畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目大學(xué)生方程式賽車設(shè)計(jì)（模具及卡具設(shè)計(jì)）2013年5月30日模具的設(shè)計(jì)§3.1模具的發(fā)展與現(xiàn)狀§3.1.1國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝，是一種髙附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是髙新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來越大,技術(shù)要求也越來越高。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐曰益加快，“十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在：1、汽車覆蓋件模具；2、精密沖模；3、大型及精密塑料模；4、主要模具標(biāo)準(zhǔn)件;5、其它高技術(shù)含量的模具。汽車工業(yè)的快速發(fā)展，拉動(dòng)了中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也給中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)帶來了發(fā)展良機(jī)。汽車車身模具主要包括汽車覆蓋件模具、汽車骨架類模具。2001年以前汽車模具生產(chǎn)廠家主要以生產(chǎn)卡車車身模具為主，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，轎車普及程度越來越高，現(xiàn)在轎車車身模具已成為各模具制造商的主導(dǎo)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)汽車模具制造企業(yè)的生產(chǎn)能力日漸提髙，轎車整體側(cè)罔模具過去一直依賴進(jìn)口，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)幾家大型模具制造廠家已能生產(chǎn)，一汽模具制造有限公司率先在2003年完成中低檔轎車整車模具的開發(fā)，產(chǎn)品完全能夠滿足汽車廠家的要求，還有一些模具出口到美國(guó)、歐洲和日本。多衷位自動(dòng)化連續(xù)模、汽車大V中型骨架件的級(jí)進(jìn)模作為部分企業(yè)的新產(chǎn)品已逐步占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，并打入國(guó)際市場(chǎng)。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，落后的管理手段，使模具企業(yè)中的管理和技術(shù)人員只有疲于奔命。2003年國(guó)內(nèi)少數(shù)汽車模具企業(yè)就開始ＰＤＭ系統(tǒng)的研發(fā)工作，07年從系統(tǒng)的開發(fā)與庫(kù)用進(jìn)入到一個(gè)成熟、穩(wěn)定階段，在模具產(chǎn)品開發(fā)過程中徹底改變了以往的卞些不規(guī)范、落后的管理方式，對(duì)文檔管理、知識(shí)管理、工作流程管理、人員權(quán)限管理、項(xiàng)目管理等內(nèi)容進(jìn)行先進(jìn)的信息化系統(tǒng)管理，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)與技術(shù)管理兩個(gè)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，大幅度的提高了設(shè)計(jì)效率與管理水平。模具檢測(cè)技術(shù)近幾年也有很大提高，特別是應(yīng)用Ａｔｏｓ光學(xué)掃描照相設(shè)備進(jìn)行模具檢測(cè)、模具虛擬合模檢測(cè)、沖壓零件檢測(cè)、模具修理與復(fù)制、泡沫實(shí)型檢測(cè)、鑄件毛坯檢測(cè)，―座表測(cè)量設(shè)備相比模具檢測(cè)效率得到很大提高，不僅如此通過模具虛擬合模檢測(cè)還可以實(shí)現(xiàn)汽車沖壓模具數(shù)據(jù)化制造過程控制。技術(shù)是企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，管理則是企業(yè)發(fā)展的靈魂。念業(yè)向髙層次提升就必須創(chuàng)造一套適合自己的獨(dú)特的管理體系。技術(shù)有錢可以買來，沒錢甚至可以偷來，唯獨(dú)管理買不到。好的管理方法可能學(xué)習(xí)，但不能克隆。比如歐、美、日的管理經(jīng)過幾十年甚至一個(gè)世紀(jì)積累、提煉，才形成一種模式，但還要不斷推X出新。歸根結(jié)底它就是一種思想、方法、理念。實(shí)踐證明國(guó)際上任何一種成熟的管理方法直接用在中國(guó)的任何企業(yè)都不會(huì)有持久的效果，而應(yīng)通過學(xué)習(xí)’結(jié)合自己企業(yè)的特點(diǎn)創(chuàng)造適合自己企業(yè)并能滿足市場(chǎng)需求的管理模式，來實(shí)現(xiàn)企業(yè)的管理創(chuàng)新。目前，國(guó)內(nèi)許多汽車車身模具企業(yè)都建立了適合八身特點(diǎn)的全方位的管理體系，如一汽模具開發(fā)了以項(xiàng)目為主體，貫穿公司生產(chǎn)過程中所有信息的管理系統(tǒng)，包括項(xiàng)目計(jì)劃、工作量分配計(jì)劃執(zhí)行過程中的問題的積累及解決方案的過程、質(zhì)量狀態(tài)等。