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摘 要
本設(shè)計主要對7702型摩托車轉(zhuǎn)向鎖支架沖壓模具進行了設(shè)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(shè)計上，對模具進行了改進設(shè)計。本設(shè)計對摩托車轉(zhuǎn)向鎖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(shè)計中使用計算機軟件進行了輔助設(shè)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(shè)計更為便捷。
該轉(zhuǎn)向鎖零件從坯料到完全成形，共用到兩套模具：沖孔落料復合模與彎曲模。所設(shè)計的兩套模具較為典型，也具有一定的代表性。本設(shè)計的重點與難點是對凸、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；復合模；輔助設(shè)計；模具結(jié)構(gòu)
Abstract
The design mainly studies the stamping die for the nog of turning lock, 7702- motorcycle. Unite the actual production requirements and product characteristics of Great River Corporation, under the original design of the factory, carries on the innovative design to the die. The design carries on the craft analysis to the nog of turning lock, obtains the best working scheme. In the full guarantee of the component’s quality and the precision, of reducing the production cost, the high productivity processing craft is choosen. The design uses the computer-aided design software to ensure high-precision while simplifying the calculation of traditional and cumbersome process to simplify the design.
The nog of turning lock from the blanks to complete forming has two sets of mold aggregately: the punching-blanking compound die and the bending die. The two sets of molds are typical and have certain representations. The keystone and nodus of this design are the account of the knife-edge of the protrude die and the concave die as it would aflect the quality of the accessory straightly.
Key words stamping die compound die aided design die structure
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第１章 緒論 1
1.1 課題來源和研究意義 1
1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 1
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容 2
1.4 本章小結(jié) 2
第2章 摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖支架加工工藝綜合分析 3
2.1 摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖支架加工工藝要求 3
2.2 零件圖分析 3
2.3 沖壓工藝性審查 4
2.4 沖壓件經(jīng)濟性和先進性分析 4
2.5 工藝方案的確定 4
2.6 本章小結(jié) 5
第3章 落料沖孔復合模的設(shè)計 6
3.1 沖壓件的工藝分析 6
3.2 排樣 6
3.3 計算沖壓力 6
3.3.1 落料力 6
3.3.2 沖孔力 6
3.3.3 落料時的卸料力 7
3.3.4 沖孔時的推件力 7
3.4 確定模具壓力中心 7
3.5 計算凸、凹模刃口尺寸 7
3.5.1 沖孔凸、凹模刃口計算 7
3.5.2 落料凸、凹模刃口計算 8
3.6 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
3.7 模具總體設(shè)計及主要零部件設(shè)計 11
3.7.1 模具總休裝配設(shè)計 11
3.7.2 卸料橡皮墊的設(shè)計計算 14
3.7.3 模柄設(shè)計 15
