畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）拖拉機(jī)機(jī)架框冷沖模具設(shè)計(jì)

1、四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文 任 務(wù) 書（理工類） 題 目： 拖拉機(jī)機(jī)架框冷沖模具設(shè)計(jì) 開始日期： 2010 年 4 月 7 日完成日期： 2010 年 5 月 10 日答辯日期： 2010 年 6 月 13 日系 部： 機(jī)電技術(shù)系 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 年 級(jí)： 2007 、學(xué) 號(hào)： 07040711022 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教研主任： 系 主 任： 文申柳 目 錄1 前言11.2 題目的意義22 沖壓的基本知識(shí)32.1 沖壓的基本工序32.2 沖壓模具42.2.1 沖模的要求42.2.2 沖模的種類42.2.3 沖模結(jié)構(gòu)組成42.2.4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述53 沖壓工藝分析與方

2、案論證63.1 沖壓工藝分析63.2 沖壓方案論證64 落料模設(shè)計(jì)84.1 落料模的工作原理84.2 沖壓工藝分析，確定沖壓工藝方案84.3 排樣84.4 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算84.4.1 落料力84.4.2 卸料力94.3.3推件力94.4.3 選擇沖床時(shí)的總壓力94.5 確定模具的壓力中心94.6 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸104.7 模具各主要零件設(shè)計(jì)114.7.1 凹模的厚度、壁厚及材料114.7.2 墊板的采用與厚度124.7.3 卸料橡膠的自由高度124.7.4 上下模座的外形尺寸和厚度134.7.5 上下模座的材料134.7.6 模具的總體設(shè)計(jì)134.8 選擇沖壓設(shè)備145 沖孔模的設(shè)計(jì)

3、155.1 沖孔模的工作原理155.2 沖壓件的工藝分析155.3 計(jì)算沖壓力155.3.1 沖孔力155.3.2 沖孔時(shí)的卸料力155.3.3 推件力計(jì)算155.3.4 選擇沖床時(shí)的總壓力165.4 確定模具壓力中心165.5 計(jì)算凸模、凹模的刃口尺寸165.6 模具總體設(shè)計(jì)主要零部件設(shè)計(jì)175.6.1 模具主要零部件的設(shè)計(jì)175.6.2 模具總體設(shè)計(jì)195.6.3 模具的工作原理195.7 凸模校核205.7.1 圓形凸模的校核205.7.2 非圓形凸模的強(qiáng)度校核215.8 壓力機(jī)的選擇216 彎曲模的設(shè)計(jì)226.1 彎曲模的工作原理226.2 彎曲件的工藝性226.2.1 彎曲件的工藝性

4、226.2.2 彎曲件的彎曲圓角半徑226.2.3 彎曲件的孔與彎曲處的最小距離226.2.4 彎曲件的精度226.3 彎曲件工序的確定原則226.4 彎曲力的計(jì)算236.4.1 自由彎曲力的計(jì)算236.4.2 頂件力和卸料力的計(jì)算236.4.3 彎曲時(shí)壓力機(jī)壓力的確定236.5彎曲模工作部分的尺寸246.5.1 凸凹模的圓角半徑及凹模深度246.5.2 彎曲模的間隙256.5.3 壓力機(jī)的選擇256.6 模具總體設(shè)計(jì)257 三維建模277.1 拖拉機(jī)機(jī)架框的三維實(shí)體造型277.1.1 鈑金設(shè)計(jì)概述277.1.2 接板實(shí)體模型的生成277.2 產(chǎn)品三維建模方法287.2.1 實(shí)體建模方法287

5、.2.2 參數(shù)化建模方法287.3 ug裝配287.3.1 ug裝配的主要特點(diǎn)287.3.2 拖拉機(jī)機(jī)架框冷沖模具三維裝配圖297.4 ug平面工程圖的建立特點(diǎn)307.5 ug nx的關(guān)鍵功能308 結(jié)論31參考文獻(xiàn)32致 謝33附件清單3511 前言1.2 題目的意義ug是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成caid/cad/cae/cam的系統(tǒng)解決方案，它的功能覆蓋整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程。由于ug制圖是基于三維實(shí)體模型建立一張完全的二維工程圖的過程與工具，它提供的主模型設(shè)計(jì)思想為各學(xué)科的并行工程提供了保證。同時(shí)，由于與三維模型具有關(guān)聯(lián)性的視圖、剖視圖、各類標(biāo)注等功能，使得用戶不必?fù)?dān)心產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)的更改。

6、該設(shè)計(jì)通過三維軟件ug建模、裝配及工程圖的生成，并且參考三維圖畫出cad圖。以三維模型ug可方便地進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助制造(computer aided manufacture, cam)，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化設(shè)計(jì)，和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比經(jīng)濟(jì)效益方面提高了很多!它的經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在該課題的設(shè)計(jì)方法上。在設(shè)計(jì)的過程中，運(yùn)用了參數(shù)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。這樣的設(shè)計(jì)方法對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)來說，能夠很好的提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本，在產(chǎn)品改進(jìn)的過程中,只需要改變產(chǎn)品零件模型的一些參數(shù),就可以改變產(chǎn)品的形狀與特性，以達(dá)到要求。而且在產(chǎn)品的加工過程中，能夠真正的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的無(wú)紙化生產(chǎn)，大大地提高產(chǎn)

