焊片沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)【止動(dòng)件】【落料沖孔復(fù)合?！俊菊f(shuō)明書(shū)+CAD】

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Liao臺(tái)灣 臺(tái)北市國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程部門在沖壓過(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。 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，計(jì)算方程為=（0+245+90）/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)變比率被介紹，=min/max，這里的min和max分別是主要的和次要的應(yīng)變。Hosford和Caddell已經(jīng)展示了的實(shí)際值比的評(píng)論值大，假設(shè)當(dāng)起皺發(fā)生時(shí)，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，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的值與沖壓力為100KN和600KN的值作比較。模擬結(jié)果指出兩種情況下，沿著橫截面M-N的值是一樣的。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。參考文獻(xiàn)1. K. Yoshida， H. Hayashi， K. Miyauchi， Y. Yamato， K. Abe， M. Usuda， R. Ishida and Y. Oike，在金屬板料，皺紋機(jī)械工具的效果取決于不均勻的拉深2. T.X.Yu，W.Johnson 和 W.J.Stronge， “圓形碟子在半球形模具中的沖壓成形”，機(jī)械學(xué)雜志，26，pp.131-148，19843. W.J.stronge，M.P.F.Sutcliffe和T.X.Yu，在沖壓期間，圓形碟子的塑性起皺。實(shí)驗(yàn)的技巧，pp.345-353，1986.4. R.Narayanasamy和R.Sowerby，“當(dāng)用一種圓錐形的沖模成形時(shí)的金屬板料起皺”，材料處理技術(shù)雜志，41，pp.275-290，1994.5. W.F.Hosford 和 R.M.Caddell，金屬成形:機(jī)械和冶金，1993年第二季。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)生姓名劉俊學(xué) 號(hào)061304109指導(dǎo)教師原紅玲選題情況課題名稱焊片沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)難易程度偏難適中偏易工作量較大合理較小符合規(guī)范化的要求任務(wù)書(shū)有無(wú)開(kāi)題報(bào)告有無(wú)外文翻譯質(zhì)量?jī)?yōu)良中差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況好一般差工作進(jìn)度快按計(jì)劃進(jìn)行慢中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況優(yōu)良中差中期成績(jī)?cè)u(píng)定： 負(fù)責(zé)人： 2009年4月10日 焊片沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 摘要本設(shè)計(jì)題目為焊片沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了板類沖壓零件的設(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)者沖壓模具設(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并吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了工件的成形工藝及模具成形結(jié)構(gòu)對(duì)制件質(zhì)量的影響。介紹了焊片沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意的要點(diǎn)，通過(guò)對(duì)制件進(jìn)行工藝分析，可確定制件的成形加工用一套復(fù)合模即可。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對(duì)焊片沖壓模具的各主要尺寸進(jìn)行了理論計(jì)算，以確定各工作零件的尺寸，從模具設(shè)計(jì)到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并應(yīng)用CAD進(jìn)行各重要零件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：復(fù)合模；工藝分析；模具零部件的加工工藝。 Welding slice stamping process and mold design AbstractThe topic of this design is Solder pieces forming handicraft and design for die.The requirement，content and direction of the design of the stamps forming plate parts are embodied on this stamping die design. The designers foundation knowledge of the stamping die design is reinforced and is able to design more complex stamping die through the design.This design the elementary knowledge which designs using the stamping formation craft and the die, first has analyzed the work piece formed craft and the die forming structure to the workpiece quality influence. Introduced Solder pieces stamping die design when must pay attention to the main point, through carries on the craft analysis to the workpiece, may determine the workpiece the formed processing uses set of superposable dies. Embarks from the control workpiece size precision, counter Solder pieces stamping die each main dimension has carried on the theoretical calculation, by determined each work components the size, designs from the die to the spare part processing craft as well as the assembly craft and so on carries on the detailed elaboration, and carries on each important components using CAD the design.Key words: compound die；process analysis；processing of die parts. 