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0 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 說(shuō) 明 書(shū) 題 目 學(xué) 生 系 別 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 1 第一章 緒 言 改 革 開(kāi) 放 以 來(lái) 隨 著 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 的 高 速 發(fā) 展 市 場(chǎng) 對(duì) 模 具 的 需 求 量 不 斷 增 長(zhǎng) 近 年 來(lái) 模 具 工 業(yè) 一 直 以 左 右 的 增 長(zhǎng) 速 度 快 速 發(fā) 展 模 具 工 業(yè) 企 業(yè) 的 所 有 制 成 分 也 發(fā) 生 了 巨 大 變 化 除 了 國(guó) 有 專(zhuān) 業(yè) 模 具 廠(chǎng) 外 集 體 合 資 獨(dú) 資 和 私 營(yíng) 也 得 到 了 快 速 發(fā) 展 浙 江 寧 波 和 黃 巖 地 區(qū) 的 模 具 之 鄉(xiāng) 廣 東 一 些 大 集 團(tuán) 公 司 和 迅 速 崛 起 的 鄉(xiāng) 鎮(zhèn) 企 業(yè) 科 龍 美 的 康 佳 等 集 團(tuán) 紛 紛 建 立 了 自 己 的 模 具 制 造 中 心 中 外 合 資 和 外 商 獨(dú) 資 的 模 具 企 業(yè) 現(xiàn) 已 有 幾 千 家 在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路 之后 目前我國(guó)已形成了 300 多億元 未包括港 澳 臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字 各類(lèi)沖壓模具 的生產(chǎn)能力 雖 然 中 國(guó) 模 具 工 業(yè) 在 過(guò) 去 十 多 年 中 取 得 了 令 人 矚 目 的 發(fā) 展 但 許 多 方 面 與 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 相 比 仍 有 較 大 的 差 距 例 如 精 密 加 工 設(shè) 備 在 模 具 加 工 設(shè) 備 中 的 比 重 比 較 低 技 術(shù) 的 普 及 率 不 高 許 多 先 進(jìn) 的 模 具 技 術(shù) 應(yīng) 用 不 夠 廣 泛 等 等 致 使 相 當(dāng) 一 部 分 大 型 精 密 復(fù) 雜 和 長(zhǎng) 壽 命 模 具 依 賴(lài) 進(jìn) 口 2 中文摘要 本設(shè)計(jì)分析了拉深零件的沖壓工藝 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu) 論述了模具的設(shè) 計(jì)過(guò)程 同時(shí)還介紹了模具關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如 凸模 凹模 凸模固定板 墊板 卸料板 樹(shù)脂 擋料銷(xiāo) 導(dǎo)正銷(xiāo)等 模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架 選用了合適的沖壓設(shè)備 設(shè) 計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算 實(shí)踐證明 模具結(jié)構(gòu)合理 生產(chǎn) 的零件符合要求 關(guān)鍵詞 模具 沖孔 拉深 落料 3 ABSTRACT This project analysis craft the definite craft plan and the mold structure elaborated the level to enter mold s design process meanwhile introduced the mold essential spot structural design for example The plunger the lower die the plunger dead plate the backing strip unload the yard lumber the spring to keep off the material to sell to lead are selling and so on The pould frame uses the standard pould frame has selected the appropriate ramming equipment In the design carried on the essential examination computation to the work components and the press specification the practice had proven The mold structure is reasonable the production components meet the requirement Keywords Progressive dies Punching Stretching Cut 4 目 錄 緒言 2 中文摘要 3 英文摘要 4 第 1 章 前 言 8 1 1 沖壓模具市場(chǎng)情況 9 1 2 沖壓模具水平狀況 9 1 3 沖壓模具未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)與展望 12 第 2 章 沖壓件的工藝性分析 14 2 1 沖壓件材料分析 14 2 2 沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性及分析 14 2 3 模具結(jié)構(gòu)形式和選材 15 2 3 1 模具結(jié)構(gòu)形式 15 2 3 2 模具材料選擇 15 第 3 章 沖壓工藝方案的確定 17 第 4 章 工藝計(jì)算 18 4 1 拉伸件展開(kāi)尺寸計(jì)算 18 4 2 材料的規(guī)格的選擇 19 4 3 排樣圖設(shè)計(jì)與材料利用率計(jì)算 19 4 3 1 排樣圖的設(shè)計(jì) 19 4 3 2 材料利用率計(jì)算 22 4 4 沖壓工藝力的計(jì)算 22 4 4 1 沖壓力的計(jì)算 22 4 4 2 拉伸部分拉伸力的計(jì)算 23 4 4 3 卸料力及推件力的計(jì)算 23 第 5 章 模具主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 25 5 1 圓形凸模的設(shè)計(jì) 25 5 1 1 凸模長(zhǎng)度計(jì)算 26 5 1 2 承壓應(yīng)力的校核 26 5 1 3 抗縱向彎曲應(yīng)力校核 27 5 1 4 圓形凸模固定端面的壓力 27 5 2 切斷凸模的設(shè)計(jì) 28 5 5 2 1 凸模承壓應(yīng)力的校核 28 5 2 2 凸?？箍v向彎曲應(yīng)力校核 29 5 2 3 切斷凸模固定端面的壓力 29 5 3 拉伸凸模的設(shè)計(jì) 30 5 3 1 拉伸凸 凹模圓角半徑及工作部分深度的確定 31 5 3 2 凸 凹模間隙 31 5 3 3 落料口大小的確定 31 5 4 凹模的設(shè)計(jì) 31 5 4 1 凹?？卓谛问郊爸饕獏?shù) 31 5 4 2 整體式凹模外形尺寸的確定 32 5 4 3 凹模強(qiáng)度校核 34 5 5 樹(shù)脂的設(shè)計(jì) 34 5 5 1 設(shè)計(jì)樹(shù)脂的一般步驟 34 5 5 2 樹(shù)脂材料及許用應(yīng)力 35 5 5 3 樹(shù)脂相關(guān)幾何尺寸的計(jì)算 37 5 5 4 拉伸樹(shù)脂鉤環(huán)強(qiáng)度驗(yàn)算 38 5 6 凸模固定板的選擇 39 5 7 凸模墊板的選擇 39 第 6 章 確定凹凸模間隙及計(jì)算工作部分尺寸 40 6 1 沖壓間隙值的確定 40 6 2 凹 凸模刃口尺寸計(jì)算 40 6 2 1 確定凹凸刃口尺寸的原則 40 6 2 2 沖壓模刃口尺寸的計(jì)算方法 40 6 2 3 沖壓模刃口尺寸的計(jì)算 40 第 7 章 模具總體設(shè)計(jì) 43 7 1 定位零件的設(shè)計(jì)與選擇 43 7 1 1 擋料銷(xiāo)的選擇 43 7 1 2 定位板的設(shè)計(jì) 43 7 1 3 止退塊的設(shè)計(jì) 43 7 2 卸料裝置的設(shè)計(jì) 45 7 2 1 卸料板的設(shè)計(jì) 45 7 2 2 卸料樹(shù)脂的選擇 46 6 7 2 3 卸料樹(shù)脂有關(guān)尺寸計(jì)算 48 7 2 4 卸料樹(shù)脂的窩座深度和安裝厚度 48 7 2 5 安裝孔內(nèi)徑和孔底厚度 49 7 3 凸模固定板的設(shè)計(jì) 50 7 4 導(dǎo)向零件的選用 50 7 5 模架的選用 51 第 8 章 沖壓設(shè)備的選擇 53 8 1 沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇 53 8 2 確定設(shè)備的規(guī)格 53 第 9 章 繪制模具圖與撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 55 9 1 裝配圖的繪制 