散熱片沖壓成形工藝與模具設計

散熱片沖壓成形工藝與模具設計,散熱片沖壓成形工藝與模具設計,散熱片,沖壓,成形,工藝,模具設計 散熱片零件加工工藝及模具設計 1 緒 論 模具生產(chǎn)技術水平的高低，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。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。 1.1模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 國內(nèi)模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內(nèi)模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預計2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 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。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。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)也已達到相當高的水平。 1、 模具CAD/CAM技術狀況 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年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于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。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，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。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(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，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 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/DL圖的設計和模具結(jié)構(gòu)圖的設計均已實現(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)。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。 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(chǎn)權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）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，樣樣制作難等問題，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(chǎn)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。 2、模具設計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(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，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，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。 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊技術也得到了應用。 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。模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 巨大的市場需求將推動我國模具的工業(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:???? 　　 1)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。 　　2)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?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T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。 　 3)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。 4)電火花銑削加工 　　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(zhuǎn)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。? 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 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(jié)構(gòu)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　散熱片零件的沖壓工藝及模具設計與制造方面 1.3.1 散熱片零件的沖壓工藝的設計思路 沖壓加工與其它加工方法相比,無論在技術方面,還是在經(jīng)濟方面,都具有許多獨特的優(yōu)點.如:沖壓在少,無切屑加工方法之一,是一種省能,低耗,高效的加工方法,因而制品的成本較低. 沖壓件的尺寸公差由模具保證,具有一模一樣的特征,所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,沖壓可以壁薄,重量輕,形狀復雜,表面質(zhì)量好,剛性好的工件.冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機和模具完成加工過程,其生產(chǎn)效率高,操作方便,易于機械化與自動化,用普通壓力機進行沖壓加工,每分鐘可達幾十件,用高速壓力機生產(chǎn),每分鐘可達數(shù)百件或千件以上. 1.3.2 散熱片模具設計的設計思路 沖裁是沖壓基本工序之一，它是利用沖壓模在壓力機作用下，將平板坯料沿一定的輪廓線產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。根據(jù)變形機理的不同，沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁，常用的沖裁有落料，沖孔，切口，切斷，剖切等。其中以落料沖孔翻邊應用最多，落料是沿工件的外形封閉輪廓線沖切，沖下部分為工件，沖孔是沿工件的內(nèi)形封閉輪廓線沖切，沖下部分為廢料，翻邊主要是內(nèi)孔翻邊和外緣翻邊比較多。 1.3.3散熱片模具設計的進度 1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天； 2.確定加工方案，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 散熱片沖壓工藝的分析 2.1工件工藝性分析與方案確定 2.1.1沖裁件工藝性分析 工序前 工序后 零件名稱：散熱片 材料：鋁L3 料厚：0.5mm 數(shù)量：大批量生產(chǎn) 未注公差尺寸按IT13級精度制造 該零件形狀簡單，對稱，是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外形所能達到經(jīng)濟精度為IT11～IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm，將以上精度與零件的精度要求相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他未注尺寸，生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁的工藝要求，故可采用沖壓方式進行加工。 外形落料的工藝性：散熱片屬于中等尺寸零件，料厚0.5mm，外形復雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。 沖孔的工藝性：內(nèi)孔尺寸精度要求一般，可采用沖孔。 2.1.2工藝方案的確定： 該零件所需要的沖壓工序為沖孔、落料、翻邊，可擬定出以下三種工藝方案： 方案一：用簡單模分三次加工，即落料——沖孔——內(nèi)孔、外緣翻邊 方案二：沖孔落料復合?！獌?nèi)孔、外緣翻邊 方案三：沖孔、落料、翻邊級進模 采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 散熱片零件可以采用沖孔、落料復合?；驔_孔、落料級進模。復合模模具的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復雜.級進模生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，與保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造，安裝較復合模并不復雜。通過對上述三種方案的分析比較，散熱片的沖壓生產(chǎn)采用方案二沖孔落料復合模更為合理。 2.2排樣設計 2.2.1確定零件的排樣： 設計復合模時，首先要設計條料排樣圖，由于散熱片零件外形矩形，形狀較復雜，可采用直排排樣的方法，可提高生產(chǎn)率。如下圖二為零件的排樣圖。 圖2 排樣圖 2.2.2條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算 查文獻[1]中表2.9取得搭邊值a1=1.8mm，側(cè)面a=2mm。 計算條料寬度： B=27+2×2=31mm 步距： S=61.8mm 材料利用率的計算： 計算沖壓件毛坯的面積：A=60×27-2×3×3×3.14-（4×10+2×2×3.14）=1511mm2 一個步距的材料利用率：=A/(Nbs) ×100% 式中 A—一個沖裁件的面積，mm2; n—一個步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm; s—進距， mm 得 =1511／（61.8×31）×100%=81.24% 2.3制件翻邊的工藝分析 2.3.1內(nèi)孔翻邊 該制件內(nèi)孔翻邊部分后局部視圖如下所示： 工藝性分析 ，該制件材料為鋁L3，料厚t=0.5，抗剪強度t為270～340MPa，抗拉強度σb為70～110MPa，屈服強度σs為50～80MPa，φ8㎜處由內(nèi)孔翻邊成形，翻邊前已加工出預沖孔，r=2㎜,圓角R=0.5。 1、翻孔工序概念 翻孔是沿內(nèi)孔周圍將材料側(cè)立凸緣的沖壓工序。 2、翻孔的形式 常見的翻孔形式，如圖1。圖1a是在材料平整未變形部分翻孔；圖1b是在拉深件上翻孔，可以向外翻，也可以向內(nèi)翻。如果高度超過一次翻孔的允許值，可以先拉深， 翻孔系數(shù) 翻孔變形程度常用翻孔系數(shù)來表示 K值越大，變形程度越??；K值越小變形程度越大。影響翻孔系數(shù)的主要因素有： 1）、材料的性能，塑性越好，K值越小 2）、孔的加工方法，如果是鉆出的孔，由于無撕裂面，翻孔時不易出現(xiàn)裂紋。沖出的孔有部 3）分撕裂面，翻孔易開裂，故K值較大。如果沖孔后對材料進行退火或?qū)⒖渍蓿傻玫脚c鉆孔相接近的翻孔比。此外，還可以將沖孔的方向和翻孔的方向相反，使毛刺位于翻孔內(nèi)側(cè)可減少開裂。 4）、翻孔凸模的形式，球面凸模能使K值減小，增加變形程度。 