窗戶鎖扣的沖孔彎曲復(fù)合模模具設(shè)計(jì)-沖壓模具含14張CAD圖
窗戶鎖扣的沖孔彎曲復(fù)合模模具設(shè)計(jì)-沖壓模具含14張CAD圖,窗戶,沖孔,彎曲,曲折,復(fù)合,模具設(shè)計(jì),沖壓,模具,14,cad
窗戶鎖扣沖孔彎曲復(fù)合模模具設(shè)計(jì)
摘 要： 本課題是對窗戶鎖扣的復(fù)合模設(shè)計(jì)。我對這個(gè)零件簡單剖析之后，它屬于簡單的結(jié)構(gòu)、軸對稱圖形，沖壓的性能也比較不錯(cuò)。從圖紙上知道零件生產(chǎn)批量還是比較大，我選擇了落料之后再?zèng)_孔最后彎曲的工藝方法，這樣做后提升很大的工作效率。我還算出該零件的排樣，刃口的尺寸大小、沖裁出零件所需的力以及把內(nèi)孔彎曲成U形力等，從而選了壓力機(jī)來加工。確定了從前向后的送料方式，并由導(dǎo)料銷，擋料銷進(jìn)行定位、定距；選擇了彈性卸料裝置進(jìn)行卸料，卸料板在彈簧反彈力的作用下，將條料分離；被加工零件從上模中安裝的打料桿推到外面。我的這項(xiàng)模具設(shè)計(jì)里還包括一個(gè)活動(dòng)凸模塊和滾輪結(jié)構(gòu)。我的設(shè)計(jì)里還包括了凸、凹模以及凸凹模的等工作零件的結(jié)構(gòu)和尺寸的計(jì)算，概括來說我的設(shè)計(jì)擁有簡潔的結(jié)構(gòu)，方便的拆卸，生產(chǎn)效率大幅度高于傳統(tǒng)的生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵字： 落料，沖孔，彎曲，復(fù)合模，窗戶鎖扣
I
Stamping Technology and Mold Design of Window Lock
Abstract： My graduation project is the design of the blanking - punching - bending compound mold for the window lock. Through the technical analysis of the parts, the structure is simple, symmetrical and the material has good stamping performance. Taking into account the mass production of the parts, using the first blanking, punching after the bending of the program, the three processes together, greatly improving the work efficiency. The layout of the workpiece, the size of the blade, the punching force and the bending force, etc., and select the appropriate press. To determine the forward and backward feeding mode, and by the guide pin, retaining pin positioning, the distance; choose a flexible discharge device for discharge; The parts are made from the picking rods set up in the upper mold. In this design also designed a movable convex module and the structure of the wheel in order to facilitate the bending process. The design also includes the convex, die and convex and other mold parts and the size of the calculation, the mold structure is compact, easy assembly and disassembly, the production efficiency is much higher than the traditional production efficiency.
key words: Stamping, blanking - punching - bending, composite mold, Window lock
II
目錄
摘要·································································I
目錄································································III
1 緒論·······························································1
1.1所選課題意義 ···················································· 1
1.2國際現(xiàn)狀 ························································ 1
1.3國際發(fā)展方向· ····················································1
2 確定加工零件工藝性分析及方案······································3