3.7.4 模架設(shè)計 15
3.7.5 墊板設(shè)計 15
3.7.6 凸模、凸凹模固定板設(shè)計 15
3.7.7 卸料板設(shè)計 16
3.7.8 推件裝置設(shè)計 16
3.7.9 模具的閉合高度 16
3.8 沖壓設(shè)備的選擇 16
3.8.1 公稱壓力的選擇 16
3.8.2 行程次數(shù) 17
3.8.3 滑塊行程（S） 17
3.8.4 閉合高度 17
3.8.5 工作臺面尺寸 18
3.8.6 模柄孔尺寸 18
3.9 本章小結(jié) 18
第4章 彎曲模設(shè)計 19
4.1 彎曲件工藝分析 19
4.2 彎曲工藝計算 19
4.2.1 彎曲件回彈值的計算 19
4.2.2 彎曲力的計算 20
4.3 彎曲模零件設(shè)計計算 21
4.3.1 彎曲模工作部分尺寸計算 21
4.3.2 彎曲模其他零件的設(shè)計和選用 22
4.3.3 彎曲模閉合高度的設(shè)計計算 23
4.4 沖壓設(shè)備的選擇 23
4.4.1 公稱壓力的選擇 23
4.4.2 行程次數(shù) 23
4.4.3 滑塊行程（S） 24
4.4.4 模具閉合高度 24
4.4.5 工作臺面尺寸 24
4.4.6 模柄孔尺寸 24
4.5 模具總裝配及其零部件設(shè)計 25
4.5.1 模具總裝配圖設(shè)計： 25
4.5.2 凹模（尺寸）設(shè)計 27
4.5.3 凸模（尺寸）設(shè)計 28
4.5.4 模架設(shè)計 28
4.5.5 凹模固定板設(shè)計 28
4.5.6 凸模固定板設(shè)計 28
4.5.7 模柄的設(shè)計 28
4.6 本章小結(jié) 29
結(jié) 論 30
參考文獻 31
致 謝 32
33
第１章 緒論
1.1 課題來源和研究意義
本設(shè)計題目由江門大長江集團提出，經(jīng)系指導老師審核通過的。本設(shè)計題目涉及的主要內(nèi)容是對沖壓模的設(shè)計, 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對模具進行改進設(shè)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)。
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(shè)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匀缓芫薮蟆＿@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(shè)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(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)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.摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖支架沖裁工藝方案；
2.模具總體方案設(shè)計；
3.模具各零件尺寸計算；
4.模具總裝配圖與三維圖繪制。
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(chǔ)上提出課題設(shè)計的任務。
第2章 摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖支架加工工藝綜合分析
2.1 摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖支架加工工藝要求
摩托車轉(zhuǎn)向鎖支架零件圖如圖2-1所示，材料為Q235，材料厚度＝3mm，已知年產(chǎn)量8000件，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(shè)計其沖壓模，確定沖壓工藝方案。（Q235材質(zhì)的屈服強度是235MPa，抗拉強度約是375-460MPa，具有良好的塑性，其沖裁、成形加工性較好。）
圖2-1 摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖支架零件圖
2.2 零件圖分析
該件為帶孔的兩直角對稱彎曲件，尺寸精度要求不高，由沖裁和彎曲即可成形。沖壓難點在于兩角彎曲回彈會較大，使得制件會有一點變形，通過模具措施可予以控制。
2.3 沖壓工藝性審查
在分析沖壓工藝性的基礎(chǔ)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7,18.2
2.落料圓角
R2
0.5t=1.5
大于工藝允許
最小值，可以加工
3.孔邊距
對2－7
1.5t=4.5
最小孔邊距9.3
t=3
4. 精度
2—7孔距500.3是
IT9
中心孔是IT10
IT14
彎曲工藝性
1.形狀
U形件，兩角彎曲，對稱
2.彎曲半徑
R3
3.直邊高度
彎曲內(nèi)角12.3
2t=6
4.孔邊距
距7孔邊9.3
2t=6
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；
方案二：落料彎曲復合，最后進行沖孔；
方案三：落料沖孔復合，最后進行彎曲。
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
方案二
方案三
