2798 焊片沖壓成型工藝及模具設計

2798 焊片沖壓成型工藝及模具設計,沖壓,成型,工藝,模具設計 河南機電高等?？茖W校學生畢業(yè)設計中期檢查表學生姓名 王吉平 學 號 061304207 指導教師 原紅玲課題名稱 防塵罩注塑工藝與模具設計難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務書 有 無開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進度 快 按計劃進行 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 中 差中期成績評定：所在專業(yè)意見：負責人： 年 月 日河南機電高等?？茖W校學生畢業(yè)設計中期檢查表學生姓名 王吉平 學 號 061304207 指導教師 原紅玲課題名稱 焊片沖壓成形工藝及模具設計難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務書 有 無開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進度 快 按計劃進行 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 中 差中期成績評定：所在專業(yè)意見：負責人： 2009 年 4 月 11 日河南機電高等?？茖W校學生畢業(yè)設計中期檢查表學生姓名 王吉平 學 號 061304207 指導教師 原紅玲課題名稱 防塵罩注塑工藝與模具設計難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務書 有 無開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進度 快 按計劃進行 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 中 差中期成績評定：所在專業(yè)意見：負責人： 年 月 日河南機電高等?？茖W校學生畢業(yè)設計中期檢查表學生姓名 王吉平 學 號 061304207 指導教師 原紅玲課題名稱 焊片沖壓成形工藝及模具設計難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務書 有 無開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進度 快 按計劃進行 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 中 差中期成績評定：所在專業(yè)意見：負責人： 2009 年 4 月 11 日 焊 片 沖 孔 落 料 彎 曲 模 設 計 摘 要本設計題目為中焊片沖孔落料彎曲模設計。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖孔落料彎曲模設計的基礎知識，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。本設計運用沖壓成型工藝及模具設計的基礎知識，介紹了模具設計時要注意的要點，并較多的考慮了模具結構的調整性、易更換性及模具成本。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對外殼沖孔切邊模的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用 CAD 進行各重要零件的設計。關鍵詞：沖孔，落料，彎曲模 工藝分析 模具結構 The design of punching， bending and blanking die of Soldering Flake AbstractThe design the topic for the Design of the Trimming Die punching shell. The designer’s foundation knowledge is reinforced and is able to design more complex press die through the design. The design of the use of punch forming process and die design of the basic knowledge on the mold design to the main points of attention and more consideration of the mold structure, and easy to replace and the cost of mold. Size precision parts from the control point on the shell punching die trimming the size of all the major theoretical calculations carried out to determine the size of the working parts, the parts from the mold design process and the assembly process in detail, etc., and the application of CAD for the design of the important parts.Key words: Punch holes, Falls the material ，Bending die， process analysis , die structure 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計任務書系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學 生 姓 名 : 王吉平 學 號: 061304207 設計題目： 焊片沖壓成型工藝及模具設計 起 迄 日 期: 2009 年 3 月 11 日 ~ 5 月 20 日 指 導 教 師: 原 紅 玲 2009 年 3 月 11 日畢 業(yè) 設 計 任 務 書1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的：本設計題目為沖孔落料彎曲級進模設計，通過設計，應對沖壓工藝生產較為熟悉，能熟練使用相關設計手冊，獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。