L形連接片沖壓成形工藝與級進模具設(shè)計含11張CAD圖,連接,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計,11,十一,cad 連接片級進模設(shè)計 摘要：本次設(shè)計了一套沖孔﹑彎曲、切斷的模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，采用沖孔切斷工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定模具的類型。得出將設(shè)計的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計過程表達出來。 在論文中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設(shè)計，完成了材料利用率的計算。再進行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設(shè)計計算，對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵詞： 沖壓；級進模；模具結(jié)構(gòu) Connection piece of progressive die design Abstract: A molding tool for designing a set only hurtling bore falling anticipating. After a lot of access to information, Punching and blanking procedure were adopted through process analysis, Punching through,the top pieces,such as the discharge of calculation to determine the type mold. Get a molding tool for will designing type empress expresses out each work zero parts design process of the molding tool. In the first part, mainly described the development status of progressive metal stamping tools,illustrates the importance of stamping mould,then there is the process analysis of stamping process scheme, completed the sure. Further blanking force calculation and Die Design and calculation of working part, provide the basis for the selection of stamping equipment. Finally on the main parts design and standard for the selection of design, mould of plotting and die forming provides the basis.The design project passing before draws an each spare parts of molding tool diagram with assemble the diagram. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production. Keyword: pressing；progressive die；die structure； 目 錄 一、緒論 1 （一）模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 1 （二）國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 6 （三）課題研究的內(nèi)容 7 二、工藝分析 9 （一）工藝分析 9 （二）毛坯的尺寸計算 10 三、制定工藝方案 12 （一）工藝方案的分析 12 （二）工藝方案的確定 12 四、工藝計算 13 （一）確定搭邊值 13 （二）送料步距與條料寬度的計算 13 （三）材料利用率的計算 14 （四）沖裁力、卸料力、推件力的計算 14 1 沖裁力的計算 15 2 卸料力的計算 15 3 彎曲力的計算 15 4 總沖裁力的計算 16 （五）壓力機的選擇 16 （六）模具刃口的尺寸和公差的確定 17 1 沖裁間隙的確定 17 2 凸、凹模刃口尺寸計算 17 3彎曲工作部分尺寸計算 19 （五）工作零件的設(shè)計 20 1 凸模的設(shè)計 20 2 凸模強度的校核 20 3 凹模的設(shè)計 21 4 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 五、模具主要零件的設(shè)計 23 （一）導(dǎo)料零件 23 （二）標(biāo)準(zhǔn)模架 24 （三）模柄及固定零件 26 （四）模具總裝圖 28 （五）模具模架的選擇及閉合高度的計算 28 結(jié) 論 30 參考文獻 32 29 一、緒論 （一）模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 當(dāng)前，整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點是產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭激烈。為了適應(yīng)用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切需求，模具將有如下發(fā)展趨勢： 　?。?）模具日趨大型化。