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1 沖壓變形 沖壓變形工藝可完成多種工序 其基本工序可分為分離工序和變形工序兩 大類 分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工藝方法 主要有落料 沖孔 切邊 剖切 修整等 其中有以沖孔 落料應(yīng)用最廣 變形工序是使坯 料的一部分相對另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工藝方法 主要有拉深 彎曲 局部成形 脹形 翻邊 縮徑 校形 旋壓等 從本質(zhì)上看 沖壓成形就是毛坯的變形區(qū)在外力的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的塑性 變形 所以變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)和變形性質(zhì)是決定沖壓成形性質(zhì)的基本因素 因 此 根據(jù)變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)進(jìn)行的沖壓成形分類 可以把成形性質(zhì)相 同的成形方法概括成同一個(gè)類型并進(jìn)行系統(tǒng)化的研究 絕大多數(shù)沖壓成形時(shí)毛坯變形區(qū)均處于平面應(yīng)力狀態(tài) 通常認(rèn)為在板材表面上 不受外力的作用 即使有外力作用 其數(shù)值也是較小的 所以可以認(rèn)為垂直于 板面方向的應(yīng)力為零 使板材毛坯產(chǎn)生塑性變形的是作用于板面方向上相互垂 直的兩個(gè)主應(yīng)力 由于板厚較小 通常都近似地認(rèn)為這兩個(gè)主應(yīng)力在厚度方向 上是均勻分布的 基于這樣的分析 可以把各種形式?jīng)_壓成形中的毛坯變形區(qū) 的受力狀態(tài)與變形特點(diǎn) 在平面應(yīng)力的應(yīng)力坐標(biāo)系中 沖壓應(yīng)力圖 與相應(yīng)的兩 向應(yīng)變坐標(biāo)系中 沖壓應(yīng)變圖 以應(yīng)力與 應(yīng)變坐標(biāo)決定的位置來表示 也就是說 沖壓 應(yīng)力圖與沖壓應(yīng)變圖中的不同位置都代表著不同的受力情況與變形特點(diǎn) 1 沖壓毛坯變形區(qū)受兩向拉應(yīng)力作用時(shí) 可以分為兩種情況 即 0 t 0 和 0 t 0 再這兩種情況下 絕對值最大的應(yīng)力都是拉應(yīng)力 以下 對這兩種情況進(jìn)行分析 1 當(dāng) 0且 t 0時(shí) 安全量理論可以寫出如下應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系式 1 1 m m t t m k 式中 t 分 別 是 軸對稱沖壓 成 形時(shí) 的 徑向 主 應(yīng)變 切向主 應(yīng) 變 和厚度方向上的主 應(yīng)變 t 分 別 是 軸對稱沖壓 成 形時(shí) 的 徑向 主 應(yīng) 力 切向主 應(yīng) 力和厚度 方向上的主 應(yīng) 力 m 平均 應(yīng) 力 m t 3 k 常數(shù) 在平面 應(yīng) 力 狀態(tài) 式 1 1 具有如下形式 3 2 3 2 t 3 t t k 1 2 因?yàn)?0 所以必定有 2 0 與 0 這個(gè)結(jié) 果表明 在 兩向 2 拉應(yīng) 力的平面 應(yīng) 力 狀態(tài)時(shí) 如果 絕對 值 最大 拉應(yīng) 力是 則在這個(gè)方向上的主 應(yīng)變一定是正應(yīng)變 即是伸長變形 又因?yàn)?0 所以必定有 t 0 與 t2 時(shí) 0 當(dāng) 0 的變化范圍是 0 在雙向等拉力狀態(tài)時(shí) 有 式 1 2 得 0 及 t 0 且 t 0 時(shí) 有式 1 2 可知 因?yàn)?0 所以 1 定有 2 0 與 0 這個(gè)結(jié)果表明 對于兩向拉應(yīng)力的平面應(yīng)力狀 態(tài) 當(dāng) 的絕對值最大時(shí) 則在這個(gè)方向上的應(yīng)變一定時(shí)正的 即一定是 伸長變形 又因?yàn)?0 所以必定有 t 0 與 t 0 當(dāng) 0 的變化范圍是 0 當(dāng) 時(shí) 0 也就是 在 雙向等拉 力 狀態(tài)下 在 兩個(gè)拉應(yīng) 力方向 上產(chǎn) 生 數(shù) 值相同的伸 長變形 在受 單 向拉應(yīng) 力 狀態(tài)時(shí) 當(dāng) 0 時(shí) 2 也就是說 在受 單向拉應(yīng) 力 狀態(tài) 下 其 變形 性 質(zhì) 與一般的 簡單 拉伸是完全一 樣 的 這種變形與受力情況 處于沖壓應(yīng)變圖中的 AOC 范圍內(nèi) 見圖 1 1 而 在沖壓應(yīng)力圖中則處于 AOH 范圍內(nèi) 見圖 1 2 上述兩種沖壓情況 僅在最大應(yīng)力的方向上不同 而兩個(gè)應(yīng)力的性質(zhì)以及 它們引起的變形都是一樣的 因此 對于各向同性的均質(zhì)材料 這兩種變形是 完全相同的 1 沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用 這種變形也分兩種情況分析 即 t 0 和 0 t 0 1 當(dāng) 0 且 t 0 時(shí) 有式 1 2 可知 因 為 0 一定有 2 0 與 0 這個(gè)結(jié) 果表明 在 兩向壓應(yīng) 力的平面 應(yīng) 力 狀態(tài)時(shí) 如果 3 絕對 值最大 拉應(yīng) 力是 0 則在這個(gè)方向上的主應(yīng)變一定是負(fù)應(yīng)變 即是壓 縮變形 又因?yàn)?0 與 t 0 即在板料厚度方 向上的 應(yīng)變 是正的 板料增厚 在 方向上的變形取決于 與 的數(shù)值 當(dāng) 2 時(shí) 0 當(dāng) 2 時(shí) 0 當(dāng) 0 這時(shí) 的變化范圍是 與 0 之間 當(dāng) 時(shí) 是雙向等 壓 力狀態(tài) 時(shí) 故有 0 當(dāng) 0 時(shí) 是受 單 向 壓應(yīng) 力 狀態(tài) 所以 2 這種變形情況處于沖壓應(yīng)變圖中的 EOG 范圍內(nèi) 見圖 1 1 而在沖壓應(yīng)力圖 中則處于 COD 范圍內(nèi) 見圖 1 2 2 當(dāng) 0 且 t 0 時(shí) 有式 1 2 可知 因?yàn)?0 所以 一定有 2 0 與 0 這個(gè)結(jié)果表明 對于兩向 壓 應(yīng)力的平面應(yīng)力狀 態(tài) 如果絕對值最大是 則在這個(gè)方向上的應(yīng)變一定時(shí)負(fù)的 即一定是壓 縮變形 又因?yàn)?0 與 t 0 即在板料厚度方 向上的 應(yīng)變 是正的 即 為壓縮變形 板厚增大 在 方向上的變形取決于 與 的數(shù)值 當(dāng) 2 時(shí) 0 當(dāng) 2 0 當(dāng) 0 這時(shí) 的數(shù)值只能在 0 之間變化 當(dāng) 時(shí) 是 雙向 等壓力狀態(tài) 所以 0 這種變形與受力情況 處于沖壓應(yīng)變圖中的 GOL 范圍內(nèi) 見圖 1 1 而在沖壓應(yīng)力圖中則處于 DOE 范圍內(nèi) 見圖 1 2 1 沖壓毛坯變形區(qū)受兩個(gè)異號(hào)應(yīng)力的作用 而且拉應(yīng)力的絕對值大于壓應(yīng) 力的絕對 值 這種變形共有兩種情況 分別作如下分析 1 當(dāng) 0 時(shí) 由式 1 2 可知 因 為 0 所以一定 有 2 0 及 0 這個(gè)結(jié) 果表明 在異 號(hào) 的 平面 應(yīng) 力 狀態(tài)時(shí) 如果 絕對 值最大 應(yīng) 力是 拉應(yīng) 力 則在這個(gè)絕對值最大的拉應(yīng) 力方向上應(yīng)變一定是正應(yīng)變 即是伸長變形 又因?yàn)?0 所以必定有 0 0 0 時(shí) 由式 1 2 可知 用與前 項(xiàng)相同的方法分析可得 0 即在異 號(hào)應(yīng) 力作用的平面 應(yīng) 力 狀態(tài)下 如果 絕 對 值最大 應(yīng) 力是 拉應(yīng) 力 則在這個(gè)方向上的應(yīng)變是正的 是伸長變形 而在 壓應(yīng)力 方向上的應(yīng)變是負(fù)的 0 0 0 時(shí) 由式 1 2 可知 因 為 0 所以一定有 2 0 及 0 0 必定有 2 0 即在 拉應(yīng) 力方向上 的 應(yīng)變 是正的 是伸長變形 這時(shí) 的變化范圍只能在 與 0 的范圍內(nèi) 當(dāng) 時(shí) 0 0 0 時(shí) 由式 1 2 可知 用與前 項(xiàng)相同的方法分析可得 0 0 0 0 AON GOH 伸長類 AOC AOH 伸長類 雙向受壓 0 0 EOG COD 壓縮類 0 MON FOG 伸長 類 LOM EOF 壓縮類 異號(hào)應(yīng)力 0 COD AOB 伸長類 DOE BOC 壓縮類 7 變形區(qū)質(zhì)量問題的表 現(xiàn)形式 變形程度過大引起變形區(qū) 產(chǎn)生破裂現(xiàn)象 壓力作用下失穩(wěn)起皺 成形極限 1 主要取決于板材的塑 性 與厚度無關(guān) 2 可用伸長率及成形極 限 DLF 判斷 1 主要取決于傳力區(qū)的 承載能力 2 取決于抗失穩(wěn)能力 3 與板厚有關(guān) 變形區(qū)板厚的變化 減薄 增厚 提高成形極限的方法 1 改善板材塑性 2 使變形均勻化 降低局 部變形程度 3 工序間熱處理 1 采用多道工序成形 2 改變傳力區(qū)與變形區(qū) 的力學(xué)關(guān)系 3 采用防起皺措施 伸 長 類 成 形 脹 形 拉 深 翻 邊 壓 縮 類 成 形 壓 縮 類 成 形 擴(kuò) 口 拉 深 脹 形 伸 長 類 成 形 縮 口 縮 口 擴(kuò)口 4 4 翻 邊 圖 1 3 沖壓應(yīng)變圖 8 沖壓成形 極限 變形區(qū)的 成形極限 傳動(dòng)區(qū)的 成形極限 伸長類 變 形 壓縮類 變 形 強(qiáng) 度 抗拉與抗壓 縮失衡能力 塑 性 抗縮頸 能 力 變形均 化與擴(kuò) 展能力 塑 性 抗起皺 能 力 變形力及 其 變 化 各向異性 值 硬化性能 變形抗力 化學(xué)成分 組 織 變形條件 硬化性能 應(yīng)力狀態(tài) 應(yīng)變梯度 硬化性能 模具狀態(tài) 力學(xué)性能 值與 值 相對厚度 化學(xué)成分 組 織 變形條件 圖 1 3 體系化研究方法舉例 9 Categories of stamping forming Many deformation processes can be done by stamping the basic processes of the stamping can be divided into two kinds cutting and forming Cutting is a shearing