汽車備輪架加固板沖壓模設(shè)計說明

1、1緒論1.1我國模具發(fā)展的過程振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基 礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通 信等產(chǎn)品中，60%- 80%勺零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、 高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具 又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、 上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為 600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn) 值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高

2、低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因 為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。鑒于模具工業(yè)的重 要性，在1989年3月國務(wù)院頒布的關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，把模具列為機 械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。經(jīng)國務(wù)院批準，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè) 模具廠實行增值稅返還70%勺優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在，應(yīng)該引起我們特別注意的是，1999年8月20日黨中央和國務(wù)院發(fā)布的關(guān)于加強技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科

3、技實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定中，明確提出了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。決定指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計與制造、網(wǎng)絡(luò)及通信、計算機及軟件、數(shù) 字化電子產(chǎn)品等方面，加強技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有競爭優(yōu)勢的 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。決定還指出：要加強傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級，注重電子信息等技術(shù)與傳 統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。1999年7月，國家計委和科學技術(shù)部發(fā)布了當前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南（目錄），指南中列入了電子專用工模具、塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備、快速原型制造工藝及成套設(shè)備、激光加工 技術(shù)及成套設(shè)備、汽車關(guān)鍵零部件等。例如，采用快速原型制造技術(shù)和設(shè)備，用分層實 體堆積等方

4、法，可以將復雜的 CAD莫型轉(zhuǎn)化為實物，使模具和產(chǎn)品的設(shè)計、評價與制造 周期大大縮短，企業(yè)就能快速搶占市場，取得競爭優(yōu)勢。1.2我國沖壓模具企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來， 模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大 變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。和黃巖地 區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康家等集團紛 紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，

5、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水平高低的重要標志，并在很大程度上決 定企業(yè)的生存空間。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力量，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重 要動力。一些國模具企業(yè)已普及了二維 CAD并陸續(xù)開始使用UG Pro/engineer、l-DEAS 等國際通用軟件，個別廠家還引進了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM等CAE軟件，并成 功用于模的設(shè)計中。雖然中國模具工業(yè)在過去10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：

6、精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低； CAD/CAE/CA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，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸 殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。 在采用CAD/CAM/CAE/CAPP技術(shù)設(shè)計與制造模具方面，無論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計模具方面，僅有約10%勺模具在設(shè)計中采 用了 CAD距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走； 在應(yīng)用CAE進行模具方案設(shè)計和分析計 算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在

7、應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近10多年來引進的先進設(shè)備）或因計算機制式（IBM微機及其兼容機、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運 算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設(shè)備近年來才開展這項工作；在應(yīng)用CAPPJ術(shù)進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行 大量的標準化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄 成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的 CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在我國才剛起步。計算機輔助技術(shù) 的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模 具加工設(shè)備舊，

8、在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、 磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設(shè)備簡陋， 能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進步力度不大。雖然近年來也引進了不少 先進的模具加工設(shè)備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25流右，設(shè)備的一些先 進功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識面寬、 知識結(jié)構(gòu)層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8%12左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識老化，知識結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需

9、要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學技術(shù)。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素 質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計、制造的技術(shù) 水平難以提高。未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低” 的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：（1）全面推廣CAD/CAM/CA技術(shù)模具CAD/CAM/CA技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CA技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM/CA培訓的技術(shù)服務(wù) 的力度；進一步擴大CAE

10、技術(shù)的應(yīng)用圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD/CAM/CA技術(shù)跨 地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛 擬成為可能。（2）高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光 潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小的優(yōu)點。高速銑削加工技 術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷 化、智能化、集成化方向發(fā)展。（3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在

11、已有的 數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、 不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托 車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。(4) 電火花銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預計這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5) 提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷

12、提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30% 左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。(6) 優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向 是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。(7) 模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨 勢。(8) 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我

13、國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān) 測控制系統(tǒng)。2工藝方案的確定沖壓工件的工藝分析工件名稱：汽車備輪架加固板生產(chǎn)批量：大批量厚 度：4mm材 料：08A材料碳素結(jié)構(gòu)鋼08A的力學性能見表2-1表2-1 08A的力學性能材料名稱牌號材料狀態(tài)抗剪強度抗拉強度延伸率屈服強度t /MPa(T /MPaS / %(T /MPa碳素結(jié)構(gòu)鋼08A退火25533327541032196從圖2-1為汽車備輪架加固板二維零件圖看，主要存在以下幾點要注意的問題：1. 零件、外形轉(zhuǎn)角部都以圓角過渡，便于模具加工

