遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前言 模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。按所成型的材料的不同，模具可分為金屬模具和非金屬模具。金屬模具又分為： 鑄造 模具（有色金屬 壓鑄 ，鋼鐵鑄造）、和 鍛造 模具等；非金屬模具也分為： 塑料模具 和無機非金屬模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分為：砂型模具，金屬模具，真空模具，石蠟?zāi)＞叩鹊?。其中，隨著高分子塑料的快速發(fā)展，塑料模具與人們的生活密切相關(guān)。塑料模具一般可分為： 注塑成型 模具， 擠塑成型 模具，氣輔成型模具等等 。 沖壓模具，是在冷 沖壓加工 中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓 模具 （俗稱冷沖模）。沖壓，是在室溫下，利用安裝在 壓力機 上的模具對材料施加壓力，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。沖壓模具是 沖壓生產(chǎn) 必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。 沖壓件 的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與 模具設(shè)計 和制造有直接關(guān)系。 模具設(shè)計與制造 技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 本畢業(yè)設(shè)計是設(shè) 計焊片的沖壓模具，涉及毛坯的翻孔、沖孔、切口、彎曲、落料的級進(jìn)模。模具工作過程是采用單側(cè)刃粗定位 , 當(dāng)沖床滑塊下行帶動上模座使模具閉合 , 條料被側(cè)刃凸模和沖孔凸模沖出局部外形以及導(dǎo)正銷孔、零件內(nèi)形孔 , 導(dǎo)正銷起精定位作用 ;翻孔凸模的結(jié)構(gòu)適合小尺寸翻孔，由錐行凸模對毛坯板料進(jìn)行刺孔翻孔一次成型；沖孔凸模沖出零件的兩個耳孔 ; 切口模用于切出工件兩個耳片的外形，以便 此后的彎曲工序正常的工作 ; 彎曲凸模 置于整體凹模中，彎曲凹模置于整體凸模固定板上 ;最后工序為落料，由 落料 凸模最終分離出成品零件。彈力支座級進(jìn)模采用彈 壓 卸料板保證每工步卸料及細(xì)長凸模的保護(hù)。 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 2 1 概述 具歷史及發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化和商品化工作，已具有較高的水平，取得了長足的進(jìn)步。中國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作是從 “ 全國模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會 ”1983 年成立以后開始的。目前中國已有約 2 萬家模具生產(chǎn)單位，模具生產(chǎn)有了很大發(fā)展，組織專家對模具標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定、修訂和審查，共發(fā)布了 90 多項標(biāo)準(zhǔn)，其中沖模標(biāo)準(zhǔn)22 項、塑料模標(biāo)準(zhǔn) 20 余項。這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布、實施，推動了模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，產(chǎn)生了很大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。模 標(biāo)準(zhǔn)件的研究、開發(fā)和生產(chǎn)正在全面深入展開，無論是產(chǎn)品類型、品種、規(guī)格，還是產(chǎn)品的技術(shù)性能和質(zhì)量水平都有明顯的提高。 近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，模具市場的總趨勢是平穩(wěn)向上的。汽車、摩托車行業(yè)是模具的最大市場。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日益廣泛。在今后的市場經(jīng)濟(jì)中模具標(biāo)準(zhǔn)件必將成為一種十分活躍而又高速發(fā)展的產(chǎn)品。從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度看，我國模具工業(yè)必將伴隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的來臨而發(fā)生深刻的變革，模具結(jié)構(gòu)的典型化、零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化的專業(yè)化生產(chǎn)和商品化供應(yīng)，也是今后發(fā)展的必然趨勢。因而深信模具標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)的 發(fā)展前景是非常樂觀而美好的。 但是，必須清醒地看到，目前我國模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用水平還比較低，樂觀地估計不足 30%，與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家 (70相比，尚有較大的差距。每年尚需從國外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件，其費用約占年模具進(jìn)口額的 3國產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、科技開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量等方面，還存在不少問題。