電器開關(guān)過電片級進模的設計【含CAD圖紙和三維模型】

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Through the analysis we found, double tongue lock accessories is a rectangle with a rectangular, above a two screw hole and the two rectangular holes. Shape depends on the blanking punch finish, rely on punching process to complete. Through the mold design, will be one of the important appraisal in University learning. In the design process, we must first structural, material on the double tongue lock parts to carry on the analysis, select the appropriate mode of production. Material analysis to determine whether a workpiece is suitable for the production of. After going through the thickness of the workpiece to determine the layout of the edge of workpiece, then calculate the layout of the material utilization ratio. The next is the blanking force calculation, through the calculation of blanking pressure to choose suitable stamping equipment. The calculation of the die cutting edge also has its important, only select the appropriate edge eloquence can ensure the life of the mold, improve the mold use rate. Die cutting edge calculation, die structure design is advanced, the calculation for die dimensions by the shape of concave die size to get other fixed plate mould stripper and other dimensions, the final choice of mold and a series of standard parts, the final completion of die design. Keywords: progressing die;stamping process;die design; manufacturability 目 錄 1 前言 1 1.1 沖壓工藝與模具的發(fā)展方向 1 1.1.1成形工藝及模具發(fā)展 1 1.2關(guān)于沖模CAD 2 1.2.1概述沖模設計的優(yōu)化技術(shù) 2 2 電器過電片彎曲件工藝分析 3 2.1 材料分析 3 2.2 零件結(jié)構(gòu) 3 2.3 尺寸精度 3 2.4 毛坯尺寸展開 4 3 沖裁方案的定 5 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 6 4.1 模具類型的選擇 6 4.2 料方式的選擇 6 4.3 定位方式的選擇 6 4.4 卸料、出件方式的選擇 6 4.5 導向方式的選擇 6 5 工藝參數(shù)計算 8 5.1 排樣方式的選擇 8 5.1.1排樣及搭邊值的計算 8 5.1.2距的計算 8 5.1.3條料寬度的確定 9 5.1.4材料利用率的計算 9 5.2 沖壓力的計算 10 5.2.1沖裁力的計算 10 5.2.2彎曲力的計算 11 5.2.3卸料力與推件力的計算 11 5.2.4總沖壓力的計算 12 5.3 壓力機噸位選擇 13 5.4 壓力中心 14 6 刃口尺寸計算 15 6.1 沖裁間隙的確定 15 6.2 刃口尺寸的計算 16 6.3 彎曲模計算 19 7 模具主要零部件的計算 20 7.1 凹模的計算 20 7.1.1凹模外形的計算 20 7.1.2凹模的固定螺孔與定位銷孔大小及間距 21 7.1.3凹模精度與材料的確定 21 7.2 凸模的設計 22 7.2.1凸模結(jié)構(gòu)的確定 22 7.2.2凸模高度的確定 22 7.2.3凸模材料的確定 23 7.2.4凸模強度 25 7.2.5彎曲模的設計 26 7.3 卸料板的設計 29 7.3.1卸料板外型設計 29 7.3.2卸料板材料的選擇 