支架沖壓工藝及模具設計-級進?！綥形工件-小翹口】【沖壓模具設計稿】

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XXXX大學 畢業(yè)設計說明書 題 目:支架沖壓工藝及模具設計 年級、 專業(yè): 姓 名: 學 號: 指 導 教 師: 完 成 時 間: 本科畢業(yè)設計 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計 支架沖壓工藝與模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 2018 年 4 月 10 日 目 錄 摘 要 5 第１章、緒論 6 1.1.課題來源和研究意義 6 1.2.國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 7 1.3.本課題研究的主要內(nèi)容 8 1.4.本章小結(jié) 8 第2章、支架加工工藝綜合分析 9 2.1.支架加工工藝要求 9 2.2.零件圖分析 9 2.3.沖壓工藝性審查 10 2.4.沖壓件經(jīng)濟性和先進性分析 10 2.5.工藝方案的確定 10 2.6.本章小結(jié) 11 第3章、級進模的設計 12 3.1.沖壓件的工藝分析 12 3.1.1.彎曲件回彈值的計算 12 3.2.排樣 13 3.3.計算沖壓力（根據(jù)工步計算沖壓力） 14 3.3.1.切側(cè)刃力 14 3.3.2.切側(cè)刃力 14 3.3.3.沖φ6.5圓孔力 14 3.3.4.沖φ6.5圓孔力 14 3.3.5.沖φ6.0圓孔力 14 3.3.6.沖φ6.0圓孔力 14 3.3.7.沖腰孔力 14 3.3.8.沖腰孔力 15 3.3.9.沖廢料孔力 15 3.3.10.沖廢料孔力 15 3.3.11.彎曲力 15 3.3.12.彎曲力 15 3.3.13.彎曲力 16 3.3.14.彎曲力 16 3.3.15.沖廢料力 16 3.3.16.切斷力 16 3.3.17.卸料力 17 3.3.18.頂件力 17 3.4.確定模具壓力中心 17 3.5.計算凸、凹模刃口尺寸 20 3.5.1.沖孔凸、凹模刃口計算 20 3.5.2.落料凸、凹模刃口計算 20 3.5.3.彎曲壓筋工作部分尺寸計算 23 3.6.凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設計 24 3.7.模具總體設計及主要零部件設計 29 3.7.1.模具總休裝配設計 29 3.7.2.模架設計 29 3.7.3.墊板設計 30 3.7.4.凸模固定板設計 30 3.7.5.卸料板設計 30 3.7.6.模具的閉合高度 30 3.8.沖壓設備的選擇 31 3.8.1.公稱壓力的選擇 31 3.8.2.行程次數(shù) 31 3.8.3.滑塊行程（S） 31 3.8.4.模具閉合高度 32 3.8.5.工作臺面尺寸 32 3.8.6.模柄孔尺寸 32 3.9.模具的裝配 33 3.10.本章小結(jié) 35 結(jié) 論 36 致 謝 37 參考文獻 38 摘 要 畢業(yè)設計是在模具專業(yè)理論教學之后進行的實踐性教學環(huán)節(jié)。是對所學知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習。其目的是，綜合運用所學課程的理論和實踐知識,設計一副完整的模具訓練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學內(nèi)容，掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術(shù)文件等。 本設計主要對支架沖壓模具進行設計。結(jié)合公司實際生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的特點，在廠原有的設計上，對模具進行了改進設計。本設計對支架加工工藝進行了分析，得出了最佳加工方案，在充分保證零件質(zhì)量與精度的前提下，選擇高生產(chǎn)率的加工工藝，降低生產(chǎn)成本，從而有效地節(jié)約了材料。本設計中使用計算機軟件進行了輔助設計，在保證高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使設計更為便捷。 該支架從坯料到完全成形，以前是使用兩套模具：沖孔落料復合模與彎曲模。所設計的兩套模具較為典型，也具有一定的代表性。本設計的重點與難點是多道工序的結(jié)合以及對凸、凹模刃口尺寸的計算，因為它將直接影響零件的質(zhì)量。 關(guān)鍵詞　　沖壓模具；級進模；輔助設計；模具結(jié)構(gòu) 第１章、緒論 1.1.課題來源和研究意義 本設計題目由實習單位提供，經(jīng)系指導老師審核通過的。本設計題目涉及的主要內(nèi)容是對沖壓模的設計, 研究目的是在廠原有的基礎上，對模具進行改進設計，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。 在二十世紀中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如: “模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。 