畢業(yè)設計--USB的沖壓模具設計.doc

I 摘要摘要 本設計是針對 Usb 接口的工藝及工裝進行了分析和設計，Usb 接口的設計 具有尺寸精度要求高，制作難度較大，結構復雜等特點。模具設計中的級進模 具具有生產(chǎn)效率高,加工精度高等特點，被廣泛應用于多方面的生產(chǎn)中。Usb 接 口的加工工藝要求符合級進模的特點，因此，本設計采用多工位級進模具。本 文就 Usb 接口的加工工藝進行了比較分析，確定了合理的加工工藝；就實際生 產(chǎn)狀況，經(jīng)過綜合比較確定了模具結構，對模具的各個部分進行了必要的設計 分析；參考了相關模具設計資料，進行了必要的理論計算，以此使本設計更加 規(guī)范合理；在此基礎上，就本設計中的模具進行了必須的經(jīng)濟效益分析。本課 題的任務就是制定出合理的工藝方案和設計出一套精良的實用的冷沖壓模具并 且符合生產(chǎn)綱領的要求。在設計中要充分討論工藝方案的合理性與模具結構方 案的適用性。 關鍵詞：級進模，Usb 接口,加工工藝 II Abstract Abstract:This design was aims at the Usb connection the craft and the work clothes has carried on the analysis and the design, the Usb connection design has the size accuracy requirement to be high, the manufacture difficulty was big, structure complex and so on characteristics. In the mold designs level enters the mold to have the production efficiency to be high, the working accuracy higher characteristic, is widely applied in various production. The Usb connections processing technological requirement conforms to the level to enter molds characteristic, therefore, this design uses the multi-location level to enter the mold. This article has carried on the comparative analysis on the Usb connections processing craft, has determined the reasonable processing craft; Produces the condition on the reality, underwent the synthesis to be quite definite the mold structure, has carried on the essential project analysis to molds each part; Has referred to the related mold design information, has carried on the essential theoretical calculation, causes this design by this to be standarder reasonably; Based on this, in this designs mold carried on must economic efficiency analysis. This topics duty is works out the reasonable craft plan and designs a set of excellent practical cold stamping mold, and meets the production guiding principle requirement. Must discuss the craft plan fully in the design the rationality and the mold organization plan serviceability Key word: The level enters the mold, the Usb connection, the processing craft III 目錄目錄 前言1 1 概述.2 1.1 沖模設計概述2 1.1.1 沖模分類模.2 1.1.2 沖模基本結構組成.2 1.1.3 沖模設計前的準備工作及應具備的技術資料.3 1.1.4 沖模設計的內(nèi)容和步驟.3 1.1.5 工藝方案的選擇.4 1.1.6 模具結構的選擇.4 1.2.冷沖壓生產(chǎn)的特點5 2 工藝方案的確定.7 2.1 制定沖壓工藝的主要內(nèi)容：7 2.2 工件的加工工藝8 2.2.1 工藝方案的種類8 2.2.2 工藝方案的比較和確定9 3 模具設計.10 3.1 模具的總體結構設計10 3.1.1.