諸如，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)混亂，功能元件少且技術(shù)含量低，適用性差；技改力度小、設(shè)備陳舊、工藝落后、專業(yè)化水平低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；專業(yè)人才缺乏，管理跟不上、生產(chǎn)效率低、交貨周期長；生產(chǎn)銷售網(wǎng)點分布不均，經(jīng)營品種 規(guī)格少，供應(yīng)不足；某些單位為了爭奪市場，不講質(zhì)量，以次充好，偽劣商品充斥市場。還有不計成本、盲目降價、擾亂市場的現(xiàn)象，是需要認(rèn)真研究，丞待解決的?？梢姀拈L遠(yuǎn)發(fā)展的角度看，模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件方面之艱巨任務(wù)和美好前景。正如中國模具工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)件委員會提出的模具標(biāo)準(zhǔn)化工作的指導(dǎo)思想：標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)，專業(yè)化是方向，商品化是關(guān)鍵。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 件分析 如圖所示的制件為大批量生產(chǎn)，材料為黃銅帶 料厚度為 圖 1件圖 件工藝性分析 （ 1） 材料分析 材料名稱 :通黃銅 有極為良好的塑性 (是黃銅中最佳者 )和較高的強度 ,可切削加工性能好，易焊接，對一般腐蝕非常安定 ,但易產(chǎn)生腐蝕開裂。為普通黃銅中應(yīng)用最為廣泛的一個品種。 抗拉強度 b( 392伸長率 10 ( )： 13 硬度 ： 105 175服強度： 245性模量： 113構(gòu)分析 ： 零件結(jié)構(gòu)簡單對稱，無尖角，對沖裁加工較為有利。零 件兩端有異形孔，孔的最小尺文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 4 寸為 1足沖裁最小孔徑 t 的要求。另外，經(jīng)計算異形孔距零件外形之間的最小孔邊距為 足沖裁件最小孔邊距 t 的要求。所以，該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。 零件結(jié)構(gòu)簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利。 而零件彎曲半徑 r ，故不會彎裂。另外零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外，所以彎曲時孔不會變形，可以先沖孔后彎曲。 在進(jìn)行直角彎曲時，若彎曲的直邊高度過短，彎曲過程中不能產(chǎn)生足夠的彎矩，將無法保證彎曲件的直邊平直。所以必須使彎曲件的直邊高度 H>2t，最好 H>3t>件的直邊高度達(dá)到了 型孔距離也滿足要求。 （ 2） 精度分析： 零件上有 4 個尺寸標(biāo)注了公差要求，由公差表查得其公差要求都屬 以普通沖壓可以達(dá)到零件的精度要求。對于未注公差尺寸按 度等級查補。 2 沖裁工藝方案的確定 壓工藝方案的確定 沖壓工藝性是指沖裁件在形狀結(jié)構(gòu)上對沖壓的適應(yīng)性在滿足沖裁件使用的前提下，應(yīng)對結(jié)構(gòu)工藝性不好的沖裁件提出修改意見。 （ 1） 沖裁件的形狀 應(yīng)力要求簡單、對稱，有利于材料的合理利用。 （ 2） 沖裁件內(nèi) 形 及外形的轉(zhuǎn)角 處要盡量避免尖角，用圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。 （ 3）為避免制件變形和保證模具強度，孔間距和孔邊距不能過小。 （ 4）盡量避免沖裁件上過窄凸出懸臂和凹槽，否則會降低模具壽命和沖裁件質(zhì)量。 （ 5） 在彎曲或拉深件 上沖孔是，孔邊與直壁之間應(yīng)保持一定距離，以免凸模受水平推力而折斷。 （ 6）沖孔時，孔的尺寸不應(yīng)太小，否則凸模易折斷。 由零件圖和沖壓工藝性分析可知，該零件的基本工序為落料、拉深 翻孔、沖孔、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 切邊、彎曲六道工序。可采用以下兩種方案： 方案一：落料、拉深、切邊、沖孔、翻孔、彎曲六道工序分別采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料沖孔復(fù)合模，拉深 翻孔采用復(fù)合模生產(chǎn)，然后切邊、彎曲分別采用單工序模生產(chǎn)。 方案三： 翻孔 切口 落料 級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案比較： 方案一：需要多個模具進(jìn)行加工，生產(chǎn)率較低， 加工成本高。不適合多工序工件生產(chǎn)。且工件小，加工繁瑣。 方案二：方案二采用復(fù)合模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀較簡單，模具制造并不困難。但由于經(jīng)計算先落料 沖孔 保證沖壓件質(zhì)量，不予才去。 方案三：只采用一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但與方案二比生產(chǎn)的零件精度稍差（該工件要求精度不高）。 綜合比較上述的三種方案，方案三為本零件的最佳加工方案。 具整體結(jié)構(gòu)的確定 工藝分析之后，要確定零件的沖壓工藝方案，就要選 擇沖裁模具的類型及總體結(jié)構(gòu)形式。因此，首先要了解沖裁模具的結(jié)構(gòu)組成與功能。 （ 1） 沖裁模的分類 按工序性質(zhì)分：落料模、沖孔模、切斷模、切邊模等。 按工序組合程度分：單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模等。 按導(dǎo)向方式分：開式模、導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模等。 按專業(yè)化程度分：通用模、專用模、自動模、組合模、簡易模等。 （ 2） 沖裁模的組成 任何一副沖裁模都是由上模和下模兩部分組成。上模一般通過模柄固定在壓力機的滑塊上，并隨滑塊作上、下往復(fù)運動；下模同坐下模座固定在壓力機的工作臺或墊板上。 由沖壓件工藝性分析可知，采用級進(jìn)沖壓，所以模 具類型為級進(jìn)模。 采用對角導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具對角位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 6 引起的模具歪斜。導(dǎo)柱導(dǎo)向可以提高模具壽命和工作質(zhì)量，方便安裝調(diào)整。 該沖件采用的坯料是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置；控制條料的送進(jìn)步距 采用側(cè)刃粗定距 ；用導(dǎo)正銷精定位保證內(nèi)外形相對位置精度。 件方式的選擇 因為該工件料厚 寸較小，所以卸料力也較小，擬選擇彈性卸料、上出件方式。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 3 各工序尺寸和力的 設(shè)計 與計算 樣設(shè)計與計算 在批量生產(chǎn)中，材料費用約占沖壓零件成本的 60%以上，因此材料的經(jīng)濟(jì)利用具有重要意義。合理的排樣可以提高材料的利用率，降低零件成本。衡量排樣經(jīng)濟(jì)利用具有重要意義。合理的排樣可以提高材料的利用率，降低零件成本。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是材料利用率。一個 步 距內(nèi)的材料利用率可用下式計算： 0= 1 0 0 % 1 0 0 % B ( 式中： 材料利用率； F 一個步距 內(nèi)沖裁件的實際面積 , 2 一個步距內(nèi)所用材料面積，包括沖裁件面積與廢料面積 , 2 A 步距（相鄰兩個制件對應(yīng)點之間的距離） , B 條料寬度， 排樣原則： 提高材料利用率 排樣方法應(yīng)使工人操作方便、安全，減輕工人的勞動強度 。 使模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命高。 保證制件質(zhì)量。對于彎曲件的落料，在排樣時還應(yīng)考慮板料的纖維方向。 根據(jù)材料利用程度，排樣方法分為有廢料、少廢料、無廢料 3 種。 根據(jù)制件在條料上的布置形式，分為直排、斜排、對排、混合排、多排等形式。 (1) 有廢料排樣法 有廢料排樣留有搭邊，所以制件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率降低。有廢料排樣法常用語制件形狀復(fù)雜，尺寸精度要求較高的零件。 (2) 少廢料排樣法 少廢料排樣的材料利用率有所提高。少廢料排樣法常用于某些 尺寸要求不太高的零件。 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 8 (3) 無廢料排樣法 無廢料排樣就是無工藝搭邊的排樣，制件有切斷供需獲得。這種排樣方法，材料利用率最高，用于尺寸要求不高的零件，它對制件形狀結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格。 采用少、無廢料排樣時，材料利用率高，模具結(jié)構(gòu)簡單，降低了沖裁力。但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，沖裁件公差等級較低。同時，因模具單邊受力，會加劇模具的磨損 ，降低模具壽命。 分析工件的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，選擇有廢料直排形式。 零件 展開圖 如圖所示 圖 3 件展開圖 查 沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2邊值取 a = 1 . 2 1 . 8 = 2 . 1 6 m m 1a = 1 . 5 1 . 2 = 1 . 8 m m a 0 . 7 5 a = 0 . 7 5 2 . 1 6 = 1 . 6 2 m m 由經(jīng)驗算法求彎曲件的展開尺寸 12= l + l + r + x （ ） （ 式中： 坯料展開總長度， （ ； 中性層曲率半徑， ( 彎曲中心角， (° )； X 中性層位移系數(shù)，見沖壓工藝與模具設(shè)計表 3 算得 ：1 = 1 2 4 0 . 5 1 6 . 5l m m 2 0 . 2 5 1 1 . 7 5 3l m m 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 906 . 5 3 ( 1 0 . 3 8 0 . 5 )180 m a x 2 2 2 . 7 4zl l m m 即為工件展開尺寸 條料寬度 2 2 . 7 4 2 . 1 6 1 . 6 2 1 . 8 2 8 . 3 2B m m 步距 5 1 . 8 6 . 8A m m 計算求得沖裁件面積 28 0 F 材料利用率：一個步距的材料利用率 1 0 0 % 4 2 % 排樣圖如圖所示： 圖 3樣圖 算沖壓力 沖壓力是選擇沖壓設(shè)備的重要依據(jù)，也是設(shè)計模具所必須的數(shù)據(jù)。在沖壓過程中，沖壓力是沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱 。 該模具采用級進(jìn)模，擬選擇彈性 卸料，上出件結(jié)構(gòu) 。 