吊耳加強板零件的沖壓工藝與沖模設(shè)計

吊耳加強板零件的沖壓工藝與沖模設(shè)計,加強,零件,沖壓,工藝,沖模,設(shè)計 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 頁 目錄 1 緒 論 ............................................................3 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 ..........................................................................3 1.2 沖壓工藝介紹 ..........................................................................................................3 1.3 沖壓工藝的種類 ......................................................................................................4 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 ..................................................................................4 2 工件的工藝分析 .................................................7 2.1 工件材料 ..................................................................................................................7 2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 ..........................................................................................................7 2.3 工件尺寸精度 ..........................................................................................................7 2.4 工件展開長度計算 .................................................8 3 工藝方案的確定 ................................................11 4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 ...........................................13 5 模具總體設(shè)計 ...................................................14 5.1 模具類型的選擇 ....................................................................................................14 5.2 操作方式 ................................................................................................................14 5.3 卸料、出件方式 ....................................................................................................14 5.4 確定導(dǎo)向方式 ........................................................................................................14 6 模具設(shè)計計算 ...................................................15 6.1 彎曲力的計算 ........................................................................................................15 6.2 頂件力的計算 15 6.3 壓力中心的確定 ....................................................................................................16 6.4 模具工作部分零件尺寸計算 ........................................16 7 主要零部件設(shè)計 ................................................20 7.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................20 8 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) ..........................25 8.1 校核模具閉合高度 ................................................................................................25 8.2 沖壓設(shè)備的選定 ..................................................25 9 設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件 ..........................27 10 模具的安裝調(diào)試 ...............................................28 10.1 模具的安裝調(diào)試 ..................................................................................................28 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 頁 結(jié)論 29 參考文獻 30 致謝 31 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 頁 1 緒論 1.1 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600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年， 我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年國內(nèi)模具進口總值達 到600多億，同時，有近200個億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計為600億元，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2005年的2億美元左右。