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1 緒 論
近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造水平有了較大提高，大型、精密、復(fù)雜高效和長壽命模具的需求量大幅度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
國內(nèi)現(xiàn)在的模具情況不容樂觀，主要是受到金融危機(jī)的影響。模具專業(yè)知識也不是特別的全面，模具專業(yè)方面的資料也不好找，原因是我國的模具水平較國外比較落后，還需要進(jìn)一步的發(fā)展。
沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、汽車、電機(jī)、家電和通信等行業(yè)零部件的成形。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高，能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已經(jīng)取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測到本世紀(jì)中，機(jī)械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具來完成。因此沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。
經(jīng)調(diào)查，全國模具行業(yè)從業(yè)人員的崗位分布情況大致如下：從事模具設(shè)計(jì)，模具工藝過程實(shí)施，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)督工作的人員占總數(shù)的42%；其次是具體生產(chǎn)設(shè)備的操作，模具的制造、調(diào)試和維修，從事這類工作的是智能型操作人員，占總數(shù)的26%；三是從事生產(chǎn)組織，技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)管理工作的人員，占總數(shù)的14%；四是從事模具營銷工作和售后技術(shù)服務(wù)的人員，占總數(shù)的9%；五是個(gè)體、行政管理人員，占總數(shù)的9%。
從20世紀(jì)80年代初開始，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)，已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，中國的模具工業(yè)發(fā)展十分迅速；近年來，一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國約有17000多個(gè)模具制造廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)60多萬；2001年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)320億元人民幣，中國模具工業(yè)的技術(shù)水平取得了長足的進(jìn)步。國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越多且越來越高的要求巨大的市場需求推動(dòng)著中國模具工業(yè)更快地發(fā)展。2001年中國大陸制造業(yè)對模具的市場需求量約為430億元人民幣；今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜高效和長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年10%的增幅。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱?！叭Y”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差。由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2） 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3） 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4） 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
?? 5） 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6） 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7） 模具的精度將越來越高；?
? 8） 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9） 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時(shí)，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％
沖壓技術(shù)的發(fā)展主要反映在以下5個(gè)方面：
（1）模具的計(jì)算機(jī)輔助能力設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)
采用該技術(shù)，模具設(shè)計(jì)和制造效率一般可提高2-3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2-1/3。目前，已達(dá)到CAD/CAM一體化，模具圖紙只是作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧谩?
（2）工藝分析中的板料成形模擬仿真技術(shù) （沖壓CAE）
（3）快速模具制造技術(shù)的發(fā)展
