導向板的沖壓工藝及模具設計【帶雙圓孔U形槽板-落料沖孔、彎曲復合模含2幅模具11張CAD圖帶工藝卡】
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導向板的沖壓工藝及模具設計【帶雙圓孔 U 形槽板-落料沖孔、彎曲復合模】摘 要本設計題目為導向板沖裁模與彎曲模，體現(xiàn)了典型冷沖模的設計要求、內(nèi)容及方向，有一定的設計意義。通過對該模具的設計，加強了設計者對冷沖模設計基礎知識的理解和運用，為設計更復雜的沖裁模具做好了鋪墊。本設計運用沖裁與彎曲工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了板材的性能要求，為選取模具的類型做好了準備；然后計算了獲得零件的沖裁力和彎曲力，便于選取壓力機噸位及確定壓力機型號；最后分析了零件的特征，便于確定模具的設計參數(shù)、設計要點及卸件裝置。本設計采用了沖孔落料模和彎曲模。成形原理可劃分為兩個階段：首先沖孔落料，而后彎曲成形。關鍵詞： 沖孔落料模和彎曲模 沖孔凸模、凹模 彎曲凸模、凹模 壓力機噸位 Oriented plate stamping parts and die design process AbstractThis design topic for the guidance board blanking and the bending die, has manifested the design request, the content and the direction which the model dies coldly, has certain design significance.Through to this mold design, strengthened the designer to die coldly the design elementary knowledge understanding and the utilization, for designed the more complex blanking mold to complete the upholstery.This design the elementary knowledge which designs using the blanking and the curving craft and the mold, first has analyzed the plate performance requirement, for selected the mold the type to prepare for; Then calculated has obtained the components the blanking force and the bending force, was advantageous for the selection press tonnage and the definite press model; Finally has analyzed the components characteristic, is advantageous for determines the mold the design variable, the design main point and the shedder. This design has used the punch holes cut-off curving continual mold.The formed principle may divide is two stages: First the punch holes raised mold and the concave, after but the completes the cut-off curving forming. Key word: Punch holes cut-off curving continual mold Punch holes raised mold, concave mold Curving raised mold, concave mold Press tonnage目 錄1 緒論………………………………………………………………………………11.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢…………………………………………………11.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀………………………………………………………………11.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢…………………………………………………………41.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢……………………………………………………61.3 導向板模具設計的設計思路……………………………………………………61.4 導向板模具設計的進度…………………………………………………………72 工藝性分析…………………………………………………………………………72.1 尺寸精度…………………………………………………………………………82.2 沖裁件的孔邊距和孔間距……………………………………………………… 8 2.3 沖壓工藝性………………………………………………………………………83 工藝方案的選擇…………………………………………………………………94 模具結構的選擇與確定…………………………………………………………105 相關工藝計算……………………………………………………………………115.1 沖裁工藝總力的計算…………………………………………………………115.2 彎曲工序總力的計算…………………………………………………………126.初選壓力機………………………………………………………………………146.1 初選壓力機……………………………………………………………………146.2 壓力中心的計算………………………………………………………………147.主要零件設計與選擇……………………………………………………………147.