五孔托架的沖壓模具設計-級進模含開題及10張CAD圖,托架,沖壓,模具設計,級進模含,開題,10,cad 托架沖壓模具設計 摘 要 在沖壓模具類型中，分為三大類，分別是單工序模，復合模以及級進模，本次設計中涉及的是級進模，而級進模又叫做連續(xù)模，其定義就是將工序在一套模具之中按照一定的排列順序，通過設置的送料方式以及定位方式，在每一次進行運動時，模具的工位就會向前運動一步，最后完成沖裁以及成型。級進模的優(yōu)勢非常明顯，能夠應對不同類型的工序，不管是沖孔落料還是彎曲拉深，級進模之中都能夠將其組合排列分解最終一套模具完成，這是其他模具類型都不能夠擁有的條件優(yōu)勢。正是隨著社會的不斷發(fā)展，當今的工件需求越來越高，自然而然的對于沖壓模具零件的結構以及效率要求也越來越高，在保證模具產(chǎn)品生產(chǎn)效率高的情況下還能夠有效的保證模具產(chǎn)品的質量，這也導致了現(xiàn)如今級進模在模具生產(chǎn)中的比重較高。 本次設計是對托架進行沖壓模具設計，首先對任務要求的工件進行工藝性分析，確定該工件是否能夠滿足基本的沖壓工藝性要求，如是彎曲及拉深件，需要在進行沖壓模具設計之前對工件的彎曲以及拉深部分進行展開尺寸計算，隨后對工件進行排樣圖設計，計算壓力中心，刃口尺寸，以及沖壓力等等，隨后對模具的零部件比如凸模凹模固定板等等進行設計，對于導柱導套模柄和上下模座以及各類圓銷釘緊固螺釘?shù)鹊?，我們將采用大量的沖壓模具標準件來設計，大量使用標準件是現(xiàn)在不管是企業(yè)還是個人設計時的趨勢，不僅僅能夠提高設計時的效率并且能夠在生產(chǎn)時降低模具成本，提升模具質量。 最后，利用二維軟件將模具裝配圖及零件繪制，并且整理成說明書。 關鍵詞：沖壓模具；托架；連續(xù)模 I Abstract There are three types of stamping dies: single process die, compound die and progressive die. In this design, progressive die is involved, and progressive die is also called continuous die. Its definition is to arrange the processes in a set of dies according to a certain order. By setting the feeding mode and positioning mode, the die position will move forward each time Move one step to finish blanking and forming. The advantage of progressive die is very obvious, it can deal with different types of processes, whether it is punching blanking or bending drawing, it can be combined and arranged in progressive die to decompose the final set of die to complete, which is a condition advantage that other die types can not have. With the continuous development of society, today's workpiece demand is higher and higher. Naturally, the requirements for the structure and efficiency of stamping die parts are also higher and higher. In the case of ensuring high production efficiency of die products, it can also effectively guarantee the quality of die products, which also leads to the high proportion of progressive die in die production. This design is to design the stamping die for the bracket. Firstly, analyze the process of the workpiece required by the task to determine whether the workpiece can meet the basic stamping process requirements. For bending and deep drawing parts, it is necessary to calculate the size of the bending and deep drawing parts of the workpiece before the stamping die design, and then design