模具數(shù)量
三套
二套
二套
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，較好
根據(jù)上表比較，選定方案三。由于沖壓件彎曲尺寸精度均為IT14，方案三回彈可控制，對其影響不大。同時，采用落料沖孔復合，這樣在提高生產(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)
本章分析了摩托車轉(zhuǎn)向鎖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 落料沖孔復合模的設(shè)計
3.1 沖壓件的工藝分析
該沖孔落料件結(jié)構(gòu)較為簡單，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。
3.2 排樣
結(jié)合大長江實際生產(chǎn)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=3mm。沖壓件面積由AutoCAD軟件計算得為3705.47mm2,條料寬度b=90.71+2×3=96.7mm，進距h=69.7mm，所以一個進距的材料利用率為：
（3-1）
（注：由于是根據(jù)大長江集團實際設(shè)計的，多出來的廢料可以用來沖壓其它的零部件，這樣可以讓材料利用率達到更高，所以沒有采取其它的排樣方案。）
3.3 計算沖壓力
3.3.1 落料力
P1=Lt=(286.48+57.18) 3400=412.4 KN （3-2）
3.3.2 沖孔力
P2＝Lt=(221.99) 3400=52.8 KN （3-3）
3.3.3 落料時的卸料力
Pr=KrP1 （3-4）
由文獻[3，表3-11]：取Kr＝0..04,故
Pr＝0.04×412.4＝16.5 KN （3-5）
3.3.4 沖孔時的推件力
取h=9mm，則n=9/3=3。由文獻[3，表3-11]，取Kp＝0.045，故
Pt＝nKp=3×0.045×52.8=7.13 KN （3-6）
沖壓力
P0＝P1＋P2＋Pr＋Pt＝488.83 KN （3-7）
初步選擇630 KN沖床。
3.4 確定模具壓力中心
圖3-2 沖裁力分析圖
以中間圓圓心為原點，建立如上圖3－2所示坐標系XOY。由于零件圖較為復雜，用計算法難以確定模具壓力中心，模具壓力中心通過AutoCAD計算出來，通過軟件計算得模具壓力中心坐標為=0.56，=－0.06，計算得的模具壓力中心與沖壓件中心圓圓心十分相近。在不影響沖裁精度與安全生產(chǎn)的前提下，本設(shè)計直接用沖壓件中心圓圓心來當做模具壓力中心，方便設(shè)計。
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Φ18.2mm孔，由文獻[3，表3-5]可知：Zmin=0.46,Zmax =0.64,
Zmax－Zmin=0.64－0.46＝0.18mm （3-8）
由文獻[3，表3-7]得凸凹模制造公差：=0.02mm, =0.025mm
校核： Zmax-Zmin＝0.18mm （3-9）
+=0.045mm （3-10）
滿足Zmax-Zmin ≧+的條件。
由文獻[3，表3-8]得因數(shù)x=0.75，則
dp=(18.25+0.75×0.1) ?。?-11）
dd=(18.325+0.46) （3-12）
沖Φ7孔，由文獻[3，表3-5]得，Zmin=0.46，Zmax =0.64, 則
Zmax－Zmin=0.64－0.46＝0.18mm （3-13）
由文獻[3，表3-7]得凸凹模制造公差：=0.02mm，=0.020mm
校核： Zmax－Zmin＝0.18mm （3-14）
+=0.04mm （3-15）
滿足 Zmax－Zmin ≧+的條件。
由文獻[3，表3-8]得因數(shù)x=0.5，則
=(6.7+0.5×0.6) （3-16）
=(7+0.46) （3-17）
3.5.2 落料凸、凹模刃口計算
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：，R，R，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、，△0.50時，x=0.5；對R、R，△0.24時，x=0.5，所以有
33.4d=(33.4-0.5×0.8)=33 （3-18）
39.8d=39.8-0.5×0.8)=39.4 （3-19）
R13.1d=(13.1-0.5×0.6)=12.8 （3-20）
R2.15d=(2.15-0.5×0.3)=2 （3-21）
減小尺寸有：R4.8、R9.7、R12.5、R21.2，按沖孔凸模尺寸公式計算。
由文獻[3，表3-8]得因數(shù)x為：△0.24時，x=0.5，所以有
R4.8d=(4.8+0.5×0.4)＝5 （3-22）
R9.7d=(9.7+0.5×0.6)=10 （3-23）
R12.5d=(12.5+0.5×0.6)=12.8 （3-24）
R21.2d=(21.2+0.5×0.6)=21.5 （3-25）
由文獻[3，表3-5]得Zmin＝0.460mm,凸模尺寸按凹模實際尺寸配做，保證雙邊間隙為0.460mm，具體零件尺寸看零件圖。
3.6 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
三個沖孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此設(shè)計成直柱的形塊。尺寸標注如下圖3-3所示。
大凸?！ ⌒⊥鼓?
