小型沖孔彎曲件沖壓模設計

1、小型沖孔彎曲件沖壓模設計摘 要沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。彎曲是將板料、棒料、管材和型材彎曲成一定角度和形狀的沖壓成形工序。本文主要研究工作：利用鋼制零件特征之間的關系建立級進模排樣設計模型，引入沖壓排樣設計原則；進一步將鋼制零件的形狀特征應用于模具結構設計中，建立模具模型，進行模具工藝設計和結構設計，從而確定總體的模具形式；模具投入制造后，可能在制造和生產調試過程中表現(xiàn)出設計的不足和錯誤，通過總結概括這些問題，可以進行修正工藝設計和模具結構設計，或增加新的工藝規(guī)則，為以后的模具設計提供寶貴的經(jīng)驗。

2、基于以上的研究工作，可以建立一套可行的、適合于小型鋼制零件的沖壓級進模的設計方法，并在實際生產中應用。關鍵詞：級進模；工藝分析；模具結構設計 The stamping process and model design of steel partsAbstract Stamping is a pressure processing method. It exerts pressure on the materials to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary components by using

3、the mold installed on stamping equipment (mainly press machine). Bending is a stamping shaping process. It could make the sheet, metal, bar, pipe to bend and shape. This paper studies: Establishing the progressive layout design model by using the relations of characteristics of steel parts, introduc

4、ing principles of stamping layout design; further more, determine the overall form of the mold take the characters of steel components into the shape of model structure design, create a model Die, make the process design and structure design; When the model is to be manufactured, many inadequacies a

5、nd errors of the design may be shown in the process of manufacturing and production adjusting. We can improve the process design and structure design by summing up these problems, or we could add new technology rules to provide a valuable experience to model design in the future. Based on the above

6、studies, we could establish an available design method which is suitable for stamping progressive model design of small steel parts. Key words: Progressive model; analysis of process; designation of model structure目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 沖壓的概念、特點及應用11.2 我國模具制造技術與工業(yè)發(fā)達國家的差距21.3 沖壓模具制造技術的發(fā)展趨勢22分析零件工藝

7、性52.1分析零件的工藝性5零件展開尺寸的計算5工藝性分析62.2排樣方案設計6搭邊值的確定9條料寬度的確定9步距基本尺寸的確定9材料利用率的確定10工藝方案的確定103主要計算113.1模具類型及結構形式的選用113.2主要工藝力的計算11沖裁力11卸料力11彎曲力12彎曲工序頂件力的計算12模具壓力中心的計算123.3模具工作部分尺寸的計算14沖裁間隙的確定15沖裁凸凹模工作部分尺寸的計算15彎曲凸凹模工作部分尺寸的計算164模具結構設計184.1凸凹模設計19凸模19凹模194.2卸料板的結構設計204.3導料系統(tǒng)的設計21承料板22導料板22條料側壓裝置22條料浮頂器224.4頂出裝置

8、的設計244.5輔助裝置設計24凸模固定板24墊板25模架25模柄25緊固與安裝要求264.6壓力機的選擇27結 論29參 考 文 獻30附錄A 模具設計時須考慮的安全措施31致 謝33III 緒論1.1 沖壓的概念、特點及應用沖壓是利用安裝在沖壓設備上的模具材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成形工程技術。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關

9、重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，它們共同起作用形成了沖壓件。與機械加工及塑性加工的其他方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是在經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下：（1）沖壓加工的生產率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。（2）沖壓時由模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓材料的表面質量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓件的質量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓件的強度和

10、剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切削碎料生成，材料的消耗較小，且不需要其他的加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專業(yè)性，有時一個復雜零件要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集型產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產中應用十分廣泛，沖壓件在各個行業(yè)中均占有相當大的比重，尤其是在汽車、電機、儀表、軍工、家用電器等方面所占的比重更大。沖壓加工的范圍應用極為廣泛，從精細的電子元件、儀表指針到重型汽車覆蓋件和高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機