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)(論文)題目：焊片沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 2009年3月11日-5月20日 指 導(dǎo) 教 師: 2009年3月11日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書(shū)1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的：本設(shè)計(jì)題目為焊片沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)沖壓工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練使用相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件加工工藝的編制。并且能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。2本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）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）：（1）了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀； （2）分析焊片的成形工藝并確定其工藝方案；（3）模具主要設(shè)計(jì)計(jì)算； （4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖； （5）得出設(shè)計(jì)結(jié)論。 設(shè)計(jì)題目：焊片沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)材料：H62厚度：0.7mm 生產(chǎn)批量：大批量 所在專業(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 機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡 零件號(hào)零 件 名 稱00-01凸凹模工序號(hào)工 序 名 稱工序內(nèi)容車間設(shè)備量 具工 時(shí)12345678下料粗銑六面平磨鉗工劃線熱處理鉆配作研磨下料10510575mm留單邊余量0.5mm磨基準(zhǔn)面，使基準(zhǔn)面互相垂直去毛刺，劃出各孔的位置淬火，回火硬度5258HRC鉆螺紋孔及銷釘孔按凹模配作刃口部分研磨刃口部分下料車間模具車間模具車間模具車間熱處理車間模具車間模具車間模具車間空氣錘磨床熱處理爐鉆床鋼尺鋼尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺硬度測(cè)量?jī)x游標(biāo)卡尺千分尺 編制 劉俊 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00-07凸模工序號(hào)工 序 名 稱工序內(nèi)容車間設(shè)備量 具工 時(shí)1234567下料鍛造熱處理車削熱處理外圓磨鉗工鋸床下料1620鍛成1222退火,消除內(nèi)應(yīng)力按圖樣要求車削，留單邊余量0.3mm淬火，回火，5258HRC磨外緣，達(dá)尺寸要求研磨凸模刃口部分下料車間鍛造車間熱處理車間模具車間熱處理車間模具車間模具車間鋸床空氣錘熱處理爐車床熱處理爐磨床銑床鋼尺鋼尺硬度測(cè)量?jī)x游標(biāo)卡尺硬度測(cè)量?jī)x游標(biāo)卡尺千分尺 編制 劉俊 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00-03凹模工序號(hào)工 序 名 稱工序內(nèi)容車間設(shè)備量 具工 時(shí)123456789下料刨削平磨鉗工銑削熱處理平磨線切割鉗工鋸床下料105105mm60刨削六面留單邊余量0.5mm磨六方，側(cè)面達(dá)尺寸，上下平面留0.2mm劃線，鉆螺孔，銷孔，穿絲孔磨六方銑出凹模板上的非刃口孔淬火，回火，5258HRC磨光上下平面切出凹模刃口部分研磨凹模刃口模具車間模具車間模具車間模具車間熱處理車間模具車間模具車間模具車間鋸床刨床磨床銑床熱處理爐磨床線切割鋼尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺硬度測(cè)量?jī)x游標(biāo)卡尺 編制 劉俊 校對(duì) 審核 批準(zhǔn) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：焊片沖壓成形 工藝與模具設(shè)計(jì)系 部 材 料 工 程 系 專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí) 模具061班 學(xué)生姓名 劉俊 學(xué) 號(hào) 061304109 指導(dǎo)教師 原紅玲 2009年5月 8日插圖清單圖1 零件圖3圖2 排樣方案圖6圖3 壓力中心計(jì)算圖10圖4 落料凹模刃口部分尺寸圖15圖5 凸凹模部分尺寸圖16圖6 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式圖18圖7 擋料銷的位置圖21圖8 模具裝配圖圖27附表清單表1 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)9河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 緒 論大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快，使模具的需要不斷增加，而對(duì)模具的質(zhì)量要求越來(lái)越高。模具技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用越來(lái)越顯得更為重要。模具是一種特殊的模型，用來(lái)塑造(制造)產(chǎn)品；從工藝的角度，模具是一種成型制品的特殊工藝裝備。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“工業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。 目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還比較的落后，主要原因是我國(guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國(guó)內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國(guó)的模具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來(lái)發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品。沖壓是一種先進(jìn)的少無(wú)切削加工方法，具有節(jié)能省材、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、重量輕、加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車、航空航天、儀器儀表、家電、電子、通訊、軍工、日常用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計(jì)，薄板成型后，制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中，與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一，在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過(guò)這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。