U型槽沖壓模具論文.doc

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1、 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： U 型槽沖壓模具設(shè)計 目錄 第一章 緒言 ..........................................................................................................................1 第一節(jié) 現(xiàn)代模具的地位以及其重要性 .......................................................................1 第二節(jié) 本次模具設(shè)計的重點和難點 ...........................

2、................................................1 第二章 沖壓件形狀和工藝方案分析 ..................................................................................3 第一節(jié) 工藝性分析 .......................................................................................................3 第二節(jié) 綜合分析比較及工藝方案的選擇 ...............

3、....................................................4 第三章 落料沖孔復(fù)合模的設(shè)計 ..........................................................................................7 第一節(jié) 復(fù)合?？傮w結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 ...........................................................................7 第二節(jié) 零件的工藝計算 .................................

4、..............................................................7 第三節(jié) 沖裁力的計算及沖壓設(shè)備的選擇 .................................................................10 第四節(jié) 壓力中心計算 .................................................................................................11 第五節(jié) 凸凹模刃口尺寸確定 ........................

5、.............................................................12 第四章 沖壓設(shè)備的選用及其參數(shù) ....................................................................................16 第五章 沖裁模主要零部件的設(shè)計及選用 ........................................................................17 第一節(jié) 落料凹模的設(shè)計 ...........................

6、..................................................................17 第二節(jié) 凸凹模的設(shè)計 .................................................................................................19 第三節(jié) 沖孔凸模的設(shè)計 .............................................................................................20 第六章 其他零件的設(shè)計及

7、選用 ........................................................................................25 第一節(jié) 卸料裝置的尺寸選擇 .....................................................................................25 第二節(jié) 定位零件的選取 ............................................................................................

8、.26 第三節(jié) 模架及其它零件的選擇 .................................................................................26 第七章 模具的閉合高度 ....................................................................................................28 第八章 彎曲模的設(shè)計 .......................................................................

9、.................................29 第一節(jié) 彎曲工藝性分析 .............................................................................................29 第二節(jié) 彎曲件毛坯尺寸計算 .....................................................................................30 第三節(jié) 彎曲力的計算 ...........................................

10、......................................................31 第四節(jié) 彎曲模主要零部件的設(shè)計 .............................................................................32 第五節(jié) 彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其它零部件的選用 .....................................................34 結(jié)論 ..................................................................

11、....................................................................38 致謝 ......................................................................................................................................39 參考文獻 ....................................................................................

12、..........................................40 1 第一章 緒言 第一節(jié) 現(xiàn)代模具的地位以及其重要性 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備之一。在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡 膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。某些發(fā)達國家的模具 總產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的總產(chǎn)值在這些國家。模具工業(yè)以擺脫了從屬地位而發(fā)展成 為獨立的行業(yè)。近年來，我國的模具工業(yè)也有較大的發(fā)展，模具制造工藝和生產(chǎn)裝 備智能化程度越來越高，極大地提高了模具的制造精度、質(zhì)量和生產(chǎn)率。模具是衡 量一個國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。模具在電子、汽車、電機、電器、儀器儀 表、家電和通訊產(chǎn)

13、品制造中具有不可替代的作用。是工業(yè)發(fā)展的基石，被人稱為 “工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)” 。 現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)對模具要求越來越高，模具結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，制造難度日益 增大。模具制造正由過去的勞動密集和主要依靠人工技巧及采用傳統(tǒng)機械加工設(shè)備 轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集，更多地依靠各種高效、高精密的數(shù)控切削機床、電加工機床，從 過去的機械加工時代轉(zhuǎn)變成機、電結(jié)合加工以及其他特殊加工時代，模具鉗工量正 呈逐漸減少之勢?，F(xiàn)代模具制造集中了制造技術(shù)的精華，體現(xiàn)了先進制造技術(shù)，已 成為技術(shù)密集型的綜合加工技術(shù)。 第二節(jié) 本次模具設(shè)計的重點和難點 本設(shè)計的目的是為了鞏固和擴大該課程的理論知識，提高學(xué)生計算制圖與閱讀 參考資料的

14、能力，使學(xué)生能正確地運用所學(xué)到的專業(yè)知識，以初步掌握一般性沖壓 彎曲件的工藝制定和模具設(shè)計的方法和原則，同時培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作的能力。 畢業(yè)設(shè)計的主要目的有兩個：一是讓學(xué)生掌握查閱資料手冊的能力，能夠熟練 的運用工程軟件進行模具設(shè)計。二是掌握模具設(shè)計方法和步驟，了解模具的加工工 藝過程。 本文是 U 型件的落料、沖孔復(fù)合模和彎曲單工序模的設(shè)計說明書，結(jié)合模具的 2 設(shè)計，廣泛聽取各位人士的意見，經(jīng)過多次修改和驗證編制而成。為了達到色記得 規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化和合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻，力求內(nèi)容簡單扼要， 文字順通，層次分明，論述充分。文中附有必要的插圖和數(shù)據(jù)說明。 沖壓是利用模具在壓力機

15、對材料加壓，使之分離或變形，以得到一定形狀工件 的一種加工方法。 工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成型工藝方法，有效地保證了產(chǎn)品的生產(chǎn)率，使操作 簡化，還能省料、節(jié)能、獲得顯著地經(jīng)濟效益。而沖壓工藝為采用得最多的一種工 藝方法。 沖壓根據(jù)其變形特點分為分離工序和變形工序。此外，為了提高生產(chǎn)率，常將 兩個以上的基本工序合并在一個工序。 沖壓對材料的主要要求有： 1.好的沖壓性能； 2.良好的表面質(zhì)量； 3.符合國際規(guī)定的厚度公差； 本課題用用了沖裁和 U 型彎曲兩個工序。 沖裁：沖裁是利用模具使板料分離的沖壓工序，包括沖孔和落料，它是沖壓工 藝中最基本的工序。 曲件彎曲：彎曲是指將金屬材料彎成一定的形狀

