【正文】 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 08機(jī)械(1)班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 課 題 落料沖孔壓彎復(fù)合模設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 雷 2012 年 4 月 1日安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中概括了模具市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)及沖壓技術(shù)的概念和發(fā)展方向，主要是沖孔、落料、壓彎復(fù)合模具的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程，包括工藝方案的確定，模具刃口尺寸的計(jì)算，以及壓力機(jī)校核等。此次設(shè)計(jì)的零件采用沖壓生產(chǎn)時(shí)是必要的，由于零件的尺寸、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量限制最好采用復(fù)合模生產(chǎn)，還采用彈性卸料裝置。關(guān)鍵詞：沖模；復(fù)合模；排樣。Abstract: This brochure outlines the design mold ,the development of the market trends and the concept of stamping technology for the future, is punching, blanking, bending posite mold design process in detail, including the process of determining program, mold edge size, the presses, etc., as well as check. The design of the parts used when stamping is necessary, due to the size of ponents, structure, productionlimiting pound die using the best production, but also adopt a flexible discharge device. Keywords: Stamping mold。 pound die。 black lay53第1章 緒論 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位模具是工業(yè)產(chǎn)品使用的重要工藝裝備，它以其自身的特殊形狀通過(guò)一定的方式使原材料成型。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，由于模具的加工效率高，互換性好，節(jié)省原材料。生產(chǎn)成本低。所以得到廣泛應(yīng)用。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。模具技術(shù)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益。模具是效益放大器，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品的價(jià)值往往是模具價(jià)值的幾十倍、上百倍。在美國(guó)模具被稱為點(diǎn)鐵成金的磁力工業(yè)，德國(guó)則認(rèn)為其是所有工業(yè)中的關(guān)鍵工業(yè)；日本認(rèn)為模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力。模具工業(yè)在我國(guó)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石油化工和建筑都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)，都需要大量模具，特別是汽車、電動(dòng)機(jī)、電器、家電和通信等類產(chǎn)品中60% ~ 80%的零部件要依靠模具成型。模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來(lái)的。19世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)（槍炮的彈殼）、鐘表工業(yè)、無(wú)線電工業(yè)的發(fā)展，沖模得到廣泛使用。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車、電子儀器、照相機(jī)、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國(guó)的沖壓技術(shù)走在最前列一一許多模具先進(jìn)技術(shù)，如簡(jiǎn)易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動(dòng)化技術(shù)，大多起源于美國(guó)；而瑞士的精沖、德國(guó)的冷擠壓技術(shù)、前蘇聯(lián)對(duì)塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。20世紀(jì)50年代，模具行業(yè)工作重點(diǎn)是根據(jù)訂戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具。模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有圖紙和感性認(rèn)識(shí)，對(duì)所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)能缺乏真實(shí)了解。從1955年到1965年，是壓力加工的探索和開(kāi)發(fā)時(shí)代一對(duì)模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，對(duì)金屬塑性加工工藝及原理也進(jìn)行了深入探討（如對(duì)薄板成形性能的探討），并把這些知識(shí)不斷應(yīng)用于實(shí)際，使得沖壓技術(shù)在各方面有了飛躍的發(fā)展。其結(jié)果是歸納出模具設(shè)計(jì)原則，并使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、模具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動(dòng)化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)，從而使沖壓加工從僅能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階段，進(jìn)入20世紀(jì)70年代向高速化、自動(dòng)化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個(gè)過(guò)程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、高壽命、高精度的多功能自動(dòng)模具。 模具發(fā)展趨勢(shì)一、充分運(yùn)用IT技術(shù)發(fā)展模具設(shè)計(jì)、制造。用戶對(duì)壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的兩個(gè)關(guān)鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，其技術(shù)密集，體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平，是車身制造技術(shù)的重要組成部分。車身模具設(shè)計(jì)和制造約占汽車開(kāi)發(fā)周期三之二的時(shí)間、成為汽車換型的主要制約因素。目前，世界上汽車的改型換代—般約需48個(gè)月，而美國(guó)僅需30個(gè)月，這車要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實(shí)體汽年覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體、實(shí)現(xiàn)了異地設(shè)計(jì)和異地制造。同時(shí)，虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，也將推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。二、縮短金屬成形模具的試模時(shí)間。 