卡箍模具設(shè)計(jì)論文說明

1、 . . . 1.前言1.1沖壓模具行業(yè)的研究現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的 高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè) 模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集 團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)

2、已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近幾年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些國模具企業(yè)已普與了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、 Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、 Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展

3、模具技術(shù)的 研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和 級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國模具行業(yè) 擁有不少的用戶。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚 目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/

4、CAE/CAM技術(shù)的普與率不高；許 多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。在國，模具工業(yè)起步較晚。從總體上看，我國與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中額比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普與率尚待提高，許多先進(jìn)技術(shù)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等。特別是在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具上，一方面技術(shù)差距明顯，另一方面產(chǎn)能也不能滿足國的需要，因而仍需大量從國外進(jìn)口。主原因是：專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。目前專業(yè)化程度不到10%，而標(biāo)準(zhǔn)化也只有2

5、0%;模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差;制造周期長，模具精度不高，制造技術(shù)落后;模具壽命短，新材料使用量不到10%；力量分散，管理落后等。近10年來，中國模具工業(yè)的一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國約有模具生產(chǎn)廠點(diǎn)2萬 余家，從業(yè)人員有50多萬人，全年模具產(chǎn)值達(dá)534億元人民幣。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件 發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場(chǎng)的專業(yè)模具廠家數(shù)量與能力增加較快。隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入，“三資”與民營企業(yè) 的發(fā)展很快。 中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展

6、快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。中國模具制造市場(chǎng)大多被外資企業(yè)占據(jù)。：。目前大部分模具廠均由外國購買高中檔設(shè)備，而低檔設(shè)備則購自，國機(jī)床廠所占的份額很少。國機(jī)床廠亦顯示出對(duì)模具行業(yè)的冷淡，以2006年第十一屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)為例，境外主要機(jī)床廠均積極報(bào)名參加，相反，國許多模具設(shè)備企業(yè)沒有參加，即使有，展位面積卻很小。近年來，我國模具技術(shù)的進(jìn)步主要表現(xiàn)在：1)研究開發(fā)了十幾種模具新鋼種和硬質(zhì)合金材料等新材料，并采用了一些熱處理新工藝，使模具壽命得到延長。2）發(fā)展了一些多工位級(jí)進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)

7、品，并根據(jù)國生產(chǎn)需要研制了一批精密模。3）研究開發(fā)了一些新技術(shù)和新工藝，如模具表面拋光、模具鋼的超塑性成形技術(shù)和各種快速成模技術(shù)等。4）模具設(shè)備已得到了叫較大的發(fā)展，國已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、計(jì)算機(jī)控制仿行銑床、CNC火花切割機(jī)以與精度的電火花成形機(jī)床等。5）模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（模具CAD/CAM）已在國數(shù)十個(gè)單位得到開發(fā)應(yīng)用。早在20世紀(jì)50年代，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家就集中了部分優(yōu)勢(shì)人才和資金，結(jié)合市場(chǎng)需要，將模具作為一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)來發(fā)展，因而取得了明顯的效果。經(jīng)過多年的開發(fā)，不僅在模具精度、模具優(yōu)化和可靠性設(shè)計(jì)等方面形成了新的理論和方法，為適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速制模，開辟新的

8、效益空間打下了基礎(chǔ)。 美國是世界上的超級(jí)大國，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國家。據(jù)1989年統(tǒng)計(jì)，美國模具行業(yè)有12554個(gè)企業(yè)，從業(yè)人員17.28萬人，模具總產(chǎn)值達(dá)64.47億美元。日本模具工業(yè)是從1957年卡斯發(fā)展起來的，當(dāng)年模具總產(chǎn)值僅有106億日元，到1991年總產(chǎn)值已超過17900億日元，在34年間增長了169倍。歐、美、日等發(fā)達(dá)國家廣泛地使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)三維造型、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息交換與智能化技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)。一些高集成化、高智能化、高網(wǎng)絡(luò)化、綠色化的先進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展，給模具工業(yè)帶了巨大的效益和深刻的變化。隨著模具技術(shù)的進(jìn)步，國外模具CAD/CAM領(lǐng)

