【正文】 future development of the die . Keywords: mold， stamping parts， punch， die， punch and die 第 1 頁(yè) 前 言 自 20世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家的汽車(chē)制造業(yè)就迅速壯大起來(lái)，從上海大眾到廣東東風(fēng)，從上海通用汽車(chē)到天津吉利，由原來(lái)釀酒的四川五糧液集團(tuán)進(jìn)軍汽車(chē)模具產(chǎn)業(yè)，一股涉及行業(yè)內(nèi)由大型卡車(chē)到小型汽車(chē)生產(chǎn)的調(diào)整之風(fēng)驟然興起，老牌汽車(chē)與新型轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速高效的發(fā)展，隨著國(guó)家政策的強(qiáng)力推進(jìn)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)展形勢(shì)一片大好。對(duì)于在該課題在設(shè)計(jì)中遇到的難點(diǎn)和 疑點(diǎn)，可以通過(guò)查閱相關(guān)資料進(jìn)行解決，有利于鍛煉自主處理問(wèn)題的能力。重點(diǎn)介紹了模具尺寸刃口尺寸的確定、成形力計(jì)算、沖壓設(shè)備的選擇和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、各種標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)準(zhǔn)件的選用以及模具材料的選用等，了解材料的結(jié)構(gòu)性能以及使用要求。 板料沖壓成形以其生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化處理過(guò)程，適合成批生產(chǎn)，深受廣大汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的親睞；在材料消耗不多的情況下，既可以獲得強(qiáng)度高、剛度大、重量輕的零件，也可得到其它加工方法難以實(shí)現(xiàn)加工的或無(wú)法加工的復(fù)雜形狀零件。這些特點(diǎn)給汽車(chē)制造業(yè)面對(duì)市場(chǎng)挑戰(zhàn)的要求，提供了新的市場(chǎng)契機(jī)，因此在汽車(chē)制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用。運(yùn)用 CAD， CATIA、 UG等軟件對(duì)模具進(jìn)行三維設(shè)計(jì)、虛擬裝配，模擬沖壓模具的工作過(guò)程。而多工位級(jí)進(jìn)模是在普通級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高精度、高效率、長(zhǎng)壽命的模具，是技術(shù)密集型模具的重要代表，是未來(lái)沖模發(fā)展的主要方向之一。 模具，是以特定的結(jié)構(gòu)形式通過(guò)一定方式使材料成型的一種工業(yè)產(chǎn)品，同時(shí)也是能成批生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產(chǎn)品零部件的一種生產(chǎn)工具。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。在保證沖裁和拉深質(zhì)量的條件下，可以提高加工零件的尺寸精度，保證零件形狀尺寸。本次設(shè)計(jì)是立足于從課本中所學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用和對(duì)我們自身所學(xué)身知識(shí)的一個(gè)綜合考察，提出大膽創(chuàng)新的口號(hào)，用自己所學(xué)的知識(shí)制造出自己想得到的產(chǎn)品，提高我們的自主創(chuàng)新能力。隨著我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的不斷重視，我國(guó)的沖壓模具從數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)以及能力上都得到了較大的提升。 UG、 CATIA、 PRO/E 等三位軟件的運(yùn)用，也為未來(lái)模具的發(fā)展提供了更廣闊的前景。同時(shí) ，保險(xiǎn)杠支架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不對(duì)稱(chēng)零件，屬于大批量生產(chǎn)，需要較高的制造精度和定位精度。從以上的內(nèi)容可以看出模具正在向一個(gè)更高精度和復(fù)雜度上發(fā)展，在這期間需要充足的理論知識(shí)來(lái)支撐這個(gè)發(fā)展。 (2)鞏固與擴(kuò)充“冷沖壓模具設(shè)計(jì)”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。所以我選擇了汽車(chē)變速器加強(qiáng)板修邊沖孔工藝及其模具設(shè)計(jì)這個(gè)題目，汽車(chē)保險(xiǎn)杠支架是一個(gè)普通的沖壓零件，通過(guò)對(duì)它工藝性的分析和相關(guān)尺寸的計(jì)算從而展開(kāi)了對(duì)該零件的模具設(shè)計(jì)。 二、 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，熟練運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，學(xué)會(huì)自主全面的分析問(wèn)題，提出問(wèn)題，研究出問(wèn)題的解決方案。 （ 2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 根據(jù)工序組合程度分類(lèi) （ 1）單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 第四節(jié) 沖壓工藝的特點(diǎn)及其應(yīng)用 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖模是將材料批量加工成所需沖件的專(zhuān)用工具。 (1)沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于 實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零 件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。