當(dāng)前，主要發(fā)展液壓高速試驗(yàn)壓力機(jī)和拉伸機(jī)械壓力機(jī)，特別是在機(jī)械壓力機(jī)上的模具試驗(yàn)時(shí)間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是采用多連桿拉伸壓力機(jī)，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。三、車身制造中的級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速。 在自動(dòng)沖床上用級(jí)進(jìn)沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來(lái)，級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開(kāi)始得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，用級(jí)進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來(lái)越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。級(jí)進(jìn)組合沖模已在美國(guó)汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機(jī)上使用的階梯模相比，節(jié)約30%。但是級(jí)進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡(jiǎn)單零件，因此不能完全替代多工位壓力機(jī)，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)生考慮在多工位壓力機(jī)上加工。第2章 彎曲變形過(guò)程及變形特點(diǎn) 彎曲變形過(guò)程：如圖11所示V形件的彎曲，隨著凸模進(jìn)入凹模深度的增大，凹模與板料的接觸處位置發(fā)生變化，支點(diǎn) B沿凹模斜面不斷下移，彎曲力臂l 逐漸減小，接近行程終了，彎曲半徑r繼續(xù)減小，而直邊部分反而向凹模方向變形，直至板料與凸、凹模完全貼合。12板料彎曲變形特點(diǎn) 通過(guò)網(wǎng)格試驗(yàn)觀察彎曲變形特點(diǎn)（如圖11）。 圖21 v型零件彎曲變形過(guò)程圖22 彎曲前后坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的變化 變形區(qū)的材料外側(cè)伸長(zhǎng)，內(nèi)側(cè)縮短，中性層長(zhǎng)度不變。 應(yīng)變中型層是指在變形前后金屬纖維的長(zhǎng)度沒(méi)有發(fā)生改變的那一層金屬纖維。3. 變形區(qū)材料厚度變薄的現(xiàn)象 變形程度愈大，變薄現(xiàn)象愈嚴(yán)重。 變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。主要影響因素為板料的相對(duì)寬度。 t/b3 (寬板) 橫斷面幾乎不變； t/b3 (窄板) 斷面變成了內(nèi)寬外窄的扇形。板料在塑性彎曲時(shí),變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)取決于彎曲毛坯的想對(duì)寬度 以及彎曲變形程度。窄板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是平面的，應(yīng)變狀態(tài)是立體的。寬板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是立體的，應(yīng)變狀態(tài)是平面的。圖23彎曲應(yīng)力第3章 工藝及方案分析 工藝分析沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響。沖裁件應(yīng)滿足如下要求： (1)沖裁件形狀沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，有利于材料的合理利用。(2)沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過(guò)渡，以便于模具加工，減少熱處理開(kāi)裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損。圓角半徑R的最小值，參照表31選取。表31 沖裁件最小圓角半徑R（t—料厚）沖裁件類型黃銅、鋁合金鋼軟鋼備注落料α≥90176?！荸?0176?！輿_孔α≥90176?！荸?0176?！?3)沖裁件上凸出的懸臂和凹槽盡量避免沖裁件上的凸出懸臂和凹槽，懸臂和凹槽寬度也不宜過(guò)小。(4)沖裁件的最小孔徑?jīng)_件孔徑太小時(shí)，凸模容易折斷。沖孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、孔的形狀及模具結(jié)構(gòu)。如果對(duì)沖頭采用導(dǎo)向套保護(hù)，則可以提高沖頭的穩(wěn)定性，最小沖孔尺寸還可以減小，見(jiàn)表32。表32 沖裁件最小孔徑材料種類沖頭無(wú)保護(hù)套沖頭有保護(hù)套圓孔直徑矩形孔最小邊長(zhǎng)圓孔直徑矩形孔最小邊長(zhǎng)硬鋼≥（）t≥()t軟鋼及黃銅≥()t≥()t鋁、布膠板、紙膠（5）孔邊距與孔間距為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度，孔邊距和孔間距不能過(guò)小否則會(huì)產(chǎn)生孔間材料扭曲，或者使邊緣變形。此汽車鈑金件為汽車連接定位零件，生產(chǎn)批量較大，采用厚2mm的碳素鋼Q235A鋼板制成。用一副磨具同時(shí)完成落料沖孔壓彎三道工序。該沖壓件為沖孔、落料、彎曲的復(fù)合件，形狀較為簡(jiǎn)單且對(duì)稱，尺寸精度要求不高，材料Q235A沖壓性能較好，零件彎曲直邊為18mm（計(jì)算：20r=203=18），大于資料要求的2t=2x2mm=4mm，故彎曲工藝性較好；，因此，沖孔及落料復(fù)合時(shí)，凸凹模的強(qiáng)度足夠。加之零件彎曲直邊有18mm，在模具上設(shè)置活動(dòng)凸模結(jié)構(gòu)也較易實(shí)現(xiàn)。綜合上述分析，可選用沖孔、落料、彎曲復(fù)合模。 有以下兩種不同的工藝方案：（1）先落料，然后沖孔和彎曲在同一工步。（2）落料、沖孔為同一工步首先完成，然后進(jìn)行彎曲。采用方案（1）加工工件，不易保證長(zhǎng)度尺寸的精度要求，而且易使內(nèi)孔沖頭磨磨降低模具壽命。經(jīng)分析、比較，確定采用方案（2），即設(shè)計(jì)一套沖孔—落料—彎曲復(fù)合模，該模具劃分兩個(gè)工步完成上述三道工序，在壓力機(jī)上一次性實(shí)現(xiàn)零件的加工成形。 工藝方案的確定 方案的擬定及分析比較 1) 先落料, 再鉆孔, 后鉗工壓彎, 只需1 副落料模、2 副夾具可以完成, 其優(yōu)點(diǎn)是模具簡(jiǎn)單, 易制造,沖床占用少, 但零件2 孔的孔徑大小與位置要求難以保證, 且生產(chǎn)效率低, 只適合小批量試制。 2)先落料, 后沖孔, 最后壓彎, 用3 副簡(jiǎn)單模完成, 其優(yōu)點(diǎn)是模具簡(jiǎn)單, 易制造, 沖件質(zhì)量好, 但沖床占用相對(duì)較多, 生產(chǎn)工序多, 生產(chǎn)效率低, 不適合大批量生產(chǎn)。 3)落料、沖孔、壓彎一次成形完成, 采用1 副復(fù)合模完成, 其優(yōu)點(diǎn)是沖件質(zhì)量好, 沖床占用少, 生產(chǎn)效率高, 只是模具相對(duì)復(fù)雜, 適合沖件的大批量生產(chǎn)。 方案的確定 ，汽車鈑金件要求大量生產(chǎn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，為了提高生產(chǎn)效率及保證工件的精度和質(zhì)量，選擇第三種方案最為合理。落料、沖孔、壓彎一次成型，采用1副復(fù)合模具完成加工。先進(jìn)行落料，再?zèng)_孔，最后完成壓彎工序。為了能夠?qū)崿F(xiàn)一次成型，決定利用雙斜鍥及滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第4章 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算 排樣 排樣的方式?jīng)_裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作安全與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)很重要的工作。沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。其計(jì)算公式如下：一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為：