汽車備輪架加固板的落料沖孔復合模設計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】

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購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)設計 汽車備輪架加固板，落料沖孔復合模設計 系 、 部： 學生姓名： 指導教師： 職 稱： 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 年 月 I 摘 要 板料沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分，廣泛應用與汽車、電器，電機和儀表等行業(yè)。沖壓工藝方案和模具是實現(xiàn)加工工藝和保證沖壓件質量、降低沖壓件成本的重要手段。隨著沖壓技術的不斷進步和沖壓生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對沖壓設計工作提出了愈來愈高的要求 本次設計是針對汽車備輪架加固板的落料、沖孔的模具設計。設計中應用其結構進行設計。本次設計一道工序完成，即落料、沖孔復合模的設計。設計集中考慮了模具的加工、裝配量產(chǎn)以及沖壓件的生產(chǎn)效率等因素并對 其進行了詳細的設計計算，以保證沖壓加的精度。 關鍵詞 ：落料；沖孔；沖壓技術 he is an of is in an to to of to of of on a of of of of It be by To of a as of so 錄 摘 要 ............................................................... I ............................................................. 緒 論 ............................................................... 1 具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 ...................................... 1 壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ........................................ 1 壓成形理論及沖壓工藝方面 ................................. 2 模設計與制造方面 ......................................... 2 壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 ............................... 4 壓工藝過程的制定 .............................................. 4 定沖壓工藝過程的原始資料 ................................. 4 定沖壓工藝過程的步驟及方法 ............................... 5 課題的主要研究內(nèi)容 ............................................ 6 2 沖壓工藝設計和沖壓力的計算 .......................................... 7 壓件（ 汽車備輪架加固板 ）簡介 .................................. 7 壓工藝分析和工藝方案分析 ...................................... 8 壓的工藝分析 ............................................. 8 壓工藝方案的確定 ......................................... 8 件的毛坯尺寸計算 .............................................. 8 定其搭邊值 .................................................... 9 定排樣圖 ..................................................... 10 用率的計算 .............................................. 10 定排樣圖 ................................................ 10 算各 工序沖壓力 ............................................... 11 章小結 ....................................................... 12 3 落料、沖孔復合模的設計 ............................................. 13 具零件刃口尺寸計算 ........................................... 