55 第 10 章 總 結(jié) 56 參考文獻(xiàn) 57 致 謝 58 第一章 前 言 7 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 是本科教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 是落實(shí)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)的 重要組成部分 其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) 理論聯(lián)系實(shí)際 獨(dú)立分析 解決問(wèn)題 使學(xué)生在科研選題 調(diào)查研究 檢查和查閱中外文獻(xiàn)資料 綜合分析 實(shí) 驗(yàn)設(shè)計(jì)及研究 計(jì)算 數(shù)據(jù)處理 文字表達(dá)等方面的能力得到綜合訓(xùn)練 進(jìn)而鞏固和 加深所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí) 提升學(xué)生全面素質(zhì) 近年來(lái) 制造業(yè)在科學(xué)發(fā)展觀(guān)的指引下邁入了新的發(fā)展階段 其中沖壓加工和模 具技術(shù)更有顯著的進(jìn)步 本人在綜合考慮了今后的工作和發(fā)展方向后 在這次畢業(yè)設(shè) 計(jì)中選取了沖孔 拉伸 切斷這一典型的模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) 以鞏固自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí) 本說(shuō)明書(shū)共有十章 第一章 簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前模具行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r以及今后的發(fā) 展趨勢(shì) 第二章到第九章 根據(jù)模具設(shè)計(jì)的基本步驟 依次進(jìn)行了工藝分析 工藝計(jì) 算 主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算和沖壓設(shè)備的選擇 最后談及了總裝圖和零件圖繪制的 相關(guān)內(nèi)容 本說(shuō)明書(shū)最后一章總結(jié)了我在本次設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題和心得體會(huì) 說(shuō)明書(shū) 最后附有本次設(shè)計(jì)中所涉及到的所有參考文獻(xiàn) 在本次設(shè)計(jì)和論文撰寫(xiě)過(guò)程中始終得 到了教研室老師和同組同學(xué)的大力支持和幫助 并參考了許多設(shè)計(jì)書(shū)籍的經(jīng)驗(yàn)方法 老師還幫助我進(jìn)行了圖紙審理和修改 在此均表示由衷的感謝 由于本人水平有限 本說(shuō)明書(shū)定存在許多不妥之處 懇請(qǐng)答辯組老師不吝賜教 1 1 沖壓模具市場(chǎng)情況 8 我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上 還是在質(zhì)量 技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā) 展 但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比 差距仍很大 一些大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口 特別是中高檔轎車(chē)的覆蓋件模具 目前仍主要依 靠進(jìn)口 一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模 已趨供過(guò)于求 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈 現(xiàn)摘錄中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料 2007 年我國(guó)沖壓模具市場(chǎng)情況簡(jiǎn)介 如下 據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示 2007 年 1 12 月全國(guó)模具產(chǎn)量達(dá) 8 944 677 44 套 同 比增長(zhǎng) 6 53 2007 年 1 12 月全國(guó)模具年銷(xiāo)售額達(dá) 870 億元人民幣以上 同比增長(zhǎng) 21 可以說(shuō) 2007 年的模具行業(yè)是產(chǎn)需兩旺 另?yè)?jù)中國(guó)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示 2007 年我國(guó)模具進(jìn)出口總額為 34 66 億美元 比 2006 年 增長(zhǎng) 12 24 其中進(jìn)口總額為 20 53 億美元 比 2006 年增長(zhǎng) 0 29 出口總額為 14 13 億美元 比 2006 年增長(zhǎng) 35 73 出口繼續(xù)保持強(qiáng)勁的上升趨勢(shì) 逆差進(jìn)一步下 降 總的情況良好 據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè) 2008 年在國(guó)家宏觀(guān)調(diào)控下 國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍將保持高速增長(zhǎng) 國(guó)內(nèi) 外模具市場(chǎng)繼續(xù)看好 預(yù)計(jì) 2008 年模具行業(yè)的發(fā)展仍會(huì)保持 20 左右的增長(zhǎng)率 近年來(lái) 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展為模具工業(yè)發(fā)展提供了巨大動(dòng)力 近 10 年來(lái) 中國(guó)模具 工業(yè)增長(zhǎng)速度保持在 15 以上 生產(chǎn)廠(chǎng) 2 萬(wàn)余家 從業(yè)人員 50 多萬(wàn)人 年產(chǎn)值達(dá) 450 億元以上 另外 結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快 大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件 發(fā)展速度高于行業(yè)總體發(fā)展速度 塑料模和壓鑄模比例增大 面向市場(chǎng)的專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng) 家數(shù)量及能力快速增加 從區(qū)域市場(chǎng)分析 東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū) 南方的發(fā)展快于北方 珠 江三角和長(zhǎng)江三角地區(qū)生產(chǎn)集中 發(fā)展速度快 其模具產(chǎn)值約占全國(guó)產(chǎn)值的 2 3 以上 從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整將加快 針對(duì)低檔模具供過(guò)于求 大型 精密 復(fù)雜的模具供不應(yīng)求的情況 高檔模具的比重將增加 行業(yè)將向大型 精密 復(fù)雜 高效 長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展 我國(guó)模具行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)中 勞動(dòng)力價(jià)格低 優(yōu)勢(shì)將得到充分發(fā)揮 我們認(rèn)為未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品包括 汽車(chē)覆蓋件模具 精密沖 壓模具 大型塑料模具 精密塑料模具 大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模和鎂合金壓鑄模具 子午線(xiàn)橡膠輪胎模具 新型快速經(jīng)濟(jì)模具 多功能復(fù)合模具 模具標(biāo)準(zhǔn)件等 就企業(yè) 發(fā)展方面分析 采用數(shù)控技術(shù) 快速原型技術(shù) 高速切削和超精加工等高新技術(shù) 進(jìn) 一步提升模具工業(yè)的設(shè)計(jì)制造水平將是未來(lái)企業(yè)改造重點(diǎn) 也是未來(lái)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵 驅(qū)動(dòng)因素 另外 國(guó)際市場(chǎng)將被企業(yè)看重 因?yàn)槿蚰＞呤袌?chǎng)整體供不應(yīng)求 市場(chǎng)需 求量維持在 600 億至 650 億美元 9 從應(yīng)用趨勢(shì)方面分析 受用戶(hù)要求模具的生產(chǎn)周期縮短影響 快速經(jīng)濟(jì)模具的開(kāi)發(fā)將 被重視 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 