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河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書
緒 論
1.國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低不僅是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，而且在很大程度上決定著這個國家的產(chǎn)品質(zhì)量、效益及新產(chǎn)品開發(fā)能力。
我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進水平至少相差10年，特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出，已成為嚴重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。
模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電訊、汽車、摩托車、電機、電器、儀器、家電、建材等產(chǎn)品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。
隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對模具提出越來越高的要求，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具的需求發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”；德國則認為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)”；日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力”，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力”。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過了新興的電子工業(yè)。
我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，預(yù)計到2009年，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制件36萬噸；電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺；彩電的年產(chǎn)量已超過3000萬臺。到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達到50%，這些都會大大增大對模具的需求量。
近年來，我國的模具工業(yè)一直以每年13%左右的增長速度快速發(fā)展。據(jù)預(yù)測，我國模具行業(yè)在“十五”期間的增長速度將達到13%～15%。模具鋼的需求量也將以年12%的速度遞增，全國年需求量約70萬噸左右，而國產(chǎn)模具鋼的品種只占現(xiàn)有國外模具鋼品種的60%，每年進口模具鋼約6萬噸。我國每年進口模具約占市場總量的20%左右，已超過10億美元，其中塑料與橡膠模具占全部進口模具的50%以上；沖壓模具占全部進口模具約40%。
目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水準已取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備還很少，許多先進的技術(shù)如CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率還不高，特別是大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具遠遠不能滿足國民經(jīng)濟各行業(yè)的發(fā)展需要。
縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水準的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。目前，我國模具工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是加快技術(shù)進步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加高檔模具的比重，質(zhì)中求效益，提高模具的國產(chǎn)化程度，減少對進口模具的依賴。
現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標準化、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機床設(shè)備，更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。21世紀模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需要?？梢姡磥砦覈＞吖I(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵?
——大力普及、廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設(shè)計制造不僅應(yīng)強調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。
——在塑料注射成型模具中，積極應(yīng)用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術(shù)，滿足產(chǎn)品的成型需要。
——提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。我國模具商品化、標準化率均低于30%，而先進國家均高于70%，每年我們要從國外進口相當(dāng)數(shù)量的模具標準件，其費用約占年模具進口額的3%～8%。