the layout of the workpiece and calculate the pressure Force center, cutting edge dimension, punching pressure, etc. then, design die parts such as punch die and concave die fixing plate, etc. for guide pillar guide sleeve die shank, upper and lower die seats, and all kinds of round pin fastening screws, etc., we will use a large number of stamping die standard parts to design, a large number of use of standard parts is the trend of enterprise or individual design, not only It can only improve the efficiency of design and reduce the cost of mold and improve the quality of mold. Finally, using two-dimensional software to draw the die assembly drawing and parts, and organize them into instructions. Key words: stamping die; bracket; continuous die 目 錄 摘 要 I Abstract 1 1 緒論 5 1.1 概述 5 1.2 選題背景及意義 6 2 沖裁件的結構工藝性分析 7 2.1 制件簡介 7 2.2 材料分析 7 2.3 零件結構 8 3 確定工藝方案及模具的結構形式 9 3.1 沖裁方案的分析及確定 9 3.2 方案種類 9 3.3 方案的比較與分析 9 4 模具總體結構設計 11 4.1 模具類型的選擇 11 4.2 送料方式的選擇 11 4.3 定位方式的選擇 11 4.4 卸料、出件方式的選擇 11 4.5 標準模架和導向方式的選擇 12 5 工藝參數(shù)計算 14 5.1 毛坯尺寸參數(shù)的計算 14 5.1.1 彎曲展開計算 14 5.1.2排樣方式的選擇 15 5.1.3 搭邊值的確定 16 5.1.4 材料利用率的計算 17 5.2 計算沖裁力的公式 18 5.2.1 總沖裁力的計算 18 5.2.2 卸料力、推件力的計算 19 5.2.3 模具總沖裁力 20 5.2.4彎曲力的計算 20 5.2.4 模具的總沖壓力 21 5.2.4 初選壓力機 21 5.2.5 壓力中心的確定 22 6 刃口尺寸的計算 24 6.1 沖裁間隙的確定 24 6.2 刃口尺寸的依據(jù)與法則及計算 25 7 主要零部件的設計 28 7.1 凹模設計 28 7.1.2 凹模刃口結構形式的選擇 28 7.1.3 凹模精度與材料的確定 28 7.1.4 凹模外形的確定 28 7.2 凸模的設計 30 7.2.1 凸模結構的確定 30 7.3 定位零件的選用 30 7.4 卸料裝置的選定 31 7.4.1 卸料裝置的選用 31 7.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用 31 7.4.3 卸料板的作用 31 7.4.4 卸料板材料的選擇 31 7.4.5 卸料橡膠的選用 31 7.5 上下模座的選用 33 7.6 連接及固定零件的選用 34 7.6.1螺釘與銷釘?shù)倪x用 34 7.6.2 模柄的選用 34 7.6.3 凸模固定板的設計 34 7.6.4 墊板的設計 35 8 沖壓設備的校核與選定 37 8.1 沖壓設備的校核 37 8.2 沖壓設備的選用 37 9模具的總體結構設計 38 結 論 39 致 謝 40 參考文獻 41 1 緒論 1.1 概述 在現(xiàn)如今的社會發(fā)展之中，模具行業(yè)隨著國力的強盛日益壯大，不管是輕重工業(yè)都如沐春風，而沖壓模具作為模具行業(yè)的一大分支，其比重占模具行業(yè)總體比重的百分之四十五，在我們的日常生產(chǎn)生活之中，小到手表零件，各類手機精密零件，大到汽車，輪船等等，都是離不開沖壓模具的，特別是今年來，隨著國家的飛速發(fā)展，人民的生活水平跨上了一大臺階，導致人民的生產(chǎn)生活水平實現(xiàn)了飛躍，所以人們對于產(chǎn)品的要求越來越高，這也直接促進了模具行業(yè)的發(fā)展與進步， 在不斷提升的需求量以及模具產(chǎn)量之下，沖壓模具涌現(xiàn)出了更多更好的技術，比如CAE/CAM技術，能夠精確的模擬材料形變的過程，不需要像以前一樣需要通過不斷的進行試驗來驗證，嚴重浪費時間的同時還浪費了大量的經(jīng)濟，嚴重影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，所以如何在今后更多更好的學習高級技術技能，以及如何全國范圍之內(nèi)大規(guī)模的普及是我過從業(yè)人員現(xiàn)如今以及未來行業(yè)的重點。 