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沖壓模具設(shè)計(jì)中側(cè)壁起皺的分析 F.-k. Chen and Y.-C. Liao 臺(tái)灣 臺(tái)北市國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門(mén) 在沖壓過(guò)程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時(shí)。這兩種起皺類(lèi)型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒(méi)有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個(gè)有錐度的方形杯子時(shí)，當(dāng)發(fā)生起皺時(shí)，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過(guò)有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過(guò)增加沖壓力來(lái)被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過(guò)程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類(lèi)型的實(shí)際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因?yàn)榻橛跊_頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個(gè)最適宜的沖模設(shè)計(jì)方法就是利用有限元分析法。在無(wú)起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實(shí)了利用有限元分析法去設(shè)計(jì)沖模的優(yōu)勢(shì)。 關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子 1． 介紹 起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過(guò)程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的操作時(shí)，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對(duì)于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實(shí)際操作中也可以通過(guò)增加沖壓力來(lái)防止起皺，但是過(guò)度的拉力會(huì)通過(guò)裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個(gè)狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計(jì)算。對(duì)于沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時(shí)，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。 為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測(cè)試，在這種測(cè)試?yán)铮粔K薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計(jì)劃一個(gè)近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開(kāi)始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實(shí)驗(yàn)性和分析性上研究起皺問(wèn)題，通過(guò)理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個(gè)圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示是四到六個(gè)。當(dāng)通過(guò)一個(gè)有錐度的模具畫(huà)出金屬板料時(shí)，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類(lèi)。 那些努力都被聚中于和簡(jiǎn)單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問(wèn)題上，例如：一個(gè)圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動(dòng)態(tài)軟件和有限元方法的成功運(yùn)用使得分析包括在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的起皺問(wèn)題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來(lái)分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過(guò)程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動(dòng)制造參數(shù)上。 一個(gè)帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個(gè)傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過(guò)程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒(méi)被支撐，因此，這個(gè)部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過(guò)程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個(gè)帶有階梯的方形杯子時(shí)，就像圖1B顯示的一樣，可以觀測(cè)到另一種形式的起皺。為了評(píng)估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個(gè)確切階梯幾何形狀的物體被檢測(cè)。通過(guò)使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來(lái)減少起皺，起皺的原因被確定。在觀測(cè)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品成形時(shí)，通過(guò)有限元分析法得到的模具設(shè)計(jì)方法得到證實(shí)。 圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b） 2有限元模型 包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來(lái)設(shè)計(jì)的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的外形元素被采用用來(lái)為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來(lái)說(shuō)，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來(lái)定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點(diǎn)外形元素來(lái)為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來(lái)沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱(chēng)條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動(dòng)，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。 圖2 有限元網(wǎng)眼 為了表演一個(gè)精確的有限元分析法，金屬板料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來(lái)模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測(cè)試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動(dòng)力σ，計(jì)算方程為σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，因?yàn)槊恳粋€(gè)方法真實(shí)應(yīng)變通常用來(lái)模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。 當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫(kù)侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。 圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 3 錐度方形杯中的起皺 正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長(zhǎng)度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱(chēng)作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒(méi)被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過(guò)增加沖壓力來(lái)被抑制。相對(duì)于沖壓一個(gè)錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來(lái)的部分被研究。 3.1沖模間隙的影響 為了檢查沖模間隙對(duì)起皺的影響，在沖壓一個(gè)錐度方形杯子時(shí)，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)如圖3所示。 圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子 模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來(lái)的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說(shuō)明在沖壓過(guò)程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長(zhǎng)度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來(lái)越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來(lái)的產(chǎn)品，兩個(gè)主要的應(yīng)變比率β被介紹，β=εmin/εmax，這里的εmin和εmax分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了β的實(shí)際值比β的評(píng)論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，β的實(shí)際值越大，起皺的可能性就越大。 在三個(gè)沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的β值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫(huà)出。圖5中說(shuō)明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對(duì)三個(gè)沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說(shuō)明了沖模間隙越大，β的實(shí)際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。 