畢業(yè)論文-有孔U形零件彎曲模具加工工藝設計及畢業(yè)論文機器人的三維動態(tài)仿真軌跡規(guī)劃模塊

目錄1緒論 11.1設計目的 21.2國內(nèi)外研究概況 21.2.1我國沖壓模具現(xiàn)狀 21.2.2我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展情況[13] 21.2.3我國模具設計與制造能力現(xiàn)狀[11] 31.2.4未來模具發(fā)展的趨勢 31.3本次設計的主要內(nèi)容 32零件沖壓工藝分析 52.1沖裁件的形狀和尺寸應滿足以下要求[2] 52.2沖裁件的精度與端面粗糙度[3] 52.3材料的沖壓性能分析[6] 53沖裁方案的確定與排樣 63.1沖裁方案的分析和確定 63.2工序及排樣圖設計 63.2.1排樣設計 63.2.2材料的利用率[1] 74工藝計算[2] 94.1沖裁力的計算[2] 94.2彎曲力的計算[10] 94.2.1彎曲件展開長度計算 94.2.2彎曲件回彈值的計算 104.2.3彎曲力的計算 104.3卸料力，推件力和頂件力的計算[2] 124.4沖裁工藝力的計算[2] 134.5模具壓力中心的確定[2] 134.6沖裁模刃口尺寸的計算 134.6.1沖孔φ5 134.6.2落料零件[2] 144.7彎曲模的設計[10] 174.7.1彎曲模設計的前期準備 174.7.2彎曲模具的組成 174.7.3閱讀彎曲件產(chǎn)品圖 174.7.4分析彎曲件工藝 174.7.5彎曲模類型的確定 184.7.6彎曲模結構形式及工作過程 184.8沖壓設備的選擇[1] 185模具的結構方案設計 195.1模具總體結構 195.2主要零部件的設計 205.2.1凹模的結構設計 205.2.2沖裁凸模的結構設計[1] 215.2.3彎曲凸模的設計 225.2.4凸凹模的結構設計[2] 235.2.5自動對心導向機構的設計 245.2.6軸銷釘?shù)慕Y構設計 255.2.7模柄的結構設計[1] 265.2.8卸料板的結構設計[1] 265.2.9聚氨酯彈性橡膠的選取[1] 275.2.10導料板的結構設計[1] 285.2.11擋料銷的結構[1] 285.2.12彈簧的選取 295.2.13其他部分的設計與選用[4] 306模具零件的固定方法、安裝與工作過程[3] 316.1模具零件的固定方法 316.1.1凸模的固定 316.1.2凹模的固定 316.1.3導柱導套的固定 316.1.4模柄的固定 326.1.5導料板固定裝置的固定 326.1.6凸輪的固定 326.1.7各銷的固定與配合公差[4] 336.2模具的安裝及裝配 336.2.1裝配內(nèi)容及裝配順序選擇 336.2.2本模具的裝配過程 336.2.3典型零件的裝配要點 346.3本模具的工作過程及特點 356.3.1工作過程 356.3.2本模結構特點 366.3.3模具的不足之處 367典型零件加工工藝編制[3] 377.1凹模的加工工藝 377.2上下模座的加工工藝 38設計小結 39參考文獻 40致謝 411緒論本次設計的內(nèi)容是設計夾角小于90度的有孔U形零件模具，需要成型的工件的零件圖如下圖所示，板料厚度t=1，材料為10號鋼。圖1.1工件圖1.1設計目的模具是一種技術密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟中的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術不斷進步，對人才的知識、能力、素質的要求也在不斷提高[13]。本次設計就是以創(chuàng)新和優(yōu)化為目的，對目前較為流行的級進沖裁模具進行了設計，包括工藝和結構方面的優(yōu)化，達到性能提升的同時降低成本，設計過程本身對于我們模具專業(yè)的學生來說就是一種挑戰(zhàn)，是一種創(chuàng)新，對我們的設計能力和經(jīng)驗的積累也是有利的，我們應該注意在這個過程中的學習。1.2國內(nèi)外研究概況1.2.1我國沖壓模具現(xiàn)狀

近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平[9]。1.2.2我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展情況[13]我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的級進模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。

模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。

在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。1.2.3我國模具設計與制造能力現(xiàn)狀[11]

在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。

標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。

但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。

模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊技術也得到了應用。1.2.4未來模具發(fā)展的趨勢未來模具的發(fā)展趨勢為“產(chǎn)品研發(fā)設計周期期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低廉”等[10]。1.3本次設計的主要內(nèi)容在為期兩個月設計過程中我主要從以下方面來開展設計工作的。第一，根據(jù)工件的要求和尺寸繪制了零件的零件圖，包括二維和三維圖。第二，對零件進行沖壓工藝性能分析。第三，確定沖裁方案。第四，排樣設計。第五，工藝計算，包括沖裁力和凸凹模刃口尺寸的計算等。第六，根據(jù)沖裁力選用壓力設備。第七，模具的結構方案設計，包括設計一些典型零件和附件，并繪制其零件圖。第八，模具典型零件的固定方法的研究。第九，模具的安裝與裝配方法介紹。第十，模具的工作過程介紹和繪制模具裝配圖。第十一，對典型零件確定加工方安，擬定零件的加工工藝路線。另外，在整個過程中我對CAD，PRO/E等軟件在模具設計中的應用也做了更加深入的認識。

