導(dǎo)向板的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)【帶雙圓孔U形槽板-落料沖孔、彎曲復(fù)合模含2幅模具11張CAD圖帶工藝卡】
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第 1 頁(yè) 1 緒 論1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展工業(yè)現(xiàn)狀的重要度量工具。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析第 2 頁(yè) KMAS 軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學(xué)模具 CAD 國(guó)家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模 CAD 軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。雖然說我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬美元，有的高達(dá) 25～30 萬美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 其次，標(biāo)準(zhǔn)化水平有待提升。中國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步晚，標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)、銷售、推廣和應(yīng)用工作相對(duì)落后，目前模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率約 40%～45%，而國(guó)際上一般高于 79%，中小模具則更在 80%以上。第六，模具人才需求遠(yuǎn)大于供給的窘境急需改觀。模具人才的培育本身是個(gè)長(zhǎng)期過程，且要求多年經(jīng)驗(yàn)的積累。而受限于軟硬件設(shè)施條件，一些高校培養(yǎng)出的專業(yè)學(xué)員實(shí)際技能不夠；同時(shí)，規(guī)范化職業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的缺失導(dǎo)致了社會(huì)上各類培訓(xùn)班的學(xué)員亦良莠不齊。第 3 頁(yè) 第七，需再接再厲，加快模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐。總的發(fā)展方向仍將是，實(shí)現(xiàn)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)總體速度；繼續(xù)擴(kuò)增塑料模和壓注模所占比例；擴(kuò)充專業(yè)模具廠家的數(shù)量及能力。第八，加大投入以強(qiáng)化創(chuàng)新能力。骨干企業(yè)有必要配齊從模具粗加工、熱處理到各種精加工、光整加工、質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)等的整套設(shè)備；一般企業(yè)也應(yīng)擁有數(shù)控加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)模具制造的全自動(dòng)加工，并通過推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作強(qiáng)化創(chuàng)新力。第九，促進(jìn)模具企業(yè)間聯(lián)合重組應(yīng)成為大勢(shì)所趨。這主要是考慮到當(dāng)前模具企業(yè)中相當(dāng)一部分為民營(yíng)企業(yè)，客觀上存在先進(jìn)制模技術(shù)和設(shè)備難于導(dǎo)入的問題，這無疑加劇了在中低檔市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。第十，海外市場(chǎng)開拓有待深化。以澳大利亞為例，該國(guó)對(duì)沖壓模具的需求看漲，中國(guó)可利用自身在這方面的技術(shù)裝備優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步開拓國(guó)際市場(chǎng)。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高”、 “質(zhì)量好”、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：(1)全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國(guó)外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五 ”期間將發(fā)揮更大的作用。(4)電火花銑削加工 第 4 頁(yè) 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。 (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為 80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術(shù)。(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。 (8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并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。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬美元，有的達(dá)到 25～30 萬美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％．1.3 導(dǎo)向板模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品第 5 頁(yè) 零件，還可以對(duì)已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在 IT12 級(jí)以下，不宜高于 IT10 級(jí)。彎曲是利用金屬的塑性變形,將板料、棒料、型材或管材等按設(shè)計(jì)要求彎成一定曲率和一定角度的零件的一種沖壓工序。它屬于成形工序,是沖壓加工的基本工序之一。只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。