卡簧切斷-彎曲復(fù)合模的設(shè)計【電機磁鋼卡簧零件沖壓模具設(shè)計】

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本設(shè)計主要對卡簧沖壓模具進行設(shè)計。結(jié)合公司實際生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的特點，在廠原有的設(shè)計上，對模具進行了改進設(shè)計。本設(shè)計對卡簧加工工藝進行了分析，得出了最佳加工方案，在充分保證零件質(zhì)量與精度的前提下，選擇高生產(chǎn)率的加工工藝，降低生產(chǎn)成本，從而有效地節(jié)約了材料。本設(shè)計中使用計算機軟件進行了輔助設(shè)計，在保證高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使設(shè)計更為便捷。 該卡簧從坯料到完全成形，以前是使用兩套模具：剪料，彎曲，所設(shè)計的兩套模具較為典型，也具有一定的代表性。本設(shè)計的重點與難點是多道工序的結(jié)合以及對凸、凹模刃口尺寸的計算，因為它將直接影響零件的質(zhì)量。 關(guān)鍵詞 沖壓模具；復(fù)合模；輔助設(shè)計；模具結(jié)構(gòu) 目 錄 摘 要 II 第１章、緒論 1 1.1.課題來源和研究意義 1 1.2.國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 3 1.3.本課題研究的主要內(nèi)容 5 1.4.本章小結(jié) 5 第2章、卡簧加工工藝綜合分析 6 2.1.卡簧加工工藝要求 6 2.2.零件圖分析 6 2.3.沖壓件經(jīng)濟性和先進性分析 6 2.4.工藝方案的確定 7 2.5.本章小結(jié) 7 第3章、復(fù)合模的設(shè)計 8 3.1.沖壓件的工藝分析 8 3.1.1.彎曲件回彈值的計算 8 3.2.排樣 9 3.3.計算沖壓力 9 3.3.1.切斷力 9 3.3.2.彎曲力的計算1 9 3.3.3.彎曲力的計算2 10 3.3.4.卸料力 10 3.3.5.頂件力 10 3.4.確定模具壓力中心 11 3.5.計算凸、凹模刃口尺寸 12 3.5.1.切斷凸、凹模刃口計算 12 3.5.3.彎曲工作部分尺寸計算 14 3.6.凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 3.7.模具總體設(shè)計及主要零部件設(shè)計 17 3.7.1.模具總休裝配設(shè)計 17 3.7.2.模柄設(shè)計 19 3.7.3.模架設(shè)計 19 3.7.4.墊板設(shè)計 19 3.7.5.模具的閉合高度 20 3.8.沖壓設(shè)備的選擇 20 3.8.1.公稱壓力的選擇 20 3.8.2.行程次數(shù) 21 3.8.3.滑塊行程（S） 21 3.8.4.模具閉合高度 21 3.8.5.工作臺面尺寸 22 3.8.6.模柄孔尺寸 22 3.9.模具的裝配 23 3.10.本章小結(jié) 24 結(jié) 論 25 設(shè)計心得 26 致 謝 27 參考文獻 28 29 第１章、緒論 1.1.課題來源和研究意義 （1）沖壓的概念 冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，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，是機械制造中的先進加工方法之一。 沖壓模具是一個特殊的，一次性的一類精密工具，通過切割與塑形的方式使金屬成為一個理想的形狀或外形。大多數(shù)模具構(gòu)造有幾個基本組成部分，包括模板，防磨裝置，模套，導(dǎo)向銷，軸襯，墊塊，墊板，螺釘，銷釘，和螺栓。模具還需要沖孔模板，壓力和沖壓成型板，以及可用來保護它們---轉(zhuǎn)子，肩螺栓，銜鐵，保持架;和氣體，線圈，或聚氨酯彈簧的工具。 （2）沖壓的優(yōu)點 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、操作簡單容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列有點，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,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機械科學(xué)以及控制、計算機技術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 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化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經(jīng)是沖壓模具生產(chǎn)的發(fā)展方向。 日常生活中人們使用的很多用具是用沖壓方法制造的，例如不銹鋼飯缸，它就是用一塊圓形金屬板料在壓床上利用模具對圓形板料加壓而沖出來的?？梢钥闯?，冷沖壓是一種在常溫（冷態(tài)）下利用沖模在壓床上對各種金屬（或非金屬）板料施加壓力使其分離或者變形而得到一定形狀零件的金屬壓力加工方法。 近幾十年來，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，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。 