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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 彎曲件模具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
設(shè)計(jì)時(shí)間
審 閱
XXXX學(xué)校
機(jī)械工程系
目 錄
摘 要 3
引 言 5
第一章、沖裁件的工藝性分析 9
1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 9
1.1.1.沖裁件的形狀 9
1.1.2.沖裁件的尺寸精度 9
第二章、制件沖壓工藝方案的確定 10
2.1.沖壓工序的組合 10
2.2.沖壓順序的安排 10
第三章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 11
3.1.展開尺寸的計(jì)算 11
3.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 12
3.2.1.搭邊與料寬 12
3.3.材料利用率的計(jì)算 13
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 15
4.1.沖壓力 15
4.1.1.沖裁力的計(jì)算 15
4.2.彎曲力 15
4.3.壓力中心的計(jì)算 16
4.4.壓力機(jī)的選用 17
第五章、凸、凹模尺寸計(jì)算 19
5.1.落料沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 19
5.2.彎曲模 20
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 22
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
7.1.落料凸模的設(shè)計(jì) 23
7.2.落料凹模的設(shè)計(jì) 23
7.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì) 23
7.4.彎曲凸模的設(shè)計(jì) 24
7.5.彎曲凹模的設(shè)計(jì) 24
第八章、模具零件的加工工藝 26
8.1.落料凹模的加工工藝 26
8.2.落料凸凹模的加工工藝 26
8.3.沖孔凸模的加工工藝 26
8.4.彎曲凸模的加工工藝 27
8.5.彎曲凹模的加工工藝 27
第九章、模具的總裝配（以彎曲模為例） 29
設(shè)計(jì)小結(jié) 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
摘 要
隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，逐漸由以前手動(dòng)方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設(shè)計(jì)的完成。冷沖模是其中的一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對所學(xué)知識的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識,設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上的各項(xiàng)技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：
工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
引 言
模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時(shí)，有近250個(gè)億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個(gè)國家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進(jìn)口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計(jì)和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進(jìn)一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對整個(gè)模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。
模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(dá)到300mm/min,加工精度可達(dá)±1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機(jī)除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動(dòng)化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。
21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代，向著以信息為特征的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應(yīng)市場的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時(shí)，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
模具技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)特點(diǎn)
模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展方向?yàn)椋?
充分運(yùn)用IT技術(shù)發(fā)展
模具設(shè)計(jì)、制造用戶對壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車兩個(gè)關(guān)鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，技術(shù)密集，體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平，是車身制造技術(shù)的重要組成部分。車身模具設(shè)計(jì)和制造約占汽車開發(fā)周期三分之二的時(shí)間，成為汽車換型的主要制約因素。目前世界上汽車的改型換代一般約需48個(gè)月，而美國僅需30個(gè)月，主要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實(shí)體汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體，實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計(jì)和異地制造。虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，將推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
