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南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 作 者 高小敏 學(xué) 號(hào) 088811202049 學(xué)院 系 部 機(jī)械與電子工程系 專 業(yè) 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì) 題 目 固定夾的復(fù)合模設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者 何玉林 講師 評(píng)閱者 2013 年 4 月 南 京 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 中文摘要 固定夾的復(fù)合模設(shè)計(jì) 本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工 作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高了我的獨(dú)立工作能力 本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)固定夾的復(fù)合模 設(shè)計(jì)的工藝性分析 確定了正確的工藝方案 從而對(duì)模具設(shè)計(jì)方案 以及沖壓設(shè)備 作出了分析與選擇 通過(guò)分析決定采用復(fù)合模形式 然后參考其他模具結(jié)構(gòu)以及查 手冊(cè)和計(jì)算設(shè)計(jì) 當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后 對(duì)模具的裝配方案 對(duì)主要零件的設(shè)計(jì) 和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析 在設(shè)計(jì)過(guò)程中除了設(shè)計(jì)說(shuō)明書外 還包括模具 的裝配圖 非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖 工件的加工工藝卡片 工藝規(guī)程卡片 非標(biāo)準(zhǔn)零 件的加工工藝過(guò)程卡片 關(guān)鍵詞 冷沖壓 復(fù)合模 設(shè)計(jì) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 II 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 外文摘要 Title Design of compound die for fixing clamp Abstract The application of the professional practical training courses theory and practical knowledge of a cold stamping die design work to develop and improve my ability to work independently This design through the analysis process of the compound die design of the retaining clip correct technology scheme was determined Thus the mold design and stamping equipment has made the analysis and choice Through the analysis of decision with compound die form then the reference other mold structure and manual search and design calculation When all of the parameter calculation is finished the mold assembly program the main parts of the design and assembly requirements of the technical requirements are analyzed In the design process in addition to the design specifications but also including the mold assembly drawing non standard parts drawings the workpiece card processing technology process cards process cards non standard parts Keywords Cold stamping compound die Design 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 III 目 錄 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 中文摘要 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 外文摘要 II 目 錄 III 前 言 1 第一章 緒 論 2 1 1 沖壓模具的現(xiàn)狀 2 1 1 1 模具工業(yè)現(xiàn)狀 2 1 1 2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 3 1 1 3 模具工業(yè)配套材料 標(biāo)準(zhǔn)間結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 4 1 1 4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 5 1 2 模具的發(fā)展趨勢(shì) 5 1 2 1 模具 CAD CAE CAM 的發(fā)展方向 5 1 2 2 模具檢測(cè) 加工設(shè)備向精密 高效和多功能方向發(fā)展 6 1 2 3 模具工業(yè)新工藝 新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同 7 1 3 冷沖壓模具分類與特點(diǎn) 7 第二章 零件的工藝分析和工藝方案的確定 9 2 1 沖壓彎曲件的工藝分析 9 2 2 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 10 2 3 零件的工藝分析 10 2 3 1 計(jì)算毛坯尺寸 10 2 4 排樣 計(jì)算條料寬度及步距的確定 13 2 4 1 搭邊值的確定 13 2 4 2 條料寬度的確定 14 2 4 3 導(dǎo)板間間距的確定 15 2 4 4 排樣 15 2 4 5 材料利用率的計(jì)算 16 第三章 沖裁力的計(jì)算 18 3 1 計(jì)算沖裁力的公式 18 3 2 總沖裁力 卸料力 推料力 頂件力 彎曲力和總沖壓力 18 3 2 1 總沖裁力 18 3 2 2 卸料力 Fx 的計(jì)算 19 3 2 3 推料力 Ft 的計(jì)算 20 3 2 4 頂件力 Fd 的計(jì)算 20 3 2 5 彎曲力 FC 的計(jì)算 20 3 2 6 總的沖壓力的計(jì)算 21 第四章 模具壓力中心與計(jì)算 22 第五章 沖裁模間隙的確定 23 第六章 刃口尺寸的計(jì)算 25 6 1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 25 6 2 刃口尺寸的計(jì)算 25 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 IV 6 3 計(jì)算凸 凹模刃口的尺寸 26 6 4 沖裁刃口高度 28 6 5 彎曲部分刃口尺寸的計(jì)算 29 6 5 1 最小相對(duì)彎曲半徑 rmin t 29 6 5 2 彎曲部分工作尺寸的計(jì)算 29 第七章 主要零部件的設(shè)計(jì) 33 7 1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 7 1 1 凹模的設(shè)計(jì) 33 7 1 2 凸凹模的設(shè)計(jì) 35 7 1 3 外形凸模的設(shè)計(jì) 35 7 1 4 