——發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術(shù)，迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降低成本推向市場。
——推廣應(yīng)用高速銑削、超精度加工和復(fù)雜加工技術(shù)與工藝，滿足模具制造的需要。
——開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。
——研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率。
——開發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來的多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計技術(shù)。
在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重人才的培養(yǎng)，實現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實實在在的新時代即將到來。
1.2國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績，又要重視落后，要抓住機遇，采取措施，在經(jīng)濟全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國際市場中去，以促進中國模具行業(yè)的快速發(fā)展，有兩方面應(yīng)予以重視：
一是政府相關(guān)政策對促進模具工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。從國際上看，各國模具工業(yè)在發(fā)展初期都得到了政府的大力扶持。就中國實際情況看，應(yīng)降低國內(nèi)不能生產(chǎn)的進口精密模具生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)稅、執(zhí)行好國家對部分專業(yè)模具廠的優(yōu)惠政策等，通過政策引導(dǎo)作用可加快行業(yè)的發(fā)展和進步。
二是隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代步伐。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面：
一、模具日趨大型化。
二、模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。
三、多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求越來越高。
四、熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。
五、隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。
六、標準件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。
七、快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。
八、隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。
九、以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。
十、模具技術(shù)含量將不斷提高。
?? 經(jīng)過近幾年的發(fā)展，塑料模具的開發(fā)、創(chuàng)新和企業(yè)管理等方面已顯示出一些新的發(fā)展趨勢：
????（1）在模具的質(zhì)量、交貨周期、價格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用戶將交貨周期放在首位。要求模具公司盡快交貨，這已成為一種趨勢。企業(yè)千方百計提高自己的適應(yīng)能力、提高技術(shù)水準、提高裝備水平、提高管理水平及提高效率等都是縮短模具生產(chǎn)周期的有效手段。
????（2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對象之前進行開發(fā)，變被動為主動。目前，電視機和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已采用這種方法，手機和電話機模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進行模具設(shè)計的被動局面。
????（3）隨著模具企業(yè)設(shè)計和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這不僅是生產(chǎn)手段的轉(zhuǎn)變，也是生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和觀念的上升。這一趨勢使得模具的標準化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進了模具工業(yè)整體水平不斷提高。中國模具行業(yè)目前已有10多個國家級高新技術(shù)企業(yè)，約200個省市級高新技術(shù)企業(yè)。與此趨勢相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型人才是必然要求。當(dāng)然，目前及相當(dāng)長一段時間內(nèi)，技藝型人才仍十分重要，因為模具畢竟難以完全擺脫對技藝的依靠。
????（4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。在信息社會中，作為一個高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠遠不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其它先進制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已成為行業(yè)共識。
