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本科畢業(yè)論文課 題 名 稱 汽車懸置左支架沖壓模設計院 系 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 摘 要 模具的一般設計流程：首先我們進行工藝分析，通過工藝分析我們對工件左支架的結構和材料以及工序有個基本的了解，然后設計出合適的方案。方案設計完成以后，需要我們對模具的設計進行計算，計算一般包括排樣圖利用率計算，沖壓力的計算，還有模具工作尺寸的計算等。通過分析總結完成本次模具的最終設計，然后通過圖紙表達出模具的結構，完成零件圖進行加工。設計中主要左支架沖壓模具設計，第一點我們要做的是對懸置左支架行來一次透徹的解析，分析一般包含三個方面，分別是材料分析，結構分析和工序分析。該工件左支架材料為 16MnRe1 鋼，屬于常用的鈑金類材料，沖壓性能比較好，從整體看來這個零件的結構特點有點復雜，厚度是 3mm，左支架的整體外形復雜，外形特征平整光滑角度也不夠尖銳，落料完成后需要進行翻遍工序。左支架主要有落料、彎曲和翻邊的工序，成形工序比較復雜，最好設計兩套模具來生產，這樣有利于小批量的工件的生產。這次的畢業(yè)設計環(huán)節(jié)讓我對懸置左支架模具的設計流程有了較為深刻的認識，通過這次模具設計，將我們大學所學東西進行了一個系統(tǒng)的加深和應用。關鍵詞：工藝 模具設計 沖裁模 左支架AbstractThe general design process of the mold: First of all, we carry out the process analysis, through the process analysis we have the workpiece wrench structure and materials and processes have a basic understanding, and then design a suitable program. After the completion of the design of the program, we need to calculate the design of the mold, the calculation generally includes the layout of the use of calculation, punching force calculation, as well as the calculation of mold size. After the basic theoretical calculation is completed, we design the general structure of the mold, and then complete the mold finishing design, drawing out the mold drawings.The design process of the workpiece sheet: First of all, we carry out process analysis, through the process analysis of the workpiece sheet parts of the structure and materials and processes have a basic understanding, and then design a suitable program. After the completion of the design of the program, we need to calculate the design of the mold, the calculation generally includes the layout of the use of calculation, punching force calculation, as well as the calculation of mold size. After the basic theoretical calculation is completed, we grasp the overall structure of the mold, through the analysis of the completion of the final design of the mold, and then through the drawings to express the structure of the mold to complete the parts for processing.The whole design makes me familiar with the wrench mold design process, through this mold design, we have learned what we have a system of deepening and application for future work and study laid a solid foundation.Key words: card spring punching