本設(shè)計題目由實習(xí)單位提供，經(jīng)系指導(dǎo)老師審核通過的。本設(shè)計題目涉及的主要內(nèi)容是對沖壓模的設(shè)計, 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對模具進行改進設(shè)計，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。 在二十世紀(jì)中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如:“模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀(jì)未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學(xué)的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。 21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應(yīng)市場的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。 現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達200億美元上下。美國的年產(chǎn)值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。而技術(shù)含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為11.2億美元,2003年就進口了近13.7億的模具,這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。 1.2.國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 在世界上大多數(shù)國家和地區(qū)，模具及模具工業(yè)早已成為了一個行業(yè)，有專門的行業(yè)組織機構(gòu)指導(dǎo)和推動模具工業(yè)的發(fā)展。比如日本有“型技術(shù)協(xié)會”，臺灣地區(qū)有“臺灣模具工業(yè)同業(yè)公會”，我國有“中國模具工業(yè)協(xié)會”,各省市均有其分會。模具行業(yè)已成為一個大行業(yè)，僅我國的模具企業(yè)已達到了數(shù)萬家之多。 近年來，我國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50多噸的模具，中檔轎車配套的覆蓋件模具和多工位級進模也能生產(chǎn)了。模具精度達到1~2μm，壽命2億次左右。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模、大尺寸（φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當(dāng)高的水平。 我國模具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)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學(xué)院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。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。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(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)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在實踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停≧P）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低和制造難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造。它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法。例如，目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 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,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 1.3.本課題研究的主要內(nèi)容 1.卡簧沖裁工藝方案； 2.卡簧模具總體方案設(shè)計； 3.模具各零件尺寸計算； 4.模具總裝配圖與零件圖繪制。 1.4.本章小結(jié) 本章從國內(nèi)外當(dāng)今模具的發(fā)展?fàn)顩r這個角度介紹了課題的研究意義，在此基礎(chǔ)上提出課題設(shè)計的任務(wù)。 第2章、卡簧加工工藝綜合分析 2.1.卡簧加工工藝要求 卡簧零件圖如圖2-1所示，材料為65Mn，彈簧鋼，直徑為φ2.5mm，已知年產(chǎn)量10萬件，為大批量生產(chǎn)。要求表面無劃痕、孔不允許嚴重變形、沖口無毛刺、彎曲無裂紋。設(shè)計其沖壓模，確定沖壓工藝方案。