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1 目錄 1 緒 論 .................................................................................................3 1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ........................................................................................................................4 1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀 ..................................................................4 1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) .............................................................5 1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ......................................................................................................................6 2 保持架件沖壓工藝的分析及方案的確定 ......................................10 2.1 保持架件工藝分析 .......................................................................................................................................10 2.2 沖壓工藝方案的確定 ..................................................................................................................................10 3 主要工藝參數(shù)計(jì)算 ........................................................................12 3.1 計(jì)算毛坯尺寸 ............................................................................................................................................12 3.1.1 計(jì)算并確定修邊余量 .............................................................12 3.1.2 計(jì)算毛坯直徑 D..................................................................12 3.2 排樣設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................................12 3.2.1 確定零件的排樣方案 .............................................................12 3.2.2 條料寬度、和材料利用率的計(jì)算 ...................................................13 3.3 落料工藝的計(jì)算 ...........................................................................................................................................14 3.3.1 沖裁力的計(jì)算 ...................................................................14 3.3.2 推件力的計(jì)算 ...................................................................14 3.3.3 卸料力的計(jì)算 ...................................................................14 3.4 拉深工藝的計(jì)算 ..........................................................................................................................................15 3.4.1 確定拉深成形次數(shù)及是否采用壓邊圈 ...............................................15 計(jì)算拉深力: .........................................................................15 3.4.2 壓邊力的計(jì)算 ...................................................................15 3.5 翻邊工藝的計(jì)算 ...........................................................................................................................................16 3.5.1 確定翻邊次數(shù) ...................................................................16 3.5.2 翻邊力的計(jì)算 ...................................................................17 3.6.沖翻邊預(yù)制孔和 12 個(gè)孔工藝的計(jì)算 ........................................................................................................17 4 壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用 ........................................19 4.1 壓力中心計(jì)算 ..............................................................................................................................................19 4.2 初選壓力機(jī) ...................................................................................................................................................19 4.2.1 沖裁工序總力的計(jì)算 .............................................................19 2 4.2.2 沖壓設(shè)備的選用 .................................................................20 5 模具的總體設(shè)計(jì) ..........................................................................21 5.1 模具類型選擇 ...............................................................................................................................................21 5.2 定位方式選擇 ...............................................................................................................................................21 5.3 卸料、出件方式的選擇 ...............................................................................................................................21 5. 