9、域的新技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：高速加工技術(shù) 、逆向工程技術(shù)、快速成形技術(shù)和虛擬制造技術(shù)等等。1.2.沖壓模具行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) ，模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù) 是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普與CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù) 的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、

10、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技 術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加 工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。(3)模具掃描與數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已 有的數(shù)控銑床與加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工

11、程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng) 已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù) 控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到 發(fā)展。 (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般

12、為80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料與先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(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應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 此外，根據(jù)我國模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，今后應(yīng)朝以下幾個(gè)方面發(fā)展：1）開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具，以滿足國市場(chǎng)的需求。2）加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。3）大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM/CAE技術(shù)，提高模具制造過程的自動(dòng)化程度。4）積極開發(fā)模具新

13、品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。5）發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需求。2. 零件的成形工藝性分析2.1. 零件圖 零件簡(jiǎn)圖：如圖（2.1-1）所示 零件名稱：卡箍生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235 板厚：2.2mm 圖（2.1-1） 零件圖2.2. 零件的工藝分析根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和批量要求，可采用落料沖孔、彎曲兩道工序沖壓成形。2.2.1沖裁件工藝分析沖裁件如圖（2.2-1） 圖（2.1-1）沖裁件圖1）. 材料：鋼板Q235，具有良好的沖壓性能。2）. 結(jié)構(gòu)形狀：該零件比較簡(jiǎn)單，沖裁件外形要盡量避免尖銳清角。3）. 尺寸精度：該零件的尺寸無其他特殊要求，利用普通沖裁方式可以達(dá)到

14、零件圖樣的要求。尺寸精度按IT14級(jí)，查標(biāo)準(zhǔn)公差表。尺寸均適宜于沖裁加工根據(jù)以上分析，該零件的工藝性能較好，可以用沖裁加工。2.2.2彎曲件工藝分析彎曲件如圖（2.2-1）（1）. 結(jié)構(gòu)與尺寸：工件的尺寸精度要求不高，材料強(qiáng)度一般。該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸較小。孔邊距離>2t。均適宜于彎曲加工。（2）精度:零件尺寸無特殊公差要求，表面粗糙度要求不高，屬一般彎曲精度，利用普通彎曲方式可以達(dá)到零件圖樣要求，尺寸公差可選用IT1314級(jí)。（3）材料：工件的材料Q235，屈服強(qiáng)度375460Mpa，厚度t2.2mm。2.3.工藝方案的確定2.3.1.工藝方案方案一：采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖孔、落料和彎曲；方

15、案二：先采用落料沖孔復(fù)合模、再進(jìn)行彎曲；方案三：先落料、再彎曲和沖孔。2.3.2.工藝方案的分析與確定現(xiàn)分析比較各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)：第一方案的特點(diǎn)是采用一副模具，各個(gè)工步依次進(jìn)行加工，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與無人化操作，具有很高的生產(chǎn)效率。這個(gè)方案的缺點(diǎn)是需要采用自動(dòng)送料裝置，而且模具設(shè)備費(fèi)用高，所需的壓力機(jī)也較大。第二方案的特點(diǎn)是分化了工序，采用兩副模具可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低成本，并且可以保證零件精度要求。這個(gè)方案的缺點(diǎn)是自動(dòng)化效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高。第三方案的特點(diǎn)是落料模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，彎曲沖孔復(fù)合模的彎曲角可以得到保證。這個(gè)方案的缺點(diǎn)是彎曲沖孔模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。經(jīng)分析、比較最后確定方案二比較合理。對(duì)于彎

16、曲回彈，可以用減少間隙的方法來避免或減少回彈。該沖壓件的形狀較為簡(jiǎn)單且對(duì)稱，彎曲部分有R2 mm的圓角過渡。尺寸精度要求不高。材料為Q235鋼，其沖壓性能好，孔與外緣的壁厚較大，而復(fù)合模中的凸凹模壁厚部分具有足夠的強(qiáng)度。因此該沖壓件可選用落料、沖孔與彎曲的復(fù)合模。3. 沖壓模具的設(shè)計(jì)3.1.排樣沖壓件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。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。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣的經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)

