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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 職稱：教授
所在院（系）：機(jī)械與動力工程學(xué)院 教研室（研究室）：機(jī)制教研室
題 目
芯軸托架的成形工藝與模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
學(xué)號
一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度）
1. 在芯軸托架模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用了在大學(xué)中所學(xué)的各種知識，通過設(shè)計(jì)加深了對所學(xué)知識的認(rèn)識。選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求。
2．通過這一個(gè)月的設(shè)計(jì)、計(jì)算，我感覺題目難易適中。
3. 題目的工作量大，需要計(jì)算和考慮的東西較多，包括、模架、凹凸模、推件裝置、螺釘、螺銷等的選擇設(shè)計(jì)。
4.選題緊密結(jié)合生產(chǎn)和實(shí)踐,對我們以后的工作或?qū)W習(xí)都有很大幫助。
二、開題報(bào)告完成情況：
開題報(bào)告根據(jù)所選題目要求以及完成，通過查閱大量資料，對設(shè)計(jì)內(nèi)容有了進(jìn)一步的了解。
三、階段性成果：
1.英文翻譯已經(jīng)完成。
2.完成了開題報(bào)告。
3.根據(jù)收集資料已完成總體方案的設(shè)計(jì)，并細(xì)化了方案，對各部分進(jìn)行了分析。
4.正在逐步進(jìn)行零件圖繪制。
四、存在主要問題：
1.模架型號的確定
2. .工作量大，工作繁瑣，需要查閱大量資料
3參數(shù)選取在實(shí)際當(dāng)中的合理性
五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評語
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目名稱
芯軸托架的成形工藝與模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級
學(xué)號
一、 選題的目的和意義：
1目的
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)出的芯軸托架沖壓模具，通過設(shè)計(jì)能夠熟悉和掌握沖壓零件和沖壓模具的全過程，能夠根據(jù)不同金屬材料的性能及特點(diǎn)， 選擇適當(dāng)?shù)哪＞呓Y(jié)構(gòu)，并掌握模具主要零件的強(qiáng)度計(jì)算及每一個(gè)零件尺寸的確定，掌握材料的選擇，熱處理要求及制造工藝知識。通過該設(shè)計(jì)，能熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪圖。
2意義
模具是工業(yè)產(chǎn)品使用的重要工藝裝備，在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，60%-90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水品的高低已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水品的重要標(biāo)志之一，它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。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)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。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具設(shè)計(jì)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。模具技術(shù)水品的高低，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，因此模具工業(yè)的發(fā)展水品標(biāo)志著一個(gè)國家工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力。
隨著我過模具行業(yè)的發(fā)展，簡單模具的設(shè)計(jì)和制造都沒有困難，模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本另外采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
在近年來，模具行業(yè)迅猛發(fā)展，其地域分布特色也日漸成形。從地區(qū)分布來看，以珠三角、長三角以及安徽等地發(fā)展較快，約占全國模具總產(chǎn)值的三分之二以上，模具發(fā)展有力地支持著這三個(gè)個(gè)地區(qū)工業(yè)的快速發(fā)展。從1999年至2009年產(chǎn)值從250億元增長到979.45億元，年均增長率在14.8%；進(jìn)口從9.8274億美元增至19.64億美元；出口從1.328億美元增至18.43億美元；進(jìn)口：出口從6.6：1跌至1.06：1。表明了我國模具工業(yè)總產(chǎn)值呈逐年遞增趨勢，模具進(jìn)口金額的增幅有逐年下降的趨勢，出口比例逐年加大，同時(shí)反映我國模具任是供不應(yīng)求的狀態(tài)，仍為世界上模具年進(jìn)口量較大的國家?！笆濉币?guī)劃中，模具被認(rèn)為是“工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”，國民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。中國成模具制造大國當(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)展中國家轉(zhuǎn)移，中國正成為世界模具大國。
二、 國內(nèi)外研究綜述：
沖模CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展是隨著CAD/CAM技術(shù)以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展而不斷發(fā)展的，從最初以二維圖形技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)發(fā)展到了目前的以三維圖形技術(shù)及特征構(gòu)形為主要特點(diǎn)的階段。
(1) 國外沖模CAD/CAM的發(fā)展概況
國外于20世紀(jì)60年代末開始模具CAD/CAM研究，20世紀(jì)70年代已投入生產(chǎn)使用。如美國的Diecomp公司于1973年研制成功計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)級進(jìn)模的PDDC系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括產(chǎn)品圖形于材料特性的輸入；在輸入的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)類型選擇、凹模排樣、凸模和其他嵌件設(shè)計(jì)，最后繪制模具總裝圖和零件圖及NC編程。
汽車覆蓋件模具CAD/CAM的研究在世界各大汽車公司均取得成效。其中日本豐田汽車公司于1965年將數(shù)控技術(shù)用于模具加工，1980年開始采用模具CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括NTDFE和CADEETT兩個(gè)設(shè)計(jì)軟件及加工凸凹模的TINCA軟件，可完成車身外形設(shè)計(jì)、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖模CAD、主模型及沖模加工、夾具加工等。沖模CAD主要應(yīng)用三維幾何構(gòu)形與圖形變換的功能，其中有關(guān)工藝成型性能的評價(jià)，應(yīng)用有限元分析方法和幾何模擬方法。該系統(tǒng)投入使用后?？墒垢采w件成型模的設(shè)計(jì)與加工時(shí)間縮短50%。
美國通用汽車公司、福特汽車公司和英國PSF公司均已建立覆蓋件拉延成型模CAD/CAM系統(tǒng)，特別是福特汽車公司在覆蓋件塑性成形方面取得很大成就，應(yīng)用大應(yīng)變彈塑性有限元方法，模擬覆蓋件的成型過程，預(yù)測其中的應(yīng)力、應(yīng)變分布，失穩(wěn)破裂及回彈的計(jì)算等。
（2）國內(nèi)沖模CAD發(fā)展概況
由于我國計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展較晚，于20世紀(jì)80年代才開始模具CAD/CAM的研究。到目前為止，先后通過國家有關(guān)部門鑒定的有：1984年華中科技大學(xué)建成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)，1985年機(jī)電研究院建成的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。1986華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)建成的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)，隨后相繼又有西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等開展了拉延模、彎曲級進(jìn)模CAD/CAM以及精沖級進(jìn)模CAD/CAM的研究。