2零件沖壓工藝分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖裁工藝的適應性。一般情況下對沖裁件的工藝性影響最大的是制件的結構形狀，精度要求，形位公差及技術要求。良好的結構工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結構簡單而壽命高，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作簡單。通常對工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求[2]。2.1沖裁件的形狀和尺寸應滿足以下要求[2]eq\o\ac(○,1)沖裁件的形狀應盡可能簡單，對稱，避免形狀復雜的曲線，本次設計的工件形狀簡單，結構對稱，沒有復雜曲線，故符此形狀方面的要求。eq\o\ac(○,2)沖裁件內(nèi)外形轉角處要盡量避免尖角，而以圓弧過度，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時候的開裂，減少沖裁時候尖角處的崩刃和過快磨損。沖裁件的一般圓角半徑R應大于或等于板厚t的一半，即R>0.5t。在同種材料相同的情況下外形上的圓角半徑值可比內(nèi)形上的圓角半徑值小10%~20%。本次設計工件無尖角，便于模具的加工，減少了尖角處的崩刃和磨損，沖裁件的圓角半徑R=10>0.5t=0.75，故沖裁件的尺寸滿足要求。eq\o\ac(○,3)沖裁件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜太大，以免凸模折斷，而本次設計的工件無凸出懸臂。eq\o\ac(○,4)沖孔尺寸不宜過小，否則凸模強度不夠。本次設計中最小沖孔尺寸φ5，材料為10號鋼滿足d>t的最小沖孔尺寸要求。eq\o\ac(○,5)沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離不應過小，否則沖裁件的質量不能保證，會產(chǎn)生孔與孔之間的材料扭曲，或使邊緣材料變形。本次設計的工件的孔間距離為20，孔與邊緣的最小距離為4，能夠滿足材料不發(fā)生扭曲變形的要求。2.2沖裁件的精度與端面粗糙度[3]沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于IT11級，最高可達IT8~IT10級沖孔比落料的精度約高一級。故本次設計中沖孔和落料時工件采用IT12級精度，設計模具時凸模采用IT6級精度制造，凹模采用IT7級精度制造，兩孔中心距公差控制在±0.12之間。斷面粗糙度只要不影響工件的使用和裝配，取其自然的斷面粗糙度，即Ra=12.5~50,最高Ra=6.3。2.3材料的沖壓性能分析[6]材料為10號鋼，其主要性能為：σs=205Mpa，σb=386Mpa，延伸率δ=31%，斷面收縮率為55%，塑性良好，適合于進行沖壓和焊接。

3沖裁方案的確定與排樣3.1沖裁方案的分析和確定eq\o\ac(○,1)方案種類：該工件包括落料、沖孔、彎曲三個基本工序，可有以下三種方案。方案一：先沖孔，再落料，最后彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：采用落料-沖孔復合模和彎曲模進行生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料-彎曲級進模。eq\o\ac(○,2)方案比較如下各方案的特點及比較如下：方案一：模具結構簡單，制造方便，但需三道工序，三副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，工件精度，質量難以達到生產(chǎn)要求。故不選此方案。方案二：只需兩套模具，工件精度和生產(chǎn)效率基本能滿足要求，模具輪廓尺寸較小，模具制造成本不高。方案三：級進模是一種多工位，效率高的加工方法。但級進模輪廓尺寸大，制造復雜，成本高。因而也排除此方案。eq\o\ac(○,3)方案的確定綜上所述，本次設計采用落料-沖孔復合模和彎曲模兩套模具進行生產(chǎn)。3.2工序及排樣圖設計3.2.1排樣設計排樣設計是指沖裁件在條料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當?shù)拇钸吺墙档统杀竞捅ＷC制件質量和模具壽命的有效措施。為提高材料的利用率，盡量減少廢料，模具可采用少廢料的排樣方法，經(jīng)多次排樣計算決定采用直排法，排樣圖3.1如下：圖3.1排樣圖由排樣圖可知，在沖裁過程中無側向搭邊，由經(jīng)驗值查得工件間搭邊值a≥1.0，由于材料為10號鋼，故綜合考慮經(jīng)濟性和工藝性，取工件間搭邊值a1=1.5,側邊搭邊值a=1.8。3.2.2材料的利用率[1]排樣的目的是為了在保證制件質量的前提下，合理利用原材料，衡量排樣經(jīng)濟性，合理性的指標是材料的利用率，一個進距內(nèi)材料的利用率η的計算公式為：（3.1）式中：A—沖裁件面積n—一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目b—條料寬度h—進距本次設計中n=1，b=65.1+1.8+1.8=68.7，h=11.5面積A的計算為：工件的展開長度L利用外側尺寸加算法算得：故：材料的利用率%

