多工位級進模畢業(yè)設計論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　多工位級進模是在普通模具的基礎上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具。是技術密集型模具的總要代表，是沖模的發(fā)展方向之一。在模具設計前必須對工件進行全面的分析，然后確定工件的沖壓成型方案，正確設計模具的結構和模具零件的加工工藝規(guī)程，以獲得最佳的技術經濟效益。</p><p>　　本次設計的零件為板

2、料沖裁彎曲件—銜鐵，銜鐵采用的材料為電工純鐵，厚度1.8mm保證了足夠的強度和硬度。該零件的外形簡單，利于合理排樣、減小廢料。此材料具有良好的塑性及較高的彈性、較高的沖裁性和良好的彎曲性。</p><p>　　關鍵詞：級進模；沖裁；彎曲；排樣；設計</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Multi-posit

3、ion progressive which is developed on the basis of the general mold is a mold of high precision, high efficiency, and high durability. Multi-position progressive that is the development of mold is the present of technolo

4、gy-intensive mol. A comprehensive analysis of the workpiece must be made before the mold design. Making a workpiece program and designing the structure correctly after the analysis.</p><p>　　The parts of the

5、 design is bengding sheet metal parts-the armature iron that is made by electrical iron.The thickness of the iron is 1.8mm which can ensure the strength and the hardness. The parts is of simple shape that conducive to a

6、layout and reducing waste. The blanking of the material is good and it has good plasticity.</p><p>　　Key words: progressive die; punching; bending; layout; design</p><p><b>　　目 錄</b&g

7、t;</p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　1.1 畢業(yè)設計目的2</p><p>　　1.2 畢業(yè)設計任務2</p><p>　　2 制件的結構及工藝性分析3</p><p>　　2.1 產品設計要求3</p><p>　　

8、2.2 對工件沖裁部分進行工藝性分析3</p><p>　　2.3 對工件彎曲部分進行工藝性分析4</p><p>　　3 工藝方案的確定5</p><p>　　3.1 工藝方案的分析5</p><p>　　3.2 各個方案優(yōu)缺點的分析5</p><p>　　4 模具的工藝計算7</p&g

9、t;<p>　　4.1 毛坯尺寸的計算7</p><p>　　4.1.1 制件的中性層半徑7</p><p>　　4.2.2 制件坯料的展開長度7</p><p>　　4.2 排樣的設計計算8</p><p>　　4.2.1 初擬排樣方案8</p><p>　　4.2.2 比較各方案的優(yōu)

10、缺點9</p><p>　　4.2.3 初定條料的寬和步距9</p><p>　　4.2.4 選取條料9</p><p>　　4.2.5 根據所選條料規(guī)格，計算所需再加工的板料尺寸10</p><p>　　4.2.6 材料利用率10</p><p>　　4.2.7 設計沖裁順序及沖裁工序的組合10

11、</p><p>　　4.2.8 排樣圖11</p><p>　　4.3 沖裁力及彎曲力的計算12</p><p>　　4.3.1 沖壓力12</p><p>　　4.3.2 彎曲力14</p><p>　　4.3.3 模具所需要的合力15</p><p>　　4.4 沖壓

12、設備的選擇15</p><p>　　4.5 模具壓力中心的計算16</p><p>　　4.6 凸凹模刃口尺寸計算18</p><p>　　4.6.1 沖孔落料的凸、凹模尺寸計算18</p><p>　　4.6.2 彎曲模工作部分尺寸計算22</p><p>　　4.7 彈性原件的選擇與計算22&

13、lt;/p><p>　　5 多工位級進模主要零部件設計24</p><p>　　5.1 模架及其組成零件24</p><p>　　5.2 凸、凹模結構設計25</p><p>　　5.2.1 凹模結構設計25</p><p>　　5.2.2 凹模外形尺寸27</p><p>　　5.3 凸

14、模結構設計28</p><p>　　5.3.1 凸模固定結構形式28</p><p>　　5.3.2 凸模結構組成29</p><p>　　5.3.3 凸模強度的校核29</p><p>　　5.4 模具閉合高度的確定30</p><p>　　5.5 輔助零件的設計30</p><p&g

15、t;　　5.5.1 導向零件的設計30</p><p>　　5.5.2 導柱、導套的設計31</p><p>　　5.5.3 固定與聯(lián)接零件的設計與選取31</p><p>　　6 模具材料的選擇和加工34</p><p>　　6.1 模具材料的選擇34</p><p>　　6.1.1 選取模具材料的一般原

16、則34</p><p>　　6.1.1 模具零件材料的選取和熱處理要求34</p><p>　　6.2 模具零件的加工35</p><p>　　6.2.1 凹模的機構特點和技術要求35</p><p>　　6.2.2 凹模的加工要求35</p><p>　　6.2.3 沖裁模凸模的制造工藝過程

17、36</p><p>　　6.2.3 沖裁模凹模的制造工藝過程36</p><p>　　6.3 材料熱處理37</p><p>　　6.3.1 模具熱處理基本要求37</p><p>　　6.3.2 模具用剛的處理過程及硬度要求37</p><p>　　7 模具的裝配與調試39</p>&l

18、t;p>　　7.1 模具裝配的概述39</p><p>　　7.2 模具零件的固定方法39</p><p>　　7.3 冷沖模的裝配39</p><p>　　7.3.1 組件裝配40</p><p>　　7.3.2 級進模的裝配方法40</p><p><b>　　結束語42</b&g

19、t;</p><p><b>　　參考文獻44</b></p><p><b>　　致謝45</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　冷沖壓工藝操作簡單，便于實現機械化和自動化，適合于較大批量零件的生產，其制品一般都不需要進一步的機械加工