（65Mn材質(zhì)的屈服強度是400MPa，抗拉強度約是750MPa，抗剪強度約是600MPa，具有良好的塑性，其沖裁、成形加工性較好。） 圖2-1 卡簧零件圖 2.2.零件圖分析 該件為彎曲零件，尺寸精度要求不高，由沖裁和彎曲即可成形。沖壓難點在于多道工序在一副模具里實現(xiàn)，即采用復(fù)合沖壓的方法，同時要保證產(chǎn)品不能變形。同時為模具收力均勻，這樣既能提高生產(chǎn)效率，有能使模具穩(wěn)定，沿長模具壽命。 2.3.沖壓件經(jīng)濟性和先進性分析 沖壓是該件最好的加工方法。由于批量較大，為提高生產(chǎn)率，宜采用復(fù)雜一點的組合工序。 2.4.工藝方案的確定 方案一：首先整體落料，再彎曲； 方案二：先彎曲，再落料； 方案三：切斷彎曲復(fù)合模； 上述三方案的綜合比較見下表： 表2-2 沖壓工藝方案比較表 項　目 方案一，二 方案三 模具數(shù)量 二套 一套 制件質(zhì)量 有回彈，可控制 形狀尺寸精度較好，有回彈，可控制 生產(chǎn)率 較低 較高 模具壽命 結(jié)構(gòu)簡單，壽命不長 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)效率高，比較合理 根據(jù)上表比較，選定方案三。由于沖壓件彎曲尺寸精度均為IT14，方案三回彈可控制，對其影響不大。同時，采用這樣的方案，在提高生產(chǎn)率的同時也很好地保證外形尺寸精度。 2.5.本章小結(jié) 本章分析了卡簧整體加工工藝性，對其工藝性進行審查，并對沖壓件進行了經(jīng)濟性與先進性分析，最后確定工藝方案。 第3章、復(fù)合模的設(shè)計 3.1.沖壓件的工藝分析 該產(chǎn)品切斷，彎曲等工序結(jié)合，結(jié)構(gòu)較為簡單，整個形狀由直線與圓弧組成。由零件圖可知，該件的經(jīng)濟精度為IT14，符合沖裁精度要求，精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，一次沖壓成形。其尺寸要求、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。 材料為65Mn。該工件的彎曲內(nèi)圓角半徑為3mm，大于最小彎曲半徑rmin=0.4t=0.4×2.5=1.5mm,故該工件形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求，可以采用彎曲工序加工。 3.1.1.彎曲件回彈值的計算 （1）時屬于小變形程度，而時屬于大變形程度。 此零件的r/t=3/2.5=1.2，屬于大變形程度，圓角半徑回彈小，不必計算，只計算凸模角度。 因為，由文獻[3，表5-1]得到：Δα=0.3 計算凸模的中心角： α1=α-2Δα=45-2×0.3=44.4 其中 α1--凸模的圓角部分的中心角，（）； α--工件的中心角，（）。 （2）工件回彈問題的解決：當(dāng)工件精度要求不高或校正彎曲時，生產(chǎn)中常采取調(diào)整凸、凹模間隙的方法解決工件回彈問題。 3.2.排樣 根據(jù)產(chǎn)品中性層計算展開尺寸，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，計算結(jié)果得，展開長度為99.01，設(shè)計中取整數(shù)99，在后期設(shè)計模具時，此尺寸需要調(diào)試，展開圖如下： 由文獻[3，表3-13]可知：切斷彎曲模是無廢料沖壓。工件間搭邊值為0，所以一個進距的材料利用率為：100% 3.3.計算沖壓力 3.3.1.切斷力 P1=nLt=12.52.5600=3750N=3.75KN （3-1） 3.3.2.彎曲力的計算1 彎曲力 P2=cLt=0.82.52.5750=3750N=3.75KN (3-2) 式中 P—彎曲力 c--系數(shù)，取0.5-0.8 L--彎曲件長度（mm） t--板料厚度（mm） --材料抗拉強度（MPa） 3.3.3.彎曲力的計算2 彎曲力 P3=cLt=0.82.52.5750=3750N=3.75KN (3-3) 式中 P—彎曲力 c--系數(shù)，取0.5-0.8 L--彎曲件長度（mm） t--板料厚度（mm） --材料抗拉強度（MPa） 3.3.4.卸料力 Pr=KrP1 （3-4） 由文獻[3，表3-11]：取Kr＝0..04,故 Pr＝0.04×（3.75+3.75+3.75） ＝0.04×11.25=0.45KN （3-05） 3.3.5.頂件力 由文獻[3，表3-11]，取Kp＝0.045，故 Pt＝Kp=0.045×（3.75+3.75+3.75） =0.045×11.25=0.51KN （3-06） 沖壓力 P0＝P1＋P2＋P3＋Pr＋Pt ＝11.25+0.45+0.51=12.21KN (3-07） 初步選擇400KN沖床。 3.4.確定模具壓力中心 圖3-2 沖裁力分析圖 以中間圓圓心為原點，建立如上圖3－2所示坐標(biāo)系XOY。 