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸的計算………………………………………………147.2 彎曲模具間隙尺寸的計算……………………………………………………157.3 工作零部件的設計……………………………………………………………167.3.1 沖孔凸?！?67.3.2 沖孔凹模……………………………………………………………………197.3.3 彎曲凸?！?07.3.4 彎曲凹模……………………………………………………………………217.4 螺釘與銷釘?shù)脑O計……………………………………………………………217.5 墊板的設計……………………………………………………………………217.6 固定板的設計…………………………………………………………………218.模架及其閉合高度………………………………………………………………229．模具裝配圖………………………………………………………………………2310.壓力機的校核……………………………………………………………………23結束語………………………………………………………………………………24致謝 ………………………………………………………………………………25第 4 頁 1 緒 論1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 18.13 億 美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展工業(yè)現(xiàn)狀的重要度量工具。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM 技術方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析第 5 頁 KMAS 軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學模具 CAD 國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模 CAD 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 其次，標準化水平有待提升。中國模具標準化工作起步晚，標準件的生產(chǎn)、銷售、推廣和應用工作相對落后，目前模具標準件的使用覆蓋率約 40%～45%，而國際上一般高于 79%，中小模具則更在 80%以上。第六，模具人才需求遠大于供給的窘境急需改觀。模具人才的培育本身是個長期過程，且要求多年經(jīng)驗的積累。而受限于軟硬件設施條件，一些高校培養(yǎng)出的專業(yè)學員實際技能不夠；同時，規(guī)范化職業(yè)教學標準的缺失導致了社會上各類培訓班的學員亦良莠不齊。第 6 頁 第七，需再接再厲，加快模具產(chǎn)品結構調(diào)整的步伐?？偟陌l(fā)展方向仍將是，實現(xiàn)大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)總體速度；繼續(xù)擴增塑料模和壓注模所占比例；擴充專業(yè)模具廠家的數(shù)量及能力。第八，加大投入以強化創(chuàng)新能力。骨干企業(yè)有必要配齊從模具粗加工、熱處理到各種精加工、光整加工、質(zhì)量控制與監(jiān)測等的整套設備；一般企業(yè)也應擁有數(shù)控加工設備，實現(xiàn)模具制造的全自動加工，并通過推進產(chǎn)學研合作強化創(chuàng)新力。第九，促進模具企業(yè)間聯(lián)合重組應成為大勢所趨。這主要是考慮到當前模具企業(yè)中相當一部分為民營企業(yè)，客觀上存在先進制模技術和設備難于導入的問題，這無疑加劇了在中低檔市場的競爭。第十，海外市場開拓有待深化。以澳大利亞為例，該國對沖壓模具的需求看漲，中國可利用自身在這方面的技術裝備優(yōu)勢，進一步開拓國際市場。1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高”、 “質(zhì)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(wǎng)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(xiàn)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(shù)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(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，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 第 7 頁 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(shù)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(zhì)材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質(zhì)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(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)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(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。 (8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產(chǎn)關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并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。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％．1.3 導向板模具設計的設計思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應用極廣。它既可直接沖出成品第 8 頁 零件，還可以對已成形的工件進行再加工。普通沖裁加工出來的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應在 IT12 級以下，不宜高于 IT10 級。彎曲是利用金屬的塑性變形,將板料、棒料、型材或管材等按設計要求彎成一定曲率和一定角度的零件的一種沖壓工序。它屬于成形工序,是沖壓加工的基本工序之一。只有加強沖裁變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質(zhì)量。