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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
目 錄
1 引 言 2
1.1概 述 2
1.2模具的發(fā)展趨勢(shì)分： 4
1.3我國(guó)沖壓技術(shù)現(xiàn)狀 5
2中頁(yè)板沖零件沖壓工藝于模具設(shè)計(jì) 8
2.1中頁(yè)板零件沖壓工藝分析 8
2.1.1零件分析 8
2.1.2材料分析 8
2.2確定工藝方案 9
2.2.1沖壓工藝的初步選擇 9
2.2.3壓力機(jī)的初步選定 11
2.3沖壓模具設(shè)計(jì) 16
2.3.1模具結(jié)構(gòu)形式的確定 16
2.3.2沖裁模具的簡(jiǎn)單介紹 16
2.3.2卷圓模具的具體設(shè)計(jì) 17
2.3.3模具零件設(shè)計(jì)及材料的選用 18
（1）滑塊的設(shè)計(jì) 18
（2）斜鍥 19
（3）下模塊 20
（4）上?？?21
（5）壓料塊 22
（6）模座 23
（7）模柄的選用 24
（8）導(dǎo)柱，導(dǎo)套的選用 26
2.3.4模具的基本校核 28
（1）計(jì)算模具壓力中心，確定壓力中心的位置 28
（2）壓力機(jī)校核 28
3 結(jié) 論 29
4 參考文獻(xiàn) 30
5 致 謝 31
1 引 言
1.1概 述
所謂模具，就是在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專(zhuān)用工具，通過(guò)壓力把金屬或非金屬材料制出所需形狀的零件或制品的專(zhuān)用工具的統(tǒng)稱(chēng)。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。
由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國(guó)大部分企業(yè)均設(shè)有模具車(chē)間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化這個(gè)概念。模具工業(yè)主要生產(chǎn)能力分散在各部門(mén)主要產(chǎn)品廠內(nèi)的工模具車(chē)間，所生產(chǎn)的模具基本自產(chǎn)自用。據(jù)粗略估計(jì)，產(chǎn)品廠的模具生產(chǎn)能力占全國(guó)模具生產(chǎn)能力的75％，他們的裝備水平較好，技術(shù)力量較強(qiáng)，生產(chǎn)潛力較大，但主要為本廠產(chǎn)品服務(wù)，與市場(chǎng)聯(lián)系較少，經(jīng)營(yíng)機(jī)制不靈活，不能發(fā)揮人力物力的潛力。模具專(zhuān)業(yè)廠全國(guó)只有二百家左右，商品模具只占總數(shù)的20％左右，模具標(biāo)準(zhǔn)件的商品率也不到20％。由于受舊管理體制的影響較深，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和組織協(xié)調(diào)，存在著“中而全”，“小而全”的結(jié)構(gòu)缺陷，生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟(jì)效益較差。
模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專(zhuān)業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，對(duì)模具的需求量加大。一般模具國(guó)內(nèi)可以自行制造，但很多大型復(fù)雜、精密和長(zhǎng)壽命的多工位級(jí)進(jìn)模大型精密塑料模復(fù)雜壓鑄模和汽車(chē)覆蓋件模等仍需依靠進(jìn)口，近年來(lái)模具進(jìn)口量已超過(guò)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷(xiāo)售量。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速?lài)?guó)產(chǎn)化的繁重任務(wù)。
我國(guó)沖壓模大多為簡(jiǎn)單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬(wàn)次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到3～5um，有50個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位，與國(guó)際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬(wàn)次相比，處于80年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。
在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計(jì)與制造模具方面，無(wú)論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了CAD，距拋開(kāi)繪圖板還有漫長(zhǎng)的一段路要走；在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動(dòng)畫(huà)游戲階段；在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近10多年來(lái)引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計(jì)算機(jī)制式（IBM微機(jī)及其兼容機(jī)、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運(yùn)算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設(shè)備近年來(lái)才開(kāi)展這項(xiàng)工作；在應(yīng)用CAPP技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)才剛起步。