畢業(yè)設(shè)計(鎖具多工位級進模設(shè)計)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 鎖具多工位級進模設(shè)計The Lock of Progressive Die Design系（院）名稱： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2012年5月畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材

2、料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 專心-專注-專業(yè)目 錄鎖具級進模設(shè)計摘 要： 沖壓成型是金屬成型的一種重要方法，它主要適用于材質(zhì)較軟的金屬成型，可以一次成型形狀復(fù)

3、雜的精密制件。本課題就是將鎖具作為設(shè)計模型，將冷沖模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述冷沖模具的設(shè)計過程。 本設(shè)計是對鎖具進行的級進模設(shè)計，利用Auto CAD軟件對制件進行設(shè)計繪圖。明確設(shè)計思路，確定了沖壓成型工藝過程并對各個具體部分進行了詳細(xì)的計算和校核。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠，保證了與其他部件的配合。并繪制了模具的裝配圖和零件圖。關(guān)鍵詞：級進模 沖孔 彎曲 模具設(shè)計The Lock of Progressive Die DesignAbstract: Stamping is an important method of metal forming, it is mainly ap

4、plied to relatively soft metal forming, can be a molding of precision parts of complex shape.This topic is will lock as design model, Die related knowledge as a basis to explain the design process of Die. The design of the lock is progressive die design.it is mainly applied to relatively soft metal

5、forming, can be a molding of precision parts of complex shape. This topic is to petrochemical, chemical, electric power industries in the flange gasket sealing structure as a design model, Die related knowledge as a basis to explain the design process of Die.Keywords: progressive;die Punching;moldin

6、g;Bending molding;Mold design引 言沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動力，使板料在模具里直接受到變形力并進行變形，從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的加工方法。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)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)。沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分

7、離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中,常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、切舌是幾種主要的沖壓工序。多工位級進模是當(dāng)代先進模具的典型代表，是沖壓模具重點發(fā)展的方向之一。多工位級進模是在壓力機一次行程中，在模具的不同位置同時完成數(shù)道沖壓工序。利用多工位級進?？梢栽诟蹦＞咧型瓿蓻_裁、彎曲、拉深、成形等多種沖壓工序，其工序集成度之多、功能之廣是其他模具無法與之相比的。多工位級進?？梢圆捎米詣铀土?、高速沖壓、無人操作下的完全自動化沖壓生產(chǎn)，是高精密、高效率、長壽命“三高”模具的典型代表。本

8、課題研究鎖具多工位級進模設(shè)計及利用Auto CAD技術(shù)進行輔助設(shè)計。鎖具多工位級進模設(shè)計有沖裁、彎曲兩種典型沖壓工序。通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料書籍，系統(tǒng)的設(shè)計一整套模具，但是，又不完全依賴于設(shè)計參考書，具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進行模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整。鎖具在日常生活中應(yīng)用廣泛，利用多工位級進模模具生產(chǎn)鎖具操作方便、精度高并且可以大大提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進步意義和經(jīng)濟價值。第1章 沖裁件工藝性分析 本次設(shè)計沖壓工件如圖1.1所示，材料為Q235，厚度為1.5mm。公差等級為IT14。 圖1.1 工件圖1.1 工件材料由工件圖分析有：此工件材料采用Q235，生

9、產(chǎn)批量為大批量，需要用模具進行生產(chǎn)。該鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼，使用狀態(tài)下的組織為鐵素體加珠光體，強度適中，韌性、塑性和焊接性較好。大量適用于建筑及工程結(jié)構(gòu)用鋼，。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不太高的機械零件。Q235力學(xué)性能：彈性模量（E/Gpa）：200210泊松比（V）：0.250.33抗拉強度（/MPa）：375500材料抗剪強度（/MPa）：310380伸長率（5/%）：26（a16mm）其中a為板材厚度由于該零件有2個3mm的孔，而且有直線及曲線組成的不規(guī)則輪廓外形，有2處彎曲，因而模具包含有沖孔、彎曲、落料工序。對