3.2沖壓力的影響 眾所周知，在沖壓過(guò)程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來(lái)模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個(gè)力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來(lái)模擬。 模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒(méi)有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的β值與沖壓力為100KN和600KN的β值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的β值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個(gè)外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說(shuō)明在沖壓帶有錐度的方形杯子時(shí)，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因?yàn)槠鸢櫟脑蛑饕怯捎谠谟袡M向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對(duì)沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒(méi)有影響。 圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的β值 4階梯矩形杯子 在沖壓一個(gè)階梯矩形杯子時(shí)，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺(tái)階D-E而行。在近期的研究中，在一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測(cè)試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。 這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過(guò)清理焊縫的深拉。在這種深拉過(guò)程中，沒(méi)有焊縫被用在沖模表面來(lái)幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過(guò)小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實(shí)產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。 為了進(jìn)一步的了解沖壓過(guò)程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計(jì)中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類(lèi)似真實(shí)零件中的那樣。 圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線(xiàn)條 圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺 圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀 如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過(guò)增加以半徑來(lái)避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過(guò)增加半徑得到證實(shí)。 個(gè)別的嘗試也被用來(lái)消除起皺。第一，沖壓力加到原來(lái)的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對(duì)消除起皺現(xiàn)象沒(méi)有起有很大的效果。通過(guò)增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測(cè)，這種起皺不能通過(guò)增加沖壓力來(lái)得到抑制。 由于在金屬屈服于過(guò)大壓力的區(qū)域，往往會(huì)因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃?dòng)而起皺，一種通過(guò)在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡(jiǎn)單方法被用來(lái)吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個(gè)掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒(méi)被吸收。這說(shuō)明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來(lái)吸收所有過(guò)量的材料，但是這在模具設(shè)計(jì)中是不允許的。 利用有限元分析法分析沖壓工序的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是沖壓過(guò)程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測(cè)，而這在真實(shí)的產(chǎn)品沖壓過(guò)程中是不可能的。對(duì)沖壓過(guò)程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開(kāi)始通過(guò)沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如 圖9 加到側(cè)壁的起皺 圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了有價(jià)值的信息。 圖10 當(dāng)板料接觸臺(tái)階邊緣的起皺形成 圖11 切除了的臺(tái)階拐角 對(duì)于起皺的發(fā)生，最初的一個(gè)猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過(guò)增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因?yàn)檎麄€(gè)沖頭邊緣和整個(gè)階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實(shí)這種說(shuō)法，兩種改進(jìn)過(guò)了的模具設(shè)計(jì)被用來(lái)實(shí)驗(yàn)：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個(gè)階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個(gè)方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。 在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過(guò)兩步拉深工序可以造出沒(méi)有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說(shuō)明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因?yàn)榻饘俨蝗菀淄ㄟ^(guò)較低的階梯進(jìn)入模具型腔。 圖12改善模具設(shè)計(jì)的模擬形狀 圖13 兩個(gè)操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作 有限元分析法說(shuō)明用簡(jiǎn)單的拉深操作來(lái)設(shè)計(jì)理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計(jì)是很難完成的。但是，由于額外的模具費(fèi)用和操作費(fèi)用，兩個(gè)操作的制造費(fèi)用是很高的。為了保持較低的制造費(fèi)用，零件的設(shè)計(jì)師對(duì)形狀做出了合適的改變，而且通過(guò)有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來(lái)改善模具設(shè)計(jì)，如圖12所示。隨著設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實(shí)的沖壓模具被制造出來(lái)，而且零件還沒(méi)有起皺，如圖14所示。通過(guò)有限元模擬分析法得到的零件也沒(méi)有起皺。 為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實(shí)了有限元模擬分析法的效率。 圖14 無(wú)缺陷產(chǎn)品零件 圖15 G-H處模擬和測(cè)量厚度 5概要和結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過(guò)程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。 第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因?yàn)闆_模間隙過(guò)大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時(shí)，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過(guò)增加沖壓力的方法來(lái)得到抑制。 另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過(guò)程中。起皺往往發(fā)生在臺(tái)階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過(guò)有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺(tái)階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來(lái)消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過(guò)無(wú)缺陷的零件證實(shí)了這種模具設(shè)計(jì)方法對(duì)消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實(shí)產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說(shuō)明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實(shí)了用有限元分析法代替真實(shí)的模具制造方法的效力。 感謝 作者希望感謝中國(guó)人民共和國(guó)民族科學(xué)委員會(huì)授于NSC-86-2212-E002-028編號(hào)才使得這個(gè)項(xiàng)目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。 參考文獻(xiàn) 1. K. Yoshida， H. Hayashi， K. Miyauchi， Y. Yamato， K. Abe， M. Usuda， R. Ishida and Y. Oike，在金屬板料，皺紋機(jī)械工具的效果取決于不均勻的拉深 2. T.X.Yu，W.Johnson 和 W.J.Stronge， “圓形碟子在半球形模具中的沖壓成形”，機(jī)械學(xué)雜志，26，pp.131-148，1984 3. W.J.stronge，M.P.F.Sutcliffe和T.X.Yu，在沖壓期間，圓形碟子的塑性起皺。實(shí)驗(yàn)的技巧，pp.345-353，1986. 