單就汽車 產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有 80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計2004年產(chǎn)銷量各突破 500萬輛，轎車產(chǎn)量將達到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在 發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，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%。 1.2 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形 或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑 性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車 身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都 是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大 量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于 制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件 精度可達微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀 態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4 頁 成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率 高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.3 沖壓工藝的種類 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁， 其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工 序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實 際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋 壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、 均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性； 均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試 驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖 壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的 生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級 進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時 間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先 進沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機 械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置， 并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、 排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常 重要的問題。 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機械化、自動化程度低 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 5 頁 美國 680 條沖壓線中有 70%為多工位壓力機，日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有 32%為多工 位壓力機，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中 小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比 重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的 5~10 倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù) 在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。 突破點：加速技術(shù)改造 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高 機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機連線自動化、機器人沖壓生產(chǎn)線， 特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造， 使盡早達到當(dāng)今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、 柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化 成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時改造國 內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。 阻力二：生產(chǎn)集中度低 許多汽車集團大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中 度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱； 摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造 企業(yè)小而散，集中度僅 39.2%。 突破點：走專業(yè)化道路 迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團中把沖壓零部件分 離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及 幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強，成為國際 上有競爭實力的沖壓零部件供應(yīng)商。 阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國汽車薄板只能滿足 60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強度板、合金化 鍍鋅板、超寬板(1650mm 以上)等都依賴進口。 