13 寸計算原則 .............................................. 13 模具間隙的選擇 ............................................ 13 寸分類 .................................................. 14 、凹模尺寸計算 .......................................... 15 模工作零件的設計與計算 ....................................... 16 模的計算和校核 .......................................... 16 模的計算和校核 .......................................... 17 凹模的計算和校核 ........................................ 17 章小結 ....................................................... 19 4 模具結構零件設計 ................................................... 20 定模具的結構形式 ............................................. 20 、倒裝結構的選擇 ........................................ 20 位方式的選擇 ............................................ 20 料、出件方式的選擇 ...................................... 21 向方式的選擇 ............................................ 21 模零件的設計 ................................................. 21 向零件的設計 ............................................ 21 料裝置 .................................................. 22 料裝置 .................................................. 23 料和導正裝置 ............................................ 23 位裝置 .................................................. 24 件裝 .................................................... 24 定板 .................................................... 25 板 ...................................................... 25 柄 ...................................................... 26 釘?shù)倪x擇 ..................................................... 26 下模板（模座） ............................................... 26 章小結 ....................................................... 27 5 設備的選擇 ......................................................... 28 具的壓力中心 ................................................. 28 具閉合高度的確定 ............................................. 29 力機的選取 ................................................... 30 備類型的選取 ............................................ 30 備規(guī)格的選擇 ............................................ 30 V 章小結 ....................................................... 31 6 結論 ............................................................... 32 參考文獻 .............................................................. 33 致 謝 ................................................................ 34 1 1 緒 論 沖壓是機械制造中先進的加工方法之一，它利用壓力機通過模具對板料加壓，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。沖壓主要用于加工板料零件，所以也叫板料沖壓。