電動車遮雨外殼沖壓模設計,電動車,外殼,沖壓,設計 32 摘 要 本設計進行了落料、沖孔連續(xù)模的設計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產(chǎn)品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導尺、擋料銷、導正銷等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。此外，本模具采用始用擋料銷和鉤形擋料銷擋料。模具的沖孔和落料凸模分別用不同的固定板固定，便于調整間隙；沖孔凹模和落料凹模則采用整體固定板固定。 關鍵詞 ：沖壓模具；標準模架；沖壓設備；校核；沖孔；落料 ABSTRACT This design contains blanking, punching mould and continuous mode design. This paper summarizes the stamping mould development status and trends .We perform an detailed process analysis and make sure the scheme process. According to the general procedure of stamping mould design, it calculates and designs the main component of this mould, such as the punch, hollowing block, punch plate, pad , retainer plate , stripper plate, lead-ruler ,stop pin , pilot pin and so on. Formwork uses standard module and chooses a suitable .This design conducts necessary check and calculation for the press equipment and working elements. In addition, this mould uses stop pin and stop pin of hook type to block material. Punching and blanking punch of the mould are respectively fixed different fixed plates, which are convenient for adjust clearance. Punching and .blanking hollowing block use overall fixed plate to fix. Key words: stamping tool; standard module; press equipment; check; punching blanking 目 錄 1、 引言 4 2、 零件簡介 10 3、 沖壓件工藝分析 11 3.1 沖壓工藝介紹 11 3.2 沖壓成型理論 11 3.3 沖壓的工藝種類 12 3.4 零件沖壓工藝分析 13 4、工藝方案及模具結構類型 14 5、沖孔落料模模具設計計算 15 5.1 排樣 15 5.1.1 確定搭邊值 15 5.1.2 條料寬度和步距 15 5.2 計算總壓力 15 5.3 確定壓力中心 15 5.4 沖模刃口尺寸計算及公差的計算 15 5.5 工件零件結構尺寸 16 5.6 其定模具零件結構 17 5.7 沖床的選定 17 5.8 模具的零件圖和總裝配圖 18 5.9 模具主要零件的加工工藝過程 18 6、彎曲模模具設計計算 22 6.1 彎曲件的最小彎曲半徑 22 6.2 彎曲變形區(qū)的應力、應變分析 22 6.3 彎曲時的應力和彎矩 22 6.4 彎曲件毛坯尺寸計算 22 6.5 自由彎曲力的計算 23 6.6 校正彎曲時彎曲力計算 23 6.7 頂件力和壓料力的計算 23 6.8 壓力機公稱壓力的確定 23 6.9 凸模圓角半徑 23 6.10 凹模圓角半徑 23 6.11 凹模工作部分深度 23 6.12 凹凸模間隙 23 6.13 凹模和凸模的橫向尺寸及制造公差 24 6.14 其他模具零件結構尺寸 25 6.15 模具主要零件的加工工藝過程 25 6.16 模具的零件圖和總裝配圖 26 7 輔助零件的選用 27 7.1 導向零件的選用 27 7.2 模柄的選用 27 7.3 推件、頂件裝置 27 7.4 定位裝置 27 總結 29 參考文獻 30 致 謝 32 1、引言 冷沖壓又稱板料沖壓，是壓力加工中的先進方法之一。它是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，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，而冷沖模則是冷沖壓加工中所用的工藝裝備。 沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是生產(chǎn)各種產(chǎn)品的重要工藝裝備。80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列有點，在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產(chǎn)行業(yè)中得到了廣泛的應用，成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。模具工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展，起著越來越重要的作用。