彎板沖壓成形工藝與模具設(shè)計【沖孔、落料復(fù)合?！俊緩澢！?/h1>
彎板沖壓成形工藝與模具設(shè)計【沖孔、落料復(fù)合模】【彎曲?！?沖孔、落料復(fù)合模,彎曲模,彎板沖壓成形工藝與模具設(shè)計【沖孔、落料復(fù)合?！俊緩澢！?沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計,沖孔,復(fù)合,彎曲,曲折
彎板沖壓成形工藝與模具設(shè)計
1緒論
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比距離相當(dāng)大。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠家約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
5）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
6）模具的精度將越來越高；?
? 7）模具研磨拋光將自動化、智能化；??
? 8）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；??
9）開發(fā)新的成形工藝和模具
1.2 國外模具的發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其它加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。
1 零件的工藝性分析
1.1零件圖及零件工藝性分析
1.1.1零件圖
1.1.2零件成形工藝圖
第一步：
第二步：
圖1.1 工序圖
1.1.3方案選擇
(1) 方案的比較
分析沖件的外形，可采用的設(shè)計方案有：
a. 單工序模：即沖孔模；落料模；一次彎曲模
b. 沖孔、落料復(fù)合模；一次彎曲模
c. 沖孔、落料、彎曲連續(xù)模
(2) 方案的選擇
由于此工件表面有孔，需校核先沖孔還是在彎曲后在沖孔。彎曲半徑的中心與孔邊的距離必須大于料厚的1.5倍以上，可先沖孔。即孔邊距 經(jīng)校核所有的孔都可以先進(jìn)行沖孔再彎曲。由于工件大批量生產(chǎn)，又考慮到工件板料厚度和尺寸的問題，采用第二套方案。
即：沖孔、落料復(fù)合模；彎曲模
對此套方案的說明如下：
沖孔落料：沖出產(chǎn)品上的兩個直徑3.2的圓孔，得到下一個工序要用的料
彎曲：在彎曲模的作用下獲得產(chǎn)品所需的整體形狀。
根據(jù)要求，本次設(shè)計中需要二套模具來完成，故需設(shè)計沖孔、落料復(fù)合模和一次彎曲模。由落料，彎曲共兩道工序，本設(shè)計中只需要設(shè)計一次彎曲模。
1.2 沖裁件工藝結(jié)構(gòu)的工藝性
1.2.1沖裁件的形狀和尺寸
圖2.2-1
(1) 形狀盡可能設(shè)計成簡單,對稱,使排樣時廢料最少.
(2) 沖孔時,孔徑不宜過小.其最小孔徑與孔的形狀﹑材料的機(jī)械性能﹑材
料的厚度等有關(guān).見表2.2-1, 表2.2-2
表2.2-1用自由凸模沖孔的最小尺寸
材料
(厚度為t)
硬鋼,
軟鋼及黃銅
鋁,鋅.
d≧1.3t
d≧1.0t
d≧0.8t
a≧1.2t
a≧0.9t
a≧0.7t
a≧0.9t
a≧0.7t
a≧0.5t
a≧1.0t
a≧0.8t
a≧0.6t
表2.2-2采用精密導(dǎo)向凸模沖孔的最小尺寸
硬鋼
軟鋼及黃銅
鋁鋅.
圓形孔d
0.5t
0.35t
0.3t
方形孔a
0.4t
0.3t
0.28t
(3) 沖裁件的孔與孔之間,孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小.其許可值見下圖2.2-1
圖2.2-1
(3) 在彎曲件或拉伸件上沖孔時,其孔壁與工件直壁之間應(yīng)保持
一定的距離.若距離太小沖孔時會使凸模受水平的推力而折斷,
見圖2.2-2
圖2.2-2
1.2.2沖裁件精度和粗糙度
(1) 沖裁件的內(nèi)外形經(jīng)濟(jì)精度不高于GB1800-86IT11級.一般
要求落料件精度最好低于IT10級,沖孔件最好低于IT9級公差值
參見表2.2-3,2.2-4,2.2-5
表2.2-3沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差(單位:mm)
沖模形式
材料厚度
零件尺寸
0.2~0.5
0.5~1.0
1.0~2.0
2.0~4.0
4.0~6.0
普
通
沖
裁
模
<10
0.08/0.05
0.12/0.08
0.18/0.10
0.24/0.012
0.30/0.15
10~50
0.10/0.08
0.22/0.12
0.28/0.15
0.35/0.20
50~150
0.14/0.12
0.30/0.16
0.40/0.20
0.50/0.25
150~300
0.20
0.50
0.70
1.00
高
級
沖
裁模
<10
0.025/0.02
0.04/0.03
0.06/0.04
0.10/0.06
10~50
0.03/0.03
0.06/0.06
0.08/0.08
0.12/0.10
50~150
0.05/0.05
0.08/0.06
0.10/0.08
0.15/0.12
150~300
0.08
0.10
0.12
0.15
0.20
注: 1.表中“/”前為外形公差值,后為內(nèi)孔公差
2.一般沖裁為導(dǎo)向部分零件按IT8級精度制造.
