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XXXX大學 畢業(yè)設計說明書 系 部： 指導老師： 專 業(yè)：模具設計與制造 班 級： 小 組 號： 組 長： 同 組 人： 日 期： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 托架沖壓工藝與模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 2016 年 03 月 28日 目 錄 摘 要 4 引 言 5 第一章、沖裁件的工藝性分析 7 1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 8 1.1.1.沖裁件的形狀 8 1.1.2.沖裁件的尺寸精度 9 第二章、制件沖壓工藝方案的確定 10 2.1.沖壓工序的組合 10 2.2.沖壓順序的安排 10 第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 11 3.1.展開尺寸的計算 11 3.2.制件排樣圖的設計 12 3.2.1.搭邊與料寬 13 3.3.材料利用率的計算 14 第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 15 4.1.沖壓力 15 4.1.1.沖裁力的計算 15 4.1.2.卸料力的計算 15 4.1.3.彎曲力的計算 16 4.2.壓力中心的計算 17 4.3.壓力機的選用 17 第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 19 5.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則 19 5.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法 20 5.2.1.凸模和凹模分開加工 20 5.2.2.凸模和凹模配合加工 20 5.3.彎曲 22 第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設計 25 6.1.落料模結(jié)構(gòu)形式： 25 6.2.彎曲模的結(jié)構(gòu)形式 25 第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設計 27 7.1.落料凸凹模的設計 27 7.2.落料凹模的設計 28 7.3.彎曲凸模的設計 28 7.4.彎曲凹模的設計 29 第八章、模具的總裝配（以落料沖孔模為例） 31 設計小結(jié) 32 致 謝 33 參考文獻 34 摘 要 隨著模具制造的技能化逐步向科學化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設計的完成。冷沖模是其中的一種。 畢業(yè)設計是在模具專業(yè)理論教學之后進行的實踐性教學環(huán)節(jié)。是對所學知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習。其目的是，綜合運用所學課程的理論和實踐知識,設計一副完整的模具訓練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學內(nèi)容，掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關技術(shù)資料。掌握模具設計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術(shù)文件等。 沖壓工藝與模具設計應結(jié)合工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產(chǎn)的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達到設計圖樣上的各項技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。 關鍵詞： 工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術(shù)文件等。 引 言 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)模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現(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幾千副，價值上億元，而當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，預計2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達到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%。 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計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設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計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。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，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設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)的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內(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。 沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。 沖壓生產(chǎn)靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。 利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。 沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機械加工便可以使用。 沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。 因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點。 沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 第一章、沖裁件的工藝性分析 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。 