模具類形的選擇10 3.1.2 定位方式的選擇.10 3.1.3 落料方式的選擇.10 3.1.4 送料方式的選擇.11 3.1.5 導柱、導套位置的確定.12 3.1.6 模具工序的安排.12 3.1.7 工件毛刺方向設計.12 3.2 模具的主要零部件設計13 3.2.1 工作零部件的結構設計13 3.2.2 定位零部件的設計13 3.2.3 模架零部件的設計14 4 尺寸計算.15 4.1 排樣設計與計算15 4.1.1 排樣方法的確定15 4.1.2 搭邊值的確定16 4.1.3 條料步距和寬度的確定16 4.1.4 條料利用率的確定17 4.2 沖裁壓力的計算17 4.3 卸料力、推件力和頂件力的計算17 4.4 壓力機公稱壓力的計算18 4.5 沖模閉合高度的計算19 IV 4.6 送料機構斜楔的計算21 4.7 凸、凹模刃口尺寸的計算21 4.8 彎曲模尺寸的計算23 4.8.1 彎曲力的計算23 4.8.2 彎曲模具工作部分的計算24 5 經(jīng)濟技術性分析.26 結論27 參考文獻28 致謝29 畢業(yè)設計(論文)說明書 1 前言 冷沖壓一般是以金屬板料為原材料（也有采用金屬管料和金屬材料的） ，利用 壓力機上的模具作往復運動，在常溫下對金屬板料內(nèi)部產(chǎn)生變形的內(nèi)力。當內(nèi)力的 作用達到一定的數(shù)值時，板料毛坯或毛坯的某個部分便產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對 應的變形，使板料分離（或局部分）或產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需尺寸及形狀的 零件 冷沖壓模具生產(chǎn)率很高，操作簡單，精度較高，而且易于實現(xiàn)自動化。U 盤接 口片完全可以采用冷沖壓模具生產(chǎn)。另一方面，冷沖壓所獲得的零件無需進行切削 加工，因而是一種節(jié)省能源、節(jié)省原材料的無（或少）切削加工方法。冷沖件的尺 寸公差由沖模來保證，因此產(chǎn)品尺寸精度高，互換性好。 隨著科學技術的發(fā)展，模具工業(yè)發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精 度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務，因此模具 CAD/CAE/CAM 正向集 成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，模具檢測、加工設備向精密、高效和多 功能方向發(fā)展，模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速，快速經(jīng)濟制模技術也發(fā)展比較 迅速。 由于我的水平有限，設計模具方面的經(jīng)驗也存在很多的不足，因此在設計方面 肯定存在疏漏與錯誤之處,請各位老師多多指導。設計中存在錯誤是不可怕的，可 怕的是把錯誤帶到生產(chǎn)實踐來。對待錯誤我們應該有良好的態(tài)度，及時地作出修改， 在修改錯誤的同時我們也在學習、進步。因此，深望廣大老師提出批評與建議。同 時我也會不斷完善自己，使自己在模具方面有更大的提升空間。 畢業(yè)設計(論文)說明書 2 1 概述 現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，特別是機械制造業(yè)的快速發(fā)展,加上目前我國經(jīng)濟處于 高速持續(xù)發(fā)展階段，經(jīng)濟全球化日趨明顯，這為我國的沖壓模具發(fā)展提供了良好的 條件和機遇。一方面國內(nèi)沖模市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，國外沖模制作制造 逐漸向我國轉(zhuǎn)移，我國的沖模工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面將有很大提高，而且在 行業(yè)結構、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術方面也會取得較 大發(fā)展。 隨著沖壓技術的廣泛發(fā)展和應用，各個工業(yè)部門幾乎都離不開沖模，尤其是汽 車、電器、電機、儀表和日用品工業(yè)，其產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本及產(chǎn)品更 新?lián)Q代的快慢等，都在很大程度上取決于模具。因此，模具工業(yè)是帶動各項工業(yè)產(chǎn) 品發(fā)展的先行工業(yè)。如何提供更好、更快、更多的模具，是模具工作者共同的重要 課題。 1.1 沖模設計概述 1.1.1 沖模分類模 沖模按沖壓工藝性質(zhì)分類有：切斷模、落料模、沖孔模、切口模、剖截模、修 邊模、整修模、精沖模、壓彎模、卷邊模、扭彎模、拉深模、成形模、翻孔模、翻 邊模、脹形模、縮口模、校平模、整形模、壓印模、沖中心模、冷鐓模、冷擠模、 復合級進模等。 按模具的導向方式分有：導柱模、導板模、導筒模和無導向模等。 按機械化程度分有：手工操作模、半自動模、自動化模等。 按沖模材料分有：鋼硬質(zhì)合金鑄鐵低熔點合金聚氨酯橡膠等。 1.1.2 沖?；窘Y構組成 1) 工藝零件工作零件（凸模、凹模、凸凹模、刃口鑲塊） 定位零件（定位銷、擋料銷、導正銷、導料板、定距側刃、側壓器） 壓料出料零件（壓料板、卸料板、頂出器、頂銷、推板、廢料刀） 2) 構造零件支撐夾持零件（上下模板、模柄、固定板、墊板、行程限 制器） 導向零件（導柱、導套、導板、導筒 緊固件及其它（螺釘、銷釘、彈簧起重釘、其他） 3) 傳動及改變工作運動方向的零件（斜楔、滑塊、凸輪、鉸鏈接頭） 畢業(yè)設計(論文)說明書 3 1.1.3 沖模設計前的準備工作及應具備的技術資料 1）沖壓件的圖樣和技術條件。如果只有樣件而沒有圖樣，可將樣件進行 測繪，但需經(jīng)有關人員確認后，才可做為模具設計的依據(jù)。 2）沖壓工藝。有時，沖壓工藝由模具設計人員來制訂，但必須了解生產(chǎn)的 批量和可供選用的壓力機型號。 3）壓力機的技術參數(shù)，主要是與模具安裝及工作有關的技術參數(shù)。 4）有關技術標準。如：原材料標準、模具標準件等。 5）沖模設計資料和模具結構圖等。 