采用解析法求壓力中心，求YG，XG F1——切斷力 F1= Ltσb ，得F1=3.75KN F2——彎曲力 F2= cLt 得F2=3.75KN F3——彎曲力 F3= cLt 得F3=3.75KN Y1——F1到X軸的力臂 Y1=0 X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=44 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=0 X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=15 Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0 X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=-15 根據(jù)合力距定理： YG=（Y1F1+ Y2F2+ Y3F3）/（F1+ F2+ F3） XG=（X1F1+ X2F2+ X3F3）/（F1+ F2+ F3） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=14.66 在不影響沖裁精度與安全生產(chǎn)的前提下，本設(shè)計直接用沖壓件中心來當(dāng)做模具壓力中心，方便設(shè)計。 3.5.計算凸、凹模刃口尺寸 3.5.1.切斷凸、凹模刃口計算 凸、凹模刃口尺寸計算原則 設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。 沖裁間隙對尺寸精度的影響： 間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。 通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當(dāng)對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選取：零件精度IT10以上X=1; 零件精度IT11- IT13X=0.75; 零件精度IT14X=0.5 。 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級選??；對于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選取；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標(biāo)注公差，則可按IT14級取值。 零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。 對外輪廓的落料，由于形狀簡單，故采用單獨的加工方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時，凹模磨損后，刃口尺寸有的增大，有的減小。 所以單邊凹模尺寸為44，凸模減去沖裁間隙Z，即44-0.1=43.9 （3-08） 3.5.3.彎曲工作部分尺寸計算 （1）凸模圓角半徑 由于此件圓角半徑（r=3mm）較小，相對產(chǎn)品的直徑2.5，凸模圓角半徑可取R=3， （2）凹模圓角半徑 凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。此工件單邊彎曲，屬于不對稱件，凹模圓角半徑應(yīng)取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取。本設(shè)計中取1.0t=R1.5，同時工件屬于對稱件，產(chǎn)品彎曲時模具兩邊受力均勻，所以模具設(shè)計時比較合理。 （3）凹模工作部分深度的設(shè)計計算 凹模工作部分的深度將決定板料的進模深度，同時也影響到彎曲件直邊的平直度，對工件的尺寸精度造成一定的影響。一般情況下，凹模工作部分深度可查相關(guān)設(shè)計資料即能滿足彎曲件的要求。此彎曲直邊高度為自然尺寸，經(jīng)過計算大概在3.5-4.5毫米之間，板厚為2.5mm, 由文獻[3，表5-10]得凹模工作部分深度20mm。 （4）凸、凹模間隙 彎曲模的凸凹模間隙是指單邊間隙Z。間隙越小，則彎曲力越大，間隙過小，會使制件邊部厚變薄，降低凹模壽命。間隙過大，則回彈大，降低制件精度。凸、凹模間隙Z可按下式計算 Z＝t+Ct (3-09) 式中 Z彎曲模凸、凹模單邊間隙； t材料厚度（基本尺寸）； C間隙系數(shù)； 由文獻[3，表5-11]得C＝0.02 所以 Z＝2.5＋0.02×2＝2.54mm (3-10) 3.6.凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)品是一鋼絲，直徑2.5，所以無需采用卸料板壓住材料，可以使用剛性卸料裝置，凸模，凸凹模等零件比較大，可以采用螺釘和銷釘固定，也可以加一固定板。零件稍微大點的，可以用螺釘與模板連接，尺寸標(biāo)注如下圖3-3所示。凸凹模與上墊板螺釘和銷釘固定，彎曲凸模采用固定板過盈配合，和下模板螺釘固定。 圖3-3 凸凹模零件圖 圖3-4 彎曲凸模零件圖 凹模的刃口形式，考慮到生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，如圖3-4所示的刃口形式。凹模的外形尺寸，由文獻[3，式4-7，式4-8]計算：H＝kb=0.39×99=38.61mm,取H＝40mm,C=1-1.5H=40-60mm,尺寸標(biāo)注如下圖所示： 圖3-4 凹模零件圖 本模具為復(fù)合沖壓模，凸模是本復(fù)合模中的關(guān)鍵零件。彎曲凸模通過過盈配合固定在凸模固定板上。由于變曲件圓角半徑較小，所以凸模圓角半徑取與彎曲件圓角半徑相同，大于凸模最小圓角半徑，符合生產(chǎn)實際要求。凸模寬度取比零件寬度尺寸稍大，為41.3mm，加上固定板厚度，所以凸?？偢叨热?9.3。 凸模的材料選用與凹模材料相同，為Cr12MoV，工作部分熱處理淬硬58 HRC ~62HRC。 3.7.模具總體設(shè)計及主要零部件設(shè)計 3.7.1.模具總休裝配設(shè)計 該復(fù)合模將凹模安裝在下模，凸模固定在固定板里，安裝在下模上，為典型的倒裝結(jié)構(gòu)。 