插銷連接件沖壓模具設計 -級進模含CAD圖,插銷連接件沖壓模具設計,-級進模含CAD圖,插銷,連接,沖壓,模具設計,級進模含,cad 門窗插銷連接件模具設計Door latch connector mold design摘 要沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。沖壓模具的自動送料技術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，減輕工人負擔，具有重要的技術進步意義和經(jīng)濟價值。在這次設計中，首先運用 PRO/E 軟件的三維造型功能，對零件進行三維造型。對零件進行工藝性分析，大大簡化計算并得到精確結果，在此基礎上應用 AutoCAD繪制零件的二維圖紙，以加深對沖裁件、拉深件和成形件結構的工藝性的理解。設定零件的工藝方案，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，設計并繪出模具簡圖，選取各個合適的零件。了解落料模、拉深模、整形模、切邊模和沖孔模的特點和需要注意的問題，在模具簡圖的基礎上進行模具結構工藝性分析，進行模具結構設計并選擇沖壓設備。關鍵詞：級進模； 模具設計； 工藝； 結構設計ABSTRACTPunching die has been widely used in industry. More Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficiencies of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. In this design, first we use the 3D software function of PRO/E to create 3D model of the part. During the procedure, the work piece’s craftwork character is analyzed, and the work piece’s 2D drawings are made by AutoCAD, so that the work piece can be better comprehended. Learn the structural craftwork character of the work piece, so does the drawing and forming craftwork character. Make sure the work piece’s craft project, compare them and make the final decision. Calculate the size of the roughcast and select its shape. Calculate the times of the drawings, make sure the size of the semi-manufactured work piece of every steps, and draw the working procedure’s sketch. Calculate the every working pressure, design and draw die’s sketch, select every appropriate parts. Comprehend every needed dies’ character and the issues that is needed to be played more attention. On the base of the dies’ sketch ，the dies’ structure is analyzed, and then go on designing their structures and selecting punch equipments. Keywords： progressive die; Craft project ; manufacture ; structure design1目 錄第一章 概述 .（1）第二章 零件的工藝性分析 .（4）第一節(jié) 沖裁工藝性分析 （4）第二節(jié) 彎曲的工藝性 （5）第三章 零件的加工工藝方案 .（6）第一節(jié) 工藝方案的擬定 （6）第二節(jié) 確定工藝方案 （6）第四章 模具工藝計算 .（8）第一節(jié) 毛坯尺寸的計算 （8）第二節(jié) 確定排樣方案 （10）第三節(jié) 排樣的設計計算 （10）第四節(jié) 模具壓力中心的計算 （12）第五節(jié) 沖裁力、彎曲力和拉深力的計算 （13）第六節(jié) 凸凹模刃口尺寸的計算 （14）第七節(jié) 彈性元件的選用與計算 （17）第五章 確定模具結構形式 .（19）第一節(jié) 初定模具結構 （19）第六章 模具中主要零件的設計 .（21）第一節(jié) 凸模的結構設計 （21）第二節(jié) 凹模設計 （23）第三節(jié) 壓力機的選擇 （25）第四節(jié) 定位零件的設計 （28）第五節(jié) 導向裝置的設計 （29）第六節(jié) 卸料裝置的設計 （29）第七節(jié) 固定與連接零件的設計 （30）第七章 模具材料的選擇和加工 .（32）第一節(jié) 模具材料的選擇 （32）第二節(jié) 模具零件的加工 （32）第八章 模具的裝配和調試 .（36）第一節(jié) 模具裝配的概述 （36）第二節(jié) 冷沖模裝配 （37）第三節(jié) 模具的試沖和調試 （39）結論 .（41）參考文獻 .（42）2致 謝 .