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1、河北工業(yè)大學城市學院2014屆本科畢業(yè)論文 河北工業(yè)大學城市學院 畢 業(yè) 論 文 作 者： 學 號： 系： 材料科學與工程系 專 業(yè)： 模具設計及制造 題 目： 儀表盤固定支架A沖壓模具設計 指導者： 講師 (姓 名) (

2、專業(yè)技術職務) 評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術職務) 2014年06月10日 畢業(yè)設計（論文）中文摘要 儀表盤固定支架A沖壓模具設計 摘要： 儀表盤固定支架是固定儀表的重要零件。本課題以儀表盤固定支架為研究對象，經過工藝分析，確定其加工的工藝方案，完成沖裁模具和彎曲模具的結構，對模具設計過程中出現的問題進行及時的解決，并正確的選擇在生產上應用的壓力機型號。使用AutoCAD軟件繪制了兩套模具的二維模具裝配圖及主要成型零件的零件圖。初步掌握從事科學研究

3、工作的能力，達到專業(yè)素質培養(yǎng)目標的要求。 關鍵詞： 儀表盤固定支架 模具設計 制圖 河北工業(yè)大學城市學院2014屆本科畢業(yè)論文 畢業(yè)設計（論文）外文摘要 Title Dashboard mounting bracket A stamping die design Abstract The important parts dashboard mounting bracket is fixed instruments. The topics to dashboard mounting b

4、racket for the study, through process analysis, to determine its processing technology program, complete the punching die and bending mold structure, the mold design process appears to solve problems in a timely manner, and the right choice production on the application of press models. Application

5、of AutoCAD software for two main molding parts mold structure and the corresponding two-dimensional drawing, completed UG three-dimensional mapping software on the product. Initial grasp of scientific research work, to meet the requirements of professional quality training objectives. Keywords：

6、 Dashboard mounting bracket Mold Design Mapping 目 錄 第一章前言 1 1.1沖壓的概念及其優(yōu)點 1 1.1.1沖壓的概念 1 1.1.2沖壓的優(yōu)點 1 1.2冷沖壓模具國內外現狀 2 1.2.1模具CAD/CAM技術狀況 2 1.2.2模具設計與制造能力狀況 2 1.3我國沖壓模具發(fā)展趨勢 3 第二章 沖壓工藝及模具結構設計 4 2.1 制件的工藝性分析及工藝計算 4 2.1.1 工藝分析 4 2.1.2沖裁模的工藝方案的確定 4 2.1.3計算毛坯尺寸 5 2.1.4排樣及工藝

7、計算 5 2.2 沖壓力及壓力中心的計算 7 2.2.1沖壓力計算 7 2.2.2計算壓力中心 8 2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結構尺寸計算 8 2.3.1 計算模具刃口尺寸 8 2.3.2 落料凹模結構尺寸計算 9 2.3.3沖孔凸模結構尺寸確定 10 2.3.4凸凹模結構尺寸確定 10 2.4其它非標準件的設計 11 2.4.1橡膠墊 11 2.4.2推件塊 12 2.4.3卸料板 12 2.4.4凸凹模固定板 13 2.4.5凸模固定板 13 2.4.6墊板 13 2.5標準件的選擇 13 2.5.1送料定位機構設計 13 2.5.2卸料螺釘 14

8、 2.5.3推桿 14 2.5.4推板 14 2.5.5模架的選擇 14 2.5.6緊固螺釘 14 2.5.7圓柱銷釘 15 2.5.8模柄 15 2.6壓力機與模具總體結構 15 2.6.1壓力機的確定 15 2.6.2模具總體結構 16 第三章 彎曲工藝及模具結構設計 16 3.1 制件的工藝性分析及工藝計算 17 3.1.1制件的工藝性分析 17 3.1.2彎曲力計算 17 3.2彎曲模工作部分尺寸的計算及結構的確定 17 3.2.1彎曲模的圓角半徑 17 3.2.2彎曲凸模和凹模之間的間隙 17 3.2.3彎曲凸模和凹模寬度的計算 18 3.3凸模、