這一方面是由于用模具制造的零件日漸大型化，另一方面也是由于高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔（現(xiàn)在有的已達到一個模幾百腔）所致。?? 　?。?）模具的精度將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5UM，現(xiàn)在已達2UM－3UM，不久1UM精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1UM以內(nèi)，這就要求發(fā)展超精加工工藝。?? 　?。?）多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具是在多工位級進?；A(chǔ)上開發(fā)出來的，一副多功能模具除了沖壓成形零件外，還擔(dān)負(fù)著疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，這種多功能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小機、電器及儀表的鐵芯組件等。?? 　?。?）隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具已有一半以上采用了熱流道技術(shù)，有的廠使用率甚至已達80%以上，效果十分明顯。?? 　?。?）隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。塑料件的精度分為尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度（即光譯、色調(diào)等）。為了確保精度要求，模具生產(chǎn)企業(yè)將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝，以及注射壓縮成型工藝。在注射成型中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。氣體輔助注射成型技術(shù)已比較成熟，它能改善塑件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，具有注射壓力低、制品變形小、易于成型壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，而且可以節(jié)約原料及提高制件生產(chǎn)率，從而大幅度降低成本。?? 　?。?）模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，因此模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。?? 　?。?）快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。現(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)的時代，21世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好，開發(fā)快速經(jīng)濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具，用環(huán)氧（E）、聚酯（P）或其中填充金屬（M）、玻璃（G）等增強制制作簡易模具，這些模具的主要特點是制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。?? 　?。?）隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度將提出越來越高的要求。?? 　　（9）隨著以塑代鋼、以塑代木的進一步發(fā)展，塑料模的比例不斷提高，同時，由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對塑料模的要求也將越來越高。?? 　　（10）模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所帶來的市場走勢。 在經(jīng)歷了“十五”期間和“十一五”頭兩年高速發(fā)展(這七年間年均增長速度達18％)之后，由于受到國際金融危機影響，2008年下半年開始，中國模具工業(yè)發(fā)展速度己明顯放緩，致使2008年全年模具總銷售額與上年同比增長率跌進了個位數(shù)，只達到9．2％左右，總量約為950億元左右。2009年，發(fā)展進一步受阻，預(yù)計全年的模具總銷售額只能接近1000億元，而很難突破，基本與去年持平或略有增長。 國家gdp增長是保八爭九，看來保八是有把握的，那么模具為什么達不到這個水平？這主要是國內(nèi)外模具市場總體不夠景氣所致。 國家4萬億元投資主要投向于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和民生工程及改善民生等方面，gdp增加了，模具需求卻基本沒有增加或增加效應(yīng)滯后，汽車、家電、農(nóng)機等工業(yè)品下鄉(xiāng)以及以舊換新等政策措施的出臺，使gdp也增加了，模具需求雖也有增加，但增幅有限。 例如汽車，年初預(yù)測今年將突破1000萬輛，現(xiàn)在預(yù)測是突破1200萬輛，比去年增長20％以上汽車模具卻沒有增加那么多，這是因為與模具需求最關(guān)聯(lián)的新車型投放與汽車銷售量之間并不成正比關(guān)系所致。但不管怎么說，在經(jīng)歷了一年多的金融危機之后，我們的模具工業(yè)經(jīng)受住了嚴(yán)峻考驗，2009年全年不出現(xiàn)負(fù)增長的預(yù)計將可實現(xiàn)，而且我們還在結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面取得了不少成績，全行業(yè)積聚了力量，為今后發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 那么在世界金融危機一年多的時間里，或者從更長一段時間來說，除了模具銷售額等數(shù)量方面以外，我們行業(yè)還有些什么發(fā)展特點和進步呢?