（43）3第一章 概述沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學、數(shù)學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結合現(xiàn)代先進技術的應用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。進幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術在生產(chǎn)的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍。第一節(jié) 畢業(yè)設計的目的、內(nèi)容和要求一、畢業(yè)設計目的：畢業(yè)設計是學生在學完大學 4 年本科課程之后，在畢業(yè)實習的基礎上，對自身進行工程設計的綜合訓練，其目的是：1、總結、檢查自身在校期間所獲得全部理論和實踐知識，通過畢業(yè)設計使之鞏固、擴大和系統(tǒng)化。2、培養(yǎng)自身理論聯(lián)系實際和獨立解決工程實際問題的能力。3、培養(yǎng)自身嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和正確、嚴謹?shù)脑O計思想。4、提高自身的文獻檢索、課題調研的能力。5、提高自身設計、計算和繪圖的技能以及編寫技術文獻的能力。6、提高自身在設計過程中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。二、畢業(yè)設計內(nèi)容：門窗插銷連接件模具設計，門窗插銷連接件屬于小型金屬制件，適宜采用多工位連續(xù)模生產(chǎn)，首先分析制件的工藝性，確定工藝方案，此制件主要成型的工藝為彎曲和拉深，分離的工藝有落料和沖孔，其中有小孔的沖裁。此外合理選擇安排工步的順序也十分重要，應盡量避免后一步對于前一步的影響。然后構思模具框架，確定模具形式，選擇模具結構，模具可為多工位級進模，簡單?；驈秃夏?。若為級進模合理選擇定距和送料方式。設計分為以下幾個步驟：1、前期準備：包括查閱資料，對零件進行測繪。42、對零件進行工藝性分析，初選設備：包括制件的精度，制件的結構難易程度，以及初選壓力機3、確定模具方案，繪制草圖：綜合考慮制件批量，精度等要求，確定模具形式，導向方式等4、進行相關計算：根據(jù)草圖來計算選用各個零部件5、繪制正式圖：修改草圖，畫出正式圖6、拆畫零件圖7、完成說明書在設計中運用類比法，參考已有的模具設計和典型結構并結合我在實習中所見到的模具，設計出一套完整的符合要求的模具。三、畢業(yè)設計要求：1、結合所設計課題，認真查閱相關中、外文科技文獻。2、全面分析、理解模具設計過程，提出最終優(yōu)化設計方案。具體包括：零件尺寸設計、工藝分析（零件形狀、尺寸、12 級精度、中批量、材料 45 鋼等） 、工藝方案優(yōu)化、模具結構選擇、工藝計算與校合、模具及輔助結構設計、典型或關鍵部件制造工藝、外圍設備配置、安全使用注意事項等諸多方面。3、按照學校以及機械工程學院針對畢業(yè)設計所制定的相關規(guī)章制度、工作量嚴格要求，認真完成畢業(yè)設計。4、熟練掌握計算機繪圖；說明書語言流暢、表達準確。5、設計圖紙折合為 A0 號圖紙不少于三張，其中，手工繪制的 A0 號圖紙一張。6、按照學校規(guī)定的格式和內(nèi)容編寫出說明書，字數(shù)不少于兩萬字；參考文獻 15 篇以上，其中，外文文獻不少于 3 篇。7、翻譯與畢業(yè)設計相關的外文文獻，譯文字數(shù)不少于五千漢字。8、完成畢業(yè)實習報告一份，字數(shù)在兩千五百字以上。9、填寫零件制造工藝卡。5第二節(jié) 設計任務一、設計題目 插銷連接件沖壓模具設計 二、材料 45#三、厚度 1mm四、技術要求 1、制造精度等級為 IT12，表面光滑無毛刺。2、要求大批量生產(chǎn)。五、工件圖圖 1-1 制件圖6第二章 零件的工藝性分析第一節(jié) 沖裁工藝性分析一、零件沖裁工藝性由零件圖，對沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、材料性能進行分析。工藝分析就是對產(chǎn)品的的沖壓工藝方案進行技術和經(jīng)濟上的可行性論證，確定沖壓工藝性的好壞。凡沖壓工藝性不好的，可會產(chǎn)品設計人員，在保證產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件的形狀、尺寸、精度要求及原材料做必要的修改。二、沖裁的工藝性分析（一）制件材料性能本零件采用 1mm 的 45#料帶沖壓而成。工件由圖 1-1 可以看出,該零件外形尺寸不大,但外形復雜，掛鉤處外形小且精度要求較高 ,屬于中小型沖壓件。零件沖裁成形的難點在于沖壓出精度要求較高的掛鉤,一次沖裁很難完成,因此工序的合理分布和沖模結構設計,將成為零件能否順利成形的關鍵。由于該零件有 3 個孔，而且有直線組成的不規(guī)則輪廓外形。表 2-1 制件材料的力學性能 ]1[材料名稱 牌號 抗剪強度 MPa/?抗拉強度 ab/?伸長率 (%)10?屈服點 MPas/?普通碳素鋼 45# 400 600 16 400（二）精度等級1、尺寸精度。沖裁件能達到的尺寸精度一般為 IT10～IT12 級，采用較高精度的復合?？蛇_到 IT8～IT9 級。如無特殊要求，落料件的尺寸精度要比沖孔低一級。由零件圖可知，工件的結構特點為：尺寸小，精度要求較高，板料薄，中批量生產(chǎn),故對于該制件，精度為 IT12。2、沖裁件的表面粗糙度。沖裁件的表面粗糙度主要取決于切斷面的光亮帶， 《沖壓工藝與模具設計》P35 表 2-3，由于該制件 t=1mm,因此 Ra=3.2μｍ。（三）形狀1、形狀和尺寸（1） 制件的形狀不規(guī)則，排樣時廢料少，工件展開配料對稱。