20、，尺寸精度和互換性也都比較好。</p><p>　　它在航空、汽車、電機電器精密儀表等工業(yè)中占有十分重要的地位。據有關統(tǒng)計資料介紹，在電機及儀器儀表生產中，有60%－70%的零件是采用冷沖壓工藝來實現的。此外，隨著人們物質生活水平的提高，在諸如家電、電子元器件領域內，冷沖壓加工量也占有相當大的比例。可見，支持和促進冷沖壓加工技術，對發(fā)展國民經濟和加速工業(yè)化建設，具有十分重要的意義。</p><

21、p>　　模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是工業(yè)生產的重要工藝裝備。先進國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位，發(fā)展為獨立的行業(yè)。近20多年來，美國、日本、德國等發(fā)的國家的模具總產值都已超過機床總產值，世界模具市場總量已大600－650億美元。在我國，1998年3月在《國務院關于當前產業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位，生產和基本建設列第二位。1999年和2002年間，國家計委和科技部又相繼把模具及其加工技術和設備列入

22、《當前國家重點鼓勵發(fā)展的行業(yè)、產品和技術目錄》、《當前國家優(yōu)先發(fā)展的高科技產品化要點指南（目錄）》中，把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經濟的重要位置。目前，我國沖壓模具的產值占模具總產值的40％以上，處于主導地位。</p><p>　　近年來，我國模具工業(yè)的技術水平已經取得了長足的進步，大型、精密、復雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。其中，以大型復雜沖壓模具以及汽車覆蓋件模具為代表，已經能夠生產部分新型轎車的覆蓋件專

23、用模具。另外，體現高水平制造技術的多工位級進模具，已從電機內部部件、各種電器部件、，擴展到接插件、電子零部件、空調器散熱片等家電專用模具。</p><p><b>　　對個人來說：</b></p><p>　　能夠全面考察我對專業(yè)基礎知識和機械設計基礎知識的學習和掌握情況，讓我在設計中及時發(fā)現自己的不足之處，以便及時改正。</p><p>　　

24、能夠讓我更多地了解有關模具生產的過程和工藝方案；更熟練地掌握計算機應用軟件AutoCAD、Pro/e、UG等。</p><p>　　能夠讓我認識到自己的真正能力，最大限度地激發(fā)潛能，提高自身的設計能力。能夠讓我牢固地掌握查閱文獻資料的方法，養(yǎng)成良好的獨立自主能力</p><p>　　（4）本次設計將是我對大學4年里的學習和工作的一次深刻的檢查，也是本身能力的具體體現，必將為以后的工作起到很

25、多的促進作用</p><p>　　1.1 畢業(yè)設計目的</p><p>　　1.鞏固大學四年所學理論知識，通過畢業(yè)設計加強各學科之間聯(lián)系與應用。</p><p>　　2.提高自身的獨立處理問題的能力，包括：鍛煉查閱相關資料的能力、翻譯外文資料的能力，加強運用相關手冊、國家標準、參考資料進行獨立設計的能力，以及獨立完成課題調研的能力等。</p><

26、;p>　　3.加強自己理論聯(lián)系實際的能力，學會把四年來所學的理論知識與實際生產中有關模具的問題聯(lián)系起來。</p><p>　　4.在設計的過程中，能夠及時發(fā)現自己的不足并予以改正。</p><p>　　5.鞏固掌握模具設計的基本方法和步驟，建立正確的模具設計理念，熟練掌握模具設計過程中的各種設計方法，為畢業(yè)后步入工作崗位打好堅實的基礎。</p><p>　　6

27、.熟練掌握模具設計相關繪圖軟件的使用方法，提高自己的計算機應用能力。</p><p>　　1.2 畢業(yè)設計任務</p><p>　　一、設計題目：銜鐵零件的模具設計與制造</p><p><b>　　二、材料：電工純鐵</b></p><p>　　三、厚度：1.8毫米</p><p><b

28、>　　四、技術要求</b></p><p>　　1.制件的制造精度為IT11，表面要求無毛刺。</p><p>　　2.制件的生產批量為大批量生產。</p><p><b>　　五、制件圖</b></p><p><b>　　圖1-1 銜鐵零件</b></p><

29、;p>　　制件的結構及工藝性分析</p><p>　　2.1 產品設計要求</p><p>　　銜鐵零件級進模設計：工件如圖2-1所示，材料為電工純鐵，厚度t=1.8mm，大批量生產。</p><p><b>　　圖2-1 銜鐵零件</b></p><p>　　2.2 對工件沖裁部分進行工藝性分析</p&

30、gt;<p>　　如沖裁件的工藝性是指對沖壓工藝的適應性，即沖裁講的形狀、材料、尺寸精度以及其他技術要求是否適應沖裁加工的工藝要求，是從沖壓加工的角度對沖裁件的設計提出的工藝要求。因此，沖裁工藝分析對制定合理的沖裁工藝設計方案相當重要。良好的工藝性和工藝方案可以用最少的工序數量，最少的材料和工時，以最經濟的方法保質保量的加工沖裁件。</p><p>　　1．此工件的形狀較簡單、規(guī)則，其展開坯料為對稱

31、形狀，排樣時能符合少廢料排樣。</p><p>　　2．工件的內、外轉角處沒有尖銳的清角</p><p>　　3．工件形狀沒有過長的懸臂或過窄的凹槽。</p><p>　　4．工件上有孔徑較小的孔，工件上最小的孔徑Dmin=1mm＞1t=1.8mm，符合沖裁要求。</p><p>　　5．工件上孔與孔之間，孔與外形邊緣的尺寸均大于等于(1~1

32、.5)t =1.8mm，符合沖裁要求。</p><p>　　6．沖裁件能達到的尺寸精度一般為IT8～IT13，可選其尺寸精度為IT11，取制件的沖裁粗糙度為3.2。</p><p>　　2.3 對工件彎曲部分進行工藝性分析</p><p>　　彎曲件的工藝性是指彎曲間的形狀、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要求。良好的工藝性不僅能夠簡化模具設