4工藝計算[2]4.1沖裁力的計算[2]沖裁力是選擇壓力機的主要依據(jù)，也是設計模具的必須的數(shù)據(jù)。在沖裁的過程中，沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。對于普通平刃刀口的沖裁，其沖裁力F可按如下公式計算：（4.1）其中：F—沖裁力NL—沖裁件的周長mmt—材料厚度mm—材料抗剪強度MPak—系數(shù)（與材料性能，厚度偏差，模具的間隙波動有關，常取1.3）由于在通常情況下σb=1.3，故為了計算上的方便，公式可簡化為：（4.2）對本工件，σb=386MPa，t=1mm已知：L=（65.1+10）2+5=165.95故：4.2彎曲力的計算[10]4.2.1彎曲件展開長度計算圖2-2預彎零件尺寸圖（1）無圓角半徑（較?。┑膹澢╮〈0.5t）根據(jù)毛坯與制件等體積法計算。（2）有圓角半徑（較大）的彎曲件（r>0.5t）根據(jù)中性層長度不變原理計算。因為r=1>0.5t=0.51=0.5mm,屬于有圓角半徑(較大)的彎曲件.所以彎曲件的展開長度按直邊區(qū)與圓角區(qū)分段進行計算.視直邊區(qū)在彎曲前后長度不變,圓角區(qū)展開長度按彎曲前后中性層長度不變條件進行計算.所以毛坯展開尺寸等于彎曲件直線部分長度與圓弧部分長度的總和。即：式中：L為彎曲件毛坯總長度（mm）；為各段直線部分長度（mm）；為各段圓弧部分彎曲中心角（°）；－各段圓弧部分彎曲半徑（mm）；為各段圓弧部分中性層位移系數(shù)。，查表4-6可知：中性層位移系數(shù)=0.32，故該零件的展開長度為

L=132+28+≈65.1(mm)4.2.2彎曲件回彈值的計算大變形程度(r/t<5)時的回彈值

大變形程度,圓角半徑回彈小,不必計算,只計算凸模角度.①

彎曲件

彎曲角不為90°時．其回彈角可由下式計算△=（180°-）△/90°a.查表4-3(P115)得到△=3°．b.計算回彈角．△=（180°-）△/90°=（180°-60°）3°/90°=4°c.計算凸模中心角

=-△=90°-4°=56°以上各式中，△彎曲件的彎曲角為°時的回彈角,(°);

彎曲件的要求的彎曲角,(°);△彎曲件為90°時的回彈角,(°).4.2.3彎曲力的計算彎曲力是設計沖壓工藝過程和選擇設備的重要依據(jù)之一。由于彎曲力受到材料性能、制件形狀、彎曲方法、模具結構等多種因素的影響，因此很難用理論分析方法進行準確的計算，一般來講校正彎曲力比自由彎曲力大。生產(chǎn)實際中常用下列經(jīng)驗公式作概略計算。1.自由彎曲力V形件

U形件式中：F自——自由彎曲力(沖壓行程結束，尚未進行校正彎曲時的壓力)，N；b——彎曲件寬度，mm；t——彎曲件材料厚度，mm；r——彎曲件的彎曲內(nèi)半徑，mm；b——材料抗拉強度，MPa；K——安全因數(shù)，一般取K＝1.3。故F自=0.7*1.3*10*1*1*386/（1+1）=1756.32.校正彎曲力F校=qA式中：F?！Ｕ?，N；q——單位校正力，MPa，見下表；A——工件被校正部分在垂直于凸模運動方向上的投影面積，mm2。表4.1