21世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟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，提出了快速反應市場的要求，與之相適應，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。 現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達200億美元上下。美國的年產(chǎn)值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。而技術(shù)含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為11.2億美元,2003年就進口了近13.7億的模具,這還未包括隨設備和生產(chǎn)線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。 1.2.國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 在世界上大多數(shù)國家和地區(qū)，模具及模具工業(yè)早已成為了一個行業(yè)，有專門的行業(yè)組織機構(gòu)指導和推動模具工業(yè)的發(fā)展。比如日本有“型技術(shù)協(xié)會”，臺灣地區(qū)有“臺灣模具工業(yè)同業(yè)公會”，我國有“中國模具工業(yè)協(xié)會”，各省市均有其分會。模具行業(yè)已成為一個大行業(yè)，僅我國的模具企業(yè)已達到了數(shù)萬家之多。 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，中檔轎車配套的覆蓋件模具和多工位級進模也能生產(chǎn)了。模具精度達到1~2μm，壽命2億次左右。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。 我國模具CAD/CAM技術(shù)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年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學院和北京模具廠等在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。21世紀開始，CAD/CAM技術(shù)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(shù)，其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)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(zhì)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(shù)，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)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。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(shù)/DL圖的設計和模具結(jié)構(gòu)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)。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術(shù)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(quán)的軟件，并已在實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停≧P）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低和制造難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造。它標志著RPM應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法。例如，目前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 1.3.本課題研究的主要內(nèi)容 1.支架沖裁工藝方案； 2.支架模具總體方案設計； 3.模具各零件尺寸計算； 4.模具總裝配圖與零件圖繪制。 1.4.本章小結(jié) 本章從國內(nèi)外當今模具的發(fā)展狀況這個角度介紹了課題的研究意義，在此基礎上提出課題設計的任務。 第2章、支架加工工藝綜合分析 2.1.支架加工工藝要求 支架零件圖如圖2-1所示，材料為Q235鋼，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料厚度＝2.0mm，已知年產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)。要求表面無劃痕、孔不允許嚴重變形、沖口無毛刺、彎曲無裂紋。設計其沖壓模，確定沖壓工藝方案。