導(dǎo)向板是典型的沖壓件，該模具工作過程是簡(jiǎn)單的沖孔切斷彎曲，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用連續(xù)級(jí)進(jìn)模。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.4 導(dǎo)向板模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間 10 天；2.確定加工工藝方案，所用時(shí)間 5 天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間 5 天． 2 工藝性分析工件名稱:導(dǎo)向板生產(chǎn)批量:大批量材 料: Q195 鋼厚 度: 1mm 工件簡(jiǎn)圖:見圖 1第 6 頁(yè) 圖 1 導(dǎo)向板2.1 尺寸精度圖示零件的尺寸均未注公差，按慣例取 IT14 級(jí)，尺寸精度較低，符合一般沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。2.2 沖裁件的孔邊距和孔間距為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度，孔邊距和孔間距不能過小。其最小許可值當(dāng)取：。根據(jù)工件的尺寸可得 ，C=2mm 所以工件的尺寸符合要求。tc5.1?4.5C?沖孔時(shí)因凸模強(qiáng)度限制孔的尺寸不應(yīng)太小，否則凸模易折斷，查表 2.7.3 知，工件上孔的直徑大于或等于 0.4 倍的料度即 d1≥0.4t。由任務(wù)書零件圖易于看出工件的尺寸符合要求。2.3 沖壓工藝性圖示零件材料為 Q195 鋼，適合一般的沖壓加工。此工件有沖孔切斷彎曲三個(gè)工序，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只有兩個(gè) φ4.1 的孔和彎曲。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按 IT14 級(jí)取，尺寸精度較低，普通沖裁與彎曲均完全可以滿足要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。3 工藝方案的選擇該工件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔,再?gòu)澢?。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓,然后彎曲。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔切斷彎曲連續(xù)模。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。第 7 頁(yè) 分析沖壓方案如下:方案一的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具壽命長(zhǎng),制造周期短;工件的回彈容易控制,尺寸和形狀精確,表面質(zhì)量高,但需要三道工序三套模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二需要兩副模具，工件的精度高，生產(chǎn)效率較高,成本也較低。 方案三只需要一套模具,工序集中,用一副模具完成全部工序,由于它實(shí)質(zhì)上是把方案一的各工序分別布置到級(jí)進(jìn)模的各個(gè) 工位上效率高,能夠滿足大批量的生產(chǎn)，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜不符合現(xiàn)階段要求。該零件 φ4.1mm 的孔與邊之間的最小距離為 4.5mm，大于此凸凹模允許的最小壁厚（2.7mm） ，可以采用沖孔、落料復(fù)合模或沖孔、切斷連續(xù)模。而且復(fù)合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。綜上所述,選用方案二較合理。4 模具結(jié)構(gòu)的選擇與確定 1）模具結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔，落料和彎曲兩個(gè)工序，為方便小孔廢料的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模安排在下模。凹模安排在上模,采用剛性打料裝置既可以卸料也可以用來壓料,保證精度。2）導(dǎo)向方式：為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，便于安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。3）定位裝置：本工件在模具中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，沖孔時(shí)第一個(gè)工位采用定位銷定位，第二個(gè)工步采用固定擋料板定位。4）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，但工件簡(jiǎn)單，所以采用手動(dòng)送料方式比較好，能夠使模具制造簡(jiǎn)單。同時(shí)因模具采用沖孔落料復(fù)合模，所以板料需排樣設(shè)計(jì)。5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料從凹?？锥绰┫?，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 1 mm，料厚比較厚，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料廢料。在此可以用導(dǎo)料板兼做剛性卸料板。第 8 頁(yè) 5 相關(guān)工藝計(jì)算5.1 沖裁工序總力的計(jì)算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響。本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力 P 按下式計(jì)算：bPKLt??式中 P—沖裁力（KN） 。K—系數(shù)，一般取 1.3 L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm） 。t—沖裁件材料厚度（mm）—被沖材料的抗剪強(qiáng)度 。???aMP上式中抗剪強(qiáng)度 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢，為方便計(jì)算，可取材料的 ，故沖裁力表達(dá)式又可表示為：b0.8??b1.3tPL??查手冊(cè) Q195 鋼的 取極限值pab40315?40?b?KNtb..42?????孔查表 2.6.1 卸料力系數(shù) 2x第 9 頁(yè) 卸料力 KN56.2310.???