【正文】 導柱、導套和上、下模座板的配合尺寸： 選擇導柱長度時，應考慮模具閉合時，導柱端面和上模座板平面的距離不小于 10～ 15mm,導柱和下模座板平面的距離不小于 2～ 5mm。緊固力大，定位可靠，通用性較強。但有時為了便于加工，將板料的螺孔加工成通孔。因此要求凸模與鑄鐵模座接觸處的單位壓力不大于 100N/mm2，凸模與鋼模座接觸處的單位壓力不大于 200N/mm2，超過上述數(shù)值時，應采用墊板。為提高剛性和增加耐磨性，常采用 45鋼或 CrWMn材料制造，淬火硬度最低取 4348HRC，高時取 5560HRC。 模架的確定 根據(jù)《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 1234 后側(cè)導柱模架下模座 輪廓尺寸（ GB/），如圖所示，可得： 圖 模架的選擇 上下模座的材料為 HT20，熱處理為調(diào)質(zhì)處理 HRC28～ 32。 所以 mmbbpp )()( ??? ??????? ? mmcdp pd 5 4 82 ????? 尺寸如下圖： 圖 彎曲凸模尺寸圖 凸模材料為 T10A，淬火 硬度 為 HRC5860，尾部回火硬度 HRC4050。 則查模具手冊取 c= 代人上式得： 北華大學學士學位論文 23 Z=2+2 = 2. U形件彎曲模的凸、凹模橫向尺寸及公差 確定 U 形件彎曲模的凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是：在彎曲件標注外形尺寸時（圖 ）應以凹模為基準件，間隙取在凸模上；在彎曲件標注內(nèi)形尺寸時（ ），應以凸模為基準件，間隙取在凹模上；基準凸凹模的尺寸及公差則應根據(jù)彎曲件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī) 律等因素確定。 彎曲凸凹模的設(shè)計 凸凹模的圓角半徑 當 r（ 5~8） t（ t 為板料厚度）時，工件彎曲半徑變化不大，只考慮角度回彈。 (1) 凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸 —— 第一類尺寸 A； 落料凹?；驔_孔凸模磨損后將會增大的尺寸，相當于簡單形狀的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法的公式如下。另外，凹模的形孔，步距等精度完全靠機床的坐標精度來保證，無法通過調(diào)節(jié)來提高精度。 沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇 沖壓設(shè)備規(guī)格的確定，主要取決于工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)尺寸： 壓力機標稱壓力必須大于沖壓的工藝力； 壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求； 壓力機的行程要滿足工件成形的要求，以 便放入毛坯或取出工件； 壓力機的臺面尺寸必須大于下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的位置，一般每邊應大出 50～ 70mm 以上。 模具壓力中心的確定 沖裁模具的壓力中心就是沖裁合力的作用點，沖壓模具的壓力中心一定要與壓力機的滑塊中心重合，因此，設(shè)計模具時要使模具的壓力中心通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心和沖床滑塊中心重合 。 L 切 =88 2=176mm。卸料方式采用彈性卸料，以 橡膠 為彈性元件。 第四步：切斷制件。排樣不合理就會造成浪費，衡量排樣經(jīng)濟性的標準是材料的利用率。 工序的先后安排 1. 對帶孔的沖裁件：一般先沖孔后落料，若孔到邊緣距離較小而孔精度高時，排樣應考慮先沖外形，再在導正銷導正的情況下沖孔，以避免先沖孔后落料時，造成孔變形，達不到孔的精度要求。 圖 零件圖 此零件的材料是彈簧鋼 Q235，其有關(guān)參數(shù)查《模具設(shè)計手冊》知 ： 抗剪強度： τ＝ 310— 380MPa 抗拉強度： σ b＝ 440— 470 MPa 延伸率： δ＝ 21— 25％ 屈服點 ： s? ＝ 240MPa 沖壓工藝方案的擬定 選定設(shè)計方案 假設(shè)給出三個備選方案： 方案一：落料，沖孔，彎曲單工序模； 方案二：沖孔、落料復合模 ,彎曲單工序模； 方案三：沖孔、落料、彎曲級進模； 一般來說，小批量生產(chǎn)，常選用單工序簡單模。 一般情況下，沖裁件外形不能有尖角，應采用 r＞ 2t 有圓角，這有利于模具制造和提高模具壽命。根據(jù)排樣圖確定擋料銷的位置及尺寸。