【正文】 容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動化 生產(chǎn)通用性 通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合 于大批量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn) 沖模制造的復(fù)雜性和價(jià)格 結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價(jià)格低 沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級進(jìn)模低 沖裁較簡單零件時(shí)低于復(fù)合模 綜合模具的特點(diǎn)（見表 31）有如下 三 種方案可選取： 方案 一： 采用單工序模，由于其生產(chǎn)批量小，精度低，操作不安全，勞動強(qiáng)度大，故不宜采用。 沖裁工藝方法的選擇 沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種。 尺寸精度 零件上的尺寸都沒有尺寸公差，屬于自由尺寸，所以尺寸公差由公差等級表查得 ， 經(jīng)查 表 22，確定各尺寸公差： 0 ?R 、 0 ? 、 ?? 、 0 ?R 、 0 ? 、?? 、 0 ? 。表 21 可知 Q235 的 抗剪強(qiáng)度為 310~380Mpa。該產(chǎn)品生產(chǎn)采用 Q235 材料。 研究和發(fā)展模具技術(shù)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的意義，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志之一，隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位日益提高，并在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮越來越大的作用。 沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。該模具主要有沖孔、切斷、彎曲等工序。首先 通過對制件進(jìn)行工藝分析、確定沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)形式 ， 然后 進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)、壓力中心計(jì)算、沖裁力計(jì)算、工作零件刃口尺寸的計(jì)算等 ， 最后通過 CAD 繪制模具的裝配圖及零件圖。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強(qiáng)度大、勞動量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。 本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品名為管卡，其用途是固定各類管道。為了提高其經(jīng)濟(jì)效益，本產(chǎn)品可用模具大批量生產(chǎn)，所以就用該產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。 從而得出 Q235 的塑性較好，有一定強(qiáng)度，沖裁性較好，適合普通沖裁加工，故選擇 Q235 材料。 通過查公差表，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。 單工序沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。 方案 二： 采用復(fù)合模沖裁其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制件廢料排出較復(fù)雜。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 6 4 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 模具的選擇 由以上沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)模沖壓，所以模具類型為級進(jìn)模。 沖孔廢料的卸除：采用下模座漏料孔排出，沖孔廢料在下模座的凸凹模 內(nèi)積聚到一定數(shù)量便從下模座漏料孔中排出。 模架 對角導(dǎo)柱模架：由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑行平穩(wěn)但使用不方便，加上難度高。常用于沖壓件尺寸較大或精度較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 由于相對彎曲半徑大于 ，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 βmm。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 9 圖 51 制件簡圖 )()(彎 tt 21 XrXRL ????? ?? （ 53） 式中： R大圓半徑 15； X1系數(shù)取 ； t料厚 ； r小圓半徑 6； X2系數(shù)取 。 排樣的方法有：直排、斜排、對直排、混合排，根據(jù)設(shè)計(jì)模具制件的形狀、厚度、材料等方面全面考慮。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。查表 53 得： 兩制件搭邊值 a1=。 材料厚度 t 圓件及 r2t 圓角 矩形邊長 l≤50 矩形邊長 l50 或圓角r≤2 工件間 a1 側(cè)邊 a 工件間 a 側(cè)邊 a1 工件間 a1 側(cè)邊 a 以下 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 12 （ 3）有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。 由于 查表 55 得 ： Z=5mm，代入 公式 55 得： A=B+Z =18+5 =23mm 表 55 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Zmin 材料厚度 t（ mm） 無側(cè)壓裝置 有側(cè)壓裝置 條料寬度 B（ mm） 100 ≥100～ 200 ≥200～ 300 100 ≥100 0～ ～ 1 1～ 2 2～ 3 3～ 4 4～ 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 8 條料寬度 B/mm 材料厚度 t/mm ～ ＞ ～ 1 ＞ 1～ 2 ～ 20 ＞ 20～ 30 ＞ 30～ 50 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 13 材料利用率的計(jì)算 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比就叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。 7 6 . 6 1 %2 1 7 4 . 41666100%1 2 0 . 81816661100%BhnFn 11????????/)/()/( 橫裁時(shí)的條料數(shù)為： 181700n1 ?? / 每條件數(shù)為： n2=()/ = 則可沖 7 件。 系數(shù) Kp 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動 （ 數(shù)值的變化或分布不均 ） 潤滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù) Kp，一般取 1～ 3?？