畢業(yè)設(shè)計（論文）底座沖壓成型工藝及模具設(shè)計

1、底座沖壓成型工藝及模具設(shè)計1 緒論目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈跊_壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我過模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當(dāng)大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。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。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術(shù)進步的投資

2、力度，一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維cad，并陸續(xù)開始使用ug、pro/engineer、i-deas等國際通用軟件，個別廠家還引進了moldflow等cae軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中1.1國內(nèi)沖壓模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢沖壓模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國沖壓模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。雖然中國沖壓模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在沖壓模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有

3、較大差距，因此，每年需要大量進口模具。中國沖壓模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結(jié)構(gòu)的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。

4、從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。雖然我國模具總量目前已達到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。當(dāng)前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面： （1）總量供不應(yīng)求國內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)均不合理 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達60%左

5、右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”的組織形式，而國外大多是“小而專”、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.71，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。（3）模具產(chǎn)品水平大大低于國際水平，生產(chǎn)周期卻高于國際水平產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。（4）開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大

6、多是1520萬美元，有的高達2530萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產(chǎn)品長期未得到應(yīng)有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機制不能適應(yīng)市場經(jīng)濟之外，還有下列幾個原因：（5）國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠雖然國家已經(jīng)明確頒布了模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產(chǎn)品增值稅的企業(yè)全國只有185家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負過重。模具企業(yè)進行技術(shù)改造引進設(shè)備要繳納相當(dāng)數(shù)量的稅金，影響技術(shù)進步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。（6）人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞

7、動密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，掌握并且熟練運用新技術(shù)的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導(dǎo)致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進展不快。（7）工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低近年來我國機床行業(yè)進步較快，已能提供比較成套的高精度加工設(shè)備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進許多國外先進設(shè)備，但總體的裝備水平比國外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進設(shè)備不配套，設(shè)備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得

8、不到較妥善的解決。（8）專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作能力差由于長期以來受“大而全”影響，模具專業(yè)化水平低，專業(yè)分工不細致，商品化程度低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。（9）模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后模具材料性能、質(zhì)量和品種問題往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設(shè)備性能差，也直接影響模具水平的提高?！?】近十多年來，隨著對發(fā)展先進制造技術(shù)的重要性獲得前所未

9、有的共識，沖壓成形技術(shù)無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進展，其特征是與高新技術(shù)結(jié)合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代測控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與交叉融合，推動了先進沖壓成形技術(shù)的形成和發(fā)展。許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具cad/cae/cam技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻

10、。 例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析kmas軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模cad/cae/cam軟件，上海交通大學(xué)模具cad國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模cad軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。3 雖然中國沖壓模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；cad/cae/cam技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。 2 沖孔落

11、料復(fù)合模工件名稱：底座生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)材料：20厚度：0.5mm工件簡圖:如圖1所示2.1工藝分析該零件形狀簡單，對稱，是有圓和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達到的經(jīng)濟精度為it1114，孔中心與邊緣距離尺寸公差為.將以上精度與零件的精度要求相比較，可認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、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的要求，故決定采用沖壓方式可以得到?jīng)_孔落料件，然后進行彎曲得到制件。此工件屬于型彎曲，彎曲模沒有固定的結(jié)構(gòu)形式，有可能設(shè)計的很簡單，也可能設(shè)計的很復(fù)雜，這需要根據(jù)工件的材料性能、形狀、精度要求和產(chǎn)量進行綜合分析，確定的模具的結(jié)構(gòu)形式。本工件中的尺寸公差為未注

12、公差，在處理這類零件公差的等級時均按it14級要求，故此件形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝要求，可采用彎曲工序加工。2.1.1制件的總體分析圖示零件材料為q235號鋼板，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。由工件圖可知：該工件既有沖孔落料又有彎曲，但工件上的的孔、槽是對稱的，總的來說加工起來是容易的。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。2.1.2制件的外形分析制件形狀簡單對稱，有利于沖壓加工。2.2 沖壓工藝方案的確定該零件包括沖孔落料和彎曲三個基本工序，可以有三種工藝方案。方案一：先沖孔，后落料，最后彎曲，采用三道工序模進行生產(chǎn)。方案二：沖孔落