4. R.Narayanasamy和R.Sowerby，“當(dāng)用一種圓錐形的沖模成形時(shí)的金屬板料起皺”，材料處理技術(shù)雜志，41，pp.275-290，1994. 5. W.F.Hosford 和 R.M.Caddell，金屬成形:機(jī)械和冶金，1993年第二季。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱(chēng) 落料沖孔級(jí)進(jìn)模 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工作量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書(shū) 有 √ 無(wú) 開(kāi)題報(bào)告 有 √ 無(wú) 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 √ 慢 中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況 優(yōu) 良 √ 中 差 中期成績(jī)?cè)u(píng)定：良 所在專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)： 圖紙結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)條理清晰，按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)度進(jìn)行 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 系 部： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)(論文)題目： 落料沖孔級(jí)進(jìn)模 起 迄 日 期: 2006 年 4月10日~ 5 月13 日 指 導(dǎo) 教 師: 發(fā)任務(wù)書(shū)日期: 2006 年 3月 20 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū) 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的： 　 工件名稱(chēng)：手柄 生產(chǎn)批量：大批量 材料：10號(hào)鋼 厚度：2.2mm 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 1. 工藝分析 2. 工藝方案的確定 3. 模具設(shè)計(jì)（沖裁力的計(jì)算，壓力中心的確定，刃口尺寸計(jì)算） 4. 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5. 模具裝配 6. 總結(jié) 所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系部意見(jiàn)： 系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ) 學(xué)生姓名： 班級(jí): 學(xué)號(hào)： 題 目： 落料沖孔級(jí)進(jìn)模 綜合成績(jī)： 指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ)： 該畢業(yè)生能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯內(nèi)容，設(shè)計(jì)具有很好的創(chuàng)意將難的問(wèn)題變得很簡(jiǎn)單，論文寫(xiě)作規(guī)范;但是由于在設(shè)計(jì)的邏輯性方面有一定的問(wèn)題， 建議該生的成績(jī)?cè)u(píng)定為“良”. 可以提交答辯！ 指導(dǎo)者(簽字)： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ) 評(píng)閱者評(píng)語(yǔ)： 論文選題具有一定的價(jià)值與意義，有很強(qiáng)的創(chuàng)新性； 圖紙和說(shuō)明書(shū)工作量較大； 寫(xiě)作規(guī)范； 但是在一些問(wèn)題上還值得商榷； 建議成績(jī)?cè)u(píng)定為“良”； 可以提交答辯。 評(píng)閱者(簽字)： 年 月 日 答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語(yǔ)： 知識(shí)面掌握廣泛、 邏輯思維能力強(qiáng)、 口頭表達(dá)能力良好、 回答問(wèn)題情況良好，但是還存在一定的問(wèn)題. 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 年 月 日 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 論文題目：落料沖孔級(jí)進(jìn)模 系 部 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2006年 05 月 13 日 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零（部）件圖號(hào) 02 產(chǎn)品名稱(chēng) 落料沖孔級(jí)進(jìn)模 零（部）件名稱(chēng) 凸模 共（2 ）頁(yè)第（1 ）頁(yè) 材料牌號(hào) Cr12 毛坯 種類(lèi) 棒料 毛坯外型尺寸 mm ×320 每個(gè)毛坯可制件數(shù) 4 每臺(tái) 件數(shù) 1 備注 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 工 序 內(nèi) 容 車(chē)間 工段 設(shè)備 工 藝 裝 備 工時(shí) 準(zhǔn)終 單件 1 下料 剪切長(zhǎng)80mm的棒料 金工車(chē)間 1 鋸床 鋸床專(zhuān)用夾具 20 5 2 鍛造 反復(fù)多次鐓粗拔長(zhǎng) 鍛造車(chē)間 1 自由鍛 120 30 3 熱處理 去應(yīng)力退火 鍛造車(chē)間 5 加熱爐 圓口鉗 90 90 4 車(chē)削 車(chē)外圓和端面 金工車(chē)間 2 車(chē)床 車(chē)床專(zhuān)用夾具 60 60 5 熱處理 高溫淬火、回火 鍛造車(chē)間 5 電熱爐 圓口鉗 120 120 6 線(xiàn)切割 切削凹?？? 金工車(chē)間 6 線(xiàn)切割機(jī)床 線(xiàn)切割專(zhuān)用夾具 120 120 7 精磨 磨削外圓 金工車(chē)間 5 磨床 磨床專(zhuān)用夾具 30 30 8 修整 鉗工修整外部輪廓 金工車(chē)間 8 30 30 設(shè)計(jì)日期 審核日期 標(biāo)準(zhǔn)化日期 會(huì)簽 日期 標(biāo)記 記數(shù) 更改文 件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更該文件號(hào) 2006.5 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零(部)件圖號(hào) 02 產(chǎn)品名稱(chēng) 落料沖孔級(jí)進(jìn)模 零(部)件名稱(chēng) 凸模 共( 2 )頁(yè) 第(2 )頁(yè) 車(chē)間 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 材料牌號(hào) 金工車(chē)間 6 線(xiàn)切割 Cr12 毛坯種類(lèi) 毛坯外形尺寸 每個(gè)毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 棒料 4 1 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 線(xiàn)切割機(jī)床 DK7710 1 夾具編號(hào) 夾具名稱(chēng) 切削液 皂化液 工位器具編號(hào) 工位器具名稱(chēng) 工序工時(shí) 準(zhǔn)終 單件 120 120 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速 r·minˉ1 切削速度 m·minˉ1 進(jìn)給量 mm·rˉ1 切削深度 mm 進(jìn)給次數(shù) 工步工時(shí) 機(jī)動(dòng) 輔助 1 穿絲孔的加工 鉆床 600 1.5 70 3 5 2 2 工件的找正 5 5 3 確定電極絲中心坐標(biāo) 5 5 4 加工 1 30 15 設(shè) 計(jì)(日期) 審 核(日期) 標(biāo)準(zhǔn)化(日期) 會(huì) 簽(日期) 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 2006.5 模具典型零件機(jī)械加工工序卡 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 設(shè)計(jì)(論文)題目： 落料沖孔級(jí)進(jìn)模 指導(dǎo)教師： 2006年 4 月9 日  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)1500字左右（本科生200字左右）的文獻(xiàn)綜述(包括目前該課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)本人研究課題的啟發(fā))： 文 獻(xiàn) 綜 述 在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，必須做好一切準(zhǔn)備工作，而收集有關(guān)設(shè)計(jì)課題研究方面的資料、文獻(xiàn)是最為重要的。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始時(shí)，只有對(duì)課題研究的內(nèi)容有了，充分地了解，才會(huì)有設(shè)計(jì)目的和方向；所以收集、查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料是必要的。 在設(shè)計(jì)之前首先應(yīng)該對(duì)國(guó)內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有所了解，以便在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠正確、合理地設(shè)計(jì)出一套模具。下面就先分析一下國(guó)內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)以及我國(guó)的模具發(fā)展現(xiàn)狀。 1.隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)正呈現(xiàn)出多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點(diǎn)，沖壓模具也正向高效、精密、長(zhǎng)壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場(chǎng)的變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正在由手工設(shè)計(jì)、依靠工人的經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)的機(jī)械加工技術(shù)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控加工中心進(jìn)行切削加工、數(shù)控線(xiàn)切割、數(shù)控電火花等為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)方面轉(zhuǎn)變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)如下詳述： 1）.CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用：CAD/CAM是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種，是模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的有效輔助工具；通過(guò)它能夠?qū)Ξa(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與模具的設(shè)計(jì)與制造加工的過(guò)程中，并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。 