汽車覆蓋件沖壓模具設計

1、目 錄關鍵詞：剎車片附件 彎曲 沖壓模1key words：brake accessory；bending ；punching die；2第1章 零件的工藝性分析和工藝方案的確定41.2 確定沖裁工藝方案41.3 模具結構形式的確定5第2章 模具設計工藝計算62.1毛坯尺寸的計算62.2 回彈量的計算及彎曲參數(shù)的選擇62.3排樣、步距的確定72.3.2步距82.4材料利用率的計算8第3章 沖裁力的計算83.1 沖裁部分沖壓力的計算83.1.1切斷時沖裁力的計算83.1.2沖孔時沖裁力的計算93.1.3 卸料力、推件力的計算93.2彎曲部分沖壓力的計算93.2.1彎曲力的計算93.2.2 頂件力

2、的計算10第4章 模具壓力中心與計算11第5章 工作部分尺寸計算135.1沖裁間隙135.1.1 間隙對尺寸精度及模具壽命的影響145.1.2 合理間隙值的確定原則145.1.3 合理間隙值的確定155.2沖裁模刃口尺寸的計算155.2.1 凸、凹模刃口尺寸計算原則155.2.2 沖裁凸、凹模刃口尺寸計算155.3彎曲刃口尺寸的計算185.3.1 凸、凹模圓角半徑的確定185.3.2 凹模深度的確定19第7章 壓力機的校核36汽車覆蓋件沖壓模設計摘要：本次設計是從汽車覆蓋件模板支架的工藝性分析開始，根據(jù)工藝要求來確定設計的基本思路。在分析沖壓變形過程及沖壓件質量影響因素的基礎上，經(jīng)過方案比較，

3、選擇級進沖模作為該模具工藝生產(chǎn)方案。然后設計模具的工作部分，即凸、凹模的設計。包括沖壓工藝計算、工藝方案制訂和沖模設計以及典型零件的工藝分析。設計中涉及沖壓變形過程分析、沖壓件質量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、排樣設計、沖壓力與壓力中心計算、沖壓工藝性分析與工藝方案制定、沖壓典型結構、零部件設計及模具標準應用、沖模設計方法與步驟等。根據(jù)模具的裝配原則，完成模具的裝配，裝配模具試沖通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設計和制造的不足，并找出原因給予糾正，并對模具進行適當?shù)恼{整和修理， 本沖壓模設計完全能生產(chǎn)出合格的零件。關鍵詞：汽車覆蓋件 沖壓模the design of punching di

4、e for brake accessoryabstract：at present,the die design is specially the stamping die design playing an increasingly important role in modern manufacturing industries.this design is starts from the process analysis of parts and determines the designs basic ideas according to the process requirement.

5、 on the basis of analysis of deformation process in the stamping process and factors affecting the quality of stamping parts，after the programme compared，we take the compound die as the craft production programme，then the work parts design，that is the convex mold and the concave mold design.includin

6、g the stamping process calculation, the craft programme formulates and the dies design as well as the typical components craft analysis.in the design involves the stamping deformation process analysis, the stamping parts quality and the influence factor, the gap identified, the cutting edge size com

7、putation principle and the method, layout design, the stamping force and the center of pressure computation, stamping process analysis and the craft programme formulates, the stamping typical structure, parts design and the mold standard application, die design methods and the steps and so on.then a

8、ccording the die assembly principle to complete the die assembly and try to working.it may discover the die design and the manufacture insufficiency, and findout the reason to rectify and carry on a suitable adjustment and the repair to the die. compound press tool design can quitely produce qualiti

9、cation parts.key words：brake accessory；bending ；punching die；引 言在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，幾乎一半以上的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，許多新產(chǎn)品的開發(fā)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、冶金、船舶、輕工、電子、航空、航天等行業(yè)尤為突出，模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)。而且，利用模具生產(chǎn)產(chǎn)品具有生產(chǎn)效率高、質量好、節(jié)約能源和原材料、成本低等一系列優(yōu)點，體現(xiàn)了現(xiàn)代先進制造技術優(yōu)質、高效、低耗、清潔和可持續(xù)發(fā)展的思想，已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，在全球化市場的形成和市場競爭日趨激烈的今天，怎樣快速、高質量地設計

10、、制造出模具，使所生產(chǎn)的產(chǎn)品質量高、成本低、上市快，已成為贏得競爭的重要因素。沖壓模具-在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。本設計設計一套彎曲、沖孔沖壓模具，在提高沖壓件的質量，工件的精度的同時，使生產(chǎn)效率也成倍提高。例如原來由兩副模具分別完成的彎曲、沖孔工序，若使用彎曲、沖孔復合模時，則可由一副模具在一次沖壓行程中完成，生產(chǎn)效率提高一倍。若原來由三副單工序模完成的彎曲、沖孔沖壓工序，在采用了三合一級進模后，生產(chǎn)效率可提

11、高三倍。而且還節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運工作。提高沖壓件的質量。在級進模具中幾道沖壓工序是在同一時間上完成的，無需重新定位，因此在完成幾道沖壓工序過程中沖壓件的定位基準不動，從而使沖壓工件的位置精度得到提高。另外，對于那些尺寸較小的沖壓工件或形狀比較復雜而重新定位有比較困難的沖壓工件，采用級進模就可避免重新定位的困難及在重新定位時產(chǎn)生的誤差。對模具制造精度要求較高。由于級進模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，因此模具結構一般要比單工序模復雜，而且各零部件在動作時要求相互不干涉、準確可靠。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和

