【正文】 1 支架連接板連續(xù)模設(shè)計(jì) 前 言 本設(shè)計(jì)主要分為兩部分，一部分是對(duì)支架連接板進(jìn)行沖壓工藝分析與計(jì)算，另一部分是對(duì)支架連接板進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。 首先，對(duì)零件進(jìn)行分析與計(jì)算，其中包括工藝分析與設(shè)計(jì)方案的確定，設(shè)計(jì)排樣方式，計(jì)算沖裁力與選擇沖壓設(shè)備。其次，對(duì)支架鏈接板進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。主要是直接與沖壓相關(guān)的部件的設(shè)計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)件的選用。此次設(shè)計(jì)是將我所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用的一次機(jī)會(huì)，當(dāng)然，由于我沒有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不僅要多向老師和同學(xué)請(qǐng)教，還要借助模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、計(jì)算機(jī)繪圖軟件，并參閱大量優(yōu)秀文獻(xiàn)。一來可以幫助我圓滿完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)， 二來可以培養(yǎng)我的設(shè)計(jì)能力和文件檢索能力。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，要達(dá)到以下目的： 綜合運(yùn)用機(jī)械專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，提高自己的設(shè)計(jì)水平和實(shí)際工作能力。進(jìn)一步了解模具設(shè)計(jì)到模具制造的整個(gè)工藝流程。 提高自己進(jìn)行模具設(shè)計(jì)到基本技能，能熟練運(yùn)用 AutoCAD、Solidworks等計(jì)算機(jī)繪圖軟件以及查閱各種設(shè)計(jì)相關(guān)的資料與手冊(cè)，熟悉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等。 2 第一章 概 論 選題的背影及目的 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) 之一。 由于沖壓加工具有節(jié)材、節(jié)能和生產(chǎn)率高等突出特點(diǎn)，決定了沖壓產(chǎn)品成本低廉，效益較好，因而沖壓生產(chǎn)在制造行業(yè)中占有重要地位。冷沖壓加工是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形從而獲得所需沖壓件的一種壓力加工方法。我們知道，冷沖模則是將材料加工成所需沖壓件的一種工藝設(shè)備。冷沖模在實(shí)現(xiàn)冷沖壓加工中是至關(guān)重要的，沒有先進(jìn)的沖模技術(shù)，就不能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的沖壓工藝。 沖壓加工技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛 ,在國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門中，幾乎都有沖壓加工或沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)。如飛機(jī)、 拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀 表、鐵道、電信、化工以及輕工日用新產(chǎn)品中均占有相當(dāng)?shù)谋戎?。并具有如下特點(diǎn)： 1)、 生產(chǎn)率高、操作簡單、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，特別適合于成批大量生產(chǎn)； 2)、 沖壓零件表面光潔，尺寸精度穩(wěn)定，互換性好，成本低廉； 3)、 在材料消耗不多的情況下，可以獲得強(qiáng)度高，剛度大，而重量小的零件； 4)、 可得到其他加工方法難以加工或無法加工的復(fù)雜形狀零件。 3 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，沖壓生產(chǎn)和模具工業(yè)得到了世界各國的高度重視。 另外一個(gè)方面，很好的撐握 冷 模具的設(shè)計(jì)方法， 將在以后的工作中對(duì)我有很大的幫助，所以我選擇 冷 模具設(shè)計(jì)作為我的畢業(yè)題目。本設(shè)計(jì)是 支架連接板連續(xù)模設(shè)計(jì) 。 模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是體現(xiàn)一個(gè)國家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志。目前，世界模具市場可以說是供不應(yīng)求，市場需求量維持在 700億至 850 億美元，被稱為“不衰亡工業(yè)”。