11、身等均需沖壓加工得到，因此可以說，如果生產中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。1.2 我國模具制造技術與工業(yè)發(fā)達國家的差距（1）沖壓模具CAD/ CAE/ CAM 技術的開發(fā)手段比較落后、技術的普及率不高,應用不夠廣泛僅有約10 %的模具在設計中采用了CAD 技術,距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走;在應用CAE 進行模具方案設計和分析計算方面,也才剛剛起步,在應用CAM 技術制造模具方面,由于缺乏先進適用的制造裝備和工藝設備,只有5 %左右的模具制造設備被應用于這項工作。（2） 精密加工設備在模具加工設備中所占比重較低

12、工藝設備落后,直接影響國產模具質量的提高。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使產品更新?lián)Q代加快,對模具的需求量加大。但是,我國模具工業(yè)現(xiàn)有生產能力只能滿足需求量的60 %左右,大部分模具廠的模具加工設備陳舊,在役期長、精度差、效率低,還不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。目前,國內需要的大型、精密、復雜和長壽命的模具(如中高檔轎車的外覆蓋件) 還主要依靠進口。（3）生產沖壓模具的各種條件不完備生產沖壓模具的配套材料質量不夠穩(wěn)定,缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù),規(guī)格品種較少,大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。（4）生產沖壓模具的專用技術尚未成熟,大多仍還處于試驗摸索階段如模具的表面涂層、表面熱處理技術、導向副潤

13、滑技術、型腔傳感及潤滑技術、去應力技術、抗疲勞及防腐技術等未完全形成生產能力,走向商品化。一些關鍵、重要的技術缺少知識產權的保護。（5）模具標準件標準化程度及使用覆蓋率較低在汽車制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。近5 年來,汽車模具標準件的使用覆蓋率盡管有了較大增長,已從20 世紀末的25 %30 %提高到目前的45 %左右。但這種增長距國際先進水平(一般在70 %以上,中小模具在80 %以上) 差距還很大。這是汽車模具交貨期長,也是我國成為模具進口大國的重要原因之一。1.3 沖壓模具制造技術的發(fā)展趨勢（1）全面推廣CAD/ CAM/ CAE 技術CAD/ CAM/ CAE 技術的應用是模具制

14、造技術發(fā)展的動力。隨著電腦軟件的開發(fā)和應用,普及CAD/ CAM/ CAE 技術的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/ CAM 技術培訓和技術服務的力度;進一步擴大CAE 技術的應用范圍。世界較先進的豐田汽車模具制造廠在這方面為我們提供了比較成功的經(jīng)驗,它的模具從設計到加工完全依賴高科技,將實體設計加上數(shù)控編程,取代了人工實型制作和機床操作;精細模面設計和精細數(shù)控編程大大減少了鉗修;高精度加工取消了模具的研合、修配?，F(xiàn)在數(shù)控編程人員已超過了現(xiàn)場操作工人,數(shù)控編程的工時費用,超過了機床的加工工時費50 %。這種高精度和無人化加工,使模具的質量有了極大的提高,生產周期大大縮短。（2）模具檢測設備向

15、精密、高效和多功能方向發(fā)展精密、復雜、大型模具的發(fā)展,對檢測設備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達23m ,目前國內廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機,并具有數(shù)字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利產3250mm ×3250mm 三坐標測量機,還擁有數(shù)碼攝影光學掃描儀,率先在國內采用數(shù)碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段,從而實現(xiàn)了從測量實物建立數(shù)學模型輸出工程圖紙模具制造全過程,使逆向工程技術的開發(fā)和應用取得了很大成功。（3）模具加工設備向高速、一體化方向發(fā)展國外近年來發(fā)展的高速銑削加工,主軸轉速可達40 000100 000r/ min ,