14、；2. 零件最小孔徑？ 11滿足最小孔徑條件；3. 加固板上頂板中兩個？ 11孔與左邊距僅相距3.5mm在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時應(yīng)加以注意；4. 沖裁時可滿足？ 21的公差要求；5. 各孔中心距之間無公差要求，孔中心與邊緣距離尺寸也無公差要求；6. 彎曲角為90°，無公差要求。通過上述工藝分析可知，該零件為普通厚板彎曲件，尺寸精度不高，主要是輪廓成 形問題，屬大量生產(chǎn)，因此可用沖壓方法生產(chǎn)。圖2-1汽車備輪架加固板二維零件圖由Pro/EINGINEER 4.0可以得到汽車備輪架加固板三維零件圖。圖2-2汽車備輪架加固板三維零件圖222工藝方案的確定根據(jù)制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔、

15、彎曲三種。組合起來有以下幾種方 案：（1）落料一彎曲一沖孔，單工序沖壓。（2）落料一沖孔一彎曲，單工序沖壓。（3）切邊一彎曲一沖孔，單件復合沖壓。（4）切邊（落料）一沖孔一彎曲，單件復合沖壓。沖孔時：沖底部兩個直徑11孑L、一個直徑21孔和兩個腰形孔，其余六個直徑11 孔轉(zhuǎn)削加工。方案（1）、（2）屬于單工序沖壓，由于此制件生產(chǎn)批量較大，生產(chǎn)效率低，不宜采 用。方案（3）由于先彎曲，造成沖孔時非常不方便，增加了模具的制造難度，故不宜采 用。方案（4）加工零件時較為容易，且效率較高，故此方案最為合適。3模具結(jié)構(gòu)形式的確定模具結(jié)構(gòu)主要包括定位零件、導向零件、卸料與推（頂）件裝置和連接與固定零件 因

16、本制件形狀較大，且材料較厚，故采用固定擋料銷定位，利用擋料銷的定位面抵 住板料的前搭邊。利用導料銷縱向送料，板料沿著導料銷的一側(cè)導向送進，以免送偏?？紤]到材料的厚度，采用剛性卸料裝置和剛性推件裝置。本制件為大批量生產(chǎn)，同時，為保證沖裁件精度，采用對角導柱滑動導向模架。以 保證精確定位，提高沖壓件質(zhì)量及模具壽命。11r3154工藝設(shè)計圖3-1落料沖孔裝配圖1.下模架2.導柱3.導套4.上模架5.凸模固定板6.沖孔凸模一 7.沖孔凸模二8.沖孔凸模三9.模柄10.圓柱銷11.六角螺栓12.凸模13.落料板14.擋料銷15.凹模16.導料板4.1計算毛坯尺寸板料彎曲時，中性層長度是不變的，因此根據(jù)變

17、形前后中性層長度不變的原則來確定彎曲件毛坯展開的長度和尺寸。由于彎曲變形程度、彎曲方法、彎曲件形狀及標注方圖4-1加固板毛坯尺寸實際毛坯尺寸取L =355mm4-1所示的彎曲毛坯的形狀和尺寸法等不同，故計算方法略有不同，主要有概算法、外側(cè)尺寸加算法和側(cè)尺寸加算法三種本設(shè)計中采用概算法，彎曲件分為直邊和彎曲兩部分，以其中性層長度之和可求得 彎曲件展開長度，但彎曲部分的中性層要考慮位移。查沖壓工藝學的公式2-8可知該零件的毛坯展開尺寸可按下式計算:L li I2（r t）180式中：L 彎曲件展開長度，mm;1，I2 彎曲件直邊長，mn；r彎曲件彎曲半徑，mm層位移系數(shù)，查沖壓工藝學 表5-6得

18、=0.33 ；彎曲件的彎曲帶中心角，為 90°t板料厚度，mm t=4mm求寬度方向展開尺寸時，由圖2-1可知：l1=116- （ r+t） =116- （ 5+4） =107mml2 =140-2 （葉t）=122mm3.14 90L=2h+I2+（5 0.33 4）180=214+122+1.576.2 2=355.8mm考慮到彎曲是板料纖維的伸長，經(jīng)過試壓修正,同理，可計算出其他部位尺寸，最后得出如圖4.2確定排樣方案排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當?shù)拇钸?值，是降低成本和保證制件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。從本制件零件圖上分析可知，該零件形狀比