同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾十年的曲折發(fā)展，也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇 ,從以前只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口，已經(jīng)跨越了以大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)，只能依靠進(jìn)口來滿足生產(chǎn)的需要。 國內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài) 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新與進(jìn)步。其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）、 隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使模具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用更為方便。 計(jì)算機(jī)技術(shù)與模具技術(shù)完美結(jié)合，模具計(jì)算機(jī)機(jī)輔助技術(shù)（ CAD、 CAM、 輔助工程（ CAE）是 20 世紀(jì) 70 年代迅速發(fā)展起來的，到 80 年代已進(jìn)入了實(shí)用化 ，大大減少了模具設(shè)計(jì)與制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)人員可以把主要精力放在創(chuàng)新和開發(fā) 4 上 。 特別是 pro/E、 UG 等軟件的應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，以及電火花和線切割技術(shù)的推廣更一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 2） 、 簡易制模工藝的研究，為了及時(shí)的更新產(chǎn)品的花色品種，降低成本和適應(yīng)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，開展了簡易制模工藝。 3）、 模具標(biāo)準(zhǔn)化，目前發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到模具加工工作量的 30％以上，并且有完美的標(biāo)準(zhǔn)化體系列，包括零件標(biāo)準(zhǔn)和模架標(biāo)準(zhǔn)，國際化組織已制定了國際模具系列標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)件品種多，規(guī)格全，質(zhì)量高，而且均已商品化 ，特別是對(duì)一些通用件的使用越來越多，其大大提高了他們的互換性，加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)模具行業(yè)水平的提高也起到了重要作用。 1. 4 我國沖壓行業(yè) 存在的阻力。 阻力一：機(jī)械化、自動(dòng)化程度低。目前，代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用較少，中、小企業(yè)設(shè)備普遍比較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重，精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的 510倍，多數(shù)企業(yè)無力投資，阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用，尤其是內(nèi)高壓成形設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步；阻力二：生產(chǎn)集中度低。；阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套；阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢，先進(jìn)工藝推廣慢；阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口；阻力六：專業(yè)人才缺乏。業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行 業(yè)飛速發(fā)展的需要。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌 5 握沖壓工藝的真諦。 本設(shè)計(jì)采用的方法 1）、 在圖書館電子閱覽室查閱相關(guān)資料。在學(xué)校讀書館有大量 書籍關(guān)于 冷沖 模具設(shè)計(jì)，并且電子閱覽室的中文全國書刊也有許多優(yōu)秀的論文作為參考。 2）、 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。我熟習(xí) AutoCAD、 solidworks 對(duì)我的作圖非常有幫助。 3）、 基于實(shí)例設(shè)計(jì)。根據(jù)產(chǎn)品功能及市場信息，從實(shí)例庫中選 出與設(shè)計(jì)要求最接近的實(shí)例，作為參考，并仔細(xì)構(gòu)思出新觀念。 4）、 向老師和同學(xué) 請(qǐng)教。副教授湯老師對(duì) 沖壓 模具經(jīng)驗(yàn)豐富， 所以向他請(qǐng)教了許多，還有向我最好的同學(xué)請(qǐng)教了不少。 5）、 分割設(shè)計(jì)方法。