1831_支架零件沖壓工藝與沖模設(shè)計

1831_支架零件沖壓工藝與沖模設(shè)計,支架,零件,沖壓,工藝,沖模,設(shè)計 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 ............................................21.1 模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 .......................................................21.2 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 ........................................................................71.3 課題研究的內(nèi)容 ........................................................................................82 制件的工藝分析 ..................................92.1 沖壓件零件圖 ............................................................................................92.1.1 材料的性能 ........................................................................................92.1.2 零件的精度分析 ...............................................................................102.2 成型工藝分析 ..........................................................................................102.3 沖裁工藝方案的確定 ..............................................................................102.4 主要工藝參數(shù)計算 ..................................................................................122.4.1 確定排樣方案和計算材料利用率 ...................................................122.5 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設(shè)備 ......................................................143.落料沖孔模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .........................183.1 凸、凹模刃口尺寸的計算 ......................................................................183.1.1 落料時凸、凹模刃口尺寸的計算 ...................................................183.1.2 沖孔時凸、凹模刃口尺寸的計算 ...................................................193.2 選用模架、確定閉合高度及總體尺寸 ..................................................203.3 模具各零部件的設(shè)計與計算 ..................................................................213.3.1 凸模設(shè)計 ...........................................................................................213.3.2 凸模固定板的設(shè)計 ...........................................................................213.3.3 墊板的設(shè)計 .......................................................................................213.3.4 定位零件的設(shè)計 ...............................................................................213.3.5 連接件與緊固件的選取 ...................................................................223.3.6 下模板的確定 ...................................................................................223.4 模具材料的選用 ......................................................................................223.5 模具的裝配圖 .........................................................................................24總 結(jié) ..........................................25參考文獻(xiàn) .........................................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?fàn)顩r及趨勢　 1.1.1 模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r當(dāng)前，整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn)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(dá)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(dá)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(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具是在多工位級進(jìn)?；A(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(dān)負(fù)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(jī)、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(dá) 80%以上，效果十分明顯。 （5）隨著塑料成形工藝的不斷改進(jìn)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(diǎn)，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(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 （7）快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)的時代，21 世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá) 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(jì)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(qiáng)制制作簡易模具，這些模具的主要特點(diǎn)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(jī)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(jìn)一步發(fā)展，塑料模的比例不斷提高，同時，由于機(jī)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(dá)18％)之后，由于受到國際金融危機(jī)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(jìn)了個位數(shù)，只達(dá)到 9．2％左右，總量約為 950 億元左右。2009 年，發(fā)展進(jìn)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(dá)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(jī)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?yàn)榕c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(jī)之后，我們的模具工業(yè)經(jīng)受住了嚴(yán)峻考驗(yàn)，2009 年全年不出現(xiàn)負(fù)增長的預(yù)計將可實(shí)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(jī)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(diǎn)和進(jìn)步呢?我認(rèn)為主要有以下幾點(diǎn)： 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(jī)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(jìn)一步增強(qiáng)；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(jì)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(jìn)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(jìn)步。 三、集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)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(dá) 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(xiàn)，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(jìn)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(shí)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(jìn)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(biāo)是至 2010 年進(jìn)入亞洲先進(jìn)水平的行列。我認(rèn)為這個目標(biāo)是可以達(dá)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(dá) 2um，壽命達(dá) 2 億次以上的精密高速多工位級進(jìn)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(dá) 6 米的大型多工位級進(jìn)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(jìn)水平相比，還確實(shí)存在不少差距 j 差距促使我們進(jìn)一步努力，差距促使我們奮進(jìn)!向世界模具強(qiáng)國不斷邁進(jìn)，將仍舊是我們在較長時間內(nèi)的奮斗目標(biāo)。 關(guān)于模具發(fā)展趨勢，我認(rèn)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(shí)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?