ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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題目：計(jì)算機(jī)機(jī)箱插口封條
沖壓模具設(shè)計(jì)
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摘要
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)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(diǎn)。采用模具制造產(chǎn)品零件已成為當(dāng)今工業(yè)的重要工藝手段。模具在機(jī)械，電子，輕工，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)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(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%--80%產(chǎn)品零件，組件和部件的加工生產(chǎn)?！澳＞呔褪钱a(chǎn)品質(zhì)量”，“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已被越來(lái)越多的人所認(rèn)識(shí)和接受。在中國(guó)，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)更新?lián)Q代的速度，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，進(jìn)而決定企業(yè)的應(yīng)變能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。目前，模具設(shè)計(jì)與制造水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)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(duì)模具的需求量加大。一般模具國(guó)內(nèi)可以自行制造，但很多大型復(fù)雜、精密和長(zhǎng)壽命的多工位級(jí)進(jìn)模大型精密塑料模復(fù)雜壓鑄模和汽車(chē)覆蓋件模等仍需依靠進(jìn)口，近年來(lái)模具進(jìn)口量已超過(guò)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷(xiāo)售量。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速?lài)?guó)產(chǎn)化的繁重任務(wù)。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)(除港臺(tái)地區(qū)外，下同)的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，設(shè)計(jì)、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(jì)算機(jī)機(jī)箱插口封條的沖孔與彎曲模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，經(jīng)工藝分析、工藝計(jì)算,確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及模具結(jié)構(gòu)形式。從分析零件的工藝性到模具總體設(shè)計(jì)以及必要的計(jì)算和壓力機(jī)的選擇都進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
關(guān)鍵詞：模具 冷沖壓 拉深 翻邊
目錄
計(jì)算機(jī)機(jī)箱插口封條沖壓模具設(shè)計(jì)
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(guān)模具結(jié)構(gòu)形式的選擇…………………………………………… 7
第四章 幾種方案的比較……………………………………………………… 8
第五章 有關(guān)工藝的計(jì)算……………………………………………………… 8
1 毛坯尺寸的計(jì)算…………………………………………………………… 9
（1）彎曲件毛坯長(zhǎng)度的計(jì)算……………………………………………… 9
（2）搭邊值的確定………………………………………………………… 9
（3）條料長(zhǎng)度的計(jì)算……………………………………………………… 10
2 計(jì)算排樣…………………………………………………………………… 10
3 計(jì)算材料的利用率………………………………………………………… 10
4 沖裁力、卸料力、推件力、彎曲力計(jì)算及初選壓力機(jī)………………… 11
5 沖裁模間隙及凹模、凸模刃口尺寸計(jì)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(xiāo)、始用擋料銷(xiāo)的選擇……………………………………………… 19
9 墊板、凸模固定板的設(shè)計(jì)………………………………………………… 19
10 閉合高度……………………………………………………………………20
11 導(dǎo)柱、導(dǎo)套…………………………………………………………………20
12 卸料螺釘……………………………………………………………………20
13 模具壓力中心的計(jì)算…………………………………………………… 21
14 凸、凹模強(qiáng)度的校核…………………………………………………… 27
（1）凹模外形尺寸的確定及校核……………………………………… 27
（2）凸模外形尺寸及強(qiáng)度校核………………………………………… 28
第六章 繪制模具結(jié)構(gòu)總圖及零件圖（見(jiàn)各圖紙）……………………… 31
結(jié)束語(yǔ)及致謝詞………………………………………………
參考文獻(xiàn)
前言
近年來(lái)，沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)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(jiàn)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(duì)平板零件進(jìn)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(jìn)行復(fù)雜零件的立體精密成形。過(guò)去的精密沖裁只能對(duì)厚度為5-8mm以下的中板或薄板進(jìn)行加工，而現(xiàn)在可以對(duì)厚度達(dá)25mm 的厚板實(shí)現(xiàn)精密沖裁，并可對(duì)σb >900MPa的高強(qiáng)度合金材料進(jìn)行精沖。
由于引入了CAE，沖壓成形已從原來(lái)的對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝過(guò)程的模擬與分析，以實(shí)現(xiàn)沖壓過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在沖壓毛坯設(shè)計(jì)方面也開(kāi)展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以對(duì)排樣或拉伸毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
此外，對(duì)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(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開(kāi)始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。
為了適應(yīng)大批量、高效率生產(chǎn)的需要，在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種自動(dòng)化的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。對(duì)于大型沖壓件，例如汽車(chē)覆蓋件，專(zhuān)門(mén)配置了機(jī)械手或機(jī)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(yīng)用多工位級(jí)進(jìn)模、多工位壓力機(jī)或高速壓力機(jī)。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(yīng)多品種生產(chǎn)時(shí)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(lái)，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(shè)計(jì)、沖壓生產(chǎn)、零件運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、品質(zhì)檢驗(yàn)以及生產(chǎn)管理等全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡(jiǎn)易模具（如軟模和低熔點(diǎn)合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設(shè)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(qiáng)度鋼板，用來(lái)生產(chǎn)汽車(chē)覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度.