圖3-3 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=0.35×90.71=31.7mm,取H＝32mm,C=1.5H=48mm,尺寸標注如下圖所示：
圖3-4 凹模零件圖
本模具為復合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，還會有一個凸凹模。凸凹模是本復合模中的關(guān)鍵零件，由于它擔負著內(nèi)、外形尺寸的限制，刃口高度h值更不宜過大，否則會因積料較多而增大對內(nèi)壁的脹力和摩擦力。凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖3-5所示。校核凸凹模的強度：由文獻[3，式4-7]得凸凹模的最小壁厚m=1.5t=4.5mm,而實際最小壁厚為9.3 mm,故符合強度要求。刃口高度h取為9，為沖壓零件厚度的三倍，高度適中。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制并保證雙面間隙為0.460mm。凸凹模兩小孔中心與邊緣距離尺寸12.8mm的公差，應比零件圖所標精度高3～4級，即定為12.8。
同理中心大孔與上下邊緣距離尺寸定為45.35,左右邊緣距離尺寸定為36.36。
圖3-5 凸凹模零件圖
3.7 模具總體設(shè)計及主要零部件設(shè)計
3.7.1 模具總休裝配設(shè)計
該復合沖裁模將凹模及小凸模裝在上模上，為典型的倒裝結(jié)構(gòu)。
兩個導料銷控制條料送進的導向，固定擋料銷控制送料的進距。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。沖制的工件由推桿、推板、推銷和推件塊組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏下。
滑塊帶動上?；厣龝r，卸料裝置將箍在凸凹模上的條料卸下，推件裝置將卡在落料凹模與沖孔凸模之間的沖件推落在下模上面，而卡在凸凹模內(nèi)的沖孔廢料是在一次次沖裁過程中由沖孔凸模逐次向下推出的。將推落在下模上面的沖孔件取走后又可進行下一次沖壓循環(huán)。
1-內(nèi)六角圓柱頭鏍釘；2-卸料鏍釘；3-導柱；4-橡皮；5-定位銷；6-導套；
7-打料銷；8-打料板；9-內(nèi)六角圓柱頭鏍釘；10-打料桿；11-模柄；
12-內(nèi)六角圓柱頭鏍釘；13-銷釘；14-上模座；15-上墊板；16-大凸模；
17-凸模固定板；18-小凹模；19-推件器；20-凹模；21-卸料板；
22-凸凹模；23-凸凹模固定板；24-下墊板；25-銷釘；26-下模座
圖3-6 復合模裝配圖
為了較直觀反映復合模具三維設(shè)計，本設(shè)計繪制了模具PRO/E三維圖，并作出爆炸圖。
下圖3-7，圖3-8為本模具PRO/E三維圖截圖：
圖3-7 復合模PRO/E三維圖（1）
圖3-8 復合模PRO/E三維圖（2）
下圖3-9，圖3-10為本模具PRO/E三維圖爆炸圖截圖：
圖3-9復合模PRO/E三維爆炸圖（1） 圖3-10復合模PRO/E三維爆炸圖（2）
3.7.2 卸料橡皮墊的設(shè)計計算
1.確定橡皮墊的自由高度H
沖模工作行程：
?。絫+1+1=3+1+1=5mm （3-26）
根據(jù)橡皮墊工作行程的取值范圍，橡皮墊的自由高度為
H＝÷（0.25～0.30）（mm） （3-27）
取0.25,計得H＝20mm。
2.確定橡皮墊的安裝高度
?。紿×0.90＝18mm （3-28）
3.確定橡皮墊的平面尺寸：根據(jù)本沖裁模的結(jié)構(gòu)，橡皮墊設(shè)計成圓形
由前面計算得落料力Pr＝16.5 kn，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定四塊橡皮墊，每塊橡皮墊分擔的壓力為：Pr／4＝16500／4＝4125 N,卸料鏍釘選用M12,所以d=15mm,由文獻[2，表3.1-42]計算得
D＝＝＝48mm （3-29）
3.7.3 模柄設(shè)計
模柄的作用是固定上模座于壓力機滑塊上時使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心保證一致。模柄的長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔一致。本模具選用凸緣模柄，由鏍釘將模柄與上模座連在一起。根據(jù)所選擇的沖床為J23-63，由文獻[2，表1.4-22]得，模柄孔尺寸為5070，由文獻[2，表5.2-26]得：
選用模柄＝50mm，
＝23mm，＝91mm。
則模柄 A5091 JB/T 7646.6-1994，材料為45，技術(shù)條件按JB/T 7653-1994的規(guī)定。