實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目目標(biāo)與部門月隹作目標(biāo)的實(shí)時(shí)發(fā)布，保證了企業(yè)與部門目標(biāo)的二致性。實(shí)現(xiàn)了年、月生產(chǎn)負(fù)荷及任務(wù)分布的八動(dòng)發(fā)布，為資源策劃提供了依據(jù)。實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目運(yùn)行情況及部門計(jì)劃執(zhí)行情況的實(shí)時(shí)發(fā)布，為項(xiàng)目的控制提供了依據(jù)。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品變更執(zhí)行情況和現(xiàn)場(chǎng)問題的提出及解決情況的實(shí)時(shí)發(fā)布，為項(xiàng)目的控制及信息積累提供了條件。國(guó)家提出要自主發(fā)展，產(chǎn)品自主已提到了很主要的高度，汽車產(chǎn)品的自土?xí)絹碓蕉?，也就給中國(guó)模具企業(yè)進(jìn)步搭建更多更好的表演舞臺(tái)，中國(guó)模具發(fā)展的精彩點(diǎn)也會(huì)給中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)更多更快的回報(bào)。產(chǎn)品技術(shù)上，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。與國(guó)外汽車大中型級(jí)進(jìn)模相比，我們?cè)诠に嚺挪?、模具制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。中國(guó)汽車車身模具今后的發(fā)展方向，應(yīng)該注重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和定位，進(jìn)一步提升模具的制造技術(shù)水平，占領(lǐng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高、技術(shù)含量髙的高檔模具市場(chǎng)。未來中國(guó)汽車模具制造業(yè)的發(fā)展是要做強(qiáng)。做強(qiáng)的標(biāo)志是扭轉(zhuǎn)大量的中高檔模具仍然依靠進(jìn)口的局面；做強(qiáng)的標(biāo)志是中國(guó)的汽車模具企業(yè)能夠肩負(fù)起中國(guó)汽車自主發(fā)展過程中所需的模具及焊接夾具的重任；做強(qiáng)的標(biāo)志是中國(guó)的模具企業(yè)快速融入國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)使我們自己的模具大量進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，將過去大量從歐、美、日進(jìn)口模具的現(xiàn)象變?yōu)榇罅砍隹?。使中?guó)由汽車模具大國(guó)變成汽車模具強(qiáng)國(guó)?！?.1.2模具CAD/CAE/CAM技術(shù)沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步來體現(xiàn)出來。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。20世紀(jì)60年代初期，國(guó)外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。通過以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造X期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。在級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國(guó)UGS公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場(chǎng)。與此同時(shí)，新加波、馬來西亞、印度及我國(guó)臺(tái)灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。我國(guó)從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AutoCAD軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具和線切割自動(dòng)編程5個(gè)模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等。展望國(guó)內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個(gè)方面。主要表現(xiàn)在：（1）模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高；（2）基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪；（3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；（4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密?！?.2零件工藝性分析工件圖為下圖，工件材料為4130鋼，壁厚2.4mm。其工藝性分析內(nèi)容如下：圖3-1彎曲工件圖§3.2.1材料選擇選擇車架的材料應(yīng)該考慮材料的焊接性以及強(qiáng)度和韌性。