3.高級沖裁為導(dǎo)向部分零件按IT7級精度制造.
表2.2-4同時沖出兩孔之間中心距公差
沖模形式
材料厚度(mm)
公差(mm)
孔中心距尺寸(mm)
≦1
1~2
2~4
4~6
一般沖模
<50
±0.10
±0.12
±0.15
±0.20
50~150
±0.15
±0.20
±0.25
±0.30
150~300
±0.20
±0.30
±0.35
±0.40
高級沖模
<50
±0.03
±0.04
±0.06
±0.08
50~150
±0.05
±0.06
±0.08
±0.10
150~300
±0.08
±0.10
±0.12
±0.15
表2.2-5沖裁件的自由角度公差
例如:沖制左圖零件,短邊長度左邊為8,則查下表:3級精度,α偏差±2°30',右邊為6,則查下表:3級精度,α1偏差±3°.(左圖單位:mm)
精度
等級
短邊長度(mm)
1~3
3~6
6~10
10~18
18~
30
30~
50
50~
80
80~
120
120~
180
180~
260
260~
360
360~
500
>500
2
2°30'
2°
1°30'
1°15'
1°
50'
40'
30'
25'
20'
15'
12'
10'
3
4°
3°
2°30'
2°
1°30'
1°15'
1°
50'
40'
30'
25'
20'
15'
注:
(1) 二級為較高精度,三級為一般精度
(2) 非金屬沖裁件內(nèi)外形的的精度為IT14~IT15級
(3) 沖裁件的粗糙度一般為12.5以上.附表2.2-8
表2.2-8粗糙度和材料厚度關(guān)系
材料厚度t(mm)
≦1
>1~2
>2~3
>3~4
>4~5
粗糙度(Ra)
3.2
6.3
12.5
25
50
1.2.3沖裁件的尺寸基準(zhǔn)
零件結(jié)構(gòu)尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與制造時的定位基準(zhǔn)重合,這樣可
以避免尺寸基準(zhǔn)不相符而產(chǎn)生的誤差.
沖孔件的孔位尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇沖壓過程中自始至終不參加
變形的面或在線,切不要與參加變形部位聯(lián)系起來.
1.3沖裁件的凸、凹模尺寸計算
1.3.1凸、凹模尺寸計算原則
沖裁時,沖孔直徑和落料外形尺寸均取決于光亮帶的尺寸,該
尺寸通常用通用量具實測得到,也是確定沖件尺寸精度的唯一依據(jù)
實踐證明,落料件的尺寸接近凹模刃口尺寸;沖孔的尺寸接近于凸
模刃口的尺寸.所以落料時以凹模作為設(shè)計的基準(zhǔn);沖孔時取凸模
作為設(shè)計的基準(zhǔn).計算凸凹模尺寸時就遵守的原則如下:
(1) 落料時,先確定凹模刃口尺寸,其大小應(yīng)取接近于或等于制件外
形的最小極限尺寸.以保證凹模磨損至一定尺寸范圍內(nèi).也能沖出合
格制件.凸模刃口的基本尺寸應(yīng)比凹模刃口基本尺寸小一個最小合
理間隙.
(2) 沖孔時,凸模刃口尺寸其大小應(yīng)接近于或等于沖件孔的最大極
限尺寸.以保證凸模磨損至一定尺寸范圍內(nèi),也能沖出合格的孔. 凹
模刃口的基本尺寸應(yīng)比凸模刃口基本尺寸大一個最小合理間隙.
1.3.2凸、凹模分開加工時其尺寸與公差的計算
凸、凹模分開加工,是指凸模與凹模分別按圖加工尺寸,要求凸、
凹模具有互換性.便于成批制造,對于形狀簡單.特別是圓形件,
采用這種方法較為適宜.但為了保證凸凹模間初始間隙合理,不僅凸、
凹模要分別標(biāo)注公差,而且要求有較高的制造精度,以滿足如下條件:
δ凸+δ凹≦Cmax-Cmazx δ凸≦δ凹
式中, δ凸、δ凹為凸、凹模制造公差; Cmax、Cmazx為凸、凹模最大
與最小雙面間隙.