33、計，簡化工藝過程和提高生產效率，而且能夠提高彎曲件的精度，避免各種彎曲缺陷使之成形，提高材料利用率和降低成本。因此進行彎曲的工藝分析，對于制定合理的彎曲工序相當的重要。</p><p>　　1．由于制件需要彎曲，制件材料的選取應選取低碳鋼，因為低碳鋼的回彈較小，選取材料為電工純鐵。</p><p>　　2．彎曲半徑：彎曲件的半徑尺寸不宜小于最小彎曲半徑Rmin，以免產生裂紋。

34、 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。</p><p>　　表2-1 板料最小彎曲半徑 （摘自[1]中表3-1）</p><p>　　注：t為材料厚度，單位為mm。</p><p>　　銜鐵件所用材料為電工純鐵，因此其最小彎曲半徑Rmin=0.8t=1.44mm，由制件圖可知，制件的最小彎曲半徑為2.5mm。符合彎曲加工的工

35、藝要求。</p><p>　　2、彎曲件直邊高度 為了保證彎曲件的直邊部分平直，其直邊高度不小于2t.若h<2t,則須在彎曲圓角處于壓槽后再彎曲；或加長直邊部分，帶彎曲后再切掉多余的部分。所以符合要求</p><p>　　3、彎曲件孔邊距 當彎曲帶孔的工件時。如孔位于彎曲變形區(qū)附近，則彎曲后孔的形狀會發(fā)生改變，為了避免這種缺陷的出現必須使孔處于變形區(qū)之外?？走叺綇澢霃街行牡淖钚【嚯x

36、s應滿足：當t<2mm時，s=8.5>1.5t=2.7。</p><p>　　3 工藝方案的確定</p><p>　　3.1 工藝方案的分析</p><p><b>　　方案1．單工序模：</b></p><p>　　包括沖孔模和落料模和彎曲模，先用落料模落料后，再用沖孔模沖孔，最后彎曲。</p&g

37、t;<p><b>　　方案2．單工序模：</b></p><p>　　包括沖孔模和落料模和彎曲模， 先用落料模落料后，再用彎曲模彎曲，最后沖孔。</p><p><b>　　方案3．復合模：</b></p><p>　　沖孔、彎曲、落料一次完成。</p><p><b>　

38、　方案4．級進模：</b></p><p>　　先彎曲，再沖孔，最后切斷。</p><p>　　3.2 各個方案優(yōu)缺點的分析</p><p>　　1．單工序模的優(yōu)點為制造簡單，生產周期短，生產效率高，模具結構簡單，</p><p>　　成本低，沖壓是不受材料、厚度、外形、尺寸等條件的限制。缺點為工件尺寸精度低，并且一個工件的沖裁

39、制造所需要模具的數量多，不便于管理。同時，所占用的設備多，適于小批量生產，生產效率低。</p><p>　　2．復合模是在壓力機一次沖程中，經一次送料定位，在模具的同一部位可以同時完成幾道沖裁工序的模具。復合模同連續(xù)模一樣，也是在簡單模的基礎上發(fā)展起來的一種較先進的模具。與連續(xù)模比較，復合模沖裁件的相互位置精度高，對條料的定位精度要求低，復合模的輪廓尺寸較小。復合模雖然生產效率高，沖壓件精度高，但模具結構復雜，制

40、造精度要求高，制造難度大。復合模適用于生產批量大、精度要求高、內外形尺寸差較大的沖裁件。</p><p>　　3．級進模是在單工序沖?；A上發(fā)展起來的一種多工序、高效率沖模。在壓力機一次沖程中，級進模在其有規(guī)律排列的幾個工位上分別完成一部分沖裁工序，在最后工位沖出完整工件。因級進模是連續(xù)沖壓，生產過程中相當于每次沖程沖制一個工件，故生產效率高，適用于大批量生產。級進模沖裁可以減少模具數量和設備數量，操作方便安全，

41、便于實現沖壓生產自動化。但級進模結構復雜，制造困難，制造成本高。由于各個工序是在不同的工位上完成的。則因定位產生的累積誤差會影響工件的精度，因此級進模多用于生產批量大、精度要求不高、需多工序沖裁的零件加工。</p><p>　　綜合考慮到制件的用途，需要大批量生產，生產效率要求高，生產成本不易過高，制件的尺寸適中，所需的工序數較多，故優(yōu)先選用方案4 —多工位級進模。</p><p>　　4

42、 模具的工藝計算</p><p><b>　　毛坯尺寸的計算</b></p><p>　　4.1.1 制件的中性層半徑</p><p>　　制件的外形有四處需要進行彎曲，其中有四處的內圓角半徑均為5mm，。</p><p>　　中性層半徑在實際生產中常用下列的經驗公式來確定：</p><p>

43、　?。絩＋t 公式(4-1)</p><p>　　式中 －中性層半徑(mm)；</p><p>　　r－ 彎曲內半徑(mm)；</p><p>　　－中性層位置系數（根據表4-1選?。?lt;/p><p>　　t－材料厚度(mm)。</p><p>　　表4-1 中性層位置系數 （摘自文獻[1]

44、表3-5）</p><p><b>　　r5的中性層半徑：</b></p><p>　　T＝1.8mm,r/t＝2.8,查表3-5得χ＝0.396</p><p>　?。絩＋t＝5＋0.396×1.8＝5.7128mm</p><p>　　4.2.2 制件坯料的展開長度</p><p&g

45、t;　　彎曲件的彎曲部分的展開長度可按下式進行計算：</p><p>　　l＝ （4-2）</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　l—中性層展開長度（mm）</p><p><b>　　—彎曲中心角（°）</b&

46、gt;</p><p>　　—中性層半徑（mm）</p><p>　　R5部分的展開長度：</p><p>　　=90°，=5.7128，將參數代入式(4-2)得：</p><p>　　L1=0.01745×90×5.7128=8.97mm</p><p>　　由制件圖可知L2=46＋7.

