【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 20xx 年 4 月 1 日 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 本設(shè)計(jì)說明書中概括了模具市場(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。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 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 lay 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 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。在美國模具被稱為點(diǎn)安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 鐵成金的磁力工業(yè)，德國則認(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)在我國已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。國民經(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。 現(xiàn)代模具工業(yè)的發(fā)展方向 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)展起來的。 19 世紀(jì)，隨著軍火工業(yè)（槍炮的彈殼）、鐘表工業(yè)、無線電工業(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；而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(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 。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 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，級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(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。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 彎曲變形過程及變形特點(diǎn) 彎曲變形的過程及變形特點(diǎn) 彎曲變形過程 彎曲變形過程 ： 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) 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 通過網(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。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 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。 彎曲變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變 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 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 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)以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損。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。 ≥ ﹤ 90176。 ≥ 沖孔 α ≥ 90176。 ≥ ﹤ 90176。 ≥ (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小。 (4)沖裁件的最小孔徑 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 沖件孔徑太小時(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，見表 32。 表 32 沖裁件最小孔徑 材料種類 沖頭無保護(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小否則會(huì)產(chǎn)生孔間材料扭曲，或者使邊緣變形。一般不小于 。 圖 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 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，其外形圖如圖 所示。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；而各孔與零件外形邊緣 的距離均大于復(fù)合模中凸凹模的最小壁厚 ，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