摩托車轉向鎖支架沖壓模具設計【含圖紙】

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In the full guarantee of the components quality and the precision, of reducing the production cost, the high productivity processing craft is choosen. The design uses the computer-aided design software to ensure high-precision while simplifying the calculation of traditional and cumbersome process to simplify the design.The nog of turning lock from the blanks to complete forming has two sets of mold aggregately: the punching-blanking compound die and the bending die. The two sets of molds are typical and have certain representations. The keystone and nodus of this design are the account of the knife-edge of the protrude die and the concave die as it would aflect the quality of the accessory straightly.Key words stamping die compound die aided design die structure 目 錄摘要IAbstractII第章緒論11.1課題來源和研究意義11.2國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析11.3本課題研究的主要內容21.4本章小結2第2章摩托車7702轉向鎖支架加工工藝綜合分析32.1摩托車7702轉向鎖支架加工工藝要求32.2零件圖分析32.3沖壓工藝性審查42.4沖壓件經濟性和先進性分析42.5工藝方案的確定42.6本章小結5第3章落料沖孔復合模的設計63.1沖壓件的工藝分析63.2排樣63.3計算沖壓力63.3.1落料力63.3.2沖孔力63.3.3落料時的卸料力73.3.4沖孔時的推件力73.4確定模具壓力中心73.5計算凸、凹模刃口尺寸73.5.1沖孔凸、凹模刃口計算73.5.2落料凸、凹模刃口計算83.6凸模、凹模、凸凹模的結構設計93.7模具總體設計及主要零部件設計113.7.1模具總休裝配設計113.7.2卸料橡皮墊的設計計算143.7.3模柄設計153.7.4模架設計153.7.5墊板設計153.7.6凸模、凸凹模固定板設計153.7.7卸料板設計163.7.8推件裝置設計163.7.9模具的閉合高度163.8沖壓設備的選擇163.8.1公稱壓力的選擇163.8.2行程次數173.8.3滑塊行程（S）173.8.4閉合高度173.8.5工作臺面尺寸183.8.6模柄孔尺寸183.9本章小結18第4章彎曲模設計194.1彎曲件工藝分析194.2彎曲工藝計算194.2.1彎曲件回彈值的計算194.2.2彎曲力的計算204.3彎曲模零件設計計算214.3.1彎曲模工作部分尺寸計算214.3.2彎曲模其他零件的設計和選用224.3.3彎曲模閉合高度的設計計算234.4沖壓設備的選擇234.4.1公稱壓力的選擇234.4.2行程次數234.4.3滑塊行程（S）244.4.4模具閉合高度244.4.5工作臺面尺寸244.4.6模柄孔尺寸244.5模具總裝配及其零部件設計254.5.1模具總裝配圖設計：254.5.2凹模（尺寸）設計274.5.3凸模（尺寸）設計284.5.4模架設計284.5.5凹模固定板設計284.5.6凸模固定板設計284.5.7模柄的設計284.6本章小結29結論30參考文獻31致謝3233第章緒論1.1課題來源和研究意義 本設計題目由江門大長江集團提出，經系指導老師審核通過的。本設計題目涉及的主要內容是對沖壓模的設計, 研究目的是在廠原有的基礎上，對模具進行改進設計，提高產品質量與效益。在二十世紀中期甚至更早,國外就已經出現(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。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)?