????（5）隨著人類社會的不斷進步，模具必然會向更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在，能把握機遇、開拓市場，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具企業(yè)的業(yè)務(wù)很是紅火，利潤水平和職工收入都很好。因此，模具企業(yè)應(yīng)把握這個趨向，不斷提高綜合素質(zhì)和國際競爭力。
（6）發(fā)達工業(yè)國家的模具正加速向中國轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)方式為：一是遷廠，二是投資，三是采購。中國的模具企業(yè)應(yīng)抓住機遇，借用并學(xué)習(xí)國外先進技術(shù)，加快自己的發(fā)展步伐。
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標準化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當(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)達國家的模具相比差距相當(dāng)大。
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。在學(xué)校的近三年學(xué)習(xí)中，已完成了模具專業(yè)教學(xué)計劃中所要求的理論課程。在畢業(yè)前夕，通過畢業(yè)設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)，進行已學(xué)知識的全面總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)及擴大模具領(lǐng)域的新知識。
畢業(yè)設(shè)計其目的在于鞏固所學(xué)知識，熟悉有關(guān)資料，樹立正確的設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)實際工作能力。通過設(shè)計，使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、編寫技術(shù)文件和閱讀技術(shù)文獻等方面受到一次綜合訓(xùn)練。
畢業(yè)設(shè)計要達到的具體要求是：
1.系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)課知識。
2. 運用所學(xué)知識解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓(xùn)練。
3.通過某項具體工程設(shè)計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計和科研的基本過程和基本方法。
4.提高和運用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價值工程和技術(shù)經(jīng)濟的綜合知識。
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15％左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大的變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。
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(yīng)用。近年來，隨著我國經(jīng)濟的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應(yīng)進入了高速發(fā)展的時期。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，1995年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值約為145億，而2003年已達450億左右，年均增長14%。另據(jù)統(tǒng)計，我國（不含臺灣、香港、澳門地區(qū)）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠點已超過20000家，從業(yè)人員有60萬人，模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達十多家?？梢灶A(yù)見，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展將對模具提出更為大量、更為迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。同時要求模具設(shè)計、制造和生產(chǎn)周期達到全新的水平。我國模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機遇，無疑也面臨著更大的挑戰(zhàn)。
我做的是冷沖壓模具設(shè)計，冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。
冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當(dāng)大。不少過去有鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已經(jīng)被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本?？梢哉f如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率，提高質(zhì)量，降低成本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。
