汽車外殼支架A2級進(jìn)模設(shè)計(jì)說明書

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目 汽車外殼a2支架級進(jìn)模設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 起訖時(shí)間 2014.11.202015.5.17 目 錄設(shè)計(jì)總說明idesign general informationii1 緒 論11.1模具的概述11.2模具的分類和選用11.3 級進(jìn)模的定義、特點(diǎn)21.4 級進(jìn)模發(fā)展趨勢22 制件工藝性分析及方案的確定32.1工件尺寸32.1.1工件的基本尺寸數(shù)據(jù)52.2 工件材料的分析52.3制件沖裁要求下的尺寸精度和表面粗糙度62.4制件方案的確定73 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算83.1排樣的設(shè)計(jì)93.1

2、.1 工序的分析93.2排樣的選取113.3 搭邊值的確定和材料利用率的計(jì)算123.3.1材料利用率的計(jì)算144 沖裁和拉深工藝力的計(jì)算164.1沖裁變形階段的分析164.1.1 彈性變形階段164.1.2 塑性變形階段164.1.3 斷裂階段164.2 沖裁件的工藝性分析174.3 沖裁力的計(jì)算1844 拉深力的計(jì)算204.5 折彎力的計(jì)算215 壓力機(jī)的選擇235.1 沖裁階段壓力的確定235.2 拉深階段壓力的確定255.3彎曲階段壓力的確定255.4 沖壓設(shè)備的選擇266 模具部分部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算286.1 沖裁工位凸凹模的計(jì)算分析286.1.1 沖裁工位凹模高度的分析286.1.2

3、凸模的固定方式及計(jì)算306.2 折彎工位凸凹模的計(jì)算316.2.1凸模、凹模圓角半徑的計(jì)算316.2.2 凸模、凹模尺寸分析326.3 拉深工位凸凹模的計(jì)算336.3.1 拉深凹凸模的圓角半徑計(jì)算337 模具總體設(shè)計(jì)357.1 模具總體設(shè)計(jì)概述357.2確定模具的送料方式357.3模具定位方式的選擇367.4卸料、出件方式的選擇367.5裝配圖的介紹36致謝38參考文獻(xiàn)39設(shè)計(jì)總說明本設(shè)計(jì)為汽車覆蓋件級進(jìn)模的設(shè)計(jì)，對于選擇這樣一個(gè)設(shè)計(jì)課題主要有以下幾個(gè)原因。第一：該模具生產(chǎn)的是汽車覆蓋件，據(jù)一項(xiàng)調(diào)查顯示目前中國共有私家車近五千萬輛，預(yù)估至2020年中國私家汽車將達(dá)到一億三千萬輛，作為汽車的一部

4、分，那么汽車覆蓋的市場可想而知是多么的龐大。第二：市場上的模具眾多，綜合各種模具的應(yīng)用及生產(chǎn)效率，發(fā)現(xiàn)級進(jìn)模的適應(yīng)性是最高的，生產(chǎn)各種復(fù)雜的工件用得最廣。第三：級進(jìn)模的生產(chǎn)安全性也是比較高的，未來的生產(chǎn)將更加注重安全性，所以級進(jìn)模的發(fā)展形式相對于別的模具是比較好的。綜合以上的分析所以選擇一個(gè)比較適應(yīng)于當(dāng)今市場需求的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。該模具設(shè)計(jì)，根據(jù)文獻(xiàn)涉及了比較全面綜合的模具設(shè)計(jì)制造知識，涉及到工件的工藝性能的分析，同時(shí)也計(jì)算了工件的尺寸大小，然后涉及到了工件的拉深；一般孔的設(shè)計(jì)，如圓孔和矩形孔的沖制；和零件局部的折彎和切斷等一系列的模具的設(shè)計(jì)知識。同時(shí)還涉及到一些力的計(jì)算，如沖裁力、拉深力、

5、折彎力和些凹凸模的壓力的計(jì)算，對于這些力都進(jìn)行了比較系統(tǒng)的分析計(jì)算。對于模具的某些主要零部件也進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析，如模具的凹模、凸模等。最后對模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)分析，詳細(xì)介紹了模具的裝配圖及工作的原理。在該模設(shè)計(jì)的過程中，主要用到了一些設(shè)計(jì)軟件，如運(yùn)用ug畫出了模具的部分三維圖、運(yùn)用cad進(jìn)行模具二維圖的設(shè)計(jì)。期間還用到了各種有關(guān)模具設(shè)計(jì)與制造的專業(yè)書籍等。在進(jìn)行手繪圖紙時(shí)用到了畫板，和一些作圖工具等。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照汽車覆蓋件級進(jìn)模的一般步驟和思路進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，然后確定整個(gè)設(shè)計(jì)的一般流程。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)前進(jìn)行了一系列的準(zhǔn)備工作，熟悉了工件的屬性，分析了工件的工藝性能及尺寸大小，然后進(jìn)行各種

