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成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）
彎折片模具設(shè)計(jì)
專業(yè)：材料成型及控制工程 學(xué) 號(hào)：200910112116
學(xué)生： 張蓉 指導(dǎo)老師：張維平
摘要：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。彎曲是將板料、棒料、管材和型材彎曲成一定角度和形狀的沖壓成形工序。本設(shè)計(jì)對(duì)指定工件進(jìn)行的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，利用Auto CAD軟件對(duì)制件進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖，明確了設(shè)計(jì)思路，確定了沖壓成型工藝過程并對(duì)各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核。利用鋁合金零件特征之間的關(guān)系建立級(jí)進(jìn)模排樣設(shè)計(jì)模型，引如沖壓排樣設(shè)計(jì)原則；進(jìn)一步將鋁合金零件的形狀特征應(yīng)用于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建立模具模型，進(jìn)行模具工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而確定總體的模具形式；模具投入制造后，可能在制造和生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出設(shè)計(jì)的不足和錯(cuò)誤，通過總結(jié)概括這些問題，可以進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或增加新的工藝規(guī)則，為以后的模具設(shè)計(jì)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：鋁合金零件 ； 級(jí)進(jìn)模 ；排樣設(shè)計(jì)
Bending stamping die design
Specialty：The Material Forming and Controlling Engineering Number： 200910112116
Student：Zhang Rong Supervisor：Zhang Weiping
Abstract：Stamping is installed in the use of stamping equipment (mainly press) on the mold to exert pressure on the materials to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary components of a pressure processing methods. Sheet metal bending is, bar, pipe-bending and profiles some perspective and shape of the stamping process. The design of the suspension by the progressive die design, the use of Auto CAD software to design parts drawing. Clear design ideas, determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation and verification. The use of aluminum alloy parts to establish the relationship between the characteristics of the Progressive Die layout design models, such as punching with layout design principles; further aluminum alloy parts components used in the shape of die structure design, create a model die, die design and technology Structural design, to determine the overall form of the mold; Die in manufacturing, may be in the manufacturing and production process of debugging demonstrated the inadequacies and errors in design, through the speech summed up these problems, that can die structure design, new or increased Technology rules, the die design for the future provide a valuable experience.
Key Words：Aluminum Alloy Parts；Progressive Die；Layout Design
目 錄
1緒論 1
1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 1