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)，尚處于較低水平，需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。我國(guó)大部分模具廠、車(chē)間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長(zhǎng)、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車(chē)、銑、刨、鉆、磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來(lái)也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備，但過(guò)于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。
缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識(shí)面寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國(guó)模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識(shí)老化，知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專(zhuān)業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)匱乏，動(dòng)手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來(lái)人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)水平難以提高。
模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國(guó)技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時(shí)，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車(chē)間、分廠在內(nèi)，技術(shù)改造后不能很快收回其投資，甚至負(fù)債累累，影響發(fā)展。
雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車(chē)間、分廠技術(shù)力量強(qiáng)，設(shè)備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設(shè)備利用率低。
我國(guó)模具價(jià)格長(zhǎng)期以來(lái)同其價(jià)值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟(jì)效益小，社會(huì)效益大”的現(xiàn)象。“干模具的不如干模具標(biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類(lèi)不正常現(xiàn)象存在，極大地挫傷了模具企業(yè)（包括模具車(chē)間和分廠）職工的積極性。這也是模具行業(yè)留不住人才，青年技術(shù)人員和青年工人不愿學(xué)技術(shù)的原因之一。
1.2模具的發(fā)展趨勢(shì)分：
（一）、模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
1. 模具軟件功能集成化
2.模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化
3.模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)
（二）、模具檢測(cè)、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
1.模具檢測(cè)設(shè)備的日益精密、高效
2.數(shù)控電火花加工機(jī)床
3.高速銑削機(jī)床(HSM)
（三）、快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)
1.快速原型制造技術(shù)(RPM)。它包括激光立體光刻技術(shù)(SLA) ；疊層輪廓制造技術(shù)(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù)(SLS) ；熔融沉積成形技術(shù)(FDM) 和三維印刷成形技術(shù)(3D-P)等。
2.表面成形制模技術(shù)。它是指利用噴涂、電鑄和化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)。
3.澆鑄成形制模技術(shù)。主要有鉍錫合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、樹(shù)脂復(fù)合成形模具技術(shù)及硅橡膠制模技術(shù)等。
4.冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)。
5.無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)。
6.KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術(shù)。
7.模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹(shù)脂砂實(shí)型鑄造及失蠟精鑄等技術(shù)。