7、品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來了非常大的經(jīng)濟(jì)效益，而且減輕了設(shè)計(jì)人員的工作復(fù)雜程度。模具還有爆炸視圖功能，讓人對(duì)它的結(jié)構(gòu)和零件一目了然；它的試模功能更是可以在虛擬的情況下模擬模具的工作原理，大大節(jié)約了人力物力和財(cái)力，為公司節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)能力，縮短了生產(chǎn)周期，提高了經(jīng)濟(jì)效益，增加了公司的競(jìng)爭(zhēng)力。2 沖壓的基本知識(shí)2.1 沖壓的基本工序冷沖壓是機(jī)械中常見的一種金屬加工方法。它是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，以獲得一定的幾何精度的機(jī)械零件或制品，通常是在室溫下進(jìn)行加工的，所以稱為冷沖壓或板料沖壓。冷沖壓可既可以加工金屬材料，也可以加工非金屬材料。冷沖壓與金屬

8、切削加工相比有如下優(yōu)點(diǎn)：a.金屬材料經(jīng)沖壓變形后，其強(qiáng)度和剛度都得到提高。它能使較薄金屬材料沖制成尺寸大、質(zhì)量小、強(qiáng)度及剛度都較高的金屬制件。盡管越來越多的汽車零件被塑料件所代替，但迄今為止，汽車覆蓋件主要仍是沖壓件，世界上各大汽車廠研制的新型汽車亦采用沖壓件為覆蓋件。可以說冷沖壓是一種不能用其他加工方法替代的加工方法。b.冷沖壓利用金屬塑性，使金屬材料在外力作用下發(fā)生塑性變形以達(dá)到制件形狀和尺寸要求。冷沖壓既不同于鍛壓加工，不需要對(duì)金屬材料加熱，也不同于常見的金屬切削，它是一種節(jié)能、無(wú)切屑的加工方法。由于在變形過程中未切斷金屬纖維，因而制件具有較合理的流線分布，這也是冷沖壓制件強(qiáng)度和剛度好的

9、重要原因之一。c.冷沖壓最重要的工藝裝備是冷沖模，用冷沖模使金屬材料變形，因此，沖壓件基本上保持了模具工作部分的形狀和尺寸精度。由于制模水平的提高，目前模具精度已達(dá)到微米級(jí)，制件精度可以達(dá)到it7it6級(jí)。d.冷沖壓生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，因而易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。如一條由46大型壓力機(jī)組成的沖壓生產(chǎn)線， 一分鐘可以制造大尺寸汽車覆蓋件數(shù)十件。e.盡管制造冷沖模的技術(shù)要求高、難度大、成本高，但由于一副模具能沖制成千上萬(wàn)乃至上億個(gè)制件，加之沖壓生產(chǎn)率高，因而在大批量生產(chǎn)的條件下，沖壓成本及低。由于沖壓件的形狀、尺寸和精度要求不同，因此，沖壓加工的方法是多種多樣的。根據(jù)材料的變形特點(diǎn)及工廠現(xiàn)行的習(xí)

10、慣，沖壓的基本工序可分為分離工序與塑性變形工序兩大類。所謂分離工序，就是沖壓過程中使沖壓零件與板料沿一定的輪廓線相互分離，并獲得一定斷面質(zhì)量的沖壓加工方法。而塑性變形工序是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，以獲得所要求的形狀、尺寸和精度的沖壓加工方法。主要沖壓工序的分類及特征可見下表2-1。表2-1主要沖壓工序的分類類別工序名稱工序特征分離工序切斷用剪刀或模具切斷板料，切斷線不是封閉的落料沖孔用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為工件用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為廢料切口用模具將板料局部切開而不全分離,切口部分材料發(fā)生彎曲切邊用模具將工件邊緣多余的材料沖切下來變形工序彎曲用模具使板料

11、彎成一定角度或一定形狀拉深用模具將板料壓成任意形狀的空心件壓肋用模具將板料局部拉伸成凸起和凹進(jìn)的形狀翻邊用模具將板料上的孔或外緣翻成直壁縮口用模具對(duì)空心件口部加由外向內(nèi)的徑向壓力,使局部直徑縮小脹形用模具對(duì)空心件加向外的徑向力,使局部直徑擴(kuò)張整形將工件不平的表面壓平,將原先彎曲或拉深件壓成正確形狀2.2 沖壓模具2.2.1 沖模的要求沖壓模具（簡(jiǎn)稱沖模）是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具。在沖壓加工過程中，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并相對(duì)作用使其產(chǎn)生塑性變形達(dá)到預(yù)期的零件。因此對(duì)沖模的要求：沖模應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度，剛度和相應(yīng)的形狀尺寸精度；沖模主要零件應(yīng)具有足夠的耐磨性和使用

12、壽命；沖模的結(jié)構(gòu)應(yīng)該確保操作安全，方便，便于管理和維修；沖模應(yīng)有使材料方便送進(jìn)，工件方便取出，定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定；為使沖模上下運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確，需要有導(dǎo)向裝置；沖模零件的加工和裝配應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以縮短模具的制造周期，降低成本；沖模應(yīng)具有與壓力機(jī)連接的部位，以適應(yīng)安裝和管理的需要。2.2.2 沖模的種類從工藝性質(zhì)分為沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等；從工序組合分為單工序模、復(fù)合模、連續(xù)模等；從材料送進(jìn)方式分為手動(dòng)送料模、半自動(dòng)送料模、自動(dòng)送料模等；從適用范圍分為通用模和專用模等；從導(dǎo)向方式分為無(wú)導(dǎo)向模、板式導(dǎo)向模、滑動(dòng)導(dǎo)向模等。2.2.3 沖模結(jié)構(gòu)組成沖模結(jié)構(gòu)由五