從20世紀(jì)90年代中期開始，華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在深入分析級進(jìn)模設(shè)計(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將基于特征的特征的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)上，于1999年在AutoCAD軟件平臺上建成了基于基于特征的級進(jìn)模CAD/CAM集成系統(tǒng)（HMJC系統(tǒng)）。系統(tǒng)共分：鈑金零件的特征造型，基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)（條料排樣），模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)，級進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)設(shè)件和典型結(jié)構(gòu)建庫工具，線切割自動編程共5大模塊。其中，鈑金零件的特征造型模塊主要用于將鈑金零件的產(chǎn)品信息輸入計(jì)算機(jī)，建立鈑金零件的特征模型，為后續(xù)的工藝及模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供信息?；谔卣鞯臎_壓工藝設(shè)計(jì)模塊可實(shí)現(xiàn)鈑金零件自動展開、毛坯排樣及沖壓工序設(shè)計(jì)、工位布置、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等。由于在沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)需考慮眾多因素，所以該模塊提供進(jìn)行交互設(shè)計(jì)的各種操作命令，以便用戶快速確定設(shè)計(jì)結(jié)果。模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)模塊則為用戶提供設(shè)計(jì)模具總裝結(jié)構(gòu)及模具零件的相關(guān)功能，使用戶可方便的設(shè)計(jì)出級進(jìn)模，并輸出符合用戶要求的總裝圖與模具零件圖。級進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)件和典型結(jié)構(gòu)建庫工具用于建立用戶的標(biāo)準(zhǔn)件庫和典型結(jié)構(gòu)庫，它面向用戶開放，可按需要進(jìn)行添加刪除和修改。
三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
1.在學(xué)校圖書館查閱相關(guān)資料。
2.在工廠的實(shí)踐畢業(yè)實(shí)習(xí)。
3.通過老師和工程師的指導(dǎo)。
4.通過瀏覽因特網(wǎng)上的相關(guān)資料。
5.通過對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的理論計(jì)算和分析
6.通過使用制圖軟件
四、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：
[1] 王孝培 ． 沖壓手冊[K ]． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2002．
[2] 姜奎華 . 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，1998．
[3] 王亞輝 ． 板料彎曲新模具的研制與開發(fā) [J]． 煤 礦機(jī) 械 ， 2006， 27
(4 )： 21 —23 ．
[4] 王新華． 沖模結(jié)構(gòu)圖冊[M ]． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2003．
[5] 夏巨諶，李志剛．中國模具設(shè)計(jì)大典．北京：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2006．
[6] 陳秀寧，施高義 . 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) . 浙江：浙江大學(xué)出版社 ， 2004．
[7] 郝濱海 . 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ，2004．
[8] 黃毅宏，李明輝 . 模具制造工藝 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，2006．
[9] 夏德偉，張俊生，陳樹勇等主編 . UGnx4.0機(jī)械設(shè)計(jì)典型范例教程 .
北京：電子工業(yè)出版社 ， 2006．
[10] 太田哲，張玉良 . 沖壓模具結(jié)構(gòu)圖解與設(shè)計(jì)圖解 . 北京：國防工業(yè)出版社 ，1980．
五、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說明）
進(jìn)度安排：
（1）畢業(yè)實(shí)習(xí) 第1---4周
（2）查閱資料調(diào)研與參觀 第5---6周
（3）零件分析 第7周
（4）方案選擇與確定 第8周
（5）繪制零件圖與裝配圖 第9----12周
（6）編寫論文 第13---15周
（7）打印并交主審教師審閱 第16周
六、 指導(dǎo)教師審批意見：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
5
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
摘 要
本設(shè)計(jì)主要完成了機(jī)床中心軸托架的彎曲工藝分析和彎曲模架的設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。
本套彎曲模具的設(shè)計(jì)流程包括彎曲件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇、必要的工藝計(jì)算、主要零部件的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)型號的選擇，以及總裝圖及零件圖圖繪制。
沖裁模的部分工作零件都已經(jīng)制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)。可以將凸模、凸模固定板、凹模塊等制成標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)尺寸，這樣可以進(jìn)行統(tǒng)二備料，大大縮短加工周期，甚至也可以以商品的形式由專業(yè)廠生產(chǎn)提供。
在本次設(shè)計(jì)過程中，最難的、也是最重要的工作是計(jì)算型腔的結(jié)構(gòu)尺寸。在設(shè)計(jì)時(shí)，確定出首次彎曲的凸凹模形狀尺寸具有突破性的意義，也是后續(xù)設(shè)計(jì)工作能夠順利進(jìn)行的前提。其次，定位裝置的確定也是本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)之一。開始一直不能確定應(yīng)使用什么樣的方式定位，后來根據(jù)參考書利用導(dǎo)料板和擋料銷進(jìn)行粗定位，并且導(dǎo)料板固定在凸模上。
關(guān)鍵詞：模架；凸模；凹模；沖裁力；壓力機(jī)
Abstract
This design main completed the central axis of bending machine bracket process analysis and bending formwork design two parts.
This set of bending die design process including process analysis, bending parts process scheme determination, the model structure forms of choice, the necessary process calculation, the main parts design, presses model choice, and assembly drawing and parts drawing Desmond tutu.
Punch die parts of all working parts has enacted a industry standard or national standards. The punch, can be the punch fixed board, concave module, the structure size made standards, so can undertake series two inventories, greatly shorten processing cycle, even to the goods by professional production provides the form.
In the design process, the hardest and most important work is calculated cavity structure size. In the design, identified the first bending concavo-convex model shape with breakthrough significance, size is the follow-up design work can smoothly premise. Secondly, the determination of positioning device is one of the difficult and important design. started hasn't been able to determine what kind of way should be used, then according to the reference positioning using pilot stripper plate and block material sales coarse location, and guide stripper plate fixed on a convex modules.
