畢業(yè)設計(論文)任務書課題名稱 發(fā)動機懸置橫梁左右、支座沖壓模設計 學 院專 業(yè)班 級學 號姓 名指 導 教 師 教研室主任 院 長 年 2 月 20 日一、課題基本要求：1、學習有關沖壓模具的結構和工作原理。2、學習 UG 或 Pro/E 軟件的三維建模、裝配及工程圖功能。3、學習 Ansys/Modlflow 軟件的分析功能。4、按給定的要求在 UG 或 Pro/E 平臺上完成模具的零件、裝配以及工程圖的設計。二、進度計劃與應完成的工作（一）進度計劃：1、第一至二周：接受任務書，查閱塑料模具設計的相關資料，學習 UG 或Pro/E、Ansys、Modlflow 等軟件的相關功能，為設計作準備；2、第三至四周：翻譯一篇與設計相關的英文論文，完成開題報告，確定設計方案； 3、第五至八周：模具設計計算； 4、第九至十三周：完成相關三維模型和工程圖紙繪制；5、第十四至十六周：整理編寫設計說明書，完成所有設計內容，答辯準備；6、第十八周：答辯，修改畢業(yè)設計，歸檔。（二）應完成的工作：1、完成一副模具的設計； 2、編寫設計說明書，字數 20000 左右，其中包括 400 字左右的中文摘要，英文摘要應與中文摘要內容完全相同；3、翻譯一篇與設計相關的外文資料，字數不少于三千字（附英文原文） ；4、要求運用計算機輔助設計與繪圖，圖幅不少于四張 A0 圖紙，三維模型一套；5、查閱與課題相關文獻十五篇以上。三、主要參考文獻、資料《機械設計手冊》 人民教育出版社《模具設計手冊》 機械工業(yè)出版社《機械設計》 人民教育出版社《模具制造工藝及裝備》 機械工業(yè)出版社；《模具制造工藝》 機械工業(yè)出版社《模具標準件應用手冊》 中國模具工業(yè)協會標準件委員會肖祥芷,李志剛,李德群.CAD 在模具設計中的應用.北京:科學出版社,1993.現代模具技術編委會.汽車覆蓋件模具設計與制造.北京:國防工業(yè)出版社,1998.郭春生,湯寶駿,孫繼明.汽車大型覆蓋件模具.北京:國防工業(yè)出版社,1993.四、完成期限2017 年 5 月 20 日（暫定，實際時間以學院安排為準）CIRP 年報 - 制造技術 65（2016 ）297-300內容列表在 ScienceDirectCIRP 年報 - 制造技術單詞：h t t p：/ / e e。 e l e e e r e r。 c o m / c i r p / d e f a u l t。薩普AA6061 鋁合金模鍛工藝模的運動控制Hiroshi Utsunomiya（2）* ，Koki Tada，Ryo Matsumoto日本大阪大學大學院工學研究科材料與制造科學科 2-1 山田大夫，大阪府大田 565-0871A R T I C L E I N F O關鍵詞：淬火鋁燙金A B S T R A C T在可熱處理的鋁合金的模鍛中，坯料保持在高溫下以進行固溶處理，然后在冷模之間同時壓縮和快速冷卻以形成過飽和溶液。這個過程類似于鋁合金板的熱沖壓，然而工件坯料相對較厚，厚度應變較大。雖然提出了在伺服壓力機上的滑動運動控制的許多應用，但是作為控制工件的微結構和性質的方法尚未被充分討論。在 AA6061 坯料的模鍛鍛造中，討論模具速度的影響以獲得具有均勻分布的更高硬度。2016 CIRP。1.介紹伺服壓力機的金屬成型工藝有許多優(yōu)點[1]。滑動運動控制用于減少成形負載和機器振動，以及改善成形性和潤滑性。最成功的冶金應用是高強度鋼板的熱沖壓。奧氏體通過模具之間的快速冷卻而轉變成馬氏體，即模具淬火，使得在小負荷下制造具有較高強度和較小回彈的產品[2,3]。由于通過在冷模之間夾持熱片來實現快速冷卻，因此伺服壓力機是期望的機器，因為容易實現沖壓之后的夾層。另一個應用是從溶液處理生產超飽和固溶體（S.S.S.S.）的可熱處理合金[4-6]。該方法通過去除再加熱工藝，縮短老化持續(xù)時間中和加強將應變老化效應，在生產率方面具有優(yōu)點。然而，由于冷卻速率，用于熱沖壓或模具淬火的工件被限制為薄片或箔。如果模具淬火適用于諸如板，坯料和棒的厚工件，則其可以廣泛地用于工業(yè)中制造厚而堅固的部件和部件。因此，塊狀金屬的鍛造鍛造的可行性研究很重要。作者介紹了具有較高熱導率的硬質合金工具的模具，并報道了鋼坯的模鍛鍛造是可行的[7]。發(fā)現 Al-Mg-Si 是用于模鍛鍛造的優(yōu)選合金。 16 mm 厚的 AA6061 坯料在模鍛鍛造中大量減少（高度為 50％） ，并確認形成過飽和固溶體[8]。*通訊作者。電子郵件地址：uts@mat.eng.osaka-u.ac.jp （H. 宇都宮） 。順便提及，在模鍛鍛造中，在非常短的時間內一次施加熱和冷加工，使得鍛造產品的微觀結構和性能可能不同于常規(guī)產品的。它們應該對模具運動敏感。在本研究中，鍛造速度對人工時效前后硬度的影響主要在 AA6061 合金的模鍛鍛造工藝中進行了研究。圓柱形坯料用于軸對稱分析，但是將來對于工業(yè)應用需要具有復雜形狀的研究。2.實驗2.1。工件圓柱坯料由擠壓的 Al-Mg-Si 合金（A6061-T6 ）棒加工而成。化學組成為 Al-0.9％Mg-0.57％Si-0.2％Fe-0.29％Cu-0.09 ％Cr 。坯料的直徑 D0 為 16mm，高度 h0 為 8mm。2.2。模鍛使用 450kN 伺服壓力機（H1F45 ，Komatsu Ind.Corp。 ） 。模具由硬質合金工具（WC-20 質量％Co，熱導率= 70W m 1 K 1，表面粗糙度 Ra = 0.02-0.04mm）制成。它們在干燥條件下使用（無潤滑） 。首先，將坯料在 823K 的箱式爐中保持 1.8kS 進行固溶處理。為了避免在鍛造之前用冷模接觸而突然溫度下降，鋼坯由鋼絲支撐，如圖 1 所示。將坯料從爐中轉移到壓機中，并在空氣中輕微冷卻，直到表面溫度變?yōu)?788K，然后在模具之間鍛造。 788 K 是該合金的最低固溶處理溫度[9]。坯料高度從 8mm 壓縮至 4mm（Dh / h0 = 50％） ，其中三個滑動運動示意性地示于圖 2。雖然http://dx.doi.org/10.1016/j.cirp.2016.04.132 0007-8506 / 2016 CIRP。H.Utsunomiya et al。 / CIRP Annals - Manufacturing Technology 65（2016）297-300圖 1 實驗設置示意圖。圖 3.水淬（WQ） ，空氣冷卻（AC）和模鍛鍛造（ DQ）中的測量溫度變化。圖 2.滑動運動的示意圖。規(guī)定速度恒定，如圖 2 所示實際速度不完全恒定。平均速度為 2.5,7.4 和 17.4mm / s，使得初始應變速率分別為 0.21,0.84 和 2.52s 1。當上模到達下死點時，停止模運動并將坯料夾持8 秒以冷卻。在打開模具之后，將鍛造的坯料排出并保持在空氣中。通過在側表面的中心焊接的 CA 熱電偶測量整個過程中坯料的溫度變化，如圖 1 所示。為了比較，還進行了水淬（WQ）和空氣冷卻（AC）從沒有鍛造的溶液處理。2.3。老化處理模具淬火的坯料以及水淬火（WQ）和空氣冷卻（AC）坯料在 448K 的硅油浴中老化。老化持續(xù)時間為 0.25,0.5,1,2,4,8， 16 和 32 小時。這意味著 0.9,1.8,3.6,7.2,14.4,28.6,57.6 和115.2 ks（kiloseconds ） 。2.4。硬度試驗在坯料的拋光縱截面上沿對稱軸測量維氏硬度。在中心區(qū)域（距離中間平面 250mm 內）和表面區(qū)域（距離端面 250-500mm）中進行壓痕。