即一種把復(fù)雜的東西簡單化的，分為數(shù)個(gè)模塊單個(gè)分析，然后綜合起來的有效方法。 6 第二章 工藝性分析及工藝方案確定 工藝性分析 使板料分離的沖壓工藝稱為沖裁。沖壓工藝的種類很多，常用的有切斷、落料、沖孔等。從板料上沖下所需形狀是工件 (或毛坯 )稱為落料。在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）稱為沖孔。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻 。表面 光潔，無擦傷、無裂紋；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。我設(shè)計(jì)的零件如圖（ 1）所示，需要由落料和沖孔二道工序共同完成。沖裁件的材料為 20 號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼，生產(chǎn)批量為大批量，厚度為 1mm，材料的抗剪切強(qiáng)度為 275392MP、抗拉強(qiáng)度為 353500MP、屈服點(diǎn)為 245MP、伸長率為 25MP，且形狀較為規(guī)則，尺寸較小，公差為自由公差，精度要求 IT14，便于沖壓，普通沖裁能滿足要求。由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求，我們不必考慮。 表（ 1） 20號(hào)鋼不同熱處理狀態(tài)下的機(jī)械性能： 狀態(tài) 熱 處 理 狀 態(tài) HB σ s σ b δ ψ （ MPa） （ %） 1 原始狀態(tài) 152 490 540 17 60 2 加熱到 680～ 700℃ 保溫 3 小時(shí)隨爐冷卻 130 320 430 32 3 加熱到 740～ 760℃ 保溫 3 小時(shí)隨爐冷卻 133 300 430 34 68 4 加熱到 1050℃ 保溫 1 小時(shí)，隨爐 95 210 400 36 66 5 加熱到 870～ 890℃ ，保溫 1 小時(shí)空冷；然后加熱到 600～ 700℃ 保溫 4 小時(shí)，爐冷 95 240 390 42 71 7 圖（ 1） 沖裁件孔與孔、孔與邊緣的距離，受模具強(qiáng)度、沖裁件質(zhì)量的制約，其值不應(yīng)過小，應(yīng)滿足 a2t、 d,所以由沖件圖可知： a= 1X2=2 d== 工藝方案確定 沖壓設(shè)備一般都采用機(jī)械壓力機(jī)，利用計(jì)算機(jī)程序控制，組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。對(duì)于大規(guī)模的批量生產(chǎn)，需要在短時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身和設(shè)備質(zhì)量安全事故，因此安全生產(chǎn)是一個(gè)重要的問題。 可采用以下幾個(gè)方 案： （ 1）方案一（級(jí)進(jìn)模導(dǎo)正銷定距） 級(jí)進(jìn)模是多工序模的一種，對(duì)于支架連接板這種既需落料，又要 8 沖孔的平面零件，采用該沖裁模結(jié)構(gòu)可以減少設(shè)備和工人的數(shù)量和各道工序間半成品的運(yùn)輸。模具結(jié)構(gòu)上很難實(shí)現(xiàn)在一個(gè)工位完成所有工序。采用級(jí)進(jìn)模。將沖孔、落料工序分兩副模具完成，第一副模具完成沖孔，第二副模具完成落料工序。因?yàn)闆_裁件是在幾個(gè)不同位置上逐步形成的，為保證孔與外行的相對(duì)位置精度，嚴(yán)格控制送料步距，可以采用導(dǎo)正銷定距。 （ 2）方案二（倒裝復(fù)合模） 復(fù)合模是多工序模的一種 ,不存在沖壓時(shí)的定位誤差問題，將 落料凹模裝在上模上 ,稱為倒裝復(fù)合模。倒裝復(fù)合模的廢料能直接從壓力機(jī)臺(tái)面落下，而沖裁件從上模推下，比較容易引出去，因此操作方便。 （ 3）方案三（正裝復(fù)合模） 正裝復(fù)合模方案完成工序和倒裝復(fù)合模完成的工序一樣。凸凹模在上模。彈性卸料板卸料。對(duì)于較軟、較薄的沖裁件能達(dá)到平整要求，沖裁件的精度也較高。 方案比較： 方案一：采用級(jí)進(jìn)模沖裁，導(dǎo)正銷定距。級(jí)進(jìn)模沖裁具有精確、安全性好，工作效率高的特點(diǎn)。用導(dǎo)正銷定距結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)兩定位孔間距較大時(shí)，定位也較精確。生產(chǎn)效率較高，使用較為方便。 方案二：倒裝復(fù)合模，沖孔廢料由下 模漏出，工件落在下模表面，需要及時(shí)清理。但是考慮到復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全性相對(duì)較低加工難度較大，成本也高。 方案三：正裝復(fù)合模，沖孔廢料和工件都落在下模表面，安全性 9 更差。 綜合以上三個(gè)方案分析比較結(jié)果說明，考慮零件的生產(chǎn)批量，精度、生產(chǎn)成本、安全等要求。本零件采用第一方案最為合適。 10 第三章 沖壓工藝計(jì)算 凸模和凹模分別加工時(shí)的尺寸的計(jì)算 沖裁后的零件應(yīng)保持一定的尺寸精度、良好的斷面質(zhì)量和無明顯的毛刺。沖裁件的尺寸精度與許多因素有關(guān)，如沖模的制 造精度、材料的性質(zhì)、沖裁間隙和沖裁件的形狀等。對(duì)斷面質(zhì)量，起決定作用的是沖裁間隙。沖裁間隙是指沖裁凹模與凸模之間的尺寸之差。即 Z＝Ｄ凹－Ｄ凸。凸、凹模工作部分尺寸直接決定了沖裁件的尺寸和間隙大小，是模具上最