在這些部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，少則 60%以上，多則 90%以上。同時(shí)，沖壓件的精度決定于模具精度，若零件的精度要求過(guò)高，用冷沖壓生產(chǎn)難以達(dá)到要求。我國(guó)模具行業(yè)起步較晚，但經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)的模具水平有了較大的提高，在大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具的制作上，我國(guó)的模具技術(shù)發(fā)展日漸完善，但是與其國(guó)外相比，仍然存在著較大的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)發(fā)展的精密模具品種，具有代表性的集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平。隨著 3D技術(shù)的不斷發(fā)展，模具設(shè)計(jì)以逐漸從原來(lái)的二維繪圖的初級(jí)階段轉(zhuǎn)變成為 3D技術(shù)設(shè)計(jì)，目前 3D設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了 80%以上。在歐美國(guó)家的一些大型的模具制造企業(yè)，都具有自己獨(dú)特的企業(yè)文化，對(duì)自己的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)定位，確定自己的市場(chǎng)定位，為了在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中生存發(fā)展，每個(gè)廠家的具有自己的特色的產(chǎn)品和獨(dú)有的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)注自己的專(zhuān)業(yè)化定位，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值的最大利益化。而在現(xiàn)代化制造業(yè)中，更多工程行業(yè)的工程設(shè)備，都越來(lái)越多的采用由模具工業(yè)的產(chǎn)品。此外，對(duì)材料的成形性能和成形極限的研究，沖壓成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，都標(biāo)志沖壓成形已經(jīng)從原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析階段開(kāi)始走上由沖壓理論指導(dǎo)的科學(xué)階段，使沖壓成形走向計(jì)算機(jī)輔助工程化和智能化的發(fā)展道路。為了適應(yīng)多種產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)不斷更換模具的需要 ，而將柔性制造系統(tǒng)的概念引入模具成形生產(chǎn)。 第二章 汽車(chē)保險(xiǎn)杠支架的工藝分析 第一節(jié) 分析零件的沖壓工藝性 零件名稱(chēng)：轎車(chē)保險(xiǎn)杠支架 生產(chǎn)批量：大批量 材料： H340LA 厚度： 材料抗拉強(qiáng)度： 410~450MPa 材料屈服強(qiáng)度： 340~420MPa 材料的斷后伸長(zhǎng)率： ≥ 21% 材料抗剪強(qiáng)度： 460MPa 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 未標(biāo)注公差按 IT12級(jí)精度制造 圖 零件三維圖 圖 零件二維圖 零件所選用的材料為 H340LA，厚度為 。 從該零件的形狀結(jié)構(gòu)出發(fā)，可以看出該零件分別經(jīng)過(guò)沖裁，拉深，沖孔等工序組成 第 9 頁(yè) 的復(fù)合加工型零件，可從零件的形狀上來(lái)看，可以得出，零件呈現(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)，孔離拉深材料的距離比較接近，故可以考慮先拉深然后在進(jìn)行沖孔，保證沖孔的圓度和精度。故選方案一，單工序模。 第二章 沖裁模的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 沖裁件的排樣設(shè)計(jì) 根據(jù)工件的形狀，這里選用有廢料的單排排樣類(lèi)型，差（ 1）表 33 的搭邊得 1a =3mm，側(cè)搭邊 a=2mm，由 將零件展開(kāi)，排樣如圖所示 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 圖 排樣圖 排樣結(jié)果報(bào)告 mation Report 日期 : May 15 2022 文件名 ame: 文件單位 ts: MM, KG, SEC, N 附加注釋 al Comments: 材料類(lèi)型 Type H340LA 材料厚度 Thickness mm 件間距 Span mm 搭邊 Width mm 過(guò)渡面 um mm 產(chǎn)量 uction Volume 0 條料長(zhǎng)度和重量 Weight mm amp。 落料凹模按照 IT7 級(jí)選取，公差由 GB/，由于該零件形狀不規(guī)則最大尺寸如圖所示 圖 毛坯的最大外形尺寸 因?yàn)榱慵螤畈灰?guī)則，采用配合加工法加工，尺寸計(jì)算公式 第一類(lèi)尺寸： ????? 410m ax )( xAAi 第二類(lèi)尺寸：041m in )( ????? xBBi 第三類(lèi)尺寸： ????? 81)21(m inCC i 凸模形狀采用線切割一次加工成形，形狀如上圖所示。 定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)；控制調(diào)料的送進(jìn)步距采用彈簧彈頂?shù)幕顒?dòng)擋料銷(xiāo)來(lái)定步距。因?yàn)楣ぜ穸扔校萍Ρ容^大，用彈性裝置取出工件不太容易，而且對(duì)彈簧的要求較高，所以不宜采用，而采用推件塊，利用開(kāi)模力來(lái)推出工件，既安全又可靠。其輪廓尺寸可按公式（《沖壓模具課程設(shè)計(jì)》 224 和 225）計(jì)算 凹模厚度 ???? kbH （查《沖壓模具課程設(shè)計(jì)》表 222 可得k=） 凹模壁厚 mm1 1 6~87)2~( ?? HC 取凹模厚度為 H=60mm C=100mm 第 15 頁(yè) 凹模長(zhǎng)度 ????L 凹模寬度 ????B 根據(jù)工件圖樣，在受力分析情況及保證壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長(zhǎng)度為 400mm，寬度為 315mm，所以凹模輪廓尺寸為 400mm 315mm 60mm 查 GB/ 可得滾動(dòng)導(dǎo)向模架 中間導(dǎo)柱 400mm 315mm 245mm 模架的外形尺寸為 600mm 315mm 245mm 為了繪圖方便，查 GB/ GB/格尺寸： 分別為 400mm 315mm 60mm、 400mm 315mm 50mm。