第一章、沖裁件的工藝性分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
1.1.1.沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
1.1.2.沖裁件的尺寸精度
沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟(jì)級普通沖壓。20#鋼板屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限時(shí)235MPa，具有很好的可沖裁性，工件結(jié)構(gòu)形狀 沖裁件內(nèi)，外形均無尖銳清角，對模具壽命不影響，孔與邊緣間的距離大于1.5t，工件的直徑d>t滿足沖孔?？蓻_壓的最小孔徑。
第二章、制件沖壓工藝方案的確定
2.1.沖壓工序的組合
沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
(1) 方案種類 該工件包括落料，沖孔，彎曲三個(gè)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 采用三套單工序模生產(chǎn) 。
方案二：落料沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模，再采用彎曲模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—彎曲—切斷級進(jìn)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案四：落料沖孔（兩件）—彎曲—切斷沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
(2) 方案分析
方案一：需三道工序三副模具，生產(chǎn)效率低，成本相對較高，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，使工件內(nèi)孔與外形同軸度相差較大，質(zhì)量大打折扣達(dá)不到所需要求，故不選此方案。
方案二：復(fù)合模生產(chǎn)精度高，可保證內(nèi)孔與外形同軸要求，能保證其位置，生產(chǎn)效率較高，適合大批量生產(chǎn)。但在彎曲時(shí)，產(chǎn)品單邊受力，材料流動(dòng)不穩(wěn)定，彎曲件尺寸不穩(wěn)定，建議不采用。
方案三：級進(jìn)模是一種多工位、效率高的加工方法，但設(shè)計(jì)級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高。
方案四：采用落料沖孔復(fù)合模生產(chǎn)精度高，兩件連在一起同時(shí)沖，可保證內(nèi)孔與外形同軸要求，能保證其位置，生產(chǎn)效率較高，在彎曲時(shí)，采用兩孔定位，產(chǎn)品兩邊受力，材料流動(dòng)穩(wěn)定，彎曲件尺寸也就穩(wěn)定，最后將兩個(gè)件切斷，保證兩個(gè)產(chǎn)品對稱。
(3) 方案的確定 綜上所述，本套模具采用落料沖孔復(fù)合模和彎曲，切斷模三副。
2.2.沖壓順序的安排
落料沖孔，兩件彎曲，切斷三道工序，由于對于畢業(yè)設(shè)計(jì)來說，三副模具的工作量相對較大，所以這里只設(shè)計(jì)前兩道工序。
第三章、制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算
3.1.展開尺寸的計(jì)算
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時(shí)，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時(shí)，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開長度的計(jì)算了，這需要一個(gè)中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。
本產(chǎn)品，尺寸沒標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計(jì)算，
經(jīng)過計(jì)算 L1=40
此尺寸目前是待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
產(chǎn)品展開后是長方形，四個(gè)角是尖角，為防止模具破裂，減少模具應(yīng)力集中，應(yīng)將四個(gè)尖角改成R角，如圖，改1.0，展開圖紙如下圖所示：
由于產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮到兩件一起沖，這樣工藝方面相對合理，這樣需要計(jì)算中間切斷余量，余量值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸有關(guān)。這個(gè)值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.20mm，確定搭邊工作間a1為2.0mm, 這里考慮到切斷凸模的強(qiáng)度，適當(dāng)加大，取3mm，這樣落料長度應(yīng)該是40×2+3=83。具體可見排樣圖2。
3.2.制件排樣圖的設(shè)計(jì)
排樣時(shí)需考慮如下原則：
1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀）
2） 合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。
3） 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。
4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。
3.2.1.搭邊與料寬
搭邊 搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。
搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.20mm，確定搭邊工作間a1為2.0mm, a為2.0mm。具體可見排樣圖2。
2．送料步距和條料寬度的確定
送料步距 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距。每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為
S=D+a1 (1)
S=10+2.0=12mm
式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度；
