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

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計 汽車備輪架加固板，落料沖孔復(fù)合模設(shè)計 系 、 部： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 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(yīng)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(zhì)量、降低沖壓件成本的重要手段。隨著沖壓技術(shù)的不斷進步和沖壓生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對沖壓設(shè)計工作提出了愈來愈高的要求 本次設(shè)計是針對汽車備輪架加固板的落料、沖孔的模具設(shè)計。設(shè)計中應(yīng)用其結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。本次設(shè)計一道工序完成，即落料、沖孔復(fù)合模的設(shè)計。設(shè)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(shè)計計算，以保證沖壓加的精度。 關(guān)鍵詞 ：落料；沖孔；沖壓技術(shù) 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(shù)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(shè)計與制造方面 . 2 壓設(shè)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(shè)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(jié) . 12 3 落料、沖孔復(fù)合模的設(shè)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(shè)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(jié) . 19 4 模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計 . 20 定模具的結(jié)構(gòu)形式 . 20 、倒裝結(jié)構(gòu)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(shè)計 . 21 向零件的設(shè)計 . 21 料裝置 . 22 料裝置 . 23 料和導(dǎo)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(jié) . 27 5 設(shè)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(jié) . 31 6 結(jié)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(chǔ)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(chǔ)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(yīng)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(dāng)今世界正進行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)和高品質(zhì)制品的挑戰(zhàn) 1。 沖壓無論在技術(shù)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(fù)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(shù)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(shù)的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成形技術(shù)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(shù)結(jié)合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代測控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與交 叉融合，推動了先進沖壓成形技術(shù)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(shù)的基礎(chǔ)。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(yīng)力應(yīng)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(shù)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(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，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(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝 方案成形的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)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(zhì)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(shù)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(fù)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(fù)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(fù)雜和大型板料零件具有突出的一種先進工藝技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點的成形設(shè)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(fù)成形技 術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)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(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)的新型模具材料及其熱表處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具 一方面， 為了適應(yīng)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(shù)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(fù)雜的汽車覆蓋見沖模代表了現(xiàn)代沖 3 模的技術(shù)水平。目前， 50個工位以上的級進模進距精度可達 2m ，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(shè)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 5m ，進距精度 2 3m ，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(shè)計制造的方法、手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)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(zhì)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(xué)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(shù)是現(xiàn)代化模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代化模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)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(zhì)量（主軸 轉(zhuǎn)速一般為15000工精度一般可達到 10m ，最好的表面粗糙度 m ），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(zhuǎn)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(xué)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(shè)備技術(shù)；模具加工中的檢測技術(shù)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(fù)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(shù)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(chǔ)，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(diào)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(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，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(shù)人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結(jié) 4 構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化，從而顯著縮短模具設(shè)計與制造的周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設(shè)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(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)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(yīng)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(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)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(diào)整工藝參數(shù)等工作。 近年 來，為了適應(yīng)市場的競爭，對產(chǎn)品質(zhì)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(yīng)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(shè)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(dāng)?shù)剡x擇各工序的性質(zhì)，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(zhì)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(shè)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(shù)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(yīng)在收集、調(diào)查、研究并掌握有關(guān)資料的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求及有關(guān)技術(shù)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(guān)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(shè)計部門提出修改意見，以改善零件的沖壓工藝性。