16、快速進給速度可達到3040r/ min ,加速度可達1g ,這樣就大幅度提高了加工效率,并可獲得Ra m 的加工表面糙度。另外,還可加工硬度達60HRC 的模塊,形成了對電火花成型加工的挑戰(zhàn)。高速切削加工與傳統(tǒng)切削加工相比還具有溫升低(加工工件只升高3 ) 、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展,促進了模具加工技術的發(fā)展,特別是對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。電火花銑削加工技術是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術,它是有高速旋轉的簡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雜的成型電極,這顯然是電火花成型加工領域的重大發(fā)展。國外已把使用這種

17、技術的機床用于模具加工,今后這一技術將得到發(fā)展。（4）一體化加工中心是目前正在發(fā)展的新技術在豐田模具制造廠,近年已投入使用了一個粗精加工一體化、高速、高精度、五面加工中心。它的優(yōu)點是集各種機床優(yōu)點之大成,除底面加工外,一次裝卡,粗、精、臥,高功率、高精度、高速面面俱到,十八班武藝樣樣精通,加工效率很高。無疑這是一個十分理想的技術,它代表著數(shù)控加工技術的發(fā)展的方向,應引起我們的注意。（5） 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速模具工業(yè)要上水平,材料應用是關鍵。若選材和用材不當,將使模具過早失效,因此選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說,要采用電渣重熔工藝,

18、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具特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼,其碳化物微細,組織均勻,沒有材料方向性,因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點,是一種很有發(fā)展前途的鋼材,特別對形狀復雜的沖件及高速沖壓的模具,其優(yōu)越性更加突出。模具熱處理和表面處理是充分發(fā)揮模具鋼材料性能的管見環(huán)節(jié),它的方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常有箐面處理方法,即擴滲如:滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、滲釩外, 應發(fā)展工藝先進的氣相沉積（TiN、TiC 等) 、等離子噴涂等技術。（6） 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到認同在成型工藝方面

19、,主要有沖壓模具功能復合化,模具加工系統(tǒng)自動化等。另一方面,隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和整體制造水平的提高,在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設計、生產、管理理念與模式。主要有:適應模具單件生產特點的柔性制造技術;創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神;提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡制造等新的生產哲理;廣泛采用標準件通用件的分工協(xié)作生產模式;適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。2分析零件工藝性2.1分析零件的工藝性如圖2.1所示，該零件為彎曲件，材料為20號鋼，料厚t=1.0mm，大批量生產。分析工藝性的時候按如下幾個方面考慮分析： 圖2.1材料的力學性能：20號鋼屬于優(yōu)質碳素結

20、構鋼，已退火抗剪強度:280400MPa 抗拉強度：360510MPa伸長率：25% 屈服強度：250MPa彎曲件毛坯展開長度是根據(jù)應變中性層彎曲前后長度不變以及變形區(qū)在彎曲前后體積不變的原則來計算的。（1）彎曲中性層位置的確定彎曲屬于90°角彎曲，取圓角半徑r =t=1mm,用經(jīng)驗公式確定中性層曲率半徑: r-彎曲部分內半徑 t-材料厚度x-與變形程度有關的中性層系數(shù),由冷沖壓工藝手冊64頁表3.1由r/t=1,取x0.42則：(2)彎曲件毛坯展開長度 該工件為有圓角半徑的彎曲件，其毛坯展開尺寸等于彎曲件直線部分長度和圓弧部分長度的總和:L= 直線部分各段長度 圓弧部分各段長度 由

21、公式 彎曲帶中心角 由上述計算，有×902.23mm 則L132.2315.23mm零件展開圖如下圖2.2所示： 圖2.2 該工件的成形工藝包括沖裁、彎曲等工序，大批量生產，若采用單工序模，工序很多，工件小，手工操作，定位難以達到精度，質量難以保證，因而適宜采用多工位級進模制造。采用多工位級進模制造提高了勞動生產率和設備利用率、降低了生產成本、提高了操作的安全性。經(jīng)計算,材料在垂直于纖維和平行于纖維方向最小彎曲半徑均滿足要求.2.2排樣方案設計多工位級進模的設計,首先要設計條料排樣圖,這是設計多工位級進模的重要依據(jù).設計排樣圖時,必須全面地考慮以下因素:1)生產能力與生產批量:設計多

