保持支架沖壓模具設(shè)計

第一章緒論1.1題目背景在世界各國的制造行業(yè)當(dāng)中，模具起著至關(guān)重要的作用。所有零部件的生產(chǎn)與加工都離不開模具。模具工業(yè)能夠反映整個制造業(yè)的水平。而模具設(shè)計就是在模具設(shè)計中是第一部，也是最關(guān)鍵的一部，產(chǎn)品的好快，加工的難易程度，都收到設(shè)計水平的影響，模具行業(yè)早已形成一個龐大行業(yè)，并已形成了相對于世界的領(lǐng)先水平。70年代末期，我國模具工業(yè)發(fā)展緩慢，隨著工業(yè)水平的不斷提高，21世紀(jì)以來模具工業(yè)發(fā)展迅速，通過模具生產(chǎn)出高精度的各種類型的產(chǎn)品層出不窮。同時其產(chǎn)品的生產(chǎn)效率也是其他任何工藝所無法比擬的。沖壓成型工藝是采用沖模對板料施加外部壓力，促使板料之間產(chǎn)生分離或者發(fā)生形狀變化，從而達(dá)到成型的目的。由于沖壓成型工藝一般情況下是在常溫條件下進(jìn)行的，所以通常也較冷沖壓。通過沖壓工藝生產(chǎn)的到的沖壓制件的模具稱之為沖壓成型模。沖壓成型模具具有操作簡單、產(chǎn)品的精密度高、穩(wěn)定性好、耐壓力等特點。因此廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在某些程度上已經(jīng)逐漸原有的生產(chǎn)工藝。沖壓產(chǎn)業(yè)一般包括沖壓原材料生產(chǎn)及沖壓制品生產(chǎn)兩個方面。沖壓產(chǎn)業(yè)屬新興產(chǎn)業(yè)，在全球發(fā)展僅百年歷史，但其發(fā)展的速度卻十分迅速。據(jù)相關(guān)研究表示，在2011年全球沖壓產(chǎn)量為0.6億噸，較之前幾年相比都有著較快的增長速度，我國在最近幾十年來取得了令人驕傲的成績，沖壓產(chǎn)業(yè)從無到有、由弱到強(qiáng)，尤其是近年來，沖壓制品的種類需求增大、產(chǎn)量增加。沖壓成型模具的應(yīng)用使得沖壓成型過程變得順利，沖壓成品的加工質(zhì)量也得到顯著的提升。由于沖壓產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用越來越大，相應(yīng)沖壓模具生產(chǎn)行業(yè)在模具生產(chǎn)行業(yè)的比重也隨之加大。但是由于我國相關(guān)行業(yè)發(fā)展歷史短，生產(chǎn)經(jīng)驗不足，與其他發(fā)達(dá)國家比較起來，差異較大。比如大部分生產(chǎn)企業(yè)存在精密模具的生產(chǎn)周期較長、生產(chǎn)設(shè)備老舊、產(chǎn)品類型單一、模具材料性能差、已不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)需求。為使我國沖壓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能夠趕超國外，改變現(xiàn)今落后的局面，重點發(fā)展沖壓成型技術(shù)非常有必要。隨著我國工業(yè)發(fā)展進(jìn)程的不斷推進(jìn)，先機(jī)技術(shù)不斷飛速發(fā)展及革新、人民生活水平的不斷提高、需求的不斷增加，沖壓制品的質(zhì)量要求越來越高，因此我們需要對沖壓成型技術(shù)進(jìn)行不斷的學(xué)習(xí)與改進(jìn)，對相應(yīng)的加工設(shè)備進(jìn)行更加深入研究，使沖壓成型技術(shù)能夠更加契合與人民日益增長的日常生活的需求。在本次的畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中，選擇了一個保持支架零件作為我的設(shè)計目標(biāo)，保持支架零件是一個含有四個工序較為復(fù)雜的沖壓件，主要工序包括落料、拉伸、沖孔、翻邊等。需要設(shè)計了結(jié)構(gòu)合理、實用的模具沖壓設(shè)備。所生產(chǎn)產(chǎn)品的同時還必須符合精密度和品質(zhì)的要求。在整個繪圖過程中，可以使用CAD、CAXA、UG等相關(guān)模具繪圖工具進(jìn)行二維三維設(shè)計圖繪制。1.2研究意義模具使用非常廣泛，幾乎所有的模具都需要在現(xiàn)代制造中此阿勇模具來成型產(chǎn)品組件。我國模具工業(yè)與其他發(fā)達(dá)國家的差距仍然很大。要想超越其他發(fā)達(dá)國家，必須加快模具工業(yè)的發(fā)展。通過對本次畢業(yè)設(shè)計可加深對四年大學(xué)學(xué)習(xí)只是的鞏固和理解，使我們更加熟悉沖模的工作原理，加強(qiáng)處理各種設(shè)計模具相關(guān)為題。本次論文設(shè)計過程是，使我在復(fù)習(xí)書本知識的同時，了解新的知識，可以加強(qiáng)本人查閱、設(shè)計、換算和繪圖等能力。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀模具工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，不管是在哪個國家它都是非常中重要的支柱產(chǎn)業(yè)，由于模具工業(yè)的大力發(fā)展技術(shù)的不斷革新，制造業(yè)的成本不斷的降低，同時生產(chǎn)效率顯著增加，極大程度上節(jié)省了人工成本，減低了資源的消耗，并獲得了十分廣泛應(yīng)用。目前，隨著我國在機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展，也推動了機(jī)械制造工業(yè)的迅速發(fā)展，如高鐵、汽車制造、手機(jī)等電子產(chǎn)業(yè)。因此，越來越多的東西被模具加工，這些產(chǎn)品分布在我們?nèi)粘５母鱾€方面。我們現(xiàn)階段缺少的不是模具的數(shù)量，而是在模具產(chǎn)業(yè)質(zhì)質(zhì)量以及模具設(shè)計、裝配等方面的人才。此外，高水平、高精度、高自動化的模具設(shè)計是當(dāng)今社會發(fā)展的必然趨勢。沖壓模具對于我國目前的電子產(chǎn)業(yè)、汽車加工制造、摩托車加工制成、石油液化、通訊產(chǎn)品等產(chǎn)業(yè)也是起到支柱性的作用，很大一部分需要塑料模具或者沖壓模具來生產(chǎn)。經(jīng)過多年的努力和投入，國內(nèi)的模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，生產(chǎn)規(guī)模一致不斷的擴(kuò)充，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。目前，我國已制定了100多個模具技術(shù)相應(yīng)的個國標(biāo)行標(biāo)等。我國模具很多科研機(jī)構(gòu)和高等院校模具轉(zhuǎn)專業(yè)的研究方向主要集中在如何提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計周期以及零部件的生產(chǎn)周期。目前，我國現(xiàn)有的模具生產(chǎn)加工企業(yè)已經(jīng)多達(dá)數(shù)萬家，從事到模具相關(guān)行業(yè)工作人員多達(dá)數(shù)百萬人以上。其中沖壓模、注塑模具、壓鑄模具、其他模具等。在模具行業(yè)中以上各種類型的模具分別占50%、33%、6%、11%，可見沖壓模具的重要性。模具對先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展起到至關(guān)重要，如機(jī)床、汽車制造、食品包裝等。為整個行業(yè)服務(wù)提供支撐。其地位、發(fā)展將對提高產(chǎn)業(yè)有著重要的指導(dǎo)意義，另外模具的發(fā)展可以促進(jìn)一個地區(qū)形成產(chǎn)業(yè)集群。大概從1980年開始，通過中國沿海地區(qū)的迅速發(fā)展，我國的模具生產(chǎn)地點也向沿海地區(qū)轉(zhuǎn)移。到現(xiàn)在我國除少量的國有專業(yè)的模具生產(chǎn)外，其他的模具生產(chǎn)都是由這些企業(yè)生產(chǎn)。模具是特殊的基礎(chǔ)工藝裝備，在工業(yè)加工過程中有著非常重大的意義，模具的生產(chǎn)過程中是與其他先進(jìn)的精密制造控制系統(tǒng)、計算機(jī)、智能化裝備有著密切的聯(lián)系，已發(fā)展成為一項高新技術(shù)。模具的生產(chǎn)在提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料，簡化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)精密度方面具有明顯的優(yōu)勢。