通過多年的學習，我對沖壓模具設計與制造產(chǎn)生了深刻的認識和興趣，面臨著本次設計任務，我需要做的事情有很多，首先需要對金屬材料的性能和應用有充分的了解，了解各模具的類型及結構，比如復合模，級進模各自的優(yōu)缺點，然后通過方案的對比找出最為適合本次設計托架零件的模具結構形式。 在本次設計之中將會大量的采用模具標準件來進行設計，比如導柱導套和模柄以及各類緊固件等等，使用標準件的優(yōu)勢十分明顯，一方面是由于標準件是由專業(yè)的廠商進行設計生產(chǎn)，所以能夠顯著減少本公司及企業(yè)生產(chǎn)制造零件的時間，提高了設計以及生產(chǎn)的效率，另一方面也能夠減少模具生產(chǎn)制造的成本，從而使得整個模具項目經(jīng)濟性提高，帶來更多的利潤。 正因如此，模具行業(yè)特別是沖壓模具設計行業(yè)，在這個需求越來越高，但是近年來并沒有更好的技術能夠代替模具行業(yè)，所以至少在近百年的時間內(nèi)，模具行業(yè)依然是能夠穩(wěn)步提高的，這對現(xiàn)在亦或者是將來想要進去業(yè)內(nèi)的從業(yè)技術以及制造人員來說都無疑是一個好消息。如何提高模具的生產(chǎn)效率，增加模具精密性，節(jié)約制造成本，以及降低模具生產(chǎn)的能耗是以后我們作為模具從業(yè)人員的不斷追求的目標。 1.2 選題背景及意義 在我國人民的日常生產(chǎn)生活之中，模具產(chǎn)品與我們密不可分，特別是模具的兩大類，注塑模具以及沖壓模具，在生活中可謂是隨處可見，不管是金屬的還是塑料的亦或是高分子材料的大部分都可用模具設計生產(chǎn)及制造，小到手表，手機的精密零件，大到汽車，輪船，甚至飛機都不乏模具制品，所以在通過多年的學習之后，面臨本次設計之際，通過對托架沖壓模具設計，我相信我能夠對沖壓模具有足夠的了解，對整個行業(yè)的前景有自我的見解，為我將來進入模具行業(yè)打下基礎，也正是通過本次對托架的沖壓模具設計，更加的堅定了從事模具行業(yè)的決心，在今后面對其他模具強國時，我希望自己能夠貢獻出一份力量，帶領我國邁入模具行業(yè)全球最強行列。 2 沖裁件的結構工藝性分析 2.1 制件簡介 分析本次設計托架零件，該零件整體的尺寸不大，厚度1.5mm，該工件內(nèi)部有四個φ5和一個φ10圓孔，此類沖壓墊片零件在各種環(huán)境之下都有廣泛的應用。 工件名稱：托架 生產(chǎn)批量：大批 材 料：08鋼 材料厚度：1.5mm 公 差：IT14 如圖2-1所示。 圖2-1 托架制件圖 2.2 材料分析 由上表2-1可知：08鋼是碳素結構鋼，具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。綜合評比均適合沖裁加工。 2.3 零件結構 該工件最大邊長為46mm，寬為30mm，整體看該工件需要的工序有落料工序和沖孔工序和彎曲工序，對于沖孔工序來說，工件內(nèi)部分別有四個φ5mm圓孔和一個φ10的圓孔，分析其孔間距以及孔邊距，經(jīng)過測量可知，接觸片零件的最小孔間距以及孔邊距為2.5mm，能夠滿足工件厚度1.5mm的1.5倍，即為2.5mm＞2.25mm，所以該接觸片零件的工藝性滿足要求，并且使用一般的普通沖裁即可。 3 確定工藝方案及模具的結構形式 3.1 沖裁方案的分析及確定 在開始設計之前，需要對工件所需的模具沖裁方案進行選擇，通過在校的學習知識可知，模具類型分為單工序模，復合模和級進模三個大類，其中單工序模具指一套模具之中能夠并且僅僅只能夠實現(xiàn)一個工序的沖裁或成型，復合模具指的是將工件所需的兩種或者多種工序組合到一副模具內(nèi)完成，比如常見的墊片類工件的落料沖孔復合模和落料拉深復合模以及落料拉深沖孔復合模等等。級進模也叫作連續(xù)模，指的是兩種或者多種工序按照一定的順序排列，然后依次沖裁的模具類型，并且在級進模中，每一次模具下行運動，條料都會前進一個工位，逐步進行，在本章節(jié)中，將會對本次托架零件所需的沖裁方案進行分析，最終確定最適合的方案。 3.2 方案種類 通過前面的分析可知，托架由落料工序和沖孔工序還有彎曲工序，可以分為下列的兩種方案： (1)先進行落料單工序模具生產(chǎn)，再使用落料單工序模具生產(chǎn)出的半成品進行沖孔單工序模具生產(chǎn)。 (2將落料工序和沖孔工序按照一定的形式進行組合，然后進行依次沖裁，使用一副級進模完成生產(chǎn)。 3.3 方案的比較與分析 方案一：單工序模具有復合模和級進模不具有的模具形式簡單的優(yōu)勢，正是因為一副模具之中僅僅只加工一個工序，所以結構簡單，但是從而也導致了需要多工序完成的工件不能夠在一副模具中生產(chǎn)完成，在多副的模具中需要進行多次的定位，不僅增加了模具的制造成本，還浪費了生產(chǎn)時間，影響了生產(chǎn)效率，從而降低了利潤，并且單工序模不能夠滿足本次設計大批量生產(chǎn)任務，所以在本次設計之中將不會采用方案一的落料單工序和沖孔單工序的模具方案。 方案二：使用落料沖孔工序和彎曲工序的組合，利用一副級進模完成生產(chǎn)，相比于復合模來說，級進模雖然制造精度略低于復合模，但是不管是生產(chǎn)的效率還是開發(fā)成本都是要低于復合模的，并且對于此類少工序的級進模來說，工位少，模具高度低，制造難度小，具有明顯的優(yōu)勢，所以在托架沖壓模具設計之中最終采用了方案三的級進模生產(chǎn)。 