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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 目 錄 1 緒論 2 1 1 模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展狀況及趨勢 2 1 2 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 7 1 3 課題研究的內(nèi)容 8 2 制件的工藝分析 9 2 1 沖壓件零件圖 9 2 1 1 材料的性能 9 2 1 2 零件的精度分析 10 2 2 成型工藝分析 10 2 3 沖裁工藝方案的確定 10 2 4 主要工藝參數(shù)計算 12 2 4 1 確定排樣方案和計算材料利用率 12 2 5 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設(shè)備 14 3 落料沖孔模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 3 1 凸 凹模刃口尺寸的計算 18 3 1 1 落料時凸 凹模刃口尺寸的計算 18 3 1 2 沖孔時凸 凹模刃口尺寸的計算 19 3 2 選用模架 確定閉合高度及總體尺寸 20 3 3 模具各零部件的設(shè)計與計算 21 3 3 1 凸模設(shè)計 21 3 3 2 凸模固定板的設(shè)計 21 3 3 3 墊板的設(shè)計 21 3 3 4 定位零件的設(shè)計 21 3 3 5 連接件與緊固件的選取 22 3 3 6 下模板的確定 22 3 4 模具材料的選用 22 3 5 模具的裝配圖 24 總 結(jié) 25 參考文獻 26 致 謝 27 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 1 緒論 1 1 模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展狀況及趨勢 1 1 1 模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展狀況 當前 整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點是產(chǎn)品品種多 更新快 市場競爭激烈 為了 適應(yīng)用戶對模具制造的短交貨期 高精度 低成本的迫切需求 模具將有如下發(fā)展 趨勢 1 模具日趨大型化 這一方面是由于用模具制造的零件日漸大型化 另一方 面也是由于高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔 現(xiàn)在有的已達到一個模幾百腔 所致 2 模具的精度將越來越高 10 年前 精密模具的精度一般為 5UM 現(xiàn)在已達 2UM 3UM 不久 1UM 精度的模具即將上市 隨著零件微型化及精度要求的提高 有 些模具的加工精度要求在 1UM 以內(nèi) 這就要求發(fā)展超精加工工藝 3 多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合模具是在多工位級進?；?礎(chǔ)上開發(fā)出來的 一副多功能模具除了沖壓成形零件外 還擔負著疊壓 攻絲 鉚 接和鎖緊等組裝任務(wù) 這種多功能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件 而是成批的組 件 如觸頭與支座的組件 各種微小機 電器及儀表的鐵芯組件等 4 隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步 提高 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)約制 件的原材料 因此 熱流道技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快 已十分普遍 許多塑料模 具廠所生產(chǎn)的塑料模具已有一半以上采用了熱流道技術(shù) 有的廠使用率甚至已達 80 以 上 效果十分明顯 5 隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展 氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工 藝的模具將隨之發(fā)展 塑料件的精度分為尺寸精度 幾何形狀精度和外觀精度 即 光譯 色調(diào)等 為了確保精度要求 模具生產(chǎn)企業(yè)將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型 工藝 以及注射壓縮成型工藝 在注射成型中 影響成型件精度的最大因素是成型 收縮 高壓注射成型可減小樹脂收縮率 增加塑件尺寸的穩(wěn)定性 氣體輔助注射成 型技術(shù)已比較成熟 它能改善塑件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量 具有注射壓力低 制品變形 小 易于成型壁厚差異較大的制品等優(yōu)點 而且可以節(jié)約原料及提高制件生產(chǎn)率 從而大幅度降低成本 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 6 模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛 模具標準化及模具標準件的應(yīng)用能極大地 影響模具制造周期 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期 而且能提高模具質(zhì) 量和降低模具制造成本 因此模具標準件的應(yīng)用必將日漸廣泛 