22、工位級進模時,要力求使企業(yè)的生產能力與生產批量相平衡.當企業(yè)的生產能力(沖床數(shù)量、沖床噸位、自動化程度、工人技術水平高低等)與生產批量相矛盾時,要力求采用雙排或多排排樣,在模具上提高效率.如果生 產能力與生產批量相一致時,則以單排排樣為最好.但要在排樣圖設計中考慮提高材料利用律,模具制造力求簡化,提高模具剛性,延長模具使用壽命.2)送料方式:自動送料一般適合于高速沖床沖制,也可用一般沖床沖制,而手工送料只適合一般沖床沖制.高速沖壓的多工位級進模,用自動送料機構送料,用導正釘精確定距;手工送料則多用側刃粗定距,用導正釘精確定距.3)沖壓力的平衡:在設計條料排樣圖時,應考慮整個沖壓加工的壓力中心力

23、求與模具中心一致,不應有過大的差異,一般地說模具中心與沖壓中心偏移最大不得超過L/6(或B/6)，多工位級進模在生產過程中產生側向力是不可避免的.在設計條料排樣圖時,必須充分考慮在整個沖制過程中產生側向力的部位、方向、大小和影響,力求采取抵消側向力的措施.4)模具的具體結構和加工工藝性:在設計條料排樣圖時,必須考慮模具的具體結構,要把每一個環(huán)節(jié),每一個具體部分的裝配關系、裝配順序,以至對每部分的加工方案等都要考慮全面.這樣設計出來的條料排樣圖才能夠指導模具設計.5)被加工材料:材料的供料狀態(tài):多工位級進模最適宜以成卷的帶料供料.這樣可以進行連續(xù)、自動、高速沖壓.當不能實現(xiàn)帶料供料時,采用板料剪

24、裁成的料條供料,則自動送料就有困難;被加工材料的力學性能:選用材料的牌號必須能夠充分滿足沖壓工藝的要求;材料的輾壓紋向:沖壓件的彎曲線與材料的紋向有密切關系.彎曲線與材料紋向垂直,壓出的零件質量穩(wěn)定光滑.當兩者平行,對某些材料或彎曲半徑很小時,零件彎曲部分會出現(xiàn)裂紋,甚至發(fā)生斷裂;材料利用率: 材料利用率的高低是直接影響成本的主要因素之一.一般來說多工位級進模的材料利用率是偏低的。在設計多工位級進模時,很重要的是盡最大的努力使廢料達到最小限度.6)沖件的毛刺方向:在設計多工位級進模條料排樣圖時,對沖件毛刺方向掌握的原則是:當沖件圖紙?zhí)岢雒谭较蛞髸r,無論條料排樣是雙排還是多排,應保證各排沖出

25、的零件毛刺方向一致;對于帶有彎曲加工的沖壓零件,在設計條料排樣圖時,應使毛刺面保留在彎曲件的內側,這樣不僅零件外形壓制美觀,而且彎曲部位不會出現(xiàn)邊口裂紋.在考慮分斷切除余料時,會出現(xiàn)在一個沖壓件的周邊毛刺方向不一致的現(xiàn)象,這是不允許的現(xiàn)象.如果在排樣圖設計時確實解決不了周邊毛刺方向不一致的問題,要在設計模具時考慮在某部位進行倒沖等措施來滿足這一要求.7)正確安排側刃孔和導正釘孔:側刃孔是用來控制步距的工藝性用孔,以便用它來保證每一工步送進的距離;導正釘孔與導正釘?shù)奈恢玫陌才艑Χ喙の患夁M模的精確定位是很關鍵的.8)凹模應有足夠的強度多工位級進模凹模的工作形孔以及其它各種安裝孔很多，在設計條料排樣