process that one part of the blank is cut form the other It mainly includes blanking punching trimming parting and shaving where punching and blanking are the most widely used Forming is a process that one part of the blank has some displacement form the other It mainly includes deep drawing bending local forming bulging flanging necking sizing and spinning In substance stamping forming is such that the plastic deformation occurs in the deformation zone of the stamping blank caused by the external force The stress state and deformation characteristic of the deformation zone are the basic factors to decide the properties of the stamping forming Based on the stress state and deformation characteristics of the deformation zone the forming methods can be divided into several categories with the same forming properties and to be studied systematically The deformation zone in almost all types of stamping forming is in the plane stress state Usually there is no force or only small force applied on the blank surface When it is assumed that the stress perpendicular to the blank surface equal to zero two principal stresses perpendicular to each other and act on the blank surface produce the plastic deformation of the material Due to the small thickness of the blank it is assumed approximately that the two principal stresses distribute uniformly along the thickness direction Based on this analysis the stress state and 10 the deformation characteristics of the deformation zone in all kind of stamping forming can be denoted by the point in the coordinates of the plane princ ipal stress diagram of the stamping stress and the coordinates of the corresponding plane principal stains diagram of the stamping strain The different points in the figures of the stamping stress and strain possess different stress state and deformation characteristics 1 When the deformation zone of the stamping blank is subjected toplanetensile stresses it can be divided into two cases that is 0 t 0and 0 t 0 In both cases the stress with the maximum absolute value is always a tensile stress These two cases are analyzed respectively as follows 2 In the case that 0and t 0 according to the integral theory the relationships between stresses and strains are m m t t m k 1 1 where t are the principal strains of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming and tare the principal stresses of the radial tangential and thickness directions of the axial symmetrical stamping forming m is the average stress m t 3 k is a constant In plane stress state Equation 1 1 3 2 3 2 t 3 t t k 1 2 Since 0 so 2 0 and 0 It indicates that in plane stress state with two axial tensile stresses if the tensile stress with the maximum absolute value is the principal strain in this direction must be positive that is the deformation belongs 11 to tensile forming In addition because 0 therefore t 0 and t2 0 and when 0 The range of is 0 In the equibiaxial tensile stress state according to Equation 1 2 0 and t 0 and t 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that for the plane stress state with two tensile stresses when the absoluste value of is the strain in this direction must be positive that is it must be in the state of tensile forming Also because 0 therefore t 0 and t 0 and when 0 12 The range of is 0 When 0 that is in equibiaxial tensile stress state the tensile deformation with the same values occurs in the two tensile stress directions when 0 2 that is in uniaxial tensile stress state the deformation characteristic in this case is the same as that of the ordinary uniaxial tensile This kind of deformation is in the region AON of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region GOH of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 Between above two cases of stamping deformation the properties of and and the deformation caused by them are the same only the direction of the maximum stress is different These two deformations are same for isotropic homogeneous material 1 When the deformation zone of stamping blank is subjected to two compressive stresses and t 0 it can also be divided into two cases which are 0 t 0 and 0 t 0 1 When 0 and t 0 according to Equation 1 2 2 0 與 0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is 0 the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming Also because 0 and t 0 The strain in the thickness direction of the blank t is positive and the thickness increases The deformation condition in the tangential direction depends on the values 13 of and When 2 0 when 2 0 and when 0 The range of is 0 When it is in equibiaxial tensile stress state hence 0 when 0 it is in uniaxial tensile stress state hence 2 This kind of deformation condition is in the region EOG of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region COD of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 2 When 0and t 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that in the plane stress state with two compressive stresses if the stress with the maximum absolute value