突破點：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展， 并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴大應(yīng)用已勢在必行。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 6 頁 阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進工藝推廣慢 在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達到了國際先進水平，但常常很難形 成生產(chǎn)力。先進沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。 技術(shù)開發(fā)費用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企 業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化 汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備。 突破點：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科 研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，以高校 和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實 體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力五：大、精模具依賴進口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化 程度尚低，大約為 40%~45%，而國際上一般在 70%左右。 突破點：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點在于大力推廣 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)， 特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進程，提高 精度和互換率。力爭 2005 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達到 60%，2010 年達到 70%以上基 本滿足市場需求。 阻力六：專業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進設(shè)計分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速 發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大 量外流。另外，眾多合資公司由外方進行工程設(shè)計，掌握設(shè)計權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技 術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。 突破點：提高行業(yè)人員素質(zhì) 這是一項迫在眉睫的任務(wù)，又是一項長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大 批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家，大批 掌握先進技術(shù)、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計劃、分層次地培養(yǎng)。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 7 頁 2.沖裁件的工藝分析 本次設(shè)計沖壓工件如下圖： 圖 2-1 工件圖 2.1 工件材料 由圖 1-1 分析知：35 號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的塑性性、焊接性以及壓 力加工性，主要用于制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等。適合沖裁加工。 2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 本設(shè)計只考慮成形工藝，工件材料 35 號鋼，有良好的塑性，工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡 單，一個非圓形的小的拉深，所以適合沖壓加工。 2.3 工件尺寸精度 根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用 IT14 級精度， 普通沖裁完全可以滿足要求。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 8 頁 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。 2.4 工件展開長度計算 中性層的確定 由于中性層的長度在彎曲變形前后不變，其長度就是彎曲件坯料展開 尺寸的長度。而欲求中性層長度就必須找到其位置，用曲率半徑 表示。0? 中性層位置與板料厚度 t、彎曲半徑 r、變薄系數(shù) 等因素有關(guān)，在實際生? 產(chǎn)中為了使用方便，通常采用下面的經(jīng)驗公式來確定中性層的位置： 0rxt??? 式中： ——中性層半徑；r——彎曲件內(nèi)彎半徑；0 x 為中性層位移系數(shù)，其值件下表：表-2 r/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 1.2 x 0.2 1 0.2 2 0.2 3 0.2 4 0.2 5 0.2 6 0.2 8 0.3 0.4 1 0.3 3 r/t 1.3 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 ≥8 x 0.3 4 0.3 6 0.3 8 0.3 9 0.4 0.4 2 0.4 4 0.4 6 0.4 8 0.5 從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為 r=2mm，板料厚度 t=2mm，查表-2 得 x=0.41，則中性層半徑為: mxtr82. 41.0ρ0=×+ 2. 毛坯展開尺寸的計算 由于本次設(shè)計工件為非圓形件，對于非圓形件，我們把它的展開分為 2 部分，分開計算，直線部分按彎曲計算處理，圓弧部分按拉深展開計算， 本次設(shè)計中，圓弧部分半徑 R=10mm，我們按筒形件拉深處理，交接采取均 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 9 頁 勻過渡到原則。 坯料展開計算方法如下： 對于 5 個圓弧部分，我們將它按照高度為 5mm，圓角為半徑為 2mm，底 部直徑為 20mm 的圓筒形拉深處理。