學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第1章 開題報告1.1、沖壓工藝與模具的發(fā)展方向1.1.1、成形工藝與理論的研究近年來，沖壓成形工藝有很多新的進(jìn)展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復(fù)合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精度日趨精確，生產(chǎn)率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質(zhì)的、新的發(fā)展水平。前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進(jìn)行精密沖裁，而現(xiàn)在，除了精密沖裁外還可兼有精密彎曲、拉深、壓印等，可以進(jìn)行復(fù)雜零件的立體精密成形。過去的精密沖裁只能對厚度為58mm以下的中板或薄板進(jìn)行加工，而現(xiàn)在可以對厚度達(dá)25mm 的厚板實現(xiàn)精密沖裁，并可對b 900MPa的高強度合金材料進(jìn)行精沖。由于引入了CAE，沖壓成形已從原來的對應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行有限元等分析而逐步發(fā)展到采用計算機進(jìn)行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化設(shè)計。在沖壓毛坯設(shè)計方面也開展了計算機輔助設(shè)計，可以對排樣或拉深毛坯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報等技術(shù)的發(fā)展，均標(biāo)志著沖壓成形以從原來的經(jīng)驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。1.1.2、為了滿足制件更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的發(fā)展趨勢發(fā)展了一些新的成形工藝(如高能成形和旋壓等)、簡易模具（如軟模和低熔點合金模等）、通用組合模具和數(shù)控沖壓設(shè)備等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大量生產(chǎn)，也同樣適用于小批生產(chǎn)。1.1.3、不斷改進(jìn)板料性能，以提高其成形能力和使用效果例如研制高強度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結(jié)構(gòu)強度。1.2、我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 1.2.1、 模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復(fù)雜化模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(塑封模已達(dá)到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位級進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來的5m提高到23m，今后有些模具加工精度公差要求在1m以下，這就要求發(fā)展超精加工。1.2.2、多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合具是在多工位級進(jìn)模基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀表的鐵芯組件等。 1.2.3、熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至已達(dá)80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體 還達(dá)不到10%，個別企業(yè)已達(dá)到20%-30%。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 1.2.4、氣體輔助注射模具和適應(yīng)高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。國外，已經(jīng)較成熟。國內(nèi)目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成 形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可強制樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐高壓。特別是精密模具的型腔應(yīng)淬 火，澆口密封性好，模具能準(zhǔn)確控制。