is the strain in this direction must be negative that is in the state of compressive forming Also because 0 and t 0 The strain in the thickness direction of the blank t is positive and the thickness increases The deformation condition in the radial direction depends on the values of and When 2 0 when 2 0 and when 0 The range of is 0 When it is in equibiaxial tensile stress state hence 0 This kind of deformation is in the region GOL of the diagram of the stamping strain see Fig 1 1 and in the region DOE of the diagram of the stamping stress see Fig 1 2 3 The deformation zone of the stamping blank is subjected to two stresses with opposite signs and the absolute value of the tensile stress is larger than that of the compressive stress There exist two cases to be analyzed as follow 14 1 When 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 This result shows that in the plane stress state with opposite signs if the stress with the maximum absolute value is tensile the strain in the maximum stress direction is positive that is in the state of tensile forming Also because 0 therefore When then 0 0 0 according to Equation 1 2 by means of the same analysis mentioned above 0 that is the deformation zone is in the plane stress state with opposite signs If the stress with the maximum absolute value is tensile stress the strain in this direction is positive that is in the state of tensile forming The strain in the radial direction is negative When then 0 0 0 according to Equation 1 2 2 0 and 0 and 0 therefore 2 0 The strain in the tensile stress direction is positive or in the state of tensile forming The range of is 0 When then 0 0 0 according to Equation 1 2 and by means of the same analysis mentioned above When then 0 0 0 0 AON GOH Tensile AOC AOH Tensile Biaxial compressive stress state 0 0 EOG COD Compress ive 0 MON FOG Tensile LOM EOF Compress ive State of stress with opposite signs 0 COD AOB Tensile DOE BOC Compress ive 20 Table 1 2 Comparison between tensile and compressive forming Item Tensile forming Compressive forming Representation of the quality problem in the deformation zone Fracture in the deformation zone due to excessive deformation Instability wrinkle caused by compressive stress Forming limit 3 Mainly depends on the plasticity of the material and is irrelevant to the thickness 4 Can be estimated by extensibility or the forming limit DLF 4 Mainly depends on the loading capability in the force transferring zone 5 Depends on the anti instability capability 6 Has certain relationship to the blank thickness Variation of the blank thickness in the deformation zone Thinning Thickening Methods to improve forming limit 4 Improve the plasticity of the material 5 Decrease local 4 Adopt multi pass forming process 5 Change the mechanics 21 deformation and increase deformation uniformity 6 Adopt an intermediate heat treatment process relationship between the force transferring and deformation zones 6 Adopt anti wrinkle measures Fig 1 1 Diagram of stamping strain tensile forming bulging deep drawing flanging compressive forming compressive forming expanding deep drawing bulging tensile forming necking necking expanding 4 4 flanging Fig 1 2 Diagram of stamping stress 22 Ten sile for ming Com pres sion for ming St re ngth Cap abil ity of an ti w rinkle und er t he t ensi le and com pres sive st re sses Plasticity Cap abil ity of an ti n ecking Def orma tion uniformit y an d ex te nsion ca pa bility Pl as ticity Cap abil ity of an ti w rinkle Def orma tion for ce a nd i ts Ani sotr opy valu e of r Har deni ng c hara cter isti cs Deformation r es is ta nc e Che mist ry c ompo nent Str uctu re Deformation c on di ti on s Har deni ng c hara cter isti cs Sta te o f st ress Gradient of s tr ai n Har deni ng c hara cter isti cs Die sha pe Mechanical pr oe rt y The value of t he n a nd r Relative th ic kn es s Che mist ry c ompo nent Str uctu re Deformation c on di ti on s Fig 1 3 Examples for systematic research methods 插圖清單 圖 2 1 制件圖 7 圖 3 2 條料排樣圖 9 圖 6 1 凸凹模 20 圖 6 2 沖孔凸模 21 圖 7 1 模具總裝圖 25 插表清單 表 1 壓力機(jī)機(jī)參數(shù)選擇 14 表 2 壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 15 表 3 圓柱銷 17 薄 鋼 板 沖 壓 成 形 工 藝 及 模 具 設(shè) 計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)題目為薄鋼板沖 壓 成 型 工 藝 及 模 具 設(shè)計(jì) 通過對該零件模具的設(shè)計(jì) 進(jìn) 一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者沖壓模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) 為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸 取了更深刻的經(jīng)驗(yàn) 本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) 介紹了模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意的要 點(diǎn) 并較多的考慮了模具結(jié)構(gòu)的調(diào)整性 易更換性及模具成本 從控制制件尺寸精度 出發(fā) 對銅片沖 壓 成 型 工 藝 及 模 具 的各主要尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算 以確定各工作零 件的尺寸 從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述 并應(yīng)用 CAD 進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 沖壓模 工藝分析 模具結(jié)構(gòu) Sheet metal forming process and die design Abstract The design of the subject is forming a thin steel plate stamping