【正文】 、毛坯排樣、廢料設(shè)計、條料排樣、壓力計算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊。與此同時，新加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關(guān)機構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級進(jìn)模CAD/CAM 系統(tǒng)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室在 AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進(jìn)模 CAD/CAM系統(tǒng) HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程 5個模塊。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級進(jìn)模 CAD 系統(tǒng)等。 展望國內(nèi)外模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技 術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計算機技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)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(luò)的 CAD/CAE/CAM 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪； （ 3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目； （ 4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)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(jié)合三維設(shè)計 軟件得到最終模XX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 5 頁 共 37 頁 具設(shè)計流程以及三維圖。 產(chǎn)品圖：如下所示。 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性： 、對稱，盡可能采用圓 形或矩形等規(guī)則形狀，應(yīng)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(shè)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(xué)特點：成形工序要求在成形時，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過屈服極限 s? 但未達(dá)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(yīng)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(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)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(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 37 頁 方案三：沖孔落料彎曲復(fù)合模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)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(fù)合，然后對板料進(jìn)行彎曲，落料沖孔復(fù)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(fù)合成形，模具設(shè)計比較復(fù)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(jìn)模生產(chǎn)，模具設(shè)計比較復(fù)雜，而且沖孔位置精度不如復(fù)合模。 確定模具結(jié)構(gòu)形式 落料沖孔復(fù)合模采用正裝復(fù)合模形式，即落料凹模在下，凸凹模在上的結(jié)構(gòu)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?？锥粗?，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(dāng)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(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 8 頁 共 37 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(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 9 頁 共 37 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(shè)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(cè)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(jié)果可得 η =BnA = ? =% 沖裁件的沖裁力和初選設(shè)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(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 37 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(yīng)力，查表 =220~ =250MPa. 表 部分常用 沖壓 材料的力學(xué)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(jié)構(gòu)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(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 共 37 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(yīng)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(biāo)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(shè)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(dāng)?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(cè)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(shè)計沖裁模主要任務(wù)之一。 在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。 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(shè)計落料凹模時，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凹?；境叽鐟?yīng)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（即制造公差過小），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(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；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(fù)雜或薄板工件的模具。此方法是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)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(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸制造公差，另一件只標(biāo)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(biāo)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(zhǔn)圖的繪制尺寸可根據(jù)分開加工的計算方法得到，對于復(fù)雜零件在繪制產(chǎn)品基準(zhǔn)圖后： 對落料件，凹模按基準(zhǔn)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(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 19 頁 共 37 頁 分 39。2d =() ? =? mm.