卡座多工位級進模設計-沖壓模具含15張CAD圖-獨家.zip,卡座,多工位級進模,設計,沖壓,模具,15,CAD,獨家
卡座多工位級進模設計
摘 要
本設計是對給定的卡座產品圖進行多工位級進模具設計。沖壓工藝的選擇是經查閱相關資料和和對產品形狀仔細分析的基礎上進行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度等諸多因素的基礎上進行的；產品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關零件的選擇原則及選擇方法進行了說明，另外還介紹了幾種產品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
關鍵詞：卡座、級進模、沖壓工藝、沖壓模具、模具設計
Abstract
This design is designed for the multi position progressive die for the given card product diagram. The selection of stamping process is based on consulting relevant information and careful analysis of product shape; the selection of stamping die is based on comprehensive consideration of many factors such as economy, stamping process of parts, and complexity; the calculation of product blank development dimension is convenient for construction and no shadow. On the premise that the mold is molded, it is simplified to the familiar model. The selection principle and method of stamping forming parts and other related parts are explained. The calculation method and simplified model of blank unfolding dimension for several product shapes are also introduced. The consulting methods of several reference books for stamping die design are also introduced.
Key words: card holder, progressive die, stamping process, stamping die, mold design
目 錄
摘 要 I
Abstract II
前 言 - 1 -
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂 - 5 -
1.1.零件圖及零件工藝性分析 - 5 -
1.1.1.零件圖 - 5 -
1.1.2.零件的工藝性分析 - 5 -
1.2.工藝方案的確定 - 6 -
第二章、工藝設計 - 8 -
2.1.計算毛坯尺寸 - 8 -
2.2.確定排樣方案 - 9 -
2.2.1.計算工件實際面積 - 9 -
2.2.2.分析排樣方案 - 10 -
2.3.計算各工序的壓力 - 11 -
2.4.壓力機的選擇 - 14 -
2.5.壓力中心的確定 - 15 -
第三章、模具類型及結構形式的選擇 - 17 -
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計算 - 19 -
第五章、模具零件的選用，設計及必要的計算 - 23 -
第六章、壓力機的校核 - 27 -
第七章、模具的動作原理及綜合分析 - 28 -
第八章、模具的裝配 - 29 -
設計心得 - 30 -
致 謝 - 31 -
主要參考文獻 - 32 -
III
前 言
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。
隨著經濟的發(fā)展，沖壓技術應用范圍越來越廣泛，在國民經濟各部門中，幾乎都有沖壓加工生產，它不僅與整個機械行業(yè)密切相關，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結合金、硬質合金模具的推廣，模具各種表面處理技術的發(fā)展，沖壓設備和模具結構的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產品的不斷發(fā)展和生產技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用。可以說，模具技術水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標。
目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現在學好理論基礎。畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。