2．本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：（1）了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀；（2）分析鋼板的成形工藝并確定其工藝方案；（3）模具主要設計計算；（4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖；（5）模具的裝配及調試；（6）得出設計結論。設計題目：沖孔落料彎曲級進模設計材料：H62 料厚：1.2mm 產量：大批量所在專業(yè)審查意見：負責人： 年 月 日系部意見：系領導： 年 月 日河南機電高等?？茖W校畢 業(yè) 設 計 說 明 書畢業(yè)設計題目：焊片沖壓工藝及模具設計系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 062 學生姓名 王吉平 學 號 061304207 指導教師 原紅玲 2009 年 5 月 4 日插圖清單圖 1 焊片制件圖 ……………………………………………………………4圖 2 展開件圖及其尺寸………………………………………………………5圖 3 落料凸模 ………………………………………………………………8圖 4 落料彎曲凸凹?！?圖 5 凹模形狀尺寸 …………………………………………………………10圖 6 沖孔凸模示意圖 ……………………………………………………13圖 6 模具整體裝配 …………………………………………………………15圖 7 彈性橡皮插圖 …………………………………………………………18圖 8 模架 ……………………………………………………………………20插表清單表 1 模具材料的選用……………………………………………………22表 2 沖大孔凸模的加工工藝過程………………………………………23表 3 落料凹模的加工工藝過程…………………………………………23表 4 沖裁模試沖時出現(xiàn)的問題及調整方法……………………………25機 械 加 工 工 序 卡 工序名稱 精車 工序號 03零件名稱 沖大孔凸模 零件號 00-08零件重量 同時加工零件數(shù) 1材 料 毛 坯牌 號 硬 度 型 號 重 量Cr12設 備名 稱 型 號夾 具名 稱輔 助工 具車床 CA6140 三爪卡盤 游標卡尺、 千分尺安 裝 工 步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走 刀長 度 走 刀次 數(shù) 切 削 深 度 進給量 主 軸轉 速 切 削速 度 基 本工 時一次 1車外圓 m18?外圓車刀游標卡尺、千分尺65mm 1 1mm0.05㎜/ min820r/min一次 1 車外圓 0外圓車刀游標卡尺、千分尺58mm 2 1mm0.05㎜/ min 820r/min一次 1 車外圓 m5.8?外圓車刀`游標卡尺、千分尺35mm 1 1mm0.05㎜/ min820r/min設 計 者 王吉平 指 導 教 師 共 1 頁 第 1 頁零件號 零 件 名 稱 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 06 沖孔凹模工序號 工 序 名 稱 工序內容 車間 設備 量 具 工 時1234567891011下料鍛造熱處理銑削平磨鉗工具銑熱處理平磨線切割研磨鋸床下料 Φ56㎜×95㎜鍛成 105㎜×100㎜×18mm退火,硬度≤229HBS銑外型尺寸 125㎜×80㎜×16mm光上下表面，磨兩對側劃線，去毛刺，做螺紋孔及銷釘孔銑個型孔，線切割穿絲孔淬火，回火，60～64HRC磨光表面，及基準面找正切割各型孔研磨各型孔下料車間鍛造車間熱處理車間模具車間模具車間模具車間模具車間熱處理車間模具車間模具車間模具車間鋸床空氣錘熱處理爐銑床磨床銑床熱處理爐磨床線切割鋼尺鋼尺硬度測量儀游標卡尺游標卡尺游標卡尺硬度測量儀0.5210522512222編制 王吉平 校對 審核 批準 河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書1 1 緒論隨著科學技術的不斷進步工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術新工藝，新材料新設備的不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷更新和發(fā)展。目前，國內外對沖壓理論的發(fā)展非常重視，但我國的沖壓生產技術與發(fā)達國家相比之下仍有一定的距離。1.1 國內沖壓模具的沖壓現(xiàn)狀個發(fā)展趨勢1.1.1 國內沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人。但總體來說我國模具行業(yè)的發(fā)展仍有以下方面的不足之處：1.沖壓行業(yè)的自動化、 機械化程度低，成產集中度較低，沖壓行業(yè)大多數(shù)企業(yè)設備比較落后，能耗高，材料利用率低，環(huán)境污染嚴重。工藝裝備落后，組織協(xié)調能力較差。2.大型，精密模具仍依賴進口，模具標準化程度較低。3.科技成果轉化慢，先進工藝應用緩慢。4.專業(yè)人才缺乏嚴重缺乏，業(yè)內掌握先進設計技和數(shù)字化技術的高素質人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要。5.模具精度不高且壽命低。6.原材料，能源和人工等成本持續(xù)上升，而模具價格卻持續(xù)下降，模具企業(yè)的總體利潤不斷下降。為了發(fā)展，模具企業(yè)必須從以前的經驗型和模仿型設計向自主創(chuàng)新設計方向發(fā)展，積極采用高新技術已成為一種發(fā)展趨勢。1.1.2 國內沖壓模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但和發(fā)達國家相比，我國的模具發(fā)展仍有很大的發(fā)展空間。