Keywords： formwork dies；the punch die cutting force press
目 錄
1前 言………………………………………………………………1
1.1 沖壓與冷沖模的概念、工序、分類及沖壓設(shè)備的選用…1
1.1.1.沖壓與冷沖模概念………………………………………1
1.1.2 沖壓工序的分類………………………………………2
1.1.3 沖模的分類……………………………………………3
1.1.4 沖壓設(shè)備及選用………………………………………4
1.2沖壓行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)張方向…………………………………6
1.2.1 沖壓業(yè)現(xiàn)狀……………………………………………6
1.2.2 沖壓行業(yè)發(fā)展趨勢……………………………………9
2 工藝分析…………………………………………………………11
2.1 沖壓工藝性分析……………………………………………12
2.2 確定工藝方案………………………………………………13
2.3 工藝方案的比較……………………………………………15
2.4毛坯展開尺寸計(jì)算…………………………………………16
2.5 彎外角的計(jì)算………………………………………………17
2.6 彎內(nèi)角的計(jì)算………………………………………………20
2.7 凸凹模寬度尺寸的計(jì)算……………………………………21
2.8 排樣方案及其計(jì)算…………………………………………22
2.9 各工序沖壓力的計(jì)算和設(shè)備的選取………………………23
2.10 制定工藝卡片……………………………………………26
3 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)……………………………………………28
3.1 沖裁力的計(jì)算………………………………………………28
3.2 初選壓力機(jī)…………………………………………………28
3.3 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算………………………………29
3.3.1 沖孔……………………………………………………29
3.3.2 落料……………………………………………………30
3.4 模架設(shè)計(jì)……………………………………………………31
3.5 沖模閉合高度計(jì)算…………………………………………32
3.6 模柄…………………………………………………………33
3.7 壓力中心的計(jì)算……………………………………………33
3.8 彈簧和橡膠的選用計(jì)算和安裝……………………………34
3.8.1 高度計(jì)算………………………………………………34
3.8.2 受力計(jì)算………………………………………………35
3.9 定位裝置……………………………………………………36
4 第一次彎曲模設(shè)計(jì)………………………………………………38
4.1 模架設(shè)計(jì)………………………………………………………38
4.2 沖模閉合高度計(jì)算…………………………………………40
4.3 模柄…………………………………………………………42
4.4 壓力中心的計(jì)算……………………………………………42
4.5 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………42
4.6 卸料裝置……………………………………………………43
4.7 卸料彈簧的選擇和安裝……………………………………46
4.7.1 彈簧的選擇……………………………………………46
4.7.2 彈簧的安裝……………………………………………50
4.8 定位裝置……………………………………………………50
4.8.1 擋料銷的設(shè)計(jì)…………………………………………50
4.8.2 導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)…………………………………………51
4.8.3 墊板的設(shè)計(jì)……………………………………………54
4.8.4 螺釘和銷釘……………………………………………54
5 彎內(nèi)角模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………56
5.1 模架…………………………………………………………56
5.2 模柄…………………………………………………………57
5.3 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………57
5.4 推件裝置……………………………………………………58
5.5 導(dǎo)正裝置……………………………………………………61
5.6 凹模固定板…………………………………………………62
5.7 螺釘和螺銷…………………………………………………62
6 最終沖孔模設(shè)計(jì)…………………………………………………64
6.1 沖裁力的計(jì)算………………………………………………64
6.2 初選壓力機(jī)…………………………………………………65
6.3 沖模間隙值的確定…………………………………………65
6.4 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算………………………………65
6.5 模架設(shè)計(jì)……………………………………………………66
6.6 沖模閉合高度計(jì)算…………………………………………66
6.7 模柄…………………………………………………………67
6.8 彈簧和橡膠的選用計(jì)算和安裝……………………………68
6.9 定位裝置……………………………………………………68
6.9.1 導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)…………………………………………68
6.9.2 螺釘和銷釘……………………………………………70
7 總 結(jié)……………………………………………………………72
致 謝………………………………………………………………74
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………75
79
1前 言
1.1 沖壓與冷沖模的概念、工序、分類及沖壓設(shè)備的選用
1.1.1 沖壓與冷沖模概念
沖壓是一種先進(jìn)的材料（金屬或非金屬）加工方法，它是建立在材料塑性變形基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對板料進(jìn)行加工，以獲得要求的零件形狀、尺寸及精度。
沖壓模具是指在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具，由于沖壓加工一般是在常溫下進(jìn)行的，所以沖壓模具俗稱冷沖模。
沖壓加工在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，其特點(diǎn)如下：
⑴ 在生產(chǎn)過程中，應(yīng)用了自動化的機(jī)械設(shè)備及多工位自動送料裝置，故生產(chǎn)效率高。
⑵ 在沖壓加工中，廢料比其他加工少，且廢料也可制成其他小零件，故材料的利用率高。
⑶ 在沖床的簡單沖擊下，可得到形狀復(fù)雜、強(qiáng)度高、精度高、一致性好的零件。
⑷ 隨生產(chǎn)量增大，零件的制造成本降低。
⑸ 縮短工時(shí)，節(jié)省勞力，操作簡單。
⑹壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)，滑塊底面到工作臺上平面（即墊板下平面）之間的距離。壓力機(jī)的閉合高度可通過調(diào)節(jié)連桿長度在一定范圍內(nèi)變化。當(dāng)連桿調(diào)至最短（對偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最?。瑝K底面到工作臺上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最大閉合高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長（對偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最大），滑塊處于下止點(diǎn)，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最小閉合高度。
⑺ 沖壓加工所使用的模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，精度高、成本高（占產(chǎn)品成本的10﹪～30﹪）。所以只有生產(chǎn)批量大時(shí)，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)。
1.1.2 沖壓工序的分類
沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度的不同，所采用各工序也不同。根據(jù)材料的變形特點(diǎn)可將冷沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。