1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 1.1.1.沖裁件的形狀 圖1.零件及尺寸 彎曲件形狀簡單，適用模具批量生產(chǎn)，零件材料Q235A鋼，厚度t=6.0mm，產(chǎn)品材料性能分析如下： 材料材質(zhì)：Q235A鋼 抗剪強度：310-380Mpa 抗拉強度：440-470Mpa 屈服極限：240Mpa 延伸率： 21-25% Q235鋼廣泛用于輕工、機械、運輸車輛、建筑等一般結(jié)構(gòu)件，自行車、農(nóng)機配件、五金制品，輸送水、煤氣等用管，煙筒、屋面板、拉桿、支架及機械用一般結(jié)構(gòu)零件。例如：地腳螺栓、犁鏵、煙筒、屋面板、鉚釘、低碳鋼絲、薄板、焊管、拉桿、吊鉤、支架、焊接結(jié)構(gòu)等。 便于模具的加工和減少沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時也可以防止尖角部位刃口的過快磨損，產(chǎn)品材料厚度6.0，可以加上R3。同時要保證內(nèi)尺寸18。這個就要控制產(chǎn)品彎曲的回彈，這個會在后期設計模具和計算時具體計算和分析。 1.1.2.沖裁件的尺寸精度 沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟級普通沖裁。 第二章、制件沖壓工藝方案的確定 2.1.沖壓工序的組合 沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 沖裁方式根據(jù)下列因素確定： （1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 對于年產(chǎn)量需求1萬件的該產(chǎn)品來說采用復合?；騿文］^合適。 （2） 根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定 產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件。 （3） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定, 對復雜形狀的沖裁件來說，采用復合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造安裝調(diào)整較容易，且成本較低。 （4） 根據(jù)操作是否方便與安全來確定 復合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。 綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇復合工序沖裁方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。 2.2.沖壓順序的安排 落料，彎曲共兩種工序，具體如何安排需要詳細斟酌考慮，尤其是彎曲工序，如何保證彎曲內(nèi)口尺寸，如何保證兩邊孔同心，這和工序的數(shù)量和具體結(jié)構(gòu)有關。此類產(chǎn)品簡單的方法就是彎曲，最后成產(chǎn)品形狀，在設計模具時需要考慮產(chǎn)品的回彈，在設計模具時如何避免回彈。 第三章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 3.1.展開尺寸的計算 彎曲件厚度為4.0mm，因為成型彎曲件需要經(jīng)過落料、彎曲，才能最后實現(xiàn)產(chǎn)品型，由于產(chǎn)品形狀簡單， 所以不需要單獨計算彎曲系數(shù)及尺寸分析，展開尺寸需要根據(jù)實際彎曲模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來調(diào)試，計算結(jié)果僅僅作為參考。 彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時，中性層的位置為 ρ=r+t/2 式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑 t——板料的厚度， 而當需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進行毛坯展開長度的計算了，這需要一個中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。 本產(chǎn)品，尺寸沒標公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計算， 彎曲公式是L=L1+L2+L2+2R 其中L1=8,L2=31，R=3.14×8=25.12。 經(jīng)過實際計算 L=95.12，本次設計取整95，寬度無變形，還是原尺36。 此尺寸目前是待定，在實際生產(chǎn)時需調(diào)節(jié)。 由于展開后四周無R角，這樣設計模具，凹模會因為熱處理應力集中而開裂，因此，需要增加R角，本次設計根據(jù)材料厚度6mm，增加R角為R3。 展開圖紙如下圖所示： 3.2.制件排樣圖的設計 排樣對材料的利用率，工件的尺寸精度，生產(chǎn)率，模具制造難易程度和使用壽命有一定的影響。按材料的經(jīng)濟利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無廢料排樣兩大類。排樣又可分直排、斜排、對排、對頭斜排、多排、混合排等。 有廢料排樣有如下幾種形式： （1）直排 排樣時，應優(yōu)先選用直排，因為直排的模具最簡單。但對于三角形、角尺形等工件，采用直排會造成較大的材料浪費，可考慮選擇斜排或?qū)ε拧? （2）斜排 斜排將時制模工作量增大。 （3）對排 選取對排省料幅度較大。比直排省料可達30%--50%。但需要注意：如果采取送料一次沖一件的方案，即用單凸模，模具結(jié)構(gòu)與直排時基本相同，模具費也相差不大，但只實用于條料，不能用卷料。 排樣時需考慮如下原則： 1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀） 2） 合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。 3） 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。 4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。 3.2.1.搭邊與料寬 搭邊 排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。 搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。 搭邊值的大小還與材料的力學性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關。