隨著社會的飛速發(fā)展，產品結構的戰(zhàn)略性調整更為重要，使結構復雜，精密度高的高檔模具得到了更好的發(fā)展。模具行業(yè)應緊緊跟隨著市場的需求來不斷的提高和發(fā)展，并上規(guī)模上檔次。開發(fā)和應用模具 CAD/CAM/CAE 技術，縮短模具的設計和制河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書2 造周期。1.2 國外沖壓模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。因此，模具行業(yè)的發(fā)展狀況已經成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展速度的標尺。目前國外的模具行業(yè)出現(xiàn)了較快的發(fā)展，國外的沖壓模具具有生產效率高，生產工期短，人均產值高的特點。其企業(yè)分工較細，技術精益求精，客戶相對穩(wěn)定，CAD/CAM/CAE 和高速切削加工技術應用廣泛。模具的設計、加工及各種管理向數(shù)字化方向發(fā)展。告訴、高精度已經智能化的各種模具加工設備得到了進一步的發(fā)展和推廣應用。但目前發(fā)達國家的模具正向發(fā)展中國家加速轉移。其表現(xiàn)方式為：一是建廠。而是投資，三是采購，近年來這一趨勢更加明顯。因此我國的模具企業(yè)應抓住機遇，借助并學習國外先進的技術，加快自己的發(fā)展步伐。1.3 級進模具設計與制造方面級進模具使在普通模具的基礎上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、高壽命的模具，是技術密集型模具的重要代表，是沖模的發(fā)展方向之一。這種模具除進行沖孔落料工作之外還可以根據(jù)零件的結構特點個成型性質來完成壓筋，沖窩，彎曲和拉深等成型工序沖壓時，將帶料或條料由模具的入口端送入后，在嚴格控制步距精度的條件下按照成型工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經沖或切斷后，便可沖制出符合產品要求的沖壓件。為保證多工位級進模的正常工作，模具必須具有高精度的導向各準確的定距系統(tǒng)，配有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以級進模與普通模具相比要復雜。其具有如下特點：（1）生產效率高 在一副模具中可以完成包括沖裁，彎曲，拉深，和成型等多道沖壓工藝，減少了使用多副模具的周轉和重復定位的過程，顯著提高了生產效率和設備的利用率。（2）模具使用壽命長 由于在級進模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復合膜的最小壁厚問題，設計時還可以根據(jù)模具強度和模具的裝配需要流出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。（3）沖件的精度高 級進模通常具有精度高的內外導向（除模架的導向精度要求高外還必須對小凸模實施內導向保護）和準確的定距系統(tǒng)，以保證產品零件的加工精度和模具壽命。級進模主要用于沖制厚度較薄（一般不超過 2mm） 、產量大、形狀復雜、精度要求高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件其精度可達 IT10 級。（4）自動化程度高 操作安全 級進模常采用告訴沖床成產沖壓件，模具采用了河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書3 自動送料、自動出件、安全檢測等裝置，具有較高的生產效率。（5）設計制造難度大 級進模的結構相對較復雜，鑲塊多，模具制造精度要求很高給模具的制造，調試級維修帶來了一定的難度。同時，要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損后要求更換迅速、方便、可靠，所以模具工作零件必須選材好（常采用高強度的高合金模具鋼、高速鋼、硬質合金等材料） ，必須用應慢走絲線切割加工，成型磨削，坐標鏜，坐標磨等先進加工方法制造模具。綜上所述，級進模的結構較復雜，模具設計各制造的技術要求較高，同時對沖壓設備、原材料也又相應的要求，模具的成本較高，因此，在模具設計前必須對共建進行全面的分析，然后合理的確定該共建的沖壓成型工藝方案，正確設計結構各模具零件的加工工藝過程，以獲得最佳的技術經濟效益。2 制件的總體分析河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書4 制件圖 1該制件為焊片。形狀簡單、對稱是由圓弧，直線組成。沖孔件內外形所能達到的經濟精度為 IT11-IT14,可以認為該零件的精度要求 能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注，等情況也均符合沖裁件的工藝要求，故決定采用沖壓方式進行加工。制件形狀為 u 形，圓孔分布比較均勻。形狀簡單，對精度要求不高，材料的利用率高。 從制件圖上可以看出，必須先通過落料和沖工藝孔，然后再進行彎曲，需要組合模具，很明顯彎曲決定了零件的總體形狀和尺寸，所以在此先主要對彎曲工藝進行分析。包括彎曲件的精度、圓角半徑、板料的纖維方向與彎曲線夾角、彎曲的直邊高度、其他工藝性等。制件的材料為優(yōu)質 H62。H62 普通黃銅；有良好的力學性能，熱態(tài)下塑性好，冷態(tài)下塑性也可以，切削性好，易釬焊和焊接，耐蝕，但易產生腐蝕破裂。此外價格便宜，是應用慣犯的一個普通黃銅品種。用于各種深引伸和彎折制造的受禮零件，如銷釘、鉚釘、墊圈、螺母、導管、氣壓表彈簧、篩網、散熱器零件等。將彎曲部分展開的尺寸及其現(xiàn)狀如圖所示:河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書5 圖 2.展開件圖及其尺寸該工件未標出沖裁件拐角處的圓角，可得到工件的最小圓角半徑R≥0.25t＝0.25×1.2＝0.3mm,因為工件沒有明顯的要求，為了使模具設計簡單，本工件取 R=1mm3 工藝方案的確定河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書6 該零件所需的沖壓工序是落料，沖孔，彎曲，可以擬定以下三種工藝方案：方案一：用簡單的模具分三次加工，即落料——沖孔——拉伸方案二：分兩步，即沖孔落料——拉伸方案三：用沖孔、落料拉伸級進模方案一，生產效率低，工件的累計誤差大，操作部方便，由于該工件為大批量生產，方案二，方案三更具有優(yōu)越性。