1.2 沖壓模地位及我國沖壓技術(shù) 1
1.2.1 沖壓模相關(guān)介紹 1
1.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 2
1.3 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 2
2 零件的工藝性分析 5
2.1 設(shè)計(jì)題目 5
2.2 工件的化學(xué)成分及機(jī)械性能分析 5
2.3 成型工藝分析 6
2.4 沖裁工藝方案的確定 6
2.4.1 翻邊工藝分析 6
2.4.2彎曲模具設(shè)計(jì)工藝 7
3 方案的確定和毛坯尺寸的確定 8
3.1 零件毛胚尺寸 8
3.2 零件排樣及利用率 9
4 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
4.1 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 11
4.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì) 11
4.2.1沖孔刃口計(jì)算 11
4.2.2 凸模長度的計(jì)算 12
4.3 落料凸模的設(shè)計(jì) 13
4.3.1 落料刃口尺寸的計(jì)算 13
4.3.2 落料凸模的設(shè)計(jì) 13
4.4 翻邊凸模的設(shè)計(jì) 14
4.4.1 翻邊模具工作刃口尺寸計(jì)算 14
4.4.2 翻邊模具的長度設(shè)計(jì) 15
4.5 彎曲模具的設(shè)計(jì) 17
4.5.1 彎曲模的刃口尺寸計(jì)算 17
4.5.2 彎曲模的高度計(jì)算 18
4.6 拉深部分的的尺寸計(jì)算 19
5 沖壓力及壓力中心計(jì)算 21
5.1 主要工藝的計(jì)算 21
5.1.1 沖孔力的計(jì)算 21
5.1.2 落料力的計(jì)算 21
5.1.3 翻邊力的計(jì)算 21
5.1.4 彎曲力的計(jì)算 22
5.1.5拉深力的計(jì)算 22
5.1.6 卸料力、推件力的計(jì)算 22
5.2 總的沖裁力 23
5.3 計(jì)算壓力中心 23
6 設(shè)備的選用 24
6.1 沖壓設(shè)備的確定 24
6.2 卸料選擇 24
6.3 導(dǎo)向裝置的選擇 24
6.3.1導(dǎo)套結(jié)構(gòu)尺寸 24
6.3.2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)尺寸 25
6.4 卸料彈簧的選用 26
6.5 碟形彈簧的選用 26
6.6模架的選擇 26
6.7 模柄的選擇 27
7 其余零件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 29
7.1 凸模固定板 29
7.2 墊板 29
7.3 卸料板 29
8 裝配圖及其他說明 30
8.1 繪制裝配圖 30
8.2 其他說明 30
9設(shè)計(jì)小結(jié) 32
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
II
1緒論
1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個(gè)億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計(jì)2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
1.2 沖壓模地位及我國沖壓技術(shù)
1.2.1 沖壓模相關(guān)介紹
冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。沖壓可分為五個(gè)基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。沖壓模具: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）。 沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模。
復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較?。粵_出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。
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(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)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。
1.2.2 沖模在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的50%，，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%~70%，在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套。
1.3 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破
阻力一：機(jī)械化、自動(dòng)化程度低
美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的5~10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。