12、制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。第1章 零件的工藝性分析和工藝方案的確定1.1設計方案根據(jù)設計任務書可知本次設計的零件如圖1.1所示。生產(chǎn)批量：大批量主要設計參數(shù)：材料：20料厚：圖1.1零件圖工件結構形狀：制件需要進行沖孔、翻邊、落料、彎曲四道基本工序。結論：該制件可以進行沖裁制件為大批量生產(chǎn)，應重視模具材料和結構的選擇，保證模具的復雜程度和模具的壽命。1.2 確定沖裁工藝方案根據(jù)制件的形狀確定其有沖孔、翻邊、落料、彎曲四道基本工序，此工件材料20鋼為中等硬度鋼，沖裁性能良好適合

13、沖裁。工件結構中等復雜，滿足沖裁的加工要求，孔與孔、孔與工件邊緣之間的距離大于4.5mm。工件無較高的精度要求，沖裁部分按it12級彎曲和翻邊按it14級計算。尺寸精度一般，普通沖裁完全能滿足要求。(1)方案種類 該工件包括沖孔、翻邊、落料、彎曲四道基本工序，可以有以下工藝方案方案一：先沖孔落料，后彎曲翻邊。采用兩套復合模生產(chǎn)。方案二：先沖孔，后落料、彎曲、翻邊。采用級進模生產(chǎn)。(2)方案的比較 各方案的特點及比較如下方案一：模具結構相對簡單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對較高，操作也不安全，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，進入第二道工序必然會增大誤差，使

14、工件精度、質量大打折扣，達不到所需的要求，那以滿足生產(chǎn)需要。故而不選用此方案。方案二：級進模是一種多工位、效率高的加工方法。其模具結構相對復雜，但在加工過程中只需一次定位便可完成加工，提高了加工精度。適合于大批量生產(chǎn)，同時在生產(chǎn)效率上也提高很多。(3)方案的確定 根據(jù)上述分析，可以選用方案(2)對其進行沖壓模具設計1.3 模具結構形式的確定考慮到工件沖壓工序的安排，先沖孔后落料彎曲再翻邊，將彎曲凹模和沖裁凸模做成一體，翻邊凸模和彎曲凸模做成一體以減少模具工位的安排，更節(jié)省了模具材料，減小了模具輪廓尺寸，分析該工件成形后，取出的方便性，工件留在下模座加裝一塊推板，沖裁結束后推板推出工件即可。第2

15、章 模具設計工藝計算2.1毛坯尺寸的計算此工件采用u形彎曲，彎曲件毛坯尺寸計算按彎曲中性層不變的原則進行。在此取工件的中性層來計算其等效長度，由經(jīng)驗公式可得： (2-1)式中 為工件圖1.1中尺寸 r零件的彎曲半徑；t材料的厚度；為中性層的位移系數(shù)。(沖壓模具課程設計2 表3-6，3-8) 所以： 所以工件展開尺寸 為139.1680。如圖2.1所示圖2.12.2 回彈量的計算及彎曲參數(shù)的選擇，所以在彎曲變形后，彎曲半徑變化不大，只有角度的回彈。其校正性彎曲時的回彈角為：，故此彎曲不需要進行校核。又因為此工件的厚度為，所以根據(jù)前人經(jīng)驗可知，當時，彎曲件的孔邊距，從零件圖上分析可知此項條件能夠滿

16、足；20鋼的最小彎曲半徑應為，此設計中??；最后還必須確定彎曲的直邊高度h，因為在角時，必須保證足夠長的彎曲力臂，其彎曲的直邊高度應滿足，很容易從零件圖上看出，此項要求也能滿足設計條件而不必增加其它的工藝措施了。2.3排樣、步距的確定排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置布置方法。根據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法不可能做到，能采用有廢料排樣。查表2-15確定搭邊值取最小搭邊值：結合工件展開圖具體有兩種排樣方法如圖。圖2.2 排樣圖2.3.2步距在確定了上述的排樣方案之后還應當計算材料的送料步距，確定條料的寬度以及計算材料的利用率等。每次沖一個零件（即n=1）的步距為：2，其中d為沖壓件

17、在送料方向上寬度，即；2.4材料利用率的計算由工件展開圖可知該沖壓零件的有效面積為：考慮到材料有兩種排樣方式如圖2.1所示，現(xiàn)在可分別計算出材料的利用率為：兩種排樣方法材料利用率相近，結合實際板料2000mm3000mm，進一步分析如下：第3章 沖裁力的計算3.1 沖裁部分沖壓力的計算依據(jù)前人的經(jīng)驗所得出的計算公式進行設計計算。對于平刃口模具沖裁時，其沖裁力為： (3-1)其中，即有。取安全系數(shù),故由上述分析可得設備上最小沖裁力為: (3-2)式中 l沖裁件沖裁輪廓周長；t為材料的厚度；為材料的抗拉強度。所以,在下面對沖壓件的沖裁力的計算時均采用此公式進行計算。3.1.1切斷時沖裁力的計算q2