4 模具總體結構設計 4.1 模具類型的選擇 通過前文的分析，本次采用落料，沖孔，彎曲工序組合而成的級進模具生產(chǎn)。 4.2 送料方式的選擇 鑒于模具的批量要求為大批量，需要在模具進行送料操作時具有足夠的空間性，并且能夠實現(xiàn)自動化送料，所以決定采用左右送料的方式。 4.3 定位方式的選擇 （1）在模具生產(chǎn)時，需要將購置的板料切割成條料，再將條料沿預期送料路徑送進模具，從而完成生產(chǎn)，而控制送進條料的導向方式有以下兩種方案： 方案一：利用導料銷的方式完成送料。此種形式常用與復合模之中，使用兩顆導料銷使得條料沿著一側送進。 方案二：利用導料板進行送料，導料板屬于復合模和級進模皆可使用的送料方式，并且結構堅固，壽命長。 綜上所述，本次設計之中采用方案二的利用導料板進行送料的方式。 （2）在條料進行送進時，需要控制條料送進的距離，以提高材料的利用率以及保證產(chǎn)品的質量，下面列出兩種控制送料步距的方式。 方案一：采用擋料銷的方式控制步距，此種方式常用語復合模以及兩到三工位的少工位簡單級進模之中，優(yōu)點是結構形式簡單，但是操作性有所欠缺，并且會有所影響凹模的強度。 方案二：利用側刃和導正銷的組合形式，在第一工位就沖出側刃以及導正銷孔，利用側刃對條料進行初步定距，再后續(xù)的工位規(guī)則分布導正銷對條料進行精準定位，此種方式避免了擋料銷的抬料操作，能夠提高生產(chǎn)效率，并且產(chǎn)品精度更高。 綜上所述：最終選擇了方案二的利用側刃和導正銷的組合形式對模具進行生產(chǎn)。 4.4 卸料、出件方式的選擇 卸料裝置分為剛性卸料裝置和彈性卸料裝置，剛性卸料方式是由卸料板直接通過螺釘緊固在下模，而剛性卸料又具有對凸模導向以及不導向兩種作用，通常來講，由于剛性卸料板不能夠對進行沖裁的工件和料帶進行一個壓料的作用，并且沒有緩沖作用，所以剛性卸料方式應用于材料厚度大于或者等于4mm，零件材料較硬，使得工件不易產(chǎn)生變形，并且零件的卸料力較大，彈性卸料裝置不易卸料的情況下使用。 彈性卸料裝置具有壓料和卸料的雙重作用，屬于復合模和級進模之中常用結構，主要是沖裁厚度小于或等于4mm的情況下，正是由于壓料的作用，由彈性卸料裝置沖制出的工件，平直度較高。 分析本次設計工件，厚度為1.5mm，厚度較薄，所以整體的卸料力并不大，滿足使用彈性卸料裝置的要求，所以本次設計采用有卸料螺釘，彈性元件（彈簧或者橡膠）和卸料板組成的彈性卸料方式。 4.5 標準模架和導向方式的選擇 方案一：中間導柱模架，導柱導套分布在模架中間兩側，總體導向比較精準，受力比較平衡，但是受限于導柱導套，中間導柱模架只能夠前后送料。 方案二：后側導柱模架，導柱導套分布在模架后側，能夠實現(xiàn)前后左右皆可送料，但是由于受力不平衡，使得導柱導套磨損相對嚴重，會影響模具壽命。 方案三：對角導柱模架，導柱導套一前一后沿對角分布，受力平衡，并且總體導向比較精準，同時也能夠實現(xiàn)前后左右皆可送料，但是缺點也很明顯，模架的尺寸較大。 方案四：四角導柱模架，導柱導套分布在模架四角，能夠前后左右送料，同樣受力平衡，剛度強，壽命較長，能夠滿足大批量的生產(chǎn)要求。 （a）中間導柱 （b）后側導柱 （c）對角導柱 （d）四導柱 圖4-1 導柱模架 綜上所訴，本次設計級進模為大批量的生產(chǎn)要求，采用了左右送料，為了保證模具的壽命以及產(chǎn)品質量，最終決定采用方案四的鋼制四角導柱模架，在保證了操作的空間性同時保證了模具壽命以及產(chǎn)品質量。 5 工藝參數(shù)計算 5.1 毛坯尺寸參數(shù)的計算 5.1.1 彎曲展開計算 在對于彎曲件的沖壓模具設計中，首先需要分析工件的工藝性，然后就需要對彎曲零件進行彎曲尺寸的展開計算，從而計算出需要設計工件的毛坯尺寸以用于排樣圖的設計。 計算彎曲件的展開毛坯尺寸就是對彎曲件的彎曲部分展開，然后對彎曲這部分的尺寸進行計算，這樣就能夠得知整個毛坯的尺寸。 圖3-1 有圓角半徑的彎曲 計算零件的彎曲部分是按照中性層計算，利用如下的公式： 式中： 查表3-1，支架之間零件的彎曲為的,x=0.32 通過對中性層展開后計算得出，該支架零件的彎曲部分尺寸為： 經(jīng)計算后，繪制出工件的展開毛坯尺寸圖，如圖3-2所示： 5-1 展開圖 5.1.2排樣方式的選擇 在對排樣圖進行設計的時候，對所需工序的合理安排決定了一副模具的經(jīng)濟性以及產(chǎn)品的質量。在沖壓模具工作的時候，每一次料帶的送進就是一個送料步距，排樣圖排列的方式分為了直排，斜排，對排等等組合方式，特別是級進模的設計之中，排樣圖的設計將會直接決定了模具的質量以及精度，在排樣圖的設計時，不僅僅是一味的提高材料利用率，還要必須考慮到刃口的位置關系以及凸模和凹模的強度剛度問題，保證模具的安全性，否則將會直接影響產(chǎn)品精度和效率以及模具的壽命，因此我們在設計排樣圖的時候必須要遵循以下的原則： 1.應注意材料的纖維方向，在設計時必須使得工件的沖裁方向一致，否則將會導致沖裁的產(chǎn)品斷面不一致導致工件質量不佳。 2.對于公差嚴格的工件來說，需要盡量減少工位，不然工位的繁多會直接導致誤差的累積，最終導致產(chǎn)品的質量和精度不合格。 3.在設計一些比較異形的刃口時，需要將刃口外形進行分解，分開步數(shù)進行沖裁，這樣在既降低了凸凹模加工難度的同時又能夠增加凸凹模的強度和安全性。 