【文章內(nèi)容簡介】 以上 )等都依賴進(jìn)口。 突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢在必行。 阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為 40%~45%，而國際上一般在 70%左右。 突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD/CAM/CAE 一體 化技術(shù)，特別是成形過程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù) (CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提 4 高精度和互換率。 模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工方法所不能比擬的。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。 設(shè)計(jì)原理及規(guī)模介紹 由于模具制造對制造業(yè)的重大作用，激勵我趁此畢業(yè)設(shè)計(jì)的良機(jī)，選擇此課題，希望能夠掌握各種模具制造方法的基本原理和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)，制造模具時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，學(xué)習(xí)如何充分考慮他們的特點(diǎn)，選用最佳的工藝方案，掌 握各種制造方法對模具的結(jié)構(gòu)要求，具有分析模具結(jié)構(gòu)工藝性的能力，能夠設(shè)計(jì)出工藝性良好的模具架構(gòu)，了解國內(nèi)先進(jìn)的模具制造技術(shù)，計(jì)量采用新工藝，新技術(shù)。并鞏固和加深已經(jīng)學(xué)習(xí)的理論知識，提高自己的綜合分析和解決工程實(shí)際問題的能力，為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 5 第 1 章 沖裁工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 圖 工件名稱：帶缺圓形墊片 材料： 45 號鋼 料厚： 1mm 生產(chǎn)方式 ： 大批量生產(chǎn) 沖壓工藝性分析 沖壓件材料 材料為 1mm 厚的 45 號鋼板，強(qiáng)度較強(qiáng)，硬度良好，具 有良好的沖壓性能，可以沖裁。 沖壓件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡單，結(jié)構(gòu)為上下對稱，輪廓由圓弧和直線組成，內(nèi)、外形無尖角?？走吘?10mm 和 15mm，是材料厚度的 10 倍多，孔的直徑是材料厚度的 10 左右，完全符合沖裁件的工藝要求，精度要求可用沖裁加工保證，且為大批量生產(chǎn)，選用沖壓加工是最經(jīng)濟(jì)，最快速的方法。 沖壓件尺寸精度 零件所有尺寸 除缺口處的尺寸外 均未注公差，可按 ST07 級 加工 一般沖裁可滿足其+0 6 尺寸精度要求。 結(jié)論：該零件沖裁工藝性良好，可以沖裁加工。 沖壓工藝方案 模具類型 的選擇 從圖樣分析可知， 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案 : 沖裁模結(jié)構(gòu)類型很多，按工序組合程度分類，可分為：單工序模、復(fù)合模、級進(jìn)模等。 單工序模是指在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模，落料模只適用于沖裁精度要求不高，形狀簡單和生產(chǎn)批量小的沖件。 復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上不同沖裁工序的沖模。它在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件——凸凹模，如在落料沖孔復(fù)合模中只有一個既能作落料凸模 又能作沖孔凹模的凸凹模。根據(jù)凸凹模在模具中的裝配位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。復(fù)合模因壓料較好，沖件平整精度高，該生產(chǎn)采用的是大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高。 級進(jìn)模又稱連續(xù)模，是指在壓力機(jī)一次行程中，依次在同一模具的不同工位上同時(shí)完成多道工序的沖裁模。在級進(jìn)模上，根據(jù)沖件的實(shí)際需要，將各工序沿送料方向按一定順序安排在模具的各工位上，通過級進(jìn)沖壓便可獲得所需沖件。級進(jìn)模不但可以完成沖裁工序，還可以完成成形工序等等，是一種多工序高效率沖模。它可分為普通級進(jìn)模和多工位精密級進(jìn)模。 根據(jù)零件的沖裁工藝方案， 確定采用復(fù)合模。此模具的結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了模具的加工難度，減少生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效益。 （ 1）先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 （ 2）落料一沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 （ 3）中孔一落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案 一： 模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求 .由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級進(jìn)沖裁方式。 方案 二： 只需要一套模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。 7 盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零 件的幾何形狀簡單，模具制造并不困難。 方案 三： 也只需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。 欲保證沖壓件的形位精度，通過以上三種方案的分析比較，對該見沖壓生產(chǎn)以采用方案 二 為最佳 。 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 正裝式復(fù)合模和倒裝式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖載件，還可以沖制孔邊距較小的沖載件。廢料不會在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，有利于凸凹模減小最小壁厚。 倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖載件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu) 簡單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有力條件，所以應(yīng)用十分廣泛。 由于該制件的厚度較薄 t=1mm 不 利于 使用倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)。由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用正裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。 定位方式的選擇 因?yàn)閷?dǎo)料銷和固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距。 