定位板與凹模之間的槽控制鋼條的送進導(dǎo)向，定位板的另一端控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料塊和彈簧組成。沖制的工件在最后的彎曲后在下模，可以用吸石取出，此設(shè)計屬于無廢料沖壓。 滑塊帶動上?；厣龝r，卸料裝置將卡在凸凹模里的產(chǎn)品卸下，人工將產(chǎn)品吸出，繼續(xù)往前送料，這樣，一個沖次就已經(jīng)完成。 1-下模座；2-內(nèi)六角螺釘；3-圓柱銷；4-內(nèi)六角螺釘；5-下墊板；6-凸模固定板；7-彎曲凸模；8-落料凹模；9-定位板；10-凸凹模；11-卸料板；12-上墊板；13-上模板；14-內(nèi)六角螺釘；15-圓柱銷；16-彈簧；17-模柄；18-內(nèi)六角螺釘；19-圓柱銷；20-內(nèi)六角螺釘；21-圓柱銷； 圖3-6復(fù)合模裝配圖 3.7.2.模柄設(shè)計 模柄的作用是固定上模座于壓力機滑塊上時使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心保證一致。模柄的長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔一致。本模具選用凸緣模柄，由鏍釘將模柄與上模座連在一起。根據(jù)所選擇的沖床為J23-40，由文獻[2，表1.4-22]得，模柄孔尺寸為5070，由文獻[2，表5.2-26]得： 選用通用模柄＝40mm，在與機床配合時，模柄外面可以加上模柄套。 則模柄A4060 JB/T 7646.6-1994，材料為45，技術(shù)條件按JB/T 7653-1994的規(guī)定。 3.7.3.模架設(shè)計 本復(fù)合模選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側(cè)狹長型導(dǎo)柱模架、兩導(dǎo)柱和導(dǎo)套分別裝在上、下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域。送料及操作方便，縱向，橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具，再根據(jù)凹模設(shè)計的結(jié)果，由文獻[2，表5.1-3]得，選用5#狹長型后側(cè)導(dǎo)柱模架270175179~209 I GB/T 2851.3，技術(shù)條件按JB/T8050-1990的規(guī)定。所以： 上模座：L×B×H=270mm×175mm×30mm 下模座：L×B×H=270mm×175mm×40mm 導(dǎo) 柱：d×L=28mm×160mm 導(dǎo) 套：d×L×D=28mm×100mm×55mm 3.7.4.墊板設(shè)計 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳來的沖壓力，以減小上模板所承受的單位壓力，保護凸模頂端面的上模板面不被凸模頂端壓陷。 墊板用45鋼制造，淬火硬度為HRC43～48，上下面須磨平，保證平行。 本模具中，上墊板同時還起到固定凸凹模的作用，所以厚度?。?5mm，長、寬尺寸相對凹模尺寸，可以適當(dāng)取小，本設(shè)計中去180×100×25。 下墊板厚度?。?0mm，長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣。 3.7.5.模具的閉合高度 模具閉合高度是指沖床運行到最下點時模具工作狀態(tài)的高度。故模具閉合高度為 H＝Hs+Hb+Hg+Ha+Hj+Hf+Hn=193mm （3-11） 其中 H—模具閉合高度，mm Hs—上模板厚度，mm Hb--上墊板厚度，mm Hg—凸模固定板厚度，mm Ha—凹模厚度，mm Hj—沖壓件厚度，mm Hf—卸料板厚度，mm Hn—下模板厚度，mm 3.8.沖壓設(shè)備的選擇 3.8.1.公稱壓力的選擇 選擇壓力機時，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，當(dāng)施力行程較大時（50%～60%）即沖壓時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的50%～60%。校正彎曲時，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機的公稱壓力要大于校正彎曲力的1.1～1.3倍。在此取了1.3倍，即公稱壓力 P=1.3×12.21=15.873KN (3-12) 初選壓力機的公稱壓力為400KN，即J23-40型開式可傾壓力機。 3.8.2.行程次數(shù) 選擇用于彎曲的壓力機的行程次數(shù)主要考慮以下因素： 1.考慮操作方式（進、出料速度的快慢）； 2.彎曲時，金屬變形需要過程限制了行程次數(shù)增加； 3.該件為大批量生產(chǎn)，要以較大的行程次數(shù)來提高生產(chǎn)效率。 J23-40型壓力機的行程次數(shù)有45次/min和90次/min等，依據(jù)上述因素綜合分析，選擇了45次/min。 3.8.3.滑塊行程（S） 滑塊行程是指滑塊的最大運動距離，即曲柄旋轉(zhuǎn)一周，上死點至下死點的距離。其值為曲柄半徑的兩倍：S=2R。 選擇用于彎曲的壓力機的滑塊行程主要考慮以下因素： 1.要保證毛坯放進和工件取出，應(yīng)使滑塊行程大于工件高度的兩倍以上，。 2.該件為大批量生產(chǎn)，需要以限制行程來增加行程次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。 