16、和角度的工藝方法。常見的有 V 型﹑U 型和些其一它形狀的彎。 3 第二章 沖壓件形狀和工藝方案分析 第一節(jié) 工藝性分析 圖 2.1 零 件 圖 一、材料分析 圖 2-1 為產(chǎn)品的工件圖，材料為 Q235 鋼，Q235 鋼的主要力學(xué)性能如下：屈服 強度：235MPa；抗拉強度：375-460MPa；伸長率 26%；沖擊功：27J。在板材里， Q235 是普通的材質(zhì)，屬普板系列。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（普板是一種鋼材的材質(zhì)） 。Q 代 表的是這種材質(zhì)的屈服度，后面的 235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在 235MPa 左右。 并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強 度﹑

17、塑性和焊接等性能得到較好的配合，用途最廣泛。 二、精度分析 此零件的特點是工件尺寸為中型尺寸，尺寸精度要求一般，材料強度，剛度高， 采用 1.5mm 厚的板料，零件圖上的尺寸除了四個孔的尺寸有偏差外，其它的形狀尺 寸均未標(biāo)注公差，屬一般沖裁精度，采用一般沖模，可按 IT14 級確定工件的公差。 經(jīng)查公差表，各尺寸公差為： 但四個孔的中心距之間尺寸要求，因610.??8. 4 此需要一次一起成型。 三﹑結(jié)構(gòu)分析 工件結(jié)構(gòu)形狀簡單，左右對稱，對彎曲成型較為有利，制件需要進行落料﹑沖 孔﹑彎曲三道基本工序。 四﹑結(jié)論 該制件可以進行沖裁彎曲，制件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇， 保證模

18、具的復(fù)雜程度和模具的壽命。 第二節(jié) 綜合分析比較及工藝方案的選擇 一、技術(shù)、經(jīng)濟綜合分析 1.單工序沖裁模 在一副沖模中，只能完成一個沖裁工序的沖模稱為單工序模。單工序模又稱簡 單模，優(yōu)點是制造簡單，生產(chǎn)周期短，沖壓時不受材料厚度，外形尺寸限制。其缺 點是：用這種沖模加工出來的工件尺寸精度較低，并且一個工件的沖制所需要模具 的數(shù)量多，不便于管理，同時所占用設(shè)備也多，生產(chǎn)效率低。 2.連續(xù)模 連續(xù)模又稱級進模和跳步模。它是在一副沖模中，能在不同的沖壓位置上，同 時完成兩個或兩個以上的多個工序，而最后將零件成形與條料分離的沖模。 連續(xù)模是目前利用較多的沖模結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點在于： （1）生產(chǎn)效率高；

19、 （2）沖壓時送料方便，并安全可靠不易發(fā)生事故； （3）連續(xù)模易實現(xiàn)單機自動化及機械化生產(chǎn)； 連續(xù)模的結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，與一般沖模模相比制造困難。 3.復(fù)合模 復(fù)合模是指壓力機依次行程中，模具在同一位置上同時完成落料及沖孔多個工 序的模具。優(yōu)點如下： （1）沖壓后的工件內(nèi)孔對外形的同心度較高，一般可達0.02~0.04mm （2）所沖出的工件表面垂直，精度較高，用復(fù)合模沖出的工件一般可達 5 IT11~IT12 級精度。 （3）復(fù)合模應(yīng)用較廣，一般可適宜沖裁厚度為 0.01mm 的薄材料以及較軟的 金屬材料。 （4）生產(chǎn)效率高，可適于大批量生產(chǎn)。 （5）沖壓時，所要求條料的尺寸精度較低，一般不

20、受條料的形狀及尺寸限 制。 缺點是：在加工制造上比較困難，成本較高。 綜上所述此工件，決定用復(fù)合模。 二、模具結(jié)構(gòu)形式的合理性分析 合理的模具結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡可能滿足以下要求: 1.能沖擊符合技術(shù)要求的工作 2.能提高生產(chǎn)率 3.模具制造和修模方便 4.模具有足夠的壽命 5.模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全。 三、工藝方案的確定 零件為 U 型彎曲件，該零件的生產(chǎn)包括落料、沖孔、彎曲三個基本工序，可有 以下三種工藝方案： 1.落料—沖孔—彎曲：采用三套單工序模沖壓。 2.落料沖孔—彎曲：采用落料沖孔連續(xù)模沖壓，再采用彎曲單工序模。 3.落料沖孔—彎曲：采用落料沖孔復(fù)合模沖壓，再采用彎曲單工序模。

21、 方案 1 模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序和三道模具，生產(chǎn)效率低。 方案 2 屬于先連續(xù)模后單工序模的組合，連續(xù)模是指壓力機在一次行程中，依 次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的模具。由于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小， 厚度小，連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又因落料在前彎曲在后，必然使彎曲時產(chǎn)生很大的加工 難度，且工件不是一次成型，容易造成尺寸誤差加大，欲保證沖壓件的形位精度， 需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故其模具制造，安裝較復(fù)合模更為復(fù)雜，且制造經(jīng) 費增加，因此，不宜采用該方案。 6 方案 3 屬于復(fù)合模和單工序模的組合，復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在 模具同一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具，由于該工件的

22、孔邊距為 8mm，大于凹 模允許的最小壁厚 6.7mm，故可考慮采用復(fù)合模。采 用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒 有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，易于沖壓尺寸精度要求一般且一次成型的工件， 且操作簡單安全，適用于大批量生產(chǎn)，又降低了工人的勞動強度，所以此方案最為 合適。 7 第三章 落料沖孔復(fù)合模的設(shè)計 第一節(jié) 復(fù)合?？傮w結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計 一、模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。 二、定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷，有側(cè)壓裝置?？?制條料的送進步距采用導(dǎo)正銷定距。 三、卸料方式的選擇 因為工件料厚為 1.5mm,相對較薄,卸料力不

