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1、 L型支架沖壓模具設(shè)計 南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 作 者： 學(xué) 號： 指導(dǎo)者： 評閱者： 2014 年 5 月 南 京 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 I 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 II 目 錄 第一章 本課題的目的、意義與主要內(nèi)容 ........................................................................ 1 1.1 目的 ...

2、..................................................................................................................... 1 1.2 主要內(nèi)容及意義 .................................................................................................... 1 1.3 沖壓模具的相關(guān)研究動態(tài) .......................................

3、............................................. 2 1.4 設(shè)計方法及步驟 .................................................................................................. 4 第二章 零件沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性和沖壓工藝分析 ................................................................ 5 2.1 沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析 .....................

4、....................................................................... 5 2.2零件沖壓工藝性分析 ............................................................................................. 6 2.2.1零件工藝分析 ...............................................................................................

5、 6 2.2.2確定沖壓基本工序 ....................................................................................... 7 2.2.3排樣方案的確定 ........................................................................................... 7 2.2.4連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用 ....................................................

6、.............. 11 第三章 沖孔—落料級進(jìn)模零件的設(shè)計與計算 .............................................................. 18 3.1沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計算 ................................................................... 18 3.1.1沖壓力的計算 ..............................................................................

7、............... 18 3.1.2壓力中心的計算 ......................................................................................... 22 3.1.3模具主要零件尺寸計算 ............................................................................. 22 3.2選擇沖壓設(shè)備 .....................................................

8、.................................................. 27 3.3沖模的閉合高度 ................................................................................................... 27 3.4固定與聯(lián)接零件 ................................................................................................... 28 第四章

9、 模具安裝與調(diào)試 .................................................................................................. 35 4.1上、下模座的安裝 ............................................................................................... 35 4.1.1 上模的安裝形式與聯(lián)接 ...................................................

10、......................... 35 4.1.2 下模的安裝形式與聯(lián)接 ............................................................................ 35 4.2 調(diào)整和試模 .......................................................................................................... 35 4.2.1 調(diào)整模具閉合高度 ........................

11、............................................................ 35 III 4.2.2 調(diào)整模具間隙 ............................................................................................ 36 4.2.3 試模 ...................................................................................................

12、......... 36 結(jié) 論 .............................................................................................................................. 37 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 38 致

13、謝 ............................................................................................................................... 39 IV 第一章 本課題的目的、意義與主要內(nèi)容 1.1 目的 沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。沖壓模具的自動送料技術(shù)也投入到實際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價值。本次畢業(yè)設(shè)計是在完成沖壓工藝與模具設(shè)計理論課并進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)后，進(jìn)行的一個重

14、要的教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是通過設(shè)計給定沖壓工件的沖壓工藝與模具設(shè)計，提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，解決工程實際問題的能力，為以后從事工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。并培養(yǎng)求是、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致的從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。 了解沖裁件、拉深件和成形件結(jié)構(gòu)的工藝性。設(shè)定零件的工藝方案，比較工藝方案并確定工藝方案。計算毛坯的尺寸，計算沖裁次數(shù)，設(shè)定各步半成品的尺寸并繪出工序簡圖。計算各個工序的工作壓力，設(shè)計并繪出模具簡圖，選取各個合適的零件。 1.2 主要內(nèi)容及意義 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是工件的沖孔、落料及彎曲的級進(jìn)模設(shè)計，課題的主要內(nèi)容是對給定零件形狀進(jìn)行沖壓工藝性分析

15、，提出各種可能的沖壓工藝方案，經(jīng)過分析與討論確定適合于大批生產(chǎn)的工藝方案和中批生產(chǎn)的工藝方案。根據(jù)零件圖的設(shè)計要求，進(jìn)行沖壓工藝分析，編制零件的加工工藝過程卡。設(shè)計內(nèi)容還包括：排樣圖設(shè)計，總的沖壓力計算機(jī)壓力中心計算，刃口尺寸計算，彈簧、橡膠件的計算和選用，凸、凹?；蛲?、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計以及其他沖模零件的設(shè)計，繪制模具裝配圖和工作零件圖。編寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 主要內(nèi)容如下： 1到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解模具生產(chǎn)，制造，加工情況。結(jié)合本設(shè)計課題，查閱相關(guān)資料。并完成基本參數(shù)的計算及沖壓機(jī)的選用； 2 確定模具類型及結(jié)構(gòu)，分析設(shè)計已知L型支架的級進(jìn)模具。充分分析L型支架