介于這些突出的優(yōu)點，諸如輕工、電子、汽車等行業(yè)的發(fā)展離不開模具工業(yè)。作為基礎(chǔ)工業(yè)，模具工業(yè)應(yīng)當(dāng)作為首要發(fā)展產(chǎn)業(yè)，才能夠使工業(yè)快速發(fā)展。模具水平的高低近似評判國家工業(yè)發(fā)展的高低標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著國家競爭力的發(fā)展高低。伴隨改革開放的步伐不斷前進(jìn)，國外先進(jìn)技術(shù)的涌入使得模具工業(yè)在國內(nèi)發(fā)展十分迅速。隨著建材、電子、汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展，沖壓模具行業(yè)占比將會越來越大，依此勢頭發(fā)展，沖壓模具有望處于整個模具行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位，尤其是電器行業(yè)。中國模具行業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，在許多方面仍存在很大差距。根據(jù)“十一五”發(fā)展模具工業(yè)的任務(wù)和目標(biāo)，中國模具工業(yè)應(yīng)努力解決發(fā)展中存在的問題，如供需不足，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不平衡等。工藝和設(shè)備水平低，配套不良，材料使用率不高，高水平技術(shù)人員嚴(yán)重不足，工人專業(yè)性欠缺，缺乏高檔產(chǎn)品市場。到目前為止還是有部分超精密的模具需要進(jìn)口，所以后續(xù)我國的模具工業(yè)需要向精密、高效、高質(zhì)、功能全面的方向繼續(xù)加大開發(fā)力度，并在良好的市場環(huán)境中繼續(xù)發(fā)展壯大。1.3.2國外研究情況雖然中國的模具工業(yè)獲得了顯著的成就，但與世界上其他發(fā)達(dá)國家比較起來還有很長的路要走。例如，高精密產(chǎn)品加工的比例很小，與發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平存在很大差異，具備CAD/CAM/CAF應(yīng)用能力的人才缺乏，因此許多高精度模具仍然從國外進(jìn)口。發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)在全世界上處于領(lǐng)先地位。在制造業(yè)非常發(fā)達(dá)相對較為發(fā)達(dá)的國家，模具業(yè)也很繁榮。近年來，國外開發(fā)的高速銑削加工技術(shù)與普通的切割比較起來，具有加工效率高、精密度高、產(chǎn)品表面品質(zhì)好、受熱變形明顯降低、可加工材料的硬度高的優(yōu)點。現(xiàn)在它的發(fā)展正在與計算機(jī)相互結(jié)合使模具生產(chǎn)更加的智慧，敏捷而快速。為了滿足以后的工業(yè)4.0的發(fā)展需要，國外正朝著復(fù)雜、大規(guī)模、精確的方向發(fā)展。大型高精度模具加工與智能電腦控制系統(tǒng)相結(jié)合，滿足工業(yè)快速工業(yè)3.0的需求。國外的逆向工程技術(shù)和快速測量的發(fā)展也比較先進(jìn)，通過物理掃描表面處理和獲取三維數(shù)據(jù)將物理對象轉(zhuǎn)換為三維CAD建模，然后獲得數(shù)據(jù)模型。目前，國外模具產(chǎn)品的緊密度很好，在世界范圍內(nèi)占有十分重要的作用，而我國高精密模具產(chǎn)品相對較弱，需要快速發(fā)展。所以國內(nèi)模具行業(yè)，一方面需要增強(qiáng)模具產(chǎn)品的精密度，另一方面需要減少生產(chǎn)成本，減低能源消耗，并在大模具的方向發(fā)展迅速。1.4冷沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)關(guān)于沖壓模具產(chǎn)品的設(shè)計和制造，必須從以下幾個方面更加全面系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。第一，需要掌握不同金屬材料所具備的性能，了解各種適合冷沖壓工藝的工件材料，熟悉其基本代碼、化學(xué)性能、物理性能、加工性能、使用性能、塑性性能和化學(xué)成分等。同時還需要了解材料的各種加工性能，如拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、剪切力等。第二，了解沖壓的一些基本原理，如簡單的沖壓模具成形原理、落料沖壓成形原理、拉深模、連續(xù)模沖壓加工原理以及另外的比較特殊模具加工。第三，了解沖模的制造工藝及各種設(shè)備之間的應(yīng)用。包括車床車削、銑床、CNC加工、EDM、線切割機(jī)加工、鉗工攻絲、安裝、模具的保存等。同時也許需要學(xué)習(xí)一些加工的技術(shù)，包括熱處理、表面處理等。第四，學(xué)習(xí)分析模具產(chǎn)品設(shè)計過程中相應(yīng)數(shù)據(jù)如何計算，列入沖壓變形過程的分析，分析沖壓件的可加工性。如果是大型連續(xù)模，也可以合理安排不同的工藝。還需要學(xué)習(xí)計算沖裁間隙，計算和確定邊緣值，計算壓力中心，檢查凸凹模具的產(chǎn)品成型的相應(yīng)尺寸。第五，學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)計軟件的應(yīng)用，類似于AutoCAD這一類的二維設(shè)計軟件，但在實際繪圖過程中，默認(rèn)設(shè)置的CAD軟件不能很好的完成我們的設(shè)計工作，在使用過程中，還必須安裝一些插件，來滿足我們的設(shè)計需要，如調(diào)優(yōu)取?？蛳到y(tǒng)，取標(biāo)準(zhǔn)件等。如果涉及大型模具，我們通常會設(shè)計三維模具圖，因為三維圖能夠更加之光的表達(dá)我們的設(shè)計目的。設(shè)計過程中常用的三維制圖軟件包括ug、proe、solidwork等。想要達(dá)到我們的設(shè)計要求，精通二維和三維軟件是必不可少的。第六，研究沖壓模具和沖床生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)知識，了解如何使用沖床，如果通過設(shè)置相關(guān)工藝參數(shù)來指導(dǎo)實際過程的沖壓模生產(chǎn)。1.5課題來源與意義在本課程設(shè)計任務(wù)中，我選擇了保持支架零件的復(fù)合模具設(shè)計，通過此次畢業(yè)設(shè)計，可以回顧我在大學(xué)的學(xué)習(xí)到的知識，全面反映設(shè)計水平。通過對該沖壓件的分析，明確其技術(shù)規(guī)則，同時通過一些列的計算和分析，得出相應(yīng)模具的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，通過AUTOCAD軟件，以二維設(shè)計圖的形式呈現(xiàn)出來，結(jié)合理論知識與實際應(yīng)用，對保持支架模具設(shè)計和生產(chǎn)有著非常中亞ode現(xiàn)實意義。另外保持支架復(fù)合模具的設(shè)計能夠加深我對模具知識的理解，提高模具的設(shè)計能力，能夠?qū)舅鶎W(xué)付諸于實踐，在碰到設(shè)計難題時，能夠利用理論所學(xué)進(jìn)行解決。通過獨立自主的完成全套模具設(shè)計，加強(qiáng)了對沖壓模具的理解和設(shè)計，相關(guān)經(jīng)驗得以積累，操作能力增強(qiáng)，更好的在實踐中完成相關(guān)工作。保持支架的材料是SPEC鋼，SPEC鋼屬于碳素鋼，考慮其材料性能應(yīng)當(dāng)采用沖壓成型。首先，采用沖壓成型，生產(chǎn)成本較低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)的制品，同時由于沖壓成型的效率高，成本低，使其在產(chǎn)品研發(fā)中具有絕對的優(yōu)點，同時與個性化定制技術(shù)的應(yīng)用生產(chǎn)相契合。鑒于此類優(yōu)勢，能夠促進(jìn)沖壓成型技術(shù)的飛速發(fā)展，個性化產(chǎn)品的生產(chǎn)，開發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品。本論文是對保持支架復(fù)合模及其他各個成型零件的工藝進(jìn)行設(shè)計，在整個設(shè)計過程中，通過借閱相關(guān)轉(zhuǎn)移圖書、查找參考文獻(xiàn)、學(xué)習(xí)各個設(shè)計軟的使用等，讓我對沖壓模具設(shè)計的能力有了極大的提升，加強(qiáng)了沖壓相關(guān)工藝的選擇能力，在解決和改善工藝的時候，使得自己的沖壓模改進(jìn)能力、二維設(shè)計能力、模具相關(guān)參數(shù)的計算能力都得到了極大提升。