⑴ 分離工序是指板料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序包括落料、沖孔、剪切、切斷、切槽、切口、切邊等幾大類，這是以被加工材料的形態(tài)及受力狀態(tài)為劃分依據(jù)的。分離工序所加工的板料可以是平面的也可以是立體的，當(dāng)然也可以加工型材、棒材、管材等。其所用的沖?？赏ǚQ為沖裁模。其中有代表性的為落料模、沖孔模、切邊模以及包含多道工序的復(fù)合模和連續(xù)模。
落料模通常用來在平板上封閉沖裁出所需的零件。
沖孔模通常用來在零件上封閉沖除多余的材料，得到所需要的孔。
切邊模通常用來在毛坯或零件上沖去多余的邊料。
其余分離工序包括有不同個(gè)數(shù)的沖裁面，均不封閉。
⑵ 成形工序是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，但未超出抗拉強(qiáng)度極限，使板料產(chǎn)生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序。
廣義成形工序指利用永久變形的固態(tài)板料制成所需形狀和尺寸的制件加工。
廣義成形除包含狹義成形所包含的內(nèi)容以外還包括其他壓力加工工序，如鍛造、軋制、鍛壓、擠壓等。
狹義成形是指保持作為毛坯的板料狀態(tài)而改變其外觀的加工。狹義成形通常包括拉深、脹形、翻邊、擴(kuò)口、縮口等工序，彎曲也可以劃為成形的一種。
1.1.3 沖模的分類
沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，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。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類：
⑴ 根據(jù)工藝性質(zhì)分類
① 沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
② 彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件模具。
③ 拉伸模 是把板坯制成開口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
④ 成型模 是將毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
⑵ 根據(jù)工序組合程度分類
① 單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
② 復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
③ 級進(jìn)模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道以上沖壓工序的模具。
1.1.4 沖壓設(shè)備及選用
⑴常用沖壓設(shè)備
沖壓設(shè)備屬鍛壓機(jī)械。常見冷沖壓設(shè)備有機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)。沖壓設(shè)備分類：①機(jī)械壓力機(jī)按驅(qū)動滑塊機(jī)構(gòu)的種類可分為曲柄式和摩擦式；②按滑塊個(gè)數(shù)可分為單動、雙動和多動；③按床身結(jié)構(gòu)形式可分為開式（C型床身）和閉式（II型床身）；④按自動化程度可分為普通壓力機(jī)和告訴壓力機(jī)等。而液壓機(jī)按工作介質(zhì)可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)。
⑵沖壓設(shè)備的選用
1） 壓力機(jī)類型的選擇
① 中、小型沖壓件 選用開式機(jī)械壓力機(jī)；
② 大、中型沖壓件 選用雙柱閉式機(jī)械壓力機(jī)；
③ 導(dǎo)板模或要求導(dǎo)套不離開導(dǎo)柱的模具 選用偏心壓力機(jī)；
④ 大量生產(chǎn)的沖壓件 選用高速壓力機(jī)或多工位自動壓力機(jī)；
⑤ 校平、整形和高溫?cái)D壓工序 選用摩擦壓力機(jī)；
⑥ 薄板沖裁、精密沖裁 選用剛度高的精密壓力機(jī)；
⑦ 大型、形狀復(fù)雜的拉深件 選用雙動或三動壓力機(jī)；
⑧ 小批量生產(chǎn)中的大型厚板件的成形工序 多采用液壓壓力機(jī)。
2）壓力機(jī)規(guī)格的選擇
① 公稱壓力
壓力機(jī)滑塊下滑過程中的沖擊力就是壓力機(jī)的壓力。壓力的大小隨滑塊下滑的位置不同，也就是隨曲柄旋轉(zhuǎn)的角度不同而不同。
② 滑塊行程長度
滑塊行程長度是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。選擇壓力機(jī)時(shí)，滑塊行程長度應(yīng)保證毛坯能順利地放入模具和沖壓件夢順利地從模具中取出。特別是成形拉深件和彎曲件應(yīng)使滑塊行程長度大于制件高度的2.5～3.0倍。
③ 行程次數(shù)
行程次數(shù)即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)。應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)率來考慮。
④ 工作臺面尺寸
工作臺面長、寬尺寸應(yīng)大于模具下模座尺寸，并每邊留出60～100㎜，以便于安裝固定模具用的螺栓、墊鐵和壓板。當(dāng)制件或廢料需下落時(shí)，工作臺面孔尺寸必須大于下落件尺寸。對有彈頂裝置的模具，工作臺面孔尺寸還應(yīng)大于下彈頂裝置的外形尺寸。
⑤ 滑塊模柄孔尺寸
模柄孔直徑要與模柄直徑相符，模柄孔的深度應(yīng)大于模柄的長度。
⑥ 閉合高度
壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)，滑塊底面到工作臺上平面（即墊板下平面）之間的距離。壓力機(jī)的閉合高度可通過調(diào)節(jié)連桿長度在一定范圍內(nèi)變化。當(dāng)連桿調(diào)至最短（對偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最?。瑝K底面到工作臺上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最大閉合高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長（對偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最大），滑塊處于下止點(diǎn)，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最小閉合高度。
⑦ 電動機(jī)功率的選擇
必須保證壓力機(jī)的電動功率大于沖壓時(shí)所需要的功率。
1.2沖壓行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)張方向
1.2.1 沖壓業(yè)現(xiàn)狀
⑴ 沖壓行業(yè)場頻結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀
按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模具占主要部分。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國沖壓模占50﹪左右。
我國沖模大多為簡單模、單工序模和復(fù)合模等，精沖模、精密多工位級進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命可達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到3～5，有50個(gè)以上的級進(jìn)工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次，精度達(dá)到2～3相比，處于20世紀(jì)80年代中期國際先進(jìn)水平。
⑵ 沖壓行業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及國內(nèi)外沖模CAD/CAM發(fā)展現(xiàn)狀
目前，我國沖壓模具工業(yè)技術(shù)水平參差不齊，分布差異性較大。從總體上來講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國家先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計(jì)與制造模具方面，無是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。
沖模CAD/CAM系統(tǒng)的發(fā)展是隨著CAD/CAM技術(shù)以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的發(fā)展而不斷發(fā)展的，從最初以二維圖形技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)發(fā)展到了目前的以三維圖形技術(shù)及特征構(gòu)形為主要特點(diǎn)的階段。
① 國外沖模CAD/CAM的發(fā)展概況