23、大,故可采用彈性料裝置卸料。 四、導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,故采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 第二節(jié) 零件的工藝計算 一、沖壓件的尺寸參數(shù) 圖 3.1 零 件 展 開 圖 由圖 3.1 可知毛坯尺寸為 64mm113mm 8 根據(jù)計算得沖壓件的總面積為 S 沖孔面積： 2215.63m??? 480 落料面積： 23. 沖孔落料后的總面積： 2136.??總 二、搭邊值的確定 排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的 作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊 過大，浪費材料。搭邊過小，沖

24、裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有 時還有拉人凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ?。 由于材料 Q235 的碳含量為 0.22%，且毛坯厚度為 1.5mm，根據(jù)《冷沖壓實用技 術(shù)》表 3-2 可查得：兩制件之間的搭邊值 ，側(cè)搭邊值為 。)(8.1ma?)(0.2ma? 三、毛坯的排樣方式 通過分析工件的形狀應(yīng)采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有兩種方 案如下圖所示。 方案一： 9 圖 3.2 第一種排樣方式 方案二： 圖 3.3 第二種排樣方式 現(xiàn)根據(jù)材料利用率公式： %10??hBnA? 式中 A-----沖裁件面積（ ）；m2 10 n-----

25、一個步進內(nèi)沖裁件的數(shù)目； B-----條料寬度（mm）； h-----進距（mm ）； 對于方案一： 其中 n=1；A=6143.46 （ ）；h=113+1.8=114.8（mm）；m2 B=64+2 2=68（mm）? 代人材料利用率公式得 %7.81?? 對于方案二： 其中 n=1；A=6143.46 （ ）；h=64+1.8=65.8（mm）；2 B=113+2 2=117（mm）? 代人材料利用率公式得 8.792?? 通過比較兩方案的材料利用率可知：采用方案二進行排樣。 四、條料寬度的確定 計算條料寬度有三種情況需要考慮： 1.有側(cè)壓裝置時條料的寬度。 2.無側(cè)壓裝置時條料的寬度。

26、 3.有定距側(cè)刃時條料的寬度。 本課題采用有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進。 條料寬度公式： 0)2(????aDB 式中 D------條料寬度方向沖裁件的最大尺寸（mm） ------側(cè)搭邊值（ mm） ------尺寸偏差（ mm） 其中 D=113mm， =2mm,t 條料寬度偏差上偏差為 0，下偏差為- ，根據(jù)《沖a ? 壓工藝與模具設(shè)計》表 2—19 查得條料寬度偏差 =0.7mm。? 代人條料寬度公式得 mB07.1?? 11 第三節(jié) 沖裁力的計算及沖壓設(shè)備的選擇 此工件的落料周長 ，沖孔周長 ，mL01.32?mL68.372

27、??? ，材料的厚度為 1.5mm，Q235 鋼的 。L24.5083??? MPab450? 根據(jù)沖裁力的基本計算公式： bLtF? 式中 F-----沖裁力（N）； L-----沖件周邊長度（mm）； t-----材料厚度（mm）； ----材料的抗彎強度（MPa）；b? 對于沖壓該零件時所需要的落料力：L 1=322.01mm，t=1.5mm， 代入MPab450?? 公式得 F1=217.36kN 對于沖 孔時所需要的沖孔力：L 2=37.68mm，t=1.5mm， 代入公m6? b 式得 F2=25.43kN 對于沖 孔時所需要的沖孔力：L

28、 3=50.24，t=1.5mm， 代入公式8 Pab450?? 得 F3=33.912kN 則 F=F1+F2+F3=276.702kN 由于模具采用彈性卸料再根據(jù)其出件方式，需采用以下經(jīng)驗公式，即： FX=KXF 式中 Kx-----卸料力系數(shù) KT-----推件力系數(shù) 根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2—22 查得 Kx=0.04、K T=0.055 其中 F =276.702kN，代入公式得 Fx=11.07kN，F(xiàn) T=15.23kN F 總 =Fx+FT+F=302.992kN 沖壓設(shè)備的選擇： 由于復(fù)合模的特點，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力 F 壓 ≥（

29、1.6 ~1.8）F 總 ，由 《冷沖壓實用技術(shù)》表 4—4 查得選用公稱力為 630KN 的開式雙柱可傾壓力機 J23- 63 12 第四節(jié) 壓力中心計算 為了保證壓力機和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心 線相重合，否則在沖壓時會使沖模與壓力機滑塊歪斜，引起凸凹模間隙不均和導(dǎo)向 零件的加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會引起壓力機導(dǎo)軌磨損，影 響壓力機的精度。 對工件不規(guī)則形狀可用解析法來確定。 根據(jù)壓力中心坐標(biāo)計算公式為 計算公式得：X0=31.92mm，Y0=56.11mm 13 圖 3.4 塑 件 壓 力 中 心 坐 標(biāo) 圖 所以模具的壓力中心坐標(biāo)為（

30、-31.92，-56.11） 第五節(jié) 凸凹模刃口尺寸確定 由于該工件屬于一般落料沖孔件，根據(jù)零件形狀特點，沖裁模的凹、凸模采用 分開加工方法制造，尺寸 64mm、R3mm、R25mm、R386mm 由落料獲得，2—φ6mm 和 2—φ8mm 由沖孔時同時獲得。根據(jù)《沖壓模具與制造》表 2—3 查得凸、凹模最小 間隙 ，最大間隙 ，所以 。mZ14.0in?mZ24.0ax?mZ1.04.minax?? 現(xiàn)只沖裁精度為一般沖裁，采用 IT14，按照模具制造精度高于沖裁精度的原則， 該凸凹模按 IT8 級制造。 一、沖壓時凸凹模刃口尺寸計算 為了保證間隙值，凸、凹模的制造公差必須滿足一下校核公式：