7 快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊 現(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)的時代 21 世 紀 這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達 75 以上 一方面是制品使用周期短 另 一方面花樣變化頻繁 要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好 開發(fā)快速經(jīng)濟模具越來越引 起人們的重視 例如研制各種超塑性材料來制作模具 用環(huán)氧 E 聚酯 P 或 其中填充金屬 M 玻璃 G 等增強制制作簡易模具 這些模具的主要特點是制 造工藝簡單 精度易控制 收縮率較小 價格便宜 壽命較高 8 隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展 壓鑄模的比例將不斷提高 同時對 壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度將提出越來越高的要求 9 隨著以塑代鋼 以塑代木的進一步發(fā)展 塑料模的比例不斷提高 同時 由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高 對塑料模的要求也將越來越高 10 模具技術(shù)含量將不斷提高 中 高檔模具比例將不斷增大 這也是產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)調(diào)整所帶來的市場走勢 在經(jīng)歷了 十五 期間和 十一五 頭兩年高速發(fā)展 這七年間年均增長速度達 18 之后 由于受到國際金融危機影響 2008 年下半年開始 中國模具工業(yè)發(fā)展 速度己明顯放緩 致使 2008 年全年模具總銷售額與上年同比增長率跌進了個位數(shù) 只達到 9 2 左右 總量約為 950 億元左右 2009 年 發(fā)展進一步受阻 預(yù)計全年 的模具總銷售額只能接近 1000 億元 而很難突破 基本與去年持平或略有增長 國家 gdp 增長是保八爭九 看來保八是有把握的 那么模具為什么達不到這個 水平 這主要是國內(nèi)外模具市場總體不夠景氣所致 國家 4 萬億元投資主要投向于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和民生工程及改善民生等方面 gdp 增加了 模具需求卻基本沒有增加或增加效應(yīng)滯后 汽車 家電 農(nóng)機等工業(yè)品下 鄉(xiāng)以及以舊換新等政策措施的出臺 使 gdp 也增加了 模具需求雖也有增加 但增 幅有限 例如汽車 年初預(yù)測今年將突破 1000 萬輛 現(xiàn)在預(yù)測是突破 1200 萬輛 比去年增長 20 以上汽車模具卻沒有增加那么多 這是因為與模具需求最關(guān)聯(lián)的新 車型投放與汽車銷售量之間并不成正比關(guān)系所致 但不管怎么說 在經(jīng)歷了一年多 的金融危機之后 我們的模具工業(yè)經(jīng)受住了嚴峻考驗 2009 年全年不出現(xiàn)負增長的 預(yù)計將可實現(xiàn) 而且我們還在結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面取得了不少成績 全行業(yè)積聚了力量 為今后發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 那么在世界金融危機一年多的時間里 或者從更長一段時間來說 除了模具銷 售額等數(shù)量方面以外 我們行業(yè)還有些什么發(fā)展特點和進步呢 我認為主要有以下幾 點 一 結(jié)構(gòu)調(diào)整取得一定成效 這主要有三方面表現(xiàn) 一是體制改革與機制轉(zhuǎn)換的成 效 目前國有企業(yè)少 無論從數(shù)量還是產(chǎn)銷來說 都只占全行業(yè)的不足 3 股份 制 私營和三資企業(yè)已占絕對優(yōu)勢 整個行業(yè)的活力進一步增強 二是以大型 精 密 復(fù)雜 長壽命模具為主要代表的高技術(shù)含量的中高檔模具比例一直在穩(wěn)步提高 三是市場結(jié)構(gòu)不斷改善 新興行業(yè)受到普遍重視 例如新能源領(lǐng)域 醫(yī)療設(shè)備 器具 器械 領(lǐng)域 自動化領(lǐng)域 航空航天領(lǐng)域及快速經(jīng)濟模具領(lǐng)域等 國際市場也史為廣 闊 除了歐美和東南亞傳統(tǒng)市場之外 印度 俄羅斯 巴西 澳大利亞 中東和南 非等新興市場都己開始拓展 二 海外模具向我國內(nèi)地轉(zhuǎn)移的趨向不斷發(fā)展 帶動了行業(yè)水平的不斷提高及出口 的快速增長 由于我國模具生產(chǎn)的成本優(yōu)勢繼續(xù)存在 因此一方面是外資 同時還 有模具采購 國際模具都在進一步向我國內(nèi)地轉(zhuǎn)移發(fā)展 由于要與國際接軌 這就 加速了我們的進步 三 集群式生產(chǎn)方式得到進一步發(fā)展 據(jù)模具網(wǎng) ceo 羅百輝調(diào)查 目前全國已有不 同種類和各種不同形式的模具城 園 區(qū) 集聚生產(chǎn)基地 近 50 多個 其中半數(shù)以上 己形成一定規(guī)模 2008 年模具城的產(chǎn)出己達 270 億元左右 其中模具約為 170 億元 左右 規(guī)模效應(yīng)己得到體現(xiàn) 而且 集群式生產(chǎn)方式的發(fā)展 為發(fā)展我國模具行業(yè) 