4 導(dǎo)向方式的選擇 ..........................................................................................................................................22 6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................23 6.1 主要工作零件的尺寸計(jì)算 ..........................................................................................................................23 6.1.1.落料凸、凹模尺寸的計(jì)算 .........................................................23 6.1.2 沖孔凸、凹模尺寸的計(jì)算有公式 ..................................................23 6．1．3 拉深凸、凹模的尺寸計(jì)算 .....................................................23 6．1．4 切邊凸模的尺寸計(jì)算 ..........................................................24 6.1.5 翻邊凸凹模尺寸的計(jì)算 ...........................................................24 6.2 模具主要零部件設(shè)計(jì) ...................................................................................................................................25 6.2.1 拉深凹模 .......................................................................25 6.2.2 拉深凸模 .......................................................................25 6.2.3 拉深凸模的設(shè)計(jì) .................................................................25 6.2.4 凸凹模的設(shè)計(jì) ...................................................................26 6.2.5 卸料零件的設(shè)計(jì) .................................................................27 6.2.6 定位零件的設(shè)計(jì) .................................................................27 6.2.7 打料裝置的設(shè)計(jì) .................................................................27 6.2.8 連接裝置的設(shè)計(jì) ................................................................28 6.2.9 固定板的設(shè)計(jì): ..................................................................28 6.2.10 墊板的設(shè)計(jì) ....................................................................28 6.2.11 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì): .............................................................28 6.2.12 壓邊圈的設(shè)計(jì) ..................................................................28 6.3 模架及閉合高度的確定 ...............................................................................................................................29 7 模具總裝圖 .......................................................................................31 8 保持架沖壓模具的安裝和調(diào)試 ......................................................32 8.1 保持架沖壓模具的安裝 ..............................................................................................................................32 8.1.1 沖壓復(fù)合模具的安裝要求 .........................................................32 8.1.2 沖壓復(fù)合模具的安裝 ...........................................................32 3 8.2 沖壓復(fù)合模具的調(diào)試 ...............................................................................................................................32 8.2.2 調(diào)試方法 .......................................................................33 結(jié)束語 ..................................................................................................34 致謝 ......................................................................................................35 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................36 4 1 緒 論 從現(xiàn)在的發(fā)展形式可以看出，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅?主要原因是我國(guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、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)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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。 1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國(guó)模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬多 家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂 單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為 3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。 在 2 萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元 的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè) 結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具 及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三 資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。 