注射壓縮成型技術(shù)，是在模具預(yù)先半開模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或低壓，模具在設(shè)定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進(jìn)行 壓縮成型，其效果是：(1)成型件局部內(nèi)應(yīng)力小；(2)可得到縮孔少的厚壁成型件；(3)對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；(4)用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結(jié)構(gòu)是：(1) 注射時樹脂以低的流動阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮斷澆口部；(3)壓縮作用應(yīng)僅限于型腔部。 1.2.5、模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 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。 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 1.2.6、模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視 在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程 中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(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普及常用表面處理方法，即擴滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 1.2.7、在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件 價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨 簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機遇，重點扶持國產(chǎn)模具軟件的開發(fā)和應(yīng)用。 加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)時一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對于已普及了 模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化 應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。1.2.8、快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展 快速原型制造(RPM)技術(shù)是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術(shù)、激光成形技術(shù)和 新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動完成復(fù)雜的三維實體(原型)制造。RPM技術(shù)是集精密機械制造、計算機、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進(jìn)、成本較低、設(shè)計制造周期短、精度適中等特點。從模具的概念設(shè)計到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模技術(shù)，進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于RE(逆向工程技術(shù))/RPM的模具并行開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點。1.2.9、高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到40000100000r/min,快速進(jìn)給速度可達(dá)到3040m/min，換刀時間可提高到13S。這樣就大幅度提高了加工效率，如在加工壓鑄模時，可提高78倍，并可獲得Ra10um的加工表面粗糙度。形狀精度可達(dá)10um。 另外，還可加工硬度達(dá)60HRC的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此，高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工的發(fā)展，特別是對汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。1.2.10、模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用英國雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已在我國200多家模具廠點得到應(yīng)用，取得良好效果。該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕牡哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短的研制制造周期。如RENSCAN200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， 用雷尼紹的SP2-1掃描測頭實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，控制核心是雷尼紹TRACECUT軟件，可自動 生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工等程序及不同格式的CAD數(shù)據(jù)。