【正文】 機技術的緊密結合，人工智能技術、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關聯(lián)設計等一系列與模具工業(yè)相關的技術發(fā)展之快，學科領域交叉之廣前所未見。主要表現(xiàn)在： （ 1）模具 CAD/CAM 的專業(yè)化程度不斷提高； （ 2）基于網(wǎng)絡的 CAD/CAE/CAM 一體化系統(tǒng)結構初見端倪； （ 3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目； （ 4）與先進制造技術的結合日益緊密。本課題旨在針對具體的零件，分析、選擇沖壓工藝方案，并結合三維設計 軟件得到最終模XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 5 頁 共 99 頁 具設計流程以及三維圖。 產(chǎn)品圖：如下所示。 沖裁件的結構工藝性： 、對稱，盡可能采用圓 形或矩形等規(guī)則形狀，應避免過長的懸臂和窄槽。同時也可以防止尖角部位的刃口磨損過快而影響模具壽命。本課題所涉及的零件初定尺寸 40 60 20。由于電器外殼屬于非精密零件，對尺寸精度要求不高，一般沖壓生產(chǎn)設備可以 滿足要求。 確定零件的沖壓工藝方案 根據(jù)材料的變形特點分：分離工序、成形工序。在此強調(diào)一下兩種變形方式的力學特點：成形工序要求在成形時，變形材料內(nèi)部應力超過屈服極限 s? 但未達到強度極限 b? ，材料只產(chǎn)生塑 形變形；而分離工序要求材料內(nèi)部應力超過強度極限以使材料發(fā)生斷裂分離，從而成形零件。 沖壓模具形式多種多樣，按工序組合程度分為一下三類： 1. 單工序模，即在一副模具中只完成一種工序，如落料，沖孔，切邊等。 2. 復合模，即在壓力機的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成多道沖壓工序，如沖孔 — 落料、落料 — 彎曲等復合方式，壓力機一次行程一般得到一個沖壓件。 針對“電器外殼”這個沖壓件的結構外形及變形特點，該零件包含了落料、沖孔、彎曲三個基本工序，可選變形方案如下： 方案一：落料→沖孔→彎曲，采用三套單工序模生產(chǎn)。 XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 7 頁 共 99 頁 方案三：沖孔落料彎曲復合模生產(chǎn)。 方案一模具結構簡單，裝配和生產(chǎn)操作都比較容易，但是過程過于繁瑣，程序太多，費時費力，生產(chǎn)效率太低，只適用與很小批量的生產(chǎn)；方案二采用落料沖孔復合，然后對板料進行彎曲，落料沖孔復合比較簡單，易于操作實現(xiàn)生產(chǎn)， 形狀的彎曲件可以一次彎曲成形，此件左右對稱，定位以及壓力中心易于確定，故此方案比較合適；方案三一次復合成形，模具設計比較復雜，由于此零件產(chǎn)量不大，模具開發(fā)費用不易太大，方案四采用級進模生產(chǎn)，模具設計比較復雜，而且沖孔位置精度不如復合模。 確定模具結構形式 落料沖孔復合模采用正裝復合模形式，即落料凹模在下，凸凹模在上的結構形式，落料件用橡膠卸料，向上由頂板頂出；沖孔凸模固定在下墊板上，沖孔廢料留在凸凹模孔洞中，用安裝在上模座的打桿來打下，剩余板料在上?；爻讨杏鲂读习鍖崿F(xiàn)卸料，卸料板的卸料力由橡膠在壓縮過程中的儲存能釋放來提供。由于此彎曲件是90176。打桿安裝在上部，從彎曲凸模中間穿過，當工件卡在凸模上時，打桿向下推出。 3 沖裁部分 彎曲件展開尺寸計算 XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 8 頁 共 99 頁 圖 31 彎曲件 此工件有一部分有 90176。一般將 r 的彎曲稱為有圓角半徑的彎曲， r≤ 的彎曲稱為無圓角半徑的彎曲。 L= ）（iiii xl ????? r180??=1l +2l + )(2 xtr?? 式中 L—— 彎曲件毛坯總長度（ mm） il —— 各段直線部分長度（ mm） i? —— 各段彎曲部分彎曲中心角（176。 表 彎曲 90176。 此零件有六處彎曲，但都是同一彎曲半徑，展開長度都是一樣，則只需計算一處 0l 0l = )(2 xtr?? = )(2 ??? =. 則坯料長寬最大尺寸為： L=40 2+120+2 0l = B=40 2+80+ 2+ 4=. XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 9 頁 共 99 頁 將尺寸不同的各邊分別定義為 a,b,c,。故最后還是選單排直排方案，如圖 所示： 圖 32 排樣圖 查《沖壓工藝與沖模設計》表 （成紅 主編） ，采用彈壓卸料板形式的沖模，板料厚度 t=，前后搭邊值 a=~，側搭邊值 ~ ?a 。 材料利用率 一 個步距內(nèi)的材料利用率η為： η =BnA 其中 A 是落料件的面積， B 是條料寬度， n 是步距，由 的計算結果可得 η =BnA = ? =% 沖裁件的沖裁力和初選設備 沖裁力計算 該沖裁件沖裁力由落料力和沖孔力組成， 落料部分： 1L =120 2+80 2+40 8+ 12+ 4 =400+160+69..12+74 =. 則 落F = 1L tτ = 250= kN. 沖孔部分： 2L =32 1d? + 24d? =32π 10+4π 8 =. 則 沖F = 2L tτ = 250= kN. 總沖裁力 總F = 落F + 沖F =. XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 11 頁 共 99 頁 其中 L—— 剪切刃口剪下材料周邊總長度（ mm） t—— 板材厚度（ mm） τ —— 材料的剪切應力，查表 =220~ =250MPa. 