合頁連續(xù)模設(shè)計【沖孔、切邊、卷圓、彎曲、落料】
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太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
（由指導(dǎo)教師填寫發(fā)給學(xué)生）
學(xué)院（直屬系）： 材料科學(xué)與工程 時間：2010年3月22日
學(xué) 生 姓 名
李士峰
指 導(dǎo) 教 師
巨麗、王全聰
設(shè)計（論文）題目
合頁模具設(shè)計
主要研
究內(nèi)容
1、了解沖壓工藝的國內(nèi)外狀況
2、分析零件的工藝性
3、確定工藝方案
4、模具總體設(shè)計
5、繪制模具總圖及零件圖設(shè)計
研究方法
在對國內(nèi)外冷沖壓工藝發(fā)展?fàn)顩r一定了解的基礎(chǔ)上，應(yīng)用所學(xué)的沖壓工藝和模具設(shè)計知識，提出合頁的生產(chǎn)工藝方案，并根據(jù)所設(shè)計的工藝方案，繪制出模具總圖及零件圖。
主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))
1、 完成合頁的工藝方案設(shè)計；
2、 完成合頁模具的總圖；
3、 完成合頁的主要零件圖。
4、 完成的圖紙數(shù)量不少于0號圖紙2張，外文翻譯不少于5000字符。
主要參考文獻
1、模具設(shè)計手冊
2、合頁零件
說明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。
合頁連續(xù)模設(shè)計
目錄
摘 要 III
Abstract IV
第1章 緒論 1
1.1沖壓技術(shù)的概念 1
1.1.1根據(jù)工藝性質(zhì)分類 1
1.1.2根據(jù)工序組合程度分類 1
1.2模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 2
1.2.1沖壓模具市場情況 2
1.2.2沖壓模具水平狀況 3
1.2.3模具設(shè)計與制造能力狀況 3
1.3沖壓模具的特點 4
1.3.1充分運用IT技術(shù)發(fā)展模具設(shè)計、制造 4
1.3.2縮短金屬成形模具的試模時間 4
1.3.3車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速 4
1.4 模具CAD技術(shù) 5
1.5主要任務(wù) 6
第2章 沖壓件的工藝性分析 7
2.1工藝分析 7
2.2工藝方案的分析 7
第3章 確定裁板及排樣的方案 8
3.1 排樣的意義及排樣方式的確定 8
3.1.1排樣的意義 8
3.1.2排樣方式的確定 8
3.2計算毛坯尺寸以及確定搭邊值 9
3.2.1毛坯尺寸 9
3.2.2 確定搭邊值 10
3.2.3計算材料利用率 10
第4章 計算各工序壓力，壓力中心，初選壓力機 11
4.1 沖裁力 彎曲力 預(yù)彎卷圓力 落料力 11
4.1.1沖裁力 11
4.1.2卸料力 11
4.1.3彎曲力 11
4.14落料力 12
4.2初選壓力機 12
第5章 模具設(shè)計 13
5.1 沖孔 切搭邊 13
5.1.1 凸凹模間隙的計算 13
5.1.2凸凹模刃口計算 13
5.1.2凹模尺寸及凸模長度計算 16
5.1.3校核 17
5.1.4 卸料板 19
5.2 預(yù)彎卷圓 19
5.2.1預(yù)彎部分 19
5.2.2卷圓部分 21
5.3彎曲模具工藝計算及模具設(shè) 23
5.3.1凸凹模尺寸計算 23
5.3.2彎曲凸凹模零件 23
5.3.3彎曲機構(gòu) 24
5.4.1落料圖凹模計算 25
5.4.2落料機構(gòu) 25
第六章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
6.1模具類型 26
6.2操作與定位方式 26
6.3 卸料與出件方式 26
6.4模架類型及精度 26
6.5模具裝配總圖 27
第七章 模具材料選擇及熱處理要求 28
總結(jié) 29
參考資料 30
附錄 32
附錄1 英文文獻 32
附錄2 文獻翻譯 37
合頁沖壓工藝分析及模具設(shè)計
摘 要
簡述了沖壓工藝分析的一般工藝流程，以及沖壓模具設(shè)計的基本思路。本文主要對合頁的加工工藝進行分析及模具設(shè)計，其中包括卷圓、彎曲、沖裁的工藝分析，以及相應(yīng)工步模具的設(shè)計。在設(shè)計中采用沖孔、切邊、卷圓、彎曲、落料等工藝。分析了工件的沖壓工藝性；計算了毛坯排樣、沖壓力、刃口尺寸計算等；進行了模具零件的計算和選擇,以及總體結(jié)構(gòu)、主要零部件的設(shè)計；并繪制了模具裝配圖和零部件圖。這次設(shè)計應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次冷沖壓模具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設(shè)計等課程所學(xué)的內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：合頁，沖孔，卷圓，彎曲，落料
Stamping process analysis and mold design of Hinge
Abstract
In this paper，we analysis the stamping process on the general process, as well as the stamping die design of the basic ideas. This paper mainly analysis the hinge analysis process and die design, including deep roll round bending and blanking process technology , As well as the die of corresponding work step design .In the design, Punching, trimming, rolled round, bending, dropping material and other processes are used. There are also analysis of the stamping process of the workpiece; calculation of nesting rough, pressure, cutting the size calculation can be seen; the calculation of the mold parts, as well as the overall structure and choice, the main components of design are carried out, we draw the punching mold assembly drawings and parts diagram. Thus the present paper applies this specialty to study the curriculum the theory and the production know-how carries on a time cold stamping mold design work the actual training to raise and to sharpen the student independent working ability, consolidated and expanded the content which curricula and so on cold stamping mold design studied.