其中：由表4.1查得單位校正力q=20～30MPa,取q=25MPa；水平投影面積A=30*10-*=280.4所以：F=qA=7010N3.頂件力及壓料力

對于有頂料裝置和壓料裝置的彎曲模而言，其頂件力或壓料力可近似取Q=(0.3～0.8)F自

4.彎曲時壓力機的壓力確定彎曲時壓力機的壓力可用下式計算

F≥F自+F校+Q式中：F——壓力機的公稱壓力，N。自由彎曲時，校正彎曲力F校不計。校正彎曲時，校正彎曲力與自由彎曲力不是同時產(chǎn)生，且校正彎曲力比自由彎曲力及頂件壓料力大得多，故F自和Q可以忽略，只按校正彎曲力F校大小來選擇壓力機。根據(jù)設計要求，零件上的彎曲可采用自由彎曲，故：（4.3）—自由彎曲力b—彎曲件寬度10mmr—彎曲件的彎曲內(nèi)半徑1mm—材料抗拉強度386MPak—安全系數(shù)k=1.3t—材料厚度1mm由此算得=1.756KN由于在設計工序時彎曲凸模的長度比沖裁凸模的長度要短，且沖裁工序先于彎曲工序，不同時進行，在選擇壓力機時彎曲力相對于沖裁力可不用考慮。4.3卸料力，推件力和頂件力的計算[2]由于沖裁時材料的彈性變形和摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復，使落料件或沖孔廢料梗塞在凹模中，而板料則緊卡在凸模上，為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將卡在凸模上的板料卸下，將卡在凹模中的工件或廢料向上或向下推出。將緊卡在凸模上的料卸下所需要的力稱為卸料力；將卡在凹模中的料推出所需要的力稱為推件力；將卡在凹模中的料逆著沖裁方向頂出所需的力稱為頂件力[2]。由經(jīng)驗公式可得以上推件力，卸料力和頂件力的計算公式為：（4.4）（4.5）（4.6）由表查得：，，，n=4由此計算得：4.4沖裁工藝力的計算[2]如前面計算，沖裁工藝力包括沖裁力，卸料力和頂件力，因此選擇壓力機時依據(jù)模具結構分別計算沖裁工藝力。依據(jù)設計方案采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁工藝力為：依據(jù)此工藝力F選擇壓力機噸位。4.5模具壓力中心的確定[2]本例產(chǎn)品為對稱形狀制件，壓力中心位于制件輪廓圖形的幾何中心上，算得壓力中心為G(32.55,5).4.6沖裁模刃口尺寸的計算4.6.1沖孔φ5設沖孔尺寸為，根據(jù)模具刃口尺寸和制造公差原則，沖孔時以凸模設計為基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差[12]。（4.9）（4.10）其中：—沖孔凹模基本尺寸，mm—沖孔凸模基本尺寸，mm—沖孔件的最小極限尺寸，mm—制件公差，對φ12孔，=0.18；對φ5孔，=0.12mm—凹模、凸模最小初始雙面間隙，由表查得=0.21mmmm—凸模下偏差，可按IT6級選用，對φ5孔,=0.009mm—凹模上偏差，可按IT7級選用，對φ5孔,=0.015mmx—系數(shù)，其作用是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關。按如下表格選擇。因制件公差取IT12級故x=0.75表4.2材料厚度t/mm非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差△<11~22~4>4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.440.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30eq\o\ac(○,1)對φ5依據(jù)以上公式和參數(shù)可計算得：校核：滿足條件4.6.2落料零件[2]圖4.3沖裁件圖4.4凹模輪廓磨損圖因為落料凸模采用IT6級精度制造，凹模采用IT7級精度制造，以凹模為設計基準件，上圖中虛線框為凹模輪廓磨損后的變化。按配制加工的方法，只要確定落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模的刃口尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要求配制。根據(jù)b圖，磨損后變大的尺寸為：，磨損后變小的尺寸為：表4.3工作性質凹模刃口尺寸磨損情況基準件凹模的尺寸配置凸模的尺寸落料磨損后增大的尺寸按凹模實際尺寸配置，保證雙面合理間隙磨損后減小的尺寸磨損后不變的尺寸其中x為磨損系數(shù)，由表4.4可查得.表4.4材料厚度t/mm非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差△<11~22~4>4≤0.16≤0.20≤0.24≤0.300.17~0.350.21~0.410.25~0.440.31~0.59≥0.36≥0.42≥0.50≥0.60＜0.16＜0.20＜0.24＜0.30≥0.16≥0.20≥0.24≥0.30故落料部分以落料凹模為基準計算,落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準計算,沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間值配制。圖4.4刃口尺寸根據(jù)表2-8,由材料厚度可得Zmin=0.100mm,Zmax=0.140mm.(1).由落料凹模磨損后變大,有A1=10,A2=65.1.由表3-14,表3-15可得磨損系數(shù)X1=1,X2=1所以:Ad1=(A1max-x△)=(10-1*0.36)=9.64Ad2=(A2max-x△)=(65.1-1*0.74)=64.36由于Ad1,Ad2為落料尺寸,故以凹模為基準,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配作，保證雙面間隙值為0.100～0.140mm.(2).由沖孔凸模磨損后變小有:B1=5,所以:=(B1min+X1△1)=(5+0.75*0.3)=5.225(3).凸凹模磨損后不變的尺寸Cp1=32.550.62,Cp2=50.3.未注公差為IT14,所以32.55的公差為0.62,5的公差為0.3.由Cp=(Cmin+0.5△)得:Cp1=(Cmin+0.5△)=(32.55-0.62+0.5*0.62)0.078=32.240.078Cp2=(Cmin+0.5△)=(5-0.3+0.5*0.3)0.038=4.580.0384.7彎曲模的設計[10]4.7.1彎曲模設計的前期準備圖4.5U型零件圖確定工件類型是彎曲件后,要根據(jù)零件圖及生產(chǎn)批量要求,分析彎曲件的工藝性.根據(jù)所確定的彎曲模結構形式，把彎曲工件結構部分畫出，這時畫出的結構圖是工件示意圖，其目的是為了分析所確定的結構是否合理，毛坯彎曲后能否滿足產(chǎn)品的技術要求，根據(jù)分析結果對模具簡圖進行修正，為最后確定彎曲模結構做準備。4.7.2彎曲模具的組成