2.1選擇加工零件材料· ···············································3
2.2分析被加工零件 ··················································3
2.3確定工藝方案 ·····················································4
3 計(jì)算沖壓工藝·······················································4
3.1計(jì)算毛坯尺寸 ·····················································5
3.2排樣圖的設(shè)計(jì)及計(jì)算 ···············································5
3.3計(jì)算沖壓的工藝力 ················································7
3.3.1 計(jì)算沖壓力 ···············································7
3.3.2 計(jì)算卸料力、推件力以及頂件力 ····································7
3.3.3彎曲力Fu的計(jì)算 ·················································8
3.3.彎曲力校正 ·····················································9
3.4確定壓力的中心 ················································9
4 計(jì)算設(shè)計(jì)沖裁模工作的部分·········································10
4.1選用合理的間隙· ··············································· 10
4.2計(jì)算凸凹模刃口的合理方法 ·······································10
4.3計(jì)算料刃口 ····················································11
4.4沖孔部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算 ············································11
5 計(jì)算彎曲的部分工藝 ············································12
5.1計(jì)算彎曲模工作部分尺寸 ······································ 12
5.1.1 凸模、凹模結(jié)構(gòu)參數(shù) ···········································12
5.1.2計(jì)算U形的彎曲模工作尺寸以及公差 ··························13
6 模具總體設(shè)計(jì) ···············································13
6.1沖壓設(shè)備的選用 ··············································13
6.2選擇模具的基本類型 ·········································· 14
6.3送料的方法確定 ··············································14
6.4選擇合理定位的方法 ··········································14
6.5選擇合理導(dǎo)向的方法 ··········································15
6.6選擇合理卸料出件方法 ········································15
7 主要零部件設(shè)計(jì) ··············································15
7.1模具材料的選取 ··············································15
7.1.1 模具材料與熱處理 ············································15
7.2落料凹模的設(shè)計(jì) ··············································15
7.2.1 確定落料凹模外形尺寸大小 ····································15
7.2.2 落料凹模的結(jié)構(gòu)形式 ········································17
7.3設(shè)計(jì)凸模結(jié)構(gòu)材料 ·········································· 17
7.3.1 確定模具大致結(jié)構(gòu)以及如何固定 ·······························17
7.3.2 確定沖孔的凸模長度大小 ·····································18
7.3.3 凸模強(qiáng)度校核 ··············································18