13、部分組成，即工作零件，輔助裝置，導(dǎo)向裝置，支撐零件，緊固零件。a.工作零件：沖模的工作零件是凸模和凹模，在復(fù)合模中還有凸凹模。它們成對(duì)互相配合，完成對(duì)坯料的成形。他們的形狀尺寸，尺寸精度，固定方法決定著沖模的性能，模具成本及使用壽命。b.輔助裝置：輔助裝置是協(xié)助凸模，凹模完成工藝成形不可缺少的裝置。c.導(dǎo)向裝置：它是保證上模，下模準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的裝置，要求工作可靠，導(dǎo)向精度好，有一定的互換性。d.支承零件：在上模座和下模座上安裝著凸模，凹模及其它所有的零件。它們和壓力機(jī)連接，傳遞并承受著工作壓力。e.緊固零件：中大型模具大多采用沉頭螺栓和銷作可卸式連接。模具的連接可靠，拆卸方便也是沖模設(shè)計(jì)的一個(gè)基本

14、要求。2.2.4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述模具朝著標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、專業(yè)化和商品化的方向發(fā)展。世界主要工業(yè)國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度達(dá)80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造模具工作零件，大部分模具零件均從模具標(biāo)準(zhǔn)廠購(gòu)買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)程度越來越高，分工越來越細(xì)，而規(guī)模變小。如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠，甚至某些模具廠僅專業(yè)化生產(chǎn)某類產(chǎn)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。冷沖壓朝著使用cad/cam技術(shù)方向發(fā)展。自80年代初，世界模具行業(yè)采用cnc機(jī)床，開發(fā)和研究沖摸cad/cam技術(shù)，使沖摸設(shè)計(jì)和制造現(xiàn)代化。用計(jì)算機(jī)才用有限元模擬金屬板料變形情況，可以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)制

15、件成形的可能性和將會(huì)發(fā)生的問題。計(jì)算機(jī)將結(jié)果顯示在終端上供設(shè)計(jì)人員選擇修改，這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模周期。采用cad/cam/cae技術(shù)，可以使制模周期縮短1/22/3，精度提高12級(jí)。目前用cnc機(jī)床加工的模具精度已達(dá)m級(jí)。世界各主要工業(yè)國(guó)已廣泛使用此技術(shù)，我國(guó)也正由實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)入實(shí)用。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。為爭(zhēng)奪市場(chǎng)，如何提高冷沖壓模具設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量和縮短周期，已成為沖壓工程技術(shù)人員所面臨的重大課題。除了采用簡(jiǎn)易模具技術(shù)，解決產(chǎn)品試制及小批量生產(chǎn)外，目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用成組技術(shù)進(jìn)行組織產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)。成組技術(shù)是將產(chǎn)品整體為研究對(duì)象，分析產(chǎn)品相似性，將形

16、狀結(jié)構(gòu)、尺寸、精度等相似的產(chǎn)品分類成組，從而引導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)達(dá)到成本低、周期短的目的。由于產(chǎn)品相似性使產(chǎn)品制造工藝也具有相似性，這就為冷沖壓模具設(shè)計(jì)應(yīng)用成組技術(shù)創(chuàng)造了條件。典型組合模具不僅能適應(yīng)小批量生產(chǎn)要求，作到一模多用，只要更換個(gè)別工藝件就能組合成新模具進(jìn)行新的品種生產(chǎn)，從而為小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。典型組合模也具能適應(yīng)中、大批量生產(chǎn)要求，工具制造部門可在、事先制造典型組合模具作為半成品庫(kù)存，設(shè)計(jì)部門能在短期內(nèi)補(bǔ)充設(shè)計(jì)所需工藝件，即可在較短時(shí)間內(nèi)制造組合成專用模具供中、大批量生產(chǎn)。此外，用鋅合金作為模具材料，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制造容易，不需要專門的模具加工設(shè)備，省工、省料。模具用鋅合金的性能，

17、相當(dāng)于低碳鋼，加工性質(zhì)類似于青銅鑄件。由于鋅合金的獨(dú)有的特點(diǎn)，必將在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，對(duì)提高沖壓生產(chǎn)的工藝技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)機(jī)電工業(yè)的發(fā)展，將起積極作用。333 沖壓工藝分析與方案論證3.1 沖壓工藝分析 圖 的 圖3-1 零件圖該零件為拖拉機(jī)機(jī)架框，如圖3-1所示。上面有2個(gè)15的孔，一個(gè)11的孔，一個(gè)12的孔以及兩個(gè)11125的鈑金槽?？字饕糜诮影宓难b配，故這幾個(gè)孔的位置是需要保證的重點(diǎn)。另外鈑金槽是用于定位的，位置度也需要得到一定的保證。a.該零件的厚度為3毫米。對(duì)于一般的沖壓來說，它的厚度是過厚了一點(diǎn)，所以在彎曲時(shí)若能有效地利用過彎曲和校正彎曲來控制回彈，則可以得到形狀和尺寸比較

