【文章內(nèi)容簡介】 零件材料分析 該零件材料采用 2A12M 板，材料較軟，彈性變形量較小，沖裁后的回彈值亦小，因而沖裁零件精度也高。查劉建超所編的《沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)》 27P 可知其抗剪強度 MPab 300?? ，抗拉強度 400b MPa? ? ，斷后伸長率 %31?? ，該材料適合沖裁及彎曲。 零件結(jié)構(gòu)分析 該零件 外形不規(guī)則，整體為一叉形的彎曲件，有 4 處需彎曲，既有沖裁也有彎曲，所以應(yīng)分別對其結(jié)構(gòu)進行工藝分析并綜合考慮。 ：沖裁件上有孔，為避免工件變形和保證模具強度，孔邊距不能過小，一般要求 C′(～ 2)t 所以由零件圖可知： C′=32t=2 因此孔與邊距之間的最小距離滿足工藝性要求。 ：孔邊與直壁之間應(yīng)保持一定距離，一般取 L tR ?? ，而工件上的孔與直壁之間的距離 L= tR ?? =1，所以 孔與直壁距離滿足要求。查 155~154P ，孔邊至彎曲半徑中心的距離按料厚確定，當(dāng) t2mm 時 tl? ，此工件的 mmtl ??? ，滿足要求。此零件圓角半徑 R=2=，均滿足彎曲時的工藝性要求 ]7[ 。 綜上所述，所以此零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁、彎曲工藝性要求。 零件的尺寸精度 工件雖然只有兩處彎曲有公差要求，但 是沖裁精度直接影響彎曲精度。 沖壓工藝經(jīng)濟性分析 （ 1）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。年產(chǎn)量： 100 萬件／年，屬于大批量生產(chǎn)。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)論文 第 10 頁 共 37 頁 沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、材料利用率高、操作簡單、生產(chǎn)率高等諸多優(yōu)點而被廣泛使用。由于模具制造成本高，沖壓加工的單件成本主要取決于生產(chǎn)批量的大小，它對沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用。批量越大，產(chǎn)品的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，所以，要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，進行沖壓加工的經(jīng)濟性分析。此零件精度要求較高，工位多，生產(chǎn)批量大。所以采用有導(dǎo)向級 近模進行沖壓生產(chǎn)，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足生產(chǎn)率要求，雖然模具制造難度較大，但是由于生產(chǎn)量大，所以總的生產(chǎn)成本還是不高。 零件的工藝性分析結(jié)論 通過工藝分析，發(fā)現(xiàn)此工件沖裁和彎曲的工藝性都較好，工藝過程簡單，雖然模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是壽命較長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作方便等。4 沖壓工藝方案的確定 沖壓工藝方案的確定 總體的設(shè)計方案及可行性的分析 方案 1：先落料，再沖裁，然后再完成兩次 U 彎形和兩次向下彎曲，采用單工序摸生產(chǎn)。 方案 2：落料 —沖裁 —然后再完成兩次 U 彎曲和兩次向下 彎曲，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案 3：沖孔 —切舌、兩次 U 彎曲、側(cè)向彎曲最后切斷，級進沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 比較各方案 方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需多道工序，多副模具，成本較高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二，只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)率較高，模具制造復(fù)雜，難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三，也只需一副模具，操作方便，工件的精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該件沖壓生產(chǎn)采用方案三級進模生產(chǎn)為佳。 