對于圓形或規(guī)則形狀的沖裁件,其落料,沖孔模允許偏差位置和凸、
凹模刃口尺寸計算如下:
落料:設(shè)制件外形尺寸為D-△,則
D凹=(D-X-△,)+ δ凹 D凸= (D凹 -Cmin)- δ凸=(D- X-△,- Cmin)- δ凸
式中, D凸、D 凹、凹分別為落料凸凹模刃口基本尺寸(mm); D為制
件外形基本尺寸(mm);△為制件外形(mm); δ凸、δ凹,分別為凸、
凹制件公差(mm),一般按IT6~IT7級精度,也可以取δ凸
=(0.20~0.25) △、δ凹=0.25 △;X為系數(shù),制件精度為IT10級以
上時取1,制件精度為IT11~13級時取0.75,制件精度為IT14級
以下時取0.5,X值也可以由下表2.4-1選取.
表2.4-1 系數(shù)X
材料厚度t(mm)
非圓形
圓形
制件公差△(mm)
<1
1~2
2~4
>4
<0.16
<0.20
<0.24
<0.3
0.16~0.36
0.2~0.42
0.24~0.5
0.30~0.6
>0.36
>0.42
>0.50
>0.60
<0.16
<0.20
<0.24
<0.3
>0.16
>0.20
>0.24
>0.30
系數(shù)X
1
0.75
0.5
0.75
0.5
沖孔: 設(shè)制件孔尺寸為d+△,則
d凸=(d-X-△,) +δ凸 d凹= (d凸-Cmin) -δ凹=(D- X-△, - Cmin) -δ凸
式中, d凸、d凹分別為沖孔凸, 凹模刃口基本尺寸(mm);d為制件
孔的基本尺寸(mm)其余符號含義同上式.
1.3.3凸凹模配合加工時其尺寸的計算
當(dāng)制件形狀復(fù)雜或凸凹配合間隙較小時,采用分開加工法比較
因難此時,可采用配合加工法,即先加工凸模(或凹模).這種加工法
容易保證凸凹模間的間隙.
采用配合加工法,其凸凹模尺寸公差也按落料和沖孔分別計算,落
料一般應(yīng)以凹模為準(zhǔn),然后配做凸模,落料凹模磨損后,因其刃口復(fù)
雜程度的不同,刃口尺寸的變化不一定都是增大,因此,必須按凹模
磨損后的增大、減小或不變?nèi)N情況計算,如圖2.4-1, 圖2.4-2
所示.
第一類: 凹模磨損后尺寸增大,如圖2.4-2中X1、X2、X3、X,計算
這類尺寸時可先把制件圖尺寸變化成D-△的形式.再按公式計算;
第二類: 凹模磨損后尺寸減小,如圖2.4-2中Y,計算這類尺寸時
,可先把制件圖尺寸變化成d+△的形式,再按公式計算;
第三類: 凹模磨損后尺寸不變,如圖中Z1、Z2、Z3、計算這類尺寸
時,可先把制件圖尺寸燮化成L±△/2的形式按公式計算.
沖孔一般應(yīng)以凸模為準(zhǔn),然后配做凹模,沖孔凸模磨損后,刃口尺寸的
變化也不一定都是減小,因此也應(yīng)按凸模磨損后尺寸減小、不變或增
大三種情況計算, 如下圖所示.
第四類: 凸模磨損后尺寸減小,如圖中A1、A2、A3、R,計算這類尺寸時
可先把制件圖尺寸變化成D+△的形式.再按公式計算;
第五類:凸模磨損后尺寸增大,如圖中b,計算這類尺寸時可先把制件圖尺
寸變化成D-△的形式.再按公式計算.
第六類:凸模磨損后尺寸不變,如圖2.4-1中C1、C2、C3、計算這類尺寸時,
可先把制件圖尺寸變化成L±△/2的形式.再按公式計算.各類尺寸的計
算公式列于表2.4-2
表2.4-2 配合加工法,凸模為基準(zhǔn),凸模尺寸的計算公式
尺寸分類
制件尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
落料
Ⅰ
凹模
增大
D-△
按凹模尺寸配加工,保證雙面間隙C
D凸=(D-X-△,)+δ凸
Ⅱ
減小
d+△
Ⅲ
不變
L±△/2
D凹=(d+X-△,)-δ凹
沖孔
Ⅳ
凸模
減小
d+△
Ⅴ
增大
D-△
L凹=L±δ凹/2
Ⅵ
不變
L±△/2
圖2.4-1沖子凸模刃口
圖2.4-2落料凹模刃口
1.4沖裁件板料計算
1.4-1為由經(jīng)驗確定的最小搭邊數(shù)值.供設(shè)計時參考.