我認(rèn)為主要有以下幾點： 一、結(jié)構(gòu)調(diào)整取得一定成效。這主要有三方面表現(xiàn)：一是體制改革與機制轉(zhuǎn)換的成效，目前國有企業(yè)少，無論從數(shù)量還是產(chǎn)銷來說，都只占全行業(yè)的不足3％，股份制、私營和三資企業(yè)已占絕對優(yōu)勢，整個行業(yè)的活力進一步增強；二是以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為主要代表的高技術(shù)含量的中高檔模具比例一直在穩(wěn)步提高；三是市場結(jié)構(gòu)不斷改善，新興行業(yè)受到普遍重視，例如新能源領(lǐng)域、醫(yī)療設(shè)備(器具、器械)領(lǐng)域、自動化領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域及快速經(jīng)濟模具領(lǐng)域等。國際市場也史為廣闊，除了歐美和東南亞傳統(tǒng)市場之外，印度、俄羅斯、巴西、澳大利亞、中東和南非等新興市場都己開始拓展。 二、海外模具向我國內(nèi)地轉(zhuǎn)移的趨向不斷發(fā)展，帶動了行業(yè)水平的不斷提高及出口的快速增長。由于我國模具生產(chǎn)的成本優(yōu)勢繼續(xù)存在，因此一方面是外資，同時還有模具采購，國際模具都在進一步向我國內(nèi)地轉(zhuǎn)移發(fā)展。由于要與國際接軌，這就加速了我們的進步。 三、集群式生產(chǎn)方式得到進一步發(fā)展。據(jù)模具網(wǎng)ceo羅百輝調(diào)查，目前全國已有不同種類和各種不同形式的模具城(園、區(qū)、集聚生產(chǎn)基地)近50多個，其中半數(shù)以上己形成一定規(guī)模，2008年模具城的產(chǎn)出己達270億元左右，其中模具約為170億元左右，規(guī)模效應(yīng)己得到體現(xiàn)。而且，集群式生產(chǎn)方式的發(fā)展，為發(fā)展我國模具行業(yè)中的現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)和以模具為核心的產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展作出了重大貢獻，其意義是很大的。目前集群式生產(chǎn)方式仍在不斷發(fā)展之中，總體態(tài)勢良好。 四、模具生產(chǎn)周期進一步縮短，模具價格繼續(xù)下降。這對模具生產(chǎn)企業(yè)來說，確實是造成了很人壓力，但對模具用戶來說，這就是成績。同時，這也是模具行業(yè)技術(shù)進步的表現(xiàn)。但是這里也有一個市場不規(guī)范，過度的價格競爭和中低檔產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的問題，應(yīng)該引起我們的足夠重視。 關(guān)于我國模具行業(yè)的水平，我國“十一五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提出的目標(biāo)是至2010年進入亞洲先進水平的行列。我認(rèn)為這個目標(biāo)是可以達到的。從數(shù)量上來說，我們目前已經(jīng)是世界模具生產(chǎn)大國。從產(chǎn)品水平上來說，為b級及以下檔次轎車及其他乘用車和商用車等配套的全套汽車模具，為電子行業(yè)配套的精度達2um，壽命達2億次以上的精密高速多工位級進模，單套模具重量超過100噸的巨型模具，長達6米的大型多工位級進模具，導(dǎo)光板模具、光盤模具、生物芯片模具等許多高水平模具己都能生產(chǎn)。然而中國地域廣闊，各地眾多模具企業(yè)水平不齊，相互之間差距很大，從綜合水平來說，與國際先進水平相比，還確實存在不少差距j差距促使我們進一步努力，差距促使我們奮進!向世界模具強國不斷邁進，將仍舊是我們在較長時間內(nèi)的奮斗目標(biāo)。 關(guān)于模具發(fā)展趨勢，我認(rèn)為這主要取決于兩個方面，即一方面是模具為之服務(wù)的各行各業(yè)的發(fā)展趨勢，另一方面是整個社會和世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢，這實際上就是需要和可能。 模具是為制件，也就是成形產(chǎn)品服務(wù)的，因此模具必然要以制件(成形產(chǎn)品)的發(fā)展趨勢為自己的發(fā)展趨勢，模具必須滿足他們的要求。 制件發(fā)展趨勢主要是輕巧、精美、快速高效生產(chǎn)、低成本與高質(zhì)量，每一項都預(yù)示了模具發(fā)展趨勢?，F(xiàn)簡要分析如下： 要輕巧就會增加使用塑料及開發(fā)新材料，包括各種新型塑料、改性塑料、金屬塑料、鎂合金、復(fù)合材料等等，這就要求有新的成形工藝，從而也就要求有與之相適應(yīng)的新型模具。例如，汽車上越來越多地采用高強度板也是為了減輕重量，對一些超高強度板進行熱成形及與之相適應(yīng)的熱成形模具也就自然而然成為發(fā)展趨勢等等。 要精美，就要求外形美觀大方，內(nèi)部無缺陷，這就要求有精細(xì)、精密和高質(zhì)量模具與之相適應(yīng)。目前我們在精細(xì)化方面差距很大，精細(xì)化往往被忽視，功虧一簣。 快速高效生產(chǎn)，這一方面是要求模具企業(yè)要盡量縮短模具生產(chǎn)周期，盡快向模具用戶交付模具，另一方面更重要的是要使用戶能用你提供的模具來快速高效地生產(chǎn)制品。例如一模多腔多件生產(chǎn)、疊層模具、利用好熱流道技術(shù)來縮短成形時間以及使用多層復(fù)合技術(shù)、模內(nèi)裝飾技術(shù)、高光無痕注塑技術(shù)、在線檢測技術(shù)、多工序復(fù)合技術(shù)、多排多工位技術(shù)等等。同時制件成形過程智能化還要求有智能化的模具來適應(yīng)。 