10、于2小孔，由于孔徑大于或者等于料厚，不屬于深孔沖裁，因此在模具設(shè)計時沒有必要對沖孔小凸模采取適當(dāng)保護措施加以保護，也沒有必要對凸模進行強度校驗。從材質(zhì)上看，沖裁材料母線為Q235號鋼，屬低強度、高延伸性、高延伸率、塑性及流動性好的軟材料，有利于成型，總體來說，該零件沖壓工藝性較好。1.2 工件結(jié)構(gòu)工藝性工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有2段彎曲，有2個圓形孔，孔的直徑為3mm，滿足無導(dǎo)向凸模沖空孔最小尺寸(3mm1.3t=1.95mm)，邊緣與工件邊緣之間的距離最小值為2mm，彎曲半徑為1.5mm，不小于最小彎曲半徑，滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，料厚為1.5mm滿足許用壁厚要求，可以沖裁加工。1.3 工件尺寸精

11、度 根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT14級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。1.4 工件展開長度計算 一般彎曲中，彎曲毛胚尺寸計算是按彎曲中性呈長度不變的原則進行的，對于彎曲件彎曲半徑R0.5t的雙直角彎曲件，如圖1.2所示：圖1.2 彎曲工件尺寸計算 其彎曲件展開長度L的計算公式為： 式中 t為工件材料厚度1.5mm x為中性層的位移系數(shù)，查資料有x=0.41 彎曲件按最大尺寸計算，其中a=11.5 b=11.5 c=34 r=1.5 =3.14 代入數(shù)值計算得： L=63.64mm展開后基本尺寸如圖1.3

12、所示。圖1.3 工件展開圖第2章 沖裁工藝方案及排樣圖的確定2.1 沖裁工藝方案的確定該零件沖壓加工可能有的工藝方案為：方案一：落料U形彎曲，單工序模沖壓生產(chǎn)。方案二：落料U形彎曲，復(fù)合模沖壓生產(chǎn)。方案三：沖零件孔、沖導(dǎo)正孔切廢料彎曲分離，多工位級進模具沖壓生產(chǎn)。表2.1 工藝方案適用范圍模具種類比較項目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級進模復(fù)合模零件公差等級低 一般 可達IT13IT10級 可達IT10IT8級零件特點尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm零件平面度 低 一般

13、中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率 低 較低工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全 不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本 低 比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時，比級進模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn) 工藝方案適用范圍如表2.1，分析各種方案如下：方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要多副模具，

14、成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二，屬于復(fù)合式?jīng)_壓，復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜且裝配較困難，強度也會受影響，壽命不高。因此采用復(fù)合沖壓使用價值不高，也不宜采用。方案三，屬于多工位級進沖壓，生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、操作安全，適用于大批量沖壓生產(chǎn)，既解決了方案一、二的問題，又能滿足使用要求，故此方案最為合適。2.2 排樣圖的確定 級進模的排樣是指制件在條料上分幾個工位沖制的布置方法。排樣圖不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與制造復(fù)雜程度、模具使用壽命長短等都不同。所以排樣圖的確立非常重要。2.2.1 排樣載體形式的確立多工位級進模又稱連續(xù)?；蛱M模，是指模具沿被沖原材料的直線

15、送進方向，具有至少兩個或兩個以上的工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。常見的沖壓工序有沖孔、彎曲、拉深、成形、落料等。多工位級進模排樣中的搭邊作用特殊，通常稱為載體。載體是運送柸件的物體，載體的主要作用是將怌件傳遞到各工位進行各種沖裁和成形加工。載體形式的確定，在多工位級進模的排樣中是很重要的，它對材料的利用率高低影響最大，還關(guān)系到能否保證正常生產(chǎn)和保證制件沖裁精度和效果，影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難以。多工位級進模的排樣方式根據(jù)載體形式不同將級進模排樣分為無載體排樣、邊料載體排樣、單載體排樣、雙邊載體排樣及中心載體排樣五種。根據(jù)本套模具特點

16、，需要兩邊彎曲，故選擇中間載體排樣較為合適。中間載體排樣是在產(chǎn)品條料中間留出一定寬度的材料，并于產(chǎn)品前后兩邊相連，材料利用率較高。2.2.2 排樣方法的確定常用的排樣方法有三種：有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣。各方法方式及優(yōu)缺點比較如下：1. 有廢料排樣 沿沖件全部外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。2. 少廢料排樣 沿沖件全部外形切斷或沖裁，只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。3. 無廢料排樣 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件