2 零件的工藝性分析工件名稱：焊片生產(chǎn)批量：大批量材料：H62 厚度：0.7mm圖1 零件圖(焊片 材料H62)2.1 零件的總體分析圖示零件材料為H62，適合一般的沖壓加工。此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，具有良好的塑性、韌性、冷沖壓性能，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工。零件形狀較為簡(jiǎn)單，采用圓弧過(guò)渡，但零件對(duì)稱分布，有沖孔、落料兩個(gè)工序特征。2.1.1外形落料的工藝性此焊屬于中等尺寸零件，料厚0.7mm，外形較為簡(jiǎn)單，采用圓弧過(guò)渡，以便于模具加工，減少熱處理開(kāi)裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損，尺寸精度要求一般。2.1.2沖孔的工藝性此焊片只有一個(gè)6.3與一個(gè)寬4.5長(zhǎng)3的孔。圖示零件的尺寸全部為未注公差的一般尺寸，一般按IT14級(jí)取，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。2.1.3沖裁件的孔邊距和孔間距為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度，孔邊距和孔間距不能過(guò)小。【1】其最小許可值當(dāng)?。?。根據(jù)工件的尺寸可得 ，所以工件的尺寸符合要求。沖孔時(shí)因凸模強(qiáng)度限制孔的尺寸不應(yīng)太小，否則凸模易折斷，查表2.7.3【1】知，工件上孔的直徑大于或等于0.35倍的料度即。由任務(wù)書(shū)零件圖易于看出工件的尺寸符合要求。2.1.4尺寸精度圖示零件的尺寸均未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級(jí)，尺寸精度較低，符合一般沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。3 工藝方案的確定該零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：?jiǎn)喂ば蚰Ｉa(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合模。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。 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。該零件6.3mm的孔與外圓之間的最小距離為2.85mm，大于此凸凹模允許的最小壁厚），可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料連續(xù)模。但復(fù)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模雖生產(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)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過(guò)對(duì)上述三種方按的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方按二的復(fù)合模為佳。4 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直對(duì)排的形式，雖然材料的利用率低于少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣，但工件的精度高，且易于保證工件外形的圓角。4.1確定搭邊與搭肩值搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗(yàn)確定的，查表2.5.2【1】。取最小搭邊值為，最小搭肩值。4.2確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。分析零件形狀可知，確定排樣方案：條料從右至左送進(jìn)，落料凸模的沖壓力比較均勻，零件形狀精度容易保證。條料的排樣如圖2所示。圖2 排樣方案4.3計(jì)算送料步距和條料的寬度按如上排樣方式：由公式計(jì)算如下： . 所以確定條料的寬度B為27mm步距所以步距為18.5mm。4.4計(jì)算材料的利用率根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用200X400X0.7的H62的銅板。每塊可剪27X200規(guī)格條料10條，材料剪切利用率達(dá)96。材料利用率通用公式【1】式中A一個(gè)沖裁剪的面積。n 一個(gè)步距內(nèi)的沖裁件數(shù)量。B條料寬度S步距。 材料利用率：= 5 計(jì)算沖壓力和初選壓力機(jī)5.1沖裁工序總力的計(jì)算由工件結(jié)構(gòu)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。考慮到模具刃部被磨損、凸凹模不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)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(jì)算：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(zhǎng)度（mm）。t沖裁件材料厚度（mm）被沖材料的抗剪強(qiáng)度。上式中抗剪強(qiáng)度與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢，為方便計(jì)算，可取材料的，故沖裁力表達(dá)式又可表示為：查手冊(cè)【3】H62的 取極限值b=450MPa所以落料力F=Ltb =沖孔力F=Ltb =沖孔時(shí)的推件力F=nKF取直筒形刃口形式，由表2.21查的，h=5mm，則n=h/t=5/0.7=7個(gè)n同時(shí)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) 查表2.7得，K=0.05 所以推件力F=nKF= 落料時(shí)的卸料力F=KF查表2.7得，K=0.03卸料力F=KF=所以總沖壓力F=F+F+F+F= 為保證沖壓力足夠，一般沖裁壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%，即F=5.2初選壓力機(jī)壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于工序總力。查手冊(cè)【2】初選開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-16和J23-25，見(jiàn)表一。表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱壓力/kN滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺(tái)尺寸/mm可傾斜角/。封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-16160552203004503545J23-252506527037056030555.3 確定壓力中心 用解析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)。按比例畫(huà)出零件尺寸，選用坐標(biāo)系XOY。如下圖3所示。因零件左右對(duì)稱，即xc0。故只需計(jì)算yc。