2798 焊片沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì),沖壓,成型,工藝,模具設(shè)計(jì) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 1 緒論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)新工藝，新材料新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷更新和發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沖壓理論的發(fā)展非常重視，但我國(guó)的沖壓生產(chǎn)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比之下仍有一定的距離。1.1 國(guó)內(nèi)沖壓模具的沖壓現(xiàn)狀個(gè)發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)模具近年來(lái)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(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人。但總體來(lái)說(shuō)我國(guó)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(dòng)化、 機(jī)械化程度低，成產(chǎn)集中度較低，沖壓行業(yè)大多數(shù)企業(yè)設(shè)備比較落后，能耗高，材料利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力較差。2.大型，精密模具仍依賴進(jìn)口，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度較低。3.科技成果轉(zhuǎn)化慢，先進(jìn)工藝應(yīng)用緩慢。4.專業(yè)人才缺乏嚴(yán)重缺乏，業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)技和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jià)格卻持續(xù)下降，模具企業(yè)的總體利潤(rùn)不斷下降。為了發(fā)展，模具企業(yè)必須從以前的經(jīng)驗(yàn)型和模仿型設(shè)計(jì)向自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向發(fā)展，積極采用高新技術(shù)已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。1.1.2 國(guó)內(nèi)沖壓模具的發(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(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的模具發(fā)展仍有很大的發(fā)展空間。隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整更為重要，使結(jié)構(gòu)復(fù)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(yīng)緊緊跟隨著市場(chǎng)的需求來(lái)不斷的提高和發(fā)展，并上規(guī)模上檔次。開(kāi)發(fā)和應(yīng)用模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)，縮短模具的設(shè)計(jì)和制河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 造周期。1.2 國(guó)外沖壓模具行業(yè)的發(fā)展現(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。因此，模具行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展速度的標(biāo)尺。目前國(guó)外的模具行業(yè)出現(xiàn)了較快的發(fā)展，國(guó)外的沖壓模具具有生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)工期短，人均產(chǎn)值高的特點(diǎn)。其企業(yè)分工較細(xì)，技術(shù)精益求精，客戶相對(duì)穩(wěn)定，CAD/CAM/CAE 和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。模具的設(shè)計(jì)、加工及各種管理向數(shù)字化方向發(fā)展。告訴、高精度已經(jīng)智能化的各種模具加工設(shè)備得到了進(jìn)一步的發(fā)展和推廣應(yīng)用。但目前發(fā)達(dá)國(guó)家的模具正向發(fā)展中國(guó)家加速轉(zhuǎn)移。其表現(xiàn)方式為：一是建廠。而是投資，三是采購(gòu)，近年來(lái)這一趨勢(shì)更加明顯。因此我國(guó)的模具企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，借助并學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，加快自己的發(fā)展步伐。1.3 級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面級(jí)進(jìn)模具使在普通模具的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高精度、高效率、高壽命的模具，是技術(shù)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(jìn)行沖孔落料工作之外還可以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)個(gè)成型性質(zhì)來(lái)完成壓筋，沖窩，彎曲和拉深等成型工序沖壓時(shí)，將帶料或條料由模具的入口端送入后，在嚴(yán)格控制步距精度的條件下按照成型工藝安排的順序，通過(guò)各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級(jí)進(jìn)模的正常工作，模具必須具有高精度的導(dǎo)向各準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，配有自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等裝置。所以級(jí)進(jìn)模與普通模具相比要復(fù)雜。其具有如下特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)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(zhuǎn)和重復(fù)定位的過(guò)程，顯著提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率。（2）模具使用壽命長(zhǎng) 由于在級(jí)進(jìn)模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合膜的最小壁厚問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)還可以根據(jù)模具強(qiáng)度和模具的裝配需要流出空工位，從而保證模具的強(qiáng)度和裝配空間。（3）沖件的精度高 級(jí)進(jìn)模通常具有精度高的內(nèi)外導(dǎo)向（除模架的導(dǎo)向精度要求高外還必須對(duì)小凸模實(shí)施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù)）和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。級(jí)進(jìn)模主要用于沖制厚度較薄（一般不超過(guò) 2mm） 、產(chǎn)量大、形狀復(fù)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(dá) IT10 級(jí)。（4）自動(dòng)化程度高 操作安全 級(jí)進(jìn)模常采用告訴沖床成產(chǎn)沖壓件，模具采用了河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3 自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等裝置，具有較高的生產(chǎn)效率。（5）設(shè)計(jì)制造難度大 級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，鑲塊多，模具制造精度要求很高給模具的制造，調(diào)試級(jí)維修帶來(lái)了一定的難度。同時(shí)，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(qiáng)度的高合金模具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等材料） ，必須用應(yīng)慢走絲線切割加工，成型磨削，坐標(biāo)鏜，坐標(biāo)磨等先進(jìn)加工方法制造模具。