47、2＋13.2＋12.8=79.2mm</p><p>　　計算坯料的總長、總寬：</p><p><b>　　(1)坯料總長L：</b></p><p>　　L總= L1×4＋L2=115mm</p><p><b>　　(2)坯料總寬B：</b></p><p>

48、<b>　　B=25mm</b></p><p><b>　　排樣的設計計算</b></p><p>　　4.2.1 初擬排樣方案</p><p>　　模由制件材料為的電工純鐵，料厚t＝1.8mm，展開坯料外輪廓均為平直線，制件需要進行兩面彎曲。</p><p><b>　　排樣一：&l

49、t;/b></p><p><b>　　圖4-1排樣方案一</b></p><p><b>　　排樣二：</b></p><p>　　圖4-2 排樣方案二</p><p>　　4.2.2 比較各方案的優(yōu)缺點</p><p>　　結合制件的展開圖以及將要進行的各工序的操

50、作，做出了以下分析：</p><p>　　方案1和方案2比較，1屬于豎排，2屬于橫排。由于制件的多工序和加工復雜程度，彎曲后需要帶料前進，所以選擇豎排。 </p><p>　　4.2.3 初定條料的寬和步距</p><p>　　條料寬 （即制件寬度） B=121mm</p><p>　　步 距 （即制件長度） A=29mm</p&g

51、t;<p>　　4.2.4 選取條料</p><p>　　為減小成本，條料應盡量選取標準條料。從表(4-2)選取條料規(guī)格，根據數學知識可知，用各規(guī)格的條料總寬除以制件展開坯料的寬度B，余數越小，則浪費越少。根據計算結果，選取條料的規(guī)格為900×1500（縱裁）。</p><p>　　表4-2 冷軋鋼板的厚度寬度和長度(mm) （摘自文獻[1]中表(D-1)）<

52、;/p><p>　　4.2.5 根據所選條料規(guī)格，計算所需再加工的板料尺寸</p><p>　　1． n=1000/121=8.26,取整為8條</p><p>　　B=1000－8×121= 32mm</p><p>　　2．；n=1500/29=51.7,取整為51個</p><p>　　L=1500-29

53、×51=21mm</p><p>　　4.2.6 材料利用率</p><p><b>　　估算利用率：</b></p><p>　　確定搭邊值：查表2-15（摘自文獻[1]中表2-15）</p><p>　　工件間a =2mm 沿邊 a1=2.2mm</p><p>　　考慮到模具中

54、需加定位用的成形側刃,所以</p><p>　　a =4mm a1=3mm</p><p>　　條料寬度（即制件寬度）B=121mm 條料步距（即制件長度）A=29mm</p><p>　　查文獻[1]得材料利用率的計算公式</p><p>　?。?#215;100%＝×100%</p><p>　　式

55、中 —一個步距內零件的實際面積，m；</p><p>　　—一個步距內所需毛坯面積，m；</p><p>　　A—送料步距，mm；</p><p>　　B—條料寬度，mm；</p><p><b>　　所以，材料的利用率</b></p><p>　　=【101.88×25－4

56、5;×1＋（12＋25）×13.2÷2】/(121×29)×100%=80%</p><p>　　4.2.7 設計沖裁順序及沖裁工序的組合</p><p>　　沖裁順序和工序的組合對于材料的利用率、制件的尺寸精度、生產率、模具制造難易程度、模具使用壽命等都都有十分重要的影響，在設計時應該按照以下原則進行：</p><p

57、>　　工步數目不宜太多，否則會增加步距的積累誤差，影響制件精度；</p><p>　　對于難加工或影響到凹模強度的復雜型孔，應分解為若干個簡單的孔 形，分步進行沖裁；</p><p>　　(3) 當沖孔凸模或凹?？卓谶吘夐g距離太近時，這些孔應分布在幾個工位上沖出；</p><p>　　(6) 為了使一些制件容易成型，排樣時可設置工藝孔。如沖方孔前，先在此位置上

58、沖個圓孔作為工藝孔進行定位；彎曲前先沖出一條切口；拉伸前先沖去一條廢料或切幾個切口等，以便于材料變形成型；</p><p>　　(7)制件上同一尺寸或位置精度要求高的部位（如兩孔距離和尺寸均要求很高），應盡量在同一工步上沖出；</p><p>　　(8) 同一型孔盡可能在同一工步一次沖出，以免經數次沖裁而出現街頭不好和不應有的毛刺、塌角現象。但對于上述（2）的情況除外；</p>

59、<p>　　(9) 沖裁精密件，應考慮好導正孔。導正孔最好利用制件上已有的孔。導正孔在兩個以上，且應對稱設置。如果制件上無孔，應在搭邊上設置導正孔，且應排列在兩個制件之間，搭邊尺寸應適當放大，以加強搭邊的強度；</p><p>　　(10 )盡可能使模具的壓力中心與壓力機壓力中心相一致；</p><p>　　4.2.8 排樣圖</p><p>　　根

60、據上面所述的原則對排樣中的沖裁順序和工序組合進行設計并優(yōu)化，安排排樣圖如下圖4-3所示（具體尺寸請查看裝配圖）</p><p><b>　　圖4-3 排樣圖</b></p><p>　　4.3 沖裁力及彎曲力的計算</p><p>　　4.3.1 沖壓力</p><p>　　沖裁時，工件或廢料從凸模上取下來的力叫卸料

61、力，從凹模內將工件或廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力，逆沖裁方向頂出的力叫頂件力。目前多以經驗公式計算：</p><p>　　沖裁力： （4-5）</p><p>　　卸料力： （4-6） </p><p>　　推件力：

62、 （4-7）</p><p>　　頂件力： （4-8）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　K—系數，一般經驗值取1.3；</p><p>　　L

63、—沖裁件周邊長度（mm）；</p><p>　　—材料抗拉強度（MPa）；</p><p>　　t—材料厚度（mm）</p><p>　　—抗拉強度（MPa）</p><p>　　n—同時卡在凹模力的工件（或廢料）的數目【n＝h/t，h—凹模刃口高度】</p><p>　　、、—分別為卸料力、推件力、頂件力系數（查表4