模具制造水平的高低，也成為了衡量一個國家機械制造水平的作用標志之一。 在模具工業(yè)中，沖壓模具占有重要的比重。從模具角度看，模具是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的裝備，發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值，早已超過了工作母機（機床）的總產(chǎn)值，其中為沖壓工藝服務的沖模約占模具總量的40％。據(jù)有關文獻介紹，沖壓方法的增值率達到原材料的3～12倍，具有明顯的綜合技術經(jīng)濟優(yōu)勢。 以沖壓方法為主制造的零件，比較有代表性且與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P的有汽車覆蓋件、搪瓷和不銹鋼器皿、各種家用電器的外殼等，它們帶來了產(chǎn)品層出不窮的外觀變化。沖壓方法也能制造不少產(chǎn)品內(nèi)部的某些零件，甚至是關鍵零件，如鏈輪、汽車大梁、支架等。在制件尺寸大小、制件復雜程度、等方面，沖壓方法都有非常大的適用范圍。沖模在很大范圍內(nèi)涵蓋了其它模具（冷鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模等）的共同內(nèi)容，所以掌握沖模技術，對了解其它類模具業(yè)很有幫助。 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700億至850億美元，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15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內(nèi)模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預計為700億元，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2006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。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預計2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達到300萬輛。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%。 模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。 沖壓生產(chǎn)靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。 利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機械加工便可以使用。 沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。 因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點。 沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 當今，隨著科學技術的發(fā)展，沖壓工藝技術也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化 （2）模具設計及制造技術的現(xiàn)代化 （3）沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化 （4）新的成型工藝以及技術的出現(xiàn) （5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 (1). 沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內(nèi)殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 (2). 沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件. 在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經(jīng)濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。 (3). 沖壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。 (4). 沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)程度已達70%~80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。 2、零件簡介 名稱：電動車擋雨遮陽棚 生產(chǎn)批量：小批量 材料：Q235 材料厚度：1mm 要求：試制定沖壓工藝規(guī)程、設計沖壓模具、編制零件加工工藝過程。 圖1 工件圖 3、沖壓件工藝分析 3.1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。 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。 