導向板是典型的沖壓件，該模具工作過程是簡單的沖孔切斷彎曲，根據(jù)零件圖的結構和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用連續(xù)級進模。根據(jù)計算的結果和選用的標準模架，判斷此次沖裁能不能采用標準的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度,改變導柱和導套的高度的同時,還要注意保證導柱和導套的強度. 導柱和導套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長度決定．設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。1.4 導向板模具設計的進度1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 10 天；2.確定加工工藝方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時間 5 天． 2 工藝性分析工件名稱:導向板生產(chǎn)批量:大批量材 料: Q195 鋼厚 度: 1mm 工件簡圖:見圖 1第 9 頁 圖 1 導向板2.1 尺寸精度圖示零件的尺寸均未注公差，按慣例取 IT14 級，尺寸精度較低，符合一般沖壓的經(jīng)濟精度要求。2.2 沖裁件的孔邊距和孔間距為避免工件變形和保證模具強度，孔邊距和孔間距不能過小。其最小許可值當取：。根據(jù)工件的尺寸可得 ，C=2mm 所以工件的尺寸符合要求。tc5.1?4.5C?沖孔時因凸模強度限制孔的尺寸不應太小，否則凸模易折斷，查表 2.7.3 知，工件上孔的直徑大于或等于 0.4 倍的料度即 d1≥0.4t。由任務書零件圖易于看出工件的尺寸符合要求。2.3 沖壓工藝性圖示零件材料為 Q195 鋼，適合一般的沖壓加工。此工件有沖孔切斷彎曲三個工序，結構相對比較簡單，只有兩個 φ4.1 的孔和彎曲。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按 IT14 級取，尺寸精度較低，普通沖裁與彎曲均完全可以滿足要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。3 工藝方案的選擇該工件包括落料和沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔,再彎曲。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料—沖孔復合沖壓,然后彎曲。采用復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔切斷彎曲連續(xù)模。采用級進模生產(chǎn)。第 10 頁 分析沖壓方案如下:方案一的模具結構簡單，模具壽命長,制造周期短;工件的回彈容易控制,尺寸和形狀精確,表面質(zhì)量高,但需要三道工序三套模具，成本高而且生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二需要兩副模具，工件的精度高，生產(chǎn)效率較高,成本也較低。 方案三只需要一套模具,工序集中,用一副模具完成全部工序,由于它實質(zhì)上是把方案一的各工序分別布置到級進模的各個 工位上效率高,能夠滿足大批量的生產(chǎn)，但是設計復雜不符合現(xiàn)階段要求。該零件 φ4.1mm 的孔與邊之間的最小距離為 4.5mm，大于此凸凹模允許的最小壁厚（2.7mm） ，可以采用沖孔、落料復合模或沖孔、切斷連續(xù)模。而且復合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結構比較復雜但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。綜上所述,選用方案二較合理。4 模具結構的選擇與確定 1）模具結構：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔，落料和彎曲兩個工序，為方便小孔廢料的落下，采用正裝結構，即沖孔凹模安排在下模。凹模安排在上模,采用剛性打料裝置既可以卸料也可以用來壓料,保證精度。2）導向方式：為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，便于安裝調(diào)整，該復合模采用后側導柱模架。3）定位裝置：本工件在模具中尺寸是較小的，又是大批量生產(chǎn)，沖孔時第一個工位采用定位銷定位，第二個工步采用固定擋料板定位。4）送料方式：因是大批量生產(chǎn)，但工件簡單，所以采用手動送料方式比較好，能夠使模具制造簡單。同時因模具采用沖孔落料復合模，所以板料需排樣設計。5）卸料方式：本模具采用正裝結構，沖孔廢料從凹?？锥绰┫?，為了簡化模具結構，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 1 mm，料厚比較厚，為了簡化模具結構和達到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來卸下條料廢料。在此可以用導料板兼做剛性卸料板。第 11 頁 5 相關工藝計算5.1 沖裁工序總力的計算由工件結構和前面所定的沖壓方案可知，本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響。本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力 P 按下式計算：bPKLt??式中 P—沖裁力（KN） 。K—系數(shù)，一般取 1.3 L—沖裁件剪切周邊長度（mm） 。t—沖裁件材料厚度（mm）—被沖材料的抗剪強度 。???aMP上式中抗剪強度 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關，可在手冊中查詢，為方便計算，可取材料的 ，故沖裁力表達式又可表示為：b0.8??b1.3tPL??查手冊 Q195 鋼的 取極限值pab40315?40?b?KNtb..42?????孔查表 2.6.1 卸料力系數(shù) 2x第 12 頁 卸料力 KN56.2310.???孔卸卸 PK推件力 Tn沖—推件力系數(shù),由手冊查得T .Tn—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中 n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm) 查手冊 表 2.9.4 可得和 h=6mm,故 n=6/2＝3KNPnKT54.130.???