帶圓孔翻邊V形彎曲件-支撐板的沖壓成形工藝及模具設計【彎曲落料沖孔復合模含14張CAD圖帶卡片】
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11、 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 求 ， 市 場需 求 量 維 持 在 600億 至 650億 美 元 ， 同 時 ， 我 國 的 模 具 產(chǎn) 業(yè) 也 迎 來 了 新 一 輪 的 發(fā) 展機 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 ， 2004年 國 內(nèi) 模 具 進 口 總 值 達 到 600多 億 ， 同 時 ， 有 近 200個 億 的 出 口 ） ， 到 2005年 模 具產(chǎn) 值 預 計 為 600億 元 ， 模 具 及 模 具 標 準 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 型 號 的 汽 車 所 需 模 具 達 幾 千 副 ，價 值 上 億 元 ， 而 當 汽 車 更 換 車 型 時 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 計 2004年 產(chǎn) 銷 量 各 突 破 500萬 輛 ， 轎 車 產(chǎn) 量 將 達 到 260萬輛 。 另 外 ， 電 子 和 通 訊 產(chǎn) 品 對 模 具 的 需 求 也 非 常 大 ， 在 發(fā) 達 國 家 往 往 占 到 模 具 市 場總 量 的 20%之 多 。 目 前 ， 中 國 17000多 個 模 具 生 產(chǎn) 廠 點 ， 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 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 工 藝 介 紹沖 壓 是 靠 壓 力 機 和 模 具 對 板 材 、 帶 材 、 管 材 和 型 材 等 施 加 外 力 ， 使 之 產(chǎn) 生 塑性 變 形 或 分 離 ， 從 而 獲 得 所 需 形 狀 和 尺 寸 的 工 件 (沖 壓 件 )的 成 形 加 工 方 法 。 沖 壓和 鍛 造 同 屬 塑 性 加 工 (或 稱 壓 力 加 工 )， 合 稱 鍛 壓 。 沖 壓 的 坯 料 主 要 是 熱 軋 和 冷 軋的 鋼 板 和 鋼 帶 。全 世 界 的 鋼 材 中 ， 有 60～ 70%是 板 材 ， 其 中 大 部 分 是 經(jīng) 過 沖 壓 制 成 成 品 。 汽車 的 車 身 、 底 盤 、 油 箱 、 散 熱 器 片 ， 鍋 爐 的 汽 包 、 容 器 的 殼 體 、 電 機 、 電 器 的 鐵 芯硅 鋼 片 等 都 是 沖 壓 加 工 的 。 儀 器 儀 表 、 家 用 電 器 、 自 行 車 、 辦 公 機 械 、 生 活 器 皿 等產(chǎn) 品 中 ， 也 有 大 量 沖 壓 件 。沖 壓 件 與 鑄 件 、 鍛 件 相 比 ， 具 有 薄 、 勻 、 輕 、 強 的 特 點 。 沖 壓 可 制 出 其 他 方法 難 于 制 造 的 帶 有 加 強 筋 、 肋 、 起 伏 或 翻 邊 的 工 件 ， 以 提 高 其 剛 性 。 由 于 采 用 精 密模 具 ， 工 件 精 度 可 達 微 米 級 ， 且 重 復 精 度 高 、 規(guī) 格 一 致 ， 可 以 沖 壓 出 孔 、 凸 臺 等 。2冷 沖 壓 件 一 般 不 再 經(jīng) 切 削 加 工 ， 或 僅 需 要 少 量 的 切 削 加 工 。 熱 沖 壓 件 精 度和 表 面 狀 態(tài) 低 于 冷 沖 壓 件 ， 但 仍 優(yōu) 于 鑄 件 、 鍛 件 ， 切 削 加 工 量 少 。沖 壓 是 高 效 的 生 產(chǎn) 方 法 ， 采 用 復 合 模 ， 尤 其 是 多 工 位 級 進 模 ， 可 在 一 臺 壓 力機 上 完 成 多 道 沖 壓 工 序 ， 實 現(xiàn) 由 帶 料 開 卷 、 矯 平 、 沖 裁 到 成 形 、 精 整 的 全 自 動 生 產(chǎn) 。生 產(chǎn) 效 率 高 ， 勞 動 條 件 好 ， 生 產(chǎn) 成 本 低 ， 一 般 每 分 鐘 可 生 產(chǎn) 數(shù) 百 件 。1.3 沖 壓 工 藝 的 種 類沖 壓 主 要 是 按 工 藝 分 類 ， 可 分 為 分 離 工 序 和 成 形 工 序 兩 大 類 。 分 離 工 序 也 稱沖 裁 ， 其 目 的 是 使 沖 壓 件 沿 一 定 輪 廓 線 從 板 料 上 分 離 ， 同 時 保 證 分 離 斷 面 的 質(zhì) 量 要求 。 成 形 工 序 的 目 的 是 使 板 料 在 不 破 坯 的 條 件 下 發(fā) 生 塑 性 變 形 ， 制 成 所 需 形 狀 和 尺寸 的 工 件 。 