綜合考慮模具的形位精度和尺寸精度，以及生產效率，以及模具的復雜程度，第三種方案比較優(yōu)越，零件是形狀簡單，對稱，容易保證精度。該零件的沖壓生產采用方案三的級進模為佳。排樣計算3.1 排樣設計零件的形狀簡單對稱，沒大的變化，選用直排的方式?？梢蕴岣卟牧系睦寐剩瑴p少廢料。查表 2.9 取得的搭邊值為 1.0，1.2。計算條料寬度：B=14.5+2×1.2=16.9mm，取 17mm步距；S=30+1=31mm材料利用率的計算：根據(jù)一般的市場供應情況，原材料選用 1000mm×2000mm×1.2mm 銅板，每塊可以剪切成 200mm×1000mm 規(guī)格的條料 10 條，材料的利用率可達 99.5%。計算沖壓件毛胚的面積：A=10×11+5×5.5+（14.5/2） ×π=302.05mm 一個步距的22材料利用率 η=nA/BS×100%=1×305.05/17×31×100%=57.88%3.2 計算凸，凹模刃口尺寸查表模具大典表 18.3-24 得間隙值 Zmin=-0.14mm Zmax=0mm3.2.1 沖孔 φ8.5 凸凹模刃口尺寸的計算由于制件結構簡單，精度要求不高，所以才用凸模凹模分開加工的方法制作凸凹模，凹模刃口尺寸計算如下：查表 2.5 得凸，凹模制造公差：δ 凸=0.020mm δ 凹=0.020mm校核：Zmax-Zmin=0.14，而 δ 凸+δ 凹=0.04mm河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書7 滿足 Zmax-Zmin≥δ 凸+δ 凹的條件查表 2.6 得：磨損系數(shù) x=0.5.按式 2.5 d =（dmin+xΔ） =(8.5+0.5×0.14) =8.57 mm凸 0δ 凸?02.?02.?d =( d +Zmin) =(8.57+0.04) =8.61 mm凹 凸 δ 凹?002.?02.?3.2.2 外形凸凹模刃口尺寸的計算對外輪廓的落料，由于形狀較復雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設備的精度要求，其凸凹模刃口部分的尺寸計算如下：當以凹模為基準件時，凹模磨損后刃口尺寸都增大，因此都屬于 A 類尺寸。工件圖中未標注公差的尺寸。查相關文獻得出其極限偏差：10 ,9.4 ,5 ,14.513.0??13.0??.,30 ,R2 .13.0??15.030??查表 2.6 得磨損系數(shù) X 為：當 Δ=0.26 時，X=0.75；當 Δ=0.20 時,X=1；當 Δ=0.3 時 X=0.75。按式子 A =（A -XΔ）jmax40Δ ／?10 =（10-0.75×0.26） =9.805凹 065.?065.?R2 =（2-0.5×0.3） =1.85凹 1.01.05 =（5-1×0.2） =4.8凹 5.5.14.5 =（14.5-0.75×0.26） =14.305凹 06.?065.?30 =（30-0.75×0.3） =29.775凹 75.07.09.4 =（9.4-0.75×0.26） =9.20凹 6.?65.?落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是：9.805，9.2，1.85，4.8，14.305，29.775不必標注公差，但是在技術條件中注明，凸模實際刃口尺寸與凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Z =0.14mm。其形狀尺寸如圖 所示：min河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書8 圖 3.沖孔凸模河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書9 圖 4.沖孔彎曲凸凹模河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書10 圖 5.凹模尺寸河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書11 4 彎曲工藝計算視中性層長度不變條件計算 R／t=2.6／1.2=2.33查表取 X=0.45ρ=r+kt=（2+1.2×0.45）＝2.54毛坯尺寸 L =L +L總 弧 直=7.9756+1.46=9.43564.1 凸模圓角半徑由于此工件的 R／t=2／1.2=1.7 較小，且 R 為 2mm，大于彎曲半徑（r =0.6t=0.6×1.2=0.72mm） 。故凸模圓角半徑為 r =R=2mm。min 凸4.2 凹模圓角半徑 凹模圓角半徑 r 一般按材料的厚度 t 計算選取，因為材料厚度是 1.2mm，所以 r凹=（2-3）t，故凹模圓角半徑取 r =3.2mm。凹 凹4.3 凹模工作部分的設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，此彎曲件；直邊高度是 1.46mm，板厚 1.2mm，查表 3.12 得底部最小厚度 h =4，因此，凹模工作部分深度 h =6+4=10mm0 凹4.4 凸凹模間隙當工件精度要求不高或者校正彎曲時，生產中長采用調整凸凹模間隙的辦法來解決回彈問題。設計彎曲模結構時，把凹模做成可調式，由于凹模設計為可調式，故也可以將凹模間隙值 Z／2 初選為材料的厚度 t，即 Z／2=1.2mm。4.5 凸凹模模向尺寸及其公差 工件標注外形尺寸時，以凹模為基準進行計算，間隙取在凸模上，查表 2.5 得，δ =0.02mm，δ =0.02mm.