用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。該公司又推出了CYCLON高速掃描機，這是一臺獨立工作的專門用來掃描的設(shè)備，不占用加工機床的工作時間。其掃描速度最高可達(dá)3m/min，大大縮短了模具制造周期，另外，其數(shù)據(jù)采集速度比RENSCAN200快，定時探針接觸力小 ，因此可以用非常細(xì)的探針，用來掃 描細(xì)小的模具和細(xì)微的特征表面 ，擴大模具生產(chǎn)的品種范圍。 由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、定電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大作用。1.2.11、模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主，不僅效率低(約占整個模具制造周期的1/3)，且工人勞動強度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光的自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三給曲面模具研磨拋光的自動化。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)注意發(fā)展特種研磨與拋光、如擠壓衍磨、電化學(xué)拋光、 超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備，以提高模具表面質(zhì)量。 1.2.12、模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)。這也是我國長遠(yuǎn)發(fā)展 的目標(biāo)。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有如下特征：多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。第2章 成型加工方案的確定制品零件圖如下：如圖（2.1）（2.2）所示分別為低檔SUV滑軌I/支架的三維立體圖和二維工程圖。圖（2.1）圖（2.2）2.1 零件的工藝分析沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計是否合理。一般的講，在滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當(dāng)然工藝性的好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對該零件進(jìn)行工藝分析。本零件是汽車附件調(diào)角器中的一個零件，從技術(shù)要求和使用條件來看，零件的精度要求不是很高，但要求具有較高的剛度和強度。零件尺寸公差無要求，由零件所標(biāo)注的尺寸未注公差，尺寸均選為IT14。利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。由于該件外形簡單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工。材料為A3鋼，厚度為2.5mm工件的落料毛坯圖如圖（2.2.1）（厚2.5mm）圖（2.2.1）工件的彎曲后毛坯圖如圖（2.2.2）圖（2.2.2）2.2 工藝方案的確定確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟技術(shù)效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。表1 簡單模、復(fù)合模、連續(xù)模比較表比較項目簡單模復(fù)合模連續(xù)模沖壓精度低精度IT14級以下高級和中級精度IT8IT10級中級和低級精度IT1014級工件尺寸及形狀特點適合形狀簡單工件尺寸不受限制工件形狀及尺寸大小受模具結(jié)構(gòu)及強度限制可以加工形狀復(fù)雜要件，適合加工小的異形件生產(chǎn)效率因單工序加，生產(chǎn)效率低需用手或機械排除廢料和工件生產(chǎn)效率較低工序間自動送料，可自動排除工件，生產(chǎn)效率高使用高速自動沖床操作困難，不便使用出件排料困難，不作推薦可以行程序400次/分或更高的沖床上工作工作安全性手需伸入沖模工作區(qū)，不安全，需采用安全措施同簡單?？勺詣铀土?，手不進(jìn)沖模工作區(qū)，較安全多排沖壓法的應(yīng)用很少采用很少采用廣泛應(yīng)用，特別是尺寸較小的工件沖模制造工作量和加工成本簡單工件模具制造工件量小，成本低，復(fù)雜工件需多套模具，成本高沖裁復(fù)雜形狀工件較簡單，比連續(xù)模低沖裁簡單形狀工件比復(fù)合模低，比簡單模高綜合上述可以進(jìn)一步表明該零件屬于大批量生產(chǎn)，工藝性較好，沖壓件尺寸精度不高，形狀簡單,零件尺寸較大，不適合采用復(fù)合模,故采用單工序簡單模，因此，該零件的沖壓生產(chǎn)要用到?jīng)_壓加工的基本工序有：落料、變曲、打裝配孔。則需落料模，彎曲模，沖孔模三副簡單模具。