孔卸卸 PK推件力 Tn沖—推件力系數(shù),由手冊(cè)查得T .Tn—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中 n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm) 查手冊(cè) 表 2.9.4 可得和 h=6mm,故 n=6/2＝3KNPnKT54.130.???沖5.2 彎曲工序總力的計(jì)算1）彎曲件坯料尺寸計(jì)算：彎曲件未注圓角取 r=1mm（大于材料允許的最小彎曲半徑 ）tr4.0min?的彎曲件，由于變薄不嚴(yán)重，可按中性層展開原則，坯料總長(zhǎng)度等于彎曲件tr4.0?直線部分長(zhǎng)度和彎曲圓角部分應(yīng)變中性層長(zhǎng)度之和，即：）（彎 xtrL??180???)(2tl總式中 ——彎曲件彎曲圓角部分長(zhǎng)度；彎L——坯料展開總長(zhǎng)度；總——彎曲中心角。?m14.307.1245.19?????）（總 ?L2）彎曲力的計(jì)算彎曲力指的是壓力機(jī)完成預(yù)定的彎曲工序所需施加的壓力，是選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一，生產(chǎn)中通常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算.U 形件彎曲力 trbF???2K7.0自式中 ——沖壓行程結(jié)束時(shí)子有彎曲的彎曲力（N） ；自K——安全系數(shù)，一般取 K=1.3；b——彎曲件寬度（mm） ；——彎曲件材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa） ；?r——彎曲件的內(nèi)彎取半徑（mm） 。第 10 頁(yè) KNF485.104.37.02?????自模具設(shè)有頂件裝置（兼作押料裝置） ，其頂件力或壓料力的值可近似取自由彎曲力的30%-80%，即自壓頂 ）（ 或 kF?式中 ——自由彎曲力（ N） ；自Fk——系數(shù)，取 0.3—0.5。K645.18.30??頂 N10.3012. ????）） （（總F6 初選壓力機(jī)6.1 初選壓力機(jī)查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 JG23-16 見表。第 11 頁(yè) 表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)型號(hào) 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm最大閉和高度/mm工作臺(tái)尺寸/mm墊板尺寸（厚度）可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJH23-40 400 80 330 460×700 65 30 655.4 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心滑塊中心線重合。否則沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，嚴(yán)重的可能損壞模具。該模具的結(jié)構(gòu)的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點(diǎn)就是幾何對(duì)稱點(diǎn)。若選用坐標(biāo)系 XOY，即 xc＝0，y c＝0。由以上計(jì)算可以得出模具的壓力中心以便裝模時(shí)與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。 7 主要零件設(shè)計(jì)與選擇7.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標(biāo)注公差在此均按IT14 級(jí)算。 沖孔時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸；然后將凸模尺寸增大到最小合理間隙值即得到凹模尺寸。間隙取在凹模上。由表 2-23 得 Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm。0min)(凸凸 ?????xd凹凸凹 ??0minini )(xd式中 ----分別為沖孔凸凹模的基本尺寸；凹凸 、——沖裁件的公差；?——沖孔件的最小極限尺寸；mind——分別為凸模、凹模的制造公差，凸模公差取下偏差絕對(duì)值，凹模公凹凸 、 ?第 12 頁(yè) 差取上偏差絕對(duì)值，一般按零件公差的 1/3-1/4 來選取。查表 2.5 得沖裁時(shí)的 值： 凹凸 、 ?02.02.?凹凸 、 ?75.?m5.47.051.4022.??????）（凸d 02..076??）（凹孔心距屬于磨損后基本不邊的尺寸。7.2 彎曲模具間隙寸的計(jì)算該零件的彎曲工序?qū)儆?U 形件彎曲，必須確定適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過大回彈值大。工件精度降低；間隙過小，會(huì)使材料變薄，降低模具壽命。黑色金屬的彎曲凸凹模間隙為： )1(2CtZ??式中 t——材料厚度（mm） ；C——間隙系數(shù)，查表取 C=0.10。點(diǎn)邊間隙 mZ2.)10.(2????彎曲凸凹模工作部分尺寸計(jì)算：零件尺寸標(biāo)注在內(nèi)形上，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，先確定凸模尺寸，然后再增加間隙值確定凹模尺寸。因此， 021.021.0- 57.19).75L?????????）（（ 凸凸 ?2.0034Z?凹凹凹 ）（7.3 工作零部件的設(shè)計(jì)7.3.1 沖孔凸模因?yàn)樗鶝_的孔為圓形，不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面又便于裝配與更換。采用圓形標(biāo)準(zhǔn)件 B 型式。沖 φ4.1mm的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖 2 所示：第 13 頁(yè) 圖 2其加工的工藝過程如下：表二 凸模工藝過程工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容1 備料 選用 80×100—T10A JB/T 7643.13 熱處理 調(diào)質(zhì)4 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到 58～62HRC5 磨平面 精磨上、下平面，使達(dá)到要求6 線切割 按凸模輪廓切割，達(dá)到尺寸要求7 鉗工精修 凸模刃口修磨量 6mm, 使全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求8 檢驗(yàn)第 14 頁(yè) 小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對(duì)于圓形凸模 dmin≥ =4×2×350/450=6.22mm 所以承壓能力足夠。][4??t—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度， 310～380MPa—凸模材料許用強(qiáng)度，取 440~470MPa??抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） Lmax≤270d 2/ =270×3.22/√(366) 1/2 42mm 所以長(zhǎng)度適宜。F?式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mmF ——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mm凸模固定端面的壓力q = 2d,所以 b 應(yīng)大于 10。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 125×80×16（JB/T7643.1—1994）7.3.3 彎曲凸模 彎曲凸模與沖孔凹模的長(zhǎng)度和高度相同取 L=125mm，H=16mm，寬度 B=20mm，凸模圓角取 r=1mm。彎曲凸模結(jié)構(gòu)如圖 5 所示：圖 57.3.4 彎曲凹模凹模圓角半徑 一般按材料厚度來選取，因?yàn)椴牧虾穸葹?2mm，凹r則 mt64)32(??凹取 凹模圓角半徑 。彎曲凹模結(jié)構(gòu)如圖 6 所示：5凹r第 17 頁(yè) 圖 67.4 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì):螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可，螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘，螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。7.5 墊板的設(shè)計(jì)墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和固定板相同，厚度取 10mm7.6 固定板的設(shè)計(jì):將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬?duì)的位置壓入固定后，作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模座上。固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.6～0.8 倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過渡配合 H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平。8 模架及其閉合高度選擇模架規(guī)格。凹模固界：L=160 B=125上模座（GB/T 2851.3—1990） 160×160×40下模座（GB/T 2851.3—1990） 160×160×50第 18 頁(yè) 導(dǎo)柱（GB/T.2861.1）(2 個(gè) d/mm×l/m) 分別為 mm×200mm25?導(dǎo)套（GB/T2861.6 )(2 個(gè) )d/mm×l/mm×D/mm 為 25×125× 33， ?上模座厚度 H 取 40mm，墊板厚度 H 墊 取 10mm， ，凸模固定板取 18㎜,沖孔凸模 H =42㎜，下模座厚度 H 下 取 50㎜，導(dǎo)料板厚度取 6mm，凹模厚度 16mm，那么該模具的閉合高度 H 閉 =40+10+18+42+50+6+16=182mm 因?yàn)槟＞叩姆忾]高度 H 應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度 Hmin 之間，一般取 Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm有前面壓力機(jī)的閉合高度知此模具閉合高度滿足要求9 模具裝配圖1. 一組圖形模具裝配圖應(yīng)綜合運(yùn)用視圖、剖視、斷面等表達(dá)方法，正確、完整、清晰地表達(dá)模具各零件的相互位置關(guān)系和裝配關(guān)系，同時(shí)準(zhǔn)確地反映出該模具的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2. 必要的尺寸必要的尺寸包括反映模具性能、規(guī)格和零件間裝配關(guān)系的尺寸，及模具的外形尺寸、安裝尺寸和其他重要尺寸。3. 技術(shù)要求有關(guān)模具裝配、安裝、調(diào)試、保管等方面的要求和應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，一般用文字說明。4. 模具零件的序號(hào)明細(xì)欄和標(biāo)題欄模具裝配圖中，應(yīng)對(duì)每個(gè)不同模具零件編寫序號(hào)，并在明細(xì)欄中填寫序號(hào)、代號(hào)、名稱、數(shù)量、材料、備注等內(nèi)容。標(biāo)題欄中應(yīng)填寫模具的名稱、比例、圖號(hào)及設(shè)計(jì)、審核等人員的簽名。5．模具裝配圖見附圖。第 19 頁(yè) 10 壓力機(jī)的校核前面已經(jīng)初選的壓力機(jī)中，JH23-40 型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為 460×700mm,最大閉合高度 330mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為 35mm,最大裝模高度為 145mm，而上面知道的模具閉合高度為 145mm，可以安裝。模柄孔尺寸為 φ30mm×50mm 也于本副模具所選模柄尺寸相符結(jié)束語導(dǎo)向板屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)和彎曲模的設(shè)計(jì),需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。導(dǎo)向板沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長(zhǎng)度，因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。導(dǎo)向板模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。第 20 頁(yè)