沖壓力： 沖裁力 的計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模切入材料的深度而變化的。 沖裁力 求得沖裁件周長 L 為 6 . 8 1 . 8 2 ( 2 2 1 ) 8 0 2 1 . 5 4 1 2 4 . 5 2L m m 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 10 1 2 4 . 5 2 0 . 5 3 0 0 1 8 6 7 8 t N 沖 ( 式中： L 沖裁周邊總長， t 材料厚度， b 材料抗拉強度， 圖 3裁力周長計算 卸料力 板料經(jīng)沖裁后，從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力。 0 . 0 6 1 8 6 7 8 1 1 2 0 . 6 8F K F N 卸 卸 沖 （ 式中： 卸料力系數(shù) 查沖壓工藝與模具設(shè)計 表 2 =推， 頂 推件力 板料從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推件力。 3 0 . 0 9 1 8 6 7 8 3 3 6 2 . 0 4F n K F N 推 推 沖 （ 式中： 推件力系數(shù) n 積聚在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量（ /n h t ）； h 為直壁刃口部分的高， t 為材料的厚度， 頂件力 板料從凹模內(nèi)向上頂出制件所需的力，稱為頂件力。 = = 0 . 0 9 1 8 6 7 8 = 1 6 8 1 . 0 2F K F N頂 頂 沖 （ 式中： 頂件力系數(shù) 彎曲力， U 型件彎曲力的經(jīng)驗公式 20 . 7= = 2 6 5 . 4 自（ 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 式中： 自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力， N； B 彎曲件的寬度， r 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑， t 彎曲件的材料厚度， b 材料的抗拉強度， K 安全系數(shù)，一般取 K= 翻孔力， = 1 . 1 ( D - d ) 翻（ 式中：s 材料屈服強度， t 材料厚度， 1 . 1 0 . 5 1 0 0 3 . 3 5 7 0 . 2 翻 沖壓工藝總力： + + + + +F F F F F F F翻 頂沖 卸 推 彎= 1 8 6 7 8 + 1 1 2 0 . 6 8 + 3 3 6 2 . 0 4 + 1 6 8 1 . 0 2 + 1 5 9 . 2 5 + 5 7 0 . 2 = 2 5 5 7 1 . 2 N 為保證沖裁力足夠，一般沖裁、彎曲時壓力機的噸位應(yīng)比計算得沖壓力大 30%左右，拉深時壓力機的噸位應(yīng)比計算出的拉深力大 60%100%。 故 1 . 3 3 3 2 4 2 . 5 6 根據(jù)計算結(jié)果，擬 選用標(biāo)稱壓力為 160壓力機 。 算模具壓力中心 計算壓力中心時，先運用 出凸模刃口圖，如圖所示。在圖中將 標(biāo)系建立在圖示的對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成 17，共 7 組圖形，圖中尺寸直接標(biāo)注得到用解析法切得該模具的壓力中心 O 點的坐標(biāo)（ （模具壓力中心相關(guān)計算詳見表） 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 12 圖 3力中心計算 表 3力中心數(shù)據(jù)表 本圖形長度 L/基本要素壓力中心 x y 1=0 0 2 7L 3 4 34 0 5 6 3 7 7 1 3 . 6 8 2 . 1 6 2 7 . 2 1 4 . 2 8 3 4 7 . 8 5 4 0 . 8 6 . 8 3 9 . 9 1 . 8 4 3 . 3 1 7 . 5 31 3 . 6 2 7 . 2 3 4 4 0 . 8 3 9 . 9 4 3 . 3x 0 1 9 . 2 5 0 7 0 8 2 . 1 6 0 1 4 . 2 8 0 7 . 8 5 0 6 . 8 1 3 1 . 8 1 3 . 9 0 . 8 21 9 . 2 5 7 8 2 . 1 6 1 4 . 2 8 7 . 8 5 6 . 8 1 . 8y 算凸凹模 工作 部分尺寸 并確定其制造公差 采用分開加工法計算凸凹模刃口尺寸及公差。適宜采用線切割機床加工凸模、凹模、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 凸模固定板及卸料板。 查表 2壓模具出事雙面間隙推薦值，。工作零件刃口尺寸計算 如下 沖孔 尺寸 3寸轉(zhuǎn)換為 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 3 0 . 5 0 . 2 5 ) 3 . 1 2 5d x 0 . 0 2 0 . 0 2m i n 0 0 0( ) ( 3 . 1 2 5 0 . 0 2 5 ) 3 . 1 5d Z 尺寸 1寸轉(zhuǎn)換為 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 1 0 . 5 0 . 2 5 ) 1 . 1 2 5d x 0 . 0 2 0 . 0 2m i n 0 0 0( ) ( 1 . 1 2 5 0 . 0 2 5 ) 1 . 1 5d Z 切口 尺寸 寸轉(zhuǎn)換為 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 3 . 5 0 . 5 0 . 3 ) 3 . 3 5 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 3 . 3 5 0 . 0 2 5 ) 3 . 3 2 5 Z 尺寸 寸轉(zhuǎn)換為 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 2 2 . 