散熱片沖壓成形工藝與模具設(shè)計,散熱片沖壓成形工藝與模具設(shè)計,散熱片,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計 散熱片零件加工工藝及模具設(shè)計 1 緒 論 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)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。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。 1.1模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 國內(nèi)模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內(nèi)模具進口總值達(dá)到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預(yù)計2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1、 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計制造中實際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 2、模具設(shè)計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。 雖然中國模具工業(yè)在過去十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)備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM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(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標(biāo)志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當(dāng)初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計和制造人員的重復(fù)勞動，使設(shè)計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應(yīng)用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動我國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:???? 　　 1)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、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、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。 　　2)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。 　 3)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 　　模具CAD/CAM/CAE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/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE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，使虛擬制造成為可能。 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(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。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。 　 5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 　　我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)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 　　這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。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)。 1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并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。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。? 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％． 1.3　散熱片零件的沖壓工藝及模具設(shè)計與制造方面 1.3.1 散熱片零件的沖壓工藝的設(shè)計思路 沖壓加工與其它加工方法相比,無論在技術(shù)方面,還是在經(jīng)濟方面,都具有許多獨特的優(yōu)點.如:沖壓在少,無切屑加工方法之一,是一種省能,低耗,高效的加工方法,因而制品的成本較低. 沖壓件的尺寸公差由模具保證,具有一模一樣的特征,所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,沖壓可以壁薄,重量輕,形狀復(fù)雜,表面質(zhì)量好,剛性好的工件.冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機和模具完成加工過程,其生產(chǎn)效率高,操作方便,易于機械化與自動化,用普通壓力機進行沖壓加工,每分鐘可達(dá)幾十件,用高速壓力機生產(chǎn),每分鐘可達(dá)數(shù)百件或千件以上. 1.3.2 散熱片模具設(shè)計的設(shè)計思路 沖裁是沖壓基本工序之一，它是利用沖壓模在壓力機作用下，將平板坯料沿一定的輪廓線產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。根據(jù)變形機理的不同，沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁，常用的沖裁有落料，沖孔，切口，切斷，剖切等。