國外于20世紀(jì)60年代末開始模具CAD/CAM研究，20世紀(jì)70年代已投入生產(chǎn)使用。如美國的公司于1973年研制成功計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)級進(jìn)模的PDDC系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括產(chǎn)品圖形于材料特性的輸入；在輸入的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)類型選擇、凹模排樣、凸模和其他嵌件設(shè)計(jì)，最后繪制模具總裝圖和零件圖及NC編程。
汽車覆蓋件模具CAD/CAM的研究在世界各大汽車公司均取得成效。其中日本豐田汽車公司于1965年將數(shù)控技術(shù)用于模具加工，1980年開始采用模具CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括NTDFE和CADEETT兩個(gè)設(shè)計(jì)軟件及加工凸凹模的TINCA軟件，可完成車身外形設(shè)計(jì)、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖模CAD、主模型及沖模加工、夾具加工等。沖模CAD主要應(yīng)用三維幾何構(gòu)形與圖形變換的功能，其中有關(guān)工藝成型性能的評價(jià)，應(yīng)用有限元分析方法和幾何模擬方法。該系統(tǒng)投入使用后。可使覆蓋件成型模的設(shè)計(jì)與加工時(shí)間縮短50%。
美國通用汽車公司、福特汽車公司和英國PSF公司均已建立覆蓋件拉延成型模CAD/CAM系統(tǒng)，特別是福特汽車公司在覆蓋件塑性成形方面取得很大成就，應(yīng)用大應(yīng)變彈塑性有限元方法，模擬覆蓋件的成型過程，預(yù)測其中的應(yīng)力、應(yīng)變分布，失穩(wěn)破裂及回彈的計(jì)算等。
② 國內(nèi)沖模CAD發(fā)展概況
由于我國計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展較晚，于20世紀(jì)80年代才開始模具CAD/CAM的研究。到目前為止，先后通過國家有關(guān)部門鑒定的有：1984年華中科技大學(xué)建成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)，1985年機(jī)電研究院建成的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。1986華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)建成的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)，隨后相繼又有西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等開展了拉延模、彎曲級進(jìn)模CAD/CAM以及精沖級進(jìn)模CAD/CAM的研究。
從20世紀(jì)90年代中期開始，華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在深入分析級進(jìn)模設(shè)計(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將基于特征的特征的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)上，于1999年在Auto CAD軟件平臺上建成了基于基于特征的級進(jìn)模CAD/CAM集成系統(tǒng)（HMJC系統(tǒng)）。系統(tǒng)共分：鈑金零件的特征造型，基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)（條料排樣），模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)，級進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)設(shè)件和典型結(jié)構(gòu)建庫工具，線切割自動編程共5大模塊。其中，鈑金零件的特征造型模塊主要用于將鈑金零件的產(chǎn)品信息輸入計(jì)算機(jī)，建立鈑金零件的特征模型，為后續(xù)的工藝及模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供信息。基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)模塊可實(shí)現(xiàn)鈑金零件自動展開、毛坯排樣及沖壓工序設(shè)計(jì)、工位布置、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等。由于在沖壓工藝設(shè)計(jì)時(shí)需考慮眾多因素，所以該模塊提供進(jìn)行交互設(shè)計(jì)的各種操作命令，以便用戶快速確定設(shè)計(jì)結(jié)果。模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)模塊則為用戶提供設(shè)計(jì)模具總裝結(jié)構(gòu)及模具零件的相關(guān)功能，使用戶可方便的設(shè)計(jì)出級進(jìn)模，并輸出符合用戶要求的總裝圖與模具零件圖。級進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)件和典型結(jié)構(gòu)建庫工具用于建立用戶的標(biāo)準(zhǔn)件庫和典型結(jié)構(gòu)庫，它面向用戶開放，可按需要進(jìn)行添加刪除和修改。
缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的沖壓模具設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識面寬、知識結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8﹪～12﹪。此外，技術(shù)人員和技術(shù)工人知識老化，知識結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要。
1.2.2 沖壓行業(yè)發(fā)展趨勢
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)證呈現(xiàn)多品種、少批量、復(fù)雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快的變化特點(diǎn)，沖壓模具證向高效、精密、長壽命、大型化方面發(fā)展。為適應(yīng)市場變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正從手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助世紀(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。它包括：
⑴ 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
① 模具軟件集成化
② 模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化
③ 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢
⑵ 模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
① 模具檢測設(shè)備日益精密、高效
② 數(shù)控電火花加工機(jī)床
③ 高速銑削加工（HSM）
⑵ 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)
① 快速原型制造技術(shù)（RPM）
② 表面成形制模技術(shù)
③ 澆鑄成形制模技術(shù)
④ 冷擠壓及超塑成型制模技術(shù)
⑤ 無模多點(diǎn)成形技術(shù)
⑥ KEVRON鋼帶沖裁制造技術(shù)
⑦ 模具毛坯快速制造技術(shù)
⑧ 其他方面技術(shù)
2 工藝分析
加工工藝的確定需要考慮多種因素，最重要的是要兼顧質(zhì)量與效率。下面將對托架的加工工藝選擇做詳細(xì)闡述。
圖2-1所示為在機(jī)械產(chǎn)品中使用較廣泛的芯軸托架，采用沖壓生產(chǎn)。該零件中心孔中裝有芯軸，該零件使用材料為08冷軋鋼板，料厚1.5，工件表面不允許有嚴(yán)重劃痕，孔不允許變形。
圖2-1 工件圖
2.1 沖壓工藝性分析
該工件上的φ10孔內(nèi)裝有心軸，且孔的邊與彎曲中心的距離為6大于1.0t（1.5），彎曲時(shí)不會引起孔變形，因此φ10孔可以在壓彎前沖出，沖出的φ10孔可以做后續(xù)工序定位孔用。托架上45的孔是與機(jī)身聯(lián)接的緊固孔，為了保證裝配要求，對5個(gè)孔提出了精度要求（IT9）,要求孔不能有變形，而45孔的邊緣與彎曲中心距離為1.5，等于1.5t，彎曲時(shí)容易發(fā)生孔變形，故應(yīng)在彎曲后沖出。
本設(shè)計(jì)只考慮工件的彎曲。彎曲件的工藝性主要考慮以下幾個(gè)方面。
