支架沖壓工藝分析及多工位級進模設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書

湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 頁 畢業(yè)設(shè)計(論文)設(shè)計論文題目：支架沖壓工藝分析及多工位級進模計 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 專業(yè)班級： 學(xué)院名稱： 指導(dǎo)老師： 學(xué)院院長：材料成型材料科學(xué)與工程學(xué)院 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 頁支架沖壓工藝分析及多工位級進模設(shè)計摘 要沖裁彎曲級進模廣泛用于金屬成形零件的生產(chǎn)。本文介紹了支架零件多工位級進模的設(shè)計，分析了支架的沖壓工藝和沖壓工序的組成，對載體和排樣設(shè)計方案作了比較與選擇，分析了產(chǎn)品外形合理的接邊工藝，確定了條料的送進與導(dǎo)料方式及定距結(jié)構(gòu)形式，并對模具的主要部件設(shè)計作了詳細地說明。同時也包含了沖裁力計算，定距方法，沖裁間隙選擇，壓力中心計算的設(shè)計要點。模具上、下固定板具有高精度和長壽命，可快速更換凹模鑲塊，且重復(fù)裝配精度高，簡化了彎曲工藝，卸料板上安裝了彎曲凹模，卸料板既可彈性壓料又可剛性卸料。模具結(jié)構(gòu)合理簡單、制作容易、節(jié)省開支。使模具生產(chǎn)成本降低，提高經(jīng)濟效益，對此類零件的級進模設(shè)計有參考價值。關(guān)鍵詞：支架，沖裁彎曲，多工位級進模，工藝分析，排樣圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 頁 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 頁Design of Blanking-Bending multi-position progressive die for SupportAbstractBlanking-Bending multi-position progressive die were widely used in metal parts production. Though this paper, we could get the method of support design. And the technological process for stamping the part is analyzed and the layout designs are compared, rational joint-edge process of products outline, decided the guiding of the bar stock and the form of the fixed distance , describes the key die parts in detail. At the same time, includes the main design point of stamping force calculation , fixed distance method, the selection of stamping clearance, compress force center an so on . The die plate are of high precision long service life. The die inserts can be replaced rapidly and the repeat assembling accuracy is high. The bending punch is installed on the stripping plate, which can clamp the work pieces flexibly and later strip them from the punch rigidly, The die structure is flexible and reliable and product quality can be guaranteed . It has an important reference value to this kinds of parts.Keywords：Support, Blanking Bending , Multi-Position Progressive die，F(xiàn)orming Process analysis, Layout Design 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 頁目 錄1 緒 論11.1 課題簡介11.2 選題背景11.3 設(shè)計現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢21.4設(shè)計任務(wù)、目的和要求61.4.1任務(wù)61.4.2目的61.4.3要求62 