將工件沖裁周邊分成L1、L2、L3、L4、L10、L11基本線段，求出各段長(zhǎng)度的重心位置:L13mm Y1=0L26mm Y2=11.3mmL32.85mm Y3=11.6mm L42.25mm Y4=15.97mm L52.25mm Y5=22.68m 圖3 壓力中心的計(jì)算6 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定6.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用倒裝復(fù)合沖壓，所以模具類型為倒裝復(fù)合模。6.2定位方式的選擇因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，所以選用導(dǎo)料銷和擋料銷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁條料的定位。6.3導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。6.4 卸料方式該模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下。工件厚度為0.7mm，料厚相對(duì)較厚，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。6.5 送料方式采用手動(dòng)送料。7 模具工作零部件刃口尺寸的計(jì)算該零件屬于無(wú)特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，小孔尺寸則由沖孔得到。查表2.3.3可 沖孔6.3的孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算；由于制作簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工方法制作凸凹模。其凸凹模刃口尺寸計(jì)算如下：查表2.5得凸凹模制造公差： 校核-=0.014，而+=0.04滿足的條件 查表2.6得模具的精度等級(jí)為IT14級(jí)。查表2.2【4】 取7.1沖裁6.3孔的凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸凹模尺寸6.3凸緣強(qiáng)度的校核：經(jīng)查有關(guān)文獻(xiàn)得：黃銅的抗疲勞強(qiáng)度。凸模材料選用優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼淬火，其直徑d=6.3.凸模材料許用應(yīng)力.根據(jù)式（2.45）得：d=6.30.27.故計(jì)算合理7.2外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算此落料件為形狀較為復(fù)雜的零件，所以利用凸凹模配作法，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。以落料凹模為基準(zhǔn)件，由公差表查得工件個(gè)尺寸的公差等，確定x采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-第一類尺寸A 第一類尺寸： b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-第二類尺寸B 第二類尺寸：c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸C 第三類尺寸：其落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：第一類尺寸：磨損后增大的尺寸： 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是23.74mm,2.063,11.7不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.100（落料凸模、凹模刃口部分尺寸分別見(jiàn)圖4、5）圖4 落料凹模刃口部分尺寸7.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本模具為復(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。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)圖如圖6所示。確定凸凹模安裝在模架上的位置時(shí)，需要依據(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。校核凸凹模的強(qiáng)度：查表2.23得凸凹模最小壁厚為，而實(shí)際最小壁厚。故符合強(qiáng)度要求：凸凹模刃口尺寸按落料凹模尺寸配合，并保證雙面間隙為0.010-0.014mm。凸凹模上的孔中心與邊緣尺寸的公差應(yīng)比零件所標(biāo)的精度高3-4級(jí)。即（）mm。圖5 凸凹模設(shè)計(jì)8 模具主要零部件設(shè)計(jì)8.1工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1.1落料凹模的設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工。安排凹模在模架上的位置時(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。整體式凹模裝于下模座上, 凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即 凹模高度H=Kb 凹模壁厚C=(1.52)H式中b-凹模孔的最大寬度（但B不小于15mm）C-凹模壁厚， 指刃口至凹模外形邊緣的距離K=系數(shù)（查表240【5】K=0.3）凹模高度H=Kb=0.3X24=7.2mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值H=10mm凹模壁厚C= C=(1.52)H =15mm20mm凹模壁厚取15mm。凹模寬度凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.72.0）d, 根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板666015（JB/T7643.1）【6】8.1.2 沖孔凸模的設(shè)計(jì)因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式。一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面便于裝配與更換。查表1214【5】沖一個(gè)孔的圓形凸?？蛇x用標(biāo)準(zhǔn)件B型式。如圖7所示。 圖6沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算： L=h1+h2+h3+h式中 L凸模長(zhǎng)度， mm h1凸模固定板高度，mm h2卸料板高度，mm h3導(dǎo)料板高度，mm h附加高度，一般取1520mm沖裁6.3mm孔凸模尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度） 凸模長(zhǎng)度 L=12+8+2=22mm由小凸模刃口d=11.15mm查手冊(cè)【2】表2.54可知 h=5mm, D1=6mm, D=4mm, L=22。小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即 對(duì)于圓形凸模 式中 圓形凸模最小截面直徑，mm t沖裁材料厚度，mm 沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，取254Mpa【3】 凸模材料許用強(qiáng)度，取800Mpa【3】dmin=0.9mm 所以承壓能力足夠?？