突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造
要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線自動(dòng)化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速?zèng)_壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動(dòng)化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時(shí)改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。
阻力二：生產(chǎn)集中度低
許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。
突破點(diǎn)：走專業(yè)化道路
迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個(gè)大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個(gè)小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成為國際上有競爭實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。
阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套
目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進(jìn)口。
突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展
汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢在必行。
阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢
在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對(duì)下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲(chǔ)備。
突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路
我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個(gè)產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。
阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口
當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為40%~45%，而國際上一般在70%左右。
突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平
必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，特別是成形過程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到60%，2010年達(dá)到70%以上基本滿足市場需求。
阻力六：專業(yè)人才缺乏
業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識(shí)和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。
突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì)
這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識(shí)和能力的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級(jí)技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng)
2 零件的工藝性分析
2.1 設(shè)計(jì)題目
工件簡圖如下：
根據(jù)所給題目利用solidworks三維建模所得模型圖如圖：
材料:鋁材 厚度:3mm
2.2 工件的化學(xué)成分及機(jī)械性能分析
此設(shè)計(jì)中的零件材料為鋁材，因?yàn)榧冧X較軟，是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ70~90%），易于加工，可制成各種型材、板材?？垢g性能好；但是純鋁的強(qiáng)度很低，退火狀態(tài) σb 值約為8kgf/mm2，故不宜作結(jié)構(gòu)材料。通過長期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，人們逐漸以加入合金元素及運(yùn)用等方法來強(qiáng)化鋁，本畢業(yè)設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)彎折片，鎂鋁6061-T651是6系合金的主要合金，是經(jīng)熱處理預(yù)拉伸工藝的高品質(zhì)鋁合金產(chǎn)品；鎂鋁6061具有加工性能極佳、良好的抗腐蝕性、韌性高及加工后不變形、上色膜容易、氧化效果極佳等優(yōu)良特點(diǎn)，故使用6061鋁合金最好。從零件圖知道，該制件并沒有公差要求，故按照自由公差計(jì)算，故制件的公差取IT14級(jí)。因?yàn)橹萍木认鄬?duì)較低，故模具的精度也相對(duì)較低，所以模具的加工成本也會(huì)降低。
