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

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I ............................................................. 緒 論 ............................................................... 1 具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jì)與制造方面 ......................................... 2 壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)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?jī)?nèi)容 ............................................ 6 2 沖壓工藝設(shè)計(jì)和沖壓力的計(jì)算 .......................................... 7 壓件（ 汽車備輪架加固板 ）簡(jiǎn)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(jì)算 .............................................. 8 定其搭邊值 .................................................... 9 定排樣圖 ..................................................... 10 用率的計(jì)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(jì) ............................................. 13 具零件刃口尺寸計(jì)算 ........................................... 13 寸計(jì)算原則 .............................................. 13 模具間隙的選擇 ............................................ 13 寸分類 .................................................. 14 、凹模尺寸計(jì)算 .......................................... 15 模工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ....................................... 16 模的計(jì)算和校核 .......................................... 16 模的計(jì)算和校核 .......................................... 17 凹模的計(jì)算和校核 ........................................ 17 章小結(jié) ....................................................... 19 4 模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì) ................................................... 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(jì) ................................................. 21 向零件的設(shè)計(jì) ............................................ 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(jī)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(xiàn) .............................................................. 33 致 謝 ................................................................ 34 1 1 緒 論 沖壓是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工方法之一，它利用壓力機(jī)通過模具對(duì)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(jì)，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(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)械工業(yè)和國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)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(dòng)力。近 10年來，中國(guó)模具工業(yè)一直以每年 15%左右的增長(zhǎng)速 度快速發(fā)展。有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前模具總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國(guó)，其中，汽車、摩托車、家電行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，占整個(gè)模具市場(chǎng)份額的 80%以上。當(dāng)今世界正進(jìn)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(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)正成為世界模具大國(guó)。近年來，外資對(duì)我國(guó)模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化，這代表著我國(guó)模具行業(yè)迎來新一輪的發(fā)展機(jī)遇，也代表著面臨國(guó)外先進(jìn)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(jì)方面和其它加工方法想比較都有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在壓力機(jī)的簡(jiǎn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化； 操作簡(jiǎn)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(duì)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識(shí)，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(jìn)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(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與交 叉融合，推動(dòng)了先進(jìn)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(guó)內(nèi)外對(duì)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(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來國(guó)內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計(jì)算機(jī)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(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝 方案成形的質(zhì)量問題，并通過在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試驗(yàn)費(fèi)用，也縮短了制模周期 [2]。 研究推廣能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)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(guó)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(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝 [3]。其中，精密沖裁加工零件的厚度可達(dá) 25度可達(dá) 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(jì)效果；采用爆炸等高效成形方法對(duì)于加工各種尺寸大、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)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(jìn)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(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的一種先進(jìn)工藝技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)的成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)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(shí)利用反復(fù)成形技 術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無回彈成形。無模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以 快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形 [4 模設(shè)計(jì)與制造方面 沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖模的設(shè)計(jì)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(dòng)、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(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)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(jiǎn)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(jí)進(jìn)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(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá) 2μm ，多功能級(jí)進(jìn)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(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精密多工位級(jí)進(jìn)模，如某機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)化多功能級(jí)進(jìn)模，其主要零件的制造精度可達(dá) 2～ 5μm ，進(jìn)距精度 2～ 3μm ，總壽命達(dá) 1億次。