J23-40型壓力機的滑塊行程為80mm，大于工件高度的兩倍，滿足連接板彎曲時的沖壓行程。 3.8.4.模具閉合高度 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離。 ① 壓力機的閉合高度可以通過調(diào)整連桿長度來改變其大小，將連桿調(diào)至最短時，閉合高度最大，稱最大閉合高度；將連桿調(diào)至最長時，閉合高度最小，稱最小閉合高度。J23-40型壓力機的最大閉合高度為300mm，連桿調(diào)節(jié)量為65mm，故最小閉合高度為235mm； ② 當(dāng)壓力機工作臺面上有墊板時，用壓力機的閉合高度減去墊板厚度，就是壓力機的裝模高度，沒有墊板的壓力機，其裝模高度與閉合高度相等； ③ 模具的閉合高度是指壓力機滑塊在下止點位置時，模具上模座上平面至下模座下平面之間的距離。它與壓力機的配合應(yīng)該遵守下列關(guān)系 如果壓力機上不設(shè)置墊板，本例所設(shè)計的模具閉合高度H在275～325 mm之間，加上墊板，模具閉合高度H就減小。 式中 3.8.5.工作臺面尺寸 壓力機工作臺尺寸應(yīng)大于下模周界50～70mm。J23-40型的壓力工作臺尺寸（前后左右）為460mm700mm。那么，設(shè)計時模具的下模座（寬長）不要超過460mm700mm。 3.8.6.模柄孔尺寸 ，那么，設(shè)計時模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配。 綜上所述，選用開式雙柱可傾壓力機J23-40符合本模具設(shè)計,其具體各參數(shù)如下所示： 公稱壓力：400KN 滑塊行程：100mm 最大閉合高度：300mm 連桿調(diào)節(jié)量：65mm 工作臺尺寸（前后×左右）：460×700 模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）：Φ50×70 傾斜角度： 3.9.模具的裝配 根椐復(fù)合模裝配要點，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。 序號 工序 工藝說明 １ 凸、凹模預(yù)配 １裝配前仔細檢查各凸模開關(guān)及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 ２將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯洌瑱z查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換 ２ 凸模裝配 以凹模孔定位，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固 ３ 裝配下模 １在上模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、固定板； ２在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的固定板分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； ３將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動導(dǎo)銷銷、樹脂裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 ４ 裝配上模 １在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.3mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； ２預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔； ３用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； ４將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠 和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； ５復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； ６安裝導(dǎo)料板、卸料板； ７切紙檢查，合適后打入銷釘 ５ 試沖與調(diào)整 裝機試沖根椐試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 3.10.本章小結(jié) 本章分析了加工該卡簧沖壓工序的安排，計算與模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)零件的特點以及廠里的要求，設(shè)計計算并確定模具各零件尺寸，完成了模具總體設(shè)計，繪制出模具裝配圖。本章重點與難點是工藝方案，模具結(jié)構(gòu)的確定以及凸模，凹模尺寸的計算，因為它將直接影響零件的質(zhì)量和模具的合理性。 結(jié) 論 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。 本設(shè)計就是本著這個思想對產(chǎn)品模具進行分析設(shè)計，力求設(shè)計出技術(shù)水平高、經(jīng)濟效益好的模具，同時也圍繞著對新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個理念展開設(shè)計?？