雖然說我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在 以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了 積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看， 體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不 盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低， 且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值 約合 1 萬美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬美元，有的高達(dá) 25～30 萬美 元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化 企業(yè)管理的企業(yè)較少。 5 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先 進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配 套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長(zhǎng)期得不到較好解決。 裝備水平低，帶來中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來受“大而全” “小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工 不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為 自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平 相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較 大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模 具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都 有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) 巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)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(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能 完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國(guó)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） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； 6 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。 1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 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(jī)、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(gè)國(guó)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(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。 美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具 企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工、 模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企 業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（ VDMA）會(huì)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(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)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(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國(guó)外模具工 業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬美元，有的達(dá)到 25～ 30 萬美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件 使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％． 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價(jià)格 低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： (1)全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn) 步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn) 和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技 術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工 7 國(guó)外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面 光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加 工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向 更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧?諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已 有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工 程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽 車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電 極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù) 控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大 發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。  (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到 30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為 80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模 具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自 動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā) 展趨勢(shì)。 (8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行 定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì) 8 量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 如今，我國(guó)模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，越來越多的新技術(shù)，新 工藝，新材料誕生，并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中，這將促使我國(guó)模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同 時(shí)，我國(guó)模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國(guó)家相比還有一定差距，還要大力推進(jìn)模具 產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步，開展新技術(shù)，新材料研究開發(fā)，并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模具工業(yè)專業(yè)技術(shù) 人才的培養(yǎng)，使之可持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的 知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn) 技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練 地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械 制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這 個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛 陽中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于模具特別是沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)， 豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零 的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資 料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。 并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與 同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相 信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處 在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。 9 2 保持架件沖壓工藝的分析及方案的確定 2.1 保持架件工藝分析 原始資料如圖所示 圖 2-1 工件名稱：保持架 材 料： 08 鋼 10 料 厚：0.3mm 此工件為軸承保持架工件，形狀結(jié)構(gòu)對(duì)稱，環(huán)形凹槽，底部有孔，所有尺寸均有 公差標(biāo)注，對(duì)工件厚度變化也沒有作要求。零件圖上標(biāo)注公差尺寸按 IT11 精度計(jì)算。 2.2 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、拉深、切邊、沖孔、翻邊五個(gè)基本工序，可以有以下五種工藝 方案： 方案一：落料—沖孔—翻邊—拉深—沖均布的 12 個(gè)孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔—拉深—翻邊—沖均布的 12 個(gè)孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案三：落料與拉深復(fù)合—沖中間預(yù)制孔與 12 個(gè)均布孔—翻孔與切邊復(fù)合。采用 復(fù)合模生產(chǎn)。 從制件精度、拉深過程中起皺、孔位置與形狀變化等問題的防止，以及加工工序、 生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本各方面考慮，則其沖壓采用方案三為佳。 11 3 主要工藝參數(shù)計(jì)算 3.1 計(jì)算毛坯尺寸 3.1.1 計(jì)算并確定修邊余量 由工件圖可知制件無凸緣，在工件高度方向上增加一修邊余量 h=0.5mm，其值由表 4.1 確定。 3.1.2 計(jì)算毛坯直徑 D 由于制件較復(fù)雜可分解多個(gè)部分，綜表 4.33 公式得2 241.70.56dHdr??? 代入數(shù)據(jù)得 D=49.09㎜ 則毛坯的直徑 D=49.09㎜ 3.2 排樣設(shè)計(jì) 3.2.1 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。保持架件具有左右對(duì)稱的特點(diǎn)，單向排列時(shí) 12 （圖 2-2 所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。 圖 3-2 條料的排樣 3.2.2 條料寬度、和材料利用率的計(jì)算 查表取得搭邊值為 a1=1.5mm 和 a=1.2mm。條料寬度的計(jì)算：擬采用無側(cè)壓裝置的 送料方式，由 b-Δ =〔D+2a+c 1〕 - 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 52mm。 材料利用率的計(jì)算： 由材料利用率通用計(jì)算公式 = ?%10?BsnA 式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm 2; 13 n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm; s—進(jìn)距， mm 得 = 3.14×26×26／ 52×51×100%=80.04%? 3.3 落料工藝的計(jì)算 3.3.1 沖裁力的計(jì)算 有公式 得bFKLt??沖 —系數(shù) L—沖裁周邊長(zhǎng)度 t—材料厚度 —材料抗剪強(qiáng)度b? 系數(shù) K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性 能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取 K=1.3。 查表 取 300Mpa。b?bFLt?沖 =1.3×3.14×49.09×1.2×300 =72139N 3.3.2 推件力的計(jì)算 由表知推料力的計(jì)算公式為： tFnK?推 式中 推件力系數(shù)查表 2.7 取 0.065 n—同時(shí)卡在凹模內(nèi)的件數(shù)。tKtFn?推 =0.065×72139×4 14 =18756N 3.3.3 卸料力的計(jì)算 由卸料力的計(jì)算公式為： 知XFnK?卸 —卸料力系數(shù)查表 2.7 取 0.05 XK n—同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖件數(shù)。tF?卸 =0.05×72139×4 =14427N 3.4 拉深工藝的計(jì)算 3.4.1 確定拉深成形次數(shù)及是否采用壓邊圈 板料的相對(duì)厚度 t/D×100=0.03/49.09×100=0.06 板料的相對(duì)厚度 t/D×100=0.03/49.09×100=0.06＜1.5。由表 4.4.4 查得需用壓料裝置 核算總的變形程度 m 總=d/D=0.78>m1=0.58，所以制件可一次拉深成形。 計(jì)算拉深力: F=Kπdtσb 已知 m=0.58,由表 4-18 中查得 k=0.94,08 的強(qiáng)度極限 σb=325 MP。將 k=0.58 d=38.4+0.17+0.3=38.87mm t=0.3mm σb=325MP 代入上式即： F=（0.58×3.14×38.87×0.3×325）N=6902 N 3.4.2 壓邊力的計(jì)算 壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力 F 壓 大小應(yīng)適當(dāng)，F(xiàn) 壓 太小，防皺效果不好； F 壓 太大，則會(huì)增 大傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力，從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂。因此，實(shí)際應(yīng)用中， 在保證變形區(qū)不起皺的前提下，盡量選小的壓邊力。由公式對(duì)任何形狀的拉深件 15 FAp?壓 A—壓邊圈下坯料的投影面積 p—單位面積壓料力 查表 4.4.5 p 取 2.0p/MPaFA?壓 =194.5×2 =389N 3.5 翻邊工藝的計(jì)算 3.5.1 確定翻邊次數(shù) 在進(jìn)行翻邊前需要在坯料上加工出待翻邊的孔，其孔徑 d 可按彎曲展開公式求出。 由書公式 d=D-2(H-0.43r-0.72t)知 d=D-2(H-0.43r-0.72t) =20.8-2(6-0.43×3-0.72×0.3) =12mm 一次翻邊后便可達(dá)到的極限高度 maxmin/2(1)0.43.72HDKrt??? D—翻邊后的孔的直徑。 H—翻邊后的高度。 r—翻邊后豎直邊的圓角。 查表知 =0.55 則可計(jì)算出minKaxmin/2(1)0.43.72HDrt??? 16 =20.8/2×(1-0.55)+0.43×3+0.72×0.3 =6mm 由于工件翻邊高度 H= 所以此工件可一次翻邊成功 ,無須多次翻邊maxH 3.5.2 翻邊力的計(jì)算 由公式 1.()sFDdt????翻 D—翻邊后直徑(按中線算) d—坯料預(yù)制孔直徑 t—材料厚度 —材料屈服點(diǎn)s? 查表 =235MPas1.()sFDdt????翻 =1.1×3.14(20.8-12) ×0.3×235 =2142.8616N 3.6.沖翻邊預(yù)制孔和 12 個(gè)孔工藝的計(jì)算 由書公式：查得沖孔力的計(jì)算公式為： 式中FKLt??