中的現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)和以模具為核心的產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展作出了重大貢獻 其意義是很 大的 目前集群式生產(chǎn)方式仍在不斷發(fā)展之中 總體態(tài)勢良好 四 模具生產(chǎn)周期進一步縮短 模具價格繼續(xù)下降 這對模具生產(chǎn)企業(yè)來說 確實 是造成了很人壓力 但對模具用戶來說 這就是成績 同時 這也是模具行業(yè)技術(shù) 進步的表現(xiàn) 但是這里也有一個市場不規(guī)范 過度的價格競爭和中低檔產(chǎn)品產(chǎn)能過 剩的問題 應(yīng)該引起我們的足夠重視 關(guān)于我國模具行業(yè)的水平 我國 十一五 模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提出的目標是 至 2010 年進入亞洲先進水平的行列 我認為這個目標是可以達到的 從數(shù)量上來說 我們目前已經(jīng)是世界模具生產(chǎn)大國 從產(chǎn)品水平上來說 為 b 級及以下檔次轎車及 其他乘用車和商用車等配套的全套汽車模具 為電子行業(yè)配套的精度達 2um 壽命 達 2 億次以上的精密高速多工位級進模 單套模具重量超過 100 噸的巨型模具 長 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 達 6 米的大型多工位級進模具 導(dǎo)光板模具 光盤模具 生物芯片模具等許多高水 平模具己都能生產(chǎn) 然而中國地域廣闊 各地眾多模具企業(yè)水平不齊 相互之間差 距很大 從綜合水平來說 與國際先進水平相比 還確實存在不少差距 j 差距促使 我們進一步努力 差距促使我們奮進 向世界模具強國不斷邁進 將仍舊是我們在較 長時間內(nèi)的奮斗目標 關(guān)于模具發(fā)展趨勢 我認為這主要取決于兩個方面 即一方面是模具為之服務(wù) 的各行各業(yè)的發(fā)展趨勢 另一方面是整個社會和世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢 這實際 上就是需要和可能 模具是為制件 也就是成形產(chǎn)品服務(wù)的 因此模具必然要以制件 成形產(chǎn)品 的發(fā)展 趨勢為自己的發(fā)展趨勢 模具必須滿足他們的要求 制件發(fā)展趨勢主要是輕巧 精美 快速高效生產(chǎn) 低成本與高質(zhì)量 每一項都 預(yù)示了模具發(fā)展趨勢 現(xiàn)簡要分析如下 要輕巧就會增加使用塑料及開發(fā)新材料 包括各種新型塑料 改性塑料 金屬 塑料 鎂合金 復(fù)合材料等等 這就要求有新的成形工藝 從而也就要求有與之相 適應(yīng)的新型模具 例如 汽車上越來越多地采用高強度板也是為了減輕重量 對一 些超高強度板進行熱成形及與之相適應(yīng)的熱成形模具也就自然而然成為發(fā)展趨勢等 等 要精美 就要求外形美觀大方 內(nèi)部無缺陷 這就要求有精細 精密和高質(zhì)量 模具與之相適應(yīng) 目前我們在精細化方面差距很大 精細化往往被忽視 功虧一簣 快速高效生產(chǎn) 這一方面是要求模具企業(yè)要盡量縮短模具生產(chǎn)周期 盡快向模 具用戶交付模具 另一方面更重要的是要使用戶能用你提供的模具來快速高效地生 產(chǎn)制品 例如一模多腔多件生產(chǎn) 疊層模具 利用好熱流道技術(shù)來縮短成形時間以 及使用多層復(fù)合技術(shù) 模內(nèi)裝飾技術(shù) 高光無痕注塑技術(shù) 在線檢測技術(shù) 多工序 復(fù)合技術(shù) 多排多工位技術(shù)等等 同時制件成形過程智能化還要求有智能化的模具 來適應(yīng) 低成本 這既要通過模具生產(chǎn)的設(shè)計 加工 裝配來實現(xiàn)模具的低成本制造和 低成本供應(yīng) 更重要的是要使模具用戶能使用模具來實現(xiàn)低成本生產(chǎn) 這就對模具 提出了更高的要求 模具生產(chǎn)企業(yè)必須做到先使模具用戶賺錢 然后才能使自己賺 錢 在要求低成本的過程中 無論是模具生產(chǎn)企業(yè)還是使用模具的企業(yè) 不斷改善 管理 逐步實現(xiàn)信息化管理都是企業(yè)的共同要求及進步和發(fā)展的方向 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 高質(zhì)量 要做到制品的高質(zhì)量 首先必須是模具的高質(zhì)量 模具的穩(wěn)定性一定 要好 保證制品的一致性也要好 而且還要保證壽命 高質(zhì)量模具與技術(shù)休戚相關(guān) 除上述各點外 許多新領(lǐng)域 新興產(chǎn)業(yè) 新制件和個性化要求也都會對模具不 斷提出新要求 所以發(fā)展趨勢的本身也是在不斷發(fā)展的 從科技發(fā)展趨勢來看模具發(fā)展趨勢可以先從下列最基本的六個方面進行分析 新材料 模具新材料及為成形產(chǎn)品新材料成形的新型模具 新工藝 新的成形工藝及模具加工的新工藝 新技術(shù) 技術(shù)進步帶動模具生產(chǎn)逐步向超高速 超精和高度自動化方向發(fā)展 信息化 數(shù)字化生產(chǎn) 信息化管理 充分利用 it 技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化 溶入和利用好世界全球化網(wǎng)絡(luò) 循環(huán)經(jīng)濟與綠色制造一用盡量少的資源來創(chuàng)造盡量多的價值 包括回收再利用 與環(huán)保等 不但模具要能這樣 而且更要使模具用戶也能這樣 除上述所說的發(fā)展趨勢之我見以外 同時我還認為 從與模具用戶的關(guān)系來說 模具和模具生產(chǎn)企業(yè)向來是比較依賴和比較被動的 