4130結(jié)構(gòu)鋼具有高的強(qiáng)度和韌性，淬透性較髙，在油中臨界淬透直徑15?70mm；鋼的熱強(qiáng)度性也較好，在500℃以下具有足夠的高溫強(qiáng)度，但550℃時(shí)其強(qiáng)度顯著下降；當(dāng)合金元素在下限時(shí)焊接相當(dāng)好，但接近上限時(shí)焊接性中等，并在焊前需預(yù)熱到175以上；鋼的可切削性良好，冷變形時(shí)塑性中等。由于20結(jié)構(gòu)鋼的上述特性，車架的材料最終選擇4130鋼?！?.2.2結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，左右對(duì)稱，對(duì)彎曲成形較為有利?？刹榈么瞬牧纤试S的最小彎曲半徑r=0.5t=1mm，而零件彎曲半徑r=187.5mm>1mm，故不會(huì)彎裂。計(jì)算零件相對(duì)彎曲半徑1<5，卸載后彎曲件圓角半徑的變化可以不予考慮§3.2.3工藝分析沖壓工序可以分為四個(gè)基本工序：一、沖裁使板料實(shí)現(xiàn)分離的沖壓工序（包括沖孔、落料、修邊、剖切等）。二、彎曲將板料、棒料、管材和型材彎成具有一定曲率、一定角度和形狀的沖壓工序。三、拉深將平面板料變成各種開口空心零件，或把空心件的形狀、尺寸作進(jìn)一步改變的沖壓工序。四、局部成形用各種不同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序（包括翻遍、脹形、校平和整形工序等）。方程式賽車車架是由若干直線管件以及U型管件焊接而成。直線管件可以直接裁得，Ｕ型件需要彎曲得到。由于該零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，所以可以由Ｕ型件展開的直線件直接彎曲制得。近幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度?！?.3U形件彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§3.3.1模具的整體結(jié)構(gòu)一、模具總體結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖3-21-模柄2-上模板3-鉸制孔螺栓4-墊板5-凸模固定板6-六角螺母7-定位塊8-六角頭螺栓9-凹模10-凸模11-起模螺栓12-六角頭螺栓13-下模板14-導(dǎo)柱二、該模具的出料裝置主要由起模螺栓實(shí)現(xiàn)。凹模底部裝有一個(gè)起模螺栓，當(dāng)零件沖壓完成后，旋動(dòng)起模螺栓，沖壓完零件被起模螺栓頂出，從而達(dá)到出料的目的。三、模具的工作過程第一步：將計(jì)算好長(zhǎng)度的U型展開直線管件通過定位裝置放到工作工位。第二步：上模下行完成零件沖壓工序。第三步：上模上行，旋動(dòng)起模螺栓使零件與凹模分離，取出制件完成沖壓?！?.3.2凸、凹模的結(jié)構(gòu)和固定形式由于沖壓件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。圖3-3凸模連接示意圖圖3-3凸模連接示意圖本設(shè)計(jì)中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用T10A鋼，淬火硬度HRC56-60,必要時(shí)表面可進(jìn)行滲氮處理。圓凸?？刹捎皿{精度外圓磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法,可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量。凸模固定方式如圖3-3所示：凸模以過渡配合固緊在凸模墊板上，保證在工作時(shí)不被拉出，安全可靠。§3.4模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算§3.4.1凸、凹模的間隙彎曲U形件，其凸模間隙C的大小，對(duì)彎曲件質(zhì)量有直接影響，過大間隙會(huì)引起回彈量的增加；過小時(shí)，引起工件材料的厚度變薄，降低模具的使用壽命，因此必須確定出合理的間隙值。凸凹模合理的間隙按下式計(jì)算：C=t+Δ+Kt（3-1）式中，C——彎曲凸凹模間隙；t——材料厚度；Δ——材料厚度正偏差；K——修正系數(shù)，K=0.05~0.10。當(dāng)工件精度要求高的時(shí)候，凸凹模間隙應(yīng)適當(dāng)減小，可以取C=t。由于本次壓彎模設(shè)計(jì)是仿形壓彎，因此凸凹模間隙可以取C=0。圖3-4彎曲模間隙§3.4.2彎曲力計(jì)算彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)。彎曲件的截面為環(huán)形，外徑D=25.4mm,內(nèi)徑d=20.6mm。校正彎曲力FJ按式（3-2）計(jì)算：FJ=AP（3-2）式中，A——彎曲件上被校正部分在垂直于彎曲力方向的平面上的投影面積（mm2）；P——單位校正力(MPa),取P=120MPa。校正彎曲力FJ按式（3-2）計(jì)算FJ==20799N=20.799KN自由彎曲力FZ：FZ=0.7Kbt2σb/（r+t）（3-3）式中，σb——材料抗拉強(qiáng)度，σb=410（MPa）；

r——凸模圓角半徑，r=187.5mm；

b——彎曲線長(zhǎng)度，b=2760mm；

t——材料厚度，t=2.4mm；