且采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模 裝置 快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高 另外 隨著車(chē)輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展 壓鑄模的數(shù)量 壽命和復(fù)雜程 度要求將更高 隨著以塑料代鋼 以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復(fù)雜程度的不 斷提高 塑料模的比例 精度和復(fù)雜度也將隨著相應(yīng)提高 1 2 沖壓模具水平狀況 近年來(lái) 我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高 大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá) 50 多噸的模具 為中檔轎車(chē)配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了 精度達(dá)到 1 2 m 壽 命 2 億次左右的多工位模具國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn) 表面粗糙度達(dá)到 Ra 1 5 m 的精沖模 大尺寸 300mm 精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平 1 模具 CAD CAM 技術(shù)狀況 我國(guó)模具 CAD CAM 技術(shù)的發(fā)展已有 20 多年歷史 由原華中工學(xué)院和武漢 733 廠(chǎng) 于 1984 年共同完成的精沖模 CAD CAM 系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具 CAD CAM 系統(tǒng) 由華中工學(xué)院和北京模具廠(chǎng)等于 1986 年共同完成的冷沖模 CAD CAM 系統(tǒng)是我國(guó)自行開(kāi) 發(fā)的第一個(gè)沖壓模 CAD CAM 系統(tǒng) 上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的冷沖模 CAD CAM 系統(tǒng)也于同年 完成 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái) 國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用 CAD CAM 技術(shù) 國(guó)家科委 863 計(jì)劃將東風(fēng)汽車(chē)公司作為 CIMS 應(yīng)用示范工廠(chǎng) 由華中理工大學(xué)作為技術(shù) 依托單位 開(kāi)發(fā)的汽車(chē)車(chē)身與覆蓋件模具 CAD CAPP CAM 集成系統(tǒng)于 1996 年初通過(guò)鑒 定 21 世紀(jì)開(kāi)始 CAD CAM 技術(shù)逐漸普及 現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基 本都有了 CAD CAM 技術(shù) 其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各 CAE 能力 模具 CAD CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期 降低生產(chǎn)成本 提高產(chǎn)品 質(zhì)量 已成為人們的共識(shí) 在 八五 九五 期間 已有一大批模具企業(yè)推廣普 及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù) 數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高 并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD CAM 系統(tǒng) 如美國(guó) EDS 的 UG 美國(guó) ParametricTechnology 公司的 Pro Engineer 美國(guó) CV 公司的 CADS5 英國(guó) DELCAM 公司的 DOCT5 日本 HZS 公司的 CRADE 及 space E 以色列公司的 Cimatron 還引進(jìn)了 AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó) Marta Daravision 公司用于汽車(chē)及覆蓋件模具的 Euclid IS 等專(zhuān)用軟件 國(guó)內(nèi)汽車(chē)覆蓋件模 具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了 CAD CAM 技術(shù) DL 圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維 CAD 多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡 總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn) 且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì) 也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠(chǎng)家技術(shù)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域 10 在沖壓成型 CAE 軟件方面 除了引進(jìn)的軟件外 華中科技大學(xué) 吉林大學(xué) 湖 南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件 并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成 功應(yīng)用 產(chǎn)生了良好的效益 快速原型 RP 與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合 快速制造大型汽車(chē)覆蓋件模具 解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具 模具精度低 制件精度低 樣件制作難 等問(wèn)題 實(shí)現(xiàn)了以三維 CAD 模型作為制模依據(jù)的快速模具制造 并且保證了制件的精 度 為 汽車(chē)行業(yè)新車(chē)型的開(kāi)發(fā) 車(chē)身快速試制提供了覆蓋件制作的保證 它標(biāo)志著 RPM 應(yīng)用 于 汽車(chē)車(chē)身大型覆蓋件試制模具已取得了成功 圍繞著汽車(chē)車(chē)身試制 大型覆蓋件模具的快速制造 近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的 快速成型方法 例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型 等技術(shù) 它們都表現(xiàn)出了降低成本 提高效率等優(yōu)點(diǎn) 2 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下 經(jīng)過(guò)幾十年努力 現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與 制造能力已達(dá)到較高水平 包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很 多模具企業(yè)得到應(yīng)用 雖然如此 我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有 較大差距 這些主要表現(xiàn)在高檔轎車(chē)和大中型汽車(chē)覆蓋件模具及高精度沖模方面 無(wú) 論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面 都有較大差距 轎車(chē)覆蓋件模具 具有設(shè)計(jì)和制 造難度大 質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn) 可代表覆蓋件模具的水平 雖然在設(shè)計(jì)制造方 法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平 模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平 在轎車(chē)模 具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步 但在制造質(zhì)量 精度 制造周期等方面 與國(guó)外相比 還存在一定的差距 以 汽 車(chē) 覆 蓋 件 模 具 為 代 表 的 大 型 沖 壓 模 具 的 制 造 技 術(shù) 已 取 得 很 大 進(jìn) 步 東 風(fēng) 汽 車(chē) 公 司 模 具 廠(chǎng) 一 汽 模 具 中 心 等 模 具 廠(chǎng) 家 已 能 生 產(chǎn) 部 分 轎 車(chē) 覆 蓋 件 模 具 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位模具和多功能模具 