【正文】 各方案 12 操作方式選擇 12 定位方式的選擇 12 導(dǎo)向方式的選擇 14 排樣方式的確定及其計(jì)算 17 總的工作力的計(jì)算 18 壓力設(shè)備的初步確定 19 沖裁凸凹模刃口尺寸及公差 28 凸模的長(zhǎng)度 29 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35 卸料板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種 板料零件，具有很大獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。級(jí)進(jìn)沖模是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、半自動(dòng)化生產(chǎn)，確保沖壓加工質(zhì)量穩(wěn)定的一種模具結(jié)構(gòu)形式。為了能夠更好的掌握相關(guān)知識(shí)及培養(yǎng)創(chuàng)新思維，現(xiàn)通過(guò)該設(shè)計(jì)來(lái)加以鍛煉和提高。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素 ，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。 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。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則 60%以上，多遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 則 90%以上。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線(xiàn)分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱(chēng)沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 復(fù)合沖壓 ——在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。 范思民：側(cè)彎件模具設(shè)計(jì) 4 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展 ]4[ 。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始應(yīng)用塑性成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（ FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過(guò)程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá) 25mm，精度可達(dá) IT16~17 級(jí)；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方 法難以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無(wú)模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了 材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。目前， 50 個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到 2 微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程，還可完成焊接、裝配等工序。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。精度磨削及拋光已開(kāi)始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線(xiàn)磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù) 。如清華大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的 ―MRPMSⅡ 型多功能快速原型制造系統(tǒng) ‖是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造SSM 和熔融擠壓成形 MEM）的系統(tǒng)，它基于 ―模塊化技術(shù)集成 ‖之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算 機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá) 97%；公稱(chēng)壓力為 250KN 的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá) 2021 次 /min 以上。其中，無(wú)需設(shè)計(jì)專(zhuān)用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、 CNC 萬(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。 （ 4）沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方面： 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。模具制造廠(chǎng)專(zhuān)業(yè)化程度越不定期越高，分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠(chǎng)、頂桿廠(chǎng)、熱處理廠(chǎng)等，甚至某些模具廠(chǎng)僅專(zhuān)業(yè)化制造某類(lèi)產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。簡(jiǎn)單模是在模具上只有一個(gè)加工工位，而且在沖床的一次行程中只完成一類(lèi)沖壓加工工藝。不必集中在一個(gè)工位，不存在復(fù)合模中的 ―最小壁厚 ‖問(wèn)題。因?yàn)榧?jí)進(jìn)沖模是將工件的內(nèi)、外形逐次沖出的，每次沖壓都有定位誤差，較難穩(wěn)定保持工件內(nèi)、外形相對(duì)位置的一次性。 零件結(jié)構(gòu)分析 該零件外形不規(guī)則，整體為一叉形的彎曲件，有 4 處需彎曲，既有沖裁也有彎曲，所以應(yīng)分別對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝分析并綜合考慮。