如圖所示： 圖 2-2 圓筒形拉深展開 則圓弧部分展開后的半徑差為： =5.393mm216-.785-11=dDL 再對 5 段直壁部分盡享彎曲展開計算，均按照 90 度彎曲處理，如圖所示： 圖 2-3 彎曲展開 圓弧部分展開長度 L2 為： mm427.514.832142 =+×=+πρL 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 10 頁 由于拉深較短，使得圓弧展開和直角展開后輪廓非常接近，差值僅為 ，所以輪廓展開時可以忽略這個差值，可以按零件的外輪廓均勻的偏0.34m-21=L 移 1.427mm，展開尺寸如圖所示： 圖 2-4 圖 2-4 工件展開圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 11 頁 3.沖裁工藝方案的確定 方案一：先沖孔，再彎曲，后落料。單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔—彎曲—落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。 方案三：落料-拉深-沖孔復(fù)合模沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。 表 2-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較 模具種類 比較項目 單工序模 （無導(dǎo)向） （有導(dǎo) 向） 級進模 復(fù)合模 零件公差等級 低 一般 可達 IT13～IT10 級 可達 IT10～IT8 級 零件特點 尺寸不 受限制 厚度不 受限制 中小型 尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0.2～6mm 可加工復(fù)雜零件，如 寬度極小的異形件 形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu) 與強度限制，尺寸可以 較大，厚度可達 3mm 零件平面度 低 一般 中小型件不平直，高 質(zhì)量制件需較平 由于壓料沖件的同時得 到了較平，制件平直度 好且具有良好的剪切斷 面 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動送料，可 以自動排除制件，生 產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅?面上，必須手動或機械 排除，生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取 安全措施 比較安全 不安全，需采取安全措 施 模具制造工作量 和成本 低 比無導(dǎo)向 的稍高 沖裁簡單的零件時， 比復(fù)合模低 沖裁較復(fù)雜零件時，比 級進模低 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 12 頁 適用場合 料厚精度要求低 的小批量沖件的 生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的 生產(chǎn) 形狀復(fù)雜，精度要求較 高，平直度要求高的中 小型制件的大批量生產(chǎn) 根據(jù)分析結(jié)合表分析： 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效 率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。 方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作 量和成本比較高。適合大批量生產(chǎn)。 方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許 用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的 定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案一為佳。由于本設(shè)計只討論拉深 工藝和拉深模具的設(shè)計，所以使用一套單工序的拉深模具進行生產(chǎn)即可。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 13 頁 4.模具結(jié)構(gòu)形式的確定 本設(shè)計使用單工序拉深模，工件拉深后有回彈，會卡在凹模內(nèi)，所以需要有頂件機 構(gòu)，我們設(shè)計 2 個的頂桿和一個推件塊對卡在凹模內(nèi)的工件進行頂出。 本次設(shè)計采用 2 個擋件塊和一個定位銷對工件進行定位，具體分布形式見裝配圖。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 14 頁 5.模具總體設(shè)計 5.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用拉深模方式?jīng)_壓，所以模具類型為單工序模。 5.2 操作方式 零件的生產(chǎn)批量為大批量/年，但合理安排生產(chǎn)可用手動送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可以 降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。 5.3 出件方式 因采用拉深模生產(chǎn)，故采用向上頂出工件件。工件采用頂桿進行頂出。 5.4 確定導(dǎo)向方式 方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以 上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。 方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。 因為導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽 命，且不能使用浮動模柄。 方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓 件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一 個方向送料。 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該彎曲模采 用中間導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，即方案四最佳。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 15 頁 6.模具設(shè)計計算 6.1 拉深力的計算 拉深力的計算 按照拉深力的計算公式： bNFσLt0.8-5）（拉 = =0.8×298.511×2×（490-640）N =234032.62-305675.12N =234.03-305.7KN 式中：F--拉深力 L--零件外輪廓長度 t--板料厚度 --材料抗拉強度σ 6.2 頂件力的計算 在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復(fù)（包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù)）及摩擦的存 在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作 繼續(xù)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下 箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。