4.在設計多工位的級進模時，必須設置一定數(shù)量的空工位，設置空工位的目的就是為了保證凸模有一定的位置進行擺放以及保證凹模的強度剛度，否則整體的結構過于緊湊，將會導致凹模強度不夠，壽命難以保證模具大批量的生產(chǎn)條件。 5.在設計彎曲類工件級進模排樣圖的時候，設計載體尤為關鍵，需要仔細考慮到彎曲的送進，不能夠在料帶彎曲的部分卡料，必須能夠使料帶能夠在模具內(nèi)順利送進。 分析托架零件的外形結構特點，結合沖壓排樣原則，最終選擇了單排直排的排樣方式，如圖5-1所示。 5-2排樣圖簡圖 5.1.3 搭邊值的確定 搭邊指的就是料帶或者工件的相互關聯(lián)的一個值，而搭邊值又可以分為側搭邊值以及工件間搭邊值，側搭邊值指的是工件與料帶之間的距離，工件間搭邊值指的是工件與工件之間的搭邊值，設置搭邊值的作用有很多，比如在有廢料排樣之中，側搭邊值與工件間搭邊值都有所保證，在少廢料搭邊之中，工件間搭邊值為0mm，雖然說少廢料排樣能夠增加一定的材料利用率，但是因為工件與工件之間的沒有存在距離，所以在連續(xù)沖裁的時候，產(chǎn)品的質量難以保證，當存在搭邊值時，就算出現(xiàn)一定的偏差，對工件的質量也不會產(chǎn)生較大的影響，但是也不能夠一味的為了保險，增大搭邊值，過大的搭邊值會明顯降低材料整體的利用率，使得整個模具的效益降低。 所以搭邊值的選取也會直接決定材料的利用率，并且如果選取不當會直接影響模具的產(chǎn)品質量以及效益。 如表5-1所示：根據(jù)此表和工件外形可知L﹥50mm，可確定搭邊值a和a1，a取1.5mm，a1取1.8mm，較為合理。 表5-1 搭邊a和a1數(shù)值（低碳鋼） 材料厚度t 矩形件邊長L≥50mm或圓角r≤2t的工件 工件間a1 沿邊a 0.25以下 2.8 3.0 0.25～0.5 2.2 2.5 0.5～0.8 1.8 2.0 0.8～1.2 1.5 1.8 1.2～1.6 1.8 2.0 1.6～2.0 2.0 2.2 2.0～2.5 2.2 2.5 2.5～3.0 2.5 2.8 按下式計算： (5-1) 式中： B-條料寬度； 條料寬度： =100.6+2×1.8+00 =104.2-00.6 5.1.4 材料利用率的計算 材料利用率是指在條料或者板料中工件所占的比例，如果占比較高，那么則材料利用率較高，反之則較低，材料利用率能夠直接反映排樣的合理性以及模具的經(jīng)濟性。 計算材料利用率，可用下式表示： (5-2) 式中： 工件的面積A經(jīng)CAD測量得： A=3018mm2 將送料步距S以及條料寬度B帶入上式： =[3018÷(31.5×104.2)]×100%≈92% 5.2 計算沖裁力的公式 在模具設計時，我們需要對模具總體所需的沖壓力進行計算，目的就是為了針對模具所需的沖壓力選擇其匹配的壓力機，首先壓力機的噸位必須滿足條件，即大于等于模具所需總沖壓力的1.3倍，其次壓力機的長寬高尺寸必須大于等于模具的長寬高尺寸，這些都是我們選擇壓力機的最為重要的標準之一。 對于復雜型工件的周長難以通過公式計算得出其周長和面積，所以我選擇通過CAD軟件對本次設計工件進行周長測量。 沖裁力的計算公式為： (5-3) 式中： ； ； ； 。 由于08鋼的力學性能查表5-4可知：抗剪強度τ取310MPa。 5.2.1 總沖裁力的計算 由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。 (5-4) 式中： ； ； ； 沖裁周邊的總長(mm） 沖裁周長為： L1=73*2+15.7*4+31.4+84*2+39 =447.2mm 沖裁力由公式(5-3）得： =1.3×447.2×1.5×310 =270.22KN 5.2.2 卸料力、推件力的計算 推件力、卸料力計算公式如下： (5-5） (5-6） 式中： ； ； ； ； ； ； 表5-2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚/mm K卸 K推 K頂 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.1 0.063 0.055 0.045 0.14 0.08 0.06 0.05 鋁及鋁合金 紫銅、黃銅 0.025～0.08 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 系數(shù)取K推＝0.055； 由公式(5-5）得： 推件力 =1×0.055×270.22 =14.86KN 系數(shù)取K卸＝0.006； 由公式(5-6）得： 卸料力 =0.04×270.22 =10.8KN 5.2.3 模具總沖裁力 =270.22+14.86+10.8 =295.88KN 5.2.4彎曲力的計算 本次設計工件包括沖裁部分和彎曲部分，接下來將對模具的彎曲部分的成型彎曲力進行計算，而彎曲力的計算又可以分為u型彎曲力計算和v型彎曲力計算，計算公式分別為： 1）計算公式： V形彎曲零件的計算公式為： （4.4） U形彎曲零件的計算公式為：； （4.5） 式中： ； ； 2）校正彎曲力公式 （4.6） 式中： 3）計算 本次設計的支架零件的彎曲力的計算為： U形彎曲的彎曲力： 所選擇的08鋼材料的抗拉強度為： 根據(jù)查表可得，通過計算可知A=1638； 因此校正彎曲力為： 自由彎曲時的彎曲力與校正彎曲力之和為： 5.2.4 模具的總沖壓力 模具的總沖壓力為模具沖裁部分的沖壓力與彎曲部分的沖壓力之和，即： 5.2.4 初選壓力機 因為模具在工作時需要裝夾在壓力機之上，所以在對模具所需的總沖壓力進行計算得出后，緊接著就需要對壓力機進行選取。 