表1.4-1 搭邊數(shù)值(單位:mm)
料厚
手送料
自動送料
圓形
半圓形
往復(fù)送料
a
b
a
b
a
b
a
b
~1
大于1~2
大于2~3
大于3~4
大于4~5
大于5~6
大于6~8
8以上
1.5
2
2.5
3
4
5
6
7
1.5
1.5
2
2.5
3
4
5
6
2
2.5
3
3.5
5
6
7
8
1.5
2
2.5
3
4
5
6
7
3
3.5
4
5
6
7
8
9
2
2.5
3.5
4
5
6
7
8
3
4
5
6
7
8
2
3
4
5
6
7
注:沖非金屬材料(皮革,紙板,石棉等)時,搭邊值應(yīng)乘1.5~2.
1.4.1條料寬度的確定.
在排樣方式和搭邊值確定之后就可以確定條料的寬度,條料寬
度與排樣方式有關(guān),其計算公式如下:
圓形平行排樣時: B=﹝(n-1)(D+b)+D+2a﹞-△
圓形交叉排樣時: B=﹝(n-1)(D+b)√3/2+D+2a﹞-△
條料寬度偏差. B=(D+2a) -△ 式中
B------條料寬度尺寸(mm)
n------工件排數(shù)
D------工件在條料寬度方向尺寸(mm)
b------工件間最小搭邊值(mm)
a------工件與條料邊緣間搭邊值(mm)
△------條料寬度偏差,數(shù)值見表2.6-4
表1.4-3 條料寬度偏差△
條料寬度B(mm)
材料厚度t(mm)
~1
1~2
2~3
3~5
~50
-0.4
-0.5
-0.7
-0.9
50~10
-0.5
-0.6
-0.8
-1.0
100~150
-0.6
-0.7
-0.9
-1.1
150~220
-0.7
-0.8
-1.0
-1.2
220~300
-0.8
-0.9
-1.1
-1.3
1.4.2裁板方法
沖裁時所用的條料,一般都是由一定規(guī)格的大張板料裁剪而成的
.在條料寬度確定之后,就考慮怎樣在板料上剪裁條料的問題.
裁板方法一般有兩種
1) 縱裁法:即沿著板料長度方同(碾壓方向)剪裁.如圖1.4-4(a)所示
2) 橫裁法:即沿著板料的寬度方向(垂越碾壓方向)剪裁.如圖1.4-4(b)所示
圖1.4-4裁板方法
在考慮采用哪一種方法時,首先要根據(jù)大張板料的規(guī)格及料
寬度尺寸來排樣,盡可能減小料頭,提高材料利用率;同時應(yīng)考慮
生產(chǎn)效率.如果剪床寬度允許的話,采用縱裁法比橫裁法效率更
高.在裁彎曲零件用的條料時,除了要注節(jié)料外;還要特別注意條
料的金屬纖維的碾壓方向,最好使金屬纖維碾壓方向與彎曲工位
的彎曲線相垂直,使其具有良好的彎曲性能,減少工件在彎曲部
位的開裂.
工件板料厚T=1mm
根據(jù)計算，板料排樣圖為
2彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1 計算毛坯的尺寸
2.1.1最小彎曲半徑
如果彎曲半徑過小，彎曲時板料外層拉伸變形量過大，使拉應(yīng)力達(dá)到或超過抗拉強(qiáng)度，則板料外層將出現(xiàn)斷裂，致使工件報廢。因此彎曲件的最小彎曲半徑應(yīng)不小于表1.1 的數(shù)值。
表1.1 最小彎曲半徑數(shù)值
材料
正火或退火的
硬化的
Q235
彎曲線方向
垂直纖維
平行纖維
垂直纖維
平行纖維
0.1t
0.5t
0.5t
1.0t
2.1.2彎曲件的直邊高度
在進(jìn)行直角彎曲時，如果彎邊過小，彎邊在模具上支持的長度過小，不容易
形成足夠的彎矩，將產(chǎn)生不規(guī)則變形，很難得到形狀準(zhǔn)確的零件。為了保證
工件的彎曲質(zhì)量，必須滿足彎曲件的直邊高度：H>2t。如下圖1.2所示
圖1.2
本工件中,，所以符合要求。
2.1.3板材彎曲零件的彎曲線與板料的纖維方向的關(guān)系
所選材料Q235為冷軋成形，金屬在軋制過程中形成了纖維方向（其纖維方
向與軋制方向相同），應(yīng)使板料彎曲線方向與其纖維方向垂直。
2.1.4板材彎曲零件的孔與彎曲線的最小距離
對帶孔的工件進(jìn)行彎曲時，如果孔位于彎曲線附近，彎曲時材料的流動會使
原有的孔變形。因此，應(yīng)當(dāng)盡量使孔遠(yuǎn)離彎曲線?？椎倪吘壘鄰澢€的距離l應(yīng)滿足下列關(guān)系：
當(dāng)時，
符合要求。
2.1.5板材彎曲零件的沖裁件毛刺面與彎曲方向
彎曲件的毛坯是經(jīng)沖裁落料而成。其沖裁的斷面一部分是光亮面，另一面是
毛刺面。彎曲件應(yīng)使其毛刺面作為彎曲件內(nèi)側(cè)。
2.2彎曲件回彈值的確定
2.2.1回彈值的計算