其中以落料沖孔翻邊應(yīng)用最多，落料是沿工件的外形封閉輪廓線沖切，沖下部分為工件，沖孔是沿工件的內(nèi)形封閉輪廓線沖切，沖下部分為廢料，翻邊主要是內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊比較多。 1.3.3散熱片模具設(shè)計的進度 1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天； 2.確定加工方案，所用時間5天； 3.模具的設(shè)計，所用時間30天； 4．模具的調(diào)試．所用時間5天． 2 散熱片沖壓工藝的分析 2.1工件工藝性分析與方案確定 2.1.1沖裁件工藝性分析 工序前 工序后 零件名稱：散熱片 材料：鋁L3 料厚：0.5mm 數(shù)量：大批量生產(chǎn) 未注公差尺寸按IT13級精度制造 該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到經(jīng)濟精度為IT11～IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm，將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他未注尺寸，生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁的工藝要求，故可采用沖壓方式進行加工。 外形落料的工藝性：散熱片屬于中等尺寸零件，料厚0.5mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。 沖孔的工藝性：內(nèi)孔尺寸精度要求一般，可采用沖孔。 2.1.2工藝方案的確定： 該零件所需要的沖壓工序為沖孔、落料、翻邊，可擬定出以下三種工藝方案： 方案一：用簡單模分三次加工，即落料——沖孔——內(nèi)孔、外緣翻邊 方案二：沖孔落料復(fù)合?！獌?nèi)孔、外緣翻邊 方案三：沖孔、落料、翻邊級進模 采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 散熱片零件可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料級進模。復(fù)合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜.級進模生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，與保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造，安裝較復(fù)合模并不復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，散熱片的沖壓生產(chǎn)采用方案二沖孔落料復(fù)合模更為合理。 2.2排樣設(shè)計 2.2.1確定零件的排樣： 設(shè)計復(fù)合模時，首先要設(shè)計條料排樣圖，由于散熱片零件外形矩形，形狀較復(fù)雜，可采用直排排樣的方法，可提高生產(chǎn)率。如下圖二為零件的排樣圖。 圖2 排樣圖 2.2.2條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計算 查文獻[1]中表2.9取得搭邊值a1=1.8mm，側(cè)面a=2mm。 計算條料寬度： B=27+2×2=31mm 步距： S=61.8mm 材料利用率的計算： 計算沖壓件毛坯的面積：A=60×27-2×3×3×3.14-（4×10+2×2×3.14）=1511mm2 一個步距的材料利用率：=A/(Nbs) ×100% 式中 A—一個沖裁件的面積，mm2; n—一個步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm; s—進距， mm 得 =1511／（61.8×31）×100%=81.24% 2.3制件翻邊的工藝分析 2.3.1內(nèi)孔翻邊 該制件內(nèi)孔翻邊部分后局部視圖如下所示： 工藝性分析 ，該制件材料為鋁L3，料厚t=0.5，抗剪強度t為270～340MPa，抗拉強度σb為70～110MPa，屈服強度σs為50～80MPa，φ8㎜處由內(nèi)孔翻邊成形，翻邊前已加工出預(yù)沖孔，r=2㎜,圓角R=0.5。 1、翻孔工序概念 翻孔是沿內(nèi)孔周圍將材料側(cè)立凸緣的沖壓工序。 2、翻孔的形式 常見的翻孔形式，如圖1。圖1a是在材料平整未變形部分翻孔；圖1b是在拉深件上翻孔，可以向外翻，也可以向內(nèi)翻。如果高度超過一次翻孔的允許值，可以先拉深， 翻孔系數(shù) 翻孔變形程度常用翻孔系數(shù)來表示 K值越大，變形程度越小；K值越小變形程度越大。影響翻孔系數(shù)的主要因素有： 1）、材料的性能，塑性越好，K值越小 2）、孔的加工方法，如果是鉆出的孔，由于無撕裂面，翻孔時不易出現(xiàn)裂紋。沖出的孔有部 3）分撕裂面，翻孔易開裂，故K值較大。如果沖孔后對材料進行退火或?qū)⒖渍?，可得到與鉆孔相接近的翻孔比。此外，還可以將沖孔的方向和翻孔的方向相反，使毛刺位于翻孔內(nèi)側(cè)可減少開裂。 4）、翻孔凸模的形式，球面凸模能使K值減小，增加變形程度。 翻邊高度的計算： H=(d-D0)/2+0.43r+0.72t 測量工件知H=1.0 所以D0=5.76 K=D0/d=0.72查下表知： Kmin=0.64 即： K>Kmin 零件在變形程度范圍內(nèi)可進行翻邊 Hmax=D0/2(1- Kmin )+ 0.43r+0.72t =4×(1- 0.64)+0.43×0.5+0.72×0.5 =2.015 即：翻邊高度在翻邊高度范圍內(nèi) 各種材料的翻孔系數(shù) 材料（退火） 翻孔系數(shù) 嗎K Kmin 白鐵皮 0.70 0.65 軟鋼t=0.25~2mm 0.72 0.68 軟鋼t=3~6mm 0.78 0.75 黃銅H62 t=0.5~6mm 0.68 0.62 鋁t=0.5~5mm 0.70 0.64 硬鋁 0.89 0.80 鈦合金TA1（冷態(tài)） 0.68 0.55 TA1加熱（300~400℃） 0.50 0.40 TA5（冷態(tài)） 0.90 0.75 TA5（加熱500~600℃） 0.75 0.65 翻邊力的計算 F1=1.1π（d-D0）tσ =1.1×3.14×（8-5.76）×0.5×80 =309.5N 2F1=619N 2.4翻邊工序總力的計算 外緣翻邊可按內(nèi)孔翻邊的方法計算翻邊力 F2≈F1 F= 2F2 +2 F1 F= 1238N 凸凹模具間隙 n=（0.75～0.85）t=0.4mm 外緣翻邊： 此類外緣翻邊屬于伸長類翻邊變形程度： E伸=b/(R-b) =1.0/（3-1.0）×100%=50% 查模具設(shè)計手冊p461在剛模成形時 ε%=40% 即：E伸〉ε% 所以在變形范圍內(nèi) 2.4.1壓力機的選定： 由于翻邊力較小主要考慮壓力機的工作行程較長，和閉合高度，故查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表13.9選J23-10 其相關(guān)參數(shù)為： 最大封閉高度：180㎜， 工作臺尺寸：360㎜×240㎜ 2.4.2壓力中心的計算 因為制件的翻邊部分對稱分布，故壓力中心為其幾何中心 3，模具主要零件和主要工作機構(gòu)的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化 3.1計算凸凹模工作尺寸及公差： 由于在翻孔過程中存在回彈現(xiàn)象，即翻口位置的孔徑比凸模的外徑尺寸要小，故為保證孔尺寸，凸、凹模按照孔的尺寸的上偏差加工。