【文章內(nèi)容簡介】 第二種方案不僅生成率低而且零件精度難以保證，不符合模具生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，即不符合生產(chǎn)過程全自動化。 第一種方案不僅能保證制件的精度，而且大大提高了生產(chǎn)效率，降低了人為勞動量，自動化程度高。在大批量的生產(chǎn)中，雖然模具的制造費用和難度較高，但是效益好，經(jīng)濟性更加完善。所以選擇第一方案。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 共 46 頁 2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須考慮到所加工零件的質(zhì)量和技術(shù)要求，同時也要考慮到設(shè)備的條件和其生產(chǎn)批量的要求，并且要考慮成本。通常要求低成本的模具這樣才會獲得更大的效益。一般說來，單工序的簡單模成本比復(fù)合模的要低，而復(fù)合模的造價要低于級近模的造價，級進模模具綜合技術(shù)含量高，模具制造周期較長成本比較高，適合大批量中小型產(chǎn)品 零件的生產(chǎn)，沖壓精度高。 級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具的組合類型 根據(jù)零件的特征，多工位級進模加工工序包括：沖孔、切口、切邊、切斷、折彎、漲型 這些工序。在級進模中為了保證模具的強度和壽命，在沖裁力較大的工位前或者后面設(shè)置空工位。 模具基本結(jié)構(gòu)形式 級進?；究蚣苤饕扇貥?gòu)成，即正倒裝關(guān)系、導(dǎo)向方式和卸料方式。 （ 1）正倒裝關(guān)系。正裝與倒裝是模具的兩種基本結(jié)構(gòu)形式，由于正裝的模具容易出件和排除廢料，級進模中多采用正裝。 （ 2）導(dǎo)向方式。級進模的導(dǎo)向可分為兩部分，即外導(dǎo)向和內(nèi)導(dǎo)向。外導(dǎo)向主要是指模架中上、 下模座的導(dǎo)向；內(nèi)導(dǎo)向是利用小導(dǎo)柱和小導(dǎo)套對卸料板的導(dǎo)向，卸料板進而又對凸模進行導(dǎo)向和保護，也稱輔助導(dǎo)向。 （ 3）卸料方式。在多工位級進模中，多采用彈性卸料裝置。若工位數(shù)少、料厚大于 ，也可以采用固定卸料方式。考慮到條料厚度為 1mm，初步選擇采用彈性卸料方式。，彈性卸料既可以起到卸料的作用，又可以起到壓料板的作用，沖裁件平直度較高，質(zhì)量較好。 送料方式 為了提高生產(chǎn)效率，同時使模具趨于自動化生產(chǎn)管理，采用一定的設(shè)備使之自動送料。采用自動送料裝置還可以保證零件連續(xù)給進的精度，從而提高了零件的精度 。 定位方式 在級進模加工過程中，為了保證首件的正確定距，始用擋料銷首次定位沖出工藝孔；第二工位由固定擋料銷進行初定位，由上模的導(dǎo)正銷進行精定位。 工位安排 先初步確定加工工位的順序依次為：沖裁工藝孔及工件孔、工藝切口 → 切邊 → 切斷→ 彎曲及漲型。這些工位只是在級進模中加工的工位，在加工過程中，為保證模具的強度，在必要的位置還需要設(shè)立空工位。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 共 46 頁 凸模高度的確定 在同一副模具中，由于各凸模的性質(zhì)不同，各凸模的絕對高度也不一樣，應(yīng)先確定某一基準(zhǔn)凸模的高度，其他凸模按基準(zhǔn)高度確定差值。凸模的基準(zhǔn)高度是根據(jù)沖件料厚度 和模具大小等因素決定的，一般取 35mm 至 65mm。在滿足各種凸模結(jié)構(gòu)的前提下，基準(zhǔn)高度力求最小。 模板厚度 級進模模板一般包括凹模板、凸模固定板、墊板和導(dǎo)板等。這些模板的厚度決定了模具總體高度。各模板的厚度值可參考表 （參考文獻 [17]中國模具設(shè)計大典）： 表 級進模模板的厚度值 （ mm） 模板 L B H 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 25 28 32 36 40 凹模板 250 250 * * * * * * * 315 * * * * * * 400 * * * * * * * 固定板 250 250 * * * * * * 315 * * * * * * * 400 * * * * * * 導(dǎo)料板 250 45 * * * 50 * * * 56 * * * 63 * * * 71 * * * 墊板 250 250 * * 315 * * 400 * * * L為模板長度， B 為模板的寬度， H 為模板的厚度。 