【正文】 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 第一章 前言 中國模具的發(fā)展現(xiàn)狀 模具是機械、汽車、電子、通訊、儀表、家電工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備， 模具制造是一切制造業(yè)之首，模具行業(yè)實現(xiàn)工業(yè)化和商品化生產(chǎn)，是制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進步的標(biāo)志?，F(xiàn)代模具設(shè)計與制造技術(shù)，涉及機械工程、信息與電子工程、冶金與材料工程、工程管理等學(xué)科專業(yè)范圍。 中國經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力 。 近 10 年來，中國模具工業(yè)一直以每年 15％左右的增長速度快速發(fā)展。 目前， 根據(jù)專家統(tǒng)計 統(tǒng)計，中國約有模具生產(chǎn)廠點 2 萬余家，從業(yè)人員有 50 多萬人，全 年模具產(chǎn)值達 534 億元人民幣。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具標(biāo)準(zhǔn)件、模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快；隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入， “ 三資 ” 及民營企業(yè)的發(fā)展很快。 中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū)，其模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。 中國模具的發(fā)展趨勢 “十二五”時期是我國妥善 應(yīng)對國內(nèi)外發(fā)展環(huán)境重大變化、加快實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會目標(biāo)的關(guān)鍵時期，也是我國模具制造行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵時期，國內(nèi)外環(huán)境不確定因素雖然很多，但我國經(jīng)濟發(fā)展仍在高速增長期內(nèi)，我國模具在國際模具市場上的比較優(yōu)勢仍舊存在，國內(nèi)模具市場預(yù)期也繼續(xù)看好，模具行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)大趨勢。 一是模具的精度越來越高。 10 年前，精密模具的精度一般為 5 微米，現(xiàn)在已達到 2～ 3 微米，不久 1 微米精度的模具將上市。這要求超精加工。 二是模具日趨大型化。這是由于模具成型的零件日漸大型化和高生產(chǎn)效率要求而發(fā)展的 一模多腔 所造成的。 三是多功 能復(fù)合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求也越來越高。 四是熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。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)約制作的原材料，因此熱流道技術(shù)的應(yīng)用在外國發(fā)展很快，許多塑料模具廠生產(chǎn)的塑料模具一半以上采用了熱流道技術(shù)，有的廠家使用率達到 80%以上，效果十分明顯。熱流道模具在我國也已生產(chǎn)，有些企業(yè)使用率上升到 20%~30%。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 五是隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(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。這類模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應(yīng)淬火，澆口密封性好，模溫能準(zhǔn)確控制，所以對模具鋼的性能要求很嚴(yán)。 六是標(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)用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用在 十五 期間必將得到較大的發(fā)展。 七是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)時代， 21 世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達到 75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生 產(chǎn)周期愈短愈好。因此開發(fā)快速經(jīng)濟模具將越來越引起人們的關(guān)注。 八是隨著車輛和電機等產(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)雜程度也將提出越來越高的要求。 九是模具技術(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)整所導(dǎo)致模具市場走勢的變化。 十是以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。同時，由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 第二章 工藝方案的 制訂 零件的工藝性分析 本 零件為汽車儀表板 ，材料為 Q235，板厚為 1 )(mm ， 大批量生產(chǎn) 。 圖 汽車儀表板 該零件有四處 90 度彎曲，有多處沖孔。因而此工件包含了落料，彎曲，沖孔等工藝步驟。 其工件最小圓角半徑 1mm 符合最小圓角半徑要求。從技術(shù)要求和使用條件來看，零件的精度要求一般，適合沖壓生產(chǎn)。工件的沖壓精度和粗糙度都要求不高，符合沖裁要求。 毛胚尺寸計算 工件的主要成形工序為落料、彎曲、沖孔，零件尺寸如圖 ，所以毛坯的尺寸即為彎曲件的展開尺寸。 