分析可知，該零件滿足拉深要求，零件所用鋼為 H340LA，拉深性能較好，可用于拉深工序加工。 第二節(jié) 成形力與壓邊力的計(jì)算 查表的 H340LA 鋼的強(qiáng)度極限 MPab 450~410?? ，由 1m =（ 1） P207 可知 pK =,拉深周長(zhǎng)由 CATIA測(cè)量可得，測(cè)量值如圖所示。 凸、凹模工作尺寸及公差 查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 452可得，取 mmp ?? ， mmd ?? 模具間隙的確定 已知板料的厚度為 ，由于該拉深件的形狀較為復(fù)雜，采用配合法進(jìn)行加工，凸模采用線切割一次加工成形，凹模與凸模之間保證足夠 的間隙，結(jié)構(gòu)均勻。 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 26 頁(yè) 圖 成型模凹模形狀 材料選用 45鋼，熱處理至 43~48HRC，尺寸及結(jié)構(gòu)如下圖所示，圖中未標(biāo)注表面的粗糙度為 m? 。 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選用 查 GB/ GB/ 滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)е? A 28 150 GB/ 滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)е? A 32 150 GB/ 滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)? B 28 100 38 GB/ 滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)? B 32 100 38 GB/ 模柄的選用 根據(jù)初選設(shè)備 JH2340 模柄孔的尺寸，查 JB/2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 28 頁(yè) 得：壓入式模柄 B 50mm 100mm 螺釘、銷(xiāo)釘?shù)倪x用 查（ 1）表 343，選用 M10 內(nèi)六角圓柱頭螺釘，直徑為 Φ 10mm的圓柱形銷(xiāo)釘。由于零件外形不規(guī)則，其模具采用配合加工法制造，即落料時(shí)以凹模為基準(zhǔn)，只需計(jì)算凹模刃口尺寸和公 差；凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按要求配作； 模具間隙：由于零件在沖裁落料時(shí)具有平面度要求，這里選用 ii 類(lèi)沖裁間隙，由《沖壓模具課程設(shè)計(jì)》表 320 查得： C=（ 3~7） %t,即 mmc 0 9 in ??? ；mmc 2 2 a x ??? 。 第四節(jié) 模架的選取 由于零件呈左右對(duì)稱(chēng)，零件的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖 沖孔加工尺寸 根據(jù) GB/ 400mm 100㎜ 170㎜的滾動(dòng)中間導(dǎo)柱鋼板模架，根據(jù)以上尺寸查的上模座的尺寸為根據(jù)工件圖樣，在受力分析情況及保證壁厚強(qiáng)度的前提下，取凹模長(zhǎng)度為 200mm，寬度為 100mm，所以凹模輪廓尺寸為 200mm 100mm 查 GB/ 中間導(dǎo)柱 200mm 100mm 模架的外形尺寸為 400mm 100mm 170mm 為了繪圖方便，查 GB/ GB/格尺寸： 分別為 200mm 100mm 40mm、 200mm 100mm 32mm。 根據(jù) 分析處理后，選取最后一幀的成形極限圖，彩虹圖以及厚度變化圖，如下圖所示： 2022屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 36 頁(yè) 圖 彩虹圖 圖 成形極限圖 圖 厚度變化圖 第七章 總結(jié)及規(guī)劃 本章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，概括的介紹了論 文中所做的工作，指出了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的不足，同時(shí)對(duì)今后的工作進(jìn)行了規(guī)劃。 (2)通過(guò)對(duì)汽車(chē)保險(xiǎn)杠支架進(jìn)行工藝分析和計(jì)算，確定其沖壓工藝和成形方案；并在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ) 上，完成各個(gè)成形工藝過(guò)程中的模具的設(shè)計(jì)工作，完成模具各個(gè)主要零件的 3D和 2D建模。 (3)實(shí)施智能化的沖壓、試模機(jī)械 運(yùn)用高新技術(shù)減少成形模具的試模時(shí)間，使用新的高速壓力機(jī)、數(shù)控壓力中心、建立高速多軸加工中心 。沖壓設(shè)備的廣泛應(yīng)用主要是基于，沖壓加工工藝具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、操作簡(jiǎn)單、能加工形狀復(fù)雜和其它加工方 法難以加工的零件、適合大批量生產(chǎn)加工等特點(diǎn)。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅讓我鞏固了自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)也是對(duì)我大學(xué)里所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合考察，查閱相關(guān)資料，鍛煉了我自主的能力，為我今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2022 [2] 林承全 沖壓模具課程設(shè)計(jì) .北京化學(xué)工業(yè)出版社 .2022 [3] 李名望 .沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) .人民郵電出版社 .2022 [4] 楊占堯 楊安民 .沖壓模典型結(jié)構(gòu) 100例 .上海科學(xué)技