【正文】 g the best production, but also adopt a flexible discharge device. Keywords: Stamping mold。 black lay53第1章 緒論 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位模具是工業(yè)產(chǎn)品使用的重要工藝裝備，它以其自身的特殊形狀通過(guò)一定的方式使原材料成型。生產(chǎn)成本低。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。模具是效益放大器，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品的價(jià)值往往是模具價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)在我國(guó)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來(lái)的。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車、電子儀器、照相機(jī)、鐘表等零件的最佳方式。20世紀(jì)50年代，模具行業(yè)工作重點(diǎn)是根據(jù)訂戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具。從1955年到1965年，是壓力加工的探索和開(kāi)發(fā)時(shí)代一對(duì)模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，對(duì)金屬塑性加工工藝及原理也進(jìn)行了深入探討（如對(duì)薄板成形性能的探討），并把這些知識(shí)不斷應(yīng)用于實(shí)際，使得沖壓技術(shù)在各方面有了飛躍的發(fā)展。在這個(gè)過(guò)程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、高壽命、高精度的多功能自動(dòng)模具。用戶對(duì)壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具的發(fā)展。車身模具設(shè)計(jì)和制造約占汽車開(kāi)發(fā)周期三之二的時(shí)間、成為汽車換型的主要制約因素。48個(gè)月，而美國(guó)僅需30個(gè)月，這車要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實(shí)體汽年覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。同時(shí)，虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，也將推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。二、縮短金屬成形模具的試模時(shí)間。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是采用多連桿拉伸壓力機(jī)，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。三、車身制造中的級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速。加工的零件也越來(lái)越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。但是級(jí)進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡(jiǎn)單零件，因此不能完全替代多工位壓力機(jī)，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)生考慮在多工位壓力機(jī)上加工。12板料彎曲變形特點(diǎn) 通過(guò)網(wǎng)格試驗(yàn)觀察彎曲變形特點(diǎn)（如圖11）。 應(yīng)變中型層是指在變形前后金屬纖維的長(zhǎng)度沒(méi)有發(fā)生改變的那一層金屬纖維。 變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。 t/b3 (寬板) 橫斷面幾乎不變； t/b3 (窄板) 斷面變成了內(nèi)寬外窄的扇形。窄板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是平面的，應(yīng)變狀態(tài)是立體的。圖23彎曲應(yīng)力第3章 工藝及方案分析 工藝分析沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。沖裁件應(yīng)滿足如下要求： (1)沖裁件形狀沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，有利于材料的合理利用。圓角半徑R的最小值，參照表31選取?！荸?0176。≥﹤90176。(4)沖裁件的最小孔徑?jīng)_件孔徑太小時(shí)，凸模容易折斷。如果對(duì)沖頭采用導(dǎo)向套保護(hù)，則可以提高沖頭的穩(wěn)定性，最小沖孔尺寸還可以減小，見(jiàn)表32。此汽車鈑金件為汽車連接定位零件，生產(chǎn)批量較大，采用厚2mm的碳素鋼Q235A鋼板制成。該沖壓件為沖孔、落料、彎曲的復(fù)合件，形狀較為簡(jiǎn)單且對(duì)稱，尺寸精度要求不高，材料Q235A沖壓性能較好，零件彎曲直邊為18mm（計(jì)算：20r=203=18），大于資料要求的2t=2x2mm=4mm，故彎曲工藝性較好；，因此，沖孔及落料復(fù)合時(shí)，凸凹模的強(qiáng)度足夠。綜合上述分析，可選用沖孔、落料、彎曲復(fù)合模。（2）落料、沖孔為同一工步首先完成，然后進(jìn)行彎曲。經(jīng)分析、比較，確定采用方案（2），即設(shè)計(jì)一套沖孔—落料—彎曲復(fù)合模，該模具劃分兩個(gè)工步完成上述三道工序，在壓力機(jī)上一次性實(shí)現(xiàn)零件的加工成形。 2)先落料, 后沖孔, 最后壓彎, 用3 副簡(jiǎn)單模完成, 其優(yōu)點(diǎn)是模具簡(jiǎn)單, 易制造, 沖件質(zhì)量好, 但沖床占用相對(duì)較多, 生產(chǎn)工序多, 生產(chǎn)效率低, 不適合大批量生產(chǎn)。 方案的確定 ，汽車鈑金件要求大量生產(chǎn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，為了提高生產(chǎn)效率及保證工件的精度和質(zhì)量，選擇第三種方案最為合理。先進(jìn)行落料，再?zèng)_孔，最后完成壓彎工序。第4章 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算 排樣 排樣的方式?jīng)_裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)很重要的工作。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。h—進(jìn)距（mm）。結(jié)構(gòu)廢料是由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要如工件的內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。它決定于沖壓方式和排樣方式。排樣原則有：。應(yīng)盡量選條料寬、進(jìn)距小的排樣方法；，模具壽命較高；。排樣1材料利用率η1=≈37%，材料利用率太低，不適宜用此種排樣方式。 排樣3的材料利用率η3=≈63%，利用率高，故采用第三種排樣方式 計(jì)算沖壓力沖裁力是選擇壓力機(jī)公稱噸位和進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的依據(jù)。在沖裁過(guò)程中，沖裁力隨凸模行程不斷發(fā)生變化，準(zhǔn)確計(jì)算沖裁力并非易事。用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F一般按下式計(jì)算： 42式中：F沖裁力（N）。