31、 minaxZAT???? 式中 、 分別為凸、凹模的制造公差值； 對于沖孔 和 時，根據(jù)《沖壓模具與制造 》表 2—10 查得凸凹模10.6??810.? 的制造公差 = =0.022mm，磨損系數(shù) X 取 0.5。T?A 代入公式得：0.022+0.022=0.044≤0.1 說明所取的 和 合適，考慮到零件要求和模具制造情況，可適當(dāng)放大制造公TA 差： mT04.1.???A6 根據(jù)沖孔刃口尺寸計算公式： 式中 、 -----沖孔凸凹模刃口尺寸（mm）；dTA 14 、 ----沖孔凸凹模的制造公差（mm）；T? --------沖孔件孔的最小極限尺寸（mm）；dmin ------

32、---磨損系數(shù)；X ----------沖件公差；? 對于孔 ，把已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得：610.?? ??mT5.04.04.?????dA966 得沖 孔的凸凹模的刃口尺寸為 和 。10.? dT.04.??mA19.60.? 對于孔 ，把已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得：8.???T.04.04.????mA566 得沖 孔的凸凹模的刃口尺寸為 和 。10.? T5.804.??A.06.? 二、落料時凸凹模刃口尺寸計算 根據(jù)落料刃口尺寸計算公式： 式中 DT、D A----落料凸凹模刃口尺 寸 （mm） 、 ----落料凸凹模的制造公差（mm）?TA Dmax--------落料件

33、的最大極限尺寸（mm） X----------磨損系數(shù)； Δ---------沖件公差； 對于落料 R3mm，根據(jù)《沖壓模具與制造》表 2—10 查得凸凹模的制造公差 δ T=δ A=0.022mm，磨損系數(shù) X 取 0.75， 取 0.15?? 校核：代入公式得：0.022+0.022=0.044≤0.1.說明所取得的 δ T和 δ A合適， 考慮到零件要求和模具制造情況，可適當(dāng)?shù)姆糯笾圃旃睿? δ T=0.40.1=0.04mm δ A=0.60.1=0.06m 把以上數(shù)據(jù)代入公式得: ??mDT85.21.0304.4.???? 15 ??mDA71.24085.06.6.???

34、? 故落料 R3mm 凸凹模的刃口尺寸： 、DT85.04.??mA71.206.?? 對于落料 R25mm，根據(jù)《沖壓模具與制造》表 2—10 查得凸凹模的制造公差 和 ，磨損系數(shù) X 取 0.75， 取 0.26mT02.??A025.?? ?? 校核：代入公式得：0.02+0.025≤0.1.說明所取得的 和 合適。T?A 把以上數(shù)據(jù)代入公式可得： ??mDT74.6.02.02.??? A15.5.???? 故落料 R mm 凸凹模的刃口尺寸： 、mDT.02.??A6.4025?? 對于 R386mm，根據(jù)《沖壓模具與制造》表 2—10 查得凸凹模的制造公差 和 ，磨損系數(shù) X

35、取 0.75， 取 0.7mT04.??A06.???? 校核：代入公式得：0.04+0.06=0.1≤0.1.說明所取得的 和 合適。?TA 把以上數(shù)據(jù)代入公式可得： ??mDT3.857.0404???A16.6.??? 故落料 R mm 凸凹模的刃口尺寸： 、38 mDT3.8504??mA16.0.?? 對于落料 R64mm，根據(jù)《沖壓模具與制造》表 2—10 查得凸凹模的制造公差 和 ，磨損系數(shù) X 取 0.75， 取 0.34mT02.??A0.??? 校核：代入公式得：0.02+0.03=0.05≤0.1.說明所取得的 和 合適。?TA 把以上數(shù)據(jù)代入公式可得： ??

36、mDT6.34.02.02.????A513..??? 故落料 R mm 凸凹模的刃口尺寸： 、6DT.02.??mA5.630.?? 16 第四章 沖壓設(shè)備的選用及其參數(shù) 根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機 J23—63，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 表 4.1 J23—63 參 數(shù) 公稱壓力（kN） 630 滑塊行程（mm） 130 滑塊行程次數(shù)（n/mm） 50 最大閉合高度(mm) 360 最大裝模高度（mm） 280 連桿調(diào)節(jié)長度（mm） 80 工作臺尺寸（前后/左右） （mm） 480/710 墊板尺寸（厚度/孔徑） （mm） 80/250 模柄孔尺寸（直徑/深度） （mm） 50

37、/80 最大傾斜角度（） 30 電動機功率（kw） 5.5 設(shè)備外形尺寸（前后/左右/高度） （mm） 1700/1373/2750 設(shè)備總質(zhì)量（Kg） 4800 17 第五章 沖裁模主要零部件的設(shè)計及選用 第一節(jié) 落料凹模的設(shè)計 18 圖 5.1 落 料 凹 模 凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模 架上位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 凹模厚度的確定公式為： H=Kb 式中 K----系數(shù)值?？紤]板料厚度的影響 b----沖裁件的最大外形尺寸 在安全上考慮后，選取的 H 值不應(yīng)小于（15~20|）mm 根據(jù)《冷