當(dāng)沖壓件只有樣件而無圖樣時，一般應(yīng)對樣件測繪后繪制出圖樣，作為分析與設(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)備條件 工廠現(xiàn)有沖壓設(shè)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(shù)水平 沖壓工藝與模具設(shè)計要考慮模具的加工。模具制造條件及技術(shù)水平?jīng)Q定了制模能力，從而影響工序組合程度、模具結(jié)構(gòu)與精度的確定。 f、有關(guān)的技術(shù)標準、設(shè)計資料與手冊 制定沖壓工藝過程與設(shè)計模具時，要充分利用與沖壓有關(guān)的技術(shù)標準、設(shè)計資料與手冊，這有助于設(shè)計者進行分析與設(shè)計計算、確定材料與尺寸精度、選用相應(yīng)標準和典型結(jié)構(gòu) ，從而簡化設(shè)計過程、縮短設(shè)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(guān)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(chǔ)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(zhì)、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(chǔ)上進行分析、比較和擇優(yōu)。 6 （ 1）沖壓工序性質(zhì)的確定 沖壓工序性質(zhì)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(zhì)的工序重復(fù)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(fù)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(zhì)有關(guān)。 （ 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(zhì)量要求，如果工序順序的變更并不影響零件質(zhì)量，則應(yīng)當(dāng)根據(jù)操作、定位及模具結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(fù)合模設(shè)計，他融合了沖壓成形原理、沖壓工藝、沖壓模具設(shè)計等內(nèi)容。因此要做好此設(shè)計，就必須掌握沖壓工藝過程編制、復(fù)合模具設(shè)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(shè)計計算，得出各種參數(shù)，合理 的選擇沖壓設(shè)備，確定壓力機的技術(shù)參數(shù)。最終確定模具的具體結(jié)構(gòu)。 7 2 沖壓工藝設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)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 /拉強度 1/長率 （ %） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08 已退火 260360 330450 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(jié)構(gòu) 簡單，適合沖裁。 4） 材料為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(yù)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(jié)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(chǔ)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(fù)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(jié)構(gòu)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(yīng)減少，提高了勞動生產(chǎn)率。 方案三：在方案二的基礎(chǔ)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(fù)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(zhì)量、生產(chǎn)率、設(shè)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(shè)計手冊可知毛坯尺寸計算如下： 毛坯的長度： L=150+1062=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(yīng)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(fù)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(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些，用側(cè)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(shè)計手冊確定其搭邊值： 工件側(cè)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(yīng)考慮導(dǎo)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(cè)面搭邊值： a=256362-(48+191)73/223222-(142)2-(2 -( (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(shè)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(shè)計中，工件的輪廓長度： 06+72+150+72+106+165+8+3+150+43+8+5 +65= 1 2+21 +28 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(fù)合模選擇沖床時的總壓力為 F 總 = 章小結(jié) 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(fù)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(shè)備的選擇打好基礎(chǔ)。 13 3 落料、沖孔復(fù)合模的設(shè)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(jié)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(yīng)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(shè)計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凹模上。 2）設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t應(yīng)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(yīng)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(diào)整壓力機閉合高度來控制的，不需要在模具結(jié)構(gòu)上確定間隙。以下為落料、沖孔復(fù)合模間隙的確定： 1）沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁件質(zhì)量是指切斷面質(zhì)量，尺寸精度及形狀誤差。切斷面應(yīng)平直、光潔，即無裂紋、撕裂、夾層、毛刺等缺陷。零件表面應(yīng)盡量可能平整 ，即穹彎小。尺寸應(yīng)保證不超過圖紙規(guī)定的公差范圍。當(dāng)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(dāng)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 型，間隙適中， R 減小， 正常，拉毛正常。則根據(jù)沖模設(shè)計手冊，落料、沖孔復(fù)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(guān)，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(fù)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(shè)計手冊查表得：當(dāng) t=， 22 1/21/2模具設(shè)計手冊得需滿足以下兩式： 2即 =表取 較 = m a x m i =2 N N 公式 （ 7） 其中， E=11， 表按 = 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(shè)計與計算 模的計算和校核 1） 凸模的結(jié)構(gòu)形式 落料、沖孔復(fù)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(jié)構(gòu)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(shè) 計大典，落料、沖孔模凸模選擇圓凸模 A 1198 2198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(yīng)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(yīng)力，有平均壓應(yīng)力 和刃口的接觸應(yīng)力 k 兩種?？讖酱笥跊_件材料厚度時，接觸應(yīng)力大于平均壓應(yīng)力，因而強度核算的條件是接觸應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用應(yīng)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(yīng)力 小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力 。本次設(shè)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(yīng)力（ 凸模材料許用壓應(yīng)力，對于常用合金模具鋼，可取 18002200 則 =4（ 1） 300=50沖件料厚（ 經(jīng)查表取壁厚為 35 則凸模長 L=98+235=168 B=75+235=145 則凹模外形尺寸為 LBh=16814548 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(fù)合模中，在本次設(shè)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(jié)構(gòu)影響。凸凹模裝于上模（正裝復(fù)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(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)形式如下圖 5 所示： 圖 5 凹凸模結(jié)構(gòu)圖 19 根據(jù)模具設(shè)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(jié) 本章論述了落料、沖孔復(fù)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(xué)計算進行強度校核，以保證沖壓件的精度。 20 4 模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計 定模具的結(jié)構(gòu)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(fù)合模，壓彎模具的結(jié)構(gòu)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(shè)備與制模條件，操作方便與安全的前提下，應(yīng)解決模具的正、倒裝結(jié)構(gòu)選擇和定位、卸料、導(dǎo)向方式的選擇等。 、倒裝結(jié)構(gòu)的選擇 復(fù)合