箍v向彎曲力校核對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置） 式中 Lmax 允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm F 沖模力,N 凸模最小截面的直徑，mm= =26.72mm 所以長(zhǎng)度適宜。凸模固定端面的壓力q =式中q凸模固定端面的壓力，MPa F落料或沖孔的沖裁力，N 模座材料許用壓應(yīng)力（查表得120160Mpa【3】） q =2.19MPa凸模固定板端面壓力小于120160Mpa，凸模固定板承受的壓力合適。8.1.3落料凸模（凸凹模）的設(shè)計(jì)結(jié)合工件外形并考慮加工，外形凸模用線切割機(jī)床加工成直通式凸模，用兩個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，凸模按下式計(jì)算：L=h1+h2+h3+h其中： h1為固定板厚度（7 mm），h2為卸料板厚度（5mm），h3為導(dǎo)料板厚度（6 mm）， h為附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm20mm）等因素。所以：L=7+5+6+4=22 mm凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見(jiàn)手冊(cè)【5】表15.57可得66617。8.2定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化【6】8.2.1擋料銷及導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可得該套模具所用擋料銷與導(dǎo)料銷的規(guī)格尺寸一樣，根據(jù)手冊(cè)【4】選用。型號(hào)：JB/T7649.9 625mm材料為45鋼的圓柱擋料銷,硬度4348HRC擋料銷位置設(shè)計(jì)：根據(jù)排樣圖與搭邊值計(jì)算，當(dāng)所選毛坯板料的一邊完成沖裁之后。掉頭沖板料的另一側(cè)，板料余量恰好能沖出一個(gè)制件。所以擋料銷位置不變，也不用使用使用擋料銷。8.2.2擋料銷與導(dǎo)料銷位置的確定由模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，導(dǎo)料銷及導(dǎo)料銷都應(yīng)通過(guò)卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應(yīng)高出卸料板3mm【1】。根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時(shí)擋料銷位置如圖8 圖7擋料銷的位置8.2.3導(dǎo)料銷位置的確定導(dǎo)料銷位于條料的同一側(cè)，采用從右向左的送料方式，送料的方向?qū)Я箱N應(yīng)裝在后側(cè)。8.3卸料裝置的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化【7】8.3.1彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，選用手冊(cè)【6】圖77（b）的卸料板形式。由表78查得彈性卸料板厚度為5mm。裝模具時(shí)卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為0.10mm，在模具開(kāi)啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具凸凹模工作刃口0.30.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為3.5mm。8.3.2卸料螺釘?shù)倪x用采用圓柱頭卸料螺釘45鋼，熱處理硬度3545HRC 規(guī)格 M590 JB/T7650.58.3.3卸料彈簧的設(shè)計(jì)及選用在滿足模具結(jié)構(gòu)要求的前提下,保證所選用的彈簧能夠滿足給出所要求的作用力和行程,所以本設(shè)計(jì)所選用的彈簧在裝模和試模過(guò)程中依據(jù)所需的力進(jìn)行選取.8.4推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化【5】8.4.1剛性推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應(yīng)采用剛性推件裝置。其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)手冊(cè)【5】8.4.2推件塊的設(shè)計(jì)本推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計(jì)成臺(tái)階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時(shí)不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面0.20.5mm。推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對(duì)尺寸較大，外形形狀相對(duì)復(fù)雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關(guān)系，屬內(nèi)導(dǎo)向。8.4.3連接推桿的選用為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用3根推桿。每根推桿所承受的力為： 由手冊(cè)查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：222mm 8.4.4推板的設(shè)計(jì)由推出結(jié)構(gòu)需要，推板適宜選用圓形即手冊(cè)的A型。8.4.5打桿的設(shè)計(jì) 打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。 其材料45鋼 熱處理硬度4348HRC 規(guī)格： A1155mm JB/T7650.18.5支撐固定零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化【6】由凹模周界L63mm,B=60mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為HT200,0I級(jí)精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。技術(shù)要求按JB/T80501999的規(guī)定。8.5.1模架的選用上模座標(biāo)記：636320 GB/T2855.5下模座標(biāo)記：636325 GB/T2855.68.5.2 凸模固定板的設(shè)計(jì)因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。凸模固定板的設(shè)計(jì):為了保證安裝、固定牢靠，凸模固定板必須有一定的厚度，由經(jīng)驗(yàn)公式【6】計(jì)算凸模固定板厚度。H=（11.5）D=（11.5）11.215mm11.215mm16.823mm查手冊(cè)【6】表7-2本模具取H=7mm，其外形尺寸應(yīng)與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為66mm61mm7mm8.5.3墊板的設(shè)計(jì)【6】在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設(shè)有推板等零件的裝置和讓位空間，會(huì)使的其厚度變薄，影響其抗壓強(qiáng)度，所以應(yīng)設(shè)一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取66mm61mm4mm。