綜上所述，級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模具設(shè)計(jì)各制造的技術(shù)要求較高，同時(shí)對(duì)沖壓設(shè)備、原材料也又相應(yīng)的要求，模具的成本較高，因此，在模具設(shè)計(jì)前必須對(duì)共建進(jìn)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)各模具零件的加工工藝過(guò)程，以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。2 制件的總體分析河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4 制件圖 1該制件為焊片。形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱是由圓弧，直線組成。沖孔件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT11-IT14,可以認(rèn)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(biāo)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(jìn)行加工。制件形狀為 u 形，圓孔分布比較均勻。形狀簡(jiǎn)單，對(duì)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(guò)落料和沖工藝孔，然后再進(jìn)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(duì)彎曲工藝進(jìn)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(zhì) H62。H62 普通黃銅；有良好的力學(xué)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(chǎn)生腐蝕破裂。此外價(jià)格便宜，是應(yīng)用慣犯的一個(gè)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(dǎo)管、氣壓表彈簧、篩網(wǎng)、散熱器零件等。將彎曲部分展開(kāi)的尺寸及其現(xiàn)狀如圖所示:河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5 圖 2.展開(kāi)件圖及其尺寸該工件未標(biāo)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?yàn)楣ぜ](méi)有明顯的要求，為了使模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，本工件取 R=1mm3 工藝方案的確定河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(jiǎn)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(jí)進(jìn)模方案一，生產(chǎn)效率低，工件的累計(jì)誤差大，操作部方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，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(chǎn)效率，以及模具的復(fù)雜程度，第三種方案比較優(yōu)越，零件是形狀簡(jiǎn)單，對(duì)稱，容易保證精度。該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案三的級(jí)進(jìn)模為佳。排樣計(jì)算3.1 排樣設(shè)計(jì)零件的形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，沒(méi)大的變化，選用直排的方式?？梢蕴岣卟牧系睦寐?，減少?gòu)U料。查表 2.9 取得的搭邊值為 1.0，1.2。計(jì)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(jì)算：根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)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(dá) 99.5%。計(jì)算沖壓件毛胚的面積：A=10×11+5×5.5+（14.5/2） ×π=302.05mm 一個(gè)步距的22材料利用率 η=nA/BS×100%=1×305.05/17×31×100%=57.88%3.2 計(jì)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(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以才用凸模凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模，凹模刃口尺寸計(jì)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(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(jì)算對(duì)外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)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(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸凹模刃口部分的尺寸計(jì)算如下：當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，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(biāo)注公差的尺寸。查相關(guān)文獻(xiàn)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(dāng) Δ=0.26 時(shí)，X=0.75；當(dāng) Δ=0.20 時(shí),X=1；當(dāng) Δ=0.3 時(shí) 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(biāo)注公差，但是在技術(shù)條件中注明，凸模實(shí)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(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8 圖 3.沖孔凸模河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9 圖 4.沖孔彎曲凸凹模河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10 圖 5.凹模尺寸河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11 4 彎曲工藝計(jì)算視中性層長(zhǎng)度不變條件計(jì)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(jì)算選取，因?yàn)椴牧虾穸仁?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(shè)計(jì)計(jì)算凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)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(dāng)工件精度要求不高或者校正彎曲時(shí)，生產(chǎn)中長(zhǎng)采用調(diào)整凸凹模間隙的辦法來(lái)解決回彈問(wèn)題。設(shè)計(jì)彎曲模結(jié)構(gòu)時(shí)，把凹模做成可調(diào)式，由于凹模設(shè)計(jì)為可調(diào)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(biāo)注外形尺寸時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)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(jì)算 小變形程度（r／t≥10）時(shí)，回彈大，先計(jì)算凸模圓角半徑，在計(jì)算凸模的高度，河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12 大變形程度（r／t＜5）時(shí)，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(shí)彎曲中心角為 180°查模具大典，取回彈角 3°4.7 彎曲力的計(jì)算 U 形件校正彎曲時(shí)，在進(jìn)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(shí)，校正彎曲力的最大值在壓力機(jī)工作到下至點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力，而在彎曲工作過(guò)程中二者是同時(shí)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(duì)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(xiǎn)起見(jiàn)，在計(jì)算壓力機(jī)公稱壓力時(shí)還是要將頂件力考慮進(jìn)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(jì)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大 30%左右，即F =1.3×59.756=77.6828kN‘總 ’河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13 圖 6.