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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 說明書 題目名稱： 汽車門鉸鏈模具設(shè)計(jì) 院系名稱： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2011 年 05 月 中原工學(xué)院-畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)說明書 II 摘 要 本課題主要是汽車門鉸鏈冷沖壓模具設(shè)計(jì)。進(jìn)行沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案 設(shè)計(jì)，運(yùn)用落料沖孔、折彎、折斷沖壓工序設(shè)計(jì)冷沖壓成形模具。 本課題要解決的關(guān)鍵問題主要包括對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，對(duì)連續(xù)沖壓模具零 部件工藝參數(shù)進(jìn)行參數(shù)選擇及驗(yàn)算，確定冷沖壓加工工藝方案，繪制連續(xù)沖壓模具 裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵詞：門鉸鏈、模具、冷沖壓 中原工學(xué)院-畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)說明書 III Abstract The main subject of the automobile door hinge cold stamping die design，Stamping process scheme and the mould structure design，The use of blanking punching, bending and breaking of cold stamping stamping die design process. The key issues to be addressed topics include process analysis of the parts，Stamping dies parts of the process parameters and checking parameters， Determine the cold stamping process plans, assembly drawings drawn stamping dies and parts diagram. Keywords：door hinge、Mold、Cold stamping 目 錄 中原工學(xué)院-畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)說明書 1 1 引言 .................................................................1 2 工藝方案確定 .........................................................3 2.1 零件及沖壓工藝分析 ................................................3 2.2 工藝方案確定與工藝流程圖 ....................................................................................................4 3 工藝參數(shù)的計(jì)算 .......................................................6 3.1 毛坯的尺寸計(jì)算 ??10...............................................6 3.2 排樣及材料利用率的計(jì)算 ??27.......................................7 3.3 各部分工藝力的計(jì)算 18............................................8 4 主要工作部分尺寸計(jì)算 ................................................10 4.1 落料刃口尺寸計(jì)算 ??3..............................................10 4.2 沖孔刃口尺寸計(jì)算 4..............................................10 4.3U 形彎曲模計(jì)算 [5]..................................................12 4.4 凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [1].................................................13 5 其他零件設(shè)計(jì) ??1......................................................14 5.1 模架設(shè)計(jì) [1].......................................................14 5.2 卸料彈簧設(shè)計(jì) [3] ..................................................14 5.3 定位零件設(shè)計(jì) [5] ..................................................15 5.4 固定板設(shè)計(jì) [5] ....................................................15 5.5 墊板設(shè)計(jì) [5] ......................................................15 6 壓力機(jī)的選擇 ??1......................................................16 6.1 壓力機(jī)選擇 .......................................................16 7 部分零件加工工藝過程 ................................................17 7.1 下模座的工藝分析 ................................................17 7.2 沖 10?