13、料，最后彎曲。采用兩道工序模具進行生產(chǎn)。方案三：沖孔落料-彎曲級進沖壓成形。采用級進模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足生產(chǎn)批量要求。方案二只需兩副模具，首先使用一套模具進行沖孔落料生產(chǎn)，然后再使用一套彎曲模具完成最后一道彎曲成形制件。工件的精度及生產(chǎn)效率都高，易于批量生產(chǎn)，接近凸凹模的許用最小壁厚，見表2.9.6【6】模具強度較好制造難度小，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時，操作較方便，最后的一道彎曲將制件徹底成型使其滿足要求。方案三只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，但操作不方便，送料速度較快，通過對上述三種方案的分析比較，該件選擇第二種

14、方案較為合適。沖壓生產(chǎn)采用該方案為最佳。在此，首先通過使用一套沖孔落料正裝復(fù)合模對下好的坯料板進行沖孔落料，形成下圖2所示的半成品坯料，然后將其作為半成品坯料再用一套彎曲模對其進行一次彎曲成形，達到制件要求形狀如圖1所示。圖2 半成品坯料2.3必要的工藝計算2.3.1 排樣設(shè)計與計算設(shè)計復(fù)合模時，首先要設(shè)計條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直排的形式，雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣，但工件的精度高，且易于保證工件外形的圓角。2.3.2確定搭邊與搭肩值 為了確保沖裁件質(zhì)量，排樣中各工件與料邊之間、工件與工件之間留下的余量，稱為搭邊。在此處的搭邊值是根據(jù)課本表2.9取得工件間a

15、1=2.0mm，a2=2.2mm。2.3.3確定零件的排樣方案設(shè)計沖孔、落料復(fù)合模，首先要設(shè)計條件排樣圖。沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡稱排樣。合理的排樣應(yīng)是在保證制件質(zhì)量、有利于簡化模具結(jié)構(gòu)的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多數(shù)量的合格工件。底座的形狀簡單，由于零件外形尺寸為自由尺寸對精度要求不高，為了提高材料的利用率減少沖裁力，雖然這時會使零件外形尺寸公差等級降低但是經(jīng)過等籌兼顧，全面考慮。這里我們采用有廢料排樣。如圖3所示：2.3.4計算送料步距和條料的寬有課本2.33得送料步距a=d+a其中 d向的沖裁件寬度 a沖裁件之間的搭邊值故 a=d+a=20+2=2

16、2mm結(jié)合圖1中制件尺寸可知：當(dāng)彎曲成形制件圓角半徑較?。╮=0.5t）時，根據(jù)中性層長度不變原理進行計算。因為r=0.80.52,由于彎曲變形時不僅彎曲圓角部分變薄嚴(yán)重，而且與圓角部分相鄰的直邊部分也產(chǎn)生了一定的變薄，所以應(yīng)該按變形前后體積不變條件確定長度。按表3.5所示經(jīng)驗公式計算。由表3.5得:一次同時彎四個角應(yīng)按公式d總=l1+2l2+2l3+t計算d總=l1+2l2+2l3+t=26+216+230+2=120mm模具采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料方式，條料寬度由課本公式3.36得條料寬度 d=dmax+2a+c其中 b條料的寬度 dmax沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸 a側(cè)搭邊的最小值 c導(dǎo)