7.3.4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu) ·············································19
7.4凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ·············································20
7.5確定凸凹模長度大小 ·········································20
8 其他零件的選擇 ··············································22
8.1卸料裝置及其壓料裝置 ········································22
8.2凸模固定板的選擇 ···········································22
8.3墊板的選擇 ·················································23
8.4設(shè)計(jì)打料桿 ················································23
8.5設(shè)計(jì)滑塊 ···················································24
8.6設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)板 ··················································24
9 標(biāo)準(zhǔn)件的零件 ···············································25
9.1推桿的選擇 ··················································25
9.2卸料彈簧的選擇 ··············································25
9.3壓料彈簧的選擇 ············································26
9.4模架及模柄的選擇 ············································26
9.5模具閉合高度的校核 ··········································26
9.6導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 ·············································27
9.7導(dǎo)料銷、擋料銷的選擇 ·········································27
10 繪制模具總圖及裝配圖 ·········································28
11 設(shè)計(jì)總結(jié) ·····················································28
參 考 文 獻(xiàn) ·····················································32
致 謝 ·····················································33
附錄A落料凹模簡明N C指令 ·······································34
附錄B沖孔彎曲復(fù)合模 N C指令 ·································36
附錄C凸凹模簡明 N C指令 ········································38
附錄D 加工工藝過程卡片 ··········································41
IX
1 緒論
1.1 所選課題意義
從大世界范圍來看，目前模具發(fā)展比較平穩(wěn)，未來有較好的發(fā)展趨勢，因?yàn)槟＞咴谖覀兊纳a(chǎn)生活中扮演了一個(gè)非常重要的角色。不僅促進(jìn)我們生活水平的提高，更加展現(xiàn)了我們大國工業(yè)基礎(chǔ)實(shí)力。
所以發(fā)展模具制造是非常之有必要的，特別是基礎(chǔ)民生領(lǐng)域。此次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是窗戶鎖扣零件的沖壓復(fù)合模具，該零件遍及大街小巷，普遍于我們的公寓，商鋪以及各類工廠中。屬于人人都能見到的東西。所以設(shè)計(jì)出能夠加工制造這個(gè)零件的模具是十分有意義的。因?yàn)榭紤]到這個(gè)零件比較小還是內(nèi)孔彎曲，所以我講次套模具基本構(gòu)思為沖壓復(fù)合模具，采用先落料然后沖出孔最后彎曲的一整套加工方法，這樣加工的速度會(huì)非常高，意義也會(huì)更加深刻。
1.2 國際現(xiàn)狀
一.國外現(xiàn)狀 ：
目前主流的歐美國家已經(jīng)廣泛使用CAD/CAE/CAM技術(shù)，這一技術(shù)擺脫圖板、二維制圖的低級(jí)的層次，不僅這樣他們的三維設(shè)計(jì)普及概率已超過了70～80%，像PRO/E、UG、CIMATRON等等三維設(shè)計(jì)軟件被各類工廠制造商采用普及。在加工設(shè)備上利用程序編寫的數(shù)控加工工具被大范圍采購，這樣做讓模具零件的加工精度和質(zhì)量更上一層樓。在歐美發(fā)達(dá)國家尤其日本CAE的運(yùn)用已然成熟。例如在美國高速的切削加工技術(shù)尤其多，這樣的加工方法提高高的切削速度、高的進(jìn)給速度得到高的加工質(zhì)量。如此得到的加工效率相比于以前的切削工藝要高十幾倍。在加工轉(zhuǎn)速上達(dá)到了15000～30000r/min。目前國外的一整套技術(shù)有很大的優(yōu)勢縮短制造模具時(shí)間，而且該套技術(shù)大量采用超快速度的加工成型的技術(shù)。