，F(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產值。而在亞洲,最高屬于日本,年產值達200億美元上下。美國的年產值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經達到70億美元。然而,產值并不等同于技術質量。雖然我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復雜、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,這還未包括隨設備和生產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匀缓芫薮蟆＿@就是這次研究的意義。1.2國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析在世界上大多數國家和地區(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)組織機構指導和推動模具工業(yè)的發(fā)展。比如日本有“型技術協(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了。模具精度達到12m，壽命2億次左右。表面粗糙度達到Ra1.5m的精沖模、大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢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)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。21世紀開始，CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術，其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，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，數控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數量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。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并已在實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合，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模型作為制模依據的快速模具制造。它標志著RPM應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，目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。1.3本課題研究的主要內容1.摩托車7702轉向鎖支架沖裁工藝方案；2.模具總體方案設計；3.模具各零件尺寸計算；4.模具總裝配圖與三維圖繪制。1.4本章小結本章從國內外當今模具的發(fā)展狀況這個角度介紹了課題的研究意義，在此基礎上提出課題設計的任務。第2章摩托車7702轉向鎖支架加工工藝綜合分析2.1摩托車7702轉向鎖支架加工工藝要求摩托車轉向鎖支架零件圖如圖2-1所示，材料為Q235，材料厚度3mm，已知年產量8000件，為大批量生產。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。設計其沖壓模，確定沖壓工藝方案。（Q235材質的屈服強度是235MPa，抗拉強度約是375-460MPa，具有良好的塑性，其沖裁、成形加工性較好。）圖2-1摩托車7702轉向鎖支架零件圖2.2零件圖分析該件為帶孔的兩直角對稱彎曲件，尺寸精度要求不高，由沖裁和彎曲即可成形。沖壓難點在于兩角彎曲回彈會較大，使得制件會有一點變形，通過模具措施可予以控制。2.3沖壓工藝性審查在分析沖壓工藝性的基礎上，其審查內容見下表所示：表2-1沖壓工藝性審查表工藝性項目沖壓件工藝性狀工藝性允許值工藝性評價沖裁工藝性1.形狀落料沖孔圓孔7,18.22.落料圓角R20.5t=1.5大于工藝允許最小值，可以加工3.孔邊距對271.5t=4.5最小孔邊距9.3t=34. 精度27孔距500.3是IT9中心孔是IT10IT14彎曲工藝性1.形狀U形件，兩角彎曲，對稱2.彎曲半徑R33.直邊高度彎曲內角12.32t=64.孔邊距距7孔邊9.32t=65.精度IT14由以上分析可知，該零件的工藝性較好，可以沖壓加工。