6、力的計(jì)算，壓力中心的分析，最后設(shè)計(jì)各個(gè)工位的凸模、凹模，對部分部件如卸料板及導(dǎo)正銷也做了簡單的介紹，最后做一個(gè)總體設(shè)計(jì)分析，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于該級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)精度要求比較高，設(shè)計(jì)難度相當(dāng)大，且自身能力有限，所以設(shè)計(jì)中有些數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，或是有些地方不合理仍需要改進(jìn)，希望多多包涵。關(guān)鍵詞：拉深；級進(jìn)模；沖孔；壓彎；切斷。design general informationthe design for the car cover progressive die design element level, there are several reasons for the choice o

7、f such a major design issue. first: the mold is auto cover, according to a survey shows china's current total of nearly fifty million private cars, forecast to 2020 chinese private car will reach one hundred thirty million, as part of the car, so imagine how huge automobile market coverage. seco

8、nd: many die on the market, application and production efficiency integrated various molds found progressive die adaptability is the highest, the production of complex parts with the most widely used. third: progressive die production safety is relatively high, the future will focus more on producti

9、on safety, so progressive die relative to other forms of development mold is relatively good. based on the above analysis so choose a more adapted to today's market demands mold design analysis.the mold design, involving a relatively comprehensive knowledge of mold design and manufacturing. anal

10、ysis of the performance of the process involves a workpiece, and also calculate the size of the workpiece, the workpiece is then related to the drawing; general hole design, such as circular holes and rectangular holes punched; and local bending and cutting parts, etc. a series of mold design knowle

11、dge. it also involves the calculation of some of the force is calculated as blanking force, drawing strength, bending strength and modulus of some uneven pressure, these forces have carried out a comparative analysis of computing systems. for some of the main parts of the mold design also carried ou

12、t a detailed analysis, such as mold die, punch and so on. finally, the overall design of the mold analysis, detailing the mold assembly drawings and principle.in the mold design process, mainly used in a number of design software, such as the use of ug to draw three-dimensional map of the part of th

13、e mold, the mold using cad design two-dimensional map. period also used a variety of information on mold design and manufacture of professional books. freehand drawings used during the drawing board, and some drawing tools.the graduation project in strict accordance with auto cover general steps pro

14、gressive die design analysis and ideas, and then determine the general flow of the entire design. before doing graduate design a series of preparatory work, familiar with the properties of the workpiece, the workpiece process performance analysis and size, and then analyzed a variety of computing po

15、wer, the center of pressure, the final design of each station punch , die, some components such as the stripper plate and guide pins are also made a brief introduction, and finally make an overall design analysis, complete graduation design.because of the complex structure of progressive die design

16、requirements are relatively high precision, design difficulty is quite large, and limited their ability to design, so some data may be wrong or unreasonable in some places still need to improve, hope forgive me.keywords: drawing; progressive die; punching; bending; cut; mold profil1 緒 論1.1模具的概述 模具是一

17、個(gè)專業(yè)性較強(qiáng)的詞，生活中如果沒有接觸本專業(yè)的知識的人或許就會覺得這是個(gè)新出現(xiàn)的詞語，也不知道這是干什么用的，對這個(gè)東西沒有一點(diǎn)概念。但事實(shí)上，在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中處處都與模具有著千絲萬縷的聯(lián)系。舉個(gè)列子來說，就比如我們每天都要做的事，那就是吃飯，也許很多人不知道，我們每天吃飯用的盆和勺子很多都是用模具制造出來的，引用文獻(xiàn)1；還有我們所乘坐的汽車，汽車的整個(gè)車身，車身可以分解為成千上百個(gè)零部件，這些零部件基本上的都是用模具生產(chǎn)制造出來的，還有很多很多我們?nèi)粘？梢越佑|到的東西很多都是用模具生產(chǎn)出來的。模具使我們的生活水平大大的提升，讓我們的生活成本極大的減小。因?yàn)橛辛四＞撸a(chǎn)效率極大的提高了，產(chǎn)

18、品的產(chǎn)量也就跟上了，生產(chǎn)成本也就大大降低了。這樣生活質(zhì)量就跟上了，生活水平也就達(dá)到了預(yù)期的要求。那么模具到底是一個(gè)怎樣神奇的東西呢？下面我們來深入的認(rèn)識模具這個(gè)神奇的東西。模具是指利用自身的特定形狀，將材料成型為具有一定形狀和尺寸制品的專業(yè)工具，引用文獻(xiàn)2。將你需要的工件的形狀尺寸進(jìn)行分析計(jì)算，然后通過各種途徑設(shè)計(jì)出相應(yīng)形狀尺寸的模具，通過模具再次生產(chǎn)出需要的工件，這就是模具。1.2模具的分類和選用 在工業(yè)生產(chǎn)中，模具用途廣泛，種類繁多，如沖壓模、塑膠模、壓鑄模、壓縮模、吹塑吸塑模、擠出模具、半導(dǎo)體模具、玻璃鋼模具等。下面我們對其進(jìn)行簡單的分類，引用文獻(xiàn)1，按模具完成工序數(shù)量分類，可分為單工序