17、是材料的利用率。要提高材料的利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料可分為兩種情況。（a）結(jié)構(gòu)廢料：由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需求，如工件空的存在而產(chǎn)生的廢料，稱為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。（b）工藝廢料：工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。因此，提高材料利用率主要從減少工藝肥料著手，同一個(gè)工件，可以有幾種不同的排樣方法。合理的排樣方法，應(yīng)是將工藝廢料減到最少。根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可分為三種：（a）.有廢料排樣：沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之

18、間都有工藝余料（搭邊）存在。沖裁后搭邊稱為廢料。（b）.少廢料排樣：沿工件的外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在。（c）.無廢料排樣：工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。有廢料排樣法的材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。少、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時(shí)，材料只有料頭、料尾損失，材料利用率可達(dá)85%95%，少廢料排樣法也可以達(dá)到70%90%。同時(shí)，少、無廢料法有利于一次沖裁多個(gè)工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這兩種排樣法沖切邊周邊減少，所以還可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖

19、裁力。沖壓過程中不允許有零星碎料殘留在模具表面。經(jīng)過綜合考慮，采用有廢料的排樣方案。查書（）中表2-13查得最小搭邊值a2.2mm,側(cè)面a12.5mm排樣圖如圖 （3.1-1）所示。圖 (3.1-1) 排樣圖3.2. 計(jì)算材料利用率查書（）中式（2-21）得一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為 （3.2-1）式中 A 沖裁件面積（包括沖出的小孔在）（mm2）； n 一個(gè)進(jìn)距沖件數(shù)目； B 條料寬度（mm）；H進(jìn)距（mm）；沖壓毛坯面積A: A110.67×303320.1（mm2）料寬度B：B110.67+2.5×2115.67（mm）進(jìn)距h: h30+2.232.2（mm）所以 89.

20、14%3.3 毛坯的尺寸計(jì)算按彎曲件展開來計(jì)算，零件由直邊和圓弧組成。 零件如圖（3.3-1）所示圖（3.3-1） 零件圖圓弧部分中性層展開長度圓弧部分應(yīng)變中性層展開長度查書（）式（2.3-44）得L彎××（r+xt）/180° （3.3-1）式中 L彎 圓弧部分應(yīng)變中性層展開長度（mm） 彎曲中心角（°） r 圓角半徑（mm） x 應(yīng)變中性層位移系數(shù) t 零件厚度（mm）L圓1：圓弧部分中性層位移系數(shù)由r1/t2/2.20.909，查書（）表2.3-1得x10.31。圓弧中心角190°L圓1 ×1×（r1+x1t）/180

21、° 3.14×90°×（2+0.31×2.2）/180° 4.21（mm）L圓2：圓弧部分中性層位移系數(shù)由r2/t20/2.29.09，查書（）表2.3-1得x20.5。圓弧中心角2180°L圓2 ×2×（r2+x2t）/180° 3.14×180°×（20+0.5×2.2）/180° 66.25（mm） L圓3：圓弧部分中性層位移系數(shù)由r3/t20/2.29.09，查書（）表2.3-1得x30.5。圓弧中心角3180°L圓3×

22、;3×（r3+x3t）/180°3.14×90°×（2+0.31×2.2）/180°4.21（mm）a. 直邊部分中性層展開長度直邊部分中性層展開長度就等于直邊的長度L直180-40-2×218（mm）L直280-40-2×218（mm）故 坯料的展開長度為LzLz L圓1+ L圓2+ L圓3+ L直1+ L直2 4.21+66.25+4.21+18+18 110.67（mm）3.4. 沖壓力的計(jì)算完成本制件所需的沖壓力由沖孔力、落料力、卸料力和推件力組成。該模具采用彈性卸料和下出料方式。沖裁力的大小主要