將快速成形（RPM）技術(shù)與各種常規(guī)的鑄造、粉末燒結(jié)工藝相結(jié)合而發(fā)展起來的快速模具制造技術(shù)以及低熔點(diǎn)合金模具，樹脂模具都可用于冷沖壓成形。??
（4）采用沖壓新工藝
精密沖裁、液壓成形、沖壓焊接復(fù)合工藝等特種沖壓工藝的采用，使沖壓工藝的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，沖壓制件的質(zhì)量和效率大大提高，從而使生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。
（5）冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位的低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位的高速壓力機(jī)；在高速壓力機(jī)上采用多工位的級進(jìn)模進(jìn)行沖壓加工，使冷沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化；汽車覆蓋件可采用自動(dòng)送料、自動(dòng)取件、自動(dòng)傳送的流水線生產(chǎn)。
1.3 沖壓加工特點(diǎn)
沖壓加工與其它加工方法相比,無論在技術(shù)方面,還是在經(jīng)濟(jì)方面,都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn).如:沖壓在少,無切屑加工方法之一,是一種省能,低耗,高效的加工方法,因而制品的成本較低。
沖壓件的尺寸公差由模具保證,具有一模一樣的特征,所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,沖壓可以壁薄,重量輕,形狀復(fù)雜,表面質(zhì)量好,剛性好的工件。冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機(jī)和模具完成加工過程,其生產(chǎn)效率高,操作方便,易于機(jī)械化與自動(dòng)化,用普通壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工,每分鐘可達(dá)幾十件,用高速壓力機(jī)生產(chǎn),每分鐘可達(dá)數(shù)百件或千件以上。
1.4 沖壓加工和沖模在生產(chǎn)中的地位
由于冷沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點(diǎn),因此在批量生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,在汽車,拖拉機(jī),電機(jī),電器儀表和日用品的生產(chǎn)中,已占據(jù)十分重要的地位,特別是在電子工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中,已成為不可缺少的,主要加工方法之一.沖模在實(shí)現(xiàn)冷沖壓加工是必不可少的工藝設(shè)備,沒有先進(jìn)的模具技術(shù),先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn),眾所周知,產(chǎn)品要具有況爭能力,除了應(yīng)具有的先進(jìn)模具技術(shù),穩(wěn)定的使用性能,結(jié)構(gòu)新穎,更新?lián)Q代快等特點(diǎn)外,還必須具有價(jià)格競爭優(yōu)勢,這就需要采用先進(jìn),高效的生產(chǎn)手段,不斷降低成本,要達(dá)到上述目的,途徑是多方面的,模具就是其中的重要因素之一,它的重要性早已為國內(nèi)外所重視,并為工業(yè)發(fā)達(dá)國家的發(fā)展過程所證實(shí),在美國,日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家,模具工業(yè)年產(chǎn)值,早已超過了機(jī)床工業(yè),在模具工業(yè)中沖模占的比例很大,由此可以看出冷沖壓與沖模在國內(nèi)外生產(chǎn)中的重要地位.
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,沖壓及模具技術(shù)也在為斷革新與發(fā)展,主要表現(xiàn)以下方面:工藝分析計(jì)算方法現(xiàn)代化,近幾年來,國外開始采用有限變形的彈塑性有限元法,對復(fù)雜成形件的成形過程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬,以預(yù)測某一工藝方案對零件成形的可能性和會(huì)發(fā)生的問題,將結(jié)果顯示在圖形終端上,供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和選擇,這樣,不但可以節(jié)省模具試用制費(fèi)用,縮短新產(chǎn)品的試制周期,而且可以逐步建立一套能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法,既促進(jìn)了沖壓工藝的發(fā)展,也將使塑性成形理論逐步達(dá)到對生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用。
修改和選擇,這樣,不但可以節(jié)省模具試用制費(fèi)用,縮短新產(chǎn)品的試制周期,而且可以逐步建立一套能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法,既促進(jìn)了沖壓工藝的發(fā)展,也將使塑性成形理論逐步達(dá)到對生產(chǎn)實(shí)際的指導(dǎo)作用.
在校學(xué)生設(shè)計(jì)是對手工設(shè)計(jì)的一種練習(xí)，也是為自己以后獨(dú)立設(shè)計(jì)的一種演練，在這個(gè)基礎(chǔ)階段，必須把一些基本的方法、步驟、公式、表格查法的掌握，才能為以后的設(shè)計(jì)服務(wù)。
