【正文】 ，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占 11%。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入，例如科龍、美的、康佳和威力等集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心 。由于模具對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大推動(dòng)作用和自身的高附加值，世界模具市場(chǎng)發(fā)展較快，當(dāng)前全球模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到600 億 650 億美元，是機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值的兩倍。 “模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 ”也已經(jīng)取得了共識(shí)。因此，在我國(guó)工業(yè)化快速推進(jìn)的同時(shí)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位的模具工業(yè)也得到了迅速發(fā)展。例如，精密加工設(shè)備還很少，許多先進(jìn)的技術(shù)如CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率還不高，特別是大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具遠(yuǎn)遠(yuǎn)北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的 發(fā)展需要。成形工序則可分為彎曲、拉深、脹形、擴(kuò)口、等。由于凸、凹模之 間存在間隙，使凸、凹模施加于板料的力產(chǎn)生一個(gè)力矩 M，其值等于凸、凹模作用的合力與稍大于間隙的力臂 a 的乘積。 沖裁過程 沖裁即是分離工序， 沖裁即是分離工序，工件受力時(shí)必須從彈、塑性變形開始，以斷裂告終 [2]。力矩將板料壓向整個(gè)厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對(duì)于另一部分移動(dòng)。要想提高沖裁件切斷面的光潔度與尺寸精度，可通過增加光亮帶的北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 高度或采用整個(gè)工序來實(shí)現(xiàn)。而雙面間隙用 Z 來表示。但分別從質(zhì)量、精度、沖裁力等方面的要求各自確定的合理間隙值不相同。這里采用第一種方法。 彎曲件的彈性回跳 彈性回跳是彎曲成形時(shí)常見的現(xiàn)象，彎曲件彈性回跳的結(jié)果，其彎曲半徑 r 和彎曲角與模具發(fā)生差異，與彎曲件要求的形狀和角度不一致。板料在彎曲過程中隨著 r/t 的不斷減小，由彈性變形狀態(tài)發(fā)展到塑性變形狀態(tài)，最后使板料產(chǎn)生永久變形。 中性層位置的內(nèi)移 板料彎曲時(shí)，外層纖維受拉，內(nèi)層纖維受壓，在拉伸與壓縮之間存在著一個(gè)既不伸長(zhǎng)、也不 壓縮的纖維層，稱為應(yīng)變中性層。而彎曲后期的纖維的伸長(zhǎng)變形，一般來說，僅發(fā)生在應(yīng)力中性層的外層纖維上。內(nèi)移結(jié)果：外層拉伸變薄區(qū)范圍逐步擴(kuò)大，內(nèi)層壓縮增厚區(qū)范圍不斷減小，外層的減薄量會(huì)大于內(nèi)層增厚量，從而使彎曲板料厚度變薄。但是，由于板料彎曲時(shí)中性層位置的向內(nèi)移動(dòng)，出現(xiàn)了板厚的減薄，根據(jù)體積不變條件，減薄的結(jié)果使板料長(zhǎng)度 l 必然增加。相對(duì)寬度較大（ b/t﹥ 3）的板料彎曲，寬度方向的伸長(zhǎng)和壓縮受到限制，材料不易流動(dòng)，因此，橫截面形狀變化不大，仍為矩形，僅在端部可能出現(xiàn)翹曲和不平，此外，塑性彎曲時(shí)，外緣表層的切向拉應(yīng)力最大，當(dāng)外層的合成力超過板料抗拉強(qiáng) σb 度時(shí)，就會(huì)沿著板料折彎線方向。 4) 分析彈簧鋼片的圖樣和技術(shù)條件及其工藝性，確定沖壓工藝方案。 