19、模、多工序模、復(fù)合模；按行業(yè)分類，可分為汽車模具、航空模具等；按加工所用的材質(zhì)性質(zhì)分類，如金屬制品所用模具、非金屬制品所用模具等。然而這些分類方法，并不能全面反映各種模具的結(jié)構(gòu)和成形加工工藝特點(diǎn)以及它們的功能，為此根據(jù)其加工成型的工藝性質(zhì)和使用對象進(jìn)行綜合的分類，可將其大致分為沖壓模具、塑料成型模具、鍛造模具、鍛造成型模具、粉末冶金模具、橡膠模具、拉絲模具、無極材料成型模具等。因此按不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，可將模具分為不同的種類。我們知道社會在不斷的進(jìn)步，生產(chǎn)率也在不斷的挺高，生產(chǎn)產(chǎn)品的途徑也會越來越多，因此在未來可能出現(xiàn)各種各樣的模具，可能生產(chǎn)各種聞所未聞的東西，也許會 出現(xiàn)不同種類的模具，到那

20、時(shí)又會有各種不同的分類了。對模具的類別進(jìn)行分類完成，根據(jù)工件的需要必須選個(gè)適合的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。因?yàn)閷υO(shè)計(jì)前做了一些相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，所以對產(chǎn)品有所了解。要制造的產(chǎn)品是金屬制品，形狀相對較復(fù)雜，制造精度相對較高，且其中有多個(gè)工序，如沖裁；拉深；折彎等。綜合以上對工件的分析，所以我們選用多工位級進(jìn)模進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。1.3 級進(jìn)模的定義、特點(diǎn)級進(jìn)模定義：在壓力機(jī)一次行程中，在模具不同部位上完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。引用文獻(xiàn)2。這樣在一副模具上就可以完成多個(gè)工序，一般有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等等。級進(jìn)模的特點(diǎn)：級進(jìn)模是多任務(wù)序沖模，在一副模具內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲成型和拉伸等多種多道工

21、序，具有很高的生產(chǎn)率；級進(jìn)模操作安全；易于自動化；可以采用高速沖床生產(chǎn)；可以減少沖床，場地面積，減少半成品的運(yùn)輸和倉庫占用。1.4 級進(jìn)模發(fā)展趨勢隨著時(shí)代的發(fā)展，人們更加注重生活的質(zhì)量，對生活的優(yōu)越性要求越來越高，反觀當(dāng)今社會科技的發(fā)展，各種多功能機(jī)械，各種復(fù)雜多樣的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，人們正需要這些高效而實(shí)用的產(chǎn)品來充實(shí)自己的生活。那么這些產(chǎn)品的生產(chǎn)就涉及到了級進(jìn)模的發(fā)展。我們知道級進(jìn)模是一種能生產(chǎn)比較復(fù)雜產(chǎn)品的模具，很多復(fù)雜工藝的工件生產(chǎn)都需要級進(jìn)模來完成，同時(shí)級進(jìn)模生產(chǎn)的零件精度要求也相對較高，如電子產(chǎn)品、汽車零部件等很多奇形怪狀而精度要求又比較高的零件都是應(yīng)用級進(jìn)模來完成的。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)

22、展，我們國家在科技方面的發(fā)展也是飛速的，在工業(yè)生產(chǎn)上更加與國際接軌。目前國內(nèi)應(yīng)用二維和三維設(shè)計(jì)的企業(yè)達(dá)到了新的高度，所以在一些軟件上的運(yùn)用，如cda、ug、solidworks等的運(yùn)用也會越來越普遍。所以對于教學(xué)一些設(shè)計(jì)軟件也是有極大的發(fā)展?jié)撃?。對于未來的未知世界，可能會出現(xiàn)的各種還不知名的產(chǎn)品，一些極具特殊形狀的零件，而需要運(yùn)用級進(jìn)模來生產(chǎn)可能性極大，所以級進(jìn)模的發(fā)展是一個(gè)有巨大潛力的超級力量。2 制件工藝性分析及方案的確定工件的工藝性3，是指該工件在各個(gè)工序生產(chǎn)中的制造難易程度即為工件的工藝性。該工件涉及到的工序，如在沖裁、拉深和折彎，這些階段工藝的適應(yīng)性是否良好；工件的外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小

23、、尺寸偏差、形位公差等是否符合相應(yīng)工藝的要求；工件的工藝性對沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等是否都有很大的影響，這些都涉及到了工藝性的優(yōu)與劣。綜合以往的例子分析，一般對工件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸大小和精度要求。對工件的工藝性分析必須要到位，良好的工件工藝性能夠做到用料最省、工序最少、質(zhì)量最優(yōu)、模具加工最易、操作簡單且同時(shí)還能保證模具壽命較長等要求。最終達(dá)到成本降低，效率最高。2.1工件尺寸圖 2.1 工件平面展開圖圖2.2 完整工件圖該工件為汽車覆蓋件中的外殼支架，主要起到連接和支撐作用，如圖2.1為工件的基本尺寸圖，就是工件的平面