26、圖時,必須全面考慮凹模強度,尤其在高速沖壓的場合下.9)彎曲、成形部位鄰近孔沖壓加工應考慮的問題:靠近彎曲部分的孔,應先加工孔后壓彎,這樣能簡化模具設計.如果孔的位置精度要求很高,孔的形狀要求較嚴,先沖孔就很難保證孔位精度(壓彎時必然引起孔的變形).為了保證孔位與孔形的正確,就應先壓彎后沖孔.孔在彎曲時避免變形的條件:h1.5t+r10)分斷切除過程零件形狀連接方式的選擇:多工位級進模在沖制過程中，分斷切除余料后，各段之間連接成一個完整的沖壓零件。因此，一個很重要的問題就是如何做到各段間的連接得十分平直或圓滑，是保證沖件質量的一個重要環(huán)節(jié)。由于多工位級進模工位比較多，模具制造誤差，步距間的誤差

27、累計，都有可能導致在逐工位沖切余料后，形孔各段的連接處不平直、不圓滑、錯樂出現(xiàn)尖角和塌角等質量問題。這些疵病是由于設計條料排樣圖時在選擇連接方式時，考慮不周而造成的，只要能夠合理地選擇連接方式，再加上必要的措施，是完全能夠克服的。多工位級進模的分段切除的排樣圖，其連接方式基本上可以分為三種：即搭接、平接和切接。搭接最有利于保證沖件的連接質量。平接和切接容易出現(xiàn)上述疵病。11）載體：載體是條料在送進過程中，經(jīng)過不斷地沖切余料，條料內連接沖壓零件運載前進的這部分材料。條料載體分為：雙側載體，單側載體和中間載體三個基本形式。雙側載體送進平穩(wěn)，但材料利用率較低，中間載體一般適用于對稱性零件，單側載體一

28、般應用于條料厚度為0.5mm以上的沖壓件。特別對于零件一端或幾個方向帶有彎曲的場合。12）條料在送進過程中應避免阻礙現(xiàn)象產生。綜合上述因素，為了簡化級進模結構，降低制造成本，保證條料送進剛性和穩(wěn)定性，減小級進模工作面積，減少級進模發(fā)生故障及返修，提高材料利用率，擬采用直對排單側刃無搭邊排樣。該排樣方案沖裁件與條料側邊之間無搭邊值，級進模采用側刃粗定位，為保證精確定位對排沖裁件之間的間隙值取為4mm。條料寬度的確定要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導板之間送進，并與導板之間有一定的間隙，由于選用模具結構中使用了側刃，條料寬度按下式確定： 式中： B 條料寬度的基

29、本尺寸（mm）； D 條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸（mm）； a 搭邊值（mm）； 條料寬度方向的單向（負向）偏差（mm）； n 側刃數(shù)； b 側刃沖切料邊的寬度，一般取b=1.52.5mm,薄料取小值，厚料取大值。 查沖壓工藝與模具設計表3-20得，=0.5 所以，導料板之間的距離： A=B+Z式中： Z條料與導料板之間的間隙（mm） 查沖壓工藝與模具設計表3-20得，Z=0.5所以，A=B+0.536.5mm所謂步距的基本尺寸，就是模具中兩相鄰工位的距離尺寸。級進模任何相鄰兩工位的距離都必須相等。步距基本尺寸決定于沖件的外形輪廓尺寸和兩沖件間的搭邊寬度。送料步距：根據(jù)公式A=D+a 冷沖

30、模設計公式3-24表3-10 D平行于送料方向的沖裁件寬度 a沖裁件之間的搭邊值，取1.2mm 所以，A13+1.214.2mm 在排樣中間隙沖裁為保證凸凹模的強度取A15mm綜上得出排樣圖具體方案如圖2.3所示： 圖2.3一個步距內的材料利用率：根據(jù)公式，沖模設計應用實例模具實用技術叢書編委會 編，式中：沖裁件面積（包括內形結構廢料），用PRO/E軟件得出該零件的面積A=174.848;一個步距內沖裁件數(shù)目，n=2；條料寬度，b=36mm；步距，h=15mm。得根據(jù)排樣圖所示，零件的整個加工過程共分七個工位沖孔，切側邊，切料邊，空步，彎曲，切槽，空步，切斷。為保證零件尺寸的精確度，第工位的切