孔凸模的工藝分析 ...........................................17 7.3 凹模墊板的工藝分析 ..............................................18 7.4 凹模板的工藝分析 ................................................19 7.5 固定板工藝分析 ..................................................19 中原工學(xué)院-畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)說明書 2 7.6 卸料板工藝分析 ..................................................20 8 模具的裝配 ..........................................................22 9 經(jīng)濟(jì)性分析 ..........................................................23 10 結(jié) 論 ..............................................................24 參考文獻(xiàn) ..............................................................25 致謝 ..................................................................26 1 引言 日前，中國(guó)模具協(xié)會(huì)企業(yè)年報(bào)顯示： 2006 年我國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá) 516 億 中原工學(xué)院-畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)說明書 1 元，其中沖壓模具、壓鑄模具等約占總量的 80％。預(yù)計(jì)到 2010 年，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng) 需求量將在 1200 億元人民幣左右。據(jù)介紹，目前我國(guó)汽車模具潛在市場(chǎng)十分巨大。 質(zhì)量好的沖壓模具在汽車整車等行業(yè)供不應(yīng)求。因此未來(lái)我國(guó)機(jī)械行業(yè)中，模具的 發(fā)展——特別是冷沖壓模具的發(fā)展就顯得尤為重要。 據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004 年我國(guó)沖壓模具總產(chǎn)出約為 220 億元，其中出口 0.75 億美元，約合 6.2 億元。根據(jù)我國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2004 年我 國(guó)共進(jìn)口沖壓模具 5.61 億美元，約合 46.6 億元。從上述數(shù)字可以得出 2004 年我國(guó) 沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為 266.6 億元。其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總需求為 260.4 億元，總供應(yīng) 約為 213.8 億元，市場(chǎng)滿足率為 82%。在上述供求總體情況中，有幾個(gè)具體情況必 須說明：一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是 技術(shù)含量較低的中低檔模具，因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)滿足率低于沖壓模 具總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技術(shù)含量低的中低檔模具 市場(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率；二是由于我國(guó)的模具價(jià)格要比國(guó)際市 場(chǎng)低格低許多，具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，因此其在國(guó)際市場(chǎng)的前景看好，2005 年沖壓 模具出口達(dá)到 1.46 億美元，比 2004 年增長(zhǎng) 94.7%就可說明這一點(diǎn)。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模 具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到 國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu) 和功能上，仍存在一定差距。我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn) 水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精 度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都存在較大差距。轎車覆蓋件 模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水 平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也 接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制 造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。 此次設(shè)計(jì)主要是圍繞汽車零件冷沖壓模具設(shè)計(jì)展開的，通過從汽車中選出一個(gè) 典型的零件（汽車門鉸鏈） ，運(yùn)用落料、沖孔、拉深、折彎等沖壓工序設(shè)計(jì)冷沖壓 成形模具。通過近斷時(shí)間查閱資料和畢業(yè)調(diào)研，我對(duì)本課題的主要設(shè)計(jì)意圖有了一 定的了解，認(rèn)真分析了要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 2 工藝方案確定 2.1 零件及沖壓工藝分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題源自我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫慕煌üぞ摺嚕ㄟ^選出其 中一個(gè)較典型且復(fù)雜的零件—門鉸鏈來(lái)開展沖壓模具設(shè)計(jì)。 