內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì) 35 7 1 5 彎曲凸模的設(shè)計(jì) 36 7 2 卸料部分的設(shè)計(jì) 36 7 2 1 卸料板的設(shè)計(jì) 36 7 2 2 卸料彈簧的設(shè)計(jì) 36 7 3 定位零件的設(shè)計(jì) 38 7 4 模架及其它零件的設(shè)計(jì) 39 7 4 1 上下模座 39 7 4 2 模柄 39 7 4 3 模具的閉合高度 40 第八章 模具總裝圖 41 第九章 壓力機(jī)的選擇 42 結(jié) 論 43 參考文獻(xiàn) 44 致 謝 45 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 1 前 言 改革開放以來(lái) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量的不斷增加 更 新?lián)Q代的不斷加快 在現(xiàn)代制造業(yè)中 企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種 小批量和多 樣式的方向發(fā)展 加快換型 采用柔性化加工 以適應(yīng)不同用戶的需要 另一方面 朝著大批量 高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展 以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模來(lái)創(chuàng)造更多效 益 生產(chǎn)上采取專用設(shè)備生產(chǎn)的方式 模具 做為高效率的生產(chǎn)工具的一種 是工 業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備 采用模具生產(chǎn)制品和零件 具有生產(chǎn)效 率高 可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn) 節(jié)約原材料 實(shí)現(xiàn)無(wú)切屑加工 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 具有良好的互換性 操作簡(jiǎn)單 對(duì)操作人員沒有很高的技術(shù)要求 利用模具批量生 產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低 所加工出的零件與制件可以一次成形 不需進(jìn)行再加工 能 制造出其它加工工藝方法難以加工 形狀比較復(fù)雜的零件制品 容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化的特點(diǎn) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 2 第一章 緒 論 1 1 沖壓模具的現(xiàn)狀 1 1 1 模具工業(yè)現(xiàn)狀 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)能力分散在各部門主要產(chǎn)品廠內(nèi)的工模具車間 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)整和加速國(guó)產(chǎn)化的繁重 任務(wù) 改革開放 20 多年來(lái) 我國(guó) 除港臺(tái)地區(qū)外 下同 的模具工業(yè)獲得了飛速的 發(fā)展 設(shè)計(jì) 制造加工能力和水平 產(chǎn)品檔次都有了很大的提高 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 全國(guó)現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠 產(chǎn)品廠配套的模具車間 分廠 近 17000 家 約 60 萬(wàn) 從業(yè)人員 年模具總產(chǎn)值達(dá) 200 億元人民幣 但是 我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿 足需求量的 60 左右 還不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 目前 國(guó)內(nèi)需要的大型 精密 復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的模具還主要依靠進(jìn)口 據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì) 1997 年進(jìn)口模具價(jià)值 6 3 億美元 這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具 1997 年出口模具僅為 7800 萬(wàn)美元 1997 年中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)下屬的 209 家骨干企業(yè) 含產(chǎn)品廠的模具車間 的統(tǒng)計(jì) 資料表明 其模具總產(chǎn)值 13 7 億元人民幣 進(jìn)口模具大約為 336 萬(wàn)美元 目前我國(guó) 模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力 是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持 續(xù)發(fā)展的瓶頸 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 3 按照中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分 我國(guó)模具基本分為 10 大類 其中 沖壓模和 塑料成型模兩大類占主要部分 按產(chǎn)值計(jì)算 目前我國(guó)沖壓模占 50 左右 塑料成 形模約占 20 拉絲模 工具 約占 10 而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家和地區(qū)的塑料 成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的 40 以上 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 我國(guó)的塑料成形模具設(shè)計(jì) 制作技術(shù)起步較晚 整體水平還較低 目前單型腔 簡(jiǎn)單型腔的模具達(dá) 70 以上 仍占主導(dǎo)地位 一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模 多 色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造 模具平均壽命約為 80 萬(wàn)次左右 主要差距 是模具零件變形大 溢邊毛刺大 表面質(zhì)量差 模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重 模具排 氣不暢和型腔易損等 注射模精度已達(dá)到 5um 以下 最高壽命已突破 2000 萬(wàn)次 型腔數(shù)量已超過(guò) 100 腔 達(dá)到了 80 年代中期至 90 年代初期的國(guó)際先進(jìn)水平 1 1 2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國(guó)模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊 懸殊較大 從總體上來(lái)講 與發(fā)達(dá)工業(yè) 國(guó)家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比 還有較大的差距 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 車間的模 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 4 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 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 1 1 3 模具工業(yè)配套材料 