1.1.4 沖模設計的內(nèi)容和步驟 1) 分析沖壓件的工藝性。根據(jù)沖壓件圖，分析其形狀特點、尺寸大小、精度 要求及所用的材料是否符合沖壓工藝要求。良好沖壓工藝性應保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、 工序數(shù)目少、材料消耗少、模具結構簡單、操作安全和方便。如果發(fā)現(xiàn)沖壓件的工 藝性很差，則應會同設計人員，在保證產(chǎn)品使用要求的前提下，對沖壓件的形狀、 尺寸、精度要求乃至原材料的選用，進行必要的、合理的修改。 2) 確定工藝方案。對于一個沖壓件，其沖壓工藝方案（包括工序性質(zhì)、工序 數(shù)目、工序順序及組合方式）可能有幾個，應從質(zhì)量效率成本和安全等方面進行分 析和比較，然后確定一個最適合于所給生產(chǎn)條件的最佳方案。 3) 在制定工藝方案時，有的需要進行必要的工藝計算，以確定毛坯形狀和尺 寸，以及工序間尺寸等。只有產(chǎn)品（沖壓件）的工藝性和工藝方案經(jīng)確定后，才能 進行具體的模具設計工作。 4) 計算各工序壓力，確形式定壓力中心。 5) 確定壓力機型號和模具安裝尺寸。 6）畫排樣圖和工序件圖。 7）繪制沖?？倛D（下平面圖、上平面圖、和剖面圖等） 。 8）設計評審。通常，對于較復雜的模具，需組織有經(jīng)驗的設計人員、工藝人 員、沖壓工和模具維修工等，對模具結構進行評審，并提出改進意見。 9）根據(jù)評審意見修改沖?？倛D。 10）繪制沖模零件圖。 11）零件土標注尺寸、公差及技術條件，必要的強度核算。 12）總圖標注技術條件及注意事項。 畢業(yè)設計(論文)說明書 4 1.1.5 工藝方案的選擇 沖壓工藝方案的內(nèi)容包括：確定工藝程序、工序數(shù)目和順序；確定合理的派樣 和工序間尺寸；用單工序模還是復合?；蜻B續(xù)模；是手工操作還是半自動化或自動 化模等。 為了確定工序數(shù)量，有時需要進行仔細的計算，如毛坯展開尺寸，工序尺寸， 材料消耗等。 為了更好的確定工藝方案，往往需要有幾個不同的工藝方案來進行分析和比較， 最后選擇一個最合理的工藝方案。再選擇工藝方案時，必須考慮以下因素： 1）生產(chǎn)綱領。 2）沖壓件的形狀、尺寸、精度要求和材料性能等。 3）現(xiàn)有設備條件和生產(chǎn)技術水平。 4）模具設計、制造和維修的技術水平和能力。 5）生產(chǎn)準備的周期。 通常，在大批量生產(chǎn)時，為了達到高質(zhì)量、高效率和低材料消耗的目的，采用 高效率的壓力機和復雜、高效率的模具，毛坯和產(chǎn)品的送進和取出采用自動化或機 械化裝置；在成批生產(chǎn)時，多采用單動式壓力機和較簡單的模具來生產(chǎn)，毛坯和產(chǎn) 品的送、取多采用手工或機械作業(yè)；在小批量生產(chǎn)時，為了降低成本，多采用間易 模具或組合模具、通用模具來生產(chǎn)，同時還應容許對零件進行機械和手工進精加工。 1.1.6 模具結構的選擇 1.模具結構設計前應確認事項: 1）沖壓件的工藝性。沖壓件的形狀、尺寸、精度和所用的材料，都應適合沖 壓工藝要求。 2）沖壓工藝方案的合理性。合理的工藝方案，應能包證產(chǎn)品（沖壓件）質(zhì)量， 同時又適合于所給的生產(chǎn)條件。 2.模具結構選擇的主要內(nèi)容: 1）模具的類型。 2）凸凹模的結構型式形狀、尺寸、精度固定方式和鑲拼方式等。 3）毛坯的送進、導向、定位型式。 4）毛坯和零件的壓料卸料型式。 5）零件的取出和廢料的排除方式。 6）模架及導向型式。 畢業(yè)設計(論文)說明書 5 7）彈性元件的種類和型式。 8）模具起重型式。 9）模具安裝到壓力機的定位與加緊型式。 3.選擇模具結構時應考屢的因素 1）沖壓件的大小和形狀及精度。 2）沖壓工藝。 3）生產(chǎn)能量。 4）所使用的壓力機。 5）上料和出件的方式。 6）操作安全和方便。 7）模具制造和維修技術。 8）生產(chǎn)準備周期。 9）成本。 1.2.冷沖壓生產(chǎn)的特點 沖壓生產(chǎn)是指常溫下利用壓力機并依靠模具是材料產(chǎn)生局部或整體變形，以獲 得所需要的形狀和尺寸制件的加工工藝。 冷沖壓是一種先進的加工工藝，與其他加工方法相比在技術上和經(jīng)濟上有以下 優(yōu)點： 1技術上： 1） 利用模具能沖出各種形狀復雜的，精度一致的制件，能保證互換性。 2） 沖壓生產(chǎn)是節(jié)約能源，節(jié)約材料的加工方法。沖壓加工是直接采用軋制的 鋼板和鋼帶，只要排樣合理，可以極大的提高材料的利用率。 3） 沖壓過程中，材料表面不易遭受破壞，制件表面質(zhì)量好。 4） 操作簡單，便于自動化，生產(chǎn)效率高，成本低，制件質(zhì)量好的加工方法。 2經(jīng)濟上： 1） 原材料是冶金廠大量的廉價的軋制板材或帶材。 2） 采用適當?shù)臎_壓工藝后，可大量節(jié)約金屬材料，可實現(xiàn)少切屑的加工方法。 材料利用率一般可達，因而制件的成本相應的較低。 3） 節(jié)省能源。沖壓時可不需加熱，也不像切削加工那樣將金屬切成碎屑而需 要消耗很大的能量。 4） 生產(chǎn)率高。每分鐘一臺沖壓設備可生產(chǎn)零件幾件到幾十件。目前的高速沖 床生產(chǎn)率則每分鐘高達百件甚至上千件。 畢業(yè)設計(論文)說明書 6 5） 操作簡單，便于組織生產(chǎn)。在大批量的的生產(chǎn)中，易于實現(xiàn)機械化和自動 化，進一步提高勞動生產(chǎn)率。 6） 對操作人員的技術要求不高。需要大量操作工人時，只需對他們進行簡單 的培訓即可。 冷沖壓也有不足之處，主要缺點為： 1） 需要有專用模具，其制造周期長、費用高。因此，在生產(chǎn)批量小時，經(jīng)濟 上不合適。 