process and die design Parts of the mold through the design designers have further strengthened the basis for stamping die design knowledge for the design of more complex stamping die to do a good job of paving the way and draw a more profound experience The design of the use of punch is forming process and die design of the basic knowledge on the mold design to the main points of attention and more consideration of the mold structure and easy to replace and the cost of mold Size precision parts from the control the shape of the copper stamping process and die size of all the major theoretical calculations carried out to determine the size of the working parts the parts from the mold design process and the assembly process in detail etc and the application of CAD for the design of the important parts Keywords stamping die Process Analysis mold structure 1 1 緒 論 從現(xiàn)在的發(fā)展形式可以看出 我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝 模具標(biāo)準(zhǔn)化 模具設(shè)計(jì) 模具制造工藝 及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距 導(dǎo)致我國模具在壽命 效率 加 工精度 生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 1 1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國模具近年來發(fā)展很快 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 2003 年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬多 家 從業(yè)人員約 50 多萬人 2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭 模具企業(yè)總體上訂 單充足 任務(wù)飽滿 2004 年模具產(chǎn)值 530 億元 進(jìn)口模具 18 13 億 美元 出口模具 4 91 億美元 分別比 2003 年增長 18 32 4 和 45 9 進(jìn)出口之比 2004 年為 3 69 1 進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13 2 億美元 為凈進(jìn)口量較大的國家 在 2 萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中 有一半以上是自產(chǎn)自用的 在模具企業(yè)中 產(chǎn)值過億元 的模具企業(yè)只有 20 多家 中型企業(yè)幾十家 其余都是小型企業(yè) 近年來 模具行業(yè) 結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型 精密 復(fù)雜 長壽命中高檔模具 及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 專業(yè)模具廠數(shù)量增加 能力提高較快 三 資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速 國企股份制改造步伐加快等 雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速 但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 我國尚存在 以下幾方面的不足 第一 體制不順 基礎(chǔ)薄弱 三資 企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了 積極的推動(dòng)作用 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快 國企改革也在進(jìn)行之中 但總體來看 體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì) 再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱 因此 行業(yè)發(fā)展還不 盡如人意 特別是總體水平和高新技術(shù)方面 第二 開發(fā)能力較差 經(jīng)濟(jì)效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低 水平較低 且不重視產(chǎn)品開發(fā) 在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位 我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值 約合 1 萬美元 國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是 15 20 萬美元 有的高達(dá) 25 30 萬美 2 元 與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理 真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化 企業(yè)管理的企業(yè)較少 第三 工藝裝備水平低 且配套性不好 利用率低 雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先 進(jìn)的加工設(shè)備 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多 特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多 由于體制和資金等原因 引進(jìn)設(shè)備不配套 設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍 設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決 裝備 水平低 帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題 第四 專業(yè)化 標(biāo)準(zhǔn)化 商品化的程度低 協(xié)作差 由于長期以來受 大而全 小而全 影響 許多模具企業(yè)觀念落后 模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低 專業(yè)化分工 不細(xì) 商品化程度也低 目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具 商品模具只占 45 左右 其馀為自 產(chǎn)自用 模具企業(yè)之間協(xié)作不好 難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù) 與國際水平相 比要落后許多 模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低 標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量 成本有較大 影響 對模具制造周期影響尤甚 第五 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能 質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模 具質(zhì)量 壽命及成本 國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比 無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格 都 有較大差距 塑料 板材 設(shè)備等性能差 也直接影響模具水平的提高 1 1 2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展 雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在 過去的十多年得到了快速發(fā)展 但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距 尚不能 完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求 未來的十年 中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方 向包括以下幾方面 1 模具日趨大型化 2 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD CAE CAM 技術(shù) 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 4 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù) 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 6 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù) 7 模具的精度將越來越高 3 8 模具研磨拋光將自動(dòng)化 智能化 9 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 10 開發(fā)新的成形工藝和模具 1 2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備 在電子 建材 汽車 電機(jī) 電器 儀器儀表 家電和通訊器材等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成型 用模具生產(chǎn)制作 表現(xiàn)出的高效率 低成本 高精度 高一致性和清潔環(huán)保的特性 是其他加工制造方 法所無法替代的 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的 