64、-3）；</p><p>　　表4-3 卸料力、推桿力和頂件力系數</p><p>　　已知：a．坯料的材料為電工純鐵，σb＝230MPa；</p><p>　　b．t＝1.8mm；</p><p>　　c．查表4-3，可得＝0.04~0.05，取上限值＝0.05。</p><p>　　＝0.055；（沒有頂件力）&l

65、t;/p><p>　　d．初定凹模刃口高度為h＝9mm，n＝h/t＝5。</p><p>　　e．L=L1+ L2+ L3+ L4+ L5</p><p>　　Li為各工序的沖裁周邊長度</p><p>　　L1=25+40+4+43+48×2+4=212mm</p><p>　　L2=3.14×4＝1

66、2.56mm</p><p>　　L3=13×2+12＝38mm</p><p>　　L4=3.14×2×4＝25.12mm</p><p>　　L5=30×2＝60mm</p><p>　　將上面所得得數據代入式(4-5)、(4-6)、(4-7)中，得：</p><p>　　各

67、工序所需沖裁力為：</p><p><b>　　1.沖裁力：</b></p><p>　　Fc1=212×1.8×230＝87768(N)</p><p>　　Fc2=12.56×1.8×230= 5199.84(N)</p><p>　　Fc3=38×1.8×

68、230= 15732(N)</p><p>　　Fc4=25.12×1.8×230=10399.68(N)</p><p>　　Fc5=60×1.8×230= 24840(N)</p><p>　　F沖= Fc1+c2+Fc3+Fc4+Fc5=87768+5199.84+15732+10399.68+24840=143939.

69、5(N)</p><p>　　2.卸料力：F卸= 0.05×143939.5＝7196.975（N)</p><p>　　3.推件力：F推= 5×0.055×143939.5＝39583.36N)</p><p>　　4.3.2 彎曲力</p><p><b>　　自由彎曲力：</b>&l

70、t;/p><p>　　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校正，則為自由彎曲，自由彎曲力的計算公式如下：</p><p>　　U形彎曲： </p><p>　　式中 F－自由彎曲力；</p><p>　　b－彎曲件的寬度(mm)；</p><p>

71、　　r－彎曲半徑(mm)；</p><p>　　σb－材料的抗拉強度(MPa)；</p><p>　　k－系數，一般取K＝1～1.3。</p><p>　　制件一共有四處彎曲彎曲半徑，其半徑均為R=5mm</p><p>　　k＝1.3，b＝25，σb＝230</p><p>　　幾個不同彎曲處也不在同一工位彎曲，&l

72、t;/p><p>　　第一次彎曲為自由彎：代入數據得： </p><p>　　F彎1=0.7×1.3×25×1.82×230/（5+1.8）×4=9972.5 (N)</p><p>　　第二次彎曲也為自由彎：代入數據得：</p><p>　　F彎2=0.7×1.3×25

73、15;1.82×230/（5+1.8）×2=4986.3(N)</p><p>　　第三次彎曲為校正彎：</p><p>　　F校=Aq/1000</p><p>　　式中，F校——校正彎曲力，kN；</p><p>　　q——單位校正力（表4-4），MPa;</p><p>　　A——工件被校正部

74、分在在凹模上的投影面積，mm2</p><p>　　表4-4校正彎曲時單位校正力q值（摘自文獻[2]中表3-13）</p><p>　　A＝（78.79－30）×25＋（12＋25）×11.21÷2＝1427mm2</p><p><b>　　q取40MPa</b></p><p><

75、b>　　代入數據得：</b></p><p>　　F校=1427×40=52500N=57.08（KN）</p><p>　　綜上所述：彎曲總力為</p><p>　　= F彎1 ＋F彎2 ＋F校=9972.5+4986.3+57080=72038.8（N）=72.0388（KN）</p><p>　　4.3.3

76、 模具所需要的合力</p><p>　　=＋＋＋=143939.5+7196.975+39583.3+ 72038.8 =262758.575(N)=263（KN）</p><p>　　4.4 沖壓設備的選擇</p><p>　　壓力機的種類繁多，按照不同的觀點可以把壓力機分成不同的類型。壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和。通過前面章節(jié)的計算可知=

77、263（KN）。根據經驗公式，壓力機的公稱壓力應該滿足：所以： 341.9kN</p><p>　　查參考文獻[2]第九章9.1.3表9-9可知，選用開式雙柱可傾壓力機，型號：Jc23-35。其相關數據如下：</p><p>　　最大封閉高度：280mm</p><p>　　封閉高度調節(jié)量：60mm</p><p>　　模柄尺寸：直徑50mm

78、 深度70mm</p><p>　　工作臺尺寸：380mm（前后） 610mm（左右）</p><p>　　工作臺孔尺寸：200mm（前后） 290mm（左右） 260mm（直徑）</p><p>　　墊板尺寸：厚度60mm 直徑150mm </p><p>　　公稱壓力：350kN</p><p>　　4.5 模

79、具壓力中心的計算</p><p>　　沖壓模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。沖壓時，模具的壓力中心一定要與沖床滑塊的中心線重合。否則滑塊就會承受偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導致沖床滑塊與導軌和模具的不正常磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會引起壓力機導軌磨損，影響壓力機精度，降低沖床和模具的壽命。所以在設計模具時，必須要確定模具的壓力中心，并使其通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與沖壓滑塊中心重

80、合。</p><p>　　一般模具沖模壓力中心的確定</p><p>　　1．形狀簡單而對稱的工件，對稱形狀的工作，如圓形、正多邊形、矩形，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心O點。</p><p>　　2．將工件輪廓線分成若干基本線段，因沖裁力F與沖裁線段長度成正比，故可代表沖裁力的大小。</p><p>　　3．計算各基本線段的重心位置到x軸