31、料邊、第工位的切槽與第工位的切斷，都采用搭接的連接方式； 為使凹模具有足夠的強度，設置了兩個空工位分別位于第第工位；模具采用側刃粗定位，在最后切斷工位在凹模上設計凸臺卡在空槽中以保證切斷的準確性。3主要計算3.1模具類型及結構形式的選用條料采用手動送料，用側刃粗定位，條料依靠在模具兩側設置的導料板導向，為了使條料緊靠導料板一側正確送進，在第2、3工位采用簧片壓塊式的側壓裝置，在第4、5工位設置浮頂器。由于工件有彎曲工序，每次沖壓后板料需抬起，浮頂器具有浮頂?shù)淖饔?。在?工位的凹模上設置凸臺卡住在第5工位上切出的槽，實現(xiàn)切斷工序能精確的切出零件外形。模具采用滑動對角導柱模架。上模部分有卸料板、凸

32、模固定板、墊板和各個凸模組成；模具下模部分有凹模及導料板、浮頂器組成。3.2主要工藝力的計算工件在7個工位內完成，其中涉及到?jīng)_裁的工位有4個，該模具采用普通平刃口沖裁，沖裁力計算公式為 F-沖裁力 L-沖裁件周長(mm) t-板料厚度(mm) -材料抗拉強度(/M)各沖裁區(qū)只是沖裁件的周長不同,材料抗拉強度,板料厚度t=1mm,用上式可分別計算出各沖裁區(qū)沖裁件的周長及沖裁力,見表3.1: 表3.1部 位第 1 工位沖孔15.77065 第1工位切側邊16.57425 第2工位切料邊51.223040第 5 工位切槽2410800第 7 工位切斷26.2811826總 計60156 各工位卸料力

33、的計算根據(jù)公式 （2-11）沖模設計應用實例模具實用技術叢書編委會 編，確定式中：沖裁力 卸料力因數(shù)，其值見表2-15，取由沖裁力的計算得 該零件彎曲屬于U形件彎曲，彎曲屬于自由彎曲。彎曲力有公式（3-3）沖模設計應用實例模具實用技術叢書編委會 編，確定式中 自由彎曲力（）； 彎曲件寬度（）， 彎曲件材料厚度（） 彎曲件內半徑（）， 材料抗拉強度（M）， 安全因數(shù)， 頂件力根據(jù)公式 ，冷沖模設計，確定 綜上有：沖壓加工的壓力中心力求與模具中心一致,不應有過大的差異,一般地說模具中心與沖壓中心偏移最大不得超過L/6(或B/6)，如圖3.1所示 圖3.1該模具凸模在沖孔和切料邊時都采用了對稱結構，

34、其合力矩為零，所以計算壓力中心時，只需計算切側邊、切槽、切斷三個凸模的壓力中心。計算公式為： 為各凸模的周長； 分別為各凸模壓力中心的坐標位置 在凹模上建立坐標xoy，如圖3.2所示： 圖3.2各凸模的周長，壓力中心到x軸的距離及到y(tǒng)軸的距離見表3.2： 表3.2凸模沖裁線長度L力中心到y(tǒng)軸距離x力中心到x軸距離y切側邊16.593.5-18切槽2429.50切斷26.2870則： 此壓力中心的位置也符合加工中心與模具中心位置的要求。3.3模具工作部分尺寸的計算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖件的尺寸精度。合理的間隙值也是靠凸模和凹模刃口的尺寸和公差來保證的。它的確定需要考慮到?jīng)_裁變形的