在 實 際 生 產(chǎn) 中 ， 常 常 是 多 種 工 序 綜 合 應 用 于 一 個 工 件 。 沖 裁 、 彎 曲 、 剪切 、 拉 深 、 脹 形 、 旋 壓 、 矯 正 是 幾 種 主 要 的 沖 壓 工 藝 。 在 實 際 生 產(chǎn) 中 ， 常 用 與 沖 壓 過 程 近 似 的 工 藝 性 試 驗 ， 如 拉 深 性 能 試 驗 、 脹 形 性 能 試驗 等 檢 驗 材 料 的 沖 壓 性 能 ， 以 保 證 成 品 質(zhì) 量 和 高 的 合 格 率 。模 具 的 精 度 和 結(jié) 構(gòu) 直 接 影 響 沖 壓 件 的 成 形 和 精 度 。 模 具 制 造 成 本 和 壽 命 則 是 影響 沖 壓 件 成 本 和 質(zhì) 量 的 重 要 因 素 。 模 具 設 計 和 制 造 需 要 較 多 的 時 間 ， 這 就 延 長 了 新沖 壓 件 的 生 產(chǎn) 準 備 時 間 。模 座 、 模 架 、 導 向 件 的 標 準 化 和 發(fā) 展 簡 易 模 具 (供 小 批 量 生 產(chǎn) )、 復 合 模 、 多工 位 級 進 模 (供 大 量 生 產(chǎn) )， 以 及 研 制 快 速 換 模 裝 置 ， 可 減 少 沖 壓 生 產(chǎn) 準 備 工 作 量和 縮 短 準 備 時 間 ， 能 使 適 用 于 減 少 沖 壓 生 產(chǎn) 準 備 工 作 量 和 縮 短 準 備 時 間 ， 能 使 適 用于 大 批 量 生 產(chǎn) 的 先 進 沖 壓 技 術(shù) 合 理 地 應 用 于 小 批 量 多 品 種 生 產(chǎn) 。沖 壓 設 備 除 了 厚 板 用 水 壓 機 成 形 外 ， 一 般 都 采 用 機 械 壓 力 機 。 以 現(xiàn) 代 高 速 多 工位 機 械 壓 力 機 為 中 心 ， 配 置 開 卷 、 矯 平 、 成 品 收 集 、 輸 送 等 機 械 以 及 模 具 庫 和 快 速換 模 裝 置 ， 并 利 用 計 算 機 程 序 控 制 ， 可 組 成 高 生 產(chǎn) 率 的 自 動 沖 壓 生 產(chǎn) 線 。在 每 分 鐘 生 產(chǎn) 數(shù) 十 、 數(shù) 百 件 沖 壓 件 的 情 況 下 ， 在 短 暫 時 間 內(nèi) 完 成 送 料 、 沖 壓 、出 件 、 排 廢 料 等 工 序 ， 常 常 發(fā) 生 人 身 、 設 備 和 質(zhì) 量 事 故 。 因 此 ， 沖 壓 中 的 安 全 生 產(chǎn)是 一 個 非 常 重 要 的 問 題 。 1.4 沖 壓 行 業(yè) 阻 力 和 障 礙 與 突 破 3阻 力 一 ： 機 械 化 、 自 動 化 程 度 低美 國 680 條 沖 壓 線 中 有 70%為 多 工 位 壓 力 機 ， 日 本 國 內(nèi) 250 條 生 產(chǎn) 線 有 32%為 多 工 位 壓 力 機 ， 而 這 種 代 表 當 今 國 際 水 平 的 大 型 多 工 位 壓 力 機 在 我 國 的 應 用 卻 為數(shù) 不 多 ； 中 小 企 業(yè) 設 備 普 遍 較 落 后 ， 耗 能 耗 材 高 ， 環(huán) 境 污 染 嚴 重 ； 封 頭 成 形 設 備 簡陋 ， 手 工 操 作 比 重 大 ； 精 沖 機 價 格 昂 貴 ， 是 普 通 壓 力 機 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 用 ； 液 壓 成 形 ， 尤 其 是 內(nèi) 高 壓 成 形 ， 設 備 投資 大 ， 國 內(nèi) 難 以 起 步 。突 破 點 ： 加 速 技 術(shù) 改 造要 改 變 當 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 械 化 、 自 動 化 程 度 。 汽 車 車 身 覆 蓋 件 沖 壓 應 向 單 機 連 線 自 動 化 、 機 器 人 沖 壓生 產(chǎn) 線 ， 特 別 是 大 型 多 工 位 壓 力 機 方 向 發(fā) 展 。 爭 取 加 大 投 資 力 度 ， 加 速 沖 壓 生 產(chǎn) 線的 技 術(shù) 改 造 ， 使 盡 早 達 到 當 今 國 際 水 平 。 。 應 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 合 化 成 形 技 術(shù) 以 及 適 應 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 設 備 。 