沖壓加工的范圍十分廣泛，在電子工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中，已成為不可缺少的加工方法之一，據(jù)概率統(tǒng)計，在電子產(chǎn)品中，沖壓件的數(shù)量約占85%以上。沖壓加工的 汽車、電機、電器、儀器儀表等機械工業(yè)和國防工業(yè)以及日常生活用品方面，也占據(jù)著十分重要的地位。 具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，被稱為 “ 工業(yè)之母 ” 。 75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、 50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應用范圍十分廣泛。 中國經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。近 10年來，中國模具工業(yè)一直以每年 15%左右的增長速 度快速發(fā)展。有數(shù)據(jù)顯示，我國目前模具總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國，其中，汽車、摩托車、家電行業(yè)是模具最大的市場，占整個模具市場份額的 80%以上。當今世界正進行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調整．一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉移，中國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化，這代表著我國模具行業(yè)迎來新一輪的發(fā)展機遇，也代表著面臨國外先進技術和高品質制品的挑戰(zhàn) [1]。 沖壓無論在技術還是經(jīng)濟方面和其它加工方法想比較都有許多獨特的優(yōu)點。在壓力機的簡單沖擊下 ，能獲得壁薄、重量輕、剛性好、形狀復雜的零件，這些零件用其它方法難于加工甚至無法加工，其具體優(yōu)點如下： 所加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換行； 沖壓加工是無屑加工，材料利用率高； 生產(chǎn)率高，生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)機械化自動化； 操作簡單，便于生產(chǎn)。 壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 近十多年來，隨著對發(fā)展先進制造技術的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成形技術無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進展，其特征是與高新技術結合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術、信息技術、現(xiàn)代測控技術等沖壓領域的滲透與交 叉融合，推動了先進沖壓成形技術的形成和發(fā)展。 其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如 2 下。 壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓過程中應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元 (數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝 方案成形的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試驗費用，也縮短了制模周期 [2]。 研究推廣能提高勞動生產(chǎn)率及產(chǎn)品質量、降低成本和擴大沖壓工藝范圍的各種沖壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出了精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝 [3]。其中，精密沖裁加工零件的厚度可達 25度可達 液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄泶鎰傂酝鼓；虬寄５?軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高效成形方法對于加工各種尺寸大、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的使用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑性成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的一種先進工藝技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點的成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技 術可消除材料內(nèi)殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以 快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形 [4 模設計與制造方面 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設計和制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模塊正向高效率、高精度、精密、高壽命及多功能方向發(fā)展，與此相適應的新型模具材料及其熱表處理技術，各種高效、精密、數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具 一方面， 為了適應產(chǎn)品更新和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展 [7]。 精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋見沖模代表了現(xiàn)代沖 3 模的技術水平。目前， 50個工位以上的級進模進距精度可達 2μm ，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可以完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精密多工位級進模，如某機電一體化的鐵芯精密自動化多功能級進模，其主要零件的制造精度可達 2～ 5μm ，進距精度 2～ 3μm ，總壽命達 1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生成套轎車覆蓋件模具，在設計制造的方法、手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定的差距 [8]。 模具材料及熱處理與表面處理工藝對模具加工質量和壽命的影響很大，世界各主要工業(yè)國因此在此方面的研究取得了較大進展，開發(fā)了許多的新鋼種，其硬度可達70。如火焰淬火鋼可局部硬化，且無脫碳；我國研制的 65有如加工性能好、如處理變形小、抗沖擊性能佳等特點。與此同時，還發(fā)展了一些新的熱處理和表面處理工藝，主要有氣體軟氮化、離子氮化、滲硼、表面涂鍍、化學氣相沉積（ 、物理氣相沉積 (激光表面處理等。這些方面能提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，使模具壽命大大延長 [9 模具制造技術是現(xiàn)代化模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代化模具制造技術。其中高速銑削加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平 [12]。高速銑削加工不但具有加工速度高及良好的加工精度和表面質量（主軸 轉速一般為15000工精度一般可達到 10μm ，最好的表面粗糙度 μm ），而且與傳統(tǒng)切削加工相比較具有溫度低、切削力小，因而可加工熱敏材料和鋼性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可以實現(xiàn)硬材料加工；電火花銑削加工是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工，因此不用制造昂貴的成形電極，精密磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設備技術；模具加工中的檢測技術也取得了很大發(fā)展，現(xiàn)代三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外， 其良好的溫度補償裝置、可靠的抗震能力、嚴密的除塵措施和簡單的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能 [13]。此外，利用 過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。一汽模具制造公司在以 工的主模型為基礎，采用瑞士汽車的高強度樹脂澆注成型的樹脂沖模用在國產(chǎn)轎車調試中，具有制造精度較高、周期短、費用低等特點，達到 90年代國際水平，為我國轎車試用和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑 [14]。 模具 術是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，它以計算 機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結 4 構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化，從而顯著縮短模具設計與制造的周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量。 壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械手乃至機器人的大量應用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅 度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產(chǎn)率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達 97%；工稱壓力為 250000次 /上。在多功能壓力機方面，日本本田公司生產(chǎn)的 2000壓中心”采用 需 5料和調整工藝參數(shù)等工作。 近年 來，為了適應市場的競爭，對產(chǎn)品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設備和模具 [15]。 壓工藝過程的制定 沖壓件的生產(chǎn)過程通常包括原料的準備、各種沖壓工序的加工和其他必要的輔助工序（如退火、酸洗、表面處理等） [16]。對于某些組合件或精度要求較高的沖壓件，還需經(jīng)過切削加工、焊接或鉚接等才能最后完成制造的全過程。 指定沖壓工藝過程就是針對某具體的沖壓件恰當?shù)剡x擇各工序的性質，正確確定坯料尺寸、工序數(shù)量和工序件尺寸，合理安排各沖壓 件工序及輔助工序的先后順序及組合方式，以確保產(chǎn)品質量，實現(xiàn)高生產(chǎn)效率和低成本生產(chǎn)。 同一沖壓件的工序方案可以有多種，設計者必須考慮多方面的因素和要求，通過分析比較，從中選擇出技術上可行、經(jīng)濟上合理的最佳方案。 定沖壓工藝過程的原始資料 制定沖壓工藝過程應在收集、調查、研究并掌握有關資料的基礎上進行。原始資料主要包括以下內(nèi)容。 a、 沖壓件的零件圖及使用要求 沖壓件的零件圖對沖壓件的結構形狀、尺寸大小、精度要求及有關技術條件作出明確的規(guī)定，它是制定沖壓工藝過程的主要依據(jù) [17]。而了解沖壓件 的使用要求及在機 5 器中的裝配關系，可以進一步明確沖壓件的要求，并且在沖壓件工藝性較差時向設計部門提出修改意見，以改善零件的沖壓工藝性。當沖壓件只有樣件而無圖樣時，一般應對樣件測繪后繪制出圖樣，作為分析與設計的依據(jù)。 b、沖壓件的生產(chǎn)批量及定型程度 沖壓件的生產(chǎn)批量及定型程度也是制定沖壓件工藝過程中必須考慮的重要內(nèi)容，它直接影響加工方法及模具類型的確定。 c、沖壓件原材料的尺寸規(guī)格、性能及供應狀況 沖壓件原材料的尺寸規(guī)格是確定坯料形式和下料方式的依據(jù)，材料的性能及供應狀態(tài)對確定沖壓件變形程度與工序數(shù)量、計算沖壓 力、要否安排熱處理輔助工序等都有重要的影響。 d、沖壓設備條件 工廠現(xiàn)有沖壓設備的類型、規(guī)格、自動化程度等是確定工序組合程度、選擇各工序壓力機型號、確定模具類型的主要依據(jù)。 e、模具制造條件及技術水平 沖壓工藝與模具設計要考慮模具的加工。模具制造條件及技術水平?jīng)Q定了制模能力，從而影響工序組合程度、模具結構與精度的確定。 f、有關的技術標準、設計資料與手冊 制定沖壓工藝過程與設計模具時，要充分利用與沖壓有關的技術標準、設計資料與手冊，這有助于設計者進行分析與設計計算、確定材料與尺寸精度、選用相應標準和典型結構 ，從而簡化設計過程、縮短設計周期、提高工作效率。 定沖壓工藝過程的步驟及方法 1）工件的分析 （ 1） 沖壓件的功用與經(jīng)濟性分析 了解沖壓件的使用要求及在機器中的裝配關系與裝配要求。 （ 2） 沖壓件的工藝分析 根據(jù)沖壓圖樣和樣件，分析沖壓件的形狀、尺寸、精度及所用材料是否符合沖壓工藝要求。 2）工藝方案的分析與確定 沖壓件進行工藝分析的基礎上，便可著手確定沖壓方案。確定沖壓工藝方案主要是確定各次沖壓加工的工序性質、工序數(shù)量、工序順序和工序組合方式。 沖壓工藝方案的確定是制定沖壓工藝過程的主要內(nèi)容，需要 綜合考慮各方面的因數(shù)，有的還需要進行必要的工藝計算，因此，實際確定時通常先提出幾種可能的方案，再在此基礎上進行分析、比較和擇優(yōu)。 6 （ 1）沖壓工序性質的確定 沖壓工序性質是指成形沖壓件所需沖壓工序種類，如落料、沖孔、切邊、彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、整形等都是沖壓加工中常見的工序。 （ 2）工序數(shù)量的確定 工序數(shù)量是指同一性質的工序重復進行的次數(shù)。工序數(shù)量的確定主要取決于零件幾何形狀復雜程度、尺寸大小與精度、材料沖壓成型性能、模具強度等，與沖壓工序性質有關。 （ 3）工序順序的確定 沖壓各工序的先后順序， 主要決定于沖壓變形規(guī)律和零件質量要求，如果工序順序的變更并不影響零件質量，則應當根據(jù)操作、定位及模具結構等因素確定。 順序的確定一般可按下列原則進行 : ? 工序的先后順序應保證每道工序的變形區(qū)為相對弱區(qū)，同時非變形區(qū)應為相對強區(qū)而不參與變形。 ? 前工序成形后得到的符合零件圖樣要求的部分，在以后各道工序中不得在發(fā)生變形。 ? 工件上所有的孔，只要其形狀和尺寸不受后續(xù)工序的影響，都應在平面配料上先沖出。 ? 對于帶孔的或有缺口的沖裁件，如果選用單工序模沖裁，一般先落料、再沖孔。 ? 對于帶孔的彎曲件，孔邊與彎曲變形區(qū)的間 距較大時可以先沖孔，后彎曲。 ? 帶孔的拉深件，一般來說，都是先拉深，后沖孔。 ? 對于多角彎曲件，應從彎曲時材料的變形和運動兩個方面來考慮安排彎曲的先后順序，一般是先彎外角。