16、結(jié)構(gòu)，工藝性，了解級進(jìn)模機(jī)構(gòu)及工作原理完； 1 3運用CAD,UG等工具軟件輔助設(shè)計完成模具整體結(jié)構(gòu)； 4 對模具工作部分尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計計算； 5 對模具典型零件需進(jìn)行選材及工藝路線分析； 6 繪制模具零件圖及裝配圖； 7 編寫設(shè)計說明書。 該課題是來源于生產(chǎn)實際，零件結(jié)構(gòu)典型，使用量大，難度適中。本課題在分析零件結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計模具，采用多工序級進(jìn)模。緊密結(jié)合生產(chǎn)實際的課題，對學(xué)生了解和掌握沖壓模具制品生產(chǎn)過程、模具設(shè)計，提高工程設(shè)計和解決實際問題的能力，具有很重要的意義。學(xué)生經(jīng)過本模具的設(shè)計后，能較好的掌握

17、沖壓模具的設(shè)計流程和方法，使其具備一定的沖壓模具設(shè)計能力，為以后走入工廠打下良好的基礎(chǔ)。 1.3 沖壓模具的相關(guān)研究動態(tài) 1．我國模具的發(fā)展現(xiàn)狀： 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量非常大，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值呈上升趨勢。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。但在整個模具設(shè)計制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國

18、家相比還存在相當(dāng)大的差距。 近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計與制造水平有了較大提高，大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具的需求量大幅度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。 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、獨資和私營也得到了快速發(fā)展浙江寧波和黃巖地區(qū)的―模具之鄉(xiāng)‖；廣東一些大集團(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；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 (1) 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技

19、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。 2 (2) 體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模、覆蓋面大增，已從電機(jī)、電鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短。 (3) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。近年許多模具企業(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)展的重要動力。許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(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

20、得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 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)計中。 (4)電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機(jī)床品種增多，水平明顯提高。 (5) 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快，國內(nèi)有多家

21、已自行開發(fā)出達(dá)到國際水平的相關(guān)設(shè)備。 (6) 模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴(kuò)展。模具材料方面，由于對模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。 目前,我國模具總量雖然已達(dá)到相當(dāng)大的規(guī)模,模具水平也已有了很大提高,但設(shè)計制造水平在總體上要工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進(jìn)水平至少相差10 年， 特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾更加突出，已成為嚴(yán)重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。 2．

22、未來沖壓模具技術(shù)的發(fā)展趨勢。 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該要適應(yīng)模具產(chǎn)品―交貨期短‖、―精度高‖、―質(zhì)量好‖、―價格低‖的要求。達(dá)到要求發(fā)展有以下幾項： （1）模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化、精密化。 （2）多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合具是在多工位級進(jìn)模基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成 3 批的組件。 （3）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。 （4）快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。適應(yīng)多品種、少批量生產(chǎn)方式。一

23、方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來越引起人們的重視。例如，中、低 熔點合金模具、噴涂成型模具、陶瓷型精鑄模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展。快換模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。 （5）模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 （6）模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)。 （7）在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM

24、/CAE技術(shù)。 （8）高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用。 （9）模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展。 （10）模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。 1.4 設(shè)計方法及步驟 1、查閱有關(guān)模具材料、模架結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計理論、模具設(shè)計實例等方面的文獻(xiàn)，檢索相關(guān)資料和模具技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)。全面復(fù)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程，并翻譯外文資料一篇。 2、初步計算，根據(jù)所給零件圖樣，進(jìn)行必要的工藝計算，確定初步的設(shè)計方案。 3、通過相關(guān)資料和調(diào)研，熟悉各種沖壓模具的結(jié)構(gòu)，模具的制造、設(shè)計和裝配流程。 4、模具設(shè)計，確定快換模架的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合

25、本零件繪制模具裝配圖和指定模具的零件圖。 4 第二章 零件沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性和沖壓工藝分析 2.1 沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析 產(chǎn)品零件的生產(chǎn)批量對沖壓工藝加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用。沖壓產(chǎn)品的成本構(gòu)成：C=C材+C1+C模。C材 –材料費，C1 –加工費，C模模具費。提高沖壓生產(chǎn)經(jīng) 濟(jì)效益的有效途徑有： 1．提高材料利用率 一般材料費要占沖壓件成本的60%，生產(chǎn)中通過合理設(shè)計零件或改進(jìn)毛坯形狀，合理排樣、搭邊或?qū)嵭刑撞没蚶煤脧U料等； 減少工序數(shù) 世界不少國家大力推行減少每個零件的工序數(shù)目。日本是瞄準(zhǔn)2． 3-4道工序，

26、目前其某些廠家已達(dá)到2-3道工序。因此日本沖壓件成本一般比我們低25%。其他國家也在大力推行。由于工序數(shù)減少，導(dǎo)致模具數(shù)量及模具出問題的機(jī)會減少，開動率提高，經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高； 3．推行―按件定隙‖ 經(jīng)驗證明，當(dāng)相當(dāng)間隙Z雙收15%-20%時，模具使用壽命可提高3-5倍。因各種沖壓見的使用要求不同，質(zhì)量要求各異，故其沖裁間隙也應(yīng)不同，―按件定隙‖會取得最佳效益； 4．推行―按件選?！?因?qū)_壓件質(zhì)量與批量要求差別較大，要根據(jù)具體要求及批量大小選擇各種不同模具結(jié)構(gòu)、模具材料及制模方法等。在大批量生產(chǎn)時要采用高效的多工位級進(jìn)模、復(fù)合模、高壽命的硬質(zhì)合金模等。而在小批量時，可采

