吊耳加強板零件沖壓工藝與模具設(shè)計-拉深【含9張圖紙】

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南昌航空大學科技學院學士學位論文 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準件 ..........................27 10 模具的安裝調(diào)試 ...............................................28 10.1 模具的安裝調(diào)試 ..................................................................................................28 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 2 頁 結(jié)論 29 參考文獻 30 致謝 31 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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)值預計為600億元，模具及 模具標準件出口將從現(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 6070%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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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)準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、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)準備工作量和縮短準備時 間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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，而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數(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 510 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)、高精度復合化 成形技術(shù)以及適應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：所用的材料應與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應更趨向合理，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，擴大應用已勢在必行。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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，導致企業(yè)對先進技術(shù)的掌握應用慢，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、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，而且標準化 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、標準化水平 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)。加速我國模具標準化進程，提高 精度和互換率。力爭 2005 年模具標準件使用覆蓋率達到 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，又是一項長期而系統(tǒng)的任務。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)。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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. 41.00=+ 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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 =+=+L 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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-沖孔復合模沖壓。復合模生產(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 （無導向） （有導 向） 級進模 復合模 零件公差等級 低 一般 可達 IT13IT10 級 可達 IT10IT8 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 0.26mm 可加工復雜零件，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 比無導向 的稍高 沖裁簡單的零件時， 比復合模低 沖裁較復雜零件時，比 級進模低 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 確定導向方式 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以 上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。 方案二：采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。 因為導柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽 命，且不能使用浮動模柄。 方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、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：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。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 用中間導柱模架的導向方式，即方案四最佳。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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： bNFLt0.8-5）（拉 = =0.8298.5112（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 6.2 頂件力的計算 在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復（包括徑向回復和彈性翹曲回復）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 =0.06305.7kN=18.342kN 所以總沖壓力 FZ=F+FX+FD 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 16 頁 =305.7KN+18.342KN =324.042KN 壓力機公稱壓力應大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選沖壓力為 63 噸的 壓力機為 J2363。 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 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.060.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 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 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 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，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，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 1x1L 2x2L nxn）/(L 1L 2L n) 公式（5-7） Y0=（L 1y1L 2y2L nyn ）/（L 1L 2Ln） 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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 ； ； 。由于采取2,(36)atmRt24,(23)amRt4,2amRt 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，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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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） 當工件精度要求較高時，間隙值應適當減小，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..22=+=+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。當工件標注外形尺 寸時，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上；當工件標注內(nèi)形尺寸時，應以凸模為基準 件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應根據(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） 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 19 頁 2) 彎曲件標注內(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：LU 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 IT7IT9 級精度，pd mm；Z/2凸、凹模單面間隙。 由彎曲件圖可以看出彎曲件標注外形尺寸，且彎曲件未標注尺寸公差，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0.52md ，凸模制造公差 ，選用 IT8 級精度 。0.52dmp0.3p 凹模尺寸為 0 3()4ddL =(84-0.752.25) 052.+ =82.31 mm052.+ 凸模尺寸為 3()4ppL =(80+0.752.25)03.- =81.69 mm03.- 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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（1015mm） ，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（1520mm）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 頁選擇標準架。根據(jù)查閱的內(nèi)容及分 析，此復合模可選用后側(cè)導柱模架導、導柱安裝在后側(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：35025040 下模座 35025040 導柱，32163 導套 328443 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準件選擇。 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。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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、導向裝置（導柱 導套） 導向裝置指得是模架上的導柱、導套。模具在開模，閉模過程中，導柱和導套起導 向的作用，使得凸凹模正確的閉合，故此，導柱、導套需要有嚴格的配合精度及尺寸要 求，導柱、導套的選擇可以沖壓手冊中選取， （取 H7/h6 配合） 如圖 a、b 導柱和導套的結(jié)構(gòu)形式，具體尺寸見裝配圖。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 23 頁 圖 7-3 導柱和導套 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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 應該滿足 HminH 110HHmaxH 15 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 J2363，查開式壓力機參數(shù)表得： Hmax250mm, Hmin160mm,H 160mm. 將以上數(shù)據(jù)帶入公式 7-1，得 110H200 經(jīng)計算該模具閉合高度 H=170mm，在 110mm200mm 內(nèi)，且開式壓力機 J2316 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 J2363 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 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 26 頁 模柄孔尺寸（直徑*深度）mm 4060 工作臺厚度 60 mm 傾斜角 30 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 27 頁 9.設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標準件 按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標準中選取標準件。 繪制模具裝配圖，見圖。 圖 9-1 裝配圖 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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 按裝配圖標題欄準備模具零部件。 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 將沖孔凸模安裝在凸模固定板相應孔內(nèi)，并打上防轉(zhuǎn)銷 將落料凸模安裝在凸模固定板相應孔內(nèi)，并鉚接 端面磨平 4 按裝配、調(diào)整要領(lǐng)，將導料板，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、凹模的工件端面應磨平，保證粗糙度 Ra0.8。 8 試切 9 裝配其他零件（導柱，導套）及標準件。 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、條料送料準確、可靠、無阻滯和 落料件、沖孔廢料下落順暢。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 29 頁 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計讓我系統(tǒng)地鞏固了大學幾年的學習課程，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，是我認真的結(jié)果，也是我架起“工作”的關(guān)鍵一步，驗了我 大學幾年學習的成果，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。 南昌航空大學科技學院學士學位論文 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.GB28512875冷沖模國家標準 南昌航空大學科技學院學士學位論文 第 31 頁 致謝 本設(shè)計的完成是在我們的導師陳為國老師的細心指導下進行的。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！導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益終 生！ 還要感謝和我同一設(shè)計小組的幾位同學，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。