【正文】 圖 膠墊的形狀及特性曲線 確定橡膠 墊壓縮量和厚度 橡膠墊允許最大壓縮量應(yīng)不超過(guò)其自由高度 zih 的 45%，否則會(huì)過(guò)早失去彈性而損壞。 結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)下圖： 圖 右側(cè) 導(dǎo)料板 擋料塊 為準(zhǔn)確控制條料的前進(jìn)長(zhǎng)度（即步進(jìn)距離），在下模板上方左側(cè)固定 2 個(gè)擋料 塊 。安裝后的銷釘頭部均應(yīng)在上下板平面之間。 固定零件 模柄的選擇： 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 模柄是連接上模與壓力機(jī)的零件，在本工序中，選用了凸緣模柄（ GB/）。在模具中主要起定位的作用，同時(shí)也承受一定的側(cè)向力，常作為定位模具零件并與緊固螺釘配合使用。 為準(zhǔn)確定位四個(gè)凸模，本套模具的凸模固定板相當(dāng)重要。本次設(shè)計(jì)采用改進(jìn)彎曲件局部結(jié)構(gòu)和選用合適材料來(lái)減少回跳。 凸模的圓角半徑 rp 等于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑 r，所以 rp＝ 16mm。 落料凸凹模設(shè)計(jì) 異型孔刃口尺寸的計(jì)算： 由于工件形狀復(fù)雜，為保證凸、凹模間一定的間隙值，必須 嚴(yán)格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。在圖 中將沖裁線按幾何圖形分成 L1L5共 五 組線段，每組線段都要計(jì)算出線段總長(zhǎng)度，力作用點(diǎn)到 x 軸的距離及 y 軸的距離。 主要的計(jì)算 為合理設(shè)計(jì)模具和正確選用壓力機(jī)，必須計(jì)算沖裁力。即： η＝ AA0 100% （ ） 式中 η——材料的利用率 A0——工件的實(shí)際面積（ mm2） A——條料的使用面積（ mm2） 從上式可以看出，若能減少?gòu)U料面積，則材料利用率大大上升。當(dāng)選用的幾個(gè)單工序模制造費(fèi)用比復(fù)合模還高，生產(chǎn)批量又不大時(shí)，也可以考慮將工序組合起來(lái)，選用復(fù)合?；蚣?jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 （ 6）計(jì)算并確定沖模的壓力中心。一般采用如下幾中方法： （ 1）材料加熱紅沖 材料加熱后，抗剪強(qiáng)度大大地降低，比而降低沖裁力。一般均以其完成的沖壓工藝工序的名稱來(lái)命名：如只進(jìn)行沖孔的稱之為沖孔模；只進(jìn)行一次彎曲的稱為彎曲模。 3) 撰寫開(kāi)題報(bào)告，要求 3000 字以上，主要介紹課題的目的意義、沖壓模具的發(fā)展概況、課題研究?jī)?nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路、預(yù)期成果、進(jìn)度安排等。 由應(yīng)變中性層內(nèi)移可知，應(yīng)變中性層處的纖維在彎曲前期的變形時(shí)切向壓縮，而彎曲后期必然是伸長(zhǎng)變形，才能補(bǔ)償彎曲前期的纖維縮短，使其切向應(yīng)變?yōu)榱?。它可分為工具作直線運(yùn)動(dòng)的壓彎和工具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的卷彎及滾壓三類。由此可知，塑性變形從刃口開(kāi)始，隨著切刃的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴(kuò)大，直到板料的整個(gè)厚度方向上塑性變形，板料的一部分相對(duì)另一部分移動(dòng)。 雖然近幾年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平已取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為國(guó)內(nèi)知名的 “模具之鄉(xiāng) ”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力、探求真理的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力并受到工程設(shè)計(jì)與科學(xué)理論結(jié)合的初步訓(xùn)練等方面的能力。 課題的意義 模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備，工業(yè)產(chǎn)品大批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都離不開(kāi)模具，用模具生產(chǎn)制件所達(dá)到的 (四高二低 )高精度，高復(fù)雜程度，高一致性，高生產(chǎn)率和低耗能、低耗材，使模具工業(yè)在制造業(yè)中的地位越來(lái)越重要。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 。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。