3.2沖壓成型理論 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內(nèi)殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 3.3沖壓的工藝種類 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。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 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，以保證成品質量和高的合格率。 模具的精度和結構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、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 3.4零件沖壓工藝分析 該零件結構簡單對稱，由直線組成，滿足沖裁件的邊距要求。初步采用導柱導套進行定位，工件厚度較大，卸料力較大，故采用固定卸料裝置，先用沖孔落料模進行加工，再進行彎曲加工。零件上所有未注公差尺寸都屬自由尺寸，可按IT12等級確定工件尺寸公差，孔邊距的公差是0.11屬于IT11級。 4、工藝方案及模具結構類型 預期方案：1、復合膜 復合膜壓料較好，制件平整。復雜相撞制造難度低，相對價格低，生產(chǎn)效率較高，精度高，能達到IT8~IT11。沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，適合大批量精度要求高的沖裁件。 2、單工序模 單工序模結構簡單，制造周期短，成本較低，模具需要導柱進行導向，適合用于生產(chǎn)精度要求不高，形狀簡單，批量小的沖裁件。 先選取一塊長3000mm，寬800mm，厚1mm的Q235板進行沖孔，再進行彎曲。對于所給零件，孔邊距有公差要求，由于工作尺寸過大且精度要求不高，故使用單工序模進行成型。由工件尺寸可知，凹凸模壁厚大于最小壁厚滿足要求，為了便于操作，采用導柱導向固定卸料式單工序模，固定卸料方式和擋料銷定位方式。 5、沖孔落料模模具設計計算 5.1 排樣 計算調料寬度及確定步距，搭邊值。 5.1.1確定搭邊值 搭邊寬度對沖裁過程及沖裁件質量有很大影響。搭邊過大，材料利用率低，提高了成本；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時易拉斷。由于使用普通碳素鋼Q235，塑性好，有一定的強度是軟材料，搭邊值要大些。經(jīng)查資料，當厚度t＞1 a=1.2 a1=1.5 5.1.2 條料寬度和步距 搭邊值a=1.2，所以步距為=1630mm，調料寬度按相應的公式計算。 B=（D+2a1）0-△ （1） 查表可知 △=0.5 所以 5.2 計算總壓力 由于該工件采用倒裝式復合模，故總的沖壓力為： F總= F孔+F卸 （2） 沖孔力 （3） 兩個孔 卸料力 所以 F總= F孔+F卸 5.3 確定壓力中心 由于圖形為軸對稱圖形，壓力中心就在幾何中心故不需計算。 5.4 沖模刃口尺寸計算及公差的計算 沖孔凸模 經(jīng)查表可得- D1= D2= Dp1=(dmin+X△) （4）查表得X=0.75 Dp1== 相應的凹模尺寸按凸模尺寸配作，保證雙面間隙在0.123-0.180之間。 Dp2=(dmin+X△) （5） (查表x=0.75) Dp2== 相應的凹模尺寸按凸模尺寸配作，保證雙面間隙在0.123-0.180之間。 孔邊距 L=250 Ld=（Lmin+X△） （6）（查表x=0.75） Ld= 孔心距 由于凹模磨損后無變化 Ld=L=21760.0625 5.5 工件零件結構尺寸 凹模模板尺寸 H=Kb=0.12400=48 凹模寬度B=s+（2.5～4）H=（120～192） 取B=150 凹模板邊長L=b+2c=400+2×150=700 故確定凹模板外形為：1200×800×100 圖2 凹模板外形 同理沖孔凸模 L= h1+h2+h3 =100+100+50 =250 凸模強度校核 由于此凸模的尺寸較大，所以強度和剛度足夠，無需校核。 圖3 外形如圖 5.6 零件結構尺寸見下表 表1 模具零件結構尺寸 序號 名稱 長×寬×厚 材料 數(shù)量 1 上模座 1400×1000×150 45鋼 1 2 卸料板 1200×800×100 45鋼 1 3 凸凹模固定板 1200×800×100 45鋼 1 4 下模座 1400×1000×150 45鋼 1 5.7 沖床的選定 根據(jù)沖床壓力 F總=1264KN，模具閉合高度，沖床的工作臺面尺寸，選JB21-160 開式固定臺沖床。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力：1600KN 標稱壓力行程：10mm 滑塊固定行程：160mm 行程次數(shù)：50n/min 最大封模高度：450mm 工作臺尺寸：710mm×1120mm 5.8 模具的零件圖和總裝配圖見圖紙（略） 5.9 模具主要零件的加工工藝過程 表2落料凹模加工工藝過程 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件Cr12：1200×800×100mm 2 粗銑 銑六面到1200×800×100，并保證上下平面和側面具有一定的垂直度。 3 平面磨 用砂輪磨上下兩平面使其厚度達100mm，并磨兩相鄰側面，使垂直度達0.02mm. 4 鉗 先劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸，再鉆螺紋底孔銷釘?shù)卓祝寄６纯诖┚€孔，最后鉸銷釘孔和攻絲使其達到要求 5 熱處理 淬火 使其硬度達60-64HRC 6 平面磨 用砂輪磨平上下平面，使厚度達100mm 7 線切割 割凹模洞口，并留0.01-0.02mm研磨余量 8 鉗 1. 研磨洞口內(nèi)壁側面達0.8um 2. 