工件沖壓技術(shù)要求如下: 材料： 45 鋼 材料厚度：3mm 生產(chǎn)批量：中批量 運(yùn)用落料、沖孔、彎曲等多種沖壓工序才能加工出來(lái)，設(shè)計(jì)起來(lái)較復(fù)雜，需要 設(shè)計(jì)一套連續(xù)模具才能將該工件加工出來(lái)。但由于該工件精度公差不高，按 IT14 級(jí)確定，因此該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精度適當(dāng)即可。 該工件原材料為熱軋鋼帶，材料為 45 鋼，具有強(qiáng)度低、延伸好、外觀顏色不 亮等力學(xué)性能，適用沖壓模具加工。工件脫氧方式和化學(xué)成分如表 2-1 所示。 表 2-1 工件脫氧方式和化學(xué)成分 化 學(xué) 成 分 a% 牌 號(hào) 脫氧方式 C Si Mn Cr Ni Alt 45 鋼 鋁硅鎮(zhèn)靜 0.42~0.50% 0.17~0.37% 0.50~0.80% ≤0.25% ≤0.30% 料厚 t=3mm，屬于薄料件，沖壓時(shí)需要特殊處理，在設(shè)計(jì)此模具時(shí)主要考慮模 具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，確定一定的模具壽命。但有幾點(diǎn)要注意： (1)工件沖孔處要合理安排工序； (2)工件先沖孔后落料； (3)應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命； (4)模具結(jié)構(gòu)形式的確定：因該制件較薄，為保證制件平整，采用彈壓卸料裝置。 它還可以對(duì)沖孔小凸模起導(dǎo)向作用和保護(hù)作用，定位形式采用導(dǎo)正銷形式進(jìn)行精定 位。此外，由表面質(zhì)量、生產(chǎn)批量等其他技術(shù)要求可以看出，普通沖裁完全可以滿 足其技術(shù)要求。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 2.2 工藝方案確定與工藝流程圖 2.2.1工藝方案確定 通過冷沖壓工序分析，該工件包括落料、沖孔、折彎等工序?？蓴M定以下幾個(gè) 沖壓工藝方案： 方案一：落料、沖孔、折彎每個(gè)工步均分別采用一套模具生產(chǎn)，總共六套模具。 方案二：落料、沖孔折彎采用一套級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)。 方案三：采用落料沖孔復(fù)合模、彎曲采用兩套彎曲模，工三套模具。 方案一優(yōu)點(diǎn)：這種方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于模具的設(shè)計(jì)和加工，工件各部分的 形狀及尺寸都能得到保證，且投產(chǎn)快。方案一缺點(diǎn)：生產(chǎn)工序過于繁多，占用設(shè)備 也多，難以保證對(duì)工件表面的要求，且由于是中批量的生產(chǎn)，工序太多的話，生產(chǎn) 效率太低，需要花費(fèi)大量的財(cái)力投資在模具的設(shè)計(jì)與加工上，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)不利。 方案二優(yōu)點(diǎn)：工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，便于操作。方案二缺點(diǎn)：級(jí)進(jìn)模 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)且成本高，同時(shí)要經(jīng)過多次定位和變形，產(chǎn)生的積累誤差大， 因而沖裁件精度較低。從提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效益考慮可 以設(shè)計(jì)這樣一套級(jí)進(jìn)模具。 方案三優(yōu)點(diǎn)：模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于模具的設(shè)計(jì)和加工，工件各部分的形 狀及尺寸都能得到保證，定位準(zhǔn)確，且投產(chǎn)快，同時(shí)考慮到了在拉深翻邊和縮口工 序中會(huì)對(duì)側(cè)孔產(chǎn)生變形。缺點(diǎn)：模具數(shù)量多，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了成本。 綜上所述，采用方案二來(lái)設(shè)計(jì)模具。因?yàn)槠囬T鉸鏈的加工是一套傳統(tǒng)的沖壓 成型工藝，設(shè)計(jì)成復(fù)合模模具數(shù)量較多，需要的工人數(shù)量較多工人勞動(dòng)強(qiáng)度也較大， 占用的面積也較大。方案二能極大地提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng) 成本，能讓企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。 2.2.2工藝流程確定 通過以上工藝分析，確定工藝流程如下圖 2-2 所示。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 圖 2-2 沖壓工藝設(shè)計(jì)流程 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 3 工藝參數(shù)的計(jì)算 3.1 毛坯的尺寸計(jì)算 ??10 圖 3-1 工件毛坯圖 3.1.1 毛坯展開尺寸計(jì)算 按等面積原則，用解析法求該工件尺寸，無(wú)彎曲部分直接測(cè)量。有兩個(gè)一次彎 兩個(gè)叫的彎曲和一個(gè) 45 度角的彎曲，它們的測(cè)量尺寸分別代入計(jì)算如下：U 形彎 曲的計(jì)算公式為 L=a+b+c+0.6t 算出工件寬度 L=101mm N=34 mm 45 度角彎曲展開尺寸計(jì)算代入公式得： 90.17.oMabctm????? 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 3.2 排樣及材料利用率的計(jì)算 ??27 排樣時(shí)工件之間，以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是 補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度， 便于送料。 