壓痕載荷為 0.49N（50gf） ，保持時間為15 秒。3.結果3.1。連續(xù)冷卻變換（CCT）圖在模具淬火鍛造（DQ） ，水淬火（WQ）和空氣冷卻（AC）期間的連續(xù)冷卻曲線在圖 3 中進行比較。 x 軸上的時間 t 從坯料冷卻到 788K 以下并開始鍛造的時刻開始。圖中的實線 C曲線表示通過商業(yè)軟件 JMatPro（Sente Software Ltd.，UK ）預測的在沒有變形的情況下的b00 Mg 2 Si 相的析出開始。據預測，空氣冷卻（AC ）中的鋼坯在 30 秒后顯示沉淀。模具鍛造（DQ）和水淬火（WQ）中的所有坯料在 10 秒內快速冷卻至低于 323K。即使在最低速度（2.5mm / s）下，在 t = 2s 之前完成壓縮，并且在 t = 10s 之前完成夾持。在最高速度（17.4mm / s）下，由于 100Hz 的短采樣時間，溫度變化顯示一些波動。水淬火和模鍛中的過飽和固溶體的形成在以前的研究[8]中通過熱分析（ TG-DTA）和透射電子顯微鏡（TEM）證實了 17.4mm / s。值得注意的是，鍛造速度越快，冷卻速率越高。3.2。模鍛鍛造變形在 17.4mm / s 的模鍛鍛造期間，縱向截面上宏觀結構的變化示于圖 3 中。從未變形的水冷淬火坯料的圖像（圖 4（a） ） ，發(fā)現粗顆粒在軸向上伸長，并且表面附近的顆粒尺寸更細。這可能是由于在從擠壓棒到圓柱坯的加工過程中引入的應變。在 Dh / h0 = 20％時中斷鍛造，并且在圖 5 中對中途變形的坯料進行取樣和觀察。 4（ b） 。坯料顯示側表面的滾磨。圍繞中間平面的金屬主要在徑向方向上流動，而粒狀纖維在端面下方保持垂直，因此清楚地觀察到三角形較少變形區(qū)域。這意味著表面附近的冷卻速率較高。在 50％壓縮后（圖 4（c） ） ，宏觀結構在高度上看起來更不均勻。更清楚地觀察到圍繞中平面的徑向顆粒流。這是由于在鍛造期間較少的變形區(qū)以及溫度梯度。換句話說，變形集中在周圍圖 4.鍛造過程中鋼坯縱截面的宏觀組織變化（v = 17：4 mm = s） 。H.Utsunomiya et al。 / CIRP Annals - Manufacturing Technology 65（2016）297-300 299中心溫度相對較高，因為表面區(qū)域被冷模具更多地冷卻。3.3。中心硬度在老化之前和老化后的坯料中心周圍的硬度在圖 5 中進行比較。 .水淬鋼（WQ）和以2.5,7.4 和 17.4 mm / s 鍛造的三個 DQ 鋼坯的峰值老化持續(xù)時間和峰值硬度分別為57.6,3.6,7.2,7.2 ks 和 108,126,121,115 HV。所有模鍛鍛坯顯示比水淬鋼（WQ）更高的硬度。峰值老化時間從 57.6 ks 的 WQ 顯著縮短到 3.6-7.2 ks 的模鍛（DQ） 。發(fā)現在較慢速度鍛造的坯料中，不僅析出更快，而且峰值硬度更高。在緩慢鍛造的情況下，坯料在鍛造期間冷卻更長的持續(xù)時間。因此，鍛造溫度較低，使得引入更多的位錯，加工硬化較大，應變時效增強。3.4。硬度分布通過高度圖 3 中比較了中心附近和表面附近的硬度。當鍛造速度較快時，硬度分布較窄，盡管宏觀結構更不均勻，如圖 6 所示表面附近的硬度對鍛造速度不敏感，而中心周圍的硬度隨著鍛造速度的降低而增加。因此，慢鍛造導致不均勻的硬度分布。假設在慢鍛造中，坯料在較低溫度下變形，從而在中心周圍引入更多的位錯。值得注意的是，中心和表面之間的硬度差通過老化而降低，但是硬度都顯著增加。3.5。鍛造速度對坯料宏觀結構的影響在不同速度鍛造的坯料的宏觀結構在圖 7 中進行比較。最高速度的宏觀結構已經在圖4（ c）中示出。端面下方的區(qū)域通過與冷模接觸而快速冷卻，使得變形不嚴重。另一方面，中心區(qū)域被軸向壓縮并且在徑向方向上伸長。這種效果在更高的鍛造速度下更顯著（圖4（ c） ） ，因為坯料在相對較高的溫度下被壓縮，其中中心和表面之間的溫度差較大，使得變形集中在中心附近。圖 5.人工老化前后坯料中心的硬度。 圖 6.中心和表面的硬度作為鍛造速度的函數。圖 7 縱向坯料的宏觀結構作為鍛造速度的函數。4。討論上述結果表明，模鍛鍛造坯料的顯微組織，硬度和老化行為對伺服壓力機上的鍛造速度非常敏感。這是因為速度影響鍛造過程中的溫度變化。然而，僅僅從圖 3 所示的冷卻曲線了解該行為是不容易的。因為冷卻曲線只是顯示按時間順序的溫度變化，不考慮變形。另一方面，應力 - 應變曲線對于討論材料的機械行為是非常有用的，然而其不包括熱效應。在模鍛鍛造中，坯料立即冷卻和鍛造，因此需要同時考慮變形（應變） ，載荷（應力）和溫度的所有變化，因為該工藝是真正的熱機械處理。應力，應變和溫度對鍛造持續(xù)時間的變化如圖 8（a）-（ c）所示。如圖 8（a）所示，從初始高度和通過激光位移計在假定均勻變形而不進行滾磨的情況下實驗測量的滑動位置計算真應變。發(fā)現鍛造在 2 秒內完成。由壓縮載荷計算的真應力如圖 8（b）所示。負載增加，并在夾層之前顯示最大值。最大應力隨著鍛造速度的降低而增加。在鍛造更快的情況下，應力消除更大。在鍛造過程周圍的放大的冷卻曲線如圖 8（c）所示。圖 9（a） - （c）是基于圖 8 的應變，應力和溫度的組合圖。常規(guī)應力 - 應變曲線如圖 9（a）所示。真應力對溫度的影響如圖 9（b）所示。這些數字意味著坯料在較慢溫度下在較慢鍛造的情況下變形。溫度對真應變如圖 9（c）所示。鍛造持續(xù)時間 t 被添加在 H.Utsunomiya et al。 / CIRP Annals - Manufacturing Technology 65（2016）297-300圖 8.（a）應變， （b）應力和（c ）溫度隨時間的變化。圖 9 通過組合數據獲得的應力，應變和溫度之間的關系如圖 8 所示。圖 9（b）和（ c）的曲線上。如圖 9（c）所示，可知鍛造速度越快，冷卻速度越快。然而，如果比較相同應變的溫度，當鍛造速度更快時溫度更高。因此，圖 9（a） 、 （b）似乎對圖8（ c）的結果有爭議。這是因為每個應變的冷卻速率 dT / de 不總是與標稱冷卻速率 dT / dt一致。實際變形溫度很重要。根據圖 9（c ）所示，如果鍛造速度快，則主要在熱加工或熱加工中施加變形。在這種情況下，即使變形是不均勻的，如圖 4 所示，加工硬化可忽略不計，使得鍛造后的硬度分布小。另一方面，如果鍛造速度慢，則施加的變形大多是熱加工或冷加工，因此加工硬化起重要作用。在這些條件下，溫度梯度導致產品中的硬度分布。結果表明，低速淬火鍛造使變形溫度更低，引入更多的位錯和硬化中心區(qū)域，然后增加人工老化后由于應變老化的硬度。然而，通過高度的硬度分布更寬。5.結論Al-Mg-Si 合金的模鍛鍛造在具有硬質合金工具 WC-Co 模具的伺服壓力機上進行 AA6061 圓柱形坯料（直徑 16mm，高度 8mm） 。研究了鍛造速度對溫度變化，變形和老化行為的影響。當鍛造速度較慢時，標稱冷卻速率較低。坯料在較低溫度下變形，使得中心附近的硬度較高，并且老化后的硬度也較高。然而通過高硬度分布是廣泛的，因為坯料在大的溫度梯度下變形。如果控制冶金應用的滑動運動，建議立即考慮應力，應變和溫度的變化。除了冷卻曲線外，溫度 - 應變曲線有助于區(qū)分熱/ 熱/冷加工以及預測鍛造鋼坯的顯微組織和性能。參考文獻[1] Osakada K，Mori K，Altan T，Groche P（2011）Mechanical Servo Press Technology for Metal Forming。 CIRP Annals 60：651-672。