Key words: hinge，punching，roll round，bending，blanking
III
太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
第1章 緒論
1.1，沖壓技術(shù)的概念
沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度的不同，改采用的工序也不同。根據(jù)材料的變形特點可將冷沖壓工序分為分離工序和成形工序兩類。
分離工序——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達到強度極限以后，使坯料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離。分離工序主要有剪裁和沖裁等。
成形工序——是指坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達到屈服極限σs，但未達到強度極限，使坯料產(chǎn)生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度制件的加工工序。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊、旋壓等。有關(guān)沖壓工序的詳細分類與特徵
沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，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。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特徵分類：
1.1.1根據(jù)工藝性質(zhì)分類
（1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
（2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
1.1.2根據(jù)工序組合程度分類
（1）單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
（2）復(fù)合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
（3）級進模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
通常模具是由二類零件組成:
一類是工藝零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；
一類是結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括有?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準件及其它零件等。應(yīng)該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。
1.2模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
我國考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證
明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第
一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。
1.2.1沖壓模具市場情況
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，但與國發(fā)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。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち摇?
現(xiàn)將2004年我國沖壓模具市場情況簡介如下：
據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元.
根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計資料,2004年我國共進口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266.6億 元.其中國內(nèi)市場需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213.8億元,市場滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。
1.2.2沖壓模具水平狀況
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(dāng)高的水平。
1.2.3模具設(shè)計與制造能力狀況
在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。
雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(biāo)志沖模技術(shù)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(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)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(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)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(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的滲氮技術(shù)越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。
1.3沖壓模具的特點
對于沖壓模具的特點大體上歸為以下三大類：
1.3.1充分運用IT技術(shù)發(fā)展模具設(shè)計、制造。