搭邊是廢料．從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹 模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來(lái)說， 搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的，下表列出了沖裁時(shí)常用的最小搭邊值。 根據(jù)沖裁件形狀，為提高材料利用率，采用單排傾斜排樣設(shè)計(jì)，間隔送料，送 料方向與工件中心線成 。由工件厚度 t=3mm 查下表 3-1 的搭邊值2? a=3mm,a =2.5mm. 修邊余量取 =2mm。1 hA 表 3-1 沖裁金屬材料 送料步距： ADa?? =136(mm) 條料寬度： max12B =152+5=155mm 排樣的經(jīng)濟(jì)程度用材料利用率來(lái)表示。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η為：10%nABH??? 式中：n：一個(gè)步距內(nèi)的沖裁件的數(shù)目； A：沖裁件面積， 2m B：條料寬度，mm H：步距，mm 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 由于該工件較復(fù)雜，排樣圖尺寸不規(guī)則，通過在 AutoCAD 先輸入 Boundary 命 令，以要計(jì)算面積的圖形創(chuàng)建一個(gè)面域（region）或多段線對(duì)象，再執(zhí)行命令 AREA，在命令提示“Specify first corner point or [Object/Add/Subtract]:”后，選擇 Object 選項(xiàng)，根據(jù)提示選擇剛剛建立的面域圖形，AutoCAD 將自動(dòng)計(jì)算面積、周 長(zhǎng)。計(jì)算結(jié)果如下： 毛坯面積 A=2062.81 2m 毛坯周長(zhǎng) L=248.85mm 因此，一個(gè)步距的材料利用率: 由于工件毛坯形狀不規(guī)則，通過傾斜排樣，間隔一個(gè)毛坯送料，較大地提高了 材料的利用率。 3.3 各部分工藝力的計(jì)算 ??18 3.3.1 沖裁壓力的計(jì)算 沖裁壓力是沖裁力、卸料力、彎曲力、推件力和頂料力的總稱。 1.沖裁力的計(jì)算 由于模具為平刃口模具沖裁，落料力作為純剪切進(jìn)行計(jì)算，其沖裁力為： FLt?? 式中，L：沖裁件輪廓周長(zhǎng)； t：材料厚度； τ：材料抗剪強(qiáng)度 而在實(shí)際選擇設(shè)備時(shí)，為了設(shè)備安全起見，常取 1.3 左右的安全系數(shù)，故=1.3.0.8bbFLtLt????設(shè) 備 由《新編金屬材料手冊(cè)》 （沈?qū)幐Ｖ骶帲?003）可查出材料 45 鋼的 為b? 600Mpa。針對(duì)本沖裁件，沖裁力包括落料力和沖孔力，現(xiàn)分別計(jì)算如下： 落料力： 11.3.bFLtt???落 =1.3 =861.12(KN) 4806? 沖孔力： KNLtb68.257310.?沖 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 2.卸料力及頂件力的計(jì)算 卸料力： FK?卸 卸 沖 頂件力： 頂 頂 沖 因?yàn)楸灸Ｊ沁B續(xù)模，無(wú)推件力，不必計(jì)算，K 1=0.04。計(jì)算 F 卸 =K1F=0.04 N4.3? F 推 =nk2F=1 K062805.? 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)，壓力機(jī)所需的總沖壓力 F.175??推沖卸落總 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 4 主要工作部分尺寸計(jì)算 主要工作部分尺寸包括模具的凹模、凸模。 由于工件為汽車門鉸鏈，尺寸精度要求不高，可按 IT14 計(jì)算。 4.1 落料刃口尺寸計(jì)算 ??3 工件按 IT14 計(jì)算，查表可得沖裁模刃口雙面間隙： =0.10mm =0.14mmminzmaxz 凹、凸模的制造公差查表可得： = =0.020mm?凹 凸 由于 ，故采用凹模與凸模配maxin0.40.4z??????凸 凹 合加工方法。查表得 x=0.5。凸?；境叽纾篈=6.55 B=6 C=6 則： = mm??00()6.5.36Ax? ?? ????凸 凸凸 ??0.2.5.36???0.27? = mmmin0min)()AzAz??凹 凹凹 凸 凸 718??? = mm?0(.Bx??????凸 凸凸 0.2? = mmin0in0(B????凹 凹凹 凸 凸 ?0.26.86?? = mm?0)6.53C????凸 凸凸 0.2? = mmmin0min0()zCz????凹 凹凹 凸 凸 ?0.2.18??? 凹凸模雙面間隙： in.1d?ax.4dm? 4.2 沖孔刃口尺寸計(jì)算 ??4 4.2.1 沖 10?孔刃口尺寸計(jì)算 對(duì)于孔 的凹、凸模的制造公差查表可得：.36? =0.020mm =0.60mm?凸 ?凹 沖裁模刃口雙面間隙： =0.10mm =0.13mmminzmaxz 由于 ，故采用凹模與凸模配axin0.40.4??????凸 凹 合加工方法。查表得 x=0.5。則： = (10+0.50()d????凸凸 04.-04.18)36?? =min0(dz??凹 凸 21? 凹凸模雙面間隙： min0.1?md.ax? 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 4.2.3 沖輪廓外形模刃口尺寸計(jì)算 圖 4-2. 外形凸模 1 圖 4-3. 外形凸模 2 對(duì)于孔 的凹、凸模的制造公差查表可得：0.35?? = =0.020mm?凹 凸 沖裁模刃口雙面間隙： =0.10mm =0.14mmminzmaxz 由于 ，故采用凹模與凸模配axin0.40.4??????凸 凹 合加工方法。查表得 x=0.5。由： ()d????凸凸 凹 min0z凸 凹 故凸模 1 輪廓外形尺寸 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 A= ， B= ，C= D= ，0.23748?0.218?0.2418?0.218? E= ，F(xiàn)= ，G= ，H= ，. .6.3. I= ，J= ，K= ，L= ，N= ，M=0.296?0.25?0.2?0.2?0.256? 故凸模 2 尺寸： A1= B1= ，C 1= ，D 1= ，0.238?0.248?0.28?0.238? E1= ，F(xiàn) 1= ，G 1= ，H 1= ，.. .3.6.4 I1= ， J1= ，K 1= ，L 1= ，0.2?0.2?0.2?0.279? N1= ，M 1= ，. . 