是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模 具品種 有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具 已基本達(dá)到國(guó) 際水平 但總體上和國(guó)外多工位模具相比 在制造精度 使用壽命 模具結(jié)構(gòu)和功能 上 仍存在一定差距 汽車(chē)覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善 高精度 高效益加工設(shè)備的 使用越來(lái)越廣泛 高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多 11 NC DNC 技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟 可以進(jìn)行傾角加工和超精加工 這些都提高了模具型 面加工精度 提高了模具的質(zhì)量 縮短了模具的制造周期 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用 工藝成熟 無(wú)污染 成本適中的離子滲氮 技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可 碳化物被覆處理 TD 處理 及許多鍍 涂 層技術(shù)在沖壓模具上 的應(yīng)用日益增多 真空處理技術(shù) 實(shí)型鑄造技術(shù) 刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟 激光切 割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用 3 專(zhuān)業(yè)化程度及分布狀況 我國(guó)模具行業(yè)專(zhuān)業(yè)化程度還比較低 模具自產(chǎn)自配比例過(guò)高 國(guó)外模具自產(chǎn)自 配比例一般為 30 我國(guó)沖壓模具自產(chǎn)自配比例為 60 這就對(duì)專(zhuān)業(yè)化產(chǎn)生了很多不利 影響 現(xiàn)在 技術(shù)要求高 投入大的模具 其專(zhuān)業(yè)化程度較高 例如覆蓋件模具 多 工位模具和精沖模等 而一般沖模專(zhuān)業(yè)化程度就較低 由于自配比例高 所以沖壓模 具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布 但是專(zhuān)業(yè)化程度較高的汽車(chē)覆 蓋件模具和多工位 多功能精密沖模的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能 力分布而分布 而往往取決于主要投資者的決策 例如四川有較大的汽車(chē)覆蓋件模具 的能力 江蘇有較強(qiáng)的精密沖模的能力 而模具的用戶(hù)大都不在本地 1 3 沖壓模具未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)與展望 1 沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn) 沖壓模具共有 7 小類(lèi) 并有一些按其服務(wù)對(duì)象來(lái)稱(chēng)呼的一些種類(lèi) 目前急需發(fā) 展的是汽車(chē)覆蓋件模具 多功能 多工位模具和精沖模 這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大 發(fā)展前景好 汽車(chē)覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車(chē)大中型覆蓋件模具 尤 其是外覆蓋件模具 高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位模具 連續(xù)模今后 將會(huì)有較快的發(fā)展 多功能 多工位模具中發(fā)展重點(diǎn)是高精度 高效率和大型 高壽 命的模具 精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模 并不斷提高其精度 2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn) 模具技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要是朝信息化 高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展 因此從 設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)說(shuō) 發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD CAE CAM 技術(shù)的應(yīng)用 并持續(xù)提高效率 特別是板材成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù) 模具 CAD CAM 技術(shù)應(yīng)向宜人化 集成化 智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 并提高模具 CAD CAM 系統(tǒng)專(zhuān)用化程度 為了提高 CAD CAE CAM 技術(shù)的應(yīng)用水平 建立完整的模具資料庫(kù)及開(kāi)發(fā)專(zhuān)家 系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要 從加工技術(shù)來(lái)說(shuō) 發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精 度加工 高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削 高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù) 12 高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度 1 m 以下和表面粗糙度 Ra 0 1 m 的各種 精密加工 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重 點(diǎn)之一 為了提高沖壓模具的壽命 模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重 點(diǎn) 對(duì)于模具數(shù)字化制造 系統(tǒng)集成 逆向工程 快速原型 模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng) 用技術(shù)等方面形成全方位解決方案 提供模具開(kāi)發(fā)與工程服務(wù) 全面提高企業(yè)水平和 模具質(zhì)量 這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn) 13 第二章 沖壓件工藝分析 沖壓件的工藝性 是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性 即沖壓件的形狀結(jié)構(gòu) 尺寸 大小 尺寸偏差 形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖壓工藝的要求 沖壓件的工藝性 對(duì)沖壓工件的質(zhì)量 材料利用率 生產(chǎn)率 模具制造難易 模具壽命 操作方式及沖 壓設(shè)備的選用等都有很大的影響 一般情況下 對(duì)沖壓件工藝性影響最大是幾何形狀 尺寸 精度要求 良好的沖壓件工藝性能滿(mǎn)足材料省 工序少 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 模具 較易加工 操作方便且壽命較高等要求 從而顯著降低沖壓件的制造成本 2 1 沖壓件材料分析 該零件的材料為 08F 該鋼種是優(yōu)質(zhì)碳素鋼 碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)是 0 05 0 11 屬于低炭鋼 屈服點(diǎn) 175MPa 抗拉強(qiáng)度 295MPa 延伸率不小s b 于 35 斷面收縮率不小于 60 具有良好的沖壓 拉伸 彎曲 焊接性能 故廣泛 用于制造冷沖壓零件 參考文獻(xiàn) 7 表 8 4 2 2 沖壓件結(jié)構(gòu)工藝性及分析 沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單 對(duì)稱(chēng) 避免復(fù)雜形狀的曲線(xiàn) 在許可的情況下 把沖壓件設(shè)計(jì)成少 無(wú)廢料排樣的形狀 以減少?gòu)U料 矩形孔兩端宜用圓弧連接 以 利于模具加工 該工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 也無(wú)復(fù)雜形狀的曲線(xiàn) 沖壓件各直線(xiàn)或曲線(xiàn)的連接處 盡量避免銳角 除在少 無(wú)廢料排樣或采用鑲拼 模結(jié)構(gòu)時(shí) 都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連 以利于模具制造和提高模具壽命 工件圖如圖 1 1 所示 第二章 沖壓件工藝分析 14 圖 1 1 零件最大寬度 52 mm 最大高度 15 5mm 最大長(zhǎng)度 52mm 經(jīng)分析 確定成形工 序?yàn)槁淞?