標(biāo)準(zhǔn)間結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 近 10 多年來(lái) 特別是 八五 以來(lái) 國(guó)家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究 所 大專院校和鋼鐵企業(yè) 研究和開發(fā)模具專用系列鋼種 模具專用硬質(zhì)合金及其 他模具加工的專用工具 輔助材料等 并有所推廣 但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定 缺 乏必要的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù) 規(guī)格品種較少 大型模具和特種模具所需的鋼材及 規(guī)格還有缺口 在鋼材供應(yīng)上 解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾 尚未得到有效的解決 另外 國(guó)外模具鋼材近年來(lái)相繼在國(guó)內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點(diǎn) 但 因渠道不暢 技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價(jià)格偏高 外匯結(jié)算制度等因素的影響 目前推 廣應(yīng)用不多 模具加工的輔助材料和專用技術(shù)近年來(lái)雖有所推廣應(yīng)用 但未形成成 熟的生產(chǎn)技術(shù) 大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段 如模具表面涂層技術(shù) 模具表面熱處 理技術(shù) 模具導(dǎo)向副潤(rùn)滑技術(shù) 模具型腔傳感技術(shù)及潤(rùn)滑技術(shù) 模具去應(yīng)力技術(shù) 模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力 走向商品化 一些關(guān)鍵 重要的技 術(shù)也還缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù) 我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn) 80 年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn) 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn) 件的使用覆蓋面約占 20 從市場(chǎng)上能配到的也只有約 30 個(gè)品種 且僅限于中小 規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn)凸凹模 熱流道元件等剛剛開始供應(yīng) 模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢 精度和質(zhì)量也較差 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 5 1 1 4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國(guó)的模具工業(yè)相對(duì)較落后 至今仍不能稱其為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè) 我國(guó)目前的 模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類 專業(yè)模具廠 專業(yè)生產(chǎn)外供模具 產(chǎn)品廠的模具分 廠或車間 以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù) 三資企業(yè)的模具分廠 其組織 模式與專業(yè)模具廠相類似 以小而專為主 鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè) 與專業(yè)模具廠相類似 其中以第一類數(shù)量最多 模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的 70 以上 我國(guó)的模具行業(yè)管理體 制分散 目前有 19 個(gè)大行業(yè)部門制造和使用模具 沒有統(tǒng)一管理的部門 僅靠中 國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)籌規(guī)劃 集中攻關(guān) 跨行業(yè) 跨部門管理困難很多 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 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 之類不正?，F(xiàn)象存在 極大地挫傷了模 具企業(yè) 包括模具車間和分廠 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) 1 2 1 模具 CAD CAE CAM 的發(fā)展方向 1 模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全 同時(shí)各功能模塊采用同 一數(shù)據(jù)模型 以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享 從而支持模具設(shè)計(jì) 制造 裝配 檢 驗(yàn) 測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程 達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的 如英國(guó) Delcam 公司的 系列化軟件就包括了曲面 實(shí)體幾何造型 復(fù)雜形體工程制圖 工業(yè)設(shè)計(jì)高級(jí)渲染 塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng) 復(fù)雜形體 CAM 藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng) 逆向工程 系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測(cè)量系統(tǒng)等 集成化程度較高的軟件還包括 Pro ENGINEER UG 和 CATIA 等 國(guó)內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析 系統(tǒng)和沖裁模 CAD CAM 系統(tǒng) 北京北航海爾軟件有限公司的 CAXA 系列軟件 吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模 CAD CAE CAM 系統(tǒng)等 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 6 2 模具設(shè)計(jì) 分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求 模具 設(shè)計(jì) 分析 制造的三維化 無(wú)紙化要求新一代模具軟件以立體的 直觀的感覺來(lái) 設(shè)計(jì)模具 所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的 CAE 分析 模具可 制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工 成形過(guò)程模擬及信息的管理與共享 如 Pro ENGINEER UG 和 CATIA 等軟件具備參數(shù)化 基于特征 全相關(guān)等特點(diǎn) 從 而使模具并行工程成為可能 另外 Cimatran 公司的 Moldexpert Delcam 公司的 Ps mold 及日立造船的 Space E mold 均是 3D 專業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件 可進(jìn)行交互式 3D 型腔 型芯設(shè)計(jì) 模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 澳大利亞 Moldflow 公司的三維真 實(shí)感流動(dòng)模擬軟件 