30 7.3.3卸料板整體精度的確定 30 7.3.4彈性元件的選擇 31 7.4 固定板的設計 32 7.5 墊板的設計 32 7.5.1墊板分析 32 7.5.2墊板受力分析 33 7.6 其他零件設計 33 7.6.1定位零件 34 7.6.2導料浮頂裝置 34 7.7上下模座、模柄的選用 35 7.7.1上下模座的選用 35 7.7.2模柄的選用 35 7.7.3螺釘、銷釘?shù)倪x用 36 7.7.4導正銷的選用 37 7.8 總裝配圖 38 7.8.1模具裝配圖 38 7.8.2工作原理 38 8 沖壓設備的校核與選定 40 8.1 沖壓設備的校核與選用 40 9 部分零件加工工藝 41 9.1 加工的分析 41 9.2 沖孔凸模加工工藝 41 9.3 落料凹模的加工工藝 42 設計總結(jié) 43 謝 辭 44 參考文獻 45 附錄 46 畢業(yè)設計（論文）報告紙 第49 頁 共47頁 畢業(yè)設計（論文）報告紙 1 前言 1.1 沖壓工藝與模具的發(fā)展方向 1.1.1 成形工藝及模具發(fā)展 沖壓與鍛造相比，鍛造加工的對象一般都是成塊的料，并且胚料必須熱，，沖壓的技術(shù)經(jīng)驗可以叫做沖壓工藝，沖壓模與塑性及其他冷熱加工方法比，擁有它非常獨特的優(yōu)點,它的生產(chǎn)效率非常的高，，并且，每一次的工作或者每一次的沖壓都可能產(chǎn)生新的零件。 模具作為特殊的工藝裝備，在現(xiàn)在這個社會體現(xiàn)越來越重要的作用，因為模具的發(fā)展，企業(yè)會向人們提供各種各樣的的商品，具體的說，如果考慮到具體的實踐中我們不難發(fā)現(xiàn)，像一些手機，空調(diào)，汽車，玩具等商品，可以精確到魔門生活的每一件產(chǎn)品，都和模具相關(guān)，模具可以采用各種優(yōu)質(zhì)，強度高，耐磨性好的材料用于制造。 模具在消費品，汽車，電子，飛機制造等工業(yè)部門有非常重要甚至不可替代的作用，我國模具行業(yè)增長速度為22%，模具的出口也有廣闊的前景，2003年我國的模具及標準模件的出口額可以達到3.5億美元，比2002年增長34.7%，在今后一段時期對模具的需求會更加的增多。 研磨技術(shù)是使用了許多年好，高的耐磨性，尺寸穩(wěn)定性等特性，是一種很有前途的鋼。特別是對于形狀復雜和高速沖壓模具沖壓，其優(yōu)勢更加突出。這種鋼也適合于注塑油漆和玻璃纖維增??強塑料或金屬粉末模腔作為主成分，芯形狀，閘門等。此外，不同規(guī)格的多樣化，細料的產(chǎn)品的模具鋼，盡可能的產(chǎn)品，以縮短交貨期也是一個重要的方向近年來，沖壓成形工藝有很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、拉深、壓印等，可以進行復雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能對厚度為5~8mm以下的中板或薄板進行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對σb >900MPa的高強度合金材料進行精沖。 由于引入了CAE，沖壓成形已從原來的對應力應變進行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設計。在沖壓毛坯設計方面也開展了計算機輔助設計，可以對排樣或拉深毛坯進行優(yōu)化設計。 此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預報等技術(shù)的發(fā)展，均標志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理論指導的科學階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。 1.2關(guān)于沖模CAD 1.2.1概述沖模設計的優(yōu)化技術(shù) （1）將優(yōu)化方法這門學科靈活的運用到模具的設計中來，就可以模具的最優(yōu)化技術(shù)。也就是說。把優(yōu)化的方法應用在模具的一些工藝參數(shù)和運用在模具的設計上，能達到模具設計的非常好的效果，方法如下 ： ①數(shù)學模型的建立 ②選用一些數(shù)值上的解法 ③求解除最優(yōu)的解 （2）CAD的組成 一般我們所了解的CAD、就是運用計算機去繪圖，達到快速簡便的效果，是專業(yè)技術(shù)人員最簡單的設計工具并且必不可少，CAD的概念其實在20世紀中期就已經(jīng)開始出現(xiàn)，在經(jīng)過漫長的幾十年里一直發(fā)生著變化然而50~60年代里，CAD被視為有趣的但不使用的東西，當硅谷的廣泛應用，使計算機慢慢的模具設計這一行業(yè)所接受。硅片中擁有非常小的集成電路，因此它的我存在，大大減小了計算機的大小，使得計算機比電視還小。隨后，微機出現(xiàn)了，20世紀70年代計算機硬件，軟件的開發(fā)變得非常的迅速，后來，到了80年代，制造與銷售CAD系統(tǒng)變成了當時時代特有的標志。到了21世紀，國外推出額CAD軟件已經(jīng)達到了幾十種。 （3 ）沖模CAD內(nèi)容 ①利用幾何級數(shù)完成一些結(jié)構(gòu)比較復雜的模具的設計 ②建立標準零件和一些典型零部件的圖庫，方便在設計時可以快速的調(diào)用， ③利用這款軟件，結(jié)合計算機進行數(shù)值分析工作，將有限元發(fā)和運用的數(shù)學原理計算方法應用到模具的設計中去。 2 電器過電片彎曲件工藝分析 圖2-1 零件簡圖 生產(chǎn)批量：大批量； 材料：H68； 材料厚度：0.5mm； 未注公差：IT14。 2.1 材料分析 不同的產(chǎn)品從使用的角度出發(fā)，對其中的材料性能，力學的性能都有不同的要求，比如，機械和儀器應該具有一定的強度，硬度、剛度等要求，本次我們所采用的材料為黃銅H68，它的導電性能好，考慮到材料的塑性，材料的抗穩(wěn)能力，以及一些其他因素的影響。選用黃銅H68還是很符合我們的要求，它的各項工藝參數(shù)也符合常規(guī)的標準。 2.2 零件結(jié)構(gòu) 由工件圖看，此工件分為沖孔、沖部分廢料邊、彎曲和落料這幾個程序，將外形視為落料，內(nèi)形視為壓凹、沖孔，故采用級進模沖壓工序，這樣可以大大提高工作效。 2.3 尺寸精度 因為零件尺寸有未標注公差的一般尺寸，通過翻閱資料，在這里我們?nèi)」畹燃墳镮T14級,模具精度取IT7級即可。 外形落料的工藝,因為工件屬于中等尺寸零件，外形不是特別的復雜，尺寸精度要求一般，厚度為0.5mm，采用落料可以加工獲得。 （1）壓凹的工藝性：因為工件是橫豎折形狀，在零件孔的一側(cè)需要進行壓凹處理。 （2）沖孔的工藝性：有一個長圓孔，有一個圓孔，在彎曲后才進行沖孔，長圓孔子之前就已經(jīng)進行沖裁。 （3）開口沖壓工藝性：對材料進行切邊處理，利用沖裁的方法將廢料沖去，尺寸精度要求一般。沖壓就可以滿足。 （4）彎曲的工藝性：零件有彎曲的部分，需要進行彎曲過程，達到一般的要求即可，對尺寸精度要求不高。 2.4 毛坯尺寸展開 工件彎曲部分的內(nèi)倒角為R=1mm。 展開料長度的確定： 表2-1系數(shù)K之值 r/t 0～0.5 0.5～0.8 0.8～2 2～3 3～4 4～5 k 0.16～0.25 025～0.30 0.30～0.35 0.35～0.40 0.40～0.45 0.45～0.50 因為r/t=1/0.5=2 由表1可知中性層的位以系數(shù)為0.35。 可知中中性層的倒角為 所以毛坯圖如2-2所示： 圖2-2 毛坯展開 3 沖裁方案的定 工藝方案的一般選擇原則，我們可以先從它的質(zhì)量，生產(chǎn)的效率，生產(chǎn)過程中相應的一些成本，安全因素進行比較分析，最后確定一個最合適的生產(chǎn)方案。打個比方，如果為了達到高質(zhì)量，很高的相率，極低的消耗材料的目的，并且是大批量生產(chǎn)時我們可以采用高效率的模具，如果為了降低生產(chǎn)的成本，在小批量生產(chǎn)時，采用建議的模具或者一般的模具即可。 通過對工件的分析，要能合理的行成工件，需要經(jīng)過以下的幾個步驟，不難發(fā)現(xiàn)它們分別是先沖孔，再彎曲，最后是落料。因此我們初步采取以下方案。 方案一：單工序模制造和調(diào)試都比較容易第一步是落料，然后沖孔，最后彎曲，彎曲又分為多處彎曲，需要三個彎曲模具完成。 方案二：工件中的落料和沖孔工序依靠沖孔落料復合模來完成，后面的彎曲工序需要采用三個單工序的彎曲模來完成。 方案三：使用級進模生產(chǎn)，可分為成沖長圓孔，然后沖進行彎曲，最后沖孔再落料，這幾道工序可以用級進模直接加工出來的。 方案對比： 方案一：模具結(jié)構(gòu)數(shù)量有多個，而且來回更換模具，導致工件的精度難易保證。 方案二：和方案一樣，由于落料沖孔彎曲需要分為多次，所以工件的精度和定位都不太方便，而且模具數(shù)量較多，成本較高，也不能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。 方案三：采用一副模具完成，級進模里有幾個不同的工序，而且都安裝在同一副模具里，可以直接沖壓出想要的比較復雜，并且能符合要求的東西，我們進行了整合，使用連續(xù)模這個方案最好，能進行很大的量的生產(chǎn)可同時滿足。我們暫時設定的工序如下：先進行沖導正孔、然后再切廢料、進而再進行彎曲、最后落料。中間可以根據(jù)實際情況增加空工位。 三種模具的比較見下表 表2-2單工序模。復合模和連續(xù)模的比較 項目 單工序 復合 連續(xù)模 沖壓件精度 一般較低 中 高級精度 中 高級精度 原材料的要求 一般不高 除條料外，小件也可以用邊角料 條料或者卷料 變更翻轉(zhuǎn)沖壓的方向 允許 不允許 不允許 增加工位數(shù) 可能 有限度 可能 沖模制造的復雜性及價格 結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，便宜 結(jié)構(gòu)復雜，制造難度大，價格高 結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)試難度大，價格高 設備能力 小 中 大 4. 