低成本，這既要通過模具生產(chǎn)的設(shè)計、加工、裝配來實現(xiàn)模具的低成本制造和低成本供應(yīng)，更重要的是要使模具用戶能使用模具來實現(xiàn)低成本生產(chǎn)。這就對模具提出了更高的要求。模具生產(chǎn)企業(yè)必須做到先使模具用戶賺錢，然后才能使自己賺錢。在要求低成本的過程中，無論是模具生產(chǎn)企業(yè)還是使用模具的企業(yè)，不斷改善管理，逐步實現(xiàn)信息化管理都是企業(yè)的共同要求及進步和發(fā)展的方向。 高質(zhì)量，要做到制品的高質(zhì)量，首先必須是模具的高質(zhì)量，模具的穩(wěn)定性一定要好，保證制品的一致性也要好，而且還要保證壽命。高質(zhì)量模具與技術(shù)休戚相關(guān)。 除上述各點外，許多新領(lǐng)域、新興產(chǎn)業(yè)、新制件和個性化要求也都會對模具不斷提出新要求。所以發(fā)展趨勢的本身也是在不斷發(fā)展的。 從科技發(fā)展趨勢來看模具發(fā)展趨勢可以先從下列最基本的六個方面進行分析： 新材料→模具新材料及為成形產(chǎn)品新材料成形的新型模具 新工藝→新的成形工藝及模具加工的新工藝 新技術(shù)→技術(shù)進步帶動模具生產(chǎn)逐步向超高速、超精和高度自動化方向發(fā)展 信息化→數(shù)字化生產(chǎn)、信息化管理、充分利用it技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化→溶入和利用好世界全球化網(wǎng)絡(luò) 循環(huán)經(jīng)濟與綠色制造一用盡量少的資源來創(chuàng)造盡量多的價值，包括回收再利用與環(huán)保等，不但模具要能這樣，而且更要使模具用戶也能這樣。 除上述所說的發(fā)展趨勢之我見以外，同時我還認(rèn)為，從與模具用戶的關(guān)系來說，模具和模具生產(chǎn)企業(yè)向來是比較依賴和比較被動的，發(fā)言權(quán)很少。我認(rèn)為，這一現(xiàn)象應(yīng)逐漸適當(dāng)改變。這就要求我們模具行業(yè)要自強，要通過充分展示自己的實力和能力，以及創(chuàng)新發(fā)展來逐步變被動為主動。國慶前，我在海爾模具公司參觀，感觸很深。海爾模具公司的口號是“你給我一個概念，我給你一個產(chǎn)品”和“決不對市場說不”。他們在市場方面“無內(nèi)不穩(wěn)，無外不強”，在觀念方面“把模具當(dāng)藝術(shù)品來做”(模具是依靠技藝制造出來的藝術(shù)品的概念己被模具是依靠技術(shù)生產(chǎn)出來的高新技術(shù)產(chǎn)品所替代，但把模具當(dāng)藝術(shù)品來做的觀念并不過時，而且卻是認(rèn)真和敬業(yè)的表現(xiàn)，應(yīng)該提倡。)，提出的目標(biāo)是要成為“全球最先進的模具試制中心”，這些都可供我們借鑒。海爾模具公司也做到了模具設(shè)計的模塊化、參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化，以及生產(chǎn)方面的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化。在轉(zhuǎn)型方面他們提出要從企業(yè)信息化向信息化企業(yè)轉(zhuǎn)型，要從生產(chǎn)型制造業(yè)向服務(wù)型(為用戶提供全套解決方案)制造業(yè)轉(zhuǎn)變。我認(rèn)為這些思想也已經(jīng)在一定程度上反映了模具企業(yè)的發(fā)展趨勢。 上面所述的發(fā)展趨勢還只是一個概念性和東西，我們可以不斷的具體化和不斷的深化，例如cad／cae／cam一體化，軟件的集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，計算機模擬仿真技術(shù)的進一步發(fā)展和三維設(shè)計的全面推廣應(yīng)用，高速與超高速加工、精密與超精細(xì)微加工和復(fù)合加工及五軸加工等等，不再一一列舉。總之，模具技術(shù)的發(fā)展趨勢是動態(tài)的，它必須不斷地來滿足模具用戶不斷發(fā)展的新趨勢，同時，它也與世界科技發(fā)展密切關(guān)聯(lián)。它們相互之間可以互相促進和相得益彰。當(dāng)然，對于整個模具來說模具技術(shù)發(fā)展趨勢只是其中的一個部分，諸如生產(chǎn)組織形式、市場經(jīng)營模式以及管理等等，都有其一定的發(fā)展趨勢，也是很值得研討的 （二）國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，生產(chǎn)效率極高。 國外模具企業(yè)一般不超過100人，多數(shù)在50人以下。在人員結(jié)構(gòu)上，設(shè)計、質(zhì)量控制、營銷人員超過30%，管理人員在5%以下。我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％。國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多。 國外模具企業(yè)對人員素質(zhì)要求較高，技術(shù)人員一專多能，一般能獨立完成從工藝到工裝的設(shè)計；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì)，缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。 國外模具企業(yè)CAD/CAE/CAM的技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具的使用也比較多。國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng)不大，有些已經(jīng)達到國外水平。但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大的。