支承板彎曲模的上模主要由上模固定座，凸模等零件組成；下模主要由凹模，凹模固定板，頂板，頂桿，和下模座等零件組成。4.7.3閱讀彎曲件產(chǎn)品圖閱讀彎曲件產(chǎn)品圖（圖1-1）的主要目的是了解產(chǎn)品圖上彎曲件的尺寸要求,材料要求是否滿足彎曲件的工藝要求，若工件某個尺寸不能滿足彎曲工藝要求時，要及時與產(chǎn)品設計者溝通，在不影響整體產(chǎn)品質量的前提下，要盡可能使工件最終滿足彎曲工藝的要求。4.7.4分析彎曲件工藝如支承板工件是典型的U型件，零件圖中的尺寸公差為未注公差，在外理這類公差等級時均按IT14級要求。彎曲圓角半徑R為1mm,最小彎曲半徑（=0.6t=0.6*1=0.6mm）故此件形狀，尺寸，精度均滿足彎曲工藝的要求，可用彎曲工序加工。4.7.5彎曲模類型的確定

根據(jù)工件的形狀，尺寸要求來選擇彎曲模的類型。此工件屬于典型的U型件，故采用U型件彎曲模結構。4.7.6彎曲模結構形式及工作過程U型件彎曲模在結構上分順出件和逆出件兩大類型。此工件采用逆出件彎曲模結構。圖4.6彎曲角小于90°的Ｕ形彎曲模結構圖1－凸模2－轉動凹模

模具工作過程:壓彎時凸模首先將坯料彎曲成U形，當凸模繼續(xù)下壓時,兩側的轉動凹模使坯料最后壓彎成彎曲角小于90°的U形件。凸模上升，彈簧使轉動凹模復位，工件則由垂直圖面方向從凸模上卸下。4.8沖壓設備的選擇[1]在實際生產(chǎn)中，為了防止設備的超載可按，來估算壓力機公稱壓力。且該零件尺寸較小，無需考慮臺面尺寸，只需按照公稱壓力選擇，考慮工廠實際情況由于，故選用16t標準型開式壓力機。其主要技術參數(shù)為：公稱壓力：160KN滑塊行程：70mm最大閉合高度：226mm閉合高度調節(jié)量：45mm工作臺尺寸：模柄孔尺寸：