同 時 改 造 國 內(nèi) 舊 設 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 大 而 全 ， 形 成 封 閉 內(nèi) 部 配 套 ， 導 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 建 設 ， 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 ： 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 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 大 型 的 沖 壓 零 部 件 制 造 供應 中 心 及 幾 十 個 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 ， 成 為 國 際 上 有 競 爭 實 力 的 沖 壓 零 部 件 供 應 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 度 板 、合 金 化 鍍 鋅 板 、 超 寬 板 (1650mm 以 上 )等 都 依 賴 進 口 。突 破 點 ： 所 用 的 材 料 應 與 行 業(yè) 協(xié) 調(diào) 發(fā) 展4汽 車 用 鋼 板 的 品 種 應 更 趨 向 合 理 ， 朝 著 高 強 、 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 大 應用 已 勢 在 必 行 。阻 力 四 ： 科 技 成 果 轉(zhuǎn) 化 慢 先 進 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 到 了 國 際 先 進 水 平 ， 但 常 常 很難 形 成 生 產(chǎn) 力 。 先 進 沖 壓 工 藝 應 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 用 投 入 少 ， 導 致 企 業(yè) 對 先 進 技 術(shù) 的 掌 握 應 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 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 備 。突 破 點 ： 走 產(chǎn) 、 學 、 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 產(chǎn) 、 學 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 圍 繞 大 型 開 發(fā) 和 產(chǎn) 業(yè) 化 項 目 ，以 高 校 和 科 研 單 位 為 技 術(shù) 支 持 ， 企 業(yè) 為 應 用 基 地 ， 形 成 產(chǎn) 品 、 設 備 、 材 料 、 技 術(shù) 的企 業(yè) 聯(lián) 合 實 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 口當 前 ， 沖 壓 模 具 的 材 料 、 設 計 、 制 作 均 滿 足 不 了 國 內(nèi) 汽 車 發(fā) 展 的 需 要 ， 而 且 標準 化 程 度 尚 低 ， 大 約 為 40%～ 45%， 而 國 際 上 一 般 在 70%左 右 。突 破 點 ： 提 升 信 息 化 、 標 準 化 水 平必 須 用 信 息 化 技 術(shù) 改 造 模 具 企 業(yè) ， 發(fā) 展 重 點 在 于 大 力 推 廣 CAD/CAM/CAE 一 體化 技 術(shù) ， 特 別 是 成 形 過 程 的 計 算 機 模 擬 分 析 和 優(yōu) 化 技 術(shù) (CAE)。 加 速 我 國 模 具 標準 化 進 程 ， 提 高 精 度 和 互 換 率 。 力 爭 2005 年 模 具 標 準 件 使 用 覆 蓋 率 達 到60%， 2010 年 達 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 設 計 分 析 技 術(shù) 和 數(shù) 字 化 技 術(shù) 的 高 素 質(zhì) 人 才 遠 遠 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 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 行 工 程 設 計 ， 掌 握 設 計 權(quán) 、 投 資權(quán) ， 我 方 沖 壓 技 術(shù) 人 員 難 以 真 正 掌 握 沖 壓 工 藝 的 真 諦 。突 破 點 ： 提 高 行 業(yè) 人 員 素 質(zhì)5隨 著 時 代 的 進 步 和 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 國 外 的 一 些 掌 握 和 能 運 用 新 技 術(shù) 的 人 才 如 模具 結(jié) 構(gòu) 設 計 、 模 具 工 藝 設 計 、 高 級 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 職 工 平 均 每 年 創(chuàng) 造 模 具 產(chǎn) 值 約 合 1 萬 美 元 左 右 ，而 國 外 模 具 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 大 多 15～ 20 萬 美 元 ， 有 的 達 到 25～ 30 萬 美 元 。