27、用一些造價低廉、制模周期短、模具材料可回收利用的各種簡易模具、組合模具或低熔點合金模等。 5．提高生產(chǎn)率 目前世界一些國家，都在向生產(chǎn)效率要效益。有代表傾向的是(a) 建立沖壓自動線；(b)沖壓設(shè)備向多工位壓力機(jī)轉(zhuǎn)移；(c)以拉伸墊或數(shù)控拉伸墊代替雙動拉伸壓力機(jī)。由于生產(chǎn)效率高了，分?jǐn)偟絾渭馁M用減少，即降低產(chǎn)品成本增加收入。 5 2.2零件沖壓工藝性分析 圖2.1零件 2.2.1零件工藝分析 如上圖所示，此工件有沖孔、落料、彎曲三個工序。材料為08，板料厚度為3mm,具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，但是做出的工件要求

28、的精度高，所以要求做出的模具的精度就相應(yīng)要高，難度就增大。在工件的展開圖中，有一個Φ6mm的孔和Φ18mm的長孔,在沖裁的時候在保證他們的精度的時候還要保證它們的同軸度，在彎曲工序的時候，要防止彎裂，并且還要保證彎曲的垂直度要夠，該工件是大批量生產(chǎn)，質(zhì)量要求高，若采用單工序模不僅工藝繁瑣，而且質(zhì)量也很難保證，由于零件體積小，操作不方便，多次定位后有些尺寸難以穩(wěn)定，產(chǎn)量低、不能適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。因此采用沖壓多工位級進(jìn)模。工件的尺寸公差要求為IT7級，尺寸精度較高，模具要求的精度高。 6 2.2.2確定沖壓基本工序 從零件的形狀看有以下基本工序，該工件包括沖孔、落

29、料和彎曲三個基本工序，根據(jù)基本工序可以擬定出以三種工藝方案： 方案一：采用落料?沖孔?彎曲單工序模； 方案二：采用沖孔?落料復(fù)合模，彎曲單工序模； 方案三：采用沖孔?落料?彎曲級進(jìn)模。 分析：方案一，雖然模具結(jié)果簡單，但需要三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但還是需要量副模具，需要成本還是比較高，并且沖壓后成本品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三，只需一副模具，工序數(shù)目少，沖孔、落料、彎曲整合為一個工序，大大提高了生產(chǎn)效率，操作方便，并能保證零件的質(zhì)量，延長

30、模具壽命，適合大批量生產(chǎn)。綜合以上分析：本設(shè)計要求為大批量生產(chǎn)，故采用方案三。 2.2.3排樣方案的確定 按沖裁工藝方法和材料的合理利用，條料的排樣方法可分為三種： 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保證，沖件精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。 2）少廢料排樣 沿沖件部分外形沖切，只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊間有搭邊。 3）無廢料排樣 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無搭邊，沖件質(zhì)量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高。 從零件圖上分析可知，零件形狀不算復(fù)雜，但是從外形需要和工件精度

31、的要求來看，可以采用少廢料排料提高材料的利用率，采用合理的排樣方法才能降低廢料的比例。本設(shè)計的工件為長方形工件，考慮到效率采用一次沖出兩件產(chǎn)品的工序設(shè)計，沿板（卷）料順長度方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求?？紤]到此為大批量生產(chǎn)，結(jié)合沖壓生產(chǎn)率，沖模耐用度，沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單和操作方便，安全等因素，提出以下幾種方案： 7 方案一： 工位三 工位二 工位一 圖2.2排樣一 此方案采用工位緊靠排樣，只需要三個工位即可，即是，沖孔，彎曲和落料的設(shè)計，但此時排樣材料利用少。 方案二： 工位三 空

32、位 工位二 空位 工位一 圖2.3排樣二 與方案一相比，此方案每步增加了空位的工位和改換了產(chǎn)品的排列方位。改善了凸凹模的緊湊性，在凸模固定板和凹模設(shè)計上都比較合理，增強了凸模和凹模的 強度。但工件要求的精度高，此方案和方案一都存在定位精度不夠高情況，所以需 8 要增加定位裝置。 方案三： 圖2.4排樣三 此方案是對方案二的改進(jìn)，增加了兩個側(cè)刃定位，兩個定位裝置的配合提高了定位精度，滿足了加工工件的精度要求。這樣方便于凸模的固定安裝，也有利于增加凹模壁厚，這樣都加強了凸凹模的強度，并且還為側(cè)刃的