18、準(zhǔn)確的零件；b.鈑金槽邊緣和所有的孔邊緣至彎曲半徑r的中心距離都大于材料厚度的兩倍（6毫米），從而鈑金槽邊和所有的孔都位于變形區(qū)之外，彎曲時(shí)不會(huì)引起它們變形，故鈑金槽邊和所有的孔都可以在彎曲前沖出。孔沖好后，也可作為彎曲時(shí)的定位。由圖可知，該零件結(jié)構(gòu)形狀難度一般，但并不對(duì)稱。是由圓弧直線組成，根據(jù)零件的具體情況，要完成全部的工序而生成該產(chǎn)品，需經(jīng)過以下三道工序，它們分別是：落料、沖孔和彎曲。3.2 沖壓方案論證沖壓該零件需要的基本工序有落料、沖孔、彎曲。由于工件結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，為了減少模具的制造難易程度，這里選擇單工序簡(jiǎn)單模。具體工序方案主要有有以下幾種：方案一：先落料、再?gòu)澢?、最后沖孔。工序較

19、少且較集中，使用設(shè)備較少，生產(chǎn)效率較高。在每道工序中都存在著一定的誤差，這樣零件的精度很難保證。且沖孔模具的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。方案二：先落料、再?zèng)_孔、最后彎曲。工序較少且較集中，使用設(shè)備較少，生產(chǎn)效率較高。進(jìn)行彎曲時(shí)有較好的定位。加工精度得到很好的保證。模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造成本較低，符合經(jīng)濟(jì)要求。方案三：先落料、然后沖孔、再?gòu)澢?、最后再?zèng)_孔。工序復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，對(duì)于批量生產(chǎn)并不適易，在每道工序中都存在著一定的誤差，這樣零件的精度很難保證。方案四：先沖孔、再落料、最后彎曲。這種工序方案中，孔先沖出，給后面的工序提供了很好的定位。提高了產(chǎn)品的位置精度。但是這樣操作不方便，就增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，生

20、產(chǎn)效率降低了。綜合考慮到零件的性能、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率使用設(shè)備、模具制造的難易程度及壽命高低、操作方便與安全等方面，經(jīng)過以上的方案比較，可知第二案比較好，所以選擇方案二。4 落料模設(shè)計(jì)4.1 落料模的工作原理在沖壓加工過程中，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并對(duì)材料施加壓力，使材料沿輪廓線分離，從而得到預(yù)期的零件。4.2 沖壓工藝分析，確定沖壓工藝方案該零件形狀簡(jiǎn)單，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為it13，孔中心與邊緣距離尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，根據(jù)文獻(xiàn)1，故決定采

21、用單工序落料模加工，且一次沖壓成形。4.3 排樣 在條料上沖裁時(shí)，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。根據(jù)文獻(xiàn)9，10，采用斜排式的排樣方式。由表2-13查得最小搭邊mm，mm；通過ug的面分析的功能得到該零件的毛坯的面積：a =97235mm；條料的寬度:=3+88.3+233+3+3=330.3； 進(jìn)距：h=629.7+2=635.7mm；根據(jù)公式： （4-1）得一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為：4.4 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算該模具采用彈性卸料和下出件方式。q235的抗拉強(qiáng)度為 。4.4.1 落料力根據(jù)文獻(xiàn)11公式： （4-2） 其中：落料力(n)；抗拉強(qiáng)度(mpa)，取=400mpa； t材

22、料厚度(mpa)，t=3mm；零件的毛坯的周長(zhǎng)(mm)。通過ug的面分析的功能得到該零件的毛坯的周長(zhǎng)l=1548mm故 =(15483400)n=185810n4.4.2 卸料力表4-1 卸料力、推料力和頂料力系數(shù) 鋼料厚（mm） kk k0.10.60.090.10.140.10.50.040.070.0650.080.52.50.0250.060.050.062.56.00.0150.040.0250.056.50.0150.040.0250.03鋁、鋁合金0.030.080.030.07紫銅、黃銅0.020.06 0.030.09根據(jù)公式： （4-3）其中：f落料力(n)；k系數(shù)，取k=

23、0.04。故 =(0.04185810)=74.3210n4.3.3推件力根據(jù)公式： （4-4）其中：f落料力(n)；k系數(shù)， k=0.045；n卡在凹模洞口的工件(或廢料)數(shù)目。故=(10.045176510)n=83.6110n4.4.3 選擇沖床時(shí)的總壓力選擇沖床時(shí)的總壓力為： f=f+f+f=2016kn4.5 確定模具的壓力中心按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系xoy，如圖3-1所示。因零件不對(duì)稱，故xc，yc都需計(jì)算。根據(jù)文獻(xiàn)14，將工件沖裁周邊分成l1，l2，l25基本線段，求出各段的重心：l1=88.3 x1=0 y1=188.85 l2=629.7 x2=242.5 y2=233