卸料方式的選擇 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用用于較硬 、較厚且精度要求不高的工件沖載后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取)~( t 。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖載間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大，材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料，由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇 t)~0( ，若彈壓卸 8 料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖載間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。 工件平直度較高，料厚為 1mm 相對較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，故采用彈性卸料。 出件方式 因采用正裝式復(fù)合模生產(chǎn)，故采用上出件為佳。 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度 B 約等于送料方向的凹模長度 L，故采用橫向送料方式，即由右 向左送料。 導(dǎo)向方式的選擇 方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)，其對角導(dǎo)柱模架上、下模座工作平面的橫向尺寸 L 一般大于縱向尺寸 B，常用于橫向送料級進(jìn)?；蛘呖v向送料的單工序沖載模、復(fù)合模。 方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便，因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。 方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較 大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、滑動平穩(wěn)。但只能縱向送料，一般用于單工序模或復(fù)合模。 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，該制件需要大批量生產(chǎn)，為方便送料和操作，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案二最佳。 9 第 2 章 工藝計(jì)算 沖壓力計(jì)算 該模具為正裝下定出單工序落料模，采用彈性卸料裝置，將廢料從凸模上卸下，同時(shí)由裝在模座之下的頂出裝置實(shí)現(xiàn)上出件。故總沖壓力為沖裁力、卸料力和頂件力的總和。 表 ：卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 沖裁力 根據(jù)沖裁力的計(jì)算公式 ?LtF? 公式 查表沖壓常用黑色金屬材 料的力學(xué)性能取 MPab 600?? ， )(155)](5030[ mma r c S inL ???? ? ， 得： )(93)(6 0 011 5 5 KNNLtF b ????? ? 卸料力 卸料力的計(jì)算公式 FKF 卸卸 ? 公式 查表卸料力、推件力和頂件力系數(shù)取 ?K ， 得： ）（卸 KNF ??? 鋼 料厚 K 卸 K 推 K 頂 ～ ～ ～ ～ 0055 ～ ～ ～ ～ ～ 10 頂件力 推件力的計(jì)算公式 FKF 頂頂 ? 公式 查表卸料力、推件力和頂件力系數(shù)取 ?頂K ， 得： ）（頂頂 KNFKF ???? 總沖壓力 總沖壓力： 頂卸總 FFFF ??? 公式 ??? ）（ ? )(106KN? 壓力機(jī)的 選擇 根據(jù)總沖壓力 總F 選擇壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力，因?yàn)?106KN＜ 160KN,所以初選 J2316 型開式雙柱可傾曲柄壓力機(jī)。 壓力機(jī)的主要參數(shù)： 公稱力 160KN 滑塊行程 55mm 最大封閉高度 220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 45mm 滑塊中心至機(jī)身距離 160mm 工作臺尺寸（前后 左右） 300mm450mm 立柱間距離 220mm 墊板尺寸 40mm 模柄孔尺寸 248。4060 11 排樣設(shè)計(jì)及材料利用率分析 排樣方法 排樣的方式有多種多樣，如：直排、斜排、直對排、混合排、少廢料和廢料等排樣方式， 由于此沖裁件為規(guī)則圓形 ， 故 采用直排。 排樣時(shí)工件以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件；保持條料有一定的剛度，便于送料。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： （ 1） 材料的力學(xué)性能，硬材料的搭邊值可小一些，軟材料的搭邊值要大一些。 （ 2） 工件的形狀與尺寸，工件的尺寸大或者有圓角半徑較小的凸起時(shí)，搭邊值取大一些。 （ 3） 材料厚度，材料厚度大則搭邊值大一些。 （ 4） 送料及擋料方式，手工送料、有側(cè)壓裝置 的模具，搭邊值要小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 （ 5） 卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加 刃口磨損，降低模具壽命，并且影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。 有廢料排樣，因零件為簡單 圖 形，并考慮操作方便與模具結(jié)構(gòu)尺寸等因素，采用直排 , 排樣基本參數(shù) (1)搭邊值 查《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表 39，確定搭邊值 兩工件間的搭邊： mma ? 工件邊緣的搭邊： mma ? (2)送料步距 S mmaDS ????? 公式 (3)條料寬度 12 0 a x )()2( ????? ??????? OO ZaDB )(540 mm?? ， (4)板料規(guī)格 選用 2020mm800mm1mm (5)條料長度 L=800mm (6)條料及板料的利用 (7)每張板料可剪裁的條料數(shù)： 2020247。54=37，余 2mm (8)每條條料可沖裁的零件數(shù)： N1=800247?！?7 (9)每張 板料可沖裁的零件數(shù) : 62937172 ???N (10) 一條條料的材料利用率 %1001011 ?? AAN? =175045/(54800)100%≈% (11) 一個進(jìn)距內(nèi)材料的利用率為 2222 ) r c s i n2(1025 mmA ????????? ?? = %)( 1 4 4%100/2 ????? BhnA? (12)一整張板料的利用率為 %100)2 0 0 0800/( 1 4 437173 ?????? %? 13 圖 排樣圖 壓力中心的確定 從沖裁零件形狀和尺寸來看，該工件屬于 上下 對稱圖形，所以壓力中心在 它 的 對稱中心上。按比例畫出制件形狀，將制件輪廓線分成 321 lll 、 的基本線段，并選定坐標(biāo)系xOy，如圖所示。故只計(jì)算 0x 。 。151 mml ? mmx ????? mml ) r c c o s (22 ??? mmx in)c o s25( 1212 ???????? 1 2 ) rc s in (253 ??l mmx o s22s in2520 1113 ???????? mmlll xlxlxlx 3322110 ??? ??? 該工件 沖裁力 不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