9、凹模和凸凹模結構設計 19 3.3.1凸模結構 19 3.3.2彎曲凸凹模結構 19 3.3.3彎曲凹模結構 20 3.4其它非標準零部件的設計 20 3.4.1定位板 20 3.4.2墊板 21 3.4.3卸料板 21 3.5其它標準零部件的選擇 22 3.5.1彈簧 22 3.5.2頂桿 22 3.5.3打料桿 22 3.5.4定位螺釘 22 3.5.5卸料螺釘 23 3.5.6緊固螺釘 23 3.5.7模架 23 3.5.8模柄 23 3.6壓力機與模具總體結構 23 3.6.1壓力機的確定 23 3.6.2模具總體結構 24 結 論 25 參

10、 考 文 獻 26 致 謝 27 第一章前言 1.1沖壓的概念及其優(yōu)點 1.1.1沖壓的概念 冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。它是一種壓力加工方法，是機械制造中的先進加工方法之一。沖壓模具是一個特殊的，一次性的一類精密工具，通過切割與塑形的方式使金屬成為一個理想的形狀或外形［1］。 1.1.2沖壓的優(yōu)點 冷沖壓和線切割相比較，具有生產效率高、加工成本低、材料利用率高、產品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡單容易實現機械化和自動化等一系列有點，特別適合于大批量生產。 沖壓模具成形作為

11、現代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產過程便于實現機械自動化及生產效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產之中［2］。 現代沖壓模具生產是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術的參與和介入，沖壓生產方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造。生產過程逐步實現機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現自動化沖壓作業(yè)，體現安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經是沖壓模具生產

12、的發(fā)展方向。［2］ 近幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍。 1.2冷沖壓模具國內外現狀 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內也能生產了。精度達到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平［3］。 1.2.1模具CAD/CAM技術狀況

13、 我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)［4］。21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數量的CAD/CAM系統(tǒng)。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍

14、采用了CAD/CAM技術。DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現二維CAD，多數企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發(fā)的領域［4］。 1.2.2模具設計與制造能力狀況 在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，現在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車

15、覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和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，在轎車模具國產化進程中前進了一大步，但在制造質量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距［6］。 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平［5］。 但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 1.2.3專業(yè)化程度及分布狀況 我國模具行業(yè)專業(yè)化程度

16、還比較低，模具自產自配比例過高。國外模具自產自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產自配比例為60%。這就對專業(yè)化產生了很多不利影響。現在，技術要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低［7］。 由于自配比例高，所以沖壓模具生產能力的分布基本上跟隨沖壓件生產能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產企業(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［8］。 1.3我國沖壓模具發(fā)展趨勢 我國沖壓模具行業(yè)自形成以來，發(fā)展迅猛，占模具進出口總額的百分比分別為40.33%和

17、25.12%，已經成為國際沖壓模具領域重要的出口國之一［9］。目前，我國精密沖壓模具正在積極走向國際舞臺，參與國際競爭。目前，國內五金沖壓模具行業(yè)發(fā)展特征明顯，大型、精密、復雜產品成為行業(yè)主流，技術含量將不斷提高，制造周期不斷縮短，沖壓件加工模具生產將繼續(xù)朝著信息化、數字化、精細化、高速化和自動化方向發(fā)展，行業(yè)綜合實力和核心競爭力顯著提升［10］。業(yè)內相關專家表示，價廉物美的中國沖壓模具在國際市場頗受歡迎，國產沖壓模具在我國的模具進出口總額中占據第二的重要位置［11］。 國內沖壓模具行業(yè)正在不斷追趕世界先進水平，不斷縮小與發(fā)達國家的技術差距，不少國產精密沖壓模具在主要性能上已經能夠和進口產