壓力機的選取必須要復合模具的所有條件，比如沖壓力的大小，模具的高度，模具的尺寸以及模具的行程等等條件，首先模具的沖壓力必須要小于等于壓力機工稱力的1.3倍，以保證壓力機在工作的時候能夠有足夠的沖壓力對產(chǎn)品進行成型。再者需要保證壓力機的滑塊行程在模具的行程之內(nèi)，模具在工作時，需要將模具上模的模柄裝夾在壓力機滑塊之上，如果壓力機滑塊的行程不夠，那么將會導致模具的開模行程不夠，導致模具料帶不能夠正常送料或者直接導致模具損壞。其次還需要保證壓力機的閉合高度必須要大于模具的高度，否則會導致模具都不能夠裝夾在壓力機上，這些都是壓力機選取的最重要的條件，所以我們在選擇壓力機時，必須要一一校核，以滿足模具的工作條件，做出合格的產(chǎn)品。查下表5-3初選壓力機為JC23-63型壓力機。 表5-3 J23系列開式可傾壓力機主要技術參數(shù) 型號 J23-10 J23-16 J23-25 JC23-35 JH23-40 JC23-63 公稱壓力/kN 100 160 250 350 400 630 滑塊行程/mm 45 55 65 100 100 130 最大閉合高度/mm 180 220 270 290 330 360 閉合高度調節(jié)/mm 35 45 55 60 65 80 滑塊中心線至床身 距離/mm 130 160 200 200 250 300 滑塊底面尺寸/mm 前后 150 180 220 220 260 280 左右 170 200 250 250 300 350 工作臺板厚度/mm 35 40 50 290 65 80 模柄孔尺寸/mm 直徑 30 40 40 40 50 50 深度 35 60 60 60 70 80 5.2.5 壓力中心的確定 模具的壓力中心指的就是將模具的各部分的合力點作為中心點，需要將模具所需的各刃口求出合力，具體方法就是將各刃口列出，建立坐標系，然后分別求出各個刃口線段坐標點，并且求出各條線段的長度，最后通過公式計算的出模具的壓力。 壓力中心的計算公式為： = （5-7） = （5-8） 取線段最左側，然后建立坐標系，通過對每一線段的長度和坐標點帶入公式，最后計算得出模具的壓力中心為： 圖5.3 壓力中心所在的位置 6 刃口尺寸的計算 6.1 沖裁間隙的確定 進行模具設計的時候，必須要保證板料在沖裁的時候保有一定的空隙，這個空隙就叫做沖裁間隙，正是因為沖裁間隙的存在，才能夠保證模具沖裁的順利進行。沖裁間隙是模具進行沖裁時凸模與凹模之間的空隙，所以沖裁間隙的大小將會直接影響到最終設計模具產(chǎn)品的質量，沖裁間隙大致可以分為以下的三類：小間隙，中等間隙以及大間隙。不同的材料以及不同的運用情況都會影響模具的沖裁間隙，所以我們在設計的時候必須要結合具體的情況選擇不同的沖裁間隙值。 圖6-1 沖裁間隙值 沖裁間隙的取值根據(jù)不同的材料不同的運用情況以及不同的厚度都是不同的，當產(chǎn)品的厚度越小，材料越軟的情況下，模具的沖裁間隙值就會越小，合理的間隙值能夠保證產(chǎn)品的質量以及模具壽命。 表6-1 沖裁間隙初始雙邊間隙值 mm 根據(jù)實用間隙表6-1查得材料的最小雙面間隙Zmin=0.246mm,最大雙面間隙Zmax=0.360mm。即在配合加工時，要保證合理間隙值在0.246～0.360mm之間。 6.2 刃口尺寸的依據(jù)與法則及計算 在計算模具刃口尺寸時一般來說分為兩種方法，分別是： （1） 分別加工法：分別單獨設定凸模和凹模的尺寸公差，分別計算，多用于形狀簡單的情況下。 （2） 配做加工法：利用凸模和凹?；ハ嗯渥龅姆绞?，將公差保證在范圍值之內(nèi)，多用于形狀復雜的情況下。 根據(jù)上述的條件結合本次設計工件的尺寸特性，決定采用分別加工法，需要保證： 分開加工時計算公式如下： 落料： (6-1） (6-2） 沖孔： (6-3) (6-4) 孔心距： Ld=L±1/8Δ (6-5) 式中： ； ； ； ； ； ； ； 。 由上表6-1可得： =0.132mm =0.240mm =(0.240-0.132）mm=0.108mm （1）對落料件尺寸300- 0.25的凹、凸模偏差值查下表6-2得： δ凸=-0.020mm δ凹=+0.030mm 根據(jù)條件： 則：(0.020+0.030）mm=0.05mm＜0.114mm，所以，滿足分別加工條件。 （2）對沖孔尺寸10+00.03的凸、凹模偏差查表6-2得： δ凸=-0.030mm δ凹=+0.030mm 根據(jù)條件： (0.020+0.020）mm=0.040mm0.114mm，所以，滿足分別加工條件。 