38、沖壓工藝及模具設(shè)計》表 2.12 查得：系數(shù) K=0.35，其中 b=113mm 把 數(shù)據(jù)代入公式得： H=0.35113=39.55mm，則凹模厚度取 H=40mm 凹模壁厚的確定公式為 C=（1.5~2）H，把數(shù)據(jù)代入公式得： C=1.540~240=60~80mm，則凹模厚度 H=60mm 凹模寬度的確定公式為：B=b+2C，把數(shù)據(jù)代入公式得： B=113+260=233mm， 則凹模寬度取 B=250mm 凹模長度的確定公式為：L=l+2C，把數(shù)據(jù)代入公式得：L=64+260=184mm；則 凹模長度取 L=200mm 綜上得，凹模輪廓尺寸為 250mm200mm40mm。凹模材

39、料選用 Cr12，熱處理 60~64HRC。 表 5.1 矩 形 和 圓 形 凹 模 的 外 形 尺 寸 矩形凹模的高度（mm）和長度（mm） BL 矩形和圓形凹模厚度(mm) H 6350 6363 10、12、14、16、18、20 8063、8080、10063、10080、1 00100、12580 12、14、16、18、120、22 125100、125125、14080、1408 14、16、18、20、22、25 19 0 140125、140140、160100、160 125、160140、200100、200125 16、18、20、22、25、28 160160、200

40、140、200160、250 125、250140 16、20、22、25、28、32 200200、250160、250200、280 160 18、22、25、28、32、35 250250、280200、280250、315 200 20、25、28、32、35、40 315250 20、28、32、35、40、45 第二節(jié) 凸凹模的設(shè)計 對于凸凹模的設(shè)計材料取 Cr12MoV,HRC58—62.凸凹模長度公式為： h21??自 由HL 式中 ------凸凹模固定板高度（ mm） -----卸料板高度（mm）2 ---彈性元件高度（mm）自 由 h------凸凹模伸出卸料

41、板的高度（mm） 根據(jù) =（0.6~0.8） ，取 =18mm，查表得卸料板高度 取1H凹 1H2H 8mm， =20mm，h=4mm，把數(shù)據(jù)代入公式得 L=18+8+20+4=50mm自 由 20 圖 5.2 凸 凹 模 第三節(jié) 沖孔凸模的設(shè)計 設(shè)計沖孔 凸模時，外形尺寸如下圖：m05.64?? 21 圖 5.3 沖 孔 凸 模 選取沖孔凸模的材料為 T10A 熱處理淬硬，硬度 HRC56—60，形狀與尺寸參考 《沖壓工藝與模具設(shè)計》圖 2—52A 型標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模。 凸模長度 L 的計算公式： 凹Hh??1 式中 ：凸模固定板的厚度（mm） ：凹模的高度（mm）凹 由于 ，取 =20mm

42、凹h)8.0~6(1?1h 把以上數(shù)據(jù)代入公式得:L=40+20=60mm 由于凸模長為 60mm，工作部分的直徑為 φ6.05，屬于細長凸模，故進行強度校 22 核。 1.壓應(yīng)力的校核： 根據(jù)壓應(yīng)力校核公式： 式中 -------凸模最小直徑（mm）dmin t-----------毛坯厚度（mm） ---------凸模材料的許可應(yīng)力（MPa）???壓 其中：t=1.5mm ，材料為 Q235 鋼得取 =373MPa? 把以上數(shù)據(jù)代入公式得： ，所以強度滿足。m3765.14)(min ????壓?td 2.彎曲應(yīng)力的校核： 根據(jù)彎曲應(yīng)力公式：

43、 FdL2max90? 式中 ------凸模允許的最大自由長度（ mm）： F---------沖裁力（N ） 其中：d=6mm ，F(xiàn)=319.592KN 代入公式得： ，所以滿足剛度要求。mFdL27.18459.309622max??? 設(shè)計沖孔 凸模時，外形尺寸如下圖：4.?? 23 圖 5.4 沖 孔 凸 模 選取沖孔凸模的材料為 T10A 熱處理，硬度 HRC56—60，形狀與尺寸參考書《沖 壓工藝與模具設(shè)計》圖 2—52A 型標(biāo)準(zhǔn)圓形凸模。 凸模長度 L 的計算公式： 凹Hh??1 式中 --------凸模固定板的厚度（mm） -----

44、-凹模的高度（ mm）凹 由于 ，取 =20mm 得:L=40+20=60mm 長的凸模。??凹8.0~611 由于凸模長為 60mm，工作部分的直徑為 屬于細長凸模，故進行強度校核。05.8? 1.壓應(yīng)力的校核： 根據(jù)壓應(yīng)力校核公式： )(4min壓??td? 式中 -----凸模最小直徑（ mm）i t---------毛坯厚度（ mm） ------凸模材料的許用應(yīng)力（ MPa）)(壓 24 其中：t=1.5mm ，材料為 Q235 鋼得取 ，MPa37??Pa736?壓? 代入公式得 ，所以強度滿足。mtd65.14)(min???壓?? 2.彎曲應(yīng)力的校

45、核： 根據(jù)彎曲應(yīng)力公式： FL2max90? 式中 ------凸模允許的最大自由長度（ mm）： F---------沖裁力（N ） 其中：d=8mm，F(xiàn)=319.592KN 代入公式得： ，所以滿足剛度要求。mFdL2.359.1809 22max ???? 25 第六章 其他零件的設(shè)計及選用 第一節(jié) 卸料裝置的尺寸選擇 一、卸料裝置的選擇 卸料類型為彈性卸料方式。 卸料螺釘選擇由 GB2867.6 查得，870GB2867.6—81，數(shù)量為 4 個。 卸料板尺寸由 GB2867.6 查為 25020010，材料選用 45 號鋼。 卸料板與凸模的間隙取雙邊 0