K——安全系數(shù)，K=1.3所以頂件力FD：FD=(0.3～0.8)FZ=(0.3～0.8)0.7Kbt2σb/（r+t）=0.6*0.7*1.3*2760*2.4*410/(187.5+2.4)=7808.6N=8KN對(duì)于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故一般FD可以忽略，壓力機(jī)的壓力為FY，即FY≥FJ生產(chǎn)中為安全，取FY≥1.8FJ=1.8×20.8=37.44KN，根據(jù)壓彎力大小，初選設(shè)備為JH23—25。§3.4.3凸模長(zhǎng)度的確定凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。一般不宜過長(zhǎng)，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷８鶕?jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=H1+H（3-4）式中，L——凸模的長(zhǎng)度（mm)；H1——凸模固定板的厚度（mm)，它取決于沖件的豎直高度h，一般在壓彎這里取H1=1050mm；H——附加長(zhǎng)度（mm)。主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離(取20mm)。將各數(shù)據(jù)代入式（3-4）中得：壓彎凸模長(zhǎng)度L=1050+20=1070mm§3.4.4凹模尺寸的確定凹?？椎某叽纾趯?shí)用上是和制件尺寸一起來考率的。它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞，因此對(duì)其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。凹模的厚度和外形尺寸對(duì)于其承受的壓彎力，必須具有不引起破損和變形的足夠強(qiáng)度。壓彎時(shí)，凹模承受壓彎力和水平方向的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式受力狀態(tài)又比較復(fù)雜，特別是對(duì)于復(fù)雜形狀的沖件，其凹模的強(qiáng)度計(jì)算就相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。因而，在目前一般的生產(chǎn)實(shí)際情況下，通常都是根據(jù)壓彎件的輪廊尺寸和板料厚度、壓彎力的大小等來進(jìn)行概略的估算及經(jīng)驗(yàn)修正的。結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：1、凹模壁厚凹模壁厚b按文獻(xiàn)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》表14-5選擇。由文獻(xiàn)表14-5取b=30mm。凹模厚度凹模厚度h根據(jù)主環(huán)直徑按文獻(xiàn)圖14-15選擇。取凹模厚度250mm。凹模外形尺寸根據(jù)上述凹模厚度與壁厚以及主環(huán)尺寸可以得出：凹模長(zhǎng)L=1350mm；凹模寬B=1050mm故有了凹模外形尺寸L×B×h=1350×1050×250mm?！?.5沖壓設(shè)備的選用根據(jù)所要完成的沖壓工藝牲質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。開式曲柄壓力機(jī)：也稱沖床，應(yīng)用最為廣泛，機(jī)身呈C形，前、左、右三面敞開，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但開式機(jī)身剛性較差，影響制件精度和模具壽命，僅適用于40-4000千牛的中小型壓力機(jī)。雖然剛度差，但它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)。閉式曲柄壓力機(jī)：機(jī)身呈框架形，機(jī)身前后敞開，剛性好，精度高，工作臺(tái)面的尺寸較大，適用于壓制大型零件，公稱力多為1600-60000千牛，剛度好、精度高，只能靠?jī)蓚€(gè)方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。油壓機(jī)：利用帕斯卡原理，以油為工作介質(zhì)，采用靜壓力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。油壓機(jī)的特點(diǎn)是壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低，適用于拉深、擠壓等成形工序?？紤]到壓彎件尺寸較大，采用雙柱閉式曲柄壓力機(jī)§3.5.1沖壓設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)一、滑塊行程滑塊行程是指曲柄旋轉(zhuǎn)一X，下止點(diǎn)至上止點(diǎn)的距離等于曲柄半徑R的兩倍，即S=2R，滑塊行程大小的選擇依據(jù)是，應(yīng)保證方便放入毛坯或取出零件。二、行程次數(shù)行程次數(shù)是指滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，一般，在壓力機(jī)的基本參數(shù)之中給出滑塊的額定行程次數(shù)。在實(shí)際工作中，滑塊的行程次數(shù)根據(jù)所需生產(chǎn)率，操作的可能性和允許的變形速度等來確定。三、工作臺(tái)面尺寸的選擇工作臺(tái)面(或工作墊板)尺寸一般應(yīng)大于模具底座50mm-70mm。四、滑塊尺寸的選擇一般開式壓力機(jī)滑塊的尺寸比工作臺(tái)面的小，如果有模柄，模板的尺寸可以大于滑塊的尺寸，如果用壓板槽固定，那么，開壓板槽側(cè)的模板尺寸小于滑塊尺寸50mm-70mm，以便于用壓板固定模板。五、閉合高度的選擇壓力閉合高度是指滑塊的死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊端面到工作臺(tái)面(不是到墊板上表面)的距離。閉合高度減去墊板厚度的差值，稱壓力機(jī)的裝模高度。沒有墊板的壓力機(jī)，其裝模高度與閉合高度相等，模具的閉合高度是指工作行程終了時(shí)，模具上模座與下模座之間的距離。