5模具的結構方案設計5.1模具總體結構模具的總體裝配圖如裝配圖所示，模擬裝配圖如下：圖5.13D裝配圖模具采用滑動后側導柱模架，上模部分由模柄、上模板、凸模墊板、凸模固定板、卸料用聚胺脂橡膠、彈性卸料板、沖孔凸模、落料凸模、彎曲凸模組成；模具下模部分由下模板、凹模，自動定心導向機構和臨時擋料裝置組成。凹模采用整體凹模結構。板料采用自動導向，，然后用導正銷進行精確定位，在第一工位沖出導正銷孔后，第而工位設置導正銷，從根本上保證了工件沖壓加工精度的穩(wěn)定性。模具采用了少廢料排樣，有自動定心導向裝置。一對連桿其中心以銷軸分別鉸接在兩支撐坐上，兩銷軸的位置應在送料的中心線上，連桿的兩端又以銷軸與兩導尺鉸接，使兩導尺能對中心線對稱地張開與收攏，拉簧作用在導尺上，使之處于收攏狀態(tài)。導尺上還裝有一滾輪與上模的凸輪板接觸，以控制導尺的張開與收攏。既上模在上死點位置時導尺張開，便于送料，沖壓時導尺收攏，使條料夾緊。因此，壓床應選擇行程短的，否則凸輪板就要做得很長。工作時候，條料從右方送進，開始兩個工件采用臨時擋料銷擋料，以后擋料則以定位板，并由裝在卸料板上的導正銷將料導正。工件沖出后即從漏孔中落下，生產(chǎn)效率很高。5.2主要零部件的設計5.2.1凹模的結構設計凹模零件圖如下：圖5.2凹模零件圖材料采用性能良好的T10A，硬度50~60HRC[7]，導正銷與導正孔之間的的間隙為C=0.08。凹模厚度由以下公式計算：（5.1）其中，p為沖裁力p=65.3KN，為輪廓長度修正系數(shù)=1，為凹模材料修正系數(shù)=1.2故由此計算得：，即凹模厚度為25mm5.2.2沖裁凸模的結構設計[1]沖孔凸模的零件圖如下圖所示：圖5.3沖孔凸模從圖上可知，凸模的設計采用常見的帶臺式凸模，因為模具刃口要求有較高的的耐磨性，并且能夠承受沖裁時候的沖擊力，所以材料為T10A，硬度為56~60HRC，尾部回火40~50HRC。eq\o\ac(○,1)凸模長度的確定凸模工作部分的長度應該根據(jù)模具的結構來確定。一般不宜過長，否則往往因為縱向彎曲而使得凸模工作時候失穩(wěn)，致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖壓件的質量及精度有所降低，嚴重時甚至會使凸模折斷。因為本次設計中采用彈性卸料板，所以凸模的長度可以由下式來確定：（5.2）式中，分別為凸模固定板，卸料板，導料板，板料的厚度。15~20mm為附加長度，包括凹模的修模量，凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板之間的安全距離。經(jīng)代入相關參數(shù)計算得L=70mm。eq\o\ac(○,2)凸模承載能力校核因為在長度和使用條件相同的情況下，細小凸模更容易被損壞和失穩(wěn)，故只對小凸模，即沖孔的凸模進行校核計算。、承載能力校核：由經(jīng)驗公式，對圓行凸模式中，—凸模最小直徑取5.09mm—材料厚度取=1.5mm—沖裁材料抗剪強度=257.7Mpa—凸模材料的許用應力經(jīng)計算凸模承載能力滿足要求。eq\o\ac(○,3)凸模失穩(wěn)彎曲極限長度校核由于本次設計中卸料板對凸模不起導向作用，凸模截面為圓形，所以校核公式為：式中，d為凸模的直徑d=5.09，為凸模的沖裁力==8031N，經(jīng)計算本次設計的凸模自由長度=35mm滿足此條件。即不會發(fā)生失穩(wěn)彎曲。5.2.3彎曲凸模的設計彎曲凸模的零件圖如下圖所示：圖5.4彎曲凸模零件圖5.2.4凸凹模的結構設計[2]凸凹模的零件圖如下圖所示：圖5.5落料凸模零件圖以上零件圖中所標注的尺寸都為名義尺寸，具體尺寸是根據(jù)凹模的刃口尺寸配制得到的，按凹模刃口尺寸配置時必須保證雙面最小間隙為：=0.21mm。5.2.5自動對心導向機構的設計圖5.6工作示意如上圖所示實線部分為張開送料時的連桿的狀態(tài)，虛線部分為自動對心導向后的狀態(tài)。由于張開時候條料與導料板之間的間隙由相關資料查得其單邊間隙值取0.5mm所以，為連桿的擺動角度，經(jīng)計算=°，工作過程中連桿鉸接點的水平移動的距離為：將作為凸輪結構設計的主要依據(jù)。自動對心導向機構的連桿的零件圖如下圖所示：圖5.7連桿零件圖5.2.6軸銷釘?shù)慕Y構設計圖5.8軸銷釘?shù)牧慵D5.2.7模柄的結構設計[1]依據(jù)所選擇的壓力機為16t標準型開式壓力機，其模柄孔尺寸為，所以可以確定模柄的結構如下圖所示：圖5.9模柄的零件圖5.2.8卸料板的結構設計[1]由于模具總體采用彈性卸料裝置，故卸料板的結構如下圖所示：圖5.10卸料板零件圖5.2.9聚氨酯彈性橡膠的選取[1]由于卸料力，橡皮工作時候產(chǎn)生的彈性壓力的大小可按下式進行計算：（5.3）式中，P—橡膠在壓縮時候的工作壓力（N）A—橡皮的橫截面積（）q—與橡皮有關的單位壓力（MPa），其值如下表列出壓縮量（%）101520253035單位壓力/MPa0.260.500.741.061.522.1本次設計中橡皮的選用根據(jù)JB/T7650.9—1995，取D=32，d=10.5，H=20，壓縮量為7/20=35%，橡皮的橫截面積A==717.3所以單個橡皮產(chǎn)生的壓力為所以選用兩個橡膠所產(chǎn)生的壓力為，此種設計合格。圖5.11聚氨酯彈性橡膠零件圖5.2.10導料板的結構設計[1]圖5.12導料板零件圖5.2.11擋料銷的結構[1]圖5.13擋料銷零件圖5.2.12彈簧的選取依據(jù)需要提供的力和模具結構的要求，擋料銷所用壓彈簧依據(jù)GB/T1239.6—1992選用冷卷壓縮彈簧（Y型），代號YⅠ，尺寸系列執(zhí)行GB/T1358—1993，D=6，d=1.2自由長度45，有效圈數(shù)12.5。零件形狀結構如下所示：圖5.14壓彈簧三維圖自動對心導正機構用拉彈簧端部鉤的形狀執(zhí)行GB/T1239.6—1992，選用冷卷拉伸彈簧，代號LⅡ型，尺寸系列執(zhí)行GB/T1358—1993，D=8，d=2自由長度70，有效圈數(shù)16。零件形狀結構如下圖所示：圖5.15拉彈簧三維圖5.2.13其他部分的設計與選用[4]上模坐部分執(zhí)行GB/T2855.5-1990下模座部分執(zhí)行GB/T2855.6-1990凹模用長銷和固定裝置用銷執(zhí)行GB119-86B型凸輪用銷和彈簧用銷執(zhí)行GB119-86D型連接用內(nèi)六角螺釘執(zhí)行GB70-85開槽圓柱頭螺釘執(zhí)行GB65-85其具體尺寸和其他未說明的零部件請參考零件圖。