18、35的普通碳素結構鋼的抗拉強度為：1，在本設計中取其值為：，并將，代入公式3-1中計算其切斷沖裁力為：3.1.2沖孔時沖裁力的計算在沖孔時，公式中除沖裁的周長l有所變化外，其它參數(shù)均不發(fā)生變化，因此此步中沖裁的輪廓周長為：故此時沖裁力為：3.1.3 卸料力、推件力的計算卸料力： (3-3)推件力： (3-4)式中 為卸料力系數(shù)，常取 為推件力系數(shù)，常取 為留在凹模洞口內的件數(shù)，由于本次設計加工的零件形狀簡單，精度要求也不是很高。所以凹模的結構形式如何均取。，2，所以計算此二力的大小為：從減小沖裁力的角度考慮,沖孔和切斷兩道工序不同時進行,采用先切斷再沖孔的方法加工,因此在計算總的沖裁力時,以切

19、斷和沖孔中力較大者參與計算,故總的沖裁力的大小為：3.2彎曲部分沖壓力的計算3.2.1彎曲力的計算在實際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式來進行計算。根據(jù)前面對彎曲件沖壓的分析可得其自由彎曲力為： (3-5)式中 為安全因素，在設計中一般??； 為彎曲件的寬度； 為彎曲件材料的厚度； 為彎曲件內彎半徑。將各值代入式3-5即可得其自由彎曲力為:即有：2 (3-6)式中 為校正部分的垂直投影面積； 為彎曲件單位面積上的校正力值，可由相關手冊查出。由上面分析,沖孔和切斷兩道工序不同時進行,所以在計算彎曲力時,以沖孔之前的垂直投影面積參與計算。在進行校正彎曲時,本設計中有兩處彎曲校正,所由零件圖分析可計算出第一次彎曲

20、和第二次彎曲時的垂直投影面積分別為：該沖壓件的單位校正壓力的取值范圍為:5,所以可取,故計算其校正壓力分別為：由此可以看出校正彎曲力比自由彎曲力大的多，因此在進行壓力機的選擇時主要以校正壓力進行計算，而忽略自由彎曲力。3.2.2 頂件力的計算對于形狀簡單的彎曲件其頂件力可取自由彎曲力的5，在此次設計中取。由于兩處彎曲時的自由彎曲力是一樣，所以根據(jù)上述計算可算得在彎曲時這兩個力的大小為： 同時通過上述對沖裁力及彎曲力的計算可知，在整個沖壓加工過程中，最大力出現(xiàn)在校正彎曲處，而在此過程中為了保證先切斷再進行第一次彎曲，所以會出現(xiàn)第二次彎曲與第一次彎曲同時出現(xiàn)。因此在計算壓力機的壓力時應將兩次結合起

21、來計算。即有：而在選擇壓力機的壓力時，由于校正的數(shù)值比自由彎曲力、壓料力、頂件力大得多，自由彎曲力、頂件力及壓料力均可忽略不計，同時考慮到安全因素可取其系數(shù)為：，所以在選擇壓力機時其公稱壓力必須滿足下式條件： 根據(jù)所算最大沖裁力，初選壓力機為：開式、雙柱曲柄壓力機。第4章 模具壓力中心與計算對復雜的沖壓件或是多凸模的模具的壓力中心進行理論計算的方法。其主要原理為合力對某軸的力矩等于各分力對同一軸的力矩之和，即有： (4-1) (4-2)因此可以求得壓力中心的坐標為： (4-3) 在本次設計中，我們通過對沖壓件的受力分析易知，沖壓件所受的合力即是各分力的代數(shù)和。所以將其代入公式4-3可得： (4

22、-4)通過對圖樣的分析可知，在上述因素中材料的厚度、材料的寬度以及材料的抗拉強度均是不變的，只有其輪廓的周長是變化的，所以在計算中可將公式4-4變換為： (4-5)經(jīng)分析，此沖壓件在垂直于送料的方向上是完全對稱的，所以可將此方向設為y坐標，即有：同時由零件圖可知，彎曲及切斷時的輪廓長度均等于條料的寬度,而沖孔的輪廓周長則為圓弧的周長：因此可將沖壓件多個凸模的位置分布及相應的坐標如圖4.1所示：圖4.1 沖壓件的壓力中心根據(jù)上圖所示的坐標值并將其代入公式4-5可得：第5章 工作部分尺寸計算5.1沖裁間隙沖裁間隙是影響沖裁工序的最重要的工藝參數(shù)，它是指沖載的凸模與凹模刃口之間的間隙值，凸模與凹模每

23、一側的間隙稱為單邊間隙，兩側間隙之和稱為雙邊間隙。在無特殊說明的情況下，沖裁間隙均指雙邊間隙。沖裁間隙的數(shù)值等于凹模刃口與凸模刃口尺寸之差，如圖5.1所示： 圖5.1 凸凹模間隙由圖可得： (5-1)式中 沖裁間隙，；凹模刃口尺寸，；凸模刃口尺寸，。前面已經(jīng)分析過，模具間隙對沖裁斷面質量有非常重要的影響，此外它還對沖裁尺寸精度、模具壽命、沖裁力卸料力和推料力也有較大的影響，因此它是沖裁設計中非常重要的工藝參數(shù)。5.1.1 間隙對尺寸精度及模具壽命的影響(1) 間隙對尺寸精度的影響當間隙較大時，落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸。當間隙較小時，在沖裁完畢后材料的彈性恢復使落料件