再彎內(nèi)角。 ? 沖壓件需要整形或校平等工序時，均應安排在工件基本成形以后進行。 課題的主要研究內(nèi)容 本課題是汽車備輪架加固板落料沖孔復合模設計，他融合了沖壓成形原理、沖壓工藝、沖壓模具設計等內(nèi)容。因此要做好此設計，就必須掌握沖壓工藝過程編制、復合模具設計的基本方法。故首先 對 汽車備輪架加固板 進行沖壓工藝分析，進行設計計算，得出各種參數(shù)，合理 的選擇沖壓設備，確定壓力機的技術參數(shù)。最終確定模具的具體結構。 7 2 沖壓工藝設計和沖壓力的計算 壓件（ 汽車備輪架加固板 ）簡介 備輪架加固板（如圖 主要作用是增加汽車備輪架強度。，本次設計的備輪架加固板為中國第一汽車制造廠生產(chǎn)汽車的一個零件，對其進行測繪、研究。 1）備輪架加固板的特性如下： 外形簡單。 結構簡單，形狀規(guī)則對稱。 備輪架加固板造價低，適于批量生產(chǎn)。 2）產(chǎn)品加工材料的選擇 根據(jù)上述介紹，選取工件的材料及特性如下： 選取材料為： 軋板），選用 08此種鋼材 廣泛用于汽車制造業(yè)。材料的其它特性見表 1： 表 1 料的特性 材料名稱 牌號 狀態(tài) 抗剪強度τ /拉強度 σ1/長率 δ（ %） 優(yōu)質碳素結構鋼 08 已退火 260~360 330~450 32 圖 1 工件圖 8 壓工藝分析和工藝方案分析 壓的工藝分析 零件外形對稱，無尖角、凹陷或其他形狀突變，系典型的板料沖壓件 。 1） 工件的外形及內(nèi)形分布均勻，無尖銳的角， 符合沖裁要求。 2） 孔邊距 a≥孔 =符合沖裁要求。 3） 工件無細長的旋臂與窄槽，模具結構 簡單，適合沖裁。 4） 材料為 優(yōu)質碳素結構鋼，是常用的沖裁材料，具有良好的沖裁性能。 工件尺寸屬于裝配要求精確尺寸，此尺寸可定為加工尺寸。 7）成型件的尺寸要求不高，表面粗糙度要求不大，變形量很小，不會引起破裂，在成形過程中無需增加預成型工藝，可以一次成型。 綜上所述，此工件適宜沖裁。 壓工藝方案的確定 經(jīng)過對沖壓件（備輪架加固板）的工藝分析后，結合產(chǎn)品圖進行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝類型、沖壓次數(shù)、沖壓順序和工序組合方式的基礎上，提出各種可能的沖壓分析方案。 1）沖壓的幾種方案 （ 1）落料、沖 孔、單工序模具生產(chǎn)。 （ 2）落料、沖孔復合模模具生產(chǎn)。 （ 3）落料、沖孔連續(xù)進行采用級進模生產(chǎn)。 方案一：結構簡單，需要三道工序，三套模具才能完成工件的加工，成本高。 方案二：加工工序減少，節(jié)省加工時間，制造精度高，成本相應減少，提高了勞動生產(chǎn)率。 方案三：在方案二的基礎上加大了制造成本，既不經(jīng)濟又不實惠。 一個工件往往需要經(jīng)過多道工序才能完成，編制工序方案時必須考慮兩種情況：單工序模分散沖壓或工序組合采用復合模連續(xù)沖壓，這主要取決于沖壓件的生產(chǎn)批量，尺寸大小和精度等因素。通過產(chǎn)品質量、生產(chǎn)率、設備條件、模 具制造和壽命、操作安全以及經(jīng)濟效益等方面的綜合分析，比較決定采用方案二。 即：落料、沖孔→成品。 2）各加工工序次數(shù)的確定 根據(jù)工件的形狀和尺寸及極限變形程度可進行以下決定：落料、沖孔一次成型， 件的毛坯尺寸計算 由于工件主要成型的工序是落料、沖孔 ,工件變形量不是很大，可以直接落下工 9 件的實際尺寸，根據(jù)《沖模設計手冊》可知毛坯尺寸計算如下： 毛坯的長度： L=150+106×2=3621=1062=1503=106坯的寬度： B=48+143+65=2561=482=1433=65以毛坯形狀及尺寸如圖 示： 圖 2 零件圖 定其搭邊值 考慮到成型范圍，應考慮以下因素： 10 1） 料的機械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。 2）沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復雜或尺寸較大時，搭邊值大一些。 3）材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。 4）材料及擋料方式 用手工送料，且有側壓裝置的搭邊值可以小一些，用側刃定距的搭邊值要小一些。 5） 卸料方式 彈性 卸料比剛性卸料大搭邊值小一些。 綜上所述，根據(jù)《沖模設計手冊》確定其搭邊值： 工件側面搭邊值： a=料寬度： B=L+2a=256+2× 4=264定排樣圖 用率的計算 一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分數(shù)稱為材料利用率。由于板料沖裁時板厚時一定的，所以材料利用率可用面積之比，即一段條料的有效面積與這段條料的面積之比，來代替重量之比。同一個工件，排樣不同時，材料利用率也會不同，材料利用率越高越省料，因此，材料利用率是判斷排樣是否經(jīng)濟的重要參數(shù)，以下便通過計算 材料利用率來判斷所用排樣方法是否合理。 本零件使用條料坯料，準確的材料利用率應考慮導料頭、料尾的材料消耗，按下式計算整條料的材料利用率： 0100?? 