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河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院2014屆本科畢業(yè)論文 畢 業(yè) 論 文 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系： 材料科學(xué)與工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)及制造 題 目： 儀表盤固定支架A沖壓模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 講師 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 2014年06月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 儀表盤固定支架A沖壓模具設(shè)計(jì) 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(duì)象，經(jīng)過(guò)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(jié)構(gòu)，對(duì)模具設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的解決，并正確的選擇在生產(chǎn)上應(yīng)用的壓力機(jī)型號(hào)。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(xué)研究工作的能力，達(dá)到專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。 關(guān)鍵詞： 儀表盤固定支架 模具設(shè)計(jì) 制圖 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院2014屆本科畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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 bracket 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 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： 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(diǎn) 1 1.1.1沖壓的概念 1 1.1.2沖壓的優(yōu)點(diǎn) 1 1.2冷沖壓模具國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 2 1.2.1模具CAD/CAM技術(shù)狀況 2 1.2.2模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 2 1.3我國(guó)沖壓模具發(fā)展趨勢(shì) 3 第二章 沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)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(jì)算毛坯尺寸 5 2.1.4排樣及工藝計(jì)算 5 2.2 沖壓力及壓力中心的計(jì)算 7 2.2.1沖壓力計(jì)算 7 2.2.2計(jì)算壓力中心 8 2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 8 2.3.1 計(jì)算模具刃口尺寸 8 2.3.2 落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 9 2.3.3沖孔凸模結(jié)構(gòu)尺寸確定 10 2.3.4凸凹模結(jié)構(gòu)尺寸確定 10 2.4其它非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì) 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(biāo)準(zhǔn)件的選擇 13 2.5.1送料定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 2.5.2卸料螺釘 14 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(jī)與模具總體結(jié)構(gòu) 15 2.6.1壓力機(jī)的確定 15 2.6.2模具總體結(jié)構(gòu) 16 第三章 彎曲工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 3.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)算 17 3.1.1制件的工藝性分析 17 3.1.2彎曲力計(jì)算 17 3.2彎曲模工作部分尺寸的計(jì)算及結(jié)構(gòu)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(jì)算 18 3.3凸模、凹模和凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 3.3.1凸模結(jié)構(gòu) 19 3.3.2彎曲凸凹模結(jié)構(gòu) 19 3.3.3彎曲凹模結(jié)構(gòu) 20 3.4其它非標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì) 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(biāo)準(zhǔn)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(jī)與模具總體結(jié)構(gòu) 23 3.6.1壓力機(jī)的確定 23 3.6.2模具總體結(jié)構(gòu) 24 結(jié) 論 25 參 考 文 獻(xiàn) 26 致 謝 27 第一章前言 1.1沖壓的概念及其優(yōu)點(diǎn) 1.1.1沖壓的概念 冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。它是一種壓力加工方法，是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工方法之一。沖壓模具是一個(gè)特殊的，一次性的一類精密工具，通過(guò)切割與塑形的方式使金屬成為一個(gè)理想的形狀或外形［1］。 1.1.2沖壓的優(yōu)點(diǎn) 冷沖壓和線切割相比較，具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列有點(diǎn)，特別適合于大批量生產(chǎn)。 沖壓模具成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中［2］。 現(xiàn)代沖壓模具生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓模具生產(chǎn)的發(fā)展方向。［2］ 近幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)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(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。 1.2冷沖壓模具國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平［3］。 