81、的距離和。</p><p>　　4.根據解析法得到壓力中心o點到x軸和y軸的距離公式【查文獻2】：</p><p>　　圖4-7 壓力中心計算圖</p><p>　　將以上數據帶入式4-3，4-4得</p><p><b>　　X=18.4mm</b></p><p><b>　　Y=0

82、.34</b></p><p>　　4.6 凸凹模刃口尺寸計算</p><p>　　確定沖壓模刃口制造公差時，應考慮制件的精度要求。如果對刃口的精度要求過高，會使模具制造困難，制造成本上升，延長周期；如刃口精度要求過低，則生產出來的零件可能不合格，或使模具的壽命降低。根據料厚與工件精度和模具精度的關系，聯(lián)系制件的實際應用范圍，我們選取制件精度IT12。</p>

83、<p>　　沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證，因此在沖裁模設計中正確確定與計算凸凹模刃口尺寸及其公差極為重要。</p><p>　　確定凸、凹模刃口尺寸的原則：</p><p>　　1.設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過最小凸模刃口尺寸來取得。設計沖孔模先確定凹模刃口尺寸

84、，以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得；</p><p>　　2.考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應取接近或等于沖件的最大極限尺寸；</p><p>　　3.不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（）；</p><p>　　4.考慮沖件精度與

85、模具精度間的關系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高2～3級；</p><p>　　5.工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“如體”原則，是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。但對磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。</p><p>　　4.6.1 沖孔落料的凸、凹模尺寸計

86、算</p><p>　　由于本次設計中的板料是薄板料，且制件的外形較復雜，因此凸、凹模應采用配合加工法制造。</p><p>　　以下計算中工件的公差值，根據文獻[1]表2-5查出， </p><p>　　沖裁模合理雙面間隙值＝0.162；＝0.126；</p><p>　?。?.036；制件制造精度IT12，刃口制造精度為IT10-IT

87、11</p><p>　　根據文獻[2]中的公式2-6、2-7、2-8，計算沖裁模的凸、凹模刃口尺寸：</p><p>　　4.6.1.1 凹、模刃口尺寸的確定</p><p><b>　　圖4-8 沖孔凸模</b></p><p>　?。?）采用沖孔加工，基準模為凸模。</p><p>　?。?/p>

88、2）凸模為磨損后會變小的尺寸：B=4</p><p>　　由工件公差，板料厚度t＝1.8mm查文獻[3]表3-7得x＝0.75；將數值代入公式 </p><p><b>　　==</b></p><p><b>　?。?）凹模尺寸：</b></p><p>　　凹模尺寸按凸模實際尺寸配

89、制，保證雙面間隙值0.13～0.16。</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　4.6.1.2 沖Φ2孔的凸模、凹模刃口尺寸的確定</p><p><b>　　圖4-9 沖孔凸模</b></p><p>　?。?）采用沖孔加工，基準模為凸模。</p><p&

90、gt;　?。?）凸模為磨損后會變小的尺寸：B=2 </p><p>　　由，x=0.75；將數值代入公式 </p><p><b>　　==2.075</b></p><p><b>　?。?）凹模尺寸：</b></p><p>　　凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙值0.1

91、3～0.16。</p><p>　　4.6.1.3 第一次彎曲側刃凸、凹模刃口尺寸的計算</p><p><b>　　圖4-10 側刃</b></p><p>　　（1）變小尺寸：=43，=4</p><p>　　由，，取；將數值代入相應公式得：</p><p>　　=（43+0.75×

92、;0.25）=43.1875</p><p>　　=（4+1×0.12）=4.12</p><p>　?。?）不變尺寸：=40，=25，</p><p>　　由，將數值代入相應公式得：</p><p>　　=（40+×0.25）=</p><p>　　=（25+×0.21）=</p&

93、gt;<p><b>　　（3）凹模尺寸：</b></p><p>　　凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙值0.13～0.16。</p><p>　　4.6.1.4 第一次彎曲側刃凸、凹模刃口尺寸的計算</p><p><b>　　圖4-12 側刃</b></p><p>　　

94、（1）變小尺寸：=48，=4</p><p>　　由，，??；將數值代入相應公式得：</p><p>　　=（48+0.75×0.25）=48.1875</p><p>　　=（4+1×0.12）=4.12</p><p><b>　　（2）凹模尺寸：</b></p><p>　

95、　凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙值0.13～0.16。</p><p>　　4.6.1.5 成形側刃</p><p><b>　　圖4-13 側刃</b></p><p>　　（1）變小尺寸：=25，=3</p><p>　　由，，取；將數值代入相應公式得：</p><p>　　=（2

96、5+0.75×0.21）=25.1575</p><p>　　=（3+1×0.1）=3.1</p><p>　?。?）變大尺寸：A=12</p><p>　　由, ?。粚抵荡胂鄳降茫?lt;/p><p>　　A=(12.18－1×0.18)=12 </p><p><b>　

97、　（3）凹模尺寸：</b></p><p>　　凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙值0.13～0.16。</p><p>　　4.6.2 彎曲模工作部分尺寸計算</p><p>　　彎曲模工作部分的尺寸是指與工件彎曲成形直接有關的凸、凹模尺寸和凹模尺寸和凹模的深度。</p><p>　　查文獻[2]3.2節(jié)可知：</

98、p><p>　　（1）凸模圓角半徑：r/T=2.8﹤10,所以取=r=5</p><p>　?。?）凹模圓角半徑：當板料厚度較小時，t=0.5~2mm，＝(3~6)t 取＝3t，取：＝6mm。</p><p>　　（3）凸、凹模的間隙：C=(1.05~1.15)t,取：C＝2mm。</p><p>