2）.模具標(biāo)準(zhǔn)件：模具的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)縮短模具制造周期、提高質(zhì)量、降低成本起到很大的作用。我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到30%以下，而國(guó)外先進(jìn)國(guó)家達(dá)到70%—80%左右。這樣，不僅有利于國(guó)內(nèi)的模具制造的發(fā)展，也有利于模具的國(guó)際化發(fā)展。 3）.模具的制造精度：國(guó)外的制造水平能夠是制造公差達(dá)到0.003—0.005 mm，表面的粗糙度達(dá)到Ra 0.0002 mm以下（花10以上）；我國(guó)的制造水平可以是制造公差達(dá)到0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達(dá)到Ra0.00160.0008 mm（花7—8）。由此可見(jiàn)，如今模具技術(shù)的發(fā)展水平還是很高的，但也可以看出我國(guó)在這方面的技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家還有很大的差距。 4）.模具的使用壽命：國(guó)外的沖壓模具的使用壽命，（合金鋼制模）500—1000萬(wàn)次，（硬質(zhì)合金制模）2億次；我國(guó)的沖壓模具的使用壽命分別為：100—400萬(wàn)次，6000—1億次。模具的使用壽命的加長(zhǎng)就意味著模具的制造成本降低，從而提高了生產(chǎn)效益。 5）.模具的加工制造設(shè)備：國(guó)外已經(jīng)廣泛地使用了數(shù)控加工中心，線(xiàn)切割，電火花，化學(xué)腐蝕等先進(jìn)的設(shè)備，大大地提高了模具的制造周期。 2.我國(guó)的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設(shè)計(jì)與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復(fù)雜，高效，長(zhǎng)壽命的模具，并且能夠出口到國(guó)外，打開(kāi)國(guó)外的市場(chǎng)。但是，目前我國(guó)的沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國(guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝，模具標(biāo)準(zhǔn)化，模具設(shè)計(jì)，模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)的模具在壽命，效率，加工精度，生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。因此這就需要我們努力去研究，推動(dòng)我國(guó)模具業(yè)的發(fā)展。  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進(jìn)度安排等）： 1. 先通過(guò)收集和查閱各種文獻(xiàn)資料和與同學(xué)老師的交流、指導(dǎo)，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的模具（沖壓模具）的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入的了解，預(yù)計(jì)用時(shí)間三天； 2. 拿到工件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，對(duì)工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、加工工藝性等方面作出詳細(xì)地分析，并查閱相關(guān)資料看是否符合常規(guī)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)用時(shí)兩天； 3. 經(jīng)過(guò)對(duì)工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，擬訂可行的沖壓工藝方案，并經(jīng)過(guò)分析，研究、比較，選擇一種最為合理的沖壓工藝作為生產(chǎn)應(yīng)用，估計(jì)用時(shí)間兩天； 4. 進(jìn)行主要的設(shè)計(jì)計(jì)算，利用各種經(jīng)驗(yàn)公式或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)沖壓力（沖裁力、卸料力、總沖壓工藝力），壓力中心的位置，工作零部件的刃口尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及彈性卸料元件橡膠的設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)需用時(shí)間四天； 5. 根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，材料，生產(chǎn)批量來(lái)進(jìn)行模具的總體設(shè)計(jì)，包括模具的類(lèi)型，定位方式，卸料方式，導(dǎo)向方式等方面的設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該綜合考慮模具的安裝，維修，生產(chǎn)效率等，預(yù)計(jì)用時(shí)間兩天； 6. 對(duì)模具的主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和導(dǎo)柱導(dǎo)套等零件，根據(jù)工作需要的強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)尺寸，包括各零件的圖紙，預(yù)計(jì)需用時(shí)間五天； 7. 模具的總裝圖和工作原理（有裝配簡(jiǎn)圖）需要用時(shí)間兩天； 8. 模具主要零部件的加工工藝過(guò)程（凸模、凹模、定位板、卸料板）分析與設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)用時(shí)間兩天； 9. 模具的裝配與調(diào)試，預(yù)計(jì)用時(shí)兩天。 參考文獻(xiàn) 1、盧吉連著 我國(guó)模具應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展 模具技術(shù) 2000 2、胡石玉 龔光容著 模具制造技術(shù) 東南大學(xué)出版社 1997 3、黃毅宏著 模具知道工藝 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 4、李發(fā)致著 模具先進(jìn)制造技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 5、陳良杰著 國(guó)外模具技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài) 模具工業(yè) 2005 6、高佩福著 實(shí)用模具制造技術(shù) 中國(guó)輕工業(yè)出版社 2000 7、萬(wàn)戰(zhàn)勝著 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 中國(guó)鐵道出版社 1995 8、王樹(shù)勛著 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè) 華南理工大學(xué)出版社 1995 9、馮曉曾 王家瑛 何世禹著 模具壽命指南 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 10、周永泰著 改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展主要成就 模具工業(yè) 2005  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)： 2．對(duì)本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī) 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī) 指導(dǎo)老師認(rèn)定成績(jī) 小組答辯成績(jī) 答辯成績(jī) 指導(dǎo)老師簽字 答辯委員會(huì)簽字 答辯委員會(huì)主任簽字 手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 1 概述 冷沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在室溫下對(duì)板料施加壓力使其變形和分離，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶狭慵?，所以也稱(chēng)板料沖壓。 在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱(chēng)為冷沖壓模具（俗稱(chēng)冷沖模）。冷沖模在實(shí)現(xiàn)冷沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒(méi)有先進(jìn)的模具技術(shù)，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 沖壓加工在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表和日用品的生產(chǎn)中，已占據(jù)十分重要的地位。 1.1 冷沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用 1.1.1冷沖壓的特點(diǎn) (1) 能沖壓出其他加工工藝難以加工或無(wú)法加工的形狀復(fù)雜的制件。如汽車(chē)覆蓋件等。 (2) 沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用壽命長(zhǎng)，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制件互換性好。尺寸精度一般可達(dá)到IT10～14級(jí)，最高可達(dá)到IT16級(jí)，有的制件不需再機(jī)械加工，便可滿(mǎn)足裝配和使用要求。 (3) 沖壓件具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好和表面粗糙度小等特點(diǎn)。 (4) 生產(chǎn)效率高，如汽車(chē)覆蓋件這樣的大型件的生產(chǎn)效率，可達(dá)每分鐘數(shù)件。 (5) 材料利用率高，一般為70%～85%，因此沖壓加工能實(shí)現(xiàn)少?gòu)U料，甚至無(wú)廢料生產(chǎn)。 (6) 操作簡(jiǎn)單，便于組織加工生產(chǎn)。 (7) 易于機(jī)械化與自動(dòng)化生產(chǎn)。 (8) 冷沖壓的缺點(diǎn)就是模具制造周期長(zhǎng)、制造成本高，故不適合單件小批量生產(chǎn)。另外，冷沖壓生產(chǎn)多采用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)快，手工操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，易發(fā)生事故，故必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。 