影響回彈的因素很多，如材料的力學(xué)性能，工件的相對彎曲半徑r/t，彎曲中心角的大小，彎曲工件的形狀，彎曲方式，模具間隙等，因此很難用精確的計算方法得出回彈值的大小，一般是按表格或圖表查出經(jīng)驗數(shù)值，或按計算法求出回彈角后，再在生產(chǎn)實踐中試模修正。Q235屈服強(qiáng)度為：250MPa屬中強(qiáng)度鋼。所以根據(jù)表“較軟金屬材料直角校正彎曲時的角度回彈量”得出Q235在時的回彈角為（）。
2.2.2減少回彈的措施
在模具閉合后，再使凸模向下微小移動，利用壓力機(jī)機(jī)身發(fā)生彈性變形所產(chǎn)生的力，對工件加壓，增加工件塑性變形，以利消除回彈。在模具結(jié)構(gòu)上也應(yīng)采取措施，使校正力集中于彎角處，增加校正應(yīng)力，迫使彎曲處內(nèi)層的金屬產(chǎn)生切向拉伸應(yīng)變，以達(dá)到克服和減少回彈的目的。
2.3 彎曲工藝力的計算
2.3.1彎曲件展開長度的計算
展開長度一般根據(jù)毛坯與工件體積相等的原則，并考慮彎曲處材料變薄的情
況，進(jìn)行計算。計算公式如下：
L===49mm
2.3.2校正彎曲力的計算
對于U形彎曲如圖2.1所示，如果彎曲件在沖壓行程結(jié)束時受到模具的校正，則用校正彎曲力計算
圖2.1 校正彎曲的示意圖
校正彎曲力的公式：
式中：——校正彎曲力（牛頓）；
F——校正部分投影面積（毫米2）；
——校形單位壓力（兆帕）
查得 ：
彎曲的校正彎曲力：
2.3.3頂件力和壓力機(jī)的確定
2.3.4頂件力和壓料力的計算
對于設(shè)有頂件裝置或壓料裝置的彎曲模，其頂件力或壓料力Q值可近似
取自由彎曲力的30～80%，
即公式：
式中 Q——頂件力或壓料力，N;
P——自由彎曲力，N。
2.3.5彎曲設(shè)備標(biāo)稱壓力的選擇
對于校正彎曲，由于校正力是發(fā)生在接近于下死點位置，校正力與自由彎曲力并非重疊關(guān)系，而且校正力的數(shù)值比壓料或頂件力大得多，Q值可以忽略不計，因此只按校正力選擇設(shè)備就可以了。即：
式中 ——校正彎曲力，N；
——彎曲用壓力機(jī)標(biāo)稱壓力, N。
3彎曲模工作部分的設(shè)計
3.1凸、凹模的間隙值
U型彎曲時，凸、凹模的間隙要靠模具設(shè)計來保證，間隙大小對彎曲件的變
形抗力、回彈、質(zhì)量以及模具壽命等均有影響。間隙過小，彎曲力大，工件變薄
并降低模具壽命。間隙過大，回彈較大，還會降低工件精度。U型件間隙值Z的
大小取決于材料種類、厚度以及彎曲件高度H、彎曲件彎曲線長度B。
U型彎曲時凸凹模間隙值Z（雙邊間隙）按下式確定：
式中 ——彎曲時的單面間隙，mm；
——材料厚度，mm；
——彎曲系數(shù)，由彎曲件 和決定（見表3.1）
——彎曲件高度（彎曲線長度），mm；
——彎曲件高度，mm。
表3.1 彎曲系數(shù)n
彎曲件高度
材料厚度
10
0.05
0.05
0.04
0.10
0.10
0.08
所以n值近似選取0.10。
所以=mm。
3.2彎曲模工作部分尺寸計算
彎曲模工作部分尺寸計算與彎曲件的尺寸標(biāo)注有關(guān)，彎曲件的尺寸標(biāo)注根據(jù)
裝配要求有兩類標(biāo)注方式，相應(yīng)地凸凹模尺寸計算也有兩類。
① 尺寸標(biāo)注在工件外形式
② 標(biāo)注雙向偏差時，凹模尺寸為
標(biāo)注單向偏差時，凹模尺寸為
凸模尺寸按凹模配制，保證單面間隙值Z或標(biāo)注雙向偏差時，凸模尺寸為
標(biāo)注單向偏差時，凸模尺寸為
②尺寸標(biāo)注在工件內(nèi)形上標(biāo)注雙向偏差時，凸模尺寸為
標(biāo)注單向偏差時，凸模尺寸為
凹模尺寸按凸模配制，保證單面間隙值Z或
標(biāo)注雙向偏差時，凹模尺寸為
標(biāo)注單向偏差時，凹模尺寸為
式中 ——凹模工作部分尺寸，mm;
——凸模工作部分尺寸，mm；
——工件公稱尺寸，mm；
——工件公差，mm；
——凹模、凸模制造偏差，mm；
——凹模、凸模制造偏差，mm。
凸模與凹模的制造公差，mm，按IT7級公差等級選取。
凸模和凹模材料，一般用碳素工具鋼。加熱彎曲時，可選用5CrNiMo或
5CrNiTi，并進(jìn)行淬火熱處理
。
3.3凸、凹模圓角半徑
3.3.1凸模圓角半徑
一般取略小于或等于彎曲件內(nèi)圓角半徑的數(shù)值，但不能小于材料允許的最小
彎曲半徑。
彎曲件的內(nèi)圓角半徑為，可取==1.5mm。
3.3.2凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不宜小于3mm，以免在彎曲時擦傷毛坯，凹模兩邊對稱處的圓角半徑應(yīng)一致，否則彎曲時毛坯會發(fā)生偏移。