99、;<b>　　彎曲回彈的計算</b></p><p>　　金屬板材在塑性彎曲時總是伴隨著彈性變形，因此，當工件彎曲后就會產生彈復，彈復量的多少以彈復角來表示，由[2]第131頁表3-7可查得：彎曲的半徑與料厚的比值:r/t=2.78＜5,彎曲的半徑較小，故回彈時只需考慮角度的回彈,角度回彈=5°。</p><p>　　所以應加工凸模的角度：ɑ=90°

100、;-＝85°</p><p>　　4.7 彈性原件的選擇與計算</p><p>　　4.7.1 卸料彈簧的選擇和計算：</p><p>　　彈簧是標準件，在模具中應用最多的是圓柱螺旋壓縮彈簧和碟形彈簧。這里查參考文獻[4]表11-2-19預選彈簧材料直徑d=10mm，中圈直徑：55mm，工作極限載荷=3687N。</p><p&g

101、t;　　根據卸料力和模具安裝彈簧的空間大小，初定彈簧數量4，計算出每個彈簧應有的預壓力：</p><p>　　= ==1799.24（N）</p><p>　　根據預壓力預選彈簧規(guī)格，選擇時應使彈簧的極限工作壓力大于預壓力，一般可取=（1.5~2）</p><p>　　所以 =1799.24×2=3598.48 (N)</p><p&g

102、t;　　設計時，根據模具結構設置n=4彈簧，前面章節(jié)已經得到過，代入計算可以得到：</p><p>　　故所選彈簧滿足設計要求</p><p>　　多工位級進模主要零部件設計</p><p>　　多工位級進模工位多、細小零部件和鑲塊多、機構多，動作復雜，精度高，其零部件的設計，除應滿足一般沖壓模具零件的設計要求外，還應根據多工位級進模的沖壓成形特點和成形要求、分離工

103、序和成形工序差別、模具主要零部件制造和裝配要求來考慮其結構形狀和尺寸，認真進行系統(tǒng)協(xié)調和設計。</p><p>　　多工位級進模結構設計的設計原則是：1.在級進沖壓中，沖裁工序常安排在前工序和最后工序，前工序主要完成切邊（切出制件外形）和沖孔。最后工序安排切斷或落料，將載體與工件分離。2.對復雜形狀的凸凹模，為使模具形狀簡化，便于制造和保證其強度，可將復雜制件分解成為一些簡單的幾何形狀，多增加一些沖裁工位。3.對

104、于孔邊距很小的工件，為防止落料時引起離工件邊緣很近的孔產生變形，可將孔旁的外緣以沖孔方式先于內孔沖出，即沖外緣工位在前，沖內孔工位在后。 對有嚴格相對位置要求的局部內、外形，應考慮盡可能在同一工位上沖出，以保證工件的位置精度。</p><p><b>　　模架及其組成零件</b></p><p>　　在本次設計中，模架中用到的板包括：上模座、墊板、凸模固定板、卸料板、

105、導料板、凹模板、下模座。簡圖如下：</p><p>　　1-下模座 2-導柱 3-卸料版 4-導套 5導板 6-卸料螺釘 7-上模座 8-模柄</p><p>　　9-彎曲凸模 10-沖孔凸模 11-凹模鑲塊 12-凹模</p><p>　　圖5-1 模架簡圖</p><p>　　據彈壓卸料的典型組合，選取個板的尺寸，具體數值如下表所示（單

106、位：㎜）：</p><p>　　表5-1 模架各部分尺寸規(guī)格</p><p><b>　　凸、凹模結構設計</b></p><p><b>　　凹模結構設計</b></p><p>　　凹?？卓谛问郊爸饕獏等缦卤?－2所示：</p><p>　　由于制件的生產批量非常大，

107、在實際生產中凹模刃口需要多次刃磨，因此選取凹模形式1，保證多次刃磨后刃口的尺寸不變。</p><p>　　表5-2 凹模孔型及參數</p><p><b>　　凹模外形尺寸</b></p><p>　　這里選取標準矩形凹模板，按經驗公式計算，步驟如下：</p><p>　　凹模高度：（

108、 </p><p><b>　　凹模壁厚：(</b></p><p>　　式中 K—系數，其值見表5-2；</p><p>　　b—沖裁件最大外形尺寸，為㎜。</p><p>　　表5-2 系數K的數值</p><p>　　由公式代入數據得：凹模板高H=19.5mm,由于結構需要取H=20

109、mm。</p><p>　　=30~40,取C=40mm</p><p>　　凹模長度A=b+2c=48+80=128mm 凹模寬度B=29+80=109mm</p><p><b>　　圖5-2 凹模</b></p><p><b>　　凸模結構設計</b></p><p

110、><b>　　凸模固定結構形式</b></p><p>　　圖5-3 凸模固定形式</p><p>　　凸模與固定板緊配合，上端帶臺階，以防拉下。</p><p><b>　　凸模結構組成</b></p><p>　　凸模按結構分為整體和組合式兩類。組合式凸模由基本部分和工作部分組成，以節(jié)約工

111、作部分的合金鋼用量。</p><p><b>　　典型圓凸模結構：</b></p><p>　　如圖所示的典型圓凸模結構，下端為工作部分，中間圓柱部分用以與固定板配合安裝，最上端的臺肩承受向下拉的卸料力。</p><p>　　圖5-4 典型圓凸模結構</p><p>　　采取拼合結構的優(yōu)點是：</p>&

112、lt;p>　　1、便于加工。拼塊在加工時可以相互分離，從而擴大刀具或砂輪活動范圍。</p><p>　　2.便于熱處理和鍛造。熱處理容易淬裂或變形的地方，可以分成幾塊。</p><p>　　3.提高精度、增加壽命。拼塊可以磨削，可以調節(jié)尺寸，從而確保精度。</p><p><b>　　凸模強度的校核</b></p><

113、p>　　圓孔凸?？估瓘姸鹊男：?lt;/p><p>　　根據凸模結構形式特點及尺寸，只需校核沖底部兩個直徑2的孔凸模。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力必須小于凸模材料的許用壓應力，即</p><p>　　式中： —凸模刃口端面承受的壓應力，單位為MPa；</p><p>　　F—作用在凸模端面的沖裁力，單位為N；</p>&l