現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時(shí)代，到下一個(gè)世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例 將達(dá)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(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來(lái)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(jiǎn)易模具：中、低 熔點(diǎn)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(jì)模具將進(jìn)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(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。
模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。使用模具標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn) 生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件 規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷(xiāo)網(wǎng)，保證供貨迅速。
模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視。在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)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(yīng)用的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來(lái)說(shuō)，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(lái)高速鋼冶煉過(guò)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(wèn)題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒(méi)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(zhǎng)年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一 種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對(duì)形狀復(fù)雜的沖件及高速?zèng)_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(qiáng)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(shí)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(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普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子 噴涂等技術(shù)。
計(jì)算機(jī)機(jī)箱插口封條沖壓模具設(shè)計(jì)
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(jì)算機(jī)機(jī)箱插口的封條，當(dāng)不用此插口時(shí)，將其裝在上面用來(lái)防止灰塵等進(jìn)入機(jī)箱內(nèi)，當(dāng)需要用此插口時(shí)，即將封條取下來(lái)。零件材料為08F（08F是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,其中F表示沸騰鋼,08表示平均含碳量），年產(chǎn)量800萬(wàn)件。
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(jiàn)表1-1）
表1-1 08F鋼性能
抗剪強(qiáng)度（τ/Mpa）
抗拉強(qiáng)度（σ0/ MPa ）
伸長(zhǎng)率（%）
屈服點(diǎn)（MPa）
220~310
280~390
32
180
第三章 有關(guān)模具結(jié)構(gòu)形式的選擇