17、料板與最寬條料之間的單面最小間隙故 d=120+2.22+0.7=125.1mm2.3.5計算材料的利用率式中 s1一個布距內(nèi)零件的實際面積； s2一個布距內(nèi)所需毛坯面積；a 送料布距；b 條料寬度代入已知數(shù)據(jù)，可得一個步距的材料利用率： =2.4 計算沖壓力和初選壓力機2.4.1計算凸、凹模刃口尺寸(1) 沖尺寸為5mm的孔對應(yīng)凸、凹模刃口尺寸的計算查表2.4得間隙值zmin=0.246mm，zmax=0.360mm。由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸、凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模人口尺寸的計算如下：查表2.5得凸、凹模制造公差：凸=0.020mm，凹=0.020mm校

18、核：zmax-zmin=0.0.114mm，而凸+凹=0.040mm滿足凸+凹zmax-min，故而采用分別法制造模具刃口。工件圖中未標(biāo)注公差值，查相關(guān)文獻可得尺寸為5mm的工件公差值為=0.18mm。查表2.6得it13級時的磨損系數(shù)x=0.75所以按式（2.5）可得：d凸=(dmin+x)=(5+0.750.18)mm =5.14mmd凹=（d凸+zmin）=（5.14+0.040）mm=5.18mm（2）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算對于沖裁件外輪廓的落料，其形狀相應(yīng)也比較簡單，當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時凹模磨損后，刃口部分尺寸都變大，因此屬于a類尺寸。對于外形尺寸分別為120mm和30mm，所

19、以通過查相關(guān)文獻可查得其對應(yīng)公差分別為：0.54mm，0.33mm。按公所以式：aj=(amax-x) 可求得：120凹=(120-0.750.54) =119.59mm30凹=(30-0.750.33) =29.75mm凸模落料的基本尺寸與凹模相同，分別是119.59mm、29.75mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)要求中注明：凸模刃口實際尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值zmin=0.040mm(落料凹模刃口部分尺寸見圖4所示）。圖4 落料凹模刃口部分尺寸2.4.2沖壓力的計算及壓力中心的確定(1)沖壓力的計算該制件首先是采用沖孔落料正裝復(fù)合模，擬選用彈性卸料上出料。沖壓力的相關(guān)計算如

20、下：沖裁力f： fklt式中： f沖裁力（kn）； l沖裁周邊長度（mm）；t沖裁件材料厚度； 被沖材料的抗剪強度（mpa）；k系數(shù)，一般取1.3.在一般情況下，材料的抗剪強度=1.3，為方便計算，也可按下式進行估算沖裁力 f1.3ltlt式中 被沖裁材料抗拉強度（mpa）查手冊【3】得q235鋼的為235mpa.f落lt=(124.4+30)22235n=145.1knf沖4lt=4(23.145)2235n=59.03kn 由于此處采用的是彈性卸料裝置和上出料的沖孔、落料正裝復(fù)合模，所以其沖裁工序總力的計算公式為： f總=f+f卸+f頂查表2.7取k卸=0.05 k頂=0.06 f卸k卸f

21、落=0.05145.1kn=7.255kn f頂k頂f沖=0.0859.03kn=4.72kn所以 f總=f+f卸+f頂=f落+f沖+f卸+f頂=216.1kn(2) 壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。模具的壓力中心必須使模柄軸線與壓力機滑塊的中心線重合，否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至破壞模具。選用坐標(biāo)系xoy,如圖5所示： 圖5 壓力中心2.4.3初選壓力機有上述已知計算可知，選擇型號為jh225型的開式雙柱可傾壓力機能滿足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：j2325型壓力

22、機主要技術(shù)參數(shù)公稱壓力/kn 250滑塊行程/mm 75滑塊行程次數(shù)/（次/min） 80最大封閉高度/mm 260封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 55滑塊中心線至床身距離/mm 200立柱距離/mm 270工作臺尺寸/mm（前后左右） 370560工作臺孔尺寸/mm （前后左右直徑） 200290260墊板尺寸/mm（厚度） 50模柄孔尺寸/mm（直徑深度） 4060床身最大傾斜角() 302.5模具的總體設(shè)計2.5.1模具的類型選擇由上述分析，本零件的第一套模具包括沖孔和落料兩道工序，結(jié)合制件結(jié)構(gòu)，可采用正裝復(fù)合模。其上模部分由上模座、推板、墊板、凸凹模固定板、彈頂器、彈性卸料板及凸凹模等零件組成，