沖 —系數(shù) 取 1.3K L—沖裁周邊長(zhǎng)度 t—材料厚度 —材料抗剪強(qiáng)度 取 300Mpa?? 17 FKLt??沖 =1.3×3.14×12×300×0.3 =4408.56N 18 4 壓力、壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用 4.1 壓力中心計(jì)算 因?yàn)楸局萍禽S對(duì)稱零件，所以不用計(jì)算壓力中心。 4.2 初選壓力機(jī) 初選開式雙柱可傾壓力機(jī)其參數(shù)壓力機(jī)型號(hào)為 J23-80 和 J23-100，見下表。 表 1 4.2.1 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：沖預(yù)制 孔的力 P1、 ，落外型料的力 P2，向下推出預(yù)制孔廢料的力 P3，拉深力 P4，壓邊力 P4， 翻邊力 P5，卸料力 P7。 FF???翻 壓總 落 推 沖 卸 F1=72139+18756+14427+389+6902 =112613N F2=4408.56+4408.56=8817.12N F3=2142.8616N 型號(hào) 公稱 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 J23-80 80 130 380 540×800 350×370 30 90 J23-100 100 130 480 710×1080 360×430 30 100 19 4.2.2 沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)公稱壓力來選取壓力機(jī)參照手冊(cè)適用壓力型號(hào)為J23-25,其主要參數(shù)如下： 型號(hào)為 J23-25 的壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格： 前后 370滑塊行程（mm） 75 工作臺(tái)尺 寸（mm) 左右 560 前后 200最大閉合高度 （mm） 260 工作臺(tái)孔 尺寸 （mm） 左右 290 厚度 50閉合高度調(diào)節(jié)量 （mm） 55 墊板尺寸 （mm） 直徑 直徑 40滑塊中心線距床身 距離（mm） 200 模柄孔尺 寸 （mm） 深度 60 立柱距離（mm） 270 床身最大 可傾角度 角度 30 表 2 20 5 模具的總體設(shè)計(jì) 5.1 模具類型選擇 根據(jù)沖壓工藝分析，采用復(fù)合模沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。 5.2 定位方式選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂?條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初步定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置，可以靠 操作工目測(cè)來定。 5.3 卸料、出件方式的選擇 采用剛性卸料。又因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作和提高生產(chǎn) 率。 本模具采用螺釘固定，具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8×45 GB70—85 螺釘標(biāo)記：35 鋼 M6×55 GB68—76 圓柱銷釘標(biāo)記：35 鋼 8×50 GB 119—86 ? 21 15 L c c d d（m6） 6 C= 1.2 產(chǎn)品長(zhǎng)度 50 沖裁度 Ra≤0.8μm 表 3 5. 4 導(dǎo)向方式的選擇 為確保零件的質(zhì)量及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，方便安裝調(diào)整，選用中間導(dǎo)柱導(dǎo)向方式。 22 6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 主要工作零件的尺寸計(jì)算 對(duì)零件尺寸公差要求按 IT11 級(jí)選用進(jìn)行尺寸轉(zhuǎn)化 6.1.1.落料凸、凹模尺寸的計(jì)算 由圖可知外形 49.09 由落料獲得，又因 t=0.3<0.5,沖裁模間隙較小，可不計(jì)算其? 間隙。故凸凹模尺寸為外形尺寸 49.09，落料凹模尺寸為 49.09。? 6.1.2 沖孔凸、凹模尺寸的計(jì)算有公式 沖孔凸、凹模尺寸由圖可知外形 12 由落料獲得，又因 t=0.3<0.5,沖裁模間隙較小， 可不計(jì)算其間隙。故沖孔凸模尺寸為外形尺寸 12，落料沖孔凹模尺寸為 12。又因 為預(yù)制孔的直徑也為 12，所以沖孔凸凹模的尺寸同上。? 6．1．3 拉深凸、凹模的尺寸計(jì)算 ①拉深模的間隙 由表 4-12 查得拉深模的單邊間隙為 Z/2=1.1t=1.1×0.3 =0.33 mm 則拉深模的間隙 Z=2×0.33=0.66 mm ②拉深模的圓角半徑 凹模的圓角半徑 r 凹 按表 4-13 選取, r 凹 8t=8×0.3=2.4mm。凹模的圓角半徑 r 凸 等于工件的內(nèi)圓角半徑即 r 凸 = r 凹=0.2mm。 ③凸凹模尺寸的計(jì)算 因?yàn)榱慵庑纬叽缂肮钣幸螅园寄榛鶞?zhǔn)，根據(jù)磨損規(guī)律 凹模的基本 尺寸為 D=38.2725 0425.? 凸模的基本尺寸為 D=37.6125 0425.? 23 6．1．4 切邊凸模的尺寸計(jì)算 切邊屬于一般落料，由于 t=0.3<0.5,沖裁模間隙較小，可不計(jì)算其間隙。故切邊凸 模尺寸為 D=(38.4+0.17)+0.3 =38.87 6.1.5 翻邊凸凹模尺寸的計(jì)算 查表由書公式 知道翻邊凸凹模尺寸公式為 ??0TTD???+△ 0ATA??Z 式中： 、 —凹、凸模的尺寸； ADT Δ—零件的公差； δ A、 δ T—凹、凸模制造公差； Z—拉深模雙面間隙。 查表 Δ＝0.1mm δA=0.025mm δT=0.025mm 由書表 Z 取 0.48。代入數(shù)據(jù) =(D+Δ) =20.9TDA??0025.? =(D+Δ+Z) =20.9A0A??025.? 6.2 模具主要零部件設(shè)計(jì) 24 6.2.1 拉深凹模 內(nèi)、外形尺寸和厚度已由前面的計(jì)算確定；拉深凹模需要有三個(gè)以上的螺釘與上 模座固定，還需要兩個(gè)與上模座同時(shí)加工的銷釘孔。 這樣會(huì)使卸件容易些，否則凸模與工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。查參考文獻(xiàn) [10]， 本凸模出氣孔的直徑為 φ3mm。 6.2.2 拉深凸模 拉深凸模的外形尺寸〔工作尺寸〕由前面的計(jì)算確定。它需要三個(gè)以上的螺紋孔， 以便與下模座固定。拉深凸模上一般開有出氣孔，這樣會(huì)使卸件容易些，否則凸模與 工件由于真空狀態(tài)而無法卸件。查表，本凸模出氣孔的直徑為 φ3mm。 6.2.3 拉深凸模的設(shè)計(jì) 凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的，應(yīng)盡可能選用或參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，凸模長(zhǎng) 度一般按下公式計(jì)算，即 12Lllt?? 式中 L—凸模長(zhǎng)度 —凸模固定板厚度1l —卸料板厚度 2 —增加厚度. 包括凸模修邊余量、凸模進(jìn)入凹模深度(0.5～1mm)凸模卸料板與l 固定板之間的安全距離等.一般取 10～20㎜。 —材料厚度t12Lllt?? =30+8+1.2+14.8 =55㎜ 由于凸模直徑 Φ38.4 且并不特別細(xì)長(zhǎng)所以不需要校核其強(qiáng)度。凸模結(jié)構(gòu) 25 圖 6-1 6.2.4 凸凹模的設(shè)計(jì) 凸凹模是復(fù)合模具中常見的結(jié)構(gòu)，在本設(shè)計(jì)中絕大部分是凸凹模，所以凸凹模的 設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)中的重中之重，凸凹模內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。壁厚的 取舍是凸凹模能否承受正常工作的關(guān)鍵，要取的合適。 通過查表 2.96(沖壓模具設(shè)計(jì)與制造劉建忠主編)其復(fù)合模的的凸、凹模最小壁厚 δ=1.2㎜,所設(shè)計(jì)零件滿足要求。 26 圖 6-2 6.2.5 卸料零件的設(shè)計(jì) 由于本工件的厚度較厚卸料力較大且對(duì)工件表面沒有特殊要求所以選用剛性卸料 板由表 7-5 查的其厚度為 15mm 查得卸料板孔與凸模的單邊間隙 Z1/2=0.5。由四個(gè) M8 螺釘固定于凹模上完成卸料。 6.2.6 定位零件的設(shè)計(jì) 在本模具中采用的是條料，所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁條料的定位。 導(dǎo)料銷一個(gè)位于條料的一側(cè)。