發(fā)言權(quán)很少 我認為 這一現(xiàn) 象應(yīng)逐漸適當改變 這就要求我們模具行業(yè)要自強 要通過充分展示自己的實力和 能力 以及創(chuàng)新發(fā)展來逐步變被動為主動 國慶前 我在海爾模具公司參觀 感觸 很深 海爾模具公司的口號是 你給我一個概念 我給你一個產(chǎn)品 和 決不對市 場說不 他們在市場方面 無內(nèi)不穩(wěn) 無外不強 在觀念方面 把模具當藝術(shù) 品來做 模具是依靠技藝制造出來的藝術(shù)品的概念己被模具是依靠技術(shù)生產(chǎn)出來的 高新技術(shù)產(chǎn)品所替代 但把模具當藝術(shù)品來做的觀念并不過時 而且卻是認真和敬 業(yè)的表現(xiàn) 應(yīng)該提倡 提出的目標是要成為 全球最先進的模具試制中心 這 些都可供我們借鑒 海爾模具公司也做到了模具設(shè)計的模塊化 參數(shù)化 標準化 以及生產(chǎn)方面的專業(yè)化和標準化 在轉(zhuǎn)型方面他們提出要從企業(yè)信息化向信息化企 業(yè)轉(zhuǎn)型 要從生產(chǎn)型制造業(yè)向服務(wù)型 為用戶提供全套解決方案 制造業(yè)轉(zhuǎn)變 我認 為這些思想也已經(jīng)在一定程度上反映了模具企業(yè)的發(fā)展趨勢 上面所述的發(fā)展趨勢還只是一個概念性和東西 我們可以不斷的具體化和不斷 的深化 例如 cad cae cam 一體化 軟件的集成化 智能化 網(wǎng)絡(luò)化 計算機模 擬仿真技術(shù)的進一步發(fā)展和三維設(shè)計的全面推廣應(yīng)用 高速與超高速加工 精密與 超精細微加工和復(fù)合加工及五軸加工等等 不再一一列舉 總之 模具技術(shù)的發(fā)展 趨勢是動態(tài)的 它必須不斷地來滿足模具用戶不斷發(fā)展的新趨勢 同時 它也與世 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 界科技發(fā)展密切關(guān)聯(lián) 它們相互之間可以互相促進和相得益彰 當然 對于整個模 具來說模具技術(shù)發(fā)展趨勢只是其中的一個部分 諸如生產(chǎn)組織形式 市場經(jīng)營模式 以及管理等等 都有其一定的發(fā)展趨勢 也是很值得研討的 1 2 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司的模 具廠 一般規(guī)模都不大 但專業(yè)化程度高 生產(chǎn)效率極高 國外模具企業(yè)一般不超過 100 人 多數(shù)在 50 人以下 在人員結(jié)構(gòu)上 設(shè)計 質(zhì) 量控制 營銷人員超過 30 管理人員在 5 以下 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)達國家大多 15 20 萬美元 有的達到 25 30 萬美元 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70 以上 而我國才達到 45 國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營 合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多 國外模具企業(yè)對人員素質(zhì)要求較高 技術(shù)人員一專多能 一般能獨立完成從工 藝到工裝的設(shè)計 操作人員具備多種操作技能 營銷人員對模具的了解和掌握很深 國內(nèi)模具企業(yè)分工較細 缺乏綜合素質(zhì)較高的人員 國外模具企業(yè) CAD CAE CAM 的技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛 逆向工程 快速原型制造鑄造模 具的使用也比較多 國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng)不大 有些已經(jīng)達到國外水平 但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大的 不過在 模具材料方面 隨著國外技術(shù)的引進和中國研發(fā)能力的提高 差距在逐漸縮小 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 在模具的價格和制造周期上 國外模具 價格一般是國內(nèi)模具的 5 10 倍 制造周期是 2 3 倍 在這兩方面應(yīng)該說國內(nèi)模具企 業(yè)還是具有一定競爭優(yōu)勢的 1 3 課題研究的內(nèi)容 1 從老師指定的零件圖入手 收集資料撰寫開題報告 繪制零件沖件圖 使用 fastform 進行 CAE 分析 根據(jù)零件的材料與厚度 進行工藝分析與計算 初步確定 零件的加工制造工藝 2 要進行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本次設(shè)計還需要選擇模架 初步擬定選擇后側(cè)導(dǎo)柱 模架 尺寸規(guī)格的選擇還需要進一步的計算 本次設(shè)計先設(shè)計出排樣圖 計算出搭 邊值 這要考慮到提高原材料的利用率 確定模具的壓力中心后計算沖裁力 頂件 力 彎曲力等 算出總力后即可根據(jù)模具設(shè)計大典選擇壓力機的種類及型號 之后 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 計算模具的刃口尺寸 再確定模具的主要結(jié)構(gòu)要素 如確定送料方式 確定卸料方 式 選擇各模具零件的標準外形尺寸 有上模板 固定板 凹模 卸料板 固定板 下墊板的尺寸 