24、的尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。沖裁件的斷面錐度也是隨著間隙的增大而增大。(2) 間隙對模具壽命的影響為提高模具壽命，一般采用較大間隙，若制件精度要求不高，則采用合理大間隙，使達到15%25%，模具壽命可提高35倍。5.1.2 合理間隙值的確定原則模具設計時應遵守以下原則：(1) 當沖裁件尺寸精度要求不高或對斷面無特殊要求時，一般采用較大的間隙值。當沖裁件尺寸精度要求較高或對斷面質量有較高要求時，則盡量選擇較小的間隙值；(2) 確定的模具的間隙值應滿足：；(3) 考慮到模具在使用過程中的逐步磨損，新制作模具時宜采用最小間隙值。5.1.3 合理間隙值的確定合理間隙值的確定方法有三種：公式法、經(jīng)

25、驗值法和查表法2。在本次設計中采用查表方法來確定沖裁模具間的間隙，由于的要沖裁的零件為一般尺寸精度斷面質量要求，其間隙為：25.2沖裁模刃口尺寸的計算5.2.1 凸、凹模刃口尺寸計算原則(1) 落料時，落料件的外尺寸等于凹模的內尺寸；沖孔時，沖孔件的內徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。所以落料模應以凹模為設計基準，然后按間隙確定凸模尺寸；沖孔模應以凸模為設計基準，然后按間隙確定凹模尺寸。(2) 凸、凹模應考慮磨損規(guī)律。凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了提高模具的使用壽命，保證沖裁件的尺寸精度要求，設計落料模時，制造模具凹模的刃口的基本尺寸（即設計尺寸）應趨向于工件的

26、最小極限尺寸；設計沖孔凸模時，其刃口基本尺寸應趨向于工件孔的最大極限尺寸。(3) 凸、凹模之間保證合理的間隙值。由上面分析知道，對于落料件，凹模是設計基準，間隙應由減小凸模尺寸來取得；對于沖孔件凸模是設計基準，間隙應以增大凹模尺寸來取得。由于間隙在模具磨損后增大，所以在設計凸、凹模時均取最小合理間隙，這樣可以保證模具具有一定的使用壽命。在本次設計中零件沒有標注尺寸公差，對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的it14級來處理,圓形件一般按it10級來處理，工件尺寸公差按入體原則標注為單向公差。(4) 凸、凹模刃口尺寸的計算要考慮模具制造的特點。5.2.2 沖裁凸、凹模刃口尺寸計算模具刃口尺寸及其公差

27、的計算與加工方法有關，基本上可以分為兩類，一是分開加工，另一種則是配合加工，由于配合加工精度較低，故生產(chǎn)中以及本設計中均采用分開加工的方法。采用分開加工必須滿足下列條件： (5-2)如果其偏差值不符合上述原則時則按下面公式重新計算： (5-3) (5-4)由上分析并根據(jù)計算原則，可計算凸、凹模工作部分尺寸如下：對于沖孔模： (5-5) (5-6)對于切斷模： (5-7) (5-8)式中 、分別為切斷模凹模、凸模的基本尺寸；、分別為沖孔模的凸模、凹模的基本尺寸；切斷件的最大極限尺寸；沖孔件的最小極限尺寸；沖裁件的公差。根據(jù)前面的分析可得孔的it10級的公差值為：，切斷時的it14級的公差值為：6

28、，故可將沖裁時的極限尺寸標注為：切斷時：沖孔時：、分別為凸模、凹模的制造公差，凸模公差取下偏差，凹模取上偏差。在本設計中，沖裁模一個為切斷模，視為落料模，因為切斷加工為單邊工作，并且查得的公差值應除以2，所以其基本尺寸為，所以可得模具的制造公差為：，2另一個為沖孔模，其基本尺寸為：，所以有：，2磨損系數(shù)切斷時：，沖孔時：2通過資料已查得沖模設計中的合理間隙的最大及最小值，其差值為：又因為在沖孔時有：；切斷時有：。所以兩處沖裁均滿足分別加工時的條件：。故在沖裁時模具尺寸計算為：切斷時：沖孔時：在寬度方向上可以根據(jù)沖壓件的條料寬度選擇，此設計中條料寬度為40mm，所以在進行模具設計時均選擇比條料稍

29、寬一些，此處取其為：45mm。5.3彎曲刃口尺寸的計算5.3.1 凸、凹模圓角半徑的確定(1) 凸模的圓角半徑當彎曲件的相對彎曲半徑較小時，凸模圓角半徑小于彎曲件的彎曲半徑，但必須大于最小彎曲圓角半徑。若小于最小相對彎曲半徑，則可先彎成較大的圓角半徑，然后再采取整形工序進行整形。具體來講為當彎曲件的相對彎曲半徑小于58，且不小于時，凸模的圓角半徑一般等于彎曲件的圓角半徑。若彎曲件的圓角半徑小于最小彎曲半徑即時，則應可先彎成較大的圓角半徑，然后采用整形工序進行整形，以使其油菜花滿足彎曲件的圓角要求。當彎曲件的相對彎曲半徑較大，精度要求較高時，由于圓角半徑的回彈量大，凸模的圓角半徑應根據(jù)回彈值作相