2.3 工序設(shè)計與工藝計算2.3.1、排樣、裁板方案在沖壓零件的成本中，材料費用占60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題，而材料的經(jīng)濟利用又與排樣方式有關(guān)，排樣是指沖裁件在條料或板料上的布置方法。衡量排樣經(jīng)濟性的標(biāo)準(zhǔn)是材料的利用率，也就是工件上的實際面積與所占材料面積的比值。圖（2.3.1） 直排法圖（2.3.2）對頭直排法其中條料的材料利用率式中 沖件的實際面積（）； B條料寬度（mm）； L條料長度（mm）； 條料上的沖件總數(shù)。從上式可看出，若減少廢料面積，則材料利用率高。所以只有設(shè)計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料的利用率。這里的毛坯尺寸105mm，342mm不算小，考慮到操作方便，工件較大,排樣采用直排法。排樣時，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。搭邊數(shù)值取決于以下因素：、工件的尺寸和形狀；、材料的硬度和厚度；、排樣的形式（直排、斜排、對排等）；、條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）；、擋料裝置的形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式）。搭邊值一般是由經(jīng)驗再經(jīng)過簡單計算和查表確定的。查表218得搭邊值： a=2.2mm, a1=2.5mm （冷沖模具設(shè)計指導(dǎo)）于是有：進(jìn)距:105+2.5=107.5mm條料寬度：342+22.2=346.4mm板料規(guī)格擬選用：2.5mm1100mm2300mm沖件的實際面積=24371.4(CAD制圖中測出)若用縱裁：裁板條數(shù)=3.174取=3條（346.62300mm條料）； 每條個數(shù)=21.4 取=21個工件； 每板個數(shù)=321=63個材料利用率=60.7%若用橫裁：裁板條數(shù)=6.6, 取=6條（346.61100mm條料）； 每條個數(shù)=10.2, 取=10個工件； 每板個數(shù)610=60個由材料利用率，有縱裁橫裁，其它大小一樣。由此可見，縱裁有較高的材料利用率，且該零件沒有纖維方向的考慮，故決定采用縱裁。排樣圖如圖（2.3.3）：圖（2.3.3）2.3.2、壓力中心計算1、壓力中心概念：沖裁力合力的作用點稱模具的壓力中心。沖裁件的壓中心與沖裁件的重心不同,它是指沖裁力合力的作用中心與沖裁力的大小及作用位置有關(guān)。而工件的重心則決定于工件的形狀及其質(zhì)量分布。只有當(dāng)工件具備中心對稱形狀時,其壓力中心才與重心相重合。要求：沖裁壓力中心與機床滑塊中心重合。2、壓力中心的確定：簡單形狀工件的壓力中心：具有中心對稱的工件，其壓力中心與重心重合。凡是質(zhì)量分布均勻,具有中心對稱形狀的沖栽件,其壓力中心與重心相重合。此時的壓力中心均位于工件輪廓圖形的幾何中心如圖（2.3.4）。圖（2.3.4）復(fù)雜形狀工件的壓力中心：x=y=其中：x壓力中心到Y(jié)軸的距離； y壓力中心到X軸的距離； LL各段輪廓的長度； XX各段輪廓壓力中心到Y(jié)軸的距離； YY各段輪廓壓力中心到X與軸的距離。沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。為了保證沖模和壓力機正常和平穩(wěn)地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而與壓力機滑塊的中心線重合，如果中心不在模柄軸線上，滑塊會承受偏心載荷，沖壓時會使沖模與壓力機滑塊產(chǎn)生歪斜，從而導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向裝置的不正常摩損。同時引起凸凹模間隙不均勻，使刃口迅速變鈍，甚至造成刃口損壞，降低模具使用壽命。3、落料壓力中心 壓力中心如圖（2.3.5）所示圖（2.3.5）壓力中心由于工件形狀不對稱，故壓力中心：X=173.5Y=38.8其中：L=40mm x=0mm y=20mm L=342mm x=171mm y=0mmL=75mm x=342mm y=37.5mmL=54mm x=320mm y=90mmL=25mm x=284.5mm y=105mmL=81mm x=248mm y=72mmL=106mm x=171mm y=39mmL=81mm x=94mm y=72mmL=25mm x=57.5mm y=105mmL=79mm x=22.5mm y=72.5mm由以上計算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為(173.5,38.8)4、沖孔壓力中心壓力中心如圖（2.3.6）所示圖（2.3.6）壓力中心：X=200Y=42.1其中：L=34.5mm x=57mm y=67.5mm L=87.9mm x=57mm y=35mmL=40.5mm x=286mm y=65.5mmL=147.9mm x=295mm y=34mm由以上計算可知沖孔壓力中心的坐標(biāo)為(200,42.1)2.3.3壓力計算及沖壓設(shè)備選擇1、沖壓設(shè)備的選用原則壓力機的行程大小，應(yīng)該能保證成行零件的取出與毛坯的放進(jìn)，例如拉深所用壓力機的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。壓力機工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還須留有安裝固定的余地，但是過大的工作平面上安裝小尺寸的沖模對工作臺的受力是不利的。