1.2.1模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)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(guó)第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)［4］。21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域［4］。 1.2.2模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)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(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距［6］。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國(guó)際水平［5］。 但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)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(guó)模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過(guò)高。國(guó)外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國(guó)沖壓模具自產(chǎn)自配比例為60%。這就對(duì)專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術(shù)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(jí)進(jìn)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(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)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(chǎn)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(guó)沖壓模具發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)沖壓模具行業(yè)自形成以來(lái)，發(fā)展迅猛，占模具進(jìn)出口總額的百分比分別為40.33%和25.12%，已經(jīng)成為國(guó)際沖壓模具領(lǐng)域重要的出口國(guó)之一［9］。目前，我國(guó)精密沖壓模具正在積極走向國(guó)際舞臺(tái)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。目前，國(guó)內(nèi)五金沖壓模具行業(yè)發(fā)展特征明顯，大型、精密、復(fù)雜產(chǎn)品成為行業(yè)主流，技術(shù)含量將不斷提高，制造周期不斷縮短，沖壓件加工模具生產(chǎn)將繼續(xù)朝著信息化、數(shù)字化、精細(xì)化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展，行業(yè)綜合實(shí)力和核心競(jìng)爭(zhēng)力顯著提升［10］。業(yè)內(nèi)相關(guān)專家表示，價(jià)廉物美的中國(guó)沖壓模具在國(guó)際市場(chǎng)頗受歡迎，國(guó)產(chǎn)沖壓模具在我國(guó)的模具進(jìn)出口總額中占據(jù)第二的重要位置［11］。 國(guó)內(nèi)沖壓模具行業(yè)正在不斷追趕世界先進(jìn)水平，不斷縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距，不少國(guó)產(chǎn)精密沖壓模具在主要性能上已經(jīng)能夠和進(jìn)口產(chǎn)品媲美，行業(yè)總體水平顯著提高，不僅實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，還有相當(dāng)一部分產(chǎn)出口到美國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)［12］。 雖然和發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距，但是按照目前國(guó)內(nèi)行業(yè)的發(fā)展提示，今后幾年，國(guó)內(nèi)沖壓模具行業(yè)必將實(shí)現(xiàn)趕超，成為推動(dòng)國(guó)內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量，提升行業(yè)整體技術(shù)水平向更高層次發(fā)展。模具行業(yè)進(jìn)一步提升技術(shù)和工藝水平，將大幅提升國(guó)內(nèi)企業(yè)把握市場(chǎng)的能力，從而在今后的五到十年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平的雙重質(zhì)變。 第二章 沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)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，工件尺寸精度要求為IT12級(jí)，工件材料的力學(xué)性能如下： 表2-1 工件材料的力學(xué)性能 牌號(hào) 抗剪強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 Q235 304-313Mpa 432-461Mpa 235Mpa 23% 2.1.2沖裁模的工藝方案的確定 根據(jù)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(fù)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(jí)進(jìn)模順序依次是沖孔，落料，最后是彎曲。 下面對(duì)三種方案進(jìn)行比較分析： 方案二屬于單工序沖壓。由于此制件生產(chǎn)批量較大，尺寸較小，這種方案生產(chǎn)率低，操作不安全，故不宜采用。方案三，如果選擇用級(jí)進(jìn)模，與方案一比較成本太大，故不宜使用。 方案一沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12。將以上精度與零件簡(jiǎn)圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)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(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用導(dǎo)料銷或?qū)е鶎?dǎo)套進(jìn)行定位、彈性卸料裝置、自然漏料方式的落料沖孔復(fù)合模進(jìn)行加工。 2.1.3計(jì)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半徑的彎曲。 根據(jù)《冷沖模設(shè)計(jì)》中的公式： 經(jīng)計(jì)算L=89mm ， 寬度B=25mm。 2.1.4排樣及工藝計(jì)算 （1）沖裁件的面積 分析零件的形狀特點(diǎn)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(jīng)計(jì)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(shè)計(jì)》表3-10搭邊數(shù)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+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(shí)的下偏差。 