23、與材料力學(xué)性能、厚度與沖裁件分離的輪廓長度由關(guān)。3.4.1. 沖孔力計(jì)算查書（）中式（2-2）得用平刃口模具沖孔時(shí)，沖孔力F可按下式計(jì)算：F1 Ltb （3.4-1）式中 F 沖孔力（N）；L 孔的周邊長度（mm）； t 材料厚度（mm）；b 材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）；零件材料為Q235，查書（）中表1.3-33的b375460MPa。這里取b420MPa?？椎闹苓呴L度L：L2×D2×3.14×850.24（mm）材料厚度t: t2.2 (mm)則 F1 Ltb 50.24×2.2×420 46.4×103（N）3.4.2. 落料力查

24、書（）中式（2-2）得F2 Ltb （3.4-2）式中 L 落料件的周邊長度落料件的周邊長度L：L110.67×230×2281.34（mm）材料厚度t: t2.2 (mm)則 F2 Ltb 281.34×2.2×420 260.0×103（N）3.4.3. 落料時(shí)的卸料力從凸模上將零件或廢料卸下來所需的力稱為卸料力。卸料力是由壓力機(jī)和模具的卸料裝置獲得的，影響這些力的主要因素有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以與潤滑情況等要準(zhǔn)確計(jì)算這些力是很困難的。查書（）中查得F卸K卸F （3.4-3）式中 F卸卸料力

25、、推件力（N）； K卸卸料力、推件力系數(shù)；查書（）中表2-2得K卸0.040.05，這里取K卸0.05K推K卸F0.05×260.0×103130.0×103（N）3.4.4. 沖孔時(shí)的推件力順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱為推件力。推件力是由壓力機(jī)和模具的卸料裝置獲得的，影響這些力的主要因素有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以與潤滑情況等要準(zhǔn)確計(jì)算這些力是很困難的。查書（）中查得 F推nK推F （3.4-5）式中 F推 推件力（N）； K推 推件力系數(shù)； n 零件個(gè)數(shù)（個(gè)）；查書（）中表2-2得K卸0.055取書（

26、）中圖4-6（d）的凹模刃口形式。其中，取h5mm,則n5/2.22個(gè)。故F推nK推F2×0.055×46.4×1035.10×103（N）所以總沖壓力為F總:F總F1+ F2+ K推+ F推 46.4×103+260.0×103+130.0×103+5.10×103 441.50×103 （N）3.5. 沖壓設(shè)備的選擇為安全起見，防止設(shè)備的超載，可按公稱壓力F（1.61.8）F總的原則選取壓力機(jī)。參照有關(guān)資料書可選取公稱壓力為630KN的J23-63開式雙柱可傾壓力機(jī)，查書（）中表1.4-22得該壓力機(jī)

27、與模具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為：型號(hào)J23-63公稱壓力/KN630滑塊行程/mm120滑塊行程次數(shù)/70最大閉合高度/mm220封閉高度調(diào)節(jié)量/mm90立柱距離/mm340工作臺(tái)尺寸/mm前后480左右710工作臺(tái)孔尺寸/mm工作臺(tái)孔尺寸/mm前后180左右340直徑230模柄孔尺寸/mm直徑50深度70工作臺(tái)板厚度/mm90傾斜角（）303.6. 壓力中心的計(jì)算圖（3.6-1）按比例畫出零件圖形狀，選定坐標(biāo)系x0y,如圖（2.6-1）所示。零件左右對(duì)稱，即x00,零件上下也對(duì)稱，即y00。故該零件的壓力中心即為零件的幾何中心。3.7. 有關(guān)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.7.1. 凹凸模刃口尺寸的計(jì)算查書（）中