（2） 制件內(nèi)外形轉角處無尖銳的傾角，各直線或曲線的連接處均滿足圓角R0.25t=0.1mm。（3） 制件沒有過長的旋臂和過窄的凹槽。（4） 制件需沖出較小的孔，根據(jù)表 2-2 查得沖孔最小尺寸，制件最小孔為 3mm，故沖孔尺寸滿足沖裁要求。7第二節(jié) 彎曲的工藝性彎曲件的工藝性是指彎曲工件的形狀、尺寸、精度要求、材料選用以及技術要求等是否符合彎曲加工的工藝要求。良好的工藝性不僅能夠簡化模具設計，簡化彎曲工藝過程和提高生產(chǎn)率，避免各種彎曲缺陷使之易于成形，提高材料利用率和降低成本。彎曲的工藝性分析由圖可知工件的彎曲特點：彎曲部分比較多，而且精度要求一般，選取材料 ，235Q其塑性和韌性高，有良好的沖壓，彎曲性能。（一）彎曲半徑彎曲件的彎曲半徑 彎曲件變形區(qū)的變形程度受最小彎曲系數(shù) K 的限制（彎曲系數(shù)K=r/t, r—彎曲半徑，t—材料的厚度） ，彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑 r minx ， 否則會在外表面產(chǎn)生彎曲裂紋。但也不宜過大，因為過大時，受回彈的影響，彎曲角度與圓角半徑的精度都不易保證。查得最小彎曲半徑見表 2-3。表 2-3 最小彎曲半徑 r minx /t退火狀態(tài) 冷作、硬化狀態(tài)彎曲線的位置材料垂直纖維 平行纖維 垂直纖維 平行纖維45# 0.1t 0.5t 0.5t 1.0t注：t 為材料厚度，單位為 mm。由表 2-3 可知 Q235 鋼最小彎曲半徑為 r=1t=1mm，小于工件所需的最小彎曲半徑1mm，故滿足要求。（二）彎曲件直邊高度彎曲件的直邊高度：為便于成形，彎曲件的直邊高度 H 必須大于 2 倍的材料厚度，即 H =2t=0.8mm，全部滿足要求。（三）其他彎曲工藝1、制件的彎曲線不在零件寬度的突變處，滿足沖裁要求。2、由于制件上沒有適合孔作為起定位作用的工藝孔，因此在設計排樣時需要設計工藝孔來作導正銷孔。綜上所述，根據(jù)工件的特點，經(jīng)分析適合采用沖壓模具加工。在確定工藝方案和設計模具的時候應注意滿足以下條件：（1）工藝方案和模具的結構應保證制件要求的尺寸和位置精度。（2）模具的制造精度和導向精度應適應沖裁件厚度薄、模具間隙小的特點。（3）制件有較大彎曲的部分，出件困難，應設計合理方案。8第三章 零件的加工工藝方案第一節(jié) 工藝方案的擬定沖裁工序可分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。(1) 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的沖模，如落料模，沖孔模，拉深模等結構較為簡單，生產(chǎn)效率不高，一般適用于小批量生產(chǎn)。(2) 復合模是在單工序模的基礎上發(fā)展起來的一種較先進的模，在一副沖模中一次定位可以同時完成幾個工序。復合模結構緊湊，一套模具能完成若干工序，大大減少了模具和占用的沖壓設備的數(shù)量，減少了操作人員和周轉時間，勞動生產(chǎn)效率高。(3) 連續(xù)模是把完成一個沖件的幾個工序，排列成一定的順序，組成連續(xù)模，在沖裁過程中，條料在模具中依次在不同的工序位置上，分別完成沖件所要求的工序，除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個(或幾個)沖裁件。 在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉和重復定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設備利用率。由于在級進模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復合模的“最小壁厚”問題，設計時還可根據(jù)模具強度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。 多工位級進模通常具有高精度的內(nèi)、外導向（除模架導向精度要求高外，還必須對細小凸模實施內(nèi)導向保護）和準確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。 多工位級進模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產(chǎn)效率。目前，世界上最先進的多工位級進模工位數(shù)多達 50 多個，沖壓速度達 1000次／分以上。多工位級進模結構復雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便，可靠。所以模具工作零件選材必須好（常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質合金等材料） ，必須應用慢走絲線切割加工、成型磨削、坐標鏜、坐標磨等先進加工方法制造模具。 多工位級進模主要用于沖制厚度較?。ㄒ话悴怀^2mm） 、產(chǎn)量大，形狀復雜、精度要求較高的中、小型零件從零件圖可看出，該零件包括沖孔、多次沖裁外形和落料等基本工序，可以采用以下三種工藝方案：(1) 先落料，再沖孔，再沖外形采用三副單工序模生產(chǎn)。(2) 落料－沖外形復合沖壓，再沖孔采用一復合模一單工序生產(chǎn)。(3) 沖孔、沖外形和落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。第二節(jié) 確定工藝方案一、沖壓工藝方案的確定9對以上三種工藝方案進行分析比較：方案一：模具結構簡單，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結構簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應采用復合沖裁模或級進沖裁模方式。