搭邊值一般由經(jīng)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=6.0mm，確定搭邊工作間a1為0.8t=4.8mm, a為0.9t=5.4mm。具體可見排樣圖2。 送料步距和條料寬度的確定 （1）送料步距 條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為 S=D+a1 S=36+4.8=40.8mm 式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度； a1——沖裁之間的搭邊值。 （2） 條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。 當用孔定距時，可按下式計算 條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ =(95+2×5.4)-0.5=105.8-0.5mm 式中 B——條料的寬度（mm）； Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a——側(cè)搭邊值； Δ——條料寬度的單向（負向）公差； 條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，剪裁時的公差整帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負值條料在模具上送進時一般都有導向，當使用導料銷導向而又無側(cè)壓裝置時，在寬度方向也會產(chǎn)生送料誤差。所以剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=105.8-0.5 。 3.3.材料利用率的計算 一個步距內(nèi)的材料利用率η為 η=nF/Bs×100% η=1×3412.2743/40.8×105.8×100%=79.049% 式中 F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）； n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； s——步距； 第四章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 4.1.沖壓力 沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力的總稱。 4.1.1.沖裁力的計算 平刃口沖裁力可按下式計算 落料力計算 F1=KLδτ F=1.3×256.85×6.0×380=761303.4N =761.303KN 式中 F——沖裁力（N）； L——沖裁件周邊長度（mm）；256.85 τ——材料抗剪強度（MPa）；（Q235鋼310-380MPa） δ——材料厚度；(mm)；6.0 K——系數(shù)，通常K=1.3； 沖圓孔力計算 F2=nKLδτ F2=2×1.3×3.14×13×6.0×380=241980.96N =241.98KN 4.1.2.卸料力的計算 從凸模上卸下板料所需的力稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出工件或廢料所需的力稱推件力。 、和沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、材料種類和厚度、潤滑情況、凹模洞口形狀因素有關。在實際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式計算： 式中 F──沖裁力； ──卸料力系數(shù)； ──推件力系數(shù)； n──梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)（n＝h/t） h──為凹模直壁洞口的高度。 、可分別由表4.1查取。當沖裁件形狀復雜、沖裁間隙較小，潤滑較差、材料強度高時應取較大的值；反之則應取較小的值。 表4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚/mm 0.5～2.5 0.025～0.06 0.05 0.06 2.5～6.0 0.020～0.04 0.03 0.04 取為0.04、為0.03 =0.04×761.303=30.452KN。 =0.03×241.98=7.26KN。 所以落料沖孔?？偟臎_壓力為761.303+241.98+30.452+7.26=1040.995KN。 4.1.3.彎曲力的計算 此工件U形彎曲時力的計算，選計算公式為 F自=0.7kbt2δb/(r+t) =0.7×1.3×36×6.0×6.0×470)/(5+6) =50390.836N =50.4KN F自—材料在沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力 b—彎曲件的寬度，36mm t—彎曲件厚度，6mm r—彎曲件內(nèi)彎角半徑，R5 k—安全系數(shù),K=1.3 δb—材料的強度極限,δb查表=440～470,取470 頂料力或者壓力料FQ=0.8F自=0.8×50.4=40.32KN 所以彎曲成型力F總=50.4+40.32=90.72KN 4.2.壓力中心的計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。 （２）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （３）形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。 落料沖孔模，彎曲成型模，產(chǎn)品都是對稱， Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0 X1——F1到Y(jié)軸的力臂 Y1=0 根據(jù)合力距定理： YG=（Y1F1........）/（F1.......） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG=（X1F1.......）/（F1......） XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；YG=0 所以這兩幅模具的壓力中心為（0，0）。 4.3.壓力機的選用 選擇壓力機時，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，當施力行程較大時（50%～60%）即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的50%～60%。校正彎曲時，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機的公稱壓力要大于校正彎曲力的1.1～1.2倍。在此取了1.2倍，即公稱壓力 P1=1.2×1040.995=1249.194KN P2=1.2×90.72=108.864KN 根據(jù)模具大小，模具高度，以及計算的沖壓力，落料沖孔模初選壓力機的公稱壓力為1600KN，即JA31-160閉式單點壓力機，彎曲模，選擇J23-63壓力機。 