拉深 沖孔 拉伸整形 由于工序多 為保證沖壓精度 采用單工序 2 3 模具結(jié)構(gòu)形式和選材 2 3 1 模具結(jié)構(gòu)形式 該制件主要工序?yàn)?落料 拉深 沖孔 整形 采用單模具 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 沖出的制件精度高 生產(chǎn)效率也高 適合大批量生產(chǎn) 而且維修方便 制造方便成 本也低 2 3 2 模具材料選擇 冷沖壓模具的成本分析 在冷沖壓模具設(shè)計(jì)中 常常要提到模具成本問(wèn)題 即經(jīng)濟(jì)性 所謂經(jīng)濟(jì)性 就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果 在沖壓生產(chǎn)中 既要保證產(chǎn)品質(zhì)量 完成所需的產(chǎn)品數(shù)量 又要降低模具的制造費(fèi)用 這樣才能使 整個(gè)冷沖壓的成本得到降低 在模具設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題是如何降低模具的制造成本 因?yàn)楫a(chǎn)品的成本 不 僅與材料費(fèi) 包括原材料費(fèi) 外購(gòu)件費(fèi) 加工費(fèi) 包括工人工資 能源消耗 設(shè)備折 舊費(fèi) 車(chē)間經(jīng)費(fèi)等 有關(guān) 而且與模具費(fèi)有關(guān) 一副模具少則幾萬(wàn) 多則上百萬(wàn) 所以必須采取有效措施降低制造成本 模具費(fèi)在工件制造成本中占有一定比例 對(duì)于小批量生產(chǎn) 采用簡(jiǎn)易模具 因 15 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造快速 價(jià)廉 所以能降低模具費(fèi) 從而降低工件制造成本 在大批大量生產(chǎn)中 應(yīng)盡量采用高效率 長(zhǎng)壽命的級(jí)進(jìn)沖模及發(fā)展硬質(zhì)合金沖 模 硬質(zhì)合金沖模的刀磨壽命和總壽命比鋼模具大得多 總壽命為鋼模具的 20 40 倍 而模具制造費(fèi)用僅為鋼模具的 2 4 倍 而對(duì)中批量生產(chǎn) 首先應(yīng)盡量使沖模標(biāo)準(zhǔn)化 大力發(fā)展沖模標(biāo)準(zhǔn)件的品種 推 廣沖模典型結(jié)構(gòu) 最大限度地縮短沖模設(shè)計(jì)與制造周期 制造中 小型冷沖壓模具的材料有鑄鐵 碳素工具鋼 合金工具鋼 硬質(zhì)合 金 鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅合金 低熔點(diǎn)合金 環(huán)氧樹(shù)脂 聚氨脂橡等 沖模主要零 件所使用的模具鋼有碳素工具 鋼 低合金工具鋼 高碳高鉻工具鋼 高碳中鉻工 具鋼 硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金等 凸模和凹模是在強(qiáng)壓 連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的 并伴隨有溫度 的升高 工件條件極其惡劣 所以對(duì)凸模 凹模和材料要求有好的耐有溫度的升高 工件條件極其惡劣 所以對(duì)凸模 凹模和材料要求有好的耐磨性 耐沖擊性 淬透 性和切削性 硬度很大 熱處理變形小 而且價(jià)格低廉 設(shè)計(jì)模具時(shí) 合理選取模具材料是關(guān)系到模具壽命和成本的一項(xiàng)重要工作 沖模 的主要零件 凸模 凹模和凸凹模等材料的選取尤應(yīng)慎重 通常應(yīng)考慮如下幾點(diǎn) 1 根據(jù)沖壓件生產(chǎn)批量的大小來(lái)選取模具材料 當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量很大時(shí) 凸 模 凹模和凸凹模應(yīng)選取質(zhì)量高 耐磨性好的模具鋼 例如 C r12MoV Cr4W2MoV YGl5 等 2 根據(jù)被沖壓材料的性能 工序性質(zhì)和沖模主要零件工作條件和作用來(lái)選取 模具材料 3 應(yīng)考慮模具材料的冷 熱加工性能和工廠(chǎng)現(xiàn)有條件 4 應(yīng)考慮我國(guó)模具鋼的生產(chǎn)和使用情況 對(duì)于該制件主要工序?yàn)?落料 拉深 沖孔 整形 且要求大批量生產(chǎn) 所以 模具材料應(yīng)采用質(zhì)量較高 能保證耐用度的材料 故凹 凸?？梢赃x擇高碳高鉻工 具鋼 Cr12MoV 熱處理硬度 60 62HRC 第三章 沖壓工藝方案的確定 16 第三章 沖壓工藝方案的確定 工藝方案的內(nèi)容是確定沖壓件的工藝路線(xiàn) 主要包括確定工序數(shù) 工序的組合和 工序的順序安排等 應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案 再根據(jù)工件的批量 形狀 尺寸等多方面的因素 全面考慮 綜合分析 選取一個(gè)較為合理的方案 沖壓工序按工序的組合程度可分為單工序沖壓 復(fù)合沖壓和級(jí)進(jìn)沖壓 模具是在各個(gè)壓力機(jī)的一次行程中 四副模具的上完成多個(gè)不同的工序 根據(jù)對(duì)零 件進(jìn)行分析 綜合考慮材料利用率 工藝合理性及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易等 工序安排 落料 拉伸 沖孔 整形 17 第四章 工 藝 計(jì) 算 4 1拉伸件展開(kāi)尺寸計(jì)算 板料 帶料拉伸時(shí) 材料往拉伸力較大的區(qū)域流動(dòng) 移動(dòng)過(guò)程中 材料壁厚也會(huì)相 應(yīng)改變 故拉伸件的展開(kāi)計(jì)算應(yīng)遵循體積不變?cè)瓌t進(jìn)行 由于該工件近似圓臺(tái) 呈盒形 根據(jù)表面積相等原理 可近似計(jì)算毛坯面積為 2 2212 2394167597802801693 5493 547 KmHmm A K 由對(duì)工件分析可取 取修邊余量1 K 21 610H 則 237 A 因?yàn)樵摴ぜ闹艿淖冃螀^(qū)基本相等 變形量也相近 由求得 L 52mm 毛坯的展開(kāi)形狀如圖 3 2 圖 3 2 毛坯展開(kāi)形狀圖 4 2材料的規(guī)格的選擇 第四章 工藝計(jì)算 18 沖壓生產(chǎn)中使用的材料相當(dāng)廣泛 有金屬材料和非金屬材料 大部分都是各種規(guī) 格的板料 帶料 條料和塊料 板料是沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的材料 適合于成批生產(chǎn) 其尺寸規(guī)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 定 采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格板料可能會(huì)增加余料 使材料利用率降低 帶料 卷料 用于大批量生產(chǎn) 帶料的寬度一般在 300mm 以下 根據(jù)材料的不 同 有不同的寬度尺寸 長(zhǎng)度可達(dá)幾米到幾十米 有的薄材料可達(dá)數(shù)百米 條料是根據(jù)沖壓件的需要 由板料剪切而成 用于中小型零件的沖壓 塊料適用于單件小批量生產(chǎn)和價(jià)值昂貴的有色金屬的沖壓 根據(jù)生產(chǎn)要求和工藝性 選擇切邊帶料 參考文獻(xiàn) 4 8P 4 3排樣圖的設(shè)計(jì)與材料利用率的計(jì)算 4 3 1 排樣圖的設(shè)計(jì) 一 排樣分析 排樣指沖壓件在板料 條料或帶料上的布置方式 排樣是否合理 對(duì)材料利用 率的大小有直接影響 還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)率 制件質(zhì)量 生產(chǎn)操作方便與安 全等 因此 排樣是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中 毛坯材料費(fèi)用占 60 以上 排樣的目的就在于合理利 用原材料 衡量排樣經(jīng)濟(jì)性 合理性的指標(biāo)是材料利用率 要提高材料利用率 就必 須減少?gòu)U料面積 沖壓過(guò)程中所產(chǎn)生的廢料 可分為兩種情況 1 結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要 如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱(chēng)為 結(jié) 構(gòu)廢料 它取決于工件的形狀 一般不能夠改變 2 工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊 定位需要切去的料 邊 與定位孔 不可避免的料頭和料尾廢料稱(chēng)為工藝廢料 它決定于沖壓方式和排樣方式 因此 提高材料利用率要從減少工藝廢料著手 同一個(gè)工件 可以有幾種不同的 排樣方法 根據(jù)材料的利用情況 排樣的方法可以有三種 1 有廢料排樣 沿工件的全部外形沖壓 工件與工件之間 工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料 搭邊 存在 沖壓后搭邊成為廢料 如圖 3 3a 所示 2 少?gòu)U料排樣 19 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖壓 只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭 邊存在 如圖 3 3b 所示 3 無(wú)廢料排樣 工件與工件之間 工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在 條料沿直線(xiàn)或曲線(xiàn)切斷而 得工件 如圖 3 3c 所示 圖 4 3 排樣方法 a 有廢料排樣 b 少?gòu)U料排樣 c 無(wú)廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低 但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高 常用于工件形 狀復(fù)雜 尺寸精度要求較高的排樣 少 無(wú)廢料排樣法的材料利用率較高 在無(wú)廢料排樣時(shí)只有料頭 料尾損失 材 料利用率可達(dá) 85 95 少?gòu)U料排樣法也可達(dá) 70 90 少 無(wú)廢料排樣法有利 于一次沖壓多個(gè)工件 可以提高生產(chǎn)率 由于這種排樣法沖切周邊減少 所以還可以 簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 降低沖壓力 但是 少 無(wú)廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性 受 到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制 且由于條料本身的寬度公差 條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差 會(huì)直接影響工件尺寸而使工件的精度降低 在幾個(gè)工件的匯合點(diǎn)容易產(chǎn)生毛刺 由于 采用單邊剪切 也會(huì)加快模具磨損而降低沖模壽命 并直接影響工件的斷面質(zhì)量 所 以少 無(wú)廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣 有廢料 少?gòu)U料或無(wú)廢料排樣 按工件的外形特征 排樣的形式又可分為直排 斜排 對(duì)排 混合排 多排和壓搭邊等 對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的工件 可以用就算方法選擇合理的排樣方式 而對(duì)于形狀復(fù)雜的 工件要作出正確判斷則比較困難 通常用放樣的方法 即用厚紙片剪 3 5 個(gè)樣件 擺 出各種可能的排樣方案 從中選擇一個(gè)比較合理的方案 合理的排樣方法 應(yīng)是將工藝廢料減到最少 考慮到該工件的外形特征和材料的 利用情況 可采用少?gòu)U料直排的排樣方式 參考文獻(xiàn) 1 69P 二 搭邊數(shù)值的選取 排樣時(shí) 沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊 它的作用是補(bǔ)償 定位誤差 保證沖出合格的沖件 以保證條料有一定剛度 便于送料 第四章 工藝計(jì)算 20 搭邊數(shù)值取決于以下因素 1 沖件的尺寸和形狀 2 材料的硬度和厚度 3 排樣的形式 直排 斜排 對(duì)排等 4 條料的送料方法 是否有側(cè)壓板 5 擋料裝置的形式 包括擋料銷(xiāo) 導(dǎo)料銷(xiāo)和定距側(cè)刃等的形式 當(dāng)采用模具沖壓時(shí) 排樣設(shè)計(jì)除了要考慮提高材料利用率以外 還必須注意以幾 點(diǎn) 1 公差要求較嚴(yán)的零件 排樣時(shí)工步不宜太多 否則累積誤差大 零件公差要 求不易保證 2 對(duì)孔壁較小的沖壓件 其孔可以分步?jīng)_出 以保證凹?？妆诘膹?qiáng)度 3 零件孔距公差要求較嚴(yán)時(shí) 應(yīng)盡量在同一工步?jīng)_出或在相鄰工步?jīng)_出 4 當(dāng)凹模壁厚太小時(shí) 應(yīng)增設(shè)空步 以提高凹?？妆诘膹?qiáng)度 5 盡量避免復(fù)雜型孔 對(duì)復(fù)雜外形零件的沖壓 可分步?jīng)_出 以減小模具制造 難度 6 當(dāng)零件小而批量大時(shí) 應(yīng)盡可能采用多工位模具成形的排樣法 7 在零件較大的大量生產(chǎn)中 為了縮短模具的長(zhǎng)度 可采用連續(xù) 復(fù)合成形的 排樣法 8 對(duì)于要求較高或工步較多的沖件 為了減小定位誤差 排樣時(shí)可在條料兩側(cè) 設(shè)置工藝 用導(dǎo)正銷(xiāo)定位 9 在模具的連續(xù)成形排樣中 如有切口翹腳 起伏成形 翻邊等成形工時(shí) 一 般應(yīng)安排在落料前完成 10 當(dāng)材料塑性較差時(shí) 在有彎曲工步的連續(xù)成形排樣中 必須使彎曲線(xiàn)與材料 紋向成一定夾角 參考文獻(xiàn) 1 71P 搭邊值根據(jù)工件寬和材料厚度 選工件間搭邊值 a 2 0mm 參考文獻(xiàn) 5 9P 排樣圖 4 4 mm 圖 4 4 排樣圖 4 3 2 材料利用率的計(jì)算 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率 為 21 4 3 10 nABh 式中 A 沖壓件面積 包括沖出的小孔在內(nèi) 2m n 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)目 B 條料寬度 mm h 進(jìn)距 mm 31x16 5 x100 80 27 18x35 4 參考文獻(xiàn) 1 67P 4 4沖壓工藝力的計(jì)算 4 4 1 沖壓力 沖壓力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離所需要的力 它與材料厚度 工件周邊長(zhǎng)度 材料的力學(xué)性能等參數(shù)有關(guān) 沖壓模設(shè)計(jì)時(shí) 為了合理地設(shè)計(jì)模具及 選用設(shè)備 必須計(jì)算沖壓力 壓力機(jī)噸位必須大于計(jì)算的沖壓力 以適應(yīng)沖壓的要求 沖壓力的大小主要與材料力學(xué)性能 厚度及沖壓件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān) 考慮 到成本和沖壓件的質(zhì)量要求 平刃口模具沖壓時(shí) 其理論沖壓力 F N 可按下式計(jì)算 4 4 FKLt 式中 L 沖壓件周邊長(zhǎng)度 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪強(qiáng)度 MPa K 系數(shù) 考慮到模具刃口的磨損 模具間隙的波動(dòng) 材料力學(xué)性 能的變化及材料厚度偏差等因素 一般取 K 1 3 選擇設(shè)備噸位時(shí) 考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素實(shí)際沖壓力 可 能增大 所以應(yīng)取 F 4 5 1 3bLt 式中 F 最大可能沖壓力 稱(chēng)沖壓力 N 材料抗拉強(qiáng)度 MPa 參考文獻(xiàn) 1 b 1 3b 49P 08F 鋼的抗剪強(qiáng)度 260 340N 強(qiáng)度極限 300 440 N 2m 2m 參考文獻(xiàn) 2 40P 圓孔的沖壓力的計(jì)算 1 3 81 1 5 340N 53703 N 1F 3Lt 2 第四章 工藝計(jì)算 22 落料部分的沖壓力計(jì)算 1 3 163 4mm 1 5 340N 108334 2 N 3F1 Lt 2m 4 4 2 拉伸部分的拉伸力計(jì)算 自由拉伸力為 4 6 自 2bCKBtr 式中 C 與彎曲形式有關(guān)的系數(shù) 對(duì)于 V 形件 C 取 0 6 對(duì)于 U 形件 C 取 0 7 K 安全系數(shù) 一般取 1 3 B 料寬 mm t 料厚 mm r 彎曲半徑 mm 材料強(qiáng)度極限 MPa b 該工件屬于 U 形件 則 6177 6 N F自 220 6132 1 5 40mm 壓料力的計(jì)算 壓料力 Q 值可近似取自由彎曲的 30 80 即 4 7 0 38 F 自 式中 Q 壓料力 mm 取 Q 0 8 0 8 6177 6N 4942NF自 選擇壓力機(jī)時(shí) 11119 6N 自壓 力 機(jī) 參考文獻(xiàn) 1 10P 4 4 3 卸料力及推件力的計(jì)算 由于沖壓中材料的彈性變形及摩擦的存在 沖壓后帶孔部分的材料會(huì)緊箍在凸 模上 而沖落的材料會(huì)緊卡在凹模洞口中 從凸模上卸下的板料 帶料的力稱(chēng)為卸料 力 把落入凹模洞口中的沖壓件或廢料順著沖壓方向推出的力稱(chēng)為推件力 卸料力的大小與凸模和凹模之間的間隙 工件形狀 材料的種類(lèi)及材料上所涂 的潤(rùn)滑劑的質(zhì)量等因素有關(guān) 要準(zhǔn)確計(jì)算很困難 實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 F 4 8 卸 K卸 式中 F 沖壓力 N 23 卸料力系數(shù) K卸 在整個(gè)沖壓過(guò)程中均有卸料力 則 F卸 卸 123F 式中 分別是大圓孔 小圓孔 切斷部分的沖壓力 123 表 4 2 卸料力 推件力及頂件力系數(shù) 查表 4 2 取 0 045 則K卸 0 045 53703F卸 2416 64 N 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 24 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 5 1圓形凸模的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)圖如 5 1 圖 5 1 25 8mm 的圓形凸模 基本尺寸 D 極限偏差 0 187 凸模材料用 Crl2MoV 刀口部分熱處理硬度為 60 62HRC 尾部回火至 40 50HRC 25 凸模的固定方法采用臺(tái)階式凸模 將凸模壓入固定板內(nèi) 采用 H7 m6 配合裝配后 磨 平 圖 5 2 5 1 1 凸模長(zhǎng)度計(jì)算 凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定 應(yīng)留有修磨余量 并且模具在閉合態(tài) 下 卸料板至凸模固定板間應(yīng)留有避免壓手的安全距離 一般按圖 5 3 所示的結(jié)構(gòu)計(jì)算 凸模長(zhǎng)度應(yīng)為 L H1 H2 H3 a 5 1 式中 H 1 凸模固定板厚度 H2 卸料板厚度 H3 導(dǎo)尺 導(dǎo)板 或坯料厚度 a 附加長(zhǎng)度 主要考慮 沖頭總修量及模具閉合狀態(tài)下卸料 板到?jīng)_頭固定板間的安全距離 一般取 10 20mm 根據(jù)設(shè)計(jì)可知 H1 20mm H2 20mm H3 0 75mm a 1mm 凸模進(jìn)入凹模取 2mm 所以凸?？