再確定一下螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量與尺寸 3 進行模具的裝配圖與零件圖的設(shè)計 查找零件與裝配的技術(shù)要求 以及各零 件的材料 硬度和規(guī)格 最后用計算機繪制正式的裝配圖 再由指導(dǎo)教師指定零件 圖 用計算機繪出圖紙 標明尺寸 技術(shù)要求以及形位公差 粗糙度等 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 2 制件的工藝分析 2 1 沖壓件零件圖 圖 2 1 工件簡圖 材料 08A1 厚度 1 5mm 生產(chǎn)批量 中批生產(chǎn) 2 1 1 材料的性能 此設(shè)計中的零件材料為 08A1 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板 GB T13237 1991 此種鋼的強度 硬度很低 而塑性 韌性極高 具有良好的冷變形性 所以主要用 來制造冷沖壓件 其力學(xué)性能 抗拉強度 275 390MPa 295 屈服強度 s b 175MPa 伸長率 5 32 斷面收縮率 60 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 2 1 2 零件的精度分析 本零件無公差 未注公差尺寸也均按 IT14 選取 所以普通彎曲和沖裁即可滿足 零件的精度要求 2 2 成型工藝分析 此工件材料為 08A1 厚度為 1 5mm 具有良好的沖壓性能 適合沖裁及 拉深 具有良好的沖壓工藝性 該零件端部為尖角 若采用落料工藝 則工 藝性較差 根據(jù)該零件的裝配使用情況 為了改善落料的工藝性 故將四角 修改為圓角 取圓角半徑為 2mm 此外零件的彎折面較長 若能有效地利用 過彎曲和校正彎曲來控制回彈 則可以得到形狀和尺寸比較準確的零件 腰 圓孔邊至彎曲半徑 R 中心的距離為 2 5mm 大于材料厚度 1 5mm 從而 腰圓孔位于變形區(qū)之外 彎曲時不會引起孔變形 故該孔可在彎曲前沖出 首先根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序 沖壓該零件需要 的基本工序有落料 沖孔 彎曲和拉深 其中彎曲決定了零件的總體形狀和 尺寸 因此選擇合理的彎曲方法十分重要 彎曲變形的方法及比較 第一種方法為一次成形 其優(yōu)點是用一副模具成形 可以提高生產(chǎn)率 減少所需設(shè)備和操作人員 缺點是毛坯的整個面積幾乎都參與激烈的變形 零件表面擦傷嚴重 且擦傷面積大 零件形狀與尺寸都不精確 彎曲處變薄 嚴重 這些缺陷將隨零件 腿 長的增加和 腿 長的減小而愈加明顯 第二種方法是先用一副模具彎曲端部兩角 然后在另一副模具上彎曲中 間兩角 這顯然比第一種方法彎曲變形的激烈程度緩和的多 但回彈現(xiàn)象難 以控制 且增加了模具 設(shè)備和操作人員 2 3 沖裁工藝方案的確定 根據(jù)沖壓該零件需要的基本工序和彎曲成形的不同方法 可以作出下列 各種組合方案 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 方案一 落料與沖圓孔復(fù)合 彎曲 拉深 切邊 其優(yōu)點是工序比較集 中 占用設(shè)備和人員少 但回彈難以控制 尺寸和形狀不精確 表面擦傷嚴 重 方案二 落料與沖腰圓孔復(fù)合 彎曲端部兩角 彎曲中間兩角 拉深 切邊 其優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單 投產(chǎn)快 回彈比第一種方案小 尺寸和形狀 精度更高 故本次設(shè)計采用第二套方案 即落料沖孔 一次彎形 二次彎形 拉 深 切邊 考慮到時間的關(guān)系 本次模具設(shè)計只做落料沖孔模具 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 2 4 主要工藝參數(shù)計算 2 4 1 毛坯展開尺寸 使用 solidworks 鈑金模塊 得到如圖所示的展開圖 圖 2 2 展開圖 2 4 2 確定排樣方案和計算材料利用率 1 確定排樣方案 根據(jù)零件形狀選用合理的排樣方案 以提高材料 利用率 該零件采用落料與沖孔復(fù)合沖壓 毛坯形狀較復(fù)雜 為便于送料 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 采用單排方案 圖 2 3 排樣方案 搭邊值 a和 1由表 2 12 查得 得 a 2mm 1 1 8mm 2 確定板料規(guī)格和裁料方式 根據(jù)條料的寬度尺寸 選擇合適的板 料規(guī)格 使剩余的邊料越小越好 該零件寬度用料為 136 2mm 以選擇 1 5mm 700mm 1450mm GB T708 1988 的板料規(guī)格為宜 裁料方式既要考慮所選板料規(guī)格 沖制零件的數(shù)量 又要考慮裁料操作 的方便性 該零件以縱裁下料為宜 對于較為大型的零件 則著重考慮沖制 零件的數(shù)量 以降低零件的材料費用 3 計算材料消耗工藝定額和材料利用率 根據(jù)排樣計算 一張鋼板可 沖制的零件數(shù)量為 n 5 20 100 件 材料消耗工藝定額 1 5704 078 15Gkg 材料利用率 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 10 一 張 鋼 板 面 積 零 件 面 積一 張 鋼 板 沖 制 零 件 數(shù) 量 由于兩件展開圖較為復(fù)雜 使用 AutoCAD 的面積測量功能 測 得面積 6151 40 平方毫米 周長 358 11mm 圖 2 4 1065 470 7 零件面積由圖 12 5 計算得出 圖 2 5 落料 沖孔工序略圖 2 5 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設(shè)備 1 