punching die technology die design目錄1 緒論 11.1 課題背景 11.1.1 課題目的 .21.1.2 課題的意義 .21.2 文獻綜述 21.2.1 國外模具研究發(fā)展概述 .31.2.2 國內模具研究發(fā)展概述 .41.3 課題研究的內容 51.4 課題研究思路 51.5 課題研究應注意的問題 62 設計方案 72.1 工件圖材料分析 82.2 結構分析 82.3 尺寸精度分析 92.4 工序分析 .102.5 工序方案的制訂 .102.6 方案改進 .102.7 定制合適的沖壓方案 .113 工藝設計和計算 .123.1 排樣設計 .123.1.1 排樣的方案和原則 123.1.2 排樣利用率的計算 133.2 各工序沖壓力的計算與沖壓設備的選擇 .143.2.1 落料模 143.2.2 翻邊成形模 163.3 沖裁模刃口尺寸及公差的計算 .163.4 彎曲凸凹模工作尺寸計算 173.5 凹模圓角半徑 .183.6 回彈分析 .184 落料模具設計 .204.1 模具類型的選擇 .204.2 定位方式的選擇 .204.3 卸料裝置與推件裝置的選取 .214.4 導向方式的選擇 .214.5 工作零件的設計 .214.5.1 落料凹模 .214.5.2 凸模 .224.6 模架及其它零部件的設計 .235 彎曲成形模具設計 .245.1 模具類型和結構形式的確定 .245.1.1 模具結構類型的確定 .245.1.2 工件的定位方式的確定 .255.1.3 卸料與出件方式的確定 .255.2 第一次彎曲模具零件的設計與選用 .255.3 翻邊模具零件的設計與選用 .275.4 固定板的設計 .315.5 卸料板的設計 .325.6 浮頂卸料機構 .325.7 模具圖樣的繪制及壓力機校核 .335.7.1 模具裝配圖的繪制 .335.7.2 模具工作過程 .345.7.3 壓力機技術參數(shù)的校核 .34總結 35致謝 36參考文獻 3801 緒論1.1 課題背景隨著工業(yè)化的發(fā)展模具工業(yè)已經(jīng)成為了我國的一個明星工業(yè)，發(fā)展的勢頭逐漸增大，并且現(xiàn)在已經(jīng)逐漸的變成了國家的基礎產業(yè)的支柱。進入二十一世紀以來我國先后取代了日本、德國、以及美國成為世界上最大的工業(yè)國家，模具產業(yè)會得到巨大的發(fā)展，屆時將促使國家的經(jīng)濟發(fā)展得到飛躍式的提升。因為國家模具工業(yè)開始比較晚，相對來說中國的模具設計技術比較差，在第九個五年計劃時期雖然獲得了快速的發(fā)展，但與那些模具制造比較昌盛的國家對比，我們和世界發(fā)達國家之間還是有著很大的差距。想要我國的模具工業(yè)發(fā)展的更高、更快、更好，就要加快的培訓高層專業(yè)人員了解這項基本項目的重要，這也將使的模具設計制造的高科技技術受到更好的歡迎。畢業(yè)設計環(huán)節(jié)是大學期間最后一個學習實踐環(huán)節(jié)，也是對大學四年所學知識的一次綜合考察，它不但表達了我對模具設計的觀點，并且對我有著非常關鍵的意義和實踐與知識相結合的應用，所以我需要先對畢業(yè)設計有個整體規(guī)劃然后再進行工藝分析等最后還要結合實際生產的需要，才能更好地完成所學的畢業(yè)設計。這次的畢業(yè)設計做的是沖壓模，首先要掌握好理論知識，其次做好工藝分析，確定好沖壓工藝，最后確定設計沖壓模具是有什么要求。什么是第一次定義機械運動在沖裁過程，彎曲過程和拉伸過程中，要對某些內容進行控制，在模具設計中應特別注意; 其次解釋了怎樣在模具設計方法中使用機械運動和一些實際案例; 最后關鍵是模具制造的設計。按照自己的條件，對生產過程實行明確的分析和加工，使我能夠聯(lián)系，有更多的機械運動見解，當然以后還可以在更多的局面運用，是鞏固模具設計的最佳方式。本次畢業(yè)設計的課題來源于某家汽車配件工廠的實際生產產品，這次畢業(yè)設計旨在幫助學生理論聯(lián)系實踐，先用在學校學到的理論知識武裝自己，再進一步結合工廠的生產實踐，來提高我們的綜合應用能力，使我們得到寶貴的經(jīng)驗與教訓為將來的實際工作打下一個夯實的基礎。這次畢業(yè)設計的題目是汽車懸置左支架的沖壓模設計，材料選用 16MnRe1，懸置左支架的厚度約 3.0mm。設計沖壓模具時我認為這幾點是要特別注意的。第一點:保證好沖裁工藝性。第二點：節(jié)省材料，提高材料的利用率。第三點：使工序盡可能減少，保證加工速率。第四點：保證模具的穩(wěn)定可靠和使用壽命。第五點：使操作簡單便捷。沖裁時，經(jīng)過合理判斷選擇尺寸精度是 IT14 級，通過一般沖裁的方法來加工。懸置左支架的外形簡單，結構對稱，所以模具成型是比較容易，并且能較少材料的消耗提高利用率，經(jīng)濟實惠。11.1.1 課題目的隨著改革開放的進行，我國的綜合國力有了極大的提升，國內模具行業(yè)也獲得了極大的突破，其總產值已經(jīng)處于重工業(yè)總產值的前列。大家都知道的制造業(yè)的發(fā)展離不開模具行業(yè)，模具行業(yè)是制造業(yè)發(fā)展的基石，所以模具行業(yè)必將成為制造業(yè)的中心產業(yè)。根據(jù)大數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在的中國已經(jīng)超過德國和美國成為世界第一工業(yè)大國，這將使得我國模具行業(yè)成為最具潛力的產業(yè)之一。