沖孔凸模4.9 壓力中心的計(jì)算用解析求模具的壓力中心坐標(biāo)，按比例畫(huà)出工件的尺寸，選用 xoy，如圖所示，因?yàn)楣ぜ笥覍?duì)稱，即 X =0 故只需計(jì)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(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，本零件包括沖孔，落料，彎曲三個(gè)工序，可以采用級(jí)進(jìn)模，板料以導(dǎo)料板導(dǎo)向，并從剛性卸料板下面送至擋塊右側(cè)定位上模下行時(shí)，板料背板料河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15 被切斷，并隨即將所切斷的毛坯料彎曲成形，與此同時(shí)，沖孔凸模在板料上沖出孔，上?；爻虝r(shí)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模，凹模，凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括以下幾個(gè)方面：6.1 落料凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16 在落料凸模內(nèi)部，由于設(shè)置推件銷，所以凸模刃口設(shè)計(jì)用直通形刃口，刃口高度h=6mm，該模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)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(zhǎng)度 L=b+2c=30+2×34=98mm凹模的外形寬度 B=步距+工件寬+2c 取：步距=12 工件=9.4凹模整體尺寸的確定：凹模的外形長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)化，取為；125×100×256.2 沖孔 φ8.5 凸模的設(shè)計(jì)為了增加強(qiáng)度和剛度，凸模非工作部分的直徑應(yīng)該制成逐漸增大的多級(jí)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(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來(lái)確定。L=h +h =28+28=53mm凸 模 固 定 板 落 料 凹 模6.4 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本模具為復(fù)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(jié)構(gòu)的需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)如下圖所示，確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)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(jì)算橡皮允許承受的復(fù)合較彈簧大，且安裝調(diào)試方便，在沖裁模具中應(yīng)用很廣泛。7.1 橡皮的平面尺寸河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17 平面尺寸按其所產(chǎn)生的壓力計(jì)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(guān)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(jié)構(gòu)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(guò)自由高度 H 的 35%—45%。7.2.2 橡皮安裝在模具上 一般應(yīng)預(yù)先壓縮（10%—15%）H，使預(yù)壓的壓力達(dá)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(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)姆糯箢A(yù)壓量，再重新計(jì)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(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18 (1)彈性卸料板(2)打料桿處彈頂橡皮河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19 (3)落料凸模處彈頂橡皮河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20 8 模架的設(shè)計(jì)模架的各個(gè)零件標(biāo)記如下：后側(cè)導(dǎo)柱模架：上模座：100×100×30下模座：125×100×35導(dǎo)柱：22×130導(dǎo)套：2×80×28圖 7.模架河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21 9 沖壓設(shè)備的選擇參考模具大典選擇型號(hào)為：J23-10 開(kāi)式雙柱可傾液壓機(jī)可以滿足使用要求，其主要技術(shù)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(diào)節(jié)量：35mm立柱間距：180mm工作臺(tái)尺寸：240×Φ370墊塊尺寸：35×170模柄尺寸：Φ30×55最大傾角 35°河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)22 10 模具設(shè)計(jì)總結(jié)我國(guó)考古發(fā)現(xiàn)，早在 2000 多年前，我國(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953 年，長(zhǎng)春第一汽車制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車間，該廠于 1958 年開(kāi)始制造汽車覆蓋件模具。我國(guó)于 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始生產(chǎn)精沖模具。在走過(guò)了溫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了 300多億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。 ）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。 一、沖壓模具市場(chǎng)情況 我國(guó)沖壓模具無(wú)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，但與國(guó)發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過(guò)于求，市場(chǎng)竟?fàn)幖ち摇?現(xiàn)將 2004 年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)情況簡(jiǎn)介如下： 據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004 年我國(guó)沖壓模具總產(chǎn)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(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,2004 年我國(guó)共進(jìn)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(guó)沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為 266.6 億元.其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求為 260.4 億元,總供應(yīng)約為 213.8 億元,市場(chǎng)滿足率為 82%.