本次畢業(yè)設(shè)計的完成，能夠?qū)⒋髮W(xué)中所學(xué)各種知識得以運(yùn)用，獨立完成沖壓模具的研究設(shè)計，對設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題能夠及時得到解決，對我來說意義非凡。第二章Dynaform分析2.1Dynaform軟件簡介目前隨著計算機(jī)技術(shù)行業(yè)的發(fā)展越來越快，已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)中，沖壓成形有限元數(shù)值模擬技術(shù)也越來越成熟，一些科研機(jī)構(gòu)以及先進(jìn)的企業(yè)慢慢的講其用在汽車結(jié)構(gòu)中繁雜的的零件沖壓成形的研究分析中。然而，板料沖壓成形的加過工序中有其特殊性，主要體現(xiàn)在沖壓加工對壓邊力摩擦力算法與回彈具有非常高的需求，必須通過特定的模擬軟件對其進(jìn)行模擬才能確保最終的產(chǎn)品符合我們的要求。這些軟件主要包括Dynaform、autoform、pamstamp等[1]。該軟件使用過程中分為前處理階段和后處理階段，在前處理階段生成軟件成形仿真的模型以及其他相關(guān)的準(zhǔn)備工作。后處理（EtaPosProcess）我們可以通過CAD軟件對圖形進(jìn)行輸出，以至我們能夠更加直觀的分析仿真結(jié)果?；贒ynaform模具設(shè)計過程如圖2-1所示[4]。圖2-1CAE分析流程圖在現(xiàn)實的加工過程中，沖壓模具制造的瓶頸通常情況下產(chǎn)品本身的設(shè)計從周期過長eta/Dynaform針對該情況具有很好的處理方案，它可以模擬模具設(shè)計開發(fā)的全部過程，所以就能夠很大程度上減低產(chǎn)品的調(diào)試時長、減少加工成本。此外可以真實的反映沖壓成型的4個階段，包含壓邊、拉延、回彈和級進(jìn)成型。通過該軟件的模擬，能夠讓設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計之前對其可行性進(jìn)行分析把握。2.2保持支架工藝設(shè)計及CAE模擬仿真一般情況下，沖壓模具設(shè)計的傳統(tǒng)方式都是通過技術(shù)人員的長時間積累出來的經(jīng)驗來進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試的。通常，調(diào)試時會發(fā)生起皺、拉裂、回彈等缺陷，必須通過多次的調(diào)試和修模才能達(dá)到生產(chǎn)的要求，這個過程時間長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。該論文利用Dynaform軟件對整個支架的沖壓加工過程進(jìn)行計算機(jī)模擬，對加工過程中可能的情況進(jìn)行分析，指導(dǎo)加工生產(chǎn)。2.3沖壓成型工藝分析2.3.1零件結(jié)構(gòu)特點和變形分析本文是對保持支架零件沖壓工藝優(yōu)化分析，該支架具有形態(tài)較為復(fù)雜，尺寸大的特點，對于該類型的產(chǎn)品，在設(shè)計過程中，最好是通過單次拉延的過程中將所有的形態(tài)全部成型。如果通過多次拉延，則沒辦法確保產(chǎn)品的形態(tài)的均一性。所以本文重在對該零件的沖壓成形工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)定及優(yōu)化，從而為生產(chǎn)出高質(zhì)量和精度的沖壓模具提供理論指導(dǎo)。圖2-2所示為保持支架零件圖，此零件材質(zhì)是SPCE（該才材質(zhì)的屈服強(qiáng)度是140～240Mpa，抗拉強(qiáng)度大于等于270MPa），料厚2mm，斷后伸長率不小于36%，屬于大批量生產(chǎn)的沖壓件。在零件表面上存在不共面的邊。且在零件的表面區(qū)域存在不同高度差。通過對該零件的特點進(jìn)行分心，可以初步判斷出其加工流程，通過一次拉延成形后，形成中間的大孔，然后再翻邊成型中間的大圓的立壁部分，最后再修邊。圖2-2保持支架零件數(shù)模2.3.2網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分一方面它是Dynaform進(jìn)行有限元建模時非常重要的一步，另一方面他也是進(jìn)行模擬分析的基礎(chǔ)。它的形式與質(zhì)量直接影響到CAE計算的精度和速度。一般情況隨著網(wǎng)格的數(shù)量的增加，計算的精度會提高，但是計算的規(guī)模會加大，那么我們在進(jìn)行劃分網(wǎng)格等過程中必須要全面考慮所有的影響因素。此外需要不同位置采取不同的網(wǎng)格劃分，用來適應(yīng)計算數(shù)據(jù)的分布特點[6-7]。要建立起合理的有限元分析模型，在網(wǎng)格劃分中要考慮如下問題[8]：（1）單元網(wǎng)格數(shù)量該因素直接對計算精度與速度造成影響。通常來說，數(shù)量越多，精度越高，速度越慢。數(shù)量越少，精度越低，速度越快。（2）單元網(wǎng)格密度對于型面復(fù)雜的零件或者零件中性面復(fù)雜的區(qū)域來說，需要有高精度要求在區(qū)域內(nèi)，網(wǎng)格的密度就可以適當(dāng)?shù)拇?，而在型面不?fù)雜的區(qū)域，也就是不需要高精度要求的區(qū)域，網(wǎng)格的密度可以適當(dāng)?shù)男∫恍?。?）單元網(wǎng)格大小該數(shù)值是需要通過所分析的沖壓零件外形、結(jié)構(gòu)來確定，在建立模型過程中可以對不同位置的選取不同的網(wǎng)格大小。（4）坯料網(wǎng)格劃分要求在有限元模擬金屬板材的沖壓變形過程中，坯料處于塑性變形狀態(tài)且由于零件的形狀各異，需要按照工藝要求合理設(shè)置坯料單元網(wǎng)格的數(shù)量、密度、大小和形狀。通常選取的原則是單在確保零件的精度的條件下盡可能的少的劃分，這樣可以縮短模擬時長。針對一些變形量大和變形位置復(fù)雜的零件需要適當(dāng)?shù)谋３种Ъ軉卧W(wǎng)格密度，增大精密度。（5）模具網(wǎng)格劃分要求有限元模擬金屬板材沖壓變形過程中模具網(wǎng)格的劃分必須精確的表達(dá)模具表面的空間形狀，以及與毛坯料網(wǎng)格劃分相互匹配。模具網(wǎng)格的細(xì)化需要與毛坯料網(wǎng)格劃分相適應(yīng)，保證接觸的位置相互吻合，提高接觸分布的精確程度。綜上所述，結(jié)合保持支架零件的大小以及圓角半徑，設(shè)置網(wǎng)格尺寸為12mm，如下圖。圖2-3零件網(wǎng)格劃分2.3.3沖壓方向的選定在Dynaform建模時，首要任務(wù)是要選取合適的沖壓方向，必須保證沖壓件在沖壓方向上無負(fù)角，這樣才可以生產(chǎn)出符合要求的零件。沖壓方向的選取主要有幾個原則[9]：1、必須確保凸?？梢匀窟M(jìn)入凹模，確保具有較好的貼模性；2、盡量使拉深深度最小；3、確保壓料面進(jìn)料阻力一致；4、選擇合適的拉延方向，其目的是以防產(chǎn)品外表具有沖壓缺陷；一般的沖壓件的沖壓方向定義為Z軸的負(fù)方向，本文使用Dynaform中自動沖壓方向選擇合理的沖壓方向，如圖2-4所示（綠色代表無沖壓負(fù)角）：圖2-4沖壓方向及其壓負(fù)角檢查2.3.4板料尺寸的選定在實際生產(chǎn)中材料利用率無疑是工藝制定的重中之重，在工藝制定前期，對板料尺寸的精確選定對后期的調(diào)整也尤為關(guān)鍵。軟件的工程模塊能夠根據(jù)沖壓件的材質(zhì)和厚度進(jìn)行迭代反算來獲得板料的輪廓線，在輪廓線的基礎(chǔ)上加上一定的工藝余量（壓料區(qū)）就可以初步確定板料尺寸值。通過該模塊初步估算板料外形尺寸如圖2-5所示。圖2-5零件展開邊界輪廓線根據(jù)保持支架的零件展開輪廓線，該零件最佳的板料為落料然后進(jìn)行成型。坯料初步如圖2-6所示。圖2-6坯料網(wǎng)格模型及其尺寸2.3.5工藝補(bǔ)充設(shè)計工藝補(bǔ)充是拉延零件產(chǎn)品設(shè)計中必不可少的一個步驟，一方面他是實現(xiàn)拉深的條件，另一方面也是加大變形和剛度的彌補(bǔ)，工藝補(bǔ)充的優(yōu)劣對成型以及后續(xù)工藝都有明顯的影響。過多的工藝補(bǔ)充將增加材料的消耗。因此，在滿足拉延條件的情況下，盡量減少工藝補(bǔ)充部分。設(shè)計原則如下：（1）拉深深度盡量淺（2）盡量采用垂直修邊（3）定位必須可靠（4）滿足拉深變形條件2.4保持支架全工序建模及成形性分析2.4.1零件材料參數(shù)保持支架使用的材料是SPCE材料，厚度為2mm，各項參數(shù)見下表，真實應(yīng)力應(yīng)變曲線見圖2-8。