【正文】 力選擇模具所需設(shè)備，確定了模具主要工作零件的結(jié)構(gòu)形式和固定方式，進(jìn)而確定了模具的總裝結(jié)構(gòu)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 文 摘 要 介紹了我國(guó)模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向；并進(jìn)一步介紹了冷沖壓工藝，對(duì)模具的重要性及發(fā)展方向有了深刻認(rèn)識(shí)。詳細(xì)介紹了級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)，分析了空氣濾清器支架的沖壓工藝及其用級(jí)進(jìn)模加工的可行性。并對(duì)模具主要零件 的加工方法進(jìn)行了介紹。 沖壓加工作為一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工工業(yè)中占有重要的地位。沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性較好，所以具有質(zhì)量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點(diǎn)。 當(dāng)然，沖壓加工和其他加工方法一樣，也有其自身的局限性，例如，沖模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具價(jià)格又偏高。目前為了解決這個(gè)問題，正在努力發(fā)展某些簡(jiǎn)易沖模。 模具心臟沖壓設(shè)備等正隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展，從總體看，現(xiàn)代沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向可以歸納為幾個(gè)方面： 沖壓成型工藝與理論研究； 沖壓加工自動(dòng)化和柔性化； 沖模 CAD/CAM；最后，關(guān)于沖模的破損機(jī)理和壽命分析，以及新型模具材料方面，近年來也有不少新的進(jìn)展。 沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備 （主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就難以實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于一個(gè)比較復(fù)雜的沖壓零件來說，則需要幾副模具才能完成。對(duì)于大批量生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，用建議模具進(jìn)行生產(chǎn)是極不適應(yīng)的。級(jí)進(jìn)模又稱跳步模，它是在一副模具內(nèi)，按所加工的零件分為若干等距工位，在每個(gè)工位上設(shè)置一定的沖壓工序，完成沖壓零件的某部分加工。這樣，一個(gè)比較復(fù)雜的沖壓零件，用一副多工位級(jí)進(jìn)模 即可沖制完成。一般來說，無論沖壓零件的形狀怎樣復(fù)雜，沖壓工序序怎樣多，均可用一副多工位級(jí)進(jìn)模完成沖制。 級(jí)進(jìn)模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，配合高速?zèng)_床，實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化作業(yè)，能大幅提高沖壓生產(chǎn)率。多工位級(jí)進(jìn)?？梢詫?duì)于一些形狀十 分復(fù)雜的沖壓件進(jìn)行沖裁、彎曲、拉深、成型加工。 級(jí)進(jìn)模特點(diǎn)及現(xiàn)狀 級(jí)進(jìn)模是在壓力機(jī)一次行程中完成多個(gè)工序的模具，它具有操作安全的顯著特點(diǎn)，模具強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。級(jí)進(jìn)模較難保證內(nèi)、外形相對(duì)位置的一致性。 多工位級(jí)進(jìn)模特點(diǎn) 多工位 級(jí)進(jìn)模精度高、壽命長(zhǎng)，其工作元件常采用高速鋼或硬質(zhì)合金鋼制造。模具加工的位置精度為177。特別對(duì)一些小凸模而言，其壽命顯得更為重要。常常將卸料板上的與凸模相配的孔做的很精確，其尺寸及相互位置也做的正確無誤。 多工位級(jí)進(jìn)模有自動(dòng)送料裝置，送料精度高，送料步距能精確調(diào)整。（ ～ ）mm。送料誤差和不能及時(shí)從凸模上卸料是造成沖模損壞的主要原因，為保證沖壓工作順利進(jìn)行，模具不被破壞，它還是需要具有高精度的誤差檢測(cè)裝置，出現(xiàn)工作誤差又不能使快速剎車停止沖壓工作，后果就很難想 象了。 總的來說，多工位級(jí)進(jìn)模有以下特點(diǎn)： 1） 適用于制件的大批量生產(chǎn)。 3） 由于自動(dòng)送料和自動(dòng)出件等裝置，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，適合在高速?zèng)_床上進(jìn) 行自動(dòng)化沖制。 4） 級(jí)進(jìn)模可以完成沖裁、彎曲、拉深、成型等多道工序，效率比復(fù)合模更高，且在級(jí)進(jìn)模上工序可以分散，任意留出空位，故不存在 復(fù)合模的最小壁厚問題，因而保證了模具的強(qiáng)度，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。 