第一道工序 落料沖孔 見圖 12 6 該工序沖壓力包括沖裁力 FP 卸料力 F3和推料力 1 按圖 12 6 所示的結(jié)構(gòu)形式 系采用打桿在滑塊快 回到最高位置時將工件直接從凹模內(nèi)打出 故不再考慮頂件力 2 沖裁力 3 1 LttbP或 式中 L 剪切長度 t 1 5mm b 390Mpa 剪切長度 L 按圖 2 4 所示尺寸計算 L 21 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 式中 L1 落料長度 mm 2 沖孔長度 mm 將圖示尺寸代入 計算公式可得 1358 Lm 23 14 72 98Ldm 因此 358 11 21 98 380 09mm 將以上數(shù)值代入沖裁力計算公式可得 380 9153025 6pbFLt N 落料卸料力 bptK1 3卸卸 式中 卸 卸料力系數(shù) 由表查取為 0 05 Fp 落料力 N 將數(shù)值代入卸料力公式可得 30 5 2 617 N 沖孔推件力 bptLKnF2 1推推 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 式中 n 梗塞件數(shù)量 即腰圓形廢料數(shù) 取 n 4 K推 推件力系數(shù) 查表取 0 06 Fp 沖孔力 N 將數(shù)值代入推件力公式可得 34 0 6235 64N 第一道工序總沖壓力 Fpz13 222352 11117 6 533 286833 287 kN 選擇沖壓設(shè)備時著重考慮的主要參數(shù)是公稱壓力 裝模高度 滑塊行程 臺面尺寸等 根據(jù)第一道工序所需的沖壓力 選用公稱壓力為 400kN 的壓力機 JG23 40 就完全能夠滿足使用要求 2 第二道工序 一次彎形 彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù) 該 零件是校正彎曲 校正彎曲時的彎曲力 和頂件力 為 校FD2 21 70 71354 13901 7boktF KNr 2bD1 0 3 8 6 KBtr 24098 qA 對于校正彎曲 由于校正彎曲力比頂件力大得多 故一般 可以忽略 即DF FD F1 F2 98 21 7 6 51 126 21KN壓 力 機F 根據(jù)壓彎力大小 初選設(shè)備為 160KN 的設(shè)備 J23 16 3 第三道工序 二次彎形 校正彎曲時的彎曲力 和頂件力 為 校FD 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 2 21 70 713 715390 5boktF KNr 2bD1 0 3 8 4KBtNr 1 3 FD F1 1 3 4 13 5 22 75KN壓 力 機 根據(jù)壓彎力大小 初選設(shè)備為 63KN 的設(shè)備 J23 6 3 4 第四道工序 拉深 拉深力 F K dt 查表得 K 1 00 則 F 1 3 14 31 2 1 5 390 57 3KN 壓邊力 S1 S2 p 2576 2 0 3 7KNFQ 23 140 F 57 3 3 7 61KN 總 FQ 為方便選用可采用下式作概略估算 淺拉深 0 7 0 8 總 壓 則有 87 1KN 壓 總0 7 故選用標稱壓力為 100KN 拉深的壓力機 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 3 落料沖孔模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 完成沖孔和落料兩道工序 可以采用級進模或者復(fù)合模來滿足要求 兩種模具 形式都能完成沖孔落料兩道工序 可以減少模具和設(shè)備 同時操作簡單 提高生產(chǎn) 率 降低對勞動者的要求 但級進模定位要求高 而符合模定位精度要求低 故采 用復(fù)?？蓾M足要求 3 1 凸 凹模刃口尺寸的計算 凸 凹模刃口尺寸的計算是本次設(shè)計需要重點解決的對象 其中包括落料的凸 凹模刃口尺寸 以及沖孔的凸 凹模刃口尺寸 3 1 1 落料時凸 凹模刃口尺寸的計算 查詢 沖壓工藝學(xué) 根據(jù)公式 落料以凹模為基準 0Dx 凹凹 minZ凸凸 凹 式中 落料凹模刃口名義尺寸 mm 凸 凹 凸 凹模的制造公差 凸 凹 最小沖裁間隙 min 磨損系數(shù) 與沖件精度有關(guān) x 沖裁件的公差 未注公差的毛坯尺寸按照 IT11 設(shè)計 落料件公稱尺寸 mm D 如圖所示 L1 72 7 L2 70 9 L3 132 2 L4 56 2 L5 70 1 L6 53 9 查表得 minmax0 6 0 12cc axin 4 2 4 6 0 43 5pd m 1 L1 尺寸計算 7 05 18 0 650 610 7219ddL 2min 43 43ppZm 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 2 L2 尺寸計算 70 9 5 18 0 650 652 719ddLx m 0min 43 43ppZm 3 L3 尺寸計算 13 2 75 18 0 650 6530 219ddx 03min 43 43 ppL 4 L4 尺寸計算 56 2 7 18 0 650 6540 19ddx m 04min 43 43ppZm 5 L5 尺寸計算 7 1 5 8 0 650 6550 719ddLx 0min 43 43pp 6 L6 尺寸計算 9 75 18 0 650 6560 19ddx m 0min 43 43 ppLZm 3 1 2 沖孔時凸 凹模刃口尺寸的計算 式中查詢 沖壓工藝學(xué) 根據(jù)公式 沖孔以凸模為基準 0dx 凸凸 min Z凹凹 凸 式中 沖件的公稱尺寸 mm 沖孔凸 凹模刃口尺寸 mm d凸 凹 凸 凹模的制造公差 由表 3 1 查取 凸 凹 最小雙邊合理間隙 mm