方案二：復合模定位精度高并且滿足大批量生產(chǎn)的要求，仍然需要一副復合模和一副單工序模，成本較高。同時需要考慮提高勞動效率和節(jié)約人力成本，該工件并不適合用復合模加工。方案三：級進模本身能滿足大批量生產(chǎn)，而且生產(chǎn)效率最高，也能夠自動進料，節(jié)約人力。由于工件精度為 IT12 級，符合級進模加工工件的精度要求。綜上所述，最后確定用級進沖裁方式進行生產(chǎn)。根據(jù)上述原則，對上面的各道基本工序做不同的組合，排出順序，得出具體的工藝方案：工件由十道工序沖壓成形，由于要實現(xiàn)自動進料，要先在第一工序安排沖定位孔。工序一：沖定位孔，側刃， ，用于自動進料定位；工序二：沖兩個 O 形孔；工序三：沖上方異形部分；工序四：第一次彎曲；工序五：空工位；工序六：頭部 90°彎曲和沖邊工序七：勾形部位成型工序八：第三次側面彎曲成型工序九：空工位工序十：切斷載體落料10第四章 模具工藝計算第一節(jié) 排樣方式選擇一、排樣原則在一幅級進模里，因沖的制件不同，各工位就有不同的沖壓工序，每個工位的沖壓性質都須遵循一定的規(guī)則，如果違背就沖不出合格的制件，所以必須設計好。排樣是模具結構設計的主要依據(jù)，排樣圖的好壞，直接關系到模具的設計。級進彎曲是指彎曲件采用級進模在多個工位上分步彎曲成形的一種沖壓方 法。由于在沖壓過程中，毛坯始終在長長的條料上進行，所以級進彎曲除了遵守多道單工序模彎曲變形規(guī)律之外，其萬曲工序往往比單工序模要增多一些，使級進模結構變得較為復雜。級進彎曲模一般由沖裁工序和彎曲工序組成。沖裁工序在開始的幾個工位二合最后，彎曲工序后面工位。沖裁工序在級進沖壓過程中，擔當切除彎曲件展開外形之外的多余部分料、加工出必要載體和供定距用導正銷孔、彎曲后沖孔和分離制件等。在繪制排樣圖的過程中，應注意提高沖壓原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高沖裁模結構的復雜程度為代價。無論時采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法又有直排，斜排，對排。可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選用。③ 搭邊：排樣時沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝余料稱為搭邊。A 搭邊的作用1. 起起補償條料的剪裁誤差、送料步距誤差，以及補償由于條料與導料板之間有間隙所造成的松遼歪斜誤差的作用2. 使凸、凹模刃口雙邊受力。由于搭邊的存在，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁。受力平衡，合理間隙不易破壞，模具壽命與工作斷面質量都能提高3. 對于利用搭邊拉條料的自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進。B 搭邊的數(shù)值搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，起不到上述應有的作用，過小的搭邊還可能被拉入凸模和凹模的間隙，使模具容易磨損，甚至損壞模具刃口。搭邊的合理數(shù)值就是保證沖裁件質量，保證模具較長壽命、保證自動送料時步被拉彎拉斷條件下允許的最小值。 。搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表 2-1 所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。表 2-1 搭邊 a 和 a1 數(shù)值材料厚度 圓件及 r＞2t 的工件 矩形工件邊長 L＜50mm 矩形工件邊長 L＞50mm11或 r＜2t 的工件工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a＜0.250.25~0.50.5~0.80.8~1.21.2~1.61.6~2.02.0~2.52.5~3.03.0~3.53.5~4.04.0~5.05.0~121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t搭邊值是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損表2-1 給出了鋼（WC0.05%～0.25%）的搭邊值。對于其他材料的應將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：鋼（WC0.3% ～0.45%） 0.9鋼（WC0.5% ～0.65%） 0.8搭邊值由查表得：最小工件間搭邊 a=0.8mm，側面搭邊 =1.0mm1a為保證工件質量，這里取搭邊值：工件間搭邊 a=2.7mm，側面搭邊 =4mm1④ 計算步距、條料寬度和材料利用率：選定排樣方法和確定搭邊值之后，就要計算送料步距和條料寬度，這樣才能畫出排樣圖。第二節(jié) 確定排樣方案 比較分析各方案的優(yōu)缺點;方案一：圖 4-1 排樣圖方案二：12圖 4-2 排樣圖方案三：圖 4-3 排樣圖采用第一種方案，從排樣圖中可以看出，這種排樣，沖壓時工序比較簡單明了，有利于模具的安裝與拆卸，能夠很好的利用搭邊值來設計沖裁時所需要用作導正的工藝孔，材料的利用率較高。采用第二種方案，是豎排，材料利用率較低，由于制件為彎曲件，在連續(xù)沖裁中連接帶不好設計，有些工步會與要彎曲的外形部分發(fā)生干涉。所以不予采用。采用第三種方案，根據(jù)排樣圖它是一種對排， ，則凸、凹模制造和安裝時都有一定的角度，給模具加工和裝配帶來了一定的困難，不予采用。