[2] Karbasian H，Tekkaya AE（2010 ）A Review on Hot Stamping。材料加工技術雜志210：2103-2118。[3] Lechler J， Merklein M（2008）Hot Stamping of Ultra High Strength Steels as a Key Technology for Lightweight Construction。 Materials Science and Technology 3：1698-1709。[4] Garrett RP，Lin J，Dean TA（2005 ）Solution Heat Treatment and Cold Die Quenching in Forming AA6xxx Sheet Components：Feasibility Study。高級材料研究 6-8：673-680。[5] Maeno T，Fujii H，Mori K，Sato M（2010）Control of Slide Motion in Hot Impression Die Forging Alloy Billets Using Servo Press。 Steel Research International 81：354-357 。[6] Jeon JY，Matsumoto R，Utsunomiya H（2014）使用伺服壓力機對 AA2024 鋁合金坯料進行模具淬火的可行性研究。 Advanced Materials Re-search 922：286-291 。[7] Matsumoto R，Osumi Y，Utsunomiya H（2012）Selective Die Quenching of Hot Forged Steel Product Using High and Low Thermal Conductivity Tools on a Servo Press。國際鋼鐵研究207-210。 （特別版本） 。[8] Tada K，Matsumoto R，Utsunomiya H，Watanabe K，Matsuda K（2015）Micro-structure evolution of Al-Mg-Si Aluminum Alloy in Die-Quench Forging Process。日本光金屬研究所第128 次會議論文集（2015） ，351-352。[9] Microstructure and Properties of Aluminium Alloys， （1991） ，Japan Institute of Light Metals：477. （日文） 。 畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目： 發(fā)動機懸置橫梁左、右支座沖壓模設計 學 院專業(yè)班級姓 名學 號指導教師一．選題的背景和意義（所選課題的歷史背景、國內外研究現狀和發(fā)展趨勢）模具被稱為工業(yè)產品之母。所以工業(yè)的高速發(fā)展也離不開模具工業(yè)的不斷進步。中國模具巿場規(guī)模巨大，隨著國內模具工業(yè)高速發(fā)展，技術也獲得了較大的飛躍，但是，仍然面對高檔模具以進口為主的尷尬局面。提升技術實力，乃是中國模具工業(yè)發(fā)展的前途所在。隨著沖壓金屬制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農業(yè)等各行業(yè)的廣泛應用，對冷沖壓模具的需求日益增加，沖壓模在國民經濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術密集型產品，其技術水平的高低已經成為一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一。因此我選擇了模具設計的課題，即設計一副能夠生產所給空氣濾清器殼的模具，并且結構合理、能保證制品的精度、表面質量。在設計中能熟練使用 PRO/E 、AUTOCAD 等機械、模具相關繪圖軟件。 國內外發(fā)展情況1、國內方面： 模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。中國經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。近 10 年來，中國模具工業(yè)一直以每年 15%左右的增長速度快速發(fā)展。但與發(fā)達國家相比，中國模具工業(yè)無論在技術上，還是在管理上，都存在較大差距。特別在大型、精密、復雜、長壽命模具技術上，差距尤為明顯。中國每年需要大量進口此類模具，在模具產品結構上，中低檔模具相對過剩，市場競爭加劇價格偏低，降低了許多模具企業(yè)的效益。而中高檔模具能力不足，模具的開發(fā)能力較弱，技術人才嚴重不足，科研開發(fā)和技術攻關投入少等一系列問題，嚴重制約了中國模具行業(yè)的發(fā)展。 模具應用領域的不斷擴大、已應用領域對模具提出的更多和更高要求，使模具工業(yè)發(fā)展速度快于其他制造業(yè)的發(fā)展速度已成為普遍規(guī)律，目前世界模具市場供不應求，近幾年，市場總量一直在 600～650 億美元之間，而我國模具出口尚不到8％， “十一五”期間完全可以擴大這個份額，同時隨著經濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，模具制造業(yè)逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向日趨明顯，外資和民營資本繼續(xù)看好我國模具行業(yè)，我國模具行業(yè)機遇大于挑戰(zhàn)，未來國際模具市場前景廣闊，我國模具仍有較大發(fā)展空間。當前，我國面臨發(fā)達國家的技術優(yōu)勢和發(fā)展中國家價格優(yōu)勢的雙重壓力。工業(yè)發(fā)達國家模具企業(yè)憑借其技術優(yōu)勢和實力，在中高檔模具方面具有競爭優(yōu)勢，隨著他們逐步進入我國，對我國的模具工業(yè)形成了巨大挑戰(zhàn)；印度、泰國及東歐一些國家，近年來模具工業(yè)發(fā)展也很快，而且其模具的價格也具有很強的競爭優(yōu)勢，我國模具行業(yè)的成本和價格優(yōu)勢會逐步削弱并最終消失。羅百輝指出，中國模具企業(yè)必須在技術、管理和人才培訓方面下功夫，積極引進國外先進的模具制造技術，提升高端模具產品開發(fā)能力，調整模具產品結構，不斷提高我國模具產品的國際競爭力。我國國民經濟在“十一五”期間將繼續(xù)保持較快的發(fā)展速度，給模具行業(yè)的發(fā)展提供了可靠的宏觀支持。汽車、IT 電子信息、家電、OA 辦公設備、機械和建材行業(yè)、航天航空、電動工具都是模具需求大戶，還有筆記本電腦、網絡機頂盒將有幾千萬臺的市場。目前由于機型多為國外開發(fā)，模具進口較多，隨著我國自行開發(fā)能力的提高，這方面的模具需求量也將大幅度增加?？梢灶A見中國模具行業(yè)將在良好的宏觀環(huán)境下得到快速發(fā)展。 2、國外方面： 我國模具生產廠中多數是自產自配的工模具車間（分廠） ，自產自配比例高達60%左右，而國外模具超過 70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全” 、 “小而全”的組織形式，而國外大多是“小而專” 、 “小而精” 。