a1——沖裁之間的搭邊值。
條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。
當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算
條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(83+2×2) -0.5=87-0.5mm
式中 B——條料的寬度（mm）；
Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；
a——側(cè)搭邊值；
Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差；
剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=87-0.5 。
導(dǎo)料板間距離：B0=B+Cmin=87+0.5=87.5 mm
3.3.材料利用率的計(jì)算
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為
η=nF/Bs×100%
η=1×829/12×87×100%=79.4%
式中 F——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；
n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
s——步距；
第四章、確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心
4.1.沖壓力
沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。
4.1.1.沖裁力的計(jì)算
平刃口沖裁力可按下式計(jì)算
落料力計(jì)算
F=KLδτ (4-1)
F=1.3×184.3×1.2×380=109253 N
=109.3KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）；
τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；
δ——材料厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
沖孔力計(jì)算
F=nKLδτ (4-2)
F=2×1.3×9.4×1.2×380=11144.6 N
=11.1KN
生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算
F卸=K卸F (4-3)
=0.045×109.3=4.92 KN
F頂=K頂F (4-4)
=0.06×11.1=0.67 KN
式中 F——沖裁力；
F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)
所以總的沖裁力為F總=F落+F沖+F卸+F頂=125.99KN
4.2.彎曲力
本產(chǎn)品又兩個(gè)U形，R6，在計(jì)算彎曲力時(shí)可以選擇類似U形彎曲的方法計(jì)算，計(jì)算公式如下
彎曲力計(jì)算
F=n0.7KBttδ/(R+t) (4-5)
F1=2×0.7×1.3×10×1.2×1.2×400/（6+1.2）=1994.1N
=1456N=1.45KN
式中 F——彎曲力（N）；
B——產(chǎn)品的彎曲的寬度（mm）；
δ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；（550-700 MPa）
t——材料厚度；(mm)
K——系數(shù)，通常K=1.3；
彎曲力用理論計(jì)算很復(fù)雜，一般采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法， K值的大小取決于彎曲件的形狀及變形方式。其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。
由于本設(shè)計(jì)中，采用頂料裝置和卸料裝置，所以需要計(jì)算頂料力和卸料力，
F頂=K頂F (4-6)
=0.2×1.45=0.29 KN
所以彎曲的總的沖壓力為F總=F=1.74KN
4.3.壓力中心的計(jì)算
壓力中心，沖裁過程中，在凸模和凹模刃口附近所受到的力是相當(dāng)復(fù)雜的，此時(shí)，在整個(gè)輪廓曲線上所受到的沖裁力合力的作用點(diǎn)或多工序模各工序沖裁力的合力作用點(diǎn)稱為沖模的壓力中心，為使模具能平衡工作，在設(shè)計(jì)和加工模具時(shí)，必須根據(jù)沖壓的技術(shù)要求及沖壓件的形狀尺寸分析沖裁過程中的受力狀態(tài)及其對模具的作用與影響，選取相適應(yīng)的模具壓力中心，并使之與壓力機(jī)滑塊中心（亦即模具的模柄中心）和模具導(dǎo)向部分的對稱中心相重合。否則在沖裁時(shí)模具的間隙變的不均勻，使沖壓件在外形發(fā)生歪扭，切口斷面質(zhì)量變壞，甚至?xí)?dǎo)致壓力機(jī)滑塊導(dǎo)軌和模具的嚴(yán)重磨損。
在計(jì)算沖壓件的壓力中心時(shí)，可以根據(jù)力學(xué)原理采用解析法或圖解法來進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)沖件周邊單位長度上所受的沖裁力和水平側(cè)壓力是均勻的。這樣可以按各單元線段長度的靜力矩采用分析法來計(jì)算求垂直作用力和兩組水平側(cè)向分力壓力中心的坐標(biāo)位置。
對于具有中心對稱的沖壓件來說，它們的三組壓力中心坐標(biāo)位置互相重合，并位于該零件輪廓圖形的幾何中心，而對于軸對稱，不對稱，乃至不封閉的沖壓件來說，三組壓力中心的坐標(biāo)位置并不互相重合。這時(shí)應(yīng)該根據(jù)沖壓件的形狀和受力情況分析，以及根據(jù)對沖壓件的具體要求來選擇相適應(yīng)的模具壓力中心。
采用解析法求壓力中心，
對于落料沖孔模：采用解析法求壓力中心，求XG，YG
F1——沖孔力 F1= Ltσb ，得F1=5.55KN
F2——沖孔力 F2= Ltσb ，得F2=5.55KN
F3——落料力 F3= Ltσb , 得F3=109.3KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=0
據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2…）/（F1+F2…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
YG=（Y1F1+Y2F2…）/（F1+F2…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
對于彎曲模：
該產(chǎn)品，尺寸都是沿X軸對稱，所以
所以力到X軸力臂都是0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2）/（F1+F2）
所以沖壓力到X軸的力臂；YG=0，
4.4.壓力機(jī)的選用
初步確定壓力機(jī)的型號：（以成型模為例）
F公稱≥F總