用戶對壓力機速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進了模具的發(fā)展。外形車身是汽車的兩個關(guān)鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，其技術(shù)密集，體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平，是車身制造技術(shù)的重要組成部分。車身模具設(shè)計和制造約占汽車開發(fā)周期三之二的時間、成為汽車換型的主要制約因素。目前，世界上汽車的改型換代—般約需 48個月，而美國僅需30個月，這車要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實體汽年覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體、實現(xiàn)了異地設(shè)計和異地制造。同時，虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，也將推動模具工業(yè)的發(fā)展。
1.3.2縮短金屬成形模具的試模時間。
當(dāng)前，主要發(fā)展液壓高速試驗壓力機和拉伸機械壓力機，特別是在機械壓力機上的模具試驗時間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機械壓力機的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。
1.3.3車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速。
在自動沖壓上用級進沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(yīng)用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約30%。但是級進組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)生考慮在多工位壓力機上加工。
1.4 模具CAD技術(shù)
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(xué)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(xué)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(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)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(shè)計制造中實際應(yīng)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(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 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)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。
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，并已在生實踐中得到成功應(yīng)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(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。
1.5主要任務(wù)
課題是由指導(dǎo)教師統(tǒng)一發(fā)放下來的，圖1即為其制件圖 ，原始數(shù)據(jù)如下：
制件材料為Q235鋼，執(zhí)行標(biāo)準為5GB3275；材料厚度為1.5mm；
圖1.5制件圖
第2章 沖壓件的工藝性分析
2.1工藝分析
Ⅰ該制件為普通合頁，厚度1.5mm，經(jīng)零件展開可知用矩形板料即可。
Ⅱ制件有卷圓部分，應(yīng)該整形工序；
Ⅲ制件上有小圓孔，沖小孔時要注意對沖頭的保護；
Ⅳ工件涉及彎曲卷圓，非對稱零件考慮其偏載的問題一般應(yīng)該采取直排雙件；這樣才能受力均衡，延長模具壽命
Ⅴ 工步較多，應(yīng)該在適當(dāng)?shù)牡胤讲捎脤?dǎo)正銷導(dǎo)正
2.2工藝方案的分析
制件屬中厚板且形狀較為復(fù)雜的共件，其生產(chǎn)基本工藝為沖孔切搭邊→預(yù)彎→卷圓→精整→彎曲→落料，共六道工序。由于工件精度較低，考慮到模具強度以及選取步距較?。?mm），故在第一、二個工步之間應(yīng)該加一個空工步，故最終確定方案為：沖孔切搭邊→空工步→預(yù)彎→卷圓→精整→彎曲→落料
第3章 確定裁板及排樣的方案
3.1 排樣的意義及排樣方式的確定
3.1.1排樣的意義
沖裁件在條料，帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣合理就能用同樣的材料沖出更多的零件來，降低材料消耗。大批量生產(chǎn)時，材料的費用一般占沖裁件成本的60%以上。因此材料的經(jīng)濟利用是一個重要問題，特別是對貴重的有色金屬。排樣的合理與否將影響到材料的經(jīng)濟利用，沖裁質(zhì)量，生產(chǎn)率，模具結(jié)構(gòu)與壽命，生產(chǎn)操作方便與安全等。
排樣的意義就在于保證用最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率得到合格的零件。
3.1.2排樣方式的確定
方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。
方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。
方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。
圖3.1.2
3.2計算毛坯尺寸以及確定搭邊值
3.2.1毛坯尺寸
工件經(jīng)過彎曲卷圓，依次展開，可得到毛坯尺寸
①卷圓展開 L=a+r+1.57πX′（1+t）=24.5+3.5X1.5+1.57X3.14(1+1.5)=42.1
式中X′--- 系數(shù)，當(dāng)r/t=0.5~2.2時，X′=0.5~0.76(r/t值大，X′取大值；反之，X′取小值
②彎曲展開：
因為可以按照圓角半徑較大的彎曲件計算。
=/180
=3.140.75(2.5+0.43X1.5)
=5.5
式中; ——中心角（）；
r——彎曲件內(nèi)表面的圓角半徑（mm）;
——彎曲件中心層系數(shù)；
t——材料厚度(mm):
ρ—應(yīng)變中心性層的曲率半徑（mm）;
所以工件總長度L=20+5.5+24.5+42.1=67.6mm
采取直排雙件的排料方法，為了保證兩工件落料時凸模有足夠的強度，兩工件間離不宜過小， 在此取s=7mm
條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，小偏差為負值—△，計算公式如下：
式中 D—沖裁件的最大外形尺寸；
a— 工件之間的搭邊值,直排雙件橫向搭邊a=0
△ —板料剪裁下的偏差；查表2-7（參考資料1）知0.6mm；
－導(dǎo)尺與最寬條料間的單向最小間隙；查表2-8（參考資料1）知=1mm；
因此 ；
考慮到卷圓 ，應(yīng)保證兩端精整，兩端都應(yīng)留一定的切邊值。定每端的切邊值為1.6
則板料的寬度B=[142.8+1.6X2]=146
3.2.2 確定搭邊值
搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌?
搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表1.1（參考資料1）所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。
根據(jù)零件形狀，查表1.1工件之間搭邊值a=2.0mm, 由于工件寬度較大，考慮到切搭邊時凸模強度，故取較大值，取搭邊為a=5mm
所以排樣圖尺寸如下
圖3.2.2
3.2.3計算材料利用率
沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。
由零件圖在CAD用計算機算得一個進距內(nèi)零件鎖占面積NA=4483 mm
一個進距內(nèi)的坯料面積:
BXS=14637=5402 mm
因此材料利用率為:η=(NA/BS)X100%=(4483/5402)X100%=83%，排樣合理.
第4章 計算各工序壓力，壓力中心，初選壓力機
4.1 沖裁力 彎曲力 預(yù)彎卷圓力 落料力
4.1.1沖裁力
沖裁時沖裁力通常用以下公式計算：
式中 F—沖裁力(N)；
L—沖裁周邊長度(mm)；
t—材料厚度(mm)；
—材料抗剪強度（MPa)；查表7.1（參考資料2）知=260MPa
K—系數(shù)，系數(shù)Ｋ是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?1.3
第一個工步?jīng)_孔和切搭邊余料沖裁周邊長度
L=674+52+2π6=379.68
因此 =1.3379.681.5350=259131.6N
4.1.2卸料力
落料時，剩余廢料會卡在落料沖頭上。要將其卸下，就需要一定的作用力
即為卸料力。其計算公式如下：
式中為卸料力系數(shù)；查表2-11（參考資料1）知=0.05；
因此6N；
第一工步的總沖裁力F總=+=12956.586+259131.6=272.1KN
4.1.3 彎曲力
F===6418.3N
直排雙件 所以 F=2F=26418.3=12.8KN
彎曲部分有壓料裝置，壓料力可近似取自由彎曲力的0.3-0.8倍
所以F=0.8F=0.812.8=10.24KN
4.14落料力
落料即沖裁，落料力
=1.3（322）1.5350=44.4KN
根據(jù)以上計算結(jié)果推出總壓力F大小為：
F==272.1+12.8+10.24+44.4
=339.5KN
考慮到卷圓采用側(cè)推卷圓裝置，需要壓力較大，估計壓力機所提供壓力至少為1000KN
4.2初選壓力機
初選壓力機型號為J31-160即可滿足要求，其主要技術(shù)參數(shù)如下表：
公稱
壓力
標(biāo)稱壓力
行程
滑塊行
程長度
滑塊行程
次數(shù)
最大裝模
高度
裝模高度
調(diào)節(jié)量
導(dǎo)軌間
距離
1600KN
13mm
250mm
20次/min
450mm
200mm
880mm
滑塊底面積尺寸
工作臺墊板尺寸
主電動機功率
氣墊
個數(shù)
單個氣墊退出力
單個氣墊緊力
前
后
700mm
800mm
800mm
55kw
1
0.15MN
1MN
考慮到落料，沖孔時，其最大的沖裁力可能會超載，因此需要校核一下公稱壓力F。。生產(chǎn)中只要0.75F。大于總壓力F即可；0.751600=1200KN，大于總壓力1000KN，因此所選壓力機合理。
第5章 模具設(shè)計
5.1 沖孔 切搭邊
5.1.1 凸凹模間隙的計算
1. 沖裁間隙分析
凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計模具時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數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個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?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Zmin。
2.確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。