由《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-11查得△=0.5，由上計(jì)算得B=92.90-0.5=92.40mm。 圖2-3排樣圖 （3）材料利用率計(jì)算 由《冷沖模設(shè)計(jì)》材料利用率通用計(jì)算公式： 式中 n——個(gè)歩距內(nèi)沖裁件數(shù)目； A——沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）； S——?dú)i距長(zhǎng)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 沖壓力及壓力中心的計(jì)算 2.2.1沖壓力計(jì)算 （1）沖裁力F 式中 K——系數(shù)，K=1.3 L——沖裁周邊長(zhǎng)度（mm） ——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa） ——材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） 得 =400MPa （2）卸料力 根據(jù)《冷沖模具設(shè)計(jì)》提供的表3-8得。 (3)頂出力 根據(jù)《冷沖模具設(shè)計(jì)》提供的表3-8得。 （4）總沖壓力: 2.2.2計(jì)算壓力中心 如圖2-4以沖裁件的左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系： 圖2-4 其中:孔1的周長(zhǎng)L1=3mm，孔2的周長(zhǎng)L2=6mm，X1=39.5，Y1=8，X2=49.5，Y2=18。 由公式： 得壓力中心為：=42.8 =11.3 2.3 凸模 凹模 凸凹模刃口及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 2.3.1 計(jì)算模具刃口尺寸 本制件形狀簡(jiǎn)單，薄料，可按分別加工法計(jì)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(zhǔn)尺寸，沖孔以凸模為基準(zhǔn)尺寸，零件上包含四個(gè)基本尺寸： 落料尺寸:L= W= 沖孔尺寸: 由《冷沖模具設(shè)計(jì)》表3-3查得沖裁模刃口雙間隙： 由《冷沖模具設(shè)計(jì)》表3-6查得凸、凹模制造偏差，代入此公式均不成立，故凸、凹模的制造偏差由公式 計(jì)算得。 磨損系數(shù)x落料部分為0.75，沖孔部分為0.75。 落料 沖孔 2.3.2 落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 落料凹模尺寸如圖2-5所示。 由《冷沖模具設(shè)計(jì)》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(shù)，考慮板料厚度的影響。差《冷沖模具設(shè)計(jì)》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 2.3.3沖孔凸模結(jié)構(gòu)尺寸確定 沖孔凸模的形式根據(jù)國(guó)標(biāo)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(zhǎng)度 根據(jù)凹模結(jié)構(gòu)H1=20mm，H3=15mm，凹模高度H2=20mm。 得到?jīng)_孔凸模長(zhǎng)度H=55mm。 根據(jù)國(guó)標(biāo)沖大孔凸模的直徑取6mm，沖小孔凸模取3mm。 2.3.4凸凹模結(jié)構(gòu)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——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(jiǎn)單，材料較薄，而且模具為復(fù)合模。故選擇：直壁式。 （3）凸凹模壁厚校核 查《冷沖模具設(shè)計(jì)》 表4-4知，倒裝復(fù)合模凸凹模最小壁厚（料厚t=mm）； 本設(shè)計(jì)中最小壁厚為兩個(gè)孔間的厚度18.35＞2.7。 所以凸凹模壁厚校核合格，按圖設(shè)計(jì)的凸凹模符合要求。 2.4其它非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì) 2.4.1橡膠墊 為保證橡膠墊不過(guò)早失去彈性而破壞，其允許的最大壓縮兩不得超過(guò)摘要高度的45%，一般取自由高度的35%～45%。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%～15%。 橡膠墊產(chǎn)生的力 式中 F—壓力； A—橡膠墊橫截面積； P—與橡膠墊壓縮量有關(guān)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 15 20 0.26 0.50 0.70 25 30 35 1.03 1.52 2.10 取 A=169105-88.5724.74=15554mm。 取壓縮量為15%，預(yù)壓縮量為10%，工作行程。 所以橡膠墊的自由高度為： ，取40mm。 2.4.2推件塊 推件塊根據(jù)凹模內(nèi)型尺寸確定，材料為45鋼，結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-7 圖2-7推件塊結(jié)構(gòu) 2.4.3卸料板 采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。卸料板與凸凹模之間的間隙?。?.1-0.5）t=0.5mm，材料為45 鋼，國(guó)標(biāo)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(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過(guò)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(shí)凸模壓壞模座，同時(shí)調(diào)整模具的閉合高度，通過(guò)墊板的選擇更為方便的選取模架和壓力機(jī)。本套模具墊板采用45號(hào)鋼，其外形尺寸與凹模周界相同，厚度為10mm。 2.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 2.5.1送料定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）導(dǎo)料銷 采用伸縮式導(dǎo)料銷縱向定位，安裝在橡膠墊和活動(dòng)卸料板之間。工作時(shí)可隨凹模下行而壓入孔內(nèi)，工作很方便。由國(guó)標(biāo)選擇2866.7-81，材料為45鋼，取d=3mm。 （2）擋料銷 由國(guó)標(biāo)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(jù)國(guó)標(biāo)選擇M1075 ，GB2867.5-81，材料為45鋼。 2.5.3推桿 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 845，GB2867.3-81，材料為45鋼。 2.5.4推板 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇GB2867.4-81，材料為45鋼，結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-9： 圖2-9推板 2.5.5模架的選擇 根據(jù)凹模板的尺寸，模座采用標(biāo)準(zhǔn)的中間導(dǎo)柱模架，材料采用HT200。 