（1） 彎曲半徑
彎曲件的彎曲半徑不宜過大和過小。過大因受回彈的影響，彎曲件的精度不宜保證；過小時(shí)會產(chǎn)生拉裂。彎曲半徑應(yīng)大于材料的許可最小半徑，否則應(yīng)采用多次彎曲并增加中間退火的的工藝，或者是先在彎曲角內(nèi)側(cè)壓槽后再進(jìn)行彎曲。
（2）直邊高度
保證彎曲件直邊平直的直邊高度H不應(yīng)小于2t(t為彎曲件厚度)，否則需先壓槽或加高直邊（彎曲后再切掉），如圖2-2所示。
（3） 孔邊距
如果彎曲毛坯上有預(yù)先沖制的孔，為使孔不發(fā)生變化，必需使孔置于變形區(qū)之外，即孔邊距L（圖2-3）應(yīng)符合以下關(guān)系。
當(dāng)彎曲件厚度t<2時(shí)，L≥t；t≥2時(shí)，L≥2t。
圖2-2 彎曲直邊高度要求 圖2-3 孔邊距
圖中工件兩邊的孔邊距為11（>1.5）,中心孔φ10孔邊距為6（>1.5）,均滿足要求。
（4）形狀與尺寸的對成性
彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對稱，高度也不應(yīng)相差太大。當(dāng)沖壓不對稱彎曲件時(shí)，因受力不均勻，毛坯容易偏移，尺寸不易保證。為防止毛坯的偏移，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮增設(shè)壓料板、定位銷等定位零件。如圖2-1所示，本次設(shè)計(jì)的工件形狀完全對稱。
（5）部分邊緣彎曲
當(dāng)局部彎曲某一段邊緣時(shí)，為了防止在交界處由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生斷裂，可預(yù)先沖裁卸荷孔或切槽，也可以將彎曲線移動一段距離，以遠(yuǎn)離尺寸突變處。
2.2 確定工藝方案
根據(jù)給出的工件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析得出：沖壓該零件所需的基本孔為沖孔、落料及彎曲，其彎曲工藝方案有三種，因此，沖壓工藝方案可以有以下幾種。
方案一：首先為沖孔（φ10）和落料的復(fù)合，然后為彎曲外部兩角并使中間預(yù)彎45°，然后彎曲中間兩角，最后沖4個(gè)孔（φ5），彎曲部分如圖2-4所示。
方案二：首先為沖孔（φ10）和落料的復(fù)合（同方案一），然后彎外部兩角，然后壓彎中間兩角，最后沖4個(gè)孔（φ5，同方案一），如圖2--5所示。
圖2-4 方案一工件變形路線圖 圖2-5 方案二工件變形路線圖
方案三：首先沖孔（φ10）和落料的復(fù)合（同方案一）直接壓彎四角，最后沖4個(gè)孔（φ5，同方案一）如圖2-6所示
圖2-6 方案三工件變形路線圖
方案四：沖孔（φ10），切斷，彎外角，再彎內(nèi)角，最后沖4個(gè)φ5孔（同方案一）。
方案五：沖孔（φ10），切斷，彎四角，沖4個(gè)φ5孔（同方案一）
方案六：全部工序合并，采用帶料級進(jìn)沖壓成形。
2.3 工藝方案的比較
綜合運(yùn)用彎曲模成型原理和模具設(shè)計(jì)技術(shù)對上述六個(gè)方案進(jìn)行比較，可以得出如下結(jié)論。
⑴ 方案一的優(yōu)點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，模具的制造周期短；工件的回彈容易控制，尺寸和形狀準(zhǔn)確，表面質(zhì)量高；除工序一外，各工序都能用φ10mm孔和一個(gè)側(cè)面定位，定位基準(zhǔn)一致且與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，操作也比較方便。缺點(diǎn)是：工序分散，所用模具、壓力機(jī)和操作人員較多，工作量較大。
⑵ 方案二和方案一相比，零件的回彈難以控制，尺寸和形狀不明確，且同樣存在工序分散、勞動量大、占用設(shè)備的缺點(diǎn)。
⑶ 方案三的工序比較集中，占用設(shè)備和人員少，但是模具壽命低，工件表面有劃傷，厚度變薄，回彈不易控制，尺寸的控制不夠精確。
⑷ 方案四的成形過程本質(zhì)與方案三相似。
⑸ 方案五本質(zhì)上業(yè)也與方案三相同，只是采用了結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的級進(jìn)復(fù)合模。
⑹ 方案六的特點(diǎn)是采用高度集中的連續(xù)模完成方案一中分散的各工序。其生產(chǎn)率很高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維修比較困難，制造周期長。
通過比較可以得出，當(dāng)進(jìn)行小批量生產(chǎn)時(shí)宜選擇方案一。但是進(jìn)行大量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)采用方案六，即級進(jìn)模生產(chǎn)的方式。本次設(shè)計(jì)針對單件、小批量生產(chǎn)，故綜合各種因素，采用方案一。
2.4毛坯展開尺寸計(jì)算
首先根據(jù)工件結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行毛坯展開尺寸的計(jì)算，工件尺寸如圖2-7所示
由參考文獻(xiàn)[1]式（4-23）可得
式中 L-----彎曲件毛坯總長度，;
-----各段直線部分長度，;
-----各段圓弧部分彎曲中心角，（°） ;
-----各段圓弧部分彎曲半徑，;
-----各段圓弧部分中性層位移系數(shù)。
有參考文獻(xiàn)[1]中表4-6可知
x=0.3
故
考慮到彎曲時(shí)板料纖維的伸長，實(shí)際毛坯取L=103。
圖2-7 工件尺寸
2.5 彎外角的計(jì)算
按照工藝方案一，首先應(yīng)彎兩45°外角，故對其進(jìn)行工藝計(jì)算。
凸模圓角半徑：,大于其最小圓角半徑，則。
由參考文獻(xiàn)[1]圓角半徑選用原則可知，t=1.5<2時(shí)，
故取
彎曲件凹模深度L0的計(jì)算如圖2-8所示
凹模深度L0要適當(dāng)。若L0過小，則彎曲件兩端的自由部分長，回彈大且不平直；如果L0過大，則凹模用料過多，且需要較大行程的沖床。因此，L0的大小要根據(jù)彎曲件的要求確定。如彎曲件直邊的平直度要求高且沖床行程足夠大時(shí)，可采用較大的凹模深度。彎曲時(shí)，彎曲件全部被壓入凹模中。
圖2-8 首次彎曲尺寸
通過粗略的幾何計(jì)算可得
考慮到下一次彎曲會是工件變薄伸長，故取21。
此時(shí)由于內(nèi)角的彎曲角度不大，故凸凹模的圓角半徑粗略設(shè)為r凸=10mm，
。
如果彎曲零件的角度不等于90°時(shí)，凸凹模的尺寸差值與角度有一正切關(guān)系，其尺寸為
式中 -----正切差值，
。
此處，=0.621。
此x對以后的凸凹模建模有用。
由于V形零件彎曲時(shí)，凸模與凹模之間的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高
度來控制的，因此不需要在設(shè)計(jì)制造模具時(shí)確定間隙。
圖2-9 彎外角計(jì)算示意圖
2.6 彎內(nèi)角的計(jì)算
與彎角的工藝分析計(jì)算相同，彎內(nèi)角的工藝計(jì)算如下：
大于其最小圓角半徑，則。
由參考文獻(xiàn)[1]凸凹模的圓角半徑選取規(guī)則，t=1.5<2時(shí)，
故取
由參考文獻(xiàn)[1]表4-15可知，凹模深度。
由參考文獻(xiàn)[1]關(guān)于V形和U形彎曲凸凹模間隙論述知：于V形件彎曲時(shí)，凹凸模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的。但在模具設(shè)計(jì)中，必須考慮到模具閉合時(shí)使模具工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質(zhì)量。
對于U形件彎曲，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壽命。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計(jì)算：
式中 --------------彎曲件凸、凹模單邊間隙；
---------工件材料厚度；
--------材料厚度的正偏差；
---------間隙系數(shù)，可查參考文獻(xiàn)[1]表4-16。=1.5，設(shè)材料厚度無偏差，則=0，=0.05，可知
2.7 凸凹模寬度尺寸的計(jì)算
一般原則是：工件標(biāo)注外形尺寸是，模具以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上。反之，工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸是，模具以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。
⑴ 落料件尺寸的基本計(jì)算公式為
尺寸106，可查得凸、凹模最小間隙=0.246，最大間隙=0.360，凸模制造公差，凹模制造公差。將以上各值代入≤校驗(yàn)是否成立，經(jīng)校驗(yàn)，不等式成立，所以可按上式計(jì)算工作零件刃口尺寸。
即
⑵ 沖孔基本公式為
式中 -----彎曲件寬度的最小尺寸；
-----凸模寬度；
-----凹模寬度；
-----彎曲件寬的尺寸公差；