8.其他方面技術(shù)。如采用氮?dú)鈴椈蓧哼?、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。
模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過(guò)早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國(guó)H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國(guó)P20)、時(shí)效硬化型鋼(如美國(guó)P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國(guó)D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢(shì)是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。
進(jìn)入21世紀(jì)，在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場(chǎng)的重新整合，我國(guó)裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無(wú)論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來(lái)越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶(hù)對(duì)模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，滿(mǎn)足各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。
1.3我國(guó)沖壓技術(shù)現(xiàn)狀
一．技術(shù)落后、經(jīng)濟(jì)效益低。
主要原因：
①?zèng)_壓基礎(chǔ)理論與成形工藝落后；
②模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低；
③模具設(shè)計(jì)方法和手段、模具制造工藝及設(shè)備落后；
④模具專(zhuān)業(yè)化水平低。
所以，結(jié)果導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
2.沖壓技術(shù)發(fā)展方向
產(chǎn)品市場(chǎng)變化：多品種、少批量，更新?lián)Q代速度快
技術(shù)發(fā)展：計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造新技術(shù)
1) 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。
2) 滿(mǎn)足產(chǎn)品開(kāi)發(fā)在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求
(1)沖壓成形理論及沖壓工藝
加強(qiáng)理論研究，開(kāi)展CAE技術(shù)應(yīng)用。
開(kāi)發(fā)和應(yīng)用沖壓新工藝。
(2)模具先進(jìn)制造工藝及設(shè)備
1) 數(shù)控化、高速化、復(fù)合化加工技術(shù)
2) 先進(jìn)特種加工技術(shù)
3) 精密磨削、微細(xì)加工技術(shù)
4) 先進(jìn)工藝裝備技術(shù)
5) 數(shù)控測(cè)量
6) 效率和質(zhì)量是制造業(yè)的永恒主題
(3)模具新材料及熱、表處理
提高使用性能,改善加工性能 ，提高壽命。
(4)模具CAD/CAM技術(shù)
二、三維相結(jié)合的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)與數(shù)字化制造技術(shù)。
模具行業(yè)是最早應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的行業(yè)之一。
(5)快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)
加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本。適應(yīng)小批 量試制
(6)先進(jìn)生產(chǎn)管理模式
并行工程思想、標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是高技術(shù)行業(yè)。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一。
模具在日本被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”、在德國(guó)被稱(chēng)為“金屬加工業(yè)中的帝王”。
模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)人才
是制造業(yè)緊缺人才。
我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，1996~2002年間，模具產(chǎn)值年平均增速在14%左右。
由上可見(jiàn)，模具技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要代表，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。
尺寸精度 零件圖上形狀尺寸均屬于IT14級(jí)精度，沖壓加工可以實(shí)現(xiàn)?？仔木嗟墓顬椤?.15，屬于IT11級(jí)精度，可以通過(guò)模具結(jié)構(gòu)的正確設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Φ孔公差為0.1屬于IT12級(jí)精度，因此，零件的精度要求能夠滿(mǎn)足在沖裁加工中的到保證。