此零件圓角半徑 R=2=，均滿(mǎn)足彎曲時(shí)的工藝性要求 ]7[ 。年產(chǎn)量： 100 萬(wàn)件／年，屬于大批量生產(chǎn)。此零件精度要求較高，工位多，生產(chǎn)批量大。 方案 2：落料 —沖裁 —然后再完成兩次 U 彎曲和兩次向下彎曲，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三，也只需一副模具， 操作方便，工件的精度也能滿(mǎn)足要求。 定位方式的選擇 工序件的定位分縱向和橫向，因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，無(wú)側(cè)壓裝置。 范思民：側(cè)彎件模具設(shè)計(jì) 14 5 模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算 排樣方式的確定及其計(jì)算 設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料的排樣圖。根據(jù)料厚 t=1mm，查劉建超所編的《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 65P ，表 ，可知最小搭邊值分別為垂直 a=，水平 1a =，取 上 a =5mm， 下a =2mm，中間a = 這樣可節(jié)省點(diǎn)材料。 根據(jù)零件展開(kāi)圖的尺寸可以計(jì)算出排樣圖的尺寸如下圖： 圖 52排樣圖尺寸 Layout diagram in figure 52 size 各工位的沖裁力計(jì)算如下： 范思民：側(cè)彎件模具設(shè)計(jì) 16 表 51 各沖裁力的計(jì)算 Table 51 the blanking force calculation 部位 L/mm F/n 部位 L/mm F/n 沖導(dǎo)正孔4mm? 沖切分離 D 區(qū) 50 19500 A 區(qū)側(cè)刃切除 52 20280 切舌沖裁 E 區(qū) B區(qū)異型沖裁 切斷沖裁 F 區(qū) 16 6240 B區(qū)異型沖裁 切斷沖裁 F 區(qū) 16 6240 C區(qū)異型沖裁 總計(jì) 由計(jì)算可知總的沖裁力為 。 （ 2）選擇壓力機(jī)的閉合高度與模具匹配。 查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得選用開(kāi)式可傾臺(tái)壓力機(jī)，壓力機(jī)型號(hào)為 J23在壓力中心處的合力矩應(yīng)該為零，如果計(jì)算 結(jié)果不為零，則移動(dòng)坐標(biāo)原點(diǎn)的位置，使最終的合力矩值為零。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。 12345678yX0A BCDEFGHIJK范思民：側(cè)彎件模具設(shè)計(jì) 20 凸凹模刃口尺寸計(jì)算方法 由于沖模加工方法不同，沖裁刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類(lèi)。 0m in )(Txdd T ????? AZdd TA ???? 0m in)( （ 3）孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。設(shè)計(jì)時(shí)，基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注，而配作件上只標(biāo)注公稱(chēng)尺寸，不標(biāo)注公差，但在圖紙上注明： ―凸（凹）模刃口按凹（凸）遼寧工程技術(shù) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 模實(shí)際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值 minZ ‖。??C ??? d 沖孔 0??A ????? )( xAA p 按凸模尺寸配制，其雙面間隙為： maxmin zz ?? ??0B 0 )( ????? xBB p C ??0C ????? )(CC p 0??C ????? )(CC p 39。 m inm a ZZdp ?????? ?? ，滿(mǎn)足要求。屬?zèng)_孔件，選凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，只需計(jì)算沖孔凸模刃口尺寸及公差，凹模刃口尺寸由凸模實(shí)際尺寸按間隙要求配作，凸模刃口尺寸計(jì)算如下： 001 0 . 0 4(1 0 0 . 7 5 0 . . 3 6 ) 1 0 . 2 7a ???? ? ? ? 001 0 . 0 4( 5 . 7 4 0 . 7 5 0 . 0 . 3 ) 5 . 9 7b ???? ? ? ? )( ??? ????c 001 0 . 0 90 . 3 64( 8 0 . 7 5 0 . 3 6 ) 8 . 2 7d ???? ? ? ? 范思民：側(cè)彎件模具設(shè)計(jì) 26 所以與之配合的凹模尺寸為： ? ； .?? ； ? ? 彎曲凸凹模刃口尺寸及公差 圖 57 工位 5 上端 U 形彎 曲的尺寸 Figure 57 station 5 top ushaped bending of the size 此零件在彎曲 U 形時(shí)，尺寸是標(biāo)注在內(nèi)形上的，所以可根據(jù)前面凸、凹模計(jì)算方法時(shí)的計(jì)算公式計(jì)算該 U 形彎曲的凸、凹模尺寸及公差 168P ： 凸模尺寸為： 0 0 0m in 0 . 0 2 1( 0 .7 5 ) ( 2 7 .5 4 0 .7 5 0 .2 1 ) 2 7 .5 9TTALL ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? 由于凸凹模配合加工，其單邊間隙 Z= t ct??? 系數(shù) c 可查得為 ? 為坯料厚度正偏差取 ，所以 Z 為 。凸模的固定方法有臺(tái)階固定、鉚接、螺釘和銷(xiāo)釘固定等 ]13[ 。 由于制件有多處彎曲，為便于凹模制造、調(diào)整和 保證凹模強(qiáng)度，對(duì)制件采取向上彎曲，彎曲凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)。 圓形凸模其工作部分的尺寸由計(jì)算而得；與凸模固定板配合部分按過(guò)渡配合（ H7/h6）制造；利用臺(tái)階固定。常用Cr12WV、 Cr1 Cr12MoV等材料。粘接的方法有低熔點(diǎn)合金澆注法 、環(huán)氧樹(shù)脂澆注法等。應(yīng)留有修磨的余量，并且模具在閉合狀態(tài)下，卸料板至凸模固定板間留有避免壓手的安全距離。 整個(gè)凹模采用 整體式結(jié)構(gòu)，局部采用鑲塊結(jié)構(gòu)。在這里取沖大孔的沖裁力、卸料力、推件力的總和