凹模圓角半徑與彎曲件邊長公稱尺寸有關(guān)，可按表3.2選取。
表3.2 彎曲凹模圓角半徑
料厚t
邊長L
10
3
3
所以取=3mm。
3.4凹模深度的選取
查表“彎曲凹模工作部分幾何尺寸”得工件進(jìn)入凹模直壁部分的深度為15mm。
3.5凹模高度及壁厚
凹模裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使凹模工作時承受彎曲力矩
若凹模高度及模壁厚度不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞但由于凹
模受力復(fù)雜，很難按理論方法精確計算，可用下述經(jīng)驗公式確定其尺寸：
凹模高度 =11.48mm
凹模壁厚 =17.22~22.96mm
所以，取凹模壁厚C=22.96mm
式中——凹?？椎淖畲髮挾龋琺m，但不小于15mm；
——凹模壁厚，mm，指刃口至凹模外形邊緣的距離；
——系數(shù)，按表3.3選取。
表3.3 系數(shù)值
B/mm
料厚/mm
0.5
1
2
3
>3
<50
0.30
0.35
0.42
0.50
0.60
4沖壓設(shè)備的選擇
4.1壓力機(jī)的選擇
由于以上算出,故可選取壓力機(jī)為開式雙柱可傾壓力機(jī)，J23—16。
其參數(shù)如表4.1所示：
表4.1 開式雙柱可傾壓力機(jī)的主要參數(shù)
標(biāo)稱壓力 /kN
160
滑塊行程/mm
55
滑塊行程次數(shù)/min
120
最大封閉高度/mm
220
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
45
滑塊中心至床身距離/mm
160
工作臺尺寸/mm
左右/mm
450
前后/mm
300
工作臺孔尺寸/mm
左右/mm
240
前后/mm
160
直徑/mm
210
立柱間距離/mm
220
模柄孔尺寸（直徑深度）/mm
墊板尺寸/mm
40
床身最大可傾斜角度/（°）
35
5模具的結(jié)構(gòu)件設(shè)計
5.1模架
模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架
上。為了縮短模具制造周期，降低成本，我國已制定出模架標(biāo)準(zhǔn)，并有商品模架
出售。在這里我們選取滑動導(dǎo)向型后側(cè)導(dǎo)柱式標(biāo)準(zhǔn)模架，方便進(jìn)料，可以從左、
右、前三個方向進(jìn)料。
(1) 上模座的主要參數(shù)如下表5.1所示：
表5.1 座GB/T2855.6主要參數(shù)
凹模周界
H
S
R
D
L
B
160
125
40
170
170
85
150
38
80
38
(2) 下模座的主要參數(shù)如下表5.2所示：
表5.2 下模座GB/T2855.6主要參數(shù)
凹模周界
H
S
R
D
h
L
B
160
125
50
170
170
85
150
38
80
25
30
5.2操作方式選擇
采用手工操作方式
5.3材料送進(jìn)和定位方式選擇
(1) 材料送進(jìn)方式選擇
采用手工送進(jìn)方式，從模具前方將材料送進(jìn)。材料送到指定位置由定位銷和
定位板把材料擋在指定位置上。
(2) 定位方式的確定
首先由頂桿將壓料板頂起，配合凸模壓緊制件，進(jìn)行彎曲，因為模具采用的是前
一工序沖裁好的板料,板料由模具前方送進(jìn),送進(jìn)方向在凸模的頂部設(shè)有兩個限
位釘定位,左右方向采用一對定位塊定位。
。
5.4卸料裝置的選擇
采用彈性卸料，用頂板從下面把件從凹模中頂出。
5.5導(dǎo)向裝置的選擇
選用滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套。
5.6導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸
導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸如下圖4.4所示：
圖5.1 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式
主要參數(shù)如下表4.5所示：
表5.3 導(dǎo)套的主要參數(shù)
參數(shù)
d
D
L
H
l
油槽數(shù)
數(shù)值
25
35
85
30
15mm
2