6061的力學(xué)強(qiáng)度如下 ：
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa) ≥200Mpa
條件屈服強(qiáng)度 σ0.2 (MPa)≥276Mpa
抗剪強(qiáng)度 205Mpa
狀態(tài)T6硬度：HB90-110
延伸率：11%
2.3 成型工藝分析
此工件材料為6061，厚度為3mm。具有良好的沖壓性能，適合沖裁，但主要難點(diǎn)在于 2個(gè)凸臺(tái)的成形，以及三角形拉深的成型。
2.4 沖裁工藝方案的確定
因?yàn)榇肆慵容^復(fù)雜，此畢業(yè)設(shè)計(jì)采用一套多工位級(jí)進(jìn)模具，工作順序?yàn)橄仍诎辶仙洗騼蓚€(gè)孔，再進(jìn)行落料，再對(duì)兩個(gè)孔進(jìn)行翻邊，然后再對(duì)板材進(jìn)行折彎，最后再進(jìn)行三角形拉深，因?yàn)槔畹牟糠趾驼蹚澋牟糠钟兄睾?，容易在拉深的時(shí)候損壞零件，所以調(diào)整為折彎和拉深同時(shí)進(jìn)行。下面對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行分析。
2.4.1 翻邊工藝分析
翻邊工藝計(jì)算有兩方面的內(nèi)容：一是要根據(jù)翻孔的孔徑，計(jì)算毛坯預(yù)制孔的尺寸；二是要根據(jù)允許的極限翻孔系數(shù)，校核一次翻孔可能達(dá)到的翻孔高度。
平板毛坯翻孔預(yù)制孔直徑d可以近似地安彎曲展開計(jì)算，D=9mm,r=0.5mm,h=3mm,t=3mm
=(r+)+h
將D=D+2r+t=9+1+3=13mm及H=h+r+t=6.5mm代入上式并整理可得預(yù)孔直徑d=5.12mm。
一次翻孔的極限高度，可以根據(jù)極限翻孔系數(shù)及預(yù)制孔直徑d推導(dǎo)求得：
即 H=+0.43r+0.72t=(1-) +0.43r+0.72t
式中=K
所以最大翻邊高度 H=(1-K)+0.43r+0.72t
其中 ： D——翻邊后的中經(jīng)(mm)
K——極限翻邊系數(shù)
r——翻邊圓角半徑(mm)
t——材料厚度(mm)
于是 H=3.092mm,因?yàn)楣ぜ吀叨菻
2t,該零件滿足。彎曲件有回彈值應(yīng)減少回彈值，影響回彈的因素很多，如材料的力學(xué)性能，工件的相對(duì)彎曲半徑r/t，彎曲中心角的大小，彎曲工件的形狀，彎曲方式，模具間隙等，因此很難用精確的計(jì)算方法得出回彈值的大小，一般是按表格或圖表查出經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，或按計(jì)算法求出回彈角后，再在生產(chǎn)實(shí)踐中試模修正。60611屈服強(qiáng)度為：276MPA，屬中強(qiáng)度鋁合金。當(dāng)彎曲件的相對(duì)半徑r/t<5-8時(shí)，屬于小半徑彎曲。 查?沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè)?表 2-27得， 鋁合金的回彈角度Δα=430’，在模具結(jié)構(gòu)上采取措施，使校正力集中于彎角處，迫使彎曲處內(nèi)層的金屬產(chǎn)生切向拉伸應(yīng)變，以達(dá)到克服和減少回彈的目的。
3 方案的確定和毛坯尺寸的確定
3.1 零件毛胚尺寸
由于零件前后材料體積不變，而翻邊和拉深后零件變薄，可以不考慮翻邊和拉深的時(shí)候零件的毛胚尺寸變化，則可以近似的看做拉深前后零件的毛胚尺寸沒有變化即只用考慮，彎曲部分毛坯尺寸如下：
相對(duì)彎曲半徑為：R/t=6/3>0.5
式中：R——彎曲半徑（mm）
t——材料厚度（mm）
由于相對(duì)彎曲半徑大于0.5，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應(yīng)該先求變形區(qū)中性層曲率半徑ρ，ρ=r+kt
式中：r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——材料厚度
k——中性層系數(shù)
k值可參照下表
注：k1適用于有頂板V形件或U件彎曲,k2適用于無頂板V形件彎曲。 查表得k=0.46
根據(jù)公式 ρ= r+kt=6+0.46x3 =7.38mm
根據(jù)零件圖上得知，圓角半徑較大（R>0.5t），彎曲件毛坯的長度公式為：
L=L1+L2+L3+π(r+kt)
式中：L——彎曲件毛坯張開長度 （mm）
圓弧部分弧長: s=ρa(bǔ) s=7.38x π/2
所以L=93+25.65-2x(r+2)+s=114.67mm
工件尺寸展開圖
3.2 零件排樣及利用率
采用有廢料單行直排的排樣方式，查?沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)?表2-8得a=2.2mm，a1=2.7mm。
若模具采用無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)，則條料上零件的步距為s=D+a= 114.67+2.2=116.87mm。
查?沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè)?，表1-4得導(dǎo)板與條料間最小間隙Z=0.5mm，表1-5得條料寬度公差Δ=2.0mm，表1-7得側(cè)刃切去料寬方向尺寸b=2.5mm，側(cè)刃定距時(shí)，側(cè)導(dǎo)板與條料間最小間隙Y=0.20mm。