表2-1SPCE材料各項參數(shù)項目參數(shù)密度（t/mm3）7.85E-09楊氏模量（MPa）207000泊松比0.28屈服強(qiáng)度（MPa）140～240抗拉強(qiáng)度（MPa）270硬化指數(shù)n0.247各向異性指數(shù)R001.88R451.4R902.33圖2-8SPCE應(yīng)力應(yīng)變曲線2.4.2主要工序參數(shù)設(shè)定本文采用單工位多工步的有限元模擬方法，拉延工序為雙動拉延模式。即：凹模（die）和壓邊圈(binder)在下，凸模(punch)在上。模具運(yùn)動包括兩個工序：一個是壓邊工序（closing），另一個是拉延工序（drawing），壓邊工序是凹模、凸模保持不動，壓邊圈向Z-方向運(yùn)動，壓住板料；拉延工序是凹模和壓邊圈保持不動，凸模向Z-運(yùn)動，直到凸模、凹模兩者閉合，完成翻孔成型工序。設(shè)置模具運(yùn)動速度，設(shè)定虛擬沖壓速度凹模與壓邊圈閉合速度為2000mm/s（默認(rèn)值），凹模與凸模閉合速度為5000mm/s（默認(rèn)值），壓邊力為500000N（默認(rèn)值)。利用Dynaform對保持支架零件的各個工序進(jìn)行建模。2.4.3壓邊力壓邊力主要有兩種方式提供，一是由頂桿提供，二是由氮氣彈簧提供，通常情況下后者比前者穩(wěn)定可靠。通過控制壓邊力，可以控制板料在變形時的流動，從而使板料達(dá)到預(yù)期的變形目的[10]。所以壓邊力對板料在拉延成形過程中拉延缺陷產(chǎn)生有直接的影響。2.4.4摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)是指板料和壓邊圈之間產(chǎn)生摩擦力的大小，對產(chǎn)品的成型品質(zhì)有重要的影響，太高或太低均對板料成形平直有影響，太高會導(dǎo)致拉伸過程中出現(xiàn)裂縫，太低會引起起皺。本論文確定的系數(shù)值是0.125（Dynaform系統(tǒng)默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)鋼摩擦系數(shù)）。2.4.5模具間隙在沖壓模具加工生產(chǎn)時，間隙過大會引起起皺、破裂現(xiàn)象，間隙過小則會限制板料的流動，造成產(chǎn)品品質(zhì)減低，參考羅志敏[13]研究論文，該論文選取間隙值為料厚的1.1倍。定義完成之后，工具的相對位置如圖所示：OP10壓邊圈OP10凹模OP10凸模板料OP10壓邊圈OP10凹模OP10凸模板料圖2.9拉延工具初始位置圖2.5初步求解計算及后處理2.5.1求解計算參數(shù)設(shè)置保持支架有限元模型及必要的求解參數(shù)設(shè)定完畢后，對工具運(yùn)動過程進(jìn)行動畫演示后，然后對保持支架的Dynaform有限元模型進(jìn)行求解計算，由于各項沖壓參數(shù)未進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，只是為了接下來的優(yōu)化分析提供參考，所以在精度上沒必要太高，所以選擇自適應(yīng)網(wǎng)格（adaptivemesh）等級為3（回彈分析是設(shè)置為4）。Dynaform中自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)可以對板料的網(wǎng)格進(jìn)行重新劃分，以提高準(zhǔn)確度，當(dāng)板料隨著模具變形時，與模具接觸的圓角及復(fù)雜曲面區(qū)域被劃分為更細(xì)更小的網(wǎng)格來滿足變形的需求，以提高計算精度。提交運(yùn)算后，求解器以DOS窗口顯示計算運(yùn)行狀況，由于采用了自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)，在計算進(jìn)行的過程中，板料的網(wǎng)格會被不斷的重新細(xì)劃分，所以DOS界面提供的計算估算時間是不準(zhǔn)確的。求解計算的時間隨著自適應(yīng)網(wǎng)格劃分等級增大而增大，當(dāng)然計算的時間還與初始板料劃分的大小、板料單元格數(shù)目、CPU數(shù)量和運(yùn)算內(nèi)存大小等有著直接的關(guān)系。2.5.2后處理在后處理過程中，成形極限圖可以更加直觀的對可能存在的缺陷進(jìn)行呈現(xiàn)，我們能夠通過對成形極限圖的分析，得知產(chǎn)品的成型品質(zhì)。本論文所采用成形極限圖中包含安全狀態(tài)、破裂狀態(tài)、破裂危險點、起皺趨勢區(qū)域、起皺區(qū)域、嚴(yán)重起皺區(qū)域和拉伸不足區(qū)域，這樣能夠很容易的預(yù)測出產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷。通過由Dynaform后處理的保持支架FLD圖2-10所示，可以看出，保持支架在拉延的過程沒有發(fā)生破裂。在零件的區(qū)域上還有大量的起皺區(qū)域和成型不完全區(qū)域，要想消除這些區(qū)域需要在模具調(diào)試階段添加拉延筋來實現(xiàn)。圖2-10保持支架FLD圖圖2-11保持支架FLD局部放大圖如圖2-12所示，由在Dynaform后處理得到的保持支架厚度減薄率等值圖可以得出，保持支架零件的局部拉裂處的減薄率為15.4%。拉延成型分析時該處無破裂的，滿足零件生產(chǎn)要求。圖2-12保持支架厚度減薄率第三章零件初步計算3.1工件圖信息工件圖:如圖3-1材料：料厚：生產(chǎn)數(shù)量:大批量表面不平整度小于等于0.15SPEC是作于沖壓的鋼材。是一種韌性和強(qiáng)度都不錯的材料，容易拉伸，翻邊，彎曲等。可以用于儀表板，儀表面，駕駛室蓋以及其他零部件的生產(chǎn)加工。圖3-1保持支架零件圖3.2計算毛坯尺寸由零件圖可以知道零件的外圓直壁部分有一個小的凸臺，這個凸臺只能夠通過切除零件的凸緣來獲得，所以零件凸緣未切邊的形狀如圖2-1所示：圖3-2未切凸緣前的零件尺寸3.2.1翻邊尺寸計算計算毛坯尺寸需要先計算好零件翻邊前的半成品零件的尺寸。零件的中心線位置的直徑為，高度尺寸為。根據(jù)翻邊尺寸的計算公式，可以知道零件的翻邊的高度為:所以零件的翻邊系數(shù)K為：式中：——翻邊系數(shù)；——翻邊高度；——翻邊位置圓角半徑；——材料厚度；即零件的翻邊高度時：零件翻邊前的底孔直徑的計算公式：式中：——翻邊系數(shù)；——翻邊前底孔的直徑；所以計算得零件翻邊前的底孔直徑為：所以零件直徑為170mm的位置翻邊前的尺寸為：圖3-3翻邊前的零件的尺寸通過面積相等計算零件中間展開形狀：圖3-4零件中間圓面積計算示意圖零件反拉伸部分面積與圖3-4所示的零件形狀相近計算,它的計算公式為：將圖3-5中的數(shù)據(jù)代入公式可知:通過面積相等計算出零件中間部分展開零件圖如圖2-4所示：圖3-5零件落料拉伸沖孔示意圖3.2.2零件的修邊余量因為拉深材料的厚度的影響而且沖壓材料的各向異性的不同再加上模具間隙以及拉伸時的摩擦阻力的不一一樣和條料在送進(jìn)時的定位的偏差，拉伸后的零件可能會出現(xiàn)褶皺。為得到光滑平整的沖壓件，在拉深件的設(shè)計過程單子就必須要追加一個修邊的工序。圖2-2可知零件為有凸緣的拉伸零件，零件的拉伸高度為（按中心線計算），直徑（按中心線計算）；零件的凸緣的直徑；所以可以計算出查表3-1可知ΔR=5.5mm。表3-1有凸緣零件切邊余量ΔR（mm)所以零件未修邊的形狀如圖3-6所示：圖3-7零件未修邊前的形狀3.3計算毛坯尺寸在拉深模具進(jìn)行拉伸的時后，雖然有時候零件的材料厚度會有些許的改變，但是在一般情況下生產(chǎn)出來的零件的厚度尺寸時恒定不變的，則在計算拉伸零件的毛坯尺寸的時候不需要考慮零件的厚度的變化，所以我們可以通過零件拉伸前后的面積不變的原則來計算零件的毛坯的尺寸。由零件圖2-3所知零件為正反拉伸的兩個個體所組成的，我們可以先計算胚料大概的直徑，根據(jù)面積相等的原則可以知道圓形胚料的直徑與面積之間的關(guān)系:即由于零件的胚料形狀復(fù)雜我們可以將零件拆成兩個與零件尺寸近似的個體計算：零件的形狀如圖3-8所示：圖3-8零件拉伸形狀零件反拉伸部分面積與圖2-5所示的零件形狀相近計算,它的計算公式為：將圖2-4中的數(shù)據(jù)代入公式可知:所以零件的表面積：由公式：可知綜合考慮最終選擇零件的胚料的直徑為：3.4計算拉深次數(shù)零件的凸緣直徑與拉伸位置的直徑比dt/d=221mm/192.5mm=1.14≤1.4,所以拉伸零件屬窄凸緣筒形件零件的相對厚度：==0.35%零件的理論拉伸系數(shù)：零件的相對高度：通過零件的相對厚度由表3-2查得m=0.53~0.45表3-2帶凸緣筒形件第一次拉深的最大相對高度h/d凸緣相對直徑dt/d毛坯的相對厚度t/D×100≤2～1.5＜1.5～1.0＜1.0～0.6＜0.6～0.3＜0.3～0.15≤1.1