（Q235鋼材質(zhì)抗拉強度約是380-470MPa，抗剪強度約是310-380MPa，具有良好的塑性，其沖裁、成形加工性較好。） 圖2-1　支架零件圖 2.2.零件圖分析 該件為帶孔的圓孔、腰孔和彎曲的產(chǎn)品，尺寸精度要求不高，由沖裁和彎曲即可成形。沖壓難點在于多道工序在一副模具里實現(xiàn)，即采用連續(xù)沖壓的方法，同時要保證產(chǎn)品不能變形。最好是采用中間載體來設計模具，兩件同時沖，對稱件生產(chǎn)，中間連接部分做載體，最后切斷，成兩個產(chǎn)品，可以提高生產(chǎn)效率。 2.3.沖壓工藝性審查 在分析沖壓工藝性的基礎上，其審查內(nèi)容見下表所示： 表2-1　沖壓工藝性審查表 工藝性項目 沖壓件工藝性狀 工藝性允許值 工藝性評價 沖裁工藝性 1.形狀 落料 沖孔圓孔6, 6.5 3.孔邊距 對最小直徑6 1.5t=3 最小孔邊距8.5 t=2.0 4. 精度 外形IT12 孔直徑是IT8 IT14 彎曲工藝性 1.形狀 單邊彎曲，不對稱 2.彎曲半徑 R1，R3 3.直邊高度 自然尺寸 4.孔邊距 距6.5孔邊8.75 2t=4.0 5.精度 IT14 由以上分析可知，該零件的工藝性較好，可以沖壓加工。 2.4.沖壓件經(jīng)濟性和先進性分析 沖壓是該件最好的加工方法。由于批量較大，為提高生產(chǎn)率，宜采用復雜一點的組合工序。 2.5.工藝方案的確定 方案一：首先整體落料，再沖孔，最后進行彎曲壓筋； 方案二：落料，彎曲壓筋，最后進行沖孔； 方案三：落料沖孔復合，最后進行彎曲壓筋。 方案四：沖側(cè)刃，沖孔，沖廢料，彎曲，彎曲，最后切斷，產(chǎn)品掉下。 上述三方案的綜合比較見下表： 表2-2　沖壓工藝方案比較表 項　目 方案一，二 方案三 方案四 模具數(shù)量 三套 二套 一套 制件質(zhì)量 有回彈，可控制 有回彈，不易控制 形狀尺寸精度較好，有回彈，可控制 生產(chǎn)率 較低 較高 較高 模具壽命 結(jié)構(gòu)簡單，壽命不長 結(jié)構(gòu)復雜，生產(chǎn)效率高，比較合理 根據(jù)上表比較，選定方案四。由于沖壓件彎曲尺寸精度均為IT14，方案四回彈可控制，對其影響不大。同時，采用這樣的方案，在提高生產(chǎn)率的同時也很好地保證沖孔與外形尺寸精度。 2.6.本章小結(jié) 本章分析了支架整體加工工藝性，對其工藝性進行審查，并對沖壓件進行了經(jīng)濟性與先進性分析，最后確定工藝方案。 第3章、級進模的設計 3.1.沖壓件的工藝分析 該產(chǎn)品落料，沖孔，彎曲等工序結(jié)合，結(jié)構(gòu)較為簡單，整個形狀由直線與圓弧組成。由零件圖可知，該件的經(jīng)濟精度為IT14，符合沖裁精度要求，精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，一次沖壓成形。其尺寸要求、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。 材料為Q235。該工件一共兩處彎曲，其中一處彎曲內(nèi)圓角半徑為1mm，等于最小彎曲半徑rmin=0.5t=0.5×2.0=1.0mm，故此處該工件形狀、尺寸、精度在計算展開尺寸時按小R角公式計算；另一處彎曲內(nèi)圓角半徑R為3mm，大于最小彎曲半徑rmin=0.5t=0.5×2.0=1.0mm，故此處該工件形狀、尺寸、精度在計算展開尺寸時按大R角公式計算。大R角展開尺寸計算是根據(jù)中性層不變的原則來計算，比小R角的經(jīng)驗計算公式更合理，準確。 3.1.1.彎曲件回彈值的計算 （1） 時屬于小變形程度，而時屬于大變形程度。 此零件的r/t=3/2.0=1.5，屬于大變形程度，圓角半徑回彈小，不必計算，只計算凸模角度。因為，由文獻[3，表5-1]得到： 計算凸模的中心角： (3-1) 其中凸模的圓角部分的中心角，（）； 工件的中心角，（）。 （2） 工件回彈問題的解決：當工件精度要求不高或校正彎曲時，生產(chǎn)中常采取調(diào)整凸、凹模間隙的方法解決工件回彈問題。 3.2.排樣 根據(jù)產(chǎn)品形狀，彎曲R角和材料厚度的比例等于0.5，所以勉強可以按小R角計算公式計算： L=L1+L2+0.4t，其中L1=99mm，L2=6-2=4mm，所以L=99+4+0.4×2=103.8mm，本次課題展開尺寸按104mm計算和設計模具 大R角根據(jù)中心層不變原則計算展開尺寸，計算過程L=26+36+4×3.14÷2=68.28mm，按68.2mm設計展開圖，如下圖所示： 此尺寸還需要經(jīng)過實際生產(chǎn)來調(diào)節(jié)，結(jié)合產(chǎn)品形狀和模具結(jié)構(gòu)情況，決定采用直排的排樣方案，如下圖3-1所示： 圖3-1　排 樣 圖 由文獻[3，表3-13]可知：搭邊值a1=2.5mm，a=2.5mm。 中間搭邊載體尺寸為2.5+2.5=5mm，沖壓件面積為3840.161mm2, 條料寬度b=68.2+68.2+2.5+2.5+2.5×2+2.5×2=151.4mm，進距h=104-10+2.5×2=109mm，所以一個進距的材料利用率為： 2×3840.161÷151.4÷109×100%=46.54% 3.3.計算沖壓力（根據(jù)工步計算沖壓力） 3.3.1.切側(cè)刃力 P1=Lt= (22.5+99)2.0380=79.04KN 3.3.2.切側(cè)刃力 P2=Lt= (22.5+99)2.0380=79.04KN 3.3.3.