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沖壓模具設(shè)計(jì)中側(cè)壁起皺的分析
F.-k. Chen and Y.-C. Liao
臺(tái)灣 臺(tái)北市國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門(mén)
在沖壓過(guò)程中，起皺一般發(fā)生在有錐度的方形杯子和帶有階梯的矩形杯子成形時(shí)。這兩種起皺類(lèi)型的共同特征是起皺都發(fā)生在相對(duì)沒(méi)有支撐的側(cè)壁。在沖壓一個(gè)有錐度的方形杯子時(shí)，當(dāng)發(fā)生起皺時(shí)，比如沖模間隙和沖壓毛壞的壓力大小等參數(shù)的影響通過(guò)有限元模擬方法被檢查到。模擬結(jié)果顯示沖模間隙越大，起皺的就越明顯，而且起皺不能通過(guò)增加沖壓力來(lái)被抑制。在研究帶有階梯的矩形杯子沖壓過(guò)程的起皺時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有相似幾何類(lèi)型的實(shí)際部分。在側(cè)壁被發(fā)現(xiàn)的起皺是因?yàn)榻橛跊_頭和階梯邊緣的金屬板料不平衡伸展造成的。為減少起皺，一個(gè)最適宜的沖模設(shè)計(jì)方法就是利用有限元分析法。在無(wú)起皺產(chǎn)品中介于模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果的好協(xié)議使有限元分析法生效，而且證實(shí)了利用有限元分析法去設(shè)計(jì)沖模的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：側(cè)壁起皺；沖模；階梯的矩形杯子；帶有錐度的主形杯子
1． 介紹
起皺是在金屬板料成形中主要的缺陷之一。由于性能和視察的原因，在產(chǎn)品中起皺往往不能被接受。在金屬板料成形過(guò)程中，有三種形式的起皺頻繁的發(fā)生：邊緣起皺，側(cè)壁起皺和由于殘余的彈性壓力引起的未變形區(qū)域的彈性彎曲。在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的操作時(shí)，側(cè)壁起皺意味著沖模腔中的起皺。由于側(cè)壁區(qū)域的金屬板料相對(duì)于其它區(qū)域的金屬板料不被工具所保征質(zhì)量，側(cè)壁起皺的消除比邊緣起皺的抑制更難。很明顯，在未被加固的側(cè)壁區(qū)域中的金屬材料的額外拉伸可能防止起皺，而且在實(shí)際操作中也可以通過(guò)增加沖壓力來(lái)防止起皺，但是過(guò)度的拉力會(huì)通過(guò)裂痕導(dǎo)致失敗。因此，沖壓力必須處于一個(gè)狹小的范圍，一方面，要高于抑制起皺的力，另一方面，要低于產(chǎn)生破裂的力。沖壓力的狹小范圍很難計(jì)算。對(duì)于沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀的零件，當(dāng)起皺發(fā)生在中心區(qū)域時(shí)，有意義的沖壓力范圍甚至不存在。
為了檢查起皺的形成結(jié)構(gòu)，Yoshida et al.發(fā)明了一種測(cè)試，在這種測(cè)試?yán)铮粔K薄板料不是均勻的沿著它的斜度被拉伸。他們也計(jì)劃一個(gè)近似的理論模型，在這種模型里面，起皺的開(kāi)始取決于在壓力不均勻區(qū)域中有壓縮的側(cè)部力的彈性灣曲。Yu et al.從實(shí)驗(yàn)性和分析性上研究起皺問(wèn)題，通過(guò)理論分析，他發(fā)現(xiàn)帶有兩個(gè)圓周波的起皺可能發(fā)生，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示是四到六個(gè)。當(dāng)通過(guò)一個(gè)有錐度的模具畫(huà)出金屬板料時(shí)，Narayanasamy和sowerby用平底的沖頭和半球狀的沖頭檢查金屬板料的起皺。他們也試圖去把可以抑制起皺的道具分類(lèi)。
那些努力都被聚中于和簡(jiǎn)單形狀零件關(guān)聯(lián)的起皺問(wèn)題上，例如：一個(gè)圓形的杯子。在90年代早期，金屬板料成形中三維動(dòng)態(tài)軟件和有限元方法的成功運(yùn)用使得分析包括在沖壓一個(gè)復(fù)雜形狀零件的起皺問(wèn)題成為可能。在當(dāng)前的研究中，三維有限元分析法被用來(lái)分析在沖壓一個(gè)帶有階梯的矩形部分的過(guò)程中，產(chǎn)生起皺的金屬流動(dòng)制造參數(shù)上。
一個(gè)帶有階梯的方形杯子，在杯子的每一邊都有一個(gè)傾斜的側(cè)壁，在帶有錐度的杯子也相應(yīng)的存在傾斜的側(cè)壁。在沖壓過(guò)程中，側(cè)壁上的金屬板料相對(duì)沒(méi)被支撐，因此，這個(gè)部位更容易起皺。在當(dāng)前的研究中，起皺過(guò)程中的各種不同的制造參數(shù)的影響都在被研究。在沖壓一個(gè)帶有階梯的方形杯子時(shí)，就像圖1B顯示的一樣，可以觀(guān)測(cè)到另一種形式的起皺。為了評(píng)估分析的效力，在當(dāng)前的研究中，一個(gè)確切階梯幾何形狀的物體被檢測(cè)。通過(guò)使用有限元分析法和用適宜的模具設(shè)計(jì)來(lái)減少起皺，起皺的原因被確定。在觀(guān)測(cè)一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品成形時(shí)，通過(guò)有限元分析法得到的模具設(shè)計(jì)方法得到證實(shí)。
圖1帶有錐度方形杯子的拉伸（a）和帶有階梯的矩形杯子的拉伸（b）
2有限元模型
包括沖頭、模具和毛壞固定器等工具幾何學(xué)是用CAD或PRO/E軟件來(lái)設(shè)計(jì)的。同樣用CAD軟件，三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的外形元素被采用用來(lái)為以上工具生產(chǎn)網(wǎng)眼系統(tǒng)。對(duì)于有限元模擬來(lái)說(shuō)，工具被認(rèn)為是剛硬的，而且對(duì)應(yīng)的網(wǎng)眼被用來(lái)定義工具幾何學(xué)而不是壓力分析。同樣CAD軟件使用四節(jié)點(diǎn)外形元素來(lái)為板形壞料構(gòu)造網(wǎng)眼。圖2顯示工具的完整布置的網(wǎng)眼系統(tǒng)和用來(lái)沖壓帶有階梯方形杯子的板形壞料。由于對(duì)稱(chēng)條件，方形杯子的四分之一被分析。在模擬中，板形壞料放在壓力機(jī)上，沖模向下移動(dòng)，逆著壓力機(jī)夾緊板形壞料。然后沖模上升使得板形壞料按著模腔成形。
圖2 有限元網(wǎng)眼
為了表演一個(gè)精確的有限元分析法，金屬板料的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)被要求是輸入數(shù)據(jù)的一部分。在當(dāng)前的研究中，拉深成形的金屬板料也被用來(lái)模擬。為在飛機(jī)上切割下的樣本測(cè)試被進(jìn)行，它們依次從0度的旋轉(zhuǎn)方向到45度的旋轉(zhuǎn)方向，再到90度的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行著。平均的流動(dòng)力σ，計(jì)算方程為σ=（σ0+2σ45+σ90）/4，因?yàn)槊恳粋€(gè)方法真實(shí)應(yīng)變通常用來(lái)模擬帶錐度方形杯子和帶階梯矩形的沖壓，就如圖3顯示的那樣。