7 4 0 . 5 0 . 5 2 ) 2 2 . 4 8 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 2 2 . 4 8 0 . 0 2 5 ) 2 2 . 4 5 5 Z 尺寸 寸轉(zhuǎn)換為 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 2 3 . 7 4 0 . 5 0 . 5 2 ) 2 4d x 0 . 0 2 0 . 0 2m i n 0 0 0( ) ( 2 4 0 . 0 2 5 ) 2 4 . 0 2 5d Z 尺寸 9寸轉(zhuǎn)換為 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 9 0 . 5 0 . 3 6 ) 8 . 8 2 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 8 . 8 2 0 . 0 2 5 ) 8 . 7 9 5 Z 落料 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 14 尺寸 5寸轉(zhuǎn)換為 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 5 0 . 5 0 . 3 ) 4 . 8 5 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 4 . 8 5 0 . 0 2 5 ) 4 . 8 2 5 Z 尺寸 寸轉(zhuǎn)換為 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 3 . 5 0 . 5 0 . 3 ) 3 . 3 5 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 3 . 3 5 0 . 0 2 5 ) 3 . 3 2 5 Z 尺寸 6寸轉(zhuǎn)換為 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 5 . 8 5 0 . 0 2 5 ) 5 . 8 2 5 Z 校核m a x m i Z ，即 0 0 0 5 0 5 ，不滿足間隙公差條件，只有縮小，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，此時可取 m a x m i nm a x m i 4 ( ) 0 . 4 0 . 0 1 0 . 0 0 40 . 6 ( ) 0 . 6 0 . 0 1 0 . 0 0 6 m m m 彎曲 參考教材 145 頁，由于彎曲件的相對半徑 / 1 / 0 . 5 2 5 8 ，且不小于表 3則凸模的圓角半徑取彎曲件的圓角半徑 1r 。 在生產(chǎn)中，凹模圓角半徑 常根據(jù)材料厚度選取，工件材料厚度 mm ，(3 6)，取 42dr t 查教材表 30 3h 凹模間隙：彎曲 U 形件時，應(yīng)當(dāng)合理確定凸、凹模間隙值。間隙過小會使彎曲件直邊料厚減薄或出現(xiàn)劃痕，同時還會降低凹模壽命，增大彎曲力；間隙過大，則回彈增大，從而降低了彎曲件的精度。在生產(chǎn)中， U 形件的彎曲模的凸、凹模單邊間 隙一般按公式（有色金屬）確定：m i n 0 . 5 0 . 0 5 0 . 5 0 . 5 2 5Z t c t m m 。 U 形件彎曲凸凹模橫向尺寸及公差：彎曲件為雙向?qū)ΨQ偏差 凸模尺寸： 0 0 00 . 0 1 8 0 . 0 1 8( 0 . 5 ) ( 8 0 . 5 0 . 9 ) 8 . 4 5 m m 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 凹模尺寸： 0 . 0 3 0 . 0 30 0 0( 2 ) ( 8 . 4 5 2 0 . 5 2 5 ) 9 . 5 Z m m 翻孔 根據(jù) 12 ( ) 0 . 4 3 0 . 7 2H D d r t 求120l i m 0 . 4 3 0 . 7 2 2 . 2 9 r t m m 2 2 2 2 23 . 5 2 . 5 3 . 52 2 2 2 ( ) ( ) 0 . 7 9 3 . 7 2 ( ) ( ) 3xV m m ,求得 3.x 設(shè)加工 的凸、凹模尺寸分別采用 則凸模尺寸為 ，凹模尺寸為 整理出沖孔、切口、落料各凸凹模刃口尺寸如下表 表 3作零件刃口尺寸數(shù)據(jù) of 沖孔 3模： 凹模： 1模： 凹模： 切口 模： 凹模： 模： 凹模： 模 ： 凹模： 9模： 凹模： 落料 5模： 凹模： 模： 凹模： 6模： 彎曲 凸模尺寸： 0 0 88 pL m m 凹模尺寸： 0 09 m m 翻孔 凸模尺寸為 0 凹模尺寸為 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 16 圖 3孔凸模 翻孔凸模 彎曲凹模 圖 3別是落料凸模、切口凸模 of 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 3別是彎曲凸模、切口凹模 料彈簧的設(shè)計 選用彈簧個數(shù)為 4 個，則每個彈簧的預(yù)壓力為 / 1 1 2 0 . 6 8 / 4 2 8 0 . 1 7 n m m 卸 粗選彈簧規(guī)格，按 2 2 2 8 0 . 1 7 5 6 0 . 3 4 查標(biāo)準(zhǔn) 選彈簧規(guī)格為20 3 . 5 1 8 5 0d D h m m m m m m 5 5 7 , 1 6 . 2 h m m 計算所選彈簧預(yù)壓量 校核所選彈簧是否合格，卸料板工作行程 0 . 5 1 1 . 5xh m m 取凹模刃口磨量 4mh 則彈簧工作時的總壓縮量為 9 1 . 5 4 1 4 . 5y x mh h h h m m 因為因此所選彈簧合格 所選彈簧的主要參數(shù)為 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 18 表 3簧主要參數(shù) 2 18D 557 0 50h 537L 彈簧的標(biāo)記為： 8 50 彈簧的安裝高度為：0 5 0 9 4 1h h m m 。 