凸模刃口尺寸： =（6+0.75×0.03） =6.02 =（6.02+0.10） =6.12 校核0.008+0.012=0.02=0.02，即滿足間隙公差條件。 凸凹模型腔孔中心距： 長方向： =（29.9+0.75×0.2）±0.125×0.2 =30.05±0.025 寬方向： =（12.9+0.75×0.2）±0.125×0.2 =13.05±0.025 7.3.4凸凹模彎曲刃口尺寸計算 因為該零件彎曲部分給定外形尺寸和公差，所以以凹模為基準件，間隙可以通過減小凸模得到，基本尺寸為20mm，所以極限偏差可取正負0.4mm，故工件彎曲部分公差為0.8mm，凹模公差取IT7級。 所以彎曲凹模的工作尺寸有： =（20.4-0.75×0.8） =19.8 彎曲凸、凹模的間隙計算，對于鋼板，凸、凹模單邊間隙大小Z/2=（1.05-1.15）t，在這里可取Z/2=1.1t=1.1x1=1.1mm。彎曲凸模的公差取IT6級。 所以彎曲凸模工作部分尺寸有： =（19.8-1.1） =18.7 彎曲凹模的圓角半徑計算，因為t=1mm，所以取rd=3t=3mm。查表可取凸凹模的凹模深度為10mm。 8 主要模具部件的設(shè)計 8.1 凹模邊界尺寸的確定 模具凹模選用整體式凹模，用線切割機床加工凹模的每一個孔，因為工件是從下面掉出來的，所以凹模刃口一般都要做成錐形。安裝凹模的時候要認真安裝，一定要使凹模在模具上的正確位置，要保證他們的沖裁精度。 模具的凹模邊界尺寸計算如下： 凹模厚度的確定公式為： H=KL （8-1） 式中： K-系數(shù)值，考慮板料厚度的影響； L-零件的長mm。 表8-1 系數(shù)值K L/mm 材料厚度t/mm