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 4.1 模具類型的選擇 通過工件的工藝分析，以及各生產(chǎn)方案額對比，采用級進模完成工件的生產(chǎn),這樣的操作更加方便，效率更高，成本比其他的低。 4.2 送料方式的選擇 為了實現(xiàn)工件的自動化生產(chǎn)，工件的送料方式的選擇十分重要，在本次設計中，采用自動方式進行送料的機構(gòu)，能夠滿足工件的自動化生產(chǎn)。 4.3 定位方式的選擇 我們的條料是的帶料形式，我們送料的時候采用導料板進行定位，在每一個工序中都采用導正銷進行定位。采用自動送料機進行送料。 4.4 卸料、出件方式的選擇 卸料板通過卸料的螺釘和彈簧等裝在模具上組成的簡單的彈性的卸料裝置，模具為閉合狀態(tài)時，彈簧是被壓著的，當模具進行工作被打開或者上行的時候，在彈簧的的反作用力下推動卸料板往下運動，在平常中我們看到的模具的彈壓卸料板一般都會比凸模底面高出一點的距離，這樣沖壓開始時先壓住料，然后再沖壓；沖壓結(jié)束后，料被順利地卸下。而且卸料板能在工對工件進行作中起到壓料的作用，減少彈簧在運動時又進行反彈的力。 4.5 導向方式的選擇 第一種方案：采用對角導柱模架。在工作的過程中采用對角的導柱它們由于安裝在對角的方向，所以模具上模座滑動的時候所收到的力均勻 ，沒有導致不平衡，另外整體性都相對的穩(wěn)定，模架的滑動都是比較穩(wěn)定的，可以使得模具在使用方面時間變得更長。但是，不太好的一點是由于導柱間的的距離有一定的局限性，條料的寬度不能取得太大 第二種方案：后側(cè)式導柱模架，這種模架的優(yōu)點是條料在寬度省的限制不會很大，但是他的缺點在于整體結(jié)構(gòu)的中心可能會在模具工作的時候產(chǎn)生偏移，，嚴重的情況可能會縮短模架的使用時間。但他的比較的利于操作和對條料的導入。 第三種方案：四導柱模架。這種四個角導柱分布在模架上，不會受到工作中因為導柱和模架之間由于相互運動而產(chǎn)生的偏移或歪斜，一般在大型的企業(yè)就行產(chǎn)品的大量生產(chǎn)時用的比較多，因為它生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量非常的好，但是比較復雜，成本也高。 第四種方案方：中間導柱模架。模架的兩側(cè)安裝有導柱，并且是對稱的。模具工作室它在進行導向的能力上也是非常的完美，瑕疵小。但是只能進行前后送料，大多數(shù)需要人工進行操作。 我在這里選擇的是后側(cè)導柱模架如圖2.3，后側(cè)導柱主要采用左右送料，也可以采用前后送料，因為工件要求的精度還比較的高，并且生產(chǎn)有較高的要求，尺寸符合，。不但能保證工件的正常生產(chǎn)，能夠保證一定的精度，所以選擇第2個方案是最合理的[1]。 圖2.3 后側(cè)導柱模架 5 工藝參數(shù)計算 5.1 排樣方式的選擇 排樣是模具設計的主要依據(jù)，排樣圖的合理或者不合理，直接關(guān)系到模具的設計。因此在設計時我們要全面更加多角度的進行思考，不可盲目大意。 排樣時考慮的條件或問題有很多，包括生產(chǎn)的能力等各種因素[4]。例如：利用率，沖壓力要平衡，各工位的合理性要考慮的周全，對于排樣來說，就要充分的盡可能的減少廢料，使材料得到最大限度的利用。對于多工位級進模具來說，由于生產(chǎn)加工多種方面原因，不可能達到非常高的利用率，總會有廢料。所以最好的方法是從排樣的方式去找解決的辦法，因此采用雙排，多排的方法提高利用率[2]。 我們可以采用有廢料的排樣方式進行排樣，雖然有廢料的產(chǎn)生，但是能夠確保工件的精度能夠達到要求，也能夠減小對模具的損壞，使得模具更加耐用。由于工件一側(cè)彎曲，在這里工件采用了直對排樣的方式，保證彎曲受力的均勻。如圖2.4為一些基本的排樣方法。 圖 2.4排樣的方法 5.1.1排樣及搭邊值的計算 此次設計運用的是彈性卸料裝置，根據(jù)參考書籍[1]查表確定工件的最小的搭邊的值為我們設為0.8mm、1.0mm。但是由于具有切邊工序，需要在保證最小搭邊的基礎上，我們在這里取整。排樣圖在下方 5.1所示。 5.1.2步距的計算 工件進給的長度我們可以稱之為步距，單位mm，當排樣的步距值我們設計好了以后，在該模具相互鄰進兩個工位間的長度必需相當。沖壓過程中每次送料的時候，，步距的大小計算方式，我們可以選擇工件直接的一個標記點，然后送一個步距后，測量相鄰的工件之間的距離是多少。這個距離就是步距的數(shù)值。 步距可定義為： S=L+b (5-1) 式中 ：S—沖裁步距；（mm） L—工件板料的外形的最大距離； b—沿送進方向的搭邊值 在和送料相同的方向上，工件板料的外形的最大距離約為L=6.7毫米, 有上節(jié)可知，送料方向的搭邊調(diào)整為2.3mm，所以我們確定步距： S=L+b=2.3+6.7=9（mm） 5.1.3 條料寬度的確定 由于側(cè)壓裝置的作用,切廢料凸模既能切廢料，又能定距。使條料或帶料始終與導料板（定位基準）靠緊，條料沿此定位基準送進，寬度計算公式如下： (5-2) 式中： B—條料的寬度； D—工件在寬度方向的尺寸； a—制件與材料側(cè)搭邊最小值。 △—條料的剪切偏差 條料的寬度確定公式如下： B=(2×23.25+4.5+2×1)-0.50 =mm 5.1.4 材料利用率的計算 沖裁件的現(xiàn)實的面積與原來利用板料面積的比例[2]， 材料利用率定義為： η=nA/BS×100% (5-3) 式中： η—材料利用率 A—工件的面積，由二維軟件測得：119.5mm2 B—條料寬度 S—沖裁步距 n—一個步距內(nèi)制件數(shù) η=nA/BS×100% =2×119.5/53×9×100% =50.1% 通過計算得材料利用率為50.1%。 圖5.1零件排樣圖 5.2 沖壓力的計算 5.2.1沖裁力的計算 沖裁力可按下式來計算： 為了計算方便，也可以材料的強度極限（Mpa），按下式估算沖裁力 (5-4) 式中：——工件周邊長度（mm）； ——材料厚度（mm）; ——材料抗減強度（）； ——系數(shù)。一般和模具刃口的磨損有關(guān)系，其他對這個因素有影響的因素還包括模具間隙的波動，材料力學性能等，在一般設計的過程中我們?nèi)?1.3。 ——材料的抗拉強度（），一般情況下，材料的，由于一般黃銅的硬度都大于或等于400Mpa，因此區(qū)一個適當?shù)闹虚g值取=450Mpa 計算結(jié)果如下 表5-1各工位情況 工位 類別 周長（mm） 第一工位 沖導正孔 18.8 第二工位 導正孔長圓孔 35.5 第四工位 切廢料 51.1 第九工位 沖孔 28.3 第十一工位 落料 49 總的沖裁力： 5.2.2彎曲力的計算 由于零件對稱布局，所以屬于兩次U形彎曲，計算的時候按照以下公式進行。如圖5.2 U形工件計算如下，帶入數(shù)據(jù)得出：其中，b=5mm. r=1mm.k取1.3 (5-5) 如下圖所示。b=5mm. r=1mm.k取1.3 圖5.2 彎曲工序圖 5.2.3 卸料力與推件力的計算 沖裁竣事的時候，經(jīng)常有一些廢物會塞在凹模內(nèi)，要使沖裁工作繼續(xù)，必需將卡在凹模內(nèi)工件或者是廢料弄出來。如下圖5-3 圖5.3卸料推件力 有很多因素影響力的大小，比如選擇的不同的材料、以及毛坯的厚度和不同種類，沖裁時候選擇間隙的尺寸都可能會影響卸料力、推件力以及頂出力的計算，計算的時候選取常用的公式計算： (5-6) n (5-7) 式中：——沖裁力（）； ——卸料力 ——推件力 ——頂件力 表5-2各項力的系數(shù)如下表 沖壓結(jié)束后廢料由下方的漏料孔落下的，其中工件時數(shù)由公式計算：推件力計算的時候按一次卡在凹模洞口內(nèi)的零件數(shù)目個工件，帶入數(shù)據(jù)進行計算得： n=h/t=2.5/0.5=5 F總=F沖+F卸+F推 (5-8) 通過查表得 通過計算得出卸料力和退料力： F卸=0.045×41.2KN=1.9KN F推=5×0.005×41.2KN=11.4KN 5.2.4 總沖壓力的計算 各個工位的總沖壓力如下： 模具總沖壓力為模具各個工步的沖壓力總和； 5.3 壓力機噸位選擇 通過分析零件的出產(chǎn)數(shù)目的多少，加工工序要領和性質(zhì)，沖壓零部件的尺寸，形狀和精度等各方面作為沖壓的設備的選擇基準。下表為選擇的參考。 表5-3 按沖壓件大小選 零件大小 選用壓力機類型 特點 適用工序 小型或中型 開試或半閉式機械壓力機 C型或整體式機身：重量輕，操作方便，價格低廉 分離及成形 大中型 閉式機械壓力機 組合式機身：重量重，工作平穩(wěn) 分離，成形 表5-4 按生產(chǎn)批量選擇壓力設 零件批量 沖壓設備類型 特點 適用工序 小批量薄板 通用機械壓力機 速度快，生產(chǎn)效率高質(zhì)量比較穩(wěn)定 各種工序 小批量厚板 液壓機 行程不固定，不會因超載而損壞設備 拉深，脹形，彎曲等 大中批量 高速壓力機多工位自動壓力機 高效率，消除半成品堆堵等問題 沖裁各種工序 本模具在沖裁過程中總的沖壓力，初步我們開始選擇壓力機型號為J23-16壓力機，具體參數(shù)如下。 表5-5 開式壓力機規(guī)格及參數(shù) 型號 J23-16 J23-25 J23-35 J23-63 公稱壓力/KN 160 250 350 630 滑塊行程/mm 55 65 100 120 最大閉合高度/mm 220 270 290 360 閉合高度調(diào)節(jié)/mm 45 55 60 70 滑塊中心線至床身 距離/mm 160 200 200 300 滑塊底面尺寸/mm 前后 180· 220 220 300 左右 200 250 250 260 模柄孔尺寸/mm 直徑 40 40 40 50 深度 60 60 60 80 5．4壓力中心 一般情況下，簡單的沖裁件，它的壓力中心一般在它的幾何中心，而本工件時形狀比較復雜的，將它分解成幾個簡單的部分，然后分別計算各個部分受到的力的合力。對于規(guī)則的圖形，一般選擇幾何中心作為模具的壓力中心，而無需計算，如果工件比較復雜，或者有多個凸模，我們可以采用解析法進行詳細的計算。簡單的幾何圖形，對稱壓力中心位于幾何中心，沖壓直線段，壓力中心位于線段中心，通過公式，帶入數(shù)據(jù)可以計算。 選坐標XOY。如圖。 