六、滑塊模柄孔尺寸滑塊內(nèi)有安裝模柄用孔，目的是用模柄將上模安裝在滑塊上。有些壓力機(jī)，雖然有模柄孔，但是沒有鎖緊裝置，不能用來固定上模，在這種情況下，只有在落料沖孔使用打桿時(shí)才用模柄。七、壓板槽在工作臺(tái)或工作臺(tái)墊板上、滑塊上一般都有壓板槽，便于把上、下模固定在滑塊和工作臺(tái)上。H——模具閉合高度；Hmin——壓力機(jī)的最小閉合高度；Hmax——壓力機(jī)的最大閉合高度；H１——墊板厚度；M——連桿調(diào)節(jié)量；Hmin-H１——壓力機(jī)的最小裝模高度；Hmax-H１——壓力機(jī)的最大裝模高度。圖3-5模具安裝圖§3.5.2沖壓力的計(jì)算彎曲力是設(shè)計(jì)沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機(jī)械性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)。彎曲力急劇上升部分表示由自由彎曲到接觸彎曲轉(zhuǎn)化為校正彎曲的過程。由3.4.2知壓力機(jī)壓力FY≥1.8FJ=1.8×20.8=37.44KN§3.5.3選擇壓力機(jī)根據(jù)上述沖壓力的大小以及模具的尺寸，初步選用型號(hào)為J31-500式雙柱可傾壓力機(jī)。該型號(hào)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下：公稱壓力5000KN；滑塊行程1100mm；最大閉合高度H`max=1700mm；最小閉合高度H`min=600mm；最大裝模高度Hmax=1600mm；最小裝模高度Hmin=500mm；裝模高度調(diào)節(jié)量200mm；工作臺(tái)尺寸（前后mm×左右mm）1600x1100；墊板尺寸（厚度）H1=100mm；模柄孔尺寸：直徑140mm，深度是160mm；滑塊中心至床身中心距離1000mm；模具閉合高度H=1575mm故，所選壓力機(jī)裝模高度與模具閉合高度滿足下式Hmax－5mm≥H≥Hmin+10mm壓彎時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的壽命。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該正確算出壓彎時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；若因壓彎件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍，以下通過解析法確定模具的壓力中心。建立平面直角坐標(biāo)系XOY；計(jì)算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離X1、X2、X3……Xn和Y1、Y2、Y3……Yn；將計(jì)算數(shù)據(jù)分別代入式（3-5）和（3-6），即可求得壓力中心坐標(biāo)（X0，Y0）。（3-5）（3-6）§3.6模具強(qiáng)度和剛度的計(jì)算模具在其工作過程中需要承受保壓力、鎖模力和脫模力等各種外力。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當(dāng)這些外力的數(shù)值過大,型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力[σ]時(shí)，模具及其成型零部件會(huì)產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，導(dǎo)致整個(gè)模具失效。因此，設(shè)計(jì)成型零部件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。另外，在外力作用比較大時(shí)，即使模具不產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，也有可能產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對(duì)接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此會(huì)發(fā)產(chǎn)生溢料或飛邊現(xiàn)象，導(dǎo)致制件無(wú)法滿足技術(shù)質(zhì)量要求。因此，設(shè)計(jì)成型零部件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行剛度校核。分析表明對(duì)于尺寸的型腔剛度不足是主要矛盾，應(yīng)按剛度條件設(shè)計(jì)，按強(qiáng)度條件校核；而小尺寸的型腔在發(fā)生足夠大的彈性變形前往往因強(qiáng)度不足而破壞，因此應(yīng)按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，按剛度條件校核。此模具型腔為整體式，且型腔結(jié)構(gòu)類似矩形，可按矩形凹模整體式型腔進(jìn)行計(jì)算。型腔側(cè)壁厚度按剛度計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]第385頁(yè)公式9.4-36、9.4-45b、9.4-38、9.4-49得=7.56mm式中，tc——凹模壁厚；P――模腔壓力(MPa)，一般為30~50MPa，根據(jù)上面的計(jì)算所得，這里取P=50MPa；E——模具材料的彈性模量（MPa）；δ——成型零件的許用變形量(mm)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]第124頁(yè)表3-37得，ABS材料的對(duì)應(yīng)的許用變形量δ=0.04~0.05mm；h——凹模型腔深度尺寸(mm),h=1050mm；c——由h/l而定的系數(shù)，根據(jù)h/1=0.17查參考文獻(xiàn)[5]第124頁(yè)表3-38得c=0.95；型腔側(cè)壁厚度按強(qiáng)度計(jì)算：a——由l/h而定的系數(shù)；σ——模具材料的許用應(yīng)力(MPa)，σ=300MPa；型腔底板厚度按剛度計(jì)算c'——l/b而定的系數(shù)，根據(jù)l/b=1.29查參考文獻(xiàn)[5]第I24頁(yè)表3-39得c'=0.0209;型腔底板厚度按強(qiáng)度計(jì)算：a'——由1/h而定的系數(shù)；b——矩形凹模型腔短邊長(zhǎng)度（mm)。