19、較復雜，孔、槽較多，只能采用有廢料 排料，由此形成的設(shè)計廢料占了很大的比例，要控制和提高材料的利用率，唯有從降低 工藝廢料百分比入手，采用合理的排樣方法才能降低廢料的比例?？紤]到此為大批量生產(chǎn)，結(jié)合沖壓生產(chǎn)率，沖模耐用度，沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單和操作方便，安全等因素，提 出以下幾種方案：方案一:圖4-2排樣圖萬案一:圖4-3排樣圖從節(jié)約材料，減少模具制造難度方面考慮，采用方案一。由沖壓工藝學表3-12可查得該零件沖裁時的最小搭邊值如下:工件間a=3mm 側(cè)面b=3.5mm考慮到實際情況，取a=b=5mm由此可知，條料寬B=355+2b=365m,單件制件所需材料長L=253+a=258m。查實用沖

20、壓模具設(shè)計手冊2表4-1，選板料規(guī)格為1600mm 1500mm4mn，每塊可剪 365mm258mm4mn規(guī)格條料24塊，材料剪裁利用率達 94.2%。4.3計算材料利用率排樣的目的是為了在保證制件質(zhì)量的前提下，合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、 合理性的指標是材料的利用率。由沖壓工藝學可查得材料利用率計算公式如下： 100%A式中：A。得到制件的總面積,mn2 ；A一個步距的條料面積（L B），mm。由制件毛坯圖等參考資料可計算出：n =64%4.4計算沖壓力完成本制件所需的沖壓力由沖裁力、彎曲力、推料力和卸料力組成。沖裁力F沖沖裁力是選擇壓力機的主要依據(jù)，也是設(shè)計模具所必須得數(shù)據(jù)。在沖裁過

21、程中，沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。此制件的沖裁力由沖孔力、切邊力、切斷力三部分組成。采用普通平刃刀口沖裁：由沖壓工藝學可知沖裁力的計算公式如下：F 沖=KLt式中：K系數(shù)，取1.3 ;L沖裁件周長，mm材料抗剪強度，MPa查實用沖壓模具設(shè)計手冊表4-12取=300MPat材料厚度，t=4mm制件周長L由外周長L1和孔周長L2組成:L,355 70 2 62 2 157 2 240 40 2 45 2 4L28 3.14 11 3.14 21 23.14 14 2 2 52L 355 240 748 657 2000mm由上述數(shù)據(jù)可求得制件沖裁力如下：F 沖=

22、1.3 2000 300 4=3120KN彎曲力F彎彎曲力是指彎曲工件完成預定形狀時需要壓力機施加的壓力，是設(shè)計沖壓工藝和選擇設(shè)備的依據(jù)之一。彎曲力不僅與板料材質(zhì)、板料厚度、彎曲幾何參數(shù)和凸、凹模間隙 有關(guān)，而且與彎曲方式關(guān)系密切。由于影響因數(shù)眾多而難以精確計算，故常采用經(jīng)驗公 式或簡化公式計算，總的來說，分為自由彎曲力計算和校正彎曲力計算兩類。本設(shè)計中完成此制件的加工，一共需要兩次彎曲：(1) 壓彎加固板的頂部和底部；(2) 壓彎加固板的兩側(cè)部。為保證制件彎曲質(zhì)量，有效控制回彈，采用校正彎曲。由沖壓工藝學查得校正彎曲力的計算公式如下：F 彎=AP式中：A工件被校正部分在垂直于凸模運動方向上的

23、投影面積mm；P 單位校正力，MPa查沖壓工藝學表5-9取P=60MPa由上式和制件零件圖可求得：F 彎 1= A1P6050 106.5 54 6221040.76KNF 彎2= A2P2 6014621362.18KNF 彎3= A3P60 146 1421243.92KNF 彎=F 彎計 F 彎 2+ F 彎 3=3646.86 KN卸料力F卸和推料力F推由于沖裁時材料的彈性變形及摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢 復，使落料件或沖孔廢料梗塞在凹模上，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù) 進行，需要一定的卸料力和推料力將工件或廢料頂出。由沖壓工藝學可得卸料力和推料力計算公