凹模尺寸按凸模尺寸加工保證凸凹單側(cè)間隙： min0.d?md8.0ax? 4.3U 形彎曲模計(jì)算 [5] 由前面部分的設(shè)計(jì)說明可知 U 形彎曲凸的圓角半徑為： =2R凸 凹模圓角半徑： =（2-4 ）t=（2-4） 1=3mmR凹 ? 校正處圓角半徑： R= +s+[ -（0.01~0.03 ）]凸 tmax S——中心偏距， t≥1 時(shí)， s=0.8mm ——材料最大厚度（厚 1mm 的熱軋鋼帶允許偏差為（1±0.11）mm）tmax 因此，有 R =2+0.8+[1.11-（0.01~0.03 ）]=3.87 取 R=4 彎曲凸模和凹模的單邊間隙可查表得 =1.1t（1+n） ，查表得 n=0.05，計(jì)算，2Z =1.16mm。2Z 由于彎曲工件的公差為 IT14 級(jí)，故凹、凸模的制造公差可采用 IT10 級(jí)精度， 查表可得： = =0.20mm?凹 凸 凹模尺寸 0(.75)L?????凹凹 其中 L=37.6 =0.5???.020.20(.75)3.63798L?? ?????凹凹 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 4.4 凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [1] 本套模具凸凹模均采用 Cr12MnV，這種鋼有高淬透性，截面為 300～400mm 以 下者可以完全淬透，在 時(shí)仍可保持良好硬度和耐磨性，較 Cr12 鋼有較30~4C? 高的韌性，淬火時(shí)體積變化最小，因此，可用來(lái)制造斷面較大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受較 大沖擊負(fù)荷的各種模具和工具，適用于制造沖裁凸、凹模。 外形沖裁凸模，彎曲凸模，沖 10mm 孔的圓形小凸模，參照 JB/T8057.2-1995 ? B 型圓凸模設(shè)計(jì)。小凸模與緊固板采用較緊的過渡配合 H7/m6。 該模具為連續(xù)沖裁模，凹模采用螺釘固定。校核凸凹模的強(qiáng)度：凸凹模的最小 壁厚 a=1.5mm， ，同時(shí)規(guī)定 ，因此符合強(qiáng)度要求。凸1.204atm??min0.7a? 凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配置，并保證雙邊間隙 0.032~0.044mm。 凸凹模工作面的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。因 此從強(qiáng)度方法考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸、凹模壁厚于模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模 具采用正狀結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝 結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直通形刃口形式，且采用下漏料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大， 故最小壁厚應(yīng)大些。 不積聚廢料的凸凹模的最小壁厚： 1） 、對(duì)黑色金屬硬材料約為工件料厚的 1.5 倍，但不小于 0.7 mm 2） 、對(duì)有色金屬和軟材料的工件約等于工件料厚，但不小于 0.5 mm。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 5 其他零件設(shè)計(jì) ??1 5.1 模架設(shè)計(jì) [1] 模架由上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成。模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，模具的全部零 件都固定在它上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具的上下模之間靠模架的導(dǎo)向 裝置來(lái)保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過程中間隙均勻。 結(jié)合沖裁件工藝分析，本套模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，其主要特點(diǎn)為：四導(dǎo)柱， 導(dǎo)套分別裝在模架四角，可以使用寬度較大的條料沖制，且可用邊角料，送料和操 作方便。 模架尺寸： 上模座：L/mm×B/mm×H/mm=440×340×50 下模座：L/mm×B/mm×H/mm=440×340×50 導(dǎo)柱：d/mm×L/mm= 28×300? 導(dǎo)套：d/mm×L/mm×D/mm= 28×110×55 固定墊板厚度：15 凸模固定板厚度：20mm 凹模板的厚度：30mm 卸料板的厚度取：15mm 凹模墊板的厚度：15mm 卸料墊板的厚度：15mm 墊鐵的厚度?。?0mm 模具的閉合高度：50+50+15+20+30+15+15+40=250mm 所以 =250mmH閉 5.2 卸料彈簧設(shè)計(jì) [3] 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定 8 根壓料彈簧，每根壓料彈簧分擔(dān)的壓料料力為： =34.45KN/8=4305NFn卸 根據(jù)預(yù)壓力 F 預(yù)（﹥610N）和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)附錄表查得： 彈簧 5×38×80 GB2089-1980，其最大工作負(fù)荷 F=757N﹥610N,滿足工作缷料 要求。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 5.3 定位零件設(shè)計(jì) [5] 定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出合 格的制件，根據(jù)毛壞和模具不同的特點(diǎn)，必須采用不同形式的定位裝置，沖模中常 見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導(dǎo)料銷，側(cè)壓板等。 