28、表2-5用插值法取得沖裁模初始雙面間隙Zmin0.285mm, Zmax0.41mm。則ZmaxZmin0.410.2850.125（mm）對(duì)沖8mm孔：采用凸、凹模分開加工。凸、凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。這種方法適合于圓形或形狀簡(jiǎn)單的工件，為了保證凸、凹模間初始間隙小于最大合理間隙Zmax，不僅凸、凹模分別標(biāo)注公差，而且要求有較高的制造精度，以滿足以下條件：p+dZmaxZmin （3.7-1）查書（）中表2-10得凸、凹模的制造公差：p0.02mm, d0.020mm校核： p+d0.02+0.0200.040（mm）所以瞞足式（3.7-1）的條件。 凸、凹模分開加工

29、可使凸、凹模自身具有互換性，便于模具成批制造。但需要較高的公差等級(jí)才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。根據(jù)原則，應(yīng)先確定凸模尺寸，使凸模標(biāo)稱尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，再增大尺寸以保證最小合理間隙。 查書（）中式（2-8）、（2-9）得 （3.7-2） （3.7-3）式中 dp、dd 沖孔凸、凹模直徑（mm）； d 沖孔件標(biāo)稱尺寸； 工件制造公差（mm）； Zmin 凸、凹模最小合理間隙（雙邊）（mm）；p、d 凸、凹模的制造公差（mm）,可查表或取d/4，p（1/41/5）； x 系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)；查書（）中式（

30、2-10）得LdL/8 （3.7-4）式中 Ld 凹?？仔木嗟臉?biāo)稱尺寸（mm）； L 工件孔心距的標(biāo)稱尺寸（mm）； 工件孔心距的公差。工件精度為IT14級(jí)，查書（）中表2-11得 x0.5查書（）中式（1-8）得 8的公差為0.36mm，即10.36mm；長度L92.67mm的公差為0.87mm，即20.87mm故 （mm）（mm）Ld L2/8 92.67±0.87/8 92.67±0.109（mm）對(duì)外輪廓的落料，采用配合加工法。配合加工是先加工好凸模（或凹模）作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸，配做凹模（或凸模），使它們保持一定的間隙。其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算

31、如下：當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。查書（）中式（2-11）得 （3.7-5）式中 Ad 凹模刃口尺寸（mm）； A 工件標(biāo)稱尺寸（mm）； 工件公差（mm）；d 凹模制造偏差（mm），d/4；零件尺寸未注公差，即為IT14。查書（）中表1-8得10.52mm,20.87mm。查書（）中2-11得，x10.5，x20.5（mm）（mm）查書（）中表2-5得，初始雙面間隙Zmzx0.41mm,Zmin0.285mm。該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值ZminZmzx0.285mm0.410mm。凹模尺寸標(biāo)注如圖（3.7-

32、1）所示。圖（3.7-1）落料凹模3.7.2. 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（a）.沖8mm孔的圓形凸模：由于模具需要在凸模外面裝推薦快，因此，設(shè)計(jì)成直柱的形狀，尺寸標(biāo)注如圖（3.7-2）。 圖（3.7-2） 凸模尺寸(b).凹模的刃口形式：由于生產(chǎn)批量為大批量，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模。如圖（3.7-3）所示。圖（3.7-3） 凹模尺寸 凹模具的外形尺寸：查書（）中式（4-7）、（4-8）得凹模高度： H Kb (15) （3.7-6）凹模壁厚： C （1.52）H （3.7-7）式中 b 沖壓件最大外形尺寸（mm）； K 系數(shù)，考慮板材厚度的影響，其值可查表得；查書（）中表8-1得K 0

33、.208 所以 H Kb 0.208×110.6723（mm） C （1.52）H （1.52）×23 34.5mm 46mm取C 45（mm）。尺寸標(biāo)注如圖（2.7-3）所示。（c）.凸凹模 本模具為復(fù)合沖裁模，因此除了沖孔凸模和落料凹模外，必然還有一個(gè)凸凹模，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖（2.7-4）。校核凸凹模的強(qiáng)度：按書（）式（4-7）得m 1.5t （3.7-8）式中 m 凸凹模的最小壁厚（mm）； t 材料的厚度（mm）；所以 m 1.5×2.2 3.3 （mm）而實(shí)際最小壁厚為5mm，故符合強(qiáng)度要求。凸凹模具的外形尺寸按凹模尺寸配制并保證雙邊間隙0.285m