當(dāng)前研究中所有的模擬利用有限元程序PAM-STAMP涉及SGI Indigo2工作站。為了完成模似所需輸入數(shù)據(jù)的設(shè)置，沖頭的速度一般設(shè)置在10m/s，庫(kù)侖摩擦系數(shù)設(shè)置在0.1。
圖3 金屬板料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
3 錐度方形杯中的起皺
正像圖1a顯示的那樣，草圖暗示著一些有關(guān)錐度方形杯子的尺寸，方形沖頭每一面的長(zhǎng)度（2WP）、模腔的尺寸（2Wd）和高度(H)被認(rèn)為是影響起皺的至關(guān)重要尺寸。在當(dāng)前研究中，模腔尺寸和沖頭尺寸的差距的一半稱(chēng)作沖模間隙（記作G），G= Wd- WP。相關(guān)的在側(cè)壁沒(méi)被支撐的金屬板料的寬度取決于沖模間隙，起皺假想通過(guò)增加沖壓力來(lái)被抑制。相對(duì)于沖壓一個(gè)錐度方形杯子，沖模間隙和沖壓力兩方面的影響在接下來(lái)的部分被研究。
3.1沖模間隙的影響
為了檢查沖模間隙對(duì)起皺的影響，在沖壓一個(gè)錐度方形杯子時(shí)，分別用20mm，30mm，50mm大小的沖模間隙進(jìn)行模擬沖壓。在每次模擬沖壓中，模腔的尺寸都是固定在200mm，而且杯子拉深的高度都是100mm。三次模擬中使用的金屬板料都是380X380的方形尺寸，厚度也都是0.7mm，金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)如圖3所示。
圖4 G=50mm的帶有錐度的方形杯子
模擬結(jié)果顯示三次模擬中都發(fā)生起皺現(xiàn)象，沖模間隙為50mm沖壓出來(lái)的杯子模擬形狀如圖4。從圖4中可以看出，起皺分布在側(cè)壁，側(cè)壁拐角尤其明顯。這就說(shuō)明在沖壓過(guò)程中，起皺是由于在側(cè)壁有大面積區(qū)域不被支撐，同樣，由于沖模間隙不一樣，沖頭各邊的長(zhǎng)度和模腔尺寸也不一樣。由于橫向壓力的存大，在沖頭和模腔中拉深成形的金屬板料越來(lái)越不牢固。在壓縮下，側(cè)壁金屬板料不受限制的拉伸是起皺的主要原因。為了比較三種不同間隙沖壓出來(lái)的產(chǎn)品，兩個(gè)主要的應(yīng)變比率β被介紹，β=εmin/εmax，這里的εmin和εmax分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了β的實(shí)際值比β的評(píng)論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，β的實(shí)際值越大，起皺的可能性就越大。
在三個(gè)沖模間隙不同的沖壓中，同一側(cè)壁高度，沿著橫截面M-N的β值在圖4中標(biāo)記出，在圖5中畫(huà)出。圖5中說(shuō)明嚴(yán)重的起皺一般發(fā)生在拐角處，而對(duì)三個(gè)沖模間隙不同的沖壓，在側(cè)壁中心很少發(fā)生起皺。還說(shuō)明了沖模間隙越大，β的實(shí)際值就越大。因此，增加沖模間隙將增加在錐度方形杯子側(cè)壁處發(fā)生起皺的可能性。
3.2沖壓力的影響
眾所周知，在沖壓過(guò)程中，增加沖壓力可以幫助排除起皺。為了研究增加沖壓力的影響，沖模間隙為50mm與起皺是有關(guān)聯(lián)的，用沖模間隙為50mm的模具沖壓帶有錐度方形杯子被用不同的沖壓力來(lái)模擬了。沖壓從100KN增加到600KN，這兩個(gè)力分別產(chǎn)生0.33Mpa和1.98Mpa。在上述部分，剩下的模擬條件與給定的是一樣的。處于中間的300KN也被用來(lái)模擬。
模擬結(jié)果顯示沖壓力的增加并沒(méi)有幫助消除發(fā)生在側(cè)壁的起皺。在圖4中已標(biāo)出沿著橫截面M-N的β值與沖壓力為100KN和600KN的β值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的β值是一樣的。為了檢查兩種不同沖壓力的起皺形狀，正如圖4和圖6標(biāo)出的那樣，側(cè)壁上從底部向上有五處不同位置的橫截面。從圖6可以看出，兩個(gè)外殼的波浪形橫截面是相似的。這就說(shuō)明在沖壓帶有錐度的方形杯子時(shí)，沖壓力不影響起皺的發(fā)生，這是因?yàn)槠鸢櫟脑蛑饕怯捎谠谟袡M向壓力存在的側(cè)壁處有大面積區(qū)域不被支撐。沖壓力對(duì)沖頭和模腔之間材料不穩(wěn)定的模式并沒(méi)有影響。
圖5 沿著橫截面M-N不同沖模間隙的β值
4階梯矩形杯子
在沖壓一個(gè)階梯矩形杯子時(shí)，起皺發(fā)生在側(cè)壁即使沖模間隙并不是那么重要。輪廓1顯示沖壓階梯矩形杯子的沖頭草圖，在這張草圖中，側(cè)壁C沿臺(tái)階D-E而行。在近期的研究中，在一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)品中檢查到了這種幾何形狀。這種產(chǎn)品使用的原材料的厚度是0.7mm，從拉力測(cè)試中獲得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖3所示。
這種沖壓部分產(chǎn)品的程序包括通過(guò)清理焊縫的深拉。在這種深拉過(guò)程中，沒(méi)有焊縫被用在沖模表面來(lái)幫助幫助金屬的流動(dòng)。但是，由于沖頭拐角處的半徑過(guò)小和其復(fù)雜的幾何形狀，如圖7顯示的那樣，在沖頭邊緣上部經(jīng)常發(fā)生拉裂，在真實(shí)產(chǎn)品的側(cè)壁處經(jīng)常發(fā)生起皺。從圖7中可以看出，皺紋發(fā)分布在側(cè)壁上，但是在階梯邊緣拐角處最為嚴(yán)重，就像圖1（b）中A-D，B-E顯示的那樣。在沖頭的上部邊緣，金屬往往被拉裂，就像圖7所示。
為了進(jìn)一步的了解沖壓過(guò)程中板料的變形，誕生了一種有限元的方法。這種有限元模擬方法被在最初的設(shè)計(jì)中。部分的模擬形狀如圖8所示。從圖8中可以看出，零件上部邊緣的網(wǎng)眼被拉深，皺紋分布在側(cè)壁上，類(lèi)似真實(shí)零件中的那樣。
圖6 從圖a的100KN到圖b的600KN不同側(cè)壁高度的橫截面線(xiàn)條
圖7 產(chǎn)品零件中的拉裂和起皺
圖8 產(chǎn)品拉裂和起皺的模擬形狀
如圖1（b）就像A-B邊緣半徑和沖孔拐角處A的半徑一樣，沖孔的半徑也很小，這被認(rèn)為是拉裂的最主要原因。但是，根據(jù)有限元分析的結(jié)果，拉裂可以通過(guò)增加以半徑來(lái)避免。這種理念在現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中通過(guò)增加半徑得到證實(shí)。
個(gè)別的嘗試也被用來(lái)消除起皺。第一，沖壓力加到原來(lái)的2倍。但是，就像在拉深帶有錐度的杯子中得到的結(jié)果一樣，沖壓力對(duì)消除起皺現(xiàn)象沒(méi)有起有很大的效果。通過(guò)增加摩擦和毛坯尺寸也得到同樣的結(jié)論。于是我們推測(cè)，這種起皺不能通過(guò)增加沖壓力來(lái)得到抑制。
