汽車備輪架加固板沖壓模設(shè)計(jì)

1、1 緒論1.1我國(guó)模具發(fā)展的過程振興和發(fā)展我國(guó)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(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的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(fù)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(jià)值，往往是模具自身價(jià)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(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從1997年開始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一

2、個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q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(guó)務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，把模具列為機(jī)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(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國(guó)有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。 現(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(guó)務(wù)院發(fā)布的關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定中，

3、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(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)及通信、計(jì)算機(jī)及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。決定還指出：要加強(qiáng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，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(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。1999年7月，國(guó)家計(jì)委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布了當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)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(shí)體堆積等方法，可以將復(fù)雜的CAD模型轉(zhuǎn)化為

4、實(shí)物，使模具和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與制造周期大大縮短，企業(yè)就能快速搶占市場(chǎng)，取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。1.2我國(guó)沖壓模具企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)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(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”，廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康家等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)已有幾千家。隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)

5、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(gè)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(gè)國(guó)家制造水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力量，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)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(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、等CAE軟件，并成功用于模的設(shè)計(jì)中。雖然中國(guó)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(dá)國(guó)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

6、比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)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(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。我國(guó)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(dá)工業(yè)國(guó)家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長(zhǎng)的一段路要走；在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動(dòng)畫游戲階段；在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適

7、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(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計(jì)算機(jī)制式（IBM微機(jī)及其兼容機(jī)、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運(yùn)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(xiàng)工作；在應(yīng)用CAPP技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)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(guó)才剛起步。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。我國(guó)大部分模具廠、車間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長(zhǎng)、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、

8、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(yàn)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)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%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)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(jì)、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識(shí)面寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國(guó)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(shí)老化，知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)匱乏，動(dòng)手能力

9、差，不安心，不愿學(xué)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(jì)、制造的技術(shù)水平難以提高。1.2.2未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)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(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：（1）全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM/CAE培訓(xùn)的技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CA

10、M/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)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(guó)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(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大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(jī)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)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成

11、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(jiǎn)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(fù)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(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)

12、國(guó)家一般為80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)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(jìn)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(dòng)化、智能化模具表面的質(zhì)量對(duì)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(dòng)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(shì)。(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位

13、盤；有完整的機(jī)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(cè)控制系統(tǒng)。2 工藝方案的確定2.2.1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(xué)性能見表2-1。表2-1 08A的力學(xué)性能材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa延伸率/屈服強(qiáng)度/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(diǎn)要注意的問題：1. 零件內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角部都以圓角過渡，便于模具加工；2. 零件最小孔徑ø11滿足最小孔徑條件；3. 加固板上頂板中兩個(gè)&#

14、248;11孔與左邊距僅相距3.5mm，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)加以注意；4. 沖裁時(shí)可滿足ø21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2.2.2 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、彎曲三種。組合起來有以下幾種方案：（1）落料彎曲沖孔

15、，單工序沖壓。（2）落料沖孔彎曲，單工序沖壓。（3）切邊彎曲沖孔，單件復(fù)合沖壓。（4）切邊（落料）沖孔彎曲，單件復(fù)合沖壓。沖孔時(shí)：沖底部?jī)蓚€(gè)直徑11孔、一個(gè)直徑21孔和兩個(gè)腰形孔，其余六個(gè)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(shí)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(shí)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(dǎo)向零件、卸料與推（頂）件裝置和連接與固定零件。因本制件形狀較大，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

16、的前搭邊。利用導(dǎo)料銷縱向送料，板料沿著導(dǎo)料銷的一側(cè)導(dǎo)向送進(jìn)，以免送偏。考慮到材料的厚度，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(shí)，為保證沖裁件精度，采用對(duì)角導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向模架。以保證精確定位，提高沖壓件質(zhì)量及模具壽命。圖3-1 落料沖孔裝配圖1.下模架 2.導(dǎo)柱 3.導(dǎo)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(dǎo)料板4 工藝設(shè)計(jì)4.1 計(jì)算毛坯尺寸板料彎曲時(shí)，中性層長(zhǎng)度是不變的，因此根據(jù)變形前后中性層長(zhǎng)度不變的原則來確定彎曲件毛坯展開的長(zhǎng)度和尺寸。

17、由于彎曲變形程度、彎曲方法、彎曲件形狀及標(biāo)注方法等不同，故計(jì)算方法略有不同，主要有概算法、外側(cè)尺寸加算法和內(nèi)側(cè)尺寸加算法三種。本設(shè)計(jì)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(zhǎng)度之和可求得彎曲件展開長(zhǎng)度，但彎曲部分的中性層要考慮位移。查沖壓工藝學(xué)1的公式2-8可知該零件的毛坯展開尺寸可按下式計(jì)算： 式中: 彎曲件展開長(zhǎng)度，mm; ，彎曲件直邊長(zhǎng)，mm； r彎曲件彎曲半徑，mm； 層位移系數(shù)，查沖壓工藝學(xué)1表5-6得=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(shí)，由圖2-1可知：=116-（r+t）=116-（5+4）=10