由于制件精度采用IT13級，故凸模制造公差采用IT8級，制件翻邊處的內(nèi)孔尺寸D0為8，其公差Δ為0.22㎜，為使翻邊回彈小，垂直度好，翻邊的凸凹模間隙小于工件厚度以使其稍微變薄根據(jù)壁厚查資料得n=（0.75～0.85）t=0.4mm 凸模直徑Dt=(D0＋0.75Δ)-δt=8.16 -0.055㎜ 凹模為孔加工，故應(yīng)比凸模的低一級為IT9，即 凹模孔徑Da=(Dt＋2n)+δa=8.96+0.055 孔心距Ld=L±1/8△=25±0.0275mm 3.1.2 主要零件的設(shè)計 （1），凹模設(shè)計： 由翻邊件的翻邊高的大小選用凹模的厚度H為20㎜，其刃口圓角半徑與制件圓角相等為r=0.5㎜。 為了增強凹模在工作中的穩(wěn)固性，加工方便，凹模上的孔都設(shè)計為直通型的，外緣翻邊凹模與定位銷孔相連。 凹模材料選用T10A，熱處理淬硬HRC58～62。如圖 3.1.2，凸模設(shè)計 凸模材料和凹模一樣選用T10A，熱處理HRC58～62，出于緊固及配合的考慮，凸模采用階梯式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。由固定板的厚度，彈壓卸料板的厚度，及兩者之間的間隙，和凸模伸入凹模的長度確定凸模的高度為50㎜。為了更穩(wěn)定翻遍內(nèi)緣翻邊采用球頭凸模。外緣翻邊凸模圓角般取4t即2㎜。 3.2，緊固件及定位零件的選擇與標(biāo)準(zhǔn)化 螺釘?shù)倪x用：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB699選用材料為45鋼，熱處理硬度值為HRC35～40。 卸料螺釘也是45鋼，HRC35～40，選用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，彈壓卸料板設(shè)置兩個卸料螺釘，公稱直徑為6㎜，卸料螺釘擰緊后應(yīng)使彈壓卸料板與凸模最頂部平齊。有誤差時通過螺釘與彈壓卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。圖 3.3定位裝置的設(shè)計 定位銷：在凹模頂部兩個固定一個定位銷，用于毛坯的定位，防止由于毛坯的偏移造成誤差甚至廢料，定位銷的頭部是與毛坯的預(yù)沖孔配合的，為了方便放置工件定位銷頂部做R=2的圓角。圖 3.4，卸料兼壓料板的設(shè)計 卸料是以圓形彈壓卸料板卸料，出件是通過推桿推件塊將制件從凹模中推出。凸模與卸料板采用間隙配合，為H8/f8。通過頂桿及卸料螺釘?shù)奈恢?，確定彈壓卸料板的最寬度為40㎜。彈壓卸料板和推件塊的厚度分別由凸模和凹模的高度及厚度協(xié)調(diào)決定。它們的材料都是用45鋼。如圖所示： 卸料兼壓料板 3.5，選擇模架及其它模具零件 3.5.1模架的選擇： 根據(jù)GB/T8050-2008,采用中間導(dǎo)柱模架，選用凹模周界：L×B=80×63，閉合高度：H=130～150。上模座：80×63×25GB/T2855.1，下模座：80×63×30GB/T2855.2，導(dǎo)柱：18×120、20×120 GB/T2861.1，導(dǎo)套：18×65×23、20×65×23 GB/T2861.3。 3.5.2凸模固定板的選擇： 根據(jù)凸模的直徑、高度及緊固螺釘、銷釘、卸料螺釘?shù)鹊某叽缥恢么_定選用矩形固定板，其規(guī)格為L×B×H=80×63×16。圖 3.5.3橡膠墊設(shè)計： 橡膠墊用于為彈壓卸料板提供向上返回運動的推動力。由于卸料板的工作行程較長，故選用較軟的橡膠，根據(jù)卸料螺釘?shù)奈恢么_定橡膠的橫截面積的形狀及尺寸如圖： 橡膠塊 橡膠高度的確定： 橡膠預(yù)壓縮率εy取5%，由于合成橡膠的極限壓縮率εj為35%～45%，故橡膠實際壓縮量ε取30%，而卸料板的工作行程即等于橡膠工作壓縮量hg，且一般橡膠在橡膠墊中時都是預(yù)壓的，故可得到式子： H=hg/（ε-εy） 將hg=1.5+4+1=6.5代人得到H=（16.25～21.6）㎜。取H=20mm 橡膠被壓時產(chǎn)生的力，當(dāng)橡膠的壓縮率為30%時，橡膠產(chǎn)生的單位面積壓力p=1.7MPa，橡膠的橫截面積A=π（R2-r2） =3.14×（252-82）=561㎜2 F=A·p=561×1.7=953.7N 橡膠力4F=3814.8N 4.壓力機的校核 （1）公稱壓力，壓力機要克服除了翻邊力F翻外還有彈壓產(chǎn)生的卸料力F卸,由于翻邊工作行程較長，翻邊力必須小于或等于壓力機公稱壓力F標(biāo)的50%～60%，即 F翻＋F卸≦50%·F標(biāo) 1238N＋3814.8N≦50%×100KN=50KN 故壓力經(jīng)校核合格。 （2），閉合高度，由壓力機的有關(guān)參數(shù)知Hmax=180㎜，ΔH=50㎜,(ΔH為封閉高度調(diào)節(jié)量）。 裝模高度滿足Hmax-5㎜≧H≧Hmin+10㎜故高度符合。 5.總裝圖 由以上設(shè)計，可得到模具的總裝圖即是上圖，其工作過程是：模具在工作時，將毛坯放在凹模上有定位銷進行定位，模具下行卸料版接觸毛坯將其壓緊，同時翻邊凸模在下行過程中進行翻邊，模具繼續(xù)下行在待翻邊完成。當(dāng)模具回升時，卸料版在橡膠塊的作用下將制件卸下，如此繼續(xù)完成下一次工作。 6. 散熱器模具的安裝和調(diào)試 6.1 散熱器片模具的安裝 6.1.1 散熱器片模具的安裝要求 總裝時，首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系，以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來確定裝配基準(zhǔn)件，根據(jù)各個零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴關(guān)系和遠(yuǎn)近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后，要進行試模，通過試模發(fā)現(xiàn)問題，并及時調(diào)整和修理直至模具制造出合格零件為止。 