重要標(biāo)志 并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 近幾年 全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面 世界模具市場年交易總額為 600 650 億美元左右 美國 日本 法國 瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一 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 2004 年中國模協(xié)在德國訪問時(shí) 從德國工 模具行業(yè)組織 德國機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì) VDMA 工模具協(xié)會(huì)了解到 德國有模具企業(yè) 約 5000 家 2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元 其中 VDMA 會(huì)員模具企業(yè)有 90 家 這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90 可見其規(guī)模效益 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展 國外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 模具工藝設(shè)計(jì) 高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才 他們的技術(shù)水平比較高 故人均 產(chǎn)值也較高 我國每個(gè)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(dá)國家大多 15 20 萬美元 有的達(dá)到 25 30 萬美元 國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件 使用覆蓋率達(dá) 70 以上 而我國才達(dá)到 45 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品 交貨期短 精度高 質(zhì)量好 價(jià)格 低 的要求服務(wù) 達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng) 1 全面推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向 隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步 普及 CAD CAM CAE 技術(shù)的條件已基本成熟 各企業(yè)將加大 CAD CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服 務(wù)的力度 進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD CAM CAE 技術(shù)跨地區(qū) 跨企業(yè) 跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能 實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整 4 合 使虛擬制造成為可能 2 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并可獲得極高的表面 光潔度 另外 還可加工高硬度模塊 還具有溫升低 熱變形小等優(yōu)點(diǎn) 高速銑削加 工技術(shù)的發(fā)展 對汽車 家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力 目前它已向 更高的敏捷化 智能化 集成化方向發(fā)展 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧?諸多功能 大大縮短了模具的在研制制造周期 有些快速掃描系統(tǒng) 可快速安裝在已 有的數(shù)控銑床及加工中心上 實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集 自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工 程序 不同格式的 CAD 數(shù)據(jù) 用于模具制造業(yè)的 逆向工程 模具掃描系統(tǒng)已在汽車 摩托車 家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用 相信在 十五 期間將發(fā)揮更大的作用 4 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù) 這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電 極加工型腔的新技術(shù) 它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 像數(shù) 控銑一樣 因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極 這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大 發(fā)展 國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用 預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高 估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到 30 左右 國外發(fā)達(dá)國家一般為 80 左右 6 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要 模 具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理 模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積 TiN TiC 等 等離子噴涂等技術(shù) 7 模具研磨拋光將自動(dòng)化 智能化 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命 制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響 研究自 動(dòng)化 智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作 以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā) 展趨勢 8 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 5 這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合 配有隨行 定位夾具或定位盤 有完整的機(jī)具 刀具數(shù)控庫 有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng) 有質(zhì) 量監(jiān)測控制系統(tǒng) 如今 我國模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系 越來越多的新技術(shù) 新 工藝 新材料誕生 并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中 這將促使我國模具工業(yè)的飛躍發(fā)展 同 時(shí) 我國模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國家相比還有一定差距 還要大力推進(jìn)模具 產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步 開展新技術(shù) 新材料研究開發(fā) 并進(jìn)一步加強(qiáng)對模具工業(yè)專業(yè)技術(shù) 人才的培養(yǎng) 使之可持續(xù)發(fā)展 為我國模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn) 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié) 是對以前所學(xué)的 知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn) 隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 采用模具的生產(chǎn) 技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用 在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程 生產(chǎn)實(shí)習(xí) 我熟練 地掌握了機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí) 對機(jī)械 制造 加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng) 全面的理解 達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的 對于模具設(shè)計(jì)這 個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題 我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí) 經(jīng)過在新飛電器有限公司 洛 陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí) 我對于模具特別是沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí) 豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí) 而對于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零 的突破 在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下 同時(shí)在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資 料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體 明確了模具的一般工作原理 制造 加工工藝 并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍 設(shè)計(jì)中 將充分利用和查閱各種資料 并與 