23、下模部分由落料凹模、凹模固定板、沖孔小凸模、凸模固定板、墊板、下模座等組成。其優(yōu)點為：采用彈性的頂件裝置、卸料裝置對工件和條料起到壓平的作用，適用于沖制材質(zhì)較軟、板料較薄、平直度要求較高的沖裁件，沖裁件的精度較高。沖裁完成后回程時，上模部分的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的條料廢料卸下，而沖孔廢料由上模部分的剛性推件裝置卸出模外，工件由下模部分彈性頂件裝置頂出，每沖裁一次，頂出一次，模內(nèi)不會積聚工件，有利于減小凸凹模的最小壁厚，不易將凸凹模脹裂。但是由于此結(jié)構(gòu)的沖孔廢料從上模引出，而此工件上孔又較多，沖孔廢料易落入下模部分，造成模具清理麻煩。2.5.2 定位方式的選擇因為是批量生產(chǎn)，采用手動送料方

24、式，從右往左送料；又因為該制件采用的是正裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。2.5.3 導(dǎo)向方式的選擇為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。又根據(jù)制件尺寸及精度要求等采用中間導(dǎo)柱模架。2.6.模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.6.1凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計1) 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通型刃口，并查表2.21取得刃口高度h=5mm。該凹模結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。又查表2.22，得k=0.2即 凹模高度h=ks=0.2120mm=24mm垂直于送料方向的凹模寬度b（2.54.0）180216送料方向上的凹模長度ls1ks2300.2

25、4.930.98參照標(biāo)準(zhǔn)，在此取凹模外形尺寸為：220mm100mm24mm2) 沖尺寸為5mm孔的凸模設(shè)計 因為該制件內(nèi)孔圓形，其固定方式為p7/h6的鉚接固定；為使凸模加工方便，將其做成等斷面，即直通式凸模，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。凸模固定板厚度取16mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定。對其加工采用成型磨削或者線切割等方法，加工容易，但其固定板型孔的加工較復(fù)雜。注意：由于鉚接的異形凸模工作端應(yīng)進行淬火，淬火長度約為全長的1/3，另一端處于軟狀態(tài)，與凸模固定板鉚接時要凹進1mm。故其長度計算如下：l=h凸模固定板+h襯板+h落料凹模=20mm+20mm+24mm=64mm由于此凸模尺寸適中，且長

26、度較短，剛強度足夠，所以不需對其進行校核。沖裁時注意進入凹模刃口1mm。3) 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模以外還有一個凸凹模。由于凸凹模是復(fù)合沖裁中的一個特殊零件，其內(nèi)形刃口起沖孔凹模的作用，按凹模設(shè)計，其外形刃口起落料凸模作用，按凸模設(shè)計。內(nèi)外緣之間的壁厚由沖裁件形狀和尺寸決定，從強度考慮，壁厚受最小壁厚限制。而對于此沖孔落料正裝復(fù)合模來說，凸凹模裝于上模部分，內(nèi)孔不會積聚廢料，脹力小，最小壁厚可以小些。根據(jù)模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖應(yīng)如圖7所示。另外，在確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。(2)

27、模架的設(shè)計上模座：284mm120mm50mm下模座：340mm180mm50mm導(dǎo)柱：28mm200mm導(dǎo)套：28mm100mm40mm模柄：48mm80mm墊板：220mm100mm10mm卸料板：220mm100mm12mm凸模固定板：220mm100mm20mm襯板：220mm100mm20mm模具閉合高度：h閉=h上模+h墊板2+h凸凹模+h凹模+h襯板+h凸模固定板+h下模座=50mm+102mm+50mm+20mm+20mm+20mm+50mm=230mm3 彎曲模的設(shè)計3.1主要計算3.1.1彎曲件展開尺寸長度的計算 因為r=0.80.52,由于彎曲變形時不僅彎曲圓角部分變薄嚴(yán)