配推件塊到要求 9 鉗 用墊塊層保證凸凹模與凹模間隙均勻后，凹模與上模座配銷釘孔。 10 精磨 精磨凹模板上平面使其厚度和粗糙度達要求。 11 總裝配 表3 沖孔凸模加工工藝過程 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件Cr12： 400×300×250mm 2 熱處理 退火，硬度達180-220HB 3 車 1. 車一端面，打頂尖孔，車外圓至19mm掉頭車另一端面長度至尺寸60mm,打頂尖孔。 2. 雙頂尖孔，車外圓尺寸18.40.04mm,16.50.04至要求，車尺寸5mm至要求。 4 檢驗 5 熱處理 淬火，硬度至56-60HRC 6 磨削 磨削尺寸400mm,300 至要求。 7 線切割 切除工作端面頂尖孔，高度尺寸至250要求。 8 磨削 磨削端面至Ra0.8um 9 檢驗 表4 凸凹模加工工藝過程 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件Cr12:1200×800×250 2 粗銑 銑六面見光 3 平磨 磨高度兩平面到尺寸250mm 4 鉗 1. 劃線 在長度方一側留切割夾位6mm后，分中劃凸模輪廓線并劃兩凹模洞口中心線 2. 鉆孔 按凹模洞口中心鉆線切割穿絲孔 3. 惚擴凹模落料沉孔到要求，鉆螺紋底孔并攻絲到要求。 5 熱處理 淬火 硬度達60-64HRC 6 平磨 磨高度到250 7 線切割 割凸模及兩凹模，并留研磨余量 8 鉗 研配凸模 9 平磨 磨厚度達要求 10 總裝配 表5卸料板加工工藝過程 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 下料45鋼：1200×800×100 2 熱處理 調質處理 硬度24-28HRC 3 粗銑 銑六面達1200×800×100mm，并使上下平面和側面基本垂直 4 平磨 磨平上下平面，厚度達100mm，并磨側面使其垂直度達0.02mm 5 鉗 1. 劃線 螺紋中心線，定位銷釘中心線及中間型孔輪廓線 2. 鉆孔 螺紋底孔，定位釘?shù)卓仔涂状┚€孔 3. 鉸孔，攻絲 鉸定位釘?shù)卓椎揭?，螺紋孔攻絲到要求 6 線切割 割型孔到要求 7 鉗 1. 型孔與凸凹模裝配 2. 定位釘與定位釘裝配 3. 螺紋孔與螺釘裝配 8 平磨 磨厚度到要求 9 總裝配 圖4 卸料板外形 6、彎曲模模具設計計算 將以上步驟加工完畢的工件毛坯進行彎曲成形加工，將兩端彎成如圖所示的形狀。 圖5 毛坯彎曲成形加工圖 6.1彎曲件的最小彎曲半徑 查表可得，要彎曲的半徑遠大于最小彎曲半徑0.1t，所以條件合格。 6.2彎曲變形區(qū)的應力、應變分析 由于工件屬于寬板，變形阻力較大，彎曲后寬板基本不變，內(nèi)外層寬度方向的應變接近于0。外層材料在寬度方向為拉應力，內(nèi)層材料在寬度方向為壓應力。 6.3彎曲時的應力和彎矩 假定： （1）彎曲過程中，毛坯變形區(qū)內(nèi)任意位置上的橫截面始終為平面。 （2）彎曲過程中，毛坯變形區(qū)內(nèi)橫截面的形狀尺寸不變，中性層位置仍在板料中間。 （3）彎曲件內(nèi)外層切向應力和應變關系與單位拉伸狀態(tài)下的應力應變關系完全一致。 6.4彎曲件毛坯尺寸計算 （7） 6.5自由彎曲力的計算 有公式 （8） 可得 6.6校正彎曲時彎曲力計算 （9） 6.7頂件力和壓料力的計算 頂件力和壓料力可取自由彎曲力的60%—80%，即頂件力和壓料力為143N—191N。 6.8壓力機公稱壓力的確定 即可確定壓力機為MP6300熱模鍛壓力機 參數(shù)如下：標稱壓力：63MN 滑塊行程450mm 滑塊行程次數(shù)：42次/min 最大封閉高度：1250mm 工作臺尺寸：1840×2300 電動機功率：300KW 6.9凸模圓角半徑 一般取彎曲件的彎曲半徑，即 6.10凹模圓角半徑 由于，所以，本次設計中取5mm 6.11凹模工作部分深度 查表得 =40mm 6.12凹凸模間隙 （10） 6.13凹模和凸模的橫向尺寸及制造公差 圖6 凹模形狀如圖所示 圖7 凸模形狀如圖所示 6.14其他模具零件結構尺寸見下表 表6 模具零件結構尺寸 序號 名稱 長×寬×厚 材料 數(shù)量 1 頂料桿 200×800 45鋼 1 2 上模座 2000×1200×200 Cr12 1 3 下模座 2000×1200×200 Cr12 1 6.15模具主要零件的加工工藝過程 表7 凹模加工工藝過程 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件Cr12：2000×1200×200mm 2 粗銑 銑六面到2000×1200×200mm，并保證上下平面和側面具有一定的垂直度。 3 平面磨 用砂輪磨上下兩平面使其厚度達200mm，并磨兩相鄰側面，使垂直度達0.02mm. 4 鉗 先劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸，再鉆螺紋底孔銷釘?shù)卓?，凹模洞口穿線孔，最后鉸銷釘孔和攻絲使其達到要求 5 熱處理 淬火 使其硬度達60-64HRC 6 平面磨 用砂輪磨平上下平面，使厚度達200mm 7 線切割 割凹模洞口，并留0.01-0.02mm研磨余量 8 鉗 3. 研磨洞口內(nèi)壁側面達0.8um 4. 配推件塊到要求 9 鉗 用墊塊層保證凸凹模與凹模間隙均勻后，凹模與上模座配銷釘孔。 表8凸模加工工藝過程 序號 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件Cr12： 400×300×250mm 2 熱處理 退火，硬度達180-220HB 3 車 3. 車一端面，打頂尖孔，車外圓至19mm掉頭車另一端面長度至尺寸60mm,打頂尖孔。 4. 雙頂尖孔，車外圓尺寸18.40.04mm,16.50.04至要求，車尺寸5mm至要求。 