6） 多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，調(diào)試、維修困難，價(jià)格昂貴。 我國(guó)多工位級(jí)進(jìn)模發(fā)展現(xiàn)狀 由于種種歷史原因，我國(guó)模具工業(yè)與當(dāng)前工業(yè)發(fā)展還很不適應(yīng)，無論是在設(shè)計(jì)制造技術(shù)和生產(chǎn)能力方面，還是在管理水平方面，模具工業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，它嚴(yán)重影響 了工業(yè)產(chǎn)品的品種、質(zhì)量和生產(chǎn)周期，削弱了其在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 4 頁 共 31 頁 壽命模具也逐年上新的臺(tái)階，體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模也越來越多，沖壓自動(dòng)線、自動(dòng)沖壓技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。 2 產(chǎn)品工藝性分析 產(chǎn)品工藝性分析 該零件為汽車空氣濾清器支架，空氣濾清器主要負(fù)責(zé)清除空氣中的微粒雜質(zhì)的裝置。該零件屬于大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)比較緊湊，沖 裁壁厚較薄，若采用復(fù)合模生產(chǎn)，成型過程中難免相互干涉。而且由于工件比較小，裝料時(shí)危險(xiǎn)性較大。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對(duì)其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn)品批量較大，對(duì)零件的一致性要求較高，二是具有良好的彎曲和沖裁性能，經(jīng)過反復(fù)比較，適宜采用較為復(fù)雜的多工位級(jí)進(jìn)模制造。料厚為 ，從技術(shù)要求和使用條件來看，零件要求具有較好的剛度和強(qiáng)度。最大外形尺寸約為 110mm，屬于中型零件。該材料的抗剪強(qiáng)度為τ b=440～ 560MPa，抗拉強(qiáng)度σb=550～ 700MPa，伸長(zhǎng)率δ =16%，屈服點(diǎn)σ s=360MPa，彈性模量 E=204000MPa。 3 沖模工藝計(jì)算 毛坯展開尺寸的計(jì)算 1） 內(nèi)孔翻邊部分 翻邊高度為 6mm，翻邊部分料厚為 1mm，計(jì)算得翻邊部分材料體積為： π（ 13178。） 6=178。12178。（ d/2）178。 /180176。 /180176。則切去部分在坯料長(zhǎng)度方向長(zhǎng)為： tan60176。 故料寬 B=+2 = 步距 h=+= 凸、凹模間隙值的確定 該材料為 45 鋼，料厚 ，查取資料取沖裁雙邊間隙 Z= 沖裁力的計(jì)算 1）預(yù)沖孔沖裁 按照公式 F=LTσ b 其中： F 為沖裁力， N L 為沖裁件周長(zhǎng)， mm T 為 材料厚度， mm τ為材料的屈服強(qiáng)度， MPa τ =700MPa， t=， L=π 700= 即 F 沖 = 查表可得材料的卸料力系數(shù) K 卸 = K 推 = F 卸 =K 卸 K 沖 = F 沖 = 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 7 頁 共 31 頁 n=8/=6 F 推 =K 推 F 沖 n= 6= F 總 =F 沖 +F 卸 +F 推 = 2） 異型孔沖裁 F 沖 =2π （ 166176。） 700+（ +75） 700= F 卸 = = F 推 = 6= F 總 = 翻邊力的計(jì)算 1）圓孔翻邊 按照公式 F= tσ s（ Dd） 其中： F 為翻邊力， N σ s為材料的屈服強(qiáng)度， MPa D 為翻邊直徑（按中線計(jì)）， mm d 為毛坯預(yù)沖孔直徑， mm t 為毛坯的厚度， mm σ s=360MPa， D=25mm， d=， t= 計(jì)算得 F 翻 = 2） 外緣翻邊 按照公式 F= bK 其中： L 為翻邊長(zhǎng)度， mm t 為材料厚度， mm σ b為材料的屈服強(qiáng)度， MPa K 一般取 ～ 計(jì)算得 F 翻 = 彎曲力的計(jì)算 1） 第一次彎曲 按照公式 F 自 = b2σtrCKBt? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 8 頁 共 31 頁 其中： C與彎曲有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于 V 型件， C 取 K為安裝系數(shù)，一般取 B為料寬 r為彎曲半徑 σ b 為材料屈服強(qiáng)度 由于該制件是在外緣翻邊后在進(jìn)行彎曲的，所以彎曲力應(yīng)加上材料的屈服強(qiáng)度。 查閱壓力機(jī)的規(guī)格，可選用 JH21110（開式壓力機(jī)）壓力機(jī)即可滿足需求，該壓力機(jī)的公稱壓力為1100KN，最大閉合高度為 350mm，滿足要求。條料排樣圖一旦確定，也就確定了以下幾個(gè)方面： 1） 被沖制件各部分在模具中的沖制順序； 2） 模具的工位數(shù)，及 其作業(yè)內(nèi)容； 3） 確定了被沖零件的排列樣式（單排、雙排、多排），方位（正排、斜排）等。 