2） 需要有制作精度較高、相適應于沖壓工藝要求（滿足相應的應力狀態(tài)、符 合一定的變形要求）的模具。因此，有時不能制造出精度要求極高的制件。 按照不同的生產(chǎn)特點，沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來可以分為分離 工序和成形工序兩大類。分離工序是指使板料按照一定的輪廓線分離而獲得一定、 尺寸和切斷面質(zhì)量的沖壓件；成形工序則是指坯料在不破壞的條件下產(chǎn)生塑性變形 而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序按沖壓方式的不同又可分成 很多基本工序。有時也將其中的某些工序進行組合與裝配。 沖壓件的精度是有一定限制的，對于一般模具所能達到的精度為： 沖裁 級 光潔沖裁 級 精密沖裁 級 整修 級 沖孔 級 壓彎 級 筒形拉深件的高度 級 帶凸緣拉深件的高度 級 拉深件的直徑 級 拉深件的厚度 級 冷擠壓 級 立體成形（敞開式模具） 級 （封閉式模具） 周向尺寸 級 徑向尺寸 級 以上是對有關沖壓模具設計過程、冷沖壓生產(chǎn)特點等有關內(nèi)容所作的概述。 畢業(yè)設計(論文)說明書 7 2 工藝方案的確定 2.1 制定沖壓工藝的主要內(nèi)容： 制定沖壓工藝時，先要分析制件的工藝性。通常在分析制件的工藝性尚屬合理 以后，列出幾種不同的沖壓工藝方案（包括工序性質(zhì)、工序數(shù)、工序順序、工序合 并等） ，進行綜合分析、比較，然后確定適合具體生產(chǎn)的最經(jīng)濟的合理方案，并在 最經(jīng)濟的原則下決定毛坯的形狀、尺寸和下料方式，確定材料的消耗量最后根據(jù)制 定的工藝方案和制件的形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量，模具加工條件，操作習慣 與安全性，以及現(xiàn)有設備的自動化裝置等，確定沖模類型，選定設備的類型和壓力 大小。以下為工件的展開圖和工件成形后圖樣： 圖 2.1 工件三視圖 畢業(yè)設計(論文)說明書 8 圖 1.2 工件展開圖 2.2 工件的加工工藝 工件材料為 2Cr13、厚度為 0.5mm 的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能， 適合沖裁。工件加工有沖孔、落料、折彎三個工序。 ，工件結構比較復雜，有四個 2.52mm 的方孔，并且相距較近，外形結構比較復雜。該工件包含的工序大致有： 沖孔；落料；折彎；成形。沖孔時按 IT10 級計算。沖壓加工材料由金屬 材料和非金屬材料，金屬材料分黑色金屬和有色金屬兩類，黑色金屬材料由普通碳 素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，由于碳素結構鋼既保證機械性能又保證化學成分，主要用 于復雜的彎曲件和拉深件加工，具有較好的沖壓工藝性。普通沖材加工的零件，由 于沖裁后材料的彈性恢復，將使沖孔件的尺寸與凸模尺寸，落料件尺寸與凹模尺寸 之間出現(xiàn)誤差，導致沖裁件尺寸精度不高，一般為 IT10-IT14 級，經(jīng)濟精度為 IT12-IT14 級，由于沖裁時材料被剪裂破壞的，導致沖裁件斷面粗糙不平，一般斷 面粗糙度為 Ra100-6.3um，制件要求的公差等級為 IT10 級，所以，沖壓件的尺寸精 度能滿足工件要求。 綜上，根據(jù)沖壓件圖，分析其形狀尺寸大小，精度要求及所用的材料，此工件 較符合工藝要求。 雖然只有四個方孔，但考慮倒孔距尺寸和工件的剛度，并且還要沖出制件外形， 沖孔應該分兩次完成。第一次沖第一、第三個方孔，第二次沖第二、第四個方孔。 由于考慮到最后要折彎成一個封閉型的工件，折彎也不能一次完成，也應分成三次 來完成，首先應折成 U 形的，之后折成半封閉形的，最后才能成型。折彎順序應 該如圖 2.3 圖 2.3 畢業(yè)設計(論文)說明書 9 2.2.1 工藝方案的種類 對于一個沖壓件，其沖壓工藝方案可能有幾個，應從質(zhì)量，效率，成本和安全 等方面進行分析和比較，然后確定一個最合適于所給生產(chǎn)條件的最佳方案。 綜合考慮大致有如下幾種方案： 方案一：一次沖孔；二次沖孔；落料；一次折彎；二次折彎；三 次成型；本方案采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：一次沖孔；二次沖孔；落料；一次折彎，二次折彎；三次 成型；本方案采用復合模生產(chǎn)。 方案三：一次沖孔；二次沖孔；落料；一次折彎；二次折彎；三 次成型；本方案采用級進模生產(chǎn)。 2.2.2 工藝方案的比較和確定 方案一，模具結構簡單，制造方便，成本相對較低，生產(chǎn)效率低，且更重要的 是在第一道工序完成后，進入下面的工序必然會增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打 折扣，達不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。 方案二，只是部分工序采用了復合模具，而其他的仍為單工序模，跟方案一比 較，跟本沒什么有點，而且后面采用復合模具不能降低前面的誤差，反而使成本增 加了。 方案三，采用了級進模生產(chǎn)，首先降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率， 因此也降低了生產(chǎn)成本。級進模是一種多工位、效率高的一種加工方法。它是在一 副模具內(nèi)，按加工的零件，分為若干等距離工位，在每個工位上安排一定的沖壓工 序，完成工件的某部分的加工，被加工材料經(jīng)逐個工位沖壓加工后，便完成工件的 沖壓加工。在一副模具中可以連續(xù)完成沖裁，彎曲，拉深，成形等工序。一般來說， 無論沖壓零件怎么復雜，沖壓工序怎么多，均可用一副級進模沖壓完成。