18、品媲美，行業(yè)總體水平顯著提高，不僅實現進口替代，還有相當一部分產出口到美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)［12］。 雖然和發(fā)達國家還存在一定的差距，但是按照目前國內行業(yè)的發(fā)展提示，今后幾年，國內沖壓模具行業(yè)必將實現趕超，成為推動國內模具行業(yè)發(fā)展的中堅力量，提升行業(yè)整體技術水平向更高層次發(fā)展。模具行業(yè)進一步提升技術和工藝水平，將大幅提升國內企業(yè)把握市場的能力，從而在今后的五到十年之內實現產業(yè)規(guī)模和技術水平的雙重質變。 第二章 沖壓工藝及模具結構設計 2.1 制件的工藝性分析及工藝計算 2.1.1 工藝分析 圖2-1工件二維圖 如圖為工件圖，工件材料為Q235，厚度為1mm，工件尺寸精

19、度要求為IT12級，工件材料的力學性能如下： 表2-1 工件材料的力學性能 牌號 抗剪強度 抗拉強度 屈服強度 伸長率 Q235 304-313Mpa 432-461Mpa 235Mpa 23% 2.1.2沖裁模的工藝方案的確定 根據制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔和彎曲三種。按其先后順序組合，可得如下方案： 方案一：沖孔—落料—彎曲 復合模完成沖孔落料，單工序模完成彎曲； 方案二：落料—沖孔—彎曲 單工序模分別完成落料，沖孔，彎曲； 方案三：沖孔—落料—彎曲 用級進模順序依次是沖孔，落料，最后是彎曲。 下面對三種方案進行比較分析

20、： 方案二屬于單工序沖壓。由于此制件生產批量較大，尺寸較小，這種方案生產率低，操作不安全，故不宜采用。方案三，如果選擇用級進模，與方案一比較成本太大，故不宜使用。 方案一沖裁件內外所能達到的經濟精度為IT12。將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標注、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用導料銷或導柱導套進行定位、彈性卸料裝置、自然漏料方式的落料沖孔復合模進行加工。 2.1.3計算毛坯尺寸 制件的尺寸如圖2-1所示。厚度為1mm，彎曲角度均大于0.5倍的板料厚度，所以這種彎曲稱為有圓角

21、半徑的彎曲。 根據《冷沖模設計》中的公式： L=l直線+l圓弧 l圓弧=πφ180（r+xt） 經計算L=89mm ， 寬度B=25mm。 2.1.4排樣及工藝計算 （1）沖裁件的面積 分析零件的形狀特點及精度要求；考慮采用直排有廢料排樣方式， 如圖1-2為沖裁件。 圖2-2 沖裁件 經計算沖裁件的面積A=2189.68。 （2）搭邊值與條料寬度的確定 由《冷沖模設計》表3-10搭邊數值確定，查得： a1=1.5mm a=1.2mm 送料步距： S=25+1.2=26.2mm ，條料寬度： B=(D

22、+2a1+△)0-△ 式中 D——沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸； △——為板料沖裁時的下偏差。 由《冷沖模設計》表3-11查得△=0.5，由上計算得B=92.90-0.5=92.40mm。 圖2-3排樣圖 （3）材料利用率計算 由《冷沖模設計》材料利用率通用計算公式： 式中 n——個歩距內沖裁件數目； A——沖裁件面積（包括內形結構廢料）； S——歩距長度； B——板料寬度； ?。簄=1； A=2189.68；S=26.2；B=92.9 得：材料利用率η=89.96%。 2.2 沖壓力

23、及壓力中心的計算 2.2.1沖壓力計算 （1）沖裁力F F=KLtτ=Ltσb 式中 K——系數，K=1.3 L——沖裁周邊長度（mm） τ——材料的抗剪強度（MPa） σb——材料的抗拉強度（MPa） 得 σb=400MPa L=892+252+3.143+6=256.26mm F=4001256.26KN=102.5KN （2）卸料力 根據《冷沖模具設計》提供的表3-8得K卸=0.06。 F卸=K卸F=6.15KN (3)頂出力 根據《冷沖模具設計》提供的表3-8得K頂=