30、應的修正。在此次設計中，通過前面工藝參數(shù)的設計計算已知，彎曲件的最小彎曲半徑為：，彎曲件的圓角半徑為：，材料厚度為：。因此根據(jù)上述設計原則有：且故可以取凸模的圓角半徑為彎曲件的圓角半徑即：雖然設計中的彎曲件具兩個彎曲部位，但它們的設計參數(shù)均一樣，所以在設計其模具時兩處也可以采取部分相同的工藝參數(shù)，因此兩處凸模的圓角半徑均取相同值。(2) 凹模的圓角半徑凹模的圓角半徑的大小對彎曲變形力和制件的質量均有較大的影響，同時還關系到凹模厚度的確定。凹模圓角半徑過小，會使彎矩的力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑進時阻力增大，從而增加彎曲力，并使制件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕；凹模圓有過大，則會影響坯料定位的準確性；當兩

31、邊彎曲時，凹模兩邊的圓角要求制造均勻一致，若兩邊的圓角有差異時，毛坯兩側移動的速度不一致，使其發(fā)生偏移，在生產(chǎn)中常是根據(jù)材料的厚度來選擇凹模的圓角半徑，因此可得：當時，(36)當時，(24) 當時，則有5因此，根據(jù)本次彎曲設計的要求可知，材料厚度為，所以應按第二式來選擇凹模的圓半徑，同時考慮到此設計中第一次彎曲與切斷凹模為一個整體，并且刃口間的距離較小，其彎曲凹模圓角也應適當減小，在第二次彎曲時可根據(jù)結構的特征選擇鑲塊式凹模，則圓角半徑也應適當減小。所以綜上考慮可?。簩τ诎寄５膱A角半徑當然也可以根據(jù)相關設計手冊來選取，此處不再著進一步說明了。同凸模圓角半徑確定原則一樣，對兩處彎曲的凹模圓角半徑

32、均取相同的數(shù)值。5.3.2 凹模深度的確定在此部分設計前，可基于本次設計內容，將凸模和凹模的結構尺寸用圖5.2來表示以清晰的認識。圖5.2 彎曲模結構尺寸凹模工作部分的深度將決定板料的進模深度，同時也影響彎曲件直邊的平直度，對工件的尺寸精度造成一定的影響。當深度過小時，若坯件彎曲變形的兩直邊自由部分長，彎曲件成形后回彈較大，而且直邊不平直。若過大，則模具材料消耗較多，而且要求壓力機具有較大的行程。只有當直邊高度較小、且尺寸精度要求較高時，才需要在彎曲時將直邊全部壓入凹模。對于v形件及u形件加工時的凹模的深度值均是根據(jù)彎曲時其直邊的高度按設計手冊的規(guī)定來選取，因此對于不同的直邊高度就會有不同的凹

33、模深度值。在本次設計中有兩處彎曲，應分別根據(jù)其直邊高度來選擇相應的凹模深度值，以保證彎曲的質量和精度。雖本次設計中為l形工件，但其為v形件的另一種彎曲形式，所以在選擇凹模深度值時，按v形件的標準來進行選擇。從工件零件圖分析可得，在第一次彎曲時，其結構示意圖如圖5.2(a)所示，它的直邊高度為：，因此凹模深度值為：7，故此處可取凹模深度值為：在進行第二次彎曲時其結構示意圖如圖5.2(b)所示，根據(jù)零件圖的分析可得它的直邊高度為：，同樣得凹模深度值為：1520mm7，故在第二次彎曲時取凹模的深度值為：5.3.3 凸、凹模間隙的確定通過前面彎曲件的分析，我們知道彎曲模之間的間隙是一個十分重要工藝參數(shù)

34、，因此應對其進行具體的計算選擇。在對彎曲模進行間隙分析時，其間隙也常是指凸、凹模的單邊間隙值，如圖5.2(a)所示。對于v形件彎曲模，由于它有兩種形式，所以由前面分析知道，對第一種形式的v形彎曲模，它的凸、凹之間的間隙是由調節(jié)壓力機的裝模高度來控制的，在模具設計時可以不考慮。但對于另一種v形彎曲l形也即是本次設計中所示的方式，它的間隙不能能由壓力機的裝模高度來保證，所以根據(jù)其形式，可將其視為u形件的一部分，因此在進行其模具間隙計算時按u形件的間隙計算方法進行計算。對于u形件彎曲模具設計，凸、凹模之間的間隙值對彎曲件的回彈、表面質量和彎曲力均有很大的影響，間隙越大，回彈增大，工件的誤差也就越大；

35、間隙過小，會使零件邊部壁厚減薄，降低凹模壽命，因此應當確定合適的間隙值。同時由于設計中所采用的材料為q235屬于黑色金屬，故在計算間隙時按以下公式進行計算： (5-9)式中 凸、凹模單邊間隙； 材料厚度的最大值； 間隙系數(shù)，它與彎曲件的彎曲高度和彎曲寬度有關。由于在設計零件圖中未標注材料厚度的極限偏差，所以根據(jù)前述規(guī)定選擇其公差為it14級公差，并設其公差值為：，則按照設計手冊，對常用鋼板的厚度偏差標注為：，所以有：，因此式5-9變化為： (5-10)所以對兩處彎曲的間隙分別計算得：第一次彎曲：因為，故，得：2，其間隙計算得：第二次彎曲：因為，故,得：2，其間隙計算得：5.3.4 凸、凹模寬度