46、.2mm，與導(dǎo)料銷，擋料銷的配合為 H8／d9 二、彈性元件的設(shè)計 為了得到較平整的工件，此模具采用彈壓式卸料裝置，使條料在落料沖孔過程 中始終處于一個穩(wěn)定的壓力之下，從而改善毛坯的穩(wěn)定性。本課題將采用 4 個圓筒 形聚氨酯性體作為彈性元件，設(shè)計彈性元件高度 ，模具安裝時橡膠預(yù)先m20?H自 由 壓縮 10%。 橡膠壓縮時產(chǎn)生的壓力公式： F=Ap 式中 F-----橡膠壓縮時產(chǎn)生的壓力（ KN） A-----橡膠的橫截面積（與卸料板貼合的面積，mm） p------橡膠的單位壓力（ MPa） 根據(jù)選擇的壓力機工作時對每個橡膠壓縮時產(chǎn)生的壓力為 10.4KN，根據(jù)

47、《沖壓 工藝與模具設(shè)計》表 2—35 結(jié)合橡膠壓縮量查得單位壓力為 2MPa。 把數(shù)據(jù)代入公式得：A=1300 m 2 橡皮高度與直徑之比 h／D=20／38=0.52 因此滿足 0.5≦h／D≦1.5 三、推件裝置的選擇 推件選用標(biāo)準(zhǔn)件方式，材料均為 45 號鋼。 打桿：查標(biāo)準(zhǔn) GB2867.1 得 A12110. 26 推板：查標(biāo)準(zhǔn)|GB2867.4—81 的 A35 連接桿：查標(biāo)準(zhǔn) GB2867.3 得 830 第二節(jié) 定位零件的選取 沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。 導(dǎo)料銷：一般設(shè)兩個，位于條料的同一側(cè)。 定位零件的選擇：選擇活動方式導(dǎo)料銷和擋料銷，查 GB

48、2866.11 得 A643 定位銷的選用：1.固定上模架、凹模、凸模固定板和墊板：Φ6 2.固定下模架、凸凹模固定板; Φ6 第三節(jié) 模架及其它零件的選擇 一、模柄 結(jié)構(gòu)形式：參考《沖壓工藝與模具設(shè)計》圖 2—87（C）圖的凸模式模柄結(jié)構(gòu)， 材料為 Q235.尺寸根據(jù)壓力機選擇取： md501?D10mh781?12?md182 372 二、固定板與墊板 凸模固定板厚度取 20mm，材料采用 Q235,凹模固定板厚度取 20mm，材料采用 Q235, 墊板厚度為 15mm，材料采用 45 鋼，熱處理為淬硬，HRC43—48 三、模架 根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》圖 2

49、—81 選取凹模周界 L=200mm，B=250mm 參考壓力機 h 的范圍為 240mm≤h≤285mm 選取 上模架 25020050mm （GB2855.5—81） 下模架 25020065mm （GB2855.6—81） 導(dǎo)柱 A20h5230mm (GB2861.1—81) 導(dǎo)套 A20H612548mm （GB2861.6—81） 選取 20#熱處理滲碳、淬火。硬度 HRC58—62 滲碳層深度 0.8—1.2mm。 27 四、螺釘?shù)倪x用 根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 2—36 可得: 1.聯(lián)接上模架、凹模、凸模固定板和墊板：M8 2.聯(lián)接下模架、

50、凸凹模固定板：M8 3.卸料螺釘：M8 28 第七章 模具的閉合高度 該模具的閉合高度為 hHL????下 模 座墊 板上 模 座閉 H 式中 -----上模座厚度（mm）上 模 座 ------下模座厚度（mm）下 模 座 --------墊板厚度（mm）墊 板 L-----------凸模長度（mm） H-----------凹模長度（mm） h------------凸模沖裁后進入凹模的深度， 其中： ， ， ，H=40mm，h=5mmm50?上 模 座 65下 模 座 m10?墊 板 6L 把數(shù)據(jù)代入公式得： 254H??閉 可見該模具閉

51、合高度小于所選壓力機 J23—63 的最大裝模高度（280）可以使用。 29 第八章 彎曲模的設(shè)計 第一節(jié) 彎曲工藝性分析 彎曲后的工件圖如下圖 8.1 所示，具有良好工藝性的彎曲件，能簡化彎曲工藝 過程和提高彎曲件的精度，并有利于模具的設(shè)計和制造，彎曲件的工件設(shè)計材料、 結(jié)構(gòu)工藝和彎曲件的精度內(nèi)容。 圖 8.1 彎 曲 后 的 工 件 一、材料分析 該工件用材料 Q235 鋼是常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，塑性較好，具有良好的彎曲成 形性能。 二、結(jié)構(gòu)分析 1.最小彎曲半徑： 根據(jù)彎曲半徑公式; ??????????12max1axr 式中 -----延伸率? 30 ----

52、--端面收縮率：? 查得 Q235 的延伸率 %251??? 代入公式得最小彎曲半徑 r=0.5mm 2.彎曲件直邊高度為 h=H-t-r=26-1.5-1=23.5mm≥2t，所以滿足彎曲條件，可 以一次彎曲成功。 3.彎曲件孔邊距 S=8mm＞t，所以滿足彎曲條件。 4.圓角半徑回彈 該工件是一個彎曲角度為 90 的彎曲件，所有尺寸精度均未標(biāo)注公差，而當(dāng) ＜5 時，可以不考慮圓角半徑的回彈，所有該工件符合普通彎曲的經(jīng)濟精度要求。tr 綜合所述：該工件結(jié)構(gòu)簡單，形狀左右對稱，彎曲工藝性良好，適合進行彎曲 加工。 第二節(jié) 彎曲件毛坯尺寸計算 根據(jù)相對彎曲半徑公式： ＞0.53.152?tR