二．國內(nèi)現(xiàn)狀：
相對于外國來說，中國就是我國在模具發(fā)展這一塊產(chǎn)量數(shù)值一直都是比較靠前的，要是輪排名的話國際上排在第三的位置，排在第一的是美國排在第二的是日本。到目前為止我們國家國內(nèi)的生產(chǎn)模具的工廠早已經(jīng)超出了2000家，從事模具這一行的大約50萬人。這些年來，我們國家的模具這一工業(yè)增速驚人一直保持12％的速度高速發(fā)展。舉一些例子，單單從中國模具進(jìn)出口這一領(lǐng)域看， 這些年中國的市場占有情況早已經(jīng)跨過了20%這一門檻，達(dá)到并超越10億美元，這一占有量中尤其橡膠上特別突出超過了50%讓我們非常驕傲，對于我的設(shè)計(jì)課題相關(guān)的沖壓模具占約40％ 。概括來說一下就是我們國家模具發(fā)展進(jìn)步主要體現(xiàn)這些方面。第一個(gè)，在材料上有新的鋼鐵種類及各式各樣的合金，熱處理領(lǐng)域取到了不錯(cuò)的成績，模具的使用壽命提高相當(dāng)?shù)拿黠@。
近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。
雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。
1.3 國際發(fā)展方向
國際社會(huì)普遍認(rèn)為世界的工業(yè)將會(huì)更加智能化，還會(huì)有非常非常巨大的發(fā)展?jié)摿?。因?yàn)檫€有相當(dāng)多的零件不適合傳統(tǒng)方法來加工制造。利用模具加工會(huì)讓加工變得更加高質(zhì)量，高水平，高效率這樣看來沖壓模具有比較大的程度上指導(dǎo)著未來產(chǎn)品的開發(fā)方向。對于我們自身來說，一方面要注意到中國模具產(chǎn)業(yè)的日趨國際化，在許多方面都趕上了歐美國家的步伐，精度更是和大型國外企業(yè)不相上下。另一個(gè)角度來看，我們的沖壓模具還有很長很長的路繼續(xù)走，特別在復(fù)合模模具上面不少問題依然還存在需要我們馬上去解決這些迫在眉睫的關(guān)鍵問題。但是不得不說，未來模具產(chǎn)業(yè)尤其是我們國家肯定是充滿希望的，只要我們堅(jiān)持發(fā)展，一切問題都不是問題。
1、 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。
沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級(jí)進(jìn)模、連續(xù)模今后將會(huì)有較快的發(fā)展。多功能、多工位級(jí)進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級(jí)進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。
2、 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。
模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
3、 其他發(fā)展重點(diǎn)及展望。
其他發(fā)展重點(diǎn)及展望的內(nèi)涵十分豐富，這里只就管理、專業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化及行業(yè)調(diào)整三個(gè)方面作一些分析。
企業(yè)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，是一門學(xué)問，是科學(xué)技術(shù)。與工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具企業(yè)相比，在某種意義上說，我們的管理落后更甚于技術(shù)落后。因此改進(jìn)管理十分重要，且任務(wù)繁重，目前模具企業(yè)的管理有許多形式，各有其適應(yīng)對象，但搞好信息化建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)信息化管理已成為發(fā)展方向，行業(yè)也對此有共識(shí)。由于歷史和體制上的原因，我國模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平一直很低，其中沖壓模具的專業(yè)化比塑料模和壓鑄模更低。這在一定程度上妨礙了沖壓模具的發(fā)展，根據(jù)國內(nèi)外模具專業(yè)化情況來看，專業(yè)化可以有多層意思：1）模具生產(chǎn)獨(dú)立于其他產(chǎn)品生產(chǎn)，專業(yè)生產(chǎn)模具外供；2）按模具種類劃分，專門從事某一類模具（如沖壓模具）生產(chǎn)；3）在某一類模具中，按其服務(wù)對象或模具工藝及尺寸大小，選取該類模具中的某種模具（例如汽車覆蓋件模具、多工位級(jí)進(jìn)模具、精沖模具等等）進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)；4）專業(yè)生產(chǎn)模具中的某一些零件（如模架、沖頭、彈性元件等）供給模具生產(chǎn)企業(yè)；5）按工序開展專業(yè)化協(xié)作。例如目前社會(huì)上專門從事模具設(shè)計(jì)的公司、專門進(jìn)行型腔加工或電加工協(xié)作的企業(yè)、專門接受測量或熱處理委托業(yè)務(wù)的企業(yè)及專業(yè)從事拋光業(yè)務(wù)的企業(yè)等等，這種多層次的專業(yè)化促進(jìn)了模具行業(yè)的發(fā)展。但專業(yè)化的路途仍舊遙遠(yuǎn)，必須加快進(jìn)程才能適應(yīng)形勢。因此，這也是發(fā)展重點(diǎn)。