24、l3=122.047 x3=544.38 y3=218.95l4=83.93 x4=629.55 y4=175.2l5=99.85 x5=580.08 y5=103.57l6=88.13 x6=-600.36 y6=17.26l7=580.69 x7=-281.33 y7=72.92根據(jù)公式： （4-5）得mm根據(jù)公式：y= （4-6） 得y=mm故 壓力中心坐標(biāo)值為（-301.60，133.22）圖4-1 壓力中心圖4.6 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸落料時(shí)，落料件的尺寸是由凹模決定的，因此應(yīng)以落料凹模作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。查文獻(xiàn)9，由表2-1得間隙值z(mì)=0.46 z=0.64mm由于凹模結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，尺寸

25、在生產(chǎn)過程中有變大和縮小，所以用配合加工計(jì)算法來計(jì)算凹模。第一類：凸模或凹模在磨損后會(huì)增大的尺寸；第二類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)減小的尺寸；第三類：凸模或凹模在磨損后基本不便的尺寸。第一類尺寸：（沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸-x）第二類尺寸：（沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸+x）第三類尺寸：沖裁件上該尺寸的中間尺寸（1/8）根據(jù)公式 （4-5）其中：凹模尺寸(mm)；系數(shù)，按工件精度由文獻(xiàn)12表2-7查得：=0.75；工件公差(mm)；則凹模各部分尺寸為：尺寸為88.3時(shí)，=（88.3-0.750.54）=87.9尺寸為485時(shí)， mm尺寸為r33.7時(shí)， mm尺寸為r51.3時(shí)， mm尺寸為62

26、9時(shí)， mm凸模工作部分尺寸按凹模配制，保證雙面均勻間隙為mm。4.7 模具各主要零件設(shè)計(jì)4.7.1 凹模的厚度、壁厚及材料根據(jù)文獻(xiàn)11經(jīng)驗(yàn)公式： （4-6）計(jì)算凹模厚度其中：b工件最大外形尺寸,b=629.7mm；k系數(shù),查表4-2得k=0.18 表4-2 厚度系數(shù) 板料厚度t/mmb/mm0.512332000.100.120.150.180.22故:mm，取mm。 根據(jù)公式： （4-7） 得凹模壁厚：c=2=228mm根據(jù)凹模厚度及工件尺寸,可以估算凹模的外形尺寸:長(zhǎng)度、寬度和厚度:1086689114 mm。由于在冷態(tài)下被加工材料的變形抗力較大且存在加工硬化效應(yīng)，故凹模和凸模承受很大的

27、載荷及摩擦、沖擊作用。cr12mov具有優(yōu)良的熱處理性和耐磨性，且韌性較好，通過高溫淬火，還具有一定的熱硬性，所以凹模和凸模的材料選用cr12mov。4.7.2 墊板的采用與厚度是否采用墊板,視模座所承受的應(yīng)力是否超過模座材料的許用應(yīng)力而定.當(dāng)壓應(yīng)力大于,則應(yīng)采用墊板;反之,可以不加墊板.該工件落料凸模承壓面尺寸如圖4-2所示。模板承受的壓應(yīng)力: 圖4-2 凸模承壓面根據(jù)公式： （4-8）得mpaq235的=120160mpa，所以?？梢圆患訅|板.但是考慮到模具的閉合高度,且墊板具有緩沖作用.故仍加墊板.其厚度取為12mm.4.7.3 卸料橡膠的自由高度根據(jù)零件材料厚度為3mm,沖裁時(shí)凸模進(jìn)入

28、凹模深度取1mm,維修時(shí)刃磨量為6mm,模具開啟時(shí)卸料板極高出凸模壓3mm.因此總的工作行程mm。根據(jù)文獻(xiàn)16公式： （4-9）橡膠的自由高度：考慮到模具的閉合高度及卸料具體情況，可取mm。模具組裝時(shí),橡膠的預(yù)壓量根據(jù)公式: （4-10）得mm橡膠的閉合高度mm取63mm橡膠的斷面面積根據(jù)公式：d= （4-11） 其中f=191510 ，p=23mpa 故 d=78.4mm4.7.4 上下模座的外形尺寸和厚度根據(jù)凹模外形尺寸確定下模座尺寸為：長(zhǎng)度、寬度和厚度： 1156819130（mm）相應(yīng)確定上模座尺寸為：長(zhǎng)度、寬度和厚度： 1156819120（mm）卸料板的外形尺寸和厚度為：長(zhǎng)度、寬度

29、和厚度： 108668918（mm）4.7.5 上下模座的材料因?yàn)樯舷履Ｗ诠ぷ髦惺艿捷^大的沖擊力，故選擇ht200，它能夠承受較大的載荷且，鑄造性能好，由于石墨有一定潤(rùn)滑效果，ht200具有較好的減磨和耐磨性。4.7.6 模具的總體設(shè)計(jì)根據(jù)上述確定的方案及各步計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)模具草總圖，如圖4-3所示.本模具采用手工送料，由于凸模斷面比較復(fù)雜，考慮到加工方便，決定采用螺釘固定方式與模座和墊板相固定。 圖4-3 落料模4.8 選擇沖壓設(shè)備由上面的計(jì)算結(jié)果可知：最大的沖壓力為： kn；模具的最大閉合高度為： h=505mm；模具外形尺寸為： 1156819（mm）； 根據(jù)以上的資料根據(jù)文獻(xiàn)14選擇壓