傞L(zhǎng)度為 L 45mm 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 26 圖 5 3 凸模一般不必進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn) 但對(duì)于特別細(xì)長(zhǎng)的凸?；蛲鼓嗝娉叽缧《辶虾?度大時(shí) 則應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn) 5 1 2 承壓應(yīng)力校驗(yàn) 沖壓時(shí) 凸模承受的最小斷面壓應(yīng)力 必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng) 即 5 2 minFA 對(duì)圓形凸模 由上式可得 5 3 4dt 即 min 式中 凸模最小斷面壓應(yīng)力 MPa 凸模縱向總壓力 MPa F 凸模最小截面的面積 minA2 圓形凸模最小截面的直徑 mm id t 沖壓材料厚度 mm 沖壓材料抗剪強(qiáng)度 MPa 凸模材料的許用壓應(yīng)力 對(duì)于 Crl2MoV 可取 1 0 1 6 MPa 凸模有特殊導(dǎo)向時(shí) 可取 2 3 MPa 310 310 1 28mm 4td 23 54061aNmMP 5m 對(duì)于大小圓形沖孔凸模均能滿(mǎn)足要求 5 1 3 抗縱向彎曲應(yīng)力的校核 無(wú)導(dǎo)向裝置的圓形凸模 5 4 maxL290dF 有導(dǎo)向裝置的圓形凸模 5 5 ax27 27 式中 凸模允許的最大自由長(zhǎng)度 mm maxL 沖壓力 N F d 凸模最小截面直徑 mm 設(shè)計(jì)中卸料板兼其導(dǎo)向作用 所以 對(duì)于 25 8mm 的圓形凸模 21mm 46 8mmmaxL 2 5 7081 mN 滿(mǎn)足要求 5 1 4 圓形凸模固定端面的壓力 凸模固定端面的單位壓力按下式計(jì)算 即 q 5 6 FA 式中 q 凸模固定端面的壓力 MPa A 凸模固定部分最大剖面積 2m F 落料或沖孔的沖壓力 N 模座材料的許用壓應(yīng)力 MPa 對(duì)于 25 8mm 的圓形凸模 q 176 MPa 24963 1 Nm 凸模固定端面與模座直接接觸 當(dāng)其單位壓力超過(guò)模座材料的許用壓應(yīng)力時(shí) 模座表面就會(huì)損傷 為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬的墊板 模座材料采 用鑄鐵 許用壓應(yīng)力 9014MPa 5 1 參考文獻(xiàn) 2 38 5 2 落料凸模設(shè)計(jì) 此凸模為非標(biāo)準(zhǔn)件 為保證沖壓質(zhì)量 避免毛刺的產(chǎn)生 故模具寬度要比沖壓工 件寬度寬一些 一般比沖壓材料寬 采用線(xiàn)切割或成形磨削加工 固定部分應(yīng)和工作2t 部分尺寸一致 所以設(shè)計(jì)凸模結(jié)構(gòu)如下圖 5 4 所示 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 28 圖 5 4 落料凸模高度設(shè)計(jì)為與圓形凸模一樣高 凸模固定方式也才用臺(tái)階式 見(jiàn)圖 5 2 將凸模壓入固定板內(nèi) 采用 H7 m6 配合裝配后磨平 5 2 1 凸模承壓力校核 沖壓時(shí) 凸模承受的最小斷面壓應(yīng)力 必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力 即 minFA 式中 凸模最小斷面壓應(yīng)力 MPa 凸?？v向總壓力 MPa 凸模最小截面的面積 min 2m 149 5 MPa 251034 8N in 5 2 2 抗縱向彎曲應(yīng)力的校核 無(wú)導(dǎo)向裝置的一般形狀凸模 5 7 maxL425IF 有導(dǎo)向裝置的一般形狀凸模 5 8 ax10I 式中 凸模允許的最大自由長(zhǎng)度 mm m 沖壓力 N F I 凸模最小截面慣性矩 4m 29 從俯視圖可以看 凸模形狀類(lèi)似為工字形 可按工字形截面求其近似慣性矩 I 則 5 9 max0FSIb 可以導(dǎo)出 ax0I 式中 中性軸靜矩 5 10 S S 220 84bhbh 最大剪應(yīng)力 max 16177 2 ax0FSIb 223512N6 71 50 3 6MPa84 4m 故 21mm 657 3mm maxLI 4 mN 滿(mǎn)足要求 5 2 3 落料凸模固定端面的壓力 切斷凸模固定端面的單位壓力按下式計(jì)算 即 q FA 式中 q 凸模固定端面的壓力 MPa A 凸模固定部分最大剖面積 2m F 落料或沖孔的沖壓力 N 模座鑄鐵材料的許用壓應(yīng)力 MPa q 149 5MPa 251034 8m 9014MPa 5 2 參考文獻(xiàn) 2 38 40P 5 3 拉伸凸模設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)拉伸模具 模具結(jié)構(gòu)是否合理直接影響成形質(zhì)量及其穩(wěn)定性 拉伸力的大 小 模具成本 模具壽命等問(wèn)題 根據(jù)拉伸件外形尺寸 可以基本確定拉伸凸模的工作部分尺寸 拉伸凸模高度應(yīng) 在拉伸凸模下行至下死點(diǎn)時(shí)與零件拉伸部分高度一致 U 形件拉伸模是拉伸模中最簡(jiǎn)單的一種 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 通用性好 但拉伸時(shí) 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 30 毛坯容易滑動(dòng)偏移 影響工件精度 根據(jù)工件精度不同 可以采用帶有定位銷(xiāo)頂桿和 U 形頂板的結(jié)構(gòu) 以防止坯料滑動(dòng) 提高工件精度 小批量生產(chǎn)多采用 V 形拉伸件 大批量生產(chǎn)時(shí)往往將其處理為 U 形拉伸 特別是采 用模具加工時(shí) 一定要考慮送料順利 直邊平直 減小回彈等問(wèn)題 對(duì)于 U 形拉伸 拉伸方向可以向下拉伸 也可以向上拉伸 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題 1 向下拉伸時(shí) 拉伸凸模必須安裝于凸模固定板上 開(kāi)模后凸模縮進(jìn)卸料板 帶料送進(jìn)后遵循導(dǎo)正銷(xiāo)定位 卸料板壓料 凸模折彎的工作順序 2 向上拉伸時(shí) 應(yīng)該以卸料鑲塊作為拉伸凸模 如果采用安裝于凸模固定板上 的凸模進(jìn)行折彎 則因?yàn)閴毫喜痪o 帶料將偏移而成形效果不好 還應(yīng)當(dāng)采用彈性頂 件裝置壓料 這樣即在彈性卸料裝置和頂件裝置的彈性?shī)A緊后進(jìn)行拉伸 且頂件后能 保證送料順利 綜合考慮后 選擇向下拉伸 向下拉伸時(shí) 可把凹?？醋黛o止 凸模下行拉伸 這樣后 實(shí)際凸模圓角半徑為凹模圓角半徑 凹模圓角半徑為凸模圓角半徑 后向下 拉伸 向下拉伸時(shí) 可把凹?？醋黛o止 凸模下行拉伸 這樣后 實(shí)際凸模圓角半徑 為凹模圓角半徑 凹模圓角半徑為凸模圓角半徑 5 3 1 拉伸凸 凹模圓角半徑及工作部分深度的確定 凸模圓角半徑 一般應(yīng)等于彎曲件內(nèi)圓角半徑的數(shù)值 但不能小于材料允許的pr 最小彎曲半徑 08F 號(hào)鋼與扎紋垂直的最小彎曲半徑 0 4t 彎曲部分半徑 R 為 1 滿(mǎn)足要求 凹模圓角半徑 不宜小于 3 以免在彎曲時(shí)擦傷毛坯 凹模兩邊對(duì)稱(chēng)處的圓d 角半徑應(yīng)一致 否則拉伸時(shí)毛坯會(huì)發(fā)生偏移 凹模圓角半徑 與彎曲件邊長(zhǎng) L 公稱(chēng)尺寸有關(guān) 可文獻(xiàn) 2 查表 3 27 選用 可dr 查得 凹模深度 L 為 12mm 凹模圓角半徑 4mm dr 5 3 2 凸 凹模間隙 對(duì)于 U 形拉伸 凸 凹模之間的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來(lái)控制的 但 必須考慮在合模時(shí)使毛坯完全靠壓 以保證彎曲件的質(zhì)量 5 3 3 落料口大小的確定 31 拉伸后 拉伸件采用下落料方式 就必須保證落料口要大于拉伸件最大邊長(zhǎng)長(zhǎng) 度 拉伸件最大邊長(zhǎng)長(zhǎng)度為 160mm 彎曲凸模的尺寸可取為 161x71mm 5 4 凹模的設(shè)計(jì) 5 4 1 凹?？