模架 多工位級進模要求模架受力平衡、運動平穩(wěn)，此小型模具多采用對角導(dǎo)柱模架。精密級進模一般采用滾珠導(dǎo)向模架或滑動導(dǎo)向模架。上、下模座得材料除小型模具采用HT200 外，多采用鑄鋼或鋼板。高速級進模也可采用硬鋁合金等輕型材料制造，這樣可以減輕模具重量，有利于提高沖壓速度。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 共 46 頁 沖裁件排樣設(shè)計 毛坯的大小主要取決于零件形狀的大小。毛坯尺寸的驅(qū)動方法有很多種，有等量法、等體積法、等面積法等。一般變形區(qū)彎曲變形前后體積不變，應(yīng)變中性層在彎曲前后長度不變；即：彎曲變形區(qū)的應(yīng)變中性層長度，就是彎曲件的展開尺寸，也就是所要求的毛坯長度。 板料在實際彎曲生產(chǎn)中，沖壓件的彎曲變形程度較大，這時應(yīng)變中性層不與毛坯截面中心層重合，而是向內(nèi)側(cè)移動，致使應(yīng)變中性層曲率半徑 ρ0r+。中性層位置與板料厚度 t、彎曲半徑 r 以及變薄系 數(shù) η等因素有關(guān)。相對彎曲半徑 r/t 越小，則變薄系數(shù)η越小、板厚減薄量越大，中性層位置的內(nèi)移量越大。而相對彎曲半徑 r/t 越大，則變薄系數(shù) η 越大、板厚減薄量變得越小。當(dāng) r/t 大到一定值后，變形區(qū)減薄的問題已不再存在。在實際生產(chǎn)中為了使用方便，通常采用下面公式確定中性層位置。 0=r+xt? （ 21） 式中， x是與變形程度有關(guān)的中性層位移系數(shù)，其值可查下 表（《中國模具設(shè)計大典》 170頁）。 表 應(yīng)變中性層的位移系數(shù) x 值 r/t x r/t ≥ x 制件相對彎曲半徑 r/t≥2/1=2 式中， r——彎曲半徑， mm； T——料厚， mm。 可見，制件屬于有圓角半徑較大的彎曲件，應(yīng)先求彎曲變形區(qū)中性層曲率半徑 ρ0（ mm）。 由上表 應(yīng)變中性層位移系數(shù) X 值，查出 R1/t=2 時， X1=； R2/t=3 時， X2=，則 ρ1=2+1= ρ2=3+1= 由文獻 [3]圓角半徑較大（ r）的彎曲件毛坯長度計算公式 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 46 頁 ii 0= l + ( )180 iiL r x?? ??? （ 22） 式中， L——毛坯展開總長度； α——彎曲中心角； x——中心層位移系數(shù)，見表 。 由圖 21 可知 L=2l3+l1+l2+l4+2πα1/180*（ R1+X1t） +2πα2/180*（ R2+X2t） =2+10+++((2π*75176。)/180176。)*+((2π*75176。)/180176。)* =71+10++++=≈127（ mm） 圖 21 分析零件的形狀特點及精度要求，考慮采用采用直排有廢料排樣方式 , 如圖 22 所示。 圖 22 此零件表面積為： A=65π*255855247。（ **）+2(88π*82/4)= += 沖裁件在條料或板料上的布置方法稱為排樣，其設(shè)計的內(nèi)容包括選擇排樣方法、是否設(shè)置工藝切口確定搭邊數(shù) 值、計算條料寬和步距、畫出排樣圖。 排樣方法選擇 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 46 頁 級進模的排樣是指制件在條料上分幾個工位沖制的布置方法。排樣不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與制造復(fù)雜程度、模具使用壽命長短等都不同。所以排樣作為級進模設(shè)計的重要步驟，它是多工位級進模設(shè)計時的重要依據(jù)。排樣可以分為有廢料排樣和少、無廢料排樣。 （ 1）有廢料排樣法 有廢料排樣法是沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間都有工藝預(yù)料的存在，沖裁件分離輪廓封閉，沖裁件質(zhì)量還、模具壽命長，但是材料的利用率較低。 （ 2）少、無廢料排樣法 少廢料 排樣法是只有在沖裁件與沖裁件之間或沖裁件與條料之間留有搭邊，這種方法的沖裁件只沿著沖裁件的部分輪廓進行。材料的利用率可達到 70％～ 90％。 無廢料排樣翻是沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間均無搭邊存在，這種怕有的沖裁件時間上是支接切斷獲得，多以材料的利用率可達 85％～ 95％。 因為本次設(shè)計采用沖孔落料彎曲級進模，分析零件的形狀特點及精度要求，并且條料是連續(xù)送進，確保壓力機對板料加工時沖壓力平衡，所以必須選擇有廢料排樣。 確定是否設(shè)置工藝切口 當(dāng)整條條料連續(xù)拉深時，由于相鄰兩個拉深工位 之間的材料相互影響，相互牽連，尤其是沿送料方向的材料流動比較困難，它不如單個毛坯拉深時那樣材料較均勻自由地塑性變形。為避免拉深時相互兩個工位的影響，在相鄰的兩個工位之間沖裁出一定形狀的切縫或切口。這樣可以減小兩工位間材料的影響和相互約束，有利于材料的塑性變形。 因此，在條料拉深前設(shè)置工藝切口，工藝切口為寬底漏斗形切口。 確定搭邊數(shù)值 搭邊是排樣時沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料。如圖 23 所示： 圖 23 排樣圖搭邊 搭邊的作用的作用有下幾點： （ 1）補償條料的剪裁誤差、送料 步距誤差，補償由于條料與導(dǎo)料板之間由間隙所 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 46 頁 造成的送料歪斜誤差。若沒有搭邊則可能出現(xiàn)制件缺角、缺邊或尺寸超差等廢品。 （ 2）使凸、凹模刃口能沿著封閉輪廓線沖裁，受力平衡，合理間隙不易被破壞。模具壽命和制件斷面都能提高。 （ 3）對于利用搭邊拉條料的自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，一保證條料的連續(xù)送進。 搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，起不到搭邊作用。過小的搭邊還可能被拉入凸、凹模之間的縫隙中，使模具刃口破壞。合理的搭邊值就是保證沖裁件質(zhì)量，保證模具較長壽命，保證自動送料時不被拉彎、拉斷條件下允許的最 小值。搭邊值通常由經(jīng)驗確定，根據(jù)板材的厚度為 t=1mm,由表可以查得圖 24 中取 a=4mm,a1=18mm。 圖 24 搭邊 進距和進距精度 進距是指條料在模具中逐次送進是每次向前移動的距離。進距大小及精度直接影響沖件的外形精度、內(nèi)外形相對位置精度和沖切過程能否順利進行。 在級進模中，對送料進距精度要求很高，它直接關(guān)系到一系列工位加工的精度，送料進距又由側(cè)刃保證。送料進距的基本尺寸可按以下公式計算： A=B+ a1=65+18=83mm (參考文獻 [9] 70 頁 ) 式中， a1為毛坯之間的搭邊值。 條料寬度 條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進條料，并有一定的間隙。 采用無測壓裝置的模具，其條料寬度應(yīng)考慮在送料過程中因條料的擺動而使側(cè)面搭邊減小。為了補償側(cè)面搭邊的減小部分，條料寬度應(yīng)增加一個可能的擺動量。故條料寬度為（課本參考文獻 [8]49 頁）： 0[ 2 ( ) ]B D a c?? ?? ? ? ? （ 23） 式中， B——為條料寬度基本尺寸， mm； D——條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸， mm； a——為側(cè)面搭邊； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 46 頁 δ——為條料下料剪切公差，查表 ； c——為條料與導(dǎo)料之間的間隙（即條料的可能擺動量），可查表 。 表 剪切公差及條料與導(dǎo)料板之間間隙 條料 寬度 B 條料厚度 t ≤1 ＞ 1～ 2 ＞ 2～ 3 ＞ 3～ 5 δ c δ c δ c δ c ≤50 ＞ 50～ 100 ＞ 100～ 150 ＞ 150～ 220 ＞ 220～ 300