2.4沖壓件經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，為提高生產率，宜采用復雜一點的組合工序。2.5工藝方案的確定方案一：首先整體落料，再沖孔，最后進行彎曲；方案二：落料彎曲復合，最后進行沖孔；方案三：落料沖孔復合，最后進行彎曲。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方案二方案三模具數量三套二套二套制件質量有回彈，可控制有回彈，不易控制形狀尺寸精度較好，有回彈，可控制生產率較低較高較高模具壽命結構簡單，較好根據上表比較，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，采用落料沖孔復合，這樣在提高生產率的同時也很好地保證沖孔與外形尺寸精度。2.6本章小結本章分析了摩托車轉向鎖支架整體加工工藝性，對其工藝性進行審查，并對沖壓件進行了經濟性與先進性分析，最后確定工藝方案。第3章落料沖孔復合模的設計3.1沖壓件的工藝分析該沖孔落料件結構較為簡單，由直線與圓弧組成。由零件圖可知，該件的經濟精度為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、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。3.2排樣結合大長江實際生產情況，決定采用直排的排樣方案,如下圖3-1所示：圖3-1排 樣 圖由文獻3，表3-13可知：搭邊值a1=2.5mm，a=3mm。沖壓件面積由AutoCAD軟件計算得為3705.47mm2,條料寬度b=90.71+23=96.7mm，進距h=69.7mm，所以一個進距的材料利用率為： （3-1）（注：由于是根據大長江集團實際設計的，多出來的廢料可以用來沖壓其它的零部件，這樣可以讓材料利用率達到更高，所以沒有采取其它的排樣方案。）3.3計算沖壓力3.3.1落料力 P1=Lt=(286.48+57.18) 3400=412.4 KN （3-2）3.3.2沖孔力 P2Lt=(221.99) 3400=52.8 KN （3-3）3.3.3落料時的卸料力 Pr=KrP1 （3-4）由文獻3，表3-11：取Kr0.04,故 Pr0.04412.416.5 KN （3-5）3.3.4沖孔時的推件力取h=9mm，則n=9/3=3。由文獻3，表3-11，取Kp0.045，故 PtnKp=30.04552.8=7.13 KN （3-6）沖壓力 P0P1P2PrPt488.83 KN （3-7）初步選擇630 KN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32所示坐標系XOY。由于零件圖較為復雜，用計算法難以確定模具壓力中心，模具壓力中心通過AutoCAD計算出來，通過軟件計算得模具壓力中心坐標為=0.56，=0.06，計算得的模具壓力中心與沖壓件中心圓圓心十分相近。在不影響沖裁精度與安全生產的前提下，本設計直接用沖壓件中心圓圓心來當做模具壓力中心，方便設計。3.5計算凸、凹模刃口尺寸3.5.1沖孔凸、凹模刃口計算對沖孔采用凸、凹模分開的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：沖18.2mm孔，由文獻3，表3-5可知：Zmin=0.46,Zmax =0.64, ZmaxZmin=0.640.460.18mm （3-8）由文獻3，表3-7得凸凹模制造公差：=0.02mm, =0.025mm校核： Zmax-Zmin0.18mm （3-9） +=0.045mm （3-10）滿足Zmax-Zmin +的條件。由文獻3，表3-8得因數x=0.75，則 dp=(18.25+0.750.1) （3-11） dd=(18.325+0.46) （3-12）沖7孔，由文獻3，表3-5得，Zmin=0.46，Zmax =0.64, 則ZmaxZmin=0.640.460.18mm （3-13）由文獻3，表3-7得凸凹模制造公差：=0.02mm，=0.020mm校核： ZmaxZmin0.18mm （3-14） +=0.04mm （3-15）滿足 ZmaxZmin +的條件。由文獻3，表3-8得因數x=0.5，則 =(6.7+0.50.6) （3-16） =(7+0.46) （3-17）3.5.2落料凸、凹模刃口計算對外輪廓的落料，由于形狀較復雜，故采用配合的加工方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：當以凹模為基準件時，凹模磨損后，刃口尺寸有的增大，有的減小。增大尺寸有：，R，R，它在沖孔凸模上相當于落料凹模尺寸，故按一般落料凹尺寸公式計算。