表6-2 簡單形狀（方形、圓形）沖裁時凸、凹模制造偏差 公稱尺寸 凸模偏差δ凸 凹模偏差δ凹 公稱尺寸 凸模偏差δ凸 凹模偏差δ凹 ≤18 >18～30 >30～80 >80～120 -0.020 -0.020 -0.020 -0.025 +0.020 +0.025 +0.030 +0.035 >180～260 >260～360 >360～500 >500 -0.030 -0.035 -0.040 -0.050 +0.045 +0.050 +0.060 +0.070 表6-3 磨損系數(shù) 材料厚度 工件公差△ 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 磨損系數(shù) 非圓形x值 圓形x值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 由上表6-3可查得：按照圓形公差查得磨損系數(shù)x=0.75，非圓形件磨損系數(shù)x=0.5。 零件刃口尺寸如圖6-2，根據(jù)以上公式分別計算工作零件刃口尺寸見表6-4。 （a）落料 （b）沖孔 圖6-2 工作零件刃口尺寸 表6-4 刃口尺寸計算表 尺寸及分類 尺寸轉換 計算公式 結果 落料 30 D凹=(Dmax-χ△) D凸=(D凹-Zmin) D凹= D凸= 41.3 D凹= D凸= 沖孔 10 d凸=(dmin+χ△) d凹=( dmin+χ△+ Zmin) d凸= d凹= 7 主要零部件的設計 7.1 凹模設計 7.1.2 凹模刃口結構形式的選擇 凹模的刃口形式有很多，常用的有直筒式和錐形兩種，錐形凹模刃口多用于尺寸較小的情況，但是磨損較大，相比于錐形刃口形式，直筒式刃口形式壽命較長，磨損較小，刃口強度較高，雖然凹模整體結構強度不及錐形刃口，但是整體影響過小，所以在本次設計之中采用了直筒式凹模刃口結構形式。 7.1.3 凹模精度與材料的確定 根據(jù)凹模作為工作零件，其精度要求較高，外形精度為IT12級，內(nèi)型腔精度為IT10級，，，，。 7.1.4 凹模外形的確定 凹模結構分為整體式和鑲拼式等等，因為本次設計工件的形狀較為簡單，并且尺寸較小，如果采用鑲拼式凹模會增加模具的設計和制造難度，所以經(jīng)權衡，最終選擇整體式凹模。 凹模外形尺寸一般情況下是由工件的最大外形尺寸通過公式計算得出，通過計算出凹模的厚度H，又通過凹模的厚度H通過計算得出壁厚C加上工件外形尺寸從而得出凹模外形尺寸LxB。 凹模各尺寸計算公式如下： （7-1） （7-2） （7-3） （7-4） 式中： ； 。 表7-1 系數(shù)K值 材料料寬s/mm 沖件材料厚度t/mm ≤1 ＞1～3 ＞3～6 ≤50 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 ＞50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 ＞100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 ＞200 0.10～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22 查表7-1得：K=0.18~0.35。 凹模厚度： H=100.6×（0.18~0.35） =18.1～35mm 凹模邊壁厚： =35～46mm 為了保證凹模強度取凹模邊壁厚為40mm。 凹模尺寸為400mm×250mm×40mm 凹模外形簡圖如圖7-1所示: 圖7-1 凹模簡圖 7.2 凸模的設計 7.2.1 凸模結構的確定 凸模與模具的凸模固定板之間采用臺階固定的形式對模具的凸模進行固定。凸模與凸模固定板時間的配合方式用的是過渡配合（H7/m6或H7/n7），材料選取Cr12MoV,熱處理硬度為。 凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模、材料厚度與附加長度的總和，如圖7-3所示。 圖7-2 沖孔凸模 圖7-3 彎曲凸模 7.3 定位零件的選用 在級進模的設計特別是工位較多的級進模之中，為了保證條料能夠在模具之中順利送進，需要用到導料以及定位機構，通常來說，常用的導料機構包括了導料板，導料銷以及導料式浮頂器等等，定位機構包括了擋料銷，始用擋料銷，側刃和定位銷等等，分析本次設計的模具，工位較多，所以設計使用浮生導料銷對料帶進行送料的同時，能夠將料帶從凹模上抬起，以保證不會卡料，同時使用了側刃對模具進行定距以及粗定位，再利用了導正銷進行了精定位，如此一來，該套模具的導料和定位結構十分精確，能夠在工作時有效的保證產(chǎn)品的精度以及質量。 7.4 卸料裝置的選定 7.4.1 卸料裝置的選用 通過上文可知，本次設計卸料機構采用了彈性卸料裝置，其中彈性卸料裝置由卸料螺釘，彈性元件（彈簧或橡膠）以及卸料板組成，由卸料螺釘?shù)穆菁y固定卸料板，再由卸料螺釘控制行程，由彈性元件施壓控制卸料。卸料板與凸模按照H7/h6配合制造。 彈性卸料裝置簡圖如圖7-3所示： 圖7-4 彈壓卸料裝置簡圖 7.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用 查得卸料螺釘選擇為：。 7.4.3 卸料板的作用 在彈性卸料裝置中，采用了卸料板進行卸料，而通過彈性元件的作用之下，卸料板的作用不僅僅是卸料，還能夠對較薄的工件實施一個壓料力，使得沖制出來的工件平直度有所保證。并且凸模在通過卸料板時還能夠擁有導向以及保護能力，但要注意凸模長度必須伸出卸料板。 