我國(guó)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(jì)制造的方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)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(duì)模具加工質(zhì)量和壽命的影響很大，世界各主要工業(yè)國(guó)因此在此方面的研究取得了較大進(jìn)展，開發(fā)了許多的新鋼種，其硬度可達(dá)70。如火焰淬火鋼可局部硬化，且無脫碳；我國(guó)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(diǎn)。與此同時(shí)，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(zhǎng) [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(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)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(cè)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(dá)到 10μm ，最好的表面粗糙度 μm ），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(shí)現(xiàn)硬材料加工；電火花銑削加工是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)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(biāo)磨床及自動(dòng)拋光機(jī)等先進(jìn)設(shè)備技術(shù)；模具加工中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大發(fā)展，現(xiàn)代三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外， 其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗震能力、嚴(yán)密的除塵措施和簡(jiǎn)單的操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)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(qiáng)度樹脂澆注成型的樹脂沖模用在國(guó)產(chǎn)轎車調(diào)試中，具有制造精度較高、周期短、費(fèi)用低等特點(diǎn)，達(dá)到 90年代國(guó)際水平，為我國(guó)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(jì)算 機(jī)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(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品、模具結(jié) 4 構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從而顯著縮短模具設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械手乃至機(jī)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(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)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(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá) 97%；工稱壓力為 250000次 /上。在多功能壓力機(jī)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(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)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(zhǔn)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(duì)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(duì)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(shí)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(jì)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(jì)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(jìn)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(duì)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(jī) 5 器中的裝配關(guān)系，可以進(jìn)一步明確沖壓件的要求，并且在沖壓件工藝性較差時(shí)向設(shè)計(jì)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(shí)，一般應(yīng)對(duì)樣件測(cè)繪后繪制出圖樣，作為分析與設(shè)計(jì)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(duì)確定沖壓件變形程度與工序數(shù)量、計(jì)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(dòng)化程度等是確定工序組合程度、選擇各工序壓力機(jī)型號(hào)、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(jì)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(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)資料與手冊(cè) 制定沖壓工藝過程與設(shè)計(jì)模具時(shí)，要充分利用與沖壓有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)資料與手冊(cè)，這有助于設(shè)計(jì)者進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、確定材料與尺寸精度、選用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和典型結(jié)構(gòu) ，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程、縮短設(shè)計(jì)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(jì)性分析 了解沖壓件的使用要求及在機(jī)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(jìn)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(jìn)行必要的工藝計(jì)算，因此，實(shí)際確定時(shí)通常先提出幾種可能的方案，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)行 : ? 工序的先后順序應(yīng)保證每道工序的變形區(qū)為相對(duì)弱區(qū)，同時(shí)非變形區(qū)應(yīng)為相對(duì)強(qiáng)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(duì)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?zèng)_孔。 ? 對(duì)于帶孔的彎曲件，孔邊與彎曲變形區(qū)的間 距較大時(shí)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(duì)于多角彎曲件，應(yīng)從彎曲時(shí)材料的變形和運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方面來考慮安排彎曲的先后順序，一般是先彎外角。再?gòu)潈?nèi)角。 ? 沖壓件需要整形或校平等工序時(shí)，均應(yīng)安排在工件基本成形以后進(jìn)行。 課題的主要研究?jī)?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(jì)，他融合了沖壓成形原理、沖壓工藝、沖壓模具設(shè)計(jì)等內(nèi)容。因此要做好此設(shè)計(jì)，就必須掌握沖壓工藝過程編制、復(fù)合模具設(shè)計(jì)的基本方法。故首先 對(duì) 汽車備輪架加固板 進(jìn)行沖壓工藝分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，得出各種參數(shù)，合理 的選擇沖壓設(shè)備，確定壓力機(jī)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(jì)和沖壓力的計(jì)算 壓件（ 汽車備輪架加固板 ）簡(jiǎn)介 備輪架加固板（如圖 主要作用是增加汽車備輪架強(qiáng)度。，本次設(shè)計(jì)的備輪架加固板為中國(guó)第一汽車制造廠生產(chǎn)汽車的一個(gè)零件，對(duì)其進(jìn)行測(cè)繪、研究。 1）備輪架加固板的特性如下： 外形簡(jiǎn)單。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則對(duì)稱。 備輪架加固板造價(jià)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(hào) 狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度τ /拉強(qiáng)度 σ1/長(zhǎng)率 δ（ %） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08 已退火 260~360 330~450 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(duì)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(xì)長(zhǎng)的旋臂與窄槽，模具結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)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(huì)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(duì)沖壓件（備輪架加固板）的工藝分析后，結(jié)合產(chǎn)品圖進(jìn)行必要的工藝計(jì)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(jìn)行采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)間，制造精度高，成本相應(yīng)減少，提高了勞動(dòng)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(jì)又不實(shí)惠。 