【文章內(nèi)容簡介】 ，性能還是加工技術(shù)都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代發(fā)展步伐。展望未來，下列幾 方面發(fā)展趨勢預(yù)計會在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。當(dāng)然，這是需要開拓，創(chuàng)新和做出艱苦努力的。 （ 1）超大型，超精密，長壽命，高效模具將得到發(fā)展。 （ 2）模具高精度設(shè)計，加工及各種管理將向數(shù)字化，信息化方向發(fā)展，CAD/CAM/CAE/CAPP 等將向智能化，集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 （ 3）更加高速，更加智能化的各種模具加工設(shè)備將進一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。 （ 4）更高性能及滿足特殊用途的各種模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之而來的也會產(chǎn)生一種特殊的和更為先進的加工方法。 （ 5）各種模具表面處理技術(shù)，涂覆，修補，研磨和拋光 等新工藝也會不斷得到發(fā)展。 （ 6）逆向工程，并行工程，復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。 本課題內(nèi)容分析 這次設(shè)計為電子夾線卡沖壓工藝分析，可行性論證以及模具的設(shè)計，從圖紙入手，通過分析圖紙信息，結(jié)構(gòu)要求，材料要求，結(jié)合資料查詢，通過查資料，對零件進行工藝性及尺寸精度的分析，初步明確設(shè)計要求，確定模具類型及結(jié)構(gòu)形式，選擇工件的定位方式，并且要熟練學(xué)習(xí) Pro/E 知識，并且不斷地搜集資料來完善設(shè)計書。對設(shè)計方案進行分析并論證其合理性，運用 ProE 三維軟件將設(shè)計的機構(gòu)繪制出來，并且導(dǎo)出二維圖形。 4 2 沖裁模具的設(shè)計 沖裁工藝的分析 本次設(shè)計的零件材料為 Q235，厚度 t=1mm，抗剪強度τ =310～ 380Mpa，抗拉極限σ =380～ 470 Mpa，伸長率△ =21～ 25%,屈服強度σ =240MPa。具有較高的強度和剛度，有良好的塑性和表面質(zhì)量，板材厚度公差符合標準規(guī)定，滿足沖壓工藝對材料的要求，適合沖壓加工，能夠保證沖壓過程順利完成。 圖 1 （ 1） 結(jié)構(gòu)與尺寸 1．該零件的結(jié)構(gòu)簡單，且中心對稱， 有利于材料的合理利用。 2．該零件的外形為長 44mm，寬 10mm，厚 1mm 的矩形板，中心有一個φ 3 的孔。 （ 2） 精度 零件的尺寸公差無特殊要求，所以按照 IT14 級選取，利用普通沖裁方式達到圖樣的要求。 （ 3） 材料 此零件的材料為 Q235，抗剪強度τ =380Mpa,斷后伸長率б =25%。 結(jié)論： 該零件的工藝性較好，可以沖壓加工。 5 工藝方案的確定 在沖裁工藝分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝的方案。該產(chǎn)品的零件材料為 Q235,抗剪強度τ =310~380Mpa,抗拉極限σ =380~470Mpa,伸長率△=21~25%，屈服強度σ =，有良好的塑性和表面質(zhì)量，板材厚度公差符合標準的規(guī)定，滿足沖壓工藝對材料的需求，適合沖壓加工，能夠保證沖壓過程順利完成。 分析該工件的工藝要求為 : 1. 彎曲部分有 R=1mm的圓角過渡； 2. 其它加工的尺寸為 1T11~14 級； 3. 符合模中的凸凹模壁厚應(yīng)有足夠的強度； 4. 沖壓工件為軸對稱式?jīng)_壓件。 對于所加工的零件通常采用落料，沖孔，彎曲的加工方法。由此確定了一下的工藝方案 : A. 先落料、在彎曲、最后沖孔，單工序沖壓 B. 先沖孔、在落料、 最后彎曲，單工序沖壓 C. 先落料、在沖孔、最后彎曲，單工序沖壓 D. 先復(fù)合落料、沖孔，在彎曲 E. 沖孔 彎曲 落料，單件連沖級進模 工藝方案 A、 B、 C 是簡單的三個單工序模具加工方法，由于此制件批量較大，尺寸又較小，這三方案的生產(chǎn)效率低，操作也不方便，不安全，故不采用。 