在上述供求總體情況中,有幾個(gè)具體情況必須說(shuō)明:一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具 ,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)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(chǎn) ,而技術(shù)含量低的中低檔模具市場(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率;二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市場(chǎng)低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國(guó)際市場(chǎng)前景看好,2005 年沖壓模具出口達(dá)到1.46 億美元, 比 2004 年增長(zhǎng) 94.7%就可說(shuō)明這一點(diǎn); 三是近年來(lái)港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。 二、沖壓模具水平狀況 近年來(lái)，我國(guó)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(dá) 50 多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到 1~2μm，壽命 2 億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到 Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm ）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1、 模具 CAD/CAM 技術(shù)狀況 河南機(jī)電高等專科學(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)23 我國(guó)模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展已有 20 多年歷史。由原華中工學(xué)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(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。由華中工學(xué)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(guó)自行開(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖裁模 CAD/CAM 系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的冷沖模 CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM 技術(shù)。國(guó)家科委 863 計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為 CIMS 應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開(kāi)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(guò)鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997 年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬 CAE 軟件并開(kāi)始用于生產(chǎn)。 21 世紀(jì)開(kāi)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(diǎn)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(jì)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(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量 CAD/CAM 系統(tǒng)。如美國(guó) EDS 的 UG，美國(guó) Parametric Technology 公司 Pro/Engineer，美國(guó) CV 公司的CADSS，英國(guó) 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(jìn)了 AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó) Marta-Daravision 公司用于汽車及覆蓋件模具的 Euclid-IS 等專用軟件。國(guó)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(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維 CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。 在沖壓成型 CAE 軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)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(wèn)題，實(shí)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(biāo)志著 RPM 應(yīng)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(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)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(diǎn)。 2、模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)24 力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)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(wú)論在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平。 但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)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(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD 處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備.先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè).日本工業(yè)界認(rèn)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(huì)的動(dòng)力”.美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”.在德國(guó)模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱.在我國(guó).1998年3月在《國(guó)務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要位置.目前,我國(guó)沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上,處于主導(dǎo)地位.沖壓是一種先進(jìn)的少無(wú)切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%.隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)25 的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過(guò)這些實(shí)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(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。致謝首先感謝本人的指導(dǎo)老師原紅玲老師，她仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容，并對(duì)我的設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性意見(jiàn)。原紅玲老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向她表示真誠(chéng)的感謝！感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定操作技能。最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)26 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