【正文】 系統(tǒng)中設(shè)計(jì)生成的三維模型可直接用于有限元模擬零件的成形過程及數(shù)控加工編程等后續(xù)應(yīng)用，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)，滿足了 CAD/CAM集成技術(shù)的要求。 一 、設(shè)計(jì)課題及設(shè)計(jì)任務(wù)書 1． 1 設(shè)計(jì) 課題 連接板落料、沖孔、彎曲、沖孔單工序模 課題來源 與系部相關(guān)人員及指導(dǎo)教師探討，設(shè)計(jì)一套支撐連接板單工序模。 ②擴(kuò)充“冷沖壓模具設(shè)計(jì)”課程所學(xué)內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 ②以生產(chǎn)者的身份來設(shè)計(jì)模具，為求所設(shè)計(jì)模具適合在所在設(shè)備條件下生產(chǎn)，即要綜合生產(chǎn)實(shí)際，又要滿足生產(chǎn)要求，更要提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。模具壽命是評(píng)價(jià)某一沖壓方法經(jīng)濟(jì)可行的決定因素，模具的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的最重要的保證之一。重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 3 該機(jī)械產(chǎn)品能否滿足對(duì)其使用性能和成形精度的要求 ,必須解決好模具設(shè)計(jì)與制造、精度與壽命等各方面與模具相關(guān)的問題。 1）模具設(shè)計(jì)是模具制造的基礎(chǔ)，合理正確的設(shè)計(jì)是正確制造模具的保證； 2）模具制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)提高模具質(zhì)量、精度以及縮短制造模具的周期具有重要意義； 3）模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率在很大程度上取決于制造模具的材料及熱處理工藝； 4）模具成本直接關(guān)系到制件的成本以及模具生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益； 5）模具工作零件的精度決定制件的精度； 6）模具的壽命又 與模具材料及熱處理、模具結(jié)構(gòu)以及所加工制作材料等諸多因素有關(guān)； 7）模具的安裝與使用直接關(guān)系到模具的使用性能及安全； 而模具的標(biāo)準(zhǔn)化是模具設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)，對(duì)大規(guī)模、專業(yè)化生產(chǎn)模具具有重要的作用，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的高低是模具工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。 選擇成形的工藝方案和制定工藝卡片。 計(jì)算并確定的各項(xiàng)工藝參數(shù)，如壓力機(jī)等。 設(shè)計(jì)任務(wù)書 本設(shè)計(jì)為連接板落料、沖孔、彎曲、沖孔單工序模具，設(shè)計(jì)工件如圖 所示 圖 零件圖 技術(shù)要求： ：支撐連接板 ：大批生產(chǎn) ： 20 鋼 4 鍍鋅 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 5 材料厚度： t= 二 、工藝方案分析及確定 零件的工藝分析 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設(shè)計(jì)是否合理。當(dāng)然工藝性的好壞是相對(duì)的，它直接受到工廠的沖壓技術(shù)水平和設(shè)備條件等因素的影響。 根據(jù)這一要求對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析如下： 1 材料 :該沖裁材料為 20 鋼是普通碳素鋼 ,具有良好的可沖壓性。 3 尺寸精度：精度要求采用 IT10 級(jí)。確定合理的沖裁工藝方案，應(yīng)進(jìn)行全面的工藝分析分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個(gè)最佳的合理沖壓工藝方案。 單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機(jī)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、切斷模切口模等。復(fù)合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個(gè)或幾個(gè)具有雙重作用的工作零件 —— 凸凹模，如落料沖孔復(fù)合模中有一個(gè)既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。 該零件包括落料、沖孔、彎曲三個(gè)基本工序 ,可以采用以下 2 種工藝方案： 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 6 (1)先落料再?zèng)_出所有孔，之后彎曲。 (2)先落料，再?zèng)_出主平面上的 5 個(gè)孔，之后彎曲，在沖出彎曲平面上的兩個(gè)孔。 如果選擇方案 1，由于 材料厚度 t=5mm，彎曲后的由于形變導(dǎo)致彎曲平面上的兩個(gè)孔無法達(dá)到精度要求，并且孔也可能會(huì)發(fā)生變形。 選擇方案 2，既能達(dá)到工件所需要的精度要求，又能滿足工件大量生產(chǎn)的要求，還能減少模具設(shè)計(jì)費(fèi)用。 排樣的確定 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。 沖裁件的排樣 排樣是指沖件在條料、 帶料或板料上布置的方法。 根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。排樣圖見下圖 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 7 圖 拍樣圖 材料利用率 衡量材料經(jīng)濟(jì)利用的指標(biāo)是材料利用率。 一塊板料沖 20 個(gè)工件。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。 （ 2）材料的硬度和厚度。 （ 4）條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)再經(jīng)過簡單計(jì)算確定的。 