在大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)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(xué)習(xí)的目的于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對模具特別是沖壓模具的設(shè)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有了零的突破。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)計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設(shè)計。
在設(shè)計的過程中，雖然有一定的困難，但在指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)、同學(xué)間的討論和自己的努力下，自信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于我的水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免會出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請各位老師指正。
設(shè)計者：申迎隆
2009.03.11
二 支架彎曲件工藝性分析
此工件為典型Z形彎曲件。材料為AL，材料硬度較小，彎曲過程中會產(chǎn)生回彈，彎曲性能適中。但工件結(jié)構(gòu)簡單，尺寸公差等級IT14級均為自由公差，工件整體上看，尺寸精度較低，普通彎曲成型完全能滿足要求.但由于彎曲件左右不對稱，在彎曲過程中，由于摩檫阻力不均勻，坯料會產(chǎn)生滑動，造成偏移。因此，在設(shè)計過程中，如何防止回彈，便移和彎裂是最主要的。
三 彎曲工藝方案的確定
該工件彎曲成形，可以采用一次彎曲成形，也可以采用二次彎曲成形，如今有以下兩種彎曲方案供選擇：
方案一：采用一次彎曲成型，單工序生產(chǎn)。
如下圖所示：
圖一
方案二：采用兩次彎曲成型，先彎曲成L型，再彎曲成Z型，采用兩套單工序模生產(chǎn)
方案分析：方案一、模具結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)制造成本低，加工過程中，工件尺寸精度，位置精度均容易保證，成形效率高，定位塊能夠克服上，下模之間水平方向的錯移力，同時也為頂板導(dǎo)向，防止其竄動。采用組合結(jié)構(gòu)還能有效的防止坯料發(fā)生偏移。
方案二、模具結(jié)構(gòu)相對簡單，由于采用兩副模具進行彎曲成形，從而可以避免了方案一中的缺陷，提高了彎曲件的質(zhì)量，但由于采用兩副模具進行生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率較低。
綜上所述，經(jīng)過對兩種方案的比較分析可以看出，該工件的彎曲成型生產(chǎn)采用方案一比較合理。
四 主要設(shè)計計算
4.1彎曲件毛坯坯料尺寸的計算
L=
式中: L——彎曲件毛坯長度（mm）;
——彎曲件各直線段長度之和（mm）;
——彎曲件各部分（圓弧部分）應(yīng)變中性層展開長度之和（mm）;
圖二
由圖可知：
式中：，，——彎曲件直邊部分長度（mm）
查《模具設(shè)計大典3》得公式：
式中：——彎曲中心角；
X——中性層位移系數(shù)，查〈〈沖壓模具設(shè)計與制造〉〉教程，表3.4.1得X=0.46；
所以：
=3.14×90×（2+0.46×1.2）/180
=4
毛坯長度：
=3+12.1+17.5+4×2
=40.6mm
4.2彎曲應(yīng)力的計算
該模具工件屬于自由彎曲成型，所以Z形件彎曲力：
=
式中：——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力(N);
B——彎曲件的寬度,B=12.7 mm;
t ——彎曲材料的厚度(mm);
r ——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm);
——材料的抗拉強度(MPa);
K——安全系數(shù),一般取K=1.3。
=
＝2860.3575N
4.3 壓料力的計算
根據(jù)<<沖壓模具設(shè)計與制造>>公式(3.5.4),如果彎曲模設(shè)有頂出裝置或壓料裝置時,其頂出力可以近似取自由彎曲力的30% ～ 80%即:
=(0.3 ～ 0.8)
在此取: =0.6
=0.6×2860.3575
=1716.2145N
4.4 壓力機公稱壓力的確定
根據(jù)<<沖壓模具設(shè)計與制造>>公式(3.5.5)即:
(1.2 ～ 1.3) (+)
考慮到彎曲工件板料較厚,而且板寬也較大,壓力機公稱壓力應(yīng)取值偏大為宜。
在此取: 1.3(+)
=1.3 × (2860.3575+1716.2145)
= 5949.5436N
根據(jù)計算結(jié)果,查<<模具實用技術(shù)手冊>>表2-3初選壓力機為：J23-3.15。
4.5 彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計
由方案一可知,所設(shè)計的組合模整個工作原理可分為兩部分: 首先，組合上模在下行過程中，接觸工件并壓緊，防止毛坯移動。然后進行彎曲成形。
4.5.1 凸模圓角半徑的設(shè)計
因為=1.67, 值較小,所以取=r=2 mm
4.5.2 凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過小，以免檫傷工件表面，影響沖模壽命。
根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗可知: 當(dāng)t< = 2 mm 時, =(3 ～ 6) t
從保證制件精度要求考慮,特別是所設(shè)計的彎曲復(fù)合模值不宜取大值。在此?。海? t
＝3 × 1.2
＝3.6 mm 。
4.5.3回彈值的確定
當(dāng)相對彎曲半徑較小時，卸載后彎曲件圓角半徑的變化很小，可以不予考慮，但彎曲件所用材料為AL，硬度不太大，彎曲后會有一定的回彈?？梢圆扇⊙娱L彎曲時間，或進行二次彎曲的方法來解決。
五 模具類型的選擇
5.1具體結(jié)構(gòu)選擇