工藝方案
和理的沖裁工藝方案應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足生產(chǎn)批量，制造精度要求，模具壽命要求，操作方便且安裝方便等要求。該零件包括落料，沖孔兩個(gè)基本工序，采用復(fù)合沖裁方法最為理想，由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，符號(hào)要求。所謂復(fù)合模生產(chǎn)，是同一副模具完成兩道不同的工序，大大減少了模具規(guī)模，降低了模具成本，提高生產(chǎn)效率，也能提高壓力機(jī)等設(shè)備的使用效率；操作簡(jiǎn)單，方便，適合大批量生產(chǎn)；能可靠保證孔心距尺寸精度。
2中頁(yè)板沖零件沖壓工藝于模具設(shè)計(jì)
2.1中頁(yè)板零件沖壓工藝分析
2.1.1零件分析
圖 1 所示是某汽車(chē)上中頁(yè)板零件，在通風(fēng)蓋板上起鉸鏈作用材料為08 鋼 ，料厚l mm,是一典型的鉸鏈卷圓成形零件。該零件卷圓尼寸為4.5mm，長(zhǎng)39.5mm， 所有尺寸均無(wú)公差要求，故其公差按IT14級(jí)處理。零件材料屬于軟剛，沖壓性能較好，適合沖裁、彎曲等，工件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，普通的沖裁.彎曲完全能夠滿(mǎn)足要求。
圖1 中頁(yè)板
2.1.2材料分析
材料名稱(chēng)：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
牌號(hào)：08
標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 699-1988
●特性及適用范圍：
為極軟的碳素鋼，強(qiáng)度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。但存在時(shí)效敏感性，淬硬性及淬透性極低。大多軋制成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加工成形，強(qiáng)度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件和焊接構(gòu)件。
●化學(xué)成份：
碳 C ：0.05～0.12 硅 Si：0.17～0.37 錳 Mn：0.35～0.65
硫 S ：≤0.035 磷 P ：≤0.035 鉻 Cr：≤0.10
鎳 Ni：≤0.25 銅 Cu：≤0.25
●力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：275～410 屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：196
抗剪強(qiáng)度：216～304Mpa
伸長(zhǎng)率 δ5 (％)：≥33 斷面收縮率 ψ (％)：≥60
硬度 ：未熱處理,≤131HB
2.2確定工藝方案
2.2.1沖壓工藝的初步選擇
鉸鏈卷圓成形工藝分析對(duì)于此類(lèi)鉸鏈卷圓成形零件，其卷圓成形工藝主要有 以下幾種：
( 1 )按卷圓過(guò)程中是否采用芯棒可分為有芯棒卷圓和無(wú)芯棒卷圓兩種。有芯棒卷圓適用于r／t≥4或?qū)韴A有較嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，其卷圓質(zhì)量好，但操作麻煩。
( 2 )按卷圓過(guò)程中卷圓凹模動(dòng)作的方向不同可分為豎推卷圓成形和橫推卷圓成形，如圖2所示。豎推卷圓成形模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但零件直邊部分易變型，影響零件質(zhì)量。另外直邊部分的長(zhǎng)度將直接影響模具的閉合高度和定位可靠性。而橫推卷圓成形一般需由斜楔、滑塊機(jī)構(gòu)將沖床滑塊的豎直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為模具滑塊的橫向運(yùn)動(dòng)，完成橫推卷圓成形。其模具結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜，但零件定位穩(wěn)定可靠，壓料方便，故零件的質(zhì)量較好。
( 3 ) 鉸鏈卷圓成形工藝中， 由于卷圓過(guò)程中頭部較難成形，故一般均安排有一道預(yù)彎工序。按預(yù)彎成形的結(jié)構(gòu)不同可分為一處預(yù)彎和兩處預(yù)彎( 圖 3所示) 加卷圓成形。圖3a為一處預(yù)彎成形，其卷圓動(dòng)作可采用橫推或豎推卷圓成形，而圖 3 b 是兩處預(yù)彎成形，其卷圓動(dòng)作一般以豎推為宜
該零件成形的典型工藝為：落料一預(yù)彎一卷圓。零件形狀簡(jiǎn)單，沒(méi)有懸臂，沒(méi)有轉(zhuǎn)角，不需要沖孔。零件第一道工序在剪床下料中完成，由于零件的尺寸較小，下料時(shí)操作尤其不便，而且還影響卷圓的質(zhì)量。經(jīng)考慮決定，工藝方案改為：下條料—沖裁預(yù)彎—卷圓成型。
2.2.2各道工序工藝尺寸的確定
下料分析
因?yàn)槁淞系南碌氖菞l料，所以這理不做詳細(xì)的尺寸分析。對(duì)于條料寬度尺寸要求是寬為39.5mm。
沖裁預(yù)彎分析
材料預(yù)彎前的零件的毛坯尺寸
上式中的x可查《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得0.5，可知零件展開(kāi)的長(zhǎng)度范圍為37.32mm～37.80mm，當(dāng)超過(guò)或小于這個(gè)范圍將會(huì)影響零件卷圓的質(zhì)量。零件預(yù)彎后的形狀如圖所示，圖中的L為滑塊推進(jìn)的長(zhǎng)度3 x (π×5.5)／4=12.95mm。