對零件的綜合分析62.1工藝分析72.2排樣方案72.3模具結(jié)構(gòu)形式的確定82.4工藝設(shè)計82.4.1毛坯尺寸計算82.4.2確定搭邊92.4.3確定條料寬度92.4.4步距的計算102.4.5材料的利用率的計算112.4.6壓力中心的計算112.4.7沖壓力計算12A區(qū)沖裁力及卸料力的計算14B區(qū)沖裁力及卸料力的計算14C區(qū)沖裁力及卸料力的計算14D區(qū)沖裁力及卸料力的計算14E區(qū)沖裁力及卸料力的計算15H區(qū)沖裁力及卸料力的計算15I區(qū)沖裁力及卸料力的計算15彎曲力的計算152.4.8壓力機標(biāo)稱壓力的確定162.5凸凹模刃口尺寸計算17A區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算17B區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算17C區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算18D區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算19E區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算20H區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算21I區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算22F，G區(qū)彎曲凸、凹刃口尺寸的計算232.6凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計252.6.1凹模板尺寸252.6.2 刃口形式252.6.3 確定凹模厚度H和周界值252.6.4墊板尺寸262.6.5模架尺寸262.6.6凸模固定板尺寸272.6.7卸料板尺寸282.6.8凸模尺寸292.6.9凹模鑲件尺寸292.6.10 模柄的確定292.6.11 級進模中小孔與細小凸模沖裁結(jié)構(gòu)設(shè)計302.6.12 卸料裝置312.6.13 鑲件312.6.14 彈簧固定312.6.15 凸模固定312.7 其他零件的設(shè)計312.7.1導(dǎo)正銷的確定312.7.2托料板的確定322.7.3浮頂塊和頂桿的設(shè)計332.7.4卸料螺釘?shù)拇_定332.7.5小導(dǎo)柱、導(dǎo)套的確定332.7.6螺釘和銷的確定332.8出件的設(shè)計343 繪制總裝圖與非標(biāo)準零件圖353.1繪制裝配圖353.2 繪制零件圖364 結(jié)論375 致謝386 參考文獻397 附錄 工藝卡片40 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 41 頁1 緒 論1.1 課題簡介沖壓是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料的某一部分便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。沖壓工藝的材料利用率高，便于自動化生產(chǎn)，適應(yīng)于新時代的要求，因而其具有很強的生命力。1.2 選題背景模具作為一種特定結(jié)構(gòu)的機械產(chǎn)品，進行模塊化設(shè)計時，既與傳統(tǒng)模塊化機械產(chǎn)品設(shè)計有許多共同之處，又具有自身的特殊性。模塊的正確劃分是模板制作的關(guān)鍵，要兼顧兩個方面：一是模具的結(jié)構(gòu)，二是是否有利于實現(xiàn)參數(shù)化。從結(jié)構(gòu)上看，模具結(jié)構(gòu)分為二個模塊：上模、下模。從是否有利于實現(xiàn)參數(shù)化的角度看，模具可分為模架模塊和專用型面模塊。模架模塊是指結(jié)構(gòu)相對規(guī)則的上下模架部分，主要起定位和支撐等作用。專用型面模塊是指型面結(jié)構(gòu)變化部分，不易實現(xiàn)設(shè)計參數(shù)化，是覆蓋件成形的關(guān)鍵部分?？紤]到模具要固定在機床上，專用型面模塊的外形直接受型面的控制，所以將模板分成6個模塊：上?；⑾履；?、上模型體、下模型體、機床和型面。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(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)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。目前我國沖壓模具無論在數(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，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場競爭激烈。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，工業(yè)發(fā)達國家稱之為“工業(yè)之母”。