1.1.2 冷沖壓的應(yīng)用 沖壓加工的應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬材料，在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。另外，在國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)中，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、各種槍彈與炮彈的生產(chǎn)，沖壓加工也占有很大的比例。 隨著汽車(chē)和家用電器等行業(yè)的飛速發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)發(fā)展冷沖壓生產(chǎn)給予了高度重視。據(jù)近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)表明，美、日等國(guó)的模具工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)年產(chǎn)值的6%～12%。冷沖壓模具歷史悠久、用途廣、技術(shù)成熟，在各種模具中所占比例最大。汽車(chē)、摩托車(chē)、家電行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，占整個(gè)模具市場(chǎng)的60%以上。因此沖壓工藝在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中有著非常廣闊的發(fā)展前景。 1.2 冷沖壓的基本工序和沖壓工藝要求 1.2.1 基本工序 冷沖壓基本工序按板料的變形特點(diǎn)，可分為分離工序和變形工序兩大類(lèi)。 金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限而沿一定的輪廓線(xiàn)斷裂，稱(chēng)為分離工序。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。 金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過(guò)屈服極限（但低于強(qiáng)度極限）而產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸要求的制件，稱(chēng)為變形工序。變形工序又可分為彎曲、拉深、翻邊、脹形和旋壓等。 1.2.2 沖壓工藝要求 沖壓過(guò)程中，沖模是對(duì)金屬板料進(jìn)行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并相對(duì)運(yùn)動(dòng)使其產(chǎn)生塑性變形來(lái)得到預(yù)期的零件。因此要求沖模： （1） 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和相應(yīng)的形狀和尺寸精度； （2） 主要零件應(yīng)有足夠的耐磨性及使用壽命； （3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)確保操作安全，便于使用和維修； （4） 應(yīng)有使材料順利送進(jìn)、工件方便取出、定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定； （5） 要有導(dǎo)向裝置以使沖模上下運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確； （6） 零件的加工和裝配應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、普通件，以縮短模具的制造周期，降低成本； （7） 結(jié)構(gòu)應(yīng)與沖壓設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)相適應(yīng)，以便牢固的安裝在沖壓設(shè)備上； （8） 應(yīng)具有與沖壓設(shè)備連接的部位和搬運(yùn)吊裝部位，以適應(yīng)安裝和管理的需要。 1.3 沖壓工藝新技術(shù)的發(fā)展 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，冷沖壓技術(shù)及模具不斷革新和發(fā)展，沖壓工藝新技術(shù)發(fā)展主要反映在以下5個(gè)方面。 （1） 模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)（模具CAD/CAM） 采用該技術(shù)，模具設(shè)計(jì)和制造的效率一般可提高2～3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2～2/3。目前已達(dá)到CAD/CAM一體化，模具圖紙只是作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧谩? （2） 工藝分析中的板料成型模擬仿真技術(shù)（沖壓CAE） 對(duì)于普通沖壓工藝的制定，可根據(jù)有關(guān)資料進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算；而對(duì)于復(fù)雜的曲面成型，例如汽車(chē)覆蓋件的成形，傳統(tǒng)的方法是憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比分析，初步確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)＞卟⑦M(jìn)行試沖。因此，周期長(zhǎng)、投資大、風(fēng)險(xiǎn)大。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已采用彈塑性有限元法，開(kāi)發(fā)出板料成型過(guò)程的模擬軟件，供設(shè)計(jì)人員對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行修改和選擇，以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成型的可行性和可能發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題。這一虛擬成型技術(shù)，即沖壓CAE，不僅可以節(jié)省昂貴的模具實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，也可以大大縮短試制周期和提高成型件的質(zhì)量。 （3） 快速模具制造技術(shù)的發(fā)展 將快速成型技術(shù)與各種常規(guī)的鑄造、粉末燒結(jié)工藝相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的快速模具制造技術(shù)，以及低熔點(diǎn)合金模具、樹(shù)脂模具都可用于冷沖壓成型。其模具的制造周期僅為常規(guī)模具切削制造的1/5～1/3，而成本僅為后者的1/4～1/2，在精度和壽命方面又能滿(mǎn)足生產(chǎn)上的使用要求，非常適合于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、工藝驗(yàn)證或中、小批量生產(chǎn)的需要。 （4） 采用沖壓新工藝 精密沖裁、液壓成型、沖壓-焊接復(fù)合工藝等特種沖壓工藝的采用，使沖壓工藝的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，沖壓制件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高，從而使生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低。 （5） 冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 為了滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位的低速壓力機(jī)發(fā)展到多工位的高速壓力機(jī)；在高速壓力機(jī)上采用多工位的級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓加工，使冷沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動(dòng)化。 冷沖壓工藝與模具是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的課程，在學(xué)習(xí)這門(mén)課之前，除了應(yīng)掌 握機(jī)械設(shè)計(jì)、金屬學(xué)、金屬塑性加工力學(xué)等基礎(chǔ)理論課程外，還應(yīng)對(duì)沖壓生產(chǎn)實(shí)踐有所了解，具有初步的感性認(rèn)識(shí)，這樣才能在學(xué)習(xí)中理論聯(lián)系實(shí)際，了解模具的類(lèi)型 、結(jié)構(gòu)，掌握模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法等。 2.落料沖孔級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 工件名稱(chēng)：手柄 生產(chǎn)批量：大批量 材料：10號(hào)鋼 厚度：2.2mm 工件簡(jiǎn)圖： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 2.1工藝分析、排樣設(shè)計(jì) 2.1.1手柄沖壓的工藝性分析 圖示零件材料為10號(hào)鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。 手柄外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚2.2mm，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。 手柄沖孔的工藝性：大小為φ5mm和φ8mm的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。 此工件只有外形落料和沖孔兩個(gè)工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取IT9級(jí)即可。 由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。 2.1.2排樣設(shè)計(jì) （1）確定零件的排樣方案 設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。手柄零件具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，單向排列時(shí)材料的利用率低，采用對(duì)排（圖2所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。為了避免制作兩套凸模和凹模零件，降低模具的制造成本，采用調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖壓，條料完成一個(gè)方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn)1800，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。 （2）條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算 查表取得搭邊值為2.5mm和3.5mm。 送料步距如圖2所示 B=32+16+2.5+2.5=53 mm 條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由b-Δ=〔D+2a+c1〕- Δ D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a—側(cè)搭邊值 c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙 代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為135mm。 