【正文】 ... 16 6 模具設(shè)計計算 ........................................................................................................ 17 排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率 .................................................. 17 沖壓力的計算 .......................................................................................................... 21 壓力中心的確定 ...................................................................................................... 24 模具刃口尺寸的計算 .............................................................................................. 24 模具彎曲部分工作尺寸計算 .................................................................................. 27 7 主要零部件設(shè)計 ................................................................................................... 30 工作零部件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................................................................................... 30 8 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) ...................................................... 36 校核模具閉合高度 .................................................................................................. 36 沖壓設(shè)備的選定 ...................................................................................................... 36 9 設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件 ......................................................... 37 10 模具的安裝調(diào)試 ................................................................................................... 38 模具的安裝調(diào)試 .................................................................................................... 38 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4 頁 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 39 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 5 頁 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 6 頁 緒 論 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市 場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有 “ 不衰亡工業(yè) ” 之稱。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持 13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計， 2020年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到 600多億，同時，有近 200個億的出口），到 2020年模具產(chǎn)值預(yù)計為 600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年 9000多萬美元增長到 2020年的 2億美元左右。 2020年我國汽車產(chǎn)銷量均突破 400萬輛，預(yù)計2020年產(chǎn)銷量各突破 500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到 260萬輛。目前，中國 17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約 50多萬。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力 機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件 (沖壓件 )的成形加工方法。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性 低。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 8 頁 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機(jī)械化、自動化程度低 美國 680 條 沖壓線中有 70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有 32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價格昂貴，是普通壓力機(jī)的 5~10 倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī) 連線自動化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。同時改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。 突破點：走專業(yè)化道路 迅速改變目前 “ 大而全 ” 、 “ 散亂差 ” 的格局，盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個小而專的零部件工廠。 阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國汽車薄板只能滿足 60%左右，而高檔轎車用 鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板 (1650mm 以上 )等都依賴進(jìn)口。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。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 突破點：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)展重點在于大力推廣 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)，特別是成形過程的計算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù) (CAE)。力爭 2020 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60%， 2020 年達(dá)到 70%以上基本滿足市場需求。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計，掌握設(shè)計權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級技能人才。 2 沖裁件的工藝分析 本次設(shè)計沖壓工件如下圖： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 11 頁 圖 21 工件圖 工件材料 由圖 11分析知：工件材料采用 08AL。主要力學(xué)性能(試件尺寸 25mm)：正火 930℃、σ s=185 MPa、σ b=325Mpa、σ 5/%≥ 3硬度 (未熱處理 )131HB。 工件結(jié)構(gòu)形狀 工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單， 2 個彎曲，有 2個異形孔，孔與邊緣之間的距離滿足要南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 12 頁 求，料厚為 滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加工。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。 而欲求中性層長度就必須找到其位置，用曲率半徑 0? 表示。彎曲件有 2 個彎曲，分別為 L1和L2，分別計算為： mmL . +++= = mmL ++= = 所以工件展開長度 L1 取 ， L2取 。單工序模生產(chǎn)。級進(jìn)模生產(chǎn)。復(fù)合模生產(chǎn)。 方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本比較高。 方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 15 頁 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二最佳。級進(jìn)模的定距方式有兩種：擋料銷定距和側(cè)刃定距。側(cè)刃代替了擋料銷控制條料送進(jìn)距離（步距），側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等于送料近距的料邊。 5 模具總體設(shè)計 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進(jìn)模。 卸料、出件方式 卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 16 頁 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?～ ） t。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。 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。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。 出件方式 因采用連續(xù)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。 確定導(dǎo)向方式 方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。常用于橫向送料級進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 17 頁 方案三：四導(dǎo)柱模架。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。 導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。 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，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該級復(fù)合模采用對角側(cè)導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，即方案一最佳。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。搭邊過大，浪費材料。 搭邊值通常由表 4所列搭邊值和側(cè)搭邊值確 定。條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值 — △ B0△ =（ Dmax＋ 2b1） 0△ 公式（ 51） 式中 Dmax— 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a1沖裁件之間的搭邊值； b1側(cè)刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表 6）可得△ =。 B0△ =＋ 2 1 = 故條料寬度為 。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。 進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 20 頁 圖 61 排樣圖 計算材料利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。 2) 、排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強(qiáng)度小且安全。 4) 、保證制件質(zhì)