28、重，而且與圓角部分相鄰的直邊部分也產(chǎn)生了一定的變薄，所以應(yīng)該按變形前后體積不變條件確定長度。按表3.5所示經(jīng)驗公式計算。由表3.5得:一次同時彎四個角應(yīng)按公式d總=l1+2l2+2l3+t計算d總=l1+2l2+2l3+t=26+216+230+2=120mm3.1.2彎曲件回彈值的計算由于回彈直接影響了彎曲件的形狀和尺寸，因此，在模具設(shè)計和制造時，必須預(yù)先考慮材料的回彈。通常是先根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值和簡單的計算初步確定模具工作部分尺寸，然后再試模修正相應(yīng)部分的形狀和尺寸。小變形程度（r/t10）時，回彈比較大，先計算凸模圓角半徑，再計算凸模角度；大變形程度（r/t5）時，卸載后圓角半徑變化小，僅考慮

29、彎曲中心角的回彈變化。彎曲此工件時，其彎曲中心角為90，故而結(jié)合制件材料為q235 鋼以及其相對彎曲半徑為r/t=0.25、材料厚度為2mm，經(jīng)查表3.2可以取該制件的彎曲回彈角為2。3.1.3彎曲力的計算彎曲力指的是壓力機完成預(yù)定的彎曲工序所需施加的壓力，是選擇壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一，所以必須進行計算，但要從理論上計算彎曲力是很復(fù)雜的，并且計算的值還不是十分的準(zhǔn)確，因此，在生產(chǎn)中通常采用經(jīng)驗公式進行計算。對于該工件，按u形件彎曲計算。其公式為： f自=0.7kbt2b/(r+t) 式中： f自沖壓行程結(jié)束時自由彎曲的彎曲力（kn）; k安全系數(shù)，一般取k=1.3； b彎曲件寬度（mm

30、）; t彎曲件材料厚度（mm）; b彎曲件材料的抗拉強度（mpa）; r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm）; 所以經(jīng)查詢相關(guān)各值后代入上式可得 ： f自=0.7kbt2b/(r+t)=0.71.31204235/（2+0.5）n=41059.2n=41.06kn頂件力fd可近似取自由彎曲力的3080，即 fd=（0.30.8）fz=（0.30.8）41.06kn =（12.31832.848）kn 取fd=20kn校正彎曲時，校正彎曲力最大值是在壓力機工作到下死點的位置，且校正力遠遠大于自由彎曲力（或接觸彎曲力），而在彎曲工作的過程中，二者又不是同時存在的，因此，查表3.7得：p=60mpa,所以校正

31、力為：f校=ap=（3090）60n=162000n=162kn式中 f校校正彎曲力 （kn）； a校正部分投影面積（mm）； p單位面積校正力（mpa），其值見表3.7。3.1.4初選壓力機選擇壓力機時，要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定，當(dāng)施力行程較大時，（5060）f0f,即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的5060，校正彎曲時，更要使額定壓力有足夠的富裕量。對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故頂件力或壓料力可以忽略不計，但這里為了保險起見，在計算公稱壓力時還是將頂件力fd考慮進去。 f壓機（1.21.3）（f校+fd）=（1.21.3）(162+20)kn =（1.21.3）18