由于在金屬屈服于過(guò)大壓力的區(qū)域，往往會(huì)因?yàn)榇罅康慕饘倭鲃?dòng)而起皺，一種通過(guò)在起皺區(qū)域增加掛鉤用于消除起皺的簡(jiǎn)單方法被用來(lái)吸收多余的材料。為了多余的金屬能有效的被吸收，掛鉤應(yīng)該平衡的加在起皺位置?；谶@種理念，兩個(gè)掛鉤被加在鄰近在壁上吸收多余的材料，如圖9如示。模擬結(jié)果顯示，階梯拐角處的起皺正如想象的那樣被吸收，但是，一些起皺仍然沒(méi)被吸收。這說(shuō)明在側(cè)壁處需要更多的掛鉤來(lái)吸收所有過(guò)量的材料，但是這在模具設(shè)計(jì)中是不允許的。
利用有限元分析法分析沖壓工序的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是沖壓過(guò)程中板料的變形形狀可以被監(jiān)測(cè)，而這在真實(shí)的產(chǎn)品沖壓過(guò)程中是不可能的。對(duì)沖壓過(guò)程中金屬流動(dòng)的精密監(jiān)測(cè)顯示板料最開(kāi)始通過(guò)沖頭的力按模腔的形狀成形，直到板料接觸到如圖1（b）階梯D-E邊緣才形成起皺。起皺的形狀如
圖9 加到側(cè)壁的起皺
圖10顯示的那樣。這就為模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了有價(jià)值的信息。
圖10 當(dāng)板料接觸臺(tái)階邊緣的起皺形成
圖11 切除了的臺(tái)階拐角
對(duì)于起皺的發(fā)生，最初的一個(gè)猜想是沖頭拐角處范圍A和階梯拐角處范圍D之間的金屬板料處于不平坦的拉深，就如圖1（b）所示。階梯拐角處被切主要是為了改善拉深條件，這樣就允許通過(guò)增加階梯邊緣有更多的拉伸被應(yīng)用到如圖11所示，從而使得模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)得到發(fā)展。但是，杯子側(cè)壁處仍然有起皺，這就意味著起皺是因?yàn)檎麄€(gè)沖頭邊緣和整個(gè)階梯邊緣的不平坦引起的，不僅僅是沖頭拐角處和階梯拐角處之間的不平坦。為了證實(shí)這種說(shuō)法，兩種改進(jìn)過(guò)了的模具設(shè)計(jì)被用來(lái)實(shí)驗(yàn)：為了描述想象中的形狀用兩種拉深操作，一種是切去整個(gè)階梯，而另一種是增加更多的拉深操作。前一個(gè)方法的模擬形狀所圖12所示。自從更低的階梯被切去后，拉深工序與圖12中的矩形杯子拉深工序性很相似。從圖12中可以看出起皺現(xiàn)象已被消除。
在這兩種操作的拉深工序中，板料最初是被拉到很深的階梯處，如圖13（a）所示，然后，較低的階梯在第二步拉深操作中成形，同是，如圖13（b）所示的想象形狀也得到了。從圖13（b）可以清晰的看出，通過(guò)兩步拉深工序可以造出沒(méi)有起皺的階梯矩形杯子，同時(shí)也說(shuō)明在兩步拉深工序中，如果相應(yīng)的順序被應(yīng)用，則更低一些的階梯處的成形是伴隨更深階梯處成形和最深階梯邊緣處成形的最早成形，如圖1(b)中的A-B，因?yàn)榻饘俨蝗菀淄ㄟ^(guò)較低的階梯進(jìn)入模具型腔。
圖12改善模具設(shè)計(jì)的模擬形狀
圖13 兩個(gè)操作步驟中的a第一步操作 b第二步操作
有限元分析法說(shuō)明用簡(jiǎn)單的拉深操作來(lái)設(shè)計(jì)理想產(chǎn)品的沖壓模具設(shè)計(jì)是很難完成的。但是，由于額外的模具費(fèi)用和操作費(fèi)用，兩個(gè)操作的制造費(fèi)用是很高的。為了保持較低的制造費(fèi)用，零件的設(shè)計(jì)師對(duì)形狀做出了合適的改變，而且通過(guò)有限元模擬分析法結(jié)果去切除較低的臺(tái)階來(lái)改善模具設(shè)計(jì)，如圖12所示。隨著設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，產(chǎn)品真實(shí)的沖壓模具被制造出來(lái)，而且零件還沒(méi)有起皺，如圖14所示。通過(guò)有限元模擬分析法得到的零件也沒(méi)有起皺。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析法的結(jié)果，有限元模擬分析法得到的沿橫截面G-H的厚度分布如圖14所示，這與產(chǎn)品的尺寸做了比較，比較的結(jié)果顯示在圖15。從圖15可以看出有限元模擬分析法得到的預(yù)想的厚度分布和產(chǎn)品得到的厚度分布是相符合的。這種吻合證實(shí)了有限元模擬分析法的效率。
圖14 無(wú)缺陷產(chǎn)品零件
圖15 G-H處模擬和測(cè)量厚度
5概要和結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)有限元模擬分析法研究了兩種在沖壓過(guò)程中的起皺，而且還檢查了其起皺的原因和消除起皺的方法。
第一種形式的起皺發(fā)生在沖壓帶有錐度的方形杯子的側(cè)壁上，這種起皺的原因是因?yàn)闆_模間隙過(guò)大（沖模間隙就是模腔的尺寸和沖頭的尺寸的差距）。當(dāng)金屬被拉至模腔中，在沖頭和型腔中有一有害的拉深時(shí)，大的沖模間隙導(dǎo)致金屬板料的大面積區(qū)域不被支撐，因此大面積區(qū)域不被支撐導(dǎo)致起皺。有限元模擬分析法顯示這種起皺不能通過(guò)增加沖壓力的方法來(lái)得到抑制。
另一種形式的起皺發(fā)生在有階梯矩形的幾何形狀物體沖壓過(guò)程中。起皺往往發(fā)生在臺(tái)階以上的側(cè)壁，甚至沖模的間隙不是足夠的大。通過(guò)有限元模擬法得知，這種起皺主要是由于在沖頭和臺(tái)階邊緣存在不平坦的拉伸。在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)有限元模擬分析法單獨(dú)的嘗試被用來(lái)消除起皺，切除了臺(tái)階的模具被建立。通過(guò)無(wú)缺陷的零件證實(shí)了這種模具設(shè)計(jì)方法對(duì)消除起皺的作用。有限元模擬分析法得到的結(jié)果和真實(shí)產(chǎn)品中看到的結(jié)果相吻合說(shuō)明了有限元模擬分析法的準(zhǔn)確性，還證實(shí)了用有限元分析法代替真實(shí)的模具制造方法的效力。
感謝
作者希望感謝中國(guó)人民共和國(guó)民族科學(xué)委員會(huì)授于NSC-86-2212-E002-028編號(hào)才使得這個(gè)項(xiàng)目得到發(fā)展。他們也希望感謝KYM提供了產(chǎn)品零件。
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年 月 日
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
系 部：
專(zhuān) 業(yè)：
學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào):
設(shè)計(jì)(論文)題目：焊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
指 導(dǎo) 教 師:
2009年3月4日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)任 務(wù) 書(shū)