沖φ6.5圓孔力 P3＝Lt=1 (3.146.5)2.0380=15.51KN 3.3.4.沖φ6.5圓孔力 P4＝Lt=1 (3.146.5)2.0380=15.51KN 3.3.5.沖φ6.0圓孔力 P5＝Lt=1 (3.146)2.0380=14.32KN 3.3.6.沖φ6.0圓孔力 P6＝Lt=1 (3.146)2.0380=14.32KN 3.3.7.沖腰孔力 P7＝Lt=1 (3.147+2+2)2.0380=19.74KN 3.3.8.沖腰孔力 P8＝Lt=1 (3.147+2+2)2.0380=19.74KN 3.3.9.沖廢料孔力 P9＝Lt=1223.522.0380=169.88KN 3.3.10.沖廢料孔力 P10＝Lt=1223.522.0380=169.88KN 3.3.11.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P11=cLt=0.83.22.0470=2.41KN 式中P—彎曲力 c--系數(shù)，取0.5-0.8 L--彎曲件長度（mm），2mm t--板料厚度（mm），2mm --材料抗拉強度（MPa） 所以彎曲工序壓力為2.41KN 3.3.12.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P12=cLt=0.83.22.0470=2.41KN 式中P—彎曲力 c--系數(shù)，取0.5-0.8 L--彎曲件長度（mm），2mm t--板料厚度（mm），2mm --材料抗拉強度（MPa） 所以彎曲工序壓力為2.41KN 3.3.13.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P13=cLt=0.8472.0470=35.34KN 式中P—彎曲力 c--系數(shù)，取0.5-0.8 L--彎曲件長度（mm），47mm t--板料厚度（mm），2mm --材料抗拉強度（MPa） 所以彎曲工序壓力為35.34KN 3.3.14.彎曲力 V形彎曲計算彎曲力 P14=cLt=0.8472.0470=35.34KN 式中P—彎曲力 c--系數(shù)，取0.5-0.8 L--彎曲件長度（mm），47mm t--板料厚度（mm），2mm --材料抗拉強度（MPa） 所以彎曲工序壓力為35.34KN 3.3.15.沖廢料力 P15＝Lt=(87+87+5+5)2.0380=139.84KN 3.3.16.切斷力 P16＝Lt= (12+12+3.1412)2.0380=46.88KN 3.3.17.卸料力 Pr=KrP1　　　 由文獻[3，表3-11]：取Kr＝0.04,故 Pr＝0.04×（79.04×2+15.51×2+14.32×2+19.74×2+169.88+262.41×2+35.34×2+139.84+46.88） ＝0.04×859.2=34.368KN 3.3.18.頂件力 由文獻[3，表3-11]，取Kp＝0.045，故 PtKp=0.045×（79.04×2+15.51×2+14.32×2+19.74×2+169.88×262.41×2+35.34×2+139.84+46.88） =0.045×859.2=38.664KN 總沖壓力 P0＝P1＋P2＋P3＋P4＋P5＋P6＋P7…….＋Pr＋Pt＝859.2+34.368+38.66=932.228KN 初步選擇1600KN沖床。 3.4.確定模具壓力中心 圖3-2 沖裁力分析圖 以模具中心為原點，建立如上圖3－2所示坐標系XOY。 采用解析法求壓力中心，求YG，XG F1——沖側(cè)刃力 F1=Ltσb，得F1=79.04KN F2——沖側(cè)刃力 F2=Ltσb，得F2=79.04KN F3——沖孔力 F3=Ltσb，得F3=15.51KN F4——沖孔力 F4=Ltσb，得F4=15.51KN F5——沖孔力 F5=Ltσb，得F5=14.32KN F6——沖孔力 F6=Ltσb，得F6=14.32KN F7——沖孔力 F7=Ltσb，得F7=19.74KN F8——沖孔力 F8=Ltσb，得F8=19.74KN F9——沖廢料力 F9=Ltσb，得F9=169.88KN F10——沖廢料力 F10=Ltσb，得F10=169.88KN F11——沖彎曲力 得F11=2.41KN F12——沖彎曲力 得F12=2.41KN F13——彎曲力 得F13=35.34KN F14——彎曲力 得F13=35.34KN F15——沖廢料力 F15=Ltσb，得F15=139.84KN F16——切斷力 F16=Ltσb， 得F16=46.88KN Y1——F1到X軸的力臂 Y1=73.2 X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=347 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=-73.2 X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=347 Y3——F3到X軸的力臂 Y3=14.5 X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=312 Y4——F4到X軸的力臂 Y4=-14.5 X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=312 