由彎曲工藝分析可知,采用組合模,具體結(jié)構(gòu)如下圖所示:
圖三
彎曲模結(jié)構(gòu)
彎曲坯料由前一沖裁工序準備尺寸為:40.6 mm x 12.7m ,板料由前方送進,送料方向定位由限位釘限位,右方向由定位塊定位。板料定位后,上模下行,在橡皮的作用下，組合上模同時接觸坯料，在上模繼續(xù)下行的過程中，橡皮被壓縮，組合凸模右半部分繼續(xù)壓入凹模，同時把板料拉入模腔內(nèi),進行彎曲動作;當(dāng)凸模壓入凹模深度5 mm時,彎曲完成，上?；爻虝r，橡皮恢復(fù)原來狀態(tài)，在此過程中，將制件頂出，然后制件由人工取出。繼續(xù)進行下次彎曲。
5.2 定位方式的選擇
因為模具采用的是前一工序沖裁好的板料,板料由模具前方送進,送進方向在凹模的中間設(shè)有定位塊定位。
5.3 出件方式的設(shè)計
工件彎曲成形后在彎曲回彈力的作用下,工件會卡在凹模內(nèi),但由于橡皮在工作過程中聚積了很大的彈力，在上模回程時，橡皮會釋放很大的彈力，于是，可以很方便的將制件從凹模形腔中頂出，然后人工取出。
5.4 卸料元件的設(shè)計
由以上計算可知卸料力為F=2860.3575N大，需要采用卸料力比較大的卸料裝置，采用聚氨酯橡膠較為合適。聚氨酯彈性體其材質(zhì)為聚氨酯橡膠是一種介于橡膠與塑料之間的高分子材料，可代替圓柱彈簧，橡膠等模具彈性元件。聚氨酯彈性體比橡膠能承受更大的負荷，具有較好的流動性，耐磨性，耐油性。其耐磨性是橡膠的5—10倍，耐油性是天然橡膠的5—6倍。其也易于機械加工在沖模中的應(yīng)用越來越多。 使用時可根據(jù)模具的空間尺寸和卸料力的大小，并參照聚氨酯橡膠塊的壓縮量，與壓力的關(guān)系，適當(dāng)?shù)倪x擇聚氨酯彈性的形狀和尺寸。如果需要用非標準的形狀的聚氨酯橡膠時，應(yīng)進行必要的計算。課本
5.4.1橡膠的設(shè)計計算：
5.4.1.1根據(jù)分析采用的彎曲力比較大，相應(yīng)的卸料力也比較大，要求卸料裝置的承載能力也比較大，所以采用橡膠最合適。
5.4.1.2根據(jù)卸料力求橡膠的橫截面積
由 FX≤FXY=Ap
可得，橡膠的橫截面面積為
A=FXY/p
式中：FXY——橡膠產(chǎn)生的壓力，設(shè)計時取大于或等于卸料力FX；
p——橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，與壓縮量有關(guān)，其值可按確定，設(shè)計時取預(yù)壓量下的單位面積；
A——橡膠的面積
卸料板的工作行程：
h工=h1+t
式中：h1——凸模進入凹模的深度17.5mm；
t——板料的厚度
即： h工=17.5mm+3mm=20.5mm
橡膠的工作行程：H工=h工+h修
其中h修為凸模的修磨余量；根據(jù)模具設(shè)計壽命一般取17～19mm 這里取h=18mm。
即： H工=18mm+5mm=23mm
橡膠的工作高度取自由高度的40%，根據(jù)以上的計算可以得知橡膠的自由高度為
H自由=2.5H工=22.5mm
每塊橡膠承受的載荷為F1=F卸/4=2860.3575/4=715N
q---橡皮在預(yù)壓縮狀態(tài)下的單位壓力：約為0.26～0.50Mpa
在此取q=0.4MPa
由上式 A=FXY/p=715/0.5=1430mm2
再由A可以計算出等效的外徑D=21.34mm
5.4.1.3橡膠的校核
橡膠的校核要求橡膠的高徑比在0.5-1.5之間則
0. 5＜HO/D=23/21.34=1.08＜1.5
即選8塊可以滿足加工要求。
六 工作零件的設(shè)計
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.1.1組合凸模的結(jié)構(gòu)草圖如下所示:
圖四
在組合凸模頂部鉆四個M10的螺釘孔和四個銷釘孔,凸模與定模座的配合按H7 / n6 配合。在底部鉆一螺孔用來與上墊板連接,由于其中一側(cè)與橡皮連接，由橡皮的高度可以確定凸模的高度，其中銷軸與銷孔采用H7 / m6 配合。
6.2凸模主要尺寸的計算
由于彎曲件的相對彎曲半徑較小，因此，可以減小凸模工作部分的尺寸，使凸模的主要作用力都集中在彎曲件的變形區(qū)，以改變彎曲件的應(yīng)力狀態(tài)達到減小回彈的目的，但容易產(chǎn)生壓痕。
寬度方向:
由彎曲件的寬度尺寸可知凸模的寬度尺寸: B = 12.7 mm;
從定位準確和加工難易程度并結(jié)合所加工零件的尺寸要求,凸模圓角半徑在此選R = 1.2 mm。
高度方向:
從整個模具的結(jié)構(gòu)分析，凸模在下行的過程中，考慮到毛坯的準確定位和避免發(fā)生偏移，凸模下端采用水平結(jié)構(gòu)，這樣在凸模接觸到毛坯時，就能夠壓緊毛坯，而不產(chǎn)生滑移，凸模繼續(xù)下行時，位于左半部分凸模上方的橡皮開始壓縮，從而完成彎曲過程。
經(jīng)過分析設(shè)計后，凸模其余尺寸的設(shè)計和具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計可參見上面的凸模零件圖所示。
6.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.3.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
考慮到凹模在彎曲時所受的彎曲力比較大,因此,對凹模的強度和剛度都要有較高的要求。為了保證凹模的強度和剛度,在此把凹模也做成組合式，便于加工和更換,其結(jié)構(gòu)草圖如下所示:
6.3.2凹模主要尺寸的設(shè)計
為了保證凹模有足夠的強度和剛度，與凸模結(jié)構(gòu)相似，凹模也設(shè)計成組合式的。
凹模的固定方式，采用螺釘與銷釘固定在下模座板上。
凹模其余尺寸的設(shè)計和凹模結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計可參見上面的凹模結(jié)構(gòu)零件圖所示。
6.4組合凸凹模零件材料的選用：
凸凹模零件選用要求如下：機械加工性能良好；易切削加工加工能得到高精度的零件的鋼種；鋼材的顯微組織均勻致密，耐磨性和抗疲勞性良好。彎曲模不僅受較大的彎曲力而且還受到較大的沖擊力，所以還要求模具材料有一定的耐磨性能。
選用的鋼種應(yīng)由彎曲件的材料、生產(chǎn)批量、制件的精度與制件表面質(zhì)量要求來確定。