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的：
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來(lái)源：來(lái)自于工廠(chǎng)工件；
目的：設(shè)計(jì)一副合格的焊片沖壓模具，能有效的來(lái)加零件使板料
沖孔落料生產(chǎn)出合格的零件。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
焊片沖壓件
1. 焊片沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝分析；
2.沖孔落料模具設(shè)計(jì)，繪制模具總裝圖及全部的工作零件圖；
3. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見(jiàn)：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：焊片沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)
系 部 材 料 工 程 系
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
2009年 05 月 20 日
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校材料工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
插圖清單
1. 制件圖………………………………………………………………………10
2. 排樣圖………………………………………………………………………13
3. 沖壓中心計(jì)算圖……………………………………………………………15
4. 墊板圖………………………………………………………………………20
5. 模架圖………………………………………………………………………20
6. 墊板圖………………………………………………………………………21
7. 模具裝配圖…………………………………………………………………22
焊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)題目為焊片沖壓模具設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了沖壓零件的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者沖壓模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了沖壓件的尺寸及性能要求，為選取模具結(jié)構(gòu)形式做好了準(zhǔn)備；然后確定排樣的方式；確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及推出裝置的選?。桓鶕?jù)前面計(jì)算出來(lái)的沖壓力選取沖壓機(jī)床。
該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)。是由圓弧和直線(xiàn)組成的，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12~IT13。孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5。將以上精度與零件的精度要求相以較比，可以為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注，生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工該零件的圓角半徑R=0.6≥0.18t=0.18×0.7=0.175符合要求。
關(guān)鍵詞：沖壓模具、推出裝置、生產(chǎn)批量
Die welding sheet forming process and die design
Abstract
The topic for the solder-chip design stamping die design, stamping parts reflects the design requirements, content and direction of the design of a certain significance. Parts of the mold through the design, designers have further strengthened the basis for stamping die design knowledge, for the design of more complex stamping die to do a good job of paving the way and draw a more profound experience.
The design of the use of stamping process and die design of the basic knowledge, the first analysis of the size of stamping parts and performance requirements, in order to select the form of die structure ready; and then ranked to determine the kind of way; determine the mold design parameters, design features and the introduction of device selection; calculated in accordance with the red in front of select pressure punching machine.
The shape of the parts is simple, symmetrical. Is formed by the arc and a straight line, and blanking pieces can form within the economic reach an accuracy of IT12 ~ IT13. Center hole size and edge distance tolerance for ± 0.5. The above parts precision and accuracy requirements in order to per pound, you can request for the accuracy of parts in the stamping process can be assured that other dimension, such as production volume, but also are in line with the blanking of the technological requirements, it decided to adopt punching means for processing the parts of the fillet radius R = 0.6 ≥ 0.18t = 0.18 × 0.7 = 0.175 to meet the requirements.