相對而言，方案一和方案二在13模具制造、整修時比較簡單。綜上所述，經(jīng)過三種排樣方案的分析與比較，采用第一種排樣方案是比較合理的。根據(jù)上面所述，得出下面的排樣圖圖 4-4 排樣圖第三節(jié) 排樣的設計計算一、送料步距 A條料在模具上每次送進的距離成為送料步距（簡稱步距或進距） 。每個步距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件。送料步距的大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。二、條料寬度 B條料式由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時得公差帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負值。條料在模具上送進時一般都有導向，當是使用導料板導向而無測壓裝置時，在寬度方向也會產(chǎn)生送料誤差。條料寬度 B 得計算應保證在這二種誤差得影響下，仍能保證在沖裁件與條料側邊之間有一定得搭邊值。當用手將條料緊貼搭邊導料板時，條料寬度按下式計算： 零件展開后彎曲尺寸件長 1234Lllc???、 、 、 為標注在外側的彎曲件尺寸1l23l4C 為彎曲時纖維伸長的修正系數(shù)在此取 c=1.5??126BLa???長 ??17Ba??寬式中：L——沖裁件與送料方向垂直得最大尺寸——沖裁件與條料側邊之間的搭邊1——板料剪裁時得下偏差?14考慮到料帶兩邊需沖定位孔，應選取寬度為 56mm 料帶。三、材料的利用率 ?0156.39%ABS??式中: -材料的利用率A-一個步距內(nèi)的工件的實際面積S-送料步距B-條料寬度經(jīng)由 PEO/E 對材料，排樣分析可得如圖結果：圖 4-5 材料利用率分析第四節(jié) 模具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。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相垂合。計算壓力中心時，畫出圖。在圖 3-33 中將 XOY 坐標建立在圖的對稱中心線上。根據(jù)圖分析，因為工件圖形對稱，故落料時 F1 的壓力中心在 O1 點上；沖孔時 F2 的壓力中心在 O2 上。求合力壓力中心按式nlllx??.210??nlly.210??經(jīng)過 PRO/E 條料壓力中心分析計算可得如圖 4-3 結果15圖 4-3 壓力中心第五節(jié) 沖裁力、彎曲力和拉深力的計算 沖裁力 （4-bFLt??1）為材料的抗拉強度，45#材料的 取 500MPb b?t 為材料厚度 t=1mmL 為沖裁周長第一工位中沖 4 個 Φ1.52 定位孔及側刃廢料，L=71.4mm，F(xiàn)=35.7KN;第二工位中 L=37.12mm， F=18.56KN;第三工位中 L=90mm，F(xiàn)=45KN;第十工位中 L=60mm,F=30KN。129.6FKN?沖用模具彎曲時，若在彎曲的最后階段不對工件圓角及直邊進行矯正，則為自由彎曲。從制件的工藝性分析可知，這里的彎曲全為自由彎曲，其自由彎曲的計算公式如下：V 形彎曲：F=（0.6kbt 2σb）/ ( r + t ) （4-2）U 形彎曲：F=（0.7kbt 2σb）/ ( r + t ) （4-3）式中 F——自由彎曲力，單位是 N；b——彎曲件的寬度，單位是 mm；r——彎曲半徑（等于凸模圓角半徑） ，單位 mm；k——系數(shù)，一般取 1.3；σb——材料抗拉強度，單位是 MPa，σ b =500MPa；16t——材料的厚度，單位為 mm；第 4，6,7 道彎曲工序 由已知 b =20mm , t =1mm , σb=500MPa 得F1 =（0.6kbt 2σb）/ ( r + t )=2.6KNF2=（0.6kbt 2σb）/ ( r + t )=1.3KNF3=（0.6kbt 2σb）/ ( r + t )=1KN總的彎曲力F= F1+F2+F3=5.2KN四、總力的計算：F=F 沖 +F 卸+F 彎==142.4KN第六節(jié) 凸凹模刃口尺寸的計算 一、刃口尺寸計算的基本原則沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn)：1．由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。2．在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。3．沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結果使間隙越來越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則：1．落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凹模上：設計沖孔模時，以凸模尺寸為基準，間隙取在凹模上。2．考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹?；境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時，凹模基本尺寸應取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下，也能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。3．