MoldflowAdvisers 已經(jīng)受到用戶廣泛的好評(píng)和應(yīng)用 國(guó)內(nèi)有華中 理工大學(xué)研制的同類軟件 HSC3D4 5F 及鄭州工業(yè)大學(xué)的 Z mold 軟件 面向制造 基于知識(shí)的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一 如 Cimatron 公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面 生成與 制品相對(duì)應(yīng)的型芯和型腔 實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān) 自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供 NC 加工的鉆孔表格 并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定 加工結(jié)果校驗(yàn)等 3 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì) 隨著模具在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng) 合作 生產(chǎn)和管理等方面的全球化 國(guó)際化 以及計(jì)算 機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì) 敏捷制造技術(shù)既有 必要 也有可能 美國(guó)在其 21 世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略 中指出 到 2006 年要實(shí)現(xiàn)汽 車工業(yè)敏捷生產(chǎn) 虛擬工程方案 使汽車開發(fā)周期從 40 個(gè)月縮短到 4 個(gè)月 1 2 2 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 精密 復(fù)雜 大型模具的發(fā)展 對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來(lái)越高 現(xiàn)在精密模具的 精度已達(dá) 2 3 m 目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的有意大利 美國(guó) 日本等國(guó)的高精度 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 并具有數(shù)字化掃描功能 如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn) 3250mm 3250mm 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀 率先在國(guó)內(nèi)采用數(shù) 碼攝影 光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段 從而實(shí)現(xiàn)了從測(cè)量實(shí)物 建立數(shù) 學(xué)模型 輸出工程圖紙 模具制造全過(guò)程 成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用 這方面的設(shè)備還包括 英國(guó)雷尼紹公司第二代高速掃描儀 CYCLON SERIES2 可實(shí) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 7 現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) 激光掃描精度為 0 05mm 接觸式測(cè)頭掃描精 度達(dá) 0 02mm 另外德國(guó) GOM 公司的 ATOS 便攜式掃描儀 日本羅蘭公司的 PIX 30 PIX 4 臺(tái)式掃描儀和英國(guó)泰勒 霍普森公司的 TALYSCAN150 多傳感三維掃描 儀分別具有高速化 廉價(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn) 2 數(shù)控電火花加工機(jī)床 日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的 AQ325L AQ550LLS WEDM 具有驅(qū) 動(dòng)反應(yīng)快 傳動(dòng)及定位精度高 熱變形小等優(yōu)點(diǎn) 瑞士夏米爾公司的 NCEDM 具有 P E3 自適應(yīng)控制 PCE 能量控制及自動(dòng)編程專家系統(tǒng) 另外有些 EDM 還采用了混 粉加工工藝 微精加工脈沖電源及模糊控制 FC 等技術(shù) 3 高速銑削機(jī)床 HSM 銑削加工是型腔模具加工的重要手段 而高速銑削具有工件溫升低 切削力小 加工平穩(wěn) 加工質(zhì)量好 加工效率高 為普通銑削加工的 5 10 倍 及可加工硬材料 0 4 最小相對(duì)彎曲半徑 rmin t 式中 R 彎曲半徑 mm t 材料厚度 mm 由于相對(duì)彎曲半徑大于 0 5 可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件 應(yīng)該先 求變形區(qū)中性層曲率半徑 mm r0 xt 公式 2 1 式中 r 0 零件的內(nèi)彎曲半徑 t 板料的厚度 x 中性層位移系數(shù) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 11 表 2 1 板料彎曲時(shí)中性層位移系數(shù) x r0 t 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 1 0 1 2 x 0 21 0 22 0 23 0 24 0 25 0 26 0 28 0 3 0 32 0 33 r0 t 1 3 1 5 2 2 5 3 4 5 6 7 8 X 0 34 0 36 0 38 0 39 0 4 0 42 0 44 0 46 0 48 0 5 查表 2 1 x 1 0 3 x2 0 45 根據(jù)公式 2 1 1 r1 x1t 1 0 3 1 2 1 36 mm 2 r2 x2t 6 8 0 45 1 2 7 34 mm 圖 2 2 計(jì)算展開尺寸示意圖 根據(jù)零件圖上得知 圓角半徑較大 R 0 5t 彎曲件毛坯的長(zhǎng)度 公式為 L L直 L圓弧 公式 2 2 式中 L 彎曲件毛坯張開長(zhǎng)度 mm L 直 彎曲件各直線部分的長(zhǎng)度 mm L 圓弧 彎曲件各彎曲部分中性層長(zhǎng)度之和 mm 在圖 2 2 中 A 公式 2 3 2 2BRCA COS P RA RA RC 公式 2 4 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 12 RA 1 0 36 1 36 mm RC 6 8 0 54 7 34 mm B 7 34 0 6 6 74 mm 根據(jù)公式 2 3 A 2 RAC 3614 736 1 mm 8 根據(jù)公式 2 4 COS P RA RA RC 1 36 1 36 7 34 0 156 mm 則 P artCOS0 156 81 2 P 2 81 162 根據(jù)公式 2 2 L直 L 總長(zhǎng) 2A 40 2 8 6 22 8 mm L彎 2 RA P 180 2 RC P 360 2 2 3 14 7 34 81 180 2 3 14 1 36 81 360 2 24 6 mm L L 直 L 圓弧 22 8 24 59 47 4 mm 取 L 48 mm 根據(jù)計(jì)算得 工件的展開尺寸為 50 48 mm 如圖 2 3 所示 圖 2 3 尺寸展開圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 13 2 4 排樣 計(jì)算條料寬度及步距的確定 2 4 1 搭邊值的確定 排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料 稱為搭邊 搭邊的 作用是補(bǔ)償定位誤差 保持條料有一定的剛度 以保證零件質(zhì)量和送料方便 搭邊 過(guò)大 浪費(fèi)材料 搭邊過(guò)小 沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷 不僅會(huì)增大沖件毛刺 有 時(shí)還有拉入凸 凹模間隙中損壞模具刃口 降低模具壽命 或影響送料工作 搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定 表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一 表 2 2 搭邊 a 和 a1 數(shù)值 圓件或類似圓件的工 件 矩形工件邊長(zhǎng) L 50mm 矩形工件邊長(zhǎng) L 50mm 材料厚度 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 0 25 0 25 0 5 0 5 1 0 1 0 1 5 1 5 2 0 2 0 2 5 2 5 3 0 3 0 3 5 3 5 4 0 4 0 5 0 5 0 12 1 0 0 8 0 8 1 0 1 2 1 5 1 8 2 2 2 5 3 0 0 6t 1 2 1 0 1 0 1 3 1 5 1 8 2 2 2 5 3 0 3 5 0 7t 1 2 1 8 1 5 1 2 1 5 2 0 2 2 2 5 2 5 3 5 0 7t 1 5 2 0 1 8 1 5 1 8 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 1 5 2 5 2 2 1 8 1 5 1 8 2 2 2 5 2 8 3 2 4 0 0 8t 1 8 2 6 2 5 2 0 1 8 2 0 2 5 2 8 3 2 3 5 4 5 0 9t 搭邊值是廢料 所以應(yīng)盡量取小 但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模 增加刃口磨 損表 2 2 給出了鋼 W C0 05 0 25 的搭邊值 對(duì)于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù) 鋼 W C0 3 0 45 0 9 鋼 W C0 5 0 65 0 8 硬黃銅 1 1 1 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 14 硬鋁 1 1 2 軟黃銅 純銅 1 2 該制件是矩形工件 根據(jù)尺寸從表 2 2 中查出 兩制件之間的搭邊值 a1 1 2 mm 側(cè)搭邊值 a 1 5 mm 由于該制件的材料是 08 鋼 所以兩制件之間的搭邊值為 a1 1 2 1 1 2 mm 取 a1 1 2 mm 側(cè)搭邊值 a 1 5 1 1 5 mm 取 a 1 5 mm 2 4 2 條料寬度的確定 計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮 有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度 1 無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度 2 有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度 有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度 3 有側(cè)壓裝置的模具 能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn) 條料寬度公式 B0 Dmax 2a 公式 2 3 0 其中條料寬度偏差上偏差為 0 下偏差為 見表 2 3 條料寬度偏差 D 條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a 側(cè)搭邊值 查表 2 3 條料寬度偏差為 0 15 根據(jù)公式 2 3 B0 Dmax 2a 0 50 2 1 5 0 0 20 530 0 20 表 2 3 條料寬度公差 mm 材料厚度 t mm條料寬度 B mm 0 5 0 5 1 1 2 20 0 05 0 08 0 10 20 30 0 08 0 10 0 15 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 15 30 50 0 10 0 15 0 20 2 4 3 導(dǎo)板間間距的確定 導(dǎo)料板間距離公式 A B Z 公式 2 4 Z 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 mm 查表 2 4 得 Z 5mm 根據(jù)公式 2 4 A B Z 53 5 58 mm 表 2 4 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Zmin mm 有 側(cè) 壓 裝 置 條 料 寬 度 B mm材料厚度 t mm 100 以下 100 以上 0 5 0 5 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 8 2 4 4 排樣 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度 排樣方法可以分為有廢料 少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種 根據(jù)制件在條料上的布置形式 排樣有可以分為直排 斜排 對(duì)排 混合排 多排 等多重形式 采用少 無(wú)廢料排樣法 材料利用率高 不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件 而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 降低沖裁力 但是 因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定 位所產(chǎn)生的誤差的影響 所以模具沖裁件的公差等級(jí)較低 同時(shí) 因模具單面受力 單邊切斷時(shí) 不但會(huì)加劇模具的磨損 降低模具的壽命 而且也直接影響到?jīng)_ 裁件的斷面質(zhì)量 由于設(shè)計(jì)的零件是矩形零件 且四個(gè)孔均有位置公差要求 所以采用有費(fèi)料直 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 16 排法 2 4 5 材料利用率的計(jì)算 沖裁零件的面積為 F 長(zhǎng) 寬 50 48 2400 mm 2 毛坯規(guī)格為 500 1000 mm 送料步距為 h D a1 48 1 2 49 2 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為 n11 nF Bh 100 n 為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù) n11 nF Bh 100 1 2400 53 49 2 100 92 04 橫裁時(shí)的條料數(shù)為 n1 1000 B 1000 53 18 87 可沖 18 條 每條件數(shù)為 n2 500 a h 500 1 5 49 2 10 13 可沖 10 件 板料可沖總件數(shù)為 n n1 n2 18 10 180 件 板料利用率為 n12 nF 500 1000 180 2400 500 1000 100 86 4 縱裁時(shí)的條料數(shù)為 n1 500 B 500 53 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 17 9 434 可沖 9 條 每條件數(shù)為 n2 1000 a h 1000 1 5 49 2 20 29 可沖 20 件 板料可沖總件數(shù)為 n n1 n2 9 20 180 件 板料的利用率為 n12 nF 500 1000 180 2400 500 1000 100 86 4 橫裁和縱裁的材料利用率一樣 該零件采用橫裁法 圖 2 4 排樣圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 18 第三章 沖裁力的計(jì)算 3 1 計(jì)算沖裁力的公式 計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī) 設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度 壓力機(jī) 的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力 以適宜沖裁的要求 普通平刃沖裁模 其沖裁力 