8) 繪制裝配圖及零件圖，并對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行必要的剛度和強(qiáng)度校核。因此，了解模具結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于模具的設(shè)計(jì)是十分必要的。根據(jù)卸料裝置，可分為固定卸料板和彈性卸料板沖模 [15]。 2）復(fù)合模 該類模具僅一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中能完成 兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工步，根據(jù)這類模具完成的沖壓工步的類別，可將其分為：沖裁式復(fù)合模、綜合式復(fù)合模兩種 [18]。根據(jù)連續(xù)完成的沖壓工序的工藝作業(yè)類別又將級(jí)進(jìn)（連續(xù)）模分為：多工位級(jí)進(jìn)（連續(xù)）沖裁模、多工位 復(fù)合式級(jí)進(jìn)（連續(xù)）模兩種。在確保沖件質(zhì)量的基礎(chǔ)上，從改善制模工藝性、提高模具壽命出發(fā)、分析研究沖件的沖壓結(jié) 構(gòu)工藝性，熟悉沖件圖結(jié)構(gòu)、尺寸與形位精度、其他技術(shù)要求等。 4）核算沖壓力，含沖壓附加壓力，諸如：卸料力、頂件力、卸件力、廢料切斷刀、拉深壓邊力、彈壓卸料板壓料力、彈性元件的彈力等。但材料加后產(chǎn)生氧化到，故此法一般只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及精度要不高的零件 [19]。 （ 3） 用斜刃口模具沖裁 用普通的平刃口模具沖裁時(shí)，其整個(gè)刃口平面都同時(shí)接觸板料，幫在沖裁大型或厚板工件時(shí)，沖裁力往往很大。對(duì)于含有拉深、彎曲、內(nèi)外緣翻邊等也盡量考慮使用上述標(biāo)準(zhǔn)，以利于制模。 （ 4）進(jìn)位限位裝置設(shè)計(jì)。 零件的工藝性分析 工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面內(nèi)容。對(duì)于沖裁件，要求外形簡(jiǎn)單對(duì)稱，應(yīng)該避免沖裁件上過長(zhǎng)的懸臂，其寬度要大 于料厚的兩倍。 3）生產(chǎn)批量 模具制造費(fèi)用很高，約占沖壓件總成本的百分之十到百分之三十，因此，生產(chǎn)量小時(shí)，采用共他加工方法可能比沖壓方法更為經(jīng)濟(jì)。若采用單工序模，工序很多，工件小，手工操作，定位難達(dá)到精度，質(zhì)量難保證；若設(shè)計(jì)成復(fù)合模，模具制造難度大，且該工件批量生產(chǎn)，因此，采用多工位級(jí)進(jìn)模制造更為合理。對(duì)于有精度要求的零件，為了避免多次沖壓的定位誤差，也應(yīng)選用復(fù)合?；蚣?jí)進(jìn)模沖壓。 多工位級(jí)進(jìn)模是指模具上沿被沖原材料的直線送進(jìn)方向，具有至少兩個(gè)或兩個(gè)以上工位，并在壓力機(jī)的一次行程中在不同的工位上完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工序的沖模。 綜合以上的要求，對(duì)于本設(shè)計(jì)的工序安排為：沖孔 ——落料 ——彎曲 ——切斷 。 沖裁件在條料或板料上的布置方法叫做排樣。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料兩種。 第三步：彎曲。 （ ） 導(dǎo)尺間側(cè)刃沖裁后距離： yaLB ??? 39。1 ? 單步距材料利用率 ? 的計(jì)算：經(jīng)軟件計(jì)算零件展開面積 20 mms ? % ??????? SB sn? 擬定模具的總體結(jié)構(gòu) 由零件的結(jié)構(gòu)和以上的計(jì)算，估計(jì)整體模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是：模具采用后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)柱模架，模具上模部 分主要由上模板，墊板，凸模固定板，擋料板等組成 ,下模部分主要由下模板，凹模等裝置組成。此零件的沖裁力由沖孔力， 側(cè)刃沖裁力，落料力， 彎曲力和 切斷 力組成。 L 落 = 2=。 落料力為： F 落 =＝ 2 320==。