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足 30%，而國外在 50%以上。2004 年，模具進出口之比為3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口額達 13.2 億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。3、未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質量好” 、 “價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：(1)全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE 技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大 CAE 技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使 CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。(3)模具掃描及數字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。(5)提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。(6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。(7)模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展二．研究的基本內容和擬解決的主要問題（1）覆蓋件表面不允許有波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他破壞表面美感的缺陷，覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰、平滑、左右對稱和過渡均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應吻合流暢，不允許參差不齊。 （2）覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，其形狀很難在覆蓋件圖上完整準確地表達出來。因此覆蓋件的尺寸形狀常常借助主模型來描述。主模型是覆蓋件的主要制造依據，覆蓋件圖上標注出來的尺寸形狀，其中包括立體曲面形狀、各種孔的位置尺寸、形狀過渡尺寸等，都應和主模型一致，圖面上無法標注的尺寸要依賴主模型量取，從這個意義上看，主模型是覆蓋件圖必要的補充。 （3）覆蓋件拉延成型時，由于其塑性變形的不均勻性，往往會使某些部位剛性較差。剛性差的覆蓋件受至振動后會產生空洞聲，用這樣零件裝車，汽車在高速行駛時就會發(fā)生振動，造成覆蓋件早期破壞。 （4）覆蓋件的結構形狀和尺寸決定該件的工藝性。覆蓋件的工藝性關鍵是拉深工藝性。覆蓋件一般都采用一次成型法，為了創(chuàng)造一個良好的拉深條件，通常將翻邊展開，窗口補滿，再加添上工藝補充部分，構成一個拉深件。1．拉裂 （1）產生拉裂的原因 a．選擇成形覆蓋件的板料的塑性較差，流動性較差 （鎂合金常溫下拉深時其塑性較差很容易拉裂，幾乎不能成形） 。 b．在拉深成形覆蓋件的過程中拉深速度的控制不太理想（拉深速度較快時覆蓋件上容易產生裂紋） 。 c．在拉深過程中壓邊圈壓得太緊提供的壓力過大影響金屬板料的流動變形。 d．覆蓋件拉深模具本身在加工制造的過程中模具表面不太光滑，使得模具間隙受到影響，從而影響了拉深件的質量。 e．在覆蓋件拉深成形過程中潤滑方式的選擇不太理想。 （采用石墨加機油的潤滑比采用豬油潤滑要好） 。2．起皺 （1）產生起皺的原因 a．坯料的相對厚度 t/B 的值較小，變形區(qū)的抗失穩(wěn)能力就差，從而引起起皺。b. 在拉深成形的過程中壓邊力沒有控制好，如果在拉深過程中提供的壓邊力過小則容易起皺。 c．拉深系數較小，從而引起開裂。d．拉深凸凹模之間的間隙如果過大也會引起起皺現象的產生。 e．拉深過程中若凹模的圓角半徑過大會使得壓料的面積變小，從而引起起皺。f. 如果采用圓形坯料來拉深成形方形件的話，圓形坯料角部的料較多，成形時容易往一起聚集從而引起起皺。3.回彈 （1）回彈的定義：在拉深底部需要成形出形狀的拉深件（如汽車覆蓋件）時，由于彈性變形部分的恢復，使拉深件的底部需要成形出的形狀變得與模具尺寸不一樣這種現象稱為回彈。 （2）產生回彈的原因 a．板料的機械性能的影響（如果選擇的成形覆蓋件的坯料的彈性模量越小，屈服極限、抗拉強度的數值越大，回彈也就越大） 。 b．采用的拉深力不夠缺少打靠的過程。 c．模具的間隙不合理。三．研究方法及措施（1）解決拉裂問題的措施 a．選擇塑性較好的板料作拉深成形的坯料（對于塑性較差又必須進行覆蓋件拉深成形的板料可以采用加熱后再拉深的工藝） 。 b．在拉深過程中對拉深速度進行很好的把握和控制，同時把拉深力作適當降低。c．在加工制造覆蓋件拉深模具時對模具的加工精度要很好的把握以提高模具表面的表面質量和表面粗糙度，減少其對拉深質量的影響。 d．對拉深模具的凸模、凹模的半徑在符合覆蓋件總體要求的條件下作調整，適當增加凸模和凹模的圓角半徑。 e．在壓邊圈的底部和凹模上涂上適當且適量的潤滑劑來減少摩擦了，使金屬流動起來受的阻力更少，減少產生裂紋的可能。 （2）解決起皺問題的措施 a．保證拉深凸模和凹模之間的間隙盡量小。 b. 凹模上采用較小的圓角半徑以減少起皺。 c．在覆蓋件的坯料選擇時盡量的選擇方形的坯料。 d. 在覆蓋件的拉深過程中盡量的采用合適的壓邊力來減少起皺問題的發(fā)生。 （3）解決措施 a．選擇機械性能良好的覆蓋件成形坯料。 b．在拉深的過程中采用合適的壓力，并且在拉深過程完成的最后關頭增加打靠的過程讓凸模、凹模有一個很好的接觸從而確定汽車覆蓋件底部要成形的形狀。四．研究工作的步驟、進度第十五周：接受任務書，查閱相關資料，學習相關知識，為設計作準備；第十六周：做開題報告，根據制件初步確定方案；第十七周：汽車發(fā)動機懸置橫梁支座模具設計計算第十八周：采用 CAD 軟件畫出模具二維結構圖，完成相關圖紙繪制；第十九周：撰寫設計說明書及相關技術文件；第二十到二十一周：準備答辯；第二十二周：畢業(yè)答辯；五．主要參考文獻（其中外文文獻不少于 2 篇）《沖模設計應用實例》 模具實用技術叢書編委會編著 機械工業(yè)出版社 2003《冷沖模具設計》 李雙義著 清華大學出版社 2002《沖壓工藝模具學》 盧險峰著 機械工業(yè)出版社 1998《沖模設計手冊》 沖模設計手冊編寫組編著 機械工業(yè)出版社 1996《實用沖壓模設計技術》 王同海著 機械工業(yè)出版社 1995《機械設計手冊》 人民教育出版社《模具設計手冊》 機械工業(yè)出版社《機械設計》 人民教育出版社《模具制造工藝及裝備》 機械工業(yè)出版社；《模具制造工藝》 機械工業(yè)出版社《模具標準件應用手冊》 中國模具工業(yè)協會標準件委員會肖祥芷,李志剛,李德群.CAD 在模具設計中的應用.北京:科學出版社,1993.現代模具技術編委會.汽車覆蓋件模具設計與制造.北京:國防工業(yè)出版社,1998.郭春生,湯寶駿,孫繼明.汽車大型覆蓋件模具.北京:國防工業(yè)出版社,1993.六．