53、式中 R-----彎曲半徑（mm） t-----材料厚度（mm） 對于由于相對彎曲半徑大于 0.5，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應(yīng)該 先求變形區(qū)中性層曲率半徑 β（mm） ktr??0? 式中 -----內(nèi)彎曲半徑（mm） t------材料厚度（mm） k------中性層系數(shù) 根據(jù)《模具設(shè)計及模具 CAD》表 3—1 查得中性層系數(shù) k=0.34 代入式得： m5.4.01????? 結(jié)合圖 8.1 可得坯料展開長度 ，取mL24.651.267????? 31 L=64mm 第三節(jié) 彎曲力的計算 彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)。該零件是校正

54、彎曲，校正彎曲 時的彎曲力 和頂件力 還有自由彎曲力JFDZF 校正彎曲時的彎曲力比自由彎曲力大得多，一般為： AqJ? 式中 -----校正彎曲力（N） A-------校正部分在垂直與凸模運動方向上的投影面積 m2 q-------單位面積校正力（MPa） 由《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 3—11 查得 q=60MPa，A=（15113）mm 代入公式得： KNFJ 7.10615??? 在自由彎曲時彎曲力為： trKBbZ?? 27.0 式中 -----自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力（N）F B------彎曲件的寬度（mm）

55、 r------彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm） t------彎曲件材料厚度（mm） K------材料的抗拉強度安全系數(shù)，一般取 K=1.3 -----彎曲材料的抗拉強度（MPa）b? 把數(shù)據(jù)代入公式得 KNFZ 65.415.103.70 2????? 頂件力： D 964.)8.~3( 對于校正彎曲，由于校正彎曲比頂件力大得多，故一般 可以忽略不計，即：DF 。為防止彎曲設(shè)備的超載，可按公稱壓KNFZJ 35.1.710???壓 力 機 力 ，由《冷沖壓實用技術(shù)》表 4—4 查得選用公稱力為 160KN 的壓 力 機)2.~1(? 開式雙柱可傾壓力機 J

56、23—16.其主要技術(shù)參數(shù)如下所示： 表 8.1 壓 力 機 J23—16 參 數(shù) 32 公稱壓力（kN） 160 滑塊行程（mm） 55 滑塊行程次數(shù)（n/mm） 120 最大閉合高度(mm) 220 最大裝模高度（mm） 連桿調(diào)節(jié)長度（mm） 180 45 工作臺尺寸（前后/左右） （mm） 300/450 墊板尺寸（厚度/孔徑） （mm） 40/210 模柄孔尺寸（直徑/深度） （mm） 40/600 最大傾斜角度（） 35 電動機功率（kw） 1.50 設(shè)備外形尺寸（前后/左右/高度） （mm） 1130/921/1890 設(shè)備總質(zhì)量（Kg） 1055 第四節(jié) 彎曲模主要零部件的設(shè)計

57、 一、凸凹模圓角半徑的確認(rèn) 1.凸模圓角半徑 r凸 在保證不小于最小彎曲半徑值的前提下，當(dāng)零件的相對圓角半徑 較小時，凸tr 模圓角半徑取等于零件的彎曲半徑，即 mr1?凸 2.凹模圓角半徑 r凹 凹模圓角的大小影響彎曲力、彎曲件質(zhì)量與彎曲模壽命，凹模兩邊的圓角半徑 應(yīng)一致且合適，過小，彎曲力會增加，會刮傷彎曲件表面，模具的磨損加大；過大， 支撐不利，其值一般根據(jù)板厚取或直接查表。 t≤2mm 時 =（3~6）tr凹 t=2~4mm 時 =（2~3）t凹 t ≥4mm 時 =2t凹 查表得取 為 5mm。r凹 二、凹模工作部分深度 過小的凹模深度會使毛坯兩邊自由部分過大，造成彎曲件

58、回彈量大，工作不平 直；過大的凹模深度增加了凹模的尺寸，浪費模具材料，并且需要大行程的壓力機， 因此模具設(shè)計中，要保持適當(dāng)?shù)陌寄Ｉ疃?。該產(chǎn)品零件為彎邊高度不大且兩邊要求 平直的 U 形彎曲件，則凹模深度應(yīng)大于零件的高度，根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》 33 表 3—14 的凹模工作部分深度為 20mm 如下所示： 圖 8.2 凹 模 工 作 深 度 三、凸、凹模間隙的確定 根據(jù) U 形件彎曲模凸、凹模單邊間隙的計算公式： Z=t+Δ+Ct 式中 Z----凸、凹模單邊間隙（mm） ； Δ----材料厚度的正偏差（mm） ； C-----凸、凹模的

59、間隙系數(shù)； 根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》表 3—15 查得 C=0.05，Δ=0.11mm，t=1.5mm 代入公式得：Z=1.5+0.111.5=1.685mm 四、凸、凹模寬度的計算及公差 零件標(biāo)注外行尺寸且當(dāng)工件標(biāo)注成單向偏差時，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，而凸、凹模 的寬度及其公差應(yīng)根據(jù)零件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。 因此，凸、凹模的寬度分別為 凹模寬度： ??????75.0Ldd? 34 在工件標(biāo)注外形尺寸的情況下，凸模寬度應(yīng)按凹模寬度尺寸配制，并保證單邊 間隙為 c，即： ??ZLdpp2 0??? 式中 、 ----彎曲凸、凹模的寬度尺寸（mm）

60、 L----------彎曲件外形或內(nèi)形最小極限尺寸（mm） Z----------彎曲模單邊間隙（mm） Δ----------彎曲件尺寸公差（mm） 、 -----凸、凹模制造公差，采用（IT7~IT9）標(biāo)準(zhǔn)公差等級一般p?d ?。?/3~1/4）Δ 根據(jù)圖 8—1 可知 L=15mm，按 IT14 級精度選取 Δ=0.52m 按 IT9 級精度選取 代入公式得：m052.?凸? 凹模寬度： ???m61.452.07. 052..0 ????????Ldd? 凸模寬度： 86.4..??Zpp 第五節(jié) 彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其它零部件的選用 一、彎曲模的

