【正文】 ............ 33 凸輪的固定 ................................................................................................ 33 各銷的固定與配合公差 [4] ......................................................................... 34 模具的安裝及裝配 .................................................................................................. 34 裝配內(nèi)容及裝配順序選擇 ........................................................................ 34 III 本模具的裝配過程 .................................................................................... 34 典型零件的裝配要點 ................................................................................ 35 本模具的工作過程及特點 ...................................................................................... 36 工作過程 .................................................................................................... 36 本模結(jié)構(gòu)特點 ............................................................................................ 37 模具的不足之處 ........................................................................................ 37 7 典型零件加工工藝編制 [3] ............................... 38 凹模的加工工藝 ...................................................................................................... 38 上下模座的加工工藝 .............................................................................................. 39 設(shè)計小結(jié) .......................................... 40 參考文獻 .......................................... 41 致謝 ............................................ 42 1 1 緒論 本 次 設(shè)計的內(nèi)容是設(shè)計 夾角小于 90 度的有孔 U 形零件模具 ，需要成型的工件的零件圖如下圖所示，板料厚度 t=1，材料為 10 號鋼。 圖 工件圖 2 設(shè)計目的 模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟 中 的地位也非常重要。 模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) ，并在“十五”中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術(shù)不斷進步，對人才的知識、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高 [13]。 本次設(shè)計就是以創(chuàng)新和優(yōu)化為目的，對目前較為流行的級進沖裁模具進行了設(shè)計，包括工藝和結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化，達到性能提升的同時降低成本，設(shè)計過程本身對于我們模具專業(yè)的學生來說就是一種挑戰(zhàn)，是一種創(chuàng)新，對我們的設(shè)計能力和經(jīng)驗的積累也是有利的 ，我們應(yīng)該注意在這個過程中的學習。 國內(nèi)外研究概況 我國沖壓模具現(xiàn)狀 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達 50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到 1~2μm ，壽命 2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè) 能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到 Ra≦ 的精沖模，大尺寸（ φ≧300mm ）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平 [9]。 我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展情況 [13] 我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展已有 20 多年歷史。由原華中工學院和武漢 733 廠于1984 年共同完成的 級進 模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于 1986 年共同完成的冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模 CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模 CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀 90 年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用 CAD/CAM 技術(shù)。國家科委 863 計劃將東風汽車公司作為 CIMS 應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具 CAD/CAPP/CAM 集成系統(tǒng)于 1996 年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計制造中實際應(yīng)用，取得了顯著效益。 1997 年一汽引進了板料成型過程計算機模擬 CAE 軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀開始 CAD/CAM 技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的 沖壓模具企業(yè)基本都有了 CAD/CAM 技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE 能力。 模具 CAD/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在 “ 八五 ” 、九五 “ 期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量 CAD/CAM 系統(tǒng)。