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％這 是 一 項 迫在 眉 睫 的 任 務 ， 又 是 一 項 長 期 而 系 統(tǒng) 的 任 務 。 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 和 能 力 的 企 業(yè) 家 ， 大 批 掌 握 先進 技 術(shù) 、 工 藝 的 高 級 技 能 人 才 。 要 舍 得 花 大 力 氣 ， 有 計 劃 、 分 層 次 地 培 養(yǎng) 。2、 支 撐 板 工 藝 分 析零 件 名 稱 ： 支 撐 板生 產(chǎn) 批 量 ： 大 批 量材 料 ： 35料 厚 ： 2mm零 件 圖 ： 見 圖6零 件 圖2.1 工 藝 分 析此 彎 曲 件 為 V 型 彎 曲 ， 零 件 圖 如 圖 所 示 。 圖 中 的 尺 寸 公 差 為 未 注 公 差 ， 在 處 理這 類 零 件 公 差 等 級 時 均 按 IT14 級 要 求 。 彎 曲 圓 角 半 徑 r=2， 均 大 于 最 小 彎 曲 半 徑 ：（ mm） 故 此 件 形 狀 ， 尺 寸 ， 精 度 均 滿 足 彎 曲 工 藝 的 要 求 ，6.28.0min???tr可 用 彎 曲 工 藝 進 行 加 工 。 彎 曲 后 再 采 用 落 料 、 沖 孔 。 沖 裁 件 內(nèi) 外 形 所 能 達 到 的 經(jīng) 濟精 度 為 IT11—IT14， 孔 中 心 與 邊 緣 距 離 尺 寸 公 差 為 ±0.5mm， 將 以 上 精 度 與 零 件的 精 度 要 求 相 比 較 ， 該 零 件 的 精 度 要 求 能 夠 在 沖 裁 加 工 中 得 到 保 證 ， 其 他 尺 寸 標 注 、生 產(chǎn) 批 量 等 情 況 也 均 符 合 沖 裁 的 工 藝 要 求 。2.2 工 藝 方 案 的 確 定該 零 件 所 需 的 沖 壓 工 序 為 彎 曲 、 沖 孔 好 落 料 。 可 擬 定 以 下 三 種 方 案 ：方 案 一 ： 采 用 簡 單 模 分 三 次 加 工 ， 即 彎 曲 —落 料 —沖 孔 。方 案 二 ： 彎 曲 、 落 料 、 沖 孔 復 合 模 。采 用 方 案 一 ， 模 具 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 但 需 要 三 道 工 序 、 三 套 模 具 才 能 完 成 零 件 的 加 工 ，7生 產(chǎn) 效 率 較 低 ， 難 以 滿 足 零 件 大 批 量 生 產(chǎn) 的 需 求 .由 于 零 件 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 為 提 高 生產(chǎn) 效 率 ， 主 要 應 采 用 復 合 沖 裁 或 級 進 沖 裁 方 式 ， 方 案 二 和 方 案 三 更 具 優(yōu) 越 性 。采 用 方 案 二 ， 需 要 一 套 模 具 ， 沖 壓 件 的 形 位 精 度 和 尺 寸 易 于 保 證 ， 且 生 產(chǎn) 效 率也 高 。盡 管 模 具 結(jié) 構(gòu) 較 方 案 一 復 雜 ， 單 零 件 的 幾 何 尺 寸 相 對 簡 單 ， 模 具 制 造 并 不 困 難 。通 過 對 兩 種 方 案 的 分 析 比 較 ， 該 零 件 的 沖 壓 生 產(chǎn) 采 用 方 案 二 的 復 合 膜 為 佳 。2.3 彎 曲 工 藝 計 算彎 曲 件 展 開 長 度 的 計 算當 彎 曲 圓 角 半 徑 較 小 （ r0.5t)時 ， 根 據(jù) 中 性 層 長 度 不 變 原 理 計 算 。因 為 R=2>0.5×2,屬 于 圓 角 半 徑 較 大 的 彎 曲 件 。 所 以 彎 曲 件 的 展 開 長 度 按 直 邊區(qū) 與 圓 角區(qū) 分 段 進 行 計 算 。 視 直 邊 區(qū) 在 彎 曲 前 后 長 度 不 變 ， 圓 角 區(qū) 展 開 按 彎 曲 前 后 中 性層 長 度 不 變 條 件 進 行 計 算 。由 于 R/t=2/2=1， 查 表 （ 《 沖 壓 工 藝 與 模 具 設 計 》 P97 表 3.4）得 位 移 系 數(shù) x=0.42變 形 區(qū) 中 性 層 曲 率 半 徑 按 （ 《 沖 壓 工 藝 與 模 具 設 計 》 P97 表 3.7）公 式 計 算 ktr???得 ： m84.2.02??毛 坯 尺 寸 （ 中 性 層 長 度 ）???AlLz其 中 （ 中 性 層 圓 角???????180部 分 的 長 度 ）8????????180A== 84.210.37??=3.468mm???????A2= 84.210.5?