由文獻3，表3-8得因數x為：對、，0.50時，x=0.5；對R、R，0.24時，x=0.5，所以有33.4d=(33.4-0.50.8)=33 （3-18）39.8d=39.8-0.50.8)=39.4 （3-19）R13.1d=(13.1-0.50.6)=12.8 （3-20）R2.15d=(2.15-0.50.3)=2 （3-21）減小尺寸有：R4.8、R9.7、R12.5、R21.2，按沖孔凸模尺寸公式計算。由文獻3，表3-8得因數x為：0.24時，x=0.5，所以有 R4.8d=(4.8+0.50.4)5 （3-22） R9.7d=(9.7+0.50.6)=10 （3-23） R12.5d=(12.5+0.50.6)=12.8 （3-24） R21.2d=(21.2+0.50.6)=21.5 （3-25）由文獻3，表3-5得Zmin0.460mm,凸模尺寸按凹模實際尺寸配做，保證雙邊間隙為0.460mm，具體零件尺寸看零件圖。3.6凸模、凹模、凸凹模的結構設計三個沖孔的圓形凸模，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此設計成直柱的形塊。尺寸標注如下圖3-3所示。 大凸模小凸模圖3-3凸模零件圖凹模的刃口形式，考慮到生產批量較大，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：Hkb=0.3590.71=31.7mm,取H32mm,C=1.5H=48mm,尺寸標注如下圖所示：圖3-4凹模零件圖本模具為復合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，還會有一個凸凹模。凸凹模是本復合模中的關鍵零件，由于它擔負著內、外形尺寸的限制，刃口高度h值更不宜過大，否則會因積料較多而增大對內壁的脹力和摩擦力。凸凹模的結構簡圖如下圖3-5所示。校核凸凹模的強度：由文獻3，式4-7得凸凹模的最小壁厚m=1.5t=4.5mm,而實際最小壁厚為9.3 mm,故符合強度要求。刃口高度h取為9，為沖壓零件厚度的三倍，高度適中。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制并保證雙面間隙為0.460mm。凸凹模兩小孔中心與邊緣距離尺寸12.8mm的公差，應比零件圖所標精度高34級，即定為12.8。同理中心大孔與上下邊緣距離尺寸定為45.35,左右邊緣距離尺寸定為36.36。圖3-5凸凹模零件圖3.7模具總體設計及主要零部件設計3.7.1模具總休裝配設計該復合沖裁模將凹模及小凸模裝在上模上，為典型的倒裝結構。兩個導料銷控制條料送進的導向，固定擋料銷控制送料的進距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性橡膠組成。沖制的工件由推桿、推板、推銷和推件塊組成的剛性推件裝置推出。沖孔的廢料可通過凸凹模的內孔從沖床臺面孔漏下?；瑝K帶動上模回升時，卸料裝置將箍在凸凹模上的條料卸下，推件裝置將卡在落料凹模與沖孔凸模之間的沖件推落在下模上面，而卡在凸凹模內的沖孔廢料是在一次次沖裁過程中由沖孔凸模逐次向下推出的。將推落在下模上面的沖孔件取走后又可進行下一次沖壓循環(huán)。1-內六角圓柱頭鏍釘；2-卸料鏍釘；3-導柱；4-橡皮；5-定位銷；6-導套；7-打料銷；8-打料板；9-內六角圓柱頭鏍釘；10-打料桿；11-模柄；12-內六角圓柱頭鏍釘；13-銷釘；14-上模座；15-上墊板；16-大凸模；17-凸模固定板；18-小凹模；19-推件器；20-凹模；21-卸料板；22-凸凹模；23-凸凹模固定板；24-下墊板；25-銷釘；26-下模座圖3-6復合模裝配圖為了較直觀反映復合模具三維設計，本設計繪制了模具PRO/E三維圖，并作出爆炸圖。下圖3-7，圖3-8為本模具PRO/E三維圖截圖：圖3-7復合模PRO/E三維圖（1）圖3-8復合模PRO/E三維圖（2）下圖3-9，圖3-10為本模具PRO/E三維圖爆炸圖截圖：圖3-9復合模PRO/E三維爆炸圖（1）圖3-10復合模PRO/E三維爆炸圖（2）3.7.2卸料橡皮墊的設計計算1.確定橡皮墊的自由高度H沖模工作行程： t+1+1=3+1+1=5mm （3-26）根據橡皮墊工作行程的取值范圍，橡皮墊的自由高度為H（0.250.30）（mm） （3-27）取0.25,計得H20mm。2.確定橡皮墊的安裝高度 H0.9018mm （3-28）3.確定橡皮墊的平面尺寸：根據本沖裁模的結構，橡皮墊設計成圓形由前面計算得落料力Pr16.5 kn，根據模具結構初定四塊橡皮墊，每塊橡皮墊分擔的壓力為：Pr41650044125 N,卸料鏍釘選用M12,所以d=15mm,由文獻2，表3.1-42計算得 D48mm （3-29）3.7.3模柄設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。