24、0.06。 F頂=K頂F=6.15KN （4）總沖壓力: F總=F+F卸+F頂=114.8KN 2.2.2計算壓力中心 如圖2-4以沖裁件的左下角為坐標原點建立坐標系： 圖2-4 其中:孔1的周長L1=3mm，孔2的周長L2=6mm，X1=39.5，Y1=8，X2=49.5，Y2=18。 由公式： X0=X1L1+X2L2+X3L3L1+L2+L3 Y0=Y1L1+Y2L2+Y3L3L1+L2+L3 得壓力中心為：X0=42.8 Y0=11.3 2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結構尺寸計算 2.3.1 計

25、算模具刃口尺寸 本制件形狀簡單，薄料，可按分別加工法計算尺寸。 由于零件是由沖孔、落料兩道工序完成的，所以落料以凹模為基準尺寸，沖孔以凸模為基準尺寸，零件上包含四個基本尺寸： 落料尺寸:L= 89mm W=25mm 沖孔尺寸: B1=?3mm B2=?6mm 由《冷沖模具設計》表3-3查得沖裁模刃口雙間隙： Zmin=0.10mm Zmax=0.14mm 由《冷沖模具設計》表3-6查得凸、凹模制造偏差，代入此公式δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin均不成立，故凸、凹模的制造偏差由公式δ凸=0.6Zmax-Zmin，δ凹=0.4Zmax-Zmin 計算

26、得δ凸=-0.024mm，δ凹=+0.016mm。 磨損系數x落料部分為0.75，沖孔部分為0.75。 落料 L凹=（89-0.750.35）0+0.016=88.740+0.016mm L凸=（88.74-0.10）-0.0240=88.64-0.0240mm W凹=（25-0.750.21）0+0.016=24.840+0.016mm W凸=（24.84-0.10）-0.0240=24.74-0.0240mm 沖孔 B凸1=（3+0.750.12）-0.0240=3.09-0.0240mm B凹1=（3.09+0.10）0+0.016=3.190+0.016mm B

27、凸2=（6+0.750.12）-0.0240=6.09-0.0240mm B凹2=（6.09+0.10）0+0.016=6.190+0.016mm 2.3.2 落料凹模結構尺寸計算 落料凹模尺寸如圖2-5所示。 由《冷沖模具設計》公式： 凹模厚度： H=Kb 凹模壁厚：W=（1.5～2）H 式中 b——沖裁件的最大外形尺寸； K——系數，考慮板料厚度的影響。差《冷沖模具設計》表4-3得K=0.22。 由上得到：H=20mm，W=40mm，L=169mm，B=105mm。 圖2-5落料凹模尺寸 2.

28、3.3沖孔凸模結構尺寸確定 沖孔凸模的形式根據國標選擇GB2863.2-81 圖2-6 凸模尺寸 H1——凸模固定板的厚度 H2——凹模高度 H3——墊板厚度 H——沖孔凸模的長度 根據凹模結構H1=20mm，H3=15mm，凹模高度H2=20mm。 得到沖孔凸模長度H=55mm。 根據國標沖大孔凸模的直徑取6mm，沖小孔凸模取3mm。 2.3.4凸凹模結構尺寸確定 圖2-6凸凹模各部分尺寸 （1）凸凹模高度H確定 H=H1+H2+H3=15+40+25=80mm 式中 H1

29、——卸料板厚度 取H1=15mm； H2——橡皮高度 取H2=40mm； H3——凸凹模固定板厚度 取H3=25mm。 （2）沖孔凹模的洞口形狀的選擇 由于沖件的形狀簡單，材料較薄，而且模具為復合模。故選擇：直壁式。 （3）凸凹模壁厚校核 查《冷沖模具設計》 表4-4知，倒裝復合模凸凹模最小壁厚nmin=2.7（料厚t=mm）； 本設計中最小壁厚為兩個孔間的厚度18.35＞2.7。 所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設計的凸凹模符合要求。 2.4其它非標準件的設計