3.7.4 模架設(shè)計
本彎曲模選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側(cè)導柱模架、兩導柱和導套分別裝在上、下模座后側(cè)，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，因有彎曲力矩，上模座在導柱上運動不平穩(wěn)。再根據(jù)凹模設(shè)計的結(jié)果，由文獻[2，表5.1-3]得，選用模架300300190~230 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=300mm×300mm×50mm
下模座：L×B×H=300mm×300mm×50mm
導 柱：d×L=32mm×200mm
導 套：d×L×D=32mm×110mm×43mm
3.7.5 墊板設(shè)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。本模具上、下墊板厚度均?。?0mm，長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣。
3.7.6 凸模、凸凹模固定板設(shè)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0.6～0.8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32mm，所以凸模固定板根據(jù)標準定為20mm。外形尺寸同凹模大小相同。同理，凸凹模固定板厚度取為20mm，長、寬尺寸同于凹模。
3.7.7 卸料板設(shè)計
由于本零件厚度為3mm，較薄，精度和平整度要求也較高，所以本復合模采用彈性卸料裝置，卸料力由橡皮產(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15mm，長、寬分別為180mm和186mm。
3.7.8 推件裝置設(shè)計
由于本沖載模為復合模，所以要用到推（頂）件裝置，通過它的動作將卡在凹模內(nèi)的制件推出來，本模具采用剛性推件裝置，它安裝在上模上。其動作過程為：沖裁結(jié)束，上模隨滑塊一起上升時，裝在模柄孔內(nèi)的打料桿在橫鐵的阻擋下下落，并通過打料板、打料銷、推下推件器，將制件從凹模中推出。
3.7.9 模具的閉合高度
復合模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
（3-30）
其中
3.8 沖壓設(shè)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%。壓力機的公稱壓力要大于沖裁力。
由上面計算得沖裁力，所以初選壓力機的公稱壓力為630KN，即J23-63型開式可傾壓力機。
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.沖壓時，送料與退料需要的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。
J23-63型壓力機的行程次數(shù)有45次/min和90次/min等，依據(jù)上述因素綜合分析，選擇90次/min。
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。
J23-63型壓力機的滑塊行程為120mm，大于工件高度的兩倍，滿足電極板彎曲時的沖壓行程
即
3.8.4 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。J23-63型壓力機的最大閉合高度為360mm，連桿調(diào)節(jié)量為90mm，故最小閉合高度為270mm；
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。它與壓力機的配合應該遵守下列關(guān)系：
（3-31）
如果壓力機上不設(shè)置墊板，本例所設(shè)計的模具閉合高度H在275～325 mm之間，加上墊板，模具閉合高度H就減小。
式中
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。J23-63型的壓力工作臺尺寸（前后左右）為480mm710mm。那么，設(shè)計時模具的下模座（寬長）不要超過480mm710mm。
3.8.6 模柄孔尺寸
，那么，設(shè)計時模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配。
綜上所述，選用開式雙柱可傾壓力機J23-63符合本模具設(shè)計,其具體各參數(shù)如下所示：