一般按以下 公式計算： 頂件力 FD=KDF 公式（5-6） （K X 、 KD為卸料力系數(shù)，其值查表 7 可得） FD=KDF =0.06×305.7kN=18.342kN 所以總沖壓力 FZ=F+FX+FD 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 16 頁 =305.7KN+18.342KN =324.042KN 壓力機公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選沖壓力為 63 噸的 壓力機為 J23—63。 表 5-4 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 ≤0.1 ＞0.1~0.5 ＞0.5~2.5 ＞2.5~6.5 ＞6.5 0.06~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.025~0.08 0.02~0.06 0.03~0.07 0.03~0.09 6.3 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常 工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn) 生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和 壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定： 1）.對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 2）.工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3）.形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中 心。 X0=（L 1x1＋L 2x2＋…L nxn）/(L 1＋L 2＋…L n) 公式（5-7） Y0=（L 1y1＋L 2y2＋……L nyn ）/（L 1＋L 2＋…＋Ln） 公式（5-8） 由于該工件在 Y 方向上高度對稱， X 方向上偏移較小，所以壓力中心仍選為工件重心，即為 （0，0） 。 6.4 模具工作部分零件尺寸計算 6.4.1 凸模圓角半徑 直壁部分按照彎曲件進行計算，當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑 r/t 較小時，取凸模圓角 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 17 頁 半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑 r，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑 rmin。由前面所述，該工件的相對彎曲半徑等于最小相對彎曲半徑，那么，凸模的圓角 半徑應(yīng)等于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑，即 =2mm。tR 6.4.2 凹模圓角半徑 凹模圓角半徑的大小不會直接影響到彎曲件的圓角半徑，但是過小的凹模圓角半徑 會使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯如凹模困難，會擦傷毛坯表面。另外，凹模兩側(cè)的圓角 半徑必須相等，否則會引起板料偏移。在實際生產(chǎn)中通常根據(jù)材料厚度選取凹模圓角半 徑：當(dāng) ； ； 。由于采取2,(3~6)atmRt??2~4,(2~3)amRt??4,2amRt?? 單工序的彎曲模設(shè)計，且 t=2mm，因此，取 =2t=4mm。 6.4.3 凹模深度 凹模深度要適當(dāng)，若過小則彎曲件兩端自由部分太長，工作回彈大，不平直；若深 度過大則凹模過高，浪費模具材料并需要較大的壓力機工作行程。 對于 U 型彎曲件，如果彎曲件直邊較長，凹模深度可以小于工件高度，凹模深度 l0 值見下表： 表-4 彎曲 U 型件的凹模深度 l0（mm） 凹模的具體尺寸見凹模零件圖。 6.4.4 凸、凹模的間隙 V 形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機的閉合高度來控制的。但在模具設(shè) 計中，必須考慮到要使模具閉合時，模具的工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質(zhì) 量。 U 形件彎曲時必須合理確定凸、凹模之間的間隙，間隙過大則回彈大，工件的形狀 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 18 頁 和尺寸誤差增大。間隙過小會加大彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦，擦傷工件并降 低模具的壽命。U 形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計算： ；2 ZtCt??? 式中：Z/2——凸、凹模的單面間隙；t——板料厚度的基本尺寸； △——板料厚度的正偏差； C——根據(jù)彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數(shù)，其值按表 4-16 選取。 表-5 間隙系數(shù) C 值（單位 mm） 當(dāng)工件精度要求較高時，間隙值應(yīng)適當(dāng)減小，可以取 Z/2=t。 查有關(guān)資料板料厚度的正偏差為 0.15m?? 由公式可得： 2..2Δ2=×+=+ktZ 6.4.5 U 形彎曲處的凸、凹模工作部分尺寸及公差 凸、凹模工作部分尺寸主要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。當(dāng)工件標(biāo)注外形尺 寸時，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上；當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn) 件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應(yīng)根據(jù)工件尺寸、公差、回彈情況以及 模具的磨損規(guī)律而定。 1）彎曲件標(biāo)注外形尺寸 凹模尺寸為 0 3()4ddL????? 凸模尺寸為 （或凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保重單面間隙 0()ppdLZ??? Z/2） 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 19 頁 2) 彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸 凸模尺寸為 03()4ppL????? 凹模尺寸為 （或凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保重單面間隙0()ddpLZ ??? Z/2） 式中：L——U 形彎曲件基本尺寸，mm； 、 ——凸、凹模工作部分尺寸，mm；pLd ——彎曲件公差， mm； 、 ——凸、凹模制造公差，選用 IT7~IT9 級精度，?p?d mm；Z/2——凸、凹模單面間隙。 由彎曲件圖可以看出彎曲件標(biāo)注外形尺寸，且彎曲件未標(biāo)注尺寸公差，則按未按公 差 IT14 級來處理，查表得彎曲件公差 ，凹模制造公差 ，選用 IT9 級精度0.52m??d? ，凸模制造公差 ，選用 IT8 級精度 。