33、安裝增加了空間。此方案緊湊，工位排布合理，并且達(dá)到了加工工件精度的要求，所以選用此方案。 4）材料利用率 材料的經(jīng)濟(jì)利用，直接取決于沖壓工件的加工工藝和排樣方法。沖壓工藝設(shè)計中，評價材料經(jīng)濟(jì)利用程度的指標(biāo)是材料利用率。 材料利用率?： 實際材料面積???100% 消耗材料面積 實際材料面積即沖壓件（毛坯）的有效面積，它與消耗材料面積之差即為廢料。 一個步距內(nèi)的材料利用率可用下式表示： A???100% （2.1） BS 式中：A

34、—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； B—條料寬度； S—步距。 若考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料（或帶料、條料）上總 ?的材料利用率總為： 9 ?一張板料上總的材料利用率總： n?A?總?1?總?100% （2.2） L?B 2mm式中：A---一張沖裁件（毛坯）的實際面積（）； n總---一張板料（或帶料、條料）上所沖工件總數(shù)量； 2L?B---板料長?寬（mm）。 材料利用率??1。如

35、果??84%，那么將有16%的材料變成沖壓廢料。 經(jīng)計算，本設(shè)計工件的面積為 A?160mm。 條料寬度計算： 000B?(D?2a?nb)?(D?1.5a?nb)?116.28?1.5?1.5?2?1.5?118.611??1???0.4mm D---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； 2 a---側(cè)搭邊值； n --- 側(cè)刃數(shù)； b1---側(cè)刃切去材料寬度方向尺寸。 a1=0.75a 條料長度：L?3000mm。 所以： ?總?1? 5）排樣方法 n總?A384?160?

36、100%?1??100%?71.6%L?B3000?118.61 ①排樣方法的選擇原則 沖裁小工件或某種工件需要窄條料時，應(yīng)沿板料順長度方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。 沖裁件在條料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)效率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作方便與安全等。 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距較小的方案，以便經(jīng)濟(jì)地裁切板料，并減少沖壓用時間。 在可能的情況下，要求產(chǎn)品設(shè)計時修正產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以減少或消除設(shè)計廢料的形成，并有可能采取小、無廢料排樣方式。 10 2.2.4連續(xù)模的送料定位

37、系統(tǒng)的選用 沖模的送料定位系統(tǒng)是沖模結(jié)構(gòu)的重要組成部分。其主要功能是對送入模具的條、帶、卷料實施精確定位，控制送為進(jìn)距，達(dá)到準(zhǔn)確、一致，以確保沖模沖壓時具有均勻一致的搭邊與沿邊，從而使沖件獲得更高的尺寸與形位精度。所以，定位系統(tǒng)的設(shè)計與制造是沖模設(shè)計與制造的重要環(huán)節(jié)。而沖模的定位系統(tǒng)是由各種不同的進(jìn)距限位構(gòu)成的。主要包括表2.1所列各種類型，不同規(guī)格的各種進(jìn)距限位裝置。(見表2.1) 兩工位及兩工位以上的連續(xù)模都應(yīng)設(shè)置一套由擋料、進(jìn)距控制、送進(jìn)誤差校準(zhǔn)等裝置構(gòu)成的送料定位系統(tǒng)。 表2.1沖模進(jìn)距限位裝置的類型、結(jié)構(gòu)與性能 1 2 1)

38、靠切邊定位的側(cè)刃組件構(gòu)成的定位系統(tǒng)主要優(yōu)點如下： ①可以不間斷連續(xù)沖壓．使壓力機(jī)額定滑塊行程次數(shù)得到充分利用，生產(chǎn)效率更高。 ②操作工人的手不需要也不可能進(jìn)入模具T作區(qū)，故操作安全。 ③便于實現(xiàn)沖壓過程的機(jī)械化與自動化。 ④定位精確度可達(dá)O．15mm甚至更高精度，比擋料銷定位高一個檔次。 ⑤實際沖件的尺寸精度都在IT10級以上。 使用側(cè)刃切邊定位的主要缺點是增加了廢料量，降低了板料利用率。同時，也增大了沖裁力而且連續(xù)沖壓必然要加大所需沖壓設(shè)備的噸位，也還使沖模的制造與修理趨于復(fù)雜化。而GB與JB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三種不同斷面形狀的側(cè)刃，最大切邊長度僅4

39、0．2mm。 11 2)側(cè)刃的形成沖裁 已納入國標(biāo)GB與機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB的側(cè)刃完全相同；共2類6種各38個規(guī)格，一般進(jìn)行有搭邊排樣的有廢料沖裁。標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃作為一種送料進(jìn)距限位裝置，由于其最大切邊長度Lmax=40．2mm，故僅能用于送料進(jìn)距S≤40．2mm的小型沖壓件，其使用范圍十分有限，通常僅用于： ①成批與大量生產(chǎn)料厚t≤1～2．5mm的各種金屬板料用連續(xù)模沖制的小型沖壓件并要求沖模有更高的生產(chǎn)率。 ②沖壓件的尺寸與形位精度要求較高，尺寸精度高于1T10極，送料進(jìn)距S<40．2mm，送進(jìn)進(jìn)距S誤差<0．15mm。 ③沖模的送料進(jìn)