對(duì)于帶有彈壓卸料板的落料沖孔模，若采用活動(dòng)擋料銷，在沖件時(shí)活動(dòng)擋料銷 隨凸模的下行而壓入孔內(nèi)，工作方便，但是要求彈壓卸料板較厚，對(duì)于彈壓卸料板 較薄的板料，如果采用固定擋料銷的形式，在凹模的相應(yīng)位置留出空間，同時(shí)滿足 沖件要求，而且經(jīng)濟(jì)性好，因此參照 GB2866.11—81 固定擋料銷 A 型, 材料:45 鋼, 基本尺寸:d4, 熱處理硬度:HRC43 ~ 48。 5.4 固定板設(shè)計(jì) [5] 固定板用于中、小型凸模或凹模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸、 凹模安裝孔外，還應(yīng)考慮螺釘和銷釘孔的定位，厚度一般取凹模厚度的 60%~80%。 固定板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6） 。壓裝后端面磨平，以保證沖模垂直度。 5.5 墊板設(shè)計(jì) [5] 墊板主要用于直接承受和擴(kuò)散凸、凹模傳來(lái)的壓力，以降低模座所收的單位壓 力，防止模座被局部壓陷，影響模具正常工作。模具是否用墊板，根據(jù)模座承受壓 力大來(lái)確定，凸（凹）模支承端面對(duì)模座的單位壓力為： σ = P／A 式中： P — 沖裁力 A — 凸（凹模）支承端面面積 σ 小于等于[σ]模座許用應(yīng)力則應(yīng)在凸（凹）模與模座間加經(jīng)淬硬磨平的墊板， 墊板厚度一般取 6 ~ 15mm，外形尺寸按固定板形狀決定。本模具采用的墊板厚度為 15mm。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 6 壓力機(jī)的選擇 ??1 6.1 壓力機(jī)選擇 在 5.1 節(jié)中已經(jīng)計(jì)算出模具的閉合高度： =252mm。模架的上下模座尺寸：H閉 上模座：L/mm×B/mm×H/mm=440×340×50 下模座：L/mm×B/mm×H/mm=440×340×50 在 3.3.1 節(jié)中已經(jīng)計(jì)算出落料沖孔模具 。公稱壓力可按式KNF42.6?總 來(lái)計(jì)算，估算公稱壓力來(lái)選取壓力機(jī)。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓??1.3F?壓 總 件的精度及延長(zhǎng)設(shè)備壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。因此，結(jié)合我 國(guó)開式壓力機(jī)規(guī)格，并考慮模具閉合高度，通過查表選出公稱壓力為 350KN 的開 式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)，型號(hào)為 JA21-35。其主要技術(shù)規(guī)格如表 6-2 所示。 表 6-2 350KN 的開式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格 工作臺(tái)尺寸/mm公稱壓 力 /KN 滑塊行 程/mm 最大閉 合高度 /mm 閉合高 度調(diào)節(jié) 量 /mm 滑塊中 心到床 身距離 /mm 左右 前后 模柄尺 寸 /mm 440 100 300 80 220 630 420 507?? 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 7 部分零件加工工藝過程 7.1 下模座的工藝分析 首先確定毛胚：下模座毛胚采用 Q235 成型。零件尺寸： 440mm×340mm×50mm。加工工藝如表 7-1 所示。 表 7-1 下模座加工工藝卡 工藝過程卡 零件名稱 下模座 序號(hào) 00-3 材料 Q235 數(shù)量 1 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 445mm×345mm×55mm 2 銑削 銑削六面達(dá)到 347×269×14mm,互為直角 銑床 3 鉗工劃線 劃出個(gè)孔位置，型孔輪廓線 4 鉆削 加工螺紋底孔，并進(jìn)行攻絲，鉆導(dǎo) 柱孔，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 鉆床 5 加工工件外 形輪廓孔 線切割 線切割機(jī) 6 磨削 磨削上下平面，保證尺寸 50mm 及平行度 0.05。 磨床 7 倒角 四角倒成 R10 圓角 8 鉗工精修 9 檢驗(yàn) 7.2 沖 孔凸模的工藝分析10? 首先確定毛胚：沖 孔凸模采用 Cr12MnV 成型，加工工藝如表 7-2 所示。10? 表 7-2 沖 孔凸模加工工藝卡10 工藝過程卡 毛坯尺寸 φ25×55mm 數(shù) 1 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 零件名稱 沖孔凸 模 序號(hào) 49 材料 Cr12MoV 量 工序號(hào) 工序名 稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 下料 按尺寸 φ10×70mm 切斷 鋸床 2 車外圓 按圖紙車削全形，單邊留 0.2mm 的精加工余量 車床 3 熱處理 按熱處理工藝進(jìn)行，硬度 HRC 58-61 4 磨外圓 磨外圓、兩端面 磨床 5 鉗工精 修 全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求 7.3 凹模墊板的工藝分析 首先確定毛胚：凹模墊板采用 45#成型，加工工藝如表 7-3 所示。 表 7-3 凹模墊板加工工藝卡 工藝過程卡 毛坯尺寸 440mm×176mm×15mm 零件名稱 上模座 序號(hào) 5 材料 45# 數(shù) 量 1 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 445mm×181mm×20mm 2 鉗工劃線 劃出各孔位置線，及型腔輪廓線 3 銑削 銑削六面達(dá)到 440mm×176mm×15mm 4 鉆削加工 鉆削 螺紋底孔和孔 12-Φ10、7-Φ12。并進(jìn)行 鉸孔和攻絲，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 鉆床 5 加工外形 輪廓孔 線切割 線切割機(jī) 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 6 倒角 四角倒成 R10 圓角 7 鉗工精修 8 檢驗(yàn) 7.4 凹模板的工藝分析 首先確定毛胚：凹模毛胚采用 45#成型。零件尺寸： 440mm×176mm×30mm。加工工藝如表 7-4 所示。 