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了 CAD/CAM 技術(shù) /DL 圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè) 3 計均已實現(xiàn)二維 CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具 的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 在沖壓成型 CAE 軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術(shù)大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 我國模具設(shè)計與制造能力現(xiàn)狀 [11] 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市 場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(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，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，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。 模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認可，碳化物被覆處理（ TD 處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。 未來模具發(fā)展的趨勢 未來模具的發(fā)展趨勢為 “ 產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計周期 期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 質(zhì)量好 ” 、 “ 價格 低廉 ” 等 [10]。 本次設(shè)計的主要內(nèi)容 在為期兩個月設(shè)計過程中我主要從以下方面來開展設(shè)計工作的。第一，根據(jù)工件的要求和尺寸繪制了零件的零件圖，包括二維和三維圖。第二，對零件進行沖壓工藝性能分析。第三，確定沖裁方案。第四，排樣設(shè)計。第五，工藝計算，包括沖裁力和凸凹模刃口尺寸的計算等。第六，根據(jù)沖裁力選用壓力設(shè)備。第七，模具的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，包括設(shè)計一些典型零件和附件，并繪制其零件圖。第八，模具典型零件的固定方法的研究。第九，模具的安裝與裝配方法介紹。第十，模具的工作過程介紹和繪制模具裝配圖。第 4 十 一，對典型零件確定加工方安，擬定零件的加工工藝路線。另外，在整個過程中我對CAD， PRO/E 等軟件在模具設(shè)計中的應(yīng)用也做了更加深入的認識。 5 2 零件 沖壓工藝分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下對沖裁件的工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀，精度要求，形位公差及技術(shù)要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單。通常對工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求 [2]。 沖裁件的形狀和尺寸應(yīng)滿足以下要求 [2] ○ 1 沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單，對稱，避免形狀復雜的曲線，本次設(shè)計的工件形狀簡單，結(jié)構(gòu)對稱，沒有復雜曲線，故符此形狀方面的要求。 ○ 2 沖裁件內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，而以圓弧過度，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時候的開裂，減少沖裁時候尖角處的崩刃和過快磨損。沖裁件的一般圓角半徑 R 應(yīng)大于或等于板厚 t 的一半，即 R。在同種材料相同的情況下外形上的圓角半徑值可比內(nèi)形上的圓角半徑值 小 10%~20%。本次設(shè)計工件無尖角，便于模具的加工，減少了尖角處的崩刃和磨損，沖裁件 的圓角半徑 R=10=，故沖裁件的尺寸滿足要求。 ○ 3 沖裁件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜太大，以免凸模折斷，而本次設(shè)計的工件無凸出懸臂。 ○ 4 沖孔尺寸不宜過小，否則凸模強度不夠。本次設(shè)計中最小沖孔尺寸 φ 5，材料為10 號鋼滿足 dt 的最小沖孔尺寸要求。 ○ 5 沖裁件的孔與孔之間 ，孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小，否則沖裁件的質(zhì)量不能保證 ，會產(chǎn)生孔與孔之間的材料扭曲，或使邊緣材料變形。本次設(shè)計的工件的孔間距離為 20，孔 與邊緣的最小距離為 4，能夠滿足材料不發(fā)生扭曲變形的要求。 沖裁件的精度與端面粗糙度 [3] 沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于 IT11 級，最高可達 IT8~IT10 級沖孔比落料的精度約高一級。故本次設(shè)計中沖孔和落料時工件采用 IT12 級精度，設(shè)計模具時凸模采用 IT6級精度制造，凹模采用 IT7 級精度制造，兩孔中心距公差控制在 177。 之間。 斷面粗糙度只要不影響工件的使用和裝配，取其自然的斷面粗糙度，即 Ra=~50,最高 Ra=。 材料的沖壓性能分析 [6] 材料為 10 號鋼，其主要性能為： σ s=205Mpa， σ b=386Mpa，延伸率 δ =31%，斷面收縮率為 55%，塑性良好，適合于進行沖壓和焊接。 6 3 沖裁方案的確定與排樣 沖裁方案的分析和確定 ○1方案種類： 該工件包括落料、沖孔、彎曲三個基本工序，可有以下三種方案。 方案一：先沖孔，再落料，最后彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：采用落料 沖孔復合模和彎曲模進行生產(chǎn)。 方案三：沖孔 落料 彎曲級進模。 ○2方案比較如下 各方案的特點及比較如下： 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便， 但需三道工序，三副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，工件精度，質(zhì)量難以達到生產(chǎn)要求。故不選此方案。 方案二：只需兩套模具，工件精度和生產(chǎn)效率基本能滿足要求，模具輪廓尺寸較小，模具制造成本不高。 方案三：級進模是一種多工位，效率高的加工方法。但級進模輪廓尺寸大，制造復雜，成本高。因而也排除此方案。 ○3方案的確定 綜上所述，本次設(shè)計采用落料 沖孔復合模和彎曲模兩套模具進行生產(chǎn)。 工序及排樣圖設(shè)計 排樣設(shè)計 排樣設(shè)計是指沖裁件在條料或板料上的布置方法 。合理的排樣和選 擇適當?shù)拇钸吺墙档统杀竞捅ＷC制件質(zhì)量和模具壽命的有效措施。為提高材料的利用率，盡量減少廢料，模具可采用少廢料的排樣方法， 經(jīng)多次排樣計算決定采用直排法 ， 排樣圖 如下： 7 圖 由排樣圖可知 ，在沖裁過程中無側(cè)向搭邊，由經(jīng)驗值查得工件間搭邊值 a≥ ，由于材料為 10 號鋼，故綜合考慮經(jīng)濟性和工藝性，取 工件間 搭邊值 a1=,側(cè)邊 搭邊值a=。 材料的利用率 [1] 排樣的目的是為了在保證制件質(zhì)量的前提下 ，合理利用原材料，衡量排 樣經(jīng)濟性，合理性的指標是材料的利用率，一個進距內(nèi)材料的利用率 η 的計算公式為： %100?? bhnA? （ ） 式中： A— 沖裁件面積