公稱壓力：630KN
滑塊行程：120mm
最大閉合高度：360mm
連桿調(diào)節(jié)量：90mm
工作臺尺寸（前后×左右）：480×710
工作臺板厚度（mm）：90mm
模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）：Φ50×70
傾斜角度：
3.9 本章小結(jié)
本章分析了加工摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖支架第一道工序沖孔落料的工藝，根據(jù)零件的特點以及廠里的要求，設(shè)計計算并確定復合模各零件尺寸，完成了沖孔落料復合?？傮w設(shè)計，繪制出模具裝配圖與三維圖。本章重點與難點是凸凹模刃口尺寸的計算，因為它將直接影響零件的質(zhì)量。
第4章 彎曲模設(shè)計
4.1 彎曲件工藝分析
彎曲件零件圖如下圖4-1所示：
圖4-1 彎曲件零件圖
本加工彎曲件是U形件，零件圖中的尺寸公差未注的為IT14，大批量生產(chǎn)，材料為Q235。該工件的彎曲圓角半徑為3mm，大于最小彎曲半徑rmin=0.4t=0.4×3=1.2mm,故該工件形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求，可以采用彎曲工序加工。
4.2 彎曲工藝計算
4.2.1 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，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：
(4-1)
其中
凸模的圓角部分的中心角，（）；
彎曲件的中心角，（）。
（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。
4.2.2 彎曲力的計算
（1）U形件自由彎曲的彎曲力
(4-2)
式中
K--安全系數(shù)，取1
b--彎曲件寬度（mm）
t--板料厚度（mm）
--材料抗拉強度（MPa）
r--彎曲內(nèi)半徑（mm）
（2）校正彎曲的彎曲力
(4-3)
式中，由文獻[3，表5-7]，p取值為100MPa，面積A按不平投影面積計算
(4-4)
故
(4-5)
接觸彎曲力和校正彎曲力
(4-6)
頂件力
(4-7)
校正彎曲力最大是在壓力機工作到下死點的位置，且校正力遠遠大于自由彎曲力（或接觸彎曲力），而在彎曲工作過程中，二者又不是同時存在。因此，只計算校正力
即
(4-8)
以上各式中
4.3 彎曲模零件設(shè)計計算
4.3.1 彎曲模工作部分尺寸計算
（1）凸模圓角半徑
由于此彎曲件圓角半徑（r=3mm）較小，凸模圓角半徑可取， (4-9)
（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。此工件兩邊彎曲高度相同，屬于對稱彎曲，凹模兩邊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。。
（3）凹模工作部分深度的設(shè)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，U形彎曲模凹模工作部分深度可查相關(guān)設(shè)計資料即能滿足彎曲件的要求。此彎曲直邊高度為18.3mm，板厚為3mm, 由文獻[3，表5-10]得凹模工作部分深度。
（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 (4-10)
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＝0.04
所以
Z＝3＋0.04×3＝3.12mm (4-11)（5）凸、凹模橫向尺寸及公差
由于此工件標注為外形尺寸，所以以凹模為準，間隙取在凸模上。
凹模橫向尺寸為：
(4-12)
凸模橫向尺寸為：
(4-13)式中
、凸、凹模橫向尺寸，mm；
Z單邊間隙，mm；
彎曲件的尺寸公差，mm；尺寸64mm公差按IT14級選取，故=0.74mm;
、凸、凹模的制造公差，一般按IT7IT9級選取。
4.3.2 彎曲模其他零件的設(shè)計和選用
（1）彈頂器：彈頂器采用聚氨酯橡膠做彈性元件，彈性元件的高度按凸模工件進入凹模深度5倍的值選取，彈頂器如圖4-4所示。
圖4-4彈頂器結(jié)構(gòu)圖
（2）定位
彎曲件彎曲精度與定位有很大的關(guān)系，定位采用定位板對毛坯外形進行定位，可以保證精度符合設(shè)計要求，同時也使得生產(chǎn)操作較為簡單。
4.3.3 彎曲模閉合高度的設(shè)計計算
彎曲模閉合高度是指沖床運行到下死點時模具工作狀態(tài)的高度，故模具閉合高度為
(4-14)
式中
--模具閉合高度，mm