Xn = L1X1+L2X2+……LnXn/（L1+L2+……Ln） =9.425×2×0+13.025×2×24+14.137×2×46.5+55×2×46.5+26.945×2×105/(9.425×2+13.025×2+14.137×2+55×2+26.945×2) =45 Yn = L1Y1+L2Y2+……LnYn/（L1+L2+……Ln） =9.425×2×5.7+13.025×2×23.8+14.137×2×34.2+55×2×8.7+26.945×2×11.2/(9.425×2+13.025×2+14.137×2+55×2+26.945×2) =13.4 圖5.4壓力中心的計算 6 刃口尺寸計算 6.1 沖裁間隙的確定 一般間隙的大小會影響其工件的品質(zhì)，凸模和凹模刃口之間的縫隙為沖裁的間隙，如果間隙偏大或過偏小都是不好的，沖裁間隙大時，變形區(qū)材料受到的拉應力的作用變的比較大，沖裁結(jié)束后因材料彈性恢復 如下圖，Z表示雙邊間隙，Z為正值，也可為負值，一般均為正值。設計模具時間隙要選擇合理的，尺寸精度才能滿足產(chǎn)品的要求，沖裁力就會變小、模具就更加的耐用，沖裁件的質(zhì)量才能以保證[1] 圖6.1 沖裁間隙圖 根據(jù)實用間隙表查參考文獻[2]，查得材料間隙為0.04，0.06。 表6-1雙邊間隙mm 材料 厚度 08、10、20、35、 09Mn、Q235 16Mn 40、50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于0.5 極小間隙（或無間隙） 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2刃口尺寸的計算 （1）刃口尺寸確定的原則 凸、凹模刃口尺寸公差的選擇和計算，是一個很的重要的環(huán)節(jié)，會明顯的影響到?jīng)_生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟效果，必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律進行合理充分的考慮，遵循以下原則如下表總結(jié)： 表6-2 沖裁模的設計原則 沖裁類型 選擇原則 落料模在設計時 應以凹模尺寸為基準，間隙區(qū)在凸模上，靠減小其尺寸獲得；設計沖孔時，應以凸模為基準，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得 據(jù)沖模磨損規(guī)律 凹模磨損使落料件輪廓尺寸增大，因此，設計落料模時，凹模的刃口尺寸應等于接近于工件下極限尺寸，模的磨損使沖孔件孔徑尺寸減小，因此，設計沖孔模時，模的刃口尺寸等于或接近于工件的上極限尺寸。 沖裁模在使用中 刃口的磨損結(jié)果造成間隙不斷增大，因此設計時無論是落料模還是沖孔模，新模的間隙都必須選取最小合理間隙Z使模具具有較長的壽命 模具凸模和凹模一般容易磨損，所以我們要通過計算，還求出合理的凸凹模的尺寸公差和偏差，其中有一種方法為凸凹模分別加工法計算；還有一種方法，就是采用配合法。 在這里我們采用的是配合加工法，這個方法比較適合于薄料的沖件，或者是形狀復雜的工件，一般這個方法不用校核雙邊間隙。 采用配作的方式，可以簡化我們計算的工作，從而降低模具的設計和制作成本，因此為了降低成本，提高勞動生產(chǎn)效率，我們可以采用配作的方式來計算凸模和凹模的刃口 （1）凸凹?；蛘咄鼓Ｔ谀＞吖ぷ鬟^程中尺寸會不斷增大---第一類尺寸A --- Aj=(Amax-x△) (6-1) （2） 凹模或者凸模在模具工作過程中尺寸會不斷減少---第一類尺寸B Bj=(Bmin+x△) (6-2) （3）磨損不變尺寸（C類尺寸）凹?；蛘咄鼓Ｔ谀＞吖ぷ鬟^程中尺寸會不變化---第一類尺寸C Cj=(Cmin+) (6-3) 其中，x為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度IT10級以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 對于沖制形狀比較復雜或相對薄料的沖裁件的沖模，或小批量單件生產(chǎn)的沖模，一般采用配作加工法。這種加工方法的優(yōu)點是，由配制來保證模具間隙，具有比較簡單的工藝性，尺寸標注簡單， 沖孔凸模刃口計算公式： 減小的尺寸 (6-4) 增大的尺寸 （6-5） 不變的尺寸 Cj=(Cmin+) （6-6） 式中A、B、C——凸模刃口尺寸； x值由參考文獻可得； 模具公差δ由參考文獻[2]表3-12處可得。 (1) 工位 1沖導正孔凸模刃口尺寸，圖6.4，直徑3mm： 應用公式:其中工差等級我們在這里取IT14， 計算， D＝（3+0.5×0.25）＝3.1250-0.02mm (2)工位2 長圓孔凸模刃口，其中沖的尺如圖6.4所示 應用公式: 計算， A1=（1.5+0.05×0.25）＝1.625mm (3)工位4 切廢料凸模刃口： 應用公式:如圖6.5所示 計算， A2=(9+0.5×0.36)0-0.09=9.15mm A3=(5+1×0.30)=5.14mm (4)工位10 落料凸模刃口： 應用公式:如圖6.6所示 計算 A2=(6.7+0.5×0.36)=6.52mm 有的未標注的，按IT14級處理，取 x=0.5。 