模具成形具有效率高、質(zhì)量好、節(jié)省原材料、降低產(chǎn)品成本等優(yōu)點，采用模具制造產(chǎn)品零件已成為當(dāng)今工業(yè)的重要生產(chǎn)手段。模具在機械、電子、輕工、紡織、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域里，已成為使用最廣泛的工業(yè)化生產(chǎn)的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%-80%產(chǎn)品零件、組件和部件的加工生產(chǎn)。“模具就是產(chǎn)品質(zhì)量”，“模具就是經(jīng)濟效益”的觀念已被越來越多的人所認識和接受。目前，模具設(shè)計與制造水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標(biāo)志之一。按總產(chǎn)值來計算，沖壓模約占50左右，塑料成型模約占33，壓鑄模約占8，其它各類模具約占9。我國沖壓模大多為單工序模和復(fù)合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到35，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進水平。不過，近年來，我國的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，高速加工、復(fù)合加工等先進的加工技術(shù)也得到進一步推廣；快速原型進展很快；模具的標(biāo)準化程度也有一定提高1。1.3 設(shè)計現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT1617級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點成形設(shè)備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。(2.)沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達到國際水平的精度達25微米，進距精度23微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達1.5微米，表面粗糙度達Ra=010.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動拋光等先進設(shè)備和技術(shù);模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。(3) 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的410倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標(biāo)準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標(biāo)準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標(biāo)準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標(biāo)準化生產(chǎn)程度已達70%80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標(biāo)準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。1.4設(shè)計任務(wù)、目的和要求1.4.1任務(wù)完成所給工件的沖壓工藝設(shè)計與模具設(shè)計任務(wù)。提交模具的全套圖紙（總裝圖與非標(biāo)零件圖）和相應(yīng)的模具設(shè)計說明書。完成與專業(yè)有關(guān)的外文文獻的翻譯工作。1.4.2目的培養(yǎng)學(xué)生綜合運用沖壓工藝理論知識，分析解決沖壓過程實際問題的能力；提高學(xué)生正確確定模具總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計模具各種機構(gòu)的能力；提高學(xué)生使用沖壓和機械設(shè)計手冊、正確迅速查找與選擇相關(guān)設(shè)計參數(shù)的能力，同時熟悉相關(guān)國家標(biāo)準和技術(shù)規(guī)范。1.4.3要求按時完成開題報告，并按要求完成學(xué)校規(guī)定的與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)的其它任務(wù)，接受檢查；至少完整閱讀沖壓手冊一本；每周至少主動與指導(dǎo)教師見一次面，報告設(shè)計進度與問題。2 對零件的綜合分析制件如圖2.1所示，材料為08F鋼，料厚1mm，制件尺寸精度為IT14級，大批量生產(chǎn)。 圖2.1 支架零件圖2.1工藝分析此零件的成型工藝包括沖裁、彎曲、切斷等工序。一是采用單工序模，二是采用復(fù)合模，三是采用復(fù)合模。