因此選擇壓力機(jī)的型號為：J23—40開式壓力機(jī)
型號為J23—40壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
滑塊行程/mm
200
厚度80
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最小封閉高度/mm
120
滑塊底面積尺寸/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量
80
滑塊中心線至床身距離/mm
床身最大可傾角
30°
立柱距離/mm
工作臺尺寸/mm
前后420
左右630
工作臺孔尺寸
第五章、凸、凹模尺寸計(jì)算
5.1.落料沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則
根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算：
沖孔時(shí) dp=(dmin+XΔ)- δp (5-1)
落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ -Zmin)- δp (5-2)
孔心距 Lp=L±δp’ (5-3)
式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；
Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）；
dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；
Δ——工件公差；
Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；
δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；
Lp——凸模中心距尺寸（mm）；
L——沖件中心距基本尺寸（mm）；
Zmin——最小沖裁間隙（mm）；
落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ
=83-0.5×0.04=82.98+0.02;
Dp2=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ
=10-0.5×0.04=9.98+0.02;
Dp3=(Dmax-XΔ -Zmin)+ Δ
=1.0-0.5×0.04=0.98+0.02;
落料凸模尺寸： Ah1=( Dp1-2Z)+ Δ
=83-2×0.05=82.9+0.02;
Ah2=( Dp2-2Z)+ Δ
=10-2×0.05=9.9+0.02;
Ah3=( Dp3-Z)+ Δ
=1.0-0.05=0.95+0.02;
沖孔凸模尺寸：dp=(dmin+XΔ)- Δ/4
=3+0.5×0.04=3.02-0.02
沖孔凹模尺寸： Bj=(dp+2Z)- Δ/4
=3+2×0.05=3.1-0.02
孔心距 Lp=L±δp’
=15±0.01
5.2.彎曲模
毛坯經(jīng)凹模圓角進(jìn)入凹模時(shí)，受彎曲和摩擦作用，若凹模圓角半徑過小，因徑向拉力增大，易使拉伸件表面劃傷或產(chǎn)生斷裂；若過大，則壓邊面積小，由于懸空增大，易起內(nèi)皺。因此，合理的選擇凹模圓角半徑很重要。具體數(shù)值查表可得。
彎曲模間隙是單面間隙，即凹模和凸模直徑之差的一半。
本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)比較簡單，在選擇間隙時(shí)可以直接查表，所以查表可知間隙為(1-1.1t)，t為材料厚度。由于產(chǎn)品圓角較大，所以間隙不能大，否則產(chǎn)品有錐度，精度差，不符合要求，間隙太小，模具壽命短，所以取間隙為t。
凸、凹模工作部分尺寸的確定，主要考慮模具的磨損和產(chǎn)品的回彈。
1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax –0.75Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–0.75Δ–Z）
2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin+0.4Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+0.4Δ+Z）
其中 L—產(chǎn)品件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—產(chǎn)品件的尺寸偏差
Ld—產(chǎn)品凹模的基本尺寸
Lp—產(chǎn)品凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注內(nèi)尺寸，按此公式計(jì)算
彎曲凸模尺寸為
L p1=（Lmin+0.4Δ）=12=R6
凹模尺寸為
Ld1=（Lp1+0.4Δ+Z）=14.4=R7.2
凸、凹模工作表面粗造度要求：凹模工作表面和型腔表面粗造度應(yīng)達(dá)到0.8；圓角處的表面粗造度一般要求0.4；凸模工作部分表面粗造度一般要求0.8-1.6。
凸模和凹模的臺階高度保證一致，即7.5。
第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
落料沖孔模
彎曲模結(jié)構(gòu)形式
第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1.落料凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC，與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03，（如圖）
7.2.落料凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC，（如圖）
7.3.沖頭固定板的設(shè)計(jì)
材料：45#，（如圖）
7.4.彎曲凸模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC，與固定板過盈配合，過盈量0.02-0.03（如圖）
7.5.彎曲凹模的設(shè)計(jì)
材料：Cr12Mov，硬度：55～58HRC，形狀結(jié)構(gòu)：（如圖）
第八章、模具零件的加工工藝
8.1.落料凹模的加工工藝
表（一）
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成180mmX110mmX35mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面，留雨量2mm
銑床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M10，銷釘孔φ9.8,和穿絲孔
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工外形及孔
線切割
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
8.2.落料凸凹模的加工工藝
表（二）