選取板料尺寸規(guī)格為1500×1000×1（mm），經(jīng)理論優(yōu)化得出當(dāng)L截取的長(zhǎng)度為37.5mm時(shí)，一塊板料可以做出零件為1000個(gè)。
板料的利用率為
2.2.3壓力機(jī)的初步選定
下料不做分析
校正彎曲時(shí)的彎曲力計(jì)算
查書(shū)《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得 q=40～60 MPa取q=60 MPa
A≤2.75×39.5=108.63（彎曲件被校正部分的投影面積）
沖裁壓力計(jì)算
其中P——沖裁壓力（N）
L——沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）
t——材料厚度（mm）
K——一般取1.3
因此選用的壓力機(jī)為J23-16
卷圓成型壓力機(jī)的選定
根據(jù)墓《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》彎曲力的計(jì)算為
校正彎曲力
查書(shū)《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得 q=40～60 MPa取q=60 MPa
壓料力
彎曲時(shí)壓力機(jī)的選定
所以壓力機(jī)選為J23-16
2.2.4編寫(xiě)沖壓工藝卡
沖壓工藝過(guò)程卡1
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院
沖壓工藝過(guò)程卡
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件名稱(chēng)
中頁(yè)板
共3 頁(yè)
產(chǎn)品名稱(chēng)
中頁(yè)板
零（部）件型號(hào)
第1頁(yè)
08鋼 1500×1000×1
1500×39.5×1
25
毛坯重量
輔助材料
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
加 工 簡(jiǎn) 圖
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
加 工 簡(jiǎn) 圖
設(shè) 備
工藝裝備
備注
1
下料
剪床上裁條料
1500×39.5
剪床
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
簽字
日期
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院
沖壓工藝過(guò)程卡
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件名稱(chēng)
中頁(yè)板
共3 頁(yè)
產(chǎn)品名稱(chēng)
中頁(yè)板
零（部）件型號(hào)
第2頁(yè)
材料牌號(hào)及規(guī)格
材料技術(shù)要求
毛 坯 尺 寸
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
毛坯重量
輔助材料
08鋼 1500×39.5×1
37.4×39.5×1
40
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
加 工 簡(jiǎn) 圖
設(shè) 備
工藝裝備
備注
1
沖裁預(yù)彎
沖裁出零件毛坯件并在卷圓前預(yù)彎一段圓弧
J23-16壓力機(jī)
沖裁預(yù)彎模具
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
簽字
日期
沖壓工藝過(guò)程卡2
沖壓工藝過(guò)程卡3
南昌航空大學(xué)科技學(xué)院
沖壓工藝過(guò)程卡
產(chǎn)品型號(hào)
零（部）件名稱(chēng)
中頁(yè)板
共3 頁(yè)
產(chǎn)品名稱(chēng)
中頁(yè)板
零（部）件型號(hào)
第3頁(yè)
材料牌號(hào)及規(guī)格
材料技術(shù)要求
毛 坯 尺 寸
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
毛坯重量
輔助材料
08鋼 37.4×39.5×1（已預(yù)彎）
37.4×39.5×1
1
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工 序 內(nèi) 容
加 工 簡(jiǎn) 圖
設(shè) 備
工藝裝備
1
卷圓成型
把預(yù)彎了的毛坯件進(jìn)行卷圓成型，并符合零件要求
J23-16壓力機(jī)
鉸鏈卷圓模
2
檢驗(yàn)
按產(chǎn)品零件圖檢驗(yàn)
編制(日期)
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更該文件號(hào)
簽字
日期
2.3沖壓模具設(shè)計(jì)
2.3.1模具結(jié)構(gòu)形式的確定
該零件的成型沖壓過(guò)程為鉸鏈卷圓。該沖壓過(guò)程和分為三部分分別是：下料——預(yù)彎——卷圓成型。由于該零件的尺寸較小固把工藝改為：下條料——預(yù)彎沖裁——卷圓成型。沖壓工藝成型過(guò)程及使用到的設(shè)備如沖壓工藝卡上所示，其中剪床介紹略去。
2.3.2沖裁模具的簡(jiǎn)單介紹
沖裁預(yù)彎工序的模具結(jié)構(gòu)如圖5所示，由于該模具有沖裁工序， 故采用了滑動(dòng)導(dǎo)向模架 ( 導(dǎo)向裝置圖中未畫(huà)出) 。 此模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)注意圓弧預(yù)彎凹模的圓弧段必須低于切斷凹模1O的切斷刃口，保證切斷與預(yù)彎兩工步的獨(dú)立進(jìn)行。頂料塊 1 1 設(shè)計(jì)時(shí)，其未切斷狀態(tài)時(shí)上平面略高于切斷凹模刃口0.5mm，即先壓料再切斷。而凸模下行到預(yù)彎成形， 頂料塊下平面應(yīng)與下模板2剛性接觸，且上平面與成形凹模 3平齊 ，以免在坯料上留下明顯壓痕。切斷凹模為直刃口、斜楔式壓緊的鑲拼結(jié)構(gòu)， 切斷凹模 1 0 是斷面為矩形的柱體，加工、刃磨方便。壓緊楔塊 9上開(kāi)有略大于料寬的導(dǎo)向槽，便于送料時(shí)條料導(dǎo)向。該模具的工作過(guò)程為：首先將條料推至成形凹模的預(yù)彎豎邊定位后，沖床滑塊帶動(dòng)上模下行，凸模 4 先與頂料塊一起壓住條料。然后繼續(xù)下行切斷條料，進(jìn)一步下行預(yù)彎成