114、t;p>　　A—凸模刃口端面面積，單位為mm2；</p><p>　　--凸模材料許用壓應力，單位為Mpa。=1500~2100MPa </p><p>　　代入數值得：=10399.68÷4÷（3.14×12）=828MPa1500MPa</p><p>　　所以抗壓強度符合要求。</p><p><

115、;b>　　彎曲凸模應力校核</b></p><p>　　當凸模斷面小而又較長時，必須進行縱向彎曲應力的驗算。其公式如下：</p><p>　　但由于此次設計的彎曲凸模斷面長寬都較大，根據經驗判斷彎曲凸模的應力符合要求。</p><p><b>　　模具閉合高度的確定</b></p><p>　　沖壓模具

116、的閉合高度是指沖壓模具處于閉合狀態(tài)時（工作行程最低點）時，上模板的上平面到下模板的下平面高度H。</p><p>　　在確定模具閉合高度之前，應該先了解沖床的閉合高度。沖床的閉合高度是指滑塊在下止點時，滑塊底平面到工作臺（不包括沖床墊板厚度）的距離。沖床的調節(jié)螺桿可以上下調節(jié)，當滑塊在下止點位置，調節(jié)螺桿向上調節(jié)，將滑塊調整到最高位置時，滑塊底面到工作臺的距離，稱為沖床的最大閉合高度。當滑塊在下止點的位置，調節(jié)螺

117、桿向下調節(jié)，將滑塊調整到最下位置時，滑塊底面到工作臺的距離，稱為沖床的最小閉合高度。為了使模具正常工作，模具閉合高度應該與沖床的閉合高度相適應，應介于沖床最大和最小閉合高度之間，一般可以按下式來確定。</p><p>　　-5mm≥H≥ +10mm</p><p>　　由所選模架可知本次設計模具閉合高度H=240mm。</p><p><b>　　滿足要求

118、。</b></p><p><b>　　輔助零件的設計</b></p><p>　　輔助結構零件不直接參與完成工藝過程，也不與毛坯直接發(fā)生作用，只對模具完成工藝過程起保證作用或是對模具的功能起到完善的作用，輔助零件包括導向零件、固定零件、緊固及其它零件。</p><p><b>　　導向零件的設計</b><

119、;/p><p>　　導向裝置用于沖裁模具上、下模之間的定位連接和運動導向，導向零件可以消除壓力機滑塊運動誤差對模具運動精度的影響，保證凸、凹模間間隙分布均勻，便于模具安裝和調整，因而可以提高模具的使用壽命和沖裁件精度。因此，在設計生產沖裁件批量較大的沖裁模時，一般均采用導向裝置，以保證上、下模的精確導向。</p><p>　　常用的導向裝置有導板式、導柱導套式、滾珠導套式，其中圓柱形導柱、導套

120、式導向裝置加工容易，裝配簡單，滑動導向剛度大，精度高，穩(wěn)定性好，是冷沖模應用最廣泛的導向裝置。本模具采用導柱導套式。</p><p><b>　　導柱、導套的設計</b></p><p>　?。?）根據模座可配合的導柱和導套，長度依據閉合高度進行選擇，</p><p>　　一般在200~300之間。</p><p>　　

121、（2）配合：導套孔徑與導柱相配，一般采用H7/r6，精度要求很高的時候為H6/r5配合。為了保證導向，要求導柱、導套的配合間隙小于凸、凹模之間的間隙。外徑D與上模座相配，采用H7/r6過盈配合；導柱一端與下模座過盈配合（H7/r6），另一端則與導套滑動配合，兩端的標稱尺寸相同，公差不同。導套與導柱采用間隙配合，一般精度為H7/h6。結構及配合關系如圖6-12所示：</p><p><b>　　圖5-5

122、導向裝置</b></p><p>　　固定與聯(lián)接零件的設計與選取</p><p>　　固定與聯(lián)接零件用來將凸、凹模固定在上下模座上，以及將上下模座固定在壓力機上。主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、模座和固定板，以及墊板、螺釘和銷釘等。</p><p><b>　　模柄</b></p><p>　　模柄是將上模安裝在

123、壓力機滑塊上的零件。模柄安裝在上模座上的垂直度影響導向裝置的配合精度和使用壽命，因此設計模具時應根據需要選擇合適的模柄。常用的模柄形有壓入式、凸緣式、旋入式和浮動式，綜合考慮到導向精度、制造成本，安裝難易程度等因素，現采用壓入式模柄，通過過渡配合H7/m6，將模柄壓入上模座，并用止轉銷防止轉動。這種模柄易于保證其與上模座的垂直度要求，適合于上模座較厚的沖模。模柄通常用Q235鋼制造，裝入上模座后，其中心線與上模座上平面的垂直誤差在全長范

124、圍內不大于0.05mm。</p><p>　　模柄的尺寸與所選壓力機相適配，如圖6-13所示：</p><p><b>　　圖5-6 模柄</b></p><p><b>　　模架與模座</b></p><p>　　上、下模座用以安裝全部模具零件，構成模具的整體和傳遞沖壓力。因此，模座不僅要有足夠

125、的強度，還要有足夠的剛度，上、下模座中間聯(lián)以導向裝置的總體稱為模架。模架是模具的主體結構。冷沖模的主要零件都要通過螺釘、銷釘等連接到模架上，以構成一副完整的沖模。模架在起連接作用的同時，還用于保證凸模和凹模具有正確的位置，即起導向作用。模架的結構形式，按導柱在模座上的固定位置不同，有對角導柱模架、后側導柱模架、中間導柱模架和四導柱模架。設計時，矩形模座的外徑應比凹模直徑大40-70mm，寬度取與凹模相同的尺寸。下模座輪廓尺寸應比壓力機工