40、距S較小，使用其他進(jìn)距限位裝置不能實施定位或達(dá)不到進(jìn)距限位精度。 ④為實現(xiàn)帶、卷料的連續(xù)自動沖壓或?qū)嵤_壓過程的全機(jī)械化與自動化動作以及采用卷料進(jìn)行高速連續(xù)沖壓。為克服標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃的缺點，擴(kuò)展側(cè)刃的應(yīng)用范圍，依照沖制沖件需要設(shè)計與制造非標(biāo)準(zhǔn)的異形斷面?zhèn)热?，進(jìn)行沖件的形成沖切或落料，使其具有標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃對送進(jìn)材料切邊定位的作用，又具有沖裁凸模沖切沖件局部任意形狀外廓的功能，成為專用成形側(cè)刃與落料側(cè)刃。 3)排樣搭邊和側(cè)搭邊數(shù)值選用 搭邊可用于補償定位誤差和剪板誤差，使條料保持一定的剛度，便于送料，搭邊也是廢料，所以盡量取小，但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，影響模具壽

41、命。 搭邊： 排料時在沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間設(shè)置的工藝余料稱為搭邊。搭邊有二個作用：一是補償定位誤差使條料在送進(jìn)過程中產(chǎn)生的偏移，保證沖裁件的精度要求；二是在條料送進(jìn)過程中，搭邊可起送進(jìn)定位作用，同時搭邊使沖裁后的工藝廢料有一定的剛度，利于條料的順利送進(jìn)。 搭邊是工藝廢料，從提高材料利用率考慮，搭邊值愈小愈好。但搭邊值過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，使沖裁件上毛刺增大；特別是沖裁較薄的材料時，還有可能被拉入凸、凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。因此搭邊值的設(shè)置應(yīng)當(dāng)合理，其數(shù)值目前尚需由經(jīng)驗確定。一般說來，硬材料的搭邊值可小些，而軟材料的搭邊值取大一

42、些，而較薄板料為了增大其剛度和強度也應(yīng)適當(dāng)增大搭邊值；手 12 工送料可以使搭邊值小些。 最小搭邊值，查相關(guān)資料得： 圖2.5搭邊 側(cè)刃沖切的料邊寬度：b1=1.5mm 沖切前的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：C=2?0.25=0.5mm 沖切后的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：y=2?0.05=0.1mm 在有側(cè)刃切邊時的側(cè)面搭邊a1可以減小，取a1=0.75a=0.751.5mm=1.125mm 4)側(cè)刃+導(dǎo)正銷定距方式的使用 用側(cè)刃定距時，使側(cè)刃的實際長度和凹模型孔間步距一致，可提高送料精度。但采用側(cè)

43、刃定距時，送料操作時的認(rèn)為因素，會產(chǎn)生送料精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。對于工位較多的級進(jìn)模，送料的累積誤差，會使送料精度降低，對尺寸精度要求高，形狀復(fù)雜的沖件尤為明顯，因此，在側(cè)刃定距的同時增設(shè)導(dǎo)正銷的方式，在多工位級進(jìn)模中得到廣泛的應(yīng)用。 導(dǎo)正銷主要用于多工位級進(jìn)模上，用以校正側(cè)刃或擋料銷的定位誤差，提高送料的步距精度。導(dǎo)正銷安裝在凸模固定板上，分別安裝在第一個工位后和最后彎曲工位前。在第一的工位先沖出Φ5mm的導(dǎo)正孔，通過條料上的導(dǎo)正孔對條料進(jìn)行導(dǎo)正定位，導(dǎo)正銷與側(cè)刃或自動送料裝置配合使用。導(dǎo)正銷由導(dǎo)入、定位和連接三部分組成。連接部分與沖孔凸模采用螺紋旋入式裝配。導(dǎo)入部分為圓弧或圓錐面，定

44、位 13 部分為圓柱面，定位圓柱直徑按h9制造，但考慮到?jīng)_孔后板料彈性變形收縮，孔徑縮小，導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸d應(yīng)比沖孔凸模直徑dp小一雙面間隙Z，按d?dp?Z計算，Z是導(dǎo)正銷與孔徑的雙面間隙，其值與孔徑和條料厚度有關(guān)，導(dǎo)向部分高度h值由條料厚度和沖孔直徑確定，見表2.2。 表2.2 導(dǎo)正銷高度h與雙面間隙Z 注：當(dāng)沖裁件公差較小時，可取雙面間隙Z=0.01～0.03mm。 由于本設(shè)計中板料厚度為1 mm，導(dǎo)正孔為5 mm，故取Z=0.06mm，查表得h=1mm。 要正確安排側(cè)刃孔及導(dǎo)正釘。連續(xù)模的側(cè)刃孔一般安排在第一工位，而采用雙向側(cè)刃時