凹模模向尺寸：L =（L-0.75Δ ） =（6.4-凸 凹 凹 δ0?0.75×0.26） 凸模模向尺寸： 02.?L =（ L - Z ） =（6.205-2.4） =3.805 mm凸 凹 min0δ?02.?02.?4.6 彎曲回彈值的計算 小變形程度（r／t≥10）時，回彈大，先計算凸模圓角半徑，在計算凸模的高度，河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書12 大變形程度（r／t＜5）時，卸載后圓角半徑變化小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化，彎曲時彎曲中心角為 180°查模具大典，取回彈角 3°4.7 彎曲力的計算 U 形件校正彎曲時，在進行校正彎曲前是自由彎曲，彎曲力 F彎 自F =0.7kBt σ ／（r+t）=0.7×1.3×9.4×1.2 ×340／（2.6+1.2）=1.1kN彎 自 2b 2頂件力 F 可以近似取彎曲力的 30%-80%即 F =（0.3-0.8）F =(0.33-0.88)kN 取 F頂 頂 彎 自=0.8kN頂校正彎曲時，校正彎曲力的最大值在壓力機工作到下至點的位置，且校正力遠遠大于自由彎曲力，而在彎曲工作過程中二者是同時存在的，因此，查表 3.7 的 P=40Mpa，所以校正力為 F 校=Ap=（6×6.4）×40=38.4×40=1.536kN對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大的多，故頂件力可以忽略但是這里為了保險起見，在計算壓力機公稱壓力時還是要將頂件力考慮進去。F≥（1.2-1.3） （F +F ）=（1.2-1.3）×（1.536+0.8）=（2.8-3.04）kN校 頂4.8 沖壓力的計算落料力：F =Ltσ =100.6×1.2×340＝41.05kN 落 b沖孔力：F =Ltσ =8.5π×1.2×340＝10.89 kN沖沖孔時的推件力 F =nk F推 推 沖取直筒形刃口的凹模刃口形式，有表 2.21 查得 h=6 則 n= = =5 個th2.16查表 2.7 得 k =0.05推F =nk F =5×0.05×10.89＝2.723kN推 推 沖落料時的卸料力F =k F卸 卸 落查表 2.7，取 k =0.05卸故 F =k F =0.05×41.05=2.053kN卸 卸 落總的沖壓力為：F = F +F + F +F + F + F =59.756kN總 落 沖 推 卸 彎 自 頂為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖壓力大 30%左右，即F =1.3×59.756=77.6828kN‘總 ’河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書13 圖 6.沖孔凸模4.9 壓力中心的計算用解析求模具的壓力中心坐標，按比例畫出工件的尺寸，選用 xoy，如圖所示，因為工件左右對稱，即 X =0 故只需計算 Y 將工件沖裁周邊分成若干段00L =9.4mm，Y =0；11L =20mm, Y =5mm22L =4.4mm, Y =10mm33L =10mm, Y =12.5mm44L =43.02mm ,Y =24.44mm55L =26.69mm,Y =22.75mm66河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書14 Y =( L Y + L Y + L Y +L Y +L Y +L Y )／(L +L +L + L +L c12345612345+L )6=16.982mm5 模具總體設計根據(jù)上述分析，本零件包括沖孔，落料，彎曲三個工序，可以采用級進模，板料以導料板導向，并從剛性卸料板下面送至擋塊右側定位上模下行時，板料背板料河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書15 被切斷，并隨即將所切斷的毛坯料彎曲成形，與此同時，沖孔凸模在板料上沖出孔，上模回程時，卸料板卸下板料廢料，推件銷在彈簧的作用下推出工件，U 形彎曲件，如圖：圖 6.模具整體裝配6 模具主要零部件的結構設計凸模，凹模，凸凹模的結構設計 包括以下幾個方面：6.1 落料凸模的結構設計河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書16 在落料凸模內部，由于設置推件銷，所以凸模刃口設計用直通形刃口，刃口高度h=6mm，該模具的結構簡單易采用整體式查表 2.22 得 k=0.4即 凹模高度 H=kb=0.4×30=12mm，查看模具設計與制造，取整 H=25mm凹模壁厚 C=1.5H=18mm凹模的外形尺寸的確定：凹模的外形長度 L=b+2c=30+2×34=98mm凹模的外形寬度 B=步距+工件寬+2c ?。翰骄?12 工件=9.4凹模整體尺寸的確定：凹模的外形長度 L=98mm凹模的外形寬度 B=12+9.4+2×34=89.4mm凹模整體尺寸標準化，取為；125×100×256.2 沖孔 φ8.5 凸模的設計為了增加強度和剛度，凸模非工作部分的直徑應該制成逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以選用 B 形圓凸模，凸模固定板厚度取 28mm。6.3 凸模的長度根據(jù)結構上的需要來確定。L=h +h =28+28=53mm凸 模 固 定 板 落 料 凹 模6.4 凸凹模的結構設計本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模落料凹模，還有一堆凸凹模，根據(jù)結構的需要，凸凹模的結構如下圖所示，確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。7 橡皮的選用和計算橡皮允許承受的復合較彈簧大，且安裝調試方便，在沖裁模具中應用很廣泛。7.1 橡皮的平面尺寸河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書17 平面尺寸按其所產生的壓力計算。F=S×q所以 S=F/q 有此公式可以求出 D（F 是所需要的卸料力或者頂件力）式中 D——橡皮直徑;S——橡皮的截面積；q——與 橡皮的壓縮量有關的單位壓力，按橡皮的壓縮彈性曲線選用。7.2 橡皮的高度橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結構空間要求，并考慮橡皮的壽命。7.2.1 橡皮最大壓縮量 橡皮最大壓縮量不宜超過自由高度 H 的 35%—45%。7.2.2 橡皮安裝在模具上 一般應預先壓縮（10%—15%）H，使預壓的壓力達到所需的卸料力。