minZ 磨損系數(shù) 與沖件精度有關(guān) x 沖裁件的公差 未注公差的毛坯尺寸按照 IT11 設(shè)計 則 000 43 437 5175ppdx m 6 6mindZ 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 3 2 選用模架 確定閉合高度及總體尺寸 根據(jù)壓力機的選擇就可以初步選擇模架以及閉合高度 凹模高度 HKb 式中 0 18 最大外形尺寸 b145m 所以 取 H 24mm 32 796 則凹模的最小壁厚也根據(jù) 計算 H 1 5 648C 則凹模板的周界尺寸為 橫向 402 3 1236Bm 縱向 1564897L 此凹模板周界尺寸是按照最大的尺寸來計算的 這樣更加有利于強度的保證 是比較保守的選擇 為了工作過程的穩(wěn)定 進料與卸料的過程方便 根據(jù) 模具設(shè)計大典 中的 后側(cè)導(dǎo)柱模架的選取 選擇與壓力機的最大 最小閉合高度范圍內(nèi)相適應(yīng)的模架 再按其標準選擇具體結(jié)構(gòu) 尺寸見表 3 3 表 3 3 模 架 規(guī) 格 選 用 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模座 315 250 55 HT200 下模座 315 250 60 HT200 導(dǎo)柱 40 230 20 滲碳 58 62HRC 導(dǎo)套 40 125 53 20 滲碳 58 62HRC 初步定義模具的閉合高度為 240mm 沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸必須與所選用的壓力機相適應(yīng) 即模具的總體平面尺寸應(yīng) 該與壓力機工作臺或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng) 模具的封閉 閉合 高度 應(yīng)與壓力機的裝模高度或封閉高度相適應(yīng) 所謂模具的閉合高度 是模具在最低工作位置時 上 下模座之間的距離 它H 應(yīng)與壓力機的裝模高度相適應(yīng) 即需滿足如下要求 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 21 3 11 maxmin5 10H 式中 壓力機的最大和最小裝模高度 axin 模具的閉合高度 校核 250215 模 0 即 4mH模 既模具的高度應(yīng)該在 215mm 至 250mm 之間 不在此范圍就無法滿足模具開模 行程與壓力機的封閉高度之間的關(guān)系 校核成功 滿足條件 240mm 符合要求 3 3 模具各零部件的設(shè)計與計算 3 3 1 凸模設(shè)計 由于每種制件的形狀和尺寸不同 因此沖模的加工以及裝配工藝等實際條件也 有許多不同 所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多 本次設(shè)計為復(fù)合模 下 模為凹凸模 上模為一個凹模內(nèi)套一個凸模 以實現(xiàn)先沖孔后落料的功能 3 3 2 凸模固定板的設(shè)計 根據(jù)常規(guī)設(shè)計經(jīng)驗 凸模固定板厚度一般取 38mm 材料為 45 鋼 H 3 3 3 墊板的設(shè)計 在設(shè)計沖模時 由模板所承受壓力的大小來判斷是否加裝墊板 因為模板承受 的壓應(yīng)力大于模板材料所承受壓力大小 所以使用墊板 在凸模固定板和模板之間 加置一淬硬的墊板 從而提高了沖模耐用度 其外形與固定板相同 材料采用 45 號 鋼 凸模墊板的厚度 取 15mm H 3 3 4 定位零件的設(shè)計 定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置 條料在模具送料 平面中必須有兩個方向的限位 一是送進導(dǎo)向 二是送料定距 送進導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)正銷 導(dǎo)料板 側(cè)壓板等 送料定距的定位零件有用 擋料銷 側(cè)刃等 在本次設(shè)計中使用的是導(dǎo)正銷與擋料銷 1 送料定距的定位零件的選取 選用擋料銷作為送料定距的定位零件 擋料銷是一種比較簡單的定位零件 它 用于限定條料的送進距離 抵住條料的搭邊或工件的輪廓 起定位作用 在此選用 活動擋料銷 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 選用直徑 10mm 的 A 型活動擋料銷 標記為 活動擋料銷d A10 JB T7649 10 2 在此選用導(dǎo)正銷作為送進導(dǎo)料的定位零件 導(dǎo)正銷一般設(shè)兩個 選用直徑 10mm 長度 10mm 的導(dǎo)正銷 標記為 活動導(dǎo)正銷 dl 10 10JB T7649 9 3 3 5 連接件與緊固件的選取 上模座與落料凹模的固定選用 M12 120 的內(nèi)六角螺釘 定位銷選用公稱直徑 10mm 長度 110mm 的 B 型圓柱銷 dl 下模座和凹凸模的固定選用 M8 80 的內(nèi)六角螺釘 模柄和上模座的固定選用 M12 54 的內(nèi)六角螺釘 上模座與凸模固定板 凸模墊板的固定選用 M8 94 的內(nèi)六角螺釘 定位銷選 用公稱直徑 10mm 長度 62mm 的 B 型圓柱銷 dl 上模座與彎曲凹模的固定選用 M6 73 的內(nèi)六角螺釘 定位銷選用公稱直徑 8mm 長度 73mm 的 B 型圓柱銷 l 下模座與工作臺的固定選用 M8 110 的內(nèi)六角螺釘 3 3 6 下模板的確定 在上文中模架的尺寸已經(jīng)確定 下面來確定下模板的尺寸 上模座的尺寸與形狀與下模座基本相同 在導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合方面有細微差別 