同學(xué)進(jìn)行充分討論 盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)的過程中 將有一定的困難 但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力 相 信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 由于學(xué)生水平有限 而且缺乏經(jīng)驗(yàn) 設(shè)計(jì)中不妥之處 在所難免 肯請各位老師指正 6 2 支撐圈件沖壓工藝的分析及方案的確定 2 1 支撐圈件工藝分析 原始資料 如圖所示 工件名稱 支撐圈 材 料 08 鋼 厚 度 1 2mm 圖 2 1 此工件為帶凸緣圓筒形工件 形狀簡單對稱 所有尺寸均為自由公差 對工件厚 度變化也沒有作要求 由于沒有公差等級(jí)標(biāo)注 所以可以按未標(biāo)公差等級(jí)處理 零件 圖上未標(biāo)注公差尺寸按 IT14 精度計(jì)算 2 2 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料 沖孔 翻邊三個(gè)基 本工序 可以有以下三種工藝方案 7 方案一 先落料 其次沖孔 最后翻邊 采用單工序模生產(chǎn) 方案二 落料 沖孔 翻邊復(fù)合沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三 級(jí)進(jìn)沖壓 采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要三道工序四副模具 生產(chǎn)效率低 難以滿足該工件 大批量生產(chǎn)的要求 方案二只需一副模具 生產(chǎn)效率較高 盡管模具結(jié)構(gòu)較方案較復(fù) 雜 但由于零件的幾何形狀簡單對稱 模具制造并不困難 方案三也只需一副模具 生產(chǎn)效率高 但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 送進(jìn)操作不方便 加之尺寸偏大 通過對上述三 種方案的分析比較 若該工件能一次拉深 則其沖壓采用方案二為佳 3 主要工藝參數(shù)計(jì)算 3 1 計(jì)算毛坯尺寸 3 1 1 計(jì)算工件凸緣相對直徑 確定修邊余量 由工件圖可知 t 2mm 1mm 故按板厚中徑尺寸計(jì)算 d t 93mm d 75mm H 20mm 凸 緣相對直徑 查表 4 2 得 修邊余量 R 1 8mm 故按實(shí)際外徑93 751 24td dt 93 1 8 2 96 6mm 計(jì)算 3 1 2 計(jì)算毛坯直徑 D 由于制件較復(fù)雜可分解多個(gè)部分 綜表 4 33 公式得2 241 70 56DdHdr 代入數(shù)據(jù)得 D 104 查表得拉伸的修邊余量 mh 2 則毛坯的直徑 10510 4D 8 3 2 排樣設(shè)計(jì) 3 2 1 確定零件的排樣方案 設(shè)計(jì)模具時(shí) 條料的排樣很重要 支撐圈件具有左右對稱的特點(diǎn) 單向排列時(shí) 圖 2 2 所示 的排樣方案可以提高材料的利用率 減少廢料 圖 3 2 條料的排樣 3 2 2 條料寬度 和材料利用率的計(jì)算 查表取得搭邊值為 a1 1 5mm 和 a 1 2mm 條料寬度的計(jì)算 擬采用無側(cè)壓裝置的 送料方式 由 b D 2a c 1 D 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a 側(cè)搭邊值 c1 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 取得條料寬度為 110mm 材料利用率的計(jì)算 9 由材料利用率通用計(jì)算公式 10 BsnA 式中 A 一個(gè)沖裁件的面積 mm 2 n 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量 B 條料寬度 mm s 進(jìn)距 mm 得 3 14 55 55 110 109 100 79 2 3 3 落料工藝的計(jì)算 3 3 1 沖裁力的計(jì)算 有公式 得bFKLt 沖 系數(shù) L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗剪強(qiáng)度b 系數(shù) K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中 模具間隙值的波動(dòng)和不均勻 刃口的磨損 板料力學(xué)性 能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù) 一般取 K 1 3 查表 取 300Mpa b FLt 沖 1 3 3 14 107 4 1 2 300 157826N 3 3 2 推件力的計(jì)算 由表知推料力的計(jì)算公式為 tFnK 推 10 式中 推件力系數(shù)查表 2 6 10 取 0 065 n 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的件數(shù) tKtFn 推 0 065 157826 4 41034N 3 3 3 卸料力的計(jì)算 由卸料力的計(jì)算公式為 知XFnK 卸 卸料力系數(shù)查表 2 6 10 取 0 05 XK n 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖件數(shù) tF 卸 0 05 157826 7891N 3 4 拉深工藝的計(jì)算 3 4 1 確定拉深成形次數(shù)及是否采用壓邊圈 板料的相對厚度 板料的相對厚度10 2710 tD 1 5 由表 4 4 4 查得需用壓料裝置10 27tD 3 4 2 壓邊力的計(jì)算 壓邊圈產(chǎn)生的壓邊力 F 壓 大小應(yīng)適當(dāng) F 壓 太小 防皺效果不好 F 壓 太大 則會(huì)增 大傳力區(qū)危險(xiǎn)斷面上的拉應(yīng)力 從而引起材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂 因此 實(shí)際應(yīng)用中 在保證變形區(qū)不起皺的前提下 盡量選小的壓邊力 由公式對任何形狀的拉深件 FAp 壓 A 壓邊圈下坯料的投影面積 p 單位面積壓料力 查表 4 4 5 p 取 2 0p MPa 11 FAp 壓 2373 2 4746N 3 5 翻邊工藝的計(jì)算 3 5 1 確定翻邊次數(shù) 在進(jìn)行翻邊前需要在坯料上加工出待翻邊的孔 其孔徑 d 可按彎曲展開公式求出 由書公式 d D 2 H 0 43r 0 72t 知 d D 2 H 0 43r 0 72t 77 2 20 0 43 3 0 72 1 2 55mm 一次翻邊后便可達(dá)到的極限高度 maxmin 2 1 0 43 72HDKrt D 翻邊后的孔的直徑 H 翻邊后的高度 r 翻邊后豎直邊的圓角 查表知 0 55 則可計(jì)算出minKaxin 2 1 0 43 72HDrt 75 2 1 0 55 0 43 3 0 72 2 20 56 由于工件翻邊高度 H 所以此工件可一次翻邊成功 無須多次翻邊maxH 3 5 2 翻邊力的計(jì)算 12 由公式 1 sFDdt 翻 D 翻邊后直徑 按中線算 d 坯料預(yù)制孔直徑 t 材料厚度 材料屈服點(diǎn)s 查表 235MPas1 sFDdt 翻 1 1 3 14 75 55 1 2 235 19480 56N 3 6 沖孔工藝的計(jì)算 由書公式 查得沖孔力的計(jì)算公式為 式中FKLt 沖 系數(shù) 取 1 3K L 沖裁周邊長度 t 材料厚度 材料抗剪強(qiáng)度 取 300Mpa FKLt 沖 1 3 3 14 55 300 2 134706N 13 4 壓力 壓力中心計(jì)算及壓力機(jī)的選用 4 1 壓力中心計(jì)算 因?yàn)楸局萍禽S對稱零件 所以不用計(jì)算壓力中心 4 2 初選壓力機(jī) 初選開式雙柱可傾壓力機(jī)其參數(shù)壓力機(jī)型號(hào)為 J23 80 和 J23 100 見下表 表 1 4 2 1 沖裁工序總力的計(jì)算 由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知 本工件的沖裁力包括以下部分 沖預(yù)制 孔的力 P1 落外型料的力 P2 向下推出預(yù)制孔廢料的力 P3 拉深力 P4 壓邊力 P4 翻邊力 P5 卸料力 P7 型號(hào) 公稱 壓力 kN 滑塊 行程 mm 最大封 閉高度 mm 工作臺(tái)尺寸 mm 滑塊底面尺寸 mm 可傾 斜角 封閉高度 調(diào)節(jié)量 mm J23 80 80 130 380 540 800 350 370 30 90 J23 100 100 130 480 710 1080 360 430 30 100 14 式中各值已由前面求出 FF 翻 壓總 落 推 沖 卸 157826 41034 7891 4746 19480 134706 357518N 4 2 2 沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)公稱壓力來選取壓力機(jī)參照手冊適用壓力型號(hào)為J23 63 其主要參數(shù)如下 型號(hào)為 J23 6 3 的壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格 前后 200滑塊行程 mm 35 工作臺(tái)尺 寸 mm 左右 310 前后 110最大閉合高度 mm 150 工作臺(tái)孔 尺寸 mm 左右 160 厚度 30閉合高度調(diào)節(jié)量 mm 35 墊板尺寸 mm 直徑 直徑 30滑塊中心線距床身 距離 mm 110 模柄孔尺 寸 mm 深度 55 立柱距離 mm 150 床身最大 可傾角度 角度 45 表 2 15 5 模具的總體設(shè)計(jì) 5 1 模具類型選擇 根據(jù)沖壓工藝分析 采用復(fù)合沖壓 所以模具類型為復(fù)合模 5 2 定位方式選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l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)步距采用擋料銷初步定距 導(dǎo)正銷精定距 而第一件的沖壓位置 可以靠 操作工目測來定 5 3 卸料 出件方式的選擇 采用剛性卸料 又因?yàn)槭菑?fù)合模大批量生產(chǎn) 所以采用下出件比較便于操作和提 高生產(chǎn)率 本模具采用螺釘固定 具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記 35 鋼 M8 45 GB70 85 螺釘標(biāo)記 35 鋼 M6 55 GB68 76 圓柱銷釘標(biāo)記 35 鋼 8 50 GB 119 86 16 15 L c c d d m6 6 C 1 2 產(chǎn)品長度 50 沖裁度 Ra 0 8 m 表 3 5 4 導(dǎo)向方式的選擇 為確保零件的質(zhì)量及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 