導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為136 mm。 材料利用率的計(jì)算： 根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用1000 mm×2000 mm×2.2 mm的冷軋薄鋼板。 每塊可剪2000mm ×135 mm規(guī)格條料7條，材料剪切利用率達(dá)94.5%。由一個(gè)步距的材料利用率通用計(jì)算公式： = 式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，A2653.66mm2; n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm; s—步距， mm 得 ==74.2% 2.2工藝方案的確定及工藝計(jì)算 手柄零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。 方案一：用簡(jiǎn)單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——沖孔。 方案二：沖孔落料復(fù)合模。 方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。 圖2 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設(shè)備成本高，生產(chǎn)率低。 方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度較大成本高，還有模具對(duì)壓力機(jī)噸位要求較方案一和三都高。 方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜成本較低，壓力機(jī)噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。 手柄零件大端φ5mm的孔與R16mm的外圓及φ8mm的孔之間的距離為3.5mm，大于此零件要求的最小壁厚（3.2mm）（1），可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模模具制造難度大，并且沖壓后產(chǎn)品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，因此選用級(jí)進(jìn)模更為合理。 2.3模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 （1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。 （2）送料方式：采用手工送料方式。 （3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷(xiāo)定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷(xiāo)定位。調(diào)頭沖時(shí)第一個(gè)工位設(shè)置一個(gè)始用擋料銷(xiāo)定位（和順沖時(shí)的始用擋料銷(xiāo)定位不在同一個(gè)位置），第二工位靠固定擋料銷(xiāo)定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷(xiāo)作為粗定距，在大凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo)，利用條料上φ5mm和φ8mm的孔做導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。 （4）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開(kāi)敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。 （5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹模孔洞中，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為2.2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。 2.4沖壓力與壓力中心的計(jì)算 2.4.1沖裁工序總力的計(jì)算 由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。 沖四個(gè)φ5mm孔的力P1、沖φ8mm孔的力P2，落外型料的力P3，向下推出φ5mm沖孔廢料的力P4，向下推出φ8mm孔廢料的力P5，向下推出工件的力P6。由于彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機(jī)提供的，故用計(jì)算在內(nèi)，沖裁φ5mm，φ8mm及工件外形后卸條料的力分別為P7、P8、P9。 考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式： P=KLtτ 式中 P—沖裁力（kN） L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm） t—沖裁件材料厚度（mm） τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa) K—系數(shù)，一般取1.3。 上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類(lèi)和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢(xún)。為方便計(jì)算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為： P=1.3Ltτ≈Ltσb 式中 σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè)[1]表8—7得10鋼的σb=335MPa P1=4×5π×2.2×335=46.29kN P2=8π×2.2×335=18.52kN 由于　　L3= =268.7mm 則：P3=268.7×2.2×335=198.1kN 推件力 Pt=nKtP Kt—推件力系數(shù), Kt=0.055 n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/t h—凹模刃部直壁洞口高度（mm）， t—料厚( mm) 查手冊(cè)[2]表2—40可得和h=6mm, 故n=3如圖3所示： 圖3 P4==7.64kN P5==3.06kN P6=3×0.055×198.1=32.69kN 卸料力 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得 P =0.03P P7 =0.03×46.29=1.39 kN P8 =0.03×18.52=0.56 kN P9 =0.03×198.1=5.95 kN 工序總力 P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9 =46.29+18.52+198.1+7.64+3.06+32.69+1.39+0.56+5.95 =314.2KN 2.4.2彈性橡膠板的計(jì)算 本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修模量5mm；凸模凹進(jìn)卸料板1mm；公件厚度2.2mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模2mm；以上四項(xiàng)長(zhǎng)度之和就是橡膠板的工作行程S工作；即 S工作=（5+1+2.2+2）mm=9.2mm 取壓縮量為自由高度的0.3則橡膠的自由高度為: H自由===30.7mm 由上面計(jì)算可知：P卸= P7+ P8+ P9=1.39+0.56+5.95=7.9KN 預(yù)壓縮量取15%，由圖1-17可查出P=0.5MPa，此時(shí)橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式1-2計(jì)算橡膠板所需的面積。則 A===15800=158 結(jié)合模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度H自由與直徑D之比需要滿(mǎn)下式： 0.5 橡膠板的自由高度為30.7mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個(gè)厚度時(shí)應(yīng)考慮到每加厚1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為158,分為4塊，每個(gè)用螺釘安裝在一塊，每個(gè)卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔13mm。四塊橡膠板的厚度無(wú)比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40---45HRC。 2.4.3初選壓力機(jī) 開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-40和J23-35 型號(hào) 公稱(chēng)壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 工作臺(tái)尺寸/mm 滑塊底面尺寸/mm 可傾斜角/· 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm J23-40 400 100 330 700×460 —— 30 80 J23-35 350 80 280 380×610 190×210 20 60 2.4.4壓力中心的計(jì)算　 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線(xiàn)重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。 此為多凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算大凸模的壓力中心 圖4a 計(jì)算其壓力中心的步驟如下： ①、按比例畫(huà)出凸模的工作部分剖面圖（見(jiàn)圖4a） ②、在任意距離處作x-x軸y-y軸 ③、 分別計(jì)算出各線(xiàn)段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4, ④、大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定： 到y(tǒng)-y軸的距離 x0= ==61.4mm 到x-x軸的距離 y0= ==0mm ⑤、由于其余三個(gè)凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為 圖4（b） 到y(tǒng)-y軸的距離 x0= = =89.8mm 到x-x軸的距離 y0= = =-15.8mm 2.5模具主要工作零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖） （１）工作零部件的計(jì)算 由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則： 凸模尺寸 dap=（d+x△）-δp0 凹模尺寸 dd=(d+x△+Zmin)0+δ 式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm dp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm x——磨損系數(shù)，查表2-30[1]得：IT14級(jí)時(shí)x=0.5。 