=2.477mm該 零 件 的 展 開 長 度 為 m85.2074.268.3635Lz ?????以 上 各 式 中 ― ― ― 中 性 層 曲 率 半 徑 ， mm；?k― ― ― 中 性 層 位 置 系 數(shù) ， 查 表 得 k=0.42,mm；A― ― ― 中 性 層 圓 角 部 分 的 長 度 ,mm;t― ― ― 材 料 彎 曲 厚 度 ， mm；― ― ― 彎 曲 件 的 展 開 長 度 ， mm；zLβ ― ― ― 彎 角 ， (°)。2.4 彎 曲 工 作 部 分 尺 寸 計 算2.4.1 凸 模 圓 角 半 徑 計 算① 當 彎 曲 件 r>10 時 ， 凸 模 圓 角 半 徑 為trEtr3rst???9② 當 彎 曲 件 r 較 小 時 ， 凸 模 圓 角 半 徑 為（ 但 ）r?t min?t此 工 件 的 彎 曲 圓 角 半 徑 較 小 但 不 小 于 工 件 材 料 所 允 許 的 最 小 彎 曲 半 徑， 故 凸 模 圓 角 半 徑 可 取 彎 曲 件 的 內(nèi) 彎 曲 半 徑2.16.0trmin??arr=2mm。2.4.2 凹 模 圓 角 半 角 計 算凹 模 圓 角 半 徑 不 能 過 小 ， 以 免 增 加 彎 曲 力 ， 擦 傷 工 件 表 面 。凹 模 圓 角 半 徑 一 般 按 材 料 的 厚 度 來 取 。armm (3～ 6)t2t??(2～ 4)mm (2～ 3)t?armm t?該 工 件 厚 度 為 2mm， 故 凹 模 半 徑 mm42tr??a2.4.3 凹 模 工 作 部 分 深 度 的 設 計 計 算 。凹 模 工 作 部 分 的 深 度 將 決 定 板 料 的 進 模 深 度 ， 同 時 也 影 響 到 彎 曲 件 直 邊 的 平 直度 ， 對 工 件 的 尺 寸 精 度 造 成 一 定 的 影 響 ， 查 表 3.12 得 凹 模 的 底 部 最 小 厚 度m4h0?因 此 ， 凹 模 工 作 部 分 深 度 h=38+2+4=44mm2.4.4 凸 凹 模 間 隙 的 確 定彎 曲 模 的 凸 凹 模 間 隙 是 指 單 邊 間 隙 Z/2， V 型 件 彎 曲 時 ， 凸 凹 模 的 間 隙 時 是 靠調(diào) 整 壓 力 機 的 閉 合 高 度 來 控 制 的 ， 不 需 要 在 設 計 ， 制 造 模 具 時 確 定 。 在 模 具 設 計 中 ，必 須 考 慮 到 模 具 閉 合 時 ， 模 具 工 作 部 分 與 工 件 能 緊 密 貼 合 ， 以 保 證 彎 曲 質(zhì) 量 。① 一 般 情 況 下 ， Z/2=t+ + 1?Ct② 工 件 精 度 要 求 較 高 時 ， Z/2=t以 上 各 式 中 t― ― 工 件 材 料 厚 度 ， mm；10C― ― 間 隙 系 數(shù) ；― ― 材 料 厚 度 的 正 偏 差 ， mm。1?2.5 彎 曲 件 回 彈 值 的 計 算小 變 形 程 度 (r/t≥ 10） 時 ， 回 彈 大 ， 先 計 算 凸 模 圓 角 半 徑 ， 再 計 算 凸 模 角 度 ；大 變 形 程 度 （ r/t＜ 5)時 ， 卸 載 后 圓 角 半 徑 小 ， 僅 考 慮 彎 曲 中 心 角 的 回 彈 變 化 。 彎曲 時 ， 彎 曲 中 心 角 為 110o， 查 相 關 手 冊 ， 取 回 彈 角 為 3o； 彎 曲 中 心 角 為 130o，查 相 手 冊 ， 取 回 彈 角 4o。2.6 彎 曲 力 計 算V 形 件 彎 曲 力 trKb6.0F2???自= 637)-(4903.12?=(11466～ 14905.8)N校 正 彎 曲 的 彎 曲 力 ApP?校=160×30×70=336000N（ 無 論 工 件 形 狀 如 何 ）― ― 沖 壓 行 程 結(jié) 束 時 自 由 彎 曲 的 彎 曲 力 （ N） ；自FK― ― 系 數(shù) ， 一 般 取 1.3；b― ― 彎 曲 件 寬 度 (mm)；t― ― 彎 曲 件 材 料 寬 度 （ mm） ；― ― 彎 曲 件 材 料 的 抗 拉 強 度 （ MP） ；b?r― ― 彎 曲 件 的 內(nèi) 彎 曲 半 徑 （ mm） ；F ― ― 校 正 彎 曲 力 （ N） ；校11A― ― 校 正 部 分 投 影 面 積 （ ） ；2mp― ― 單 位 面 積 校 正 力 （ MP） ， 查 表 得 。2.7 沖 孔 Φ 10mm 凸 、 凹 刃 口 尺 寸 的 計 算由 于 制 件 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 精 度 要 求 不 高 ， 所 以 采 用 凸 模 和 凹 模 分 開 加 工 的 方 法 制 作凸 、 凹 模 。 其 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 如 下 ：查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差 ：m0?凸?m02.?凹?校 核 查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差14Zminax?