24、展開圖，是在工件還沒有拉深和折彎的外形尺寸圖。圖2.2為工件拉深和折彎后的完整的工件圖。該模具能同時(shí)生產(chǎn)兩個(gè)工件，兩個(gè)工件除了中間方孔不一樣，別的外形尺寸都一樣，如圖2.3工件三維圖a、b所示。 a b 圖2-3 零件三維圖2.1.1工件的基本尺寸數(shù)據(jù)制件適用于大批量生產(chǎn)。外形尺寸：長度：160mm 寬度：125mm 厚度為2.5mm三角形搭邊：長度：76mm 寬度：15.7mm中間搭邊：長度：125mm 寬度：10mm四個(gè)圓角部分：半徑：15mm折彎處：u形折彎圓角半徑：52mm 角度： 106°拉深部位：拉深深度一：16mm 深度二：13mm2.2 工件材料的分析該汽車支架所用的

25、材料為10號鋼，牌號：10鋼 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：gb/t699-1999，查文獻(xiàn)4。10號鋼的塑性和韌性都是相對比較好的，在一些極端性加工方面，冷熱加工都比較容易，正火后的切屑加工等性能比較好，一般不會有回火脆性，但10號鋼材的淬透性和淬硬性相對比較差。制造要求受力不大、韌性高的零件，正好適合汽車覆蓋件的制造，即適合汽車外殼支架的生產(chǎn)。查文獻(xiàn)6，10號的具體材料性質(zhì)如表2.1所示。表 2.1 10號鋼的材料性質(zhì)材料組成元素碳、硅、錳、鎳、銅、磷、硫等組成材料伸長率抗拉強(qiáng)度值屈服強(qiáng)度截面收縮率硬度（沒有熱處理）對工件的分析設(shè)計(jì)時(shí)，對制件的形狀要求是制件盡可能做到簡單，避免奇形怪狀和各種彎曲曲線；可以對稱

26、的情況盡量使制件對稱；在許可的情況下，在材料利用率方面，盡量把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無廢料排樣，以減少不必要的浪費(fèi)。對于工件沖孔的矩形孔處，矩形孔的角部位盡量采用圓弧連接，這樣可以減少對模具的損傷，同時(shí)也增加了工件自身的精度。工件的特殊部位，如工件的彎曲連接處，各種拉深曲線的凸緣面等，也是同樣的盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角如圖2-4；除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)該有適當(dāng)?shù)膱A角相連，這樣利于模具制造和提高模具壽命。前面對工件尺寸的分析設(shè)計(jì)得出，該制件基本都是采用的圓角或是圓弧連接，基本在直線連接的地方不出現(xiàn)直角。所以這樣的設(shè)計(jì)可以大大的提高模具的使用壽命，同時(shí)也能使工件的精度提高一個(gè)檔次。圖2

27、-4制件角度及圓角2.3制件沖裁要求下的尺寸精度和表面粗糙度 表2.2 制件孔中心距公差 （mm）材料厚度t普通沖孔公差高級沖孔公差孔距中心尺寸505015015030050501501503001±0.1±0.15±0.2±0.03±0.05±0.0812±0.12±0.2±0.3±0.04±0.06±0.124±0.15±0.25±0.35±0.06±0.08±0.1246±0.2±0.3&#

28、177;0.40±0.08±0.10±0.15上表引自文獻(xiàn)9。對工件沖裁階段的精度要求，首先要分析其使用的精度要求，就是必須要達(dá)到什么精度才可以滿足生產(chǎn)商的要求，根據(jù)生產(chǎn)商的要求后確定經(jīng)濟(jì)精度的范圍，對于一般的普通沖裁件，要求其經(jīng)濟(jì)精度不高于it11級，沖孔比一般比落料高一級。查文獻(xiàn)5：材料厚度是2.5mm，孔的中心距是50150之間，有表2.2 可知，普通孔的公差為±0.25。高級孔的公差是±0.08。2.4制件方案的確定制件工藝方案的確定就是制件工藝路線的確定及設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括確定模具的工位數(shù)、工序的組合和工序的順序等，在分析的過程中確

29、定相應(yīng)可能的工藝方案，再根據(jù)工件的生產(chǎn)批量大小、幾何形狀、外形尺寸等多方面因素，綜合全面的考慮、分析，選取一個(gè)比較合理的方案，引用文獻(xiàn)8。制件工序按可分為單工序制造、復(fù)合制造和級進(jìn)制造。下面我們分析下對于該制件應(yīng)該選用哪個(gè)。復(fù)合模的復(fù)合工序是只壓力機(jī)只用一次行程就可以在同一位置，完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級進(jìn)模的級進(jìn)工序是把一個(gè)工件的幾個(gè)工序，排列成我們設(shè)計(jì)好的順序，組成級進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的每個(gè)工位上同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序。由上面我們對尺寸及外形的分析，制件相對復(fù)雜，工序比較繁瑣，所以采用多工位級進(jìn)模生產(chǎn)。該工件包括沖孔、切邊、拉深、折彎四個(gè)基本工序，可以有以下兩種工藝