不過在模具材料方面，隨著國外技術(shù)的引進和中國研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。在模具的價格和制造周期上，國外模具價格一般是國內(nèi)模具的5-10倍，制造周期是2-3倍。在這兩方面應(yīng)該說國內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競爭優(yōu)勢的。 （三）課題研究的內(nèi)容 1.從老師指定的零件圖入手，收集資料撰寫開題報告。繪制零件沖件圖。根據(jù)零件的材料與厚度，進行工藝分析與計算，初步確定零件的加工制造工藝。 2.要進行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本次設(shè)計還需要選擇模架，初步擬定選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架，尺寸規(guī)格的選擇還需要進一步的計算。本次設(shè)計先設(shè)計出排樣圖，計算出搭邊值，這要考慮到提高原材料的利用率。確定模具的壓力中心后計算沖裁力，頂件力，彎曲力等，算出總力后即可根據(jù)模具設(shè)計大典選擇壓力機的種類及型號。之后計算模具的刃口尺寸。再確定模具的主要結(jié)構(gòu)要素，如確定送料方式，確定卸料方式。選擇各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸，有上模板、固定板、凹模、卸料板、固定板、下墊板的尺寸。再確定一下螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量與尺寸。 3. 進行模具的裝配圖與零件圖的設(shè)計。查找零件與裝配的技術(shù)要求，以及各零件的材料、硬度和規(guī)格，最后用計算機繪制正式的裝配圖，再由指導(dǎo)教師指定零件圖，用計算機繪出圖紙，標(biāo)明尺寸，技術(shù)要求以及形位公差、粗糙度等， 二、工藝分析 （一）工藝分析 在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。沖壓件工藝性對沖壓件質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及設(shè)備選用等都用很大的影響[1]。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件的制造成本，節(jié)省材料，減少成形工序，提高產(chǎn)品壽命和產(chǎn)品質(zhì)量. 工件如圖2-1所示，材料為Q235，厚度1.5mm 圖2-1 連接片 對課題應(yīng)解決的主要問題，該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的。零件為大批量生產(chǎn)，通過分析工件的結(jié)構(gòu)特點，該工件對尺寸精度要求不是很高，大批量生產(chǎn)，可以考慮用級進模生產(chǎn)。工位中包括沖孔工序和彎曲工序，由于孔的精度要求不高，而且孔離彎曲有一定的距離，所以可以采取先沖孔，后彎曲。通過綜合分析，最終的工藝方案為：側(cè)刃切邊、沖孔、切槽、彎曲、空工位、切斷級進模。 （二）毛坯的尺寸計算 工件的彎曲部位利用彎曲件展開計算公式求出： 中性層半徑計算： （2-1） 式中 ——中性層半徑； R——彎曲內(nèi)半徑； K——中性層因數(shù)，查表取0.28[2]； t——材料厚度。 通過計算得出工件的彎曲的中性層半徑分別為， 最終確定該毛坯的工件展開圖如圖2-2所示。 圖2-2 毛坯的工件展開圖 三、制定工藝方案 （一）工藝方案的分析 通過對該工件的沖壓工藝性進行分析，考慮到制件生產(chǎn)批量和產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素，由沖壓制件外觀形狀分析，該制件有落料、沖孔兩道工序，所以確定此連接板的生產(chǎn)中可以采用下面的幾套方案： 方案一：先落料模 后沖孔模 最后彎曲 方案二：先沖孔模 后落料模 最后彎曲曲 方案三：采用沖孔彎曲切斷級進模 分析： 方案一，定位不方便，操作起來非常的麻煩，此方案不可??； 方案二，同上。 方案三，沖裁時防止將凹槽分開加工，提高了凹模的強度，工件較平整，模具制造復(fù)雜，可適用大批量生產(chǎn)，從以上比較多來看，在保證沖裁件質(zhì)量的情況下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟效益，工人操作方便、安全的情況下考慮，選擇級進模比較合適。 （二）工藝方案的確定 經(jīng)過全面分析、綜合考慮，以零件質(zhì)量、生產(chǎn)效益及經(jīng)濟性幾個方面衡量，認(rèn)為三種方案中方案三為最佳的方案，即采用沖孔彎曲切斷級進模完成此制件的成品 四、工藝計算 （一）確定搭邊值 搭邊起補償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大。由查表[2]得工件間搭邊值a=1.8mm、側(cè)面a=2.0mm。由于中間有切口工序，所以選擇搭邊值為2.0mm和3.0mm （二）送料步距與條料寬度的計算 采用直排有廢料的排樣方式，如圖2-3所示： 圖4-1 排樣圖 計算沖壓件的毛坯面積，通過AUTOCAD的面積測量功能，得： A=945.34mm2 送料步距Ａ：送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點之間的距離，每次只沖一個零件的步距按式：A＝D＋a，A＝20＋3＝23mm 條料寬度B：B＝（52+2×2）mm=56mm （三）材料利用率的計算 通常是以一個步距內(nèi)零件的實際面積與所用毛坯面積的百分率來表示，按式： =100%=100% （4-1） 式中 ——　一個步距內(nèi)零件的實際面積 ——　一個步距內(nèi)所需毛坯面積 A——　送料步距 B——　條料寬度 帶入數(shù)據(jù)可得： =100%=100%=73.4% （四）沖裁力、卸料力、推件力的計算 計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機，設(shè)計模具以及檢驗?zāi)＞叩膹姸?。