34、m0.410mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸9mm的公差，應(yīng)比零件圖所標(biāo)進(jìn)度高34，即定為9±0.015mm。尺寸標(biāo)注如圖（2.7-4）所示。圖（2.7-4）凸凹模3.8. 模具的總體設(shè)計(jì)與主要零部件的設(shè)計(jì)3.8.1. 模具的總體設(shè)計(jì) 模具總圖如圖（2.8-1）所示，該符合沖裁模將凹模與凸模裝在上模上，是倒裝結(jié)構(gòu)。圖（2.8-1）模具總圖導(dǎo)料銷控制條料送進(jìn)的導(dǎo)向，固定檔料銷控制送料的進(jìn)距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈簧組成。沖制的工件由推桿、推板、推銷、和推件器組成的剛性推薦裝置推出。沖孔的廢料可通過凸凹模的孔從沖床臺(tái)面孔漏下。模架選用中等精度，中、小尺

35、寸沖壓件的后側(cè)導(dǎo)柱模架，從右向左送料，操作方便。上模座：L×B×H250mm×250mm×50mm下模座：L×B×H250mm×250mm×65mm導(dǎo)柱：d×l35mm×210mm導(dǎo)套：d×l×D35mm×115mm×48mm墊板厚度?。?2mm，上模板厚度：50mm凸模具固定板厚度?。?0mm凹模的厚度以定為：23mm，下模板厚度：65mm卸料板厚度?。?4mm模具的閉合高度：Hd501220236065230mm（mm）3.8.2. 主要模具零部件的尺

36、寸規(guī)格確定a）. 模架：凹模周界L250mm，B250mm,閉合高度H210mm255mm,級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。 GB/T2851.31990，技術(shù)要求按/T80501999的規(guī)定b）.上模座：凹模周界L250mm，B250mm，厚度H50mm的后導(dǎo)柱上模座，材料為HT200。 GB/T2855.51990，技術(shù)要求按/T80701995的規(guī)定C）.下模座：凹模周界L250mm，B250mm，厚度H65mm的后導(dǎo)柱下模座，材料為HT200。GB/T2855.61990，技術(shù)要求按/T80701995的規(guī)定d). 導(dǎo)柱：直徑d35mm,公差帶h5,長度L210mm的B型導(dǎo)柱，材料為20鋼,熱處

37、理：滲碳深度0.81.2mm,硬度HRC5862HB81575，技術(shù)條件按/T80701995的規(guī)定e）. 導(dǎo)套：直徑d35mm,公差帶h6,長度L115mm，高度H48mm的A型導(dǎo)套，材料為20鋼,熱處理：滲碳深度0.81.2mm,硬度HRC5862HB81675，技術(shù)條件按/T80701995的規(guī)定f）. 模柄：直徑d50mm的C型凸緣模柄，材料為Q235A.F/T7646.3,技術(shù)要求按/T76531994的規(guī)定g). 圓柱銷：公稱直徑d10mm,公差為m6，長度L90mm的圓柱銷公稱直徑d10mm,公差為m6，長度L75mm 的圓柱銷材料為45鋼，熱處理硬度為HRC2838GB/T11

38、9:12000h）.卸料螺釘直徑dM10mm，長度L90mm的圓柱頭卸料螺釘，材料為45鋼, 熱處理硬度為HRC3540。/T7650.54. 彎曲模具的設(shè)計(jì)4.1. 彎曲力的計(jì)算 a).按自由彎曲力計(jì)算 生產(chǎn)常采用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算彎曲力。最大自由彎曲力（N）查書（）中式（310）得 （4.1-1） 式中 C與彎曲形式有關(guān)的系數(shù)，對(duì)與V形件C取0.6，對(duì)于U形件C取0.7； K安裝系數(shù)，一般取1.3； B料寬（mm）； t料厚（mm）； r彎曲半徑（mm）；b材料強(qiáng)度極限（MPa）。查書（）中表1.3-33得b375460MPa,取b420 MPa彎R3mm圓弧需要的彎曲力為F1 9148（N）