由于零件是大批量生產(chǎn)，故可考慮用級(jí)進(jìn)?；驈?fù)合模。我們先來(lái)分析零件的工藝性。零件的整個(gè)成形過(guò)程包括沖孔、落料與彎曲三個(gè)過(guò)程，其中，彎曲部分必須先沖出小孔才能彎曲，因此，若采用復(fù)合模，彎曲時(shí)，沖孔凸模留在孔內(nèi)，阻止了彎曲的進(jìn)行，故我們考慮采用級(jí)進(jìn)模。另外，零件只是密封機(jī)箱的一部分，但密封的要求不高，故對(duì)零件的精度要求不高，因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)模具時(shí)，對(duì)其精度的要求也可適當(dāng)?shù)姆潘?，盡量滿足其大批量生產(chǎn)的要求，并從經(jīng)濟(jì)性要求來(lái)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(gè)大孔和小孔，然后將外形落料，最后進(jìn)行彎曲，這種方案看起來(lái)很好，但我們考慮模具采用的是級(jí)進(jìn)模，落料后，工件從條料上掉了下來(lái)，我們?cè)龠M(jìn)行第三步彎曲時(shí)，必須用手拿工件放在彎曲模部分，且還要重新進(jìn)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(wèn)題，即工件在落料之前，完成了沖孔與彎曲兩個(gè)過(guò)程，但又產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題。由于壓力機(jī)是上下作垂直運(yùn)動(dòng)，因此，沖孔等工序都應(yīng)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(shí)進(jìn)行，則必將阻止彎曲的進(jìn)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(wú)法設(shè)計(jì)模具。
方案三先進(jìn)行沖孔，跟方案一相同，要克服方案一的問(wèn)題，我們將彎曲與落料工序調(diào)換過(guò)來(lái)，先進(jìn)行彎曲，最后才進(jìn)行落料。在第一個(gè)工位，我們將中間兩個(gè)大孔及彎曲部分的一個(gè)小孔沖裁出來(lái)，在第二個(gè)工位，我們利用前一個(gè)工位沖出的兩個(gè)大孔作為定位孔，對(duì)要彎曲的部分進(jìn)行剪切并彎曲，這兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，在第三個(gè)工位，我們將整個(gè)工件的外形落料出來(lái)，整個(gè)過(guò)程連為一整體，是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)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(diǎn)，適合于大批量生產(chǎn)，故我們采用方案三。
第五章 有關(guān)工藝的計(jì)算
1.毛坯尺寸的計(jì)算
（1） 彎曲件毛坯長(zhǎng)度的計(jì)算（如圖1-2）：
圖1-2 彎曲件毛坯長(zhǎng)度
由于彎曲半徑 r =1 > 0.5 t，故毛坯的長(zhǎng)度應(yīng)等于零件直線段長(zhǎng)度和彎曲部分應(yīng)變中性層長(zhǎng)度之和，即：
L=
由于零件的彎曲角為，故毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)度為：
L=
查表得：xo= 0.45
∴ L = 8.2 +(1 + 0.45×0.8) + 118.2
= 2.14 + 126.4
= 128.54㎜
(2) 搭邊值的確定：
為補(bǔ)償定位誤差，維持條料一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，工件與邊緣、工件與工件之間應(yīng)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(jì)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(fèi)用及浪費(fèi)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：
式中：B——條料標(biāo)稱(chēng)寬度(㎜)
D——工件垂直于送料方向的最大尺寸(㎜)
a1——側(cè)搭邊(㎜)
Δ——條料寬度的公差(㎜)
查表得：Δ=0.6
∴
我們將其定為132.5㎜。
(3) 條料長(zhǎng)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(zhǎng)度定為575㎜。