7.2.3 壓縮工作行程為 H1=（25%—30%）H1橡皮的自由高度為： H=H1/（0.25——0.30）式中 H1——橡皮的壓縮工作行程，由模具結構可知；H 橡皮的自由高度。上式算出的高度按下式校核7.2.4 高度校核高度校核 0.5≤H/D≤1.5（D 為橡皮的直徑 ） 。7.2.5 高度范圍若 H＜0.5D，可適當?shù)姆糯箢A壓量，再重新計算；如果 H＞1.5D，則將高度分成若干塊，每段間墊宜 2 鋼墊圈，以免失穩(wěn)。本模具有三處用到橡皮，它們分別如下圖所示：河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書18 (1)彈性卸料板(2)打料桿處彈頂橡皮河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書19 (3)落料凸模處彈頂橡皮河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書20 8 模架的設計模架的各個零件標記如下：后側導柱模架：上模座：100×100×30下模座：125×100×35導柱：22×130導套：2×80×28圖 7.模架河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書21 9 沖壓設備的選擇參考模具大典選擇型號為：J23-10 開式雙柱可傾液壓機可以滿足使用要求，其主要技術參數(shù)如下：公稱壓力:100kN滑塊行程：40mm最大封閉高度：180mm封閉高度調節(jié)量：35mm立柱間距：180mm工作臺尺寸：240×Φ370墊塊尺寸：35×170模柄尺寸：Φ30×55最大傾角 35°河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書22 10 模具設計總結我國考古發(fā)現(xiàn)，早在 2000 多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領先。1953 年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于 1958 年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于 20 世紀 60 年代開始生產精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了 300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字，下同。 ）各類沖壓模具的生產能力。 一、沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經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。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 現(xiàn)將 2004 年我國沖壓模具市場情況簡介如下： 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004 年我國沖壓模具總產出約為 220 億元，其中出口 0.75 億美元,約合 6.2 億元. 根據(jù)我國海關統(tǒng)計資料,2004 年我國共進口沖壓模具 5.61 億美聯(lián)社元, 約合 46.6 億元.從上述數(shù)字可以得出 2004 年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為 266.6 億元.其中國內市場需求為 260.4 億元,總供應約為 213.8 億元,市場滿足率為 82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具 ,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產 ,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005 年沖壓模具出口達到1.46 億美元, 比 2004 年增長 94.7%就可說明這一點; 三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 二、沖壓模具水平狀況 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單套重量達 50 多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內也能生產了。精度達到 1~2μm，壽命 2 億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。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也已達到相當高的水平。 1、 模具 CAD/CAM 技術狀況 河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書23 我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展已有 20 多年歷史。由原華中工學院和武漢 733 廠于1984 年共同完成的精神模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于 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。20 世紀 90 年代以來，國內汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM 技術。國家科委 863 計劃將東風汽車公司作為 CIMS 應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具 CAD/CAPP/CAM 集成系統(tǒng)于 1996 年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997 年一汽引進了板料成型過程計算機模擬 CAE 軟件并開始用于生產。 