δ-----凸凹模制造公差，按IT6～I(xiàn)T8級公差選取。
查參考文獻(xiàn)[8]制造公差表，GB/T 1804, =0.21。
查參考文獻(xiàn)[8]標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T值表，選取凸凹模的制造偏差I(lǐng)T8，則δ=0.033，有
2.8 排樣方案及其計(jì)算
為了保證零件的精確，條料的強(qiáng)度和剛度便于手工送料，采用單排有廢料排樣，據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表3-9
選用無側(cè)壓裝置 表查得 =1.5㎜ =0.5㎜ =0.5
條料寬度：
式中 ------條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
-----側(cè)搭邊值，見參考文獻(xiàn)[1]表3-9；
-----條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見參考文獻(xiàn)[1]表3-10；
-----導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，見參考文獻(xiàn)[1]表3-12。
步距：
選擇板料規(guī)格為：900mm1800
先將板料剪切成17張900105.88的條料，再利用此條料進(jìn)行沖裁，通過公式
可計(jì)算出此條料可沖裁的工件數(shù)n1=28.82個(gè)，即可沖裁28個(gè)工件。
則在整個(gè)板料上可沖裁的工件為
材料的利用率為
可見此種排法的材料利用率很高，方案可行。
2.9 各工序沖壓力的計(jì)算和設(shè)備的選取
由于本設(shè)計(jì)著重彎曲的設(shè)計(jì)計(jì)算，故對落料和沖孔工序以及沖4個(gè)φ5mm孔的工序不作討論，只討論兩個(gè)彎曲工序。
⑴ 彎45°角
最大自由彎曲力為
式中 -----沖壓行程結(jié)束時(shí)，不經(jīng)受校正時(shí)的自由彎曲力，；
-----與彎曲形式有關(guān)的系數(shù)，對于V形件C取0.6，對于U形件C取0.7；
-----彎曲件的寬度，；
-----內(nèi)圓彎曲半徑（等于凸模圓角半徑），；
-----彎曲件的厚度，；
-----材料強(qiáng)度極限，；
-----安全系數(shù)，一般取1.3。
其中，08鋼，=300，C取0.6，=1.3，=30，=1.5，=1.5，則
校正力計(jì)算公式為
式中 -----校正力，；
-----單位面積上的校正力，，其值見參考文獻(xiàn)[1]表4-9；
------彎曲件被校正部分的投影面積，。
其中:
取=90，
則
頂件力的計(jì)算公式為
系數(shù)取為0.5，則
根據(jù)和得。
查參考文獻(xiàn)[3]開式可傾工作臺壓力機(jī)主要參數(shù)表6-2，選用壓力機(jī)型號為JH23-25，其標(biāo)稱壓力250。
⑵ 彎內(nèi)角
最大自由彎曲力計(jì)算公式為
其中，取0.7, =1.3,
=30,=1.5,=1.5,=300
則
校正力的公式為
其中
取=90，
則
頂件力的計(jì)算公式為
系數(shù)取為0.5，則
根據(jù)和得。
查參考文獻(xiàn)[3]開式可傾工作臺壓力機(jī)主要參數(shù)表6-2，選用壓力機(jī)型號為J23-16F，其標(biāo)稱壓力160。
2.10 制定工藝卡片
圖2-10 工藝卡片
3 落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)
3.1 沖裁力的計(jì)算
沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化的，通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。
由參考文獻(xiàn)[1]可知，用平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁作為純剪切進(jìn)行計(jì)算，其沖裁力F為
式中 -----沖裁力，；
-----系數(shù)，一般取1.3；
-----沖裁周邊長度，；
-----材料厚度，；
-----材料抗剪強(qiáng)度，。
卸料力
推件力
式中 -----中心孔直徑，；
-----零件長，；
-----零件寬，；
-----沖裁力，；
、-----卸料力、推件力系數(shù)；
-----同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。
查參考文獻(xiàn)[1]表3-14得，=0.05，=0.55, =1
采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)
3.2 初選壓力機(jī)
查參考文獻(xiàn)[3]表6-2選用開式雙柱可傾壓力機(jī)，初選壓力機(jī)型號規(guī)格為JH23-25，其標(biāo)稱壓力為250。
3.3 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸凹模刃口尺寸的計(jì)算可選用分開加工的計(jì)算方法。
3.3.1 沖孔
該工序?qū)儆跓o特殊要求的一般沖孔件，查參考文獻(xiàn)[1]表3-3得
=0.04, =0.06
則
由公差查得 Φ5+0.030 取磨損系數(shù)=0.75.
設(shè)凸凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則
凸模尺寸
凹模尺寸
其中Δ為工件公差。
校核
式中 ，-----沖孔凸、凹模基本尺寸，；
-----凸、凹模最小初始雙面間隙，；
，-----凸、凹模制造公差。
滿足間隙公差條件。
3.3.2 落料
該工序尺寸的計(jì)算，落料模應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，其基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸再減小凸模刃口尺寸以保證最小合理間隙。查參考文獻(xiàn)[1]表3-3得
=0.04, =0.06
則
有公差查得為IT14級為IT14級 取 x=0.75
凸模尺寸
凹模尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
式中 ， -----落料凸、凹模基本尺寸，；
-----落料件最大極限尺寸，；
-----凸、凹模最小初始雙面間隙，；
-----磨損系數(shù)。
3.4 模架設(shè)計(jì)
根據(jù)以模架包括上模座 下模座 導(dǎo)柱和導(dǎo)套，因?yàn)橥拱寄＜捌涔潭ò搴蛪|板，是通過螺釘、銷釘?shù)扰c上模座 下模座連接在一起的，模架是模具和壓力機(jī)的連接件。所以模架具有重要作用。因此，對于精度要求較高 生產(chǎn)量大的沖壓件，必須使用帶有帶有模架的模具。重要的模具如復(fù)合模，連續(xù)模沖裁模等都必須樹勇模架。成形模則要根據(jù)制件精度，模具間隙大小，壓力機(jī)導(dǎo)向精度等情況考慮是否需要模架。
選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，在長度、寬度上都應(yīng)該比凹模大30-40，模板厚度一般等于凹模厚度的1.5倍。選擇模架時(shí)還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。沖壓機(jī)模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度，小于壓力機(jī)得最大裝模高。通常小型沖模常采用后側(cè)式 對角式或者對稱式的導(dǎo)柱型模具。四角模架主要使用于精度要求高的沖壓和大型沖壓件。
根據(jù)以上原則選用后側(cè)式導(dǎo)柱模架
上原則選用后側(cè)式導(dǎo)柱模架
查參考文獻(xiàn)[2]表22.4-3續(xù)
模架尺寸：L=250，B=125 ，H=190～225
Ⅰ級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架型號為: 模架250×100×﹙190～235） GB／T 2851.3
后側(cè)導(dǎo)柱上模座型號為： 250×125×45 GB/T2855.5
后側(cè)導(dǎo)柱下模座型號為： 250×125×55 GB/T2855.6
導(dǎo)套型號為： 25×90×38 GB／T2861.6
導(dǎo)柱型號為： 25×180 A25h5×180 GB／T2861.1
3.5 沖模閉合高度計(jì)算
沖模的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)（工作行程最低點(diǎn)）時(shí)，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。
沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必需使沖模的閉合高度和壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，通常應(yīng)滿足
式中 -----壓力機(jī)的最大閉合高 度，；
-----壓力機(jī)的最小閉合高 度，；