0.52dm??p?0.3p?? 凹模尺寸為 0 3()4ddL??? =(84-0.75×2.25) 052.+ =82.31 mm052.+ 凸模尺寸為 3()4ppL????? =(80+0.75×2.25)03.- =81.69 mm03.- 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 20 頁 7.主要零部件設(shè)計 7.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1．凸模 為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都必須滿足如下三個原則： （1） 精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā) 生任何方向的移位，否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時造成啃模。 （2） 防止拔出 回程時，卸料力對凸模產(chǎn)生翻邊作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模 從固定板中拔出。 （3） 防止轉(zhuǎn)動 1、凸模的結(jié)構(gòu)形式 經(jīng)綜合考慮，選用固定臺階式凸模，其工作部分和固定部分為等斷面形式，故非常 適合凸模刃口用線切割或成形磨削成形 。??1 2、固定方式 凸模在上模的正確固定應(yīng)該是既要保證凸模工作可靠和良好的穩(wěn)定性，還要使凸模 在更換或修理時拆裝方便。這里采用臺階式固定，如圖 4.4。 圖 7-1 臺階式固定 3、凸模長度 凸模長度 L 應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定，據(jù) 式（3.1） ，凸模長度 的計算公式為：??1 L凸 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 21 頁 = + + （4.4）L凸 1H2 式中 ──固定板厚度，mm；1H ──推件塊厚度，mm；2 ──附加厚度，包括凸模的總修磨量（10～15mm） ，凸模進入凹模的深度 （19mm）及模具閉合狀態(tài)下凸模固定板與卸料板的安全距離（15～20mm）等。則： = + +L凸 1H2 =56mm 3）模具的其它零件 1、模具除簡單沖模外，一般沖模多利用模架的結(jié)構(gòu)。模架的和種類很多，要根據(jù) 模具的精度要求，模具的類別，模具的大小選擇合適的模架. 模架的選擇可從《實用模具技術(shù)手冊》P192 頁選擇標(biāo)準(zhǔn)架。根據(jù)查閱的內(nèi)容及分 析，此復(fù)合模可選用后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)、導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，有偏心裁荷時容易歪斜，滑動 不夠平穩(wěn)，可從左右前三個方向關(guān)料操作比較方便。常用于一般要求的小型工件的沖裁 和拉深模。所選模架的結(jié)構(gòu)及尺寸: L =350mm B=250mm 上模座：350×250×40 下模座 350×250×40 導(dǎo)柱，32×163 導(dǎo)套 32×84×43 其余尺寸見上下模座零件圖，可以《沖壓手冊》沖壓模具常用標(biāo)準(zhǔn)件選擇。 2．模柄 模柄有多種形式，要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點，選用模柄的形式模柄的直徑根據(jù)所選壓 力機的模柄孔徑確定，模柄可根據(jù)《實用模具技術(shù)手冊》P201 頁選擇，經(jīng)查閱各種模 柄的特點，選用壓入式模柄，這種模柄應(yīng)用比較廣泛壓入模柄的結(jié)構(gòu)和尺寸，可參表 11-10 制造，表中 B 型模柄中間有孔可按裝打料桿，用壓力機的打料模桿進行打料，模 柄的結(jié)構(gòu)及尺寸關(guān)系如圖所示。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 22 頁 圖 7-2 模柄 3、卸料板 卸料板的主要作用是將沖壓的料從凸?；蛲?、凹模上推下來，此外在進模比較復(fù)雜 的模具中，卸料板還具有保護小凸模作用，常用的卸料板結(jié)構(gòu)形式及適用范圍見表 11- 24 和第八章級進模表 8-10《實用模具技術(shù)手冊》卸料板的尺寸可根據(jù)《實用模具技術(shù) 手冊》表 11-25 查得，本模具選剛性卸料板。卸料板的結(jié)構(gòu)如裝配圖所示。 4、導(dǎo)向裝置（導(dǎo)柱 導(dǎo)套） 導(dǎo)向裝置指得是模架上的導(dǎo)柱、導(dǎo)套。模具在開模，閉模過程中，導(dǎo)柱和導(dǎo)套起導(dǎo) 向的作用，使得凸凹模正確的閉合，故此，導(dǎo)柱、導(dǎo)套需要有嚴(yán)格的配合精度及尺寸要 求，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇可以《沖壓手冊》中選取， （取 H7/h6 配合） 如圖 a、b 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式，具體尺寸見裝配圖。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 23 頁 圖 7-3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 6、固定零件（固定板、墊板） 1）墊板的作用是承受凸模和凹模的壓力，防止過大的沖壓，在上下模座上壓出凹坑， 影響模具的正常工作，墊板厚度根據(jù)壓力機的大小選擇，一般取 5-12mm，外形與固定 板相同，材料 45 鋼，熱處理后硬度為 45-48HRC，如圖 a .b 所示： 墊板在模具中的受力情況 圖 7-4 固定板和墊板 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 24 頁 2）固定板 固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在沖壓過程中松動，造成模具 的損壞，固定板的形狀要根據(jù)凸、凹模而定，而外形尺寸與墊板相似。固定板和具體形 狀尺寸見零件圖所示。 7、連接零件 此類零件包括螺釘、銷釘?shù)?，主要作用是?lián)接其它零部伯，使之共同完成工件的制 造，螺釘和銷釘可由《沖壓手冊》第十章、第七、八章查選，形狀及尺寸見七、八節(jié)圖 所示現(xiàn)選螺釘 M12 圓柱銷,d=8，卸料螺釘選 M8，具體尺寸見表 10-29《沖壓手冊》 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 25 頁 8.校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) 8.1 校核模具閉合高度 模具閉合高度 H 應(yīng)該滿足 Hmin－H 1＋10≤H≤Hmax－H 1－5 公式（7-1） 式中 Hmax—壓力機最大閉合高度； Hmin—壓力機最小閉合高度； H1—墊板厚度。 根據(jù)擬選壓力機 J23—63，查開式壓力機參數(shù)表得： Hmax＝250mm, Hmin＝160mm,H 1＝60mm. 將以上數(shù)據(jù)帶入公式 7-1，得 110＜H＜200 經(jīng)計算該模具閉合高度 H=170mm，在 110mm～200mm 內(nèi)，且開式壓力機 J23—16 最大裝 模高度 250mm,大于模具閉合高度 170mm , 可以使用。 