確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困能，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格，會使模具的壽命降低。若工件17沒有標注公差，則對于非圓形工件安國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14 級處理，沖模則可按 IT11 級制造；對于圓形工件可按 IT17～IT9 級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“如體”原則標注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。二、刃口尺寸的計算凸、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。當凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應地會增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復雜的、非圓形的模具，制造簡便，成本低廉。采用配做法制模時，配做件的最后精加工要等基準件完全加工完才進行。按配做法制模的加工順序，落料時先加工凹模，配做凸模；沖孔時先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時，基準件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說明基準件加工較容易，而配做件加工較難。由于現(xiàn)在凹模基本上都采用線切割方法加工，精度可達±0.01～0.02mm，而凸模因結構形式不同有多種加工方法。在留出不小于 0.02mm 研磨量的情況下，凹模型孔一般都能采用線切割方法一次加工出來。因此，對于常用的沖裁模，選擇凹模為配做件，加工比較方便 。]5[選擇凹模為配做件，對于沖孔，按前述方法計算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作圖上進行標注。而對于落料，則需要將計算的凹模刃口尺寸換算為凸模刃口尺寸后，再進行標注，由先制凹模改為先制凸模。查《沖壓工藝及模具設計》中表 2-6,知=0.17mm, =0.20mm， minzmaxZ凹模按照沖孔凸模、落料凸模的實際尺寸進行配做，雙邊最小間隙為 0.17mm，最大間隙不得超過 0.20mm。取中間值 Z=0.18mm。表 3-1 系數(shù) x非圓形 圓形1 0.75 0.5 0.75 0.5料厚 t(mm)工件公差△/mm11~22~4＞4＜ 0.16＜ 0.20＜ 0.24＜ 0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.490.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.3018為保證沖出合格沖件。沖裁件精度 IT10 以上，X 取 1. 沖裁件精度 IT11~IT13,X 取0.75. 沖裁件精度 IT14，X 取 0.5。由于本產(chǎn)品采用 IT12 級精度，所以非圓形時 X 取1，圓形時取 0.75。表 3-2 公差等級表①側刃：截面基本尺寸長 24，寬 7.7，查公差等級表，可知 ，+0.214+0.157： +0.214????000.6.6d24.7512ppx ??????????1min00 4dZ???：+0.157 0.85pp ????????044in0d785179d?????19圖 4-4 側刃②O 形孔：基本尺寸為 Ф4，查公差等級表，可知 +0.124： +0.124????00d4.75129ppx?????????404min009dZ????圖 4-5 O 形孔： +0.126????000.4.4d6.751269ppx?????????min009dZ????： +0.21 0.6.62.pp ????????011in0d62d?????③中間異形孔：要求尺寸為 ， ，+.184.05+.04：+0.1840 0.5.57ppx ??????????0min0d.216dZ??????： +0.12 0.40.449pp ????20????0.40.4min0d4.912dpZ???????圖 4-6 中間異形孔④長條矩形孔：要求尺寸為 ， +0.215+0.1238：+0.215????0 0.7.7d 56ppx ??????????0min0.68dZ???：+0.1238 0.40.4381239pp ????????in0d.9d?????圖 4-6 長條矩形孔：+0.215????000.7.7d25.1256ppx ??????????min0068dZ???：+0.183 0.5.513.34pp ????21????0.50.5min0d13.42136dpZ???????精修：基本尺寸有，R0.6，R0.8，R0.5，R1.30 ，查公差等級表，可知， ， ， 。+0.146+0.148+.1405+0.14：.????00.2.2d67561ppx ??? ?????min00839dZ?????：+0.148 0.2.214pp ??? ?????0in0dd???：+0.145 0.20.25751ppx ??? ?????min0.1.839ddZ????：+0.143????00.2.234pp ??? ?in001dd?????第七節(jié) 彈性元件的選用與計算 卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式，對于板料較薄且平直度要求較高的沖裁件，宜采用彈性卸料裝置。彈性卸料裝置中的彈性元件，通常是彈簧和橡膠。