F p 一般可以按下式計(jì)算 Fp KptL 公式 3 1 式中 材料抗剪強(qiáng)度 見附表 MPa L 沖裁周邊總長(zhǎng) mm t 材料厚度 mm 系數(shù) Kp 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與凹模間隙之波動(dòng) 數(shù)值的變化或 分布不均 潤(rùn)滑情況 材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù) Kp 一般取 1 3 當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度 時(shí) 可以用抗拉強(qiáng)度 b 代替 而取 Kp 1 的近似計(jì)算法計(jì)算 根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出 08 鋼的抗剪強(qiáng)度為 260 360 MPa 取 350 MPa 3 2 總沖裁力 卸料力 推料力 頂件力 彎曲力和總沖壓力 由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式 總的沖裁力包括 F 總沖壓力 Fp 總沖裁力 FQ 卸料力 FQ1 推料力 FQ2 頂件力 FC 彎曲力 根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出 08 鋼的抗剪強(qiáng)度為 260 360 MPa 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 19 3 2 1 總沖裁力 Fp F1 F2 公式 3 2 F1 落料時(shí)的沖裁力 F2 沖孔時(shí)的沖裁力 落料時(shí)的周邊長(zhǎng)度為 L1 2 50 48 196 mm 根據(jù)公式 5 1 F1 KptL 1 1 2 196 350 82 32 KN 沖孔時(shí)的周邊長(zhǎng)度為 L2 4 d 4 3 14 7 87 92 mm F2 KptL 1 1 2 87 92 350 36 93 KN 總沖裁力 Fp F1 F2 82 32 36 93 119 25 KN 表 3 1 卸料力 推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t mm Kx Kt Kd 鋼 0 1 0 1 0 5 0 5 2 5 2 5 6 5 6 5 0 065 0 075 0 045 0 055 0 04 0 05 0 03 0 04 0 02 0 03 0 1 0 063 0 055 0 045 0 025 0 14 0 08 0 06 0 05 0 03 鋁 鋁合金 純銅 黃銅 0 025 0 08 0 02 0 06 0 03 0 07 0 03 0 09 對(duì)于表中的數(shù)據(jù) 厚的材料取小值 薄材料取大值 3 2 2 卸料力 Fx 的計(jì)算 Fx Kx Fp 公式 3 3 Kx 卸料力系數(shù) 查表 3 1 得 K 0 04 0 05 取 K 0 05 根據(jù)公式 3 3 Fx K Fp 0 05 119 25 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 20 6 KN 3 2 3 推料力 Ft 的計(jì)算 Ft KtFp 公式 3 4 Kt 推料力系數(shù) 查表 3 1 得 Kt 0 055 取 Kt 0 055 根據(jù)公式 3 4 Ft KtFp 0 055 119 25 6 56 KN 3 2 4 頂件力 Fd 的計(jì)算 Fd KdFp 公式 3 5 Kd 頂件力系數(shù) 查表 3 1 得 Kd 0 06 取 Kt 0 06 根據(jù)公式 3 5 Fd KdFp 0 06 119 25 7 16 KN 3 2 5 彎曲力 FC 的計(jì)算 影響彎曲力大小的基本因素有變形材料的性能和質(zhì)量 彎曲件的形狀和尺寸 模具結(jié)構(gòu)及凸凹模間隙 彎曲方式等 因此很難用理論的分析法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算 實(shí)際中常用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行慨略計(jì)算 以作為彎曲工藝設(shè)計(jì)和選擇沖壓設(shè)備的理論 形彎曲件的經(jīng)驗(yàn)公式為 Fu 0 7KBt2 b t 公式 3 6 Fu 沖壓行程結(jié)束時(shí)不校正時(shí)的彎曲力 B 彎曲件的寬度 mm t 彎曲件的厚度 mm 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 等于凸模圓角半徑 mm b 彎曲材料的抗拉強(qiáng)度 MPa 查機(jī)械手冊(cè) b 400 MPa K 安全系數(shù) 一般取 1 3 根據(jù)公式 3 6 Fu 0 7KBt2 b t 0 7 1 3 53 1 22 400 6 8 1 2 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 21 3 47 KN 對(duì)于頂件或壓料裝置的彎曲模 頂件力或壓料力可近似取彎曲力的 30 80 F 壓 80 Fu 80 3 47 2 78 KN 彎曲力 FC Fu F 壓 3 47 2 78 6 25 KN 3 2 6 總的沖壓力的計(jì)算 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力 F Fp Fx Ft F d FC F Fp Fx Ft Fd FC 119 25 6 6 56 7 16 6 25 145 22 KN 根據(jù)總的沖壓力 初選壓力機(jī)為 開式雙柱可傾壓力機(jī) J23 20 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 22 第四章 模具壓力中心與計(jì)算 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置 為了確保壓力機(jī)和模具正常工作 應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合 否則 會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn) 生偏心載荷 使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨損 模具導(dǎo)向零件加速磨損 降低了模具 和壓力機(jī)的使用壽命 模具的壓力中心 可安以下原則來(lái)確定 1 對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件 沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心 2 工件形狀 相同且分布對(duì)稱時(shí) 沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合 3 各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩 求出合 力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置 0 0 x 0 y 0 即為所求模具的壓力中心 Xo L1X1 L2X2 LnXn L1 L2 Ln Yo L1Y1 L2Y2 LnYn L1 L2 Ln 由于該零件是一個(gè)矩形圖形 屬于對(duì)稱中心零件 所以該零件的壓力中心在圖 形的幾何中心 O 處 如圖 4 1 所示 圖 4 1 壓力中心 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 23 第五章 沖裁模間隙的確定 設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙 以保證沖裁件的斷面質(zhì)量 尺寸精度滿足 產(chǎn)品的要求 所需沖裁力小 模具壽命高 但分別從質(zhì)量 沖裁力 模具壽命等方 面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值 只是彼此接近 考慮到制造中的偏差 及使用中的磨損 生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙 只要間隙在這 個(gè)范圍內(nèi) 