故對(duì)條料的下料尺寸為575㎜×132.5㎜。
2．計(jì)算排樣
排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作，排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、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(jì)性角度考慮，我們選擇少?gòu)U料排樣方式，具體排樣方式如圖1-3。
3．計(jì)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(gè)工件。
一個(gè)進(jìn)距內(nèi)材料的利用率為：
η=
=
= 85.4
一張條料上總的利用率為：
ηs== = 84.7
圖1-3 排樣圖
4．沖裁力、卸料力、推件力、彎曲力計(jì)算及初選壓力機(jī)
(1) 零件外形落料力：
F1 = KLtτ
= 1.3×0.8×250×275
= 71500N
(2) 沖孔力：
F2 = 2KL1tτ+KL2tτ
= 2×1.3×0.8×250×π×12 + 1.3×0.8×250×()
= 19603.5N + 6960.7N
= 26564N
(3) 彎曲力計(jì)算：
由于彎曲時(shí)，有一條邊同時(shí)要被剪開(kāi)我們先算這個(gè)剪切力
F3 = KLtτ
= 1.3×8.5×0.8×250
= 2210N
最大自由彎曲力(N)為
式中：c ——與彎曲形式有關(guān)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㎜
σ0——材料的強(qiáng)度極限，σ0=300MPa
=1216N
(4) 壓料力的計(jì)算：
壓料力F壓值可近似取彎曲力的30%～80%。
(5) 校正彎曲力的計(jì)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(shí)質(zhì)是對(duì)彎曲件的圓角和直邊進(jìn)行精壓，此為校正彎曲。此時(shí)，彎曲件受到凸凹模擠壓，彎曲力急劇增大。
=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,mm2
(6)卸料力、推料力的計(jì)算：
查表得：= 0.04, = 0.055；由于彎曲模的影響，在凹模內(nèi)不能有一個(gè)工件，但沖孔有2.5個(gè)廢料，兩個(gè)孔，我們算5個(gè)。
∴卸料力
FQ1= F1 = 0.04×71500 = 2860N
推料力
FQ2 = nF2
= 5×0.055×26564
= 7305.1N
故總力 = F1 + F2 + FQ1 + FQ2 + + F3
= 71500 + 26564 + 2860 + 7305.1 + 1216 + 608 + 2210 + 2736
= 114999.1N
115kN
初選壓力機(jī)160kN，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如下：（見(jiàn)表1-2）
表1-2壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)
公稱(chēng)壓力 (kN)
160
發(fā)生公稱(chēng)壓力時(shí)滑塊下滑的極點(diǎn)距離 (㎜)
5
滑塊的行程
固定行程 (㎜)
70
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(tái)尺寸 (㎜)
左右：450 前后：300
工作臺(tái)孔尺寸 (㎜)
左右：220 前后：110 直徑：160
模柄尺寸 (直徑×深寬)
Φ30×50
工作臺(tái)板厚度 (㎜)
60
5．沖裁模間隙及凹模、凸模刃口尺寸計(jì)算
查表得：Zmin= 0.04㎜，Zmax= 0.07㎜
凸模偏差δp= 0.02㎜，凹模偏差δd= 0.02㎜
δp+δd= 0.04㎜
Zmax－Zmin= 0.07-0.04
= 0.03 <δp+δd
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
凸模磨損后，刃口尺寸變小，則用公式
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
㎜
㎜
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(gè)工件的尺寸偏差為負(fù)偏差0.2㎜，如圖1-6。
如圖中，凹模磨損之后，尺寸A1，A2，A3尺寸變大
查表得：x1 = 0.75，x2 = 0.75，x3 = 0.75
∴由公式 得：
(㎜)
(㎜)
(㎜)
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，x1=0.75。