17、，無任何搭邊。沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方法的分析比較，考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方法選擇方案二為佳。排樣方式有單排、多排、對排、斜排等方式，考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本少廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。2.2.3 排樣圖的確定排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時應(yīng)考慮如下原則 1. 提高材料利用率。2. 排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強度小且安全。3. 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。4. 保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。根據(jù)相關(guān)原則，排樣圖如圖2.1所示。圖2.1 排樣圖第

18、3章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇3.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝方案及排樣圖，采用級進模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進模。3.2 操作方式及送料方式零件的生產(chǎn)批量為大批量，但自動送料裝置較復(fù)雜，故用手動送料方式，合理安排生產(chǎn)既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。根據(jù)模具及所選壓力機特點，送料方式為左右進料。3.3 模具的導(dǎo)料及頂出裝置多工位級進模中，不僅有沖孔、彎曲、分離等多個工序，故步數(shù)多，條料的工作區(qū)間較長。因此要求條料必須沿著正確的方向順利的直線運動，以保證各工位連續(xù)、正確、穩(wěn)定地工作。因此，必須在級進模中使用導(dǎo)料裝置。常用的導(dǎo)料裝置一般包括：左右導(dǎo)料板、脫料板、條料的側(cè)壓裝置、導(dǎo)

19、料桿、或浮頂桿、安全檢測機構(gòu)等。根據(jù)本套模具工序特點采用導(dǎo)料板和浮頂桿結(jié)合導(dǎo)料的方式。導(dǎo)料板用于引導(dǎo)材料沿著一定方向送進，一般設(shè)置在凹模兩側(cè)，其導(dǎo)向面與凹模中心線相平行，基本形式為平行的兩塊長條版。浮頂桿起托頂條料浮離凹模平面以便條料送進的作用，一般是對稱形式設(shè)置。 浮頂桿既有導(dǎo)料作用同時起頂出作用。彈壓力主要靠壓縮彈簧獲得。本套模具中浮頂桿固定在下模座上。3.4 工位間距的定距及導(dǎo)正方式級進沖模條料在模具送進的定距方式主要有側(cè)刃定距、沖壓設(shè)備附設(shè)的自動送料機構(gòu)定距、模具內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)正釘定距等。本模具采用側(cè)面導(dǎo)料板和模具內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)正釘定距及擋料銷配合使用。側(cè)面導(dǎo)料板保證了條料的順利直線進給運動。

20、擋料銷是定距定位最簡單的方法之一：送料送到一定長度后通過擋料的辦法將料停住不動，實現(xiàn)定位。擋料銷從結(jié)構(gòu)形式可分為固定式擋料銷和活動式擋料銷，根據(jù)本套模具特點，本模具中采用固定式擋料銷。導(dǎo)正釘定距是級進沖模中最常用的定距形式，是一種精定距方式。導(dǎo)正釘定距是首先在條料的第一工位上沖出導(dǎo)正釘孔。從第二工位開始的對應(yīng)位置上設(shè)置導(dǎo)正釘孔。級進沖模的導(dǎo)正釘孔一般設(shè)置在條料的載體上或最后切割的空余廢料。導(dǎo)正釘?shù)拈L度一般是在凸模的長度的基礎(chǔ)上至少再加上（0.81.5）t。本套模具中導(dǎo)正釘安裝在上模座上。3.5 卸料及出件方式卸料裝置在級進模中是很重要的組成部件，在純沖裁的多工位級進模中，卸料裝置出卸料作用外還

21、起壓料、導(dǎo)向、保護的作用。常用的有剛性卸料與彈性卸料兩種形式。剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料。由于有壓料作用，沖件比較平整。常用作落料模、沖孔模、彎曲模及正裝復(fù)合模等的卸料裝置。 鎖具工件平直度較高，料厚為1.5mm相對較薄，卸料力較小，彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，所以采用彈性卸料。彈性卸料裝置一般是由卸料板通過卸料螺釘和彈