8.6導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化【6】本組模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模座只需兩對(duì)相同型號(hào)的導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具沖裁間隙小應(yīng)按H6/h5配合，材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度0.81.2mm，硬度5862HRC ，技術(shù)要求按JB/T80701995的規(guī)定。導(dǎo)柱標(biāo)記： 1690 GB/T2861.2導(dǎo)套標(biāo)記： 166018 GB/T2861.28.7 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化【6】本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下：內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)記：GB/T70.1 M636 螺釘標(biāo)記：GB/T5782 M615 銷釘標(biāo)記：GB/T11.21 8m6369 沖壓設(shè)備的的選用通過(guò)前面的設(shè)計(jì)知道，上模座厚度為20mm，上模墊板厚度為4mm，固定板厚度為7mm，凸模長(zhǎng)度為22mm，凹模厚度為15mm，下模座厚度為25mm，凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度為0.7mm。該模具的閉合高度： = 模具閉合高度90mm,根據(jù)前面初選的壓力機(jī)，選擇JC2325型壓力機(jī)，其工作臺(tái)尺寸為370560mm,最大閉合高度為270mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為55mm.最終經(jīng)過(guò)校核，選擇JC2325型壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 工稱壓力：250KN 滑塊行程：55mm 最大閉合高度270mm 最大裝模高度：250mm 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：55mm 工作臺(tái)尺寸（前后左右）：360mm560mm 墊板尺寸（厚度孔徑）：40mm210mm 模柄孔尺寸:6075mm 最大傾斜角度：30010 模具總裝圖由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖（裝配圖見(jiàn)附圖）。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模固定板、凹模板、推件塊等組成。推件方式由剛性推件裝置憑借壓力機(jī)的壓力來(lái)完成廢料的推出。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。其工作過(guò)程是：條料在送進(jìn)模具時(shí)由擋料銷限位，導(dǎo)料銷導(dǎo)向，使得條料精確定位。模具在工作時(shí)，上模部分隨壓力機(jī)下行，當(dāng)上模部分與條料接觸時(shí)，卸料板起壓料作用與凹模一起作用將條料壓緊隨上模下行，壓力機(jī)滑塊繼續(xù)下行沖孔凸模進(jìn)入凸凹模在壓力及刃口作用下完成沖裁。壓力機(jī)滑塊回程，上模部分跟著一起上行，在打料桿等一系列推件裝置的作用下將制件推出凹模腔內(nèi)，沖孔廢料從凸凹模型孔內(nèi)落下，與此同時(shí)卸料板在彈簧恢復(fù)的作用下也將條料從凸凹模上撥落下來(lái)，完成卸料，卸料裝置復(fù)位。條料再送進(jìn)一個(gè)步距等待下一次回程沖裁。 圖8 模具裝配圖1 下模座 2 導(dǎo)柱 3卸料螺釘 4 凸凹模5 卸料板 6 活動(dòng)擋料銷7 凹模 8 導(dǎo)套 9 凸模固定板 10 連接打桿 11 上模座 12 螺釘13 打桿 14 模柄 15 推板 16 墊板 17 銷釘 18 螺釘 19沖孔凸模20 推件塊 21 彈簧 22 螺釘 23 銷釘結(jié)束語(yǔ)焊片屬于形狀較為簡(jiǎn)單的沖壓件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件的排樣方案及沖裁力，然后選取合適的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是工件為外形是圓弧過(guò)渡，工件為非對(duì)稱件，必須計(jì)算好壓力中心使壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心相重合。最后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年學(xué)習(xí)中的最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于模具特別是塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，難免遇到了一定的困難，但在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力下，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。 致 謝首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她對(duì)我的仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，她我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向她表示真誠(chéng)的感謝！感謝母校河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗同學(xué)，和他們?cè)谝黄鹩懻?、研究使我受益非淺。最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！參考文獻(xiàn)【1】劉建超、張寶忠主編，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造。高等教育出版社，2004年6月【2】王孝培主編，中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典之沖壓模具設(shè)計(jì)。江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003年1月【3】虞蓮蓮、曾正明主編，實(shí)用鋼鐵材料手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社，2001年2月【4】寇世瑤主編，互換性與測(cè)量技術(shù)。高等教育出版社，2004年7月【5】馮炳堯，韓泰榮，殷振海，蔣文森編，模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988年3月【6】高軍，李熹平，修大鵬主編，沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南.化學(xué)工業(yè)出版社，2007年7月【7】薛啓翔主編，沖壓模具與制造?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2004年3月【8】中國(guó)機(jī)床總公司編著，全國(guó)機(jī)床產(chǎn)品供貨目錄。機(jī)械工業(yè)出版社，2002年6月【9】馮炳堯主編，模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985年6月【10】王孝培主編，沖壓手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社，1988年2月28