Keywords: stamping die, the introduction of devices, the production of bulk
2
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱(chēng)
00-10
凸凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱(chēng)
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱(chēng)
型 號(hào)
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
01
下料(25×15×25)
鋸床
直尺
02
粗銑六面
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工
鉆床
虎鉗
鉆刀、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理（淬火、回火）
電熱爐
火鉗
06
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
線(xiàn)切割
線(xiàn)切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
08
鉗工
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 徐龍飛 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱(chēng)
00-03
落料凹模
工序號(hào)
工 序 名 稱(chēng)
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱(chēng)
型 號(hào)
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
01
下料(65×60×18)
鋸床
直尺
02
粗銑六面
銑床
虎鉗
標(biāo)準(zhǔn)
面銑刀
游標(biāo)卡尺
03
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
04
鉗工
鉆床
虎鉗
鉆刀、鉸刀、攻絲刀
高度尺、游標(biāo)卡尺
05
熱處理（淬火、回火）
電熱爐
火鉗
06
磨削
磨床
磁力夾具、虎鉗
砂輪
游標(biāo)卡尺
07
線(xiàn)切割
線(xiàn)切割機(jī)床
復(fù)式支撐夾具
銅絲
游標(biāo)卡尺
08
鉗工
虎鉗
研磨工具
游標(biāo)卡尺
編制 徐龍飛 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 1 - 目 錄 1.引言 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 ????????????????????????????????????????????????? 2 1.2 沖壓工藝介紹 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3 沖壓工藝的種類(lèi) ????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 ????????????????????????????????????????????????????? 4 2.焊片的模具設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.1 焊片設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.2 沖壓件工藝性分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.3 確定工藝方案 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.4 排樣設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 2.5 沖裁力的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 10 2.6 壓力中心的計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 11 2.7 工作零件刃口尺寸計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????? 13 2.8 模具總體設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 14 2.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????? 15 2.10 橡膠選用原則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 18 2.11 聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 ???????????????????????????????????????????????????????? 19 2.12 沖床選用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 20 2.13 模具裝配圖： ????????????????????????????????????????????????????????????????? 21 3.模具零件加工工藝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????? 22 總結(jié)語(yǔ) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 24 致 謝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 25 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 26 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 2 - 1：引言 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱(chēng)。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求 量維持在600億至650億美元，同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近 幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口 總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個(gè)億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為600億元， 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2005年的2億美元左右。單 就汽車(chē)產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車(chē)更換車(chē) 型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量均突破400萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2004年產(chǎn) 銷(xiāo)量各突破500萬(wàn)輛，轎車(chē)產(chǎn)量將達(dá)到260萬(wàn)輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求 也非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具 生產(chǎn)廠(chǎng)點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)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(xiāo)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(lèi)模具 約占11%。 1.2 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變 形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同 屬塑性加工(或稱(chēng)壓力加工)，合稱(chēng)鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有 60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。汽車(chē)的車(chē)身、 底盤(pán)、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是 沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車(chē)、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大 量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難 于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具， 工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面 狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍?xún)?yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 3 - 完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開(kāi)卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn) 效率高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.3 沖壓工藝的種類(lèi) 沖壓主要是按工藝分類(lèi)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)。分離工序也稱(chēng)沖裁， 其目的是使沖壓件沿一定輪廓線(xiàn)從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形 工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹 形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精 確、均勻；表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯 方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過(guò)程 近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證 成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響 沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓 件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位 級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn) 備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生 產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī) 械壓力機(jī)為中心，配置開(kāi)卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝 置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出 件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一 個(gè)非常重要的問(wèn)題。 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機(jī)械化、自動(dòng)化程度低 美國(guó) 680 條沖壓線(xiàn)中有 70%為多工位壓力機(jī)，日本國(guó)內(nèi) 250 條生產(chǎn)線(xiàn)有 32%為多工 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 4 - 位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國(guó)際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用卻為數(shù)不多； 中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡(jiǎn)陋，手工操 作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的 5~10 倍，多數(shù)企業(yè)無(wú)力投資阻礙了精沖 技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國(guó)內(nèi)難以起步。 突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提 高機(jī)械化、自動(dòng)化程度。