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)。這里采用第一種方法。而彎曲后期的纖維的伸長(zhǎng)變形，一般來(lái)說(shuō)，僅發(fā)生在應(yīng)力中性層的外層纖維上。 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。 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]。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]。 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。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料兩種。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。 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。對(duì)于沖制薄材料（因 Zmax與 Zmin的差值很?。┑臎_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。凹模圓角半徑 rd 不宜過(guò)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。 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。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。 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。固定段與上模座孔采用 H7/h6 過(guò)渡配合，裝配后模柄軸線與上模座垂直度比旋入式模柄好。銷 釘頭部應(yīng)倒角或倒圓，這樣拆裝過(guò)程中經(jīng)錘打其頭部有些變大，也不影響繼續(xù)使用。基本形式為平行的兩塊長(zhǎng)條板，長(zhǎng)度一般大于凹模，大出的部分底下有托料板，支承條料引入到模具里，厚度取 H＝ 410mm。 橡膠墊所產(chǎn)生的工作壓力計(jì)算 由公式： F=AP （ ） 式中 : F— 橡膠墊工作壓力 A— 橡膠墊橫截面積（ 2mm ） P— 單位壓力、與橡膠墊壓縮量、形狀有關(guān)，一般取用 2~3MP。 凸凹模的間隙 1. U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙 對(duì)于 U形件彎曲， 設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)當(dāng)確定合適的間隙值 。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡(jiǎn)單，并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。故只需計(jì)算 x 方向的壓力中心。 用一般平刃口的凸模和凹模進(jìn)行沖孔時(shí)，其沖裁力按下式計(jì)算： 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 F沖 ＝ （ ） 式中 F沖 —— 沖裁力（ N） t—— 板料的厚度 （ mm） τ——材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa） L—— 沖壓件的輪廓尺寸（ mm） 對(duì)于此零件，查《金屬牌號(hào)性能手冊(cè)》知τ =320MPa,板料厚度已知 t＝ 2mm，經(jīng) 計(jì) 算 得出 L 孔 ＝ πd 2 ＝ 2 16 ＝ 。本設(shè)計(jì)排樣如下： 圖 排樣圖 第一步：側(cè)刃沖裁→沖導(dǎo)正銷孔。因此： 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 方案一和方案二：復(fù)合模極大地增加了制造加工難度，增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)加工周期，在實(shí)際生產(chǎn)中是不經(jīng)濟(jì)的。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前擔(dān)下，能否以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來(lái)。特別是在幾個(gè)凸模直徑相差懸殊、彼此距離又很近的情況下，采用階梯形布置還能避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)的擠壓力而產(chǎn) 生折斷或傾斜的。如果連續(xù)模諸工位中 ,除了沖裁作業(yè)外，還有拉伸或彎曲、成形任意一個(gè)或一個(gè)以上變形工步的復(fù)合模，通稱其為綜合式復(fù)合模、多工位連續(xù)式復(fù)合模。 6) 具體結(jié)構(gòu)及零部件的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。 