21 世紀開始 CAD/CAM 技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了 CAD/CAM 技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE 能力。 模具 CAD/CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，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，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 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。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了 CAD/CAM 技術/DL 圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維 CAD，多數(shù)企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。 在沖壓成型 CAE 軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、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權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合，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，樣樣制作難等問題，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中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 2、模具設計與制造能力狀況 在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書24 力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD 處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊技術也得到了應用。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè),是工業(yè)生產的重要工藝裝備.先進國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨立的行業(yè).日本工業(yè)界認為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會的動力”.美國工業(yè)界認為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”.在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱.在我國.1998年3月在《國務院關于當前產業(yè)政策要點的決定》模具被列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位,生產和基本建設序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經濟的重要位置.目前,我國沖壓模具在產值占模具總產值的40%以上,處于主導地位.沖壓是一種先進的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產品質量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點,在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產品的生產中得到了廣泛的應用.據(jù)統(tǒng)計,薄板成型后,制造了相當于原材料的12倍的附加值,在國民經濟生產總值中,與其相關的產品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產值占總產值的59%.隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛河南機電高等專科學校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書25 的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖、中信重型礦山機械廠的生產實習，我對于冷沖模具、塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導老師的細心指導下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設計工作者應有的素質。設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。致謝首先感謝本人的指導老師原紅玲老師，她仔細審閱了本文的全部內容，并對我的設計內容提出了許多建設性意見。原紅玲老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴于律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定操作技能。最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！河南機電高等?？茖W校模具專業(yè)畢業(yè)設計說明書26 參考文獻【1】中國機械工程協(xié)會、李春勝、黃德彬主編.金屬材料手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004.11【2】肖祥芷、王孝培主編.中國模具工程大典第 4 卷.北京：電子工業(yè)出版社，2007.3【3】機械工業(yè)部編.機械產品目錄（1996）第 5 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