沖模是實現沖壓生產的基本條件。在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新換代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2?~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，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)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團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)現已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現已成為衡量一國產品制造水平的重要標志和發(fā)展程度的標志之一。
目前，我國的模具技術有了很大發(fā)展，模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術日漸成熟，氣體輔助注射技術開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術得到廣泛應用，高速加工、復合加工等先進的加工技術也得到進一步推廣；快速原型進展很快；模具的標準化程度也有一定提高。
針對不足和模具市場巨大的潛力，國家制定了模具行業(yè)的“十五”發(fā)展規(guī)劃。一方面要繼續(xù)推廣新技術的應用，提高大型、精密、復雜模具的制造水平；另一方面要針對不同模具市場的需求，有針對性的發(fā)展。希望在模具企業(yè)的整體實力有進一步提升，重點、骨干企業(yè)可以達到50%。2003年是“十五”關鍵的一年，如果做不到60%任務的完成，那么計劃就會失敗，而模具失敗了，對整個工業(yè)都會有影響。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力。當內力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產率高，而且由于操作簡便，也便于實現機械化和自動化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。
沖壓產品的尺寸精度是由模具保證的，所以質量穩(wěn)定，一般不需要再經過機械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產品的表面質量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產品質量好而且成本低的加工工藝。用它生產的產品一般還具有重量輕且剛性好的特點。
沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產品以及航空、航天和兵工等的生產方面占據十分重要的地位。現代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產都是十分發(fā)達的。在我國的現代化建設進程中，沖壓生產占有重要的地位。
當今，隨著科學技術的發(fā)展，沖壓工藝技術也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現在以下幾個方面：
（1）工藝分析計算方法的現代化
（2）模具設計及制造技術的現代化
（3）沖壓生產的機械化和自動化
（4）新的成型工藝以及技術的出現
（5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
畢業(yè)設計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應用知識面寬。隨著社會主義市場經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產品增多，產品更新換代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應用在各行各業(yè)之中。模具是現代化工業(yè)生產的重要工藝裝備。在國民經濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產加工。模具已成為國民經濟的基礎工業(yè)。模具已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F代工業(yè)產品的品種和生產效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經濟水平。
為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。
本次設計的目的：
一、 綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產實際知識，進行一次沖壓模設計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。
二、 鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。
三、 掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
由于本人設計水平有限，經驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。
第一章、零件圖及工藝方案的擬訂
1.1.零件圖及零件工藝性分析
1.1.1.零件圖
圖（1—1）
工件圖：如圖1—1所示
材料：08鋼，優(yōu)質碳素結構鋼
板厚：2.0mm
1.1.2.零件的工藝性分析
產品所用的材料為08鋼，屬于優(yōu)質碳素結構鋼，其力學性能如下：τ=260～360Mpa,σb=330～450Mpa,σs=200Mpa。（《冷沖壓工藝與模具設計》P322），零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT12-IT14級確定工件尺寸的公差.該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件，但有幾點應該注意：