根據所選擇的沖床為J23-63，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：選用模柄50mm，23mm，91mm。則模柄A5091 JB/T 7646.6-1994，材料為45，技術條件按JB/T 7653-1994的規(guī)定。3.7.4模架設計本彎曲模選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的后側導柱模架、兩導柱和導套分別裝在上、下模座后側，凹模面積是導套前的有效區(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，因有彎曲力矩，上模座在導柱上運動不平穩(wěn)。再根據凹模設計的結果，由文獻2，表5.1-3得，選用模架300300190230 I GB/T 2851.3，技術條件按JB/T8050-1990的規(guī)定。所以：上模座：LBH=300mm300mm50mm下模座：LBH=300mm300mm50mm導 柱：dL=32mm200mm導 套：dLD=32mm110mm43mm3.7.5墊板設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HRC4348，上下面須磨平，保證平行。本模具上、下墊板厚度均?。?0mm，長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣。3.7.6凸模、凸凹模固定板設計凸模要借助于凸模固定板才能安裝在上模板上。凸模固定板厚度可取為凹模厚度的0.60.8倍，長寬尺寸比凹模的對應尺寸略小或相同，以減小沖模形成的危險區(qū)的面積。凸模裝入凸模固定板的部位與固定板呈過渡配合，即H7m6。凸模裝入固定板后，其頂面要與固定板頂面一起磨平。由于凹模的厚度已定為32mm，所以凸模固定板根據標準定為20mm。外形尺寸同凹模大小相同。同理，凸凹模固定板厚度取為20mm，長、寬尺寸同于凹模。3.7.7卸料板設計由于本零件厚度為3mm，較薄，精度和平整度要求也較高，所以本復合模采用彈性卸料裝置，卸料力由橡皮產生。卸料孔與凸模的單邊間距取板料厚度的0.10.2倍，卸料板長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣的尺寸。所以，卸料板厚度取為15mm，長、寬分別為180mm和186mm。3.7.8推件裝置設計由于本沖載模為復合模，所以要用到推（頂）件裝置，通過它的動作將卡在凹模內的制件推出來，本模具采用剛性推件裝置，它安裝在上模上。其動作過程為：沖裁結束，上模隨滑塊一起上升時，裝在模柄孔內的打料桿在橫鐵的阻擋下下落，并通過打料板、打料銷、推下推件器，將制件從凹模中推出。3.7.9模具的閉合高度復合模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 （3-30）其中3.8沖壓設備的選擇3.8.1公稱壓力的選擇 選擇壓力機時，要根據模具結構來確定，當施力行程較大時（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%。壓力機的公稱壓力要大于沖裁力。由上面計算得沖裁力，所以初選壓力機的公稱壓力為630KN，即J23-63型開式可傾壓力機。3.8.2行程次數選擇用于彎曲的壓力機的行程次數主要考慮以下因素：1.考慮操作方式（進、出料速度的快慢）；2.沖壓時，送料與退料需要的過程限制了行程次數增加；3.該件為大批量生產，要以較大的行程次數來提高生產效率。J23-63型壓力機的行程次數有45次/min和90次/min等，依據上述因素綜合分析，選擇90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，需要以限制行程來增加行程次數，提高生產效率。J23-63型壓力機的滑塊行程為120mm，大于工件高度的兩倍，滿足電極板彎曲時的沖壓行程即 3.8.4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。 壓力機的閉合高度可以通過調整連桿長度來改變其大小，將連桿調至最短時，閉合高度最大，稱最大閉合高度；將連桿調至最長時，閉合高度最小，稱最小閉合高度。J23-63型壓力機的最大閉合高度為360mm，連桿調節(jié)量為90mm，故最小閉合高度為270mm； 當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； 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該遵守下列關系： （3-31）如果壓力機上不設置墊板，本例所設計的模具閉合高度H在275325 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大于下模周界5070mm。