【正文】 CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距 。 我國(guó)的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注。 “ 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 ” 也已經(jīng)取得了共識(shí)。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是 “ 效益放大器 ” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上 百倍。 由于近年市場(chǎng)需求的強(qiáng)大拉動(dòng)，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展很快，市場(chǎng)廣闊 。 模具在我國(guó)涵蓋了各種用于金屬和非金屬成型的特殊裝備?？偟膩?lái)看，技術(shù)含量低的模具早已供過(guò)于求，市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，轎車(chē)覆蓋件沖模、精密復(fù)雜塑料模、電子接插件和電子產(chǎn)品模具等高檔模具仍有很大一部分依靠進(jìn)口。中國(guó)經(jīng)濟(jì)連年高速發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。中國(guó)消費(fèi)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快升級(jí)，將帶動(dòng)對(duì)先進(jìn)模具制造技術(shù)，先進(jìn)設(shè)備需求的旺盛。 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 選題的目的及意義 ： 模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)越 來(lái)越成為現(xiàn)代加工業(yè)的重要組成部分，所以我選擇做沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。鞍座掛鉤支架 的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 是典型的沖壓件，通過(guò)設(shè)計(jì)其沖壓工藝，可以使我對(duì)沖壓工藝的設(shè)計(jì)更加熟悉， 提高對(duì)沖壓工藝工序圖、模具裝配圖、部件圖、零件圖的讀圖、 繪 圖和設(shè)計(jì)能力，從而進(jìn)一步提高分析、解決實(shí)際問(wèn)題方面的能力， 并加深對(duì)沖壓成型的理解；通過(guò)設(shè)計(jì)其沖壓模具，可以鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 零件的工藝分析及方案選擇 零件的工藝性分析 鞍座掛鉤支架的工藝性分析 鞍座掛鉤支架如圖 ，該零件的材料為 Q235，板厚為 2mm，大批量生產(chǎn)，該零件在高溫條件下工作，表面不允許有折皺及折痕等缺陷。 圖 鞍座掛鉤支架 從技術(shù)要求和使用條件來(lái)看，零件的精度要求一般，適合沖壓生產(chǎn)。其工件最小圓角半徑 2mm符合最小圓角半徑要求，工件的沖壓精度和粗糙度都要求不高，符合沖裁要求。 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 毛坯尺寸的計(jì)算 工件的主要成形工序?yàn)槁淞稀_孔、彎曲，所以毛坯的尺寸為各部分尺寸的相加，從而計(jì)算出毛坯的直徑。 彎曲毛坯尺寸的長(zhǎng)度計(jì)算，其中圓角半徑 r=2， t=2。屬于 圓角半徑 r 的彎曲件 。彎曲件由于變薄不嚴(yán)重， 按中性層展開(kāi)原理，坯料總長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件的直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和 ，即： L= ? ?txiriili ?????180?? (21) L=L1+L2+ ? ?txr ??2? .(22) 其中： L1=100mm,L2=100,r=2mm,t==, 所以： L=。 即豎邊的高度為 。其余 的尺寸如圖 所示： 圖 鞍座掛鉤支架 彎曲部分工藝參數(shù)圖 工藝方案的制訂 經(jīng)過(guò)以上分析，可以進(jìn)一步明確，該零件的沖壓加工包括以下基本工序：落料、沖孔、彎曲。此工件的成形工藝可以有以下幾種方案： 方案一：按照基本工序順序：落料→沖上面圓孔→沖底面大孔→彎曲 方案二：沖上面圓孔，沖底面大孔復(fù)合，其他按照基本工序：落料→沖上面圓孔、底面大孔→彎曲 分析以上兩種方案，可以看到： 方案一：按照基本工序排列的沖壓工藝每步工序都只使用簡(jiǎn)單模具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，價(jià)格較低，適合中小批量生產(chǎn)，但是 由于工序較多，操作不方便，零件的尺寸不易控制，又增加了模具數(shù)量，依照零件的批量要求來(lái)看，單工序模不合適。 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 方案二：沖上面圓孔，底面大孔復(fù)合，實(shí)現(xiàn)幾道工序在一副模具上完成，減少了工序數(shù)和模具數(shù)，降低模具的費(fèi)用和零件的生產(chǎn)費(fèi)用，沖壓出的工件質(zhì)量較高，符合零件大批量的要求，并且復(fù)合模具容易實(shí)現(xiàn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了生產(chǎn)成本。 通過(guò)上述對(duì)兩種方案的分析，最終選用方案二：落料→沖上面圓孔、底面大孔→彎曲 （ 1）零件的排樣圖，如圖 。 搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，由板厚 2mm 查搭邊數(shù)值表，沿邊搭邊為，工件間搭邊為 。 圖 排樣圖 （ 2）第一步工序：落料，工件如圖 圖 落料工件圖 （ 2）第二步工序：沖上面圓孔、底面大孔，工件如圖 。 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 打孔工件圖 （ 3）第三步工序：彎曲，工件如圖 。 圖 彎曲工件圖 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3 落料模具的設(shè)計(jì) 沖壓工藝的計(jì)算 排樣方案 查搭邊數(shù)值表，確定搭邊數(shù)值。當(dāng) t=2mm 時(shí)，沿邊搭邊為 ，工件間的搭邊為 。 