作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模 0 . 3 4 7 . 6 1 4 . 2 8 ( 1 5 ) , 2 0 m m(1 . 5 2 ) 2 2 . 5 3 0 , 2 6 m 2 c = 4 7 . 6 + 2 2 6 = 9 9 . 6 m b + 2 c = 2 8 . 3 2 + 2 2 6 8 0 . 3 2 m mb m m m 厚 H=K 取凹 模 壁 厚 取凹 模 長 度 寬 度 取標(biāo)準(zhǔn)后凹模尺寸，長 寬 高 =140 80 20 導(dǎo)料板 查表 2取導(dǎo)料板厚度 H （插值法） 卸料板 該模具選用 T 型卸料板，凸臺高度 4 . 5 0 . 5 0 . 3 0 . 5 4 . 1 5h H t k m m 卸料板厚度 =12h 墊板厚度 4板 140804 凸模固定板： 14080118 各凸模 長度： 結(jié)合工件外形并考慮加工，采用線切割機床加工，凸?？傞L L 可參考公式12L h h t h （彈壓卸料裝置） （ 式中： L 凸模長度， 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 1h 凸模固定板厚度， 2h 卸料板厚度， t 材料厚度， h 附加長度， 括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度 模固定板與卸料板之間的安全距離等。 并考慮橡膠安裝高度進(jìn)行計算： 沖孔凸模 1 8 1 2 0 . 5 4 1 2 7 3 . 5L m m 孔切口凸模 = 1 8 + 1 2 + 0 . 5 + 4 1 + 8 . 7 = 8 0 . 2L m t m m ， 1pr r 位零件的設(shè)計 導(dǎo)料板的設(shè)計 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 表 2這樣就可確定導(dǎo)料板的寬度；導(dǎo)料板的厚度按表 2擇。導(dǎo)料板材料為 45鋼， 熱處理硬度為 4045螺釘和銷釘固定在凹模上。 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 20 圖 3料板 正銷的設(shè)計 ： 用工件上直徑 翻孔作為導(dǎo)正孔，導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)如圖所示，導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成，考慮料厚 裝配后卸料板下平面超出凹模斷面 7以導(dǎo)正銷高出凹模端面直線部分長度為 圖 3正銷 寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 料零件的設(shè)計 （ 1）卸料板的設(shè)計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，選用 T 形卸料板，凸臺高度 4 . 5 0 . 5 0 . 3 0 . 5 4 . 1 5h H t k m m （ 式中 H 導(dǎo)尺厚度（ t 材料厚度（ K 系數(shù)，薄料取 料（ t>1 厚度查實用模具設(shè)計與制造手冊 89 頁表 2料板厚度得 12料板采用45 鋼制造，淬火硬度為 4045用線切割機床加工。 圖 3料板 2）卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置 4 個卸料螺釘，公稱直徑為 8紋部分為 66M 。卸料螺釘尾部留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面 誤差是可以在螺釘與卸料板制件安裝墊片來調(diào)整。 卸料螺釘選用的計算過程： 12，使用墊板時 a =墊板厚度，求得 1 8d 查閱實用模具設(shè)計與制造手冊 89 頁表 2料螺釘孔的尺寸，選用型號 8d ， 2 ， 12D ， 1 6h 。 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 22 圖 3料螺釘 架及其他零部件設(shè)計 以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。（查模具設(shè)計與制造簡明手冊 231 頁 ） 得到上模座厚度 30模座厚度 35合高度 140170 該模具閉合高度： 2H H H L H H h 閉 墊上 模 下 模 （ =30+4+0+ 62中： L 凹模長度， H 凹模厚度， 2h 凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 4 選擇壓力機型號 選擇開式可傾雙柱壓力機 滿足使用要求，其參數(shù)如下表所示 表 5力機參數(shù) 稱力（ 160 公稱力行程（ 2 滑塊行程（ 70 行程次數(shù)（ 125 最大裝模高度（ 170 裝模高度調(diào)節(jié)量（ 40 滑塊中心至機身距離（ 170 工作臺尺寸 ，前后 左右（ 320 480 工作臺孔尺寸， 直徑 前后 左右（ 2 1 0 1 6 0 2 4 0 工作臺板厚度（ 60 滑塊底面尺寸，前后 左右（ 180 200 模柄孔尺寸，直徑 深度（ 40 60 機身最大可傾角度（°） 35 立柱間的間距（ 220 電動機 型號 率 形尺寸，長 寬 高（ 1150 900 1910 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 24 5 模具經(jīng)濟(jì)性分析 模具的經(jīng)濟(jì)性涉及到成本的高低供應(yīng)是否充分，加工過程是否復(fù)雜、成品率的高低以及同一產(chǎn)品中使用金屬或鋼材型號的多少等。在我國當(dāng)前情況下，考慮以鐵代鋼和以鑄代鍛還是符合經(jīng)濟(jì)性要求的，故選擇一般碳鋼和鑄鐵能滿足要求的，就不要選用合金鋼。