，F(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(qiáng)度板也是為了減輕重量，對一些超高強(qiáng)度板進(jìn)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(xì)、精密和高質(zhì)量模具與之相適應(yīng)。目前我們在精細(xì)化方面差距很大，精細(xì)化往往被忽視，功虧一簣?？焖俑咝a(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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)信息化管理都是企業(yè)的共同要求及進(jìn)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(jì)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(rèn)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(rèn)為，這一現(xiàn)象應(yīng)逐漸適當(dāng)改變。這就要求我們模具行業(yè)要自強(qiáng)，要通過充分展示自己的實(shí)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(qiáng)”，在觀念方面“把模具當(dāng)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(dāng)藝術(shù)品來做的觀念并不過時，而且卻是認(rèn)真和敬業(yè)的表現(xiàn)，應(yīng)該提倡。)，提出的目標(biāo)是要成為“全球最先進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化，以及生產(chǎn)方面的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)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(jī)模擬仿真技術(shù)的進(jìn)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(xì)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(jìn)和相得益彰。當(dāng)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(dá)國家的模具廠大體分為獨(dú)立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)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(dá)國家大多 15～20 萬美元，有的達(dá)到 25～30 萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國才達(dá)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(dú)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(xì)，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(dá)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(jìn)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(jìn)行 CAE 分析。根據(jù)零件的材料與厚度，進(jìn)行工藝分析與計算，初步確定零件的加工制造工藝。2.要進(jìn)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(jìn)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jī)繪制正式的裝配圖，再由指導(dǎo)教師指定零件圖，用計算機(jī)繪出圖紙，標(biāo)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(qiáng)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(qiáng)度 :275~390MPa≥295，屈服強(qiáng)度 σs b?：175MPa，伸長率 δ5 : ≥32％,斷面收縮率 ψ :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(zhǔn)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(diǎn)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(diǎn)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(yán)重，且擦傷面積大，零件形狀與尺寸都不精確，彎曲處變薄嚴(yán)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(diǎn)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(yán)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(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡單，投產(chǎn)快?；貜棻鹊谝环N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(fèi)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 2.41065.470%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(jī) 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(jī)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.σ(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(jī)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.σ(0.3~8).4KBtNr?≥1.3（FD+F1）=1.3*（4+13.5）=22.75KN壓 力 機(jī)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=3.7KNFQ23.140?=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(biāo)稱壓力為 100KN 拉深的壓力機(jī)。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(jìn)?；蛘邚?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(jìn)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(diǎn)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(zhǔn)??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(zhǔn)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(jī)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(qiáng)度的保證，是比較保守的選擇。為了工作過程的穩(wěn)定，進(jìn)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(jī)的最大、最小閉合高度范圍內(nèi)相適應(yīng)的模架。再按其標(biāo)準(zhǔn)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(jī)相適應(yīng)，即模具的總體平面尺寸應(yīng)該與壓力機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(shí)際條件也有許多不同，所以在實(shí)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(shí)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(yàn)，凸模固定板厚度一般取 ＝38mm ，材料為 45 鋼。H3.3.3 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?yàn)槟０宄惺艿膲簯?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。 H3.3.4 定位零件的設(shè)計定位零件是用來保證條料的正確送進(jìn)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(jìn)導(dǎo)向；二是送料定距。送進(jìn)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(jìn)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(biāo)記為：活動擋料銷dA10 JB/T7649.102. 在此選用導(dǎo)正銷作為送進(jìn)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(biāo)記為：活動導(dǎo)正銷 dl10 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(xì)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(qiáng)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?。?4. 滿足經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)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(kuò)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(biāo)準(zhǔn)，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)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(dú)設(shè)計模具的能力以及綜合運(yùn)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(bǔ)。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(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)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(xiàn)[1] 王樹勛等合編　典型模具結(jié)構(gòu)圖冊　第１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２版　北京：機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社，2008[4] 模具設(shè)計手冊和國家標(biāo)準(zhǔn)：、 《冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)》[5] 中國模具工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)件委員會編 《中國模具標(biāo)準(zhǔn)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(xì)、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?yàn)橛龅嚼щy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！