5.7導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸
導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式如下圖5.2所示：
主要參數(shù)如下： d=25；L=170
圖5.2 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式
6模柄的選用
選用凸緣式模柄，其結(jié)構(gòu)如下圖5.3所示：
圖5.3 凸緣模柄
其基本尺寸如下表5.4所示：
表5.4 凸緣模柄基本尺寸
d(d11)
D(n6)
H
/mm
h
/mm
d1
/mm
D1
/mm
d3
/mm
d2
/mm
h1
/mm
基本尺寸
/mm
極限偏差
/mm
基本尺寸
/mm
極限偏差/mm
40
85
78
18
13
62
11
18
11
7 模具的裝配
總裝時，首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系，以及裝配方便和易于保證
裝配精度要求來確定裝配基準(zhǔn)件，例如復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，級
進(jìn)模以凹模作為裝配基準(zhǔn)件；其次，應(yīng)確定裝配順序，根據(jù)各個零件與裝配基準(zhǔn)
件的依賴關(guān)系和遠(yuǎn)近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后，要進(jìn)行試沖，通過試沖發(fā)
現(xiàn)問題，并及時調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止。
7.1裝配前的準(zhǔn)備
7.1.1通讀設(shè)計圖樣，了解正裝式復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點。
本模具的裝配工藝要 點是：同時保證落料和沖孔用凸凹模間隙的均勻；
打料機(jī)構(gòu)工作可靠，能及時推出工件。
7.1.2 查對各零件已完成裝配前的加工工序，并經(jīng)檢驗合格。
7.1.3確定裝配方法和裝配順序。
經(jīng)查對認(rèn)定模具零件已加工完成，可采用直接裝配方法。
結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點，對凸凹模、凸模先進(jìn)行分組裝配，再進(jìn)行總裝配。選用以凸
凹模為基準(zhǔn)件，先裝配上模，再裝配下模及輔助零件。
7.2裝配模
將模柄壓入上模座后，鉆、鉸銷孔，打入止轉(zhuǎn)銷。
7.3裝配凸凹模
按照壓入法操作要求，將凸凹模壓入固定板中，檢查凸凹模相對固定板基
準(zhǔn)面的垂直度，并刃入凸模，用工藝定位器法檢查配合間隙的均勻性。待凸凹模
全部壓入，認(rèn)定間隙分布均勻后，磨平固定板支撐面和凸凹模刃口面。
7.4裝配凸模
將凸模壓入固定板中，按壓入法裝配要領(lǐng)，檢查其相對固定板基準(zhǔn)面的垂直
度認(rèn)定合格后，磨平固定板支撐面和刃口面。
7.5裝配下模
將組裝好的凸?！潭ò搴拖聣|板，按照設(shè)計要求位置，安裝在下模座上，
緊固螺釘，鉆、鉸銷孔，裝入圓柱銷。
7.6裝配上模
將組裝好的凸凹模—固定板和上墊板，安裝在上模座上，緊上螺釘，用工
藝定位器法控制上下模的配合間隙，使其均勻。認(rèn)定均勻后，在上模相應(yīng)部位鉆、
鉸銷孔，打入圓銷。
7.7安裝凹模
將凹模安裝在下模相應(yīng)部位，凹模和凸凹模間隙，用墊片法或直接安裝法
控制其均勻性。
7.8試切
用紙試沖，觀察沖切紙邊的狀況，經(jīng)調(diào)整并認(rèn)定均勻后， 鉆、鉸另一組銷
孔，打入圓銷。
7.9裝配其它零件并試模
上模安裝頂桿，頂件塊，檢查打料機(jī)構(gòu)工作的可靠性。安裝卸料板和彈簧，
安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2-0.5mm.在設(shè)計指定的壓力機(jī)上，
裝配好的模具進(jìn)行試沖。
試模時重點檢查打料機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的動作是否及時、可靠。每一次沖壓
后，上模隨壓力機(jī)上行到上死點時，條料和頂出的工件都應(yīng)該出現(xiàn)在下模凹模工
作面上，以便及時清除。
裝配后應(yīng)保證間隙均勻，落料凹模刃口面應(yīng)高出沖孔凸模工作端面2mm.