導師評語簽字： 年 月 日畢業(yè)設計（論文）題 目：發(fā)動機懸置橫梁支座沖壓模設計 學 院：專業(yè)班級：姓 名：學 號：指導教師：2 職 稱：年 5 月 20 日摘 要冷沖壓是是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用模具和壓力機對板料進行加工獲得所需要的零件形狀和尺寸，有著高品質、高效率、制作簡單、成本低、高材料利用率、的一種先進的金屬加工方法。冷沖壓實現機械化及自動化很簡單，大量生產時適合使用冷沖壓技術。以零件的生產技術要求為標準，設計了落料沖孔復合模具、彎曲模及沖孔模的單工序模。冷沖壓加工由三要素板料、設備和模具所構成，此三要素是沖壓所必要的硬件條件，再通過有機地協調、進行合理的工藝性設計和計算以有效的組織管理。在設計過程中，對零件加工工藝和模具設計的分析結果非常重要，還有模具是為了更經濟的生產產品的，在設計過程中要考慮設計的模具結構是否可用，成本不宜過高，操作簡單，要讓工人更容易上手。關鍵詞：成形 沖壓模 沖裁模 模具設計AbstractCold stamping is based on the metal plastic deformation, based on the use of molds, stamping metal plate processing to obtain the required parts shape and size, with high quality, high efficiency, simple production, low cost, high material utilization, advanced Of the metal processing method.Cold stamping to achieve mechanization and automation is very simple, mass production for cold stamping technology.Abstract according to the technical requirements of parts production, stamping dies, bending molds and stamping dies are designed. Cold stamping by the plate, equipment and mold three elements, constitute the stamping conditions required for the three hardware elements, and then through organic coordination, reasonable process design and calculation, effective organization and management. In the design process, the analysis of parts processing technology and mold design is very important, there are mold production more economical products, in the design process to consider the design of the mold structure is available, the cost should not be too high, simple operation, so that workers Easier to start.Keyword：forming stamping die blanking die die design目 錄1 緒論 .11.1 課題研究目的和意義 11.2 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現狀及技術趨勢 22 沖裁件工藝分析及沖裁工藝方案的確定 .42.1 沖裁件的工藝分析 42.1.1 沖裁件的特點 .42.1.2 沖裁件的工藝分析 .52.2 沖裁工藝次數的選擇及最佳工藝方案確定 82.3 工藝規(guī)程編制 93 落料沖孔模的設計 103.1 排樣及材料利用率的計算 .103.2 沖裁間隙 .123.3 沖裁力和壓力中心計算 .133.3.1 沖裁力計算 133.3.2 沖壓設備選用 143.4 壓力設備選取 .153.5 落料沖孔模零件的設計計算 .163.5.1 凸模 163.5.2 凹模 173.5.3 定位零件 183.5.4 卸料零件 183.5.5 彈性元件選取 193.5.6 固定零件 203.6 模具結構設計 .213.6.1 模具整體結構 213.6.2 標準模架的選用 224 彎曲工藝設計 254.1 工藝分析及方案擬定 .254.2 彎曲工藝計算 .252 4.3 壓力機公稱壓力的確定 .264.4 彎曲模具結構設計 .274.5 主要零部件結構設計與選用 .314.5.1 導柱模架的選用 314.5.2 導柱和導套選取 314.5.3 模柄選取 334.5.4 固定板選取 344.5.5 彈性元件選取 354.5.6 銷釘 364.5.7 螺釘 36總結 .38致 謝 .39參考文獻 .401 1 緒論1.1 課題研究目的和意義在今天的生活中，隨處可見利用模具生產的出的產品，大到飛機，輪船，小到塑料瓶，水桶，都是模具產品。隨著科學技術進步，模具在各行各業(yè)中的地位愈加顯得重要。當前，國際上的模具強國有德國，美國，日本等，我國模具行業(yè)相比這些國家起步較低，基礎薄弱。不過，隨著改革開放以來，我國加大了對模具行業(yè)的扶持力度，派往國外積極學習國外先進技術，引進先進的設備，研究發(fā)達國家的產品，去其糟粕，取其精華，如今已經取得了長足的進步了，再不是當初連一架飛機，一輛塔克都造不出來的中國了。因為國家政策上的扶持加上本身的發(fā)展優(yōu)勢，模具行業(yè)已經成為我國經濟發(fā)展的重要組成部分。模具行業(yè)發(fā)展非常迅猛，在起初的時候模具產值增長迅速，在二十一世紀產值更是逐年上翻，一舉成為國民經濟的重要產業(yè)。模具作為諸多行業(yè)的基礎工業(yè)，無論是在現代工業(yè)生產中還是在經濟發(fā)展中都占有舉足輕重的地位。模具行業(yè)的應用范圍非常廣泛，大到航天行業(yè)，小到日常生活，故模具的發(fā)展程度的高低對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的影響。 [1]本課題題目是發(fā)動機懸置橫梁支座（左） （右）的冷沖壓拉延模具。沖壓加工：用壓力機上的模具給材料施加一定的壓力，使板料變成想要的形狀的一種生產技術。在室溫下進行的沖壓稱為冷沖壓。模具屬于高新技術產品，是當今制造業(yè)中使用最為廣泛的工藝設備之一，是最重要的工業(yè)生產手段，也是工業(yè)發(fā)展的方向，在國外有著“不朽的工業(yè)” 、 “工業(yè)之母”的稱號?？梢哉f一個國家的模具工業(yè)水平的高低，往往影響著該國家綜合國力的強弱及工業(yè)水平的高低，由此可見模具工業(yè)的影響力。雖然我國模具工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，但是與發(fā)達國家相比還是存在不小的差距，無論是在技術上還是在管理上，當然這也是無法避免，畢竟我國模具工業(yè)起步晚，底子弱。