30、力機(jī)的型號(hào)j21-250（開式可傾壓力機(jī)），壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下所示：公稱壓力/kn： 2500滑塊行程/mm： 200行程次數(shù)： 30最大的閉合高度/mm： 500封閉高度調(diào)節(jié)量： 150工作臺(tái)板尺寸/mm： 1200800電動(dòng)機(jī)功率/kw： 305 沖孔模的設(shè)計(jì)5.1 沖孔模的工作原理因?yàn)榕c落料同為分離工序，所以工作原理相似，其工作原理為在沖壓加工過程中，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并對(duì)材料施加壓力，使材料沿輪廓線分離，從而在工件上得到預(yù)期的孔。5.2 沖壓件的工藝分析該工序是在材料為q235上進(jìn)行非圓形和圓形的沖孔加工，由于沖孔尺寸的工件外形尺寸均較簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)批量不大，為縮短

31、模具的制造周期，降低模具成本，而采用單工序模進(jìn)行對(duì)零件的加工。5.3 計(jì)算沖壓力 該模具采用彈性卸料和下出件方式。q235的抗拉強(qiáng)度為 mpa。5.3.1 沖孔力根據(jù)文獻(xiàn)11公式： （5-1）其中：f沖孔力(n)； 抗拉強(qiáng)度(mpa)，取=400mpa； t材料厚度(mpa)，t=3mm； l零件的沖孔毛坯的周長(zhǎng)(mm)。所沖孔的總周長(zhǎng)為l=223.147.5+23.146+23.145.5+23.145.50.52+2（125-11） 2=691.5故 n。5.3.2 沖孔時(shí)的卸料力根據(jù)文獻(xiàn)11公式 （5-2）其中：f沖孔力(n)； k系數(shù)。k=0.04。故 f=kf=0.04829.810

32、=33.210n5.3.3 推件力計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)11公式： （5-3）其中：f沖孔力(n)； k系數(shù)。k=0.045n卡在凹模洞口的工件(或廢料)數(shù)目,n=5取凹模刃口形式為上小下大的形式,。故 f=nkf=(50.045829.810)n=186.710n5.3.4 選擇沖床時(shí)的總壓力選擇沖床時(shí)的總壓力為 f=f+ f + f=829.8+33.2+186.7=1049.7kn5.4 確定模具壓力中心按比例畫出零件形狀，與落料模選定同一坐標(biāo)系xoy。因零件孔不對(duì)稱，故xc與yc都需計(jì)算。根據(jù)文獻(xiàn)14將工件沖裁周邊分成l1，l2，l11基本線段，求出各段的重心：l1=262.54 x1=-92.

33、5 y1=214l2=262.54 x2=377.5 y2=214l3=34.54 x2=-470 y3=214l4=47.1 x4=-596 y4=172.1l5=47.1 x5=-571 y5=33.8l6=37.68 x6=70 y6=144.7由公式： （5-4）可計(jì)算mm由公式： = （5-5）可計(jì)算得=mm故壓力中心坐標(biāo)值為（-285.22,185.1）5.5 計(jì)算凸模、凹模的刃口尺寸沖孔時(shí)，尺寸是由凸模決定的，因此應(yīng)以沖孔凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。根據(jù)文獻(xiàn)12表2-1得間隙值z(mì)=0.46 z=0.64mm凸、凹模制造公差由表3-6查得：對(duì)于15的孔：=-0.02對(duì)于12的孔：=-0.02對(duì)

34、于11的孔：=-0.02用分別加工法計(jì)算凸模：根據(jù)公式：， （5-6）其中：凸模尺寸(mm)；工件基本尺寸(mm)；系數(shù)，按工件精度查得：=0.75；當(dāng)工件公差為it10以上時(shí)， 取x=1當(dāng)工件公差為it1311時(shí)， 取x=0.75當(dāng)工件公差為it14以上時(shí)， 取x=0.5工件公差(mm)；凸模制造公差(mm)。則各凸模各部分尺寸為：對(duì)于15孔 mm對(duì)于11孔 mm對(duì)于12孔 mm對(duì)于11125鈑金槽 r=（5.5+0.750.27） mm凸模工作部分尺寸按凹模配制，保證雙面均勻間隙為mm。5.6 模具總體設(shè)計(jì)主要零部件設(shè)計(jì)5.6.1 模具主要零部件的設(shè)計(jì)a)凹模計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)11，mm，mm，

35、根據(jù)公式： （5-7） （5-8）h= kb=0.24125=30，c=2h=60其中：h凹模厚度(mm)；c凹模壁度(mm)；b最大外形尺寸(mm)；t材料厚度(mm)。根據(jù)凹模厚度和壁厚及工件尺寸,可以計(jì)算凹模的外形尺寸:長(zhǎng)度、寬度和厚度為mmb）凸模及相關(guān)組件的設(shè)計(jì)凸模組件有一般包括凸模、凸模固定板以及墊板等。對(duì)于該沖孔模采用的結(jié)構(gòu)形式為臺(tái)階的形式，而凸模的一般固定方式為銷釘和螺釘來固定。由于該沖孔零件的厚度比較大，所以對(duì)于該模具的材料要有較高的耐磨性能，并能夠承受較大的沖裁力。所以選用了cr12mov為凸模材料，凸模工作部分的表面粗糙度為0.8mm其它的表面粗糙度為6.3mm。對(duì)于該模