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計算： （4-2） 式中 FP-------沖裁力（N）； L--------沖裁周邊長度（mm）； t--------沖裁料厚(mm)； τb--------------- 抗剪強度（MPa）； 1 沖裁力的計算 沖裁力計算 按上式： 式中： F——沖裁力（N）； L——工件外輪廓周長（mm）； T——材料厚度（mm），t=1mm； τ——材料抗剪強度（MPa）。由查表，。 根據(jù)零件圖可算輪廓長度包含側(cè)刃切邊線的長度、沖孔線的長度、切槽、以及最后切斷的兩直邊的長度，總長約L=319mm 則 2 卸料力的計算 卸料力： =KX =9.1KN （4-3） 式中 -----------卸料力（N）； -----------沖裁力（N）； KX ------卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表，取K=0.05。 3 彎曲力的計算 按近似壓彎力公式 = （4-4） 式中 ——自由彎曲力（KN）； B——彎曲件的寬度，B =20mm； R——彎曲件的內(nèi)彎半徑，R =0.5mm； ——材料的強度極限，取470MP； K——安全系數(shù)，一般K取1.3； 兩處彎曲力分別為： 4 總沖裁力的計算 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 =+++ 式中：沖裁力 =182KN，，卸料力=9.1KN，彎曲力=11KN，則: =202.1kN （五）壓力機的選擇 壓力機的選擇依總的沖裁力的1.3倍為參考。通過查找設(shè)計手冊選取公稱壓力為400KN的壓力機，壓力機型號為J23-40。 表3-1為壓力機J23-40技術(shù)參數(shù)[4]： 表4-1 壓力機J23-100技術(shù)參數(shù) 型 號 J23-40 公稱壓力/kN 400 滑塊行程/mm 65 最大閉合高度/mm 330 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 65 墊板厚度 65 模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm） Φ50×70 工作臺尺寸 前后 460 左右 700 （六）模具刃口的尺寸和公差的確定 1 沖裁間隙的確定 間隙在沖裁模中指凸、凹模刃口間縫隙的距離，通常稱為單邊間隙。考慮使用習(xí)慣，仍采用雙邊間隙作為間隙的定義。 對普通沖裁，間隙對沖裁力和卸料力有明顯影響。特別對卸料力影響顯著。與此同時，間隙還影響沖裁件的尺寸和模具壽命。試驗表明，當(dāng)間隙過小時，落料件尺寸大于凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸；間隙過大時，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件大于凸模尺寸。在正常使用情況下，間隙增大，模具壽命會明顯提高。 選用沖裁間隙的主要依據(jù)是在保證沖件斷面質(zhì)量的前提下使模具壽命提高。在通常情況下，可根據(jù)沖件剪切表面質(zhì)量及尺寸精度、模具壽命等因素，將沖裁間隙分為兩大類。其中小間隙主要適用于電子、電工、儀表等行業(yè)，沖裁厚度較薄(t≤0.5㎜)；大間隙適用于沖裁厚件(t＞0.5)的沖模以及一般技術(shù)要求的模具。 2 凸、凹模刃口尺寸計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設(shè)計中的一項重要工作。 凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計算，有兩種計算方法，第一種計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算；第二種計算方法是凸模與凹模配作法。 該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計算，計算繁瑣，且計算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。 （1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸---第一類尺寸A Aj=(Amax-x△) （2） 凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸---第一類尺寸B Bj=(Bmin+x△) （3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸---第一類尺寸C Cj=(Cmin+) 其中，x為磨損系數(shù)。 在所有的尺寸中， 屬于A類尺寸的有：、、、； 屬于B類尺寸的有：、； 屬于C類尺寸的有：19±0.3 注：①凸?；虬寄Ｄp后將會增大的尺寸——第一類尺寸A。 ②凸?；虬寄Ｄp后將會減小的尺寸——第二類尺寸B。 ③凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸——第三類尺寸C。 其中，x為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度IT10級以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 本工件取IT14級精度，故，x=0.5。 表 4-2 工作零件刃口尺寸計算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計算后尺寸 落料 19±0.3 19±0.075 沖孔 3彎曲工作部分尺寸計算 彎曲時，U形件的彎曲，必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙，間隙的大小對于工件質(zhì)量和彎曲力的大小有很大的影響。