最為明顯的差距表現在大型、精密。復雜、長壽模具技術上，我國每年都需要大量進口此類模具。我國模具產品結構上相對于發(fā)達國家，中低檔模具過剩且中高檔模具生產力乏力。雖然我國改革開放以來國民經濟發(fā)展迅猛，模具制造技術緊跟國外開發(fā)步伐，和國外發(fā)達國家相比較，差距一天天的縮小，但我國自主開發(fā)能力較弱，主要表現在缺少技術人才、科研開發(fā)投資較少、模具生產的商品化率低下、專業(yè)化水平相對較低及地區(qū)配套能力較低。目前，我國模具企業(yè)外貿人員短缺，中高級技術人才和經營管理人才匱乏，國際市場發(fā)展空間非常巨大。2 為了提高我國模具工業(yè)的發(fā)展，在技術方面，應該提高數控技術和快速原理技術，在高速切削、超精加工和高檔模具上下功夫；在人才方面，應該注重模具技術人才培養(yǎng)和改善模具制造工藝設備，向國外引進先進的設施設備；在結構方面，應該加快模具產品結構調整，加大大型、精密、復雜模具生產能力及比重，參與國際競爭，擴大出口，同時，提高專業(yè)化程度、標準化程度及商業(yè)化程度。大力發(fā)展如大型薄壁精密復雜壓鑄模和鎂合金壓鑄模、子午線橡膠輪胎模具、新型快速經濟模具、多功能復合模具及模具標準件（模架、導向件、退管推桿、彈性元件、熱流道元件） 。作為模具產業(yè)賴以生存以及發(fā)展的基礎，沖壓模具制造技術現代化必須得以實現。要實現模具制造技術的現代化就必須要將計算機電子技術、信息技術、自動化以及智能化技術等先進的高新相結合，然后融入到傳統(tǒng)的模具制造中去，只有這樣才能真正的實現模具制造技術的現代化。現代化的沖壓模具制造技術包括銑削加工，加工速度極慢的電火花和線切割加工，還有磨削加工等等。當中的銑削加工、電火花加工、絲切割加工、磨削加工等技術的先進性充分體現了當前沖壓模具模制造的技術水平的高低。銑削加工的速度很高而且其加工精度也非常高，再加銑削加工與一般的比如切削加工相比，其具備產熱小的優(yōu)點，因此可以用來加工熱敏材料，再者其切削力非常小，可以用來切削剛性差的材料或零件。接下來是電火花銑削加工，其加工速度非常慢，這也就說明了它的加工精度要求非常高，電火花銑削加工適合用來小批量生產但是精度要求十分高的零件。1.2 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現狀及技術趨勢模具行業(yè)在各國之間受到如此高的評價及重視，在于模具成型相對于其他工業(yè)有著自身無法替代的特點，比如高品質、高效率、低投入、高收入及節(jié)省材料等優(yōu)點。在技術方面，模具可以保證工件的尺寸、形狀及加工精度，有著質量穩(wěn)定及互換性好的優(yōu)勢，而且利用模具可以生產出其他加工方法不能或難以制造的零件，如需要生產重量輕、剛性好、表面質量高或形狀復雜的零件就要利用模具來生產了；在經濟方面，因為一般不要加熱毛坯，所以非常節(jié)約能源，也不要大量切削金屬，可以很好的節(jié)省材料的費用，并且高速壓力機每分鐘能夠生產幾百件甚至上千件沖壓件，其生產效率可見是非常高的。是一種高效率的加工方法，在世界各行各業(yè)各個領域有著廣泛的運用。作為當今時代工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產品的研發(fā)與生產在很多方面都需要利用模具技術來生產。在航空、汽車、電子電器等行業(yè)更是應用廣泛，在一輛汽車上有 70%以上的部分是利用模具制造出來的，就像地球上有 70%以上都是水一樣，可見模具產品的使用廣泛性。隨著人民生活水平的提高，幾乎家家戶戶都起碼有一輛汽車來作為代3 步工具，有的家庭甚至每名家庭成員一輛。汽車產量逐年遞增,汽車業(yè)的生產總值在國民經濟中所占的比例越來越大。隨著社會主義社會的發(fā)展，汽車制造業(yè)已成為每個國家經濟發(fā)展的重要支柱，市場競爭壓力也逐漸增大。汽車上的金屬零部件需要塑性加工成形的就有 60%以上，可見模具工業(yè)在汽車制造業(yè)中起到怎樣的作用。汽車覆蓋件、支撐件、加強件、發(fā)動機的排氣彎管及消聲器等零部件都是通過模具工業(yè)成形的。隨著國民經濟的飛速發(fā)展，加上人民生活水平的提高和世貿組織的加入，給我國的汽車制造業(yè)帶來了很大的沖擊，也帶來了不小的機遇。俗話說，有競爭才有進步，競爭愈加激烈，我國汽車更新換代的速度也加快了。當我過模具制造業(yè)不能滿足于更新換代速度時，就應該考慮如何提高我國模具工業(yè)競爭力，不能讓模具工業(yè)拖了汽車制造業(yè)的后腿，主要在提高速度、提高質量、降低成本三個關鍵方面上。在較大程度上，模具工業(yè)生產的產品質量及成本直接影響著汽車制造的質量及成本[2]。經過近十年的發(fā)展，我國的模具行業(yè)區(qū)域逐步形成了珠三角區(qū)、長三角區(qū)、環(huán)渤海區(qū)和西南區(qū)四個區(qū)域市場。其中，珠三角區(qū)域市場——新的世界模具生產中心占接近全國模具產值的一半，因為地域優(yōu)勢，珠三角經濟一直是我國經濟發(fā)展的指向標，有 6000 家以上模具企業(yè)，10 萬以上的從業(yè)人員。目前廣東有五家全國排名前十的企業(yè)。長三角區(qū)域市場——我國的第二大區(qū)域模具市場，與珠三角區(qū)域市場相比略有差距，在 5000 多家模具產業(yè)中私營企業(yè)較多，長三角區(qū)域市場占據全國模具產值的25%~30%，其中浙江省，模具產值就有 200 多億。作為我國模具行業(yè)的第三大市場——環(huán)渤海區(qū)域市場的開發(fā)能力整體較強，以汽車行業(yè)，家電行業(yè)為主，大中型模具企業(yè)較多。西南區(qū)域是我國新興模具市場，重慶市政府大力扶持，劃出 3 平方公里土地及投資 20 多億元建模具園區(qū)，發(fā)展?jié)摿薮?。珠三角和長三角是我國模具生產行業(yè)最集中的地區(qū)，塑料模具與整個模具行業(yè)地域分布相似，其中，廣東、江蘇、浙江塑料模具遠遠超出其他省。4 2 沖裁件工藝分析及沖裁工藝方案的確定沖裁件的工藝性分析指的是沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件的結構、形狀、尺寸、及公差等技術要求是否符合沖裁加工的工藝要求，難易程度高低。工藝性是否合理，對沖裁件的質量、模具壽命和生產效率有很大的影響。合理的工藝性可以穩(wěn)定沖裁件的質量、延長模具的工作壽命和提高生產效率；如果工藝性不合理，則會降低沖裁件的質量、縮短模具的工作壽命和影響生產效率。 [16]在沖裁工藝分析后就是沖裁工藝方案的確定，有了沖裁件的工藝分析做鋪墊，沖裁工藝方案的確定就顯得明朗許多。在確定零件的沖裁方案之前，我們需要對零件的尺寸和結構有所了解。能否分析沖壓件各方面的特點，關系著決定了沖壓件的成型難易程度，能不能全面的分析沖壓件的工藝特點，影響著整個生產的合理性與經濟性。能否用最少的資源生產出質量穩(wěn)定的產品，在保證產品精度的情況下利用最少的工序加工生產繼。在一切條件允許的情況下，盡可能的提高生產效率，降低生產成本，提5 高經濟效益和社會效益。2.1 沖裁件的工藝分析2.1.1 沖裁件的特點此件為彎曲連接板，主要尺寸有 2 個 Φ16,2 個 R30 和 1 個 R57 等。