公式 (式中 K— 材料利用率（ %）； n — 條料上生產(chǎn)的沖件數(shù)； a — 每一沖件的面積（ 條料面積（ 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，確定 兩工件間的搭邊值： 工件側面搭邊值： a=256×362-(48+191)×73/2×2322×2-(л×142)×2-(л×2 -(л× (л×72794mm n=(1500372 = n=4 K=(19× (370× 1000)× 100= 定排樣圖 11 排樣圖 算各工序沖壓力 1）沖裁力 為了合理設計模具和正確選用壓力機，就必須計算沖裁力。計算公式如下： 0P 公式 （ 2） 式中 沖裁力（ N）； ? — 材料抗剪強度（ L — 材料輪廓長度（ t — 材料厚度 （ 。 本次設計中，工件的輪廓長度： 06+72+150+72+106+165+8+3+150+43+8+5 +65= 1×л× 2+21×л +28×л× 2+52× 4= L=2= 已知 t= 00× 007936(N)； 則 P=2007936=N）≈ 2611）卸料力 卸下包在凸模上材料所需要的力一般叫做卸料力。卸料力的計算公式如下： P?公式 （ 3） 式中 卸料力（ 12 卸料力系數(shù)，查表取 P— 沖裁力（ 則 2611= 3）推料力 順著沖裁方向推出卡在凹模里的材料所需的力，一般叫做推料力。推料力的計算公式如下： ?公式 （ 4） 式中 推料力（ 推料力系數(shù)，查表取 n — 卡在凹模里的料的個數(shù) n=h/t，其中， h 為凹模刃壁垂直部分高度（ t 為料厚（ 2611=）頂料力 逆著沖裁方向頂出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做頂料力。頂料力的計算公式如下： P?公式 （ 5） 式中 頂料力（ 頂料力系數(shù)，查表取 2611= 則根據(jù)式 出，總的沖壓工藝力為： X T P P P? ? ? ?公式 （ 6） F=2611+落料、沖孔復合模選擇沖床時的總壓力為 F 總 = 章小結 本章介紹了沖壓件（備輪架加固板）的主要特征，通過對其分析確定合適的沖壓方案：即落料、沖孔復合模。根據(jù)零件尺寸確定毛坯尺寸和形狀，從而確定其搭邊植，繪制出排樣圖。通過毛坯尺寸計算各工序的 沖壓力，為沖壓設備的選擇打好基礎。 13 3 落料、沖孔復合模的設計 具零件刃口尺寸計算 寸計算原則 刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差來保證。生產(chǎn)實踐中存在如下問題： 1）由于凸凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都是帶有錐度的，且落料大端尺寸等與凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。 2）在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。 3）沖裁時，凸凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，結果使間隙愈用愈大。 由此，在決定模具刃口尺寸及其制造公差時，應考慮： 1）落料制件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凹模上。 2）設計落料模時，凹模基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t應取工件的尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。凸凹模間隙擇取最小合理間隙值。 3）確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的精 度要求。 根據(jù)以上原則：落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配制。由于此工件屬薄板料的沖裁件，因此采用凸凹模配合加工。 具間隙的選擇 模具間隙是指凸凹模刃口間縫隙的距離，用 C 表示，俗稱單面間隙。雙面間隙用 Z 表示。彎曲 V 形工件時，凸、凹模間隙是靠調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。以下為落料、沖孔復合模間隙的確定： 1）沖裁間隙對沖裁件質量的影響 沖裁件質量是指切斷面質量，尺寸精度及形狀誤差。切斷面應平直、光潔，即無裂紋、撕裂、夾層、毛刺等缺陷。零件表面應盡量可能平整 ，即穹彎小。尺寸應保證不超過圖紙規(guī)定的公差范圍。當把凸、凹模間隙值控制在一定范圍內(nèi)時，沖件比較平直、光潔、毛刺很小，且所需沖裁力小。間隙過小時，在斷面出現(xiàn)擠長的毛刺。間隙過大時，材料的彎曲與拉深增大，材料易破裂，致使制件光亮帶減小，塌角與斷裂斜 14 度都增大，毛刺大而厚。 2）間隙對沖裁力的影響 當間隙小于合理間隙時，不僅沖裁力增大，而且剪切力減小。 3）間隙對模具壽命的影響 為了提高模具的壽命，一般采用較大的間隙。若采用小間隙，就必須提高模具硬度與模具制造光潔度、精度，改善潤滑條件，以減小磨損。 4）凸、凹模間 隙的確定 根據(jù)以上條件綜合確定： 間隙選擇：選擇 Ⅲ 型，間隙適中， R 減小， α 正常，拉毛正常。