初選彈性元件為彈簧，設計及校核如下：一、 卸料彈簧的選用（一）初定彈簧個數(shù) n=6（二）根據(jù)總卸料力 和初選的彈簧個數(shù) n=6，計算出每個彈簧應有的預壓力 單個彈XF yF簧的預壓力。 =Fx/6=1062.3N （4-4）y（三）根據(jù)預壓力 預選彈簧規(guī)格，選擇時應使彈簧的極限工作壓力 yj2~.51）（?（四）計算彈簧在預壓力 作用下的預壓縮量yFyh= . / （4-5）hj式中 ——彈簧極限壓縮量（mm ）j——彈簧極限工作負荷 （N）j——彈簧預壓力（N ）yF（五）校核彈簧最大允許壓縮量是否大于實際工作總壓縮量，即+ + （4-6 ）??hjyXmhh ——總壓縮量（mm）——卸料板的工作行程（mm ） ，一般可取 =t+1，t 為板料厚度X22——凸?；蛲拱寄５娜心チ?，一般可取 =4~10mmmh mh選用如圖 4-22 所示的彈性卸料裝置，沖裁板厚為 0.4mm，材料為 45#，沖裁卸料力為 =8498.5N，單個彈簧的預壓力 =1062.3NXFyF按 2 估算彈簧的極限工作負荷 ：y j=2 = =2124.6NjFy.31062?根據(jù)[6]表 16-5 查得，所選取彈簧參數(shù)如下： 彈簧中徑 D=22mm，鋼絲直徑d=4mm， =D+d=26mm， 有效圈數(shù) n=6 圈，彈自由高度 H0=50mm,節(jié)距2Dt=6.25mm， =2120N， ，且已知 =1.4mm， =8mmj m3hj?Xhmh計算彈簧預壓縮量 y= / = 1062.3 33/2120= 16.54mmyF?j ?校核彈簧最大允許壓縮量是否大于實際工作總壓縮量，即+ + =16.54+1.4+8=25.94mm =33mm?hyXmhjh?因此，所選彈簧是合適的。二、頂件彈簧的計算：查得 45#的密度為 ，則制件的重量近似得3/9.7cgm=0.1*85*5.8*7.9=3076.813(g)=3.076(kg)G=mg=3*9.8=29.4N該頂料裝置對條料的彈頂力大于條料和浮生銷的重力即可。故所選頂件彈簧均符合要求。23第五章 確定模具結構形式第一節(jié) 初定模具結構 普通壓力機上的送料機構根據(jù)送料動力的不同可分為機械、液壓、氣動三大類，在沖壓加工中以機械與氣動二類應用較多。氣動送料機構具有靈巧輕便、通用性強、其送料長度和材料厚度可調整、機構反應迅速的優(yōu)點。但是，由于氣動送料機構是采用壓差式氣動原理工作，故機構工作噪聲較大，影響沖壓工作環(huán)境，主要用于沖壓的前期送料和小批量、多品種的生產(chǎn)。機械送料機構盡管調整相對困難且機構較大，但具有送料準確可靠、機構沖擊與振動少、噪聲低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，仍是目前沖壓加工中最常用的自動送料方式。 目前沖壓生產(chǎn)線的配置中應用較為廣泛的是開式單點壓力機加裝輥輪送料機（或氣動送料機） ，這種生產(chǎn)線可以做單工序或多工序的連續(xù)沖壓，操作性良好；另一種開式雙點壓力機加裝多工位送料裝置，搭配開卷裝置、校平裝置等組成的用于多工位連續(xù)沖壓的生產(chǎn)線，由于占地面積和工序間的搬運都明顯減少，在生產(chǎn)中應用呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢；而電機廠應用最多的專門沖制電機硅鋼片的生產(chǎn)線則是由高速壓力機加裝凸輪分割型送料機，配裝開卷機、校平裝置等組成。由此可見，送料機構的性能高低直接影響著生產(chǎn)線的推廣應用，因此，針對沖壓制件的工藝要求、生產(chǎn)的實際情況等的不同來選擇不同的送料機構是十分必要的。多工位送料系統(tǒng)是一個類似移動臂的裝置，主要作用是把沖壓件從一個工位移到另一個工位。一組模具內(nèi)的每一副模具的沖壓工作都在同一臺壓力機內(nèi)完成。多工位送料移動桿沿著模區(qū)移動，它們是主要結構件，移動沖壓件的端拾器就安裝在這些結構件上。在汽車車身沖壓廠，根據(jù)送料的傳動方式，多工位送料系統(tǒng)主要有：機械送料、電子送料和組合式送料。機械式送料是通過與壓力機傳動系統(tǒng)的直接聯(lián)接完成沖壓件從一個工位移動到另一個工位。壓力機橫梁上的動力輸出裝置把能量從壓力機的頂部輸送到地面，由隨動器驅動的大型機械凸輪安裝在送料機構上，旋轉凸輪帶動機械送料動作。其主要缺點：機構磨損及能量積累易影響送料精度、速度和產(chǎn)量；機械傳送設計規(guī)格參數(shù)一旦確定，不能更改；隨著加工零件尺寸增大，傳送機構也將增大，機構零件的預期壽命就會縮短。電子伺服送料是用單獨伺服電動機驅動，借助齒輪箱和傳動軸，伺服電機與送料系統(tǒng)相聯(lián)并在計算機的控制下工作。與壓力機的動作協(xié)調是由壓力機和控制器之間所交換的電子信號完成的。其運動軌跡由計算機程序完成，柔性較好，根據(jù)工件的需要可以提供任意的送料距離、夾緊行程、閉合行程和抬起行程。與機械送料相比較具有無需使用壓力機的動力輸出裝置；各軸（包括行程長度和時間曲線）可以實現(xiàn)行程軌跡編程；在無需調整滑塊的情況下，可以對送料裝置進行微動調整，加減速度快；機械部件數(shù)目少，24故障率降低等優(yōu)點。組合式送料裝置的某些動作由機械系統(tǒng)完成，而另一些動作則由電子系統(tǒng)完成，結構隨廠家的不同而異，這種送料方式在汽車覆蓋件生產(chǎn)中應用有限。根據(jù)工件的傳送方式又有：三座標式和真空吸盤式（即橫桿式“Crossbar” ） 。近年來，由于在多工位壓力機上“一次多件”沖壓工藝的發(fā)展以及人們個性化需求的突出，真空吸盤式傳送裝置得到越來越多的應用。因該級進模選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度 B 小于送料方向的凹模長度 L 故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。