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是使同學(xué)們了解沖壓成型的基本原理；熟悉沖壓用材料、模具用材料以及沖壓用設(shè)備等；掌握各種沖壓工藝的成型方法，并具有初步解決生產(chǎn)中常出現(xiàn)的工藝問題的能力；掌握各種沖壓模具的設(shè)計(jì)方法，并具有設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度沖壓模具能力。
1.5 U形彎曲模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天
2 沖壓工藝的分析
2.1 工件圖及要求
材料：20鋼
厚度：1mm
工件簡圖如下：（沖裁之后由尺寸10mm處進(jìn)行U形彎曲）
2.2 工件的工藝分析
該工件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的。工件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)
濟(jì)精度為IT11－IT14。此工件是典型的U形彎曲，零件圖中的尺寸公差為未注公差，在處理這類零件公差等級時(shí)均按IT14級要求。
2.3 確定工藝方案
該零件進(jìn)行沖壓加工的基本工序?yàn)闆_孔，落料，和彎曲。其中沖孔和落料屬于簡單的分離工序，彎曲成形的工藝方案可以為如下圖
該制件上的Φ5孔的邊與彎曲中心的距離為10mm，大于1.0t（1.0mm），彎曲不會(huì)引起孔變形，因此Φ5孔可以在壓彎前沖出，沖出的Φ5孔可以做后續(xù)工序定位孔用。
完成該制件的成形，可能的工藝方案有以下幾種：
方案一： 落料和沖Φ5孔復(fù)合，然后進(jìn)行U形彎曲。
方案二： 沖Φ5孔，落料及U形彎曲。
方案三： 全部工序組合采用帶料連續(xù)沖壓。
分析沖壓工藝方案如下：
方案一： 模具結(jié)構(gòu)簡單，模具壽命長，制造周期短，投產(chǎn)快；工件的回彈容易控制，尺寸和形狀精確，表面質(zhì)量高；各工序（除第一道工序外）都能利用Φ5孔和一個(gè)側(cè)面定位，定位基準(zhǔn)一致且與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，操作也比較簡單方便但是工序比較分散，需用壓床，模具及操作人員多，勞動(dòng)量大。
方案二： 工序比較集中，但模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。
方案三： 工序集中，用一副模具完成全部工序，由于它實(shí)質(zhì)上是把方案一的各工序分別布置到級進(jìn)模的各工位上，所以它具有方案一的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維修困難，制造周期長。
綜上所述，考慮到該零件的批量不大，為保證各項(xiàng)技術(shù)要求，選用方案一。其工序如下：落料和沖Φ5孔；U形彎曲。
2.4 工藝計(jì)算
2.41 計(jì)算毛坯長度
毛坯的總展開長度：
L0 = L1 + 2L2
由毛坯圖得：
L1 = 25mm
L2 = 5mm
L0 = L1 + 2L2
= 25 + 2×5
= 35mm（取35+0.8 +0.3）
2.42 排樣及材料利用率
由于毛坯尺寸較大，并考慮操作方便與模具結(jié)構(gòu)尺寸，決定采用單排。
查表，取搭邊ａ=1.0, ａ1=0.8
則送料進(jìn)距 ｈ=10+0.8=10.8mm
條料寬度 B=35+2×1.0=37mm
為防止彎曲件開裂，彎曲線要與板料的纖維線垂直，所以只能采用橫裁，則
每板的條數(shù)：ｎ1=1800/37=48條余24mm
每條的工件數(shù)：ｎ2=900/10.8=83件余3.6mm
每板的工件數(shù)：ｎ=ｎ1ｎ2=48×83=3984個(gè)
利用率：η=3984×35×10/（900×1800）×100%=86.07%
2.43 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.4得間隙值Z=0.100mm ，Z=0.140mm 。
1. 沖孔Φ5mm凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。
由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.5得凸、凹模制造公差：
δ凸=0.020mm δ凹=0.020mm
校核： Z- Z
=0.140 – 0.100
=0.040mm
而 δ凸 + δ凹
=0.020 + 0.020
=0.040mm
滿足 Z- Z≥δ凸 +δ凹的條件
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.6得：IT14級時(shí)磨損系數(shù)
ｘ=0.5
按式（2.5）ｄ凸=（ｄ+ｘΔ） 0 +δ凸
= (5 + 0.5×0.24) 0 -0.02mm
= 5.12 0 -0.02mm
ｄ凹=（ｄ凸 + Z）+δ凹 0
=（5.12 + 0.100）+0.02 0mm
= 5.22+0.02 0mm
2. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。
對外輪廓的落料，由于間隙較小，故采用配作方法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。
工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查《互換性與測量技術(shù)》得出其極限偏差：35 0 -0.62 mm，R5 0 -0.30mm。
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.6磨損系數(shù)ｘ為：
當(dāng)Δ≥0.36時(shí)，×=0.5
當(dāng)＜0.36時(shí)，×=0.75
按式（2.8）：Aj=(A-ｘΔ) +Δ/4 0
35凹=（35 – 0.5×0.62）+0.124 0mm=34.69+0.124 0mm