壓力機工作臺面的尺寸大于壓力機滑塊底面積, 壓力機滑塊底面積必須大于模具的尺寸,所以只須考慮壓力機滑塊底面積的大小.2、壓力計算及其壓力機的選擇設(shè)備類型的選擇要求依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸、形狀與精度等要求來進(jìn)行。、根據(jù)沖件的大小進(jìn)行選擇 ；、根據(jù)沖件的生產(chǎn)批量選擇；、考慮精度與剛度；、考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實際可能 ；、考慮技術(shù)上的先進(jìn)性。 計算沖裁力的目的是為了合理地選用沖床和設(shè)計模具，沖床的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。落料力：=1.3963.62.5340=1064.8(KN)0.041064.8=42.6(KN) 1064.8+42.6=1107(KN)彎曲力：=115.4(KN)=0.8=0.8115.4=96.32(KN)=+=115.4+96.32=211.72(KN)沖孔力：0.83.142.5450(11+28)=110.2(KN) 1.3282.5370+1.31162.5370=173.2(KN) =110.2+173.2=283.4(KN)由上可知,，；分別選取壓力機。選用壓力機時，主要考慮沖壓的工藝性、生產(chǎn)批量、沖壓工序特點、制件形狀、尺寸和精度，同時盡量采用現(xiàn)有設(shè)備，這樣有利于安排生產(chǎn)。具體原則如下：、壓力機的公稱壓力必須大于計算的總壓力的1.21.3倍；、壓力機的裝模高度必須大于模具的閉合高度；、壓力的行程應(yīng)滿足制件高度尺寸的要求；、壓力機的行程次數(shù)應(yīng)滿足最高生產(chǎn)率和材料變形速度的要求；、工作臺面尺寸、漏料孔大小、滑塊底面尺寸等均應(yīng)滿足模具的正確安裝和使用要求；、應(yīng)滿足完成此加工工序所需要的總功率大小。落料選取1250KN壓力機公稱壓力 1250kN發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點距離 10mm滑塊行程 126mm標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) 50/min最大封閉高度 430mm封閉高度調(diào)節(jié)量 120mm工作臺尺寸（左右） 970mm工作臺尺寸（前后） 650mm彎曲選取250KN壓力機公稱壓力 250kN發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點距離 6mm滑塊行程 70mm標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) 100/min最大封閉高度 360mm封閉高度調(diào)節(jié)量 70mm工作臺尺寸（左右） 560mm工作臺尺寸（前后） 360mm沖孔選取400KN壓力機公稱壓力 400kN發(fā)生公稱壓力時滑塊離下死點距離 7mm滑塊行程 90mm標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) 80/min最大封閉高度 400mm封閉高度調(diào)節(jié)量 80mm工作臺尺寸（左右） 630mm工作臺尺寸（前后） 420mm第3章 模具設(shè)計3.1 模具類型的選擇3.1.1、沖模零件的分類盡管各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，但組成模具的零件種類是基本相同的，根據(jù)它們在模具中的功用和特點，可以分成兩類：（1）、工藝零件這類零件直接參與完成工藝過程并和毛坯直接發(fā)生作用，包括：工作零件、定位零件、卸料和壓料零件。（2）、結(jié)構(gòu)零件這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和毛坯直接發(fā)生作用，包括：導(dǎo)向零件、支撐零件、緊固零件和其他零件。沖模零件的詳細(xì)分類見下表。表2 沖模零件分類工藝零件結(jié)構(gòu)零件工作零件定位零件卸料和壓料零件導(dǎo)向零件支撐零件緊固零件其他零件凸模凹模凸凹模擋料銷始用擋料裝置導(dǎo)正銷定位銷、定位板導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板側(cè)刃、側(cè)刃擋塊承料板卸料裝置壓料裝置頂件裝置推件裝置廢料切刀導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)板導(dǎo)筒上、下模座模柄凸凹模固定板墊板限位支撐裝置螺釘銷釘鍵彈性件傳動零件3.2 沖裁間隙的選用3.2.1、 沖裁間隙的概念1、沖裁間隙指凸模刃口與凹模刃口之間的間隙。Z沖裁間隙凹模刃口尺寸凸模刃口尺寸Z正常：上下微裂紋重合。2、有單邊間隙與雙邊間隙之分。3.2.2、沖裁間隙對沖壓的影響1、對斷面質(zhì)量的影響 表3間隙對斷面質(zhì)量的影響正常上下裂紋重合，光亮帶大，塌角、毛刺、錐度小，表面平整。過大上下裂紋不重合，撕裂拉斷，斷面粗、光亮帶小、塌角、刺錐度大。過小上下裂紋不重合，發(fā)生二次剪切，形成第二光亮帶，毛刺大。不均間隙小的一邊出現(xiàn)小質(zhì)量斷面特征，間隙大的一邊出現(xiàn)大間隙斷面質(zhì)量特征。