4 檢驗 5 熱處理 淬火，硬度至56-60HRC 6 磨削 磨削尺寸400mm,300 至要求。 7 線切割 切除工作端面頂尖孔，高度尺寸至250要求。 8 磨削 磨削端面至Ra0.8um 9 檢驗 6.16模具的零件圖和總裝配圖見圖紙（略） 7 輔助零件的選用 7.1導向零件的選用 導向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質量，而且還能節(jié)省調試模具的時間，導向裝置設計的主意事項： （1）導柱與導套應在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，且此時應保證導柱上端距上模座上平面有10～15 mm的間隙； （2）導柱、導套與上、下模板裝配后，應保持導柱與下模座的下平面、導套上端與上模座的上平面均留2～3 mm的間隙； （3）對于形狀對稱的工件，為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側導柱直徑或位置應有所不同； （4）當沖模有較大的側向壓力時，模座上應裝設止推墊，避免導套、導柱承受側向壓力； （5）導套應開排氣孔以排除空氣。 根據(jù)所選擇的模架，選用導柱的規(guī)格為：80×500（GB/T 2861.1），選用導套的規(guī)格為80×100×80（GB/T 2861.6）。 7.2模柄的選用 根據(jù)壓力機模柄孔的尺寸：直徑: 48 mm，深度: 70 mm，選擇凸緣式模柄，查[1]第420 頁表15.20，可知其參數(shù)如下： d=70㎜，極限偏差±0.030 mm，總高度L=100 mm，凸緣高L1=23 mm，模柄倒角高度L2=2mm，打桿孔d2=48 mm，凸緣螺釘環(huán)繞直徑d3=110 mm，凸緣固定螺釘沉孔的直徑d4=22 mm，材料為Q235。 7.3推件、頂件裝置 推件裝置裝在上模內(nèi)，通過沖床滑塊內(nèi)的打料機構完成推件的動作。利用彈性元件定出。剛性推件裝置的典型結構應考慮推力均衡分布和盡可能減少對模柄和模座強度的削弱的原則來設計。頂件裝置的作用是將工件從凹模中定出，利用彈簧和氣墊驅動頂桿訂出工件。 下模座的頂桿查[2]第463頁表15.44，選取的規(guī)格為：選取的規(guī)格為：直徑d＝50 mm，長度L=300 mm，材料45鋼，頂桿50×300 JB/T7650.3。 7.4定位裝置 為限定被沖材料的進給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導料銷、導料板、擋料銷、定位板、導向銷。定位裝置應可靠并具有一定的強度，以保證工作精度、質量的穩(wěn)定；定位裝置應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位精度要求高時，要考慮粗定位和精定位兩套裝置。 固定擋料銷的選用： 落料凹模上部設置固定擋料銷，采用固定擋料銷進行定距。擋料裝置在復合模中,主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。在此選鉤形擋料銷,因其固定孔離刃口較遠,因凹模強度要求,結構上帶有防轉定向銷。 查[2]第468頁表15.49，選取的固定擋料銷的具體參數(shù)為： 大頭端直徑：d＝16mm,極限偏差為； 銷部直徑：d1＝10 mm，極限偏差為； 頭部高度：h＝3 mm； 總長度：L＝20 mm。 標記為：固定擋料銷 A16 JB/T 7649.10。 總 結 到今天為止,兩個多月的畢業(yè)設計終于可以畫上一個句號。在自己努力和指導老師的指導下，我比較好地完成了這次畢業(yè)設計的任務，通過這次畢業(yè)設計，我對模具設計過程有了一定了解，學到了很好有用的本領。畢業(yè)設計不僅是對前面揚學知識檢驗，而且也是對自己能力提高。 首先 .學到了產(chǎn)品設計的方法。產(chǎn)品設計過程是創(chuàng)造性勞動的過程，產(chǎn)品的設計應按科學程序進行，一般包括課題調研、擬定設計方案，總體設計，零部件設計、技術資料整理、產(chǎn)品試制、改進設計等過程，一個產(chǎn)品須經(jīng)過多次改進，才能完善和成熟。 其次．提高了綜合應用各門知識的能力。以前課程設計接觸課程知識比較窄。這次畢業(yè)設計是設計一個完整的模具。要把模具和每個零件設計出來,需要制造工藝和電氣方面的知識。 再者．鞏固了計算機繪圖能力。以前用CAD繪圖，僅僅是知道主要指令的操作，通過這次繪圖大量的圖樣，更加熟悉了機械制圖中常用指令的操作方法，用簡便快速方法畫出完整正確的零件圖樣。 另外．提高了收集資料和查閱手冊的能力。收集資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作，資料是否全面、可靠，關系到整個畢業(yè)設計的進程。查閱手冊是設計過程中隨時要做的事情。只有廣泛收集有用的資料才能設計出比較好的產(chǎn)品。 最后．培養(yǎng)了嚴謹?shù)目茖W作風?？茖W工作來不得半點虛假，在設計過程中每一個結構、零件、材料、尺寸、公差都反映在圖紙上，每一個錯誤都會造成經(jīng)濟損失，因此，在設計過程中必須要有高度的責任心，要有嚴肅認真的工作態(tài)度。 總之，在課程設計中，參考了不少的文獻，對知識的擴充有了很大的幫助。在實際中我基本沒有接觸過沖壓模具，所以對沖壓模具的了解很少。在參考文獻中，通過閱讀大量的模具裝配圖，對模具的結構有了一定的了解，對以后走向工作有很大的幫助。 參考文獻 [1]劉朝儒，吳志均. 機械制圖（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. 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