雖然級進 模輪廓尺寸較大，制造復雜，成本較高，但是適用于大批量、小型沖壓件的生產(chǎn)加 工，而該工件符合級進模大批量，小型沖壓件的要求。所要生產(chǎn)的零件每年的市場 需求量大概是 100 多萬件，需求量較大，市場前景較為廣闊，因此需要模具具有較 高的生產(chǎn)效率，這樣每件產(chǎn)品的成本才會降下來。 比較以上方案，復合模具的生產(chǎn)效率高，由于一套模具能完成若干工序，所以 大大減少了沖壓設備的占用，減少了操作人員，減少了周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)率。 而且提高了沖壓件的質(zhì)量，在復合模具中幾道沖壓工序在同一工位上完成，不用重 新定位，可以避免重新定位產(chǎn)生的誤差，從而保證了沖壓件的位置精度，而復合模 具的選擇原則包括生產(chǎn)批量，沖壓工件的精度，復合工序的數(shù)量等。而本設計中的 畢業(yè)設計(論文)說明書 10 方案二復合工序只是很少一部分，因此不用復合模。級進模具是多工序沖模，在一 副模具上可以完成工件所需要的全部工序，比復合模具有更高的生產(chǎn)率；而級進模 具多為自動送料連續(xù)工作，手不必進入危險區(qū)，所以級進模具具有操作安全的顯著 特點；級進模具易于實現(xiàn)自動化，包括自動送料，自動出料，自動疊片等；使用級 進模具可以減少占用壓力機的數(shù)量，減少占地面積，減少半成品件的周轉(zhuǎn)；級進模 適用于大批量生產(chǎn)加工，被加工零件要有足夠的產(chǎn)量和批量。雖然采用級進模具材 料的利用率較低，級進模具使用帶料或者條料，載體要有足夠的強度，占用材料較 多，但綜合比較各個方面，決定采用級進模具。 綜合三個方案的比較，最后決定采取第三個方案。 3 模具設計 3.1 模具的總體結構設計 3.1.1.模具類形的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級進模沖壓，所以本套模具類形為級進模。 3.1.2 定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板；控制條料的 送進步距采用側刃沖出。而沖孔過程因為條料有一定的搭邊余量，可以靠操作 工人來確定。 3.1.3 落料方式的選擇 根據(jù)模具沖裁的運動特點,該模具采用彈性卸料方式比較方便，而且在部分工 位卸料板還可以做壓料板使用。上模座下降，落料凸模對工件落下坯料。結構簡圖 見圖 3.1。 畢業(yè)設計(論文)說明書 11 圖 3.1 3.1.4 送料方式的選擇 根據(jù)模具總體設計及綜合考慮，送料方式分為兩部分： 1）在落料之前，由于采用了側刃沖出步距定位，只需要把條料沿著導料板往 前送即可。如用自動送料機構，則模具機構設計勢必相當復雜，無謂增加制造成本。 所以只需要一個工人手工操作即可，安全方便。 2）在落料之后，由于工件的前進方向發(fā)生變化，人工送料難度極大，且相當 危險，須采用自動送料裝置。上模座繼續(xù)下降，斜楔推動滾輪使滑座連同推板向左 退出。當上模座上升時借拉簧之力，推板將落料平坯送入彎曲工位。結構簡圖見圖 3.2。 畢業(yè)設計(論文)說明書 12 圖 3.2 3.1.5 導柱、導套位置的確定 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復合模 采用滑動導向四導柱模架。 3.1.6 模具工序的安排 在級進模具中，包括多個工序，怎樣合理安排各工序的順序，對工件的質(zhì)量和 模具成本影響很大。而各種工序的排列順序可以參考以下原則：對于純沖裁的級 進模，先沖形孔，伴隨切去外形余料，最后得到完整的沖壓工件。在切除外形余料 的過程中，應力求保持條料載體的足夠強度；對于沖裁、彎曲的級進模，應先沖 孔和彎曲部分外形的余料，再進行彎曲，然后再沖去其余的余料，作后再沖那些靠 近彎邊的孔和彎曲部分側面有孔精度要求的側壁孔；對于沖裁、拉深級進模，為 了獲得較小的拉深因數(shù)，應先按排切口加工，再進行拉深，完成拉深工序后，再從 條料上沖下工件；對于帶有拉深、彎曲工序的工件，應先進行拉深，然后再考慮 沖切周邊余料，隨后進行彎曲加工，這是因為再拉深過程中，周邊材料流動量較大， 先拉深后彎曲可以避免零件變形；對于帶有鐓形的工件，為了保證鐓形時便于材 畢業(yè)設計(論文)說明書 13 料流動和減少鐓形壓力，在鐓形前應該鐓形部分周邊余料適當切除，然后在安排鐓 形，鐓形完成后再進行一次精確沖切余料，方能達到所需的幾何形狀的尺寸精度， 如果再鐓形部位還有沖孔加工，一般應先鐓形后沖孔；對于帶有鐓形、彎曲加工 的工件，一般應先鐓形，然后沖切余料，再進行彎曲加工。 經(jīng)過分析比較，決定采用第種的工序排列。 3.1.7 工件毛刺方向設計 在沖壓過程中，沖壓工件經(jīng)過凸、凹模沖切的最后切斷面時出現(xiàn)毛刺的方向面。 工件提出毛刺方向要求時，應保證工件毛刺方向一致，一副模具沖出的工件不應有 正有反；對于有彎曲加工的工件，在設計條料排樣時應使毛刺面保留在彎曲件的內(nèi) 側，這樣不僅使工件外形美觀，而且彎曲部位不會出現(xiàn)邊口裂紋。本模具設計時， 工件的排樣避免了毛刺的影響。 3.2 模具的主要零部件設計 3.2.1 工作零部件的結構設計 1）本模具沖孔、沖外形時的沖裁模的凸凹模刃口型式選用平刃，因為平刃的 刃口強度高，刃口尺寸不隨修磨刃口平面而改變，適用于形狀復雜，精度要求較高 的模具。刃口高度選取 5 毫米。凹模采用整體凹模，輪廓全部采用數(shù)控線切割機床 即可一次成型,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。在工藝允許的情況下，應適當加長沖裁凸模，以便減少修磨沖 裁凸模刃口相應修磨彎曲凸?；娴拇螖?shù)。 