形， 完成沖壓動(dòng)作。
2.3.2卷圓模具的具體設(shè)計(jì)
本模具為卷圓工序模，模架為后側(cè)導(dǎo)柱模架。關(guān)于豎、橫推的選擇，考慮到零件直邊部分在后道點(diǎn)焊工序中希望平整， 決定采用橫推卷圓成形的方法。
卷圓成形模設(shè)計(jì)卷圓成形是該零件成形的關(guān)鍵，其模具裝配結(jié)構(gòu) ( 如圖 6 所示)采斜楔、滑塊橫推成形。此成型方式可以保證零件在卷圓過(guò)程中，直邊部分的平整。零件推進(jìn)卷圓行程為12.95 mm，滑塊17較長(zhǎng)必須大于12.95 mm，壓料塊4的壓縮距離應(yīng)與其對(duì)應(yīng)，因此斜楔較長(zhǎng)，呈懸臂粱的形式，為此設(shè)置了靠背擋塊13，抵消了斜楔受到的彎矩，改善了斜楔的受力條件?；瑝K17安放在下模塊矩形導(dǎo)槽中，導(dǎo)槽內(nèi)側(cè)起導(dǎo)向作用，復(fù)位彈簧11安裝在下模塊中，為使得預(yù)壓縮量可調(diào)，彈簧更換方便，結(jié)構(gòu)緊湊可靠，固設(shè)置了調(diào)整螺釘10。在下模板9中滑塊移動(dòng)部位，鑲有一塊淬硬的耐磨板12 。零件定位平面低于下模塊18上平面約3mm，并采用外框式定位，卷圓成形后用鑷子插入圓孔中即可取出零件。限位圈8的設(shè)置能方便模具閉合高度的調(diào)整,同時(shí)對(duì)滑塊及下模塊起保護(hù)作用，使得他們不會(huì)碰撞到一塊。該模具外觀整齊，使用安全可靠。
圖6卷圓模具裝配圖
2.3.3模具零件設(shè)計(jì)及材料的選用
（1）滑塊的設(shè)計(jì)
零件生產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)因此在滑塊材料選擇T8A或T10A,熱處理為淬火處理，硬度為60～62HRC。因?yàn)橹许?yè)板零件寬度為39.5mm，滑塊寬度必須比39.5長(zhǎng)?；瑝K的高比長(zhǎng)的比例必須在0.67～0.5之間。所以滑塊的基本尺寸為77×60×50mm，其中放置復(fù)位彈簧孔尺寸為20×54。與斜鍥接觸部分為30×45°?；瑝K零件基本形狀如圖7所示，加工工藝過(guò)程如表2-1所示。
圖7滑塊
表2-1 滑塊加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成80mmX65mmX50mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm，
及30×45°斜面
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸
6
鉗工
鉆φ20
鉆床
7
線(xiàn)切割
按圖切割圓弧外形,留0.005~0.01單邊研量
線(xiàn)切割機(jī)床
8
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
9
鉗工
磨各配合面達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
（2）斜鍥
斜鍥材料選擇T8A或T10A,熱處理為淬火處理，硬度為60～62HRC。如圖8所示。
圖8斜鍥
表2-2 斜鍥加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成100mmX40mmX80mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm，
及45°斜面
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線(xiàn)
6
鉗工
鉆鉸2Xφ8,鉆沉孔及M10螺紋孔
鉆床
7
平磨
磨厚度及基面見(jiàn)光
平面磨床
8
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
斜楔較長(zhǎng)，呈懸臂粱的形式，固鍥塊的定位用兩個(gè)銷(xiāo)釘定位，布置如圖8所示，加工工藝過(guò)程如表2-2所示。
（3）下模塊
零件生產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)因此下模塊材料選擇T8A或T10A,熱處理為淬火處理，硬度為60～62HRC。因?yàn)橹许?yè)板零件寬度為39.5mm，下模塊寬度必須比39.5長(zhǎng)。所以下模塊的基本尺寸為70×60×43mm，其中放置復(fù)位彈簧孔尺寸為20，調(diào)整螺釘選擇M24。用內(nèi)六角螺釘固定在下模板中，下模塊零件基本形狀如圖9所示，加工工藝過(guò)程如表2-3所示
圖9下模塊
表2-3 下模塊加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成72mmX60mmX45mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm，
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線(xiàn)
6
線(xiàn)切割
按圖切割各型孔,保證雙面間隙0.5mm
線(xiàn)切割機(jī)床
7
鉗工
鉆鉸2Xφ8,鉆沉孔
鉆床
8
平磨
磨厚度及基面見(jiàn)光
平面磨床
9
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
（4）上模快
上?？觳牧蠟锳3、A5，不需要熱處理，呈懸臂粱的形式如圖10所示。用兩個(gè)銷(xiāo)釘定位，固定螺釘用M10內(nèi)六角螺釘。
圖10 上?？?