30、2.4.1橡膠墊 為保證橡膠墊不過早失去彈性而破壞，其允許的最大壓縮兩不得超過摘要高度的45%，一般取自由高度的35%～45%。橡膠墊的預壓縮量一般取自由高度的10%～15%。 橡膠墊產生的力 F=AP 式中 F—壓力； A—橡膠墊橫截面積； P—與橡膠墊壓縮量有關的單位壓力，如表1所示。 表2-2 橡膠壓縮量和單位壓力 橡膠壓縮量（%） 單位壓力（MPa） 橡膠壓縮量(%) 單位壓力(MPa) 10

31、 15 20 0.26 0.50 0.70 25 30 35 1.03 1.52 2.10 取 A=169105-88.5724.74=15554mm。 p=F卸A=615015554=0.40MPa 取壓縮量為15%，預壓縮量為10%，工作行程s=t+1≈2mm。 所以橡膠墊的自由高度為： h自由=s0.15-0.10=40mm，取40mm。 2.4.2推件塊 推件塊根據凹模內型尺寸確定，材料為45鋼，結構尺寸如圖2-7 圖2-7推件塊結構 2.4.3卸料板 采用彈性卸料板。因為是倒裝式復合模，所以卸料板安裝在下模。

32、卸料板與凸凹模之間的間隙?。?.1-0.5）t=0.5mm，材料為45 鋼，國標2858.2-81尺寸如圖2-8： 圖2-8卸料板 2.4.4凸凹模固定板 凸凹模固定板形狀與凹模板一致，厚度為25mm。 2.4.5凸模固定板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸與凹模板外形尺寸相同，但還應考慮緊固螺釘及銷釘的位置。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/n6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。凸模固定板厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍，材料為45鋼。 2.4.6墊板 墊板裝在固定板與上模座之間，墊板的作用就是減輕沖擊力，防止沖裁時凸模壓壞

33、模座，同時調整模具的閉合高度，通過墊板的選擇更為方便的選取模架和壓力機。本套模具墊板采用45號鋼，其外形尺寸與凹模周界相同，厚度為10mm。 2.5標準件的選擇 2.5.1送料定位機構設計 （1）導料銷 采用伸縮式導料銷縱向定位，安裝在橡膠墊和活動卸料板之間。工作時可隨凹模下行而壓入孔內，工作很方便。由國標選擇2866.7-81，材料為45鋼，取d=3mm。 （2）擋料銷 由國標選擇2866.11-81，材料為45鋼，取d=8mm。 2.5.2卸料螺釘 采用圓柱頭卸料螺釘，根據國標選擇M1075 ，GB2867.5-81，材料為45鋼。 2.

34、5.3推桿 根據國標選擇 845，GB2867.3-81，材料為45鋼。 2.5.4推板 根據國標選擇GB2867.4-81，材料為45鋼，結構尺寸如圖2-9： 圖2-9推板 2.5.5模架的選擇 根據凹模板的尺寸，模座采用標準的中間導柱模架，材料采用HT200。 標記為： 模架200125（190-225） GB2851.5.81 上模座20012540 GB2855.9—81 下模座20012550 GB2855.10—81 導套259538(289538) GB2861.6—81

35、 導柱25160（28160） GB2861.1—81 2.5.6緊固螺釘 根據國家標準選擇三種緊固螺釘分別是： 內六角螺釘GB165-2000 M1065 開槽圓柱頭螺釘GB70.1-2000 M1090 開槽圓柱頭螺釘GB70.1-2000 M830 2.5.7圓柱銷釘 根據國家標準選擇圓柱銷釘為GB119.1-2000，三種銷釘的尺寸分別為： 1090mm，1060mm，1060mm。 2.5.8模柄 中小型模具都是通過模柄固定在壓力機滑塊上的。對于大型模具可用螺釘、壓板直接