＞1.1～1.3

＞1.3～1.5

＞1.5～1.8

＞1.8～2.0

＞2.0～2.2

＞2.2～2.5

＞2.5～2.8

＞2.8～3.00.90～0.75

0.80～0.65

0.70～0.58

0.58～0.48

0.51～0.42

0.45～0.35

0.35～0.28

0.27～0.22

0.22～0.180.82～0.65

0.72～0.56

0.63～0.50

0.53～0.42

0.46～0.36

0.40～0.31

0.32～0.25

0.24～0.19

0.20～0.160.70～0.57

0.60～0.50

0.53～0.45

0.44～0.37

0.38～0.32

0.33～0.27

0.27～0.22

0.21～0.17

0.17～0.140.61～0.50

0.53～0.45

0.48～0.40

0.39～0.34

0.34～0.29

0.29～0.25

0.23～0.20

0.18～.15

0.15～0.120.52～0.45

0.47～0.40

0.42～0.35

0.35～0.29

0.30～0.25

0.26～0.22

0.21～0.17

0.16～0.13

0.13～0.10最小極限拉深系數(shù)45小于實際拉深系數(shù)0.74，進(jìn)而拉深可以一次拉深就完成。3.5確定沖裁工藝方案下面針對具體的零件技術(shù)要求進(jìn)行工藝分析：如圖2-1所示，按照零件的形狀可以知道，這次設(shè)計工序有上，分別是落料工序，沖孔工序還有拉伸工序，反拉伸工序以及翻邊工序和修邊工序等，這幾個都是常見的沖壓成型工序，拉伸一般出現(xiàn)在塑性比較好的材料使用，比如黃銅,SPEC鋼等，落料沖孔各種材料都適用，本次按照要求對這幾個工序進(jìn)行3個方案對比，進(jìn)行擇優(yōu)處理。設(shè)計方案一：所有的加工工序都是分開沖裁，每次生產(chǎn)一個工序，一套模具，這樣需要6套模具。這種稱為單工序模生產(chǎn)。設(shè)計方案二：這幾個工序全部在一套模具里面進(jìn)行生產(chǎn)，通過一個料帶全部將他們連起來，然后一步步送料。這個叫做級進(jìn)模生產(chǎn)。設(shè)計方案三：將模具的落料以及落料沖孔和拉伸的工序復(fù)合沖壓，再將零件的反拉伸和翻邊工序以及修邊工序復(fù)合，采用兩套復(fù)合模具的沖裁的方式。查找相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行方案比較：第一種方案首先排除，因為需要6套模具，這樣成本明顯太高，浪費資源，而且本次零件并不復(fù)雜，完全沒有必要分開一步步?jīng)_裁。第二種方案是級進(jìn)模，因為本次零件帶拉伸，拉伸一般都不進(jìn)行級進(jìn)模，因為最后切邊切不平整，最終還是要加一套模具進(jìn)行切邊，而且級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度也很難保證，本次也不采用此案。第三種只需2副模具，這種方案比較適合本次設(shè)計的零件，一般復(fù)合模精度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。根據(jù)零件形狀，,所以零件可以采用復(fù)合模具加工的；因此，為了提高生產(chǎn)效率，降低勞動力，綜合以上分析，采用方案三比較科學(xué)。3.6排樣方案的確定在沖壓時，降低廢品比例是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)的關(guān)鍵性指標(biāo)。排樣是指將沖壓零件放置在條帶或板材上的排列方法或者布局方式。通過優(yōu)化派樣方式能夠有效的減少生產(chǎn)過程中的材料消耗，同時也可以夠提高生產(chǎn)效率。優(yōu)化排樣方式是降低生產(chǎn)成本的最好方法。特別是在大批量的生產(chǎn)任務(wù)中，合理使用材料的經(jīng)濟(jì)價值更加明顯。為了確保零件在最小原材料消耗和最大生產(chǎn)效率的情況下能夠滿足技術(shù)需求，需要同時兼顧生產(chǎn)操作方便、使用壽命長、生產(chǎn)成本低、車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)等因素。根據(jù)材料使用的合理情況，條帶布置方法有下列三類：（1）有廢料排樣：沖片與帶料之間、沖件和沖片之間有磨邊廢料，沖件的大小由沖模來決定。該方式保證精密度好、使用壽命長，但存在的缺點是材料消耗量大，損失高。（2）廢料少排樣：沖片與沖片之間或沖片與帶料之間只留邊值。這種排樣方式材料的使用率較高，廢料少。但是這種受到修邊條的品質(zhì)和定位誤差的影響，沖裁位置的質(zhì)量稍差，容易將加工過程中產(chǎn)生的邊緣毛刺帶進(jìn)間隙，對模具的使用時間存在非常大的影響。（3）無廢料排樣：沖裁件與沖裁件之間或沖裁件與沖裁條之間無重疊，并沿直線或曲線切成一個下料片。沖壓件品質(zhì)差、壽命短，但利用率高。采用廢料少或無的布局方式，可以簡化模切結(jié)構(gòu)，減少沖裁力，提高材料利用率。但是由于生產(chǎn)過程中單側(cè)受力，由于受力不均勻情況存在，不僅會加劇模具磨損，減少模具的使用時長，還會對坯料的橫截面質(zhì)量造成影響。本論文綜合考慮沖壓件的形狀、尺寸和材料，選擇有廢料的排樣方式。3.7搭邊選取在排樣設(shè)計的過程中，產(chǎn)品與產(chǎn)品側(cè)邊之間的預(yù)留厚度稱做邊緣。其目的是補(bǔ)償由定位造成的誤差，確保帶料具備較好的剛度，保證沖壓質(zhì)量和送料方便。如果邊緣太寬，則浪費材料；如果邊緣太窄，則會導(dǎo)致邊緣斷裂或翹曲。它可能在沖壓過程中被拉掉，或者有時會被拉進(jìn)模具的間隙，損壞模具邊緣。從而影響模具使用時間。條料搭邊值的大小與以下幾點存在關(guān)聯(lián)：1材料的加工性能。堅硬材料可適當(dāng)減小，柔軟材料需增大。2工件的形狀和尺寸。當(dāng)尺寸較大或形狀尖銳復(fù)雜時，邊緣要大。3材料厚度。厚材料邊值需取較小值。4進(jìn)料方式和擋料方式。手動送料和側(cè)板壓接的搭接接頭的值可以取較小值。表2.3最小工藝搭邊值由表2.3確定搭邊值。根據(jù)零件的形狀，將兩個零件之間的邊緣值作為，并將側(cè)邊緣值設(shè)定。3.8進(jìn)給步距，帶寬和板間距計算3.8.1送料步距進(jìn)給步距（S）是片材在兩個坯料之間沿進(jìn)給方移動的長度，該數(shù)值與下料構(gòu)件的相應(yīng)部分的寬度加工件的邊緣值a相等，即為：3.8.2條料寬度和板料間距計算條料寬度計算公式如下：通過上訴計算能夠繪制零件排樣圖，如下圖所示：圖3-9排樣圖3.8.3材料利用率計算下式為一個部距的材料利用率計算公式：其中：在此情況下，零件材料利用率為75.97%第四章沖壓工藝的計算4.1凸、凹模刃口尺寸及公差計算沖頭邊緣和模具邊緣的尺寸會直接影響沖裁件的尺寸和精度。凸模與凹模的邊緣部分的尺寸實現(xiàn)合理的沖裁間隙。在確定制造公差和模具邊緣尺寸時，需要考慮以下三個原則：1、模具的磨損決定了沖裁部分的尺寸，沖頭的尺寸也決定了沖裁部分的尺寸?？紤]到?jīng)_頭和沖模在沖壓時的磨損，在設(shè)計沖頭和模具的邊緣尺寸時，當(dāng)參考零件的邊緣尺寸在磨損后變大時，參考零件邊緣的標(biāo)稱尺寸應(yīng)該更小。當(dāng)參考葉片的尺寸在磨損后減小時，參考葉片的標(biāo)稱尺寸應(yīng)該大于工件的標(biāo)稱尺寸。這種情況下才能獲得參考部件的切削刃尺寸。