ɑ闪慵螤钶^為簡單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過對零件圖的綜合分析與實習(xí)單位的實際生產(chǎn)要求，設(shè)計出了最可行的加工方案。零件從坯料到完全成形，本設(shè)計共用到了一套模具，即：落料，彎曲等多工序的復(fù)合模。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點，加工過程又不會影響制品尺寸，且下料部分與沖孔部分的毛頭方向相同，這非常符合實習(xí)公司的實際生產(chǎn)要求，對單位能保持全國模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進作用。 整套模具的設(shè)計過程中使用了先進的CAD/CAM技術(shù)進行輔助設(shè)計，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使得設(shè)計更為便捷。由此可以看到，在大型級進模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進模具的設(shè)計中，使用先進的CAD/CAE/CAM技術(shù)進行輔助設(shè)計會是一條必經(jīng)之路。 設(shè)計心得 通過本次畢業(yè)設(shè)計，在理論知識的指導(dǎo)下，結(jié)合認識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)中所獲得的實踐經(jīng)驗，在老師和同學(xué)的幫助下，認真獨立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對以前所學(xué)過的專業(yè)知識有了更進一步、更深刻的認識，能夠把自己所學(xué)的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學(xué)的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設(shè)計與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識。 本次畢業(yè)設(shè)計歷時一個月左右，從最初的領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設(shè)計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。 總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，使我對模具設(shè)計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該有的鍛煉和考查。我很感謝學(xué)校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次畢業(yè)設(shè)計的，也應(yīng)該認認真真的完成我大學(xué)三年里最后也是最重要的一次設(shè)計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導(dǎo)老師批評指正，不勝感激。 致 謝 首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設(shè)計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。 另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。 最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計。謝謝各位老師和同學(xué)！ 感謝學(xué)校對我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！ 參考文獻 1 盧險峰．模具學(xué)導(dǎo)論[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.7 2 肖祥苫，王孝培．中國工程模具大典　第4卷　沖壓模具設(shè)計[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007.3 3 吳伯杰．沖壓工藝與模具[M]．北京：電子工業(yè)出版 4 王芳．冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)[M]．北京：機械工業(yè)出版社 5 二代龍震工作室．沖壓模具設(shè)計基礎(chǔ)(二版)[M]．北京：電子工業(yè)出版社 6 陳錦昌．計算機工程制圖[M]．廣州：華南理工大學(xué)出版社 7 李柱．互換性與測量技術(shù)[M]．北京： 高等教育出版社 8 周四新．Pro/ENGINEER Wildfire 2.0 實例教程[M]．北京：機械工業(yè)出版社2005.7 9 肖祥芷．沖壓模具設(shè)計[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2007.3 10 朱光力主編. 模具設(shè)計與制造實訓(xùn).第1版. 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