間隙越小，彎曲力越大。間隙過小，會使工件壁變薄，并降低凸模壽命。間隙過大，則回彈較大，還會降低工件的精度[9]。 彎曲時，間隙值利用公式計算。 （4-1） 式中 ——彎曲凸、凹模的單面間隙； t——材料的公稱厚度； n——因數(shù)，與工件的彎曲高度和彎曲線長度有關(guān)，查表，取0.05。 代入公式可得：。 彎曲件標(biāo)注的為外形公差，應(yīng)計算模具的凹模尺寸，凸模根據(jù)單面間隙配作。 取彎曲凸、凹模的制造公差為IT17、IT18,查表得： （五）工作零件的設(shè)計 1 凸模的設(shè)計 根據(jù)凸模工作斷面選擇矩形臺階式凸模。凸模的長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時要考慮凸模的修磨量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。 通過分析，凸模的的長度設(shè)計為77.5mm。 2 凸模強度的校核 壓應(yīng)力校核 式中 —— 凸模最小直徑(㎜)； —— 材料厚度(㎜)； —— 材料的抗剪強度(MPa)；Q235鋼為310～380MPa，取330MPa； ——凸模材料許用壓力(MPa)；本設(shè)計凸模材料選用CR12，取1600MPa。 則 ㎜，最小尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于6mm，故滿足使用要求。 3 凹模的設(shè)計 凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，選擇直刃口形式。凹模的外形尺寸。高度取40m；壁厚。 4 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖4-2 沖孔凸模圖 4-3 切斷凸模 圖4-4 凹模 五、模具主要零件的設(shè)計 （一）導(dǎo)料零件 作用：用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。 分類：導(dǎo)料零件——用于確定條料的送進方向； 常見導(dǎo)料零件包括導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷及保證條料緊靠導(dǎo)料板一側(cè)送進的側(cè)壓裝置，其具體結(jié)構(gòu)形式、特點應(yīng)用見下表。 表5-1 常見導(dǎo)料零件[12] 零件名稱 導(dǎo)料方式 常見類型 應(yīng)用場合 導(dǎo)料板 兩塊導(dǎo)料板分別置于條料的兩側(cè) 整體式 與剛性卸料板配合使用，常用于簡單模和級進模 分開式 與剛性卸料板、彈性卸料均可配合，應(yīng)用較廣 導(dǎo)料銷 兩個導(dǎo)料銷同時使用，且位于條料的一側(cè)，通常前后送料導(dǎo)料銷位于左側(cè)；左右送料位于后側(cè) 固定式 應(yīng)用靈活廣泛，常用于簡單模和復(fù)合模中 活動式 側(cè)壓裝置 常位于一側(cè)的導(dǎo)料板中，以保證條料在送進過程中始終與另一側(cè)的導(dǎo)料板貼合 簧片式 結(jié)構(gòu)簡單，側(cè)壓力小，用于薄料 彈簧式 側(cè)壓力較大，可用于厚料 壓板式 側(cè)壓力大而且均勻，常用于單側(cè)刃的級進模中 本次設(shè)計中選用比較常用的分開式導(dǎo)料板，選用45制造，導(dǎo)向面及上、下表面的表面粗糙度應(yīng)達到Ra1.6 ~ 0.8um。 （二）標(biāo)準(zhǔn)模架 通常所說的模架是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套四個部分組成，一般標(biāo)準(zhǔn)模架不包括模柄。模架是整副模具的骨架，它是連接沖模主要零件的載體。模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模架的上模座和下模座分別與沖壓設(shè)備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精確位置，由導(dǎo)柱，導(dǎo)套的導(dǎo)向來實現(xiàn)。 根據(jù)模架的導(dǎo)向機構(gòu)摩擦性質(zhì)的不同，模架分為滑動和滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱的安裝位置和導(dǎo)柱數(shù)量不同，又分為多種模架形式。沖?；瑒訉?dǎo)向模架有對角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱窄型模架、中間導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱圓形模架、四導(dǎo)柱模架（如下圖所示）；沖模滾動導(dǎo)向模架有對角導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架?；瑒訉?dǎo)向模架的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工、裝配方便，應(yīng)用最廣泛（各類模架的主要特點和應(yīng)用場合見下表）；滾動導(dǎo)向模架在導(dǎo)套內(nèi)鑲有成行的滾珠，導(dǎo)柱通過滾珠與導(dǎo)套實現(xiàn)有微量過盈的無間隙配合，（一般過盈量為0. 01~0. 02mm），因此，這種滾動模架導(dǎo)向精度高，使用壽命長，運動平穩(wěn)。通過分析，工件的排樣圖，利用后側(cè)導(dǎo)柱窄形模架。如下圖的c所示： 圖5-2 常見的模架 Fig. 5-2 common mold frame 本設(shè)計中，根據(jù)分析選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，能夠滿足生產(chǎn)的需要。 （三）模柄及固定零件 模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、銷釘、螺釘?shù)?。這些零件大多有國家準(zhǔn)，設(shè)計時可按國家標(biāo)準(zhǔn)選用。 模柄[13] 作用：將上模固定在壓力機的滑塊上。 要求：模具的壓力中心與模柄中心線重合。 應(yīng)用：常用于1000KN以下的中小型模具上。 類型及應(yīng)用場合： 旋入式：下圖a）所示，通過螺紋與上模座連接，為防止松動，常用防轉(zhuǎn)螺釘緊固。這種模柄裝拆方便，但模柄軸線與上模座的垂直度較差，多用于有導(dǎo)柱的小型沖模。 壓入式：下圖b）所示，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘防轉(zhuǎn)。這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。 凸緣式：下圖c）所示，用3~ 4個螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用H7/js6過渡配合。多用于較大型的模具。 槽型模柄和通用模柄：下圖d）、e）所示，均用于直接固定凸模，也稱為帶模座的模柄，它更換凸模方便，主要用于簡單模。 圖5-4 模柄結(jié)構(gòu) Fig. 5-4 die structure handle 模柄的選用：根據(jù)模具的大小及零件精度等方面的要求，決定采用壓入式的模柄，根據(jù)所選壓力機的模柄孔尺寸確定模柄的直徑為40mm，與模柄孔采用間隙配合H11/dll，模柄長度小于模柄孔深度5~l0mm. （四）模具總裝圖 （五）模具模架的選擇及閉合高度的計算 模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套）組成，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷[14]。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面。上、下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。 上模座：　L/mm=200 下模座：　L/mm＝20016050 導(dǎo)柱：　d/mmL/mm=28200 導(dǎo)套：　d/mmL/mmD/mm=2811042 墊板的厚度定為：10mm 凸模固定板的厚度定為：20 卸料板厚度?。?5mm 橡膠高度：30 模具的閉合高度： H＝221mm 結(jié) 論 到現(xiàn)在，經(jīng)過三個月的畢業(yè)設(shè)計終于可以畫上一個句號了。但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中，從中也學(xué)到了不少知識，尤其是注塑模具設(shè)計方面的。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)專業(yè)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面我對整個畢業(yè)設(shè)計的過程做一下簡單的總結(jié)。 第一，接到任務(wù)以后進行選題。選題是畢業(yè)設(shè)計的開端，選擇恰當(dāng)?shù)摹⒏信d趣的題目，這對于整個畢業(yè)設(shè)計是否能夠順利進行關(guān)系極大。我自己結(jié)合自己今后的工作方向和興趣所在，選取了沖壓模具設(shè)計這一塊。 第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作，好的開端就相當(dāng)于成功了一半。通過到圖書館、網(wǎng)上查找資料，既方便又快捷。特別是通過圖書館的超星圖書搜尋資料，十分方便。這使我在短暫的時間內(nèi)就找到了許多沖壓模具設(shè)計方面的資料。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析設(shè)計題目，對所設(shè)計工件進行了詳細(xì)的工藝分析和工藝方案的確定。 第四，完成工藝分析和方案確定后，便開始進行主要的工藝計算，模架的設(shè)計、導(dǎo)向和卸料機構(gòu)的設(shè)計等 第五，當(dāng)做完上面幾步后，就可以進行主要零部件的計算和設(shè)計了。在設(shè)計主要零部件的時候也遇到了不少問題，如一些尺寸不合理等。當(dāng)主要零件基本確定完后，便開始在電腦上繪制總裝圖，在畫圖的過程中在來不斷發(fā)現(xiàn)問題和修正問題。就這樣不斷的修正和完善，直到所有零部件的最終確定。 第六，完成總裝圖和主要零件圖的繪制。在這個過程中，我又重新溫習(xí)了制圖方面的知識和CAD的使用技巧等。同時，也得到了老師和同學(xué)的指點。 最后，就是完成說明書的撰寫。 本次設(shè)計就這樣一步一步的完成了。在這次設(shè)計中，我也學(xué)到了許多沖壓模具設(shè)計方面的知識，以及查找資料的能力。自己獨立完成一份設(shè)計后的心情是十分自豪的，因為自己從中學(xué)到了知識，同時也提高了自己的動手能力和團結(jié)協(xié)作意識，這對我們今后走上工作崗位是非常重要的。總之，通過這次設(shè)計我得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然本次還不是很完善，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，這將使我終身受益。 參考文獻 [1] 任海東、蘇君. 《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2007 [2] 王麗霞、愈佳芝.《計算機繪圖》.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社2006 [3] 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