當(dāng)沖頭發(fā)生一定的磨損時，機(jī)器仍然可以沖出合格的零件。在計算模具邊緣的生產(chǎn)公差時，一方面需要確保合理的間隙值，另一方面還必須保證產(chǎn)品的精度。因此，我們需要計算凹模、凸模的邊緣公差和尺寸。沖裁圓形過濾器蓋的方式可以相互轉(zhuǎn)換的，該沖裁方法易于批量生產(chǎn)，主要用于沖裁零件，具有標(biāo)準(zhǔn)化的形狀和簡單的結(jié)構(gòu)。2、沖裁零件時，由于模具邊緣的尺寸與沖裁零件的表面尺寸幾乎相同，因此第一步是確定模具邊緣的尺寸，另一個原因是零件的尺寸會隨著模具邊緣因磨損而增加而增加。也就是說，根據(jù)模具邊緣的尺寸，確保合格零件的沖裁。對于沒有標(biāo)簽的公差，它是根據(jù)IT14水平計算的。沖裁模邊雙面間隙：《沖壓工藝學(xué)》中表2-3落料刃口尺寸計算沖壓成型制造公差可以選擇IT12精度，沖裁尺寸為：，表4.1規(guī)則形狀凸、凹模的制造偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差～1818～3030～800.0200.0200.0250.030120～180180～1600.0300.0400.04580～1200.0250.035160～360360～500500～8000.0350.0400.0500.0500.0600.070按表3.1可知校核間隙：+=0.035+0.05=0.085校核間隙：｜｜+｜｜≤，所以零件的制造公差符合零件的加工要求。式中因數(shù)值是通過《沖壓工藝學(xué)》表2-13查詢的到：，=0.52按IT12級選取。2、沖孔凸、凹模計算式中因數(shù)由《沖壓手冊》表2-13查得：，按IT12級選取。對于沖孔尺寸的計算我們首先要確定零件的凸模的刃口尺寸，再通過凸模尺寸來計算凹模的刃口尺寸，因此在這種情況下凸模的基本尺寸會比較靠近零件偏差的最大值，所以沖孔尺寸的凸模制造公差為正公差，凹模的制造公差為負(fù)公差。磨損系數(shù)查《沖壓手冊》x=0.5，工件公差按IT13級選取。沖孔（）查標(biāo)準(zhǔn)公差表表知=0.43、在拉深過程中，拉深凹模與凸模的單邊間隙以決定，凸凹模制造公差，以IT精度為12，對于拉深尺寸，確定，工件內(nèi)部的尺寸為：4、對于圓翻邊零件，在設(shè)計時，應(yīng)該選擇合適的間隙值，因為一旦凸凹模之間的間隙太低，那么加工過程中摩擦力會增大，翻邊力大。翻邊模的半徑對材料變形的影響較小，通?？梢缘扔诠ぜ膱A角半徑。其中，R為凹形=3mm。翻邊沖頭是凸凹模，它既是沖頭又是翻邊模。因此，凸凹模的邊緣被沖出，外徑為圓形，R凸=2mm。如果保持支架翻轉(zhuǎn)后對工件的形狀和尺寸沒有特殊要求，凸模和凹模之間的間隙可能等于或略大于坯料的厚度，間隙較大，因此所需的保持支架力小。如果工件在保持支架翻轉(zhuǎn)后需要垂直于孔壁和端面，模具的單邊間隙值應(yīng)小于坯料的厚度?？筛鶕?jù)教科書6-8選擇車削模具，在坯料拉出后保持支架的單面間隙結(jié)果為為Z／2＝2.0mm，Z＝4.0mm。根據(jù)凸凹工作件拉深的原理，確定了保持支架尺寸和模具邊緣尺寸的計算。通過未填滿公差尺寸的極限偏差，考慮保持支架和凹模邊緣尺寸，并要求內(nèi)部尺寸（設(shè)計要求內(nèi)部尺寸），因此根據(jù)沖頭尺寸，根零件標(biāo)注的精度計算，即，4.2計算工藝力、初選壓力機(jī)4.2.1計算落料拉伸沖孔模具工藝力（1）落料力零件展開長度和使用材質(zhì)的厚度、性能與落料力相互間存在非常大的聯(lián)系：當(dāng)用平刃沖裁的時候，其落料力為：式中：因此，該零件的落料力為：零件的沖翻邊底孔的力（2）卸料力通常，在從板料上切下坯料之后，零件將被卡在模具中，剩余的材料將卡在沖裁材料的坯料上，并且材料將從沖頭上移除。該力稱為板料的卸料力。零件的形狀和尺寸，使用材料的厚薄，模具與間隙，材料的加工性能都是影響卸料力的重要因素。計算上述力的公式為：式中：是0.05。（3）推件力根據(jù)材料厚度，取凹模的高度h=6（mm），則，進(jìn)而推件力為：式中： ，為0.055。（4）拉深力加工過程中的拉深力是動態(tài)的，會隨著凸模的路徑變化而改變，主表圖如下圖所示。圖4-1拉深力變化的曲線示意圖拉伸力的計算公式：K=0.33；（5）壓邊力加過過程中，若壓邊力過大則可能致使零件被撕裂，若過小會致使產(chǎn)品零件邊壁有褶皺，所以加工過程中選擇適當(dāng)?shù)膲哼吜κ鞘种匾?。查詢《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》表4—26可以知道：；；=所以落料正拉伸沖壓模具的總沖壓力為：4.2.2初選壓力機(jī)壓力機(jī)大小通過沖壓工藝所需的變形力來決定的。所以應(yīng)該選擇的壓力機(jī)的公稱壓力，應(yīng)該取為1.4。公稱壓力是：因此初選開式壓力機(jī)1250KN。4.2.3計算修邊拉伸翻邊模具工藝力（1）修邊力零件展開長度和使用材質(zhì)的厚度、性能與落料力相互間存在非常大的聯(lián)系：當(dāng)用平刃沖裁的時候，其落料力為：式中：因此，該零件的修邊力為：（2）廢料切斷力零件的廢料的切斷從模具的兩側(cè)掉落，所以模具沒有卸料力，只有廢料的切斷力，當(dāng)用平刃沖裁的時候，其切斷力為：式中：因此，該零件的修邊力為：（3）壓邊力加過過程中，若壓邊力過大則可能致使零件被撕裂，若過小會致使產(chǎn)品零件邊壁有褶皺，所以加工過程中選擇適當(dāng)?shù)膲哼吜κ鞘种匾?。查詢《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》表4—26可以知道：；；=（4）翻邊力：=頂件力取值為翻邊力的10%，則所以修邊拉伸翻邊模具的總沖壓力為：（5）反拉伸力拉伸力的計算公式：K=0.33；4.2.4初選壓力機(jī)壓力機(jī)大小通過沖壓工藝所需的變形力來決定的。所以應(yīng)該選擇的壓力機(jī)的公稱壓力，應(yīng)該取為1.4。公稱壓力是：因此初選開式壓力機(jī)800KN。4.3壓力中心的計算由于零件為圓形對稱的零件所以零件的壓力中心為零件的對稱中心。第五章落料拉伸沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1凸模和凹模連接固定方法設(shè)計5.1.1 落料凹模外形結(jié)構(gòu)和固定方法設(shè)計模具的沖孔選取線切割機(jī)方式生產(chǎn)。各種形狀的沖頭設(shè)計成直通形狀，主要使用線切割，圓形沖頭除外。從相應(yīng)的文獻(xiàn)可以得出，使用率最高的模具材質(zhì)主要有Cr12、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV等，材質(zhì)的硬度HRC60~64。本論文保持支架模具選用Cr12材料。模具呈圓形或矩形。最常采用的是矩形模。如下圖所示，模腔有以下幾類不同的結(jié)構(gòu)形式：圖5-1凹模刃口形狀b，c，d，e，f型廣泛用于沖裁，沖孔和級進(jìn)模。線切割方式最早用于模具生產(chǎn)是在1970年左右，線切割之后，采取酸腐蝕。消隱孔也被切割和加工，同時c，d，e，f型在加工過程中也很少應(yīng)用，該模具由b型制成。5.2卸料和壓邊方法設(shè)計卸料的目的是在沖壓后去除沖頭或凸凹模具上的零件或廢料。常采用的方法有：剛性卸料，彈性卸料。本論文設(shè)計選取彈性壓力卸料裝置，如果選用彈力卸料方式必須滿足以下條件，卸料板應(yīng)比模具工作部分的切邊高出0.3mm~0.5mm，這樣才能更快更好的排出廢料和模具。