Y5——F5到X軸的力臂 Y5=60.7 X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=283 Y6——F6到X軸的力臂 Y6=-60.7 X6——F6到Y(jié)軸的力臂 X6=283 Y7——F7到X軸的力臂 Y7=14.5 X7——F7到Y(jié)軸的力臂 X7=258 Y8——F8到X軸的力臂 Y8=-14.5 X8——F8到Y(jié)軸的力臂 X8=258 Y9——F9到X軸的力臂 Y9=51.1 X9——F9到Y(jié)軸的力臂 X9=123 Y10——F10到X軸的力臂 Y10=-51.1 X10——F10到Y(jié)軸的力臂 X10=123 Y11——F11到X軸的力臂 Y11=49.1 X11——F11到Y(jié)軸的力臂 X11=5 Y12——F12到X軸的力臂 Y12=-49.1 X12——F12到Y(jié)軸的力臂 X12=5 Y13——F13到X軸的力臂 Y13=33.5 X13——F13到Y(jié)軸的力臂 X13=-122.5 Y14——F14到X軸的力臂 Y14=-33.5 X14——F14到Y(jié)軸的力臂 X14=-122.5 Y15——F15到X軸的力臂 Y15=0 X15——F15到Y(jié)軸的力臂 X15=-238.5 Y16——F16到X軸的力臂 Y16=0 X16——F16到Y(jié)軸的力臂 X16=-389.5 根據(jù)合力距定理： YG=（Y1F1+ Y2F2+ Y3F3......）/（F1+ F2+ F3……） XG=（X1F1+ X2F2+ X3F3…..）/（F1+ F2+ F3……） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=73.415 所以本次設計的模具壓力中心為（73.415，0）。 3.5.計算凸、凹模刃口尺寸 3.5.1.沖孔凸、凹模刃口計算 對沖孔采用凸、凹模分開的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 沖Φ6mm，Φ6.5mm，9×7腰孔，由文獻[3，表3-5]可知：Zmin=0.22mm，Zmax =0.28mm， Zmax－Zmin=0.28－0.22＝0.06mm 由文獻[3，表3-7]得凸凹模制造公差：=0.02mm；=0.03mm， 校核： Zmax-Zmin＝0.06mm ，+=0.05mm 滿足Zmax-Zmin ≧+的條件。 由文獻[3，表3-8]得因數(shù)x=0.5，則 dp1=（5.9+0.5×0.2)=6.0mm dp2=（6.4+0.5×0.2)=6.5mm dp3=（8.9+0.5×0.2)=9.0mm dp4=（6.9+0.5×0.2)=7.0mm 沖孔凹模尺寸按凸模實際尺寸配做，保證雙邊間隙為0.22mm，具體零件尺寸看零件圖。 3.5.2.落料凸、凹模刃口計算 凸、凹模刃口尺寸計算原則 設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。 沖裁間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。 通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诹慵淖钚O限尺寸；設計沖孔模時，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)系選取：零件精度IT10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級選取；對于形狀復雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應部位公差值的1/4來選?。粚τ谌锌诔叽缒p后無變化的制造偏差值可取沖件相應部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標注公差，則可按IT14級取值。 零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應按“入體”原則標注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標注的，則應換算成單向標注。磨損后無變化的尺寸除外。 對外輪廓的落料，由于形狀較復雜，故采用配合的加工方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 當以凹模為基準件時，凹模磨損后，刃口尺寸有的增大，有的減小。 增大尺寸有：5，52，99，49.2，61.2，25，它在沖孔凸模上相當于落料凹模尺寸，故按一般落料凹尺寸公式計算。 由文獻[3，表3-8]得因數(shù)x為：對5，52，99，49.2，61.2，25，△0.50時，所以有 5d=(5.1-0.5×0.2) =5 52d=(52.15-0.5×0.3) =52 99d=(99.2-0.5×0.4) =99 49.2d=(49.35-0.5×0.3) =49.2 61.2d=(61.35-0.5×0.3) =61.2 25d=(25.15-0.5×0.3) =25 由文獻[3，表3-5]得Zmin＝0.11mm，凸模尺寸按凹模實際尺寸配做，保證雙邊間隙為0.22mm，具體零件尺寸看零件圖。 3.5.3.彎曲壓筋工作部分尺寸計算 （1）凸模圓角半徑 此零件兩處彎曲，所以需要按兩處圓角設計不同的彎曲半徑，小邊彎曲處圓角半徑（r=1mm）較小，凸模圓角半徑可取R=0.8-1.0mm。