18、7mm=140-2（r+t）=122mm=2+ =214+122+1.576.22 =355.8mm 圖 4-1加固板毛坯尺寸考慮到彎曲是板料纖維的伸長(zhǎng)，經(jīng)過試壓修正，實(shí)際毛坯尺寸取=355mm。同理，可計(jì)算出其他部位尺寸，最后得出如圖4-1所示的彎曲毛坯的形狀和尺寸。 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(dāng)?shù)拇钸呏担墙档统杀竞捅ＷC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，該零件形狀比較復(fù)雜，孔、槽較多，只能采用有廢料排料，由此形成的設(shè)計(jì)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

19、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(jiǎn)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排樣圖方案二：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(xué)1表3-12可查得該零件沖裁時(shí)的最小搭邊值如下：工件間a=3mm， 側(cè)面b=3.5mm。考慮到實(shí)際情況，取a=b=5mm。由此可知，條料寬B=355+2b=365mm，單件制件所需材料長(zhǎng)L=253+a=258mm。查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)2表4-1，選板料規(guī)格為1600mm 1500mm4mm，每塊可剪365mm258mm4mm規(guī)格條料24塊，材料剪裁利用率達(dá)94.

20、2%。4.3 計(jì)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(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。由沖壓工藝學(xué)1可查得材料利用率計(jì)算公式如下：式中: 得到制件的總面積,mm²； 一個(gè)步距的條料面積（LB），mm²。由制件毛坯圖等參考資料可計(jì)算出：=64%4.4計(jì)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。4.4.1 沖裁力F沖沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須得數(shù)據(jù)。在沖裁過程中，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

21、口沖裁：由沖壓工藝學(xué)1可知沖裁力的計(jì)算公式如下：F沖 = 式中: 系數(shù)，取1.3； 沖裁件周長(zhǎng)，mm； 材料抗剪強(qiáng)度，MPa，查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)2表4-12取=300MPa；材料厚度，t=4mm。制件周長(zhǎng)由外周長(zhǎng)和內(nèi)孔周長(zhǎng)組成：mm由上述數(shù)據(jù)可求得制件沖裁力如下：F沖 = =3120KN4.4.2 彎曲力F彎彎曲力是指彎曲工件完成預(yù)定形狀時(shí)需要壓力機(jī)施加的壓力，是設(shè)計(jì)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(jì)算，故常采用經(jīng)驗(yàn)公式或簡(jiǎn)化公式計(jì)算，總的來說，分為自由彎曲力計(jì)算和校正彎曲力計(jì)算

22、兩類。本設(shè)計(jì)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(xué)1查得校正彎曲力的計(jì)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(yùn)動(dòng)方向上的投影面積mm²； P單位校正力，MPa，查沖壓工藝學(xué)1表5-9取P=60MPa。由上式和制件零件圖可求得：F彎1= KNF彎2= KNF彎3= KNF彎= F彎1+ F彎2+ F彎3=3646.86 KN4.4.3 卸料力F卸和推料力F推由于沖裁時(shí)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(fù)，使落料件或沖孔廢料梗

23、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(jìn)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(xué)1可得卸料力和推料力計(jì)算公式如下：卸料力： F卸=K卸F沖 推料力：F推= K推F沖式中：K卸、K推系數(shù)，查沖壓工藝學(xué)1表3-13得K推=0.045、K卸=0.035； 同時(shí)卡在凸模洞孔的件數(shù)，一般卡3-5件，本設(shè)計(jì)中取3。解得：F卸= =109.2kNF推= =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(jī)的選擇查沖壓工藝學(xué)1表1-83閉式單點(diǎn)壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格（部分）參數(shù)，初選公稱壓力為8000KN的壓力機(jī)，型號(hào)為J

24、A31-630B。4.6計(jì)算壓力中心沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。為了保證壓力機(jī)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(jī)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(jì)中，制件采用單件沖壓，沖壓件圖形本身左右對(duì)稱，故采用解釋法求壓力中心較為方便，如圖4-4所示。 圖4-4解釋法求壓力中心因?yàn)樽笥覍?duì)稱，所以=0，只需求。由沖壓工藝學(xué)1可查得壓力中心計(jì)算公式如下：=133.16133mm4.7計(jì)算沖裁模凸、凹模刃口尺寸沖裁模凸、凹模刃口尺寸的計(jì)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加工兩類。本制件形狀較為復(fù)雜，材料較厚，所以采用配作