Zmin——雙面間隙，mm △——工件公差，mm δ——凸模和凹模的制造公差，mm ①　沖裁φ5mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算 凸模尺寸 由表2-10[1]查得△=0.3 dap=（d+x△）-δp0 =(5+0.5×0.30)0-0.02 =5.150-0.02 凹模尺寸 由表2-23[1]得Zmin=0.26 dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(5+0.5×0.30+0.26)0+0.02 =5.410+0.02 ②　沖裁φ8mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算 凸模尺寸由表2-10得△=0.36 dap=（d+x△）-δp0 =(8+0.5×0.36) 0-0.02 =8.18 0-0.02 凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.26 dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(8+0.5×0.36+0.26) 0+0.02=8.440+0.02 ③　外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算 因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。 采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。 a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類(lèi)尺寸A 第一類(lèi)尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△ b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類(lèi)尺寸B 第二類(lèi)尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△ c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類(lèi)尺寸C 第三類(lèi)尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△ 其落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下： 圖5（a） 第一類(lèi)尺寸：磨損后增大的尺寸： A1=(Amax-x△) =(8-0.5×0.43) =7.785 A2=(Amax-x△) =(16-0.5×0.62) =15.69 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是7.785mm，15.69mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.26。 圖5（b） （2）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（用一個(gè)整體的凸模固定板） 沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖6所示： 圖6 凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算： L=h1+h2+h3- h4 式中 L—凸模長(zhǎng)度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—橡膠板的厚度 ，mm h4—凹進(jìn)卸料板內(nèi)1mm 　　　　　　　　　　　　 圖7 整體式凹模如圖7裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即 凹模高度H=KB 凹模壁厚C=(1.5~2)H 式中　　B----凹?？椎淖畲髮挾?，mm但B不小于15mm C-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離； 　　 K=系數(shù)，取0.20 凹模高度H=KB=0.20×119=23.8mm 取標(biāo)準(zhǔn)值28mm 凹模壁厚C=1.5H = 1.5×28=40mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, 圖8 d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為28mm，所以根據(jù)表2.46﹝2﹞查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。故選用如圖8： 螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×8=12mm a3=1.13d≈9mm 凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為40mm，最大間距為90mm。 　　 螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于１６。 根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用矩形凹模板的周界尺寸為250×200×28。 ①?zèng)_裁φ5mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度） 小凸模長(zhǎng)度 L=20+14-1+30.7=63.7mm 由小凸模刃口d=5.15mm 可知 h=3mm, D1=11mm, D=8mm, L=63.7mm 小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即 對(duì)于圓形凸模 dmin≥ 式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm t—沖裁材料厚度，mm —沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa —凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0~1.6）×103MPa dmin≥==2.95mm 所以承壓能力足夠。 抗縱向彎曲力校核　對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）　 　　　　　　　　　　　　　Ｌmax≤ 式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm 　F ——沖模力,N ｄ——凸模最小截面的直徑，mm Lmax≤==66.57mm 所以長(zhǎng)度適宜。 選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.15×63.7 凸模固定端面的壓力 　　　　　　　　　　q =< 式中　　　　　q—凸模固定端面的壓力，MPa F—落料或沖孔的沖裁力，N 　　　　　　—模座材料許用壓應(yīng)力，MPa q ==158.5MPa 凸模固定板端面壓力超過(guò)了80～90ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見(jiàn)JB/T7643.3—1994查得250×200×10 由于采用整體式凹模，所以由外形落料凹模確定其凹模板厚度（圖7），其凹模刃口高度由表2.40JB/T7643.1—1994查得h=6mm，β= ②沖裁φ8mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度） 凸模長(zhǎng)度 L=20+14-1+30.7=63.7mm 由凸模刃口d=8.18mm查得D=12mm,D1=15mm,h=3mm,L=63.7mm 選用圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 8.18×63.7 ③外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度） 外形凸模的設(shè)計(jì)：外形凸模用線(xiàn)切割機(jī)床加工成直通式凸模，用兩個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，由于采用彈性卸料板，凸模按下式計(jì)算： L=h1+h2-h3+h4 圖9 其中： h1為固定板厚度（20 mm），h2 為卸料板厚度（14mm），h3考慮到凸模下端面到卸料板下端面的距離-（1mm）， h4為彈性橡膠塊的厚度（30.7mm）。 所以：L=20+14-1+30.7=63.7 mm　 凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見(jiàn)JB/T7643.2—1994可得250×200×20 圖10 （3）凹模組件的尺寸確定和示意圖（用整體式凹模） 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€(xiàn)切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素： a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。 b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。 選取凹模JB/T7643.1—1994 250×200×28。材料：Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。 ２.６其它零部件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 （1）始用擋料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）（包括順沖和掉頭沖兩個(gè)始用導(dǎo)料銷(xiāo)） 圖11 擋料塊標(biāo)記：JB/T7649.1—1994 71310 材 料： 45鋼， 熱處理硬度：43~48HRC 技術(shù) 條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定。 手動(dòng)擋料塊位置的確定： 根據(jù)條料排樣圖2可計(jì)算出手動(dòng)擋料塊的位置如圖所示： 圖12 （２） 固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 　　 固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷(xiāo)如圖 圖13 選用JB/T7649.10—94 A型固定擋料銷(xiāo) 直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼 根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷(xiāo)位置如圖 廢料孔前端定位時(shí)擋料銷(xiāo)位置 =C-()+0.1 ——擋料銷(xiāo)與導(dǎo)正銷(xiāo)的間距，mm 圖14 C——連續(xù)模的步距，mm dr——導(dǎo)正銷(xiāo)的直徑，mm d——擋料銷(xiāo)頭部直徑，mm =53-()+0.1=52.85mm （3）導(dǎo)正銷(xiāo)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 導(dǎo)正銷(xiāo)主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷(xiāo)的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。 導(dǎo)正銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè)[2]選用如圖（（選自沖壓手冊(cè)）91 圖15 D=d-2a D——導(dǎo)正銷(xiāo)直徑的基本尺寸 d——沖孔凸模直徑 2a——導(dǎo)正銷(xiāo)與孔徑兩邊的間隙 沖裁φ5mm孔的導(dǎo)正銷(xiāo) 查表得h=0.6t 2a=0.05mm D=d-2a=5.15-0.05=5.10mm h=0.6×2.2=1.32mm 沖裁φ8mm孔的導(dǎo)正銷(xiāo)查表得h=0.6t 2a=0.07.mm D=d-2a=8.18-0.07=8.11mm h=0.6×2.2=1.32mm （4）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（包括兩塊導(dǎo)料板的間距、外形尺寸和厚度與示意圖等） 根據(jù)凹模周界?。