其輪廓尺寸可按資料計算: 凹模厚度 H=kb(查沖壓模具設計手冊，得 k=0.22) 取凹模厚度 H=70mm 凹模寬度 B 為 240mm(送料方向) 凹模長度 L 為 130mm 2）本模具采用的彎曲模具分三個部分，第一次先彎成 U 型，之后再進一步彎 成半封閉 U 型，最后彎成閉合圖形，即 U 盤接口的形狀。在彎曲模的設計中要注 意以下幾點：應盡量使后續(xù)的彎曲工序的彎曲線于材料軋紋方向成一定夾角；彎曲 時，應先彎外角，后彎內(nèi)角，前次的彎曲必須使后續(xù)的彎曲有合適的定位基準，后 續(xù)彎曲不影響前次彎曲的成型精度；確定彎曲方向時，應盡量使工件的沖裁斷裂帶 畢業(yè)設計(論文)說明書 14 處于彎曲件的內(nèi)側；為了便于修磨沖裁刃口，應盡量使彎曲成型部分與沖裁部分相 當集中，先沖裁再彎曲，最后切斷卸料。彎曲成型后的落料凸模長度，能保證彎曲 件在正常的閉模狀態(tài)下不滯留在凹模內(nèi)。 3.2.2 定位零部件的設計 結合本套模具的具體結構,考慮到工件的形狀,設置側刃沖出步矩和一個自動送 料機構起定距的作用；兩個導料板起導料作用。 1）凹模固定采用螺釘緊固、銷釘定位的方式，該方式緊固力大，定位可靠， 通用性較強，裝拆方便。凸模采用熱套和冷壓，過盈配合固定，該方式緊固力大， 不易拆裝。 2）工件在模具上的定位部分的采用平面滑移，導料板導向，送料機構定距的 方式。該定位方式送料和出件較方便，而且安裝方便簡潔。 3.2.3 模架零部件的設計 該模具采用滑動導向四導柱模架，這種模架的導柱在模具四周位置，沖壓時可 以防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù),選擇模架規(guī)格: 導柱:d/mmL/mm 分別為 16245(GB2851.781) 導套: d/mmL/mmD/mm 分別為 2011534(GB2851.781) 根據(jù)查表確定: 上模座厚度 H 上取 40mm,下模厚度 H 下取 50mm。則該模具的閉合高度 H 閉 為: H 閉=H 上模+H 下模+L+H-h=40+50+98+80-1=267mm 上式中: L凸模高度 98mm H凹模高度 80mm h凸模沖裁后進入凸凹模的深度 1mm 4 尺寸計算 4.1 排樣設計與計算 4.1.1 排樣方法的確定 根據(jù)工件的形狀，綜合分析工件的各工序在模具中的沖壓順序；模具的工位數(shù)， 及各工位的工作內(nèi)容；工件在條料上的排列方式和方位，并反映出材料的利用率； 畢業(yè)設計(論文)說明書 15 模具的步距尺寸和定距方式；條料的帶寬、條料的紋向、送料方向；條料載體的設 計形式和模具的結構。確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到，但是可以采用有 廢料和少廢料的排樣方法。 條料在不斷的送進過程中，經(jīng)過不斷的沖切余料，條料內(nèi)連接沖壓件運載前進 的這一部分材料稱為條料的載體，也稱之為搭邊。載體的形式有雙側載體，單側載 體及橋接載體和中間載體。雙側載體在條料的兩側都設計載體，被加工工件連接在 兩側載體中間，載體的兩側對稱位置可沖導正釘，以提高導正精度。雙側載體送進 平穩(wěn)，但是材料利用率低，等寬雙側載體比較常用，而不等寬雙側載體的寬的一側 稱為主載體，窄的一側稱之為副載體，一般導正釘都設計在主載體上，副載體上不 沖導正釘孔。單側載體是在條料的一側設計載體，各工位的沖件僅靠這側載體運行 送進。導正釘孔多放在單側載體上，因此送料精度不如雙側載體高。單側載體應用 于厚度在 0.5 毫米以上的沖壓件，對于細長的工件，也可設計為單側載體，為了增 加載體強度，在每個沖壓件之間適當位置用一小細條料連接起來，這種形式稱為橋 接載體。中間載體為載體在條料的中間位置，一般適用于對稱工件，最適合對稱工 件兩側有彎曲的工件。綜合以上材料，采用中間載體符合要求。 條料排樣設計時，首先考慮被加工工件在全部沖壓工序需分為多少個加工工位， 其中要設計幾個空工位。 工位的確定：保證工件的精度要求和工件幾何形狀的正確，對于精度要求高的 部位，應盡量集中在一個工位一次沖壓完成，以避免步距誤差影響精度要求；對于 復雜的形孔與外形分斷切除時，應力要求做到各段形孔的形狀要簡單、規(guī)則和容易 加工；對于在普通低速沖床上的級進模，多應用側刃定距，為了減少步距的累計誤 差，凡是能合并的工位，就不要分開，工位要盡量地少；多次拉深的級進模，由于 連續(xù)沖壓，其拉深因數(shù)的選擇應以安全穩(wěn)定為原則；復雜的彎曲工件，應分數(shù)次彎 曲成形，不宜一次強行彎曲成形，必要時安排整形工序以保證工件質(zhì)量。不作任何 加工的工位稱為空位工位，增設空位工位是為了保證模具具有足夠的強度，模具步 距較大時（一般步距大于 16 毫米） ，不宜多設空位工位，精度要求高、形狀復雜的 工件應少設空位工位。 經(jīng)過多次排樣計算，本工件的排樣圖應該如下，如圖 4.1 畢業(yè)設計(論文)說明書 16 圖 4.1 4.1.2 搭邊值的確定 查冷沖模設計手冊，側面取搭邊值：a1， =10mm 4.1.3 條料步距和寬度的確定 由搭邊值和工件的尺寸可以得出步距為 34mm，沖側刃寬度為 2mm。 4.1.4 條料利用率的確定 K3 = 100 1 00 3B L Fn 式中 K3板料的材料利用率； n3一張鋼板上沖件總數(shù)； F沖裁件面積（mm2）； L0板料長度（mm）； 畢業(yè)設計(論文)說明書 17 10646 34025 B0板料寬度（mm）。 由以上數(shù)據(jù)可知 n3 = 10，F(xiàn) = ab = 34 19= 646，L0 = 340，B0 = 19。 K3 = 100 = 76 4.2 沖裁壓力的計算 F = Lt1 式中 F沖裁力（N）； L沖裁刃口周長（mm）； t材料厚度（mm）； 材料抗剪強度（MPa）。 