①該沖裁件的材料，具有較好的可沖壓性能。
②由于板料厚度一般，且在各個轉角出均有圓角過渡，比較適合沖裁。
③有一定的生產批量，應重視模具材料的選擇和模具結構的確定，保證模具的壽命。
④制件較小，從安全考慮，要采取適當的取件方式，模具結構上設計好推件和取件方式。
本零件采用的是2.0mm的08鋼板料帶沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大且外形簡單，要求的精度也不高。有一邊有兩次彎曲，是V形彎曲，單邊還有U形彎曲，這兩個地方彎曲的方向不同，所以在一道工序里難實現，最好是采用多道工序彎曲。該零件側面有2個8.4mm的圓孔，；側彎曲面還有連個圓孔，不在產品同一平面，孔邊與孔邊之間的距離是7.5-5.5=2.0，小于兩倍材料厚度2t=4mm，所以此孔需要與外形分開沖。由于圓孔和缺口的尺寸大于2倍料厚，所以不屬于深孔沖裁，故沒有必要對小孔模采取保護措施，所以對凸模不需要進行強度校核。從材料來說，該零件比較小，便于成型，故該零件有利于沖壓成型。
1.2.工藝方案的確定
對工序的安排，擬有以下幾種方案：
產品中有孔，且外形相對復雜，所以要落料，沖孔，還有彎曲，共3種工序。
①落料—沖孔—彎曲—彎曲，單工序模生產。
②落料沖孔級進模—彎曲—彎曲，三副模具生產。
③沖孔—切廢料—彎曲—切斷連續(xù)沖壓，采用級進模生產。
方案①模具結構簡單，容易制造。但成形制件需要四道工序、四套模具才能完成零件的加工，工序分散，搬運半成品要浪費大量時間。生產效率較低；工件的精度也難以保證。
方案②復合模結構一般，比較容易制造。制件也需兩道工序；節(jié)約了半成品搬運的時間提高了生產效率且易于保證孔的質量和制件精度。
方案③級進模結構復雜；難以制造，模具成本高，維修不方便，但是級進模有較高的生產效率且能保證制件的精度。
綜上所述，根據生產效率、精度、所使用的機床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析最終確定方案三。
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。
該形狀整體有U形彎曲，V字形，如果單獨彎曲，單邊彎曲，模具也就單邊受力，這樣對整個模具的質量，壽命都有影響，本次課題建議選擇更為合理的方案，那就是做成兩次彎曲都做成U形件，最后中間切開，一出二，既能保證了模具壽命，又能更為有效的提高生產效率。
第二章、工藝設計
2.1.計算毛坯尺寸
展開尺寸的計算：
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或對尺寸要不高的彎曲件來說，可以近似的認為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進行毛坯展開長度的計算了，這需要一個中性層的位移系數，此系數對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數值也不同，需要根據實際的模具調節(jié)展開尺寸。
本產品，尺寸沒標公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計算，由于彎曲處R角為2.5，屬于大R角彎曲件，可以中性層總長不變的方法來計算其展開尺寸，公式如下：L=L1+L2+L3+R
經過實際計算U形處L1=18.5+18.5+56+3.14×3=102.42，取整102.5
V形處L2=15+52+3.14×4/2=73.28 取整73.3，所以展開圖如下，在實際生產時需調節(jié)：
外形最大尺寸為長度Dmax=102.4
外形最大尺寸為寬度dmax=73.3，材料厚度為2.0，
由《沖壓工藝與模具設計》P45表2.5.2 確定搭邊值：
工件間：a1=2.2mm；沿邊：a=2.5mm，由于采用連續(xù)模來設計這個產品，需要在產品兩側加上側刃定位，所以在計算產品條料寬度時，需要加上側刃的計算，一模兩件，中間需要增加搭邊載體，本次課題厚度2.0，載體寬度太小，無法沖裁，凸模沒有強度，所以要適當增大，這里根據產品大小和材料厚度，將側刃寬度定為2.5mm，中間切斷載體寬度尺寸為2.5×2=5mm，所以加上側刃尺寸，計算后，產品下料寬度為73.3+73.3+5+2.5+2.5=156.6mm,節(jié)距為102.4+2.2+2.4=106.8mm。
由《沖壓工藝與模具設計》P45表2.5.3
條料下料剪切公差：δ=0.5；
條料與導料板之間的間隙：c=0.5
2.2.確定排樣方案
2.2.1.計算工件實際面積
在級進模里，各工位就有不同的沖壓工序，每個工位的沖壓性質都不同要遵循一定打沖壓工序，否則就沖不出合格的制件，故必須設計好。排樣是模具結構設計的主要依據，排樣圖的好壞，直接關系到模具的設計好壞。
排樣圖的繪制過程中，由于級進模的工作過程是在一副模具上完成的，因沖壓的制件的不同，各工位的沖壓性質都必須遵循一定的規(guī)則，如果違背就沖不出合格的制件，所以必須設計好排樣。
由于沖裁件的產量很大，沖壓的生產率高，故材料費常會占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經濟因素，要提高利用率必須減少廢料的產生。產生廢料的原因可分為結構廢料和工藝廢料。結構廢料是由工件的結構確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實現利用率，有時可以在不影響使用性能的情況下，可以適當的改變沖裁件的形狀。
通過電腦計算得工件實際面積4635.9146mm2，
材料利用率的計算：
一個步距內的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=2×4635.9146/156.6×106.8×100%=55.437%