36、尺寸與公差 由于彎曲件尺寸的標注和尺寸的允許偏差不同，所以凸、凹模工作部分的尺寸的計算方法也有所不同。一般原則是：工件標注外形尺寸時則模具以凹模為基準件，間隙取在凸模上；反之，工件標注內形尺寸時則模具以凸模為基準件，間隙取在凹模上?；鶞释埂寄５某叽缂肮顒t應根據(jù)彎曲件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī)律等因素確定。在本次設計中，由零件圖知其標注為外形尺寸標注方法，并且為單向偏差，因此在計算時以凹模為基準進行設計。其計算方法為： (5-11)5 (5-12)式中 彎曲件的基本尺寸； 、凸、凹模寬度； 彎曲件的尺寸偏差； 、凸、凹模的制造偏差，一般按級精度選用，一般取凸模的精度比凹模的精度高一

37、級。所以根據(jù)其直邊高度查得凸、凹模的制造公差分別為：第一次彎曲：，；第二次彎曲：，。又因為在未注公差的情況下值按it14計算，因此對兩次彎曲則有：，由于在第一次彎曲時，板料很長，因此在進行模具設計時只要保證其直邊能能正常加工即可，所以此時凸模的基本尺寸可參照凹模的深度來確定，它與凹模之間的間隙主要是依靠在模具在裝配時的尺寸來保證，故可以取其基本尺寸為： 此處凹模與切斷為一體，只需考慮單邊因素，只要滿足其間隙值即可。第二次彎曲時，由于模具只有一邊彎曲，另一邊為沖裁，所以凸、凹模尺寸計算為：在寬度方向上同沖裁設計一樣均取模具寬度為：45mm。第6章 模具總體設計在前述的設計計算中，我們已經(jīng)對沖壓模

38、具的刃口結構形狀、結構尺寸和公差以及間隙進行了設計，此部分主要對模具上各類零件在總體結構上的形狀及尺寸進行設計計算。雖然各類沖壓模具的復雜程度不同，所含零件各有差異，但根據(jù)其作用可歸納為以下幾類零件的設計。1 工作零件工作零件是直接使被加工材料變形、分離，至成為工件的零件，如凸模、凹模、凸凹模等。2 定位零件定位零件是控制條料的送進方向和送料距離，確保條料在沖模中的正確位置，如擋料銷、導正銷、導尺、定位銷、定位板，導料板、側壓板和側刃等。3 壓料、卸料與頂料零件壓料、卸料與頂料零件包括沖模的卸料板、頂出器等。卸料與頂料零件在沖壓完畢后，將工件或廢料從模具中排出，以使下次沖壓工序順利進行。4 導

39、向零件導向零件的作用是保證上模對下模相對運動精確導向，使凸模與凹模之間保持均勻的間隙，提高沖壓件品質。如導柱、導套、導筒等。5 固定零件固定零件包括上模板、下模板、模柄、凸模和凹模的固定板、墊板、限位器、彈性元件、螺釘、銷釘?shù)?。這類零件的作用是使上述四類零件聯(lián)接和固定在一起，構成整體，保證各零件的相互位置，并使沖模能安裝在壓力機上。6.1 模具工作零件的設計模具的工作零件設計主要是指凸、凹模的總體結構設計以及對其進行強度校核。6.1.1 凸模的總體結構設計在進行此部分設計時，必須注意到在第二次彎曲時，凸模即作彎曲凸模也作沖裁切斷時的凸模，同時還是沖孔時的凹模。故此時的模具為凸凹模，它的內外緣均

40、為刃口，內外緣之間的壁厚取沖裁件的尺寸，它不像一般的凹模那樣可以將外緣輪廓尺寸擴大，從強度考慮，壁厚受最小值的限制。此設計中凸凹模采取正裝的方式，其內腔不積存廢料，脹力小，同時沖壓件選材為q235屬于黑色金屬，所以其最小厚度應為工件厚度的1.5倍，同時不能小于。故由此可算得凸凹模的最小壁厚為：所以根據(jù)前面對沖裁及彎曲模刃口尺寸的計算結果可算出凸凹模的左右壁厚為：因此凸凹模設計滿足最小壁厚條件。1 凸模的結構設計從所要加工的制件的形狀上分析，該設計中的凸模既有圓形刃口凸模也有矩形刃口凸模。(1) 對于圓形凸模按照國家標準規(guī)定的凸模的標準結構形狀如6.1所示：圖6.1 圓形凸模的結構與尺寸規(guī)格在上

41、圖a所示的凸模為較大直徑的凸模，圖(b)所示為較小直徑的凸模，這兩種凸模適合于沖裁力和卸料力較大的場合。圖(c)所示為快換式小凸模，它的維修很方便。前兩種為臺價式凸模，其裝配修磨方便，強度和剛性較好，工作部分的尺寸由計算而來。與凸模固定板按過渡配合(m6)，最大直徑部分的作用是形成臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。通過上述分析，沖孔凸?？蛇x擇圖(a)所示的結構形式。模具的結構常分為整體式和鑲塊式兩種。如果采用整體式結構，將會給加工或熱處理帶來困難，而且當發(fā)生局部損壞時，就會造成整個凸、凹模的報廢。而采用鑲塊結構則會避免上述缺點，節(jié)約了模具鋼，刃口尺寸和沖壓間隙容易得到控制和調整，壽命較長