所選用的壓力機公稱壓力應大于計算出來的總沖壓力；壓力機的最大裝模高度應大于或等于300mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺板尺寸應能滿足沖模的正確安裝。按上述要求可選用JA31-160閉式單點壓力機和J23-63開式可傾壓力機。 型號為JA31-160的基本參數(shù)如：（表一） 公稱壓力/KN 1600 墊板尺寸/mm 滑塊行程/mm 160 厚度105 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 32 模柄孔尺寸/mm 最大封閉高度/mm 480 滑塊底面積尺寸/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 120 立柱距離/mm 590 工作臺尺寸/mm 前后790 左右910 型號為JC23—63壓力機的基本參數(shù)如：（表二） 公稱壓力/KN 630 墊板尺寸/mm 滑塊行程/mm 100 直徑80 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 80 模柄孔尺寸/mm 直徑50 深度70 最大封閉高度/mm 300 滑塊底面積尺寸/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 80 立柱距離/mm 300 工作臺尺寸/mm 前后450 左右630 第五章、凸、凹模刃口尺寸計算 5.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則 設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。 沖裁間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關。 通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诹慵淖钚O限尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關，可按下列關系選取：零件精度IT10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級選?。粚τ谛螤顝碗s的刃口尺寸制造偏差可按零件相應部位公差值的1/4來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標注公差，則可按IT14級取值。 零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應按“入體”原則標注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標注的，則應換算成單向標注。磨損后無變化的尺寸除外。 5.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法 5.2.1.凸模和凹模分開加工 這種方法主要適用于圓形或簡單刃口。設計時，需在圖樣上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足： δd+δp≤Zmax-Zmin 5.2.2.凸模和凹模配合加工 配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個，然后依此為基準再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產(chǎn)的模具或沖制復雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設計制造。 沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算： 落料時 Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)- δp 式中 Dp——為落料凹模的刃口尺寸（mm）； Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）； Δ——工件公差； Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4； δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8； Lp——凸模中心距尺寸（mm）； Zmin——最小沖裁間隙（mm）； 落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)- Δ =95.1-0.5×0.2=95-0.02 0; Aj2=(Amax-XΔ)- Δ =36.1-0.5×0.2=36-0.02 0; Aj3=(Amax-XΔ)- Δ =3.05-0.5×0.1=3-0.02 0; 落料凸模尺寸：Hj1=(Aj1-2Z)+ Δ =95-2×0.35=94.30 +0.02; Hj=(Aj2-2Z)+ Δ =36-2×0.35=35.30 +0.02; Hj=(Aj3-Z)+ Δ =3-0.35=2.650 +0.02; 沖孔沖頭尺寸：Bj1=(Amin+XΔ)+Δ/4 =12.9+0.5×0.2=130 +0.02 沖孔凹模尺寸：Bh1=(Aj1+2Z)-Δ/4 =13+2×0.35=13.7-0.02 0 5.3.彎曲 對于U形彎曲件，必須選擇適當?shù)拈g隙值，因為凸凹模間隙小了，摩擦力和彎曲力就大,當間隙過小時，還會使制件直邊料厚減薄和出現(xiàn)話痕，同時還降低凹模壽命。若間隙過大，制件回彈量增大，誤差增加，從而降低制件精度，所以彎曲模具間隙的大小對制件質(zhì)量、彎曲力和模具壽命有較大的影響。 生產(chǎn)中是根據(jù)彎曲件材料的力學性能，材料厚度，制件精度和彎邊長度來確定其凸凹模間隙。 Z/2=t+nt 其中Z/2----彎曲凸凹模的單邊間隙 t----材料厚度的基本尺寸 n----間隙系數(shù) 經(jīng)查表格， n=0.1 凸模及凹模尺寸計算是依據(jù)彎曲件的使用要求來確定的。起原則是彎曲件標注外形尺寸時，則以凹模為基準件，間隙放在凸模上。當彎曲件標注的是內(nèi)尺寸時，是以凸模為基準件，間隙取在凹模上。同時應該注意彎曲件精度，回彈趨勢和模具的磨損規(guī)律。 （1）、制件標注外形尺寸 凹模尺寸為 Ld=（Lmax–0.75Δ） 凸模尺寸為 Lp=（Ld–Z） （2）、制件標注內(nèi)尺寸 凸模尺寸為 Lp=（Lmin +0.4Δ） 凹模尺寸為 Ld=（Lp+Z） 其中 L—彎曲件的外形或內(nèi)尺寸 Δ—彎曲件的尺寸偏差 L d—彎曲凹模的基本尺寸 L p—彎曲凸模的基本尺寸 Z—凸凹模雙面間隙 具體計算如下，制件標注內(nèi)尺寸，按此公式計算 彎曲凸模尺寸為 L p=（Lmin +0.4Δ）=18 凹模尺寸為 L d=（Lp+Z）=18+6+6=30 由于本次設計彎曲后，產(chǎn)品內(nèi)尺寸要保證，這就要考慮到模具對產(chǎn)品的影響，尤其是回彈的影響，控制好產(chǎn)品回彈，是這個課題的重點和難點。 