39、彎R20mm圓弧需要的彎曲力為F2 2499.8（N）故總彎曲力為F總 F總 2×F1+ F2 2×9148+2499.8 20795.8（N）b）. 按校正彎曲力計(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，此為校正壓力。此時(shí)彎曲件受到凸凹模的擠壓，彎曲力急劇增大。校正彎曲力查書（）中式（311）得F校PA （4.1-2）式中 P 單位面積上的校正力，可按書表3-2選（MPa）A 校正面垂直投影面積（mm） 查書（）中表3-2得 P80100MPa 取P90MPa A30×

40、762280（mm）F校P×A90×2280205200（N）4.2. 壓力機(jī)公稱壓力的確定a）. 對(duì)自由彎曲按下式計(jì)算 F壓機(jī)（1.11.2）F自 （1.11.2）×20795.8N 22875.38N24954.96N b）. 對(duì)校正性彎曲按下式計(jì)算 F壓機(jī)（1.11.2）F校（1.11.2）×205200N 225720N246240N 故按校正彎曲力來選壓力機(jī)，可選壓力機(jī)公稱壓力為400KN的壓力機(jī)，即取公稱壓力為400kN的開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-40，該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的關(guān)系參數(shù)為：型號(hào)J23-40公稱壓力/KN400滑塊行程/mm10

41、0滑塊行程次數(shù)/80最大閉合高度/mm200封閉高度調(diào)節(jié)量/mm80立柱距離/mm300工作臺(tái)尺寸/mm前后420左右630工作臺(tái)孔尺寸/mm前后150左右300直徑200模柄孔尺寸/mm直徑50深度70工作臺(tái)板厚度/mm80傾斜角（）304.3. 凹凸模間隙彎曲V形件時(shí)，凸凹模之間間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的，但設(shè)計(jì)中必須考慮在合模時(shí)使毛坯完全壓靠以保證彎曲件的質(zhì)量。 對(duì)于U形件彎曲，必須合理選擇凸、凹模間隙。間隙過大，則回彈也大，彎曲件尺寸和形狀不易保證；間隙過小，會(huì)使零件邊部厚度減簿，降低模具壽命，且彎曲力大。生產(chǎn)中常按材料性能和厚度選??；對(duì)鋼板間隙C=（1.051.15）t，對(duì)

42、有色金屬間隙C=（1.01.1）t。 故 C=（1.051.15）t =（1.051.15）×2.2mm =2.31mm2.53mm 取中間值C=2.42mm4.4. 凹、凸模尺寸的確定4.4.1. 凹模尺寸的確定凹模結(jié)構(gòu)如圖（4.5-1）所示。凹模直接用螺釘固定在上模座上。材料為T8A，熱處理HRC5862，凹模刃口以IT9級(jí)公差制造。圖（4.5-1） 凹模4.4.2. 凸模尺寸的確定凸模結(jié)構(gòu)如圖（4.5-2）所示。凸模直接用螺釘固定在上模座上，凸模工作部位的尺寸形狀，可按照凹模的幾何形狀并考慮工件厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。凸模采用T8A制造，熱處理硬度HRC6264。圖（4.5-2） 凸模4.5. 主要模具零部件的尺寸規(guī)格確定a）. 模架：凹模周界L250mm，B250mm,閉合高度H210mm255mm,級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。 GB/T2851.31990，技術(shù)要求按/T80501999的規(guī)定b）.上模座：凹模周界L250mm，B250mm，厚度H50mm的后導(dǎo)柱上模座，材料為HT200。 GB/T2855.51990，技術(shù)要求按/T80701995的規(guī)定C）.下模座：凹模周界L250mm，B250mm，厚度H65mm的后導(dǎo)柱下模座，材料為HT200。GB/T2855.61990，技術(shù)要求按/T80701995的規(guī)定d). 導(dǎo)柱：直徑d35mm,公差帶h5,長