方便安裝調(diào)整 選用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向方式 17 6 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 1 主要工作零件的尺寸計(jì)算 對零件尺寸公差無特殊要求按 14 級(jí)選用進(jìn)行尺寸轉(zhuǎn)化 6 1 1 落料凸 凹模尺寸的計(jì)算 由于落料是一個(gè)簡單的圓形 因沖裁此類工件的凸 凹模制造相對簡單 精度容 易保證 所以采用分別加工 設(shè)計(jì)時(shí) 需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制 造公差 根據(jù)設(shè)計(jì)原則 落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 由查表 2 12 落料沖孔模刃口間隙 得 maxAD A0 axTin T Z 式中 D A D T 落料凹凸模尺寸 Dmax 落料件的最大基本尺寸 x 磨損系數(shù) 工件制造公差 Zmin 最小合理間隙 A T 凸 凹模的制造公差 查表 2 3 3 得 Zmin 0 246mm x 0 5 查書表 2 4 1 A 0 035mm T 0 025mm 查 1mm 代入數(shù)據(jù)得 0 35max168AD A 0 18 0max 2516TD 0in T Z 校核 查書表 2 3 2 得 Zmax 0 360mm Zmia 0 246mm A T Z max Zmia 6 1 2 沖孔凸 凹模尺寸的計(jì)算有公式 沖孔凸 凹模尺寸的計(jì)算以凸模為基準(zhǔn)有公式 0min TTdx i0AAZ 式中 沖孔凸凹模尺寸 Td 沖孔件的最小基本尺寸 min x 磨損系數(shù) 工件制造公差 Zmin 最小合理間隙 A T 凸 凹模的制造公差 查表 2 3 3 得 Zmin 0 246mm x 0 5 查表 2 4 1 A 0 035mm T 0 025mm 查 0 62mm 00min 2 531TTdx i006AAZ 校核 查表 2 3 2 得 Zmax 0 360mm Zmia 0 246mm A T Z max Zmia 6 1 3 翻邊凸凹模尺寸的計(jì)算 查表由書公式 知道翻邊凸凹模尺寸公式為 19 0TTD 0ATA Z 式中 凹 凸模的尺寸 ADT 零件的公差 A T 凹 凸模制造公差 Z 拉深模雙面間隙 查表 0 74mm A 0 008mm T 0 025mm 由書表 Z 取 3 4 代入數(shù)據(jù) 00 854TTD 0 2506ATA Z 裝 后 磨 圖 6 1 6 2 模具主要零部件設(shè)計(jì) 20 6 2 1 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 凸模長度一般是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的 應(yīng)盡可能選用或參照國家標(biāo)準(zhǔn) 凸模長 度一般按下公式計(jì)算 即 12Lllt 式中 L 凸模長度 凸模固定板厚度1l 卸料板厚度 2 增加厚度 包括凸模修邊余量 凸模進(jìn)入凹模深度 0 5 1mm 凸模卸料板與l 固定板之間的安全距離等 一般取 10 20 材料厚度t12Lllt 30 20 1 2 14 8 67 由于凸模直徑 55 且并不特別細(xì)長所以不需要校核其強(qiáng)度 凸模結(jié)構(gòu) 圖 6 2 圖 6 2 21 6 2 2 凸凹模的設(shè)計(jì) 凸凹模是復(fù)合模具中常見的結(jié)構(gòu) 在本設(shè)計(jì)中絕大部分是凸凹模 所以凸凹模的 設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)中的重中之重 凸凹模內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸 壁厚的 取舍是凸凹模能否承受正常工作的關(guān)鍵 要取的合適 通過查表 2 96 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造劉建忠主編 其復(fù)合模的的凸 凹模最小壁厚 5 所設(shè)計(jì)零件滿足要求 6 2 3 卸料零件的設(shè)計(jì) 由于本工件的厚度較厚卸料力較大且對工件表面沒有特殊要求所以選用剛性卸料 板由表 7 5 查的其厚度為 15mm 查得卸料板孔與凸模的單邊間隙 Z1 2 0 5 由四個(gè) M8 螺釘固定于凹模上完成卸料 6 2 4 定位零件的設(shè)計(jì) 在本模具中采用的是條料 所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來實(shí)現(xiàn)對沖裁條料的定位 導(dǎo)料銷一個(gè)位于條料的一側(cè) 從右向左送料時(shí) 裝在左側(cè) 導(dǎo)料銷在本模具中直接通過墊塊安裝在凹模板上 在裝配圖中很容易看到 擋料銷同樣起定位的作用 用它擋住搭邊或沖件輪廓 以限定條料的送進(jìn)距離 在本模具中試用固定擋料銷 其結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 在中銷模具中廣泛應(yīng)用作定距 本模具為臺(tái)階式工作部分與固定部分直徑相差大 壓入凹模后不削弱模具的凹模強(qiáng)度 6 2 5 打料裝置的設(shè)計(jì) 在本模具中采用打桿推動(dòng)連接推桿來完成打料動(dòng)作 打桿穿過模柄凸露在模具的 外面 當(dāng)完成一次沖裁時(shí)壓力機(jī)滑塊回程 打桿與壓力機(jī)的打料橫桿相碰 打桿推動(dòng) 連接推桿將卡在凸凹模的凹?？變?nèi)的工件打下 6 2 6 連接裝置的設(shè)計(jì) 在本模具中選用凸緣 C 型模柄 通過螺紋與上模座連接并加螺絲防止轉(zhuǎn)動(dòng) 這種 模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直 模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 鋼 在此選 用 Q235 鋼 其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線 垂直度不應(yīng)超過 0 02 100 模柄在本模具選用 標(biāo)準(zhǔn)尺寸 并根據(jù)前文壓力機(jī)的參數(shù)確定模柄的直徑和長度 22 6 2 7 固定板的設(shè)計(jì) 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬Φ奈恢脡喝牍潭ê?作為一個(gè)整體安裝在上模座或下模 座上 固定板的厚度一般取凹模厚度的 0 6 0 8 倍 其平面尺寸可與凹模 卸料板外形 尺寸相同 需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過渡配 合 H7 m6 H7 n6 壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平 6 2 8 墊板的設(shè)計(jì) 墊板的作用是直接承受凸模的壓力 以降低模座承受的單位壓力 防止模座被局 部壓陷 影響凸模的正常工作 墊板的外形尺寸和固定板相同 厚度取 10mm 6 2 9 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計(jì) 螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)計(jì)模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可 螺釘用于固定模具零件 一 般選用內(nèi)六角螺釘 銷釘起定位作用 常用圓柱銷釘 螺釘 銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的 大小 凹模厚度等確定 6 2 10 壓邊圈的設(shè)計(jì) 在拉深工序中 為保證拉深件的表面質(zhì)量 防止拉深過程中材料的起皺 常采用 壓邊圈用合適的壓邊力使毛坯的變形區(qū)部分被壓在凹模平面上 并使毛坯從壓邊圈與 凹模平面之間的縫隙中通過 從而制止毛坯的起皺現(xiàn)象 壓邊圈的內(nèi)形與拉深凸模間隙配合 外形套有半成品制件 一般與頂料桿 三根以 上 橡皮等構(gòu)成彈性卸料系統(tǒng) 6 3 模架及閉合高度的確定 選擇模架規(guī)格 凹模固界 L 315 B 240 上模座 GB T28255 9 315 250 50 下模座 GB T2855 10 315 250 60 導(dǎo)柱 GB T 2861 1 2 個(gè) d mm l m 分別為 mm 200mm40 23 導(dǎo)套 GB T2861 6 2 個(gè) d mm l mm D mm 為 40 125 48 上模座厚度 H 取 50mm 墊板厚度 H 墊 取 10mm 推料塊 H 推 29 mm H 固 固定板 取 26 下模座厚度 H 下 取 60 拉深凸模 H 拉 40 工件 t 取 1 2 那么該模具的閉合高 度 H 閉 H 上 H 墊 H 推 H 固 H 下 H 拉 t 50 10 29 26 60 40 1 2 216 8mm 取 H 閉 217 因?yàn)槟＞叩姆忾]高度 H 應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度 Hmin 之間 一般取 Hmax 5mm H Hmin 10mm 有前面壓力機(jī)的閉合高度知此模具閉合 高度滿足要求 7 模具總裝圖 245 165 170 245 12 34 56789101121341516 1718192012324 圖 7 1 1 下模座 2 導(dǎo)柱 3 導(dǎo)套 4 上模座 5 卸料板 6 圓柱銷 7 凸凹模 8 沖孔凸模 9 內(nèi)六角螺釘 10 打桿 11 凸緣模柄 12 打板 13 推桿 14 內(nèi)六角螺釘 15 墊板 16 固定板 17 支架 18 墊塊 19 圓柱銷 20 鑲塊 21 推件板 22 內(nèi)六角螺釘 23 擋料銷 24 凹模 25 由以上設(shè)計(jì) 可得到模具的總裝圖即是上圖 其工作過程是 模具在工作時(shí) 將 毛坯 即條料板 放在凹模上有擋料銷進(jìn)行定位 模具下行沖孔凸模完成沖孔亦有定 位作用然后凸凹模落料同時(shí)凹模鑲塊在沖過孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行翻邊 模具繼續(xù)下行在凸 凹模與壓邊圈的作用下完成工件凸緣部分 工件即完成 當(dāng)凹模隨上?