表 7-4 凹模板加工工藝卡 工藝過程卡 毛坯尺寸 440mm×176mm×30mm 零件名稱 墊板 序號(hào) 6 材料 45 數(shù) 量 1 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 445mm×181mm×35mm 2 銑削 銑外輪廓，留磨削量 0.20mm，保證上下平面的平行度 銑床 3 鉗工劃線 劃出各孔位置線 4 鉆削 按位置進(jìn)行鉆削螺紋底孔攻絲和 Φ10的孔，達(dá)到要求。 鉆床 5 銑削 銑出凹模外形孔打設(shè)計(jì)要求 銑床 6 熱處理 按熱處理工藝進(jìn)行，硬度 HBC43-48 7 磨削 磨外輪廓，滿足上下平面的平行度 0.05 的要求，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求 磨床 8 鉗工精修 9 檢驗(yàn) 7.5 固定板工藝分析 首先確定毛胚：固定板毛胚采用 45#成型。零件尺寸：。加工工藝如表 7-5 所 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 示。 表 7-5 固定板的加工工藝卡 工藝過程卡 毛坯尺寸 440mm×176mm×15mm 零件名稱 墊板 序號(hào) 8 材料 45 數(shù) 量 1 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 445mm×181mm×20mm 2 銑削 銑外輪廓，留磨削量 0.20mm，保證上下平面的平行度 銑床 3 鉗工劃線 劃出各孔位置線 4 鉆削 按位置進(jìn)行鉆削螺紋底孔攻絲和 Φ10的孔，達(dá)到要求。 鉆床 5 銑削 銑出凹模外形孔打設(shè)計(jì)要求 銑床 6 熱處理 按熱處理工藝進(jìn)行，硬度 HBC58-61 7 磨削 磨外輪廓，滿足上下平面的平行度 0.05 的要求，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求 磨床 8 鉗工精修 9 檢驗(yàn) 7.6 卸料板工藝分析 首先確定毛胚：卸料板毛胚采用 45#成型。零件尺寸：。加工工藝如表 7-5 所 示。 表 7-5 打桿的加工工藝卡 工藝過程卡 毛坯尺寸 440mm×176mm×15mm 零件名稱 墊板 序號(hào) 8 材料 45 數(shù) 量 1 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 445mm×181mm×20mm 2 銑削 銑外輪廓，留磨削量 0.20mm，保證上下平面的平行度 銑床 3 鉗工劃線 劃出各孔位置線 4 鉆削 按位置進(jìn)行鉆削螺紋底孔攻絲和 Φ10的孔，達(dá)到要求。 鉆床 5 銑削 銑出凹模外形孔打設(shè)計(jì)要求 銑床 6 熱處理 按熱處理工藝進(jìn)行，硬度 HBC58-61 7 磨削 磨外輪廓，滿足上下平面的平行度 0.05 的要求，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求 磨床 8 鉗工精修 9 檢驗(yàn) 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 8 模具的裝配 對(duì)于導(dǎo)柱連續(xù)模裝配，應(yīng)以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件。先將裝有凸凹模的固 定板用螺栓和銷釘安裝、固定在指定的模座的相應(yīng)位置上；再按凸凹模的內(nèi)形 裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相對(duì)位置，使沖孔凸、凹模間的間隙趨于均勻， 用螺釘固定；然后再以凸凹模的外形為基準(zhǔn)，裝配、調(diào)整落料凹模相對(duì)凸凹模 的位置，調(diào)整間隙，用螺釘固定。 再安裝其它的零件。 安裝順序： 1、組件裝配：模架的組裝，模柄的裝入，凸模及凸凹模在固定板上的組裝 2、總裝配：先裝上模，再以上模為基準(zhǔn)裝下模 3、調(diào)整凸凹模的間隙 4、安裝其它輔助零件 5、檢查、試件 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 9 經(jīng)濟(jì)性分析 隨著改革開放的不斷加深，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，人們?cè)絹?lái)越清醒的意識(shí) 到生產(chǎn)成本對(duì)加工可行性的影響，要想在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗只地，只有通過不斷 改進(jìn)生產(chǎn)方法提高生產(chǎn)效率一降第生產(chǎn)成本，同時(shí)還得滿足生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品 質(zhì)量高、精度高等市場(chǎng)要求。模具加工作為現(xiàn)代機(jī)械加工的基礎(chǔ)，也需要不斷 改進(jìn)以適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)。 本課題以汽車中的一個(gè)典型零件—門鉸鏈為沖壓模具設(shè)計(jì)對(duì)象，通過對(duì)其 進(jìn)行冷沖壓工藝分析，設(shè)計(jì)出合理適用的冷沖壓模具。因?yàn)樵摿慵螤顝?fù)雜且 曲面多，其沖壓模具設(shè)計(jì)方法與汽車覆蓋件模具相似，這正是我國(guó)沖壓模具設(shè) 計(jì)制造能力與國(guó)外的差距所在，體現(xiàn)出了沖壓模具設(shè)計(jì)中的較高難度。在設(shè)計(jì) 過程中，我盡可能的采用模具標(biāo)準(zhǔn)件，這就在極大的節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間，并在一 定程度上了節(jié)省了生產(chǎn)成本。模具凸凹模均采用 Cr12MoV 鋼，屬于常用模具制 造鋼材，易于在市場(chǎng)上購(gòu)買，能有效控制成本。 因?yàn)槠囬T鉸鏈的加工是一套傳統(tǒng)的沖壓成型工藝，設(shè)計(jì)成復(fù)合模模具數(shù) 量較多，需要的工人數(shù)量較多工人勞動(dòng)強(qiáng)度也較大，占用的面積也較大。設(shè)計(jì) 成連續(xù)模便于操作，極大地提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)成本， 能讓企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。 由于該工件為汽車上的門鉸鏈，沒有尺寸公差要求，因此在設(shè)計(jì)模具零件 時(shí)，對(duì)于不太重要的零件其尺寸公差沒有過高的技術(shù)要求，有效控制了生產(chǎn)成 本。 