22、性元件等裝在模具上的。本模具中因采用級進模生產(chǎn)，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)宜采用向下落料出件。3.6 模架及其組成零件模架由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模柄組成。3.6.1 模架 模架按導(dǎo)柱不同的位置，主要分為四種模架：1. 中間導(dǎo)柱模架。 導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對稱線上，兩個導(dǎo)柱的直徑不同。這種模架可以避免上、下模的錯裝而發(fā)生模架損壞事故，適用于工位數(shù)較少的級進模沖裁。2. 對角導(dǎo)柱模架。 導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對角線上，既可以橫向進料，也可以縱向進料，特別適用于各類級進沖模使用。同樣為了避免上、下模的錯裝，兩個導(dǎo)柱的直徑也應(yīng)不同。3. 后側(cè)導(dǎo)柱模架。 兩導(dǎo)柱分布在矩形凹模的后側(cè)，這種形式適用于工位數(shù)較少而需

23、有較大使用空間的精度要求不太高的級進沖模。4. 四導(dǎo)柱模架。 4個導(dǎo)柱分布在矩形凹模的兩對角線上。因其具有模架剛性好，導(dǎo)向平穩(wěn)，準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點，一般使用在大型沖模和模具剛性與精度要求很高的精密沖裁，以及高精度、多工位的級進沖模中。選用模架時，應(yīng)充分了解各類模架的特點，了解制件精度要求高低、產(chǎn)量多少、模具間隙的大小、制件材料性質(zhì)、形狀尺寸及送料方式等，此外還要根據(jù)凹模面積大小，考慮模架要有一定的送料裝置、廢料清理等輔助裝置的空間，以及安裝固定到壓力機上要留有足夠面積等。根據(jù)本套模具特點，工件精度要求不高，工件較小等多方面因素，本套模具采用對角導(dǎo)柱模架。3.6.2 模架的導(dǎo)向裝置模架的導(dǎo)向裝置是指

24、在上下模座上安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件所組成的導(dǎo)向副，保證上下模架相對時，對應(yīng)位置始終沿著一個正確的方向運動，從而達到保證沖裁的精度的目的。常見的模架導(dǎo)向裝置有滑動導(dǎo)向和滾動導(dǎo)向兩類。1. 滑動導(dǎo)向。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在一定精度范圍內(nèi)的滑動配合，使上下模沿著正確方向運動。由于導(dǎo)柱、導(dǎo)套間的配合是動配合，存在一定的配合間隙，其值比較小，最小時0.005mm，所以這種導(dǎo)向裝置能保持較高的導(dǎo)向精度，而且由于滑動裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，故應(yīng)用十分廣泛。2. 滾動導(dǎo)向。滾珠導(dǎo)向是在導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間多了一層滾珠和安裝滾珠的保持圈，習(xí)慣上稱滾珠導(dǎo)向。滾珠導(dǎo)向與滑動導(dǎo)向的主要區(qū)別是導(dǎo)向原理不同：滾動導(dǎo)向是通過鋼球在導(dǎo)柱、導(dǎo)套

25、間有0.010.02mm過盈量，在沖壓壓力的作用下上模座沿導(dǎo)柱上下做純滾動運動；而滑動導(dǎo)向是導(dǎo)柱、導(dǎo)套間有間隙的上下滑動運動。滾動導(dǎo)向是無間隙的，滾動導(dǎo)向精度顯然高于滑動導(dǎo)向，故常用于高精度、長壽命的薄料、小間隙多工位級進模，尤其是硬質(zhì)合金級進模被廣泛應(yīng)用，但其結(jié)構(gòu)較滑動導(dǎo)向復(fù)雜，制造成本高。比較滑動導(dǎo)向和滾珠導(dǎo)向特點，本套模具選用滑動導(dǎo)向裝置。結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。 圖3.1 滑動導(dǎo)向?qū)е鶎?dǎo)套結(jié)構(gòu)3.6.3 模柄模柄是中小型級進模模架不可少的零件，通過它使上模部分迅速找正位置，直接與壓力機滑塊連接固定在一起，以實現(xiàn)沖壓的往復(fù)運動。常用的模柄種類有旋入式、壓入式模柄、凸緣式模柄及浮動式模柄。其中