對一些只要求表面性能高的零件，可選用廉價鋼種，然后進(jìn)行表面強化處理來達(dá)到。另外，在考慮材料經(jīng)濟(jì)性時，切記不宜單純以單價來比較材料的好壞，而應(yīng)以綜合效益來評價材料的經(jīng)濟(jì)性高低。 冷沖壓的優(yōu)點很多，冷沖壓也稱板料沖壓，是塑 性加工的一種基本方法。冷沖壓有許多優(yōu)點，技術(shù)上 造出的零件重量輕、剛度好、精度高。由于在沖壓過程中材料的表面不受破壞，使得制件的表面質(zhì)量較好，外觀光滑美觀。并且經(jīng)過塑性變形后，金屬內(nèi)部的組織得到改善，機械強度有所提高。 次工序即可完成由其他加工方法所不能或難以制造完成的較復(fù)雜形狀零件的加工。 能保證零件尺寸的均一性和互換性。不需進(jìn)一步的機械加工即可滿足一般的裝配和使用要求。 同樣，在經(jīng)濟(jì)上更有其它加工方式不能比擬的優(yōu)勢 ： 大量節(jié)約金屬材料，可以實現(xiàn)少切屑和無切屑的加工方法。材料利用率一般可達(dá) 75%因而制件成本相應(yīng)的比較低。 壓時可不需加熱，也不像切削加工那樣將金屬切成碎屑而需要消耗很大的能量。 一分鐘一臺沖壓設(shè)備可以生產(chǎn)零件從幾件到幾十件。目前的高速沖床生產(chǎn)率則沒分鐘高達(dá)數(shù)百件甚至一千件以上。 此套模具材料多采用碳鋼和鑄鐵，碳鋼和碳鋼為工業(yè)廣泛應(yīng)用材料，性能優(yōu)秀且成本不高，因此此套模具有很好的經(jīng)濟(jì)性。 適用于大批量生產(chǎn)，效率高，可滿足工藝性。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 6 結(jié)論 本文設(shè)計了一套包含翻孔、沖孔、切口、彎曲、落料工序的級進(jìn)模，經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，采用翻孔、沖孔、切口、彎曲、落料工序，通過沖裁力等計算，確定壓力機的型號。再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計的模具。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(dá)出來。 工作過程 ： 圖 4配圖 2、 15、 22345； 678910111213、 20、 27416171819202324 25 卸料螺釘； 26如圖所示為本設(shè)計裝配圖，條料采用矩形側(cè)刃粗定位，條料自右向左送入模具。該模文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 26 具工作過程為：在壓力機的作用下上模下行，條料經(jīng)過級進(jìn)模內(nèi) 5 個工序分別完成翻孔、沖孔、切口、彎曲、落料。在第 2 道工序沖孔同時采用導(dǎo)正銷導(dǎo)正。每道工序完成時進(jìn)行下一道工序前，開 模同時，彈頂裝置頂桿將凹模中條料頂出。最后一道落料工序直接將工件從條料切斷。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 致 謝 首先感謝母校，是她給我一個難得的學(xué)習(xí)機會，讓我在即將畢業(yè)之際學(xué)到了很多知識，經(jīng)過這幾個月的緊張的畢業(yè)設(shè)計，使我在理論和動手能力上都有了進(jìn)一步的提高。 我的畢業(yè)設(shè)計主要在馬修泉老師指導(dǎo)下 ,讓我對所學(xué)的知識進(jìn)行系統(tǒng)性的復(fù)習(xí) ,并根據(jù)設(shè)計要求查閱有關(guān)資料。在設(shè)計過程中受到馬老師無微不至的關(guān)心與耐心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計得以順利的進(jìn)展。在馬老師幫助下我解決了很多以前解決不了的問題 ,在此我 向您表示衷心的感謝！同時也要感謝各位老師和同學(xué)，是你們讓我的學(xué)習(xí)和生活充滿樂趣，感謝你們！謝謝 ! 作為一名即將完成學(xué)業(yè)，離開學(xué)校生活的我，我要感謝母校，是她給我創(chuàng)造了一個學(xué)習(xí)的機會，創(chuàng)造了美好的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，讓我在這里學(xué)到了很多知識；感謝各位老師，是他們傳授給我的知識；感謝各位同學(xué)和朋友，是他們讓我的學(xué)習(xí)和生活充滿樂趣，感謝你們！ 經(jīng)過這次設(shè)計，提高了我很多的能力，比如實驗水平、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等。在這期間凝結(jié)了很多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè) 計。 在設(shè)計期間 馬 老師幫助我收集文獻(xiàn)資料 ，理清 設(shè)計思路，指導(dǎo)實驗方法，提出有效的改進(jìn)方案。導(dǎo)師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?教 風(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神使我受益終生。 由于本人的基礎(chǔ)知識和設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教，讓我避免在未來的學(xué)習(xí)、工作中犯同樣的錯誤，本人將萬分感謝。 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 28 參考文獻(xiàn) 1 張華 . 沖壓工藝與模具設(shè)計 M 清華 大學(xué) 出版社 ,2 王樹勛 . 模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊 M 華南理 工大 學(xué)出版 社 ,3 許發(fā)樾 . 