翻邊高度的計算： H=(d-D0)/2+0.43r+0.72t 測量工件知H=1.0 所以D0=5.76 K=D0/d=0.72查下表知： Kmin=0.64 即： K>Kmin 零件在變形程度范圍內(nèi)可進行翻邊 Hmax=D0/2(1- Kmin )+ 0.43r+0.72t =4×(1- 0.64)+0.43×0.5+0.72×0.5 =2.015 即：翻邊高度在翻邊高度范圍內(nèi) 各種材料的翻孔系數(shù) 材料（退火） 翻孔系數(shù) 嗎K Kmin 白鐵皮 0.70 0.65 軟鋼t=0.25~2mm 0.72 0.68 軟鋼t=3~6mm 0.78 0.75 黃銅H62 t=0.5~6mm 0.68 0.62 鋁t=0.5~5mm 0.70 0.64 硬鋁 0.89 0.80 鈦合金TA1（冷態(tài)） 0.68 0.55 TA1加熱（300~400℃） 0.50 0.40 TA5（冷態(tài)） 0.90 0.75 TA5（加熱500~600℃） 0.75 0.65 翻邊力的計算 F1=1.1π（d-D0）tσ =1.1×3.14×（8-5.76）×0.5×80 =309.5N 2F1=619N 2.4翻邊工序總力的計算 外緣翻邊可按內(nèi)孔翻邊的方法計算翻邊力 F2≈F1 F= 2F2 +2 F1 F= 1238N 凸凹模具間隙 n=（0.75～0.85）t=0.4mm 外緣翻邊： 此類外緣翻邊屬于伸長類翻邊變形程度： E伸=b/(R-b) =1.0/（3-1.0）×100%=50% 查模具設計手冊p461在剛模成形時 ε%=40% 即：E伸〉ε% 所以在變形范圍內(nèi) 2.4.1壓力機的選定： 由于翻邊力較小主要考慮壓力機的工作行程較長，和閉合高度，故查《沖壓模具簡明設計手冊》表13.9選J23-10 其相關參數(shù)為： 最大封閉高度：180㎜， 工作臺尺寸：360㎜×240㎜ 2.4.2壓力中心的計算 因為制件的翻邊部分對稱分布，故壓力中心為其幾何中心 3，模具主要零件和主要工作機構(gòu)的設計與標準化 3.1計算凸凹模工作尺寸及公差： 由于在翻孔過程中存在回彈現(xiàn)象，即翻口位置的孔徑比凸模的外徑尺寸要小，故為保證孔尺寸，凸、凹模按照孔的尺寸的上偏差加工。由于制件精度采用IT13級，故凸模制造公差采用IT8級，制件翻邊處的內(nèi)孔尺寸D0為8，其公差Δ為0.22㎜，為使翻邊回彈小，垂直度好，翻邊的凸凹模間隙小于工件厚度以使其稍微變薄根據(jù)壁厚查資料得n=（0.75～0.85）t=0.4mm 凸模直徑Dt=(D0＋0.75Δ)-δt=8.16 -0.055㎜ 凹模為孔加工，故應比凸模的低一級為IT9，即 凹?？讖紻a=(Dt＋2n)+δa=8.96+0.055 孔心距Ld=L±1/8△=25±0.0275mm 3.1.2 主要零件的設計 （1），凹模設計： 由翻邊件的翻邊高的大小選用凹模的厚度H為20㎜，其刃口圓角半徑與制件圓角相等為r=0.5㎜。 為了增強凹模在工作中的穩(wěn)固性，加工方便，凹模上的孔都設計為直通型的，外緣翻邊凹模與定位銷孔相連。 凹模材料選用T10A，熱處理淬硬HRC58～62。如圖 3.1.2，凸模設計 凸模材料和凹模一樣選用T10A，熱處理HRC58～62，出于緊固及配合的考慮，凸模采用階梯式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。由固定板的厚度，彈壓卸料板的厚度，及兩者之間的間隙，和凸模伸入凹模的長度確定凸模的高度為50㎜。為了更穩(wěn)定翻遍內(nèi)緣翻邊采用球頭凸模。外緣翻邊凸模圓角般取4t即2㎜。 3.2，緊固件及定位零件的選擇與標準化 螺釘?shù)倪x用：根據(jù)標準GB699選用材料為45鋼，熱處理硬度值為HRC35～40。 卸料螺釘也是45鋼，HRC35～40，選用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，彈壓卸料板設置兩個卸料螺釘，公稱直徑為6㎜，卸料螺釘擰緊后應使彈壓卸料板與凸模最頂部平齊。有誤差時通過螺釘與彈壓卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。圖 3.3定位裝置的設計 定位銷：在凹模頂部兩個固定一個定位銷，用于毛坯的定位，防止由于毛坯的偏移造成誤差甚至廢料，定位銷的頭部是與毛坯的預沖孔配合的，為了方便放置工件定位銷頂部做R=2的圓角。圖 3.4，卸料兼壓料板的設計 卸料是以圓形彈壓卸料板卸料，出件是通過推桿推件塊將制件從凹模中推出。凸模與卸料板采用間隙配合，為H8/f8。通過頂桿及卸料螺釘?shù)奈恢?，確定彈壓卸料板的最寬度為40㎜。彈壓卸料板和推件塊的厚度分別由凸模和凹模的高度及厚度協(xié)調(diào)決定。它們的材料都是用45鋼。如圖所示： 卸料兼壓料板 3.5，選擇模架及其它模具零件 3.5.1模架的選擇： 根據(jù)GB/T8050-2008,采用中間導柱模架，選用凹模周界：L×B=80×63，閉合高度：H=130～150。上模座：80×63×25GB/T2855.1，下模座：80×63×30GB/T2855.2，導柱：18×120、20×120 GB/T2861.1，導套：18×65×23、20×65×23 GB/T2861.3。 3.5.2凸模固定板的選擇： 根據(jù)凸模的直徑、高度及緊固螺釘、銷釘、卸料螺釘?shù)鹊某叽缥恢么_定選用矩形固定板，其規(guī)格為L×B×H=80×63×16。圖 3.5.3橡膠墊設計： 橡膠墊用于為彈壓卸料板提供向上返回運動的推動力。由于卸料板的工作行程較長，故選用較軟的橡膠，根據(jù)卸料螺釘?shù)奈恢么_定橡膠的橫截面積的形狀及尺寸如圖： 橡膠塊 橡膠高度的確定： 橡膠預壓縮率εy取5%，由于合成橡膠的極限壓縮率εj為35%～45%，故橡膠實際壓縮量ε取30%，而卸料板的工作行程即等于橡膠工作壓縮量hg，且一般橡膠在橡膠墊中時都是預壓的，故可得到式子： H=hg/（ε-εy） 將hg=1.5+4+1=6.5代人得到H=（16.25～21.6）㎜。取H=20mm 橡膠被壓時產(chǎn)生的力，當橡膠的壓縮率為30%時，橡膠產(chǎn)生的單位面積壓力p=1.7MPa，橡膠的橫截面積A=π（R2-r2） =3.14×（252-82）=561㎜2 F=A·p=561×1.7=953.7N 橡膠力4F=3814.8N 4.壓力機的校核 （1）公稱壓力，壓力機要克服除了翻邊力F翻外還有彈壓產(chǎn)生的卸料力F卸,由于翻邊工作行程較長，翻邊力必須小于或等于壓力機公稱壓力F標的50%～60%，即 F翻＋F卸≦50%·F標 1238N＋3814.8N≦50%×100KN=50KN 故壓力經(jīng)校核合格。 （2），閉合高度，由壓力機的有關參數(shù)知Hmax=180㎜，ΔH=50㎜,(ΔH為封閉高度調(diào)節(jié)量）。 裝模高度滿足Hmax-5㎜≧H≧Hmin+10㎜故高度符合。 