帶料的送進選擇依靠壓力機上的自動進料裝置送進。（一）主要模板的設計標準的級進模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關鍵的三塊模板，也是級進模比不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時還具有一定的導向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。另外，在進行級進模設計時，有一項很重要，就是設計讓位，一般彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動態(tài)讓位。本設計中在凹模板上鑲拼凹模鑲塊，工件成形后由凹模下端墊塊中的斜面滑出，保證了漏料的順暢。模座分帶導柱和不帶導柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導柱的模座。本模具采用四導柱、導套來保證模具上、下模的精確導向。滑動導柱、導套都是圓柱形的，其加工方便，可采用車床加工，裝配容易。導柱的長度應保證上模座最底位置時（閉合狀態(tài)） ，導柱上端面與上模座頂面的距離 15mm。而下模座底面與導柱底面的距離為5mm。導柱的下部與下模座導柱孔采用 R7/h5 的過盈配合,導套的外徑與上模座導套孔采用 R7/h5 的過盈配合。導套的長度，需要保證沖壓時導柱一定要進入導套 10mm 以上。導柱與導套之間采用 H7/h6 的間隙配合。模座的的尺寸 L/mm×B/mm 為 315mm×315mm。模座的厚度應為凹模厚度的 1.5~2 倍，上模座的厚度為,40，上墊板厚度取 15，固定板厚度取 20，下模座的厚度為 50mm。該級進模各模板的外形尺寸設計如下：上模板 ；304LH??????上墊板 ；265?凸模固定板 ；20卸料板 ；凹模板 3L????下墊板 ；2605H??下模板 ；34?故：模具閉合高度 。=+11+04=17m總 自 由權衡各孔位置，先設計各模板如下所示：25第六章 模具中主要零件的設計第一節(jié) 凸模的結構設計 一、 凸模設計原則（一） 保證凸模，凹模有足夠的強度、剛度和硬度；（二） 凸模和凹模的結構簡單可靠，制造方便；（三） 廢料的排除應該方便、可靠。二、 凸模固定方式（一） 對形狀規(guī)則凸模均采用階梯式，臺肩固定的結構，凸模與固定板多采用 H7/m6 配合；（二） 異形凸模采用直通式，臺肩固式的結構；（三） 對于一些大中型凸模，其自身的安裝基面較大，可采用螺釘將凸模直接固定在凸模固定板上。這種固定方法，安裝與拆卸簡便，穩(wěn)定性好。三、凸模長度的計算使用彈性卸料裝置，如圖所示，導料板的厚度對凸模長度沒有影響，凸模長度應按下式進行計算：圖6-1 凸模長度示意圖L = h1 + h2 + t + A 式中，h1 ——凸模固定板厚度，mm；h2 ——彈性卸料板厚度，mm；t ——板料的厚度，mm；26A ——自由尺寸，mm。同樣包括3部分：閉合狀態(tài)時固定板和卸料板之間的距離，凸模的修磨量，凸模進入凹模的距離0.5～1mm。A 相對要長一些，要考慮彈性元件的壓縮量。所以 L=25+25+0.8+29.2+1=81mm。四、凸模結構設計凸模尺寸以第四章計算尺寸為準；長度方向上，因側刃與沖定位孔凸模要求不高；其他沖裁凸模應保持長度一致，長度 L=固定板厚度+自由高度+卸料板厚度+入體深度，取64mm。圖 6-2 第一工位側刃沖孔凸模主要作用沖切廢料。材料為 Cr12MoV，淬火硬度為 58—64HRC。27圖 6-3 第六工位第一次彎曲凸模沖孔凸模主要作用沖切廢料。材料為 Cr12MoV，淬火硬度為 58—64HRC。五、凸模的材料和技術要求凸模材料常用的有：T10A，9Mn2V，Cr12，Cr6WV 等冷作模具鋼。熱處理要求達到58～62 HRC ，尾部回火至 40～50 HRC 。技術要求按 GB 2870—1981《冷沖模零件的技術條件》執(zhí)行。一般凸模的通用技術條件如下：凸模尾部端面與凸模固定板裝配后一體磨平；保持刃口鋒利，不得倒鈍；刃口部位的粗糙度值Ra 為0.8～0.4μm；小直徑凸模的刃口端面不允許打中心孔。第二節(jié) 凹模設計一、凹模設計原則凹模的設計應保證使模具結構簡單，強度好，精度高，（一）凹模結構形式凹模的結構形式比較多，這里凹模選擇整體式+鑲拼式結構，部分凸模選用鑲嵌式結構是因為該工位為最后切斷工位，凹模邊界較窄，需要強度，硬度較高的材料。在多工位級進模中，小型，中型工件適合采用整體式凹模，這樣安裝，調試方便，易于快速生產(chǎn)。但在凹模材料的選擇上，材料的熱處理上尤為注意，因為局部凹模的損壞，會導致整個凹模板報廢。（二） 凹模刃口形式確定如圖 3-1 所示的三種刃口均為直筒式。其刃口加工方便、強度高，且刃口尺寸不會因修磨而過大變化，適用于沖裁形狀復雜或精度要求高的制件。其缺點是沖落部分的制28件或廢料積存在刃口部位，增大了推件力和凹模的脹裂力，會加快刃口磨損。刃口高度一般按板料厚度選?。簍≤0.5mm，h=3～4mm；0.5mm5～10mm，h=10～15mm。一般用于單工序沖裁?；蜻B續(xù)沖裁模且采用下出料的情況。凹模刃口形式如圖 3-5[1]所示6-4 刃口結構形式由于工件厚度為 t=0.8mm，采用直筒形刃口故取 h=4mm， =2°?（三）凹模外形尺寸的確定凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度、剛度和修磨量。外形尺寸如圖凹模厚度： Ha =Kb ，且H a≥15mm Ha——凹模厚度K——修正系數(shù)B——最大孔口尺寸凹模壁厚： c =(1.3～2.0)Ha，且 c＞30～40mm。