就可以沖出良好的制件 這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 Zmin 最 大值稱為最大合理間隙 Zmax 考慮到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大 故設(shè)計(jì) 與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值 Zmin 沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響 此外 沖裁間隙還影 響模具壽命 卸料力 推件力 沖裁力和沖裁件的尺寸精度 沖裁過(guò)程中 凸模與 被沖的孔之間 凹模與落料件之間均有摩擦 間隙越小 模具作用的壓應(yīng)力越大 摩擦也越嚴(yán)重 而降低了模具的壽命 較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減 小 并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制 雖然提高了模具壽命而 但出現(xiàn) 間隙不均勻 因此 沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù) 由于硬呂與中碳剛的間隙取值是一樣的 所以硬呂材料的間隙值與中碳剛的間 隙取值一樣 根據(jù)實(shí)用間隙表 5 1 查得材料 08 鋼的最小雙面間隙 Zmin 0 126mm 最大雙 面間隙 Zmax 0 180mm 表 5 1 沖裁模初始雙面間隙 08 10 35 09Mn Q235 16Mn 40 50 65Mn材料 厚度 Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于 0 5 極小間隙 0 5 0 6 0 7 0 8 0 040 0 048 0 064 0 072 0 060 0 072 0 092 0 104 0 040 0 048 0 064 0 072 0 060 0 072 0 092 0 104 0 040 0 048 0 064 0 072 0 060 0 072 0 092 0 104 0 040 0 048 0 064 0 064 0 060 0 092 0 092 0 104 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 24 0 9 1 0 1 2 1 5 1 75 2 0 2 1 2 5 2 75 3 0 3 5 4 0 4 5 5 5 6 0 6 5 8 0 0 090 0 100 0 126 0 162 0 220 0 246 0 260 0 360 0 400 0 460 0 540 0 640 0 720 0 940 1 080 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 360 0 380 0 500 0 560 0 640 0 740 0 880 1 000 1 280 1 440 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 680 0 780 0 840 0 940 1 200 0 126 0 140 0 180 0 240 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 0 960 1 100 1 200 1 300 1 680 0 090 0 100 0 132 0 170 0 220 0 260 0 280 0 380 0 420 0 480 0 580 0 680 0 780 0 980 1 140 0 126 0 140 0 180 0 230 0 320 0 380 0 400 0 540 0 600 0 660 0 780 0 920 1 040 1 320 1 500 0 090 0 090 0 126 0 126 注 取 08 號(hào)鋼沖裁皮革 石棉和紙板時(shí) 間隙的 25 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 25 第六章 刃口尺寸的計(jì)算 6 1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度 模具的合理間隙也要 靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證 正確確定模具刃口尺寸及制造公差 是設(shè)計(jì)沖 裁模主要任務(wù)之一 從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn) 1 由于凸 凹模之間存在間隙 使落下的料和沖出的孔都帶有錐度 且落料 件的大端尺寸等于凹模尺寸 沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸 2 在尺量與使用中 落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn) 沖孔孔徑是以小端尺寸為 基準(zhǔn) 3 沖裁時(shí) 凸 凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦 凸模越磨愈小 凹模越磨 愈大 結(jié)果使間隙越來(lái)越大 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則 1 落料件尺寸由凹模尺寸決定 沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定 故設(shè)計(jì)落料 模時(shí) 以凹模為基準(zhǔn) 間隙去在凹模上 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 以凸模尺寸為基準(zhǔn) 間隙 去在凹模上 2 考慮到?jīng)_裁中凸 凹模的磨損 設(shè)計(jì)落料凹模時(shí) 凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸 公差范圍的較小尺寸 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) 凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較 大尺寸 這樣在凸凹麼磨損到一定程度的情況下 仍能沖出合格的制件 凸凹模間 隙則取最小合理間隙值 3 確定沖模刃口制造公差時(shí) 應(yīng)考慮制件的公差要求 如果對(duì)刃口精度要求 過(guò)高 即制造公差過(guò)小 會(huì)使模具制造困能 增加成本 延長(zhǎng)生產(chǎn)周期 如果對(duì) 刃口要求過(guò)低 即制造公差過(guò)大 則生產(chǎn)出來(lái)的制件有可能不合格 會(huì)使模具的壽 命降低 若工件沒有標(biāo)注公差 則對(duì)于非圓形工件按國(guó)家 配合尺寸的公差數(shù)值 IT14 級(jí)處理 沖模則可按 IT11 級(jí)制造 對(duì)于圓形工件可按 IT17 IT9 級(jí)制造模具 沖壓件的尺寸公差應(yīng)按 入體 原則標(biāo)注單項(xiàng)公差 落料件上偏差為零 下偏差為 負(fù) 沖孔件上偏差為正 下偏差為零 6 2 刃口尺寸的計(jì)算 沖裁模凹 凸模刃口尺寸有兩種計(jì)算和標(biāo)注的方法 即分別加工和配作加工兩 種方法 前者主要適用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件 后者主要適用于沖制薄材料 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 26 的沖裁 或沖制復(fù)雜形狀工件的沖裁 或單件生產(chǎn)的沖模 對(duì)于該工件形狀比較簡(jiǎn)單 又是大批量生產(chǎn) 故采用分別加工法加工 設(shè) 計(jì) 時(shí) 需 在 圖 紙 上 分 別 標(biāo) 注 凸 模 和 凹 模 刃 口 尺 寸 及 制 造 公 差 凸 凹 模 分 別 加 工 法 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 凸 凹 模 具 有 互 換 性 制 造 周 期 短 便 于 成 批 制 造 其 缺 點(diǎn) 是 為 了 保 證 初 期 間 隙 在 合 理 范 圍 之 內(nèi) 需 要 采 用 較 小 的 凸 凹 模 具 制 造 公 差 才 能 滿 足 p d Zmax