根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。
本設(shè)計采用查表法確定其間隙值Z
查表3-4（參考資料1）知其沖裁間隙值如下：
5.1.2凸凹模刃口計算
1.凸凹模刃口尺寸精度決定的合理與否，直接影響到?jīng)_裁件的尺寸精度及合理間隙值能否保證，也關(guān)系模具的加工成本和壽命。因此，計算凸凹模刃口尺寸是一項重要的工作。
制造沖模的關(guān)鍵主要是控制凸，凹模刃口尺寸及其間隙合理。由于模具加工方法不同，凸凹模刃口尺寸的計算公式和公差標(biāo)注也不同。凸凹模刃口尺寸的計算方法基本上可分為兩類。
a 凸凹模分別加工
這種加工方法適用于圓筒形或簡單規(guī)則形狀的沖裁件。本設(shè)計中因制件形狀較為復(fù)雜，所以不適用此種加工方法。
b凸凹模配合加工
對于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件，為了保證凸凹模之間的一定間隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件作為基準，然后以此基準件為標(biāo)準來加工另一件，使它們之間保持一定間隙。次加工方法的特點是模具的間隙由配做保證，工藝比較簡單，無需較核[δp＋δd]≤Zmax—Zmin的條件，并且還可以放大基準件的制造公差，使模具制造容易，所以目前一般工廠大多采用此種方法。
2.本設(shè)計中，沖裁部分形狀簡單，制件厚度較薄，因此分別加工方法，沖裁部分均按沖孔計算，以凸模為基準計算，其計算公式如下：
、—零件公差、偏差。=0.5 (mm)；
—凹模制造公差 (mm)，一般取。
—凹模制造公差(mm)，一般取。
—凸凹模的刃口尺寸
第一個工步要求沖孔和利用組合凸模切去多余的搭邊余料，大致尺寸如下圖：
圖5.1.2.1
沖孔：工件上要求沖出兩個直徑為6的孔，凸凹模計算如下：
凸模：
凹模：
=（6.135+0.15）
=6.285
第一個工步要求組合凸模切去搭邊余料，組合凹模切去L形的搭邊，兩端部分只要保證間隙就行，沖中間搭邊（如下圖）刃口尺寸計算如下：
圖5.1.2.2
L=5mm的邊刃口：
凸模：
凹模：
=（5.15+0.15）
=5.30
L=67.5mm的刃口：
凸模：
凹模：
=（67.87+0.15）
=68.02
5.1.2凹模尺寸及凸模長度計算
凹模高： H=Kb
式中 b—沖壓件最大外形尺寸；
K —系數(shù)，考慮板材厚度的影響 查表2-19得0.25
所以凹模高 H=0.25 67=16.75mm
考慮到彎曲所占據(jù)空間較大故取凹模厚度為48.5mm
凹模的壁厚 c=（1.5~2），由于H=16.75 所以c取27
凹模刃口部分容易損壞采取拼接式，鑲塊厚度大于c即可，以此保證凹模強度，凹模鑲塊尺寸零件圖上有具體表示。
凸模長度計算及總體設(shè)計
凸模長度L=h+h+t+h
式中 h-凸模固定板的厚度 這里為48.5mm
h-卸料板厚度（25mm）
t-材料的厚度（1.5mm）
h-附加長度 包括凸模的修模量，凸模進入凹模的深度，凸模固定板與卸料板之間的安全距離。 這里取8.5mm 所以L=30+25+1.5+8.5=65mm
5.1.3校核
凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計與制造選用CrWMn.考慮沖孔凸模的直徑很小，故需對最小凸模φ5.2進行強度和鋼度校核：根據(jù)表3-26可得：
d
而設(shè)計中，凸模的工作尺寸為6mm>2.1,顯然凸模滿足強度要求
5.1.4凸凹?？傮w設(shè)計
根據(jù)以上計算設(shè)計出凸模如下圖
圖5.1.4.1沖孔凸模
圖5.1.4.2切邊組合凸模
對圖說明:
(1)裝配的尺寸為H7/m6,可得φ8, φ10的上下偏差;
(2).倒角3是參照ISO標(biāo)準設(shè)計;
(3).15是工作尺寸要求;
(4).圓形凸模要有同軸度的要求,參照ISO標(biāo)準得出;
(5).刃口尺寸由前面計算可得;
(6).淬硬58~62HRC是為了提高模具的壽命;
(7).工件表面粗糙度要求較高,取0.8,其余的可取6.3;
(8).保持刃口鋒利,為了減小毛刺.(10). 材料為CrWMn.