3 4 模具材料的選用 選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則 1 根據(jù)模具種類及其工作條件 選用材料要滿足使用要求 應(yīng)具有較高的強 度 硬度 耐磨性 耐沖擊 耐疲勞性等 2 根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料 3 滿足加工要求 應(yīng)具有良好的加工工藝性能 便于切削加工 淬透性好 熱處理變形小 4 滿足經(jīng)濟性要求 模具材料的種類很多 應(yīng)用也極為廣泛 沖壓模具所用材料主要有碳鋼 合金 鋼 鑄鋼 硬質(zhì)合金 鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金 低熔點合金 環(huán)氧樹脂 聚氨 酯橡膠等 沖壓模具中凸 凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼 常用的模具 鋼包括碳素工具鋼 合金工具鋼 軸承鋼 高速工具鋼 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金 等 可參見 GB T699 1999 GB T1298 1986 GB T1299 2000 JB T5826 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 1991 JB T5825 1981 等 由于沖裁模主要用于各種板料的沖切成形 其刃口在工作過程中受到強烈的摩擦 和沖擊 所以要求模具工作材料具有高的耐磨性 沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能 在 本套工件沖孔落料復(fù)合模中 工件所用材料較硬 且模具工作時的沖裁力較大 所 以要選用抗沖擊韌性大的模具鋼 所有凸模及凹凸模均采用耐磨性和耐沖擊性極強的 Cr12 材料 所有凹模也采用 Cr12 材料 墊板 凸模固定板 彈頂器 打料桿 擋料銷 卸料板 內(nèi)六角螺釘均采用 45 鋼 導(dǎo)正銷采用 9Mn2V 材料 彈簧采用 65Mn 材料 硬度為 43 48HRC 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 3 5 模具的裝配圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 25 總 結(jié) 通過這次模具設(shè)計 本人在多方面都有所提高 鞏固與擴充了冷沖壓模具設(shè)計 等課程所學(xué)的內(nèi)容 掌握了冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟 掌握了冷沖壓模具設(shè)計 的基本的模具技能 懂得了怎樣分析零件的工藝性 怎樣確定工藝方案 了解了模 具的基本結(jié)構(gòu) 提高了計算能力 繪圖能力 熟悉了規(guī)范和標準 同時各科相關(guān)的 課程都有了全面的復(fù)習(xí) 獨立思考的能力也有了提高 在這次設(shè)計過程中 體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計模具的能力以及綜合運用知識的能力 體會了學(xué)以致用 突出自己勞動成果的喜悅心情 從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和 薄弱環(huán)節(jié) 從而加以彌補 在此感謝作指導(dǎo)老師 老師一絲不茍的風(fēng) 將是我工作 學(xué)習(xí)中的榜樣 老師 循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 這次模具設(shè)計的每個實驗細 節(jié)和每個數(shù)據(jù) 都離不開老師您的細心指導(dǎo) 幫助我很順利的完成了這次課程設(shè)計 同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們 謝謝你們對我的幫助和支持 讓我感受到同學(xué) 的友誼 由于本人的設(shè)計能力有限 在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤 懇請老師們多多指教 我真誠接受您的批評與指正 本人將萬分感謝 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 參考文獻 1 王樹勛等合編 典型模具結(jié)構(gòu)圖冊 第 版 廣州 華南理工大學(xué)出版社 2005 2 王孝培主編 沖壓手冊 第 版 北京 機械工業(yè)出版社 2005 3 翁其金等主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 第 1 版 北京 機械工業(yè)出版社 2008 4 模具設(shè)計手冊和國家標準 冷沖模國家標準 5 中國模具工業(yè)協(xié)會標準件委員會編 中國模具標準件手冊 第 1 版 上海 上?？茖W(xué)普及 出版社 1989 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 27 致 謝 首先 真心感謝我的指導(dǎo)老師 陳為國老師 在近幾個月的畢業(yè)設(shè)計過程中 陳老師無私 仔細 耐心地指導(dǎo)我 將設(shè)計順利完成 最重要的是在設(shè)計初期 在 我因為遇到困難而使得我心慌意亂的時候 陳老師用行動鼓勵著我 幫我做思想工 作 讓我重新樹立信心 這讓我由衷的感動 同時 謝謝圖書館的各位老師 提供專業(yè)的書籍和資料 最后 衷心感謝本專業(yè)所有老師給我的教導(dǎo) 以及所有幫助過我的人