；厣龝r(shí) 零件 制品在打料塊及彈頂器的作用下完成卸件 如此繼續(xù)完成下一次工作 8 支撐圈沖壓模具的安裝和調(diào)試 8 1 支撐圈沖壓模具的安裝 26 8 1 1 沖壓復(fù)合模具的安裝要求 總裝時(shí) 首先應(yīng)根據(jù)主要零件的相互依賴關(guān)系 以及裝配方便和易于保證裝配精 度要求來確定裝配基準(zhǔn)件 復(fù)合模一般以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件 其次 應(yīng)確定裝配 順序 根據(jù)各個(gè)零件與裝配基準(zhǔn)件的依賴關(guān)系和遠(yuǎn)近程度確定裝配順序 裝配結(jié)束后 要進(jìn)行試沖 通過試沖發(fā)現(xiàn)問題 并及時(shí)調(diào)整和修理直至模具沖出合格零件為止 8 1 2 沖壓復(fù)合模具的安裝 沖壓模的安裝步驟 1 模柄的安裝 先將模柄壓入模座孔內(nèi) 再加工騎縫銷孔 然后將端面在平 面磨床上磨平 2 凸模 凹模及凸凹模的裝配 將凸凹模壓入固定板 再將凸模用螺釘與固定 板定位 將凸凹模與下模座及頂塊對正放齊后 將落料凹模用螺釘和銷釘與下模座定 位 3 模具的總裝 模具上模部分通過模柄安裝在壓力機(jī)的滑塊上 是模具的活動(dòng) 部分 下模部分被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上 是模具的固定部分 8 2 沖壓復(fù)合模具的調(diào)試 模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后 必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試?yán)?深 可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷 找出產(chǎn)生原因 8 2 1 模具調(diào)試的要點(diǎn) 1 模具閉合高度調(diào)試 模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合好 保證模具應(yīng)有的閉合高度和 開啟高度 2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的調(diào)試 導(dǎo)柱 導(dǎo)套要有好的配合精度 保證模具運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 可靠 3 凸 凹模刃口及間隙調(diào)試 刃口鋒利 間隙要均勻 27 4 定位裝置的調(diào)試 定位要準(zhǔn)確 可靠 5 卸料及出件裝置的調(diào)試 卸料及出件要通暢 不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象 8 2 2 調(diào)試方法 1 將裝配后的模具順利的裝在指定的壓力機(jī)上 2 用指定的坯料穩(wěn)定的在模具上制出合格的制品零件 3 檢查制品零件的質(zhì)量 若發(fā)現(xiàn)制品零件存有缺陷 應(yīng)分析原因 設(shè)法對模具 進(jìn)行修整和調(diào)制 直到能生產(chǎn)出一批完全符合圖樣要求的零件為止 4 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 進(jìn)一步確定出某些模具需經(jīng)實(shí)驗(yàn)后所決定的尺寸 并修整這 些尺寸 直到符合要求為止 結(jié)束語 支撐圈件屬于簡單拉深翻邊件 分析其工藝性 并確定工藝方案 根據(jù)計(jì)算確定 本制件是一次翻邊成的 本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)各個(gè)工件的配合由于模具較復(fù)雜零件較多 28 逐步確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu) 然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖 由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測 分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷 采取 了相應(yīng)的工藝措施 因此 模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少廢品的產(chǎn)生 支撐圈件的形狀結(jié)構(gòu)一般 但是高度不太高 適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架 要保證零件的 順利加工和取件 必須有足夠的高度 因此必須選好模架以達(dá)到要求 模具工作零件 的結(jié)構(gòu)由于對稱 它相應(yīng)的簡化了模具結(jié)構(gòu) 便與以后的操作 調(diào)整和維護(hù) 支撐圈件模具的設(shè)計(jì) 是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合 更加系統(tǒng)地對理論知識(shí)做 了更深切貼實(shí)的闡述 也使我認(rèn)識(shí)到 要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員 必須要有 扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ) 并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù) 樹立終身學(xué)習(xí)的觀念 把理論知識(shí)應(yīng)用 到實(shí)踐中去 并堅(jiān)持科學(xué) 嚴(yán)謹(jǐn) 求實(shí)的精神 大膽創(chuàng)新 突破新技術(shù) 為國民經(jīng)濟(jì) 的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn) 致謝 時(shí)光如電 歲月如梭 三年的大學(xué)生活即將結(jié)束 而我也即將離開可敬的老師和 熟悉的同學(xué)踏入不是很熟悉的社會(huì)中去 在這畢業(yè)之際 作為一名工科院校的學(xué)生 做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事情 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作 它涉及的知識(shí)非常廣泛 很多都是書上沒有的 29 東西 這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料 還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算 這些都要 靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決 可以說 沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣 復(fù)雜的工作 在學(xué)校中 我主要學(xué)的是理論性的知識(shí) 而實(shí)踐性很欠缺 而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于 實(shí)戰(zhàn)前的一次總演練 畢業(yè)設(shè)計(jì)不但把我以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來 也使我 在溫習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí) 這不但提高了我們解決問題的能力 開闊了我們的視野 在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足 為以后的工作打下堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ) 由于本人資質(zhì)有限 很多知識(shí)掌握的不是很牢固 因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多 難題 在有課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下 克服了一個(gè)又一 個(gè)的困難 使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善 畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦 但是在設(shè)計(jì)中不斷思考 問題 研究問題 咨詢問題 一步步提高了自己 一步步完善了自己 同時(shí)也汲取了 更完整的專業(yè)知識(shí) 鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力 使我受益匪淺 我相信這些經(jīng)驗(yàn)對 我以后的工作一定有很大的幫助 而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神 讓我在這個(gè)競爭 的社會(huì)里有立足之地 最后 我衷心感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師在這一段時(shí)間給予我無私的幫助 和指導(dǎo) 并向你們致意崇高的敬意 以后到社會(huì)上我一定努力工作 不辜負(fù)你們給予 我的知識(shí)和對我寄予的厚望 參 考 文 獻(xiàn) 1 薛彥成主編 公差配合與技術(shù)測量 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 10 2 中國模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì)主編 中國模具設(shè)計(jì)大典 南昌江西科學(xué)技術(shù)出版社 2003 1 3 郝濱海主編 沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 11 4 王樹勛主編 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)手冊 華南理工大學(xué)出版社 1995 6 5 楊玉英主編 實(shí)用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 7 30 6 王孝培主編 實(shí)用沖壓技術(shù)手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 3 7 劉建超 張寶忠主編 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 北京 高等教育出版社 2002 3 8 吳伯杰編著 沖壓工藝與模具 北京 電子工業(yè)出版社 2001 5 9 周玲編著 沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 4 10 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì) 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 8 11 馬正元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 6