36、將上模座固定在滑塊上。本次沖裁為小型模具，根據國家標準GB2862.3-81，選取帶凸緣式模柄，材料為A3。尺寸為A50100mm（其尺寸由后文壓力機選擇完畢所確定模柄孔的尺寸而定）。 2.6壓力機與模具總體結構 2.6.1壓力機的確定 模具的閉合高度為： H閉=H上模＋ H墊＋L＋ H ＋ H下模－h(huán)2 =（40+8+55+80+50-2）mm=231mm 式中 L——凸模長度，L=55mm； H——凸凹模厚度，H=80mm； h2——凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2mm。 選擇壓力機J23-25

37、 公稱壓力250KN大于沖裁力； 最大閉合高度270mm； 最小閉合高度205mm； 所以Hmax-5>H模>Hmin+10。 壓力機工作臺尺寸370560，一般工作臺面尺寸每邊應大于模具下模座尺寸50～70mm，所以選擇壓力機J23-25合格。 2.6.2模具總體結構 沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應用很廣，但工件表面平直度較差，凸凹模承受的張力較大，因此凸凹模的壁厚應嚴格控制，以免強度不足。 經分析，此工件有三個孔，若采用正裝式復合模，操作很不方便；另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也較低，所以從

38、操作方便、模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復合模如圖2-10所示： 圖2-10落料沖孔復合模具整體結構 第三章 彎曲工藝及模具結構設計 3.1 制件的工藝性分析及工藝計算 3.1.1制件的工藝性分析 本產品為典型的四角形彎曲件如圖2-1所示。如果選擇一次彎曲成型，由于制件高度過大，材料在彎曲時會有明顯的拉長現象，零件托幕后，其外角形狀不準，豎邊會有明顯的變薄現象。如果使用兩次彎曲成型，需要有兩套模具來成型，這樣及麻煩又不經濟。綜合考慮選擇一次成型分布彎曲復合模具。 3.1.2彎曲力計算 由《冷沖模設計》U形件的自由彎曲力： F自=0.7Kbt2σbr+t 式

39、中 K——是安全系數，一般取1.3； B——是彎曲件的寬度（mm）； T——是彎曲材料的厚度（mm）； R——是彎曲件的內彎曲半徑（mm）； σb——是材料的強度極限（MPa）。 經計算F自=2.28KN，頂件力和卸料力FQ近似等于自由彎曲力的30%--80%。故FQ=1.14KN。 3.2彎曲模工作部分尺寸的計算及結構的確定 3.2.1彎曲模的圓角半徑 因為彎曲半徑r/t=3較小，根據工件的結構尺寸，取彎曲模的圓角半徑R=3mm。 3.2.2彎曲凸模和凹模之間的間隙 對于U形彎曲件，凸模和凹模之間的間隙

40、值對彎曲件回彈、表面質量和彎曲力均有很大影響。由《冷沖模設計》凸模和凹模單邊間隙Z： Z=tmax+ct=t+?+ct 式中 t——材料厚度基本尺寸； ?——材料厚度的上偏差； c——間隙系數。 由《冷沖模設計》可查的c為0.05，經計算的Z=1.15mm。 3.2.3彎曲凸模和凹模寬度的計算 由于本工件標注的是外形尺寸則模具以凹模為基準件，間隙取在凸模上。由于彎曲模設計成如圖3-1所示，故計算如下四個尺寸： 圖3-1彎曲模工作部分結構 根據《冷沖模設計》關于凸、凹模寬度尺寸的計算公式： L凹=（Lmax-0.75?）0

41、+δ凹 L凸=（L凹-2Z）-δ凸0 式中 Lmax——彎曲件寬度的最大尺寸； L凸——凸模寬度； L凹——凹模寬度； ?——彎曲件寬度的尺寸公差； δ凸、δ凹——凸模凹模的制造偏差。 其中?=0.21，凸模凹模的制造公差等級選IT9級。 凸模和凸凹模配合部分：δ凸=δ凹=0.052 L凹1=（30-0.750.21）0+0.052=29.840+0.052 L凸1=（29.84-21.15）-0.0520=27.54-0.0520 凹模和凸凹模配合部分：δ凸=δ凹=0.074 L凹2=（62