模具的卸料板僅具有排放功能，卸料板的邊界為?315毫米，厚度為20毫米。卸載板由45號鋼制成，淬火硬度為43至48HRC。卸料板上設(shè)有四個卸料螺桿，公稱直徑為16毫米，螺紋為M12×18毫米，卸料螺桿尾部必須有足夠位置，以保證卸料正常運(yùn)行。5.3位零件的設(shè)計模具的定位裝置部件用于確保材料正確送入并且模具中的位置正確。定位部件有多種類型，主要包括導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷、固定銷、側(cè)刃、導(dǎo)正銷以及定位板。通過工藝流程進(jìn)行分析，落料拉伸沖孔模具的定位部分是固定的進(jìn)給銷進(jìn)給距離和固定導(dǎo)料銷確定進(jìn)給位置。切邊反拉伸翻邊模具的定位可以將零件的外形作為模具的定位。圖5-2料銷和導(dǎo)料銷位置5.4導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用引導(dǎo)套與導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)和尺寸一般情況下是從標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行選取。選取導(dǎo)柱的長度時應(yīng)確保導(dǎo)柱上端面和上模座頂面兩者間大于10到15毫米。最高工作位置處，導(dǎo)柱上端面和導(dǎo)套下端面的距離大于10到20毫米，導(dǎo)柱、導(dǎo)精度通過表4.1決定。落料拉伸沖孔模具的模架按照GB/T2851.1可以得到模架閉合高度，最大H為340mm，最小H為270mm。導(dǎo)柱d×L為45mm×320mm，50mm×320mm導(dǎo)套d×L×H為45mm×130mm×60mm，50mm×130mm×65mm反拉伸翻邊修邊模具的模架按照GB/T2851.1可以得到模架閉合高度，最大H為340mm，最小H為270mm。導(dǎo)柱d×L為45mm×300mm，50mm×300mm導(dǎo)套d×L×H為45mm×130mm×60mm，50mm×130mm×65mm表5-1導(dǎo)套配合間隙配合方式導(dǎo)柱直徑模架精度等級配合后的過盈量I級II級配合間隙值滑動配合≤18≤0.010≤0.015＞18～30≤0.011≤0.017＞30～50≤0.014≤0.021＞50～80≤0.016≤0.025滾動配合＞18～350.01～0.025.5模架及其零件的設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)套模板包括上、下模座以及導(dǎo)向件，他是作為該產(chǎn)品的骨架存在的，所有零件均由他固定，并且在整個加工生產(chǎn)過程中承受著所有的沖擊力。上、下模座均固定在滑塊和沖孔裝置上。本設(shè)計采用中間導(dǎo)柱模座，如圖4.3所示，中間導(dǎo)柱模座。圖5-3中間導(dǎo)柱模架第六章落料拉伸沖孔模具零部件設(shè)計6.1凸凹模將拉落料凸模和拉伸凹模設(shè)計設(shè)計在一起，這能夠便于固定板和凸模的加工。沖頭的尺寸通過安裝固定的要求、卸載裝置和切削刃的尺寸來確定。采取Cr12作沖頭材質(zhì)，淬硬。將拉拉伸凸模和沖孔凹模設(shè)計設(shè)計在一起，這能夠便于固定板和凸模的加工。沖頭的尺寸通過安裝固定的要求、卸載裝置和切削刃的尺寸來確定。采取Cr12作沖頭材質(zhì)，淬硬將模具的錐度為凸模的工作深度，其意義是使得零件在加工過程中不至于輕易在拉伸后出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。拉伸件被凹模壓縮空氣壓癟從而僅僅固定在凸模上面的現(xiàn)象發(fā)生；該零件由于拉伸高度不大可以不設(shè)計排氣孔。凸凹模如圖下圖所示：圖6-1落料拉伸凸凹模圖6-2拉伸沖孔凸凹模6.2落料凹模沖裁模和下模座可以通過銷、螺釘及盤結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。將直刃壁結(jié)構(gòu)作為凹模刃口的結(jié)構(gòu)，主要原因是由于要確保零件的品質(zhì)，同時需要考慮凹模相互間的磨損情況和確保產(chǎn)量相關(guān)問題，刃壁結(jié)構(gòu)高。凹模輪廓尺寸計算方法如下：凹模厚度：，綜合考量凹模內(nèi)需要設(shè)置壓料圈，所以取值50毫米。凹模壁厚：，綜合考慮取凹模壁的厚度75mm。凹模直徑如下：L=能夠采用凹模輪廓尺寸來決定凹模板的尺寸。選用作為凹模的材料，淬硬。凹模形狀如下圖所示：圖6-3凹模6.3沖孔凸模凸模的加固方法選用固定板進(jìn)行固定。其與固定板之間的配合方式采用過渡配合（H7/m6或H7/n7）。為了能夠能夠更好的固定模具，增大穩(wěn)定性，最大直徑為形式臺肩。讓凸模不會被拉出，材料選取,熱處理硬度為。圖6-4沖孔凸模示意圖6.4模架滑動導(dǎo)柱模框用作設(shè)計的?？?。導(dǎo)向架精確度高，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)，能夠有效的增大模具的刃磨使用時間，保證模具沖裁過程中間隙相對均勻。6.5模柄圖6-5模柄將上模固定于壓力機(jī)滑塊上，讓滑塊壓力中心與模具中心重合，作為該模具的手柄。柄的型號由上模結(jié)構(gòu)、模具尺寸、精度水平等來決定。一般情況下，模柄孔直徑等于模柄直徑，模柄深度需要大于模具柄5-10mm?？傮w來說，這種設(shè)計采用保持支架模具柄，上模座與模具柄的保持支架相匹配。其結(jié)構(gòu)形式如圖5-3。6.7其他支撐與固定零件6.7.1凸模固定板沖頭可以僅通過沖頭固定板安裝在上模座上，其它尺寸小于或等于模具的相應(yīng)尺寸，以降低由模具運(yùn)行過程中產(chǎn)生的危險區(qū)大小。裝入凸模固定板的位置與固定板過渡相互配合，取25mm。上下表面加工而成，其他的為。選用45鋼作為凸模固定板的材質(zhì)。6.7.2導(dǎo)向零件導(dǎo)向工件必須公差高、生產(chǎn)批量大，為了確保該模具的壽命和精密度能夠滿足要求，一般情況下都會選用引導(dǎo)部分用作引導(dǎo)下、上模。工廠應(yīng)用過程中通常用到的引導(dǎo)部件為引導(dǎo)板、引導(dǎo)套筒和引導(dǎo)柱。本畢業(yè)論文的設(shè)計中，選用導(dǎo)向套和導(dǎo)柱，兩者之間的精密度，淬火的硬度是，選用的材質(zhì)為20號鋼。6.7.3墊板墊板通常情況下是用來分散直接承受凸模傳來的壓力，減小模具集中某一個部位的受力大小。其形狀大小和固定板一致，本論文中選取墊板厚度為。以20鋼作為墊板的材質(zhì)。6.7.4緊固件銷釘與螺釘是模具產(chǎn)品中最常使用的緊固件。其作用是增強(qiáng)模具產(chǎn)品的強(qiáng)度和硬度。使用螺釘?shù)囊饬x是加固模具的各個零部件，工業(yè)生產(chǎn)中最常見的螺釘為內(nèi)六角型。該模具選用螺釘?shù)男吞枮椋?，旋轉(zhuǎn)深度為，最小的窩深度為，螺釘?shù)亩S圖如下所示。圖6-6螺釘?shù)谄哒滦捱吚旆吥＞吡悴考O(shè)計7.1凸凹模將模具的錐度為凸模的工作深度，其意義是使得零件在加工過程中不至于輕易在拉伸后出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。拉伸件被凹模壓縮空氣壓癟從而僅僅固定在凸模上面的現(xiàn)象發(fā)生；該零件由于拉伸高度不大可以不設(shè)計排氣孔。