在生產(chǎn)中，考慮到刃口變鈍、間隙不勻和材料性能波動等因素，通常按下式計 算沖裁力： F = 1.3Ltb 1 式中 b材料抗剪強度（MPa）； 由沖模設計手冊，查得 b = 340 MPa，由以上數(shù)據(jù)可知 L = 2（a+b） = 2（34 + 10 ）= 88，t = 0.5。 F 1.3Ltb = 1.388 0.5 340 = 19448N 4.3 卸料力、推件力和頂件力的計算 Fx = KxF1 Ft = nKtF Fd = KdF 式中 Fx、Ft、Fd分別是卸料力、推件力、頂件力（N）； Kx、Kt、Kd分別是卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)、頂件力系數(shù)； F沖裁力（N）； n同時梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)。 由上述數(shù)據(jù)可知 F =1964.8，n = 1，由沖模設計手冊查得 Kx = 0.04，Kt = 0.07 Kd = 0.07。 Fx = KxF = 0.04 19448 = 777.92 Ft = nKtF = 1 0.07 19448= 1361.36 Fd = KdF = 0.07 19448 = 1361.36 畢業(yè)設計(論文)說明書 18 4.4 壓力機公稱壓力的計算 壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。沖裁時的沖壓力 Fz由沖裁力 F、卸 料力 Fx、推件力 Ft及頂件力 Fd組成。這些力在選擇壓力機時那些要考慮進去，應 該根據(jù)不同的模具結構分別對待，即 采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時 Fz = F + Fx + Ft 4 采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時 Fz = F + Fx + Fd 采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時 Fz = F + Ft 式中 Fz沖壓力（N）； F沖裁力（N）； Fx卸料力（N）； Ft推件力（N）； Fd頂件力（N）。 由上述結果可知 F = 19448，F(xiàn)x = 777.92，F(xiàn)t = 1361.36，F(xiàn)d = 1361.36 根據(jù)所設計的結構符合彈性卸料裝置和下出料方式： Fz = F + Fx + Ft = 19448777.921361.36 = 21587.28N 根據(jù)以上計算結果,沖壓設備選 J11-16。 其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：160KN 公稱壓力行程：13mm 滑塊行程：50mm 滑塊行程次數(shù)：120 次/min 最大裝模高度：300mm 裝模高度調(diào)節(jié)量：45mm 導軌間距離：150mm 立柱距離：300mm 工作臺尺寸（前后左右）：320mm450mm 滑塊底面前后尺寸：140mm 畢業(yè)設計(論文)說明書 19 4.5 沖模閉合高度的計算 沖模的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)（工作行程最底點）時，上模板的上 平面至下模板的下平面的高度。 沖模設計時，必須使沖模的閉合高度與壓力機的閉合高度相適應（圖 4.2），通常應滿足下列關系式： （Hmax 5） H （Hmin + 10）1 式中 Hmax壓力機的最大閉合高度（mm）； Hmin壓力機的最小閉合高度（mm）； H沖模的閉合高度（mm）。 圖 4.2 閉合高度示意圖 對于沖裁類沖模（圖 4.3）不需考慮沖裁料厚（與料厚無關），但要考慮 刃口進入量 ： 畢業(yè)設計(論文)說明書 20 圖 4.3 刃口進入量 H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 1 式中 H沖模的閉合高度（mm）； h1下模板的厚度（mm）； h2上模板的厚度（mm）； h3凹模的厚度（mm）； h4凸模的厚度（mm）； h5墊板的厚度（mm） 凸模刃口進入凹模刃口的深度（mm）；對于普通沖裁模取 = 1，對于精密沖裁模取 = 0。 由所設計的模具可知 h1 = 50，h2 = 40，h3 = 65，h4 = 110，本設計為普通 沖裁模取 = 1。 H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 50 + 40 + 65 + 110 + 10- 1 = 274mm 4.6 送料機構斜楔的計算 沖模上的斜楔滑塊結構，可以將上模座的垂直方向運動變成推料板的水平或者 傾斜方向運動。其中斜楔滑塊角度與行程的關系如圖 4.4 所示。 S = S1 tan1 畢業(yè)設計(論文)說明書 21 S1 = S cot 式中 S1斜楔行程（mm）； S滑塊行程（mm）； 斜楔滑塊角度（）。 圖 4.4 斜楔的計算 由所設計的裝配圖可知滑塊行程 S = 80mm， = 60 S1 = S cot= 80 cot60=25.6mm 4.7 凸、凹模刃口尺寸的計算 沖裁件的尺寸精度取決于凸凹模刃口部分的尺寸，沖裁的合理間隙也要靠凸、 凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。