簩?dǎo)料板JB/T7653—1994 250×56×10 圖16 ３模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ３.１標(biāo)準(zhǔn)模架的選用（前面已經(jīng)確定為對(duì)角形模架） 由凹模周界選用標(biāo)準(zhǔn)模架（包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、上模座、下模座、模柄的標(biāo)準(zhǔn)） 選用GB/T2851.1—1990 250×200×170~210 技術(shù)條件：按JB/T8050—1999的規(guī)定。 圖17 圖18 模柄標(biāo)記：JB/T 7646.1—1994 A 503110 材 料：Q235—A。F 技術(shù)條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定： 導(dǎo)柱標(biāo)記：　GB/T2861.1 —1990 323160 　GB/T2861.1 —1990 353160 導(dǎo)套標(biāo)記：　GB/T2861.6 —1990 323105343 GB/T2861.6 —1990 353105343 上模座標(biāo)記：GB/T2855.9 —1990 2503200345 下模座標(biāo)記：GB/T2855.10 —1990 2503200350 ３.２卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 在前面已經(jīng)確定了采用剛性卸料板，設(shè)計(jì)卸料板為一整體板。本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有外形凸模的導(dǎo)向作用，并能對(duì)小凸模起保護(hù)作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊(cè)[2]表15.28得： 卸料板長(zhǎng)度L =250mm,寬度B=200mm厚度h0=14mm 此模具中，卸料板對(duì)沖孔落料凸模起導(dǎo)向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造 ３.３聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 本模具采用螺釘固定，銷(xiāo)釘定位。具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：　35鋼M8365 GB70—85 　GB70—85 M8365 35鋼 螺釘標(biāo)記：　　GB68—76 M8330 35鋼 圓柱銷(xiāo)釘標(biāo)記：GB 119—86 6365 35鋼 止動(dòng)圓柱銷(xiāo)標(biāo)記：GB119—86 436 35鋼 ３.４總裝圖 圖19 ３.５壓力機(jī)的選擇與校核 模座外形尺寸420×270mm,閉合高度200mm,有文獻(xiàn)[4]中，JC23—35型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為610×380mm,最大閉合高度為280mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為60mm,所以在工作臺(tái)上加一35～70mm的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符。 ３.６ 模具零件材料選用一覽表 22 始用擋料塊 2 45鋼 71310 JB/T7649.1—1994 21 固定擋料銷(xiāo) 1 45鋼 8mm，h=4mm A型 JB/T7649.10—94 20 卸料板 1 45鋼 19 螺釘 10 35鋼 M8330 GB68—76 18 凸模 1 Cr12 5.15×63.7 JB/T8057.2—1995 17 圓柱銷(xiāo) 6 35鋼 6365 GB 119—86 16 凸模 1 Cr12 8.18×63.7 JB/T8057.2—1995 15 止轉(zhuǎn)銷(xiāo) 1 35鋼 436 GB119—86 14 模柄 1 Q235 A503110 JB/T 7646.1 13 落料凸模 1 Cr12 12 固定螺釘 2 35鋼 M6340 GB/68—76 11 凸模墊板 1 45鋼 2503200310 JB/T7643.3—1994 10 內(nèi)六角螺釘 10 35鋼 M8365 GB70—85 9 上模座 1 HT200 2503200345 GB/T2855.1—1990 8 導(dǎo)套 2 20 323105343 GB/T2861.6—1990 353105343 GB/T2861.6—1990 7 凸模固定板 1 45鋼 2503200320 JB/T7643.2—1994 6 橡膠塊 4 5 導(dǎo)正銷(xiāo) 2 45鋼 4 導(dǎo)料板 2 250356310 JB/T7563—1994 3 凹模板 1 Cr12 2503200328 JB/T7463.1—1994 2 導(dǎo)柱 2 20 323160 GB/T2861.1—1990 353160 GB/T2861.1—1990 1 下模座 1 HT200 2503200350 GB/T2855.2—1990 序號(hào) 名稱(chēng) 件數(shù) 材料 備注 3.7模具的裝配 根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn)，本副模具的裝配選凸、凹模為基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，裝配后，應(yīng)保證間隙均勻，落料凹模刃口面應(yīng)高出拉深凸模工作面5mm， 并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配如下： 凸、凹模預(yù)配 （1） 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 （2） 將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯洌瑱z查其間隙是否加工均勻。不適合者應(yīng)重新修磨或更換。 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。 裝配下模 （1） 在下模座上劃中心線(xiàn)，按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板； （2） 在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； （3）將下模座、導(dǎo)料板、凹模裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷(xiāo)釘。 裝配上模 （1） 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； （2） 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷(xiāo)孔位置并鉆鉸螺孔、銷(xiāo)孔； （3） 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； （4） 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； （5） 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； （6） 安裝導(dǎo)正銷(xiāo)、承料板； （7） 切紙檢查，合適后打入銷(xiāo)釘。 試沖與調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我們把平時(shí)在課堂上學(xué)到的理論與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合了起來(lái)?？此坪?jiǎn)單的零件想要得到，也是需要許多工序才能完成的。我們只所以選擇使用模具來(lái)達(dá)到這樣的效果，不僅與生產(chǎn)批量有關(guān)，還與生產(chǎn)條件有關(guān)。如果是大批量生產(chǎn)的零件使用模具就很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和現(xiàn)代化。能夠保證零件的尺寸相差不大，以實(shí)現(xiàn)互換。設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵的工作，要查閱大量資料和統(tǒng)計(jì)計(jì)算工作，設(shè)計(jì)是個(gè)苦差事。 設(shè)計(jì)的好壞直接影響到制件質(zhì)量和勞動(dòng)強(qiáng)度以及生產(chǎn)成本。所以設(shè)計(jì)者應(yīng)該具備淵博的知識(shí)和大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，應(yīng)該懂得生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。這樣才能設(shè)計(jì)出好的實(shí)用的模具來(lái)。 我傾注了大量的勞動(dòng)和汗水在這個(gè)設(shè)計(jì)，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐。設(shè)計(jì)的十分艱辛，雖然借鑒了許多，還是有好多不明白之處。 致謝 本設(shè)計(jì)經(jīng)原紅玲講師的精心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助才得以如期完成，在此我誠(chéng)心的向他們感謝。另外還要感謝我的專(zhuān)業(yè)老師們，在大學(xué)三年讓我學(xué)到了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和處理問(wèn)題的實(shí)用方法，以及其他老師的教導(dǎo)，讓我大學(xué)期間學(xué)到了做人的道理與原則。讓我踏上社會(huì)，走上工作崗位完成了很好的過(guò)度。時(shí)光如梭，三年的大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼過(guò)去，而我也即將離開(kāi)可敬的老師和熟悉的同學(xué)朋友們，溶入到社會(huì)的大潮中去。在這之際，我們將完成最后的使命——做畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)非常廣泛，由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中遇到了很多的問(wèn)題。但這并沒(méi)有成為我的絆腳石，在指導(dǎo)老師不時(shí)的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助下，并通過(guò)在圖書(shū)館的仔細(xì)查閱，使我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，從而使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。 最后，再次感謝我的指導(dǎo)老師原紅玲的精心指導(dǎo)和各位老師和同學(xué)的大力幫助，使我順利完成任務(wù)，并向你們致意深深的敬意，在以后的生活中我一定努力工作，不辜負(fù)你們寄予我的厚望 參考文獻(xiàn) 【1】 陳錫棟、靖穎怡主編 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 【2】 郝濱海 編著 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 【3】 吳伯杰 編著 沖壓工藝與模具 電子工業(yè)出版社 2005 【4】 薛彥成 主編 公差配合與技術(shù)測(cè)量 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 【5】 王孝培 主編 沖壓手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1988 【6】 楊玉英 主編 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