此零件為小件，大批量生產(chǎn)，采用單工序模雖然模具簡單，但模具較多，所需設(shè)備也較多，生產(chǎn)效率低，采用復(fù)合模雖然可以減小單工序模中的一些缺點，但綜合仍不理想。級進模適用于小件，大批量生產(chǎn)，雖然模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但對小件大批量生產(chǎn)的情況可以降低模具成本，提高生產(chǎn)率。故此零件采用級進模生產(chǎn)。2.2排樣方案 排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等?？紤]到排樣的選擇原則：1、 沖裁小工件或某種工件需要窄帶料時，應(yīng)沿板料順長方向進行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。2、 沖裁彎曲毛坯時，應(yīng)考慮板料的軋制方向。3、 沖件在條料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率，沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作的方便及安全等。4、 條料寬度的選擇與在板料的排樣應(yīng)考慮選用條料寬度較大而步距較小的方案，可將板料切成條料，并減少沖制時間。5、 在可能情況下，要求產(chǎn)品的設(shè)計修正產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以減少和消除設(shè)計廢料的形成，并有可能采取少無廢料方式。結(jié)合以上分析，本零件成型的排樣圖如圖2.2所示圖2.2 第1工位：沖工藝孔，沖mm導(dǎo)正孔。第2工位：對B區(qū)，C區(qū)進行沖裁。第3工位：對D區(qū)，E區(qū)進行沖裁。第4工位：對F區(qū)進行向下90度彎曲。第5工位：對G區(qū)進行向上90度彎曲。第6工位：對H區(qū)進行沖裁。第7工位：對I區(qū)沖裁使零件與條料分離。2.3模具結(jié)構(gòu)形式的確定因制件材料較薄，為保證制件的平整度，采用彈性卸料裝置，它還可以對沖孔小凸模起導(dǎo)向和保護作用，為方便操作和取件，選用雙柱可傾壓力機，縱向送料，采用對角導(dǎo)柱滑動導(dǎo)向模架，此為級進模機構(gòu)。2.4工藝設(shè)計2.4.1毛坯尺寸計算由于毛坯有兩處彎曲，角度都為90，其中一個彎曲半徑r0.5t，另一個r0.5t，所以應(yīng)該按照兩個公式來計算毛坯展開尺寸。當(dāng)r0.5t時這類變薄不嚴重而且斷面畸變教輕，可以按應(yīng)變中性層長度等于毛坯長度的原則來計算，由文獻1 3.3.12 當(dāng)零件的彎曲角為時，則毛坯的展開長度為 式中x應(yīng)變中性層位移系數(shù); r 彎曲半徑（mm）; t 料厚（mm）; 制件各直線段長度（i=1、2 、3；mm）; L毛坯的展開長度（mm）; 由文獻1 查表3.3.3得，當(dāng)r/t=2時，=0.38，則由式3.3.13得， 當(dāng)r0.5t時，L=l+0.785t所以有 L=5.2+18.5+0.7851=24.49mm所以 L=14.67+24.49=39.16mm2.4.2確定搭邊本模具采用自動送料機構(gòu)送料，且自動送料機構(gòu)具有粗定位作用，但是定位不夠精確，由其控制的送料步距仍有0.05mm0.1mm的誤差，所以需在模具上設(shè)置導(dǎo)正孔，實現(xiàn)對條料的精確定位。在該工件的上部有一個沖孔，為不規(guī)則圓形，不宜作為導(dǎo)正孔?，F(xiàn)設(shè)計為在需沖孔的中間部位先沖一直徑為3mm孔作為導(dǎo)正孔，在第五個工位時再在導(dǎo)正孔的基礎(chǔ)上沖成所需型孔。設(shè)計如下：在第一工位沖出導(dǎo)正孔，在第二，第三，第四，第五工位設(shè)置導(dǎo)正銷。2.4.3確定條料寬度條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別進行計算。采用自動送料，無側(cè)壓，條料寬度按下式計算： B=(D+2a1+2+b0) 式中 D沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸b0條料與導(dǎo)料板之間的間隙；a1沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊；板料剪裁時的下偏差由文獻1表2.5.2，2.5.3得a=2, =0.5，所以 B=（39.16+22+20.5+0.5）=44.66取其寬度為46mm2.4.4步距的計算級進模的步距是確定條料在模具中每送進一次，所需要向前移動的固定距離。步距的精度直接影響沖件的精度。設(shè)計級進模、尤其是多工位級進模時，要合理地確定步距的基本尺寸和步距精度。并根據(jù)沖件的要求、沖壓車間的設(shè)備條件、操作工人的習(xí)慣等確定定距方式。所謂步距的基本尺寸，就是模具中兩相鄰工位的距離尺寸。級進模任何相鄰兩工位的距離都必須相等。步距基本尺寸決定于沖件的外形輪廓尺寸和兩沖件間的搭邊寬度。因為此制件采用的是單排縱排，的排樣步距，由所以對于單排列得基本尺寸為公式為：步距的計算公式 A=C+a式中A步距C與送料方向平行的制件外形尺寸a制件間搭邊值其值分別為C=20.4mma=1.5mm所以 A=20.4+1.5=21.9mm 所以多工位級進模的步距初定為22mm。