所以 壓力機(jī)的公稱壓力 應(yīng)該大于 ＝ 。 L1 為 不規(guī)則圖形 ，其力在 x 方向的作用點(diǎn)可 按單凸模沖裁時(shí)壓力中心單獨(dú)算 出，位于距 半圓 圓心處；L L5是直線，力作用點(diǎn)位于直線中間； L2和 L3由圓組成，力的作用點(diǎn)位于圓心。沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè) 備種類很多，選擇沖壓設(shè)備時(shí)主要考慮下述因素： 1）沖壓設(shè)備的類型和工作方式是否適用于應(yīng)完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求； 2）沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要； 3）沖壓設(shè)備的裝模高度、工作臺(tái)面尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具； 4）沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。其有關(guān)參數(shù)如下： 公稱壓力 3000kN 滑塊行程 150mm 滑塊行程次數(shù) 32（次 /分鐘） 最大 裝模 高度 420mm 裝模高度調(diào)節(jié)量 100mm 喉深 400mm 工作臺(tái)尺寸 前后 770mm 左右 1400mm 工作臺(tái) 板尺寸（厚度） 160mm 滑塊地面尺寸 前后 450mm 左右 600mm 模柄孔尺寸 直徑 60mm 深度 90mm 主電動(dòng)機(jī)功率 22kW 模具成型零件設(shè)計(jì) 本套模具為連續(xù)模，成 型零件有沖孔凸凹模，落料凸凹模，彎曲凸凹模。因?yàn)樗腥缦碌膬?yōu)點(diǎn)：凹模只是一塊板狀零件，較完整，使模具結(jié)構(gòu)較緊湊，設(shè)計(jì)和加工簡(jiǎn)單，制造裝配比較方便，成本低；缺點(diǎn)是局部損壞后，不便于修理，對(duì)大一些的級(jí)進(jìn)模不利于加工，因此只適用于外形尺寸不大的場(chǎng)合。對(duì)于沖制薄材料（因 Zmax與 Zmin的差值很小）的沖模，或沖制復(fù)雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配合的加工方法。 采用配作法，計(jì)算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽?，首先是根據(jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過程中是變大，變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計(jì)算。 第三類尺寸： ??????? )( m inCC j （ ） 式中 J J JA B C、 、 — 基準(zhǔn)件尺寸，單位為 mm ； max min minA B C、 、 — 相應(yīng)的工件極限尺寸，單位為 mm ； ? — 工件公差，單位為 mm； ? — 基準(zhǔn)件制造偏差，單位為 mm ，當(dāng)刃口尺寸公差標(biāo)注形式為 ?? （或?? ）時(shí)， 4??? ，當(dāng)標(biāo)注形式為 ?? 時(shí)， 8??? 。 凸模的刃口尺寸計(jì)算： 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 剪切 異形孔尺寸 mmA )( ??? ???? mmA )( ??? ???? 材料為 Cr12MoV， 淬火硬度 為 HRC5860，尾部回火硬度 HRC4050。凹模圓角半徑 rd 不宜過小，以免彎曲時(shí)擦傷毛坯表面，同時(shí)凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)該相等。生產(chǎn)中， U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按如下公式確定： 彎曲有色金屬時(shí) Z=tmin+ct （ ） 式中 Z― 彎曲凸、凹模的單邊間隙； t― 彎曲件的材料厚度（基本尺寸）； tmin― 彎曲件材料的最小厚度； c― 間隙系數(shù)，可查模具手冊(cè)。由于零件為內(nèi)經(jīng)標(biāo)注，設(shè)計(jì)彎曲凸凹模時(shí)應(yīng)以凸模為準(zhǔn)。 