24、式如下：卸料力：F »=K卸F沖推料力：F推=n K推F沖式中：K卸、K推系數(shù)，查沖壓工藝學 表3-13得K推=0.045、K卸=0.035 ； n 同時卡在凸模洞孔的件數(shù)，一般卡3-5件，本設(shè)計中取3。解得：F 卸=0.035 3120=109.2kNF推=3 0.045 3120=421.2KN由上述數(shù)據(jù)可求得總的公稱壓力 F為：F= F 沖 + F 彎+F 卸+F 推=7297.26 KN4.5壓力機的選擇查沖壓工藝學表1-83閉式單點壓力機技術(shù)規(guī)格（部分）參數(shù)，初選公稱壓力 為8000KN的壓力機，型號為JA31-630B。4.6計算壓力中心沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。為

25、了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)地工作、必須 使沖模的壓力中心通過模柄軸線與壓力機滑塊中心重合，從而保證模具的使用壽命和制 件的加工質(zhì)量。本設(shè)計中，制件采用單件沖壓，沖壓件圖形本身左右對稱，故采用解釋法求壓力中 心較為方便，如圖4-4所示。e-9圖4-4解釋法求壓力中心因為左右對稱，所以XG =0，只需求Yg由沖壓工藝學可查得壓力中心計算公式如下:YgYR Y2F2 Y3F3 Y4F4 Y5F5 Y6F6F1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6=133.16 133mm4.7計算沖裁模凸、凹模刃口尺寸沖裁模凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關(guān)，加工方法基本分為凸模與凹模分 開加工和凸模與凹模配作

26、加工兩類。本制件形狀較為復雜，材料較厚，所以采用配作加 工法加工凸、凹模。沖孔刃口尺寸加工凸、凹模時，以沖？ 21孔的凸模為基準件，圖樣上只需標注基準件的尺寸及公 差，配作件僅標注基本尺寸，注明與基準件配作及應(yīng)保證的間隙值。由沖壓工藝學表可得沖孔時凸模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差 計算公式如下:dp ddd dZmin式中：dp、dd 沖孔凸、凹模基本尺寸， mmd基準件基本尺寸，mm為21mm制件制造公差，mm查沖壓工藝學表3-15取=0.30mmZmin最小合理間隙，mm查沖壓工藝學表2-12取Zmin=0.640mm因數(shù)；查沖壓工藝學 表3-15取 =0.5 ；p、d 凸、凹模的制造

27、公差，查沖壓工藝學表3-16取p =0.020 ；d =0.025。由上述數(shù)據(jù)可求得：0 0dp 21 0.5 0.30 0.02021.15 0.020mm0.0250 025dd21 0.5 0.30 0.640 021.79。. mm切邊和切斷刃口尺寸在切邊和切斷工序中，凸、凹模在四個方向與板料作用并使之分離，從制件毛坯圖可知，該工序為落料工序，尺寸 a b為落料尺寸。為使計算簡單，直接取 a和b為凸模 基本尺寸。(1)切斷刃口尺寸:ApaZmin5 0.5 0.300.64000.0204.2100.02°mmAda5 0.5 0.300.0254.8500.025mm(2)

28、切邊刃口尺寸:Bp bZmin5 0.5 0.300.64000.0204.2100.02°mmBdb5 0.5 0.300.02504.8500.025mm5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計本制件加工過程中需要沖裁模和彎曲模兩類模具。5.1沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計沖裁模是沖壓生產(chǎn)所用的主要工藝裝備。沖裁模結(jié)構(gòu)的合理性和先進性，對沖裁件 的質(zhì)量與精度、沖裁加工的生產(chǎn)率與經(jīng)濟效應(yīng)、模具的使用壽命與操作安全等都有著密 切的關(guān)系。沖模的工作零件（包括凸模、凹模及凸凹模）又稱成形零件，是直接完成沖裁工序 的關(guān)鍵零件。凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模又稱沖頭，是沖模的關(guān)鍵零件之一，凸模本身按其作用又可分為工作部分（即 刃口）和固定部分。