則根據(jù)《沖模設計手冊》，落料、沖孔復合模刃口始用間隙為： 22， 1/2 尺寸分類 工件毛坯尺寸如圖 示，將工件尺寸進行分類如下： 1）外形尺寸 A 類： 刃磨后凹模尺寸兩邊增大的，把產(chǎn)品零件圖尺寸化成 ，△為工件公差； 106=5=8=）內(nèi)形尺寸 B 類：刃磨后凹模尺寸兩邊減小的，把產(chǎn)品零件圖尺寸化成 E+△ 0 150=1500+11=110+1=210+2=520+4=140+）中心距尺寸 C 類：該尺寸與刃磨無關，把產(chǎn)品零件圖化成 L±△ /2 72=72± 3=43± 15 、凹模尺寸計算 孔 11=110+21=210+5214=140+52=1500+圓形凸模和凹模分開加工，其余尺寸配合加工，先做凸模，配做凹模，用復合模沖工件，落料凹模刃壁垂直。 1） 分開加工的尺寸 先計算分開加工的尺寸： =110+據(jù)《模具設計手冊》查表得：當 t=， 22 1/21/2《模具設計手冊》得δ需滿足以下兩式： δ≤ 2即 δ≤ ≤△ △ =表取 δ≤ 較 δ≤ δ≤ δ= m a x m i ? ? ?=2 N N? ? ?公式 （ 7） 其中， E=11， 表按 △ =δ= 因 表得 故 11+m i d C??公式 （ 8） 故凸模為 模為 依次類推可得： =210+， 凸模為 模為 2+△ =520+， 凸模為 模為 3+△ =140+， 凸模為 模為 ） 配合加工尺寸 配合加工的尺寸計算如下： 孔類尺寸 0 (11 ??? ????????? p ?：孔 i n ( ????? ?? d ? 0 8 1 (21 ??? ????????? p ?：孔 i n ( ????? ?? d ? 0 (14 ??? ???????? p ?：腰孔 16 i n 8 5 ( ????? ?? d ? 0 (52 ??? ???????? p ?： i n 8 5 ( ????? ?? d ? 模工作零件的設計與計算 模的計算和校核 1） 凸模的結構形式 落料、沖孔復合模的沖孔凸模選用帶臺肩的凸模，此凸模與固定板緊配合，上端帶臺肩，以防拉下，基本形狀如圖 示： 2）凸模的長度計算 根據(jù)模具的具體結構形式，沖孔凸模固定板厚度 2 落料凹模厚度取 6 凸模進入凹模的深度為 1 則沖孔凸?？傞L為： L= =20+28+1=98 ·則根據(jù)《模具設 計大典》，落料、沖孔模凸模選擇圓凸模 AⅡ 11×98Ⅱ 21×98號為 8057 · 圖 4 凸模圖 3）凸模強度校核 凸模長度確定后，為防止縱向失穩(wěn)和折斷，應進行凸模承壓能力和抗彎能力的校核 。沖裁時凸模所受的應力，有平均壓應力 ? 和刃口的接觸應力 ? k 兩種?？讖酱笥跊_件材料厚度時，接觸應力大于平均壓應力，因而強度核算的條件是接觸應力小于或等于凸模材料的許用應力 [? ]，孔徑小于或等于沖件材料厚度時，強度核算條件可以 17 是平均壓應力 ? 小于或等于凸模材料的許用應力 [? ]。本次設計中，凸模材料選取0。本次凸模校核采用以下公式進行校核： ][4?公式 （ 9） 式中 t — 沖件材料的厚度（ 圓形凸模最小截面的直徑（ ? — 凸模最小斷面的壓應力（ [? ]— 凸模材料許用壓應力，對于常用合金模具鋼，可取 1800~2200 則 ? =4（ 1） ×300=50沖件料厚（ >經(jīng)查表取壁厚為 35 則凸模長 L=98+2×35=168 B=75+2×35=145 則凹模外形尺寸為 L×B×h=168×145×48 對照矩形落料凹模外形尺寸表，將上述尺寸改為 500002 凹模的計算和校核 凸凹模存在于復合模中，在本次設計中，它既是沖孔凹模，又是落料凸模，它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定沖裁件的尺寸， 不像凹模那樣可以將外緣輪廓尺寸擴大，所以從強度考慮，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受沖模結構影響。凸凹模裝于上模（正裝復合模）時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小 18 一些；凸凹模裝于下模（倒裝復合模）時，如果是柱形孔口，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，最小壁厚要大一些。 作為沖孔凹模時，選為柱形孔口錐形凹模，刃口強度高，修磨后孔口尺寸不變，但在孔口內(nèi)可能積存工件和廢料，增加沖裁力和孔壁的磨損，磨損后每次的修磨量較大，凹模的總壽命較低，這種型式的凹模適用于形狀復雜、精度要求較高的工件的沖裁。其通過 2 個沉頭螺釘 ，緊固在凸凹模固定板上，以保證卸料時凸凹模的穩(wěn)定及下次沖壓時的精度。其結構形式如下圖 5 所示： 圖 5 凹凸模結構圖 19 根據(jù)《模具設計與制造》，查表得： 6 , 2h m m ???。 其材料為 處理硬度為 2,根據(jù)經(jīng)驗，選取凸凹模的厚度為104 章小結 本章論述了落料、沖孔復合模刃口尺寸的計算。主要是沖孔凸模、落料凹模和凸凹模的刃口尺寸。通過科學計算進行強度校核，以保證沖壓件的精度。 20 4 模具結構零件設計 定模具的結構形式 根據(jù)沖壓工藝過程選定的模具類型，此次工藝選取的是落料沖孔復合模，壓彎模具的結構形式。確定模具形式時綜合考慮沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求及沖壓設備與制模條件，操作方便與安全的前提下，應解決模具的正、倒裝結構選擇和定位、卸料、導向方式的選擇等。 、倒裝結構的選擇 復合