2.確定加工零件工藝性分析及方案
被加工的零件的工藝性是指制件對沖壓工藝的適應(yīng)性。具體情況解決時(shí)，首先分析被加工的零件的零件圖以及實(shí)物，考慮他們的幾何外觀形狀、用料厚度、尺寸大小、結(jié)構(gòu)的工藝性還有在精度和表面粗糙度等大大小小的各種指標(biāo)?；緛砜幢患庸さ牧慵牟牧?、生產(chǎn)數(shù)量必須要滿足沖壓的基本要求。
2.1 選擇加工零件材料
我把我的設(shè)計(jì)零件材料選為20鋼，因?yàn)檫@個(gè)材料遇到冷變形的塑造性能非常好、在設(shè)計(jì)手冊上其他性能也非常不錯(cuò)。20鋼強(qiáng)度比較低，柔韌的性能好一些其他性能比較均勻。20鋼抵抗延拉的程度355至500MPa，伸長能力超24%。
2.2 分析被加工零件
Q235是零件的材料，如圖2.1厚度1mm，實(shí)際生產(chǎn)大批量。我仔細(xì)分析了我要加工的零件它的形狀相對簡單一點(diǎn)，需要彎曲的地方半徑約為1mm。分析零件圖紙得知一個(gè)孔要沖那么孔的位置精度就不一定保證，對于其它的精度我已省略，要求都不高。要求沖壓的孔還有外界的壁厚較大，沖壓的條件較好，查文獻(xiàn)[5]表2-2能夠輕易得到凸模壁厚還是留有足夠的強(qiáng)度。反復(fù)思考后，我決定加工的前后工序按照落料、再?zèng)_孔最后彎曲這個(gè)方式來。由圖紙得到這個(gè)零件加工的批量必須是大批量，我決定把這些工序安排在一起，這樣起到了節(jié)約制造的成本，減短了制造的時(shí)間，加速了制造的效率。
圖2.1 窗戶鎖扣零件圖
2.3 確定工藝方案
由上面的分析工作加以總結(jié)，我的設(shè)計(jì)可以歸納為下面的兩個(gè)方案：
①第一步是落料，之后把沖孔和彎曲工步安排在一起；
②落料、沖孔安排在一起一步加工，最后彎曲孔內(nèi)的部分。
對于①來說，想要充分保證長度為35mm尺寸精度是一件不容易的事，并且這樣做會(huì)讓內(nèi)部的孔沖頭過分磨損，模具的壽命得不到保證。我進(jìn)過和老師的商量討論后決定了方法②。彎曲回彈不得不考慮，我利用間隙一部分抵消了這一方面誤差。
3 計(jì)算沖壓工藝
3.1 計(jì)算毛坯尺寸
毛坯展開圖見圖3.1。計(jì)算則照彎曲展開方式，它的計(jì)算公式[5]：
=r+Kt （3.1）
式中： —中性層曲率半徑,mm；
R—彎曲內(nèi)半徑，R=1mm；
K—位移系數(shù)；
t —彎曲厚度；
查文獻(xiàn)[5]當(dāng)中的表3-12 得到K=0.35，則中性層半徑：
=1+0. 35×1=1.35mm
彎曲件展開尺寸公式：
L=L1L2=15.12mm
則毛坯的外形尺寸為：
a=40mm
b=45mm
圖3.1毛坯展開圖
3.2 排樣圖的設(shè)計(jì)及計(jì)算
（1）設(shè)計(jì)排樣方式
被沖零件安排在板料上有各式各樣這樣不同的都叫做排樣[6]。設(shè)計(jì)常用三種，廢棄料存在，廢棄料存在少的，廢棄料不存在，見圖3.2。
a）廢棄料存在的排樣 b) 廢棄料存在少的排樣 c)廢棄料不存在的排樣
圖3.2排樣的方法
本次設(shè)計(jì)的是直排，如圖3.3所示。
圖3.3 排樣圖
（2）搭邊值的確定
在前面的排樣里面互相靠近的沖裁件間的余料，又或是沖裁件和條料邊界想保留的一段距離的余料叫搭邊。
經(jīng)驗(yàn)在實(shí)際加工里確定了搭邊值，參考文獻(xiàn)[7]得，當(dāng)L≦50，b=3.5mm；a=1.2mm。
當(dāng)側(cè)邊壓力機(jī)構(gòu)不存在，計(jì)算條寬公式：
=[Dmax+2a+c] （3.3）
導(dǎo)板之間的距離計(jì)算公式 ：
B1=B+C=Dmax+2a+2C （3.4）
式中:B—條料的標(biāo)準(zhǔn)公稱寬度,mm;
B1—導(dǎo)板之間的距離，mm;
D—工件垂直于送料方向的最大尺寸,mm;
a—側(cè)搭邊值,mm;
—條寬公差,mm，值參考文獻(xiàn)[7]得到=0.2mm;
C—卸料板和條料相距長度，參考文獻(xiàn)得C=0.7 所以：
=[Dmax+2a+c]=[95.34+2×1.5+0.7]=99.04mm
B1 =B+C=Dmax+2a+2C=95.34+1.4+3=99.74mm
（3）計(jì)算送料步距值
送料步距指每步走的長度。單次沖單個(gè)步距計(jì)算公式:
A=D+a （3.5）
式中:D—沖裁件寬度;D=40mm
a—沖裁件之間的搭邊值;a=1.2mm
所以 A=D+a=40mm+1.2mm=41.2mm
（4）計(jì)算材料的利用率
如果要計(jì)算排樣是否經(jīng)濟(jì)那么要用材料的利用率h來表示[8]。
其式是
h= （3.6）
h =（1×1700.48)/(48×41.2)×100%=85.98%
式中：A—被加工的零件面積（涵蓋沖出孔）,mm2；
n—前進(jìn)一步要沖的個(gè)數(shù)；
B—條料寬度,mm；
h—進(jìn)距,mm。
3.3 計(jì)算沖壓的工藝力