在所有的尺寸中， A類尺寸：、、、 B類尺寸：、 C類尺寸： 其中計算的結(jié)果如下表6-3所示 表 6-3工作零件刃口尺寸計算 類型 尺寸 計算 結(jié)果 A B C Cj=(Cmin+) 6.3彎曲模計算 彎曲模的刃口尺寸計算 彎曲時，間隙的取值是關(guān)鍵，如果間隙小摩擦力比較大，就會導致彎曲力比較大，如果間隙過大，會導致工件的回彈比較明顯，而導致工件的精度得不到保障。彎曲時，帶入數(shù)據(jù)得出間隙。 （6-5） 式中 ——凸凹模的單面間隙； t——材料的公稱厚度； n——系數(shù)，查表，取n=0.05。 代入公式可得：。 有工件的尺寸可一直，彎曲件的尺寸為工件的外形尺寸，所以我們計算的時候應以凹模為準，然后凸模進行配作。保證凸凹模間隙進行調(diào)整，查表[1] 彎曲時彎曲一邊。所以只要保證凸模寬度尺寸不小于彎曲邊寬度即可，沖彎曲半徑，按照一般的情況的彎曲半徑部彎曲應不小于，因此在我們的設計應為彎曲半徑部的沖頭的半徑的設計（見圖6.6），的單倍型值彎曲沖頭和就在這里一邊模隙凹?？壮叽缭O計【3】。 圖6.6 彎曲示意圖 7模具主要零部件的計算 我們在設計模具的一些零部件時，模具的主要零部件一般情況下都可以參照國家的標準，在這里我們得首先把凹模的尺寸計算出來，有了凹模，我們就可以把卸料板，固定板，卸料板等零部件設計出來，另外，在模具進行設計時，我們要了解這些零部件設計的一些作用，及其設計的依據(jù)，一般設計直接與沖壓件有關(guān)聯(lián)的部分時，其余都可以從標準件中進行選取，標準化簡化了模具設計，還使得設計用的時間大大的減小，提高了效率，下面分別介紹各個零部件的設計。 7.1 凹模的計算 7.1.1 凹模外形的計算 凹模的形狀一般和沖壓件的材質(zhì)以及厚度有關(guān)，其主要決定因素的為工件的厚度。有了厚度，我們即可參照一些公式，來完成凹模的設計。。 凹模板厚度尺寸 H=Kb1 (7-1) 凹模板型孔和邊的距離尺寸 c≥1.5H （7-2） 最終凹模的邊長 L=b1+2c (7-3) 最終凹模的寬帶 B=b2+2c (7-4) 式中：b1-工件的長度方向的最大尺寸； b2-工件彎曲件件的寬帶方向最大外形尺寸，本次設計對排，所以要按兩個件的寬度，取b2=50； K-系數(shù)，主要受到材料厚度的影響，查表10【2】。 表7-1系數(shù)K值 材料料寬s/mm 材料厚度t/mm ≤1 >1～3 >3～6 ≤50 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 >50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 >100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 >200 0.10～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22 查表7-1得：K=0.4。 由公式（7-1）凹模板的尺寸計算如下： 凹模厚度： H=Kb2 =0.4×50 =20（mm） 由公式（7-2）得凹模邊壁厚： c>1.5H =1.5×20=30mm 取凹模邊壁厚為30mm。 凹模的寬度 L=b1+2c= 50+2×30=110 另外通過分析模具，還要結(jié)合排樣圖，刃口，空的排放等幾個方面，來設計凹模板的長、寬的尺寸。還要考慮模架的選擇，綜合一些標準件作參考最后經(jīng)過一些經(jīng)驗和仔細的對比。 結(jié)合模具結(jié)構(gòu)取整后取：L×B×H=160mm×110mm×30mm 7.1.2 凹模的固定螺孔與定位銷孔大小及間距 螺釘，銷釘，等在凹模上的位置有一定的要求 1、一般情況下A大于或等于螺孔直徑的1.3到1.5倍/ 2、一般情況D大于或等于銷孔直徑的1到2倍 3、C 大于或者等于螺孔直徑1到1.3倍，具體的取值參照下表。 表7-2 螺孔。銷釘之間距離 7.1.3 凹模精度與材料的確定 凹模在模具設計中是模具設計的核心零件，而且也要靠凹模來保證工件的精度和表面光滑度，所以它精度和表面粗糙度一定不能太低，否則會降低工件的成品率，通過查找資料我們可以發(fā)現(xiàn)常用的材料我們可以使用選擇Cr12，因為Cr12有非常大的輕度和硬度，比較耐磨。平行度一般選擇0.02，根據(jù)具體可以參照下表，內(nèi)型腔的的精度為IT7級。凹模的二維圖和三維圖如圖7.1下所示。 圖7.1凹模 7.2 凸模的設計 7.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 凸模是模具工作的重要零件，和凹模的作用都是不可以缺少的零部件，圓形凸模非圓形凸模、平刃口和斜刃口等凸模，凸模的選擇應該能夠保證足夠的穩(wěn)定和工作的可行性，當損壞和修理時應該保證拆裝方便，便于維修。 凸模結(jié)構(gòu)我們在這里設計為直柱形的，然后再利用臺階對其進行固定【1】。 7.2.2 凸模高度的確定 凸模高度要根據(jù)模具的實際情況，凸模的結(jié)構(gòu)尺寸計算示意圖如下。 圖7.2凸模高度尺寸 由上面的圖及得到凸模的高度： L=h1+h2+H (7-5) 式中: h1-固定板厚度h1=20mm； h2-卸料板厚度，橡膠或彈簧的高度，可得：h2=30mm； H-附加長度修磨量為為2.5。 