而 0.??凹凸 ?滿 足 的 條 件凹凸 ???minax查 表 2.6 得 ： IT14 級 時 磨 損 系 數(shù) x=0.5， 2.????0mind凸凸 ?????x=(10+0.5×0.2) .=10.1 mm.???凹凸凹 ???0inZd=(10.1+0.246) 2.=10.346 mm?2.8 外 形 落 料 凸 、 凹 刃 口 尺 寸 的 計 算由 于 制 件 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 精 度 要 求 不 高 ， 所 以 采 用 凸 模 和 凹 模 分 開 加 工 的 方 法 制 作凸 、 凹 模 。 其 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 如 下 ：查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差 ：12m02.?凸?m02.?凹?校 核 查 表 2.5 得 凸 、 凹 模 制 造 公 差14Zminax?而 0.??凹凸 ?滿 足 的 條 件凹凸 ???minax查 表 2.6 得 ： IT14 級 時 磨 損 系 數(shù) x=0.5， 2.????凹凹 ?????0maxD=(166.4-0.5×0.2) .=166.3 mm2???0inZ凸凹凸 ???=(166.3-0.246) 02.=166.054 mm.?2.9 沖 壓 力 計 算落 料 力 N605260LtFb????落沖 孔 力 31414.3tb沖沖 孔 時 的 推 件 力沖推推 FnK?取 直 筒 形 刃 口 的 凹 模 刃 口 形 式 ， 由 表 2.21 查 得 h=6mm，則 n=h/t=3，查 表 2.7 得 ， 05.K?推 N4710F??沖推推13落 料 時 的 卸 料 力查 表 2.7 取 03.K?卸 N186F?落卸卸2.10 壓 力 中 心 的 計 算由 于 該 件 都 對 稱 ， 故 選 其 幾 何 中 心 為 壓 力 中 心2.11 橡 皮 的 選 擇橡 皮 允 許 承 受 的 負 荷 較 彈 簧 大 ， 且 安 裝 調(diào) 試 方 便 ， 在 沖 裁 模 中 廣 泛 應 用 。① 橡 皮 的 平 面 尺 寸 平 面 尺 寸 按 其 所 產(chǎn) 生 的 壓 力 F 計 算F=Sq所 以 13206.?橡 皮 壓 縮 量 /％ 10 15 20 25 30 35單 位 壓 力 ／ MPa 0.26 0.50 0.70 1.06 1.52 2.10m14.3SR??πR― ― 橡 皮 半 徑 ；S― ― 橡 皮 的 橫 截 面 子 ；q― ― 與 橡 皮 的 壓 縮 量 有 關 單 位 壓 力 ， 按 橡 皮 的 壓 縮 特 性 曲 線 選 用 。② 橡 皮 的 高 度 橡 皮 的 高 度 必 須 滿 足 工 藝 要 求 與 模 具 結(jié) 構(gòu) 空 間 要 求 ， 并 考 慮 橡 皮 的 壽 命 。14⑴ 橡 皮 最 大 壓 縮 量 不 宜 超 過 自 由 高 度 H 的 35％ ～ 45％ 。⑵ 橡 皮 裝 在 模 具 上 ， 一 般 應 預 先 壓 縮 （ 10％ ～ 15％ ） H， 使 預 壓 的 壓 力 達 到所 需 要 的 卸 料 力 。⑶ 壓 縮 工 作 行 程 為 （ 25％ ～ 30％ ） H?工 作H橡 皮 的 自 由 高 度 為H= /(0.25～ 0.30)=20/(0.25～ 0.30)=(66.7～ 80)mm工 作取 H=70mm式 中 ― ― 橡 皮 壓 縮 工 作 行 程 ， 根 據(jù) 模 具 結(jié) 構(gòu) 可 知 ；工 作H― ― 橡 皮 的 自 由 高 度 。上 式 中 的 高 度 校 核 ：高 度 校 核 ： H=0.65D 153、 模 架 與 壓 力 機 的 選 用3.1 模 架 的 選 擇根 據(jù) 上 述 分 析 ， 本 零 件 的 沖 壓 包 括 彎 曲 、 沖 孔 和 落 料 兩 三 個 工 序 ， 可 采 用 復 合模 具 ， 利 用 彈 性 卸 料 裝 置 ， 卸 料 可 靠 ， 便 于 操 作 。 工 件 留 在 落 料 凹 模 孔 洞 中 ， 利 用彈 性 卸 料 裝 置 卸 料 ， 落 料 廢 料 在 落 料 凸 凹 模 外 側(cè) 自 由 落 下 ； 而 沖 孔 廢 料 則 可 以 在 下模 座 中 開 設 通 槽 ， 使 廢 料 從 孔 洞 中 落 下 。 由 于 在 該 模 具 中 是 先 彎 曲 后 落 料 和 沖 孔 的 。所 以 彈 性 元 件 還 應 具 有 壓 料 的 作 用 ， 應 選 用 彈 性 卸 料 板 來 卸 下 工 件 。因 是 大 批 量 生 產(chǎn) ， 采 用 手 動 送 料 方 式 ， 從 前 向 后 送 料 。因 采 用 的 是 復 合 模 ， 所 以 直 接 用 擋 料 銷 和 導 料 銷 即 可 。為 確 保 零 件 的 質(zhì) 量 及 穩(wěn) 定 性 ， 故 選 用 導 柱 、 導 套 導 向 。 