若將尺平面做成與軸線成一個角度，沖裁時刃口就不是同時切入，而是逐步?jīng)_切材料，這就等于減少了剪切斷面面積，因而能降低沖裁力 。根據(jù)計算總壓力選用設(shè)備的合理性、沖模裝夾是否困難，壓力機的形程、閉合高度、壓力行程曲線能否滿足工藝施工要求，排樣圖中搭邊與沿邊值以及排樣方法是否合理， 工步順序及工位布置是否合適等。連續(xù)模只有沖裁工位的，即只進行沖孔、切口、沖槽、落料等屬于沖裁作業(yè)的工位，稱為多工位級進（連續(xù)）沖裁模。根據(jù)擋料形式，可分為因定擋料釘、活動擋料釘、活動擋料銷、導正銷和側(cè)刃定距沖模。 9) 編寫 15000 字以上的畢業(yè)設(shè)計的說明書。相對彎曲半徑 r/t 愈小，最外層纖維的切向拉裂的可能性 課題研究的主要內(nèi)容 1）查閱相關(guān)資料，進行調(diào)研，熟悉課題。 彎曲時的厚度變薄會影響零件的質(zhì)量。而毛坯截面上的應力，在外層的拉應力過度到內(nèi)層壓應力時，發(fā)生突然變化或應力不連續(xù)的纖維層，稱為應力中性層。這種差異，將影響板料的彎曲質(zhì)量。生產(chǎn)過程中通常選擇一個適當?shù)姆秶蜑楹侠淼拈g隙。增加光亮帶高度的關(guān)鍵是延長塑性變形階段，推遲裂紋的產(chǎn)生。當凸模下降接觸板料，板料即受到凸、凹 模壓力而產(chǎn)生彈性變形，由于力矩的存在，使板料產(chǎn)生彎曲，即從模具表面上翹起。根據(jù)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸精度和其他技術(shù)要求，可分別采用各種工序?qū)Π辶厦鬟M行加工。統(tǒng)計顯示， 1996 至 2021 年，我國模具制造業(yè)的產(chǎn)值年均增長 14%到 15%。 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家 產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。雖然我國模具總量已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大的提高，但與需求相比，還供不應求，其主要缺口集中于精密、大型、復雜、長壽命模具領(lǐng)域，主要原因是中國在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面 ，與國際平均水平和北華大學學士學位論文 2 發(fā)達國家相比較仍有較大差距。 針對題目使學生得到機械原理、機械零件設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)及模具設(shè)計與制造的綜合 訓練。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。因而，設(shè)計制造出高質(zhì)量的模具已勢在必行。 1999 年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達 245 億元人民幣 (表 1)。例如，江蘇無錫的微研有限公司為一日本獨資企業(yè)，員工有 200 余人，擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備 60 余臺， 1998 年其模具產(chǎn)值超過 2 億元。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。 課題研究的理論依據(jù) 沖壓大致可分為分離工序與成形工序兩個類。因此，凸、凹模作用于板料的垂直壓力呈不均勻分布，隨著向模具刃口靠近而極具增大。當切刃附近材料各層中達到極限應變與應力值時，便產(chǎn)生微裂，裂紋產(chǎn)生后，沿著大剪應變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會合，板料就完全分離。凸、凹模間隙對沖裁件的質(zhì)量、沖裁力、模具壽命都有很大影響。在彎曲過程中，板料的彎曲半徑 r 與支點距離 s 隨凸模下行逐漸減小，而在彎曲終了時，板料與凸、凹模完全貼合?？梢?，板料彎曲后的彈性回跳現(xiàn)象總是存在的，只能采取措施盡量減少回跳量，提高彎曲件的質(zhì)量。 彎曲區(qū)板料厚度的變薄 板料彎曲時，以中性層為界，外層纖維受拉使厚度減薄，內(nèi)層纖維受壓使板料增厚。因此，對于 r/t 值較小的彎曲件，在計算彎曲件的毛坯長度時，必須考慮彎曲后的板料增長，并通過幾次試驗，才能得出合理的毛坯展開尺寸。 6) 具體結(jié)構(gòu)及零部件的工藝設(shè)計計算。 沖模的結(jié)構(gòu)形式很多，可以根據(jù)以下特征進行分類： 1) 按沖壓的性質(zhì)分，有落料模、沖孔模、切邊模、彎曲模、成形模和翻邊模等。