35、規(guī)律、沖裁件精度要求、模具磨損和制造特點等情況。凸、凹模刃口尺寸計算原則：（1）落料時，制件尺寸決定于凹模尺寸，故設計落料模時，應以凹模為基準，間隙取在凸模上；沖孔時，孔的尺寸決定于凸模尺寸，故設計沖孔模時，應以凸模為基準，間隙取在凹模上。因使用中，隨著模具的磨損，凸、凹模間隙將越來越大，所以初始設計時，凸、凹模間隙應取最小合理間隙。（2）由于沖裁凸、凹模的磨損，故在設計落料模時，凹模公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較小尺寸；設計沖孔模時，凸模公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較大尺寸。（3）凸、凹模的制造公差主要與沖裁件的精度和形狀有關。一般比沖裁件的精度高23級。若零件沒有標注公差，則對于非

36、圓形件，按國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”的IT14精度處理，對于圓形件可按IT10精度處理。（4）沖裁模刃口尺寸均按“入體”原則標注，即凹模刃口尺寸偏差標注正值，凸模刃口尺寸偏差標注負值，而對孔心距，以及不隨刃口磨損而變的尺寸，取雙向偏差。已知工件材料為20號鋼，屬于優(yōu)質碳素結構鋼，由冷沖模設計頁表33，查得沖裁模初始雙面間隙： 因為沖裁件形狀簡單，精度要求不高，所以采用分別加工法加工沖裁凸凹模，該工件上所有沖裁部分都屬于沖孔，其凸凹模計算公式為： 分別為沖孔凸凹?；境叽?沖孔件的最小極限尺寸 沖裁件公差 x磨損系數(shù),由冷沖模設計表3-5查得x=0.5 分別為凸凹模制造偏差，由冷沖模設計表

37、3-6，查得凸凹模制造偏差分別為：側刃凸凹模側刃基本尺寸：長15mm，寬1.5mm。對于零件中未注公差的尺寸，查沖模設計應用實例，得：|0.04mm符合|,采用分別加工法加工凸凹模的條件對于15mm長邊的凸凹模尺寸 =mm對于1.5mm短邊的凸凹模尺寸 沖的兩小孔的凸凹模 同上述計算查得： 則： 第三工位切料邊的凸凹模同上述計算查得： 則凸模： 凹模： 第五工位切槽的凸凹模同上述計算查得： 則凸模： 凹模： 第七工位切斷尺寸分別為： 則凸模：mm 凹模： （1）彎曲凹模圓角半徑 由彎曲系數(shù) ,取凹模圓角半徑（2）彎曲凸模圓角半徑 由材料厚度t （3）凸模m值 t 取m=3mm（4）凸凹模間隙

38、凸凹模間隙的大小對工件質量和彎曲力有很大影響，間隙越小，則彎曲力越大，間隙過小會使板料厚度減薄，增大摩擦，降低模具使用壽命。間隙過大，則將引起回彈增大，降低工件精度，凸凹模單邊間隙按下式計算 Z-彎曲凸凹模單邊間隙 t-材料厚度基本尺寸，t=1mm -材料厚度的上偏差，由沖模設計應用實例，得板料厚度的偏差為，所以 C間隙系數(shù)，查冷沖模設計5-10,彎曲件寬度b13mm彎曲件高度h=6mm,料厚t=1mm，取c=0.1 得Z=1+0+0.1×11.1mm（5）凸凹模寬度尺寸的計算該彎曲件標注外形尺寸，制造凸凹模時以凹模為基準件，減小凸模取間隙，該彎曲件為雙向對稱偏差，凹模尺寸為： L-

39、彎曲件的基本尺寸，L=22mm 凹模工作部分尺寸； 彎曲件公差， 凹模制造公差，選用IT7IT9級精度，+0.02mm 所以： 則凸模尺寸為：4模具結構設計模具結構的分類沖壓件的品種、式樣繁多，導致沖模的類型多種多樣。(1) 按工序性質可分為落料模、沖孔模、切斷模、整修模、彎曲模、拉深模、成形模等。(2)按工序組合程度可分為單工序模、級進模和復合模。如落料模、沖孔模、彎曲模、拉深模等。(3)按導向方式可分為無導向的開式模、有導向的導板模、導柱模等。按卸料方式可分為剛性卸料模、彈性卸料模等。(4)按送料、出件及排除廢料的方式可分為手動模、半自動模、自動模等。(5)按凸、凹模的材料可分為硬質合金模