45、，本設(shè)計中考慮到后面?zhèn)热械陌惭b方便，第二側(cè)刃安排在第二個工位的另一側(cè)。對于導(dǎo)正銷孔，若采用自動送料時必須要在第一工位先沖出工藝孔，而在第二工位或再隔2～4個工位的相應(yīng)位置設(shè)置導(dǎo)正銷孔。 圖2.6導(dǎo)正銷 如圖2.5所示沖件形狀簡單但尺寸精度要求較高。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計采用成形側(cè)刃，雖然制造復(fù)雜，但當(dāng)側(cè)刃刃部磨鈍后，條料邊緣處也不會出現(xiàn)毛刺，不影響正常送進(jìn)。通過此裁塔邊法完成側(cè)刃搭邊的切除，此側(cè)刃沖切使定位更精確。如圖2.6中的排樣圖所示。利用沖制工件上的18mm孔，在沖孔后的后續(xù)工位上設(shè)導(dǎo)正銷導(dǎo)正。使送料進(jìn)距S的偏差小于0.015mm。保證良好的沖壓精度。 14

46、 5)步距大小的確定 連續(xù)模中，每次送料前進(jìn)的距離稱步距。步距計算的正確與否，直接關(guān)系到工件質(zhì)量和尺寸精度。 步距的大小可按下式計算： A=C+a1 （2.3） 式中 A—步距（mm）； C—工件最大寬度（mm）； a1—工件間搭邊寬度。 X=69+1.2=71.2mm 6)側(cè)刃大小的確定 ①側(cè)刃的長度一般應(yīng)等于步距的大小，而寬度可選擇在6～9mm即可； ②側(cè)刃

47、的位置可以根據(jù)沖模的具體情況任意選定，如采用雙側(cè)刃時則雙側(cè)刃的距離應(yīng)為： 成形側(cè)刃尺寸計算：L=A+（0.05～0.10）mm 式中 L—成形側(cè)刃斷面沿送料方向的長度； A—步距。 L=71.2+0.05=71.25mm， 7)用側(cè)刃定距時導(dǎo)料板間距離 當(dāng)條料的送進(jìn)步距用側(cè)刃定位時，導(dǎo)料板間距離 B?B?C?D?1.5a?nb1?C （2.4） =65+1.5?1.5+2?1.5+0.5=70.75 mm B1?D?1.5a?y

48、 （2.5） =65+1.5?1.5+0.1=67.25 mm D---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a---側(cè)搭邊值； n --- 側(cè)刃數(shù)； b1---側(cè)刃切去材料寬度方向尺寸。 搭邊值：a=1.5 mm 側(cè)刃沖切的料邊寬度：b1=1.5mm 15 沖切前的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：C=2?0.25=0.5mm 沖切后的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：y=2?0.05=0.1mm 8)側(cè)刃檔塊

49、在用側(cè)刃檔塊定距的級進(jìn)模中用側(cè)刃檔塊限制條料側(cè)邊沖切缺口的條料送進(jìn)，側(cè)檔塊需和側(cè)刃連用。 側(cè)刃用在級進(jìn)模中，通過切掉條料旁側(cè)少量材料達(dá)到限定條料的送進(jìn)步距。側(cè)刃定位用于步距較小或材料厚度較?。╰≤1.5mm）場合，也用于對步距精度要求較高及手工送料的多工位連續(xù)模上。側(cè)刃的種類和結(jié)構(gòu)型式很多，根據(jù)側(cè)刃的截面形狀可分為三種： a、 長方形側(cè)刃，制造和使用都很簡單，但刃口尖角磨損后，在條料的側(cè)邊容易產(chǎn)生毛刺，影響條料的送進(jìn)和定位的準(zhǔn)確性。 b、 凹型側(cè)刃，其兩端略高于主刃面，由于兩端尖角磨損而產(chǎn)生的毛刺處于條料側(cè)邊凹槽內(nèi)，不會影響條料的送進(jìn)和定位，步距精度較高，但凹型側(cè)

50、刃形狀較復(fù)雜，刃口制造難度增大，沖裁廢料也較多。 c、尖角形側(cè)刃，需要與彈簧擋料銷配合使用，每送一個步距需將條料向后拉，由于擋料銷卡住缺口而定位。尖角形側(cè)刃不浪費材料，但操作不如前者方便，只適合于生產(chǎn)率要求不太高的手工送料模具。根據(jù)模具的需求，先選用梯形側(cè)刃。 在本模具設(shè)計中采用雙側(cè)刃，側(cè)刃沖頭的固定方法采用螺釘聯(lián)接固定，側(cè)刃的工作尺寸取0.010mm的偏差，即S 0-0.02，側(cè)刃結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故凸模尺寸可參照下圖左所示設(shè)計,側(cè)刃凹模與凸模配作，保證單面間隙均勻為0.005～0.010mm。 9)側(cè)導(dǎo)板（導(dǎo)料板） 用側(cè)導(dǎo)板導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)常用于單工序和級進(jìn)模中