式中 F——一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）；4635.9146mm2
n——一個步距內沖裁件數目；2
B——條料寬度（mm）；156.6mm
s——步距（mm）；106.8mm
2.2.2.分析排樣方案
為保證條料送進的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件彎曲成型與載體的連接關系，應考慮沿零件寬度方向橫向排樣，在盡量減小送進步距的基礎上，宜采用單排中間載體排樣。
因為彎曲有兩個方向的，有向上彎曲，也有向下彎曲，所以整個設計過程，先將向上彎曲壓制成型后再向下彎曲，這樣產品才不會干涉。根據零件的形狀可采用雙邊切側刃的定位方法，在切廢料之后，條料改為中間料做載體，這樣既保證了條料的浮離送進，又不妨礙廢料的分離和彎曲成型，根據產品工序分析后，兩邊小齒彎曲的方向一致，都是向上彎曲，但是彎曲之后，整個還要向下彎曲，否則有干涉，所以需要兩個工步，V形彎曲兩直邊尺寸不一樣，考慮到卸料板加工方便，建議將產品轉換角度，將小直邊部分作為彎曲部分，大直邊部分作為底平面，這樣轉換后，產品彎曲部分都是向下，下模只需要設計凸模即可?？紤]到產品精度要求，材料厚度比較大，無法購買卷料，所以只能采用手動送料方式，側刃孔定位，確保節(jié)距尺寸，由于產品外形都規(guī)則平面，沒有臺階或者圓弧，所以切側刃時，可以直接切到產品所需要的尺寸，既節(jié)省材料，也省了一步工序，具體的排樣圖如下：工位1:沖側刃，沖圓孔；工位2:沖圓孔；工位3:沖圓孔；工位4：沖廢料；工位5：一次彎曲；工位6：二次彎曲；7：沖中間廢料；工位8：空工步；工步9：切斷，產品離開模具。具體排樣圖如下：
圖2—2）
2.3.計算各工序的壓力
已知工件的材料為材料是08鋼,厚度為2.0mm，抗剪切強度τ=360～360Mpa,抗拉強度σb=330～450Mpa,屈服強度σs=200Mpa。
沖側刃力1：P1=1.3Ltτ
=1.3×[4.4+4.4+87.4+3.14×7.5]×2.0×360
=111711.6（N)
=111.71KN
沖側刃力2：P2=1.3Ltτ
=1.3×[4.4+4.4+87.4+3.14×7.5]×2.0×360
=111711.6（N)
=111.71KN
沖2-φ8.4圓孔力：P3=1.3nLtτ
=1.3×2×（3.14×8.4）×2.0×360
=49375.87（N)
=49.375KN
沖2-φ8.4圓孔力：P4=1.3nLtτ
=1.3×2×（3.14×8.4）×2.0×360
=49375.87（N)
=49.375KN
沖4-φ11圓孔力：P5=1.3nLtτ
=1.3×4×（3.14×11）×2.0×360
=129317.76（N)
=129.32KN
沖廢料孔力：P6=1.3nLtτ
=1.3×2×（15.8+15.8+52.8+4.4+3.14×7.5）×2×360
=210319.2（N)
=210.32KN
第一次彎齒，彎曲力計算
彎曲力的計算，彎曲力和產品寬度和彎曲R角有關，產品外形尺寸要求不高，所以無需計算彎曲回彈。
此工件屬于U形彎曲，計算彎曲力時，分自由彎曲力和校正彎曲力，選計算公式為
(a)自由彎曲力計算：
P=0.7(kbttδb)/(r+t)
=0.7×[1.3×(15+15)×2×2×450]/(2+2)
=12285N
=12.285KN
P—材料在沖壓行程結束時的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度
t—彎曲件厚度
r—彎曲件內彎角半徑
k—安全系數
δb—材料的強度極限,δb查表=330～450,取450
(b)校正彎曲力
校正彎曲力是在自由彎曲階段后，進一步對貼合于凸、凹模表面的彎曲件進行擠壓，其彎曲力比自由彎曲力大得多。因兩個力并非同時存在，校正彎曲時只需計算校正彎曲力。
=qA
—彎曲校正力
q—單位面積上的較正力，08鋼查表40-60，取60MPa。
A—彎曲件被較正部分的投影面積，64×15=960
=960×60=57600N=57.6KN
綜上所述，總的彎曲成型力為F7=12.285+57.6=69.885KN
第二次彎曲，彎曲力計算
(a)自由彎曲力計算：
P=0.7(kbttδb)/(r+t)
=0.7×[1.3×54×2×2×450]/(3+2)
=17690.4N
=17.69KN
P—材料在沖壓行程結束時的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度
t—彎曲件厚度
r—彎曲件內彎角半徑
k—安全系數
δb—材料的強度極限,δb查表=330～450,取450
(b)校正彎曲力
=qA
—彎曲校正力
q—單位面積上的較正力，08鋼查表40-60，取60MPa。
A—彎曲件被較正部分的投影面積，54×119=6426
=6426×60=385560N=385.56KN
綜上所述，總的彎曲成型力為F8=17.69+385.56=403.25KN
切中間廢料力：P9=1.3 Ltτ
=1.3×（54+54+5+5）×2.0×360
=110448（N)
=110.45KN
切斷力：P10=1.3 Ltτ
=1.3×（90+90）×2.0×360
=168480（N)
=168.48KN
卸料力：P2=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設計》得：k卸=0.025～0.08）
沖壓力大小為
F=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10
=111.71+111.71+49.375+49.375+129.32+210.32+69.885+403.25+110.45+168.48