（5）壓料塊
壓料塊用上模快固定，呈活動(dòng)狀態(tài)可上下自由活動(dòng)，壓料塊內(nèi)放置壓料彈簧?；拘螤罴俺叽缛鐖D11所示，加工工藝過(guò)程如表2-4所示。
圖11壓料塊
表2-4 壓料塊加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成62mmX32mmX50mm
2
熱處理
退火
3
銑
按圖紙銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm，
銑床
4
平磨
磨厚度到上限尺寸,磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工
劃各型孔,螺孔,銷(xiāo)孔位置劃漏孔輪廓線(xiàn)
6
線(xiàn)切割
按圖切割各型孔圓弧輪廓,保證間隙0.5mm
線(xiàn)切割機(jī)床
7
鉗工
鉆鉸2Xφ8,鉆沉孔及M10螺紋孔
鉆床
8
平磨
磨厚度及基面見(jiàn)光
平面磨床
9
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
10
檢驗(yàn)
（6）模座
上、下模座的材料為HT20-40、HT25-47、ZG35、ZG45等，基本規(guī)格為：
下模板:200×120×50 mm （如圖12） 上模板200×120×40 mm（如圖13）
其中下模座銑出一條200×60×10mm的矩形槽，矩形槽的平行度為0.05，粗糙度為0.8。其對(duì)滑塊起導(dǎo)向作用，同時(shí)也對(duì)后擋塊及下模塊起定位作用。
下模座加工工藝過(guò)程如表2-5所示，下模座加工工藝過(guò)程如表2-6所示。
表2-5 下模座加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
取標(biāo)準(zhǔn)下模座
2
熱處理
退火
3
銑
銑200mm×60mm×10mm矩形鍵槽，雙邊磨量0.2~0.3mm
銑床
4
平磨
平磨上下平面達(dá)要求
平面磨床
5
鉗工
劃螺孔,銷(xiāo)孔位置劃模柄孔輪廓線(xiàn)
6
鉗工
鉆鉸2Xφ8,2Xφ6及6×M10螺紋孔
鉆床
7
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
8
檢驗(yàn)
表2-6 上模座加工工藝過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
取標(biāo)準(zhǔn)上模座
2
熱處理
退火
4
平磨
平磨上下平面達(dá)要求
平面磨床
5
鉗工
劃螺孔,銷(xiāo)孔位置劃模柄孔輪廓線(xiàn)
6
線(xiàn)切割
按圖切割各型孔,保證配合尺寸
線(xiàn)切割機(jī)床
7
鉗工
鉆鉸4Xφ8,鉆攻6XM12,配鉆模柄防轉(zhuǎn)孔
鉆床
8
鉗工
研光各型孔達(dá)要求
9
檢驗(yàn)
（7）模柄的選用
（1）基本要求：
①與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；
②與上模正確而可靠連接。
（2）類(lèi)型：
1）壓入式模柄 2）旋入式模柄
3）凸緣模柄 4）槽型模柄和通用模柄
5）浮動(dòng)模柄 6）推入式活動(dòng)模柄
材料：Q235、Q275鋼
中小型模具都是通過(guò)模柄固定在壓力機(jī)滑快上的。對(duì)于大型模具則可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑快上。
查《沖壓手冊(cè)》選擇模柄，這里選用的是旋入式模柄，規(guī)格為40×100×40mm。其中模柄的直徑選用得根據(jù)你選用的壓力機(jī)的數(shù)據(jù)來(lái)確定，我這里選用的壓力機(jī)為J23-16B，查《沖壓手冊(cè)》可以知道壓力模柄直徑，及壓力機(jī)的參數(shù)。模柄伸入長(zhǎng)度確定是根據(jù)上?？斓暮穸葋?lái)確定的，這里選用上?？旌穸葹?0mm，所以模柄的伸入長(zhǎng)度為40，
圖12下模座
圖13上模座
圖14旋入式模柄
模柄具體的尺寸可查《沖壓手冊(cè)》模柄選用相關(guān)的表，具體如圖14所示。
（8）導(dǎo)柱，導(dǎo)套的選用
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都可以直接由標(biāo)準(zhǔn)中選取。
在選用時(shí)應(yīng)注意導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10~15 mm（考慮到模具修磨后其閉合高度將減?。履Ｗ酌媾c導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5~1 mm。