2、間隙對尺寸精度的影響由于彈性變形的存在，沖裁結(jié)束后出現(xiàn)彈性恢復(fù)，使尺寸與凸凹模刃口尺寸產(chǎn)生尺寸偏差，而彈性變形大小與沖裁間隙有直接的關(guān)系。表4間隙變化沖 孔落 料間隙增大金屬受向內(nèi)拉程度增大彈性回復(fù)使工件尺寸增大（孔尺寸）金屬的拉伸度增大，彈性回復(fù)工件尺寸減?。ㄏ鹿ぜ叽纾ｉg隙變小金屬受壓程度增大，孔尺寸減小金屬受內(nèi)壓程度增大，工件尺寸增大。3、間隙對沖裁力的影響沖裁間隙對沖裁力的影響規(guī)律是間隙越小,變形區(qū)內(nèi)壓應(yīng)力成分越大,拉應(yīng)力成分越小,材料變形抗力增加,沖裁力就越大。反之,間隙越大,變形區(qū)內(nèi)拉應(yīng)力成分就越大,變形抗力降低,沖裁力就小。間隙達(dá)材料厚的5%-20%時，沖裁力下降不明顯。當(dāng)單邊間隙Z增大到材料厚度的15%-20%時，卸料力為0。4、間隙對模具壽命的影響由于工件與凸、凹模側(cè)壁之間有磨擦的存在，間隙小，磨擦大，模具壽命短。沖裁過程中,凸模與被沖孔之間,凹模與落料件之間均有摩擦,而且間隙越小,摩擦越嚴(yán)重。所以過小的間隙對模具壽命極為不利,而較大的間隙可使凸模與凹模的側(cè)面與材料間的摩擦減小,并能減緩間隙不均勻的影響,從而提高模具的壽命。5、合理間隙值的確定間隙的選取要使沖裁達(dá)到較好的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度，較小的沖裁力，較高的模具壽命。合理間隙指一個范圍值，最大合理間隙，最小合理間隙。間隙的確定是綜合考慮上述各個因素的影響,選擇一個適當(dāng)?shù)拈g隙范圍作為合理間隙。其上限為最大合理間隙,下限為最小合理間隙即合理間隙指的是一個范圍值。在具體設(shè)計模具時,根據(jù)工件和生產(chǎn)上的具體要求可按下列原則進(jìn)行選?。海?）、當(dāng)工件的斷面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求時,為了提高模具壽命和減小沖裁力,可以選擇較大間隙值。（2）、當(dāng)工件斷面質(zhì)量及制造公差要求較高時應(yīng)選擇較小間隙值。（3）、計算沖裁模刃口尺寸時,考慮到模具在使用過程中的磨損會使刃口間隙增大,應(yīng)當(dāng)按Zmin值來計算。確定合理間隙的方法：計算法、經(jīng)驗法、查表法.6、綜合上述可知在決定模具刃口尺寸及其制造公差時，需考慮下述原則：（1）、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計落料模時，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模時，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。（2）、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸模基本尺寸則應(yīng)取工件孔的尺寸公差范圍較大的尺寸。這樣，在凸、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格零件。凸、凹模間隙則取最小合理間隙值。（3）、確定沖裁刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的精度要求。如果對刃口精度要求過高，會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果刃口精度要求過低，則生產(chǎn)出來的零件可能不合格，或是使模具的壽命降低。若零件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件可按IT14級精度來處理，沖模則可以按IT11級精度制造；對于圓形件，一般可按IT6IT7來制造模具。3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定在設(shè)計模具時，為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都必須滿足三個原則：精確定位；防止拔出；防止轉(zhuǎn)動。3.3.1、確定凹模與凸模的尺寸1、落料落料，一般應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配做凸模。但落料凹模磨損后，由于其刃口形狀復(fù)雜程度不同，刃口尺寸的實際變化也不一定都是增大，即凹模刃口磨損后尺寸有增大、減小、不變?nèi)N情況。制件圖如圖（3.3.1）所示： 圖（3.3.1）該零件的落料凹模磨損后尺寸增大的有342、105、40、25、75、39減小的有46；不變的有45。表5 非圓形落料凹模尺寸計算結(jié)果凹模磨損后尺寸變化制件尺寸凹模計算公式演 算凹模尺寸/mm增大342=（a-X）=(342-0.51.4)341.340=(40-0.50.62)39.7105=(105-0.50.87)104.625=(25-0.50.52)24.775=(75-0.50.74)74.639=(39-0.50.62)38.6減小46=（b+X）=（46+0.50.62）46.3不變450.31=c=45450.078凸模的尺寸按上表中的凹模尺寸配作，保證雙面間隙。