=1413.875KN
P2=k卸F=1413.875×0.03=42.4KN
這一工序的最大總壓力為：
P=F+P2=1413.875+42.4=1456.275KN
2.4.壓力機的選擇
根據以上計算和分析，結合模具外形大小和車間設備的實際情況，公稱壓力要≧1.2×1456.275=1747.53KN，選用公稱壓力為4000KN的開式雙柱固定臺壓力機（型號為JA21—400A）能滿足使用要求。
壓力機的具體參數如下
公稱壓力：4000KN
滑塊行程：200mm
滑塊行程次數：25次/min
最大封閉高度：550mm
封閉高度調節(jié)量：150mm
立柱距離：896mm
墊板尺寸：170mm（厚度）×300mm（直徑）
工作臺面尺寸：710mm（前后）×1120mm（左右）
模柄孔尺寸：φ100×120
2.5.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。采用解析法求壓力中心，
首先：
P1——沖側刃力1 P1=KLδτ，得P1=111.71KN
P2——沖側刃力2 P2=KLδτ，得P2=111.71KN
P3——沖2-φ8孔力 P3=KLδτ，得P3=49.375KN
P4——沖2-φ8孔力 P4=KLδτ，得P4=49.375KN
P5——沖4-φ11力 P5=KLδτ，得P5=129.32KN
P6——沖廢料孔力 P6=KLδτ，得P6=210.32KN
P7——一次彎曲力 P7=0.7(kbttδb)/(r+t)+qA,得P7=69.885KN
P8——二次彎曲力 P8=0.7(kbttδb)/(r+t)+qA,得P8=403.25KN
P9——沖廢料孔力 P9=KLδτ，得P9=110.45KN
P10——切斷力 P10=KLδτ，得P10=168.48N
Y1——P1到X軸的力臂 Y1=78.3
X1——P1到Y軸的力臂 X1=373.8
Y2——P2到X軸的力臂 Y2=-78.3
X2——P2到Y軸的力臂 X2=373.8
Y3——P3到X軸的力臂 Y3=0
X3——P3到Y軸的力臂 X3=391.3
Y4——P4到X軸的力臂 Y4=0
X4——P4到Y軸的力臂 X4=249.5
Y5——P5到X軸的力臂 Y5=0
X5——P5到Y軸的力臂 X5=213.6
Y6——P6到X軸的力臂 Y6=0
X6——P6到Y軸的力臂 X6=106.8
Y7——P7到X軸的力臂 Y7=0
X7——P7到Y軸的力臂 X7=-53.4
Y8——P8到X軸的力臂 Y8=0
X8——P8到Y軸的力臂 X8=-160.2
Y9——P9到X軸的力臂 Y9=0
X9——P9到Y軸的力臂 X9=-267
Y10——P10到X軸的力臂 Y10=0
X10——P10到Y軸的力臂 X10=-427.2
根據合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2…）/（F1+F2…）
XG=（X1F1+X2F2…）/（F1+F2…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=-3.224
所以該模具的壓力中心為（-3.224,0）。
第三章、模具類型及結構形式的選擇
根據確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預選設備的主要技術參數，模具的制造條件及安全生產等，選定模具類型及結構形式。
級進模的設計如下：
本設計中采用沖孔彎曲切斷級進模。工件厚度一般（t=3mm以內）,故采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置除了卸料的作用外，在沖孔時還起到壓緊工件的作用。上模彈性力由橡膠產生。
級進模的結構形式如圖3—1所示。
圖3—1）
第四章、模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
沖孔、彎曲、切斷模如下：
切廢料尺寸刃口按落料原理設計和計算
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對尺寸精度的影響：
間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和切邊是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關。
通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數值，能同時滿足斷面質量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質量的間隙數值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質量要求不是很高時，則應適當地加大間隙值以利于提高沖模的使用壽命。
該沖裁件外形尺寸為落料件，選凹模為設計基準件，只需計算落料凹模刃口尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要求配做。
工件精度要求為IT12級查《沖壓工藝與模具設計》P31附表2.2.1：
沖模制造精度為IT9～IT11級，取IT10級。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時凸模 dp=(dmin+XΔ)+δp (4-1)
沖孔時凹模 bh=(dmin+XΔ+Zmin)+δp (4-2)
落料時凹模 Dp=(Dmax-XΔ)-δp (4-3)
落料時凸模 Ah=(Dmax-XΔ+Zmin)-δp (4-4)
孔心距 Lp=L±δp’ (4-5)
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸即為切廢料凸模尺寸：