汽車(chē)車(chē)身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn) 線(xiàn)，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭(zhēng)取加大投資力度，加速?zèng)_壓生產(chǎn)線(xiàn)的技術(shù) 改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國(guó)際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝 備自動(dòng)化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、 高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車(chē)身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè) 備。同時(shí)改造國(guó)內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。 阻力二：生產(chǎn)集中度低 許多汽車(chē)集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類(lèi)多，生產(chǎn)集 中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)化分工生產(chǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 弱；摩托車(chē)沖壓行業(yè)面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封 頭制造企業(yè)小而散，集中度僅 39.2%。 突破點(diǎn)：走專(zhuān)業(yè)化道路 迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車(chē)集團(tuán)中把沖壓零部件 分離出來(lái)，按沖壓件的大、中、小分門(mén)別類(lèi)，成立幾個(gè)大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中 心及幾十個(gè)小而專(zhuān)的零部件工廠(chǎng)。通過(guò)專(zhuān)業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成 為國(guó)際上有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。 阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國(guó)汽車(chē)薄板只能滿(mǎn)足 60%左右，而高檔轎車(chē)用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化 鍍鋅板、超寬板(1650mm 以上)等都依賴(lài)進(jìn)口。 突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車(chē)用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā) 展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車(chē)輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢(shì)在必 行。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) - 5 - 阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國(guó)，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但常常很難 形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度 慢。技術(shù)開(kāi)發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力不足， 中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對(duì)下一 代輕量化汽車(chē)結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲(chǔ)備。 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國(guó)與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒(méi)有一個(gè)產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體， 科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以 高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè) 聯(lián)合實(shí)體，形成既能開(kāi)發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力五：大、精模具依賴(lài)進(jìn)口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)汽車(chē)發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn) 化程度尚低，大約為 40%~45%，而國(guó)際上一般在 70%左右。 突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣 CAD/CAM/CAE 一體化技術(shù)， 特別是成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高 精度和互換率。力爭(zhēng) 2005 年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到 60%，2010 年達(dá)到 70%以上基 本滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。 阻力六：專(zhuān)業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足沖壓行業(yè)飛 速發(fā)展的需要，尤其是摩托車(chē)行業(yè)中具備沖壓知識(shí)和技術(shù)和技能的專(zhuān)業(yè)人才更為缺乏 且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方 沖壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。 突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì) 這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長(zhǎng)期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國(guó)沖壓行業(yè)需要大批 高水平的科技人才，大批熟悉國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)、具有現(xiàn)代管理知識(shí)和能力的企業(yè)家，大批 掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級(jí)技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng)。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 2：焊片的模具設(shè)計(jì) 2.1 焊片設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 沖裁件，材料為 H62,厚度為 0.7mm，大批量生產(chǎn)。 試制定工件沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程. 零件名稱(chēng):止動(dòng)件 生產(chǎn)批量:大批 材料:H62 t=0.7mm 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 2.2 沖壓件工藝性分析 沖壓件結(jié)構(gòu)分析 該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)。是由圓弧和直線(xiàn)組成的，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精 度為 IT12~IT13?？字行呐c邊緣距離尺寸公差為 ±0.5。將以上精度與零件的精度要求 相以較比，可以為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注，生 產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工該零件的圓 角半徑 R=0.6≥0.18t=0.18×0.7=0.175 符合要求。 沖裁件的材料分析 查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得，H62 抗剪強(qiáng)度 τ=255Mpa。斷后伸長(zhǎng)率 35%，此材料具有 良好的塑性及較高的彈性，沖裁性較好，可以沖裁加工。 2.3 確定工藝方案 該零件的沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可以擬定出以下三種工藝方案： 方案一：用簡(jiǎn)單模分兩次加工，即落料——沖孔。 方案二：沖孔、落料復(fù)合模。 方案三：沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具。 采用方案一，生產(chǎn)率低、工件的累計(jì)誤差大，操作不方便。由該工件為大批量生產(chǎn)。 方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 該零件也與外緣之間的最小距離為 1.25mm，大于些零件要求的最小壁厚 0.7，可以采 用沖孔、落料復(fù)合模具或沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具，復(fù)合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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但，由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)，模 具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模具生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形 位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正，故模具制造、案裝較復(fù)合模具復(fù)雜，通過(guò)對(duì) 上述三種方案的分析比較，該零件才用第二種方案，復(fù)合模具。 2. 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。分析該工件成形后脫模方 便性，正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取工件不方便，倒裝式 復(fù)合模成形后工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故采用倒裝式復(fù)合模具。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 2.4 排樣設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件具有 T 形的特點(diǎn)，直排列時(shí)材料 的利用率較低，采用直對(duì)排的排樣方安可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。 查最小搭邊值表，得工件間 a=1，側(cè)面為 a1=1.2 經(jīng)邊綜合考慮取 a=1 a1=1.2 計(jì)算條料寬度：B= （24+2*1+1.2+12）mm=39.2mm 步距：S=12+1=13mm 計(jì)算沖壓件毛壞的面積：A=[π*6 2+π*(2.25) 2+4.5*9.75] =172.8mm. 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η 為. 裁單件材料的利用率按式計(jì)算,即 =(2*172.8)÷(39.2*13)×100%=67.8% %10bhn??A? 式中 A—沖裁面積(包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料)； n— 一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目； b—條料寬度； h—進(jìn)距。 排樣圖如(2.1)下： 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 (2.1) 2.5 沖裁力的計(jì)算 沖壓力 落料力 F 總= F 1=1.3Lt ? =1.3× 60.35× 0.7×255 =14.005(KN) 式中：F 落 —落料力（N） ； L—工件外輪廓周長(zhǎng)，L＝60.35mm； t—材料厚度； —材料的搞剪強(qiáng)度（Mpa） ，查得 [2] ＝255Mpa。? ? 沖孔力 F 沖= F 1=1.3Lt? =1.3×28.075×0.7×255 =6.52(KN) 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 卸料力 F 卸 ＝K 卸 F 落 式中：K 卸 —卸料力因數(shù)，其值由手冊(cè)查得 K 卸 ＝0.03。 