凹模外形尺寸，一般按經(jīng)驗方法確定：該零件厚2.5mm，最大孔口尺寸為b=342mm，由模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-40可查得：凹模厚度：H=35mm 凹模壁厚：c=52mm則 凹模板板長：L=b+2c=446mm凹模板板寬：B=s+2c=209.48mm(零件寬s=105.48mm) 取凹模板寬B=210mm故確定凹模板外形為：44621035mm凸模長度一般是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要而確定的，同時還要考慮修磨量。凸模的實際長度一般通過計算后靠用標(biāo)準(zhǔn)長度確定的：L=+Y式中 凸模固定板厚度（mm），一般取=（0.60.8），為凹模厚度； 固定卸料板厚度（mm），對中小型沖模，常用厚度為=620mm； 導(dǎo)料板厚度（mm），常用厚度4mm； Y增長量，它包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模固定板與卸料板之間安全距離等，一般取Y=1520mm。則有凸模長：L=28+20+10+15=73mm2、彎曲彎曲變形是將板料（包括棒料、絲料和管材）或經(jīng)沖裁后的坯料在彎距的作用下沿彎曲線成一定角度和形狀的成型方法。彎曲是沖壓基本工序之一，而且是沖壓成形加工中應(yīng)用很廣泛的一種工藝方法。彎曲變形時應(yīng)注意以下幾點：、毛坯放置在模具上應(yīng)有準(zhǔn)確的位置；、在彎曲過程中，應(yīng)防止滑動或偏移；、消除回彈；、防止彎曲過程中制件材料局部出現(xiàn)明顯的變薄與劃傷；、彎曲不對稱的彎曲件時會產(chǎn)生較大的側(cè)向分力；、毛坯放入到模具上和壓彎后從模具中取出制件要方便。(1)、凸、凹模間隙的確定 該零件彎曲所用的模具為L形彎曲模。在彎曲L形件時，凸、凹模之間的間隙是以調(diào)整對模深度來控制的，不需要計算間隙。(2)、凸、凹模圓角半徑、模圓角半徑：若彎曲件的內(nèi)側(cè)彎曲半徑為r，則取凸模的工作圓角半徑r，但不能小于彎曲件材料允許的最小彎曲半徑，則取=2mm、模圓角半徑：凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面，值通常按材料厚度t來選取。當(dāng)t=24mm時，取=（23）t，則取=6mm。、模的工作深度：凹模的工作深度要適當(dāng)，過小，毛坯兩邊自由部分太長，彎曲件回彈大，也不平整，質(zhì)量不好；過大，凹模的厚度要增大，消耗鋼材多，沖壓時壓力機的行程要大。只有當(dāng)制件的平直度要求較高，壓力機的行程也足夠時，也能采用比較大的凹模深度，彎曲時制件全部被壓入凹模中。則查表可得=55mm.、凹模寬度尺寸計算與制造公差： 彎曲工件圖如圖（3.3.2）工件圖（3.3.2） 由工件的精度等級為IT14，可得L=30mm。凹模尺寸為=（L-0.75）=(30-0.750.62)=29.5mm凸模尺寸(=- Z)按凹模尺寸配制，可以不注公差，保證單邊間隙為Z值, 其中Z=2.75，則有=26.75mm凸模的固定板厚30mm，凸模進(jìn)入凹模=55mm，凸模的長H=100mm3、沖孔工件圖如（3.3.3）所示圖（3.3.3）(1)、對于d=11mm的孔按未注公差I(lǐng)T14級 , 則為mm由材料為A3，料厚2.5mm，查模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-26得： =0.36mm=0.5mm-=0.5-0.36=0.14凸、凹模偏差查模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-32得： =-0.020 =+0.020 +=0.04-由模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-34查得：x=0.5沖孔凸模的尺寸：=(d+x)=(11+0.50.43)=11.2mm沖孔凹模的尺寸：=(d+x+)=（11+0.50.43+0.36）=11.6 mm(2)、對于d=28mm的孔按未注公差I(lǐng)T14級 , 則為mm，同上，凸、凹模偏差查模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-32得： =-0.020 =+0.025 +=0.045-由模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-34查得：x=0.5沖孔凸模的尺寸：=(d+x)=(28+0.50.52)=28.3mm沖孔凹模的尺寸：=(d+x+)=（28+0.50.52+0.36）=28.6mm(3)、對于R=5.5mm、寬S=3mm、長L=11mm的孔為非圓形，可采用配合加工法，一般應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后以此為基準(zhǔn)配做凹模，使凸、凹模之間保持一定的間隙。此時，對先加工的凸模，在圖紙上通常都要求標(biāo)明基本尺寸及制造公差，制造公差一般取制件公差值的25%；而與這個凸模配加工的凹模，在圖紙上只標(biāo)注基本尺寸，不標(biāo)注公差，但在技術(shù)要求欄內(nèi)需要注明按凸模標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)配成雙面間隙的凹模。