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成90mmX20mmX50mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑六面，留5mm的余量
銑床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M6，及廢料孔
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工外形及孔
線切割
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
8.3.沖孔凸模的加工工藝
表（三）
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
備料φ6mmX55mm
2
熱處理
退火
3
車外圓
車外圓達(dá)配合尺寸
車床
4
車工作尺寸
車工作尺寸達(dá)要求
車床
5
倒角
倒角達(dá)要求
車床
6
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
7
鉗工
拋光達(dá)表面要求
8
檢驗(yàn)
8.4.彎曲凸模的加工工藝
表（四）
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成20mmX20mmX60mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面，留雨量2mm
銑床
4
鉗工
劃線，鉆鋼絲孔
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工外形及孔
線切割
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
8.5.彎曲凹模的加工工藝
表（五）
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成130mmX100mmX35mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面，留雨量2mm
銑床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M8，銷釘孔φ7.8,
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
6
磨加工
磨加工，保證外形尺寸
磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工外形及孔
線切割
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
第九章、模具的總裝配（以彎曲模為例）
模具的質(zhì)量取決于模具零件質(zhì)量和裝配質(zhì)量。裝配質(zhì)量又與零件質(zhì)量有關(guān)，也與裝配工藝有關(guān)。裝配工藝視模具結(jié)構(gòu)以及零件加工工藝而有所不同，拼合結(jié)構(gòu)的比整體結(jié)構(gòu)的裝配工藝復(fù)雜；級進(jìn)模和復(fù)合模的裝配比單工序模要求高。
關(guān)于本次設(shè)計(jì)的模具裝配，大致有以下幾個(gè)要點(diǎn)：
1、 裝配時(shí)先要選擇基準(zhǔn)件，原則上按照模具主要零件加工時(shí)的依賴關(guān)系來確定?？勺餮b配時(shí)基準(zhǔn)件的有：導(dǎo)向板、固定板、凹模和凸模。
2、 裝配次序是按照基準(zhǔn)件裝有關(guān)零件：
（1） 以導(dǎo)向板作基準(zhǔn)件進(jìn)行裝配時(shí)，通過導(dǎo)向板將凸模裝入固定板，再裝入上模座，然后再裝凹模和下模座。
（2） 固定板具有止口的模具，以止口將有關(guān)零件定位進(jìn)行裝配（止口尺寸可按模塊配制，一經(jīng)加工好就作為基準(zhǔn)）。
當(dāng)模具零件裝入上、下模座時(shí)，先裝作為基準(zhǔn)的零件，在裝妥檢查無誤后，鉆鉸銷釘孔，打入銷釘。后裝的在裝妥無誤后要在試沖達(dá)到要求后再鉆鉸銷釘孔及打入銷釘。
3、 控制凸模、凹模的間隙，裝配時(shí)必須控制間隙均勻。
4、 沖模試沖
沖模在裝配并檢查間隙符合要求后，可進(jìn)行切紙?jiān)嚊_，檢查切下處是否都是光邊或毛邊。如不一致時(shí)說明間隙不夠均勻，需要校正后再切紙，直到合乎要求為止。然后將在裝配時(shí)未固定銷釘?shù)纳夏Ｗ蛳履Ｗ娩N釘固定，進(jìn)行試沖，如不符合要求時(shí)再進(jìn)行調(diào)整間隙，重新鉆鉸銷釘孔。
設(shè)計(jì)小結(jié)
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，模具制造工藝和大部分專業(yè)課并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這次設(shè)計(jì)使我能夠綜合運(yùn)用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的基本理論，結(jié)合生產(chǎn)中所學(xué)的新知識、獨(dú)立分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度的冷沖壓模具的能力。通過分析，擬定設(shè)計(jì)方案，完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等一系列復(fù)雜工作，最終完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。
通過這次設(shè)計(jì)使我初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度的沖壓模具的工藝規(guī)程和掌握運(yùn)用模具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，同時(shí)也學(xué)會了熟練運(yùn)用有關(guān)參考資料，圖表等基本技能，增強(qiáng)了自我的讀圖和繪圖能力，從而使我在能力方面又提高了一個(gè)臺階，為今后從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
致 謝
對三年來辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意！
對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設(shè)計(jì)開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識、在實(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達(dá)的胸襟，時(shí)刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。
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