條料的寬度應(yīng)為 B = ( D+ 2a1+Z) = (116.87 + 2 ×2.7+ 0.5)=122.77mm,
選用規(guī)格為 3mm×1500mm×1500mm 的板料，計(jì)算裁料方式如下：
裁成寬122.77mm，長116.87mm的板料，則每張板料所出的零件數(shù)為
(1500÷122.77)×(1500÷116.87)=259
零件的排樣圖如下圖所示 ：
沖孔 落料 翻邊 彎曲和拉深
排樣圖分為4個(gè)工位，各工位的工序內(nèi)容如下：
第1工位：沖孔；
第2工位：落料
第3工位：對(duì)孔進(jìn)行翻邊；
第4工位：彎曲和拉深
一個(gè)進(jìn)料距離內(nèi)的材料利用率：
η=×100%=×100%=×100%=95%
式中：A—— 得到的制件的總面積
A—— 一個(gè)進(jìn)料距內(nèi)的毛胚面積
B ——條料和帶料的寬度
L ——進(jìn)料距離
4 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
（1）凸模和凹模要有足夠的剛性與強(qiáng)度
由于在高速連續(xù)作業(yè)的條件下，振動(dòng)極大，就是在普通機(jī)床上沖制，由于連續(xù)作業(yè)，凸模、凹模的磨損也比一般模具大的多；在多工位級(jí)進(jìn)模中的許多凸模、凹模的受力狀態(tài)是不均勻、不對(duì)稱、不垂直的，模具的損壞可能性也較大。所以在允許的條件下，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加其強(qiáng)度。在多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，一般采用強(qiáng)度較好的合金工具鋼制造，并要選擇合適的硬度，合理地安排熱處理。
（2）凸模和凹模必須便于穩(wěn)定安裝和更換
多工位級(jí)進(jìn)模的凸摸、凹模必須要求安裝后具有穩(wěn)定性，這不僅能保證沖制精度，可以提高沖壓次數(shù)，從而擴(kuò)大了經(jīng)濟(jì)效果。
對(duì)于各種不同沖壓工序的凸模、凹模之間都要保持穩(wěn)定的間隙，而且間隙應(yīng)當(dāng)均勻一致。
多工位級(jí)進(jìn)模的凸模、凹模要有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，各種不同沖壓性質(zhì)的凸模、凹模必須諧調(diào)一致。
（3）便于排料方便及時(shí)
多工位級(jí)進(jìn)模的連續(xù)沖制過程中，絕不允許把余料帶在凸模上，或留在凹模工作面上，以免損壞模具。
（4）便于制造、測量和組裝
4.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)
4.2.1沖孔刃口計(jì)算
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-3沖裁模初始雙面間隙Z/2?。?.06~0.10）t，
Zmin=0.12mm Zmax=0.20mm， Z max - Z min=0.08mm
對(duì)零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度IT14，為了保證凸、凹模間初始間隙合理，凸、凹模要有較高的制造精度，并分別標(biāo)注公差，公差應(yīng)滿足：
Tp + T d ≤ Z max - Z min , Tp≤ T d
式中：Tp 、T d ——凸、凹模制造公差
Zmax、Zmin ——凸、凹模最大與最小雙面間隙
查《互換性與技術(shù)測量》表2-1簡單形狀沖裁時(shí)φ5.12mm的公差Δ=0.30mm，磨損因數(shù)查《現(xiàn)代模具工手冊(cè)》表4-7得x=0.75。
由《現(xiàn)代模具工手冊(cè)》表4-6
查得： 沖孔凸、凹模的制造公差：Tp=0.02mm Td=0.02mm
校核：Tp + T d =0.04mm13.5，所以所選彈簧是合適的。
6.5 碟形彈簧的選用
碟形彈簧分為直列式和復(fù)合式兩種，這里采用直列式安裝，碟形彈簧的計(jì)算方式與圓柱形壓縮彈簧的計(jì)算方式相同，這里不一一計(jì)算，查?沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè)?表4-38選擇碟形彈簧彈簧?50×?30。
6.6模架的選擇
通過查表得：凹模厚度修正系數(shù)k=0.30，所以由公式：
厚度H=Kb=0.3×91.85=27.555mm（工件最大外形尺寸91.85）；
凹模寬度B=b+2×(1.5×27.555)=174.5mm；
長度L=174.5+2×(1.5×27.555)=344.46mm，
凹模固定板的厚度取與凹模厚度相同，故凹模固定板厚度：H=30mm；
所以根據(jù)《最新沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用手冊(cè)》表7-1可選對(duì)角導(dǎo)柱模架，如圖：
凹模周界
閉合高度
上模座
下模座
導(dǎo)柱
導(dǎo)套
L
B
最小
最大
400×250×55
400×250×70
40×260
40×140×53
400
250
275
320
?40×260
40×140×53
6.7 模柄的選擇
本沖壓模模柄選用壓入式模柄，與模座孔采用過渡配合H7/m6，并加銷釘以防轉(zhuǎn)動(dòng)。這種模柄可較好地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)中最常見。結(jié)構(gòu)如下圖：
7 其余零件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