圖 排樣圖 （ 2）第一步工序：落料，工 件如圖 一個(gè)進(jìn)距的材料利用率 ? 100nAbh???% (31) 式中 A— 沖裁件的面積； n— 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b— 條料寬度； h— 進(jìn)距； 所以 298001 ???? =% 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 沖壓壓力的計(jì)算 （ 1） 落料 沖裁力 F kL t??落 落 (32) bL??? 落 式中 K— 系數(shù)；選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)因素，實(shí)際沖裁力可能增大，因此取 k=； L落— 落料件周長(zhǎng)； mm； LD??落； ? — 材料抗剪強(qiáng) 度； b? — 材料抗拉強(qiáng)度； Mpa ； Q235 b? =375~460Mpa ，取 b? =420Mpa ； 所以 F kL t??落 落 = 2 420 =（ KN） （ 2） 推件力的計(jì)算 =FFn推 推K (33) 式中 n— 卡在凹模洞口里的工件數(shù)； 推K — 推件力系數(shù)；查 KK 頂卸 推、 K 、 之值表，取 推K =； F — 落料力； 所以 ???推F =（ KN） （ 3） 總沖壓力的計(jì)算 推落總 FFF ?? (34) =+ =（ KN） （ 4） 壓力機(jī)的初步選擇 選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能、波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 ?總 (35) =? =(KN) 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 因此初步選擇壓力機(jī)的型號(hào)為 JA21— 160 開(kāi)式 壓力機(jī)，公稱壓力為 1600KN，最大封閉高度為 450mm，最小封閉高度為 320mm。 模具的壓力中心計(jì)算 毛坯外形為不規(guī)則圓形，用 CAD 工具測(cè)量模具的壓力中心位于 X=81， Y=84。 模具刃口尺寸的計(jì)算 落料凸、凹模刃口尺寸： 根據(jù)落料厚度 t=2mm、沖孔模刃口始用間隙查得間隙值Zmin=2Cmin= ? =， Zmax=2Cmax= ?? mm。 (36) 根據(jù)凸 凹模的制造極限偏差表查得凸凹模的極限偏差為： 凹模 ：,,00252,????????????????????????pdpdpdpdpdpd???????????? 為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙： ? ?m inmax ZZpd ??? ?? (37) ????????????????????????pdpdpdpdpdpd???????????? 因?yàn)? ? ?m inmax ZZpd ??? ?? 滿足條件。 由于零件為圓形且比較簡(jiǎn)單，所以凸凹?？梢?分開(kāi)加工，且零件的公差等級(jí)為IT12，精度要求不高。 落料凹模的尺寸： 由公式 m ax 0()ddD D x ??? ? ?得： (38) 已知： L1=204mm， 查表得公差： ?? L2=100mm， ? 2=， L3=104mm， ? 3=， 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 L4=100mm， ? 4=， L5=100mm， ? 5=， L6=200mm， ? 6=。 將數(shù)據(jù)帶入公式得落料模具的尺寸： 0,0,0,00,0????????????LdLdLdLdLdLd 得落料凸模的尺寸： 由公式 0m a x m in() ppD D x Z ??? ? ? ?得： (39) .0,0.,0,0.0,0????????????LpLpLpLpLpLp 落料 主要零件的設(shè)計(jì) 落料凹模的設(shè)計(jì) （ 1） 厚度 Ha 凹模的厚度可根據(jù)公式： H=K b (310) 查表得： K=— ，取 H=35mm。 凹模的外形尺寸： 根據(jù)凹模壁厚公式： C=(— 2) H (311) 取壁厚 C=45mm。 （ 2） 刃壁形式 因?yàn)榇四＝Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)材 料較薄，結(jié)合沖模凹模的刃壁形式選擇直壁形式。 （ 3） 凹模的固定形式 利用銷(xiāo)釘和螺釘固定在下模座上。 濟(jì)南大學(xué) 泉城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 落料 凸模 的設(shè)計(jì) （ 1） 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算： h1— 凸模卸料板厚度， 17mm， h1 =17mm； （ 2） h2— 增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修模量、凸模進(jìn)入凹模的深度 35mm、凸模固定板與卸料板的安全距離等。這里取 3mm， h=3mm； （ 3） 同時(shí)根據(jù)壓力機(jī)的閉合高度范圍 ； 取 ： H 凸模 =87（ mm） 落料卸料板的設(shè)計(jì) 由于所設(shè)計(jì)的厚度僅為 2mm，且要求表面平整，可采用有導(dǎo)向的剛性卸料版： 卸料板長(zhǎng)寬： B?L： 290?290mm 卸料板厚度： h0=17mm 卸料板材料選用 45鋼，不用熱處理淬硬。 落料模座的設(shè)計(jì) （ 1） 模座的外形尺寸 由于凹模的外形尺寸 B?L=290?290mm，根據(jù)上模座的厚度為凹模厚度的 — 2倍， H凹 =35mm； 所以上模座的厚度確定為 55mm； 可查模架標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)表確定 ： 上模座的尺寸 為 315?315?55 進(jìn)而可確定 ： 下模座的尺寸為 315?315?70 （ 2） 模座的材料 一般選用鑄鐵 HT200，也可選用 A3,A5 結(jié)構(gòu)鋼，本設(shè)計(jì)從降低模具成本考慮選用鑄鐵 HT200。 凸凹模墊板的設(shè)計(jì) （ 1） 根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計(jì)：可以取上墊板的厚度為： H 上墊板 =45mm， （ 2）根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計(jì)：可以取下墊 板的厚度為： H 下墊板 =40mm。 閉合高度的設(shè)計(jì) 落料模閉合高度 H模 是指模具在最低的工作位置時(shí)，下