32、2kn =218.4236.6kn初選彎曲模對應(yīng)壓力機的公稱壓力為250kn，即jh225型。3.2 模具的總體設(shè)計3.2.1 模具的類型選擇 由前面沖壓工藝分析可知，對于該形彎曲件采用的模具類型為一次復(fù)合彎曲成形模，且為標(biāo)準(zhǔn)后座模架。上模部分由上模座、凸凹模、凸凹模固定板、墊板等零件組成；下模主要由定位塊、凹模、襯板、凸模、頂桿、螺釘和下模座等零件組成。彎曲工件主要由下面頂板頂出。3.2.2定位方法的選擇因為該模具坯料采用的是長條料，控制條料的送進方向采用定位塊和凸模外形定位，因為零件的尺寸精度要求不是很嚴(yán)格，此定位方法就可以滿足要求。3.2.3頂件及出料方式的選擇因為工件的厚度為2mm，相

33、對較薄，頂件力也比較小，故可以采用彈性卸料裝置，即下模部分由頂板及彈頂器等組成頂出裝置。且設(shè)計時應(yīng)注意下模彈頂器的彈頂力必須大于毛坯件第一次彎曲的彎曲力，才有利于工件的全部成形。另外根據(jù)制件及模具的結(jié)構(gòu)形式及特點分析，我們選擇采用前后送進坯料的后出料方式，可以提高生產(chǎn)效率。3.2.4導(dǎo)向方式的選擇為提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓的精度及材料厚度等的不同，其配合間隙也稍微不同。因為本制件的厚度為2mm，所以導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合采用h7/h6。3.2.5

34、 彎曲凸模凹模及凸凹模的設(shè)計現(xiàn)以u形件為參考對該工件凸、凹模等相關(guān)尺寸進行設(shè)計。依據(jù)產(chǎn)品零件圖可知，本零件標(biāo)注的是外型尺寸，故設(shè)計凸、凹模時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。查表2.5得凸=0.020mm，凹=0.030mm。 又由表3.9查得該彎曲件中內(nèi)形尺寸14.5mm的尺寸公差為=0.8mm。凹模橫向尺寸：la=(l-0.75) =(30-0.750.8)mm=29.4mm凸模橫向尺寸： lt=(la-zmin)=(29.4-1) mm=28.4 mm以上各式中 l彎曲件的基本尺寸（mm）；t、a凸、凹模的制造公差，選用it7it9級精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級；la 、lt凸、

35、凹模工作部分尺寸（mm）； z凸、凹模雙邊間隙（mm）； 彎曲件的尺寸公差（mm）。 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通型刃口，并查表2.21取得刃口高度h=5mm。該凹模結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。又查表2.22，得k=0.2即 凹模高度h=ks=0.2120mm=24mm垂直于送料方向的凹模寬度b（）送料方向上的凹模長度l參照標(biāo)準(zhǔn)，在此取凹模外形尺寸為：220mm100mm24mm。結(jié)合工件外形并考慮加工，將彎曲凸模設(shè)計成簡單的形式用線切割進行加工成形，將其安裝于下模座上的襯板中且與凹模中心孔配作加工，故而凹模也要用線切割進行成型加工，同時還應(yīng)注意

36、與制件下表面接觸處的凹模上表面精度要保證，在此取其表面粗糙度ra=0.8，且應(yīng)保證其上下表面平行度要求；對于成形制件外表面的凸凹模的加工也同樣采用線切割進行成型加工，保證其加工精度，最終更好的保證制件的成型要求。另外，將其各部分尺寸確定如下：凸模高度：lt=53.5mm； 凹模板厚度：la=26mm；凸凹模高度：lta=65.5mm。3.2.6凸凹模定位及緊固零件的設(shè)計該形件彎曲模上模部分對于凸凹模的固定采用兩個定位銷定位及兩個螺釘緊固，定位銷以尺寸為8.0mm的孔作導(dǎo)正孔，定位銷采用h7/h6與凹模板配合。其中此定位銷在此可以采用840的銷釘；同時緊固螺釘選m8的尺寸（公稱直徑為d=8mm、