42、-0.750.21）0+0.074=61.840+0.074 L凸2=（61.84-21.15）-0.0740=59.54-0.0740 3.3凸模、凹模和凸凹模結構設計 3.3.1凸模結構 根據前面彎曲模工作部分的結構選擇，凸模整體結構如圖3-2所示 圖3-2彎曲凸模 3.3.2彎曲凸凹模結構 根據前面彎曲模工作部分的結構選擇，凸凹模整體結構如圖3-3所示 圖3-3彎曲凸凹模 3.3.3彎曲凹模結構 根據前面彎曲模工作部分的結構選擇，凹模整體結構如圖3-4所示 圖3-4彎曲凹模 3.4其它非標準零部件的設計 3.4.1定位板 定位板用來固定毛坯

43、件的位置，由工件的厚度確定定位板厚度取4mm，內形尺寸長寬分別取89mm、25mm，外形尺寸與凹模相同。定位板采用45鋼，結構如圖3-5。 圖3-5定位板 3.4.2墊板 墊板分別裝在凸凹模與上模座之間和凹模與下模座之間，墊板的作用就是減輕沖擊力，防止沖裁時壓壞模座，同時調整模具的閉合高度，通過墊板的選擇更為方便的選取模架和壓力機。本套模具墊板采用45號鋼，其外形尺寸與凹模周界相同，厚度為10mm。結構如下圖： 圖3-6上模座墊板 上模座墊板中間的孔為打料桿孔，四角為螺紋孔，其余為圓柱銷孔。 圖3-7下模座墊板 上模座墊板中間的兩個孔為頂桿桿孔，四角為螺紋孔，其余為圓

44、柱銷孔。 3.4.3卸料板 卸料板與打料桿連接，放在凸凹模中，開模后把制件從凸凹模中頂出。與凸凹模內型的間隙為3mm。中間螺紋孔直徑為8mm。 圖3-8卸料板 3.5其它標準零部件的選擇 3.5.1彈簧 模具中常用的彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧，其是用65Mn鋼絲卷制而成的，熱處理硬度為43～48HRC，彈簧兩端拼接并磨平。因為只用一個彈簧，故F頂=F預，其中F預 為彈簧所承受的負荷，最后根據負荷和總變形量從標準間里選擇適合的彈簧型號。其中F頂=F預=1.14KN,總變形量為40mm。 綜上選擇彈簧為GB1355-1993,85285mm。 3.5.2頂桿 根據國標選

45、擇 890，GB2867.3-81，材料為45鋼。 3.5.3打料桿 根據國標選擇 10180，GB2867.2-81，材料為45鋼。 3.5.4定位螺釘 選擇開槽圓柱端定位螺釘，定位螺釘放在模柄與上模座之間，用來防止模柄轉動。根據國標選擇612，GB72-1988，材料為45鋼。 3.5.5卸料螺釘 采用圓柱頭卸料螺釘，根據國標選擇M1080 ，GB2867.5-81，材料為45鋼。 3.5.6緊固螺釘 根據國家標準選擇三種緊固螺釘分別是： 開槽圓柱頭螺釘GB65-2000 M1070 開槽圓柱頭螺釘GB65-2000 M1050 開槽圓柱頭螺釘GB65-2

46、000 M412 3.5.7模架 根據凹模板的尺寸，模座采用標準的中間導柱模架，材料采用HT200。 標記為： 模架200100（190-225） GB2851.5.81 上模座20010035 GB2855.9—81 下模座20012540 GB2855.10—81 導套258533(288533) GB2861.6—81 導柱25150（28150） GB2861.1—81 3.5.8模柄 中小型模具都是通過模柄固定在壓力機滑塊上的。對于大型模具可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。本次沖裁為