29、查沖壓工藝及沖模設(shè)計17選擇如下圖所示的凸模結(jié)構(gòu)簡圖。圖5-1沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡圖圖5-2沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡圖©圖5-3孔凸模結(jié)構(gòu)簡圖參閱沖壓工藝學可得凸模長度計算公式如下：L h| h2 h3 h式中：L凸模長度，mmhi凸模固定板厚度，mm查沖壓工藝學表1-300取hi=30mrph2卸料板厚度，mm查沖壓工藝學表1-300取h2=30mmh3導板厚度，mm查沖壓工藝學表1-300取h3=12mmh附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度，凸模固定板與卸料板的安全距離等。一般取 15mnrr20mm本設(shè)計取h=20mmL 30 30 12 20 92 mm在一般情況下，凸模的強度是

30、足夠的，所以不用進行強度計算。但本制件板料厚度較大，應(yīng)進行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核，檢查其危險斷面尺寸和自由長度是否滿足強度 要求。(1)壓應(yīng)力的校核查沖壓工藝學可知圓形凸模按下式進行壓應(yīng)力校核:dmin式中：dmin凸模最小直徑， mn；t料厚，mm t=4mm材料的抗剪強度， MPa 255 MPa-333 MPa；凸模材料的許用壓應(yīng)力， MPa 1800MP 2000 MPa解得：d min2.96mm該制件最小的孔為？ 11，顯然圓形凸模壓應(yīng)力強度符合條件。(2)穩(wěn)定性校核凸模的抗失穩(wěn)定能力，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點，可分為無導向裝置和有導向裝置凸模兩 種情況，本設(shè)計中為有導向裝置凸模。查沖壓工

31、藝學可知其計算公式如下：d2maxLmax 270F式中：Lmax允許的凸模最大自由長度，mmd凸模最小直徑， mm 11mmF 沖裁力，F(xiàn)=3120N 解得：Lmax 140.8mm顯然，凸模的長度符合穩(wěn)定性要求。凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模的結(jié)構(gòu)形式較多，按外形可分為標準圓凹模和板狀凹模，按結(jié)構(gòu)分為整體式和 鑲拼式，按刃口形式也有平刃和斜刃。錐形刃口凹模，沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修摸量較小。但刃口強度較 低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡單，精度要求不高，材料厚度較薄工件 的沖裁。當t v2.5mm時，刃口錐角a=15' 2.56mmi時a=30'當采用電火花加工凹

32、 模時，a=4'20°筒形或錐形凹模。刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復雜或精度要求較高工件的沖裁。當t v 0.5mm時,h=35mm當 t=0.5 5mmi時，h=58mm當 t=5 10mm寸，h=1015mm,a=3 5°。本設(shè)計中凹模采用圖5-4所示結(jié)構(gòu)形式。沖裁時凹模承受沖裁力和側(cè)向力的作用，由于凸模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又比 較復雜，目前還不可能用理論計算法確定凸模尺寸，在生產(chǎn)都采用經(jīng)驗公式概略地計算 凹模尺寸，查沖壓工藝學 可得其計算公式如下：凹模厚度HdKb凹模壁厚c（1.5 2） H,式中

33、：b沖裁件最大外形尺寸，mn;取 b=355mmK因數(shù)，見表5-1。S警j1! h1115Q5圖5-4凹模結(jié)構(gòu)簡圖表5-1因數(shù)K的數(shù)值 b/mm料厚0.5123> 3V 500.30.350.420.500.60>501000.20.220.280.350.42>1002000.150.180.200.240.30> 2000.100.120.150.180.22解得：Hd 0.22 355 78mm ;c 75mm凹模板長度L為：L=355 （步進距）+2c=505mm凹模板寬度B為：B=258 （料寬）+2c=408mm查實用沖壓模具設(shè)計手冊2表5-7選LX B=5

34、00X 500規(guī)格滑動導向?qū)悄＞吣＜堋?凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸凹模式復合模中的關(guān)鍵零件，凸凹模工作端的外緣均為刃口，一般緣與凹模刃口 結(jié)構(gòu)形式相同，外緣與凸模刃口結(jié)構(gòu)形式相同，外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸， 所以當沖件孔邊距離較小時必須考慮凸凹模的強度。凹凸模的最小壁厚與沖模的結(jié)構(gòu)有 關(guān)，一般可由經(jīng)驗數(shù)據(jù)決定。不積聚廢料的凸凹模的最小壁厚；對于黑色金屬和硬材料 約為工件料厚的1.5倍，單但不小于0.7mm對于有色材料與軟材料約等于工件料厚，但不小于0.5mm本設(shè)計中，凸凹模尺寸滿足最小壁厚條件，具體形狀和尺寸見模具裝配圖。 5.2定位零件的設(shè)計模具上定位零件的作用是使毛胚或半成品在模具上能夠