8.2 沖壓設(shè)備的選定 通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機 J23—63 能滿足使用要求。其主要技 術(shù)參數(shù)如下： 壓力機的主要技術(shù)參數(shù)： 公稱壓力 630KN 達公稱壓力時滑塊離下止點距離 5mm 滑塊行程 70 mm 行程次數(shù) 115 次/分 最大封閉高度 250 mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 60 mm 滑塊中心到床身距離 160 mm 工作臺尺寸 左右 450 mm 前后 300 mm 工作臺孔尺寸 左右 220 mm 前后 110 mm 直徑 160 mm 主柱間距離 220 mm 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 26 頁 模柄孔尺寸（直徑*深度）mm φ40×60 工作臺厚度 60 mm 傾斜角 30° 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 27 頁 9.設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件 按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件。 繪制模具裝配圖，見圖。 圖 9-1 裝配圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 28 頁 10.模具的安裝調(diào)試 10.1 模具的安裝調(diào)試 10.1.1 確定裝配方法和裝配順序 采用直接裝配法。先分組裝配后總裝配。分組裝配的有凸模和模柄裝配。選擇凹模 為基準(zhǔn)件，先裝配下模、再裝配上模，最后裝配卸料板等輔助零件。 ]14[ 10.1.2 裝配要點 〔1〕 按裝配圖標(biāo)題欄準(zhǔn)備模具零部件。 〔2〕 裝配模柄，將模柄壓入到上模座的型孔中，然后用止轉(zhuǎn)銷釘用來定位，使其止 轉(zhuǎn)。 〔3〕 裝配凸模，凸模固定板組件 ① 將沖孔凸模安裝在凸模固定板相應(yīng)孔內(nèi)，并打上防轉(zhuǎn)銷 ② 將落料凸模安裝在凸模固定板相應(yīng)孔內(nèi)，并鉚接 ③ 端面磨平 〔4〕 按裝配、調(diào)整要領(lǐng)，將導(dǎo)料板，卸料板在凹模上安裝合適后，固緊螺釘、鉆、 鉸銷孔，裝入定位圓銷。 ]15[ 〔5〕 將凹模組件與下模座安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷。 〔6〕 將上模座與凸模固定板，墊塊安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位 圓銷 〔7〕 裝配后的沖裁凸模、凹模的工件端面應(yīng)磨平，保證粗糙度 Ra0.8。 〔8〕 試切 〔9〕 裝配其他零件（導(dǎo)柱，導(dǎo)套）及標(biāo)準(zhǔn)件。 〔10〕 試沖 將裝配好的模具安裝在指定的壓力機上，試沖合格后交付生產(chǎn)使用。 試沖時重點檢查各型孔與凸模的間隙合理和均勻、條料送料準(zhǔn)確、可靠、無阻滯和 落料件、沖孔廢料下落順暢。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 29 頁 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計讓我系統(tǒng)地鞏固了大學(xué)幾年的學(xué)習(xí)課程，通過畢業(yè)設(shè)計使我更加了解到模具加工 在實際生產(chǎn)中的重要地位。 我們歷時兩個月，系統(tǒng)地鞏固了如：《塑料模具與沖壓模具》 、 《機械制圖》 、 《模具 加工工藝》等許多課程。從分析零件圖到模具的設(shè)計與裝配圖的繪制，在指導(dǎo)老師的帶 領(lǐng)下，每一個環(huán)節(jié)都是我自己設(shè)計制作的。 在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，特別是模具在實際中 可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍。使我 對沖壓模具設(shè)計的整個過程，主要零件的設(shè)計，主要工藝參數(shù)的計算，模具的總體結(jié)構(gòu) 設(shè)計及零部件的設(shè)計等都有了進一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會生活中運用得非常 廣泛，掌握模具的設(shè)計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。 總之，本次畢業(yè)設(shè)計，是我認(rèn)真的結(jié)果，也是我架起“工作”的關(guān)鍵一步，驗了我 大學(xué)幾年學(xué)習(xí)的成果，文中上述所有內(nèi)容主要是在講述模具設(shè)計的整個過程，利用對零 件圖形的工藝性分析，設(shè)計出適合加工零件的模具，以達到生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率， 零件的沖裁工藝性分析、模具結(jié)構(gòu)的確定是模具設(shè)計的重要內(nèi)容，只要合理就可以保證 其加工精度及其各項指標(biāo)要求。 通過這次模具設(shè)計及編制其說明書，增加了不少專業(yè)方面的知識，提高了動腦、動 手的能力。實踐與理論相結(jié)合才能達到規(guī)定的各項性能指標(biāo)。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 30 頁 參考文獻 [1].《沖模設(shè)計手冊》編寫組.沖模設(shè)計手冊.北京：沖模設(shè)計手冊，1995 [2].陳為國.吊耳加強板沖壓工藝及沖模設(shè)計.模具制造，2002.6 [3].王新華，袁聯(lián)富編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003 [4].羅益旋.沖壓新工藝新技術(shù)及模具設(shè)計實用手冊. 銀聲音像出版社，2004 [5].GB2851～2875《冷沖模》國家標(biāo)準(zhǔn) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 31 頁 致謝 本設(shè)計的完成是在我們的導(dǎo)師陳為國老師的細(xì)心指導(dǎo)下進行的。在每次設(shè)計遇到問 題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至 最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費了陳老師很多的寶貴時間和精力，在此向?qū)煴硎?衷心地感謝！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終 生！ 還要感謝和我同一設(shè)計小組的幾位同學(xué)，是你們在我平時設(shè)計中和我一起探討問題， 并指出我設(shè)計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計順利的進行下去，沒有你們的幫 助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。