6模具零件的固定方法、安裝與工作過程[3]6.1模具零件的固定方法6.1.1凸模的固定沖孔凸模以及落料凸模適合壓入法，定位配合部分采用H7/m6配合，利用臺階結構限制軸向移動，注意臺階結構尺寸，應使H>△D，△D≈1.5~2.5mm，H≈3~8mm。它的特點是連接牢固可靠，對配合孔的精度要求較高，加工成本高。裝配過程為，將凸模固定板型孔臺階朝上，放在兩個等高墊塊上，將凸模工作端朝下放入型孔對正，用壓入機分多次壓入，要邊壓入邊檢查凸模垂直度，并注意過盈量、表面粗糙度，導入圓角和導入斜度。壓入后臺階面要接觸，然后將凸模尾端磨平。壓入時最好在手動壓力機上進行，首次壓入時不要超過3mm。本次設計，導正銷的固定可參考此凸模固定的方法。6.1.2凹模的固定凹模一般采用螺釘和銷釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量，規(guī)格及他們的位置可根據(jù)凹模的大小，可在標準的典型組合中查得。位置可根據(jù)結構需要做適當調整。螺孔、銷孔之間及他們到模板邊緣的尺寸，應滿足有關設計要求。凹模洞孔軸線應與凹模頂面保持垂直，上下平面應保持平行，型孔的表面有表面粗糙度的要求，Ra=。凹模材料選擇與凸模一樣，但熱處理后的硬度應略高于凸模。本次設計便遵循了以上原則，凹模采用了5個M8螺釘和2個Φ8銷釘來固定，材料和尺寸、行位公差等發(fā)面都進行了設計，使凹模的安裝固定滿足要求。6.1.3導柱導套的固定導柱導套的配合精度，根據(jù)沖裁模的精度、模具壽命、間隙大小來選用。本設計中，沖裁的條料很薄，模具精度、壽命有較高的要求，查表6.1，選用H6/h5配合的Ⅰ級精度模架，屬于過度配合，在安裝完成后導柱運動自如即可。導套與模架之間采用H7/r6的過盈配合，將導套卡死在模架中，防止竄動，導柱與下模座的固定方式采用H7/r6的過盈配合，將導柱卡死下在模座中。表6.1導柱與導套的配合要求配合形式導柱直徑模架精度等級配合后的過盈量Ⅰ級Ⅱ級配合后的間隙值滑動配合≤18＞18~28＞28~50＞50~80＞80~100≤0.010≤0.011≤0.013≤0.015≤0.018≤0.015≤0.018≤0.022≤0.025≤0.028－滾動配合＞18~35－－0.010~0.0206.1.4模柄的固定模柄的作用是把上模部分與壓力機的滑塊連接起來，并將作用力傳給模具。模柄依據(jù)其結構不同，固定方式有很多，在進行一般沖壓時，帶凸圓的模柄用3~4個螺釘和附加的銷釘與上模座固定連接，它主要用于大型模具或上模中開有推板孔的中小型模具；壓入式模柄是采用過度配合（H7/m6）并加銷釘以防止轉動，使之與上模座固定連接，它主要用于上模座較厚又沒有開設推板孔或上模比較重的場合；旋入式模柄則是通過螺紋與上模座固定連接并加防松螺釘，以防止松動，它主要用于中小型有導柱的模具。本次設計中為使模具結構和安裝簡單故采用了帶凸圓的模柄，使用了4個M8的內(nèi)六角螺釘來固定。6.1.5導料板固定裝置的固定導料板固定裝置的外形如下圖所示：圖6.1導料板固定裝置三維圖其安裝在下模板上，采用2個M8內(nèi)六角螺釘和2個B型圓柱銷來固定。6.1.6凸輪的固定用于進行自動對心導正的凸輪在本次設計中，由于所受橫向推力不大，故采用了2個M6螺釘和2個Φ6銷釘將其固定在凸模固定板上。6.1.7各銷的固定與配合公差[4]固定凹模用的長銷和固定導料板固定裝置用的Φ8短銷與銷孔均采用H9/h8的過度配合，固定凸輪和拉彈簧用的Φ6銷與銷孔之間采用H9/u8的過盈配合。6.2模具的安裝及裝配6.2.1裝配內(nèi)容及裝配順序選擇模具裝配的內(nèi)容有：選擇裝配基準、組件裝配、調整、修配、總裝、研磨拋光、檢驗和試沖等環(huán)節(jié)，通過裝配達到模具的各項指標和技術要求。通過模具裝配和試沖也將考核制件的成形工藝、模具設計方案和模具制造工藝編制等工作的正確性和合理性。在模具裝配階段發(fā)現(xiàn)的各種技術質量問題，必須采取有效措施妥善解決，以滿足試制成形的需要。模具裝配工藝規(guī)程包括：模具零件和組件的裝配順序，裝配基準的確定，裝配工藝方法和技術要求，裝配工序的劃分以及關鍵工序的詳細說明，必備的二級工具和設備，檢驗方法和驗收條件等。復合模的凹模是裝配基準件，所以應先裝下模，再以下模為準裝配上模。在本模具中，采用了整體式結構凹模，使裝配簡單，凹模強度提高，裝配時先將整個凹模用螺釘和銷初步固定在下模座上面，然后進行各組凸、凹模的預配，檢查間隙均勻程度，修整合格后再把凹模緊固在下模座上。