卓谛问郊爸饕獏?shù) 因工件精度不高 但形狀也較復(fù)雜 可以采用直筒式刃口凹模 直筒式刃口凹 模有如下特點(diǎn) 制造方便 刃口強(qiáng)度高 刃磨后工作部分尺寸不變 孔內(nèi)易積存沖件 或廢料 脹力大 推件力大 刃磨層較厚 如圖 5 6 所示 圖 5 6 沖下的廢料從凹模下面漏出時(shí) 應(yīng)在沖模的下模座上做一個(gè)漏料孔 一般漏料孔比凹 模孔大 0 5 2mm 5 4 2 整體式凹模外形尺寸的確定 凹模裝于下模座 由于下模座孔口較大而使凹模工作時(shí)承受彎曲力矩 若凹 模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí) 會(huì)使凹模產(chǎn)生較大的變形 甚至破壞 但由于凹模受 力復(fù)雜 很難按理論方法精確計(jì)算來(lái)確定 對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸凹模一般不作強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)模具時(shí) 凹模外形尺寸一般是根據(jù)被沖壓料的厚度和沖壓件的最大外形尺寸 按 經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定其尺寸 凹模高度 H Kb 15mm 5 11 凹模壁度 C mm 5 12 1 52H 30 式中 b 凹模刃口間的最大寬度 mm 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 32 K 系數(shù) 表 5 1 系數(shù) K 值 沖壓件最大刃口尺寸為切斷部分 尺寸為 359 3mm 查表 5 1 K 0 39 凹模高度 H 0 39 359 3 14mm 可取 H 30mm 則 凹模壁厚 C 20mm 30 40 mm 1 52 當(dāng)凹模刃口周長(zhǎng)超過(guò) 50mm 且材料為合金工具鋼時(shí) 凹模厚度應(yīng)乘以文獻(xiàn) 2 表 2 43 中的修正系數(shù) 查表系數(shù)為 1 25 即 凹模高度 H 1 25 20 40mm 凹模做采用螺釘和銷(xiāo)釘固定在下模座上 釘孔至刃口邊及釘孔之間的距離要有足 夠的強(qiáng)度 其最小值可參考表 5 2 表 5 2 螺孔 銷(xiāo)孔之間及至刃口邊的最小距離 mm 33 選淬火 M8 螺釘 凹模上螺孔到凹模邊緣的最小距離為 16mm 凹模上螺孔到凹模 刃口的最小距離為 19mm 螺孔到銷(xiāo)孔的距離為最小距離 5mm 選淬火 8 銷(xiāo)釘 銷(xiāo)釘?shù)?凹模邊緣的最小距離為 12mm 螺孔與銷(xiāo)釘之間的最小間距為 5mm 以上尺寸要依據(jù)具 體情況而定 再根據(jù)排樣圖 可以基本了解凹模的外形結(jié)構(gòu) 以下是繪凹模俯視圖 5 7 圖 5 7 5 4 3 凹模強(qiáng)度校核 凹模強(qiáng)度校核主要是檢查其高度 凹模在沖壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲 如果 凹模強(qiáng)度高度不夠 就會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲變形甚至斷裂 矩形凹模裝在有方形洞的板上 計(jì)算公式為 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 34 5 13 minH 1 5WP 式中 凹模最小厚度 mm in P 沖壓力 mm 許用彎曲應(yīng)力 對(duì)于 Cr12MoV 300 500 MPa W W 19 1mm 40mm minH 所以取凹模厚度 40 滿(mǎn)足要求 5 3 參考文獻(xiàn) 2 37P 5 5 樹(shù)脂的設(shè)計(jì) 樹(shù)脂作用是在沖壓工作中使導(dǎo)料板與帶料壓緊 保證帶料不偏移 在非工作狀 態(tài)下 使導(dǎo)料板與帶料分離 并擁有一定的間隙 保證帶料的送進(jìn) 5 5 1 設(shè)計(jì)樹(shù)脂的一般步驟 設(shè)計(jì)樹(shù)脂時(shí) 當(dāng)給出樹(shù)脂的工作條件 工作載荷 F 和對(duì)應(yīng)的變形量 f 其計(jì)算 步驟大體是 1 根據(jù)工作條件確定樹(shù)脂的載荷類(lèi)型 選擇材料 并獲得許用切應(yīng)力 2 根據(jù)要求 初選旋繞比 C 3 計(jì)算材料直徑 d 并計(jì)算出樹(shù)脂的中徑 D 4 計(jì)算有效圈數(shù) n 5 最后進(jìn)行樹(shù)脂性能校核 5 5 3 樹(shù)脂材料及許用應(yīng)力 樹(shù)脂多數(shù)在變應(yīng)力下工作 它的性能和使用壽命在很大程序上取決于材料的選 擇 要求材料具有較高的疲勞極限 屈服點(diǎn)和足夠的沖出韌度 對(duì)熱成型的樹(shù)脂還要 求材料有良好的淬透性 低的過(guò)熱敏感性和不易脫碳等性能 1 圓柱螺旋樹(shù)脂按所受載荷分類(lèi) 圓柱螺旋樹(shù)脂按所受載荷的情況分為三類(lèi) 類(lèi) 受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 1 106次以上的樹(shù)脂 類(lèi) 受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 1 103 1 10 6次范圍內(nèi)及受沖出載荷的樹(shù)脂 類(lèi) 受靜載荷及受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 1 103次以下的樹(shù)脂 三類(lèi)樹(shù)脂的許用切應(yīng)力 和許用彎曲應(yīng)力 有的值 按表 5 6 選取p Bp 1 5203 8MPaN 35 2 對(duì)許用應(yīng)力的修正 在選取材料和確定許用應(yīng)力時(shí) 遇到下列情況應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚?a 對(duì)重要的樹(shù)脂 其損壞對(duì)整個(gè)機(jī)械有重大影響時(shí) 許用應(yīng)力應(yīng)適當(dāng)降低 b 經(jīng)強(qiáng)壓處理的樹(shù)脂 能提高其疲勞極限 對(duì)改善載荷下的松弛有明顯效果 可適當(dāng)提高許用應(yīng)力 c 經(jīng)噴丸處理的樹(shù)脂 也能提高疲勞強(qiáng)度或疲勞壽命 其許用應(yīng)力可提高 20 d 當(dāng)工作溫度超過(guò) 60 時(shí) 應(yīng)對(duì)切應(yīng)變模量 G 進(jìn)行修正 其修正公式為 5 14 ttK 式中 G 常溫下的切變模量 工作溫度下的切變模量 溫度修正系數(shù) tGtK 表 5 6 樹(shù)脂的許用應(yīng)力 摘自 GB T1239 6 1992 MPa 鋼絲類(lèi)型 或材料 碳素鋼絲琴鋼 絲 不銹鋼絲 65Mn 55Si2Mn 55Si2MnB 60Si2Mn 60Si2MnA 50CrVA 55CrMnA 60CrMnA 類(lèi) 0 4 0 36 380 495 475 類(lèi) 0 30 0 36 0 27 0 30 325 420 405 拉伸 樹(shù)脂 許用 切應(yīng) 力 類(lèi) 0 24 0 30 0 22 0 27 285 370 360 注 試驗(yàn)切應(yīng)力 試驗(yàn)彎曲應(yīng)力 材料抗拉強(qiáng)度 s s b 工件為大批量生產(chǎn) 選擇 I 型 材料 65Mn 許用應(yīng)力 285MPa 拉伸樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)及載荷 變形圖分別為圖 第五章 模具主要零件設(shè)計(jì)與選擇 36 圖 5 8 中 d 樹(shù)脂絲直徑 mm D D1 D2 樹(shù)脂的中 內(nèi) 外徑 mm Fs 試驗(yàn)載荷 F1 F2 Fn 樹(shù)脂的工作載荷 N 為了保證指定高度時(shí)的載荷 樹(shù)脂變 形量應(yīng)在試驗(yàn)載荷下變形量之間 即要求 H0 自由高度1 20 8SnSF mm F0 初拉力 N 在 F1 F2 Fn Fs作用下的樹(shù)脂 變形量 mm H1 H2 Hn Hs 在 F1 F2 Fn Fs作用下的樹(shù)脂高度 長(zhǎng)度 mm p 樹(shù)脂的節(jié)距 mm 5 5 4 樹(shù)脂相關(guān)幾何尺寸的計(jì)算 1 計(jì)算樹(shù)脂直徑 d 及中徑 D 計(jì)算公式 5 15 1 6KFC 式中 K 曲度系數(shù) C 樹(shù)脂指數(shù) 許用應(yīng)力 MPa 查文獻(xiàn) 6 表 22 6 取 K 1 23 C 6 5 樹(shù)脂拉力 F 的計(jì)算 樹(shù)脂拉力 F 等于導(dǎo)料板與凹模之間的摩擦力 F摩 又因 mg m 摩 v 式中 0 1 45 鋼 g 337 810gm 9 8NKg v 2 291 40 10 5 106 5 10 222150 0 1 222150 1 7NF摩 337 810gm 3 在