大邊彎曲處圓角半徑（r=3mm）較小，大于材料厚度，所以凸模圓角半徑可取R=3mm。 （2）凹模圓角半徑 凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。此工件單邊彎曲，屬于不對稱件，為方便模具設計，保證模具壽命，采用對稱兩件設計，凹模圓角半徑應取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取。本設計中取1.5t=R3，同時工件屬于對稱件，為防止在沖壓過程中，模具收力不均勻現(xiàn)象，需要用一模兩件的方法，最后切斷，中間部分做載體。 （3）凹模工作部分深度的設計計算 凹模工作部分的深度將決定板料的進模深度，同時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。一般情況下，凹模工作部分深度可查相關(guān)設計資料即能滿足彎曲件的要求，本次設計根據(jù)產(chǎn)品材料厚度及彎曲高度，選擇凹模深度為10mm。 （4）凸、凹模間隙 彎曲模的凸凹模間隙是指單邊間隙Z。間隙越小，則彎曲力越大，間隙過小，會使制件邊部厚變薄，降低凹模壽命。間隙過大，則回彈大，降低制件精度。凸、凹模間隙Z可按下式計算 Z＝t+Ct 式中 Z彎曲模凸、凹模單邊間隙； t材料厚度（基本尺寸）； C間隙系數(shù)； 由文獻[3，表5-11]得C＝0.01 所以 Z＝2.0＋0.01×2＝2.02mm 產(chǎn)品尺寸標注為外形尺寸，所以設計模具時，彎曲部分為倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔凹模作為彎曲的凸模部分，上模安裝凹模，而尺寸應該根據(jù)凹模尺寸，偏移材料厚度就是凸模尺寸，具體見CAD圖紙。 3.6.凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設計 模具結(jié)構(gòu)比較復雜，但從單獨的各個工序分開看，模具就簡單多了，首先，就切側(cè)刃和沖孔，切廢料，就類似沖孔模，由于需要卸料板壓住材料，才能繼續(xù)沖壓，所以沖頭和切側(cè)刃的沖頭都可以設計成直柱的形塊。尺寸標注如下圖3-3所示。 圖3-3　切斷凸模零件圖 圖3-4　沖圓孔凸模零件圖 圖3-5　切側(cè)刃凸模零件圖 凹模的刃口形式，考慮到生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，如圖3-4所示的刃口形式。凹模的外形尺寸，由文獻[3，式4-7，式4-8]計算：H＝kb=0.06×794.5=47.67mm，取H＝50mm，C=1-1.5H=50-75mm，由于產(chǎn)品向下彎曲，產(chǎn)品彎曲的高度為39，凹模加工槽的深度至少要40mm，所以要適當增加凹模的厚度，本次課題設計凹模厚度為55mm，尺寸標注如下圖所示：最后切斷后產(chǎn)品通過條料送料時頂出模具，從模具斜面上滑下。 圖3-4　凹模零件圖 本模具為連續(xù)沖壓模，因此除沖孔凸模和凹模外，還會有彎曲凸模。凸模是本模具中的關(guān)鍵零件。 圖3-5　彎曲凸模零件圖 凸模結(jié)構(gòu)如圖所示，通過過盈配合固定在凸模固定板上，設計螺釘孔，與上模板連接。由于變曲件圓角半徑較小，所以凸模過渡圓角半徑取R1，符合生產(chǎn)實際要求。 凸模的材料選用與凹模材料相同，為Cr12MoV，工作部分熱處理淬硬58 HRC ~62HRC。 3.7.模具總體設計及主要零部件設計 3.7.1.模具總休裝配設計 該連續(xù)模將凹模安裝在下模，沖頭固定在固定板利，安裝在上模上，為典型的正裝結(jié)構(gòu)。 兩個導料板控制條料送進的導向，定位銷和側(cè)刃距離控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性橡膠組成。沖制的工件在最后的切斷工序后自動脫落模具，從模具上掉下。沖孔的廢料可通過凹模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏下。 滑塊帶動上?；厣龝r，卸料裝置將箍在凸模上的條料卸下，推件裝置將卡在凹模之間的沖件頂出凹模面，送料裝置繼續(xù)往前送料，這樣，一個沖次就已經(jīng)完成。 3.7.2.模架設計 本模具選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的非標準自制鋼板模架、四導柱和導套分別裝在上、下模座四個角落，對稱分布，為防止安裝錯誤，導柱導套的直徑不能一樣大。凹模面積是導套前的有效區(qū)域。送料及操作方便，縱向，橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具，因有彎曲，上模座在導柱上運動不平穩(wěn)，所以模具里需要增加內(nèi)導柱，使模具保持平衡。再根據(jù)凹模設計的結(jié)果，由文獻[2，表5.1-3]得，選用模架360200189~229 I GB/T 2851.3，技術(shù)條件按JB/T8050-1990的規(guī)定。所以： 上模座：L×B×H=1060mm×350mm×50mm， 下模座：L×B×H=1060mm×350mm×50mm， 導 柱：d×L=φ35mm×200mm，d×L=φ38mm×200mm， 導 套：d×L×D=φ35mm×100mm×φ50mm，d×L×D=φ38mm×100mm×φ55mm， 3.7.3.