由公式(7-5)得： L=20+30+2.5=52.5(mm) 7.2.3 凸模材料的確定 本模具需要有比較高的耐磨性和較長的壽命，并且在沖壓過程中，要持續(xù)的受到?jīng)_壓力，所以我們需要選擇強度和韌性都比較好的材料。所以我們選擇Cr12，能很好的滿足電器過電片彎曲件生產(chǎn)的需要，模具材料熱處理為HRC58～62HRC。7.2.4 凸模精度的確定 根據(jù)實際需要，，表面粗糙度為Ra0.8um。選擇IT7級。 1．沖導正孔凸模如圖7-3 圖7.3沖導正孔凸模 2．沖長圓孔凸模，其中各尺寸如圖7.4所示。 圖7.4沖長圓孔凸模 3．切廢料凸模，其中各尺寸如圖7.5所示。 圖7.5切邊凸模 4．沖孔凸模，各尺寸如下圖7.6所示 圖7.6沖孔凸模 7.2.4 凸模強度 1.壓應力的校核 一般在進行校核時候，我們都要依據(jù)凸模材料需要的應力應該小于凸模承受的最大壓應力。 Ps≤[δ壓] p——最大沖裁力 s——凸模刃口面積 其中P=LTτ L——周長 t——料厚 τ——抗剪切強度，一般τ=0.8σ b ，由上面的計由上面的計算得到 所以 Ps =0.8×450=360MPa所以有導正孔凸模周長為9.4mm，面積為，沖長圓孔周長17.7mm 沖孔周長13.1mm 1）對于沖導正孔凸模： L=9.42mm s=7.16 帶入公式有 PS=LTτS=9.42×0.5×360/7.16=236.8mp≤δ壓 2）對于沖長圓孔凸模： L=17.7mm s=15.6 帶入公式有 PS=LTτS=17.7×0.5×360/15.6=204.2Mpa≤δ壓 3)對于沖孔凸模： L=13.1mm S=15.9 帶入公式有 PS=LTτS=13.1×0.5×360/15.9=143.8MPa≤δ壓 通過計算，我們可以不難看出，基本上都符合要求，滿足了所需的強度要求 2 失穩(wěn)力的校核 因為凸模有卸料板的導向，我們用公式 lmax=π8 Ed3tτ 式中：Lmax—凸模最大允許長度mm E—凸模材料彈性模量 取210000（Mpa） d—沖孔直徑mm τ—沖件材料抗剪強度mm 這里取360Mpa（黃銅H68），由上面出。 由于孔?3為所有的凸模中直徑最小的，要是他能滿足要求，其他的肯定也不會不滿足。因此帶入公式有 lmax=π8 Ed3tτ=π8 21000×30.5×3603=69mm 在上面的設計中，凸模的長度我們已經(jīng)設計為52.5mm，顯然69mm＞52.5mm，因此符合要求，故所有的凸模都符合彎曲要求。 7.2.5彎曲模的設計 1.彎曲模工藝性 級進彎曲模是指彎曲采用級進模在多個工位上分布彎曲成形，在即進模上，彎曲工序往往比單工序模更加的復雜，級進彎曲模一般有沖裁工序和彎曲工序組合而成。級進彎曲工藝性應注意以下: （1）.在彎曲的地方R應該設計合理，不能太大。 由于在材料彎曲的過程中，工件內(nèi)部的材料受壓，則會受到壓應力的作用，而彎曲處外面的材料受拉 ，既拉應力的作用[3]。如果彎曲半徑變小納悶它的變形程度會增大，如果彎曲半徑設計太小，材料外層手打的力會變大，遠遠超出了它所承受的范圍，則可能會對材料或者工件造成破壞 （2）彎曲的直邊高度不應太短。 （3）孔距不能太小 （4） 彎曲件幾何形狀會改變的。設計者一般會把彎曲件設計成對稱的形狀，這樣的話在工作或者是沖壓的過程中，收到的力比較均勻，。這樣制造出來的工件質(zhì)量更好 2.彎曲模設計注意事項 （1）當把毛坯放入到模具中，應該設計一個好的定位裝置 當材料被壓彎曲時，應該對其進行固定，不讓它滑動 （2）一般設計完成一次設計時，應該進行力的計算，去驗證是否合理 （3）模具在進行作業(yè)必須保證其對人身的安全，以及機器或者模具的安全性 （4）般彎曲時應使其對稱，可以保證受力均勻。 3.彎曲模工作部分尺寸計算 3.1 彎曲凹模的設計 1） 第一凹模圓角半徑不應該太小，內(nèi)側(cè)里面半徑應該作為凸模的圓角半徑的參考值。對于我的工件，因為它是U形的工件，所以再設計的時候，應該合理的取凸凹模的間隙 2） 彎曲時，U形件的彎曲，確定間隙是個重要的問題，因為如果選擇的間隙太小的話，它們在工作時靠的比較的進，導致兩者的接觸較多，產(chǎn)生的相互摩擦力比較大，就會導致彎曲力比較大，如果間隙設計的過大，會導致工件的回彈比較明顯[2]，而導致工件的精度得不到保障一般情況下單邊間隙取z/2。 3） 彎曲時，帶入數(shù)據(jù)得出間隙。 （6-1） 式中 ——凸凹模的單面間隙； t——材料的公稱厚度； n——系數(shù)，查表，取0.05。 代入公式可得：。 由零件的形狀可以看出，彎曲時只是彎曲一邊。所以只要保證凸模寬度尺不小于彎曲邊寬度即可。R彎曲≥，故因此凸模的圓角半徑和彎曲部分的圓角半徑一樣（見圖7.7），凹模孔尺寸為單倍彎曲凸模與凹模的單面間隙值，有排樣圖我們知道在進行彎曲部分時，我們需要將長為51mm，寬為5mm的材料進行彎曲，如下圖，彎曲成形后，我們需要的是二次彎曲，我們的工件變成的形狀，根據(jù)零件的要求，我們就可以計設計出凹模夫人寬度為23.4mm，由于彎曲件彎曲部分5.7.所以固定彎曲的深度我們設計為5.7mm，就是凹下的地方與凹模面的距離。 通過上面的分析我們