但比起德國美國而言我國模具工業(yè)由于歷史上的種種原因發(fā)展起步比較晚，底子非常單薄，處于整個產業(yè)鏈的中低層次， 在第九個五年計劃的期間有政策的大力扶持取得了較大的成績，但是與國際先進水平相比還是有所不如。至今還有很多高端模具需要進口，想要制造高級的模具人才是關鍵，無論是技術性人才還是管理類人才都是必須的，但是我國的人才也供不應求。為進一步加快我國模具工業(yè)的發(fā)展，基本任務之一就是加快人才的培養(yǎng)，普及先進的模具設計與制造技術，培養(yǎng)模具專業(yè)的高級人才 [1]。1.1.2 課題的意義本次畢業(yè)設計的主要目的是通過模具設計的實踐來結合在學校所學習的理論知識，并在一起形成互補既加深對理論知識的理解又提高實踐能力。本次的設計是幾年來學習過程中涵蓋面最廣的一次設計，它不僅體現(xiàn)了我們對模具的設計，更重要的是對我們所學知識應用到了實踐，使我明白了在今后設計過程中的一般步驟和方法 [2]。1.2 文獻綜述沖壓模具身為模具中的一種，依靠的是沖壓設備對零件沖壓成型。所以選擇合適的沖壓設備就很重要。選擇沖壓設備就離不開壓力機，壓力機是沖壓模具生產的心臟，因此要合理的選擇壓力機。正常來說，工廠規(guī)模大小、設備配置、生產綱領等會對沖壓設備的選擇起到相當大的作用。除了壓力機的選擇外還有其他的沖壓生產設備需要選擇，可以根據(jù)生產綱領、模具的生產數(shù)量和模具的生產難度來決定。這些沖壓生產設備的布局可以根據(jù)壓力機的工作臺面、零件的最大尺寸來決定。對若采用大型多工位線，則一臺大型多工位壓力機就是一條完整的自動生產線，在大批量生產時其優(yōu)勢明顯 [3]。隨著新技術的發(fā)展，大量勞動力被機動化機器所取代，大大解放了生產力。自動沖壓生產線也被開發(fā)出來，自動沖壓生產線與傳統(tǒng)生產線相比，缺點是：前期投入很高。優(yōu)點是：自動沖壓生產線生產效率高，能大大降低人工成本，安全系數(shù)高，加工2更加精密。孰優(yōu)孰劣很明顯，所以以后自動沖壓生產線將會逐漸取締普通生產線。與自動沖壓生產線相比還有一種多工位壓力機也非常先進，可以這樣說一臺多工位壓力機就相當于一條自動沖壓生產線。我國的模具行業(yè)正處于上升期，自動沖壓生產線和多工位壓力機得到了大力的推廣，但是也僅僅在一些有實力的企業(yè)里大量裝備了自動沖壓生產線和多工位壓力機，那些中小企業(yè)還沒有大量裝備。綜上所由于曾經(jīng)底子太薄而導致我國的模具工業(yè)在高端模具產業(yè)上顯示了我國和世界先進企業(yè)的巨大代差，但是只要我也利用好先進技術奮起直追將來在高端模具的發(fā)展上也會有我們的一席之地。1.2.1 國外模具研究發(fā)展概述美國模具工業(yè)美國是世界上頭號發(fā)達國家，擁有著世界最龐大的經(jīng)濟體，自然工業(yè)體系也無比龐大，雖然現(xiàn)在在規(guī)模上比不上中國但是卻比中國現(xiàn)今很多，處于整個產業(yè)鏈的上端。據(jù)統(tǒng)計美國現(xiàn)今大約有七千多家模具企業(yè)，超過九成的為五十人以下的小型企業(yè)。美國的模具工業(yè)成熟、先進，美國掌握著大量的現(xiàn)今科技技術和管理技術，從其軍工發(fā)展就可見一斑。在這上面模具起著支柱型的作用，例如 1965 年美國的 Lockheed 飛機公司發(fā)明了 CAD 這一革命性軟件，就促進了模具工業(yè)的極大發(fā)展。但是隨著來到二十一世紀美國的模具行業(yè)也遇到很大的沖擊。首先就是以中國為首的新興經(jīng)濟體國家模具行業(yè)的崛起，極大擠壓了美國模具行業(yè)的生存空間。再是歐洲日本等發(fā)達國家在高端模具上對美國造成的激烈競爭，最后在人工成本、材料成本等方面的增加。日本模具工業(yè)日本的工業(yè)起步于十九世紀末二十世紀初，模具發(fā)展史也有著悠久的歷史。在二戰(zhàn)時期日本就有了建造大型航母的能力由此可見其模具工業(yè)實力是很強大的。二戰(zhàn)以后日本工業(yè)全面復蘇并且還取得了巨大的進步，特別是二十世紀七八十年代，更是工業(yè)發(fā)展的黃金二十年?，F(xiàn)在日本擁有超過一萬家的模具企業(yè)，主要以中小型企業(yè)為主。日本模具通過幾十年的發(fā)展也摸索除了適合自身的一條發(fā)展道路，首先就是工人的技術素質很高這些工人在日本有個特別的稱呼“手藝人”通過他們的手甚至能加工出一些精密機器都難以加工出來的零件，另外日本在模具行業(yè)的分工特別明確，實行模塊化分工，這也是一個股大的優(yōu)勢，最后就是在利用新技術方面上很成功。但是根據(jù)調查所了解，日本的模具行業(yè)也面臨許許多多的問題，現(xiàn)在主要面臨的問題有五個。第一:交貨時間大大縮短面臨時間壓力，第二：面對眾多國家的競爭制造成本大大降低，第三：需要提高模具的質量和準確性，第四：人口老齡化嚴重嚴重缺乏勞動，第五：隨著亞洲其他國家發(fā)展日本面臨嚴重的挑戰(zhàn)。針對以上的物種情況，日本政府和許多日本模具制造商都準備增加在設備方面的投資。模具技術的發(fā)展主要以高精度、高速度、長壽命、復雜、大、集成和高性能方面發(fā)展 [6]。