由以上計(jì)算可得模具的結(jié)構(gòu)尺寸tc、應(yīng)取剛度、強(qiáng)度計(jì)算中的大值為計(jì)算結(jié)果。實(shí)際生產(chǎn)中所用的型腔側(cè)壁厚度S≥tc，型腔底板厚度T≥th。由計(jì)算結(jié)果可知設(shè)計(jì)中的型腔壁厚滿足強(qiáng)度、剛度的要求，因?yàn)橄履Ｐ颓坏纳疃扰c上模型腔一樣且壁厚大于上模型腔，因此無(wú)需計(jì)算。第四章結(jié)論本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)為賽車模具及卡具設(shè)計(jì)，參照《中國(guó)FSC大賽規(guī)則（2012）-412公示版》以及汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)等主要參考依據(jù)，和自己對(duì)國(guó)內(nèi)外大部分賽車和汽車模具及卡具的了解。1、首先設(shè)計(jì)了賽車車架主體框架的焊接卡具并建立了UG模型，再按照修正后的車架以及各個(gè)桿件的具體位置對(duì)卡具進(jìn)行了位置的調(diào)整。2、同車架設(shè)計(jì)者一起討論車架的焊接可行性，探討車架結(jié)構(gòu)是否可以順利方便的焊接成功。最終確定車架方案，并修正了卡具UG模型。3、參考?jí)簭澞＞叩脑O(shè)計(jì)步驟，并結(jié)合其他模具與卡具的設(shè)計(jì)來分析自己的設(shè)計(jì)的可行性,設(shè)計(jì)車架的模具。4、在充分考慮了模具及卡具設(shè)計(jì)原則的情況下，根據(jù)最終確定的卡具和模具方案完成了裝配圖的繪制工作。最后完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過以上設(shè)計(jì)以及計(jì)算結(jié)果，該設(shè)計(jì)滿足車架焊接要求，車架質(zhì)量良好，可以參賽。設(shè)計(jì)不足之處雖然大學(xué)生方程式賽車模具及卡具理論設(shè)計(jì)過程結(jié)束了，但是本次設(shè)計(jì)也存在著諸多不足之處。比如:1、此次設(shè)計(jì)出于時(shí)間及經(jīng)費(fèi)方面的考慮，使卡具以及工作臺(tái)易于加工，定位塊以及定位塊支撐的安裝只使用了高精度的螺栓來實(shí)現(xiàn)，而其精度不如定位銷高，因此使車架桿件的定位誤差稍大。2、由于時(shí)間有限，以及模具設(shè)計(jì)知識(shí)相對(duì)欠缺，因此，本次模具設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)了主環(huán)的壓彎模。展望本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的賽車已是我校第三代方程式賽車，由于沒有實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的賽車會(huì)存在許多不足之處。但是通過今年的賽車設(shè)計(jì)，我們從中學(xué)到了大量的知識(shí)，積累了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。希望以后設(shè)計(jì)的賽車制造精度更高，更加持久耐用，性能也更加優(yōu)良。同時(shí)也希望我們的車隊(duì)有更好的發(fā)展，為學(xué)校培養(yǎng)更多的優(yōu)秀的汽車研發(fā)設(shè)計(jì)人員，提升學(xué)校認(rèn)可度，為學(xué)校爭(zhēng)光。參考文獻(xiàn)[1]X孝康，X炎嗣，X興隆.使用模具技術(shù)手冊(cè)[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社，2001.1[2]X柄堯.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1996..6[3]X東健，賀曙新，徐靂等.汽車制造工藝學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.9[4]廖念釗等..互換性與技術(shù)測(cè)量[M].中國(guó)計(jì)量出版社，1991..10[5]X昆.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2004[6]楊君興.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械制圖應(yīng)用示例圖冊(cè)M].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994[7]X成濤.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)一思想和方法[M].上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999[8]模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999