30、方案比較符合實(shí)際的零件制造：方案一：先沖導(dǎo)正孔、再切邊、再拉深、再折彎、最后沖矩形孔。方案二：先沖導(dǎo)正孔、再拉深、再切邊、再折彎、最后沖矩形孔。方案三：先沖導(dǎo)正孔、再沖矩形孔、再切邊、再拉深、最后折彎。對比三個(gè)方案，方案一雖然比較簡單，看似可行，但是先切邊的話，會導(dǎo)致后面的拉深出現(xiàn)受力不均，從而使得拉深失敗或是拉深會產(chǎn)生巨大的變形，所以方案一不可行。方案三把沖裁的一系列步驟都先完成了，這樣就會導(dǎo)致在送料的過程中定位銷定位不準(zhǔn)確，因此方案三也不可行。最佳方案應(yīng)該選擇方案二，方案二是把導(dǎo)正孔沖完，然后接著拉深，這樣就可以使拉深受力均勻達(dá)到比較高的精度，然后切邊，先切邊邊的話，后面的折彎就可以避免用

31、的力過大，這樣的方案就能順利的完成制件的生產(chǎn)過程。 。3 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算排樣在模具設(shè)計(jì)過程中是一項(xiàng)極其重要的任務(wù)，尤其是在多工位級進(jìn)模的設(shè)計(jì)過程中，多工位級進(jìn)模一般包括兩個(gè)及兩個(gè)以上的工序，現(xiàn)代工業(yè)上最多已經(jīng)能達(dá)到70多個(gè)工序，所以排樣圖是否優(yōu)化，其關(guān)乎到材料的利用率、模具制造難易程度、制件的精度及模具的使用壽命等因素，而這些指標(biāo)也恰恰是生產(chǎn)產(chǎn)家所關(guān)心的。下面我們介紹結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料及多工位級進(jìn)模排樣的類型。如圖3.1所示，位置3就是結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是制件輪廓要求要產(chǎn)生的廢料，如位置3即沖孔時(shí)，在毛坯上沖孔而產(chǎn)生不需要的落料。工藝廢料就是在排樣時(shí)，工件之圖3.1 廢料類型間

32、及工件與條料的邊緣存在著搭邊，由于各種需要如定位需要等切去的料邊，如位置1和位置2所示，都為工藝廢料，它們決定了模具的排樣方式及沖壓方式等。 多工位級進(jìn)模的排樣類型大致可以分為5種類型。通常我們根據(jù)其有無搭邊和搭邊的不同將其分為：無搭邊排樣、邊料搭邊排樣、單邊搭邊排樣、雙邊搭邊排樣和中間搭邊排樣2。根據(jù)我們對第二章制件工藝外形及尺寸的分析，我確定采用中間搭邊排樣的方法，如圖3.2所示，圖3.2 料帶圖有前面章節(jié)的分析，可得出3.2排樣圖的設(shè)計(jì)，該排樣設(shè)計(jì)是一出二結(jié)構(gòu)，可以使材料的利用率和工作的效率大大提高。下面我根據(jù)料帶圖來分析排樣的設(shè)計(jì)。3.1排樣的設(shè)計(jì)為了得到要求的制件，并且能夠使制件達(dá)到

33、要求的精度等，我們將模具的工位數(shù)定于13個(gè)，并且采用少搭邊，中間載體排樣的方式。3.1.1 工序的分析將模具的第一和第二個(gè)工位定為沖孔，如圖3.3所示，即導(dǎo)正孔。孔1為沖工藝導(dǎo)圖 3.3 工位一、工位二正孔，孔2、3為導(dǎo)正銷對帶料導(dǎo)正。由于多工位級進(jìn)模的每一道工序都緊密結(jié)合，對接下來的每一道工序都能正常運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，對于精確的定位及每一道工位的傳輸來說是相當(dāng)重要的，所以模具的第一第二工位安排為沖孔。模具的第三道工位為“壓邊”對接下來的拉深起預(yù)拉的作用，如圖3.4所示。圖 3.4 工位圖三、四、五、六第四道工位為拉深，如圖3.4工位4所示，使制件達(dá)到相應(yīng)的形狀和尺寸，制造出要求的制件出