標(biāo)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(dǎo)套259538(289538) GB2861.6—81 導(dǎo)柱25160（28160） GB2861.1—81 2.5.6緊固螺釘 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇三種緊固螺釘分別是： 內(nèi)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(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇圓柱銷釘為GB119.1-2000，三種銷釘?shù)某叽绶謩e為： 1090mm，1060mm，1060mm。 2.5.8模柄 中小型模具都是通過(guò)模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的。對(duì)于大型模具可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。本次沖裁為小型模具，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jī)選擇完畢所確定模柄孔的尺寸而定）。 2.6壓力機(jī)與模具總體結(jié)構(gòu) 2.6.1壓力機(jī)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(zhǎng)度，L=55mm； H——凸凹模厚度，H=80mm； h2——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。 選擇壓力機(jī)J23-25 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。 壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸370560，一般工作臺(tái)面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸50～70mm，所以選擇壓力機(jī)J23-25合格。 2.6.2模具總體結(jié)構(gòu) 沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積累到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)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(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。 經(jīng)分析，此工件有三個(gè)孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外，此工件無(wú)較高的平直度要求，工件精度要求也較低，所以從操作方便、模具制造簡(jiǎn)單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模如圖2-10所示： 圖2-10落料沖孔復(fù)合模具整體結(jié)構(gòu) 第三章 彎曲工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 制件的工藝性分析及工藝計(jì)算 3.1.1制件的工藝性分析 本產(chǎn)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(guò)大，材料在彎曲時(shí)會(huì)有明顯的拉長(zhǎng)現(xiàn)象，零件托幕后，其外角形狀不準(zhǔn)，豎邊會(huì)有明顯的變薄現(xiàn)象。如果使用兩次彎曲成型，需要有兩套模具來(lái)成型，這樣及麻煩又不經(jīng)濟(jì)。綜合考慮選擇一次成型分布彎曲復(fù)合模具。 3.1.2彎曲力計(jì)算 由《冷沖模設(shè)計(jì)》U形件的自由彎曲力： 式中 K——是安全系數(shù)，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(nèi)彎曲半徑（mm）； ——是材料的強(qiáng)度極限（MPa）。 經(jīng)計(jì)算=2.28KN，頂件力和卸料力近似等于自由彎曲力的30%--80%。故=1.14KN。 3.2彎曲模工作部分尺寸的計(jì)算及結(jié)構(gòu)的確定 3.2.1彎曲模的圓角半徑 因?yàn)閺澢霃絩/t=3較小，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)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(duì)于U形彎曲件，凸模和凹模之間的間隙值對(duì)彎曲件回彈、表面質(zhì)量和彎曲力均有很大影響。由《冷沖模設(shè)計(jì)》凸模和凹模單邊間隙Z： 式中 t——材料厚度基本尺寸； ——材料厚度的上偏差； c——間隙系數(shù)。 由《冷沖模設(shè)計(jì)》可查的c為0.05，經(jīng)計(jì)算的Z=1.15mm。 3.2.3彎曲凸模和凹模寬度的計(jì)算 由于本工件標(biāo)注的是外形尺寸則模具以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上。由于彎曲模設(shè)計(jì)成如圖3-1所示，故計(jì)算如下四個(gè)尺寸： 圖3-1彎曲模工作部分結(jié)構(gòu) 根據(jù)《冷沖模設(shè)計(jì)》關(guān)于凸、凹模寬度尺寸的計(jì)算公式： 式中 ——彎曲件寬度的最大尺寸； ——凸模寬度； ——凹模寬度； ——彎曲件寬度的尺寸公差； ——凸模凹模的制造偏差。 其中=0.21，凸模凹模的制造公差等級(jí)選IT9級(jí)。 凸模和凸凹模配合部分： 凹模和凸凹模配合部分： 3.3凸模、凹模和凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1凸模結(jié)構(gòu) 根據(jù)前面彎曲模工作部分的結(jié)構(gòu)選擇，凸模整體結(jié)構(gòu)如圖3-2所示 圖3-2彎曲凸模 3.3.2彎曲凸凹模結(jié)構(gòu) 根據(jù)前面彎曲模工作部分的結(jié)構(gòu)選擇，凸凹模整體結(jié)構(gòu)如圖3-3所示 圖3-3彎曲凸凹模 3.3.3彎曲凹模結(jié)構(gòu) 根據(jù)前面彎曲模工作部分的結(jié)構(gòu)選擇，凹模整體結(jié)構(gòu)如圖3-4所示 圖3-4彎曲凹模 3.4其它非標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì) 3.4.1定位板 定位板用來(lái)固定毛坯件的位置，由工件的厚度確定定位板厚度取4mm，內(nèi)形尺寸長(zhǎng)寬分別取89mm、25mm，外形尺寸與凹模相同。定位板采用45鋼，結(jié)構(gòu)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(shí)壓壞模座，同時(shí)調(diào)整模具的閉合高度，通過(guò)墊板的選擇更為方便的選取模架和壓力機(jī)。本套模具墊板采用45號(hào)鋼，其外形尺寸與凹模周界相同，厚度為10mm。結(jié)構(gòu)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(gè)孔為頂桿桿孔，四角為螺紋孔，其余為圓柱銷孔。 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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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?yàn)橹挥靡粋€(gè)彈簧，故，其中 為彈簧所承受的負(fù)荷，最后根據(jù)負(fù)荷和總變形量從標(biāo)準(zhǔn)間里選擇適合的彈簧型號(hào)。