表 部分常用 沖壓 材料的力學性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度 τ /Mpa 抗拉強度 b? /MPa 伸長率 δ /% 屈服強度 s? /MPa 普通碳素鋼 Q195 未退火 260～ 320 320～ 400 28～ 33 200 Q235 310～ 380 380～ 470 21～ 25 240 Q275 400～ 500 500～ 620 15～ 19 280 優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 08F 已退火 220～ 310 280～ 390 32 180 08 260～ 360 330～ 450 32 200 10 260～ 340 300～ 440 29 210 20 280～ 400 360～ 510 25 250 45 440～ 560 550～ 700 16 360 65Mn 已退火 600 750 12 400 不銹鋼 1Cr13 已退火 320～ 380 400～ 470 21 ― 1Cr18Ni9Ti 熱處理退軟 430～ 550 540～ 700 40 200 鋁 L L L5 已退火 80 75～ 110 25 50～ 80 冷作硬化 100 120～ 150 4 ― 鋁錳合金 LF21 已退火 70～ 110 110～ 145 19 50 XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 12 頁 共 99 頁 壓力中心計算與確定 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。 模具的壓力中心，可安以下原則來確定： 對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。 Xo=L1X1+L2X2+…… LnXn/L1+L2+…… Ln Yo=L1Y1+L2Y2+…… LnYn/L1+L2+…… Ln 由于本沖壓件前后左右對稱，則壓力中心正好位于落料件的幾何中心。 1F =K 落F = =. 沖孔廢料向上卡在凸凹模洞口中，由推桿向下推出， 2F = 沖F = =. 初選壓力機 由以上得出的沖壓力及卸料力，得： F= 總F + 1F + 2F =++ =. 選擇設備時，乘以系數(shù) K=： P== =. 選擇通用型的開式雙柱壓力機?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 minC ，最大值稱為最大合理間隙 maxC 。 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。較大的間隙可使凸模側面及材料 間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命而，但出現(xiàn)間隙不均勻。 由于硬鋁與中碳剛的間隙取值是一樣的，所以硬鋁材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。 在尺量與使用中，落料件 是以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： 落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹模基本尺寸應取尺寸公差范圍的較小尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟?取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困能，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格，會使模具的壽命降低。沖壓件的尺寸公 差應按“入體”原則標注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場合，后者用于形狀復雜或薄板工件的模具。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作為基準件，然后以此基準件的實際尺寸來配合加工另一件，使它們之間 保留一定的間隙值，因此，只在基準件上標注尺寸制造公差，另一件只標注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。根據(jù)經(jīng)驗，普通模具的制造公差一般可取δ =△ /4（精密模具的制造公差可選 4~6μ m）。 模具刃口尺寸計算如下，為便于標識，將各邊分別以 a、 b、 c、 d、 e、 f 等表示。 m a xm in ?? 3 查表確定模具制造偏差： 落料部分： b、 c、 d 凸模 ；凹模 +。 5 對 簡單零件基準圖的繪制尺寸可根據(jù)分開加工的計算方法得到，對于復雜零件在繪制產(chǎn)品基準圖后： 對落料件，凹模按基準圖加工。則凸模尺寸為： 39。b =b minZ =() ? =? mm 39。d =d minZ =() ? =? mm 39。f =f minZ =() ? =? mm. 8 沖 孔 部 0 凸）（凸 ????? xdd 1d =（ ） ? = ? mm 2d =( ) ? =? mm 凹）凸凹 ???? 0( miZdd XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 19 頁 共 99 頁 分 39。2d =() ? =? mm. 其中， ? 為工件基本公差， 凹? ， 凸? 為凸、凹模制造公差，查閱表 公稱尺寸 /mm 凹?? 凸?? ≤ 18 + ＞ 18~30 + ＞ 30~80 + ＞ 80~120 + ＞ 120~180 + ＞ 180~260 + ＞ 260~360 + ＞ 360~500 + ＞ 500 + 沖裁模具外形尺寸確定 凹模的設計 在設計模具時，凹模的外形尺寸還不能僅用理論計算來確定，在設計模具時，由 H=Kb 可以確定凹模的厚度 : K系數(shù) ,查表得 K= b沖裁件最大外形尺寸 . b=220mm H=Kb=220=33mm 可根據(jù)模具的結構需要取 H=50mm 凹模壁厚的確定見下式： C=(～ )H 可以確定凹模的壁厚 : XX 大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 20 頁 共 99 頁 C=（ ~） 35=（ ~70） mm 取 C=50mm,按此式計算得到的我摸外形尺寸可以保證凹模具有足夠的強度和剛度，一般不再進行強度校核。 螺孔、銷孔 各螺孔、銷孔的大小、數(shù)量、位置均可以從典型組合標準 中查得。各表面粗糙度如凹模樣圖所示。 凸模