51、。側(cè)導(dǎo)板一般設(shè)在條料兩側(cè)，一種分開制造，用于彈壓卸料板結(jié)構(gòu)中，另一種是在固定卸料板結(jié)構(gòu)中，與卸料板制成整體結(jié)構(gòu)。本設(shè)計用的是分開制造的形式。 16 圖2.7側(cè)導(dǎo)板 17 第三章 沖孔—落料級進(jìn)模零件的設(shè)計與計算 3.1沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計算 3.1.1沖壓力的計算 沖裁力 沖裁模設(shè)計時，為了合理地設(shè)計模具及選用設(shè)備，必須計算沖裁力。沖裁力是沖裁過程中，模具工作部分對材料的壓力。沖裁力在沖裁過程中隨上模行程變化而變化，故通常是指沖裁力的最大值。沖裁力是選用沖壓設(shè)備和檢驗沖模強度的重要依據(jù)，沖裁力的大小與材料性

52、質(zhì)、厚度和工件分離的輪廓長度有關(guān)。 因采用平刃口沖裁，其理論沖裁力（N）按下式計算： F = KLtτb （ 3.1） 式中 L——沖裁內(nèi)、外周邊的總長，單位為mm； t——材料的厚度，單位為mm； τb——材料的抗切強度，單位為MPa； K——系數(shù)，一般取K=1.3； F——沖孔力，單位為N； 為了計算簡便，也可按下式估算沖裁力： F=Lt?b

53、 （3.2） ?式中b為材料的抗拉強度，單位為MPa。 1.沖R3工序孔： 沖孔力： F=Lt?b 查資料得 ?b=490 F=3.1412/41490= 1230.88（N） 卸料力： F1?K1F 查資料得K1?0.04~0.07 取K1?0.04 F1?K1F?0.04?1230.88?49.24(N) 推件力： F2?nK2F 查資料得 取K2?0.063

54、 18 凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取h?5mm， 則 F2?1?0.063?1230.88?77.55(N) 采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： Fz1?2?(F?F2)?4?(1230.88?77.55)?5455.32(N) 推料力： F2?nK2F 查資料得 取K2?0.063 凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取h?5mm， 則 F2?1?0.063?4923.52?310.18(N) 采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： Fz2?F?F1?F2

55、?4923.52?221.56?310.18?5455.26(N) 2.沖2個18孔： 圖3.1Φ18孔 沖孔力： F=Lt?b . 查資料得 ?b=490 F?3.14?18/4?1?490?8123.81(N) 卸料力： F1?K1F 查資料得K1?0.04~0.07 取K1?0.04 F1?K1F?0.04?8123.81?324.95(N) 推料力： F2?nK2F 19 查資料得 取K2?0.

56、063 凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取h?5mm， 則 F2?1?0.063?8123.81?511.8(N) 采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： Fz3?F?F1?F2?8123.81?365.57?511.8?9001.18(N) 3．沖2個腰形孔： 圖3.2腰形孔 沖孔力： F=Lt?b . 查資料得 ?b=490 F?30.59?0.4?490?5995.64(N) 卸料力： F1?K1F

57、 查資料得K1?0.04~0.07 取K1?0.04 F1?K1F?0.04?5995.64?239.83(N) 推料力： F2?nK2F 查資料得 取K2?0.063 凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取h?5mm， 則 F2?1?0.063?5995.64?377.73(N) 采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： Fz4?4?(F?F1?F2)?4?(5995.64?269.80?377.73)?26572.68(N) 4. 彎曲工序 剪切力： F=Lt?b .

58、 20 通過計算得 L?2?3.14?30?0.1?37.68mm 查資料得 ?b=490 F?37.68?0.4?490?7385.28(N) 卸料力： F1?K1F 查資料得K1?0.04~0.07 取K1?0.04 F1?K1F?0.04?7385.28?295.41(N) 推料力： F2?nK2F 查資料得 取K2?0.063 凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取h?5mm， 則 F2?1?0.063?7385.28?465.2

59、7(N) 采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為： Fz5?F?F1?F2?7385.28?332.34?465.27?8182.89(N) 因為在本彎曲中還要計算彎曲后的頂件力和壓料力，所以還要計算本工件的自由彎曲力： 0.7KBt2?bU形件：F自? （3.4） r?t 式中：F自——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力； B——彎曲件的寬度； t——彎曲材料的厚度； r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑； ?b——材料的抗拉強度； K——安全系數(shù)