37、公稱長度為l=40mm、性能等級為8.8級，表面氧化、a級的六角頭螺栓）。而對于下模座的緊固及固定也采用相同規(guī)格的螺釘及定位銷，但在數(shù)量上，這樣便于整套模具的加工及制造。但在數(shù)量上，下模部分用到了四個螺釘和兩個銷釘對其進行緊固及固定。另外，在凹模上表面我們又采用了兩個定位塊來對坯料進行定位（注意兩定位塊之間距離要滿足坯料長度方向尺寸要求），而且兩定位塊高度尺寸要在高于工作前凸模伸出凹模表面高度的基礎(chǔ)上再加上一個板料厚度，從而可靠保證坯料的定位。對于定位塊的定位我們在此采用四個尺寸為m5的螺釘將其固定于凹模兩側(cè)。3.2.7凸凹模彈頂器的設(shè)計彈頂器用橡膠作彈性元件，安裝于頂板下部。其結(jié)構(gòu)如下圖所示

38、：圖8 橡膠彈頂器1-頂板；2-橡膠；3-托板；4螺桿3.2.8模架的設(shè)計該模具采用后座導(dǎo)柱模架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單。以制件對應(yīng)凸、凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。綜上所述，由于此形件彎曲模不是標(biāo)準(zhǔn)模架，因此需自行設(shè)計。取模柄高度為85mm，上模座高度為40mm，墊板厚度為6mm，凸凹模高度為65.5mm，凹模板厚度為26mm，凸模安裝運行對應(yīng)的襯板厚度為22mm，下模座的厚度h取40mm。彎曲模閉合高度是指沖床運行到下止點時，模具工作狀態(tài)的高度。模具閉合后剩余空間部分即為制件厚度為2mm。故該模具的閉合高度為：h閉合=h上模座+h墊板高度+h凸凹模高度+h凹模+h襯板+h下模座+h制件厚度 =（

39、40+6+65.5+26+22+40+2）mm=201.5mm可見該模具閉合高度小于所選壓力機j23-16型的最大裝模高度（220mm），可以滿足其使用要求。3.2.9 一次彎曲成形模沖壓設(shè)備的選定由上面的設(shè)計過程及計算數(shù)據(jù)可知：初選壓力機的公稱壓力為160kn，即j2316型壓力機。 j2316型壓力機的滑塊行程為55mm，大于工件高度的兩倍，滿足支撐板彎曲時的沖壓行程。其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：jh225型壓力機主要技術(shù)參數(shù)公稱壓力/kn 160滑塊行程/mm 55滑塊行程次數(shù)/（次/min） 120最大封閉高度/mm 220封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 45滑塊中心線至床身距離/mm 160立柱

40、距離/mm 220工作臺尺寸/mm（前后左右） 300450工作臺孔尺寸/mm （前后左右直徑） 160240210墊板尺寸/mm（厚度） 40模柄孔尺寸/mm（直徑深度） 4060床身最大傾斜角() 354 模具附圖的繪制4.1沖孔落料正裝復(fù)合模具圖9 沖孔落料正裝復(fù)合模具圖1-打桿；2-模柄；3-推板；4-推桿；5-卸料螺釘；6-凸凹模；7-卸料板；8-落料凹模；9-頂件塊；10-帶肩頂桿；11-沖孔凸模；12-固定擋料銷；13-導(dǎo)料銷；14-下模座；15-墊板；16-凸模固定板；17-定位銷；18-導(dǎo)柱；19-橡膠彈頂器；20-凸凹模固定板；21-上模座；22-銷釘；23-螺釘其工作原理

41、為：該模具由導(dǎo)料銷13和擋料銷12控制條料的送進方向和步距。上模下行，進行沖裁，導(dǎo)柱、導(dǎo)套對上、下模的運動起到可靠的導(dǎo)向作用。沖裁過程中，彈性卸料板7對板料起著壓平作用，沖才出的工件精度高。沖裁完畢，上模回程，上模部分的彈性卸料裝置將卡在凸凹模外的廢料卸下，沖孔廢料由上模部分的剛性推件裝置卸出模外，工件由下模部分的彈性頂件裝置頂出，每沖裁一次，頂出一次，模內(nèi)不積聚工件，不易將凸凹模脹裂，但是沖孔廢料落在下模面上，清除廢料麻煩，彈性卸料板上需開設(shè)擋料銷、導(dǎo)料銷的讓為孔。4.2制件一次彎曲成形復(fù)合模圖10 制件一次彎曲成形復(fù)合模1-打桿；2-模柄；3-上模座；4-止轉(zhuǎn)銷；5-緊固螺釘；6-墊板；7