則卸料力： F 卸 =7×0.03 ×14.04 =420.2(N) 推件力 推件力計(jì)算按下式： F 推 =nK 推 F 沖 式中：K 推 —推件力因數(shù)，其值由 [2]表 2-15 查得Ｋ 推 ＝0.05； n—卡在凹內(nèi)的工件數(shù)， n=7。 推件力則為： F 推 ＝7×0.05×6512.9 =2280.2(N) 模具總沖壓力為： F 總 ＝ F 落 ＋F 卸 ＋F 壓 ＝14004.9+6514.9+2280.2+420.2 =23220.2(N) 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁的壓機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大 30%左右， 所以：F 0 總 =1.3×23220.2N=30186.26N 2.6 壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常 工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，減低模 具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定： （1）對(duì)稱(chēng)形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。 （3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。 如(2.2)圖所表示： (2.2) 由于工件 x 方向?qū)ΨQ(chēng)， 由于工件 y 方向?qū)ΨQ(chēng)， 故壓力中心 X0=0mm 故只需計(jì)算 Y，將工件沖裁圖邊分成 L1、L 2、 L3、 L4 L5 L6 L7 。 yc＝ = 3219 L Y??? ＝(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6+L7Y7)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7) =976.3462/87.072 =11.21mm 其中：L1=32.34mm Y1=6mm L2=19.59mm Y2=16.85mm 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 L3=7.07mm Y3=22.47mm L4=3.14mm Y4=21mm L5=2mm Y5=21.25mm L6=3.14mm Y6=21.07mm L7=19.792mm Y7=6mm 所以壓力中心 G（0，11.21） 2.7 工作零件刃口尺寸計(jì)算 落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制;沖孔部分明中孔凸模為基準(zhǔn) 計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配 制。 查有關(guān)手冊(cè)得間隙值，Z MIN=0.035mm Zmax=0.049mm 沖孔 φ6.3mm 的孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分別加工的方法制作凸、凹模 其中凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 查手冊(cè)得凸、凹模制造公差 δ 凸 =0.02mm δ 凹 =0.02mm 校核：Z MIN-Zmax =0.014mm，而 δ 凸 + δ 凹 =0.04mm δ 凸 +δ 凹 > ZMIN-Zmax故而只能用配作法制造模具刃口。 沖孔件的以凸模為其準(zhǔn)模。 查表取，磨損系數(shù)：X=0.75mm。 工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差為：φ6.3 0+0.025 R1 102.?02.? 按公式：B 凸 =(B+X△) 0凸S? 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 求得：B 凸 1=(6.3+0.75*0.025) =6.32 mm02.?02.? B 凸 2=(1+0.75*0.02) =1.01 mm02.?02.? 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 對(duì)于外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配作法加工法，這種方法有利于獲得最 小的合理間隙。放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如 下： 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于 A 類(lèi)尺寸。工 件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差為： Φ12 -0.030 24-0.060 R2.5-0.030 查表得磨損系數(shù) X 為：1 按公式：A j=(Amax-X△) 0+△/4 Aj1=(12-1*0。03) 0+0.0075=11.970+0.0075 Aj2=(24-1*0.06)0+0.015=23.940+0.015 Aj3=(2.25-1*0。03) 0+0.0075=2.220+0.0075 2.8 模具總體設(shè)計(jì) 根據(jù)上述分析，零件的沖壓包括沖壓和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù) 合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落 料凹模孔洞中，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊；卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖 孔廢料則可以在下模座中開(kāi)設(shè)通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由 落料凸模與卸料板一起配合工作來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，應(yīng)選用彈 性卸料板來(lái)卸下條料廢料。 因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從前往后送料。 因該制件采用的是倒裝復(fù)合模具，所以直接用擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)就可。為確保零件的質(zhì) 量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高， 所以宜采用后側(cè)導(dǎo)術(shù)模架。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 2.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口。并查表，取 得刃口高度 h=5mm，該凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式。 凹模高度 H= =13.25mm310 F? 凹模壁厚 C=1.5H=1.5*13.25=19.88mm 凹模的外形尺寸的確定：凹模外形長(zhǎng)度 L=（24+2*19.88）=63.76mm 凹模的外形寬度 B=(12+2*19.88)=51.76mm 凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為 65mmX55mmX20mm。 沖孔凸模設(shè)計(jì) 1>、￠6.3 的孔凸模設(shè)計(jì) 為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式，且它 的外形尺寸較小，所以選用 A 形圓凸模，凸模固定板厚度取 18mm。 所以凸模的長(zhǎng)度 L=h1+h1+h1=15.7+13=28.7mm。 2> 非圓形凸模設(shè)計(jì) 為了使凸模加工方便，選直通式凸模，其固定方式采用 N7/h6，鉚接固定。 長(zhǎng)度 L=28.8mm。 凸凹模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具的復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外還有一個(gè)凸凹模具；根據(jù)整體模具 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如右： 確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì) 算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心 重合。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 校核凸凹的強(qiáng)度：查表得凸凹模的最小壁厚為 1mm ，而實(shí)際最小壁厚 為 1.5mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃品尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面隙為 0.036mm-0.049mm。 導(dǎo)料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 導(dǎo)料螺釘是對(duì)條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏的定位零件。導(dǎo)料螺釘一般設(shè)有 兩個(gè)，并位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷(xiāo)裝在后側(cè)，從前向后送料時(shí)，導(dǎo) 料銷(xiāo)裝在左側(cè)。導(dǎo)料螺釘有固定式的和活動(dòng)式的，本副模具采用固定式導(dǎo)料螺釘，其 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)由文獻(xiàn)[6]得，導(dǎo)料螺釘材料一般用 T7、T8，熱處理硬度為 46～52HRC，粗糙 度 1.6μm 下，裝配時(shí)采用 H7/s6，本副模具的導(dǎo)料螺釘材料用 T8。 固定板、墊板 （1）凸模固定板 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬?duì)位置壓入模具固定后作為一個(gè)定位的零件安裝在上模座 或下模座的板件上。模具中最常見(jiàn)的凸模固定板，分為圓形固定板和矩形固定板兩種， 主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容： ①凸模固定板的厚度一般取凹模的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外 形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷(xiāo)釘?shù)奈恢谩?②固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過(guò)渡配合H7/m6，凸模壓裝后端面要與固定板 一起磨平。 ③固定板的上、下表面應(yīng)磨平，并與凸模安裝孔的軸線(xiàn)垂直。固定板基面和壓裝 配合面的表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm，另一非基準(zhǔn)面可適當(dāng)降低要求。 ④固定板材料一般采用Q235或45鋼制造，無(wú)需熱處理淬硬。[4] 根據(jù)模具的工作的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以及滿(mǎn)足工作時(shí)的受力要求，這 里取凸模固定板的厚度為 14mm， ，采用45制作。 （2）墊板 如左邊的視圖： 墊板的作用是直接承受和擴(kuò) 散凸模傳遞的壓力，以降低模座 所受的單位壓力，保護(hù)模座一面 被凸模端面壓陷。模具中最為常 見(jiàn)的是凸模墊板，它被裝于凸模 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 固定板與模座之間。墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取 4～15mm，根據(jù)模具 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)這里取墊板的厚度為 H=4 mm。墊板材料為 45 鋼，淬火硬度為 43～48HRC。墊 板上、下表面應(yīng)磨平，表面粗糙度為 Ra=1.6～0.8μm，以保證平行度要求。為了便于 模具裝配，墊板上銷(xiāo)釘通過(guò)孔直徑可比銷(xiāo)釘直徑增大 0.3～0.5mm。 模架的設(shè)計(jì) 模架各零件標(biāo)記如下： 導(dǎo)柱標(biāo)記：16?100 GB/T2861.1—90 導(dǎo)套標(biāo)記：16?90?18 GB/T2861.6—90 上模座標(biāo)記：63?63?20 GB/T2855.5—90 下模座標(biāo)記：63?63?25 GB/T2855.2—90 模柄標(biāo)記： A25?30 GB/T2855.1—81 模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖 17 所示。 