沖5.2 彎曲工序總力的計算1）彎曲件坯料尺寸計算：彎曲件未注圓角取 r=1mm（大于材料允許的最小彎曲半徑 ）tr4.0min?的彎曲件，由于變薄不嚴重，可按中性層展開原則，坯料總長度等于彎曲件tr4.0?直線部分長度和彎曲圓角部分應變中性層長度之和，即：）（彎 xtrL??180???)(2tl總式中 ——彎曲件彎曲圓角部分長度；彎L——坯料展開總長度；總——彎曲中心角。?m14.307.1245.19?????）（總 ?L2）彎曲力的計算彎曲力指的是壓力機完成預定的彎曲工序所需施加的壓力，是選擇壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一，生產(chǎn)中通常采用經(jīng)驗公式計算.U 形件彎曲力 trbF???2K7.0自式中 ——沖壓行程結束時子有彎曲的彎曲力（N） ；自K——安全系數(shù)，一般取 K=1.3；b——彎曲件寬度（mm） ；——彎曲件材料的抗拉強度（ Mpa） ；?r——彎曲件的內(nèi)彎取半徑（mm） 。第 13 頁 KNF485.104.37.02?????自模具設有頂件裝置（兼作押料裝置） ，其頂件力或壓料力的值可近似取自由彎曲力的30%-80%，即自壓頂 ）（ 或 kF?式中 ——自由彎曲力（N） ；自Fk——系數(shù)，取 0.3—0.5。K645.18.30??頂 N10.3012. ????）） （（總F6 初選壓力機6.1 初選壓力機查文獻[4]開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 JG23-16 見表。第 14 頁 表一 所選擇壓力機的相關參數(shù)型號 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm最大閉和高度/mm工作臺尺寸/mm墊板尺寸（厚度）可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJH23-40 400 80 330 460×700 65 30 655.4 壓力中心的計算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點，為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心滑塊中心線重合。否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，嚴重的可能損壞模具。該模具的結構的制造壓力中心與模柄中心線重合，故壓力中心點就是幾何對稱點。若選用坐標系 XOY，即 xc＝0，y c＝0。由以上計算可以得出模具的壓力中心以便裝模時與壓力機滑塊的中心線相重合。 7 主要零件設計與選擇7.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸的計算由于制件結構簡單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。由于零件未標注公差在此均按IT14 級算。 沖孔時，以凸模為基準，首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸；然后將凸模尺寸增大到最小合理間隙值即得到凹模尺寸。間隙取在凹模上。由表 2-23 得 Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm。0min)(凸凸 ?????xd凹凸凹 ??0minini )(xd式中 ----分別為沖孔凸凹模的基本尺寸；凹凸 、——沖裁件的公差；?——沖孔件的最小極限尺寸；mind——分別為凸模、凹模的制造公差，凸模公差取下偏差絕對值，凹模公凹凸 、 ?第 15 頁 差取上偏差絕對值，一般按零件公差的 1/3-1/4 來選取。查表 2.5 得沖裁時的 值： 凹凸 、 ?02.02.?凹凸 、 ?75.?m5.47.051.4022.??????）（凸d 02..076??）（凹孔心距屬于磨損后基本不邊的尺寸。7.2 彎曲模具間隙寸的計算該零件的彎曲工序屬于 U 形件彎曲，必須確定適當?shù)拈g隙。間隙過大回彈值大。工件精度降低；間隙過小，會使材料變薄，降低模具壽命。黑色金屬的彎曲凸凹模間隙為： )1(2CtZ??式中 t——材料厚度（mm） ；C——間隙系數(shù)，查表取 C=0.10。點邊間隙 mZ2.)10.(2????彎曲凸凹模工作部分尺寸計算：零件尺寸標注在內(nèi)形上，應以凸模為基準件，先確定凸模尺寸，然后再增加間隙值確定凹模尺寸。因此， 021.021.0- 57.19).75L?????????）（（ 凸凸 ?2.0034Z?凹凹凹 ）（7.3 工作零部件的設計7.3.1 沖孔凸模因為所沖的孔為圓形，不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。采用圓形標準件 B 型式。沖 φ4.1mm的孔的凸模結構如圖 2 所示：第 16 頁 圖 2其加工的工藝過程如下：表二 凸模工藝過程工序號 工序名稱 工序內(nèi)容1 備料 選用 80×100—T10A JB/T 7643.13 熱處理 調(diào)質(zhì)4 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達到 58～62HRC5 磨平面 精磨上、下平面，使達到要求6 線切割 按凸模輪廓切割，達到尺寸要求7 鉗工精修 凸模刃口修磨量 6mm, 使全面達到設計要求8 檢驗第 17 頁 小凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即對于圓形凸模 dmin≥ =4×2×350/450=6.22mm 所以承壓能力足夠。][4??t—沖裁材料的抗剪強度，310～380MPa—凸模材料許用強度，取 440~470MPa??抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導向裝置） Lmax≤270d 2/ =270×3.22/√(366) 1/2 42mm 所以長度適宜。F?式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mmF ——沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mm凸模固定端面的壓力q = 2d,所以 b 應大于 10。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 125×80×16（JB/T7643.1—1994）7.3.3 彎曲凸模 彎曲凸模與沖孔凹模的長度和高度相同取 L=125mm，H=16mm，寬度 B=20mm，凸模圓角取 r=1mm。