∴由公式
(㎜)
凹模磨損后，尺寸C1，C2，C3尺寸減小，x1=x2=x3=0.75
根據(jù)公式
(㎜)
(㎜)
(㎜)
故凹模尺寸見(jiàn)圖1-7。
沖孔凹模與落料凸模的刃口尺寸按相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值Zmin~ Zmax = 0.04~0.07㎜。
圖1-7凹模尺寸及公差
(4) 彎曲凹模的刃口尺寸計(jì)算：
彎曲部分在彎曲的同時(shí)也進(jìn)行了切邊，其刃口部分如圖1-8。
一般，彎曲凸模的半徑應(yīng)等于彎曲件內(nèi)側(cè)彎曲半徑，但在這個(gè)模具中，由于只彎一個(gè)單彎角，故應(yīng)等于工件半徑。
故 =1㎜，
則應(yīng)為(3~6)t,我們選擇=2.5㎜, 彎曲凸模其它部分尺寸見(jiàn)圖1-9。
(5) 彎曲模間隙的確定：
間隙過(guò)大，則制件精度低；間隙過(guò)小，則彎曲力過(guò)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(jì)算：
c = t +Δ+ kt
式中：c —彎曲凸凹模單邊間隙,mm
t —材料厚度,mm
Δ—材料厚度正偏差
k —根據(jù)彎曲件高度h和彎曲線長(zhǎng)度b而決定的系數(shù)
查表得：k= 0.05， 料厚0.8㎜，無(wú)偏差Δ=0
故 c = 0.8 + 0 + 0.05×0.8
= (0.8 + 0.04) ㎜
= 0.84㎜
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(shí)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(lái)選擇彈簧。我們采用8 個(gè)彈簧，故每個(gè)彈簧承受的力為357.5N。
沖裁時(shí)，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(yù)壓量為h1，故彈簧的總壓縮量為：
= h1 + 7.8㎜
考慮卸料的可靠性，取彈簧的預(yù)壓縮量h1時(shí)，就應(yīng)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(fù)荷為670N，自由高度60㎜，工作極限負(fù)荷下變形量20.9㎜。
該彈簧在預(yù)壓h1時(shí)，卸料力達(dá)357.5N，即
㎜
㎜ < hj , 能滿足要求。
彈簧的裝配高度為㎜
根據(jù)凸模、凹模及彈簧、螺釘?shù)牟贾?，取卸料板的平面尺寸?00㎜×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(dǎo)柱形式模板，根據(jù)最大輪廓尺寸200㎜×125㎜，我們選擇標(biāo)準(zhǔn)模板，L×B為200㎜×125㎜，上模板厚40㎜，下模板厚50㎜。
選擇Φ30×50旋入式模柄
8． 擋料銷(xiāo)、始用擋料銷(xiāo)的選擇
一塊新條料在剛開(kāi)始時(shí)，必須很好的定位，在這里，我們選用兩個(gè)彈性擋料銷(xiāo)和一個(gè)始用擋料銷(xiāo)，兩個(gè)彈性擋料銷(xiāo)的規(guī)格為Φ6㎜×10㎜（長(zhǎng)度）如圖1-10，另外，還要用一個(gè)始用擋料銷(xiāo)寬度為8㎜。
9． 墊板、凸模固定板的設(shè)計(jì)
由于凸模比較多，上模板上因模柄為旋入式模柄，必須開(kāi)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(jìn)行彎曲，同時(shí)安裝彈性擋料銷(xiāo)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(xiāo)
10．閉合高度
模具閉合高度應(yīng)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㎜
所選壓力機(jī)閉合高度
=220㎜,=(220－60)=160㎜，滿足
－ 5㎜≥ H0 ≥ + 10㎜ 的要求。
11．導(dǎo)柱、導(dǎo)套：按GB2861.2—81
查手冊(cè)得，選d=25㎜，其中導(dǎo)柱長(zhǎng)度有110~180㎜，模具的閉合高度H0=185㎜，故選擇導(dǎo)柱的長(zhǎng)度L=170㎜。
查表找相應(yīng)的導(dǎo)套，其中長(zhǎng)度有80，85，90，95㎜，可選較長(zhǎng)的80㎜。
12．卸料螺釘
按GB2867.6—81，選d=16㎜的帶肩卸料螺釘，螺柱長(zhǎng)L=58㎜。卸料螺釘窩深應(yīng)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(duì)螺釘進(jìn)行驗(yàn)算，見(jiàn)圖1-11。