由 于 該 零 件 導 向 尺 寸 較小 ， 且 精 度 要 求 不 是 太 高 ， 所 以 宜 采 用 后 側(cè) 導 柱 模 架 。選 擇 模 架 ， 選 擇 后 側(cè) 導 柱 模 架 ， 315 × 250 閉 合 高 度 300～ 350 上 模 座315×200×30 下 模 座 315×250×50。16模 具 閉 合 高 度 下 模 座凸 凹 模彎 曲 凸 模橡 皮凸 模 固 定 板墊 板上 模 座閉 合 hhhhH ????=35+30+38+60+72+55+50=340mm3.2 壓 力 機 的 選 擇選 擇 型 號 為 JB23-63 的 開 式 雙 柱 可 傾 壓 力 機 滿 足 使 用 要 求 。 其 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 如下 ：公 稱 壓 力 ： 630KN滑 塊 行 程 ： 100mm滑 塊 行 程 次 數(shù) （ 次 /min） ： 4017最 大 閉 合 高 度 ： 500mm封 閉 高 度 調(diào) 節(jié) 量 ： 80mm工 作 臺 尺 寸 ： 570×860墊 塊 尺 寸 ： 80模 柄 孔 尺 寸 ： Φ 50×85最 大 傾 斜 角 度 ： 253.3 壓 力 機 的 校 核1. 模 具 閉 合 高 度 是 指 模 具 工 作 行 程 終 了 時 ， 上 模 座 上 平 面 至 下 模 座 下 平 面之 間 的 距 離 。H=340mm< - =500-80=420mm ax1滿 足 要 求 。2. 校自落沖總 FF??=31400+60000+14905+336000=442305NNFF 57496304253.1.2 ????????）（）（ 總壓 力滿 足 使 用 要 求3. 工 作 臺 尺 寸 ： 570×860模 具 尺 寸 ： 315×2504.模 柄 孔 尺 寸 ： Φ 50×85模 柄 安 裝 尺 寸 ： Φ 45×55184、 模 具 主 要 零 部 件 的 設 計 。4.1 沖 孔 Φ 10 凸 模 設 計 。由 于 凸 模 較 長 ， 為 了 增 加 凸 模 的 強 度 與 剛 度 ， 凸 模 非 工 作 部 分 應 制 成 逐 漸 增 大的 多 級 形 式 ， 凸 模 固 定 板 厚 度 去 38mm， 凸 模 結(jié) 構(gòu) 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 上 的 需 要 來 確 定 。26???彎 曲 凸 模橡 皮凸 模 固 定 板 hhL=38+60+110-26=192mm① 承 壓 應 力 校 核沖 裁 時 凸 模 承 受 的 壓 應 力 ， 必 須 小 于 凸 模 材 料 強 度 所 允 許 的 壓 應 力p? p?ppAF???對 于 圓 形 凸 模 ， 由 上 式 可 得即 p??4td?p??t4dmin?mm6.31205in??19凸 模 淬 火 到 58～ 62HRC 時(1000～ 1600)MPa?p?② 失 穩(wěn) 彎 曲 應 力 檢 驗圓 形 凸 模 m5.1234027Fd0Lmax ????滿 足 設 計 要 求4.2 落 料 凹 模 的 設 計落 料 凹 模 內(nèi) 部 有 彈 性 卸 料 裝 置 ， 所 以 凹 模 刃 口 應 采 用 直 臂 形 刃 口 ， 查 表 得 ， 取刃 口 高 度 h=6mm， 由 于 該 模 具 選 用 組 合 式 凹 模 。 根 據(jù) 模 具 結(jié) 構(gòu) 選 用 一 組 對 稱 的 。 沖裁 時 凹 模 承 受 沖 裁 力 合 側(cè) 向 擠 壓 力 的 作 用 。 由 于 凹 模 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 方 法 眾 多 ， 受 力 情況 又 比 較 復 雜 ， 目 前 還 不 能 用 理 論 方 法 精 確 地 把 凹 模 外 輪 廓 尺 寸 算 出 來 。 在 實 際 生產(chǎn) 中 ， 通 常 根 據(jù) 沖 件 的 料 厚 度 和 沖 件 的 輪 廓 尺 寸 ， 把 凹 模 刃 壁 至 外 形 邊 的 距 離 ， 按經(jīng) 驗 公 式 來 確 定 。204.3 凸 凹 模 的 設 計再 復 合 模 中 ， 至 少 有 一 個 凸 凹 模 。 凸 凹 模 的 外 緣 均 為 刃 口 ， 內(nèi) 外 緣 之 間 的 壁 厚取 決 于 沖 裁 件 的 尺 寸 ， 從 強 度 考 慮 ， 壁 厚 受 最 小 值 限 制 。 對 于 倒 裝 復 合 膜 ， 因 孔 內(nèi)會 積 存 廢 料 ， 所 以 最 小 壁 厚 要 厚 一 些 。 凸 凹 模 的 最 小 壁 厚 一 般 由 經(jīng) 驗 數(shù) 據(jù) 決 定 。