板料的塑形彎曲和任何一種塑形變形過程一樣，都伴隨有彈性變形，所以當外加彎矩卸去時，變形區(qū)外層纖維因彈性恢復而縮短，內(nèi)層纖維因彈性恢復而伸長，結(jié)果使制件的形狀和尺寸發(fā)生與加載時變形方向相反的變化，這種現(xiàn)象稱回彈，回彈使制件的曲率和角度發(fā)生顯著變化，不再痛模具的形狀和尺寸一致，從而直接影響到彎曲件的精度。因而在設計模具和制造模具時，必須預先將材料的回彈值考慮進去，以便修正模具工作部分的參數(shù)。 根據(jù)彎曲件回彈的趨勢和回彈值來修正凸?；虬寄５墓ぷ鬟t遲，使其彎曲件變形后回彈值得到補償，比如V形件彎曲，按照計算所得回彈值將凸模半徑和夾角設計坐直出相應的補償，U形件彎曲，可將凸模兩側(cè)做出回彈角，或可在凹模內(nèi)的頂板上做成弧面，彎曲卸載后，由于弧面回彈值使兩直邊產(chǎn)生負回彈以補償圓角部分的正回彈?；蚩梢圆捎眯Ｕp小回彈。 本次設計的產(chǎn)品，材料厚度大于0.8毫米，整個彎曲屬于U形彎曲，屬于一般的彎曲件，可將凸模設計成如CAD圖所示形狀，以加大彎曲變形區(qū)的壓應力，迫使變形區(qū)內(nèi)層纖維產(chǎn)生同外層纖維一樣的伸長應變，凸模卸載后制件都產(chǎn)生縮短的回彈，使回彈值減小。具體尺寸見CAD圖。 第六章、模具整體結(jié)構(gòu)形式設計 6.1.落料模結(jié)構(gòu)形式： 該模具整體結(jié)構(gòu)采用倒裝復合模結(jié)構(gòu)，下模樹脂彈壓卸料裝置，上模采用打料裝置，選用22#后側(cè)導柱標準模架。 6.2.彎曲模的結(jié)構(gòu)形式 該模具整體結(jié)構(gòu)上模采用剛性結(jié)構(gòu)，下模采用彈簧頂出裝置，順利將產(chǎn)品頂出凹模，采用外形定位板定位，選用14#后側(cè)導柱標準模架。 第七章、模具零件的結(jié)構(gòu)設計 7.1.落料凸凹模的設計 材料：Cr12Mov 硬度：58～62HRC （如圖），外形與固定板過盈配合，與下模板2-M8螺釘連接， 7.2.落料凹模的設計 材料：Cr12Mov 硬度：55～58HRC 形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），采用螺釘和銷釘與上模固定 7.3.彎曲凸模的設計 材料：Cr12Mov 硬度：55～58HRC 形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與固定板過盈配合，上模板用螺釘和銷釘固定。 7.4.彎曲凹模的設計 材料：Cr12Mov 硬度：55～58HRC 形狀結(jié)構(gòu)：（如圖），與下模板螺釘，銷釘固定。 第八章、模具的總裝配（以落料沖孔模為例） 1、確定裝配基準件 應以凸凹模為裝配基準件。 首先要確定凸凹模在模架中的位置，確定凸凹模組件在下模座的位置， 然后用平行板將凸凹模和下模座夾緊，在下模座上劃出彎曲孔線，進而安裝下模座其他組件。 2、安裝上模部分 檢查上模部分各個零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。安裝上模，調(diào)整沖裁間隙，將上模系統(tǒng)各零件分別裝于上模座內(nèi)。 3、安裝下模部分 4、自檢 按沖模技術(shù)條件進行總裝配檢查。 5、檢驗 6、試沖 設計小結(jié) 畢業(yè)設計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設計，我鞏固了以前學過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認識到畢業(yè)設計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎。 在本次設計中，我學到了許多的東西。首先對于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應用更加熟練；其次，通過模具設計我對于模具設計的流程基本上熟悉。這次設計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設計、模具設計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內(nèi)容。 設計過程中按照任務書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻資料。由于經(jīng)驗不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。 總之，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！ 致 謝 對三年來辛勤教導我的老師和學校致以最崇高的敬意！ 對本次畢業(yè)設計指導我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!畢業(yè)設計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師以他寬廣的知識、高瞻遠矚的學識、在實際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。 參考文獻 [1]朱光力主編. 模具設計與制造實訓.第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 134~156 [2]吳詩 主編. 沖壓工藝及模具設計 . 第1版. 西安：西北工業(yè)大學出版社. 2001. 40~45 [3]溫松明主編. 互換性與測量技術(shù)基礎. 第2版. 長沙：湖南大學出版社. 1998. 4~5 [4]馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設計與制造簡明手冊. 第1版.上海：上海科學技術(shù)出版社. 1985. 1~ 80 [5]劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機械制圖. 第3版. 北京：高等教育出版社.2001 [6]施平主編. 機械工程專業(yè)英語. 第5版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學.2003 .344~345 [7]張代東主編. 機械工程材料應用基礎. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2001.85~103 [8]王衛(wèi)衛(wèi)主編. 材料成型設備. 第1版.北京：機械工業(yè)出版.2004. 47~48 [9]傅建軍主編. 模具制造工藝. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2005. 24~25 [10]王新華主編. 沖模設計與制造實用計算手冊. 北京：機械工業(yè)出版社.2004年8月第1版. 2~ 15 [11]王新華 袁聯(lián)富主編.沖模結(jié)構(gòu)圖冊. 第1版. 北京：機械工業(yè)出版社. 2003. 35