6.1.2 散熱器片模具的安裝 翻邊模的安裝步驟： （1）模柄的安裝 先將模柄壓入模座孔內(nèi)，再加工騎縫銷孔，然后將端面在平面磨床上磨平。 （2）凸模、凹模及凸凹模的裝配 將凸凹模壓入固定板，再將凸模用螺釘與固定板定位；將凸凹模與下模座及頂塊對正放齊后，將翻邊凹模用螺釘和銷釘與下模座定位。 （3）模具的總裝 模具上模部分通過模柄安裝在壓力機的滑塊上，是模具的活動部分。下模部分被固定在壓力機工作臺上，是模具的固定部分。 6.2 翻邊模具的調(diào)試 模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進行試翻邊，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因。 6.2.1 模具調(diào)試的要點： （1）模具閉合高度調(diào)試 模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合好，保證模具應(yīng)有的閉合高度和開啟高度。 （2）導(dǎo)向機構(gòu)的調(diào)試 導(dǎo)柱，導(dǎo)套要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)，可靠。 （3）定位裝置的調(diào)試 定位要準(zhǔn)確，可靠。 （4）卸料及出件裝置的調(diào)試 卸料及出件要通暢，不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。 6.2.2 調(diào)試方法 （1）將裝配后的模具順利的裝在指定的壓力機上。 （2）用指定的坯料穩(wěn)定的在模具上制出合格的制品零件。 （3）檢查制品零件的質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)制品零件存有缺陷，應(yīng)分析原因，設(shè)法對模具進行修整和調(diào)制，直到能生產(chǎn)出一批完全符合圖樣要求的零件為止。 （4）根據(jù)設(shè)計要求，進一步確定出某些模具需經(jīng)實驗后所決定的尺寸，并修整這些尺寸，直到符合要求為止 結(jié)束語 散熱器片屬于簡單拉深翻邊件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件是一次翻邊成的。本設(shè)計主要是設(shè)計各個工件的配合由于模具較復(fù)雜零件較多逐步確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。 散熱器片的形狀結(jié)構(gòu)一般，但是高度不太高，適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，因此必須選好模架以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)由于對稱，它相應(yīng)的簡化了模具結(jié)構(gòu)。便與以后的操作、調(diào)整和維護。 散熱器片模具的設(shè)計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認(rèn)識到，要想做為一名合理的模具設(shè)計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實踐中去，并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻。 致謝 時光如電，歲月如梭，三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科院校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計是一件必不可少的事情。 畢業(yè)設(shè)計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。 在學(xué)校中，我主要學(xué)的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設(shè)計不但把我以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，也使我在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。 由于本人資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計中難免要遇到很多難題，在有課程設(shè)計的經(jīng)驗及老師的不時指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計日趨完善。畢業(yè)設(shè)計雖然很辛苦，但是在設(shè)計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設(shè)計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個競爭的社會里有立足之地。 最后，我衷心感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師丁海老師在這一段時間給予我無私的幫助和指導(dǎo)，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負(fù)你們給予我的知識和對我寄予的厚望！ 參考文獻 [1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］.模具制造，2007,6：2～4 [2] 李紹林、馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社, 1998 [3] 陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [4]劉建超、張寶忠主編.沖壓模具設(shè)計與制造[M].高等教育出版社，2004 [5]王孝培主編.中國模具設(shè)計大典之沖壓模具設(shè)計[M].江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003 [6]虞蓮蓮、曾正明主編.實用鋼鐵材料手冊[M].機械工業(yè)出版社，2001 [7]寇世瑤主編.互換性與測量技術(shù)[M].高等教育出版社，2004 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