R5凹= （5 – 0.75×0.3）+0.060 0mm=4.775+0.060 0mm
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是34.69mm，4.775mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Z=0.100mm（落料凹模刃口部分尺寸見下圖）
3. 彎曲工作部分尺寸計(jì)算
① 凸模圓角半徑
當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時(shí)，取凸模等于或略小于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r但不能小于表3.1所列的最小彎曲半徑r min。若彎曲件的相對彎曲半徑r/t小于最小彎曲半徑r min，則彎曲時(shí)應(yīng)取r凸 > r min ,然后增加一道整形工序，使整形模的凸模圓角半徑r凸 = r 。
當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑r/t較大（r/t≥10），精度要求較高時(shí)，必須考慮回彈的影響，根據(jù)回彈值的大小對凸模圓角半徑r凸進(jìn)行修正。
由于此工件的R/t=2/1=2較小，且R為2mm大于最小彎曲半徑（r min =0.6t=0.6×1mm=0.6mm），故凸模圓角半徑為r凸=R=2mm。
②凹模圓角半徑
凹模圓角半徑r凹的大小對彎曲件的質(zhì)量均有影響。過小會(huì)使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入時(shí)的阻力增大，彎曲力增加，并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)毛坯會(huì)發(fā)生偏移。
實(shí)際生產(chǎn)中，凹模圓角半徑r凹一般按材料厚度t來選取，因?yàn)椴牧虾穸葹?mm，所以r凹 = （2－3）t，故凹模圓角半徑取r凹= 4mm 。
③凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模深度要適當(dāng)，若過小，則彎曲件兩端自由部分太長，工件回彈大，不平直；若過大，則凹模增高，多耗模具材料，并需要較大的壓力機(jī)工作行程。
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對工件的尺寸精度造成一定的影響。此彎曲件：直邊高度為17.5mm，板厚1mm，查表3.12得凹模的底部最小厚度為h0=3mm，因此，凹模工作部分深度
h凹=（17.5+3）mm=20.5mm。
④凸凹模間隙
當(dāng)工件精度要求不高或校正彎曲時(shí)，生產(chǎn)中常采取調(diào)整凸凹模間隙的方法來解決工件回彈問題。設(shè)計(jì)彎曲模結(jié)構(gòu)時(shí)，把凹模做成可調(diào)式，本例即采用了此方法。由于凹模設(shè)計(jì)為可調(diào)式，故也可將模具的凸凹模間隙值Z/2初選為材料厚度t，即Z/2=1mm。
⑤凸凹模橫向尺寸及公差
（1） 彎曲件標(biāo)注外形尺寸應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，先確定凹模尺寸，然后再減去間隙值確定凸模尺寸。
當(dāng)彎曲件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí)，凹模尺寸為
L凹 = （L - 0.75△）
凸模尺寸為 L凸 = （L凹 -Z）
或者凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制，保證單面間隙值Z/2。
（2） 彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，先確定凸模尺寸，然后再增加間隙值確定凹模尺寸。
當(dāng)彎曲件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí)，凸模尺寸為
L凸 = （L + 0.5△）
當(dāng)彎曲件為單向偏差時(shí)，凸模尺寸為
L凸 = （L + 0.75△）
凹模尺寸為 L凹 = （L凸 + Z）
或者凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保證單面間隙值Z/2。
工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，間隙取在凸模上。查表2.5得δ凸= 0.020mm，δ凹=0.030mm。
凹模橫向尺寸
L凹=（L-0.75Δ） +δ凹 0
=（10-0.75×0.6）+0.030 0 mm
=9.55+0.030 0 mm
凹模橫向尺寸
L凸=（L凹-Z） 0 -δ凸
=（9.55 - 1） 0 -0.020mm
=8.55 0 -0.020mm
4. 彎曲件回彈值的計(jì)算
小變形程度（r/t≥10）時(shí)，回彈大，先計(jì)算凸模圓角半徑，再計(jì)算凸模角度;大變形程度（r/t＜5）時(shí)，卸載后圓角半徑變化小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲時(shí)，回彈中心角為90o，因此，查相關(guān)手冊，取回彈角為3o。
2.44 計(jì)算壓力
類 別
計(jì)算公式
結(jié) 論
備 注
落料和沖孔
復(fù)合工序
沖裁力：P=（L+l）σb×t
L=2×(35+2×5)
=90mm
l=2×5
=31.4mm
t=1.0mm
σb =400MPa
故P =(90+31.4)×400×1.0
=48560(N)
P=48560(N)
≈48.6(kN)
選用75KN沖床
卸料力：Px=K0P
=0.04×48560
=1942.4（N）
Px=1.9(kN)
推件力：Pt=nKtP
=4×0.055×48560
=10683.2（N）
Pt=10683.2（N）
≈10.7（kN）