一個(gè)工件往往需要經(jīng)過多道工序才能完成，編制工序方案時(shí)必須考慮兩種情況：?jiǎn)喂ば蚰７稚_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(jì)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(jìn)行以下決定：落料、沖孔一次成型， 件的毛坯尺寸計(jì)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(shí)際尺寸，根據(jù)《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知毛坯尺寸計(jì)算如下： 毛坯的長(zhǎng)度： L=150+106×2=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(jī)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(shí)，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(jì)手冊(cè)》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(jì)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?jǐn)?shù)稱為材料利用率。由于板料沖裁時(shí)板厚時(shí)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(gè)工件，排樣不同時(shí)，材料利用率也會(huì)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(jì)的重要參數(shù)，以下便通過計(jì)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(zhǔn)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(jì)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=256×362-(48+191)×73/2×2322×2-(л×142)×2-(л×2 -(л× (л×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(jì)模具和正確選用壓力機(jī)，就必須計(jì)算沖裁力。計(jì)算公式如下： 0P 公式 （ 2） 式中 沖裁力（ N）； ? — 材料抗剪強(qiáng)度（ L — 材料輪廓長(zhǎng)度（ t — 材料厚度 （ 。 本次設(shè)計(jì)中，工件的輪廓長(zhǎng)度： 06+72+150+72+106+165+8+3+150+43+8+5 +65= 1×л× 2+21×л +28×л× 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(jì)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(jì)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(gè)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(jì)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(shí)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(duì)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(jì)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(jì) 具零件刃口尺寸計(jì)算 寸計(jì)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(shí)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(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。 3）沖裁時(shí)，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(shí)，應(yīng)考慮： 1）落料制件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 2）設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模基本尺寸則應(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(shí)，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(zhǔn)計(jì)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(shí)，凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)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(duì)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(shí)，沖件比較平直、光潔、毛刺很小，且所需沖裁力小。間隙過小時(shí)，在斷面出現(xiàn)擠長(zhǎng)的毛刺。間隙過大時(shí)，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(duì)沖裁力的影響 當(dāng)間隙小于合理間隙時(shí)，不僅沖裁力增大，而且剪切力減小。 3）間隙對(duì)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(rùn)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 Ⅲ 型，間隙適中， R 減小， α 正常，拉毛正常。則根據(jù)《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》，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(jìn)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(jì)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(jì)算分開加工的尺寸： =110+據(jù)《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表得：當(dāng) t=， 22 1/21/2《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得δ需滿足以下兩式： δ≤ 2即 δ≤ ≤△ △ =表取 δ≤ 較 δ≤ δ≤ δ= m a x m i ? ? ?=2 N N? ? ?公式 （ 7） 其中， E=11， 表按 △ =δ= 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(jì)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(jì)與計(jì)算 模的計(jì)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(tái)肩的凸模，此凸模與固定板緊配合，上端帶臺(tái)肩，以防拉下，基本形狀如圖 示： 2）凸模的長(zhǎng)度計(jì)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(jìn)入凹模的深度為 1 則沖孔凸模總長(zhǎng)為： L= =20+28+1=98 ·則根據(jù)《模具設(shè) 計(jì)大典》，落料、沖孔模凸模選擇圓凸模 AⅡ 11×98Ⅱ 21×98號(hào)為 8057 · 圖 4 凸模圖 3）凸模強(qiáng)度校核 凸模長(zhǎng)度確定后，為防止縱向失穩(wěn)和折斷，應(yīng)進(jìn)行凸模承壓能力和抗彎能力的校核 。沖裁時(shí)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(shí)，接觸應(yīng)力大于平均壓應(yīng)力，因而強(qiáng)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(shí)，強(qiáng)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(jì)中，凸模材料選取0。本次凸模校核采用以下公式進(jìn)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(duì)于常用合金模具鋼，可取 1800~2200 則 ? =4（ 1） ×300=50沖件料厚（ >經(jīng)查表取壁厚為 35 則凸模長(zhǎng) L=98+2×35=168 B=75+2×35=145 則凹模外形尺寸為 L×B×h=168×145×48 對(duì)照矩形落料凹模外形尺寸表，將上述尺寸改為 500002 凹模的計(jì)算和校核 凸凹模存在于復(fù)合模中，在本次設(shè)計(jì)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(kuò)大，所以從強(qiáng)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(shí)，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(shí)，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(shí)，選為柱形孔口錐形凹模，刃口強(qiáng)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(gè)沉頭螺釘 ，緊固在凸凹模固定板上，以保證卸料時(shí)凸凹模的穩(wěn)定及下次沖壓時(shí)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(jì)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(yàn)，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(jì)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(jì)算進(jìn)行強(qiáng)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(jì) 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(shí)綜合考慮沖壓件的形狀特點(diǎn)、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