沖裁力以及卸料力、推件力和頂件力都叫做沖壓工藝力[9]。
3.3.1 計(jì)算沖壓的力
通常來說沖壓力指那沖壓當(dāng)中凸模下落時(shí)施加料板上的力，我選擇的是普通平刃口模具來沖出零件，公式
（3.7）式中：F—沖裁力，N
L—沖裁件周邊長度，mm；
t—材料厚度mm；
τ—材料抗剪強(qiáng)度MPa；
K—系數(shù)。因?yàn)榇嬖诓淮_定因素，查資料取系數(shù)K=1.3。
（1）故落料部分：
沖裁件周邊長度 L=45-16＋2××8÷2＋45+(40－8)×2=153.12mm
材料的抗剪強(qiáng)度查表F4-1[15]：取σb=455 MPa
一般情況下，材料的σb=1.3τ，
即落料力： F=Ltσb =153.12×1×455=69669.6N
式中：σb—材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）。
（2） 則沖孔部分
L=11÷sin84°×2＋(20－4)×2＋4＋25－tan84°×2－8＋25=89.671mm
所以 F=1.3×89.671×1×350=40800.3N
3.3.2 計(jì)算卸料力、推件力以及頂件力
這些力在實(shí)際生產(chǎn)沒辦法確切計(jì)算，可以采用經(jīng)驗(yàn)公式替代：
卸料力 F卸=K卸F （3.9）
推件力 F推=nK推F （3.10）
頂件力 F頂=K頂F （3.11）
式中：K卸、K推、K頂——卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，
n——零件（或廢料）凹模內(nèi)被沖壓個(gè)數(shù);
h——凹模刃口的直刃壁高度。
計(jì)算卸料的力
由文獻(xiàn)[13]表3-7查得 k=0.06~0.08，則取K卸=0.065
F卸1=K卸1F沖=0.065×40800.3=2652.02N
F卸2=K卸1F落=0.065×69669.6=4528.524N
計(jì)算推件的力
查文獻(xiàn)[13]表3-7得到k=0.05~0.10，取K推=0.06
對于h凹模刃口直壁的高度取4-8mm，薄料取小，厚料取大，故取h=4
n=h/t=4/1=4
F推=K推nF沖=0.06×4×40800.3=9792.072N
采用剛性卸料裝置和下出料的沖裁模的總壓力為
(3.12)
采用彈性卸料裝置和下出料的總壓力為
(3.13)
采用彈性卸料裝置和上出料方式的的總壓力為
(3.14)
采用彈性卸料裝置下出料方式。
沖孔和落料總沖壓力計(jì)算
(3.15)
=40800.3＋69669.6＋2652.02+4528.524+9792.072=127.44kN
所以沖孔和落料時(shí)壓力機(jī)選擇要大于 F總
3.3.3 彎曲力Fu的計(jì)算
為了選用壓力機(jī)噸位，必須得到彎曲力。實(shí)際加工用經(jīng)驗(yàn)來算，以下公式：
對于U形的彎曲部分： P1= （3.16）
式中：C—與彎曲形式有關(guān)的系數(shù)，對于U形件C取 0.7；
K—安裝系數(shù)，一般取k=1.3；
B—料寬（mm），B=48mm；
t—料厚（mm），t=1mm；
r—彎曲半徑（mm），r=2mm；
—材料強(qiáng)度極限（MPa），值查手冊[1]=450MPa。
將所有數(shù)據(jù)帶入上式中的：
=5869.5N
實(shí)際P3 近似取彎曲力30%～80%。即：
P3=(0.3~0.8)P1 （3.17）
P頂=P壓=(0.3~0.8) P1=(0.3~0.8)×5869.5=0.3×5869.5=1760.85N
3.3.4 彎曲力校正
大多數(shù)復(fù)合模模具設(shè)計(jì)里面校正力都要比自由彎曲力來的大，這兩個(gè)力作用先后有差異，校正彎曲力足矣。
P2=qA （3.18）
式中:P2—校正力
q —單位校正力（MPa），查手冊[5]表4-14,q取100MP
A —工件被校正部分的投影面積
由CAD圖可計(jì)算得A=68.24
P2=qA=100×79.24=7924N
自由彎曲時(shí)壓力機(jī)的計(jì)算公式[6]：
P≥P1+P3 （3.19）
式中：P—壓力機(jī)壓力（N）；
P1—自由彎曲力（N）；
P3—頂件力或壓料力（N）。
將所有數(shù)據(jù)帶入上式得：
自由彎曲時(shí)：P≥P1+P3=5869.5+1760.85=7630.35N
彎曲的校正過程當(dāng)中，校正彎曲力相比于自由彎曲力、頂件力或壓料力可能要大些，這樣來說P1，P3一般忽略，即P≥P2 =10483.2N，在彎曲時(shí)選擇壓力機(jī)的時(shí)候通常要選擇總壓力大于P2的。
3.4 確定壓力的中心
從借閱的手冊當(dāng)中我得知壓力中心的計(jì)算，首先畫出被加工的零件的外輪廓圖。將計(jì)算量減少，我把坐標(biāo)放在和、上，這樣可以把=0，=0，=0;三個(gè)數(shù)就不要算了。見圖3.4，將坐標(biāo)系設(shè)立在被加工的零件的外輪廓的對稱中心可以確定了原點(diǎn)，并將各線段標(biāo)號(hào)為L1～L7。沖壓過程當(dāng)中壓力的中心計(jì)算：
仔細(xì)觀察零件外觀后發(fā)現(xiàn)是軸對稱零件，如果需要對稱軸上設(shè)坐標(biāo)系，這樣來計(jì)算壓力中心，那么只要考慮如圖那x軸方向大小。定中心坐標(biāo)在，，則=0，得式：
(3.23)
=(2×8×12.56+2×24×32+40×45+2×10×8+2×22×16+30×25 +2×12×15.5+21×6)/(2×8+2×24+45+2×8+2×16+25+2×15.5+6)=25.79mm
yc = 0
式中：l1、l2……ln ——相應(yīng)沖裁凸模的輪廓周長，mm；