--上模座厚度，mm
--凸模固定板厚度，mm
--凸模厚度，mm
--彎曲件厚度，mm
--頂件板厚度，mm
--墊板厚度，mm
--下模座厚度，mm
4.4 沖壓設(shè)備的選擇
4.4.1 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1.8倍，即公稱壓力
(4-15)
初選壓力機的公稱壓力為400KN，即J23-40型開式可傾壓力機。
4.4.2 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。
J23-40型壓力機的行程次數(shù)有45次/min和90次/min等，依據(jù)上述因素綜合分析，選擇了45次/min。
4.4.3 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。
J23-40型壓力機的滑塊行程為100mm，大于工件高度的兩倍，滿足電極板彎曲時的沖壓行程
即
4.4.4 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。J23-40型壓力機的最大閉合高度為330mm，連桿調(diào)節(jié)量為65mm，故最小閉合高度為265mm；
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。它與壓力機的配合應該遵守下列關(guān)系
(4-16)
如果壓力機上不設(shè)置墊板，本例所設(shè)計的模具閉合高度H在275～325 mm之間，加上墊板，模具閉合高度H就減小。
式中
4.4.5 工作臺面尺寸
壓力機工作臺尺寸應大于下模周界50～70mm。J23-40型的壓力工作臺尺寸（前后左右）為460mm700mm。那么，設(shè)計時模具的下模座（寬長）不要超過460mm700mm。
4.4.6 模柄孔尺寸
，那么，設(shè)計時模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配。
綜上所述，選用開式雙柱可傾壓力機J23-40符合本模具設(shè)計,其具體各參數(shù)如下所示：
公稱壓力：400KN
滑塊行程：100mm
最大閉合高度：330mm
連桿調(diào)節(jié)量：65mm
工作臺尺寸（前后×左右）：460×700
模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）：Φ50×70
傾斜角度：
4.5 模具總裝配及其零部件設(shè)計
4.5.1 模具總裝配圖設(shè)計：
下圖4-5所示為本設(shè)計的模具總裝配圖
1-下模座；2-頂桿；3-墊板；4，8；10，11，20-內(nèi)六角圓柱頭鏍釘；
5-頂件板；6-凹模固定板；7-定位板；9-凸模固定板；12-模柄；
13，14，15-銷釘；16-模座；17-導套；18-凸模；19-凹模；21-導柱
圖4-5 彎曲模裝配圖
為了能夠較直觀反映彎曲模具三維設(shè)計，本模具設(shè)計也繪制了PRO/E三維圖，并作出爆炸圖。
圖4-6，圖4-7為彎曲模具PRO/E三維圖截圖：
圖4-6 彎曲模PRO/E立體圖（1）
圖4-7 彎曲模PRO/E立體圖（2）
下圖4-8，圖4-9為彎曲模具PRO/E三維圖爆炸圖截圖：
圖4-8 彎曲模PRO/E三維爆炸圖（1） 圖4-9 彎曲模PRO/E三維爆炸圖（2）
4.5.2 凹模（尺寸）設(shè)計
凹模采用矩形四方狀結(jié)構(gòu),采用左右兩邊各一塊結(jié)構(gòu)組成凹模，具體如零件圖所示。通過凹模固定板進行螺釘固定的方式來固定。考慮到凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用圓角結(jié)構(gòu)，凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。由前面計算得凹模圓角半徑取為9mm。凹模輪廓尺寸計算如下：
由于零件彎曲部分尺寸為33mm,所以凹模刃口部分略大于零件尺寸，取為34mm。單邊凹模厚度取為28mm,寬度為100mm,高度取為54mm。（由文獻[3，表5-10]得凹模工作部分深度，而頂件板高度取為20mm,所以凹模高度L＝25＋20＋9＝54mm）具體如零件圖所示。
凹模的材料選用Cr12，工作部分熱處理淬硬62HRC ~64HRC。
4.5.3 凸模（尺寸）設(shè)計
凸模結(jié)構(gòu)如圖所示，通過螺釘與銷釘固定在凸模固定板上。由于變曲件圓角半徑較小，所以凸模圓角半徑取與彎曲件圓角半徑相同，即，大于凸模最小圓角半徑，符合生產(chǎn)實際要求。凸模輪廓尺寸設(shè)計如下：