61、結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了操作達到工件的要求，在進行彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須要滿足以下幾點： 1.坯料放置在模具上應(yīng)保證可靠的定位。 2.在壓彎過程中，應(yīng)防止毛坯的滑動。 3.毛坯放入到模具和壓彎后從模具中取出工件要方便。 二、彎曲模具其它零部件的選用 1.凸模 凸模材料選擇 T10A 熱處理為淬硬，HRC58—60 2.凹模 凹模材料選擇 T10A 35 熱處理為淬硬，HRC58—60 3.彈性元件 為了得到較平整的工件，此模具采用彈壓式卸料裝置，使條料在落料沖孔過程 始終處于一個穩(wěn)定的壓力之下，從而改善毛坯的穩(wěn)定性。本課題將采用 4 個圓筒形 聚氨酯彈性體作為彈性元件，設(shè)計彈性元件高度 ，模具安裝時

62、橡膠預(yù)先m67?自 由H 壓縮 10%。 橡膠壓縮時產(chǎn)生的壓力公式： F=Ap 式中 F----橡膠壓縮時產(chǎn)生的壓力 A----橡膠的橫截面積（與卸料板貼合的面積，mm） p----橡膠的單位壓力（MPa） 根據(jù)選擇的壓力機工作時對每個橡膠壓縮時產(chǎn)生的壓力為 10.4KN，根據(jù)《沖壓 工藝與模具設(shè)計》表 2—35 結(jié)合橡膠壓縮量查得單位壓力為 2MPa。 代入公式得：A=6450 m2 橡皮高度與直徑之比為 h/D=67/100=0.67 因此滿足 0.5≤h/D≤1.5 4.壓料板、頂桿、頂板 材料選擇 45 號鋼，熱處理方式為淬硬，HRC43—48 5.模柄

63、結(jié)構(gòu)形式：參考《沖壓工藝與模具設(shè)計》圖 2—87（b）圖的壓入式模柄結(jié)構(gòu)， 材料為 Q235.尺寸根據(jù)壓力機選?。?d=30 D=32 h=73 b=2 a=0.5 391?D51?h2 61?d 6.墊板 凸模墊板厚度為 8mm，材料采用 45 ，熱處理為淬硬，HRC43—48 拖板厚度取 10mm，材料采用 45 ，熱處理為淬硬，HRC43—48 7.模架的選擇 根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計》圖 2—81 選取凹模周界 L=160mm，B=125mm 參考壓力機 h 的范圍為 165mm≤h≤185mm 選?。? 上模架 16012535 mm （GB2855.5—81） 36

64、 下模架 16012540 mm （GB2855.6—81） 導(dǎo)柱 A20h5150 mm (GB2861.1—81) 導(dǎo)套 A20H68533mm （GB2861.6—81） 選取 20#熱處理滲碳、淬火。硬度 HRC58—62 滲碳層深度 0.8—1.2mm，導(dǎo)柱、 導(dǎo)套配合取 56hH 8.螺釘?shù)倪x擇 ⑴聯(lián)接上模架、凸模固定板和墊板：M8 ⑵聯(lián)接下模架、凹模、凹模墊板：M8 ⑶螺桿：M10 9.定位銷的選擇 ⑴固定上模架、凸模固定板和墊板：Φ6 ⑵固定下模架、凹模、墊塊：Φ6 1 下模座 2 螺釘 3 導(dǎo)柱 4 凹模 5 聚氨酯橡膠 6 凸模固

65、定板 7 防轉(zhuǎn)銷 8 支撐柱 9 上模座 10 圓柱銷 11 螺釘 12 導(dǎo)套 13 模柄 14 圓柱銷 15 墊板 16 固定銷 17 螺釘 18 凸模 19 凹模 20 卸料板 21 卸料螺釘 22 推料板 23 材料 24 定位銷 25 導(dǎo)套 37 圖 8.3 復(fù) 合 模 裝 配 圖 38 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計在忙碌的一學(xué)期中就匆匆的結(jié)束了，有滿足、也有遺憾。這次的畢業(yè) 設(shè)計也可以說是為我的大學(xué)生涯劃上了一個圓滿的句號。 這次，我的畢業(yè)設(shè)計的課題為《“U”型槽沖壓工藝與模具設(shè)計》 。獨立完成這 個設(shè)計任務(wù)課題的要求之一，對于我來講

66、，的確可以算是一次挑戰(zhàn)。一切都要靠自 己的努力來完成。通過這一次的設(shè)計，使我更加進一步掌握了沖壓工藝與模具設(shè)計 的有關(guān)知識與開發(fā)，培養(yǎng)了我獨立思考與解決問題的能力，在整個過程中，遇到了 一些自身無法解決的問題，導(dǎo)致了設(shè)計中的不足，也為此影響了設(shè)計的進度。在這 里特別感謝我的指導(dǎo)老師劉敏老師，能耐心給我指出設(shè)計的缺陷以及解決的方法建 議。使我能夠及時的修正設(shè)計中的錯誤，順利的完成這次設(shè)計任務(wù)。 在這次設(shè)計中由于自身的設(shè)計知識和經(jīng)驗有限，還有很多欠考慮或是不足的地 方，望各位老師見諒！謝謝！ 39 致謝 本文是在論文指導(dǎo)老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的，老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治 學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進取精神對 我產(chǎn)生重要影響。在此次畢業(yè)設(shè)計過程中我也學(xué)到了許多有關(guān)模具設(shè)計方面的知識， 對其現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢有利很大的了解。 通過這次模具設(shè)計，本人在多方面能力都得到了提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計，綜 合運用了本專業(yè)所學(xué)