x1、x2……xn——各圖形沖裁力的x軸坐標(biāo),mm；
y1、y2……yn——各圖形沖裁力的y軸坐標(biāo)，mm；
圖3.4沖裁的壓力中心
4 計(jì)算設(shè)計(jì)沖裁模工作的部分
4.1 選用合理的間隙
凸、凹模之間的間隙算得上整個(gè)沖裁過程里面最為重要的工藝參數(shù)了，它會(huì)造成其他因素下降[12],見圖4.1。
圖4.1 確定合理沖裁間隙
4.2 計(jì)算凸凹模刃口的合理方法
查相關(guān)手冊大致分為兩類[13]：
1.凹模和凸模采取分別加工 這個(gè)方式比較適合圓形或形狀簡單被加工的零件。
2.凹模和凸模采取互相配合加工 這個(gè)方式可以用來加工形狀復(fù)雜或薄板。
除此之外公差和間隙的選取必須滿足以下條件：
（4.1）
或取
（4.2）
（4.3）
否則加工后的模具間隙會(huì)大于允許變動(dòng)的范圍~，影響使用壽命。
4.3 計(jì)算落料刃口
基準(zhǔn)的零件必須是凹模，由它來定凸模。制作過程凹模有一定損耗，刃口尺寸會(huì)增大。見下面式子計(jì)算：
（4.4）
（4.5）
. ①對于尺寸D=40mm
X=0.75 按IT13級(jí)，=0.43 =-0.020 =+0.020
=(40-0.75×0.43)=39.6775
=（40-0.75×0.43-0.46）=39.2175
②對于尺寸D=45mm
X=0.5按IT13級(jí)，=0.52 =-0.02 =+0.025
=（45-0.5×0.52）=44.74
=（45-0.5×0.52-0.46）=44.280
對于尺寸1，0.02mm+0.02mm=0.04＜0.18
對于尺寸2，0.02mm+0.025mm=0.045＜0.18
可以證明所取的和是最合適。
4.4 沖孔部分刃口設(shè)計(jì)計(jì)算
觀察零件圖紙被沖孔近似方形可以凸凹分離。此時(shí)必須用凸模做基準(zhǔn)零件設(shè)孔徑d，見下公式計(jì)算：
（4.6）
（4.7）
查手冊[2]附錄的表1知道工件精度等級(jí)IT10級(jí)=0.48。
已知D=20mm，加工的公差參照文獻(xiàn)[5]知=0.02mm，=0.02mm，X=0.5
校核 +≤Zmax-Zmin
0.02+0.02≤0.64-0.46
所以證明所取的和是適合的。
已知D=25mm翻手冊[5]知=0.02mm，=0.025mm，X=0.75
校核 +≤Zmax-Zmin
0.02+0.025≤0.64-0.46
所以證明所取和是合適的。
已知D=6mm翻手冊[5]知=0.02mm，=0.025mm，X=0.75
校核 +≤Zmax-Zmin
0.02+0.025≤0.64-0.46
所以證明所取和是合適的。
5 計(jì)算彎曲的部分工藝
5.1 計(jì)算彎曲模工作部分尺寸
對于彎曲模它的尺寸即工作那一部分指凸凹模圓角半徑還有凹模深度[14]。
5.1.1 凸模、凹模結(jié)構(gòu)參數(shù)
（1）凸模和凹模圓角半徑的尺寸
凸模圓角半徑尺寸基本上和被加工的零件的彎曲部分半徑一樣，本設(shè)計(jì)取=2.5mm。
凹模圓角半徑尺寸,由于零件厚度是t=1mm,可以知道=（2～3）t=3mm;
本設(shè)計(jì)取R=3mm。
（2）凹模工作深度
查手冊表4-17 查知U形彎曲凹模的深度 l=25mm。
（3）U形的彎曲模間隙
U型彎曲模的單面間隙為Z/2。參照文獻(xiàn)[12]計(jì)算式子 ：
Z/2=tmax+Ct=t++Ct （5.1）
查表2-18 C=0.8
式中：Z/2-凸凹模單邊間隙，mm;
t-坯料厚度，mm;
-坯料厚度正偏差，把=0可以納入回彈影響;
C-間隙系數(shù)。
Z/2=（1+2.4)/2=1.7mm
若工件精度要求較高，凸凹模間隙應(yīng)適當(dāng)減小，Z/2=t
（4）孔邊距離
預(yù)先在要彎曲部分毛坯上沖孔減少孔的位置形狀變化之影響,同時(shí)達(dá)到下面的要求[15]：
L≥2t=2mm
5.1.2 計(jì)算U形的彎曲模工作尺寸以及公差
U型彎曲模外尺寸，其基準(zhǔn)取凹模，凸模取間隙。
其凹模的表達(dá)式
（5.2）
其凸模的表達(dá)式
（5.3）
式中：Bd —凹模工作部位尺寸，mm
Bp —凸模工作部位尺寸，mm
B,B1 —彎曲外形或內(nèi)形公稱尺寸，mm
—彎曲件的尺寸公差；
Z —凹模以及凸模的雙面間隙，mm
凸摸以及凹模的制造公差，mm
被加工零件外廓尺寸40mm，本設(shè)計(jì)取彎曲凸凹模加工公差的等級(jí)是IT7和IT8級(jí)，查公差配合手冊里的表知d =0.054，p =0.035，那么
6 模具總體設(shè)計(jì)
6.1 沖壓設(shè)備的選用
因?yàn)槁淞蠜_孔是同一工步與彎曲成形不同時(shí)作用，由上面計(jì)算可知Fz＞P2 ，所以按公稱壓力選用壓力機(jī)。翻手冊[11]的附錄B3沖壓設(shè)備為開式代號(hào)J23-25。
其參如下：
公稱的壓力：250KN
滑塊的行程：65mm
滑塊行程的次數(shù)：55次/分
滑塊中心線到床身距離：290mm
最大的閉合高度：200mm
立柱的距離：270mm
封閉高度的調(diào)節(jié)量：55mm
工作臺(tái)的尺寸：前后，左右分別：370×560mm
工作臺(tái)孔的尺寸：前后，左右分別：200×290mm
墊板的尺寸厚度：50mm
模柄孔的尺寸：直徑：40mm ；深度15mm
滑塊底面的尺寸：前后，左右：220×250mm
床深最大可傾角度：30o
由設(shè)計(jì)手冊注釋知凹模周界尺寸我選模架大小為（GB/T2851.3—90）
上模座基本尺寸大?。?
下模座基本尺寸大小：
導(dǎo)柱基本尺寸大?。?