8總結(jié)
本次設(shè)計是在校模具設(shè)計，也是畢業(yè)之前最后一次設(shè)計，各項要求都比較嚴(yán)格，為了能夠很好的完成最后一次功課，交給老師一份滿意的答卷，我從圖書館借來的書籍中和網(wǎng)上查閱了大量的關(guān)于沖壓模具的設(shè)計資料，這位我在后來的畢業(yè)設(shè)計實施過程中減去了不少麻煩。也更通過這次畢業(yè)設(shè)計我系統(tǒng)的翻閱了三年時間以來所學(xué)的專業(yè)知識，重現(xiàn)的學(xué)習(xí)和掌握，讓自己發(fā)現(xiàn)到更多的不足之處。
在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我綜合了三年多來所學(xué)的所有專業(yè)知識，使我受益匪淺。不僅使自己的專業(yè)技能有所發(fā)揮并且掌握的更為熟練，也加強(qiáng)了在大學(xué)階段所學(xué)專業(yè)理論知識的鞏固。
在做這次課程設(shè)計的過程中，在設(shè)計和繪圖都遇到方面遇到了一些實際問題，經(jīng)過老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助，再加上自身不懈的努力，問題得到了及時解決。這次的設(shè)計使我對冷沖壓模具設(shè)計有了一定的認(rèn)識，在模具設(shè)計過程中，不僅把大學(xué)所學(xué)到知識加深了，還學(xué)會了查閱有關(guān)書籍和資料，能夠把各科靈活的運用到設(shè)計中去。更是鍛煉了自己的查閱資料的能力。
這次的畢業(yè)設(shè)計不僅是對自己學(xué)習(xí)模具專業(yè)方面一年來的考核，也是在畢業(yè)之前對自身的一次全面、綜合型的測試。這為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎(chǔ)。設(shè)計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正
致 謝
通過這次畢業(yè)設(shè)計使我在溫習(xí)學(xué)過的知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識，對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、沖壓模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。
通過對彎板件復(fù)合模的設(shè)計，我對沖裁模、彎曲模有了更為深刻的認(rèn)識，特別是這種沖孔落料模具的設(shè)計。彎曲模的主要零件的加工一般比較復(fù)雜，多采用線切割進(jìn)行加工，彎曲回彈的影響因素多，不容易從純理論的角度精確的計算出來，多需要在試模后再進(jìn)行調(diào)整。在模具的設(shè)計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計算時的公式的選用、凸凹模間隙的計算、卸件機(jī)構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。
歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。
在這次設(shè)計過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師于智宏老師在這一段時間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝!
參考文獻(xiàn)
[1] 劉建超，張寶忠主編.沖壓模具設(shè)計與制造.北京：高等出版社，2004.6
[2] 中國模具設(shè)計大典編委員會.中國模具設(shè)計大典3.南昌：江西科學(xué)出版社，2003.1
[3] 任嘉卉主編.公差與配合手冊. 北京：機(jī)械出版社，2000.4
[4] 馮炳光主編.模具設(shè)計與制造簡明手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998.5
[5] 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，全國彈簧標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編.中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編彈簧卷.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.6
[6] 中國輕工模具網(wǎng)模具新聞 ．中國模具工業(yè)特點基本狀況及情況
分析．2006.4.11
[7] 太空模具網(wǎng). 未來10年的模具發(fā)展趨勢. 2005.11.24
[8] 中國金屬加工網(wǎng).沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢.2005.6
[9] 彭建聲、秦曉剛編著.模具技術(shù)問答. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996
[10] Kondo K.Parametric and Interactive Geometric Modeler Formechanical.Computer-Aeded Design.1990(10)
33