Dp1=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=102.6-0.5×0.4=102.4;
Dp2=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=7.6-0.5×0.2=7.5;
Dp3=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=52.95-0.5×0.3=52.8;
Dp4=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=12.6-0.5×0.2=12.5;
Dp5=(Dmax-XΔ)-Δ/4
=5.1-0.5×0.2=5;
落料凸模尺寸即為切廢料凹模尺寸：
Ah1=(Dp1+Z)+Δ/4
=102.4+0.2=102.6;
Ah2=(Dp2-Z/2)+Δ/4
=7.5-0.2/2=7.4;
Ah3=(Dp3+Z)+Δ/4
=52.8+0.2=53;
Ah4=(Dp4+Z)+Δ/4
=12.5+0.2=12.7;
Ah5=(Dp4+Z)+Δ/4
=5+0.2=5.2;
沖孔凸模尺寸：Dp1=(dmin+XΔ)+Δ/4
=8.3+0.5×0.2=8.4
Dp2=(dmin+XΔ)+Δ/4
=10.9+0.5×0.2=11
沖孔凹模尺寸：Bh1=(dp1+Z)-Δ/4
=8.4+0.2=8.6
Bh2=(dp1+Z)-Δ/4
=11+0.2=121.2
孔心距 Lp=L±δp’
Lp1=25±0.01
Lp2=35±0.01
Lp3=136.6±0.01
每工位之間的節(jié)距是Lp=106.8±0.01
彎曲凸、凹模圓角半徑對產品工作影響很大。毛坯經凹模圓角進入凹模時，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使產品件表面劃傷或產生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數值查表可得。
凸、凹模之間的間隙對彎曲力、制件質量、模具壽命等都有影響。間隙過大，容易起皺，制件有錐度，精度差；間隙過小，增加摩擦，導致之間邊薄嚴重，甚至拉裂。因此，正確地確定凸模和凹模之間的間隙是很重要的。
彎曲模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
在選擇間隙時可以直接查表，可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和彎曲的回彈。由于產品彎曲精度要求不高，所以彎曲時，本設計中考慮一次彎曲成型，忽略產品彎曲回彈的尺寸，所以本設計中凸模與凹模間隙為1.0t，即R2.0。
凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應達到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。
第五章、模具零件的選用，設計及必要的計算
模具零件的選用如下：
①成形零件
一、凸模
凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用直接式凸模（如圖5-1所示），圓形凸模采用臺階式固定，異形凸模與固定板采用過盈配合的方式，用螺釘與上模板固定，或者加工一臺階防止在沖壓時掉落，看零件大小，或者可以采用鉚接的方法，凸模與固定板過盈配合，然后鉚接，如下圖所示：
圖5-1）
二、凹模
凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結構，與下模板配合，這樣簡化了模具的結構，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如下，所有的掉廢料孔，加工臺階，根據材料厚度2.0毫米，留刃口尺寸4-5毫米。方面廢料直接掉下模板。
②支撐固定零件
上、下模座中間聯以導向裝置的總體稱為模架。通常都是根據凹模最大外形尺寸D。選用標準模架。凹模最大外形尺寸L=1000mm，B=300mm，選用非標準鋼板四導柱模架，模架自己加工，導柱導套選用滑動標準件，導柱導套分別于下模板，上模板孔過盈配合，加工方便，成本低。模具的閉合高度h=210～260mm，
上下模座選用材料為Q235，下模板厚度50，上模板厚度50。
再由凹模板和模架尺寸確定其它模具模板的尺寸如下：
上墊板：1000×300×18
凸模固定板：1000×300×18
凹模：1000×300×45
凹模墊板：1000×300×18
卸料板：100×300×28
上模板：1120×360×50
下模板：1120×360×55
③卸料零件
壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關資料了解到，目前國內中小型壓力機中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設計中由于材料比較小，卸料力小，考慮壓縮量的大小，建議選擇橡膠，其優(yōu)點是許用負荷比較小，安裝調整也很方便，卸料壓邊能力都很強。
采用彈性卸料板卸料，根據卸料力的大小取卸料板的厚度為22mm。由于卸料板長期與產品接觸，需要熱處理，所以增加卸料板厚度，加厚至28mm，由《沖壓手冊》表10-1選用樹脂，設使用樹脂的個數為40個，F=42400N則每個彈簧所承受的負荷為F頂=42400/40=4.25（N），由Fj>F頂,選擇橡膠直徑規(guī)格為：φ25 Fj=1520, hj=25 h頂=hj/FjxF頂=25/1520x1073.5=17.66
∴F頂+h工+h修模=17.66+4+2.5=24.16
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