47、小型模具，根據國家標準GB2862.1-81，選取壓入式模柄，材料為A3。尺寸為A3088mm（其尺寸由后文壓力機選擇完畢所確定模柄孔的尺寸而定）。 3.6壓力機與模具總體結構 3.6.1壓力機的確定 模具的閉合高度為： H閉=H上模＋H下模模＋H墊＋L＋ H－h(huán)2 =（35+40+20+70+75-54）mm=186mm 式中 L——凹模長度，L=70mm； H——凸凹模厚度，H=75mm； h2——凸凹模進入凹模的深度，h2=54mm。 選擇壓力機J23-16 公稱壓力160KN大于沖裁力； 最

48、大閉合高度220mm； 最小閉合高度165mm； 所以Hmax-5>H模>Hmin+10。 壓力機工作臺尺寸300450，一般工作臺面尺寸每邊應大于模具下模座尺寸50～70mm，所以選擇壓力機J23-16合格。 3.6.2模具總體結構 彎曲模具整體結構如圖3-9。 圖3-9彎曲模具整體結構 結 論 此次畢業(yè)設計的內容為儀表盤固定支架A沖壓模具設計，該零件形狀簡單。該工件需落料、沖孔和彎曲三個工序來完成。對零件進行工藝分析之后，列出了幾種沖壓工藝方案，進行利弊分析之后，決定先用落料沖孔復合模具來完成落料、沖孔的工序，然后再用彎曲模具進行彎曲工序的工藝方案。設

49、計期間完成的任務有以下幾項： （1）設計出了落料沖孔復合模具的結構以及該模具的各零部件的結構與尺寸； （2）利用CAD軟件畫出了落料沖孔復合模的裝配圖以及該模具的工作零件的零件圖； （3）設計出了彎曲模具的結構以及該模具各零件的結構與尺寸； （4）利用CAD軟件畫出了彎曲模具的裝配圖以及該模具的工作零件的零件圖。 參 考 文 獻 [1] 李碩本.沖壓工藝理論與新技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.11 . [2] 肖景榮、姜奎華等編著《沖壓工藝學》機械工業(yè)出版社，1999 . [3] 李大鑫，

50、張秀錦.模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造，2005 . [4] 李德群，肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況及趨勢[J].模具工業(yè)，2005（7） . [5] 杜繼濤，甘屹.支架精密多工位級進模設計[J].模具工業(yè)，2005（9）. [6] 姜奎華主編.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.5 . [7] 模具實用技術叢書編委會編.沖模設計應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 . [8] 鄭家賢遍著.沖壓工藝與模具設計實用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.1 [9] Yazheng Liu, jinghong Sun

51、, et al. Experiment investigation of deep-drawing sheet texture evolution. Journal of Materials processing Technology，140(2003). [10] 劉占軍，張凌云.彈力支座多工位級進模設計[J].模具工業(yè)，2006（3）. [11] Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria. Journal of engineering materials and tech

52、nology，2004(7) . [12］Sheng, Zhong-Qi Xie, Hua-Long; Lin, Dong-Ling; Liu, Yong-Xian On the UG-based modeling design system of cold-punching dies Dongbei Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University, v 30, n 9, p 1318-1321, September 2009 . [13]何貢.互換性與測量技術（第二版）[M].北京：中國計量出版社，2005. [14]丁松聚.冷沖模

53、設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010. [15]鄭家賢.沖壓模具設計實用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008. [16]張順心.工程圖學基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007. [17]姜銀方，袁定國.沖壓模具工程師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011. 致 謝 行文至此，我的這篇論文已接近尾聲，在論文的寫作過程中遇到了無數的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的論文指導老師—李永艷老師，她對我進行了無私的指導和幫助，不厭其煩的幫助進行論文的修改和改進。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導過我的各位老師表示最中心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學者。本文引用了數位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝我的同學和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多建議，還在論文的撰寫和排版過程中提供熱情的幫助。 由于我的學術水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友批評和指正！ 27