彎曲凸模結構如圖 5 所示：圖 57.3.4 彎曲凹模凹模圓角半徑 一般按材料厚度來選取，因為材料厚度為 2mm，凹r則 mt64)32(??凹取 凹模圓角半徑 。彎曲凹模結構如圖 6 所示：5凹r第 20 頁 圖 67.4 螺釘與銷釘?shù)脑O計:螺釘和銷釘都是標準件，設計模具是按標準選用即可，螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘，螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。7.5 墊板的設計墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和固定板相同，厚度取 10mm7.6 固定板的設計:將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬Φ奈恢脡喝牍潭ê螅鳛橐粋€整體安裝在上模座或下模座上。固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.6～0.8 倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過渡配合 H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平。8 模架及其閉合高度選擇模架規(guī)格。凹模固界：L=160 B=125上模座（GB/T 2851.3—1990） 160×160×40下模座（GB/T 2851.3—1990） 160×160×50第 21 頁 導柱（GB/T.2861.1）(2 個 d/mm×l/m) 分別為 mm×200mm25?導套（GB/T2861.6 )(2 個 )d/mm×l/mm×D/mm 為 25×125× 33， ?上模座厚度 H 取 40mm，墊板厚度 H 墊 取 10mm， ，凸模固定板取 18㎜,沖孔凸模 H =42㎜，下模座厚度 H 下 取 50㎜，導料板厚度取 6mm，凹模厚度 16mm，那么該模具的閉合高度 H 閉 =40+10+18+42+50+6+16=182mm 因為模具的封閉高度 H 應該介于壓力機的最大封閉高度 Hmax 和最小封閉高度 Hmin 之間，一般取 Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm有前面壓力機的閉合高度知此模具閉合高度滿足要求9 模具裝配圖1. 一組圖形模具裝配圖應綜合運用視圖、剖視、斷面等表達方法，正確、完整、清晰地表達模具各零件的相互位置關系和裝配關系，同時準確地反映出該模具的工作原理和結構特點。2. 必要的尺寸必要的尺寸包括反映模具性能、規(guī)格和零件間裝配關系的尺寸，及模具的外形尺寸、安裝尺寸和其他重要尺寸。3. 技術要求有關模具裝配、安裝、調(diào)試、保管等方面的要求和應達到的技術指標，一般用文字說明。4. 模具零件的序號明細欄和標題欄模具裝配圖中，應對每個不同模具零件編寫序號，并在明細欄中填寫序號、代號、名稱、數(shù)量、材料、備注等內(nèi)容。標題欄中應填寫模具的名稱、比例、圖號及設計、審核等人員的簽名。5．模具裝配圖見附圖。第 22 頁 10 壓力機的校核前面已經(jīng)初選的壓力機中，JH23-40 型壓力機工作臺尺寸為 460×700mm,最大閉合高度 330mm，連桿調(diào)節(jié)長度為 35mm,最大裝模高度為 145mm，而上面知道的模具閉合高度為 145mm，可以安裝。模柄孔尺寸為 φ30mm×50mm 也于本副模具所選模柄尺寸相符第 23 頁 結束語導向板屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應的壓力機。本設計主要是沖孔凸、凹模的設計和彎曲模的設計,需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結構零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設計繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進行了預測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。導向板沖裁件的形狀結構較為簡單，但是其尺寸相對較大不適合選用標準模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長度，因此需要改變上、下模座的長度，以達到要求。模具工作零件的結構也較為簡單，它可以相應的簡化模具結構。便于以后的操作、調(diào)整和維護。導向板模具的設計，是理論知識與實踐有機的結合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認識到，要想做為一名合格的模具設計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎，并不斷學習新知識新技術，樹立終身學習的觀念，把理論知識應用到實踐中去，并堅持科學、嚴謹、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應有的貢獻。參考文獻[1] 中國機械工程協(xié)會、李春勝、黃德彬主編.金屬材料手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004.11第 24 頁 [2] 肖祥芷、王孝培主編.中國模具工程大典第 4 卷.北京：電子工業(yè)出版社，2007.3[4] 機械工業(yè)部編.機械產(chǎn)品目錄（1996）第 5 卷.北京：機械工業(yè)出版社，1996[5] 王孝培主編.實用沖壓技術手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.3[6] 中國機械工程學會、中國模具設計大典編委會編.中國模具設計大典（第 3 卷）.南昌：江西科學技術出版社，2003.1[7] 任嘉卉主編.公差與配合手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1997.4[8] 王建中、李洪主編.公差與制圖技術手冊.沈陽：遼寧科學技術出版社，1999.1[9] 郭成、儲家佑主編.現(xiàn)代沖壓技術手冊.北京：中國標準出版社，2005.10[10] 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