導(dǎo)套基本尺寸大小：
導(dǎo)柱以及導(dǎo)套滲碳的深度,它們的硬度
6.2選擇模具的基本類型
仔細(xì)分析沖壓的工藝之后，本設(shè)計(jì)采取的模具類型是倒裝的復(fù)合模具，這個(gè)模具有相對來說簡單一些的結(jié)構(gòu)，拆卸工件方便些，并且有利于操作加工。
6.3 送料的方法確定
凹模周界的尺寸大小基本決定如何送料。當(dāng)L＜B，可以采取縱向；當(dāng)L＞B時(shí)，可以采取橫向；當(dāng)L=B時(shí)，無論縱向還是橫向都是可以。多方面斟酌后我的設(shè)計(jì)選擇縱向的方法送料。
6.4 選擇合理定位的方法
從各個(gè)手冊翻閱瀏覽得到毛坯定位大致定位有兩方面：首先，在送料的方向必須存在定位，這樣可以控制住送料，稱其擋料，其次，送料方向垂直的側(cè)面必須存在定位，稱其送料的導(dǎo)向。前進(jìn)方向用擋料銷，前進(jìn)側(cè)面放置導(dǎo)料銷。兩個(gè)銷完成合理定位。
6.5 選擇合理導(dǎo)向的方法
本設(shè)計(jì)的模具采取后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架結(jié)構(gòu)，這樣做非常有利送料，并且受力均衡。
6.6 選擇合理卸料出件方法
彈性卸料裝置適用薄板沖裁或質(zhì)量要求高的沖裁件。由預(yù)先繪制零件圖得料厚為3mm，彈壓卸料裝置足矣；再用打料桿向下打料打出加工好的零件。
7 主要零部件設(shè)計(jì)
7.1 模具材料的選取
7.1.1 模具材料與熱處理
查手冊選CrWMn，它熱處理范圍58～62HRC，它的碳的含量范圍0.9%～1.05%,性能適中特點(diǎn)優(yōu)異適合模具設(shè)計(jì)。
7.2 落料凹模的設(shè)計(jì)
考慮到工件的出件方式，見圖7.1的凹模刃口：
圖7.1落料的部分刃口大小
7.2.1 確定落料凹模外形尺寸大小
翻閱大量手冊我知，凹模尺寸是根據(jù)沖件材料的厚度和其最大的外廓尺寸確定得到的。參考文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)式：
凹模的高度尺寸 H=Kb (≥15mm)； （7.1）
凹模的壁厚尺寸 c=(1.5～2)H（≥30～40mm） ； （7.2）
式中：b——沖裁件最大尺寸；
K——系數(shù)，受到厚度因素波動(dòng)，翻閱手冊[5]P224表8-1知 K=0.42。
帶入前述式H=Kb=0.42×45=19.2.mm ，見圖7.2
生產(chǎn)批量比較大，將總修模量納入考量，知凹模厚度H=19mm
?。喊嫉哪１诤? c=38mm
凹模的長是 L=96+2×38=172mm
凹模的寬是 B=44+2×38=120mm
本設(shè)計(jì)取尺寸L=180mm，B=120mm,如圖7.3所示，三維圖如圖7.4所示。
圖 7.2 凹模尺寸示意圖
圖7.3 落料凹模
圖7.4 落料凹模三維圖
7.2.2 落料凹模的結(jié)構(gòu)形式
翻閱手冊常用緊固之法下列幾種：
①框套熱壓之方法
②框套螺釘緊固之方法
③斜楔緊固之方法
④螺釘或銷釘緊固之法：用在中大型場合。
綜合分析采取鑲塊式凹模框套熱壓緊固。
7.3 設(shè)計(jì)凸模結(jié)構(gòu)材料
查相關(guān)手冊本設(shè)計(jì)選擇CrWMn材料。觀察零件圖被沖孔為不規(guī)則形狀,所以無需特別保護(hù)。
7.3.1 確定模具大致結(jié)構(gòu)以及如何固定
要固定凸模逃不開下面幾種方法：壓入方法依靠配合固定，利用螺栓固定；利用鉚釘來固定；本設(shè)計(jì)模具無需經(jīng)常拆所以用螺釘連接。沖孔凸模固定見圖7.6，用壓入之法。
圖7.6 沖孔凸模固定
7.3.2 確定沖孔的凸模長度大小
在實(shí)際情況里要考慮多種因素，如修磨，各個(gè)零件間安全距離、裝配方式等等各個(gè)方面綜合考慮之后才能確定。
本次設(shè)計(jì)采取彈壓卸料板，公式如下，見圖7.7。
L=h1+h2+t+h （7.3）式中:h1—固定板厚度，mm；
h2—卸料板厚度，mm；
t—材料厚度，mm,t=1mm；
h—長度附加值。其值無限制可取10～20mm。
將h1=30mm,h2=14mm,h=15mm帶前述式
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