凹模固定完畢后，再以凹模定位裝配凸模，把凸模利用凸模固定板裝入上模座，試沖達到要求后，用銷釘定位固定，再裝如其它輔助零件。6.2.2本模具的裝配過程eq\o\ac(○,1)沖孔落料凸、凹模的預配沖孔落料的凸、凹模直接按照在固定板上設計位置進行裝配即可，因為在凸凹模固定板的設計時已經(jīng)定位準確，此時只要將凸凹模逐個插如相對應的模型孔中，檢查凸、凹模的配合情況，目測其配合間隙的均勻程度，若有不妥再進行修正。eq\o\ac(○,2)凸模與凸模固定板導向孔預配把凸模固定板合到凹模上，對準各型孔后夾緊，然后把凸模逐個插入相應的凸模固定板導向孔行進入凹模刃口，檢查凹模垂直度，若誤差太大，應修正卸料板導向孔。eq\o\ac(○,3)卸料板的安裝卸料板的安裝精度要求不高，在裝配完成后精度調整可以迅速達到精度要求。依次將彈性橡膠、卸料螺釘、凸模插入卸料板導向孔中即可。eq\o\ac(○,4)裝配下模首先按下模板中心線找正凹模位置，通過凹模板螺孔配鉆下模板上的螺釘孔，再將凹模用螺釘緊固后，鉆鉸銷孔，打入凹模用定位銷，在凹模上的對應位置裝上擋料塊。eq\o\ac(○,5)配裝上模首先將卸料板套在凸模上，配鉆凸模固定板上的卸料螺釘孔。在上模架上畫出凸模固定板螺孔、卸料螺釘孔的位置，鉆螺釘孔后，將上模板、凸模墊板，凸模固定板、彈性橡膠用螺釘緊固在一起，同時復查凸、凹模間隙，并用切紙法檢查間隙合適后，緊固螺釘，鉆鉸銷孔，打入銷釘定位。eq\o\ac(○,6)安裝下模及其它零件以凹模外側為基準，裝導料板固定裝置。通過導料板固定裝置上的螺孔，在下模板上配鉆下模板上的螺紋孔并用螺釘緊固，檢查合格后，用導料板固定裝置上的銷孔配鉆鉸銷孔，打入銷釘固定導料板固定裝置。eq\o\ac(○,7)安裝轉動桿、導料板、始用擋料銷和拉彈簧將轉動桿用自制的軸銷釘裝配到導料板固定裝置上（H7/h6），再將兩個始用擋料銷裝如導料板的對應位置上，裝入壓彈簧，將整個導料板用軸銷釘固定到轉動桿上（H7/h6），最后在導料板和凹模的銷孔中打入固定拉彈簧用的銷和支撐凸輪用的銷，裝上拉彈簧即可。eq\o\ac(○,8)安裝凸輪將凸輪有凹下的一側靠緊支撐凸輪用的銷上的銅套，保證凸輪與下模坐垂直，用凸輪上的螺紋孔在凸模固定板上配鉆螺紋孔，然后用螺釘固定，檢查合格后在凸模固定板上配鉆鉸銷孔，打入銷釘。eq\o\ac(○,9)模具裝配后總體協(xié)調性檢查。6.2.3典型零件的裝配要點eq\o\ac(○,1)模柄的裝配裝配前要檢查模柄和上模座配合部位的尺寸精度（H7/h6）和表面粗糙度，并檢驗模座安裝面與平面的垂直精度。裝配時將上模座放平，在壓力機上將模柄慢慢壓入（或用銅棒慢慢打入）模座，要邊壓邊檢查模柄的垂直度，直至模柄的臺階面與安裝孔的臺階面相接觸為止。檢查模柄相對上模座上平面的垂直精度。eq\o\ac(○,2)凸模固定板的裝配本次設計是采用的壓入式的凸模與固定板的裝配，壓入式凸模（沖孔凸模、落料凸模和翻邊凸模）與固定板的裝配過程與模柄的裝配過程基本相同，參照上面的內(nèi)容。eq\o\ac(○,3)模架的技術要求及裝配模架裝配的技術要求：要求一：組成模架的各零件必須符合相應的標準和技術要求，導柱個導套的配合應符合相應的要求。要求二：裝配成套的模架，上模座上平面對下模座下平面的平行度、導柱的軸線對下模座下平面的垂直度和導套孔的軸線對上模座上平面的垂直度應符合相應的要求，見表6.2。要求三：裝配后的模架，上模座在導柱上滑動應平穩(wěn)和無卡滯現(xiàn)象。要求四：模架的工作表面不應有碰傷、凹痕及其它機械損傷。表6.2模架分級技術指標項目檢查項目檢測尺寸/mm模架精度等級0Ⅰ，Ⅰ級0Ⅱ，Ⅱ級公差等級A上模座上平面對下模座下平面的平行度≤40056＞40067B導柱的軸線對下模座下平面的垂直度≤16045＞16056C導套孔的軸線對上模座上平面的垂直度≤16045＞16056模架的裝配：冷沖模架的裝配方法有壓入法、粘接法和低熔點合金澆注法。目前，大都采用壓入式過盈配合。當沖壓材料厚度小于2mm的小型零件時，若其沖壓精度要求不高，所始用的沖模模架可采用粘接劑或低熔點合金裝配法，將導柱、導套與模座固定。粘接法和低熔點合金澆注法對模座上的導柱和導套安裝工藝孔，以及導柱、導套的裝合部分的尺寸精度要求都不高，這樣便于沖模的加工和維修。裝配前，將上、下模座的孔擴大，降低其加工要求。裝配時，先將模