26、壓入式模柄結(jié)構(gòu)能夠較好地保證模柄垂直度要求，長期使用后模柄穩(wěn)定可靠，不會松動，因此在多工位級進模中是最好的一種模柄，應(yīng)用最多。本套模具中采用壓入式模柄。3.6.4 上、下模座上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖壓模具的所有零件，分別與壓力機的滑塊和工作臺連接傳遞壓力，因此，必須十分重視上、下模座的強度和剛度。設(shè)計級進模時，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架，如須自行設(shè)計模座，模座材料一般選擇Q235或45鋼制造，并進行必要的校核參數(shù)，以確定滿足使用要求。3.6.5 凸模固定板、墊板凸模固定板主要作用是對凸模進行固定，并通過它安裝在上模座上，多工位級進模的凸模不僅要安裝所有的凸模，有時還要安裝內(nèi)導(dǎo)柱、內(nèi)導(dǎo)套、導(dǎo)

27、正釘?shù)妊b置，因此，多工位級進模的凸模固定板剛度、強度要求較高，有時還需要熱處理，其加工精度、裝配要求也較高，以滿足使用壽命的要求。凸模固定板的厚度為凹模厚度的，也可取凸模長度尺寸的為固定板的厚度尺寸。多工位級進模為連續(xù)、高速的沖壓生產(chǎn)，是多種沖壓的組合，因此，在凹模板、固定板、卸料板的背面一般都要襯以經(jīng)過熱處理的墊板以防止在多工位級進模連續(xù)沖壓過程中將模架零件損壞。因此，其要有一定的強度剛度及耐磨、耐熱等性能以滿足使用要求。3.7 其它輔助零件3.7.1 緊固件沖模中的緊固件主要包括螺釘、銷釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件。其中螺釘主要是連接緊固模具中各零件，使其成為一體，銷釘主要起定位作用。沖模中一般選用內(nèi)六角螺

28、釘，這種螺釘緊固牢靠，并且螺釘頭埋入在模板內(nèi)，不占模具空間，外形也美觀。銷釘常采用圓柱形結(jié)構(gòu)，銷釘配合方式通常有滑合與打入兩種方式，滑合采用的是過度配合，打入采用的是過盈配合。3.7.2 限位裝置壓力機的裝模高度雖然可以調(diào)節(jié)，但是由于機器的誤差，可能會造成凸模進入凹模太深或者壓料裝置壓料過深，所以一些較精密的模具中要用到限位零件。為方便送料，一般下限位柱的高度等于下模高度。3.7.3 彈性元件在級進模模具中用于卸料、壓料、推件、壓邊、緩沖減震等工作時，常用的彈性元件有圓鋼絲圓柱螺旋壓縮彈簧（普通彈簧）、扁鋼絲圓柱螺旋壓縮彈簧（強力彈簧）、橡膠和聚氨酯橡膠等彈性元件。圓鋼絲圓柱螺旋壓縮彈簧簡稱普

29、通彈簧，由于彈性好、制造方便、價格便宜，是在沖模中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件。橡膠習(xí)慣上又稱橡皮，由于允許承受較大的負(fù)荷，安裝調(diào)整比較方便，取材又容易，在模具應(yīng)用非常廣泛。本模具結(jié)構(gòu)中彈性元件選用普通彈簧和橡膠作彈性元件。第4章 模具設(shè)計計算4.1 排樣條料寬度、步距、材料利用率的計算4.1.1 條料寬度的計算因選用少廢料排樣方式，由排樣圖可知，條料寬度等于工件展開圖的寬度:B=63.64mm。4.1.2 步距的確定送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，多工位級進模模具中相鄰兩個工位間的距離必須相等。步距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值。當(dāng)制件為當(dāng)行直排

30、樣時，步距的基本尺寸有下式計算：式中 A步距（mm）； C與送料方向平行的制件外形尺寸（mm）； a制件間搭邊值（mm）根據(jù)排樣圖特點，步距為： 式中 C=34mm a為導(dǎo)正釘孔與制件間的搭邊值，查相關(guān)資料表格得a1.5mm，取a=3mm d為導(dǎo)正孔直徑，查表4.1確定導(dǎo)正孔d的數(shù)值 取d=4mm帶入數(shù)據(jù)得： A=44mm表4.1 導(dǎo)正孔d的確定 單位（mm） 對制件的質(zhì)量要求 一般結(jié)構(gòu)件 精 密 件 料厚t 導(dǎo)正空直徑d 料厚t 導(dǎo)正空直徑d 1.6 2.54 0.5 1.62 1.0 2.02.5 注：如果條料的排樣上有余地，導(dǎo)正孔直徑宜采用大值4.1.3 計算材料利用率沖裁件的實際面積與