偟臎_裁力包括： F 總沖壓力 、 Kp 總沖裁力 、 FQ 卸料力 、 FQ1推料力 、 FQ2頂件力 、 FC彎曲力 。 表 61 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 /mm K 卸 K 推 K 頂 鋼 ≤ ＞ ～ ＞ ～ ＞ ～ ＞ ～ ～ ～ ～ ～ 鋁及鋁合金 紫銅、黃銅 ～ ～ ～ ～ 由于 查表 61 得 ： Kx=～ ， 取 Kx=，代入 公式 63 得： FQ== 推料力的計(jì)算 FtFpFQ1 ? （ 64） 式中： Kt推料系數(shù) 。 ? 形彎曲件的經(jīng)驗(yàn)公式為： tb ?? ?? / BtFu （ 66） 式中： Fu沖壓行程結(jié)束時(shí)不校正時(shí)的彎曲力； B彎曲件的寬度（ mm）； t彎曲件的厚度（ mm）； γ內(nèi)彎曲半徑（ mm）； σb彎曲拆料的抗拉強(qiáng)度 (Mpa)； K安全系數(shù)，一般取 。 常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)如表 62。適用于中小件的沖壓件加工。 生產(chǎn)率很高，適用于大批量 生產(chǎn)，模具一般采用級進(jìn)模。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 19 根據(jù)總的沖壓力與 常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)， 查表 63 初選壓力機(jī)為：開式雙柱可傾壓力機(jī) J2335。 （ 2）工件形狀相同且分布對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 圖 71 壓力中心 由于該零件是一個(gè)矩形， X 軸、 Y 軸均對稱的圖形，屬于對稱零件，故落料時(shí)壓力中心在 O 點(diǎn)，沖孔時(shí)在 O1處。 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、 沖裁力和沖裁件的尺寸精度。 （ 2）根據(jù)凸、凹模刃口 的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應(yīng)使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場合，后者用于形狀復(fù)雜或 薄 板工件的模具。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，普通模具的制造公差一般可取 δ=△ /4。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 23 （ 1）凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模公式計(jì)算，即 ： AXAA ????? 0m a xa ）（ （ 91） （ 2）凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模公式計(jì)算，即 ： 0m ax Aa XBB ?）（ ??? （ 92） （ 3）凹模磨損后無變化尺寸，為了方便使用，隨工件尺寸的標(biāo)注方法不同，將其分為三種情況： 工件尺寸為 ??0C 時(shí)： ACC a ? ???? ）（ （ 93） 工件尺寸為 ??0C 時(shí)： ACC a ? ???? ）（ （ 94） 工件尺寸為 ??C 時(shí)： ACCa ??? （ 95） 式中： Aa、 Ba、 Ca相應(yīng)的凹模刃口尺寸； Amax工件的最大極限尺寸； Bmin工件的最小極限尺寸； C工件的基本尺寸； ? 工件偏差。 工件精度 IT14： x=?？紤]到零件形狀比較復(fù)雜，采用配作法加工凸、凹模。 彎曲部分刃口計(jì)算 最小相對彎曲半徑 Rmin/t 彎曲時(shí)彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大，若彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的變形極限，而出現(xiàn)裂紋或拉裂。 料厚 /mm ≤ ＞ ～ 1 ＞ 1～ 2 ＞ 2～ 4 ＞ 4 刃口高度 /mm ≤6 ＞ 6～ 8 ＞ 8～ 10 ＞ 10～ 12 ≥14 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 26 最外層金屬（半徑為 R）的伸長率外為： 由于 r=，代入 公式 97 得： 0 7 121??????）/（/）/（/外 tr? 最小彎曲半徑： 由于 δ=，代入 公式 98 得： 21R m in????//）（/??t 彎曲部分工作尺寸的計(jì)算 （ 1） 回彈值 由工藝分析可知，制件彎曲回彈影響最大的部分是最大半徑處 ，r/t=?5。間隙過大則回彈大。 當(dāng)工件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí)，凹模尺寸為： AA LL ????? 012 ）/（ （ 910） 當(dāng)工件為單向偏差時(shí)，凹模實(shí)際尺寸為： AA LL ????? 043 ）/（ （ 911） 凸模尺寸為： 0 tT ZLAL ???? ）（ （ 912） 式中： L彎曲件的基本尺寸（ mm）； LT、 LA凸模、凹模工作部分尺寸（ mm）； Δ彎曲件公差 。優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 29 10 主要零部件的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模外形尺寸的計(jì)算 凹模分為整體式和鑲拼式，該模具 設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 30 凹模長度的確定公式為： mm2516621192?????? CbL 查表 103 取標(biāo)準(zhǔn) L=280mm。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用 Cr12 比較好，熱處理淬火硬度 60～64HRC。 外形凹模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樵撝萍螤畈皇?很 復(fù)雜，但有彎曲部分，所以將落料模設(shè)計(jì)成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機(jī)床加工。 由于 H 導(dǎo) =6mm， y=46mm，查表 103 得 H2=18mm，代入 公式 102 得： mm90466182021????????? yHHHL 導(dǎo) 內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。 凸模尺寸計(jì)算 凸模長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)考慮凸模的修模量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。為滿足 以上要求，在該模具中凸模材料選用 Cr12 鋼，熱處理 58～ 60HRC，凸模與推件塊之間的間隙見表 104，查得凸模與推件塊的間隙為 。 彈性元件的選擇 在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的元件是彈 簧和橡膠，考慮本模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為彈簧。 卸料彈簧的選用如下： （ 1）初步選用彈簧個(gè)數(shù)為 2~4 個(gè)。 卸料板的設(shè)計(jì)