根據(jù)零件材料選用原則，凸凹模均采用T10A,熱處理采用淬火，硬度可達53～58HRC，還便于同時進行熱處理，這類鋼主要用來加工制件形狀簡單，尺寸不大的模具。
6.5定位零件的設(shè)計
彎曲模的定位零件是用來保證毛坯在模具中的正確的位置。該模具采用的是條塊狀毛坯，模具送料平面中必須有兩個方向上的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進。二是在送料方向上的限位。在模具中能準確的定位用定位塊或固定擋料銷。該模具的定位是用固定擋料銷，基本上可以保證在兩個方向的限位。
坯料的定位采用限位釘前方定位和定位塊左右定位，限位釘與凸模頂孔采用H7 / n6配合固定,定位塊采用銷釘定位,用螺釘固定在下模座上。
6.5.1定位銷的選擇：
因為固定擋料銷是標準件，根據(jù)制件的形狀和尺寸選擇的固定擋料銷的型號如表所示：
圖五
D
d
h
L
數(shù)量
8
4
3
10
3
注：1.材料:45鋼 。
2.熱處理:硬度42～46HRC。
3.技術(shù)條件:按GB2870-81的規(guī)定。
6.6導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便坯料在工作臺中的放置，方便安裝，調(diào)整等因素該彎曲模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
6.7壓料零件的選用
這類零件的作用是保證沖壓完畢后，將工件從模具中排除，以便下次成形，所以采用上下凸凹模壓料。
6.8支撐零件的選用
采用上下模座。
6.9緊固零件的選用
采用緊固螺釘，45鋼，標準：GB/T70-2000和GB/T699。
七 壓力機的參數(shù)與較核
由前面壓力機公稱壓力計算初選的壓力機型號：J23-3.15，查《模具實用技術(shù)手冊》表2-3得壓力機主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：31.5 KN ；
滑塊行程：25mm ；
最大裝模高度：120 mm ；
裝模高度調(diào)節(jié)量：25 mm ；
工作臺尺寸（前后×左右）：160mm ×250 mm ；
墊板尺寸（厚度）：30 mm ；
模柄孔尺寸：25 mm × 40 mm ；
最大傾斜角度：
由上述技術(shù)參數(shù)可知，所選壓力機J23-3.15型號可用。
總 結(jié)
本畢業(yè)設(shè)計是我進行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練。它可以說又是一次對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)的深入和系統(tǒng)掌握。
通過這次畢業(yè)設(shè)計使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識，同時也鞏固了先前學(xué)到的知識，同時感觸最深刻的是：所學(xué)知識只有在應(yīng)用中才能更深刻理解和長時間記憶。對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、彎曲模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟性、加工工藝的合理性。
在設(shè)計的過程中通過沖壓模具設(shè)計手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應(yīng)用手冊等對所要設(shè)計的問題進行查詢，通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計，使設(shè)計更具合理性。也使我學(xué)會了設(shè)計過程中對資料的查詢和運用。通過這次設(shè)計，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計的內(nèi)容包括彎曲工藝設(shè)計、模具設(shè)計及彎曲模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計是針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對產(chǎn)品零件圖的彎曲工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個綜合分析、計算、設(shè)計過程。彎曲工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
彎曲模具設(shè)計則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計計算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備想適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標準零件圖的整個設(shè)計繪圖過程。
歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教指導(dǎo)老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人認識事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來走上工作崗位奠定堅實的基礎(chǔ)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。感謝各位老師在三年之中的教導(dǎo)和在做設(shè)計的過程中對我的幫助。使我在大學(xué)三年里不但學(xué)到了更多知識，而且學(xué)到了怎么做人、怎么做事。
我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助。畢業(yè)之后，我一定會努力工作的，不辜負各位老師對我們的深切期望，在這里向你們道一聲：老師你們辛苦了！
最后深深地祝愿祝各位老師，身體健康、萬事如意！
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