凸凹模如圖下圖所示：圖7-1拉伸翻邊修邊凸凹模7.2落料凹模沖裁模和下模座可以通過銷、螺釘及盤結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。將直刃壁結(jié)構(gòu)作為凹模刃口的結(jié)構(gòu)，主要原因是由于要確保零件的品質(zhì)，同時需要考慮凹模相互間的磨損情況和確保產(chǎn)量相關(guān)問題，刃壁結(jié)構(gòu)高。凹模輪廓尺寸和落料拉伸沖孔模具一樣凹模輪廓尺寸。選用作為凹模的材料，淬硬。凹模形狀如下圖所示：圖7-2凹模7.3翻邊凸模凸模的加固方法選用固定板進(jìn)行固定。其與固定板之間的配合方式采用過渡配合（H7/m6或H7/n7）。為了能夠能夠更好的固定模具，增大穩(wěn)定性，最大直徑為形式臺肩。讓凸模不會被拉出，材料選取,熱處理硬度為。圖7-3翻邊凸模示意圖7.4模架滑動導(dǎo)柱模框用作設(shè)計的?？颉?dǎo)向架精確度高，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)，能夠有效的增大模具的刃磨使用時間，保證模具沖裁過程中間隙相對均勻。7.5模柄圖7-4模柄將上模固定于壓力機(jī)滑塊上，讓滑塊壓力中心與模具中心重合，作為該模具的手柄。柄的型號由上模結(jié)構(gòu)、模具尺寸、精度水平等來決定。一般情況下，模柄孔直徑等于模柄直徑，模柄深度需要大于模具柄5-10mm?？傮w來說，這種設(shè)計采用保持支架模具柄，上模座與模具柄的保持支架相匹配。其結(jié)構(gòu)形式如圖5-3。第八章確定沖壓設(shè)備在模具的設(shè)計過程中沖壓機(jī)的選用是一項重要的工作，選擇合適的沖壓機(jī)可以延長模具的壽命，沖壓機(jī)主要選擇的依據(jù)還是依據(jù)沖壓力的大小以及模具的結(jié)構(gòu)大小，而且沖壓機(jī)的壓力要足夠大這樣可以保證沖壓機(jī)的剛度并且可以提高沖壓機(jī)的壽命。選擇的設(shè)備需要考慮零件的尺寸大小、模具的尺寸大小和工藝產(chǎn)生的變形力，選用的設(shè)備需要考慮下面幾個個參數(shù)：1、。2、為確保沖壓件可從模具中取出，壓力機(jī)應(yīng)有足夠的行程。3、壓模的高度應(yīng)適合模具封口的高度。4、滑塊的張開高度適中。5、模具下模座的尺寸應(yīng)小于壓床的尺寸。選擇合理的噸位需要根據(jù)零件所受的壓力產(chǎn)生的變形來進(jìn)行選擇，壓力機(jī)的名義的壓力要比零件的變形力要大。根據(jù)模具的總沖壓力，此外結(jié)合模具閉合高度等相關(guān)因素,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，兩套模具都可以選用型號為JN23-125開式雙柱可傾沖床作為壓力機(jī)，同時在作臺面上備制墊塊。參數(shù)如下：從以上的分析中，選擇的壓力機(jī)為開式壓力機(jī)JN23-125。其技術(shù)參數(shù)為：型號JN23-125公稱力KN1250滑塊行程mm130行程次數(shù)min-138最大封閉高度mm480封閉高度調(diào)節(jié)量mm100滑塊中心至機(jī)身距離mm380工作臺板厚度mm100立柱間距離mm500工作臺至導(dǎo)軌間距離mm630工作臺尺寸前后mm710左右mm1080工作臺孔尺寸前后mm300左右mm530直徑mm400模柄孔尺寸直徑mm360深度mm430第九章模具裝配9.1復(fù)合模的裝配1裝配模架。2裝配凸模組件和凹凸模組件。3將凸、凹模組件用銷釘和螺釘固定在位置上。4基于凸模和凹模將模具和沖頭組件固定在模具上，然后調(diào)整凹模和凸模組件的相對位置，使凹模和凸模組件正確組裝。9.2凸、凹模間隙的調(diào)整本設(shè)計使用墊片法調(diào)節(jié)凹凸?？p隙。通過凹、凸模單面間隙與厚度相同的墊片調(diào)節(jié)縫隙大小叫做墊片法。具體的方法流程如下所示：1、根據(jù)所設(shè)計的裝配圖，依次安裝模具的上下模部分，上下模各個零件通過螺釘與銷釘來固定。2、將紙片或者金屬材質(zhì)的墊片置于凹模刃口，確保放置的紙片或金屬片厚薄與間隙相同。3、調(diào)節(jié)凹、凸模兩者間松緊度，以保證安裝時可以的。4、調(diào)整合適時，用螺絲穩(wěn)固上模，隨后將定位銷置于銷釘孔。9.3模具的調(diào)試在使用制造好的模具之前我們必須完成模具的最終調(diào)整，以避免不必要的問題發(fā)生。首先我們將重復(fù)模具的驗證和計算設(shè)計圖紙，先保證零件的加工與裝配精度符合設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。然后通過對所設(shè)計的模具進(jìn)行試生產(chǎn)，需要對所生產(chǎn)的零件進(jìn)行質(zhì)量檢測已確保所加工的零件是否有問題，如沖壓件表面的毛刺情況、平整度能否滿足產(chǎn)品的基本要求等等。最后需要注意記錄出現(xiàn)的每一個問題，仔細(xì)分析，然后重新計算，設(shè)計一個質(zhì)量好，精度高的模具。9.4模具裝配圖圖9-1落料拉伸沖孔模具裝配圖圖9-2修邊拉伸翻邊模具裝配圖結(jié)論經(jīng)過這幾個月來的畢業(yè)設(shè)計，落料，沖孔，拉伸，復(fù)合模具和修邊反拉伸翻邊模具的畢業(yè)設(shè)計，完成了任務(wù)書中規(guī)定的所有任務(wù)。該畢業(yè)項目涉及我們在大學(xué)期間學(xué)習(xí)的許多課程，如機(jī)械制圖、AUTOCAD教程、液壓和氣動傳動、加工技術(shù)和熱處理，金工實習(xí)等。是對大學(xué)四年所學(xué)所有知識的復(fù)習(xí)和重要總結(jié)。完成畢業(yè)設(shè)計后，我也覺得自己有信心、有能力從事這個行業(yè)的工作。我深深理解學(xué)習(xí)的重要性。在復(fù)合模具的畢業(yè)設(shè)計過程中，我閱讀了大量的參考書籍，并在互聯(lián)網(wǎng)上檢查了大量文獻(xiàn)，因此我對一些參數(shù)有了新的認(rèn)識和理解。它培養(yǎng)了我的學(xué)習(xí)、分析、思考相關(guān)能力。在設(shè)計過程中，不可避免地會遇到復(fù)雜的問題，例如壓力機(jī)的確定和模架的選擇。我積極的與老師和同學(xué)進(jìn)行溝通交流。在大家的建議下，我檢查了相關(guān)文獻(xiàn)并確定了答案。這讓我意識到有必要與其他專業(yè)人士進(jìn)行溝通，并在設(shè)計時訪問文獻(xiàn)的重要性。在本畢業(yè)設(shè)計中，首要任務(wù)是明確論文目的，通過這次的設(shè)計能夠自己分析問題并解決問題。通過本次設(shè)計，讓我不斷的積累相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗，使我的思想更好地依靠知識，并且不可避免地促使將來學(xué)習(xí)。它顯示出更高的彈性，更強(qiáng)的溝通和理解。這個畢業(yè)設(shè)計經(jīng)歷也加強(qiáng)了我對如CAD等有了更加深刻的理解?，F(xiàn)在我覺得我可以非常熟練的將其應(yīng)用到模具設(shè)計過程中去。只有親自去做才能理解設(shè)計軟件的將大，設(shè)計過程的艱辛。在未來的學(xué)習(xí)工作中，我應(yīng)該保持更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和工作態(tài)度，努力成為一名更加優(yōu)異的機(jī)械專業(yè)畢