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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) 1 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) 模具就是產(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 2 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 3 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) 4 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) b 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 5 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 6 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) 7 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 08 F 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 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(jiàn)表 1 1 表 1 1 08F 鋼性能 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)模或復(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 抗剪強(qiáng)度 Mpa 抗拉強(qiáng)度 0 MPa 伸長(zhǎng) 率 屈服 點(diǎn) MPa 220 310 280 390 32 180 8 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 9 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 ioix tr 180Li 由于零件的彎曲角為 故毛坯的展開(kāi)長(zhǎng)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(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 010 a2D B 10 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 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(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 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(jì)算及初選壓力機(jī) 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(jì)算 12 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 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(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 0 材料的強(qiáng)度極限 0 300MPa 1216N38 164 936 F 自 4 壓料力的計(jì)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(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 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(jì)算 查表得 0 04 0 055 由于彎曲模的影響 在凹模內(nèi)不能有卸K推 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(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 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(tái)尺寸 左右 450 前后 300 工作臺(tái)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(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 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(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 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(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 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(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 凹r 故 1 凹r 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 凸 凸r 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 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(zhǎng)度 b 而決定的系數(shù) 查表得 k 0 05 料厚 0 8 無(wú)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(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 321H 總 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(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 30 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 6 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 20 所選壓力機(jī)閉合高度 220 220 60 160 滿足maxHmin 5 H 0 10 的要求 in 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 l 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 4 21 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 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(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 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(gè)大孔的重心坐標(biāo)即為其圓心 重心坐標(biāo)為 2 x02 y02 切邊 如圖 1 13 3 設(shè)其重心坐標(biāo)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(lái)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(biāo)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(biāo)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(shè)重心坐標(biāo)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(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 l 2 l n 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 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(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 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(duì)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(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 1 圓形凸模 沖裁時(shí)凸?？s手的應(yīng)力 有平均應(yīng)力 和刃口的接觸應(yīng)力 k 兩種 孔徑大于沖裁件料厚時(shí) 接觸應(yīng)力 k大于平均壓應(yīng)力 因而強(qiáng)度核 算的條件是接觸應(yīng)力 k小于或等于凸模材料的許用應(yīng)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(qiáng)度 Mpa k 凸模刃口接觸應(yīng)力 Mpa 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 圖 1 8 計(jì) 算 凸 模 強(qiáng) 度 時(shí) 面 積 的 取 法 k L t F k L 沖件輪廓長(zhǎng)度 t 沖件材料厚度 沖件材料抗剪強(qiáng)度 Mpa Fk 接觸面積 取接觸寬度為 t 2 k 凸模刃口接觸應(yīng)力 凸模材料許用壓應(yīng)力 4 0L 258 3265 k Mpa4 0 500 Mpa 30 故承壓能力能滿足要求 抗彎強(qiáng)度校核 2 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 pd85L2max 7 901 2 485 123 6 我們?nèi)〉?L 為 29 123 6 故滿足要求 對(duì)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(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)〉?L 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 32 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 33 參考文獻(xiàn) 1 日 太田哲 著 沖壓模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)圖解 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 1983 2 趙英才 主編 沖壓模具入工門(mén) 浙江 浙江科學(xué)技術(shù)出版社 1999 3 姜奎華 主編 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 4 許發(fā)越 主編 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 5 邱宣懷 主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 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(shù)測(cè)量 北京 中國(guó)計(jì)量出版社出版 1998 7 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫(xiě)組 主編 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 8 張秉璋 主編 板料沖壓模具設(shè)計(jì) 陜西 西北工業(yè)大學(xué)出版 1997 9 唐金松 主編 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海 上?？萍汲霭嫔?2000 10 機(jī)械電子工業(yè)部主編 模具制造工藝和裝備 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 11 徐進(jìn) 陳再枝 主編 模具材料應(yīng)用手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 12 陳宏鈞 主編 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 北京 機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社 1999 16 陸名彰 主編 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 湖南 湘潭工學(xué)院出版 2000 17 蘇洪 李孟冬等 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京 中國(guó)電力出 版社出版 1998 1 18 印紅羽 張華誠(chéng) 主編 粉末冶金模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社出 版 2001