確定刃口尺寸及制造公差時，須參考以下原則： 落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，因此設計落料模時， 一凹模位準，間隙取在凸模上，設計沖孔模時，以凸模為準，間隙設在凹模上；考 慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計凸、凹模刃口尺寸時，對基準刃口尺寸在磨損 后增大的，其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的值，對基準件刃口尺 寸在磨損后減小的，其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值，這樣 凸、凹模磨損到一定程度的情況下，任能沖出合格的零件；在確定模具刃口制造公 差時要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值。 由于模具加工制造方法的不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計算方法和制造公 差也不同，分為兩類： 1）凸模與凹模分開加工，這種方法，要分別標注凸模和凹模刃口尺寸與制造 公差，適用于圓形或簡單形狀的工件，為了保證間隙，應滿足下式條件。 畢業(yè)設計(論文)說明書 22 1 maxmin ZZ 凸凹 式中：凸模制造公差；凸 凹模制造公差。凹 沖孔凸凹模尺寸計算：設工件的尺寸為 0 d ，根據(jù)刃口尺寸計算原則，沖 孔時應先確定凸模刃口尺寸，由于基準件凸模的刃口尺寸在磨損后會減小，因 此應使凸模的基本尺寸接近工件孔的最大尺寸，再增大凹模以保證最小合理間 隙 min Z ，凸模的制造取負偏差，凹模取正偏差，計算見下式， 1 min0 (2) d ddxZ 凸 凸 0 凸- 凹 （dx ) 式中：、沖孔凸、凹模尺寸（mm） ；d凸d凹 工件制造公差（mm） ； x因數(shù)，其值差手冊。 （2.50.5 X 0.4）=2.7 1 d凸長 0 -0. 020 0 -0. 020 （20.5 X 0.4）=2.2d凸寬 0 -0. 020 0 -0. 020 （2.50.5 X 0.42 X 0.08）2.86d凹長 +0. 02 0 +0. 02 0 （20.5 X 0.42 X 0.08）2.36d凹寬 +0. 02 0 +0. 02 0 2）凸模與凹模配合加工，適用于形狀復雜或者料薄的沖裁件，為了保證凸凹 模的間隙值，必須采用配合加工，此方法是先加工好其中的一件（凸模或者凹模） 作為基準件，然后以此基準件為標準來加工另一件，使他們保持一定的間隙，該方 法的特定是：模具間隙是用配置的方法保證的，省去了公差計算，也容易加工；尺 寸標注簡單，只需要在基準件上標注尺寸和公差，配置件僅標注基本尺寸和配合所 留間隙。沖孔時，先做凸模，以它為基準件配作凹模，保證最小的合理間隙值，落 料時，先做凹模，以它為基準件配作凸模，保證最小的合理間隙值。 凸、凹模配合加工的方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對模具加工設備的精 度要求，而沖模的生產(chǎn)規(guī)模多數(shù)情況下屬于單件或者小批量生產(chǎn)，因此，多數(shù)工廠 均采用配合加工法生產(chǎn)凸模和凹模。 3）無論是分開加工法還是配合加工法，基準件（凸?；虬寄＃┏叽绾凸钣?算可以用以下公式： 磨損后增大的尺寸，以接近或等于工件的最小極限尺寸作為基準件的基本尺 寸，則 1 max0 () i i AAx 磨損后減小的尺寸，以接近或等于工件的最大極限尺寸作為基準件的基本尺 寸，則 1 0 max () i i BBx 畢業(yè)設計(論文)說明書 23 磨損后不變的尺寸，以工件的中間尺寸作為基準件的基本尺寸，即 1 maxmin () 2 ii cc C 4.8 彎曲模尺寸的計算計算 4.8.1 彎曲力的計算 彎曲力是指完成預定彎曲時需要壓力機所施加的壓力，彎曲力包括自由彎 曲力和校正彎曲力。彎曲力是設計沖壓工藝、選擇壓力機和設計模具時的重要 依據(jù)。彎曲力通常根據(jù)工件的寬度、厚度，材料的力學性能和模具的結構、尺 寸等采用經(jīng)驗公式來進行彎曲力的估算。 1）自由彎曲力的計算 V 形彎曲件按下式計算 1 2 1 0.6 b KBt F Rt U 形彎曲件按下式計算 1 2 1 0.7 b KBt F Rt 式中: 自由彎曲力（沖壓行程結束，尚未進行校正彎曲時的壓力） （N） ； 1 F B彎曲件寬度（mm） ； t彎曲件材料厚度（mm） ； R彎曲內(nèi)半徑（mm） ； 材料抗拉強度（MPa） ； b K安全因數(shù)，一般取 K1.3。 本模具設計中為 U 形彎曲，所以 278.46N 2 1 0.7 b KBt F Rt 2 0.7 1.3 34 0.5450 120.5 2）校正彎曲力的計算 校正彎曲力的計算按下式計算 1 2 FqA 式中：校正力（N） ； 2 F 單位校正力（MPa） ；q A工件被校正部分的投影面積（） 。 2 mm 畢業(yè)設計(論文)說明書 24 4.8.2 彎曲模具工作部分的計算 1）U 形工件彎曲時，必須需要選擇適當?shù)拈g隙，間隙的大小對工件質(zhì)量和彎 曲力有很大的影響，間隙過小，彎曲力大，工件變薄并降低模具壽命，間隙過大， 回彈較大，還會降低工件精度。V 形工件彎曲時，凸凹模間隙是靠調(diào)整壓力機閉合 高度來控制的，不需要在模具結構上確定間隙。 U 形工件彎曲凸凹模間隙按下式確定： 1 min 2 z tnt 1 (1) 2 z tn 式中： 凸、凹模的單邊間隙（mm） ； 2 z 材料的最小厚度（mm） ； min t t材料的公稱厚度（mm） ； n因數(shù)，查表知，H 為彎曲件高度，B 為彎曲線長度。 本設計中的凸凹模間隙為： 0.50.05 10.55 1 (1+0.05)=1.05 2 z 2 z 2）凸模、凹模工作部分尺寸計算 用外形尺寸標注的彎曲件，工件為雙向偏差時，凹模尺寸為: 1 () 2 A A LL 工件為單向負偏差時，凹模尺寸為: 1 3 () 4 A A L