在沖壓機(jī)械選擇方面，通過設(shè)計(jì)計(jì)算我選擇了普通的四柱柱可傾壓力機(jī)， 該類型壓力機(jī)在現(xiàn)在的工廠中應(yīng)用較為普遍，這有效節(jié)約了生產(chǎn)成本。 綜上所述，相對(duì)于生產(chǎn)汽車門鉸鏈來(lái)說，本模具無(wú)論從模具設(shè)計(jì)的難易程 度還是從經(jīng)濟(jì)方面考慮都比較好，且生產(chǎn)效率也較高，具有較高的可行性。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 10 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是圍繞汽車上的典型零件-門鉸鏈對(duì)其進(jìn)行冷沖壓工藝分 析，并設(shè)計(jì)出該工件冷沖壓模具，繪制出落料沖孔彎曲級(jí)進(jìn)模裝配圖和部分零 件圖，同時(shí)對(duì)部分零件進(jìn)行了加工工藝分析。 本課題主要在以下三個(gè)方面的特點(diǎn)： (一) 該工件形狀復(fù)雜且尺寸不規(guī)則，這對(duì)模具設(shè)計(jì)和展開排樣提出了較 高的要求，因此需要在具體的設(shè)計(jì)過程中采用一些特殊的方法加以解決。本套 模具采用彈性卸料裝置并使用卸料桿，減小薄料件的沖壓變形。 (二) 在整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程中，排樣十分復(fù)雜，特別是彎曲過程，工作面 不在同一高度，對(duì)設(shè)計(jì)提出了很高的要求，需要合理的安排工藝，巧妙的設(shè)計(jì) 沖模來(lái)解決。為了提高才料的利用率，才用雙排排樣的方法，間隔以個(gè)毛坯送 料。 (三) 對(duì)模具的關(guān)鍵件采用加工中心進(jìn)行數(shù)控加工和線切割加工，很好地 保證了加工質(zhì)量，從而延長(zhǎng)了模具壽命。由于工件的沒有尺寸公差技術(shù)要求， 對(duì)于部分不關(guān)鍵的零件可適當(dāng)降低尺寸公差要求，設(shè)計(jì)中盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件， 有利于設(shè)計(jì)成本的降低。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻的認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)和實(shí)踐操作相結(jié)合的重要性，學(xué)到了許 多在課本上學(xué)不到的東西，同事對(duì)實(shí)踐操作有了更深的體會(huì)和認(rèn)識(shí)，知道細(xì)節(jié)在操作過程 的重要意義，改變了我以前的學(xué)習(xí)態(tài)度——學(xué)習(xí)只要掌握主體部分，細(xì)節(jié)自己推敲以下就 行。只有在實(shí)際操作中才能意識(shí)到細(xì)是設(shè)計(jì)生產(chǎn)的成敗關(guān)鍵。機(jī)械設(shè)計(jì)工作是對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求 很高的以項(xiàng)工作，由于平時(shí)很少有機(jī)會(huì)參加模具實(shí)際設(shè)計(jì)，因此我沒有實(shí)際設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)， 這是對(duì)我設(shè)計(jì)的一個(gè)重要考驗(yàn)，我也為此付出了很大帶價(jià)——在設(shè)計(jì)過程中走了很多彎路， 出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，但在指導(dǎo)老是的幫助下我順利的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，獲得了獨(dú)立設(shè)計(jì)模具 的能力。在設(shè)計(jì)過程中我翻閱了大量和模具有關(guān)的資料，這使我對(duì)模具行業(yè)有了更詳細(xì)的 了解，對(duì)模具設(shè)計(jì)有了清楚的認(rèn)識(shí)，同時(shí)熟悉了模具的發(fā)展方向，對(duì)模具有了自己的認(rèn)識(shí)。 另外，本次設(shè)計(jì)也讓我積累了模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)我以后獨(dú)立進(jìn)行模具設(shè)計(jì) 有重要的幫助和指導(dǎo)作用。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 參考文獻(xiàn) [1] .中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì).中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典：第三卷沖壓模具設(shè)計(jì)[M]. 南昌：江西科學(xué)技術(shù) 出版社，2003 [2] .王孝培.實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001 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也是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，獨(dú)立解決問題的能力，為畢業(yè)后參加工作 打下良好的基礎(chǔ)。 在設(shè)計(jì)期間遇到了很多具體問題，通過老師和同學(xué)們的幫助，這些問題得 以即使的解決。我特別要感謝朱繼華老師，她給了我大量的指導(dǎo)，并為我們提 供了良好的實(shí)習(xí)環(huán)境，讓我學(xué)到了知識(shí)，掌握了設(shè)計(jì)的方法，也獲得了實(shí)踐鍛 煉的機(jī)會(huì)。在我遇到困難的時(shí)候朱繼華老師總是能耐心的幫我解答為我能順利 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了非常必要的幫助。在此對(duì)朱繼華老師的幫助表示最誠(chéng)摯的 謝意。 此外，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我還得到了諸多同學(xué)和朋友的支持和幫助。 在此，對(duì)他們的真誠(chéng)相助致以誠(chéng)摯的謝意！ 本次設(shè)計(jì)存在著很多不足之處，敬請(qǐng)各位專家、老師在審閱時(shí)給予批評(píng)指 證，幫助我更好的進(jìn)步。