J23-63型的壓力工作臺尺寸（前后左右）為480mm710mm。那么，設計時模具的下模座（寬長）不要超過480mm710mm。3.8.6模柄孔尺寸 ，那么，設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J23-63符合本模具設計,其具體各參數如下所示：公稱壓力：630KN 滑塊行程：120mm 最大閉合高度：360mm 連桿調節(jié)量：90mm 工作臺尺寸（前后左右）：480710 工作臺板厚度（mm）：90mm模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）：5070傾斜角度：3.9本章小結本章分析了加工摩托車7702轉向鎖支架第一道工序沖孔落料的工藝，根據零件的特點以及廠里的要求，設計計算并確定復合模各零件尺寸，完成了沖孔落料復合模總體設計，繪制出模具裝配圖與三維圖。本章重點與難點是凸凹模刃口尺寸的計算，因為它將直接影響零件的質量。第4章彎曲模設計4.1彎曲件工藝分析彎曲件零件圖如下圖4-1所示：圖4-1彎曲件零件圖本加工彎曲件是U形件，零件圖中的尺寸公差未注的為IT14，大批量生產，材料為Q235。該工件的彎曲圓角半徑為3mm，大于最小彎曲半徑rmin=0.4t=0.43=1.2mm,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。4.2彎曲工藝計算4.2.1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，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：計算凸模的中心角： (4-1)其中凸模的圓角部分的中心角，（）；彎曲件的中心角，（）。（2） 工件回彈問題的解決：當工件精度要求不高或校正彎曲時，生產中常采取調整凸、凹模間隙的方法解決工件回彈問題。4.2.2彎曲力的計算（1）U形件自由彎曲的彎曲力 (4-2)式中K-安全系數，取1b-彎曲件寬度（mm） t-板料厚度（mm） -材料抗拉強度（MPa） r-彎曲內半徑（mm）（2）校正彎曲的彎曲力 (4-3)式中，由文獻3，表5-7，p取值為100MPa，面積A按不平投影面積計算 (4-4)故 (4-5)接觸彎曲力和校正彎曲力 (4-6)頂件力 (4-7)校正彎曲力最大是在壓力機工作到下死點的位置，且校正力遠遠大于自由彎曲力（或接觸彎曲力），而在彎曲工作過程中，二者又不是同時存在。因此，只計算校正力即 (4-8)以上各式中 4.3彎曲模零件設計計算4.3.1彎曲模工作部分尺寸計算（1）凸模圓角半徑由于此彎曲件圓角半徑（r=3mm）較小，凸模圓角半徑可取， (4-9)（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。此工件兩邊彎曲高度相同，屬于對稱彎曲，凹模兩邊圓角半徑應取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取。（3）凹模工作部分深度的設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，U形彎曲模凹模工作部分深度可查相關設計資料即能滿足彎曲件的要求。此彎曲直邊高度為18.3mm，板厚為3mm, 由文獻3，表5-10得凹模工作部分深度。（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Zt+Ct (4-10)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；由文獻3，表5-11得C0.04所以 Z30.0433.12mm (4-11)（5）凸、凹模橫向尺寸及公差由于此工件標注為外形尺寸，所以以凹模為準，間隙取在凸模上。凹模橫向尺寸為： (4-12)凸模橫向尺寸為： (4-13)式中 、凸、凹模橫向尺寸，mm；Z單邊間隙，mm；彎曲件的尺寸公差，mm；尺寸64mm公差按IT14級選取，故=0.74mm;、凸、凹模的制造公差，一般按IT7IT9級選取。4.3.2彎曲模其他零件的設計和選用（1）彈頂器：彈頂器采用聚氨酯橡膠做彈性元件，彈性元件的高度按凸模工件進入凹模深度5倍的值選取，彈頂器如圖4-4所示。圖4-4彈頂器結構圖（2）定位 彎曲件彎曲精度與定位有很大的關系，定位采用定位板對毛坯外形進行定位，可以保證精度符合設計要求，同時也使得生產操作較為簡單。 