42、；便于維修與更換已損壞或過度磨損的部分，延長模具總壽命，降低模具成本。因此，考慮綜上因素考慮，第二次彎曲時的凹模選擇鑲塊式凹模。(2) 對于矩形凸模在實際生產(chǎn)中也是應用比較廣泛的，此種凸模也可以采用臺階式，如圖6.2所示：圖6.2 矩形臺階式凸模當采用此種結構時，其固定部分應盡可能簡化成簡單、規(guī)則形狀的幾何截面，大多為圓形或矩形，因為此時凸模固定板上的型孔為標準尺寸孔，加工較為容易。當采用圓形截面時，一定要在固定端配合處加止動銷，而矩形截面就不需要了。所以基于凸模的結構形狀我們選擇以矩形截面作為固定部分，也采用臺階式凸模。2 凸凹模寬度及長度的確定由沖壓件結構可知道，在凸模固定板上要安裝安裝兩

43、個凸模，因此為了避免沖壓力的最大值不同時出現(xiàn)，應將凸模設計成不同高度，采用凸模工作端面呈臺階式布置，以降低總的沖壓力。同時從沖壓件的零件圖我們可知，第二次彎曲時的凸模必須比第一次彎曲時的凸模長。所以我們先對凸凹復合模進行結構尺寸設計，如圖6.3所示：圖6.3 凸凹模結構示意圖(1) 寬度尺寸的確定通過前面的設計計算已知，凸模的最大刃口尺寸為：在切斷時有：由于第一次彎曲后的直邊高度為，安全距離可取510mm，選擇為。所以為了保證不讓其與凸模發(fā)生干涉，則凸模的最小尺寸處應與彎曲件的端面保持適當?shù)木嚯x，即必須滿足如下條件：所以可推導出：故可求得：從而確定凸凹模上的最小寬度尺寸取為：可取2，所以計算得

44、：凸模固定處的臺階寬度尺寸可比稍大即可，可得：2(2) 凸模長度的確定由圖6.3可得凸凹模的長度為： （6-1)式中 凸凹模的長度； 凸模固定板的厚度，?。?彎曲件直邊高度，由零件圖可得：； 為附加長度，根據(jù)彎曲件的結構尺寸可知，彎曲件凹模深度為：，所以凸模固定板下邊緣與彎曲件上邊緣的距離必須大于此值，同時考慮到凸模的修模量，一般安全距離取1520mm，所以由些可取附加距離為：。因此凸凹模的整體長度為：3 第一次彎曲凸模寬度及長度的確定(1) 凸模寬度的確定根據(jù)前面設計可畫其凸模結構示意圖如圖6.4所示圖6.4 第一次彎曲凸模結構由前計算知此次彎曲凸模刃口尺寸取為：所以同前面計算方法一樣，取凸

45、模過渡圓角半徑為：2，所以可計算得： (2) 凸模長度的確定通過前面的分析知，此彎曲凸模應比凸凹模短，兩個凸模不應相差太大，只需要能夠保證在切斷之后再進行彎曲的條件即可。而通過前面的計算可知：第二次彎曲凹模深度為：第一次彎曲凹模深度為：所以其差值足以滿足在切斷之后再進行第一次彎曲，故可求得第一次彎曲凸模的長度為：4 沖孔凸模的寬度及長度的確定(1) 凸模的寬度的確定通過上述分析，可將凸模的結構示意圖表示為圖6.5所示：圖6.5 沖孔凸模結構圖所以凸模的寬度可取為：(2) 凸模長度的確定從圖中我們可看到，要確定凸模的長度，推板的長度對其也有一定的影響，按照沖壓設計相關資料可取其厚度為：，并取凸模

46、各段尺寸分別如上圖所示。圖中為下模固定板厚度，所凸模的長度可設計為上圖所示長度，則其總長為：同時可取凸模臺階厚度為。6.1.2 凹模的總體結構設計在上節(jié)及前面的設計中已經(jīng)確定了凹模的刃口形式及結構，本節(jié)將具休設計凹模的外形結構尺寸。凹模的外形尺寸應保證模具有足夠的強度和剛度。由于凹模的結構型式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，一般根據(jù)沖壓件尺寸和板料的厚度以及彎曲凹模深度等因素來進行確定。首先從第二次彎曲凹模的設計上來分析，因為在此處，凸模下降的距離最大，所要求的凹模的厚度也相對，較大。所以從圖6.5我們可看出，凹模的厚度應為彎曲時凹模的深度、推料塊及間隙等尺寸的總和，故可按下式計算凹模的厚度： (6

47、-2)所以通過前面的計算已知：， 將各數(shù)值代入公式可得第二次彎曲時凹模的厚度為：其次是對第一次彎曲凹模及切斷凹模厚度的確定。而沖裁時凹模的計算按材料公式6-1及6-2經(jīng)驗公式來確定其外形尺寸得：厚度：5 (6-3)凹模壁厚（刃口到邊緣的距離）：5，取。式中 沖裁件最大外形尺寸，則； 考慮坯料厚度影響的系數(shù)，5由此可得切斷時凹模的厚度為：凹模壁厚為：第一次彎曲時直邊的總長度為，然而為了保證加工的順利進行，切斷與第一次彎曲之間的距離應保持在左右，同時考慮到端面精度的問題，可取其距離為：故不滿足沖裁切斷設計要求，所以可以選擇較好的模具材料以及采取改進凹模結構的方式來解決此問題。其材料的選擇將在后面進