3德國模具工業(yè)在我們國人的印象中德國人一向以嚴謹著稱，十九世紀末期，在德國皇帝威廉一世和鐵血宰相俾斯麥的領導下迅速的完成了國家的統(tǒng)一，同意后德國的工業(yè)實力迅速增強到二十世紀初期就超越了老對手英國和法國成為了歐洲第一。在這種大背景下德國的模具工業(yè)也發(fā)展迅速，加上當時德國出現(xiàn)了許多著名的科學家，大量的先進技術被開發(fā)出來，再加上德意志本身的嚴謹特性，是的德國的模具工業(yè)達到了世界先進水平。對于這種復雜的模具制造行業(yè)，經(jīng)過一百多年的的實踐并不斷探索，最終在模具制造行業(yè)德國的模具制造商達成了一個共識：那就是整個模具行業(yè)必須要整體合作，把整個行業(yè)凝聚成一個整體，進而獲得整個行業(yè)的成功。除此之外，為了滿足現(xiàn)如今新產品在德國的高速有效的發(fā)展，不僅大公司設立了研究發(fā)展中心，還有許多中小型企業(yè)也設立了研究發(fā)展中心，幫助客戶搞研發(fā)服務。在激烈的競爭中，德國模具行業(yè)多年保持在國際市場上的強勢地位，出口率一直穩(wěn)定在 33%左右 [7]。1.2.2 國內模具研究發(fā)展概述二十年前的一天，柳州某汽車配件廠悄然成立了，這家汽車配件場是給五菱汽車提供汽車配件的，在成立當初這家汽車配件廠只能制造加工少數(shù)幾種汽車配件而且制造工藝也不高，但是經(jīng)過二十多年的發(fā)展這家汽車配件廠已經(jīng)成為五菱汽車的主要配件供應商，并且這家汽車配件廠的工藝也有了極大的提高，達到國內高等水準。與這家配件廠類似的模具企業(yè)在中國如雨后春筍般紛紛開花，這從側面反映了我國現(xiàn)如今模具產業(yè)的規(guī)模，現(xiàn)在這些模具企業(yè)不但能接受國內的訂單也能接受國際上的訂單，因此，在可以預見的未來，我國的模具工業(yè)會在國內、國外市場得到前所未有的發(fā)展。模具分為很多種，例如最常見的是沖壓模和注塑模，當然還有橡膠模等。這些模具共同組成了模具大家族，我所做的是汽車的懸置左支架，懸置左支架是屬于汽車配件的一種，大部分汽車配件都是沖壓模制造的，懸置左支架也不例外也是沖壓模制造的。大部分塑料制品是用注塑模做的。從這兩種就可以看出來各類模具幾乎涵蓋了所有工業(yè)制品。過去的幾十年中，模具一路發(fā)展過來，經(jīng)歷了很多的困難。以前的模具工業(yè)技術含量比較低主要靠人力來加工，屬于勞動密集型產業(yè)雖然規(guī)模很大但是效率卻很低，并且加工質量也不高。但是經(jīng)過幾十年的工業(yè)的發(fā)展特別是高新技術的發(fā)展，出現(xiàn)了許許多多的新技術，例如 CAD 制圖、CAXA 制圖、數(shù)控加工技術等從技術層面上極大地促進了模具工業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在智能、數(shù)控、模塊化成為了模具工業(yè)發(fā)展的主要趨勢。模具成形零件時實現(xiàn)快速、優(yōu)質、低耗是國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求 [9]。以前在中國國內模具工業(yè)一直不太受重視只是把模具當作生產后方，模具工業(yè)并沒有被列入單獨的工業(yè)體系，知道改革開放的十年后模具工業(yè)才從其他工業(yè)部門獨立4出來。然后模具工業(yè)進入市場經(jīng)濟體系，根據(jù)需要大量模具工廠建立起來。拒不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在國內未含港、澳、臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)，約有 3000 家模具生產廠點，年模具銷售額約 1500 億元，而且年年增長迅速 [8]。2016 年中國的國內生產總值已經(jīng)超過了十一萬億美元成為僅次于美國的第二大經(jīng)濟體，工業(yè)總產值更是超過美國達到世界第一，這是改革開放三十多年取得的成就，成為世界歷史上的一個經(jīng)濟奇跡，也是 13 億中國人的中國夢。隨著工業(yè)化的發(fā)展我國的模具工業(yè)也有了飛速的提高，到目前為止我國的模具制造業(yè)幾乎覆蓋了所有的工業(yè)部門，成為了獨立的、完整的、規(guī)模巨大的一個產業(yè)。我們所有學習模具的人都應該對此感到自豪。當然并不是說我國的模具產業(yè)已經(jīng)達到了世界先進水平，我國的模具制造業(yè)和國際先進水平還是有著巨大差距的一些先進、精密高質量的模具依然要從國外進口，并且國外并不會直接出售技術給我們，高端技術他們都是牢牢把控在自己手上的，所以這就決定了我國的模具產業(yè)只能走自主研發(fā)這一條道路。這就需要國家加大在模具行業(yè)上的投資和人才的培養(yǎng)。在人才的培養(yǎng)上除了技術上的人才還要大力培養(yǎng)管理上的人才，這些人才將會是國家模具行業(yè)向上發(fā)展的主力軍?，F(xiàn)在國內的大部分模具公司都是私人企業(yè)，這些私人企業(yè)會有更強的競爭力。這些私人企業(yè)給模具行業(yè)注入了新的活力和新的血液，我相信他們會成為我們提升國內模具制作水準進軍國際模具高端市場的先鋒軍。以上這些都使模具企業(yè)結構越來越適用于市場經(jīng)濟 [9]。