工藝方案 E 屬于進沖壓，由于級進模對用料的要求很高，不規(guī)律的邊角材料不能再次使用，模具制造難度高，工件尺寸精準不高。 工藝方案 D 屬于復(fù)合式?jīng)_壓，它解決了方案 A、 B、 C 的難點，又不存在方案 E的問題，因此方案 D 最為合適。為降低模具成本，可以采用手工送料方 式。 由以上分析工藝 A、 B、 C 都需要高精準的定位。且模具數(shù)量對，成本高，造成能源浪費，工作效率也低。同時由于該零件為大批量生產(chǎn)，把工序放在一起，可以大大提高工作效率，并減輕工作量，也可以避免原有的加工方法中的定位問題。 最后綜合各個方面的考慮（如模具的數(shù)量、模具的結(jié)構(gòu)難易等），確定加工方法為復(fù)合沖裁 +彎曲模，其中由于板材相對比較薄，為保證制件的平整，采用彈壓卸料裝置。它可以對沖孔小凸模起導(dǎo)向作用和保護作用?？刹捎玫寡b式的復(fù)合沖裁。 6 3 沖裁工藝與設(shè)計 計算 排樣設(shè)計與計算 合理的排樣是提高材料的利用率，降低成本，保證沖裁件質(zhì)量及模具壽命的有效措施，其中材料的利用率是衡量材料的經(jīng)濟指標。 按材料的經(jīng)濟利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無廢料排樣兩大類。 排樣又可分直排、斜排、對排、對頭斜排、多排、混合排等。由于本零件的結(jié)構(gòu)特點，采用有廢料的直排排樣方案。 設(shè)計如下二種方案 : 方案一：如下圖 31 所示。 圖 31 方案一 7 方案二：如下圖 32 所示。 圖 32 方案二 由于采用的是有廢材的排樣方案，確定搭邊值： 工件間搭邊： =, 工件邊緣（側(cè)面）搭邊 a1=,（已在方案上標注） 條材寬度由方案的不同而不同。 下面確定各方案的材料利 用率： η =A/BS100% A一個步距內(nèi)的實際面積， B條料寬度， S步距。 沖裁面積 :A=4710=470mm2 方案一： 條料寬度 B=44+22=48mm 步距 S=10+= η =A/BS100%=470/（ 48） 100%=% 方案二： 條料寬度 B=10+22=14mm 步距 S=44+= η =A/BS100%=470/（ 14） 100%=% 由此比較確定了排樣的設(shè)計的最終形式 為方案一。 沖裁力的計算 沖裁力、卸料力、推件力、頂出力的計算，是沖裁的過程中凸模對板料施加的壓力，隨凸模進入材料的深度而變化的，它與材料厚度、工件周邊長度、材料的力學(xué)性能等參數(shù)有關(guān)。是選用壓力機和設(shè)計模具結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。選用沖壓設(shè)備的標稱壓力必須大于計算的沖裁力，所設(shè)計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁要求。 其沖裁力可以按下式計算： F=KLtτ b L=周邊長度， t=材料厚度， τ b=抗剪強度。 K=系數(shù)（查表取 ） 落料力的計算： F= (31) L=2(44+10)=108mm T=1mm , τ =310~380Mpa F 落 =108 1 310 = 沖孔力的計算： F 沖 = 3 310 1= 8 卸料力的計算： F 卸 =k 卸 F， k卸料力因數(shù)，查得 k= k 卸 F 落 = = k 卸 F 沖 = = 推件力的計算： F 推 =nKF 沖 （ 32） K推件力因數(shù)，查得 K= n卡在凹模直壁洞口內(nèi)的制件件數(shù)，一般卡 3~5 件，取 n＝ 4 F 推 =4 = 總壓力： F 總 =F 落 +F 沖 +F 卸 +F 推 （ 33） =++++= 壓力中心的確定 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點，為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線重合，否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損。沖壓形狀對稱的沖壓件，如正方形、圓形時，壓力中心位于其壓力中心位于其對稱中心線的交點，即幾何中心上。沖壓形狀不對稱的沖壓件和多工位連續(xù)沖村的壓力中心位于其形狀的重心。 