25、加工法加工凸、凹模。4.7.1沖孔刃口尺寸加工凸、凹模時(shí)，以沖ø21孔的凸模為基準(zhǔn)件，圖樣上只需標(biāo)注基準(zhǔn)件的尺寸及公差，配作件僅標(biāo)注基本尺寸，注明與基準(zhǔn)件配作及應(yīng)保證的間隙值。由沖壓工藝學(xué)1表3-17可得沖孔時(shí)凸模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差計(jì)算公式如下： 式中：、沖孔凸、凹?；境叽?，mm基準(zhǔn)件基本尺寸，mm；為21mm； 制件制造公差，mm；查沖壓工藝學(xué)1表3-15取=0.30mm； 最小合理間隙，mm；查沖壓工藝學(xué)1表2-12取=0.640mm； 因數(shù)；查沖壓工藝學(xué)1表3-15取=0.5； 、凸、凹模的制造公差，查沖壓工藝學(xué)1表3-16取=0.020； =0.025。由上述

26、數(shù)據(jù)可求得： 4.7.2切邊和切斷刃口尺寸在切邊和切斷工序中，凸、凹模在四個(gè)方向與板料作用并使之分離，從制件毛坯圖可知，該工序?yàn)槁淞瞎ば?，尺寸a、b為落料尺寸。為使計(jì)算簡(jiǎn)單，直接取a和b為凸?；境叽纭?1)切斷刃口尺寸： （2）切邊刃口尺寸： 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)性，對(duì)沖裁件的質(zhì)量與精度、沖裁加工的生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)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。5.1.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模又稱

27、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。查沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)17選擇如下圖所示的凸模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖5-1沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖5-2沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖5-3孔凸模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖參閱沖壓工藝學(xué)1可得凸模長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：式中：凸模長(zhǎng)度，mm；凸模固定板厚度，mm；查沖壓工藝學(xué)1表1-300取=30mm；卸料板厚度，mm；查沖壓工藝學(xué)1表1-300取=30mm；導(dǎo)板厚度，mm；查沖壓工藝學(xué)1表1-300取=12mm；附加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度，凸模固定板與卸料板的安全距離等。一般取15mm20mm，本設(shè)計(jì)取=20mm。mm在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是

28、足夠的，所以不用進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。但本制件板料厚度較大，應(yīng)進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核，檢查其危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長(zhǎng)度是否滿足強(qiáng)度要求。（1）壓應(yīng)力的校核查沖壓工藝學(xué)1可知圓形凸模按下式進(jìn)行壓應(yīng)力校核：式中：凸模最小直徑，mm；料厚，mm；=4mm；材料的抗剪強(qiáng)度，MPa；255 MPa333 MPa；凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa；1800MPa2000 MPa解得：2.96mm該制件最小的孔為ø11，顯然圓形凸模壓應(yīng)力強(qiáng)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(diǎn)，可分為無導(dǎo)向裝置和有導(dǎo)向裝置凸模兩種情況，本設(shè)計(jì)中為有導(dǎo)向裝置凸模。查沖壓工藝學(xué)1可知其計(jì)算公式如下：式中

29、：允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm 凸模最小直徑，mm；11mm； 沖裁力，=3120N。解得：140.8mm。顯然，凸模的長(zhǎng)度符合穩(wěn)定性要求。5.1.2凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)形式較多,按外形可分為標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡(jiǎn)單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當(dāng)t2.5mm時(shí)，刃口錐角a=15；2.56mm時(shí)a=30；當(dāng)采用電火花加工凹模時(shí)，a=420°筒形或錐形凹模。刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工

30、件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。當(dāng)t0.5mm時(shí)，h=35mm;當(dāng)t=0.55mm時(shí)，h=58mm;當(dāng)t=510mm時(shí)，h=1015mm,a=3°5°。本設(shè)計(jì)中凹模采用圖5-4所示結(jié)構(gòu)形式。沖裁時(shí)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(fù)雜，目前還不可能用理論計(jì)算法確定凸模尺寸，在生產(chǎn)中大都采用經(jīng)驗(yàn)公式概略地計(jì)算凹模尺寸，查沖壓工藝學(xué)1可得其計(jì)算公式如下：凹模厚度 凹模壁厚 （1.52）式中：b沖裁件最大外形尺寸，mm；取b=355mm；K因數(shù)，見表5-1。圖5-4凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖表5-1因數(shù)K的數(shù)值b/mm 料厚