總沖壓力：P0=P+Px+Pt
=48.6+1.9+10.7
=61.2（kN）
P0=61.2（kN）
彎曲工序
自由彎曲力：
PU自=0.7KBt2σb /(r+t)
=
=1516.7（N）
PU自=1516.7（N）
≈1.52（kN）
（校正彎曲時(shí)，校正彎曲力最大值在壓力機(jī)工作到下止點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力，而在彎曲工作過程中，二者又不是同時(shí)存在，因此，查表3.7得p=40MPa）
選用10kN的沖床
頂件力：
頂件力P頂可近似自由彎曲力的30%～80%，即
P頂 =（0.3～0.8）PU自
=（0.3～0.8）×1.52
=(0.456～1.216)kN
取P頂=1kN
P頂=1kN
校正彎曲力：
P校=Ap
=（12.5×10）×40
=5kN
P校=5kN
壓力機(jī)的公稱壓力：
P壓力≥（1.2～1.3）（P校+P頂）
=（1.2～1.3）×（5+1）
=（7.2～7.8）kN
P壓力
=（7.2～7.8）kN
2.5 模具總體設(shè)計(jì)
該模具的上模主要上模座﹑凸模等零件組成；下模主要由凹模﹑定位板﹑頂板﹑螺釘﹑凹模墊板﹑下模座等零件組成。彎曲工件由彈頂裝置頂出。
2.6 模具主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.61. 模柄
模柄的作用是固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致,所以,模柄的長度不得大于壓力機(jī)滑塊里模柄的孔的深度,模柄直徑應(yīng)與模柄孔一致.
根據(jù)模具的總體特點(diǎn),選用凸緣式模柄,此模柄用螺釘,銷釘與上模座緊固在一起,如下圖所示:
2.62. 固定板
將凸?；虬寄０匆欢ǖ南鄬ξ恢脡喝牍潭ê?作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座上,模具中最常見的是凸模固定板,固定板分為圓形和矩形的兩種,主用于固定小型的凸模和凹模,此模具凸模尺寸較小,所以知形固定板適合于此模具.
固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍,其平面尺寸可與凹模,卸料板外形尺寸相同,但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合,壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平
2.63. 凸模固定板
由于凸模的尺寸形狀已定,根據(jù)凸模的形狀來定凸模固定板的形狀尺寸,為使凸?；虬寄９潭ɡ喂炭坎⒂辛己玫拇怪倍?固定板必須有足夠的厚度,根據(jù)凸模的的形狀定固定板的厚度為40mm.其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示:
2.64. 橡膠
橡膠允許承受的載荷較大,且安裝調(diào)整方便,是沖壓模具中廣泛使用的彈性元件,根據(jù)所設(shè)計(jì)的模具的特點(diǎn),所選取用的形式為圓柱形
2.65. 螺釘與銷釘
螺釘和銷假釘都是標(biāo)準(zhǔn)件,設(shè)計(jì)模具時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用即可,螺釘用于固定模具零件,一般選用內(nèi)六角螺釘;銷釘起定位作用,常用圓柱銷釘.螺釘，銷釘規(guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓大小，凹模厚度等確定．
坯料的定位采用限位釘前方定位和定位塊左右定位，限位釘與凸模頂孔采用H7 / n6配合固定,定位塊采用銷釘定位,螺桿固定在下模座上。
限位釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)草圖如下所示:
由于限位釘只起限位作用,基本上不受過大的力作用,所以限位釘尺寸設(shè)計(jì)如下即可滿足使用要求:
= 5 mm
D = 8 mm
h = 5 mm
2.66. 導(dǎo)柱、導(dǎo)套
對于生產(chǎn)批量大、要求模具壽命高的模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證上、下模的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模具中主要起導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因?yàn)楸局萍暮穸葹?mm，所以采用H7/f6。
2.67. 模架及其它零部件的設(shè)計(jì)
該模具采用中后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具后側(cè)位置，模具較敞開。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。根據(jù)模具周界的具體尺寸，查[2]P273得采用中間導(dǎo)柱模架最適合具體規(guī)準(zhǔn)是：
上模座200×190×30 GB/T2855.9—81
下模座200×190×35 GB/T2855.10—81的標(biāo)準(zhǔn)模架，材料為HT200。
上模座厚度H上模取30mm，上模墊板的厚度H墊取8mm，凸模固定板的厚度為14mm，空心墊板厚度為10mm，凹模厚度為14mm，凸凹模厚度為42mm，下墊板厚度為6mm，下模座的厚度35mm，那么，該模具的閉合高度:
H閉= H上座+ H下座 + H上墊 + H下墊+ H空心墊板+ H固 +H凸凹模+ H凹模- h2
=30+35+8+6+10+14+42+14-1=158mm
式中: H上座——上模座厚度
H下座——下模座厚度
H上墊——上墊板厚度
H下墊——下墊板厚度
H空心墊板——空心墊板厚度
H固——凸模固定板厚度
H凸凹?！拱寄５拈L度
H凹模——凹模厚度
h2——凸凹模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，此處取1mm.