墊板設計 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳來的沖壓力，以減小上模板所承受的單位壓力，保護凸模頂端面的上模板面不被凸模頂端壓陷。 墊板用45鋼制造，淬火硬度為HRC43～48，上下面須磨平，保證平行。本模具墊板厚度?。?0mm，長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣。 3.7.4.凸模固定板設計 凸模要借助于凸模固定板才能安裝在上模板上。凸模固定板厚度可取為凹模厚度的0.5～0.8倍，長寬尺寸比凹模的對應尺寸略小或相同，以減小沖模形成的危險區(qū)的面積。凸模裝入凸模固定板的部位與固定板呈過渡配合，即H7／m6。凸模裝入固定板后，其頂面要與固定板頂面一起磨平。 由于凹模的厚度已定為55mm，所以凸模固定板根據(jù)標準定為18mm。外形尺寸同凹模大小相同。 3.7.5.卸料板設計 由于本零件厚度為2.0mm，精度和平整度要求也較高，所以本模具采用彈性卸料裝置，卸料力由彈簧產(chǎn)生。卸料孔與凸模的單邊間距取板料厚度的0.1～0.2倍，卸料板長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣的尺寸。 所以，卸料板厚度取為18mm，由于需要讓出導料板的位置空間，所以厚度需要增加至25mm，長、寬分別為900mm和260mm。 3.7.6.模具的閉合高度 模具閉合高度是指沖床運行到最下點時模具工作狀態(tài)的高度。故模具閉合高度為 H＝Hs+Hb+Hg+Ha+Hj+Hn=50+10+70+2.0+55+50-3=234mm 其中 H—模具閉合高度，mm Hs—上模板厚度，mm Hb--上墊板厚度，mm Hg—凸模厚度，mm Ha—凹模厚度，mm Hj—沖壓件厚度，mm Hn—下模板厚度，mm 3.8.沖壓設備的選擇 3.8.1.公稱壓力的選擇 選擇壓力機時，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，當施力行程較大時（50%～60%）即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的50%～60%。校正彎曲時，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機的公稱壓力要大于校正彎曲力的1.5～2倍。在此取了1.2倍，即公稱壓力 P=1.2×932.228=1118.67KN 初選壓力機的公稱壓力為1600KN，即JA21-160型開式雙柱固定臺壓力機。 3.8.2.行程次數(shù) 選擇用于彎曲的壓力機的行程次數(shù)主要考慮以下因素： 1.考慮操作方式（進、出料速度的快慢）； 2.彎曲時，金屬變形需要過程限制了行程次數(shù)增加； 3.該件為大批量生產(chǎn)，要以較大的行程次數(shù)來提高生產(chǎn)效率。 JA21-160型壓力機的行程次數(shù)有40次/min等，合理選擇。 3.8.3.滑塊行程（S） 滑塊行程是指滑塊的最大運動距離，即曲柄旋轉(zhuǎn)一周，上死點至下死點的距離。其值為曲柄半徑的兩倍：S=2R。 選擇用于彎曲的壓力機的滑塊行程主要考慮以下因素： 1.要保證毛坯放進和工件取出，應使滑塊行程大于工件高度的兩倍以上，。 2.該件為大批量生產(chǎn)，需要以限制行程來增加行程次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。 JA21-160型壓力機的滑塊行程為160mm，大于工件高度的兩倍，滿足產(chǎn)品彎曲時的沖壓行程。 3.8.4.模具閉合高度 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離。 ① 壓力機的閉合高度可以通過調(diào)整連桿長度來改變其大小，將連桿調(diào)至最短時，閉合高度最大，稱最大閉合高度；將連桿調(diào)至最長時，閉合高度最小，稱最小閉合高度。JA21-160型壓力機的最大閉合高度為450mm，連桿調(diào)節(jié)量為130mm，故最小閉合高度為450-130=320mm； ② 當壓力機工作臺面上有墊板時，用壓力機的閉合高度減去墊板厚度，就是壓力機的裝模高度，沒有墊板的壓力機，其裝模高度與閉合高度相等； ③ 模具的閉合高度是指壓力機滑塊在下止點位置時，模具上模座上平面至下模座下平面之間的距離。 如果壓力機上不設置墊板，本例所設計的模具閉合高度H達不到320～400mm之間，加上墊板，模具閉合高度H就減小。 3.8.5.工作臺面尺寸 壓力機工作臺尺寸應大于下模周界50～70mm。JA21-160型的壓力工作臺尺寸（前后左右）為710mm1120mm。那么，設計時模具的下模座（寬長）不要超過640mm1060mm。 3.8.6.模柄孔尺寸 直徑深度為φ70mm80mm,那么，設計時模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配,本次設計模具外形比較多啊，笨重，僅僅靠模柄的側(cè)壓力，是無法牢固安裝上模，所以不能依靠模柄固定，所以本次設計不考慮模柄，依靠通用壓板固定。 