由于大多金屬材料的抗剪強(qiáng)度約為抗拉強(qiáng)度的1/2，如果取k=2，則沖裁力的計(jì)算也可用下面公式近似計(jì)算： 43 由零件圖可知沖裁周長(zhǎng)L=，材料厚度t=2mm，查資料得Q235的抗剪強(qiáng)度τb=150MPa可得沖裁力： F=2mm150MPa= 卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算 在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)及摩擦的存在，會(huì)使落料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。從凸模上卸下箍著的料所需的力稱卸料力；將梗塞在凹模上的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力，影響這些力的因素很多主要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具的間隙、凹模洞口的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤(rùn)換情況、制件的形狀和尺寸等。要準(zhǔn)確地計(jì)算這些力非常困難，生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。n=h/t，h為凹模洞口的直壁高度；t為板料厚度。由此可得：Fx=KxF ==；Ft=nKtF=1=；Fd=KdF== 采用彈性卸料裝置和下出料方式，計(jì)算沖裁總力Fz按下式計(jì)算；Fz=F+Ft+Fd=++= 壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)公稱壓力按如下經(jīng)驗(yàn)公式確定 47式中：P壓力機(jī)的公稱壓力，kN； 沖壓工藝總力，kN。JA2135開(kāi)式固定臺(tái)壓力機(jī)公稱壓力350kN，滑塊行程130mm，最大閉合高度280mm。但由于彎曲力受材料性能、形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，因此很難用理論的分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。V型接觸彎曲的計(jì)算公式如下： 48式中：b彎曲件寬度； t板料厚度； σ板料的抗拉強(qiáng)度； r凸模圓角半徑； K安全系數(shù)，取K=由零件圖可知彎曲件寬度b=16mm，板料厚度t=2mm，取凸模圓角半徑r=3mm，查資料可得板料抗拉強(qiáng)度σ=280MP，可得出彎曲力：P=16mm2mm280MP/（3mm+2mm）= 沖裁模具壓力中心沖裁模的壓力中心就是沖裁過(guò)程中沖裁力系合力作用點(diǎn)。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)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，還會(huì)影響間隙的分布，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。 411式中：凸模尺寸 凹模尺寸圖42沖裁模間隙 間隙的重要性間隙是影響沖裁件質(zhì)量的主要因素。間隙對(duì)卸料力、推件力的影響比較顯著。模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，并引起崩刃、凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常損壞。在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。 412式中：t板料厚度（mm）； 初始裂紋出現(xiàn)時(shí)凸模的擠入深度（mm）； C理論計(jì)算出的單面間隙（mm）； β裂紋方向角。5176。4176。4176。 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 尺寸計(jì)算原則 模具刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因落料件的尺寸等于凹模尺寸，而沖孔件尺寸等于凸模尺寸，因此，計(jì)算模具刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別處理。 （2）設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，因工件孔的尺寸等于凸模刃口公稱尺寸，故應(yīng)先確定凸模尺寸，間隙取在凹模上，考慮沖裁過(guò)程中模具的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較大尺寸，以保證凸模磨損到一定程度時(shí)，仍可使用；凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值。一般比沖裁件的精度高2～3級(jí)，如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高，勢(shì)必增加模具制造成本和難度，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；如果對(duì)刃口精度要求過(guò)低，沖制的零件不合格。 沖裁模凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算由于凸模和凹模的加工方法不同，設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算方法不盡相同，其刃口尺寸計(jì)算應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算公式為： 414 415 式中：、沖孔凸凹模直徑（mm）；沖孔時(shí)內(nèi)徑的最小極限尺寸（mm）；Δ沖裁件制造公差（mm）；凸凹模最小初始雙面間隙（mm）；χ在模具設(shè)計(jì)中考慮磨損所取的系數(shù)，為的是使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。表43 磨損系數(shù)χ材料厚度t/mm非圓形圓形1工件公差Δ/mm1≧≧1 ~2≧≧2 ~4≧≧4≧.030≧ 為了保證間隙值，模具加工偏差和模具之間還應(yīng)滿足下列條件: 或?。? 416（2）落料 設(shè)落料件的尺寸為DΔ,根據(jù)沖裁模刃口尺寸計(jì)算原則，落料應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上?？砂碔T16IT17精度選取，或者?。?/41/6）Δ。 如上零件圖可知，該零件 材料為Q235A，厚度t=2mm。查表45： 直徑為16mm = =（3）孔中心距第5章 彎曲模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 凸、凹模的圓角半徑取凸模圓角半徑等于彎曲件的彎曲半徑r=3mm。彎曲凹模的圓角半徑不能過(guò)小，否則彎矩的力臂減小，毛坯沿凹模圓角滾進(jìn)時(shí)阻力增大，從而增加彎曲力，并使毛坯表面擦傷。生產(chǎn)中，按材料的厚度決定凹模圓角半徑： 51，取。表51 彎曲件凹模深度L（mm）彎曲件邊長(zhǎng)L（mm）材料厚度t（mm）11224501520255075202530100150253035150200303540由t=2mm，查表51得彎曲件凹模深度=20mm.對(duì)于V形件，凸凹模之間的間隙是由調(diào)節(jié)壓力機(jī)的裝模高度來(lái)控制的。間隙過(guò)大，回彈增大，工件的誤差增大；間隙過(guò)小，則會(huì)使零件邊部壁厚減薄，同時(shí)會(huì)降低凹模壽命。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。選模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹模大30～40㎜。選擇模架時(shí)還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。根據(jù)上面的設(shè)計(jì)和