34、來。第五道工位為成型，如圖工位5所示，即對前面一個(gè)拉深工位進(jìn)一步整形，使其形狀達(dá)到要求的精度。第六道工位為空位，其目的是為了讓凹模鑲塊、固定板和卸料板的強(qiáng)度提高，且能保證各個(gè)部件之間不發(fā)生干涉，而設(shè)定了空工位。，如圖工位6所示，將制件側(cè)邊的多余料切除，得到要求的制件形狀，以及為接下來的翻邊做準(zhǔn)備，是翻邊達(dá)到更高的精度。第七道工位為切邊如圖3.5所示，第八道工位為成型工位， 圖 3.5 工位七、八、九、十圖示工位8。工位9為折彎和拉深工位，兩個(gè)同步進(jìn)行，工位10為空工位。工位11位沖矩形方孔工位，按零件要求進(jìn)行沖孔設(shè)計(jì)，如圖所示3.6，工12為切邊，工位13為切斷。圖 3.6 工位十一、十二、十

35、三3.2排樣的選取根據(jù)我們對工位的分析，我們可以準(zhǔn)確的選取排樣的方式及搭邊。一般排樣包括無搭邊、少搭邊和有搭邊三種類型，所謂搭邊就是相鄰工件之間的余量和條料邊緣之間的余量。選取排樣方式時(shí)，我們要根據(jù)制件工藝類型，尺寸要求和最重要的材料的利用率來進(jìn)行參考。下面我們介紹這三種搭邊排樣。搭邊排樣：沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖3.7a所示。少搭邊排樣：沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖3.7b所示。無搭邊排樣：工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷

36、而得工件。如圖3.7c所示。有搭邊的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。而經(jīng)過我們對前面工位的分析我們采用圖3.7b類型，少搭邊排樣對圖 3.8 排樣圖其進(jìn)行排樣，如圖3.8所示。應(yīng)用少搭邊，一出二使其受力均勻，讓制件的精度更高。達(dá)到需要的要求。3.3 搭邊值的確定和材料利用率的計(jì)算材料的利用率是生產(chǎn)過程中的一個(gè)很重要的指標(biāo)，像一般的沖壓件大批量的生產(chǎn)成本中，毛坯的材料費(fèi)用能占到60%以上，甚至更多。對于材料的利用率計(jì)算我們要明確一個(gè)名詞那就是”搭邊值”，搭邊值就是制件在排樣過程中的搭邊量。搭邊值的選取是材料利用率的主要因素，搭邊值過大

37、，材料利用率就降低了，但是制件的質(zhì)量就相對更高，搭邊值過小或是不搭邊，那么材料利用率雖然高，但過小搭邊值就不能形成出要求的制件。而且搭邊的位置選擇也是相當(dāng)重要的，這關(guān)系到受力的均勻程度。所以搭邊及搭邊值得確定相當(dāng)重要。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)工件寬和材料厚度，查文獻(xiàn)10表2.13，條料的毛坯尺寸如圖3.10，條料步距按下式計(jì)算圖 3.10毛坯圖步距就是指條料在制造的過程中在模具中被送進(jìn)的距離，每一個(gè)步距可以沖出一個(gè)零件有些可以沖出好幾個(gè)零件，步距的計(jì)算公式2如下 （3-1）式中 d平行于送料方向工件的寬度； a沖件之間的搭邊值。由于該模具是由中間搭邊排樣，是由中心孔定位銷定位，如圖3-11所

38、示， 圖 3.11 步距展開圖根據(jù)公式可以算出步距值：a=0，d=125mm，所以得：b=125mm圖3.12 工件平面展開圖如圖3.12所示由展開圖，我們可以計(jì)算出搭邊值和結(jié)構(gòu)廢料的值。解搭邊值如下： 搭邊值有六部分組成搭邊值面積=面積1+面積2+面積3+面積4中間搭邊面積：s1=10×125=1250 側(cè)邊結(jié)構(gòu)廢料：s2=（15.7×76）÷2=596.6 s3=15×15.7=235.5 導(dǎo)料孔：s5=(r2)/2=3.14×4×4 ÷2=25.12 s6=4×2=8 結(jié)構(gòu)廢料中心孔（兩個(gè)方孔面積）：s7=1

39、5.2×18.3=278.16或是s7=9.2×18.3=168.36s總搭邊=s1+s2+s3+s4+s5+s6+s7=1250+596.6+235.3+706.5+25.12+8+278.16=3099.68或是s總搭邊=s1+s2+s3+s4+s5+s6+s7=1250+596.6+235.3+706.5+25.12+8+168.36=2989.883.3.1材料利用率的計(jì)算一個(gè)步距的材料利用率h為 h= a/bh×100% (3-2)上式引自文獻(xiàn)2式2-16.式中 a制件的總面積（）；h條料寬度（）； b進(jìn)距（）；工件的面積s=s毛坯-s廢料毛坯面積s=1