U 型彎曲件的毛胚展開長度計算公式 )(321 ?xrlllL ????? （ 21） 式中 1l — U 型彎曲件直邊長度 )(mm 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 2l — U 型彎曲件直邊長度 )(mm 3l — U 型彎曲件直邊長度 )(mm r — 彎曲半徑 )(mm ? — 彎曲件厚度 )(mm x — 中性層位移系數(shù) 則工件毛坯的長度 L1為 )(404)(38488L 1 mm??????? ? 工件毛坯的寬度 L2為 )(350)(33088L 2 mm??????? ? 依上所述，該零件的坯料尺寸可定為長度 404 )(mm ，寬度 350 )(mm 。 工藝方案的制定 經(jīng)過以上分析，可以進一步明確，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→沖孔→彎曲 方案二：落料 →彎曲→沖孔 方案三：落料、沖孔復(fù)合，其他按照基本工序：落料、沖孔 →彎曲 分析以上三種方案，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單模具，結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，成本較低，但不能保證沖孔件孔的精度。 方案二： 落料后先彎曲，再沖孔，不僅使模具 結(jié)構(gòu)簡單 ，制造周期短，成本較低 ，而且保證 沖孔件孔的精度 。 方案三：將落料、沖孔復(fù)合，實現(xiàn)二道工序在一副模具上完成，減少了工序數(shù)和模具數(shù)，但模具復(fù)雜，提高了生產(chǎn)成本。 通過上述對三種方案的分析，最終選用方案二： 落料 →彎曲→沖孔 （ 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 1 )(mm 查搭邊數(shù)值表，沿邊搭邊為2 )(mm ，工件間搭邊為 )(mm 。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 圖 排樣圖 （ 2） 第一步工序： 落料 ， 工件如圖 。 圖 落料工件圖 （ 3） 第二步工序：彎曲，工件如圖 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 圖 彎曲工件圖 （ 4） 第三步工序：沖孔，工件如圖 。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 圖 沖孔工件圖 第三章 落料模設(shè)計 沖壓工藝的計算 排樣方案 查表 212 合理搭邊 值 [1]， 確定搭邊數(shù)值。當(dāng) t=1 )(mm 時，沿邊搭邊為 2 )(mm ，工件間 搭邊為 )(mm 。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 圖 排樣圖 一個 進距的材料利用率 ? 100nAbh? ??% （ 31） 式中 A— 沖裁件的面積； n— 一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b— 條料寬度； h— 進距； 所以 ?= %1 514 08 )101044 043 50(1 ?? ????? =% 沖壓壓力的計算 （ 1） 落料沖裁力 bLfF ??10 ? （ 32） 式中 f1— 系數(shù)； 取決于材料的屈強比，可從圖 25 f1 與材料屈強比的關(guān)系 [1]求得，因此取 f1=； L— 落料件周長； )(mm ； ?— 材料 厚度 ； )(mm ； 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 b? — 材料抗拉強度； )(MPa ； Q235 b? =375~460 )(MPa ，取 b? =420 )(MPa ； 所以 bLfF ??10 ? =2（ 404+350） 1420 =(KN) （ 2） 推件力的計算 022 FnkF ? （ 33） 式中 n— 卡在凹模洞口里的工件數(shù)； k2— 推件力系數(shù)； 查 表 27 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) [1]， 取 k2=； F0— 落料力 ； 所以 022 FnkF ? =1 =(KN) （ 3） 總沖壓力的計算 20 FFF ?? （ 34） =+ =(KN) （ 4） 壓力機的初步選擇 選擇 壓力機 噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及 波動 、 力學(xué)性能 等 因素，實際沖裁力可能增大，所以 取 ?總 （ 35） ?? =(KN) 因此初步選擇壓力機的型號為 J23— 63 開式雙柱可傾壓力機，公稱壓力為630KN，最大封閉高度為 360 )(mm ，最小封閉高度為 270 )(mm 。 模具的壓力中心的計算 由于毛坯 內(nèi)外周邊形狀對稱 ， 所以模具的 幾何中心就是 壓力中心 。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 模具刃口尺寸的計算 根據(jù) 表 24 沖裁模始用 間隙 [1]查得間隙值 Zmin= )(mm ， Zmax= )(mm 。 根據(jù) 表 215 凸凹模的制造公差表 [1]查得凸凹模的制造公差為： 凸模 )( mmp ?? )( mmp ?? )( mmp ?? )( mmp ?? 凹模 )( mmd ?? )( mmd ?? )( mmd ?? )( mmd ?? 為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙 ： )( mmdpdp ?????? ???? )( mmdpdp ?????? ???? )( nma x mmZZ ???? 因為 m i nm a x44223311 ＞＞ ZZdpdpdpdp ??????? ???????? 則 )()( m i nm a x4321 mmZZppppp ????????? ????? )()( m i nm a x4321 mmZZddddd ????????? ????? 由于零件 形狀 比較簡單，所以凸凹?？梢苑珠_加工，且零件的公差等級為 IT12，精度要求不高。 由零件的基本尺寸 L1=404 )(mm ,L2=350 )(mm ,L3=384 )(mm ,L4=330 )(mm 查表32 常用尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表 [6]得公差)()()()(4321mmmmmmmm????????查表 27 系數(shù) x[7]得系數(shù)濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 4321????xxxx 則 落料凹模的尺寸： dxLL d ????? 01111 )( （ 36） )( ???? )( 3 0 2 mm?? dxLL d ????