2.4.5材料的利用率的計算沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。由文獻1其計算公式如下：一個進距內(nèi)的材料利用率 為 式中 F工件的實際面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm）; A送料進距（mm）； B條料寬度（mm）;計算得 所以一個進距內(nèi)的材料利用率為58.87%2.4.6壓力中心的計算沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合，對于帶模柄的中小型沖模就要使壓力中心與模柄軸心線重合。否則沖裁過程中壓力機滑塊和沖模會承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具。因此設(shè)計沖模時，應(yīng)該正確算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合，若因沖件的形狀特殊，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模柄孔投影面積的范圍。由于零件為對稱圖形，故采用解析法求壓力中心較為方便。由文獻1 根據(jù)力學(xué)定理，諸分力對某軸力矩之和等于其合力對同軸之矩，則有 上式中各沖裁力可由各沖裁周邊長度代替，所以 式中、各圖形的沖裁力（N）； 、 各圖形沖裁力的軸坐標(biāo)（mm）; 、各圖形沖裁力的軸坐標(biāo)（mm）; 、各圖形沖裁周邊長度（mm）;根據(jù)公式算得：A區(qū)壓力中心為（141.6，-2） B取為（130.7，2） C區(qū)為（130.7，14.1） D區(qū)為（97.8，25） E區(qū)為（97.8，12.5） F區(qū)（75.9，20.8） G區(qū)（75.9，0.74） H區(qū)（32.1，-2） I區(qū)（21.2，5.3）綜上利用公式 計算得到整體壓力中心值X=87.5 同理y=2.7所以壓力中心為（87.5，2.7）在實際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在加工過程中發(fā)生變化的情況，或者由于零件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)考慮不宜使壓力中心與壓力機滑塊中心一致的情況，這時應(yīng)注意使壓力中心的偏差不致超出所選用壓力機允許的范圍 2.4.7沖壓力計算沖裁力： 而考慮到模具刃口的磨損，凸、凹模間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化，材料厚度偏差等因素，實際所需沖裁力還須增加30,故 式中F0沖裁力（N）t材料厚度(mm) 材料抗剪切強度(MPa) 材料抗拉強度（MPa） L沖裁周長(mm)本設(shè)計中由于采用彈性卸料裝置和下出料方式,由文獻5中式(3-18，3-19)得：推件力： 卸料力： 式中F沖裁力(N) t材料厚度(mm),本設(shè)計中t=1.5mm h凹模刃口有效高度(mm),本設(shè)計中取h=6mm n同時梗塞在凹模內(nèi)的零件(或廢料)數(shù)，本設(shè)計中：n=h/t=6/1.5=4 K,推件力、卸料力系數(shù)，其值由文獻4表19.1-12查得故總沖裁力： 本工件所用材料為08F鋼。查文獻5表2-3得其相關(guān)的力學(xué)性能如表2.1中所示。 表2.1 相關(guān)力學(xué)性能 力學(xué)性能牌名 材料的狀態(tài) 抗剪強度（MP） 抗拉強度(MP) 屈服點(MP) 伸長率（%）08F 已退火 216304 275383 177 32綜合考慮，最后取工藝排樣圖如圖2.3所示圖2.3A區(qū)沖裁力及卸料力的計算 沖裁力 ： 推件力： F=nF=10.054.29=0.21 KN卸料力： F =KF=0.064.29=0.28 KN總沖裁力： F=F+ F+ F=4.29+0.21+0.28=4.78 KNB區(qū)沖裁力及卸料力的計算沖裁力 ： F=1.3推件力： F=卸料力： F =0.0633.31=2.0KN總沖裁力：F=F+ F+ F=33.31+1.67+2=36.98KNC區(qū)沖裁力及卸料力的計算沖裁力 ： F=推件力： F=10.0515.93=0.80KN卸料力： F=0.0615.93=0.96KN總沖裁力： F= F+ F+ F=15.93+0.80+0.96=17.69KND區(qū)沖裁力及卸料力的計算沖裁力 ： F=1.32(4+6.38)1350=9.45KN推件力： F=0.059.45=0.47KN卸料力： F-0.069.45=0.57KN總沖裁力：F= F+ F+ F=9.45+0.47+0.57=10.49KNE區(qū)沖裁力及卸料力的計算沖裁力 ： F=1.3(4.4+7.65+8.5+7.85+21.4+7.85+8.5+7.65) 1350=33.57KN推件力： F=0.0533.57=1.68KN卸料力： F=0.0633.57=2.01KN總沖裁力：F= F+ F+ F=33.57+1.68+2.01=37.26KNH區(qū)沖裁力及卸料力的計算沖裁力 ： F=1.3(0.82+4.43.14) 1350=7.02KN推件力： F=0.057.02=0.35KN卸料力： F=0.067.02=0.42KN總沖裁力：F= F+ F+ F=7.02+0.35+0.42=7.79KNI區(qū)沖裁力及卸料力的計算沖裁力 ： F=1.3（17.5+82+3.146+7.922+1.5）1350=31.7KN推件力： F=0.0531.7=1.59KN卸料力： F=0.0631.7=1.90KN總沖裁力：F= F+ F+ F=31.70+1.59+1.90=35.19KN彎曲力的計算查文獻4第19部分第四章第2節(jié)得彎曲力的計算公式為：對型彎曲件： 對型彎曲件： 壓彎時的頂件力和卸料力FQ值可近似取。式中自由彎曲力(N) B彎曲件寬度(mm) t彎曲件材料厚度(mm),本設(shè)計中：t=1mm R彎曲內(nèi)半徑(mm) 材料的抗拉強度(MPa)，在本設(shè)計中，抗拉強度 =350MPa K安全系數(shù)，一般取K=1.3D區(qū)彎曲力計算本部分彎曲為V型彎曲，零件寬度B=1mm彎曲內(nèi)半徑R=2mm所以其彎曲力F=G區(qū)彎曲力計算本部分彎曲為U型彎曲，零件寬度B=1mm，彎曲內(nèi)半徑R=。所以其彎曲力F=2.4.8壓力機標(biāo)稱壓力的確定對于高速沖壓的級進模而言，不僅僅對工稱壓力有要求外，還需對沖速有要求，不同的級進模沖速也不一樣，對于純沖裁級進模沖速可以高一點，而對彎曲級進模沖速要相對小一點，對純沖裁的極進模而言，沖速越高，凸模受力就越小，而且有利于生產(chǎn)效率提高，但是速度高會產(chǎn)生熱量，也是一個弊端，而且還要保證制件的質(zhì)量。本模具在起初試模時要精調(diào)，并保證彎曲的質(zhì)量。P (1.1 1.3)F=1.3(F 總沖+F 卸)=135.27KN所以由文獻5表1-2選用開式可傾壓力機。型號:J23-25。公稱壓力:250KN；滑塊行程:65mm；滑塊行程次數(shù):55次/min；最大閉合高度:270mm；閉合高度調(diào)節(jié)量:55mm；工作臺尺寸:370mm560mm。2.5凸凹模刃口尺寸計算A區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算 沖圓形導(dǎo)正孔,形狀簡單, 凸、凹模按分開加工的方法計算。材料的厚度為1mm，該工藝為定位孔，精度要求較高，所以孔的尺寸公差按IT12級處理，由文獻6表11.5查得3時尺寸為。圖2.4 A區(qū)孔的形狀由文獻5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,則有：-=0.140-0.100=0.04由文獻5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文獻5表3-5查得 x=0.75 = mm mm 相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.100mm0.140mm。B區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算B區(qū)沖裁圖樣如圖2.5所示圖2.5由于形狀簡單可采用分別加工方法獲得由文獻5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,則有：-=0.140-0.100=0.04由文獻5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文獻5表3-5查得 x=0.75因為公式dd（8.75+0.30.75）=18.98d=（17.53+0.30.75）=17.76又因為d代入公式計算得d=19.08=17.86C區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算C區(qū)沖裁圖樣如圖2.6所示圖2.6由于形狀簡單可采用分別加工方法獲得由文獻5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,則有：-=0.140-0.100=0.04由文獻5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文獻5表3-5查得 x=0.75d又因為d所以代入上述公式計算得=1.58=16.08=1.68=16.18D區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算D區(qū)沖裁圖樣如圖2.7所示圖2.7由于形狀簡單可采用分別加工方法獲得由文獻5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,則有：-=0.140-0.100=0.04由文獻5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文獻5表3-5查得 