如果連續(xù)模諸工位中 ,除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形任意一個或一個以上變形工步的復合模，通稱其為綜合式復合模、多工位連續(xù)式復合模。 3）分析沖壓工藝的合理性。特別是在幾個凸模直徑相差懸殊、彼此距離又很近的情況下，采用階梯形布置還能避免小直徑凸模由于承受材料流動的擠壓力而產(chǎn) 生折斷或傾斜的。 （ 2）壓料與卸料系統(tǒng)的設(shè)計。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前擔下，能否以最簡單最經(jīng)濟的方法沖壓出來。一般來說，大 批量生產(chǎn)時，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時，常采用簡單?；驈秃夏?，以北華大學學士學位論文 10 降低模具制造費用。因此： 北華大學學士學位論文 11 方案一和方案二：復合模極大地增加了制造加工難度，增加生產(chǎn)成本，延長加工周期，在實際生產(chǎn)中是不經(jīng)濟的。） R——彎曲半徑（ mm） t——板料 厚度 （ mm） x——系數(shù)，查《模具設(shè)計手冊》知，此處取 所以，毛坯件的尺寸為： L＝ 112++2π （ 16+2） 2 ＝ 112++ ＝ 北華大學學士學位論文 12 排樣圖設(shè)計及材料的利用率 在沖壓零件的成本中，材料的費用占 60％以上，因此材料的有效利用是一個重要的問題。本設(shè)計排樣如下： 圖 排樣圖 第一步：側(cè)刃沖裁→沖導正銷孔。1B — 導尺間側(cè)刃沖裁后距離； 本設(shè)計中取 n=2 b= y= a=2 z= 經(jīng)計算得： B= mmB 39。 用一般平刃口的凸模和凹模進行沖孔時，其沖裁力按下式計算： 北華大學學士學位論文 14 F沖 ＝ （ ） 式中 F沖 —— 沖裁力（ N） t—— 板料的厚度 （ mm） τ——材料的抗剪強度（ MPa） L—— 沖壓件的輪廓尺寸（ mm） 對于此零件，查《金屬牌號性能手冊》知τ =320MPa,板料厚度已知 t＝ 2mm，經(jīng) 計 算 得出 L 孔 ＝ πd 2 ＝ 2 16 ＝ 。 彎曲力的計算 此處的彎曲屬于自由彎曲，彎曲力用下式計算： F自 ＝ trKbt b? ? （ ） 式中 F自 ——最大自由彎曲力（ N） σb——材料的抗拉強度，即屈服極限（ MPa） K——安全系數(shù)，一般 K 取 b——彎曲件的板料寬度（ mm） r——圓角半徑（ mm） 對于此零件，查《模具設(shè)計手冊》知 σ b＝ 450MPa，安全系數(shù) K＝ ，圓角半徑 r＝ 16mm，板料寬度 b＝ 60mm，板料 厚度 t＝ 2mm。故只需計算 x 方向的壓力中心。現(xiàn)分別設(shè)計說明如下： 沖孔凸凹模的設(shè)計 參照《沖壓工藝學》凸凹模刃口尺寸的計算公式： 沖孔： dp＝ (d+xΔ)0δ p （ ） dd＝ (dp+Zmin)+δ d0=(d+xΔ+Zmin)+δ d0 （ ） 式中 dp、 dd——沖孔凸凹模直徑（ mm） δp、 δd——凸凹模的制造公差（ mm） Δ——工件的制造公差（ mm） Zmin——最小合理間隙（雙面）（ mm） xΔ——磨損量 首先確定工件的公差等級為 IT12，查表知： δp＝ δd＝ Zmin＝ Zmax＝ 所以 dp＝（ 16+） ＝ dd＝（ +） +＝ + 此凸模做成 無 導向凸模，如圖所示： 北華大學學士學位論文 18 圖 沖孔 凸模 材料為 Cr12MoV 淬火硬度為 HRC5860,尾部回 火硬度 為 HRC4050。這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。 mmA )( ??? ???? mmA )( ??? ???? mmA 44)( ??? ???? mmA )( ??? ???? mmA )( ??? ???? 北華大學學士學位論文 21 mmB 0 0 )( ??? ???? mmC )(1 ?????? mmC 0 6 2 )(2 ?????? mmC )(3 ?????? mmC 0 7 )(4 ?????? 切斷凸凹模設(shè)計 為順利完成連續(xù)模的工作過程，切斷過程安排在彎曲之 后， 由于切斷工序與沖 異形 孔的目的相近，因此，計算凸凹模間隙時可以用沖 異形 孔時 刃口尺寸 的公式。 凸凹模的間隙 1. U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙 對于 U形件彎曲， 設(shè)計模具時應當確定合適的間隙值 。查得 45最小相對彎曲半徑 16min ?tr 。 橡膠墊所產(chǎn)生的工作壓力計算 由公式： F=AP （ ） 式中 : F— 橡膠墊工作壓力 A— 橡膠墊橫