5.總裝圖 由以上設計，可得到模具的總裝圖即是上圖，其工作過程是：模具在工作時，將毛坯放在凹模上有定位銷進行定位，模具下行卸料版接觸毛坯將其壓緊，同時翻邊凸模在下行過程中進行翻邊，模具繼續(xù)下行在待翻邊完成。當模具回升時，卸料版在橡膠塊的作用下將制件卸下，如此繼續(xù)完成下一次工作。 6. 散熱器模具的安裝和調(diào)試 6.1 散熱器片模具的安裝 6.1.1 散熱器片模具的安裝要求 總裝時，首先應根據(jù)主要零件的相互依賴關系，以及裝配方便和易于保證裝配精度要求來確定裝配基準件，根據(jù)各個零件與裝配基準件的依賴關系和遠近程度確定裝配順序。裝配結(jié)束后，要進行試模，通過試模發(fā)現(xiàn)問題，并及時調(diào)整和修理直至模具制造出合格零件為止。 6.1.2 散熱器片模具的安裝 翻邊模的安裝步驟： （1）模柄的安裝 先將模柄壓入模座孔內(nèi)，再加工騎縫銷孔，然后將端面在平面磨床上磨平。 （2）凸模、凹模及凸凹模的裝配 將凸凹模壓入固定板，再將凸模用螺釘與固定板定位；將凸凹模與下模座及頂塊對正放齊后，將翻邊凹模用螺釘和銷釘與下模座定位。 （3）模具的總裝 模具上模部分通過模柄安裝在壓力機的滑塊上，是模具的活動部分。下模部分被固定在壓力機工作臺上，是模具的固定部分。 6.2 翻邊模具的調(diào)試 模具按圖紙技術要求加工與裝配后，必須在符合實際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進行試翻邊，可以發(fā)現(xiàn)模具設計與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因。 6.2.1 模具調(diào)試的要點： （1）模具閉合高度調(diào)試 模具應與沖壓設備配合好，保證模具應有的閉合高度和開啟高度。 （2）導向機構(gòu)的調(diào)試 導柱，導套要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)，可靠。 （3）定位裝置的調(diào)試 定位要準確，可靠。 （4）卸料及出件裝置的調(diào)試 卸料及出件要通暢，不能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。 6.2.2 調(diào)試方法 （1）將裝配后的模具順利的裝在指定的壓力機上。 （2）用指定的坯料穩(wěn)定的在模具上制出合格的制品零件。 （3）檢查制品零件的質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)制品零件存有缺陷，應分析原因，設法對模具進行修整和調(diào)制，直到能生產(chǎn)出一批完全符合圖樣要求的零件為止。 （4）根據(jù)設計要求，進一步確定出某些模具需經(jīng)實驗后所決定的尺寸，并修整這些尺寸，直到符合要求為止 結(jié)束語 散熱器片屬于簡單拉深翻邊件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定本制件是一次翻邊成的。本設計主要是設計各個工件的配合由于模具較復雜零件較多逐步確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，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。 散熱器片的形狀結(jié)構(gòu)一般，但是高度不太高，適合選用標準模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，因此必須選好模架以達到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)由于對稱，它相應的簡化了模具結(jié)構(gòu)。便與以后的操作、調(diào)整和維護。 散熱器片模具的設計，是理論知識與實踐有機的結(jié)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，要想做為一名合理的模具設計人員，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。 致謝 時光如電，歲月如梭，三年的大學生活即將結(jié)束，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科院校的學生，做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情。 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。 在學校中，我主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設計不但把我以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，也使我在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。 由于本人資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，在有課程設計的經(jīng)驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個競爭的社會里有立足之地。 最后，我衷心感謝各位老師特別是我的指導老師丁海老師在這一段時間給予我無私的幫助和指導，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負你們給予我的知識和對我寄予的厚望！ 參考文獻 [1] 趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］.模具制造，2007,6：2～4 [2] 李紹林、馬長福主編.實用模具技術手冊[M].上?？茖W技術出版社, 1998 [3] 陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [4]劉建超、張寶忠主編.沖壓模具設計與制造[M].高等教育出版社，2004 [5]王孝培主編.中國模具設計大典之沖壓模具設計[M].江西科學技術出版社，2003 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