彎曲區(qū)板料厚度的變薄 板料彎曲時(shí)，以中性層為界，外層纖維受拉使厚度減薄，內(nèi)層纖維受壓使板料增厚。在彎曲過(guò)程中，板料的彎曲半徑 r 與支點(diǎn)距離 s 隨凸模下行逐漸減小，而在彎曲終了時(shí)，板料與凸、凹模完全貼合。當(dāng)切刃附近材料各層中達(dá)到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時(shí)，便產(chǎn)生微裂，裂紋產(chǎn)生后，沿著大剪應(yīng)變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會(huì)合，板料就完全分離。 課題研究的理論依據(jù) 沖壓大致可分為分離工序與成形工序兩個(gè)類。例如，江蘇無(wú)錫的微研有限公司為一日本獨(dú)資企業(yè)，員工有 200 余人，擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備 60 余臺(tái)， 1998 年其模具產(chǎn)值超過(guò) 2 億元。因而，設(shè)計(jì)制造出高質(zhì)量的模具已勢(shì)在必行。 針對(duì)題目使學(xué)生得到機(jī)械原理、機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)及模具設(shè)計(jì)與制造的綜合 訓(xùn)練。 改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。統(tǒng)計(jì)顯示， 1996 至 2021 年，我國(guó)模具制造業(yè)的產(chǎn)值年均增長(zhǎng) 14%到 15%。當(dāng)凸模下降接觸板料，板料即受到凸、凹 模壓力而產(chǎn)生彈性變形，由于力矩的存在，使板料產(chǎn)生彎曲，即從模具表面上翹起。生產(chǎn)過(guò)程中通常選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶蜑楹侠淼拈g隙。而毛坯截面上的應(yīng)力，在外層的拉應(yīng)力過(guò)度到內(nèi)層壓應(yīng)力時(shí)，發(fā)生突然變化或應(yīng)力不連續(xù)的纖維層，稱為應(yīng)力中性層。相對(duì)彎曲半徑 r/t 愈小，最外層纖維的切向拉裂的可能性 課題研究的主要內(nèi)容 1）查閱相關(guān)資料，進(jìn)行調(diào)研，熟悉課題。根據(jù)擋料形式，可分為因定擋料釘、活動(dòng)擋料釘、活動(dòng)擋料銷、導(dǎo)正銷和側(cè)刃定距沖模。根據(jù)計(jì)算總壓力選用設(shè)備的合理性、沖模裝夾是否困難，壓力機(jī)的形程、閉合高度、壓力行程曲線能否滿足工藝施工要求，排樣圖中搭邊與沿邊值以及排樣方法是否合理， 工步順序及工位布置是否合適等。根據(jù)排樣圖確定擋料銷的位置及尺寸。 圖 零件圖 此零件的材料是彈簧鋼 Q235，其有關(guān)參數(shù)查《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》知 ： 抗剪強(qiáng)度： τ＝ 310— 380MPa 抗拉強(qiáng)度： σ b＝ 440— 470 MPa 延伸率： δ＝ 21— 25％ 屈服點(diǎn) ： s? ＝ 240MPa 沖壓工藝方案的擬定 選定設(shè)計(jì)方案 假設(shè)給出三個(gè)備選方案： 方案一：落料，沖孔，彎曲單工序模； 方案二：沖孔、落料復(fù)合模 ,彎曲單工序模； 方案三：沖孔、落料、彎曲級(jí)進(jìn)模； 一般來(lái)說(shuō)，小批量生產(chǎn)，常選用單工序簡(jiǎn)單模。排樣不合理就會(huì)造成浪費(fèi)，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)是材料的利用率。卸料方式采用彈性卸料，以 橡膠 為彈性元件。 模具壓力中心的確定 沖裁模具的壓力中心就是沖裁合力的作用點(diǎn)，沖壓模具的壓力中心一定要與壓力機(jī)的滑塊中心重合，因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)要使模具的壓力中心通過(guò)模柄的軸線，從而保證模具壓力中心和沖床滑塊中心重合 。另外，凹模的形孔，步距等精度完全靠機(jī)床的坐標(biāo)精度來(lái)保證，無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)提高精度。 彎曲凸凹模的設(shè)計(jì) 凸凹模的圓角半徑 當(dāng) r（ 5~8） t（ t 為板料厚度）時(shí)，工件彎曲半徑變化不大，只考慮角度回彈。 所以 mmbbpp )()( ??? ??????? ? mmcdp pd 5 4 82 ????? 尺寸如下圖： 圖 彎曲凸模尺寸圖 凸模材料為 T10A，淬火 硬度 為 HRC5860，尾部回火硬度 HRC4050。為提高剛性和增加耐磨性，常采用 45鋼或 CrWMn材料制造，淬火硬度最低取 4348HRC，高時(shí)取 5560HRC。但有時(shí)為了便于加工，將板料的螺孔加工成通孔。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套和上、下模座板的配合尺寸：