模具總 體結(jié)構(gòu)設(shè)計 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 37 頁 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓，所以模具類型為級進模。 操作方式選擇 選擇自動送料操作方式，模具相對于模架采用從前往后的縱向送料方式還是采用從左向右的送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸，采用從左向右的橫向送料方式。 定位方式的選擇 工序件的定位分縱向和橫向，因為該模具采用的是條料，無側(cè)壓裝置。采用導(dǎo)料桿導(dǎo)向，由模外的自動送料裝置自動將料送進，用導(dǎo)正銷精定距。 卸料出件方式的選擇 此零件沖壓工序應(yīng)有卸料機構(gòu)，又由于工件料 厚為 1mm，相對較薄，卸料力較小，所以選用彈性卸料板，彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，彈性卸料下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)率。 導(dǎo)向方式的選擇 因為工件精度要求較高，所以采用對角導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，模具的偏斜，有卸料板、凹模與固定板另有四對小導(dǎo)柱作精導(dǎo)向，保證模具的導(dǎo)向精度和工作穩(wěn)定。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 37 頁 5 模具工藝與設(shè)計計算 排樣方式的確定及其計算 設(shè)計級進模，首先要設(shè)計條料的排樣圖。根據(jù)零件的展開圖來看，零件的外形近似于 T，應(yīng)采用豎直排切邊型工序排樣。零件的外形比較復(fù)雜， 單獨沖裁比較復(fù)雜，但是如果以兩個為一組就比較簡單了。因此采用豎直排切邊型工序排樣，排樣采用沖切制件外形余料，條料的一側(cè)和中間留載體的方式在制件壓彎成形之后通過切除載體獲取制件的方法進行沖壓加工 ]8[ 。根據(jù)料厚 t=1mm，查劉建超所編的《沖壓模具設(shè)計與制造》 65P ，表 ，可知最小搭邊值分別為垂直 a=，水平 1a =，取 上a =5mm， 下a =2mm， 中間a = 這樣可節(jié)省點材料。 設(shè)計排樣圖如下圖： 圖 51 側(cè)彎支座條料排樣圖（橫排） 此排樣圖中條料寬度為 60mm，各工位之間工步為 50mm 排樣設(shè)有 8 個工位，個工位的沖壓順序是： 工位 1：側(cè)刃定距和沖導(dǎo)正空；工位 2：異型沖裁；工位 3：沖切分隔；工位 4：切舌；工位 5：向下彎曲；工位 6：向上彎曲；工位 7：側(cè)向彎 曲 ；工 位 8：切斷沖裁。 排樣利用率的計算 由零件的展開圖在 CAD 用計算機算得一個零件的面積為 2mm 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13 頁 共 37 頁 一個進距內(nèi)的坯料面積： BXS=50X60=3000 2mm ， 因此材料利用率為： η=(A/BS)X100% =()X100% =% 同理可算得圖 411 的材料利用率為 %. 雖然此材料利用率比較高，所以此種排樣方法是一種較好的排樣。 沖裁力的計算 沖裁力一般按下式計算： bKLtF ?? 式中： F ——沖裁力； L——沖裁周邊長度； t——料厚； b? ——材料抗剪強度； K ——修正系數(shù)，一般取 ?K 。 根據(jù)零件展開圖的尺寸可以計算出排樣圖的尺寸如下圖： 圖 52排樣圖尺寸 各工位的沖裁力計算如下： 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 37 頁 表 51 各沖裁力的計算 部位 L/mm F/n 部位 L/mm F/n 沖導(dǎo)正孔4mm? 沖切分離 D 區(qū) 50 19500 A 區(qū)側(cè)刃切除 52 20280 切舌沖裁 E 區(qū) B區(qū)異型沖裁 切斷沖裁 F 區(qū) 16 6240 B區(qū)異型沖裁 切斷沖裁 F 區(qū) 16 6240 C區(qū)異型沖裁 總計 由計算可知總的沖裁力為 。 卸料力、推件力的計算 卸料力、推件力按下式計算： 卸料力： 總卸卸 FKF ? 式中： 總F ——沖裁力； 推卸 KK ——卸料力、推件力系數(shù)； n——同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件或廢料的數(shù)目： thn? 式中： h——凹模洞口的直壁高度； t——板料厚度； 查《沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》表 213 得： 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 37 頁 卸料力系數(shù)： 卸K =； 推件力系數(shù)： 推K =； 定件力系數(shù)： 頂K =； 查《沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》表 221， 53??h ，取 h =5mm，則 51htn??