從前向后送料時(shí)， 裝在左側(cè)。導(dǎo)料銷在本模具中直接通過墊塊安裝在卸料板上。在裝配圖中很容易看到。 擋料銷同樣起定位的作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進(jìn)距離。 在本模具中試用固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，在中小模具中廣泛應(yīng)用作定距； 本模具為臺(tái)階式工作部分與固定部分直徑相差大，壓入凹模后不削弱模具的凹模強(qiáng)度。 27 6.2.7 打料裝置的設(shè)計(jì) 在本模具中采用打桿推動(dòng)連接推桿來完成打料動(dòng)作，打桿穿過模柄凸露在模具的 外面，當(dāng)完成一次沖裁時(shí)壓力機(jī)滑塊回程，打桿與壓力機(jī)的打料橫桿相碰，打桿推動(dòng) 連接推桿將卡在凸凹模的凹?？變?nèi)的工件打下。 6.2.8 連接裝置的設(shè)計(jì) 在本模具中選用凸緣 C 型模柄，通過螺紋與上模座連接并加螺絲防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這種 模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 鋼,在此選 用 Q235 鋼.其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線(垂直度不應(yīng)超過 0.02:100)模柄在本模具選用 標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并根據(jù)前文壓力機(jī)的參數(shù)確定模柄的直徑和長(zhǎng)度。 6.2.9 固定板的設(shè)計(jì): 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬?duì)的位置壓入固定后，作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模 座上。 固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.6～0.8 倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形 尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢谩９潭ò宓耐拱寄０惭b孔與凸凹模采用過渡配 合 H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平。 6.2.10 墊板的設(shè)計(jì) 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局 部壓陷，影響凸模的正常工作。因?yàn)楸灸＞叩臎_裁力不大，所以經(jīng)計(jì)算不需要使用墊 板。 6.2.11 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì): 螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可，螺釘用于固定模具零件，一 般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘，螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的 大小、凹模厚度等確定。 6.2.12 壓邊圈的設(shè)計(jì) 在拉深工序中，為保證拉深件的表面質(zhì)量，防止拉深過程中材料的起皺，常采用 壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上，并使毛坯從壓邊圈與 凹模平面之間的縫隙中通過，從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象。 28 壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合，外形套有半成品制件。一般與頂料桿(三根以 上)、橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng)。 6.3 模架及閉合高度的確定 選擇模架規(guī)格。 凹模固界：L=40 D=80 上模座（GB/T28255.9） 242×131×25 下模座（GB/T2855.10） 242×131×25 導(dǎo)柱（GB/T.2861.1）(2 個(gè) d/mm×l/m) 分別為 34mm×195mm? 導(dǎo)套（GB/T2861.6 )(2 個(gè) )d/mm×l/mm×D/mm 為 34.5mm×90mm 上模座厚度 H 取 25mm，推料塊 H 推 15mm，H 固 固定板取 20㎜,下模座厚度 H 下 29 取 25㎜拉深凸模 H 拉 60㎜工件 t 取 0.3㎜那么該模具的閉合高度 H 閉 =H 上 +H 墊 +H 推 +H 固 +H 下 +H 拉 +t=25+15+20+25+60+40+0.3=195.3mm，取 H 閉 =195 因?yàn)槟＞叩姆忾]高度 H 應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度 Hmin 之間，一般取 Hmax- 5mm≥H≥Hmin+10mm 有前面壓力機(jī)的閉合高度知此模具閉合高度滿足要求。 30 7 模具總裝圖 1 模柄 2 上模座 3 導(dǎo)套 4 導(dǎo)柱 5 螺釘 6 下模座 7 螺釘 8 墊板 9 凸模固定板 10 橡膠塊 11 螺釘 12 壓料圈 13 凹模 14 銷釘 15 凹模固定板 16 螺釘 由以上設(shè)計(jì)，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(shí)，將 毛坯（即條料板）放在凹模上有導(dǎo)料銷進(jìn)行定位，模具下行落料拉深凸凹模完成落料， 由下模的剛性卸料板卸下廢料，模具繼續(xù)下行在拉深凸模與壓邊圈的作用下完成工件 拉深凸緣部分，工件即完成。當(dāng)落料拉深凸凹模隨上?；厣龝r(shí)，零件制品在推件塊及 打桿的作用下完成卸件，如此繼續(xù)完成下一次工作。 31 8 保持架沖壓模具的安裝和調(diào)試 8.1 保持架沖壓模具的安裝 8.1.1 沖壓復(fù)合模具的安裝要求 總裝時(shí)，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，復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件，其次，應(yīng)確定裝配 順序，根據(jù)各個(gè)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(jìn)行試沖，通過試沖發(fā)現(xiàn)問題，并及時(shí)調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止。 8.1.2 沖壓復(fù)合模具的安裝 沖壓模的安裝步驟： （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(duì)正放齊后，將落料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(jī)的滑塊上，是模具的活動(dòng) 部分。下模部分被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上，是模具的固定部分。 8.2 沖壓復(fù)合模具的調(diào)試 模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試?yán)?深，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因。 8.2.1 模具調(diào)試的要點(diǎn)： （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。 32 （2）導(dǎo)向機(jī)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(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可靠。 （3）凸，凹模刃口及間隙調(diào)試 刃口鋒利，間隙要均勻。 （4）定位裝置的調(diào)試 定位要準(zhǔn)確，可靠。 （5）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。 8.2.2 調(diào)試方法 （1）將裝配后的模具順利的裝在指定的壓力機(jī)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(duì)模具 進(jìn)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(jì)要求，進(jìn)一步確定出某些模具需經(jīng)實(shí)驗(yàn)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 33 保持架屬于簡(jiǎn)單落料拉深件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定