彎曲凸、凹模長(zhǎng)度，凹模深度等工作部分尺寸，可根據(jù)彎曲件邊長(zhǎng)、壓力機(jī)行程等條件，合理選取。 四道工序的凹模為一共同體，如下圖： 圖 凹模 為完成連續(xù)加工，沖孔， 落料， 彎曲，切斷四道工序右由向左依次分布，各凸凹模間距的確定十分重要，間距分布如下： 圖 凹模間距 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 橡膠墊的選擇 模具中所用的橡膠包括工業(yè)用普通橡膠，真空橡膠、聚氨酯橡膠等。一般總壓縮量取： ziz hh )~(? （ ） 橡膠墊的預(yù)壓縮量 zh 一般取其自由度高度 zih 的 10%~15%，即： ziy hh )~(? （ ） 故橡膠墊工作行程： ? ? ziyzg hhhh ~??? （ ） 根據(jù)所需工作行程，可求出橡膠墊自由高度 （ ） )~(gzi hh ?北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 經(jīng)分析計(jì)算本課題采用直徑為 40，高度為 40 的橡膠墊塊。 導(dǎo)柱分布對(duì)稱，受力平衡，拔模方便。 多工位級(jí) 進(jìn)模的凸模固定板一般結(jié)構(gòu)上都是必要的，它不僅要安裝許多凸模，還要安裝一些其他零件，所以，對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模的固定板要求剛性和強(qiáng)度方面更要高一些，對(duì)固定板的厚度要求比普通沖模厚。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下： 圖 凸模固定板 注：加工時(shí)要保證各孔中心線的平行度 導(dǎo)料板 導(dǎo)料板主要用于引導(dǎo)條料沿一定方向送進(jìn)，在級(jí)進(jìn)模中它是最通用的一種導(dǎo)料裝置。 其具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下： 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 圖 擋料板 墊板 墊板主要用來承受凸模傳來的壓力，防止與模座接觸面受過大的沖壓力而出現(xiàn)凹坑，影響模具的正常工作。 墊板外形尺寸常按凸模固定板形狀決定。螺孔深度原則上比螺釘?shù)男M(jìn)的最小深度大一點(diǎn)就行了。 由于圓柱銷使用更廣更多，習(xí)慣上把圓柱銷簡(jiǎn)稱為銷釘。 、凹模緊固定位的基本方式 螺釘緊固，銷釘定位。 凹模、凸模與凸凹模固定板之間螺釘、銷釘?shù)倪x擇： 圓柱銷： GB/ 10m8x80； GB/ 10 m8x100； 內(nèi)六角圓柱螺釘： GB/ M10x4； GB/ M12x4； GB/ M16x8； 導(dǎo)向零件 根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖件精度以及模具工作壽命要求，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度和分為88fH和 67mH 。 根據(jù)《實(shí)用模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表 85 選擇（ ）滑動(dòng)導(dǎo)套，導(dǎo)套尺寸規(guī)格為： 60X180X75mm。固定段與上模座孔采用 H7/h6 過渡配合，裝配后模柄軸線與上模座垂直度比旋入式模柄好。導(dǎo)套與上模座板上平面的距離應(yīng)大于 3mm,用以排氣和排油。 導(dǎo)柱和導(dǎo)套為間隙配合，要求配合表面堅(jiān)硬和耐磨，具有一定的強(qiáng)韌性，常用 20 鋼制作，表面經(jīng)過滲碳淬火處理，硬度為 HRC58～ 62,滲碳層深度 ～。裝拆方便，適用于各種類型的模具。銷 釘頭部應(yīng)倒角或倒圓，這樣拆裝過程中經(jīng)錘打其頭部有些變大，也不影響繼續(xù)使用。 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 銷釘有圓柱銷和圓錐銷之分。 螺釘與銷釘 螺釘主要承受拉應(yīng)力，用來連接固定零件，級(jí)進(jìn)模中廣泛應(yīng)用 內(nèi)六角螺釘和各種帶 槽的柱頭螺釘，中小型模具常用直徑 M6M116，數(shù)量據(jù)需要而定。 凸模傳來的壓