5.1.4 卸料板
卸料板采取彈性卸料，卸料板尺寸較大，彈壓裝置均勻布置在四個角，采用心軸和彈簧實現(xiàn)其功能，中間采用兩個卸料螺釘，結(jié)構(gòu)具體尺寸如下圖，具體尺寸在零件圖上已有表示。
圖5.1.4 卸料板
5.2 預(yù)彎卷圓
5.2.1預(yù)彎部分
1.工件需要卷直徑為6的圓，卷圓前需要預(yù)彎，為了保證精準預(yù)彎工步采用兩個導(dǎo)正銷插進工藝孔定位，機構(gòu)設(shè)計如下圖
2.預(yù)彎凸凹模設(shè)計：預(yù)彎尺寸局部放大如右圖
圖5.2.1.1
預(yù)彎圖凸凹模的具體設(shè)計尺寸如下圖：
圖5.2.1.2預(yù)彎凸凹模
5.2.2卷圓部分
1.卷圓機構(gòu)
卷圓成型困難，一次成型卷出的圓不是很標(biāo)準，所以本設(shè)卷圓占用了兩個工步，就是卷圓后有個精整的過程，卷圓機構(gòu)寬度方向能達到跨度兩個工步的距離（69mm）即可同時實現(xiàn)卷邊和精整的功能，為了保證精準，卷圓工步也采用兩個導(dǎo)正銷插進工藝孔定位和壓料板進行壓料，機構(gòu)設(shè)計如下圖
圖5.2.2 .1卷圓機構(gòu)
2.卷圓機構(gòu)零件
由于卷邊部分成型凹模易損壞，為了方便更換，成型凹模設(shè)計成單獨一塊，如上圖所示，利用壓板固定在下斜楔上，上下斜楔為水平運動，斜楔角取40度，當(dāng)上斜楔豎直方向運動s
下斜楔水平方向運動s，s/s=0.8391
上下斜楔設(shè)計如下：
圖5.2.2.2 上斜楔 圖5.2.2.3 下斜楔
圖5.2.2.4 卷圓凹模
5.3彎曲模具工藝計算及模具設(shè)
5.3.1凸凹模尺寸計算
1.凸、凹模圓角半徑的確定
零件的相對彎曲半徑人r/t=2/2=1，由于相對彎曲半徑比較小，可以忽略半徑回彈，只考慮角度回彈，零件的形狀可以通過施加校正力來保證。
Q235的最小相對彎曲半徑
所以凸模圓角半徑等于彎曲件內(nèi)側(cè)圓角半徑：
凹模圓角半徑不易過小，以免彎曲時擦傷材料表面后出現(xiàn)壓痕，后使彎曲力增加，模具壽命降低，同時凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)該一致，用以防止彎曲時板料的偏移，通常可以根據(jù)板料的厚度t選?。?
由于t=2mm =（3~6）t
取=4t=6mm
凹模底部的圓角半徑′=（0.6~0.8）（+t）=2.45mm
2. 凹模深度的確定
彎邊高度不大于或要求兩臂平直的，凹模深度應(yīng)大于彎曲件的高度，
根據(jù)材料的厚度查表得：凹模深度L=20mm，底部最小厚度為22mm
5.3.2彎曲凸凹模零件
根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)彎曲部分圖凹模設(shè)計如下圖
圖5.3.2.1 彎曲凹模 圖5.3.2.1 彎曲凸模
5.3.3彎曲機構(gòu)
為了保證彎曲精準，減小誤差彎曲工步應(yīng)該采取導(dǎo)正裝置導(dǎo)正，彎曲機構(gòu)如下圖
圖5.3.3彎曲機構(gòu)
5.4落料
5.4.1落料圖凹模計算
本設(shè)計采用直排雙件的排料方式，落料應(yīng)該從中間沖開，使工件從兩側(cè)斜槽滑落，工件精度要求不高，沖開中間連接余料按沖孔計算即可，這樣工件尺寸也能得到保證。
工件寬度為32mm，將落料凸模刃口設(shè)計成34mm長
落料是沖裁尺寸如下
圖5.4.1落料沖裁尺寸
落料圖凹模刃口尺寸計算：
=（7+0.5=7.15
=（7.15+0.15）=7.3
5.4.2落料機構(gòu)
圖5.4.2 落料機構(gòu)
第六章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.1模具類型
根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用級進沖裁模.