實用模具設(shè)計與制造 M 機 械工 業(yè) 出版 社 ， 4 中國模具設(shè)計大典 M技 術(shù)出版 社 ,2003 5 楊占堯 .機械圖學(xué) M：東 北大 學(xué)出版 社 ， 6 韓正銅 . 機械精度設(shè)計與檢測 M 中國礦業(yè)大學(xué) 出版社 ,7 黃義俊 . 模具專業(yè)英語 M清華大學(xué)出版社， 8 邱永成 . 多工位級進(jìn)模設(shè)計 M . 北京 :國防工業(yè)出版社 ,1987. 9 田嘉生 . 沖模設(shè)計基礎(chǔ) M . 北京 :航空工業(yè)出版社 ,1994. 10 許樹勤，王文平 M版 北京大學(xué)出版社 ,2005. 11 王孝培 . 沖壓手冊 K . 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1998. 12o,1955 13 978. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 附錄 A 沖壓中多工件的最佳排樣 摘要 ： 在沖壓生產(chǎn)中，生產(chǎn)成本受材料利用率影響最大 ，材料支出占整個生產(chǎn)成本的75%。本文將介紹一種新的計算方法用于實現(xiàn)雙工件在沖壓排樣設(shè)計中的最佳規(guī)劃方法，以便提高材料利用率。這種計算方法可以預(yù)示在帶料中結(jié)構(gòu)廢料的位置及形狀，以及工藝廢料的位置和最佳寬度。例如將兩個相同的工件中的其中一個旋轉(zhuǎn) 180°, 或是將兩個不同的工件嵌套在一起。這種計算方法適合與沖模設(shè)計 統(tǒng)結(jié)合使用。 關(guān)鍵字： 沖壓，模具設(shè)計，最佳化，材料利用率，明可夫斯基和，設(shè)計工具 緒論 在沖壓生產(chǎn)中，能夠快速生產(chǎn)不同復(fù)雜程度的薄片金屬零件，特別是在大產(chǎn)量的情況下，能夠高強度生產(chǎn)。生產(chǎn)過程效 率高，其中材料成本占據(jù)整個沖壓生產(chǎn)成本的 75% 1。但材料不能被完全利用到零件上，因為零件不規(guī)則的外形必須被包含在帶料內(nèi)。沖壓生產(chǎn)的排樣設(shè)計直接決定廢料的大小。很明顯，使用最理想的排樣設(shè)計對于提高公司的競爭力是至關(guān)重要的。 前期工作 曾經(jīng) , 帶料排樣設(shè)計問題需要通過手工來解決。例如 , 通過紙板模擬沖裁來獲取一個好的排樣方法。通過計算機介紹的設(shè)計過程所得出的步驟。也許首先要做出適合工件的矩形，然后將矩形順序排放在帶料上 2。這種方法適合不相互重疊的矩形 3、拉深多邊形4, 5、已知相互關(guān)聯(lián)的外形 6。這種原理的方法具有一定局限性，盡管如此，在這種具有局限性下的設(shè)計中所產(chǎn)生較多的工藝廢料不能被避免，這些額外損失的材料導(dǎo)致了設(shè)計方案無法達(dá)到最佳化。 增量旋轉(zhuǎn)法是一種流行的排樣設(shè)計方法 616。具體實現(xiàn)方法為，將零件旋轉(zhuǎn)一定的角度，例如 2° ， 7，在設(shè)計中決定零件傾斜程度和帶料寬度以及合適的材料利用率。在不斷重復(fù)這些步驟以后工件旋轉(zhuǎn)量達(dá)到 180º (由于對稱 )，然后從中選出最佳排樣方法。這種方法的缺點是，在一般情況下，最佳材料定位將降低旋轉(zhuǎn)增量同時不能被找到。盡管差別很小，但在大批量生產(chǎn)中 每個零件所浪費的材料會累計進(jìn)而導(dǎo)致較多材料損失。 梅塔 括模擬退火 11, 12和初步設(shè)計 13。當(dāng)解決較復(fù)雜設(shè)計問題時 (也就是在 2D 平面上將較多不同零件嵌套在一起 )，它不能保證最佳排樣方法，但是可以根據(jù)獲得的計算結(jié)果進(jìn)而總結(jié)為一個較好的解決方法。 文虹蘇 ：彈力支座模具設(shè)計 30 開發(fā)出一種在設(shè)計過程 15中確定單一零件在帶料上的布局以及帶料的寬度的確定14的精確的最佳的計算方法。這些計算方法基于建筑幾何學(xué)中一個外形從另外一個上 發(fā)展 出來。相似的理論在這個學(xué)科中基于一個名叫 無適合多邊形 ， 障礙空間 和 明可夫斯基和 創(chuàng)建。從根本上來講， 它僅是一種解決位置關(guān)系的方法，這樣的外形有缺陷，但不會重疊。通過這種方法的應(yīng)用 (本文中，特殊的譯文是指明可夫斯基和 )， 能夠創(chuàng)建一種全球化的最佳的具有高效率的排樣布局的計算方法。 對于排樣設(shè)計中零件間布局的特殊問題則根據(jù)問題報告采用增加旋轉(zhuǎn)計算方法 7, 16和模擬退火 11， 但是迄今為止并沒有能夠被實際應(yīng)用的精確的計算方法。在下文中，將簡要介紹明可夫斯基和，以及它在帶料排樣設(shè)計中的應(yīng)用，和它在成對零件間嵌套問題的延伸的描述。 明可夫斯基和 零件的外形被近似嵌套在每個多邊形的 n 個頂點上，在 向上有限連續(xù)。隨著頂點數(shù)量的增加零件邊上的彎曲刃口能夠近似的得到任意想要達(dá)到的精確度。例如兩個多邊形， A 和 B， 明可夫斯基和詳細(xì)說明了 A 和 B 上每一個頂點的總和。 (1) 表面上看 , 令人聯(lián)想到這種方法中的零件 A 成長于 零件 B，或是變化后的零件 B (也就是零件 B 旋轉(zhuǎn) 180°) ，零件 A 周圍和接著零件 B 周圍參考點所連接而成的軌跡。例如，圖 1 所示零件 A。如果基于其中一個參考頂點 (0， 0)，將旋轉(zhuǎn) 180° 后的零件 A (也就是 A)圍繞著零件 A， A 上的參考點以粗線描述出圖 2 中所示輪廓。 這個輪廓即是麥克馬斯特和 。麥克馬斯特和計算所用的方法能夠被創(chuàng)建在計算出的幾何圖形中如17， 18。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 （圖 1） 示例零件 A 被嵌套 （圖 2） 示例零件（虛線）在麥克馬斯特和 (粗線 )中。 這個方法的意義在于