31、0.51233500.30.350.420.500.60501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22解得：；75mm。凹模板長(zhǎng)度L為：L=355（步進(jìn)距）+2c=505mm。凹模板寬度B為： B=258（料寬）+2c=408mm。查實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)2表5-7選L×B=500×500規(guī)格滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)悄＞吣＜堋?.1.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸凹模式復(fù)合模中的關(guān)鍵零件，凸凹模工作端的內(nèi)外緣均為刃口，一般內(nèi)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，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于

32、沖裁件的尺寸，所以當(dāng)沖件孔邊距離較小時(shí)必須考慮凸凹模的強(qiáng)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(yàn)數(shù)據(jù)決定。不積聚廢料的凸凹模的最小壁厚；對(duì)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(duì)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(jì)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(jì)模具上定位零件的作用是使毛胚或半成品在模具上能夠正確定位。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(dǎo)正銷、側(cè)刃和導(dǎo)料尺等。本設(shè)計(jì)中采用擋料銷定位，擋料銷材料為T7，硬度為50-55HRC 。作

33、用：是控制板料的送進(jìn)距離 分類：（1）固定擋料銷（2）活動(dòng)擋料銷：活動(dòng)擋料銷隱蔽式活動(dòng)擋料銷臨時(shí)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(dǎo)料板送料。圖5-1圓頭固定擋料銷5.3導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)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(dǎo)向裝置，以保證精確定位，提高沖件質(zhì)量及模具壽命。導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：1.與導(dǎo)套應(yīng)該在凸模工作錢或壓料板接觸到工件前充分閉合，并且此時(shí)應(yīng)該保證導(dǎo)柱上端距上模座上平面留有10mm15mm的間隙；2.導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模板裝配后，應(yīng)該保證導(dǎo)柱與下模座的下平面、導(dǎo)套上端與上模座的上平面均留2m3m的間隙；3.對(duì)于形狀對(duì)稱的工件，為避

34、免合模安裝時(shí)引起的方向錯(cuò)誤，兩側(cè)導(dǎo)柱直徑或者位置應(yīng)有所不同；4.當(dāng)沖模有較大的側(cè)向壓力時(shí)，模座上應(yīng)裝設(shè)止推墊，避免導(dǎo)套、導(dǎo)柱承受側(cè)向壓力；5導(dǎo)套應(yīng)該開排氣孔以排除空氣。本設(shè)計(jì)中，采用滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)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(dòng)式導(dǎo)柱、導(dǎo)套的安裝尺寸示意圖5.4卸料與推件裝置的設(shè)計(jì)卸料裝置和推件裝置有剛性（即固定卸料板）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0.8mm以上時(shí)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(duì)于卸料力要求較大，卸料板與凹模間又

35、要求有較大的空間位置時(shí)，可采用剛彈性相結(jié)合的卸料裝置。本設(shè)計(jì)中，采用剛性卸料裝置和剛性推件裝置。查表5-2可知H0固定卸料板厚度（mm）h=18mm故固定卸料板選擇500mm500mm18mm規(guī)格。表5-2卸料板的厚度沖件料厚t卸料板寬度50508080125125200200H0H0H0H0H0H0H0H0H0H00.868610812101412160.81.56108121014121614181.538-10-12-14-16-34.510-12-14-16-18-4.512-14-16-18-20-6 總結(jié)通過這次模具設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)

36、課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高自己的獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了冷沖壓模具設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)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(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。在我國(guó)，絕大多數(shù)機(jī)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(huì)被新的生產(chǎn)設(shè)備所淘汰。而對(duì)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

37、壓模具在機(jī)械生產(chǎn)中占有及其重要的作用，它是機(jī)械學(xué)與材料學(xué)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(dòng)化設(shè)備的模具加工更進(jìn)一步地提高了它的生產(chǎn)力。在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、享受自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，而且從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)?？傊瑢?duì)我們學(xué)生來說，經(jīng)歷了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，為今后從事生產(chǎn)第一線的技術(shù)行業(yè)工作、技術(shù)管理工作將有非常大的幫助。加強(qiáng)了沖壓模具方面知識(shí)的學(xué)習(xí)，作為本人的專業(yè)我知道沖壓模具在當(dāng)今生產(chǎn)的重要意義。而經(jīng)過這一次設(shè)計(jì)，我加強(qiáng)了沖壓學(xué)、沖壓加工工藝以及材料學(xué)的理解。而更重要的是本人力求創(chuàng)新，把大學(xué)所學(xué)知識(shí)綜合起來，用計(jì)算機(jī)語言、傳感器技術(shù)、微機(jī)原理、微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、電子電路、液壓氣