1.3 課題研究的內容懸置左支架是新型駕駛室沖壓工件中十分關鍵的零件，根據(jù)企業(yè)提供的零件圖對其進行零件工藝性分析、成型設備選擇和模具結構的設計。零件良好的工藝性將會降低材料的消耗定額、提高產品質量的穩(wěn)定性和方便模具結構的設計。下面就對零件的工藝性做一下分析。模具設計：設計過程中，首先我們要對懸置左支架的結構性、材料進行分析，選擇合適的方式進行生產。材料的分析來確定工件是否適合生產。之后要通過工件的厚度來確定工件排樣圖的搭邊，然后計算排樣圖的材料利用率。接下來就是進行沖壓力的計算，通過計算沖壓力選擇合適的沖壓設備。模具刃口的計算也及其的重要，只有選擇合適的刃口才能夠確保模具的壽命，提高模具的使用率。模具刃口計算后，就是模具的結構設計，先進行凹模外形尺寸的計算，通過凹模的外形尺寸來得到模具中其他固定板 卸料板等的尺寸，最后選擇模架等一系列標準件，最終完成模具的設計 [10]。51.4 課題研究思路懸置左支架沖壓模具一般的研究思路：第一步：對懸置左支架進行沖壓工藝分析，分析其材料精度問題，看看是否能夠使用沖壓工藝來完成生產。第二步：通過分析來確定懸置左支架使用何種模具，以及使用這種模具所需要采用那種結構。第三步：將懸置左支架進行展開，然后計算它的排樣圖，選擇合適的排樣圖，并計算出排樣利用率第四步：計算模具沖裁過程中所需要的力，結合這些力來完成壓力設備的選擇。第五步：計算刃口，通過刃口計算來確定凸凹模應該達到的精度，通過凸凹模精度來完成控制沖壓件的精度。第六步：計算和設計模具的主要零部件，算出和設計具體的尺寸為畫圖做準備。對于標準件可以選擇和是的標準，選擇的過程中結合模具其他零件的尺寸。第七步：完成 cad 裝配圖和對應的零件圖的繪制，然后再依次完成標注，通過老師審核后打印裝訂 [11]。第八步：將以上計算和設計進行整理，完成說明書的審核，然后打印裝訂。1.5 課題研究應注意的問題設計中我們應該注意哪些問題：第一：生成率問題，就是同樣的材料，如何來完成更多工件產品的制作，可以通過合理的排樣來考慮。第二：沖壓力的計算， 通過計算來確定合適的壓力設備，防止壓力機的對于模具來說壓力過大或者過小，還有確定閉合高度是否合適 [12]。第三：刃口計算，合適的刃口計算能夠保證工件合適的精度，從而減少次品的數(shù)量。以上問題都是模具設計中比較重要的問題，我們要多查詢資料，對于以上問題合理的解答，從而完成模具的設計。62 設計方案圖 2-1 懸置左支架渲染圖圖 2-2 懸置左支架7如圖 2-1 所示懸置左支架為本次設計模具的工件，其中材料為 16MnRe1，厚度是3mm，生成綱領屬于小批量生產，設計的時候需要考慮生產效率和生產精度的問題 [13]。圖 2-3 懸置左支架展開尺寸2.1 工件圖材料分析懸置左支架所用材料為比較常見的材料 16MnRe1，這個材料在市場比較常見，也是比較常用的鈑金材料，通過沖壓性能的分析，16MnRe1 的具體性能如下：表 2-1 抗剪性能材料名稱抗剪強度（ Mpa）抗拉強度（ Mpa）屈服點（ Mpa）伸長率（%）16MnRe1 300 430 220 25可以看出懸置左支架的材料 16MnRe1 無論是抗剪強度還是抗拉強度都比較適中，對于沖裁來說，性能比較合適，延伸率 25 也比較不錯，整體來說，懸置左支架采用16MnRe1 作為材料，效果比較好。2.2 結構分析首先我們需要對懸置左支架進行詳細的分析，分析一般包含三個方面，分布是材料分析，結構分析和工序分析。該工件懸置左支架材料為 6MnRe1，屬于常用的鈑金類材料，沖壓性能比較好，結構上總體來說結構基本屬于對稱，所以滿足沖裁的要求。82.3 尺寸精度分析模具設計的過程中，工件的精度也要充分考慮到，對于精度較高的模具，在模具設計的過程中，對應的成形零件的精度也要較高，反之一樣。懸置左支架的精度要求相對較低，尺寸均為未注公差，所以一般我們可以 IT14 來計算，粗糙度未注，我們可以按 Ra6.3 來分析和考慮。對于未注公差我們可以按下表進行查詢：懸置左支架查表標注公差后的尺寸：屬于 A 類尺寸的有： 、 、 、 、 、01.5874?01.296?0.3675R?0.3?0.365R?0.25R?屬于 B 類尺寸的有： 、 、 、 、0.43R?0.43?0.3?0.3?、.526.6?注：A 類尺寸為磨損后增大的尺寸，一般指工件上面落料尺寸， B 類尺寸為磨損后減小的尺寸，一般指工件上面沖孔或者切口切邊的尺寸大小。表 2-2 常見零件公差等級表 [16]公差等級 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14基本尺寸/mm /μm /mm≤3＞3~ 6＞6~10＞10~ 18＞18~ 30＞30~ 50＞50~ 80＞80~120＞120~ 180＞180~ 250＞250~ 315＞315~ 400＞400~ 500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.5592.4 工序分析懸置左支架工件外形比較復雜，有曲線組成，大部分都是圓弧和凹槽過渡，沒有設置尖角，所以外形可以采用常用沖壓工序落料和沖孔，成形分為彎曲和翻邊成形。所以工件只需要落料、彎曲和翻邊 3 個工序工序即可2.5 工序方案的制訂由以上的分析可以知道，懸置左支架包含常用的落料、彎曲和翻邊 3 個工序，我們可以制訂以下幾個方案：方案一：首先我們需要對左支架進行詳細的分析，分析一般包含三個方面，分別是材料分析，結構分析和工序分析。