三 、落料工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖壓力與壓力中心的計(jì)算 沖裁方式與沖壓力的計(jì)算 當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問題。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。則沖裁力可按下式計(jì)算 F=? KLt (31) 沖裁力： F=? KLt = 350 527 5 =1198925N 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 9 式中 L—— 沖裁周邊長度， mm； t—— 材料厚度， mm； ?—— 材料抗剪強(qiáng)度， MPa； K—— 系數(shù)。系數(shù) K 是考慮到十幾生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能好厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取 K=。 壓力機(jī)的選擇 所選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力應(yīng)大于總沖壓力，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)》 388頁，表 ，初步選擇型號(hào)為 JB23— 160 的開式壓力機(jī)。 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 凸、凹模刃口設(shè)計(jì)制造方法的選定 由《沖壓模具設(shè)計(jì)》表 1— 10 查得： Zmin= Zmax=1mm ZmaxZmin== （ 31） p? =（ ZmaxZmin） = （ 32） d? =（ ZmaxZmin） = （ 33） 式中 Zmin—— 最小合理間隙（雙面）， mm； Zmax—— 最大合理間隙（雙面）， mm； p? 、 d? —— 凸、凹模的制造偏差， mm。 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 11 x? 是磨損量，其中系數(shù) x 是為了使最新沖裁件的實(shí)際尺寸為沖裁件公差帶允許的偏差尺寸。 取 x? =。凹模的壁厚為： C=40~50mm。 凹模與下模座連接的螺釘級(jí)銷孔。如下圖 31 所示。根據(jù)板料厚度 t=200，查表，可確定導(dǎo)料板厚度 h=8mm；導(dǎo)料板和工件有 。根據(jù)凹模的寬度為 220mm，可確定導(dǎo)料板的最大寬度為 Bmax=（ 220169） /2=。所以確定導(dǎo)料板長、寬分別是： 250mm、 。該沖模采用 A 型固定擋料銷，根據(jù) 材料厚度 t=5mm，查《沖壓模具設(shè)計(jì)》表 116 可確定固定擋料銷高度 h=5mm，查附錄 H1 可確定擋料銷型號(hào)為： A10 JB/T 。根據(jù)本裝配的實(shí)際情況和卸料方便，將卸料做成臺(tái)階形狀。高度去 10mm。 凸模的設(shè)計(jì) 由于需沖壓的面積大，導(dǎo)致凸的基本尺寸較大。即用 M12 的螺釘和 ? 12 的圓柱銷連接。具體尺寸如圖 33 所示 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 14 圖 凸模 標(biāo)準(zhǔn)模座的選取 根據(jù)凹模周界尺寸，可確定模座 LB 為 315mm250mm。 閉合高度計(jì)算機(jī)模具的閉合高度校核 模具的閉合高度為： H=55+10+65+70+70=265mm。 模柄的選取 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 15 根據(jù)壓力機(jī)滑塊模柄孔尺寸（ ? 70mm80mm）和沖裁裝配的具體情況來選取模柄孔，確定選取壓人式 A 型模柄，模柄尺寸為： ? 70mm130mm。 凸模：螺釘 4M1260，銷釘 2? 1290mm。 卸料板：卸料螺釘 4M875。裝配圖如下圖 34 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 16 圖 落料裝配圖 四、主平面上的沖孔模設(shè)計(jì)與計(jì)算 沖孔沖裁工藝性分析 結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小 此工件是個(gè)對(duì)稱的簡單工件，唯有中間那個(gè) 大圓孔為非標(biāo)準(zhǔn)圓孔，其余要沖的 4 個(gè)孔為標(biāo)準(zhǔn)圓孔，孔的直徑均為 ? 。兩空的孔心距分別為： X軸方向?yàn)?118mm， Y軸方向?yàn)?88mm。其上端有個(gè)凹口。 沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性分析 該工件為大批量生產(chǎn)，采用沖裁模進(jìn)行生產(chǎn)，不但能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足生產(chǎn)率要求，還能降低生產(chǎn)成本。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，模具制造容易，成本低，但沖裁在使用安裝時(shí)麻煩，需要調(diào)試間隙的均勻性，沖裁精度低且壽命短。 方案三與前兩種方案相比較，其精度高，壽命長，且適合單個(gè)毛坯送料，定位。 綜上所述，本沖裁采用方案三。 定位方式的選擇：此沖裁選擇定位板定位。 沖孔工藝參數(shù)計(jì)算 沖壓力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了確定壓力機(jī)的額定壓力，因此要計(jì)算最大沖裁力。 由沖壓手冊(cè)查的 ? 值取 350MPa。 卸料力按式（ 32）計(jì) 算： F1=K1F = 701296 =31558N 重慶理工大學(xué)論文 支撐連接板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 19 頂件力按式（ 33）計(jì)算： F2=K3F = 701296 =28052N 式中 K K3卸料力、頂件力系數(shù)，其值見《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》 31頁，表 23. 采用彈性卸料裝置的總沖裁力為： F0=F+F1+F2 =701296+31558+28052 =760906 壓力中心選擇 本零件屬于規(guī)則圖形，壓力中心為幾何中心。 壓力機(jī)的主要參數(shù)為 ： 公稱壓力： 800KN； 滑塊行程： 130mm； 壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸： 540mm800mm（前后 左