其中,總變形量為40mm。 綜上選擇彈簧為GB1355-1993,85285mm。 3.5.2頂桿 根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇 890，GB2867.3-81，材料為45鋼。 3.5.3打料桿 根據(jù)國(guó)標(biāo)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(lái)防止模柄轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)國(guó)標(biāo)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(jù)國(guó)標(biāo)選擇M1080 ，GB2867.5-81，材料為45鋼。 3.5.6緊固螺釘 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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GB65-2000 M412 3.5.7模架 根據(jù)凹模板的尺寸，模座采用標(biāo)準(zhǔn)的中間導(dǎo)柱模架，材料采用HT200。 標(biāo)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(dǎo)套258533(288533) GB2861.6—81 導(dǎo)柱25150（28150） GB2861.1—81 3.5.8模柄 中小型模具都是通過(guò)模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的。對(duì)于大型模具可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。本次沖裁為小型模具，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jī)選擇完畢所確定模柄孔的尺寸而定）。 3.6壓力機(jī)與模具總體結(jié)構(gòu) 3.6.1壓力機(jī)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(zhǎng)度，L=70mm； H——凸凹模厚度，H=75mm； h2——凸凹模進(jìn)入凹模的深度，h2=54mm。 選擇壓力機(jī)J23-16 公稱壓力160KN大于沖裁力； 最大閉合高度220mm； 最小閉合高度165mm； 所以。 壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸300450，一般工作臺(tái)面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸50～70mm，所以選擇壓力機(jī)J23-16合格。 3.6.2模具總體結(jié)構(gòu) 彎曲模具整體結(jié)構(gòu)如圖3-9。 圖3-9彎曲模具整體結(jié)構(gòu) 結(jié) 論 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為儀表盤固定支架A沖壓模具設(shè)計(jì)，該零件形狀簡(jiǎn)單。該工件需落料、沖孔和彎曲三個(gè)工序來(lái)完成。對(duì)零件進(jìn)行工藝分析之后，列出了幾種沖壓工藝方案，進(jìn)行利弊分析之后，決定先用落料沖孔復(fù)合模具來(lái)完成落料、沖孔的工序，然后再用彎曲模具進(jìn)行彎曲工序的工藝方案。設(shè)計(jì)期間完成的任務(wù)有以下幾項(xiàng)： （1）設(shè)計(jì)出了落料沖孔復(fù)合模具的結(jié)構(gòu)以及該模具的各零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸； （2）利用CAD軟件畫出了落料沖孔復(fù)合模的裝配圖以及該模具的工作零件的零件圖； （3）設(shè)計(jì)出了彎曲模具的結(jié)構(gòu)以及該模具各零件的結(jié)構(gòu)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(xiàn) [1] 李碩本.沖壓工藝?yán)碚撆c新技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.11 . [2] 肖景榮、姜奎華等編著《沖壓工藝學(xué)》機(jī)械工業(yè)出版社，1999 . [3] 李大鑫，張秀錦.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)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(shì)[J].模具工業(yè)，2005（7） . [5] 杜繼濤，甘屹.支架精密多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè)，2005（9）. [6] 姜奎華主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5 . [7] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6 . [8] 鄭家賢遍著.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [9] Yazheng Liu, jinghong Sun, 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(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[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 technology，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(cè)量技術(shù)（第二版）[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2005. [14]丁松聚.冷沖模設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. [15]鄭家賢.沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. [16]張順心.工程圖學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [17]姜銀方，袁定國(guó).沖壓模具工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)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(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—李永艷老師，她對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)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(dǎo)過(guò)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(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)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(xué)和朋友，在我寫論文的過(guò)程中給予我了很多建議，還在論文的撰寫和排版過(guò)程中提供熱情的幫助。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！ 26