40、70×125=21250廢料面積s=3099.68或是s=2989.88工件面積s=18150.32或s=18215.12進(jìn)距b=125 條料寬度h=170所以根據(jù)公式求出材料利用率為: h= a/bh×100% =18150.23/21250×100%=85.4%或是 h= a/bh×100% =18215.12/21250×100%=85.7%4 沖裁和拉深工藝力的計(jì)算4.1沖裁變形階段的分析當(dāng)沖裁時(shí)，料板在凸凹模之間，被圖凹模沖壓使料板產(chǎn)生分離，形成相應(yīng)的形狀。期間它的變形階段必定經(jīng)過三個(gè)階段，為彈性變形階段、塑性變形階段和斷裂階段7。4

41、.1.1 彈性變形階段彈性變形階段就是在模具壓力的作用下，料板受到壓力產(chǎn)生彈性壓縮和彎曲變形等，料板的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到了彈性極限，料板有被略微被壓入凹模之內(nèi)，如圖4.1 a所示。圖 4.1 沖裁變形過程4.1.2 塑性變形階段塑性變形階段是指料板達(dá)到最大彈性極限開始而產(chǎn)生的變形，即料板的內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到了屈服極限時(shí)，同時(shí)料板產(chǎn)生彎曲和拉深變形，直到料板達(dá)到最大塑性變形階段即塑性變形結(jié)束，如圖4.1 b所示。4.1.3 斷裂階段斷裂階段指板材被凸模壓入凹模產(chǎn)生塑性變形后即達(dá)到塑性屈服極限后產(chǎn)生的一系列變化。此時(shí)應(yīng)力達(dá)到剪切強(qiáng)度極限并出現(xiàn)裂紋，其不斷的像金屬板材內(nèi)擴(kuò)張，使板料產(chǎn)生分離，如圖4.1 c所示。

42、圖為4.2為沖裁力三個(gè)變形階段的力學(xué)分析7沖裁力f/ndcba深度h/mm圖 4.2 沖裁力分析圖其中a到b為彈性變形階段，b到c為塑性變形階段，c到d為斷裂階段。4.2 沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指在沖裁階段，零件對工藝的適應(yīng)性，也可以說是對工件的加工的難易程度，對生產(chǎn)的適應(yīng)性，良好的工藝性對零件的質(zhì)量、精度及材料的利用率都有很大的提升。根據(jù)前面第三章對模具排樣及工位的設(shè)計(jì)分析，可以確定沖裁工位有哪些。如圖4-2所示，其中工位1、工位2為沖孔，工位6為切邊，工位13為切斷。所以沖裁的分析我圖4.2 工位圖們分析這4個(gè)工位。工位1孔為圓孔，圓孔的沖制可根據(jù)表4.1（引用文獻(xiàn)模具設(shè)計(jì)制

43、造表2-1）所示的規(guī)定，設(shè)計(jì)其要求最小孔徑。 表4.1 帶護(hù)套式凸模沖孔的最小尺寸 （mm）材料圓孔d矩形孔（a短邊）硬鋼d0.5ta0.4t黃銅、軟鋼d0.35ta0.3t紫銅、鋁、鋅d0.3ta0.28t布膠板、紙板d0.3ta0.25t（注：t為板材的厚度）由第二章可知厚度t為2.5mm，板材材料采用的是10號鋼孔1設(shè)計(jì)的為圓孔所以我們可以求得最小孔徑應(yīng)為d：0.35×2.5=0.875mm a=0.3×2.5=0.75mm根據(jù)模具導(dǎo)正銷的國標(biāo)要求，所以我們選擇d為8.1mm，及a邊的設(shè)計(jì)如圖4-3所示圖 4-3 孔徑的設(shè)計(jì)尺寸4.3 沖裁力的計(jì)算沖裁件力的計(jì)算大致有

44、沖裁力的計(jì)算、卸料力的計(jì)算、推件力的計(jì)算、頂件力的計(jì)算。沖裁力的大小和材料的力學(xué)性能、材料的厚度和沖裁件要分離的外形輪廓和尺寸長度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力的計(jì)算也是模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)不可或缺的重要參數(shù)，在壓力機(jī)的選擇上面也起到不可替代的參考作用。 沖裁力就是指在沖壓時(shí)，材料對凸模的最大抵抗力，平刃沖模時(shí)，沖裁力f（n）： （4-1） （4-2）上式引自文獻(xiàn)2式（2-10）。式中 l沖裁件周邊長度（mm）； t材料厚度（mm）；材料抗剪強(qiáng)度（mpa）；k系數(shù)，考慮到模具使用過程中模具刃口的磨損，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù)k=1.3。工位一的計(jì)算：查表我們得到10號鋼的b=350 m

45、pa，厚度為t=2.5，b=0.8，所以=437.5 mpa工位一的計(jì)算：l1=3.14×8.1=25.434mm 即 根據(jù)=1.3×25.434×2.5×437.5=36.1kn工位二的計(jì)算：l2=2×2+3.14×8=29.12mm b、取值一樣，可得：=1.3×29.12×2.5×437.5=41.4kn工位七的計(jì)算：l3=77.6+15.7+76=169.1mm，所以=1.3×93.1×2.5×437.5=240.4kn工位十一的計(jì)算：l4=（9.2+19.2）