-----沖模的閉合高度，。
在沖模結(jié)構(gòu)中，計(jì)算沖模的閉合高度時(shí)，要區(qū)分兩類不同的沖模：
對于沖裁累沖?！恍枰紤]沖裁料厚（與料厚無關(guān)），但要考慮刃口進(jìn)入量。
式中 -----沖模的閉合厚度；
-----制件的料厚；
——下模板的厚度；
——上模板的厚度；
——凸模的高度；
——凹模的高度。
由前面所選的壓力機(jī)的規(guī)格為JH23-25，標(biāo)稱壓力250。由參考文獻(xiàn)[3]開式可傾工作臺壓力機(jī)主要參數(shù)表可知，壓力機(jī)的最大閉合高度=220最小閉合高度=160
所選沖模閉合高度H=210，在190～225范圍之內(nèi)，滿足
3.6 模柄
模柄對于中小型模具用于固定上模，沖模的上模則通過柄安裝在沖壓滑塊上。常用的有：壓入式模柄， 旋入式模柄，螺釘固定式模柄等，模柄一般用Q235-A或45鋼制成。直徑大小必須根據(jù)選定壓力機(jī)孔直徑大小相應(yīng)確定。
本次設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)的壓入式模柄，因壓力機(jī)為JH23-25 查參考文獻(xiàn)[2]表22.5-24，選取模柄尺寸Φ32×88 GB／T7346.1-1994
3.7 壓力中心的計(jì)算
沖壓力的合力的作用點(diǎn)稱為沖模的壓力中心。沖模的壓力中心應(yīng)與壓力機(jī)滑塊中心重合，否則會產(chǎn)生偏斜，導(dǎo)致模具和壓力機(jī)急劇磨損。
對于簡單形狀沖裁及形狀簡單而對稱的工件如圓形 正多邊形 矩形等。其沖裁時(shí)的壓力中心，即工件的幾何中心?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)的工件為對稱形式，壓力中心就在Φ10上。故不需考慮不規(guī)則形狀沖裁的壓力中心的求法，確定了壓力中心之后，在進(jìn)行模具的裝配時(shí)，必須使用模柄和壓力中心在一條直線上，這樣才不會產(chǎn)生彎矩，使模具磨損。
3.8 彈簧和橡膠的選用計(jì)算和安裝
卸料用彈性元件有彈簧、橡膠及氣墊，他們的壓力特性不相同，要根據(jù)需要選用。
彈簧壓力隨行程增加而增加，呈一定線性增長。橡膠的壓力和行程呈曲線式增長，氣墊的壓力在行程中基本不變，所以采用氣墊最為理想。但目前國內(nèi)小型壓力機(jī)中安裝氣墊的較少，常采用的彈性元件仍是彈簧和橡膠。
與彈簧相比，橡膠的剛度要大些，因此對要求卸料力較大、行程較小的模具，選擇橡膠較好；反之則選擇彈簧。
通過分析對比，本設(shè)計(jì)中選擇橡膠作為彈性元件。
沖模上采用橡膠作彈性元件時(shí)，需對橡膠的高度和受力狀況進(jìn)行計(jì)算。
3.8.1 高度計(jì)算
橡膠的高度按下式計(jì)算：
式中 -----橡膠高度，；
-----工作行程，或橡膠在工作時(shí)的壓縮比，；
-----橡膠預(yù)壓量，%；
-----工作行程末的橡膠壓縮量，%。
對于普通橡膠，可取=10%～15%，45%。對于聚氨酯橡膠，=5%～10%，=10%～35%。硬度越高，和都應(yīng)減小。
按上式計(jì)算出的橡膠高度，還需按下式復(fù)核：
式中 -----橡膠外徑，。
如過小，可適當(dāng)放大，若過大，可將橡膠墊分成數(shù)塊，以免失穩(wěn)彎曲。
3.8.2 受力計(jì)算
橡膠受壓時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系，可用彈性模量來表示，即
或
式中 -----彈性模量，；
-----壓力，；
-----承壓面積，；
-----壓縮應(yīng)變，%。
橡膠的彈性模量，是隨材料牌號、應(yīng)變量和形狀系數(shù)K而變化的。
形狀系數(shù)是橡膠承壓面積與自由膨脹表面積的比值，計(jì)算見參考文獻(xiàn)[4]表2-18。
對于聚氨酯橡膠，在壓縮比應(yīng)變15%～20%時(shí)，彈性模量E可從參考文獻(xiàn)[4]表2-26查的。當(dāng)應(yīng)變增大時(shí)，彈性模量E須乘以參考文獻(xiàn)[4]圖2-27所示的系數(shù)C。
本次設(shè)計(jì)選用橡膠。
3.9 定位裝置
為了限定被沖材料的進(jìn)給步距，并準(zhǔn)確地將工件安放在沖模上設(shè)定位置，保證下一步工序的順利進(jìn)行，必須采用各種形式的定位裝置。沖模適用的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料板 、定位板、導(dǎo)向銷、定距側(cè)刃和側(cè)壓裝置等。
。
在冷沖模各種零件之間，尤其是上下模各類零件與模座的結(jié)合部分，多采用螺釘緊固定位，在螺釘?shù)倪x用中多采用內(nèi)六角螺釘，也有時(shí)用外方角螺釘。對于一些輔助件的緊固也有用于開口螺釘沉頭螺釘?shù)取ｄN釘均選用圓柱銷，具體在模具中選用的螺釘、銷釘?shù)囊?guī)格數(shù)量可參考國標(biāo)中冷沖模典型組合。螺釘是用來緊固模具零件的，主要承受拉應(yīng)力，其尺寸及數(shù)量一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，小型、中型模具采用M6、 M8、M12，大型模具可選M12、M16等。沖模中圓柱銷起定位作用，圓柱銷一般承受錯(cuò)移力，一般圓柱銷用兩個(gè)以上，布置時(shí)一般離模具較遠(yuǎn)，對中小型模具一般選用d=6、8、12由參考文獻(xiàn)[6]得
上模座與固定板，使用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，螺釘 GB／T70.1-2000 材料45鋼 M4×25
參數(shù) p=1.5 b=32 =15.73 k=9.642 t=5 s=8.175 e=9.15 r=0.4
下模座和凹模連接螺釘為 螺釘 GB／T 70.1—2000 材料45鋼 M8×45 參數(shù)同M4×25
上模座與墊板、凸模固定塊及凹模的連接螺釘為 GB/T70.1-2000 M6×50 參數(shù)同上
上模座圓柱銷為 銷 GB／T 119.1-2000 材料Q235 6m6×60
卸料板和下模座連接的卸料螺釘選 GB／T 5281-1985 材料45鋼 M6.5×40
參數(shù) p=0.7 b=20 =7 k=4 t=2 s=3.08 e=344 r=0.2
4 第一次彎曲模設(shè)計(jì)
按照加工工藝的的流程，首先彎外角，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的彎外角模具。本節(jié)將對彎外角模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。
4.1 模架設(shè)計(jì)
模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
因?yàn)橥拱寄＜捌涔潭ò搴蛪|板，是通過螺釘、銷釘?shù)扰c上模座、下模座連接在一起的，模架是模具和壓力機(jī)的連接件，所以，模架具有重要的作用。
因此，對于精度要求較高、生產(chǎn)量大的沖壓件，必須使用帶有模架的模具。重要的模具，如復(fù)合模、連續(xù)模、沖裁模等都必須使用模架。成型模則要根據(jù)制件精度、模具間隙大小、壓力機(jī)導(dǎo)向精度等情況考慮是否需要模架。
選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，在長度、寬度上都應(yīng)該比凹模大30～40，模板厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。選擇模架時(shí)還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小裝模高度，小于壓力機(jī)的最大裝模高度。通常小型沖模常采用后側(cè)式、對角式或?qū)ΨQ式的導(dǎo)柱型模架。四角導(dǎo)柱式模架主要用于精度要求較高的沖壓件和大型沖壓件。
根據(jù)以上原則，選用后側(cè)式導(dǎo)柱模架，如圖4-1所示。
圖4-1 模架示意圖
1-上模座；2-下模座；3-導(dǎo)柱；4-導(dǎo)套。
查參考文獻(xiàn)[2]續(xù)表22.4-3
凹模尺寸：L=160，B=100，高度H=190～225。
Ⅰ級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架型號為 模架160100（190～225） GB/H2851.3
后側(cè)導(dǎo)柱上模座型號為：16010040 GB/T2855.5
后側(cè)導(dǎo)柱下模座型號為：16010050 GB/T2855.6
導(dǎo)套型號為： 259038 GB/T2861.6
導(dǎo)柱型號為： 25180 GB/T2861.1
4.2 沖模閉合高度計(jì)算
沖模的閉合高度，是指沖模處于閉合狀態(tài)（工作行程最低點(diǎn)）時(shí)，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。
沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必需使沖模的閉合高度和壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，通常應(yīng)滿足
式中 -