31、所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。一個步距內(nèi)的材料利用率：/BS100% 式中 A一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； B條料寬度； S步距；由此可之，值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。由排樣圖計算材料利用率： 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，運用CAD軟件，工具-查詢-面積： A=1562.28mm2所以一個步距內(nèi)的材料利用率 =BS100% =1562.2863.6444100% =55.79%根據(jù)計算結(jié)果知道選用直排材料利

32、用率可達55.79%，滿足要求。4.2 沖壓力、彎曲力及卸料力的計算4.2.1 沖裁力的計算在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設(shè)計模具重要依據(jù)之一。所選壓力機的噸位必須大于計算的沖裁力。用普通平刃沖裁時，其沖裁力一般按下式計算： F=KLt 式中 F沖裁力； L沖裁周邊長度； t材料厚度； 材料抗剪強度； 系數(shù)；系數(shù)是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、材料力學(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。的值取為b=350Mpa根據(jù)條件計算長度： 沖出的孔的周長為： =31.41mm 切廢料

33、的周長為： =262.21mm 分離的周長為： =68mm 所以： =1.331.411.5350/1000 =21.44（KN） =1.3262.211.5350/1000 =178.96(KN) =1.3681.5350/1000 =46.41(KN)計算總沖裁力： =21.44+178.96+46.41 =246.81(KN)根據(jù)計算，模具沖裁力為246.81KN。4.2.2 彎曲力的計算彎曲力是指彎曲件在完成預(yù)定彎曲時所需要的壓力機施加的壓力，也是設(shè)計沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機械性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)，理論分析方法很

34、難精確計算，在實際生產(chǎn)中常按經(jīng)驗公式進行計算。 U形件自由彎曲時的彎曲力公式： 式中 F彎曲力（KN） K系數(shù)，一般取1.2 B彎曲件寬度 （mm） B=34mm T彎曲件厚度 （mm） t=1.5mm 材料的抗拉強度極限 （MPa） =400MPa r彎曲件圓角半徑 （mm） r=1.5mm帶入數(shù)值得：=0.71.2341.51.5400/(1.5+1.5) =8.57KN4.2.3 卸料力的計算在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復(fù)（包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù)等）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹

35、模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力。對于沖裁件卸料力一般按以下公式計算： 式中 為卸料力系數(shù)，查表4.2，取=0.04 F為沖裁力 F=246.81代入數(shù)值得： =0.04246.81=9.87KN 表4.2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKXKTKD鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.094.3 壓力

36、機的選用 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和。當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時：所以總沖壓力: =246.81+ 8.57+9.87 =265.25KN壓力機公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選壓力機為JC2335。部分壓力機的參數(shù)如下：公稱壓力：350KN；滑塊行程：80mm；最大封閉高度：280mm；立柱距離：300mm；工作臺尺寸：前后：380mm 左右：610mm；模柄尺寸：直徑：50mm 深度：70mm。4.4 壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)盡可能使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相

37、重合，以便平穩(wěn)地沖裁，減少導(dǎo)向磨損，提高模具及壓力機壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：1. 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。2. 工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3. 形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln） 由于該工件在Y方向上高度對稱，所以代入數(shù)據(jù)粗略計算，建立坐標(biāo)系如裝配圖所示：壓力中心（54.17，0）。4.5 沖裁凸凹模刃口尺寸計算4.5.1 凸凹模間隙值的確定凸凹模間隙

38、對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。合理間隙值的確定方法主要有：理論確定法和經(jīng)驗確定法。理論確定法是根據(jù)上下裂紋重合，用幾何方法推導(dǎo)，使用意義不大。故實際常采用經(jīng)驗確認(rèn)法。根據(jù)沖裁件質(zhì)量要求的高低，當(dāng)沖裁件質(zhì)量要求一般時采用較大間隙值。查相關(guān)表格有：當(dāng)材料是Q235，厚度是1.5mm時，間隙值=0.132 mm =0.240 mm4.5.2 凸凹模刃口尺寸的確定 1. 確定凸凹模刃口尺寸的原則（1） 設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凹模凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為