214.4 凸 模 固 定 板 的 設 計凸 模 固 定 板 的 作 用 是 用 來 固 定 凸 模 的 ， 由 于 該 模 具 的 主 要 作 用 是 固 定 用 的 ， 因此 該 零 件 不 需 要 太 高 的 硬 度 ， 故 選 用 經(jīng) 常 用 的 45 鋼 來 加 工 該 零 件 ， 在 設 計 該 零件 時 ， 要 保 證 上 下 兩 面 的 平 行 度 要 求 ， 且 需 要 保 證 凸 模 孔 的 精 度 要 求 。 凸 模 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 ， 固 定 板 的 凸 模 安 裝 孔 與 凸 模 采 用 過 渡 配 合 H7/m6、 H7/n6， 壓 裝 后 將 凸 模 斷面 與 固 定 板 一 起 磨 平 。4.5 墊 板 的 設 計墊 板 的 作 用 是 直 接 承 受 和 擴 散 凸 模 傳 遞 的 壓 力 ， 以 降 低 模 座 所 受 的 單 位 壓 力 ，防 止 模 座 被 壓 出 凹 坑 ， 影 響 凸 模 的 正 常 工 作 。 模 具 中 最 為 常 見 的 是 凸 模 墊 板 ， 模 具22是 否 加 裝 墊 板 要 根 據(jù) 模 座 所 受 壓 力 的 大 小 進 行 判 斷 ， 若 模 座 所 受 單 位 壓 力 大 于模 座 材 料 的 需 用 壓 應 力 ， 則 需 加 墊 板 。 墊 板 外 形 尺 寸 可 與 固 定 板 相 同 ， 其 厚 度 一般 取 3-10mm。 墊 板 材 料 為 45 鋼 ， 淬 火 硬 度 為 43-48HRC。 墊 板 上 下 表 面 應 磨 平 ，以 保 證 平 行 度 要 求 。 為 了 便 于 模 具 裝 配 ， 墊 板 上 銷 釘 通 過 孔 直 徑 可 比 銷 釘 直 徑 增 大0.3-0.5mm。4.6 模 座 的 設 計上 模 座 用 來 固 定 上 模 部 分 零 件 ， 并 同 過 模 柄 或 螺 栓 、 壓 板 把 上 模 固 定 到 壓 力 機滑 塊 上 ， 同 時 又 起 到 傳 遞 并 承 受 沖 裁 力 的 作 用 。 下 模 座 用 來 固 定 下 模 部 分 零 件 ， 并通 過 螺 栓 ， 壓 板 將 下 模 座 固 定 在 壓 力 機 工 作 臺 面 上 ， 同 時 起 著 承 受 并 分 散 沖 裁 力 的作 用 。 設 計 模 座 時 一 般 按 照 國 標 規(guī) 定 的 標 準 模 架 設 計 ， 自 行 設 計 時 ， 圓 形 模 座 的 直徑 應 比 凹 模 板 直 徑 大 30-70mm， 矩 形 模 座 的 長 度 應 比 凹 模 板 長 度 大 40-70mm。 寬度 可 以 略 大 于 或 等 于 凹 模 板 的 寬 度 ， 模 座 的 厚 度 可 以 參 照 標 準 模 座 ， 一 般 為 凹 模 板厚 度 的 1.0-1.5 倍 。 模 座 材 料 一 般 選 用 鑄 鐵 ， 也 可 以 用 Q235、 Q255 結(jié) 構(gòu) 鋼 ， 沖裁 力 大 時 也 可 以 選 用 鑄 鋼 ZG35\ZG45.4.7 模 柄 的 設 計模 柄 的 作 用 是 使 模 具 的 中 心 線 與 壓 力 機 的 中 心 線 重 合 ， 并 把 沖 壓 模 具 零 件 部 分固 定 在 壓 力 機 的 滑 塊 上 ， 常 用 于 1000KN 以 下 的 壓 力 機 上 的 中 、 小 模 具 的 安 裝 。 此套 模 具 選 用 壓 入 式 模 柄 ， 他 與 模 座 孔 采 用 過 渡 配 合 ， 加 銷 釘 以 防 止 轉(zhuǎn) 動 ， 模 柄 有 較高 的 垂 直 度 和 同 軸 度 。234.8 導 柱 、 導 套 的 選 擇對 于 生 產(chǎn) 批 量 大 、 要 求 模 具 壽 命 高 的 模 具 ， 一 般 采 用 導 柱 、 導 套 來 保 證 上 、 下模 的 導 向 精 度 。 導 柱 、 導 套 在 模 具 中 主 要 起 導 向 作 用 。 導 柱 與 導 套 之 間 采 用 間 隙 配合 。 根 據(jù) 沖 壓 工 序 性 質(zhì) 、 沖 壓 的 精 度 及 材 料 厚 度 等 的 不 同 ， 其 配 合 間 隙 也 稍 微 不 同 。因 為 本 制 件 的 厚 度 為 0.6mm， 所 以 采 用 H7/h6。245、 繪 制 模 具 總 裝 配 圖稱，這是一個后側(cè)導柱導向的復合模，橡皮的作用是提供彎曲時所需的壓力，為后來的沖孔落料提供必要的空間，同時也起到了壓料與卸料作用。由于限位螺釘?shù)淖饔茫?5凸模被限制在一定的活動范圍內(nèi)，不會因自重而落下，由于沖孔凸模采用階梯結(jié)構(gòu)，有效地保證了凸模的剛度。落料凸模與彎曲凹模做在一起，彎曲后在進行落料，結(jié)構(gòu)簡單，同樣保證了落料凸模與彎曲凹模強度，故不再考慮由于制件的不對稱，而產(chǎn)生的偏移現(xiàn)象。6、結(jié)束語26大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，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手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。