該工件左支架材料為 16MnRe1 鋼，屬于常用的鈑金類材料，沖壓性能比較好，結構上總體來說結構比較復雜，厚度是 3mm，左支架的整體外形復雜，整體外形平滑無尖角，需要進行翻邊成形。外形靠落料可以完成。我們可以使用落料模、彎曲模和翻邊模 3 個單工序模來完成工件的鈑金沖壓。方案二：首先我們需要對左支架進行詳細的分析，分析一般包含三個方面，分別是材料分析，結構分析和工序分析。該工件左支架材料為 16MnRe1 鋼，屬于常用的鈑金類材料，沖壓性能比較好，結構上總體來說結構比較復雜，厚度是 3mm，左支架的整體外形復雜，整體外形平滑無尖角，需要進行翻邊成形。外形靠落料可以完成。利用落料復合模，然后采用彎曲和翻邊的級進模，一個模具完成兩次彎曲翻邊成形，通過一個模具來完成工件最終成形，最后將彎曲成形后的工件進行沖孔。方案三：首先我們需要對左支架進行詳細的分析，分析一般包含三個方面，分別是材料分析，結構分析和工序分析。該工件左支架材料為 16MnRe1 鋼，屬于常用的鈑金類材料，沖壓性能比較好，結構上總體來說結構比較復雜，厚度是 3mm，左支架的整體外形復雜，整體外形平滑無尖角，需要進行翻邊成形。采用多個工序的級進模來完成，先安排翻邊成形，最后將工件切斷。2.6 方案改進傳統(tǒng)的方案：1 第一步對工件進行落料。2 對落料的工件進行彎曲成形。3 將彎曲成形的工序進行最終的翻邊成形。改進后的方案：針對傳統(tǒng)方案需要進行分別進行彎曲，然后再進行翻邊成形，工序過多，而且最后一步彎曲成形的時候，容易導致工件已經(jīng)發(fā)生變形，所以進行改進，改進后，先進行落料，然后工件整體進行成形。102.7 定制合適的沖壓方案方案分析：方案一：優(yōu)點：模具結構比較容易實現(xiàn)，成本消耗較少。缺點：生產效率地下，不利于實現(xiàn)快速自動化生產。適合小批量生產方案二：優(yōu)點：將工序進行合并，一個模具就能完成一個工件的整個工序，集成化程度較高，有利于自動化。缺點：生產成本相對與單工序模較高。方案三：優(yōu)點：和復合模類似，能夠實現(xiàn)自動化快速生產。缺點：模具制作成本比較高。級進模具結構更為緊湊，沖壓生產效率高，沖裁件表面粗糙度和精度高。毛刺少，模具壽命較長。通過分析可以知道，在本次設計中，懸置左支架適合采用方案二，采用落料模和彎曲和翻邊合并到一個模具的方案來完成懸置左支架的成形，最后有單工序沖孔模完成沖孔。113 工藝設計和計算3.1 排樣設計利用 UG 的鈑金再展開命令 [17]，毛坯展開圖如 3-1 所示：圖 3-1 毛坯展開圖3.1.1 排樣的方案和原則一般設計時，排樣一般分為三種主要的方案 [18]：有廢料的排樣方法顧名思義，也就是工件的周邊都有廢料產生，所以設計的時候要考慮工件間和側邊的廢料搭邊值。少廢料的排樣方式12工件只有工件間會有部分搭邊，正是由于這個原因沖切的過程中，可以保證搭邊只會出現(xiàn)再工件之間或者側搭邊，所以就避免一部分廢料，達到少廢料的目的。無廢料排樣排樣過程中，工件和工件之間采用無縫對接，這樣就避免了所有廢料的產生，不過工藝廢料除外，由于工件之間直接連接，所以工件的精度也會大大降低，因為無廢料排樣適合于精度不高的工件。本次設計中懸置左支架的外形為復雜外形，根據(jù)以上三種方案的分析，我們一般采用的為有廢料的排樣方式。由于沒有特殊要求，所以我們采用有廢料的直排的排樣方式。搭邊的設計懸置左支架材料的厚度為 3 毫米，通過查搭邊值的表，確定懸置左支架的工件間搭邊值 a =4.7 毫米、懸置左支架和側邊 a=4.2 毫米。由于外形不規(guī)則，所以需要在1設計的基礎上進行取整3.1.2 排樣利用率的計算懸置左支架鈑金料的寬度：B=(D+2a)0 -Δ式中，B—寬度；D—工件尺寸；a—側搭邊；△—偏差；確定公式如下：B=1960 -0.5mm步距簡單來說就是每一步的距離，就是我們沖壓過程中，每沖一個工件，所往前的距離。這個距離一般是指定位板沿著送料進給上，工件的外輪廓數(shù)值加上工件之間的間距。步距計算如下：S=L+b式中，S—沖裁步距；L—毛坯尺寸；b—沿送進方向的搭邊值S=L+b=133材料利用率定義為：η=A/BS×100%式中，η—材料利用率；13A—面積：A=17918.8mm 2B—寬度；S—步距。= 100%= 100%≈68.7%?A?21798.63m?圖 3-2 排樣圖3.2 各工序沖壓力的計算與沖壓設備的選擇3.2.1 落料模落料力：材料的抗剪強度 =300?Mpa﹙3-3﹚=tFKL落 1.37.5309N???其中 ——沖裁力F14——沖裁周邊長度L——材料厚度t——材料抗剪強度?——系數(shù) K沖裁時的推件力和卸料力及壓力機的選擇表 3-3 卸料力、推件力及頂件力系數(shù)沖裁材料 K卸 推 K頂純銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09鋁、鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07～0.1 0.06～0.075 0.1 0.140.1～0.5 0.045～0055 0.065 0.080.5～2.5 0.04～0.05 0.050 0.062.5～6.5 0.03～0.04 0.040 0.05鋼材料厚度 m6.5 0.02～0.03 0.025 0.03查表 3.3 ， ， ，則 n 取 3 個0.5K?推 0.4?