【正文】 由于彎曲件裁板時應(yīng)考慮纖維方向，所以只能采用橫裁。同時，考慮凹模刃口強(qiáng)度，其中間還需留一空工位。因?yàn)閮蓚€孔同時沖出，所以凹模型孔中心距為（2）排樣計算分析零件形狀應(yīng)采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有如圖52 37所示兩種。將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得故沖孔凸模和凹模最終刃口尺寸為：。由于是圓弧曲線，應(yīng)該與落料尺寸18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取為沖孔：校核，代入數(shù)據(jù)得：。將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得 故落料凸模和凹模最終刃口尺寸為：。根據(jù)沖裁凸、凹模刃口尺寸計算公式進(jìn)行如下計算： 落料尺寸，校核不等式≤，代入數(shù)據(jù)得。按照模具制造精度高于沖裁件精度3～4級的原則，設(shè)凸、凹模按IT8制造，落料尺寸，凸、凹模制造公差。尺寸18mm、R9mm由落料獲得，2177。（1）刃口尺寸計算由圖32可知，該零件屬于一般沖孔、落料件。圖52 2 坯料展開圖（2）彎曲力計算彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)。 零件工藝計算（1）毛坯尺寸計算對于有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴(yán)重，按中性層展開的原理，坯料總長度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，可查得中性層位移系數(shù)，所以坯料展開長度為由于零件寬度尺寸為18mm，故毛坯尺寸應(yīng)為64mm18mm。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故其模具制造、安裝較復(fù)合模略復(fù)雜。故不宜采用復(fù)合沖壓工序。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，生產(chǎn)效率較低。方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，再彎曲。方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，再彎曲。 工藝方案的確定零件為U形彎曲件，該零件的生產(chǎn)包括落料、沖孔和彎曲三個基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔，再彎曲。零件上只有1個尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求屬于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14選取，所以普通彎曲和沖裁即可滿足零件的精度要求。另外，零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外，所以彎曲時孔不會變形，可以先沖孔后彎曲。零件結(jié)構(gòu)簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利。要求設(shè)計該零件的成形模具，沖壓出來的零件滿足圖中的公差和技術(shù)要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：1600kN 滑塊行程：160mm 滑塊行程次數(shù)：40次/min 最大封閉高度：450mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：130mm 滑塊中心線至床身距離：380mm 立柱距離：530mm 工作臺尺寸（前后左右）：710mm1120mm 墊板尺寸（厚度）：460mm 模柄尺寸（直徑深度）70mm80mm 滑塊底面尺寸（前后左右）460mm650mm。重復(fù)以上動作來完成所需工件得沖裁。條料送進(jìn)時利用活動擋料銷定步距，側(cè)邊得兩個導(dǎo)料銷來定條料的寬度位置。出件是由在開模時，彈簧恢復(fù)彈力，推動卸料板向上運(yùn)動，從而推出條料。模具上模部分主要由上模座、墊板、沖孔凸模、沖孔凸模固定板、凹模板等組成?？梢娫撃＞叩瞄]合高度小于所選壓力機(jī)JA21160的最大裝模高度450mm，因此該壓力機(jī)可以滿足使用要求。導(dǎo)套：d (mm) L（mm）D（mm）分別為ф451254ф4512548。模架及其他零部件的設(shè)計 該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時可以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。圖51 8 活動的擋料銷(1) 卸料板設(shè)計 卸料板得周界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度為20mm，材料為45鋼，淬火硬度為40~45HRC。定位零件的設(shè)計 結(jié)合本套模具的具體結(jié)構(gòu)，考慮到工件得形狀，設(shè)置一個ф8的活動導(dǎo)料銷。