35、正確定位。根據(jù)毛坯形狀、 尺寸及模具的結(jié)構(gòu)形式，可以選用不同的定位方式，常見的定位零件有：擋料銷、定位 板、導正銷、側(cè)刃和導料尺等。本設(shè)計中采用擋料銷定位，擋料銷材料為 T7,硬度為50-55HRC。作用：是控制板 料的送進距離分類：（1）固定擋料銷（2）活動擋料銷：活動擋料銷隱蔽式活動擋料銷臨時擋料銷在這里我們采用如圖5-1所示圓頭固定擋料銷來定位，導料板送料。圖5-1圓頭固定擋料銷5.3導向零件的設(shè)計在大批量生產(chǎn)中為了便于裝?；蛟诰纫筝^高的情況下，模具都采用導向裝置， 以保證精確定位，提高沖件質(zhì)量及模具壽命。導向裝置設(shè)計的注意事項：1. 與導套應(yīng)該在凸模工作錢或壓料板接觸到工件前充分閉

36、合，并且此時應(yīng)該保證導 柱上端距上模座上平面留有10mnrr 15mmt勺間隙；2. 導柱、導套與上、下模板裝配后，應(yīng)該保證導柱與下模座的下平面、導套上端與 上模座的上平面均留2m- 3m的間隙；3. 對于形狀對稱的工件，為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側(cè)導柱直徑或者位 置應(yīng)有所不同；4. 當沖模有較大的側(cè)向壓力時，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導套、導柱承受側(cè)向壓 力；5導套應(yīng)該開排氣孔以排除空氣。本設(shè)計中，采用滑動導柱、導套進行導向，如圖5-2中a、b圖所示。在這里我們選用圖5-2中a圖所示形式。圖5-2滑動式導柱、導套的安裝尺寸示意圖5.4卸料與推件裝置的設(shè)計卸料裝置和推件裝置有剛性（即固定

37、卸料板）和彈性兩種形式。此外廢料切刀也是 卸料的一種形式。固定卸料板方式卸料力大，但無壓料作用，毛坯材料厚度大于0.8m m以上時采用彈性卸料板方式卸料力小，但有壓料作用，沖裁質(zhì)量較好，多用于薄板。對于卸料 力要求較大，卸料板與凹模間又要求有較大的空間位置時，可采用剛彈性相結(jié)合的卸料 裝置。本設(shè)計中，采用剛性卸料裝置和剛性推件裝置。 查表5-2可知H）固定卸料板厚度（mmh=18mm故固定卸料板選擇 500mm 500mm 18mn規(guī)格。表5-2卸料板的厚度沖件料厚t卸料板寬度< 50> 50 80>80125> 125 200> 200H0H)H)'0.

38、868610812101412160.8 1.5610812101412161418> 1.5 38-10-12-14-16-> 3 4.510-12-14-16-18-> 4.512-14-16-18-20-6總結(jié)通過這次模具設(shè)計，本人在多方面都有所提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次冷沖壓模具設(shè)計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高自己的獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設(shè)計等課程所學的容，掌握冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪

39、圖能力，熟悉了規(guī)和標準，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。在我國，絕大多數(shù)機械、電器制造廠商都擁有這種設(shè)備，隨著生產(chǎn)力的提高，舊的生產(chǎn)設(shè)備將會被新的生產(chǎn)設(shè)備所淘汰。而對于企業(yè)來說舊設(shè)備的淘汰將是一種損失。通過改造，提高了生產(chǎn)力，也節(jié)約了生產(chǎn)成本。我們知道沖壓加工一般是大批量生產(chǎn)沖壓模具在機械生產(chǎn)中占有及其重要的作用，它是機械學與材料學的統(tǒng)一。模具加工本身就是一種生產(chǎn)力較高的生產(chǎn)方式，加上自動化設(shè)備的模具加工更進一步地提高了它的生產(chǎn)在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體 會了學以致用、享受自己勞動成果的喜悅心情，而且從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄 弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補?？傊?，對我們學生來說，經(jīng)歷了這次畢業(yè)設(shè)計，為今后