可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J31—250B,最大裝模高度490mm,可以使用。
根據(jù)設(shè)計(jì)出來的最大閉合高度設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套，有模座上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的尺寸確定選擇的尺寸查[2]p280和p284得：
導(dǎo)柱A22h5×150 GB/T2861.1—81
導(dǎo)套A22H6×80×35 GB/T2861.6—81
模柄的設(shè)計(jì)
根據(jù)壓力的相關(guān)參數(shù)，由[2]288選擇模柄為壓入式模柄其參數(shù)為50×120 GB/T2862.1—81Q235。
2.7 沖孔落料總裝圖
2.8 彎曲總裝圖
3 模具的安裝與調(diào)試
沖模裝配原則是將模具的主要工作零件如凹模,凸模和定位板等選用裝配的基準(zhǔn)件,裝配順序如下:選擇裝配基準(zhǔn)件,按基準(zhǔn)件裝有關(guān)零件,控制調(diào)整沖裁間隙,然后試沖.
導(dǎo)板模常選導(dǎo)板作裝配基準(zhǔn)件,將凸模穿過導(dǎo)板進(jìn)入凹模,調(diào)整好間隙和側(cè)面導(dǎo)板位置后,先裝下模,后裝上模,經(jīng)試沖紙片合格后,用銷釘定位緊固,裝配鑲拼凹模時(shí)，先將凹模拼塊壓入凹模框套，然后組裝下模，再以凹模做定位，將凸模裝于固定板中，調(diào)整與凹模的間隙均勻后，組裝上模，該裝配順序有利于調(diào)整準(zhǔn)確步距，能使步距累積誤差趨向于零值。
3.1 模具的裝配
模具裝配適合于采用集中裝配，在裝配工藝上多采用修配法和調(diào)整裝配法來保證裝配模具，從而實(shí)現(xiàn)能用精度不高的組成零件，達(dá)到較高的裝配精度，降低零件的加工要求。
對裝配有如下要求：
1. 模架精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T8050-1999《沖模模架技術(shù)要求》，JB/T8071-1995《沖模模架精度檢查》規(guī)定，模具的閉合高度應(yīng)符合圖紙規(guī)定要求。
2. 裝配好的沖模、上模沿導(dǎo)柱上、下滑動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)可靠。
3. 凸凹模間的間隙應(yīng)符合圖紙規(guī)定的要求，分布均勻。
4. 斜楔和滑塊的相對位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，超量應(yīng)在許用規(guī)定范圍的，工作面不允許有傾斜或單邊偏擺。
5. 緊固件裝配應(yīng)可靠，螺紋、螺柱旋入長度在剛件連接時(shí)應(yīng)不小于1.5倍螺紋直徑，螺紋和銷釘端面應(yīng)不露出上、下模座零件表面。
6. 落料孔或出料槽應(yīng)暢通無阻，保證制件或廢料能自由排出。
7. 標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)能互換，緊固螺釘和定位銷釘與其孔的配合應(yīng)正常良好。
8. 模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
本模具的裝配選凸、凹模為基準(zhǔn)件，先裝上模、再裝下模，裝模后應(yīng)保證間隙均勻。
3.2 模架的裝配
模架裝配的主要技術(shù)要求如下：
（1）組成模架的各零件均應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件，其中特別重要的是，每對導(dǎo)柱，導(dǎo)套間的配合間隙應(yīng)符合要求。
（2）裝配成套的模架，三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，上模座上平面對下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸線對下模座的平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對上模座上平面的垂直度，應(yīng)符合相應(yīng)精度等級要求。
（3）裝配后的模架，上模座沿導(dǎo)柱上，下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。
（4）壓入上，下模座的導(dǎo)套，導(dǎo)柱，離其安裝表面應(yīng)有1～2mm，的距離，壓入后牢固，不可松動(dòng)。