36、具而言，由于制件的尺寸比較大，所以采用凸模固定板的方式來固定凸模，凸模固定板的主要作用是在零件加工的過程中，對(duì)凸模起到一定的保護(hù)作用，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)凸模的固定作用。由凸模的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)教室凸模固定板的尺寸如下：按文獻(xiàn)11經(jīng)驗(yàn)公式: （5-9）mm可取凸模固定板的厚度為：mmc）凸模和凹模的材料由于在冷態(tài)下被加工材料的變形抗力較大且存在加工硬化效應(yīng)，故凹模和凸模承受很大的載荷及摩擦、沖擊作用。cr12mov具有優(yōu)良的熱處理性和耐磨性，且韌性交好，通過高溫淬火，還具有一定的熱硬性，所以凹模和凸模的材料選用cr12mov。d）卸料橡膠的自由高度:根據(jù)零件材料厚度為3mm,沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1

37、mm,維修時(shí)刃磨量為5mm,模具開啟時(shí)卸料板高出凸模壓3mm.因此總的工作行程mm根據(jù)15公式: （5-10）橡膠的自由高度mm取mm模具組裝時(shí),橡膠的預(yù)壓量根據(jù)公式: （5-11）mm橡膠的裝配高度mm取40mm根據(jù)公式：d= （5-12）得d=53.96d-橡膠外徑e）上下模座的外形尺寸、厚度和材料根據(jù)凹模外形尺寸確定下模座尺寸為：長(zhǎng)度、寬度和厚度：86048345(mm）相應(yīng)確定上模座尺寸為：長(zhǎng)度、寬度和厚度：86048330（mm）因?yàn)樯舷履Ｗ诠ぷ髦惺艿捷^大的沖擊力，故選擇ht200，它能夠承受較大的載荷且，鑄造性能好，由于石墨有一定潤(rùn)滑效果，ht200具有較好的減磨和耐磨性。卸料板

38、的外形尺寸和厚度為：長(zhǎng)度、寬度和厚度：75035318（mm）5.6.2 模具總體設(shè)計(jì)根據(jù)以上分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)出沖孔模，如圖5-1所示結(jié)構(gòu)。圖5-1 沖孔模5.6.3 模具的工作原理完成該工序時(shí)，零件的坯料在沖壓過程中極易滑動(dòng)，必須采取定位措施。具體的方法是采用固定銷的方式來達(dá)到定位的效果。在零件加工時(shí)，可直接將坯料放在凹模上進(jìn)行加工。這樣的定位方式既安全又可靠。模具的總體結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。上模座采用帶柄的矩形模座，凸模采用固定板和螺釘和銷釘固定在模座。下模部分由凹模、下模座等組成，通過螺釘和銷釘固定。模具的工作過程：將落料后的坯料放在凹模上，與定位銷接觸，這樣起到定位的作用。當(dāng)模具下行

39、時(shí)，凸模與坯料進(jìn)行接觸，使坯料充分的定位，繼續(xù)下行時(shí)，使零件的各部位成形。上模回程時(shí)，通過橡膠回彈的作用，帶動(dòng)卸料螺釘，將工件彈出并完成該工序的加工。5.7 凸模校核根據(jù)文獻(xiàn)16公式：凸模為圓形的公式： （5-13）凸模為非圓形的公式 ： （5-14）由于所選的凸模材料為cr12mov，根據(jù)表查得=9811569mpa.5.7.1 圓形凸模的校核a）11孔的凸模強(qiáng)度校核由上面的公式可知：則mpa由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件。b）12孔的凸模強(qiáng)度校核由上面的公式可得：則mpa由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件c）15孔的凸模強(qiáng)度校核由上面的公式可知可根據(jù)公式計(jì)算

40、則mpa由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件5.7.2 非圓形凸模的強(qiáng)度校核鈑金槽的凸模是一個(gè)非圓形的凸模，所以它的強(qiáng)度校核可以用非圓形的凸模公式來校核。由公式： p=31510 f=3.145.5+11114=1349可得mpa由于小于標(biāo)準(zhǔn)的許用應(yīng)力，所以該凸模的強(qiáng)度符合條件。5.8 壓力機(jī)的選擇由計(jì)算結(jié)果可知最大的沖壓力為 kn，模具的最大閉合高度為 h=176mm，模具外形尺寸為 860483模柄的尺寸為 7080根據(jù)以上的資料，根據(jù)文獻(xiàn)14選擇壓力機(jī)的型號(hào)jd21-160，壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下所示：公稱壓力/ kn： 1600滑塊行程/mm： 160行程次數(shù)： 40最大

41、的閉合高度/mm： 450工作臺(tái)尺寸/mm： 1120710模柄孔的尺寸/mm： 7080最大傾角度/： 25工作臺(tái)厚度/mm： 130電動(dòng)機(jī)功率/kw： 116 彎曲模的設(shè)計(jì)6.1 彎曲模的工作原理凸模與凹模直接接觸被加工材料并對(duì)材料施加壓力，使板料或沖裁后的坯料沿著一直線軸產(chǎn)生永久變形，形成一定的角度或形狀. 6.2 彎曲件的工藝性6.2.1 彎曲件的工藝性具有良好工藝性的彎曲件，能簡(jiǎn)化彎曲工藝過程和提高彎曲件的精度，并有利于模具的制造。彎曲件的工藝性內(nèi)容很多，主要的是彎曲半徑以及彎曲件的幾何形狀和尺寸精度等。6.2.2 彎曲件的彎曲圓角半徑材料產(chǎn)生塑性變形才能形成所需要的形狀，為了實(shí)現(xiàn)彎