沖裁件工藝分析：（1） 該件形狀比較復雜，結構不規(guī)則，兩圓孔中心有尺寸要求；（2） 外形沒有特殊要求，可以采用過渡圓角；（3） 兩孔直徑為 Φ16mm 間距 125mm，滿足模具強度設計的要求；（4） 該件尺寸精度要求為 IT12，無表面粗糙度要求，符合沖裁設計的經濟精度要求；（5） 兩孔間距尺寸為中心尺寸，不受模具磨損的影響；（6） 該件主要的沖壓工序是落料沖孔，彎曲，沖孔，其中有分離工序也有成形工序。工件如圖 2 - 1：6 圖 2.1 工件示意圖工件的材料為：冷成型高屈服強度熱軋鋼板 SAPH440，規(guī)格為 3mm 。 生產工藝：熱軋鋼硬度低，加工比冷軋鋼容易，延展性能好，與冷軋相比強度相對較低，表面質量略差，但塑性佳，同時由于不像冷軋鋼屈服點靠近抗拉強度，所以使用過程中對危險有預見性，在載荷超過許用載荷時不易發(fā)生事故。質量分數（化學成分%）：C≤0.21Si≤0.30Mn≤1.50P≤0.030S≤0.025Alt≥0.01性能指標：抗拉強度 δb/MPa:≥440Mpa伸長率 δ(%):≥30（標距 l0=80mm）屈服強度 δs/MPa:≥305Mpa使用范圍：用于要求良好成型加工性能并有高強度要求的汽車構架、車輪等汽車構件。2.1.2 沖裁件的工藝分析沖裁件工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。包括該工件在沖裁加工中的難易程度及加工成本的高低。如果沖裁件能夠用普通沖裁方法得到質量合格的沖裁件并且可以保證模具壽命長、生產率高和成本低，那么我們就說該沖裁件的沖壓工藝性好，反之，則該沖壓件工藝性較差。很大程度上，沖裁件工藝性是否良好，是根據以下幾個方面確定的：7 （1）材料消耗的多少及工序數目的多少。消耗的材料越少，使用的成本越低，生產的效益也就越高；消耗的材料越多，使用的成本越高，生產的效益也就越低。同樣，工序數目的多少對沖壓件工藝性是否良好也有一定的影響。（2）模具的結構的復雜程度和產品質量是否穩(wěn)定。模具結構越是復雜，制造所需要花費的成本就越高；反之，制造所需要花費的成本就越低。還有產品質量是夠穩(wěn)定同樣影響著沖裁件工藝性的好壞。（3）合理的技術準備工作和生產的組織管理對沖壓件的工藝性同樣有著重要的意義。沖裁工藝性分析的目的是根據沖裁件加工的難易程度更好的制定沖裁工藝方案。零件尺寸圖 2.2，2.3,2.4：圖 2-2 尺寸圖 18 圖 2-3 尺寸圖 2圖 2-4 尺寸圖 3成型面的在沖裁時不能使之有損，兩個孔的尺寸，對于圓柱孔是使用標準圓柱沖頭。從零件尺寸標注可以看出模具精度為普通，形狀復雜，其他加工方法很難加工，而且尺寸要求也不高，產量較大，結合零件圖的外形尺寸，所以用落料沖孔復合模進行生產。在生產實際中，結合此為成型件的幾何形狀、精度和成形特點等情況，根據本零件失穩(wěn)起皺和力學機理以及拉深條件對失穩(wěn)起皺的影響等因素，從零件的結構、成形9 工藝以及模具設計方面采用相應的防皺措施。本零件的形狀相對較簡單，零件的相對厚度較大，因此必須設置壓料面。2.2 沖裁工藝次數的選擇及最佳工藝方案確定根據對零件的形狀和尺寸的分析，由于發(fā)動機懸置橫梁屬于形狀較為復雜的零件，因此在確定該零件工藝方案時，考慮該零件屬于懸置裝置，位置精度要求較高，所以確定的生產中可采用以下幾套方案：A、落料——沖孔——成形——沖孔B、落料沖孔——成形——沖孔C、落料、沖孔和成形一次用級進模完成表 2-1 工藝方案優(yōu)缺點比較方案 優(yōu)點 缺點方案 A 落料——沖孔——成形——沖孔每一套模具都是單工序模，四個工序一共四套模具，很好的降低了模具的設計難度，通用性高。一般適用于小型件的小批量生產和大型件的大批量生產，操作較為簡單，并且對流水線生產非常有利。是三個方案中工序最多也是模具最多的方案，在生產過程中，模具成本增加了方案 B 落料沖孔——成形——沖孔把落料沖孔合成一道工序來做，做成一副復合模，落料沖孔同時進行。提高了生產效率，相對于方案 A 少做了一套模具，降低了模具成本，生產效益和經濟效益良好。模具設計難度升高，對設計人員有較高要求。方案 C 落料、沖孔和成形一次用級進模完成將落料、沖孔和成形合成一道工序，比方案 B 還少一道工序，在生產過程中，效率良好。當然也是需要考慮要素較多的方案，亦是三種方案中設計難度最大的。10 該零件屬于汽車零部件，需要大批量生產。根據需求、質量、效益及設計諸多因素的影響，認為三種方案中，方案 B 為最佳方案。則最后的方案為：落料沖孔——成形——沖孔。2.3 工藝規(guī)程編制表 2-2 機械加工工藝過程綜合卡廠名沖壓工藝卡產品名稱發(fā)動機懸置橫梁支座（左）（右）零部件名稱 連接件材料牌號及規(guī)格/mm材料技術要求 毛坯尺寸/mm 毛坯質量 輔助材料Saph440 GB工序號 工序名稱 工序內容 設備 工藝裝備 備注01落料沖孔落下板料及沖孔 2×φ10.1J23-125 壓力機 落料沖孔模02 成形彎曲一側 90°及成形零件YJ32-315 液壓機 成形模11 03 沖孔 沖孔 2×16J23-100 壓力機沖孔模04 檢驗按產品的零件圖檢驗編制（日期）審核（日期） 會簽（日期）標記 編號 更改文件號 簽字 日期3 落料沖孔模的設計3.1 排樣及材料利用率的計算材料的費用在沖壓件的成本中約占 60%的比例，由此可見材料利用率在生產中的重要意義。合理的排樣可以節(jié)省材料，反之，不合理的排樣則會浪費材料。排樣是否經濟的衡量指標——材料的利用率，可用下式計算：（1）式中，η---材料利用率；12 S---工件的實際面積；S0---所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；A---步距（相鄰兩個制件對應點的距離） ；B---調料寬度。由上式可明顯看出，材料利用率和廢料面積成反比，故設計合理的排樣方案對提高材料利用率起著關鍵的作用。 [16]圖 3.1 工件實用面積示意圖工件的實用面積據 UG 軟件計算，得：S=35531.1023分析零件形狀，可以直觀的看出零件形狀并不是規(guī)則的 ，故排樣選擇如下圖排樣結果圖:13 圖 3.2 排樣示意圖由測量結果，得 A=322.107mm；B=285.591mm；η=74.89%圖 3.3 最小工藝搭邊值14 3.2 沖裁間隙為了使設計出來的模具壽命更長，生產出來的產品質量更加穩(wěn)定，在設計沖裁模具時需要選取合理的沖裁間隙就顯得特別重要了。合理的沖裁間隙、可以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度及產品的質量。當然，尺寸力的大小也需要合理的沖裁間隙來保證。沖裁間隙對模具使用壽命不良影響：無論沖裁間隙過大還是過小都會使模具的使用壽命急劇下降。間隙太小，則模具凹模與凸模的摩擦時間和距離，產熱也會隨之增多，加快凹凸模的損壞。間隙太大，則會增大坯料與凸?；蛘吲髁吓c凹模之間的沖量，碰撞更為激烈，最后導致模具損壞加劇。選用原則：小的間隙值適用于尺寸精度、斷面垂直度要求高的制件；大的間隙值適用于斷面垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降低尺寸力、提高模具壽命為主。。該制件的材料為鋼材，屬于硬材料，且厚度 3mm，即，按經驗公式取間隙值。所以,。因為零件的厚度 t=3mm，由表可知表 3.1 模具精度與沖裁件精度的關系材料厚度 t/mm沖模制造精度0.5 0.8 1 1.6 2 3 4 5 6 8 10IT6 ~ IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10IT7 ~IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14由公差表查得：φ10.1 +0.12為 IT12 級，由表取 x=0.75；刃口尺寸計算15 設凸模、凹模分別按 IT6 和 IT7 級加工制造，則落料件尺寸基本計算公式：（2） （3）式中——落料凹、凸模刃口尺寸，mm；——落料件上極限尺寸，mm；沖孔（φ10.1 +0.12）校核： （4）（滿足間隙公差條件）式中，孔心距。