48、行選擇，此處僅對其進行結構設計如圖6.6所示：所以可取凹模厚度為：又因為凹模的深度為：圖6.6 第一次彎曲及切斷凹模在此處彎曲后也需要板料頂回原來的高度，所以也需要有頂料裝置，可根據(jù)所設計的沖壓結構選擇其參數(shù)為：6.2 定位零件及定位方式的設計6.2.1 導料裝置常用的導料裝置為導料銷和導料板。為使條料的順利通過，兩導料板之間的距離應該等于條料的最大寬度加上雙邊間隙值。本次設計中的沖壓零件為形狀簡單的復合沖壓加工，所以可以選擇以導料板方式作為導料裝置。因為條料厚度為，并采用無側壓的方式，所以導料板與條料之間的最小間隙值為：2故導料板的間距為：其結構尺寸如圖6.7所示：圖6.7 導料板結構圖得：

49、，56.2.1 擋料裝置擋料件可以限定條料的送進距離，并起到定位的作用，其主要形式有固定擋料銷、活動擋料銷、臨時擋料銷、自動擋料銷和側刃等。通過分析，此設計中可選用自動擋料銷作為擋料裝置，達到連續(xù)沖壓的目的。6.3 壓料、卸料與頂料零件的設計在本次模具設計中，根據(jù)沖壓零件的結構特征，在進行沖壓時，不必設計卸料及壓料裝置，所以在此主要對頂料件進行設計。頂料零件的作用是從凹模中卸下沖壓件或廢料的裝置，在通常情況下將從上模內卸料的裝置稱為推件，而將下模內卸料的裝置稱為頂件。1 推件裝置可分為剛性推件裝置和彈性推件裝置(1) 剛性推件裝置 在復合模中，為確保沖孔凸模的支承剛度，推板的平面形狀尺寸只要能

50、夠覆蓋到連接推桿，本身剛度又足夠即可，沒必要設計得太大，安裝推板的孔也不至于太大，設計時可根據(jù)實際需要選擇標準推件板的結構。由于剛性推件裝置的推件力大，而且工作可靠，應用十分廣泛，不但可用于倒裝式?jīng)_模中的推件，而且也用于正裝式?jīng)_模中的卸件或推出廢料，在沖裁板料較厚的沖裁模中，適用于采用這種推件裝置。(2) 彈性推件裝置 對于平直度要求較高的薄板沖裁件，適于采用這種裝置。這種結構以彈性元件的彈力替代打桿提供推件塊的推力。采用這種結構沖件的質量較高，重要的是彈性推件裝置中的彈性元件必須有足夠的彈力，必要時應選擇彈力較大的聚氨脂橡膠、碟形彈簧等，否則沖件容易嵌入邊料中，取出零件麻煩。根據(jù)模具的結構，

51、可以把彈性元件裝在推板上，也可以裝在推件塊上。2 頂件裝置 此裝置一般是彈性的。在彈性頂件的正裝式復合模中，頂件裝置的基本零件是頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器，彈頂器可以做成通用的，其彈性元件是彈簧和橡膠，大型壓力機本身有氣墊作為彈頂器。在本設計中有三處頂料件裝置，所以根據(jù)上述分析，分別對其結構尺寸設計。對第一次彎曲、第二次彎曲及切斷處的頂件裝置設計。在此處頂件裝置的作用在于將彎曲之后的條料頂回原來的高度，以便于送料機構送料的順利進行。而對沖孔處的推件裝置，作用在于頂出廢料和達到卸料的目的。所以對此三者的結構尺寸設計如下圖6.8所示：圖6.8 推件及頂件結構圖6.4 導向零件的設計對于生產(chǎn)

52、批量大,要求模具壽命長、便于安裝、精度高的沖壓模具，都應用導向裝置。常用的導向裝置有導板式、導柱導套式和滾珠導套式。沖壓成形復雜時，導板孔加工困難。為了避免熱處理變形，時常不進行熱處理，所以其耐磨性較差，實際上很難達到和保持穩(wěn)定的導向精度。因此，生產(chǎn)中廣泛地采用導柱、導套導向。因此根據(jù)上述分析可將本設計中的導向方式設計成為對角布置的導柱導套方式，其結構及尺寸如圖6.9所示：圖6.9 導柱導套結構尺寸圖6.5 固定零件的設計沖模的固定零件有模柄，上、下模板，凸凹模固定板，墊板，螺釘和銷釘?shù)取? 模柄中、小型沖模一般通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。本次畢業(yè)設計題目及零件的結構特征而選擇以凸緣式的方式進行模柄的固定。其結構如圖6.10所示圖6.10 模柄固定方式示意圖2 模板上、下模板與導向裝置的總體稱為模架，而無導向裝置的一套上、下模板稱為模座。模具設計時，通常是按標準選用模架或模座。進行模板設計時，圓形模板的外徑應比圓形凹模直徑大3070mm。同樣，矩形模板的長度應比凹模長度大4070mm，而寬度取與凹模相同