導(dǎo)柱，導(dǎo)套， 規(guī)格為：
導(dǎo)柱：B25h5×160 如圖15
導(dǎo)套：B38H6×95 如圖16
其選用的材料為20、T10A，20鋼滲炭淬硬。硬度導(dǎo)柱為60～62HRC,導(dǎo)套硬度為57～60HRC
圖15導(dǎo)柱
圖16 導(dǎo)套
2.3.4模具的基本校核
（1）計(jì)算模具壓力中心，確定壓力中心的位置
本模具為卷圓模，壓力中心為卷圓部分的圓心。
（2）壓力機(jī)校核
模具各主要零件規(guī)格選定或確定
下模板:200×120×50 mm 上模板200×120×40 mm
上模塊尺寸：100×100×30 mm 下模塊尺寸：70×60×43 mm
滑塊尺寸：77×60×50 mm 導(dǎo)套：25×95×38 mm
導(dǎo)柱：25×160 mm 旋入式模柄：40×100×40mm
模具的最大閉合高度為205mm，最小閉合高度為170mm
壓力機(jī)的安裝尺寸校正
壓力機(jī)初選為J23-16,其最大閉合高度為220mm，封閉高度可調(diào)節(jié)量為45mm，墊板厚度為40mm，滑塊行程為70mm。
由公式：
可知道J23-16壓力機(jī)不符合設(shè)計(jì)要求。因此選用J23-16B壓力機(jī)，其最大閉合高度為220mm，封閉高度可調(diào)節(jié)量為60mm，墊板厚度為60mm。
壓力機(jī)噸位校正
一般情況下，設(shè)備的公稱(chēng)壓力應(yīng)大于或等于成形工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍。
所以壓力機(jī)J23-16B符合噸位壓力要求。
行程校正
曲柄壓力機(jī)的行程大于模具的滑塊最大行程19mm的2倍。因此壓力機(jī)的行程沒(méi)問(wèn)題。
3 結(jié) 論
設(shè)計(jì)是源頭，設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個(gè)模具成本的70%～80%。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)詳盡地考慮了模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴(lài)于設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中要具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時(shí)，應(yīng)該多注意細(xì)節(jié)，找出根本原因，針對(duì)其維修。在拆裝模具時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)，以防損傷模具。定期的維護(hù)、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。
碰到的問(wèn)題是卷圓模中滑塊上卷圓，圓弧按零件尺寸 R3.2 5mm加工后卷出的零件直徑偏小。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)是由于卷圓過(guò)程材料未能完全緊密貼合圓弧所至。修模的方案有兩種，一是修正預(yù)彎圓弧，保證其與卷圓圓弧一致，但此方案難度較大； 另一方案是修正卷圓圓弧，即實(shí)測(cè)試模后偏小的直徑，估計(jì)出修正放大的卷圓圓弧即可。修正的方法較多，筆者采用的是在工具磨床上將平形薄砂輪修出所需的圓弧半徑， 再磨削修出圓弧。
4 參考文獻(xiàn)
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5 致 謝
時(shí)間飛逝，轉(zhuǎn)眼間我的畢業(yè)設(shè)計(jì)將要結(jié)束，仍清楚記得拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題時(shí)，不知如何下手的尷尬場(chǎng)景。
在此我要感謝指導(dǎo)老師陳為國(guó)在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題以及研究方法上給予的悉心指導(dǎo)，老師的學(xué)識(shí)令我受益匪淺。
還要感謝我的同學(xué)們，感謝他們給予我的大力支持與幫助。
還要感謝學(xué)校對(duì)我四年大學(xué)的教導(dǎo)。
最后再次感謝陳為國(guó)老師，以及在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所以幫助過(guò)的同學(xué)們。
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