Zmin 所 以 對(duì) 模 具 制 造 的 要 求 較 高 6 3 計(jì)算凸 凹模刃口的尺寸 凸模與凹模采用分別加工的方法計(jì)算落料凸凹模的刃口尺寸 1 落料模 設(shè)工件的尺寸為 根據(jù)設(shè)計(jì)原理 落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 首先確定凹模0 D 尺寸 使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸 將凹模尺寸減 小最小合理間隙值即得到凸模尺寸 其計(jì)算公式如下 公式 6 1 dxd 0ma 公式 6 2 0minmaxin ppZDZDp 式中 D d Dp 落料凹模 凸模尺寸 mm Dmax 落料件的最大極限尺寸 mm 磨損系數(shù) x 工件的公差 mm 凹模 凸模的制造公差 mm d p Zmin 最小合理間隙 mm 2 沖孔模 設(shè)沖孔尺寸為 根據(jù)計(jì)算原則 沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 首先確定凸模尺 0 寸 使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸 將凸模尺寸增大最 小合理間隙值即得到凹模尺寸 其計(jì)算公式如下 公式 6 0minpxdp 3 公式 6 ddZxZpd 0minin0in 4 式中 沖孔凸模 凹模的尺寸 mm pd 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 27 沖孔件孔的最小極限尺寸 mm mind 3 孔心距 孔心距屬于模具刃口磨損后基本不變的尺寸 若工件上沖出孔心距尺寸為 L 或 L 其凹模型孔的孔心距可按下式確定 2 或 公式 6 4 d 8 Ld 5 式中 凹?？仔木喑叽?mm dL 工件孔心距尺寸 mm 為了保證初始間隙不超過(guò) 即 和 選取必須maxZmaxinZdp p d 通過(guò)校核滿足以下條件 公式 6 inaxdp 6 值的確定 有以下方法 查表選取 表為規(guī)則形狀沖裁時(shí) 凸 凹p d 模的制造偏差 按 選取 根據(jù)工 minax4 0Zp minax6 0Zd 件精度按模具制造精度選取 如按 IT6 IT7 級(jí)來(lái)選取 為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸 落料時(shí)偏向最小尺寸 沖孔時(shí)偏向最大尺 寸 x 值在 0 5 1 之間 根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選取 工件精度 IT10 以上 x 1 工件精度 IT11 IT13 x 0 75 工件精度 IT14 x 0 5 一 落料刃口尺寸計(jì)算 工件的尺寸均無(wú)公差要求 安國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) IT14 級(jí)公差要求處理 查公差表得 500 0 62 480 0 62 70 0 36 根據(jù)固定夾的落料零件圖 計(jì)算凸 凹模的刃口尺寸 考慮到零件形狀比較復(fù) 雜 采用分別加工法加工凸 凹模 凹模磨損后其尺寸變化有三種情況 落料時(shí)應(yīng) 以凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求來(lái)配作凸模 沖孔時(shí)應(yīng)以凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求 來(lái)配制凹模 模具的基本尺寸計(jì)算如下 該零件屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔 落料 外形 500 0 62 480 0 62 由落料獲得 34 0 25 和 26 0 2 由沖孔同時(shí)獲得 36 074 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 28 查表 5 1 的 則126 0min Z180 max Z mm 54 8iax 按工件等級(jí)為 IT14 級(jí)確定工件的公差 480 0 62 500 0 62 70 0 36 取 5 0 x 設(shè)凸 凹模分別按 IT6 和 IT7 級(jí)加工制造 則落料模尺寸 根據(jù)公式 6 1 和 6 2 計(jì)算 50 0 0 62 mm dxDd 0ma 025 5 025 694 minmaxin ppZZp mm 016 016 492 694 校核 滿足公差條件 54 51 inax dp 48 0 0 62 mm dxDd 0ma 025 025 97 48 minmaxin ppZZp mm 016 016 72 6947 校核 滿足公差條件 54 451 inax dp 沖孔模尺寸 根據(jù)公式 6 3 和 6 4 計(jì)算 7 0 0 36 mm 0minpxp 09 09 1875 7 ddZxZd minini mm 015 015 3626 187 校核 滿足公差條件 04 49inax dp 孔心距尺寸 根據(jù)公式 6 5 計(jì)算 34 0 25 mm 8 Ld 063 42 034 26 0 2 mm d 5 6 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 29 6 4 沖裁刃口高度 表 6 1 刃口高度 料厚 0 5 0 5 1 1 2 2 4 4 刃口高度 h 6 6 8 8 10 10 12 14 查表 6 1 刃口高度為 h 8 10 mm 取 h 9 mm 6 5 彎曲部分刃口尺寸的計(jì)算 6 5 1 最小相對(duì)彎曲半徑 rmin t 彎曲時(shí)彎曲半徑越小 板料外表面的變形程度越大 若彎曲半徑過(guò)小 則板料 的外表面將超過(guò)材料的變形極限 而出現(xiàn)裂紋或拉裂 在保證彎曲變形區(qū)材料外表 面不發(fā)生裂紋的條件下 彎曲件列表面所能行成的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑 最小彎曲半徑與彎曲件厚度的比值 rmin t 稱為最小相對(duì)彎曲半徑 又稱為最小 彎曲系數(shù) 是衡量彎曲變形的一個(gè)重要指標(biāo) 雖然有的資料給出了按材料伸長(zhǎng)率計(jì)算 rmin t 值的公式 但由于影響板料變形 極限程度的因素很多 一般的理論計(jì)算公式并不實(shí)用 在實(shí)際生產(chǎn)中主要通過(guò)參考 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定 rmin t 值 本零件材料的最小相對(duì)彎曲半徑為 rmin t 0 4 6 5 2 彎曲部分工作尺寸的計(jì)算 1 回彈值 由工藝分析可知 固定夾彎曲回彈影響最大的部分是最大半徑處 r t 8 1 2 6 67 5 此處屬于小圓角 U 形彎曲 故只考慮回彈值 查表得 回彈值為 100 由于回彈值很小 故彎曲凸 凹模均可按制件的基本尺寸標(biāo)注 在試模后稍加 修磨即可 2 模具間隙 彎曲 V 形件時(shí) 不需要在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)確定間隙 對(duì)于 U 形件的彎曲 必須選擇合模具間隙 彎曲 V 形件時(shí) 凸 凹模間隙是用調(diào)整沖床 的閉合高度來(lái)控制的適的間隙 間隙過(guò)小 會(huì)使邊部壁厚變薄 降低模具壽命 間 隙過(guò)大則回彈大 降低制件精度凸 凹模單邊間隙 U 一般可按下式計(jì)算 Z t kt 公式 6 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 論文 30 7 式中 Z 彎曲凸 凹模單邊間隙 mm t 材料的厚度 mm 材料厚度的正偏差 mm 表 6 2 k 間隙系數(shù) 表 6 3 查表得 0 k 0 07 根據(jù)公式 6 7 Z t kt 1 2 0 0 07 1 2 1 2 0 084 1 284 mm 表 6 2 薄鋼板 黃銅板 帶 鋁板厚度公差 材料 薄鋼板 黃銅板 帶 鋁板 08F H62 H68 HP 1 2A11 2A12厚度 B 級(jí)公差 C 級(jí)公差 冷扎帶 冷軋板 最小公差 最大公差 0 2 0 04 0 06 0 03 0 03 0 02 0 04 0 3 0 04 0 06 0 04 0 04 0 02 0 05