40、、鋅基合金模、薄板模、鋼帶模、聚氨酯橡膠模等。要正確選用模具的結構形式，必須根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、材料性能、生產批量、沖壓設備、模具加工條件等多方面因素進行考慮。在滿足沖壓件質量要求的前提下，最大限度地降低沖壓件的生產成本。確定模具的結構形式時，必須解決以下幾個方面的問題：1.模具類型的確定 簡單模、復合模、級進模等2.操作方式的確定 手工操作、自動化操作、半自動化操作3.進出料方式確定 根據(jù)原材料的形式確定進料方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。4.卸料方式的確定 彈性或剛性卸料等5.模具精度的確定 根據(jù)沖壓件的精度確定合理的模具加工精度，選取合理的導向方式或模具固定方

41、式等。多工位級進模的設計不能用設計一般凸、凹模的方法進行設計，應遵循以下設計原則：凸模和凹模要有足夠的剛性和強度；凸模和凹模必須便于穩(wěn)定安裝和更換；多工位級進模的凸模、凹模要有統(tǒng)一的基準，各種不同沖壓性質的凸模、凹模必須協(xié)調一致；余料排除方便及時；便于制造、測量和組裝。4.1凸凹模設計凸模材料選用Cr12MoV，凸模刃口淬火硬度為HRC5860，尾部回火至4050HRC。（1） 沖孔凸模的設計：結構采用階梯式圓形凸模（JB/T8057.11995），采用配合。壓應力的校核：壓應力的校核按公式（3-29）沖壓工藝與模具設計，確定。式中：凸模最小截面的截面積（）； 沖裁力（）,由上述計算知：F；

42、凸模材料的許用壓應力（MPa），=1500 MPa A= ，滿足壓應力的要求。彎曲應力的校核：彎曲應力的校核按公式（3-32）沖壓工藝與模具設計，確定。式中：允許的凸模最大自由長度（mm） ； 凸模最小直徑（mm）； 沖裁力（N）。 （2）側刃凸模、切料邊凸模、切槽凸模、切斷凸模的結構設計，分別采用直通式與固定板采用配合。（3）第四工位彎曲凸模采用螺釘緊固。凹模為分段拼合結構，共分為兩段，由第三、四兩工位之間分開，這樣便于凹模制造，拼合凹模由圍框緊固為一整體，再安裝在下模座上。凹模的刃口形式該工件形狀簡單，精度要求不高，材料厚度較薄。各凹模均采用錐形刃口凹模，錐角a=。如圖4.1所示： 圖4.

43、1（2）凹模外形尺寸 凹模厚度：查沖模設計與制造簡明手冊得H=22mm 凹模壁厚：查沖模設計與制造簡明手冊得C30mm 凹模長：105mm 凹模寬：36mm 對照表146沖模設計手冊沖模設計手冊編寫組 編著P，將上述尺寸改為125×80×30mm4.2卸料板的結構設計卸料裝置是起卸料作用，在多工位級進模工作前，彈壓卸料裝置把條料壓住，防止條料在沖壓過程產生位移和塑性變形；卸料裝置必須對各凸模起導向和保護作用。對于不同的沖壓工序卸料裝置有不同的作用：在沖裁工序中，它起卸料與壓料作用；在彎曲工序中，它不僅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中還要起到壓邊圈的作用。卸料板分為固定卸料板和彈壓卸料板兩種。固定卸料板屬于硬性卸料，卸料力大，穩(wěn)固而可靠。但在多工位級進模中只有料厚大于1.5毫米的沖件才采用。由于工件料厚為1毫米，模具又是多工位級進模，所以采用彈壓卸料板。1.彈壓卸料板的結構形式：