壓力機的選取 壓力機應(yīng)根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、模具 ude 外形尺寸及現(xiàn)有設(shè)備等情況進行選擇。 由于本零件是大批量生產(chǎn)，為安全起見，防止設(shè)備的超載，可按 F 壓力機 ≥ F 總 （ ~）的原則選取壓力機 選用 :開式雙柱可傾壓力機，初選壓力機型號規(guī)格為： J2310 公稱壓力 100 噸 滑行行程 45mm 行程次數(shù) 145/min 最大封閉高度 180mm 調(diào)節(jié)高度 35mm 工作臺尺寸 240 370 墊板厚度 35mm 工作臺孔尺寸 130 200 170 床身最大可傾角 35176。 9 凸、凹模的尺寸計算 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模部分的尺寸，沖裁的合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證 由于該零件的工藝性，采用凸模和凹模分開的加工方法來保證間隙值。 凸、凹模要與沖裁件零件或廢料發(fā)生生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越來越大，因此，確定凸、凹模刃口部分的尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔并按照以下原則： 。以凹模為基準，間隙取在凸模 上，即沖裁間隙通過小凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計沖孔模先確定凸模尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹模上，即沖裁間隙通過大凹模刃口尺寸來取得。 ，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；凸?；境叽鐟?yīng)去接近或者等于工件的最大極限尺寸。這樣凸、凹模在磨損到一定程度時，還能沖出合格的零件。 由此查表得沖裁的雙面間隙 zmin=,Zmax= 磨損因數(shù)： x= 落料刃口的尺寸計算 設(shè)計裁凸模、凹模按 IT6和 IT7級制造。 計算尺寸如 下： 表 31 工件尺寸 凸模尺寸 D凸 = 0m in()D X Z ??? ? ? 凸 凹模尺寸 D凹 = 0()DX????凹 1l = ? ? ? 2l = ? ? ? 校核：δ 凸 +δ 凹 ≤ ZmaxZmin= 對于 l1l2均有δ 凸 +δ 凹 ≤ ZmaxZmin。 沖孔刃口尺寸計算 1. 對于Φ 30+ 孔沖裁凹模的制造公差 δ 凸 =，δ 凹 = 10 D 凸 =(d+xΔ ) = D 凹 =(d+xΔ )=+ δ 凸 +δ 凹 ≤ ZmaxZmin。 證明了所選的δ 凸 、δ 凹 是合適的。 所以結(jié)合模具及工件的形狀特點，此模具制造不宜采用配作法，落料時，選凹模為計基準件，只需要計算落料模刃口尺寸制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按要求配作；沖孔時，則只需計算凸模的刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模實際尺寸按要求配作；所以只是需要在配作時保證最小雙面合計間隙值，凸凹模刃口尺寸由凸模配作尺寸和凹模配作尺寸結(jié)合完成 。未注公差的毛胚尺寸按照 IT14級精度計算。 11 4 沖裁模具的主要零件及結(jié)構(gòu)設(shè)計 工件尺寸 凹模的選取 凹模輪廓尺寸包括凹模模版的平面尺寸 L B(長寬）及厚度尺寸 H。凹模的平面尺寸可由沿刃口型孔向四周擴大一個凹模壁厚來確定，既 L=2(l+c) B=2(l+c) 式中 l沿凹模長度方向刃口型孔的最大距離， mm。 B沿凹模寬度方向刃口 型孔的最大距離， mm。 c凹模壁厚， mm，查得 c=30 則 L=2（ 24+30） =108mm B=2（ 6＋ 30） =72mm 凹模厚度根據(jù)經(jīng)驗公式： H=KB 查表得 K= 則 H= 44= B凹模厚度 根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相接近 的標準凹模輪廓尺寸，其大小為 L B H=125mm 80mm 20mm 如圖凹模結(jié)構(gòu) 所 示： 圖 41凹模結(jié)構(gòu) 本結(jié)構(gòu)需要推出沖入凹模中的外形，所以采用內(nèi)置式的推件器