凸模寬度取與零件寬度尺寸相同，為33mm，橫向尺寸由前面計算得為，高度取為22+9+8+6+5＝50mm,其中22mm為凸模工作部分尺寸，9mm為凹模圓角半徑尺寸，8mm為定位板高度，6為螺釘高度，5為上模與下模最少間隙。
凸模的材料選用與凹模材料相同，為Cr12，工作部分熱處理淬硬58 HRC ~62HRC。
4.5.4 模架設(shè)計
模架是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖壓力，因此要求它們具有足夠的強度、剛度和足夠大的尺寸等等。
本彎曲模選用對角導柱模架，兩導柱，導套分別裝在上，下模座對角側(cè)
上模座：L×B×H=190mm×162mm×40mm
下模座：L×B×H=270mm×220mm×50mm
導 柱：d×L=32mm×190mm
導 套：d×L×D=32mm×77mm×45mm
4.5.5 凹模固定板設(shè)計
凹模固定板結(jié)構(gòu)類似于凹模結(jié)構(gòu)，左、右部分分別固定凹模左、右部分。模具工作的牢固、可靠主要看固定板對凸、凹模固定的可靠性，所以凹模固定板的設(shè)置也是模具設(shè)計的重要一環(huán)，而本彎曲模具更是如此。由于本模具中的凹模不同于一般凹模，它是由左右兩部分組成的，而凹模橫向尺寸是靠兩部分組合而來，所以凹模兩部分之間的配合就顯得非常重要了。
凹模固定板長、寬、高分別設(shè)計為30mm、100mm、54mm。
凹模固定板材料選擇45鋼
4.5.6 凸模固定板設(shè)計
凸模只有借助于凸模固定板才能安裝在上模板上，凸模固定板的厚度可取凹模的0.6～0.8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。
4.5.7 模柄的設(shè)計
模柄的作用是固定上模座于壓力機滑塊上時使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心保證一致。所以，模柄的長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔一致。為了保證較高的同軸度和垂直度，適用于中型模具，所以本模具采用壓入式模柄。本模柄與上模板壓入時呈H7／n6配合，模柄裝入后要與上模板一起磨平頂面，并與模柄軸線有良好的垂直度。
根據(jù)所選擇的沖床為J23-40，由文獻[2，表1.4-22]得，模柄孔尺寸為5070，由文獻[2，表5.2-24]得，選用模柄＝50mm，＝40mm，＝110mm。則模柄 A50110 JB/T 7646.1。材料為45，技術(shù)條件按JB/T 7653-1994的規(guī)定。
4.6 本章小結(jié)
本章對彎曲件加工工藝進行了全面的分析，根據(jù)零件的特點以及廠里的要求，詳細的設(shè)計和計算模具各部分結(jié)構(gòu)，設(shè)計出合理的彎曲模具。凸、凹模刃口尺寸直接影響彎曲件的質(zhì)量，所以本章難點與重點是對凸、凹模刃口尺寸的計算。
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。經(jīng)國務院批準，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
本設(shè)計就是本著這個思想對產(chǎn)品模具進行分析設(shè)計，力求設(shè)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(shè)計。摩托車7702轉(zhuǎn)向鎖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大長江公司的實際生產(chǎn)要求，設(shè)計出了最可行的加工方案。零件從坯料到完全成形，本設(shè)計共用到了兩套模具，即：沖孔落料復合模與彎曲模。本復合模具有生產(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，這非常符合大長江公司的實際生產(chǎn)要求，對大長江能保持全國摩托車行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進作用。
兩套模具的設(shè)計過程中使用了先進的CAD/CAM技術(shù)進行輔助設(shè)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(shè)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(shè)計中，使用先進的CAD/CAE/CAM技術(shù)進行輔助設(shè)計會是一條必經(jīng)之路。
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