綜上所述，選用開式雙柱可傾壓力機JA21-160符合本模具設計,其具體各參數(shù)如下所示： 公稱壓力：1600KN 滑塊行程：160mm 最大閉合高度：400mm 連桿調(diào)節(jié)量：130mm 滑塊中心至床身距離：380mm 立柱距離：530mm 工作臺尺寸（前后×左右）：710mm×1120mm 模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）：Φ70mm×80mm 滑塊底面尺寸（前后×左右）：460mm×650mm 3.9.模具的裝配 根椐連續(xù)模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。 序號 工序 工藝說明 １ 凸、凹模預配 １裝配前仔細檢查各凸模開關(guān)及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 ２將各凸模分別與相應的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換 ２ 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固 ３ 裝配下模 １在上模座上劃中心線，按中心預裝凹模、固定板； ２在下模座、導料板上，用已加工好的固定板分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； ３將下模座、導料板、凹模、活動導銷銷、樹脂裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 ４ 裝配上模 １在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.3mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； ２預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔； ３用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； ４將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； ５復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； ６安裝導料板、卸料板； ７切紙檢查，合適后打入銷釘 ５ 試沖與調(diào)整 裝機試沖根椐試沖結(jié)果作相應調(diào)整 3.10.本章小結(jié) 本章分析了加工該支架沖壓工序的安排，計算與模具結(jié)構(gòu)的設計，根據(jù)零件的特點以及廠里的要求，設計計算并確定模具各零件尺寸，完成了模具總體設計，繪制出模具裝配圖。本章重點與難點是工藝方案，模具結(jié)構(gòu)的確定以及凸模，凹模尺寸的計算，因為它將直接影響零件的質(zhì)量和模具的合理性。 結(jié) 論 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具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。 本設計就是本著這個思想對產(chǎn)品模具進行分析設計，力求設計出技術(shù)水平高、經(jīng)濟效益好的模具，同時也圍繞著對新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個理念展開設計。支架零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復雜。通過對零件圖的綜合分析與實習單位的實際生產(chǎn)要求，設計出了最可行的加工方案。零件從坯料到完全成形，本設計共用到了一套模具，即：沖孔，落料，彎曲等多工序的連續(xù)模。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點，加工過程又不會影響制品尺寸，且下料部分與沖孔部分的毛頭方向相同，這非常符合實習公司的實際生產(chǎn)要求，對單位能保持全國模具行業(yè)的領先地位也有一定的促進作用。 整套模具的設計過程中使用了先進的CAD/CAM技術(shù)進行輔助設計，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使得設計更為便捷。由此可以看到，在大型級進模、高精密、高復雜性、高技術(shù)含量先進模具的設計中，使用先進的CAD/CAE/CAM技術(shù)進行輔助設計會是一條必經(jīng)之路。 致 謝 首先感謝學校及學院各位領導的悉心關(guān)懷和耐心指導，特別要感謝指導老師給我的指導，在設計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。 另外，還要感謝和我同組的其他同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。 最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設計。謝謝各位老師和同學！ 感謝學校對我這兩年的培養(yǎng)和教導，感謝學院各位領導各位老師三年如一日的諄諄教導！ 參考文獻 1　盧險峰．模具學導論[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2007.7 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