6.2 操作與定位方式
零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷。
6．3 卸料與出件方式
考慮零件尺寸較大，厚度較高，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。
6.4模架類型及精度
由于零件材料較厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級模架精度。
6.5模具裝配總圖
圖6.5模具總裝圖
第七章 模具材料選擇及熱處理要求
模具工作零件承受較大的沖擊載荷，要求有足夠的強度和韌性，同時有較高的硬度和耐磨性。熱態(tài)成形時，還須有一定的紅硬性?，F(xiàn)根據(jù)模具的工作條件和制件批量的大小來選用適宜的模具材料并設(shè)置其熱處理方式及要求，具體參數(shù)列于下表之中：
類別
零件名稱
材料牌號
熱處理
硬度HRC
模架
上模座
下模座
導(dǎo)柱導(dǎo)套
HT200
HT200
20鋼
滲碳淬火
56~60
板類
墊板
固定板
卸料板
T17A
45鋼
45鋼
淬火
淬火
40~45
58~62
工作件
落料凹模
落料，拉延
凸凹模
沖孔凸模
拉延，沖孔
凸凹模
Cr12MoV
Cr12MoV
Cr12MoV
Cr12MoV
滲碳淬火
滲碳淬火
滲碳淬火
滲碳淬火
60~64
60~64
58~62
60~64
緊固件
螺栓
銷釘
卸料螺栓
45鋼
45鋼
45鋼
淬火
淬火
淬火
28~38
28~38
28~38
輔助件
推桿
推板
導(dǎo)料板
壓邊圈
45鋼
Q235
45鋼
45鋼
淬火
淬火
40~45
40~45
彈頂件
彈簧
60Si2Mn
淬火
43~48
總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計讓我系統(tǒng)地鞏固了大學(xué)期間的學(xué)習(xí)課程，通過畢業(yè)設(shè)計使我更加了解到模具加工在實際生產(chǎn)中的重要地位。
在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。使我對沖壓模具設(shè)計的整個過程，主要零件的設(shè)計，主要工藝參數(shù)的計算，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計等都有了進一步的理解和掌握。
了解材料的屬性和工藝性能。不同的材料有不同的硬度和韌度，加工的難易有不同，要知道所生產(chǎn)的產(chǎn)品工藝性能，以方便實現(xiàn)編寫規(guī)程的合理性。
理解模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理。根據(jù)自己學(xué)習(xí)的相關(guān)沖壓模具設(shè)計基礎(chǔ)知識，理解模具各個結(jié)構(gòu)的作用，清楚實驗所設(shè)計的模具的機構(gòu)與裝配，確定加工的先后路線。
懂得機器的操作和使用范圍。工廠的設(shè)備有限，在有限的設(shè)備生產(chǎn)出合乎精度要求的模具，就要求我們充分利用現(xiàn)有的設(shè)備。
總之，本次畢業(yè)設(shè)計，是我認真設(shè)計的結(jié)果，也是我撐起“工作”的關(guān)鍵一步，檢驗了我大學(xué)期間學(xué)習(xí)的成果。文中主要講述模具設(shè)計的整個過程，利用對零件圖形的工藝性分析，設(shè)計出適合加工零件的模具，以達到生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率，零件的沖裁工藝性分析、模具結(jié)構(gòu)的確定是模具設(shè)計的重要內(nèi)容，只要合理就可以保證其加工精度及其各項指標(biāo)要求。模具在當(dāng)今社會生活中運用得非常廣泛，掌握模具的設(shè)計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。
通過這次模具設(shè)計及編制其說明書，增加了不少專業(yè)方面的知識，提高了動腦、動手的能力。只有實踐與理論相結(jié)合才能達到規(guī)定的各項性能指標(biāo)。
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【17】 主編：張榮清. 模具制造工藝【M】. 北京:高等教育出版社.
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計是在王老師的精心指導(dǎo)下完成的。在此，我向他表示衷心的感謝。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程也是如此。經(jīng)過幾個月的努力，這次畢業(yè)設(shè)計劃上了一個圓滿的句號，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。通過此次畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了平時在學(xué)習(xí)當(dāng)中的不足，在理論上的欠缺。此次畢業(yè)設(shè)計不但融合了大學(xué)三年來所學(xué)的知識，還在設(shè)計過程中查閱了很多相關(guān)資料，同時也學(xué)到了很多我們還沒有涉及到的內(nèi)容。初步接觸資料的查閱與使用。該畢業(yè)設(shè)計是一個學(xué)習(xí)的大檢查，它把以下專業(yè)課程都融合在了一起：機械設(shè)計、機械制造、機械制圖、模具構(gòu)造與制造、數(shù)控加工工藝等。還在設(shè)計過程中得到了從書本上無法學(xué)到的東西。我要感謝在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的老師。
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