H = (上模板厚 + 上墊板厚 + 凸模固定板厚 + 15 － 螺釘桿長(zhǎng))
= (40 + 10 + 25 + 15) － 58
= 32㎜
故所選螺釘長(zhǎng)度滿足要求，定卸料螺釘窩深為32㎜。
圖1-11卸料螺釘
13．模具壓力中心的計(jì)算
在進(jìn)行模具總體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心相重合，否則，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏心載荷，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機(jī)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法來(lái)找其壓力中心。
我們先單獨(dú)求各孔的重心。 圖1-12
小孔 如圖1-12 則重心坐標(biāo)為( x01,y01)
式中：l1 = l3 = 3㎜， l2 = 3.5㎜， l4 =5.5㎜
x1 = 0， x2 = 1.75㎜， x3 = 3.5㎜，
x4 = 1.75㎜
y1 =1.5㎜， y2=0， y3 =1.5㎜
我們先來(lái)求l4的重心的y軸坐標(biāo)。
l4的方程為： (x － 1.75)2 + (y － 3)2 = 1.752
(ρ為常量)
=
積分得： = 4.114㎜
∴ y4= 4.114㎜
將各數(shù)據(jù)代入式中得：
㎜
㎜
=1.75㎜
㎜
㎜
≈2.1㎜
兩個(gè)大孔的重心坐標(biāo)即為其圓心，重心坐標(biāo)為(x02,y02)
切邊(如圖1-13)：
設(shè)其重心坐標(biāo)為(x03,y03)
我們同樣將其分為l1，l2，l3，l4四段。
x1= 3.25㎜， x3=8.5㎜ 圖1-13
y1= 19㎜， y3=9.5㎜
l1= 6.5㎜， l2 = l4 = 3.14㎜， l3=15㎜
我們同樣用積分的方法來(lái)求x2，y2，x4，y4
l2的方程為： (x－6.5)2+(y－17)2 = 22
(ρ為常量)
代入積分得：
㎜ ∴x2=7.77㎜
同理可求得：
㎜ ∴y2=18.27㎜
l4的方程為：
(x－6.5)2+(y－2)2 = 22
同理，我們利用重心坐標(biāo)公式：
，
即可積分出：
x4=㎜
y4=㎜
將各數(shù)據(jù)代入得：
㎜
=7.1㎜
㎜
=11.7㎜
彎曲部分（如圖1-14）
其重心坐標(biāo)為：
=0.185㎜ 圖1-14
y04 = 9.5㎜
落料部分（如圖1-15）
圖1-15
設(shè)重心坐標(biāo)為(x05,y05)
㎜
㎜
求各數(shù)據(jù)得：
l1=7㎜ l2=l13=3.14㎜ l3=l12=5㎜
l4=l11=5.7㎜ l5=l10=102㎜ l6=l9=2.8㎜
l7=l8=5㎜
x1=0 x2=x13=0.73㎜ x3=x12=4.5㎜
x4=x11=9㎜ x5=x10=62㎜ x6=x9=114㎜
x7=x8=117.5㎜
y1=11.5㎜ y2=16.27㎜ y3=17㎜
y4=19㎜ y5=21㎜ y6=20㎜
y7=19㎜ y8=0㎜ y9=1㎜
y10=2㎜ y11=4㎜ y12=6㎜
y13=6.73㎜
將各數(shù)據(jù)代入公式中得：
㎜
= 57.5㎜
㎜
=11.4㎜
壓力中心的確定
根據(jù)前面所算得的數(shù)據(jù)，我們來(lái)求沖壓時(shí)的壓力中心，先建立坐標(biāo)系如圖1-16，然后計(jì)算各孔的輪廓線周長(zhǎng)l1 ，l2，…，ln ，其長(zhǎng)度也就代表了各凸模的沖孔力，同時(shí)確定各重心的坐標(biāo)。
設(shè)壓力中心的坐標(biāo)為(x0，y0)，則其公式為：
式中：l1=254.3㎜, l2=l3=37.7㎜, l4=9㎜,
l5=27.8㎜, l1=19
x1=57.5㎜, x2=45㎜, x3=75㎜,
x4=123.5㎜, x5=127.1㎜, x6=120.185㎜
y1=49.4㎜, y2=y3=11.5㎜, y4=2.1㎜,
y5=11.7㎜, y6=28.5㎜,
圖1-16 壓力中心的求算
將各數(shù)據(jù)代入，得：
㎜
㎜
= 67.6㎜
㎜
㎜
= 37.1㎜
故壓力中心的坐標(biāo)為(67.6，37.1)，模柄中心線通過(guò)該點(diǎn)。
14．凸﹑凹模強(qiáng)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(qiáng)度和剛度，故一般凹模尺寸確定后，不再作強(qiáng)度校核。我們還可求得一個(gè)最小值。
圖1-17 凹模厚度
(圓形)
= 1.78㎜ < 5㎜
故刃口尺寸也能滿足其要求。
對(duì)非圓形件：
㎜ < 10㎜
故都能滿足要求。
(2) 凸模外形尺寸及強(qiáng)度計(jì)算：