x=0.5,=0.4d又因為d所以代入上述公式計算得=4=6.38=4.1=6.48E區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算E區(qū)沖裁圖樣如圖2.8所示圖2.8由于形狀不規(guī)則，應(yīng)采用單配法制造凸凹模單配法計算公式第一類尺寸（沖裁件尺寸的最大極限尺寸x）第二類尺寸（沖裁件尺寸的最小極限尺寸x）第三類尺寸 沖裁件尺寸的中間尺寸(1/8)其中第二類尺寸有4.4，7.85，21.4，第三類尺寸有7.65，8.5分別代入上述公式計算得：=4.48mm=7.85mm=21.4mm=7.65mm=8.50mm相應(yīng)的凹模的基本尺寸與凸模相同，以0.1400.100mm間隙與凸模配制H區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算H區(qū)沖裁圖樣如圖2.9所示圖2.9由于形狀簡單可采用分別加工方法獲得由文獻5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,則有：-=0.140-0.100=0.04由文獻5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文獻5表3-5查得 x=0.75,=0.2d又因為d所以代入上述公式計算得=2.25=0.85=2.35=0.95I區(qū)沖裁凸、凹刃口尺寸的計算I區(qū)沖裁圖樣如圖2.10所示圖2.10由于形狀不規(guī)則，應(yīng)采用單配法制造凸凹模單配法計算公式第一類尺寸（沖裁件尺寸的最大極限尺寸x）第二類尺寸（沖裁件尺寸的最小極限尺寸x）第三類尺寸 沖裁件尺寸的中間尺寸(1/8)其中第二類尺寸有17.5，8，7.92，1.5, 第三類尺寸有6分別代入上述公式計算得：=17.55mm=8.08mm=7.97mm=1.55mm=6mm相應(yīng)的凹模的基本尺寸與凸模相同，以0.1400.100mm間隙與凸模配制F，G區(qū)彎曲凸、凹刃口尺寸的計算F , G區(qū)彎曲圖樣如圖2.11，2.12所示 F區(qū) G區(qū) 圖2.11 圖2.12彎曲凸、凹模尺寸計算在本設(shè)計中，彎曲僅僅是直角折彎，不存在凸凹模的尺寸計算問題，僅僅需查找相關(guān)文獻，找出凸凹模部分的刃口倒圓角的半徑和凸凹模間隙，凸凹模圓角半徑文獻3第134 頁第一段有如下敘述：當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑r/t 較小時，凸模圓角半徑等于彎曲件的彎曲半徑，但必須大于最小彎曲圓角半徑。若r/t小于最小相對彎曲半徑，則可先彎成較大的圓角半徑，然后再采用整形工序進行整形。而在本設(shè)計中的彎曲最大彎曲半徑等于是2mm，最小彎曲半徑也是0.25，這樣可以直接取彎曲件的彎曲半徑為彎曲凸模的圓角半徑，凹模的圓角半徑參見文獻3第134 頁有：表3.2。彎曲凸凹模之間的間隙計算公式見文獻3第135 頁，為：Z =tmax+ct=t+ct式中 Z-彎曲模凸模和凹模的單邊間隙t-材料厚度基本尺寸-材料厚度的上偏差C-材料厚度的上偏差C-間隙系數(shù)表2 .2 可以看出，在這幾個值中未知的僅僅是間隙系數(shù)，查文獻2表2-10有：C=0.05mmt=1mm所以 Z=1.025mm2.6凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計2.6.1凹模板尺寸根據(jù)制件要求及排樣的設(shè)計，凹模采用完全鑲拼式，凹模整體采用T8 鋼熱處理5862HRC。凹模鑲件采用進口DC53 熱處理5862HRC。凹模的整體尺寸根據(jù)排樣的尺寸，及螺釘銷釘?shù)陌仓?，確定凹模板的尺寸160mmx125mmx15mm。2.6.2 刃口形式凹模刃口設(shè)計6料上浮和堵塞漏料孔是造成模具受損甚至報廢的主要原因之一，結(jié)合防比廢料上浮和堵塞漏料孔的措施及上述因素，選擇雙錐面式的凹模結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖2.13所示。該制件材料為25鋼，料厚0.5mm，工作過程中形成力和摩擦力均較小，對凹模的強度要求不高，采用錐形的刃口形式對模具精度和壽命的影響不大。圖2.13 凹模結(jié)構(gòu)2.6.3 確定凹模厚度H和周界值所以選擇的凹模板至少要能裝下此條料，并且厚度要大于上述數(shù)值，由于凹模板是標(biāo)準件，其厚度及周界已經(jīng)有國家標(biāo)準，所以查文獻5247頁表1-251（JB/T7643.2-1994），適合本設(shè)計的最小凹模板尺寸只能是16012515mm該凹模板的尺寸較大，根據(jù)實際經(jīng)驗，這樣的尺寸不用計算校核，肯定能達到強度要求。如圖2.14所示：凹模版 圖2.142.6.4墊板尺寸根據(jù)凸模、凹模以及沖壓力合理選用下墊板，本模具下墊板采用Crl2 材質(zhì)，這種材料具有抗沖擊韌性很高，其尺寸為外形尺寸長寬與凹模固定板相同，故墊板尺寸160mmx125mm墊板的周界尺寸固定了，由此查文獻可以由此得出其厚度值，查文獻7表22.5-17 矩形墊板（JB/T 7643.3-1994），得：H=8mm故墊板尺寸為160mmx125mmx8mm。2.6.5模架尺寸本模具的要求上下模座采用45 鋼鍛件并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)凹模板、凸模固定板的周界尺