（5）——同一工步中凹模孔距基本尺寸，mm；16 ——制件孔距最小極限尺寸，mm；Δ——制件公差，mm；——凸模、凹模最小初始雙面間隙，mm；——凸模下偏差，可按 IT6 選用，mm；——凹模上偏差，可按 IT7 選用，mm；x——系數，可查表 3.3 沖裁力和壓力中心計算3.3.1沖裁力計算沖裁力計算公式： （6）系數是考慮到沖裁刃口的磨損、凸模與凹模間隙的波動、潤滑情況、材料力學性能與厚度公差而設置的安全系數，一般取 1.3，由于無法查詢 saph440 鋼板的抗剪強度τ，故使用抗拉強度 σ b代替，這時候 Kp=1。t=3mm,L=877mm, σ b=440Mpa式中 17 由于無法查詢 saph440 鋼板的抗剪強度 τ，故使用抗拉強度 σ b代替，取 440MPaK——系數，是考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學性能與厚度波動等因素而增加的安全系數。此時，K=1卸料力： （7） 推料力： （8）頂料力： （9） 卸料力系數推料力系數頂料力系數（薄料取大值，厚料去小值）分別取， ，梗塞在凸模內制件或廢料的數量：代入以上數據得：卸料力：推料力：頂料力：(2) 壓力中心的確定：由于該零件是非對稱的結構，是帶有模柄的沖壓模，壓力中心可近似認為就是模柄的幾何中心。3.3.2 沖壓設備選用壓力機的公稱壓力的選取：采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時：F 總p=FP+FQ+F 1=1354439N （10）采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時：F 總p=FP+FQ+F=1296557N 18 （11）采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時：F 總p=F 2QP+F 1=1296557N （12）初選設備為開式壓力機 J23-125。3.4 壓力設備選取壓力機的公稱壓力的選?。罕?3.2 壓力機型號及其工作參數名稱J23-125 開式可傾壓力機沖床閉合高度調節(jié)量/mm 100型號 J23-125 立柱間距離/mm 620公稱壓力/kN 1250 導軌間距離/mm /前后 710滑塊行程/mm 130工作臺尺寸/mm 左右 1100前后 370行程次數/（次·min -1） 38滑塊底部尺寸/mm 左右 430直徑 60最大閉合高度/mm 318模柄孔尺寸/mm 深度 85最大裝模高度/mm 480 電動機功率/kW 15前后 2320工作臺板厚度/mm 80mm外形尺寸/mm 左右 173519 3.5 落料沖孔模零件的設計計算3.5.1 凸模①結構形式整體臺階形式 直接連接形式 壓配連接形式圖 3.4 凸模連接形式由于該凸模的結構比較簡單，這里選用連接形式是整體臺階形式。②凸模長度mLmL2.60.357,6584921 ????（13）③凸模材料對于模具壽命要求高的凸模應選 Cr12、Cr12MoV、SKD11、D2 等合金工具鋼制造，HRC 取 58~62。這里選用的是 Cr12MoV。20 ④凸凹模固定方式凸模固定板整體臺階固定。圖 3.5 凸模示意圖3.5.2 凹模①洞口類型圖 3.6 凹模洞口類型其中 a、b、c 型為直筒式刃口凹模。優(yōu)點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差較小，形狀復雜的的精密制件；缺點是因廢料或制件在洞壁內的聚集而增大了推件力和凹模的脹裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的影響。一般復合模和上出件的沖裁模用 a、c 型，下出件的用 b、a 型。d、e 型是錐21 筒式刃口，在凹模內不聚集材料，側壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后口徑向尺寸略有增大。 [16]綜上所述，本次設計選 a）形式的凹模.外形尺寸為 m203?②固定方法螺釘固定，銷釘定位圖 3.7 凹模示意圖3.5.3 定位零件①擋料銷擋位銷的作用是擋住條料搭邊或沖壓件輪廊以限制條料的送進距離。國家標準中常見的擋料銷有三種形式:固定擋料銷、活動檔料銷、和始用擋料銷。固定擋料銷安裝在凹模上，用來控制條料的進距，特點是結構簡單，制造方便。由于安裝在凹模上，安裝孔可能會造成凹模強度的削弱，常用的結構有圓形和鉤形擋料銷。活動擋料銷常22 用于倒裝復合模中。始用擋料銷用于級進模中開始定位。固定擋料銷活動檔料銷圖 3.8 擋料銷綜合考慮之下，由于本沖裁模具為倒裝復合模，采用固定和活動擋料銷。 《沖壓模具設計大典》查得固定擋料銷型號為：A10 GB/T7649.10；活動擋料 銷型號為：6?14 GB/T7649.9-2008。3.5.4 卸料零件①卸料零件形式 卸料板是將沖裁后卡箍在凸?；蛲拱寄Ｉ系闹萍驈U料卸掉，保證下次沖壓正常進行。本設計研究工件才沖裁過程中運用到的工序都是常見的工序，像拉深和切邊等都是非常常見的沖裁工序。常見的卸料方式分為以下兩種：剛性卸料：運用對象是制件的材料硬度比較高，材料厚度比較后，并且制件精度比較高的沖裁件卸料。彈性卸料：運用對象是制件的材料比較軟，材料比較薄，并且制件精度要求比較低的沖裁件卸料。23 彈性元件的選擇應滿足卸料力和沖模結構的要求。設計時可參考《沖壓模具設計大典》 。圖（a）為用橡膠塊直接卸料；圖（c）(e)為倒裝式卸料；圖（d）是一種組合式的卸料板，該卸料板為細長小凸模導向，而小導柱 4 又對卸料板導向。采用圖（b）結構時，凸臺部分的設計高度 h=H-(0.1～0.3)t.圖 3.9 卸料形式此沖壓模具用于較硬且精度要求不高的工件的沖裁卸料，綜合考慮采用圖(e)型倒裝式彈壓卸料。②外形尺寸外部尺寸：200×200?6mm；內部尺寸：160?160?6mm,其中卸料板厚度 t=30mm.3.5.5 彈性元件選取彈性元件根據卸料力和沖模結構的要求選擇。壓料力： 沖裁件厚 t=3mm, 采用圓形彈簧，數目為NFQ3.14089.5372.0???7（均布） 。所以每個圓形彈簧承受力為 3357.57N頂件力： ，沖裁件厚 t=3mm, 采用圓形彈KQp 48.762簧板，數目為 7（均布） 。所以每個圓形彈簧承受力為 1880.24N24 橡膠允許承受的載荷較大，且安裝調整方便，是沖壓模具中使用廣泛的彈性元件。橡膠工作壓力 F=A?Q式中 F——橡膠板工作壓力A——橡膠板的橫截面積Q——橡膠板的單位壓力，一般取 2-3MP。查《沖壓模具設計大典》P445-446 頁，綜合考慮采用表 20.1.42 第一種圓形橡膠板形式，表 3.3 橡膠的數量及參數3.5.6 固定零件①固定板上模采用橡膠 橡膠數量 每個橡膠力 選螺釘 d 單位壓力 q 橡膠直徑 D 取標準 D H4 3357.574313 12 3 39.56479654 40 20下模頂料橡膠 數量 力 螺釘 單位壓力 q 直徑 D 取標準 D H2 1880.241615 12 3 30.65891307 40 20