為了方便固定，都采用階梯式，長度為L=凹模+固定板+t=60+30+=。(2) 沖孔凸模 根據(jù)圖樣：工件中有4個孔，其中有2格孔大小相等。其輪廓尺寸的計算如下：凹模厚度，凹模壁厚取凹模厚度 H=60mm，壁厚C取60mm.凹模寬度 B=b+2c=179+2X60=299mm（送料方向）凹模長度 L=181+2X60=301根據(jù)工件圖樣，在分析受力情況及保證壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長度為315mm。圖51 7 卸料裝置1—打桿 2——推板 3—連接推桿 4—推件塊導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 為了提高模具得壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱模架。而采用推件塊，利用模具得開模力來推出工件，既安全又可靠。卸料、出件方式的選擇 根據(jù)模具沖裁的運(yùn)動特點(diǎn)，該模具采用剛性卸料方式比較方便。定位方式得選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫脳l料，控制條料得送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷；控制條料的送進(jìn)步距。根據(jù)模具安裝位置擬選6個彈簧，每個彈簧的頂壓力為 查附錄的圓柱螺旋壓縮彈簧，初選彈簧規(guī)格為（使所選彈簧得工作極限負(fù)荷）d=6mm，D=30mm，n=7，f=188mm.，t=其中，d為材料直徑，D為彈簧大徑，為工作極限負(fù)荷，為自由高度，為工作極限負(fù)荷下變形量，n為有效圈數(shù)，t為節(jié)距。圖51 6 工作零件尺寸(5) 卸料裝置的設(shè)計。(3) 按入體原則，查手冊后確定沖裁件內(nèi)形與內(nèi)形尺寸公差，工作零件刃口尺寸計算見表553。 第二種尺寸（減少）：142，13，26，60，44，6。(2) 采用配做法，先判斷模具各個尺寸在模具磨損后的變化情況，分三種情況，分別統(tǒng)計如下。結(jié)合模具及工件得形狀特點(diǎn)，此模具制造宜采用配作法，落料時，先凹模為設(shè)計基準(zhǔn)件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按要求配作；沖孔時，則只需在配作時保證最小雙面合理間隙值。沖裁壓力中心計算數(shù)據(jù)見表512 壓力中心數(shù)據(jù)表.表512 壓力中心數(shù)據(jù)表(5) 根據(jù)力學(xué)原理，分力對某軸的力矩等于各分力對同軸力矩的代數(shù)和，則可求得壓力中心坐標(biāo)（，） ，得：， 綜上所述，沖裁力的壓力中心坐標(biāo)為（，）。沖裁圓弧線段時，其壓力中心得位置見如圖515，按下式計算 則 所以，根據(jù)圖51 5求出H點(diǎn)的坐標(biāo)為：H（，）。(3) 分別計算出各段壓力中心及各段壓力中心的坐標(biāo)值，并標(biāo)注如圖514所示。表511 不同材料的卸料力、推件力系數(shù)由，查表511，；則(3) 推件力由，查表511，知 則 (4) 頂件力由，查表511，知則 壓力機(jī)公稱壓力得確定 本模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，所以根據(jù)以上計算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選JA21160.沖裁壓力中心的確定(1) 按比例畫出每一個凸模刃口輪廓得位置，并確定坐標(biāo)系，標(biāo)注各段壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)，如圖51 4所示。(4) 條料的利用率 (5) 畫出排樣圖 根據(jù)以上資料畫出排樣圖，如圖51 3所示。=，側(cè)面=。經(jīng)多次排樣計算決定采用直對排法，粗畫排樣圖如圖51 2所示。倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故采用倒裝式復(fù)合模。 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 復(fù)合模具有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。故本方案用先沖孔后落料的方法。而本工件尺寸輪廓較大，采用此方案，勢必會增大模具尺寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。方案二：級進(jìn)模式一種多工位、效率高的加工方法。方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。方案三：采用落料沖孔同時進(jìn)行的復(fù)合膜生產(chǎn)。方案二：沖孔落料級進(jìn)沖壓。方案一：先沖孔，后落料。尺寸精度一般，普通沖裁完全滿足要求。此工件滿足沖裁的加工要求，孔與孔、孔與工件邊緣之間的最小壁厚大于8mm。圖51 1水箱支架 沖壓工藝分析該水箱支架既有沖孔，又有落料，共需兩個工序。水箱支架落料沖孔復(fù)合模設(shè)計 設(shè)計任務(wù)圖51 1水箱支架為大宇客車的水箱支架，材料為Q215，料厚t=3mm，大批量生產(chǎn)。要求設(shè)計該零件的沖壓模具，沖壓出來的零件滿足途中的公差和技術(shù)要求。