（5）裝配成套的模架，各零件的工作表面不應(yīng)有碰傷，裂紋以及其它機(jī)械損傷。
模架裝配主要是指導(dǎo)柱，導(dǎo)套的裝配，目前大多數(shù)模架的導(dǎo)柱，導(dǎo)套與模座之間采用過盈配合，但也有少數(shù)采用粘接工藝的，即將上，下模座的孔擴(kuò)大，降低其它加工要求，同時(shí)，將導(dǎo)柱，導(dǎo)套的安裝面制成有利于粘接的形狀，并降低其加工要求。裝配時(shí)，先將模架的各零件安放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，然后，在模座孔與導(dǎo)柱，導(dǎo)套之間注入黏結(jié)劑即可使導(dǎo)柱，導(dǎo)套固定。
3.3 總裝與調(diào)試問題的預(yù)測
根據(jù)模具裝配圖的技術(shù)要求，完成模具的模架，凸模部分，凹模部分等分裝之后，即可進(jìn)行總裝配。
總裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)上，下模零件在裝配和調(diào)整中所受限制情況來決定先裝上模還是下模一般是以受限制的最大的部分此模具應(yīng)先把凸模固定在凸模固定板上，然后以安裝固定在滑塊上，再固定座塊在下模板上，以已裝好的滑塊為基準(zhǔn)固定復(fù)位裝置座板和橡膠，通過螺釘來固定起來。
試沖，模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖，通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足并找出原因，對模具進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和修理，直到模具正常工作沖出合格的制件為止。
沖裁模具以試沖合格后，應(yīng)在模具模板正面打刻編號，沖模圖號，制品，使用壓力機(jī)型號，裝配鉗工工號，制造日期等，并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫。
3.4 沖裁模試沖時(shí)常見的故障，原因及調(diào)整方法
送料不暢通或料被卡死 產(chǎn)生原因：凸模與卸料板之間的間隙過大，使搭邊翻扭.
刃口相咬 產(chǎn)生原因:上模座,下模座,固定板,凹模,墊板等零件安裝面不平行.凸模,導(dǎo)柱等零件安裝不垂直.導(dǎo)柱與導(dǎo)套間隙過大,使導(dǎo)向不準(zhǔn).
調(diào)整方法:修整有關(guān)零件,重裝上模或下模,重裝凸?；?qū)е?更換導(dǎo)柱或?qū)?
卸料不正常 產(chǎn)生原因:由于裝配不正確,卸料機(jī)構(gòu)不能動(dòng)作,如卸料板與凸模配合過緊,或因卸料板傾斜而卡緊.橡膠的彈力不足,凹模和下模座的漏料孔沒有對正,料不能排出,凹模有倒錐度造成工件堵塞.
調(diào)整方法:更換彈簧或橡皮,修整漏料孔,修整凹模.
沖件質(zhì)量不好 有毛刺 沖件不平 落料外形和內(nèi)孔位置不正,成偏位現(xiàn)象 產(chǎn)生原因:刃口不鋒利或淬火硬度低,配合間隙過大或過小 間隙不均勻,使沖件一邊有顯著帶斜角毛刺.凹模有倒錐度
調(diào)整方法:合理調(diào)整凸模和凹模的間隙及修磨工作部分的刃口.修整凹模,修磨或更換側(cè)刃
4 總結(jié)
本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到了的知識，同時(shí)感觸最深刻的是：所學(xué)知識只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長時(shí)間記憶。對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
在設(shè)計(jì)的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行查詢，我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過程中對資料的查詢和運(yùn)用。通過這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
沖壓模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過程。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時(shí)間里，對模具的認(rèn)識有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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