凸模長(zhǎng)度選定后，一般不作強(qiáng)度校核，但對(duì)細(xì)長(zhǎng)或沖料厚的凸模，為防止縱向失穩(wěn)和折斷，應(yīng)進(jìn)行凸模承壓能力和抗彎能力的校核，我只對(duì)沖大孔和小孔的兩個(gè)凸模進(jìn)行校核。
承壓能力的校核
圓形凸模：沖裁時(shí)凸?？s手的應(yīng)力，有平均應(yīng)力σ和刃口的接觸應(yīng)力σk兩種，孔徑大于沖裁件料厚時(shí)，接觸應(yīng)力σk大于平均壓應(yīng)力σ，因而強(qiáng)度核算的條件是接觸應(yīng)力σk小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力[σ]，查表得[σ] = 1200MPa。
即 σk = 2τ(1－0.5 t / d) ≤ [σ]
= 2×250(1－0.5×0.8/12)
= 483.3Mpa < [σ]
式中： t —沖件材料厚度 (㎜)
d—凸模或沖孔直徑 (㎜)
τ—沖件材料抗剪強(qiáng)度 (Mpa)
σk—凸模刃口接觸應(yīng)力 (Mpa)
[σ]—凸模材料許用壓應(yīng)力
對(duì)于非圓形凸模，當(dāng)凸模端面寬度B大于沖件材料厚度t時(shí)，可按下式計(jì)算（如圖1-18）：
σk = L· t ·τ/Fk ≤ [σ]
L ——沖件輪廓長(zhǎng)度 (㎜)
t ——沖件材料厚度 (㎜)
τ——沖件材料抗剪強(qiáng)度 (Mpa)
Fk ——接觸面積，取接觸寬度為t / 2
σk——凸模刃口接觸應(yīng)力
[σ]——凸模材料許用壓應(yīng)力
Mpa
= 500 Mpa < [σ]
故承壓能力能滿足要求。
抗彎強(qiáng)度校核
由于壓料板同時(shí)還起了一個(gè)導(dǎo)向作用（如圖1-19），故校核公式為：
圖1-19凸模
對(duì)于圓形凸模：
= 123.6 ㎜
我們?nèi)〉腖為29㎜ < 123.6㎜，故滿足要求。
對(duì)于非圓形凸模：
㎜
=95㎜
式中： Lmax——許用凸模的最大自由長(zhǎng)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)〉腖為29㎜ < 95㎜，故也滿足要求
第六章 繪制模具結(jié)構(gòu)總圖及零件圖（見(jiàn)各圖紙）
結(jié)束語(yǔ)及致謝詞
一個(gè)多學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我增長(zhǎng)了不少見(jiàn)識(shí)，不斷的在無(wú)知中獲得新知。在碰到某些疑難問(wèn)題時(shí)，通過(guò)不斷的到圖書(shū)館和網(wǎng)上查找資料以及向老師和同學(xué)請(qǐng)教，得到了有效的解決。在整個(gè)過(guò)程中，我加深了對(duì)模具設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，形成了一個(gè)比較全面而系統(tǒng)的思維路線，在不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中，形成了自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)霓k事風(fēng)格，更重要的是，在這一過(guò)程中，我對(duì)模具的設(shè)計(jì)有了一定的了解，由于本套模具實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)中的加工﹑應(yīng)用，因此，更加深了我對(duì)模具應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)。
最后，感謝在設(shè)計(jì)中給予我巨大幫助的老師和同學(xué)。特別是我的指導(dǎo)老師，既要承擔(dān)一定的教學(xué)任務(wù)，又要進(jìn)行科學(xué)研究，除此之外，還要指導(dǎo)同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以說(shuō)日理萬(wàn)機(jī)。我們真的很感動(dòng)。在此，讓我對(duì)老師表示最衷心的感謝，老師忘我的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)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(shè)計(jì)中，我既學(xué)到了科學(xué)文化知識(shí)，又學(xué)到了很多做人的道理。“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。
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