卸 10hm故 （3-4）Fn?推 推 落 30.4957.KN??卸=15.8則最大沖壓力：15﹙3-39547.182FKN??總 落 卸 推 ＋＝5﹚查表選取國產 1000 開式壓力機 J23-100其最大閉合高度為 400 m連桿調節(jié)高度為 80模柄孔尺寸為直徑 70 ，深度為 100 m3.2.2 翻邊成形模彎曲力：由于此零件彎曲為 U 形彎曲，根據(jù) U 型件的彎曲力計算，得出：(3-7)20.7bKBtFr???式中： F——自由彎曲力在沖壓行程結束時的彎曲力 NB——彎曲件的寬度K——安全系數(shù)，一般取 K=1.3——材料的抗拉強度 MPab?r——彎曲件的內彎曲半徑，mmt——彎曲件材料厚度代入數(shù)據(jù)： 20.713840F???9KN翻邊力： 15234072.1sFLt????翻總沖壓總力：458.7.1.KNKN???根據(jù)沖壓力的計算以及結合閉合高度，初步選用 J23-125 壓力機。其最大閉合高度為 450 m連桿調節(jié)高度為 10016模柄孔尺寸為直徑 100 ，深度為 160mm3.3 沖裁模刃口尺寸及公差的計算懸置左支架的沖裁尺寸有三種，每種對應的計算公式也不一樣 [23]：（1）A 類尺寸：隨著模具的工作，磨損，凸模或者凹模的尺寸會逐漸變大。Aj=(Amax-x△) △410?（2）B 類尺寸：隨著模具的工作，磨損，凸?；蛘甙寄５某叽鐣饾u減小。Bj=(Bmin+x△) 41△?（3）C 類尺寸：隨著模具的工作，磨損，凸?；蛘甙寄５某叽绫３植蛔儭?Cj=(C min+)△2△8?尺寸轉換：屬于 A 類尺寸的有： 、 01.435?01.?表 6-2 工作零件刃口尺寸計算173.4 彎曲凸凹模工作尺寸計算彎曲時，必須選擇適當?shù)拈g隙，間隙的大小對于工件質量和彎曲力的大小有很大的影響。間隙越小，彎曲力越大。間隙過小，會使工件壁變薄，并降低凸模壽命。間隙過大，則回彈較大，還會降低工件的精度[9]。彎曲時，參考文獻[2]第 151 頁間隙值利用公式：（3-13）CtttZ???max2/式中： ——彎曲凸、凹模的單邊間隙；t——工件材料厚度；——材料后的的正偏差；?C——間隙系數(shù)，可查表 4-16.代入公式可得：尺寸類型 公稱尺寸 公式 計算后尺寸01.5874? 0.281765?.0296 .0.3R? .932R?0. 0.7850.365? .904?A .2R????)4/1(0max(Aj .61R0.431? 0.2?.07 0.19.34R? .38R?0.5 0.75.2063? 0.132??B .?0)4/1(min(????xBj .6818)1(2ntZ??式中 ——彎曲凸、凹模的單面間隙；2Zt——材料的公稱厚度；n——因數(shù)，與工件的彎曲高度和彎曲線長度有關，查表，取 0.05。代入公式可得： 。(1)3.05.12Ztn????裝配時需要依靠試模進行調整，保證凸凹模單面間隙即可。3.5 凹模圓角半徑凹模的圓角半徑的大小對彎曲變形力和制件質量均有較大影響，同時還關系到凹模厚度的確定。凹模圓角半徑過小，坯料拉入凹模的滑動阻力大，使制件表面易擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模圓角半徑過大，會影響坯料定位的準確性。凹模兩邊的圓角要求制造均勻一致，當兩邊圓角有差異時，毛坯兩側移動速度不一致，使其發(fā)生偏移。生產中常根據(jù)材料的厚度來選擇凹模圓角半徑：根據(jù)有關設計資料： (2~6)39mRt???凹3.6 回彈分析彎曲過程并不是完全是材料的塑性變形過程，其彎曲部位還存在著彈性變形，彎曲后零件的形狀因為回彈而與模具的形狀不完全一致。回彈的大小通常用角度回彈量和曲率回彈量 來表示。角度回彈是指模具在閉合狀態(tài)時工件彎曲角 與從模具???? ?中取出后工件的實際角度 之差，即 ；曲率回彈量是指模具處于閉合狀態(tài)0?????0時壓在模具中工件的曲率半徑 與從模具中取出后工件的實際曲率半徑 之差，即0?。???0當要求工件的彎曲圓角半徑時，可根據(jù)材料的有關參數(shù)，用下列公式計算回彈補償時彎曲凸模的圓角半徑 。只有當彎曲工件的圓角半徑 為板料厚度的 5 倍以上時，pRR計算才近似正確。板料彎曲見下式：(3-14)EtRSp?31??式中： —彎曲凸模/彎曲件圓角半徑 ；.\pR??m—材料屈服極限s???Mpa—板料厚度t—材料彈性模量E當 時，工件的彎曲半徑一般變化不大，只考慮角度回彈。角度回彈可參見??tR8~5?19下表 8-1，查表得改工件的回彈角度為 4°，所以凸、凹模設計時去角度為（90-4）°=86°。表 6-2 V 形彎曲回彈角 [25]彎曲角度 ??1503?1205?906?30材料的牌號和狀態(tài) tR回彈角度 ?1`2????30??4?52 ?`30??1?2`???63 ?1???304??307?4 ?595 '0?3? ?6??8?108AL（已退火）6 '???2?4?307???204 落料模具設計模具的機構一般分為動靜兩部分，動就是指活動的部分，靜是指固定的部分，比如固定板等，利用螺釘?shù)染o固件固定在下模的統(tǒng)一成為上模，活動的部分一般位于上模，隨著壓力機進行上下滑動，不間斷的做往復運動。依靠上下運動來完成工件的沖裁。