材料為Q23t=3mm的碳素鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，工件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜，有一個直徑ф44mm的圓孔，一個60mmX26mm、圓角半徑為R6mm的長方形孔和兩個直徑13mm的橢圓孔。工件的尺寸落料按IT11級，沖孔按IT10級計算。 沖裁工藝方案的確定方案種類 按工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可有一下三種工藝方案。采用單工序模生產(chǎn)。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。方案的比較 各方案的特點(diǎn)及比較如下。故而不選此方案。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量、小型沖壓件。方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。方案的確定 綜上所述，本套模具采用沖孔落料復(fù)合模。分析該工件成形后脫模方便性，正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。 工藝尺寸計算排樣設(shè)計(1) 排樣方法的確定 根據(jù)工件的形狀，確定采用無廢料排樣的方法不可能做到，但能采用有廢料和少廢料的排樣方法。圖51 2 粗畫的排樣圖(2) 確定搭邊值 查表，取最小搭邊值：工件間?？紤]到工件的尺寸比較大，在沖壓過程中須在兩邊設(shè)置壓邊值，則應(yīng)取=5；為了方便計算取=3.(3) 確定條料步距 步距：，寬度：5820+5+5=260mm。圖51 3 排樣圖沖裁力計算(1) 沖裁力F查表，取材料Q235的抗拉強(qiáng)度由 已知：所以 (2) 卸料力從相關(guān)手冊上可知，卸料力、推件力相關(guān)的系數(shù)如表511所示。圖51 4 壓力中心計算圖(2) 畫出坐標(biāo)軸x、y。沖裁直線段是，其壓力中心位于各段直線段的中心。圖51 5 壓力中心的位置(4) 分別計算出凸模刃口輪廓的周長。刃口尺寸的計算(1) 加工方法的確定。凹凸模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結(jié)合完成。 第一種尺寸（增大）：181，171，179，113，56，27，51，75。 第三種尺寸（不變）：10，5，60，40。表553 工作零件刃口尺寸的計算(4) 繪出落料凹模、凸模的尺寸，如圖51 6所示。采用如圖517，Error! Reference source not ，已知沖裁板厚t=3mm，沖裁卸料力 。彈簧的總壓縮量為 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，所以本套模具類型為復(fù)合模。而第一件得沖壓位置因?yàn)闂l料有一定的余量，可以靠操作工人目測來確定。因?yàn)楣ぜ虾駷?mm，推件力比較大，用彈性裝置取出工件不太容易，且對彈力要求很高，不易使用。故采用剛性裝置取出工件，結(jié)構(gòu)如圖51 7所示。 主要零部件的設(shè)計工作零部件得結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 落料凹模 凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機(jī)床即可一次成形，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。寬度為315mm，所以凹模輪廓尺寸為315mm315mm60mm。因此需設(shè)計3支凸模。(3) 凸凹模 當(dāng)采用倒裝復(fù)合模時，凸凹模尺寸計算如下 式中，為卸料板厚度，取20mm；為凸凹模固定板厚度，取30mm；t為材料得厚度，取3mm；h為卸料板與固定板之間得安全高度，所以應(yīng)保證與沖孔凸模和落料凹模的雙邊合理間隙。擋料銷和導(dǎo)料銷得下面分別采用壓縮彈簧，在開模時，彈簧恢復(fù)彈力把擋料銷頂起，使它處于工作狀態(tài)，旁邊的導(dǎo)料銷也一起工作，具體結(jié)構(gòu)如圖51 8所示。(2) 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板采用6格M8得螺釘固定，長度 （其中為彈簧的安裝高度；為卸料板工作行程；a為凸凹模固定板厚度）。以凹模周界尺寸為依據(jù)，查附錄中的標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)，選擇模架規(guī)格如下，導(dǎo)柱：d (mm) L（mm）分別為ф452ф50230。上模座厚度 取50mm，下模座厚度 取60mm，上墊板厚度 取10mm，則該模具的閉合高度 為 式中 L ——凸模高度，mm； H ——凸凹模高度，mm； h——凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度，mm.。 模具工程圖通過以上設(shè)計，可得到如圖51 9所示的總裝圖。下模由下模座板、固定板、卸料板等組成。在這中間沖出的廢料由漏料孔直接漏出。操作時完成第一步后，把條料向上抬起向前移動，移到剛沖過得料口里，再利用側(cè)邊得導(dǎo)料銷繼續(xù)下一個工件的沖裁。圖51 9 模具的裝配