7.1 凸模固定板
模具中的固定板，又稱為安裝板，它的主要任務(wù)是對(duì)凸模固定，并通過它安裝在模座上。
對(duì)凸模固定板的要求：
1. 固定板必須能夠安裝全部凸模及其它的零部件并使之正常穩(wěn)定工作。這樣，就要求固定板有足夠的剛性和強(qiáng)度。一般固定板的厚度相當(dāng)于工作凸?？傞L度的2/5或更大一些。
2.固定板的耐磨性要好。固定板可選用45鋼或T10A鋼，淬火硬度應(yīng)在HRC42～45。
3.對(duì)于較大的凸?；蛴休^大側(cè)向力的凸模應(yīng)用過盈配合裝配，要有較大的過盈量。
4.各型孔位置精度應(yīng)當(dāng)與卸料板保持同心。行之有效的辦法是給定凹模各孔位置精度
5.凸模固定板的結(jié)構(gòu)形式：固定板采用整體型結(jié)構(gòu)，材料選用45鋼，淬火硬度為HRC43～48，取凸模固定板的厚度為40mm。
7.2 墊板
墊板主要是防止凸模和凹模中的鑲件在沖壓過程中，由于沖壓力的集中而把模座的接觸面壓壞。在高速?zèng)_壓時(shí)，最容易損傷凸模，所以一般在固定板與模座之間增設(shè)墊板。墊板需淬火處理HRC43～48、，且兩面平行光潔。
墊板尺寸的確定：一般模板長300以內(nèi)10-15，300-500一般15以上，這里確定為墊板厚度為15mm。
7.3 卸料板
級(jí)進(jìn)模的卸料板的厚度一般要根據(jù)模具的大小來確定，一般模具比較小，跳的步數(shù)不多的情況下，厚度可以在12mm~15mm之間。如果跳的步數(shù)比較多，模具比較長的話，卸料板的厚度還可以再厚一些，一般取凸模的40%，可取35mm。
8 裝配圖及其他說明
8.1 繪制裝配圖
由以上設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪圖設(shè)計(jì)，該多工位級(jí)進(jìn)模裝配圖如下：
8.2 其他說明
1.螺釘和圓柱銷按照 GB/T70.1-2000和GB/T119.1-2000標(biāo)準(zhǔn)來選擇
2.卸料彈簧和蝶形彈簧按照GB/T4459.4-1984和GB/T1972-2005標(biāo)準(zhǔn)來選擇
3.模柄按照J(rèn)B/T7646.1-2008標(biāo)準(zhǔn)來選擇
4.導(dǎo)柱與下模座選擇過盈配合H7/s6，導(dǎo)柱與導(dǎo)套選擇間隙配合H7/f6，導(dǎo)套與上模座選擇過盈配合H7/s6
9設(shè)計(jì)小結(jié)
我設(shè)計(jì)的是彎折片，用的是多工位的級(jí)進(jìn)模，通過這次設(shè)計(jì)，把我大學(xué)幾年所學(xué)到的理論知識(shí)在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中綜合地加以運(yùn)用。使這些知識(shí)得到鞏固發(fā)展，初步培養(yǎng)了我沖壓模具設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作打下良好基礎(chǔ)，樹立正確的設(shè)計(jì)思路。
在這個(gè)過程中，從白紙到完成模具總裝圖，零件圖，設(shè)計(jì)說明書。學(xué)到很多原本學(xué)到的但不是很懂的知識(shí)，了解了一些設(shè)計(jì)的原理和過程。例如，沖裁模具設(shè)計(jì)一般步驟：（1）沖裁件工藝性；（2）確定沖裁工藝方案；（3）選擇模具的結(jié)構(gòu)形式；（4）進(jìn)行必要的工藝計(jì)算；（5）選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸；(6) 選擇壓力機(jī)的型號(hào)；（7）繪制模具總裝圖及零件圖。還有更多的知識(shí)，在這里不做過多的敘述。
雖然在這次設(shè)計(jì)過程中遇到很多問題與麻煩，但通過指導(dǎo)老師的耐心教導(dǎo)和幫助，克服了這些困難。在這次設(shè)計(jì)中，我總結(jié)了：要學(xué)會(huì)親自去嘗試，不要害怕失敗。失敗也是一份財(cái)富，經(jīng)歷也是一份擁有。此外，這次設(shè)計(jì)過程中還有許多不如意和不完善的地方，通過這次的經(jīng)歷，希望以后會(huì)越做越好！
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致謝
在設(shè)計(jì)完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師張維平張老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！不管是從開始定方向還是在查資料準(zhǔn)備的過程中，張老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，一直都耐心地給予我指導(dǎo)和意見，使我在設(shè)計(jì)沖壓模具的方向上有了較大提高；同時(shí)也顯示了張老師高度的敬業(yè)精神和責(zé)任感。在此，我對(duì)張維平老師表示誠摯的感謝與衷心的祝福
在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧四年來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的班主任宋慧瑾老師以及所有任課老師和同學(xué)表示由衷的感謝!衷心地謝謝你們。
最后，感謝在百忙之中評(píng)閱我的設(shè)計(jì)和參加答辯的各位老師!
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