=5 制件的卸料力、推件力分別為： 卸料力： 總卸卸 FKF ? =? = 推件力： 總推推 FnKF ? =? ? = 彎曲部分的計算 彎曲力按下式計算 U 形件彎曲力： trKBtF bU ?? ? V 形件彎曲力： trKBtF bV ?? ? 各工位的彎曲力計算如下： 第五工位：兩側(cè)向下彎曲為 U 型彎曲 1F ＝ 20 . 7 0 . 7 1 . 3 2 5 4 0 0 3 0 3 3 . 321bU K B tFNrt ? ? ? ?? ? ???形 切舌的向下彎曲為Ｖ型彎曲： 2F? 220 .6 0 .6 1 .3 6 4 0 0 1 62421bV K B trt ? ? ? ? ?? ? ???形 第六工位：此工位的彎曲為校正彎曲： F Q A??校 式中： Q 為單位校正力，其值可查得為 15MPa ； A 為校正部分的投影面積，由零件尺寸可算的 17 20 340A? ? ? 。所以 15 340 510 0F ? ? ?校 第七工位：下端的向下彎曲為Ｖ型彎曲 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 37 頁 3F? 20 . 7 0 . 7 1 . 3 1 6 4 0 0 582421bU K B tFNrt ? ? ? ?? ? ???形 3F? 2 2 20 . 6 0 . 6 1 . 3 1 6 1 4 0 0 1 166421bV K B trt ? ? ? ? ? ?? ? ???形 推件力的計算： ? ?0 .3 ~ 0 .8FF??推 件 自 由 可以算得： ? ?1 2 30. 5F F F F? ? ? ? ?推 件 總的工作力的計算 1 2 3F F F F F F F F F? ? ? ? ? ? ? ?總 沖 裁 彎 曲 沖 裁 力 推 件 校 正 624 5100 1664 191210. 55? ? ? ? ? ? ? 壓力機公稱壓力的確定 壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁時的的總力?？紤]到所選用的卸料裝置方式是彈性卸料裝置，因此壓力機的公稱壓力為： ZFP )~(0 ? =(~)? =? 壓力設(shè)備的初步確定 ]10[ ： （ 1）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機類型和形成次數(shù)。 （ 2）選擇壓力機的閉合高度與模具匹配。 （ 3）模柄的直徑、長度尺寸是否與壓力機的滑塊柄孔直徑、深度尺寸相當(dāng)。 （ 4）根據(jù)壓力機模具的尺寸大小、安裝和進出料防人等情況選定。 （ 5）壓力機應(yīng)該使用方便安全。 查《沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》得選用開式可傾臺壓力機，壓力機型號為 J23其技術(shù)規(guī)格及其參數(shù)如下： 滑塊行程 7080 滑塊行程次數(shù) 100 最大閉合高度 360 閉合高度的調(diào)節(jié)量 70 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 37 頁 墊板厚度 20 壓力中心 的確定及相關(guān)計 算 此級進模有多個凸模，所以應(yīng)先確定各凸模的壓力中心后，再計算模具的壓力中心。計算步驟如下： 圖 53 壓力中心確定 在任意位置畫出坐標(biāo)軸 x ， y 。由上圖中個部分尺寸可以求出各 A~K 各個工作區(qū)的形心的位置 A 為（ 105， ） B 為（ 125， ） C 為（ 50， ） D 為（ 50，1187） E 為（ 0， 13） F 為（ 25， ） G 為（ 75， ） H 為（ 75， ） I為（ 125， ） J 為（ 175， 8） K 為（ 225， 17），然后根據(jù)各個工作區(qū)的工作力求出工作區(qū)域?qū)υc的合力矩。在壓力中心處的合力矩應(yīng)該為零，如果計算結(jié)果不為零，則移動坐標(biāo)原點的位置，使最終的合力矩值為零。 經(jīng)過多次計算得出此模具的壓力中心為（－５，－５） 沖裁凸凹模刃口尺寸及公差 凸凹模刃口尺寸計算原則 確定沖裁凸凹模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔，并遵循如下原則： 。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計沖孔模 先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。 ，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求。又要保證有合理的間隙值。 ―入體 ‖原則標(biāo)注為單12345678yX0A BCDEFGHIJK中北大