39、基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。（2） 考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)接近或等于沖件的最大極限尺寸。（3） 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值()。（4） 考慮沖件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高23級。（5） 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造誤差原則上都應(yīng)按“入體原則”標(biāo)注為單向公差，所謂“入體原則”，是指標(biāo)注工件尺寸公差時應(yīng)向材料實體方向單向標(biāo)注。對磨損后無變化的尺寸，一般應(yīng)

40、標(biāo)注雙向偏差。 2. 凸、凹模加工方法的確定凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。當(dāng)凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，制造周期短，便于模具成批制造，但模具的制造公差小，模具制造困難，成本較高。凸、凹模配合加工就是先按設(shè)計尺寸制造出一個基準(zhǔn)件，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實際尺寸按間隙配制另一件。其模具的間隙是由配制保證，工藝較簡單，并且可以適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易，故目前一般工廠常采用這種加工方法。結(jié)合模具及工件的形狀特點，本套模具宜采用配合加工的方法。 3. 凸、凹模配合加工時工作部分尺寸的計算公式落料件按凹模，沖孔件按凸模磨損后尺寸增大、減小、和不變的規(guī)律

41、分三種，具體計算公式如下:(1) 凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸,相當(dāng)于簡單形狀的落料凹模尺寸。第一類尺寸A: (2) 凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸，相當(dāng)于簡單形狀的沖孔凸模尺寸。第二類尺寸B: （3） 凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸，相當(dāng)于簡單形狀的孔心距尺寸。第三類尺寸C： 式中 、模具基準(zhǔn)件尺寸，mm 、工件極限尺寸，mm 工件公差，mm X磨損系數(shù)。相關(guān)數(shù)據(jù)查相關(guān)手冊可得。根據(jù)以上原則及公式并查公差，成形尺寸如圖4.1。 圖4.1 模具刃口尺寸計算 工作零件刃口尺寸的計算如表4.3所示。表4.3 工作零件刃口尺寸的計算尺寸分類 尺寸轉(zhuǎn)換 計算公式 結(jié)果切外形凸模1 7 9 3 15 R

42、2 11 切外形凸模2 7 4 12 切外形凸模3 6 24 30 R3 沖孔凸模 R1.5 4.6 彎曲模工作部分尺寸計算彎曲模工作部分的尺寸是指與工件彎曲成形直接有關(guān)的凸、凹模尺寸和凹模的深度，如圖4.2所示。 圖4.2 凸、凹模工作部分尺寸4.6.1 凸模圓角半徑當(dāng)彎曲件的相對圓角半徑（58）時，由回彈計算決定。當(dāng)（58）時，一般取=r。當(dāng)時，取，彎曲后通過整形工序使r達到要求。故凸模尺寸取=r=1.5 mm。4.6.2 凹模圓角半徑凹模口圓角半徑的大小直接影響坯料的彎曲成形。太小，彎曲時坯料拉入凹模的阻力大，厚度易拉薄，表面易镲傷。太大，會影響毛坯定位的準(zhǔn)確性。對稱彎曲時，若凹模兩邊的

43、大小不一致，將因兩邊流動阻力不一致使坯料在彎曲過程中產(chǎn)生偏移。的值可參考表4.4。表4.4 凹?？诘膱A角半徑材料厚度t mm凹模口圓角半徑mm材料厚度t mm凹?？趫A角半徑mm 1 3 12 5 23 7 34 9 45 10 56 11 67 12 78 13 810 15 故取5 mm。4.6.3 凹模工作部分深度凹模工作部分深度要適當(dāng)。若深度過小，則工件彎曲成形后會彈大，而且直邊不平直。若深度過大，則模具材料消耗大，而且壓力機需要較大的行程。4.6.4 彎曲凸模和凹模的間隙 U形件彎曲時必須合理確定凸、凹模之間的間隙，凸、凹模間隙較小，彎曲時的摩擦力和彎曲力將增加。間隙太小時，制件直邊料較薄，表面容易出現(xiàn)劃痕，同時還會降低凹模壽命。間隙過大時制件回彈量增大，誤差增加，從而降低制件精度。因此，必須根據(jù)彎曲件材料厚度、力學(xué)性能和彎曲件的高度、尺寸精度合理選擇凹、凸模的間隙。鋼件材料U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計算： 式中 Z/2凸、凹