46、15;2+3.14×2×0.5=59.94mm所以 =1.3×59.94×2.5×437.5=85.3kn 工位十二的計(jì)算： l5=10+125×2-29.12=230.88mm所以 =1.3×230.88×2.5×437.5=328.3kn總沖裁力f=36.1+41.4+240.4+85.3+328.3 =731.5kn44 拉深力的計(jì)算經(jīng)過我們對前面工位的分析，我們可以知道拉深工位就只有工位四和工位五兩個(gè)工位，拉深相對于沖裁比較復(fù)雜，沒有確切的具體數(shù)值，下面我們來計(jì)算其拉深的力的大小。公式2 （4-3

47、）其式中 k為修正系數(shù)，見表4.3； 抗拉強(qiáng)度； t工件厚度； d工件部分直徑；由于我們的工件不是筒形的，所以我們必須用到另一個(gè)轉(zhuǎn)換公式2： （4-4）式中 l橫截面的周邊長度； k為修正系數(shù)；表4.3 拉深系數(shù)與修正系數(shù)對應(yīng)表拉深系數(shù)m10.60.650.70.750.80.850.90.95修正系數(shù)k10.860.720.60.50.420.360.320.3拉深系數(shù)m20.70.720.750.770.800.850.900.95修正系數(shù)k210.950.900.850.800.700.600.50可以將工件的拉深部位看成矩形的拉深，然后在折彎的，所以根據(jù)矩形的拉深可以知道如下：矩形圓角

48、部分的拉深系數(shù)為：m= （4-5）其中 毛坯圓角的半徑； r拉深口部的圓角半徑； m拉深系數(shù)；同時(shí)為了計(jì)算的需要也可以將公式轉(zhuǎn)換為如下： （4-6）其中h如圖4.4拉深毛坯圖圖 4.4矩形件拉深力的計(jì)算：根據(jù)前面的分析及對工件的測量可以求出：m1=0.9 ；根據(jù)表4.3可得修正系數(shù)為k1=0.32；l=（52.4+77+69）×2=396.8mm； 根據(jù)前面可得=350mp；t=2.5mm；所以工位四的拉深力為： =0.32×396.8×2.5×350=111.1kn同時(shí)可以求出m2為：m2=0.95；查表4.3可得k2=0.5，l2=(52.4+52+

49、47) ×2=302.8mm所以工位五（二次拉深）的拉深力為： =0.5×302.8×2.5×350=132.5kn4.5 折彎力的計(jì)算根據(jù)前面對工件的分析，我們知道模具的第九工位是折彎，折彎工位的計(jì)算比較簡單，主要就是對彎曲部位進(jìn)行分析，計(jì)算力的大小，我們可以將該工件定性為”u”形彎曲。所以彎曲力的計(jì)算公式為： （4-7）其中公式 f折彎的自由彎曲力； k安全系數(shù)，此處k值一般去1.3； b工件的長度； t 工件的厚度； r 工件的彎曲半徑；工位九的計(jì)算：根據(jù)圖4.5，可知b值和r值得測量數(shù)值分別為mm、52 mm，根據(jù)前面的數(shù)值可知=350mp；t=

50、2.5mm；所以求得 圖 4.5 折彎局部圖5 壓力機(jī)的選擇5.1 沖裁階段壓力的確定沖裁壓力的機(jī)的選擇對于應(yīng)用模具的生產(chǎn)有極其重要的作用，壓力機(jī)選擇的優(yōu)與劣對于模具的使用壽命，工件的精度以及模具的工作效率都有很明顯的影響，所以對于壓力機(jī)的選擇一定要認(rèn)真的研究設(shè)計(jì)。下面我們來研究沖裁的壓力機(jī)。首先我們要求出卸料力，推薦力，頂桿力。那么所謂這些力是什么？怎樣求解如圖5.1所示，圖5.1 卸料、推件和頂件力 根據(jù)圖5.1我們可以了解到各種力的含義。力的計(jì)算公式為：f卸 （5-1）f推=n （5-2）f頂 （5-3）式中 f為沖裁力 k為各個(gè)力的系數(shù)，其中系數(shù)的大小見表5.1 n為卡在模具型孔內(nèi)的工

51、件或是沖出的廢料數(shù)，一般為型腔的刃口高度與工件厚度的比值即 ；h=10mm；t=2.5mm表5.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚（mm）k卸k推k頂鋼0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.10.0630.0550.0450.140.080.060.05鋁 鋁合金紫銅 黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09 注：表4-1引自文獻(xiàn)2。沖壓的力確定是即壓力的選擇，應(yīng)考慮卸料力、推薦力和頂件力的總和，前面第四章我們求出了的總沖裁力即f=713.5kn f總=f卸+f推+f頂+f 根據(jù)查表可以確定k1=0.04，即可求出： f卸=0.04×713.5