模具結構有的復雜，有的簡單，但是都離不開特定的幾類零件：第一種：標準件，這類零件一般用來安裝和固定，一般不用設計，只需要根據(jù)設計進行選擇，常見的有模架，上下模座，螺釘、圓柱銷、固定板、模柄、導柱以及導套等等都屬于標準件，使用的時候只需要外購就行了。第二種：卸料和推件的零件，主要是為了保證模具的順利進行，每次沖裁之后能夠及時的卸廢料和推出工件，從而保證模具的順利運行，常見的有卸料板、推件器、推桿、打桿等。第三類：定位導向類型，顧名思義，也就是送料過程中實現(xiàn)工件的定位和導向的，能夠保證我們順序完成送料，一般常用的有擋料銷、定位銷，級進模中還會用到導尺、導正銷等精確定位的零件。第四類：是最終重要的零件，也是和工件緊密接觸的零件，需要我們設計，通過設計完成工件的最終生產。用于試驗或小批量生產中，小批量必須考慮周期不能太長，而且成本也不能抬高，模具盡量簡化，甚至為只有工作部件如沖床、模具零件，和一些固定的部分可以；用于大規(guī)模生產，生產力，除了上述部分，還有卸料和推件的一個特殊功能的結構。本模具為落料模，需要多個結構共同作用來完成工件的生產，上面介紹的零件都需要進行設計，下面我們將一步步的介紹如果進行設計，并最終完成模具的設計。4.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知采用單工序沖壓，采用倒裝落料模進行生產。4.2 定位方式的選擇位方式一般包含側刃定位和擋料銷定位，他們的使用方式有一定的側重性，側刃定位一般使用在級進模的上面，通過側刃切邊來完成鈑金料的定位，擋料銷一般都用在復合模或者單工序模的上面，比較方便，而且不會降低條料的利用率。本次設計中采用的是復合模，所以采用擋料銷定位。導向方式常用的有兩種，一種是導料板，第二種是導料銷，還有一種是浮頂導料銷。導料板一般用在一般的沖裁級進模上面，導料銷一般用在復合模上，浮頂導料銷主要針對帶有彎曲的級進模上面。通過對吧可以知道，采用導料銷導料的方式最合適。214.3 卸料裝置與推件裝置的選取卸件分為彈性卸件和和固定卸件，分別的優(yōu)缺點：彈性卸件：優(yōu)點：生產的工件精度高，而且能增加工件的平整性，同時還能起到導向的作用。缺點：結構復雜，需要用到彈性原件。固定卸件：優(yōu)點：設計方便，結構上比較簡化。缺點：工件的精度不高。本設計中頂蓋后梁的厚度為 3mm，厚度比較大，采用固定卸料板。出件方式根據(jù)出件的方向分為兩個常用的方式，第一種是正常的漏料方式，工件直接通過漏料孔落下，這種方式簡單易操作，不過工件的精度有所降低。第二種通過頂件器將工件頂出，然后取出工件即可，這種操作麻煩點，但是工件的精度比較高。卸料板與凸模配合間隙值查表的 =0.1Cm表 4-3 卸料板與凸模配合間隙值 [26]材料厚度 t＞0.5 ＞0.5～1 ＜1單面間隙 C0.05 0.1 0.15在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板應高出凸模刃口 0.3～0.5 。m卸料板厚度 25HOm?4.4 導向方式的選擇為了工作方便，安裝調整簡單，該模具采用中間導柱。4.5 工作零件的設計4.5.1 落料凹模沖裁時凹模板承受沖裁力和側向擠壓力的作用。由于模具結構形式及固定方法不同，受力情況又比較復雜，目前還不能用理論的方法確定凹模輪廓尺寸。在生產中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖裁件的輪廓尺寸，或凹?？卓谌斜陂g距離，按經(jīng)驗公式來確定。本工件凹模板采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模板在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓計算如下：凹模板厚度 H=kb=0.2×190=38mm（查表 4-4 得 k=0.2）22凹模壁厚 c=（1.5~2）H=57~76mm取凹模厚度 H=50mm，凹模壁厚 c=60mm凹模輪廓尺寸為 320m×250mm×50mm。表 4-4 凹模厚度系數(shù) k mm[27]材料厚度s≤1 ＞1 ～3 ＞3 ～6≤50＞50 ～100＞100～200＞2000.3 ～0.40.2 ～0.30.13 ～0.20.10 ～0.150.35 ～0.50.22 ～0.350.18 ～0.220.12 ～0.180.45 ～0.60.3 ～0.450.22 ～0.30.15 ～0.22圖 4-1 落料凹模4.5.2 凸模因為落料的外形為矩形，所以設計成直柱形的凸模，依靠螺釘固定于下模座。234.6 模架及其它零部件的設計該模具采用中間導柱模架，這種模架的導柱在中間位置。安裝方便，易于加工。以凹模板周界為依據(jù)，選擇模架規(guī)格為 320mm×250m。導柱 d/mm×L/mm 分別為 50×220，?導套 d/mm×L/mm×D/mm 分別為 50×145×65，上模座厚度 H 上模=40mm，上墊板厚度 H 上墊=10mm，凸模固定板厚度 H 固定=35mm，凹模板厚度 H 凹模板=50mm，下模座厚度 H 下模=50mm，卸料板厚度 H 卸料=25mm。245 彎曲成形模具設計5.1 模具類型和結構形式的確定5.1.1 模具結構類型的確定由于成形分為彎曲和翻邊，需要分兩次進行，所以將模具設計成左右兩部分，在同一個模架下面工作，可以分步進行彎曲和翻邊。模具結構示意圖：圖 5-1 彎曲二維圖圖 5-2 彎曲立體圖