60、，一般取=1.3 材料抗拉強度為：?b=490Mpa； 0.7KBt2?b0.7?1.3?4?9.33?0.42?490??2662.558(N) 則：F自?r?t0.6?0.4 彎曲頂件力或壓料力： 本彎曲模設(shè)有頂件裝置和壓料裝置，其頂件力FD（或壓料力FY）可以近似取自由彎曲力的30%～80%，即 FD=（0.3～0.8）F自 （3.5） 本設(shè)計中因為工件小，材料薄，作用力小，所以取彎曲力的30%，則： 21 FD（FY）=0.3F自=0.3ｘ2662.558=798

61、.77（N） 由于沖孔、落料和彎曲是同時進(jìn)行的，故總的沖裁力為： Fz?Fz1?Fz2?Fz3?Fz4?Fz5?F校?FD?FY?5455.32?5455.26?9001.18?26572.68?8182.89?31918?798.77?798.77?88182.77(N)總卸料力為：F總=49.24+196.94+324.95+239.83+295.41+798.77=1905.14(N) 壓力機(jī)公稱壓力：P=1.3FZ=1.3ｘ88182.77=114637.6(N)≈114.6(KN) 3.1.2壓力中心的計算 沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心

62、。為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，必須使壓力中心與滑塊中心線相重合，對于使用模柄的中小型模具就要使壓力中心與模柄軸線相重合，否則將使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，甚至還會引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損，影響壓力機(jī)精度。在實際生產(chǎn)中，可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造考慮不宜使壓力機(jī)中心與模柄中心線相重合，這時應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍。 由于本工件的排樣圖中都是中心對稱的工作圖，所以本模具的壓力中心就在中心處。 3.1.3模具主要零件尺寸計算 1．凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）凸模的

63、長度尺寸計算 凸模長度由模具結(jié)構(gòu)尺寸確定。通常應(yīng)考慮留有修磨余量，以及模具在閉合狀態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應(yīng)留的安全距離。這里需要考慮凸模固定板厚度h1，導(dǎo)料板厚度h4，彈簧或橡膠的厚度h5等因素。凸模的長度計算公式為： L?h1?h2?h3?h （3.6） 其中h1--- 凸模固定板厚度（mm）； h2--- 卸料板厚度（mm）； h3---導(dǎo)料板厚度（mm） h---附加長度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1.0mm），總修磨量（4～6mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸

64、模固定板的安全距離（10～15mm）等因素確定。 L?18?16?6?16?56mm 22 故凸模的最終長度為56mm。 （2）凸模強度校核 凸模的強度在一般情況下是足夠的，可以不必做強度校核，但是，在凸模特別細(xì)長或凸模的斷面尺寸很小沖裁厚且硬的材料時，必須對凸?？箟簭姸群涂箯潉偠冗M(jìn)行校核。 凸?？箟簭姸刃：?。凸模沖裁時的正常工作條件是其刃口端面承受的軸向壓應(yīng)力必須小于凸模材料的許用壓應(yīng)力，即 F ?cp????c?

65、 （3.7） A 式中 ?cp---凸模刃口端面承受的壓應(yīng)力，單位為MPa； F---作用在凸模端面的沖裁力，單位為N； A---凸模刃口端面面積，單位為mm2； ??c?---凸模材料許用壓應(yīng)力，單位為MPa。需校核的凸模如下圖： 沖裁力F= 1230.88（N）；A=3.14mm2得：?cp?F1230.88??392MPa A3.14 凸模選用材料為Cr12MoV,許用壓應(yīng)力??c?為1000～1600MPa，此凸模強度足夠。 3）沖裁模凸、凹模刃口尺寸的計算 根據(jù)工件尺寸精度不同和加工方法的選擇，沖裁模凸、

66、凹模刃口尺寸技術(shù)方法有分開加工計算和配作加工計算兩種方法。本設(shè)計零件形狀簡單，并且尺寸精度要求為IT7級，屬于中高精度公差等級，故須采用分開加工加工計算方法來計算刃口尺寸。 4）分開加工計算方法的特點。 分開加工的方法就是分別規(guī)定凸?；虬寄５某叽绾凸?，分別進(jìn)行制造，用凸模與凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙變動的范圍之內(nèi)，使模具的制造難度加大，主要用于沖裁件形狀簡單、間隙較大、精度較低的模具。隨著電火花、線切割等設(shè)備的應(yīng)用和加工精度的不斷提高，分別加工也越來越都地用于形狀復(fù)雜、間隙較小、精度較高的復(fù)合模、級進(jìn)模等模具。用分開加工的凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。采用分開加工必須滿足下列條件: δ凸+δ凹≤ZMax-Zmin （ 3. 9） 式中：ZMax——最大沖裁間隙； 23 Zmin——最小沖裁間隙； δ凸、δ凹——分別為凸模、凹模的制造公差。凸模公差取下偏差（相當(dāng)于基