4.3.3彎曲模閉合高度的設計計算彎曲模閉合高度是指沖床運行到下死點時模具工作狀態(tài)的高度，故模具閉合高度為 (4-14)式中-模具閉合高度，mm-上模座厚度，mm-凸模固定板厚度，mm-凸模厚度，mm-彎曲件厚度，mm-頂件板厚度，mm-墊板厚度，mm-下模座厚度，mm4.4沖壓設備的選擇4.4.1公稱壓力的選擇 選擇壓力機時，要根據模具結構來確定，當施力行程較大時（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1.52倍。在此取了1.8倍，即公稱壓力 (4-15)初選壓力機的公稱壓力為400KN，即J23-40型開式可傾壓力機。4.4.2行程次數選擇用于彎曲的壓力機的行程次數主要考慮以下因素：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增加；3.該件為大批量生產，要以較大的行程次數來提高生產效率。J23-40型壓力機的行程次數有45次/min和90次/min等，依據上述因素綜合分析，選擇了45次/min。4.4.3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，需要以限制行程來增加行程次數，提高生產效率。J23-40型壓力機的滑塊行程為100mm，大于工件高度的兩倍，滿足電極板彎曲時的沖壓行程即 4.4.4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。 壓力機的閉合高度可以通過調整連桿長度來改變其大小，將連桿調至最短時，閉合高度最大，稱最大閉合高度；將連桿調至最長時，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330mm，連桿調節(jié)量為65mm，故最小閉合高度為265mm； 當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； 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該遵守下列關系 (4-16)如果壓力機上不設置墊板，本例所設計的模具閉合高度H在275325 mm之間，加上墊板，模具閉合高度H就減小。式中4.4.5工作臺面尺寸 壓力機工作臺尺寸應大于下模周界5070mm。J23-40型的壓力工作臺尺寸（前后左右）為460mm700mm。那么，設計時模具的下模座（寬長）不要超過460mm700mm。4.4.6模柄孔尺寸 ，那么，設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符合本模具設計,其具體各參數如下所示：公稱壓力：400KN 滑塊行程：100mm 最大閉合高度：330mm 連桿調節(jié)量：65mm 工作臺尺寸（前后左右）：460700 模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）：5070傾斜角度：4.5模具總裝配及其零部件設計4.5.1模具總裝配圖設計：下圖4-5所示為本設計的模具總裝配圖1-下模座；2-頂桿；3-墊板；4，8；10，11，20-內六角圓柱頭鏍釘；5-頂件板；6-凹模固定板；7-定位板；9-凸模固定板；12-模柄；13，14，15-銷釘；16-模座；17-導套；18-凸模；19-凹模；21-導柱圖4-5彎曲模裝配圖為了能夠較直觀反映彎曲模具三維設計，本模具設計也繪制了PRO/E三維圖，并作出爆炸圖。圖4-6，圖4-7為彎曲模具PRO/E三維圖截圖：圖4-6彎曲模PRO/E立體圖（1）圖4-7彎曲模PRO/E立體圖（2）下圖4-8，圖4-9為彎曲模具PRO/E三維圖爆炸圖截圖：圖4-8彎曲模PRO/E三維爆炸圖（1）圖4-9彎曲模PRO/E三維爆炸圖（2）4.5.2凹模（尺寸）設計凹模采用矩形四方狀結構,采用左右兩邊各一塊結構組成凹模，具體如零件圖所示。通過凹模固定板進行螺釘固定的方式來固定?？紤]到凹模的磨損和保證沖件的質量，凹模刃口采用圓角結構，凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。由前面計算得凹模圓角半徑取為9mm。凹模輪廓尺寸計算如下： 由于零件彎曲部分尺寸為33mm,所以凹模刃口部分略大于零件尺寸，取為34mm。單邊凹模厚度取為28mm,寬度為100mm,高度取為54mm。（由文獻3，表5-10得凹模工作部分深度，而頂件板高度取為20mm,所以凹模高度L2520954mm）具體如零件圖所示。凹模的材料選用Cr12，工作部分熱處理淬硬62HRC 64HRC。4.5.3凸模（尺寸）設計凸模結構如圖所示，通過螺釘與銷釘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，即，大于凸模最小圓角半徑，符合生產實際要求。