42、曲件的形狀，彎曲圓角半徑最大值是沒有限制的。彎曲件的彎曲圓角半徑不應(yīng)過小或過大。彎曲半徑過小，彎曲時(shí)外層材料拉深變形量容易被彎裂；彎曲半徑過大，因受到回彈的影響，彎曲角度和圓角半徑的精度均不能保證。6.2.3 彎曲件的孔與彎曲處的最小距離孔邊距彎曲半徑r的中心距離l與料厚有關(guān)，一般為：t2mm時(shí)，取l2t。當(dāng)孔邊距彎曲半徑r中心距離過小，而彎曲件結(jié)構(gòu)又允許時(shí)，可先在彎曲線上沖出工藝孔，或切出月牙槽，以轉(zhuǎn)移變形區(qū)域，得到所需要孔的正確形狀。該制件對(duì)孔的要求不是很高，所以可以在沖孔后在進(jìn)行彎曲。 6.2.4 彎曲件的精度彎曲件的精度要求應(yīng)合理。影響彎曲件精度的因子很多，如材料厚度公差，材料性質(zhì)、回

43、彈、偏移等。對(duì)于精度要求較高的彎曲件，必須減少材料的厚度公差，消除回彈。但這在某些情況下有一定困難，因此，彎曲件的尺寸精度一般在it13以下。6.3 彎曲件工序的確定原則除形狀簡(jiǎn)單的彎曲件以外，許多彎曲件都需要經(jīng)過幾次彎曲成形才能達(dá)到最后要求。為此就必須確定工序的先后順序。彎曲件工序的確定，應(yīng)根據(jù)制件形狀的復(fù)雜程度，尺寸大小，精度高低，材料性質(zhì)，生產(chǎn)批量等因子綜合考慮 。如果彎曲工序安排合理，可以減少工序，簡(jiǎn)化模具。反之，安排不當(dāng)，不僅費(fèi)工時(shí)，且得不到滿意的制件。工序確定的一般原則如下：對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的彎曲件，盡可能一次成型。對(duì)于形狀較復(fù)雜的彎曲件，一般需要兩次或多次彎曲成形，多次彎曲時(shí)應(yīng)該先彎

44、外角后彎內(nèi)角，并應(yīng)該使后一次彎曲不影響前一次彎曲部分，以及前一次彎曲必須使后一次彎曲有適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn)。彎曲角和彎曲次數(shù)多的制件，以及非對(duì)稱形狀制件和有孔或有切口的制件等，由于彎曲很容易發(fā)生變形或出現(xiàn)尺寸誤差，為此，最好在彎曲過后在切口或沖孔。對(duì)于批量大，尺寸小的制件，為了提高生產(chǎn)率，應(yīng)采用有沖裁，壓彎和切斷等多任務(wù)序的連續(xù)沖壓工藝成性。非對(duì)稱的制件，若單件彎曲時(shí)毛坯容易發(fā)生偏移，應(yīng)采用成對(duì)彎曲成形，彎曲后在切開。所以，根據(jù)上面所述結(jié)合制件的形狀可以確定該制件的工序，應(yīng)該采用一次彎曲成形。6.4 彎曲力的計(jì)算6.4.1 自由彎曲力的計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)12自由彎曲力的公式： （6-1）=39310n其中

45、：自由彎曲力(n)；k安全系數(shù)，一般取k=1.3；b彎曲件的寬度(mm)；t彎曲件的厚度(mm)；r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm)；材料的強(qiáng)度極限(mpa)；6.4.2 頂件力和卸料力的計(jì)算對(duì)一般的彎曲模而言，其頂件力或卸料力p值可取自由彎曲力的3080%。根據(jù)文獻(xiàn)12公式 （6-2） 則：q=n取q=20010n6.4.3 彎曲時(shí)壓力機(jī)壓力的確定由于該彎曲為有壓料的自由彎曲，所以它的壓力機(jī)的壓力應(yīng)大于自由彎曲力、頂件力和壓料力之和。根據(jù)文獻(xiàn)12公式：q （6-3）則：n6.5彎曲模工作部分的尺寸6.5.1 凸凹模的圓角半徑及凹模深度彎曲模工作部分尺寸的確定應(yīng)視變形條件，變形程度，材料的厚度與性能而定。彎曲凸模的圓角半徑和彎曲角應(yīng)根據(jù)工件的內(nèi)圓角半徑和角度并考慮彈復(fù)值進(jìn)行修正后確定。根據(jù)文獻(xiàn)11進(jìn)行如下計(jì)算：a) 凸模圓角半徑r當(dāng)較小時(shí)，r=r，當(dāng)較大時(shí)，則應(yīng)考慮回彈現(xiàn)象而予以修正。在本設(shè)計(jì)中，=0.5 較小，故取r=rb)凹模圓角半徑r，常根據(jù)材料厚度選取，t2mm時(shí)，r=(36)tt=24mm時(shí), r=(23)tt4mm時(shí)，r=2t在本設(shè)計(jì)中，t=3mm，故取r=(23)t=(23)3=69mm，取r=8mmc)凹模尺寸的計(jì)算 根據(jù)公式： （6-4） （6-5）得： h=kb=0.18624=112 h=2112=2