7.4.4 卸料板材料的選擇 由于卸料板的主要作用是進行卸料和壓料，所以對于其材料的選用要求不是特別嚴格，無需選用硬度和強度特別高的材料，這樣能夠有效的降低模具的制造成本，從而特高項目的利潤，結合金屬材料的性能決定采用和固定板相同的45鋼，作為最常用的優(yōu)質碳素結構鋼，被俗稱為模具鋼，45鋼有著優(yōu)秀的性價比，不錯的硬度和強度，同時還能擁有不錯的塑性和任性，不管是注塑模具還是沖壓模具之中，不作為成型零件的其他零部件的首選。 7.4.5 卸料橡膠的選用 卸料橡膠的選用與計算步驟： （1）確定自由高度H自 （7-7） 式中： ； ； 根據(jù)公式（7-7）得： =18mm （2）確定L預和H裝 （7-8） 式中： 根據(jù)公式（7-8）得： =1.8～2.7=2.0mm （7-9） 式中： 根據(jù)公式（7-9）得： （3）確定橡膠橫截面積A (7-10） 式中： ； 根據(jù)公式（7-10）得： =24713.91mm2 根據(jù)凹模的尺寸400mm×250mm×20mm，從而可以確定卸料板的尺寸。 卸料板簡圖如圖7-5所示： 圖7-5卸料板簡圖 7.5 上下模座的選用 模架的形式多種多樣，常見的結構形式分為后側導柱模架，中間導柱模架，四角導柱模架，對角導柱模架等等，并且通過材料的不同還分為鑄鐵模架和鋼板模架，一般來說，鋼板模架不管是性能還是壽命都會高于鑄鐵模架，但是價格較貴，一般適用于大型的模架以及緊密的模具。對于模架形式的分類，一般來說，后側導柱模架可以實現(xiàn)前后左右皆可送料，而中間導柱模架只能實現(xiàn)前后送料，但是中間導柱模架因為受力平均，所以中間導柱模架的壽命會高于后側導柱模架，所以在選擇模架的時候需要權衡各自的優(yōu)缺點，在本次設計中，因為設計工件的類型為級進模，并且尺寸稍大，所以為了保證模具的強度以及剛度，保證模具的工作壽命，所以在設計中采用了鋼板四角導柱模架。 導柱的直徑、長度，按標準選取。 導柱：A28h6×150×28 GB/T2861.1 導套：A38H6×80×38 GB/2861.6 模座的的尺寸L/mm×B/mm＝515mm×385mm,上模座的厚度與下模座厚度查標準分別為35mm、40mm。 7.6 連接及固定零件的選用 7.6.1螺釘與銷釘?shù)倪x用 沖壓模具中大量使用的緊固螺釘為內(nèi)六角螺釘，定位銷釘為圓柱銷釘，一般來說規(guī)格為M6~M12，圓銷釘規(guī)格φ4~φ18，在設計沖壓模具時，為了保證統(tǒng)一性，通常來說圓銷釘與內(nèi)六角螺釘會采用同一規(guī)格，比如當模架外形尺寸較小時，采用M8內(nèi)六角螺釘緊固連接各板以及采用φ8mm圓銷釘以定位各板。 在本次設計之中，上模與下模的緊固螺釘就采用了M10（GB/T70-1985）的內(nèi)六角螺釘，銷釘采用φ8mm圓銷釘（GB/T119-2000）與各串聯(lián)板之間過渡配合。 7.6.2 模柄的選用 模柄是指模具在裝夾時，夾持在壓力機滑塊部分的零件，由于模柄緊固在模具上模部分，又模柄緊緊夾持在壓力機滑塊之上，所以在壓力機工作時，模具的上模部分會跟隨壓力機運動，從而完成沖裁。模柄的形式分為凸緣式，壓入式，浮動式，整體式以及帶螺紋的旋入式，在小型模具之中最為常用的是壓入式模柄，其結構簡單，并且具有較高的同軸度。凸緣式模柄常用于大型模具。浮動式由于其結構復雜，但是擁有其他形式無法比擬的精度，所以在精密模中廣泛運用。整體式模柄由于維修和制造困難，所以僅僅在少數(shù)小型模架中使用。 綜上，最終選擇壓入式模柄A32JB/T7646.3-1994，模柄尺寸需要小于等于所選擇壓力機的模柄孔尺寸，當模具模柄尺寸小于壓力機模柄孔尺寸時，需要在模柄上增加模柄套使用。 7.6.3 凸模固定板的設計 凸模固定板的作用就是固定各凸模，保證沖裁的精度，設計凸模固定板時，需要考慮固定板的材料，厚度以及尺寸等等，與凸模的配合按H7/m6。 設計凸模固定板厚度時，一般取值凹模厚度的0.6~0.8倍，這樣能夠在保證固定板強度的情況下，節(jié)約模具制造成本。 （7-11） 式中： ； 。 凸模固定板厚度為： =（0.6～0.8）×40 = 24～32mm 凸模固定板的外形尺寸跟隨凹模為400mmx250mmx25mm，材料同卸料板一樣選擇45鋼，凸模固定板簡圖如圖7-6所示： 圖7-6 凸模固定板簡圖 7.6.4 墊板的設計 它的在模具的設計中，為了保證其價值最大化，所以需要增加強度來保證模具的工作壽命，而在凹模和凸模固定板中，因為結構復雜，所以導致強度下降，所以在凸模固定板以及凹模的部分，可以選擇增加墊板以保證模具的強度。 墊板尺寸為400mm×250 mm×10 mm。 圖7-7 墊板簡圖 8 沖壓設備的校核與選定 8.1 沖壓設備的校核 本次設計所選擇的壓力機的最大的模具厚度為Hmax=280mm 模具的高度的調節(jié)量M=80壓力機的行程H1=130mm 所以模具的最小的安裝高度Hmin=Hmax–M=280-80=200即200≥H模≥280 所設計的模具的厚度為201mm，按照上面的公式可知所選擇的模具的厚度是合適的。 本次設計的模具所需的中總沖壓力為：，又因為在選取壓力機時，壓力機的工稱力必須要大于模具所需總沖壓力的1.3倍，所以通過計算得到選取的壓力機公稱力大小必須大于以下值：F=1.3*371.5=482.95KN，本次選擇的壓力機工稱力為630KN，所以本次設計模具和壓力機的工稱力滿足校核。 模具的模柄和壓力機的模柄的安裝孔一定要相互符合，如果壓力機的滑塊模柄孔尺寸大于模具的模柄，那么在裝夾時還能夠將模具模柄增加模柄套，但是如果壓力機的滑塊模柄