多工位級(jí)進(jìn)模條料排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)模具設(shè)計(jì)有很大的影響。 一般在設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模條料排樣圖時(shí)，要拿出多種排樣方案，加以比較、歸納、總可，最后得到一個(gè)最佳方案。 排樣圖的設(shè)計(jì) 條料排樣圖直接關(guān)系到級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，因此在設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，主要需考慮以下幾個(gè)因素： 1） 送料方式 高速?zèng)_壓的多工位級(jí)進(jìn)模，用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)送料，用導(dǎo)正釘精確定距；手工送料則多用側(cè)刃定距。 3） 模具的具體結(jié)構(gòu)和加工工藝性 設(shè)計(jì)條料排樣圖時(shí)，必須考慮模具的具體結(jié)構(gòu)，要把每一個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)具體部分的裝配關(guān)系，裝配順序，以至對(duì) 每部分的加工方案都要全面考慮全面。 5） 正確安排側(cè)刃孔與導(dǎo)正釘孔 導(dǎo)正釘孔與導(dǎo)正釘?shù)奈恢冒才艑?duì)多工位級(jí)進(jìn)模的精確定位很關(guān)鍵 6） 分段切除過程零件形狀連接方式的選擇 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 10 頁 共 31 頁 多工位級(jí)進(jìn)模的分段切除的排樣圖，其連接方式基本上可以分為三種：搭接、平接和切接。 7） 載體 條料載體是在條料送進(jìn)過程中，經(jīng)過不斷地沖切余料，條料內(nèi)連 接沖壓零件運(yùn)載前進(jìn)的這部分稱為條料載體。 8） 工位的確定與空位工位 在劃分工位時(shí)，對(duì)零件精度要求比較高的部位，應(yīng)盡量集中在一個(gè)工位一次沖壓完成為好，以避免步距誤差影響精度要求。這樣不僅保證了尺寸精度，并且能夠準(zhǔn)確地保持成批零件加工時(shí)的一致性。 9） 各種沖壓工序在條料排樣 圖設(shè)計(jì)中的順序原則 在一般冷沖模設(shè)計(jì)中，各種沖壓工序之間的順序關(guān)系已形成一定規(guī)律。 10） 沖裁力的平衡 力求壓力中心與模具中心重合，其最大偏移量不超過模具長(zhǎng)度的 1/6（或?qū)挾鹊?/6）；同時(shí)要分析多工位級(jí)進(jìn)模在沖壓過程中可能產(chǎn)生側(cè)向力的部位，大小和方向，力求抵消側(cè)向力。步距的精度直接影響沖件的精度。根據(jù)前述計(jì)算，確定步距為： S= 定距方式與導(dǎo)正釘 級(jí)進(jìn)模的定距方式有定位釘定距，側(cè)刃定距，導(dǎo)正釘定距和自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)定距等四種。它們可以單獨(dú)使用，也可以相互配合使用。 定位釘定距多適用于厚料 加工手工送料的普通級(jí)進(jìn)模，側(cè)刃定距適用于手工送料，也可采用半自動(dòng)或自動(dòng)送料。 導(dǎo)正釘定距是級(jí)進(jìn)模極為普遍采用的定距形式。 本設(shè)計(jì)所用的原料是條料自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)送料。 在使用導(dǎo)正釘定距的方式下，導(dǎo)正釘孔應(yīng)大于或等于 4倍料厚。本設(shè)計(jì)中料厚為 ，導(dǎo)正釘使用φ 8mm 導(dǎo)正釘。 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模和凹模直接負(fù)擔(dān)著沖壓工作。多工位級(jí)進(jìn)模一般都含有兩種或兩種以上的沖壓工藝，凸模和凹模的數(shù)量較多。凸、凹模的設(shè)計(jì)要遵循以下原則： 1） 凸凹模要有足夠的強(qiáng)度和剛度。 2） 凸凹模必須安裝牢固，便于維修和更換。 4） 余料排除方便及時(shí)。 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在第一、第二工位中，凸模形狀為圓形，尺寸比較大，采用壓入式固定在凸模固定板上。凸模形狀如圖42 所示： 圖 42 沖孔翻邊凸模形狀 在第五工位中，凸模形狀比較大，又是異形凸模，本設(shè)計(jì)采用臺(tái)階式固定。在自動(dòng)化多工位級(jí)進(jìn)模中應(yīng)用十分廣泛。凸模形狀如圖43 所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 14 頁 共 31 頁 圖 43 切搭邊凸模 在第七工位中，由于是向上翻邊，故應(yīng)將凸模安裝在卸料板上。翻邊凸模形狀如圖 44 所示： 圖 44 向 上翻邊凸模 第九工位為向下彎曲，采用方形凸模，臺(tái)肩固定，與凹模板為 H7/m6 配合。外形如圖 46所示： 圖 46 向上彎曲凸模 最后一步工位為切除載體，保留制件，切刀形狀為方形，通過臺(tái)肩固定在凸模固定板上，與凸模固定板之間為 H7/m6 配合。