沖孔凸模磨損后三個尺寸都減小了，按未注公差I(lǐng)T14級，則為R=5.5mm、S=3mm、L=11mm，由模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-34查得： x=0.75沖孔凸模的尺寸：R=（R+x）=(5.5+0.750.3) =5.7mm S=（S+x）=(3+0.750.25) =3.2mm L=（L+x）=(11+0.750.43) =11.3mm沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配作，保證雙面間隙，則有： R=R+=6mm S=S+=3.5mm L=L+=11.7mm(4)、對于R=14mm、寬S=28mm、長L=30mm的孔也為非圓形，則沖孔的凸、凹模的確定同上一個孔的一樣，先確定凸模尺寸，凹模按凸模尺寸配作，保證雙面間隙。沖孔凸模磨損后三個尺寸都減小，按未注公差I(lǐng)T14級，則為R=14mm、S=28mm、L=30mm，由模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊表1-1-34查得：R=14mm的磨損系數(shù)x=0.75； S=28mm和L=30mm的磨損系數(shù)x=0.5沖孔凸模的尺寸：R=（R+x）=(14+0.750.43) =14.3mm S=（S+x）=(28+0.50.52) =28.3mm L=（L+x）=(30+0.50.52) =30.3mm沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配作，保證雙面間隙，則有： R=R+=14.6mm S=S+=28.7mm L=L+=30.7mm沖孔凹模板的厚度35mm，凸模長：L=28+20+10+15=73mm 這四個孔可以同時沖出，凹模圖如圖（3.3.4）中間4個孔為凹?？讏D（3.3.4）3.3.2、定位裝置的確定沖裁加工時，條料或坯料在沖模內(nèi)應(yīng)處于正確的位置，稱為定位。1、橫向定位裝置條料的橫向定位也稱為導(dǎo)料，主要作用是保證條料的橫向搭邊值。在落料時，條料的橫向定位使用導(dǎo)料板，因此落料模為無承料板的模具，導(dǎo)料板的長度就等于凹模板的長度。凹模型孔橫向尺寸沿對稱軸線均勻分布，兩塊導(dǎo)料板的寬度是相同的。其寬度b=0.5(B-)，式中：B凹模板寬度； 條料板寬度； 雙面導(dǎo)料間隙。則b=51.4mm。2、縱向定位裝置條料縱向定位也稱為擋料。在落料模中，擋料的主要作用是保證縱向搭邊值。在落料模中選用的是固定擋料銷，固定擋料銷裝在凹模型孔出料一側(cè)，利用落料以后的廢料孔進(jìn)行擋料，控制送料距離。擋料銷的高出凹你的高度h約大于工件的厚度t（2.5mm），則可取h=3mm。3.3.2、卸料裝置的確定在此次設(shè)計中均采用彈壓卸料裝置，由彈壓卸料板、卸料螺釘與彈性元件組成。在有導(dǎo)料板的模具中，沖裁時，彈壓卸料板應(yīng)壓緊板料，而不應(yīng)撞擊導(dǎo)料板。因此，彈壓卸料板要制成臺階形，臺階寬度應(yīng)小于導(dǎo)料板間距。對于有彈壓卸料板有精確導(dǎo)向，可取=-（0.20.4）。臺階高度取=h-t+(0.51)，式中的h為導(dǎo)料板厚度，t為板料厚度，所加尺寸為安全距離。則有=345.6mm，=10.5mm。為確保卸料可靠，裝配模具時，彈壓卸料板的壓料面應(yīng)超出凸模端面0.20.5,其型孔與凸模取H7/h6或H8/h7配合。彈性元件是橡膠塊，為了使橡膠塊不因多次反復(fù)壓縮而損害其彈性，可按下式限定其極限壓縮量：=H式中 H橡膠塊自由狀態(tài)下的高度（mm）； 橡膠塊極限壓縮率（%）。為了使橡膠塊具有一定的預(yù)壓力，供卸料或壓料之用，必須使其在非工作行程就具有一定的預(yù)壓縮量： =H式中 橡膠塊預(yù)壓縮率（%）。上兩式相減得橡膠塊高度H的計算公式： H=式中 橡膠塊工作壓縮量（mm）。對于卸料橡膠塊，即為彈壓卸料板的工作行程，一般取=t+1，t為板料厚度2.5mm。則有橡膠塊自由狀態(tài)下的高度H=12mm，橡膠截面面積300N。第4章 模具的裝配4.1、技術(shù)要求本技術(shù)要求在實施過程中可根據(jù)實際情況做適當(dāng)調(diào)整：1 類沖壓模具的裝配均應(yīng)符合裝配圖及其技術(shù)要求。2 準(zhǔn)模架，非標(biāo)準(zhǔn)模架的裝配技術(shù)要求要符合沖模模架技術(shù)條件（GB.T2854-90）和沖模模架精度檢查標(biāo)準(zhǔn)。3 所有的頂桿推桿螺釘，凡在同一組內(nèi)的應(yīng)該等長，其相對誤差不得大于0.05mm。4 模具上下模座，除圖樣上有標(biāo)注外，一律應(yīng)以模座的坐標(biāo)中心，其允許5 偏差對于有導(dǎo)向模架的不大于1mm。6 模具裝配后刃口應(yīng)優(yōu)質(zhì)銳利，其沖裁間隙應(yīng)在最小合理間隙并保持四周均勻。7 下模座的漏斗孔除圖樣標(biāo)明外，其孔形應(yīng)與凹?？紫嗨?，其孔尺寸按凹模底座尺寸每邊放大2mm。8 所有圓柱銷在壓入時必須正常，不得有用重錘重?fù)艋蛞匿N孔的現(xiàn)象。9 裝配后的模具外觀應(yīng)整齊。4.2、裝配的順序和要點沖模裝配是沖模制造的關(guān)鍵工序。其裝配質(zhì)量的好壞，將直接影響沖件質(zhì)量，沖模的技術(shù)狀態(tài)和使用壽命。模具裝配完畢，必須滿足規(guī)定的裝配精度。裝配順序如下：1. 裝配時選凹模為標(biāo)準(zhǔn)，先將凹模，下墊板固定于下模座，其中心位置應(yīng)符合圖樣要求，由鉗工劃線對正。2. 將凸模，凸模固定板及墊板的組合件固定于上模座。3. 按要求裝配導(dǎo)柱，并檢查。4. 將上下模合攏，調(diào)整間隙，保證間隙均勻，并擰緊螺釘