42、-推桿；8-定位塊；9-緊固螺釘；10-凸模；11-緊固螺釘；12-頂桿；13-頂板；14-下模座；15-襯板；16-銷釘；17-凹模；18-導(dǎo)柱；19-導(dǎo)套；20-凸凹模；21-凸凹模固定板；22-銷釘其工作原理為：坯料送進時毛坯用定位塊8和凸模10定位，工作時，上模下行時，凸凹模21與凸模10首先將毛坯壓彎成“”形件，上模繼續(xù)下行時，迫使毛坯及凸模10向下運動，使工件在凸模10與凹模17的作用下成形。另外，該模具結(jié)構(gòu)特點為：下模彈頂器的彈頂力必須大于毛坯件第一次彎曲的彎曲力，才有利于工件的順利全部成形。5 模具的裝配5.1 模具裝配的主要技術(shù)要求 （1）組成模具的各零件的材料、尺寸公差、表

43、面粗糙度和熱處理等均符合相應(yīng)圖樣的要求。（2）模架的三項技術(shù)指標(biāo)：上模座上平面對下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對上模座上平面的垂直度均應(yīng)達到規(guī)定的精度等級要求。（3）模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。（4）裝配好的模具，其封閉高度應(yīng)符合圖樣規(guī)定要求。（5）模柄的軸心線對上模座上平面的垂直度公差在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm。（6）凸模和凹模之間的配合間隙應(yīng)符合圖樣要求，周圍的間隙應(yīng)均勻一致。（7）定位裝置要保證定位準(zhǔn)確可靠。（8）頂料裝置活動靈活、正確，出料孔暢通無阻，保證制件及廢料不卡在沖模中。6 結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計作為三年大學(xué)學(xué)習(xí)中極為重要的一

44、部分，是衡量一個學(xué)生專業(yè)課水平的重要標(biāo)志。畢業(yè)設(shè)計是我們所學(xué)課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練，也是我們步入工作前的一次檢驗。就我個人而言，通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)習(xí)到了許多知識，對模具的設(shè)計與制造有了極為深刻的認識，是一次由理論向?qū)嵺`的飛躍，回顧一個多月的設(shè)計生活，讓我感慨頗深，主要體會有以下幾點：(1) 扎實的基礎(chǔ)課，專業(yè)課是模具設(shè)計的基礎(chǔ)由于以前所學(xué)的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設(shè)計又或多或少的用到了這些知識，從而迫使我認真扎實的學(xué)習(xí)了以前的課程，并加深了對這些課程的理解、真正有一種溫故而知新的感覺，如機械制圖中的各種線型的特點應(yīng)用，材料力學(xué)中的應(yīng)力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測量技術(shù)中公差的正確選用，模具的加工與制造技術(shù)。塑料模具的設(shè)計與制造步驟，模具材料的正確選用等。(2) 理論與實踐相結(jié)合的重要性以前的學(xué)習(xí)中，基本上是純理論的學(xué)習(xí)，雖然有金工實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等實踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進行過真正的設(shè)計，從而使理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)，而現(xiàn)在我們是在經(jīng)歷了金工實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)后的一次真正的練兵。我認真回顧了以前所見所學(xué)的塑料模知識，在腦海里反復(fù)了思考了塑料模的步驟，然后開始到圖書館查資料作設(shè)計。在作設(shè)計的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時也“窺一斑而知全豹”，自己的學(xué)習(xí)中的不足