凸模輪廓尺寸設計如下：凸模寬度取與零件寬度尺寸相同，為33mm，橫向尺寸由前面計算得為，高度取為22+9+8+6+550mm,其中22mm為凸模工作部分尺寸，9mm為凹模圓角半徑尺寸，8mm為定位板高度，6為螺釘高度，5為上模與下模最少間隙。凸模的材料選用與凹模材料相同，為Cr12，工作部分熱處理淬硬58 HRC 62HRC。4.5.4模架設計模架是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖壓力，因此要求它們具有足夠的強度、剛度和足夠大的尺寸等等。本彎曲模選用對角導柱模架，兩導柱，導套分別裝在上，下模座對角側上模座：LBH=190mm162mm40mm下模座：LBH=270mm220mm50mm導 柱：dL=32mm190mm導 套：dLD=32mm77mm45mm4.5.5凹模固定板設計凹模固定板結構類似于凹模結構，左、右部分分別固定凹模左、右部分。模具工作的牢固、可靠主要看固定板對凸、凹模固定的可靠性，所以凹模固定板的設置也是模具設計的重要一環(huán)，而本彎曲模具更是如此。由于本模具中的凹模不同于一般凹模，它是由左右兩部分組成的，而凹模橫向尺寸是靠兩部分組合而來，所以凹模兩部分之間的配合就顯得非常重要了。凹模固定板長、寬、高分別設計為30mm、100mm、54mm。凹模固定板材料選擇45鋼4.5.6凸模固定板設計凸模只有借助于凸模固定板才能安裝在上模板上，凸模固定板的厚度可取凹模的0.60.8倍，長、寬尺寸比凹模的對應尺寸略小或相同，以減小沖模形成的危險區(qū)的面積。凸模裝入凸模固定板的部位與固定板呈過渡配合，即H7/m6。凸模裝入固定板后，其頂面要與固定板頂面一起磨平。4.5.7模柄的設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。所以，模柄的長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔一致。為了保證較高的同軸度和垂直度，適用于中型模具，所以本模具采用壓入式模柄。本模柄與上模板壓入時呈H7n6配合，模柄裝入后要與上模板一起磨平頂面，并與模柄軸線有良好的垂直度。根據所選擇的沖床為J23-40，由文獻2，表1.4-22得，模柄孔尺寸為5070，由文獻2，表5.2-24得，選用模柄50mm，40mm，110mm。則模柄A50110 JB/T 7646.1。材料為45，技術條件按JB/T 7653-1994的規(guī)定。4.6本章小結本章對彎曲件加工工藝進行了全面的分析，根據零件的特點以及廠里的要求，詳細的設計和計算模具各部分結構，設計出合理的彎曲模具。凸、凹模刃口尺寸直接影響彎曲件的質量，所以本章難點與重點是對凸、凹模刃口尺寸的計算。結論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。經國務院批準，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)了國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。本設計就是本著這個思想對產品模具進行分析設計，力求設計出技術水平高、經濟效益好的模具，同時也圍繞著對新產品開發(fā)、新產品投入生產這個理念展開設計。摩托車7702轉向鎖支架零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復雜。通過對零件圖的綜合分析與大長江公司的實際生產要求，設計出了最可行的加工方案。零件從坯料到完全成形，本設計共用到了兩套模具，即：沖孔落料復合模與彎曲模。本復合模具有生產率高、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，這非常符合大長江公司的實際生產要求，對大長江能保持全國摩托車行業(yè)的領先地位也有一定的促進作用。兩套模具的設計過程中使用了先進的CAD/CAM技術進行輔助設計，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使得設計更為便捷。由此可以看到，在大型級進模、高精密、高復雜性、高技術含量先進模具的設計中，使用先進的CAD/CAE/CAM技術進行輔助設計會是一條必經之路。參考文獻1盧險峰模具學導論M北京：化學工業(yè)出版社，2007.72肖祥苫，王孝培中國工程模具大典第4卷沖壓模具設計M北京：電子工業(yè)出版社，2007.33吳伯杰沖壓工藝與模具M北京：電子工業(yè)出版4王芳冷沖壓模具設計指導M北京：機械工業(yè)出版社5二代龍震工作室沖壓模具設計基礎(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：華南理工大學出版社7李柱互換性與測量技術M北京： 高等教育出版社8周四新Pro/ENGINEER Wildfire 2.0 實例教程