圖 3.17 壓入式的模柄 固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷(xiāo)如圖 圖 3.4 固定擋料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu) 選用直徑 φ4mm，h=2mm 材料為 45 鋼 A 型固定擋料銷(xiāo)（JB/T7649.10—94） (3.4) 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 2.10 橡膠的選用原則 橡膠允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)節(jié)靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件，其 選擇原則如下： ① 為保證橡膠正常工作，所選橡膠應(yīng)滿(mǎn)足預(yù)壓力要求： F0 ≥ FX 式中：F 0——橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力（ N） FX———卸料力（ N） ② 為保證橡膠不過(guò)早失效，其允許最大壓縮量不超過(guò)其自由高度的 45%，一般取 ?H1=（0.35~0.45）H 0 式中：?H 1——橡膠允許的總壓縮量（ mm）, H0——橡膠的自由高度（mm） 橡膠的預(yù)壓縮量一般取自由高度的 10%~15%，即 ?H0.=（0.10~0.15 ）H 0. 式中?H 0.為橡膠的預(yù)壓縮量（mm） 。 ③ 橡膠高度與直徑之比應(yīng)按下試校核： 0.5≤H0./D≤1.5 ④ 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸，橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算： FXY = AP 所以，橡膠橫截面面積為：A= F XY/P 式中：F XY——橡膠產(chǎn)生的壓力，在此取大于或等于卸料力（N） ； P——橡膠所產(chǎn)生的單位面積的壓力（N） ； A——橡膠橫截面面積（mm 2） 。 2.11.聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 本模具采用螺釘固定，銷(xiāo)釘定位。具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?65 GB70—85 螺釘標(biāo)記：35 鋼 M8?30 GB68—76 圓柱銷(xiāo)釘標(biāo)記：35 鋼 6?65 GB 119—86 ? 止動(dòng)圓柱銷(xiāo)標(biāo)記：35 鋼 4?6GB119—86 2.12 沖床選用 2.12.1 沖壓設(shè)備的選擇依據(jù)： 1 所選壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于總沖壓力，即 F 壓＞F 總 2 壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開(kāi)高度，因此對(duì)于 沖裁，彎曲等模具，其行程不于過(guò)大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝 置脫開(kāi)的不良后果。對(duì)于拉深模，壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩 倍以上，以保證毛坯的放進(jìn)和成行零件的取出。 3 所選壓力機(jī)的最大高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。即滿(mǎn)足：沖模的閉合高度介 于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。 4 壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定 的余地。但在過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí)，對(duì)工作臺(tái)的受里條件 也是不利的。 2.12.2 壓力機(jī)的選擇 根據(jù)總沖壓力 F 總=30.186KN,模具閉合高度,沖床工作臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè) 備, 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 用 J23-10 開(kāi)式雙柱可傾沖床,并在工作臺(tái)面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱(chēng)壓力：100 KN 滑塊行程： 45mm 行程次數(shù)： 145 次 ∕分 根據(jù)總沖壓力 F 總=30.186KN,模具閉合高度, 沖床工作 臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,選用 J23-10 開(kāi)式雙分 最大閉合高度： 180mm 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度： 80mm 工作臺(tái)尺寸（前后×左右）： 240mm × 370mm 2.13 模具裝配圖： 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 3:模具零件加工工藝 主要零件的加藝工藝過(guò)程： 落料凹模加工工藝過(guò)程 材料：Gr12 硬度：60～64HRC 序號(hào) 工序號(hào) 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：65×60×18㎜ 2 粗銑 銑六面到尺寸 60.5×53.5×16.3，注意兩大平面與相鄰鄰側(cè)面用標(biāo)準(zhǔn)角尺測(cè)量達(dá)基本垂直 3 平面磨 磨光兩大平面厚度達(dá) 15.8㎜，并磨兩相鄰側(cè)面達(dá)四面垂直。垂直度 0.02㎜/100㎜ 4 鉗 ①劃線(xiàn) 劃出各孔徑中心線(xiàn)并劃出凹模洞口輪廓尺寸 ②鉆孔 鉆螺紋底孔，銷(xiāo)釘?shù)卓?，凹模洞口穿線(xiàn)孔 ③鉸孔 鉸銷(xiāo)釘孔到要求 ④攻絲 攻螺紋絲到要求 5 熱處理 淬火 使硬度達(dá) 60~64HRC 6 平面磨 磨光兩大平面，使厚度達(dá) 15.7㎜ 7 線(xiàn)切割 割凹模洞口，并留 0.01~0.02㎜研余量 8 鉗 ①研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達(dá) 0.8um②配推件塊到要求 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 9 鉗 用墊片層保證凸凹模與凹模間隙均勻后，凹模與上模座配作銷(xiāo)釘孔 10 平磨 磨凹模板上平面厚度達(dá)要求 11 鉗 總裝配 凹凸模加工工藝過(guò)程 材料：Cr12Mov 硬度：60～64HRC 序號(hào) 工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：25×15×25㎜ 2 仿形銑 銑出大體輪廓 3 平磨 磨高度兩平面到尺寸 24.3㎜ 4 鉗 ① 劃線(xiàn) 在長(zhǎng)度方一側(cè)線(xiàn)切割?yuàn)A位 6㎜后，分中劃凸模輪廓線(xiàn)并劃 兩凹模洞口中線(xiàn) ② 鉆孔 按凹模洞口中心鉆線(xiàn)切割穿絲孔 ③锪擴(kuò)凹模落料沉孔到要求，鉆螺紋底孔并攻絲到要求 5 熱處理 淬火 硬度達(dá) 60～64HRC 6 平磨 磨高度到 23.3㎜ 7 線(xiàn)切割 割凸模及兩凹模，并單邊留 0.01～0.02 研磨余量 8 鉗 ① 研配 研凸凹模并配入凸模固定板② 研 各側(cè)壁到 0.8um 9 平磨 磨高度到要求 10 鉗 總裝配 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 總結(jié)語(yǔ) 焊片件屬于簡(jiǎn)單沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件 是兩次沖裁成的，然后相應(yīng)選取各次沖裁時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是最后一次沖壓模 具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算沖壓時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確 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(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取 了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。 本焊片件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，高度不高適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利 加工和取件，必須有足夠的高度，因此需要改變導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模 具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào) 整和維護(hù)。 焊片模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更 深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí) 的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀(guān)念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí) 踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰 飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 致 謝 時(shí)光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過(guò)，而我也即將離開(kāi)我們尊敬的老師、友 好的同學(xué)和熟悉的校園走進(jìn)社會(huì)。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是 一件必不可少的事。 畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)廣泛，很多都是我門(mén)的教科書(shū)上沒(méi)有的，這就需要自己到圖 書(shū)館查找所需的資料。在設(shè)計(jì)中，涉及很多計(jì)算的問(wèn)題，必須通過(guò)所學(xué)知識(shí)、相關(guān)的 資料及自己的不斷努力才能解決。 在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識(shí)，實(shí)踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng) 于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以把我們以前學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)， 使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)闊了我們 的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免要遇到很多問(wèn) 題，但經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我們有了一定的餓設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在老師的悉心指導(dǎo)及同 學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不斷完善。在此，我 在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢(xún)問(wèn)題，汲取了更系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使自己的 能力得到很大程度的提高。 最后，再次感謝原老師、于老師等在這一段時(shí)間給予無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，并向你 們致以深深的敬意！在以后的工作上，不辜負(fù)你們對(duì)我們寄予的厚望！ 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 參考文獻(xiàn) [1]王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[ M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [2]肖祥芷、王孝培主編.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 3. 江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003 [3]劉建超、張寶忠主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京：高等教育出版社，2004 [4]薛彥成主編.公差配合與技術(shù)測(cè)量.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [5]翟德梅、段維峰主編.模具制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [6]楊占堯主編.沖壓模具圖冊(cè). 北京：高等教育出版社，2004 [7]王樹(shù)勛、高廣升主編.冷沖模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)大全.廣東：華南理工大學(xué)出版社，1994 [8]馮炳堯、韓泰榮、蔣文森主編.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版 社，1998 [9]原紅玲 主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008