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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B070203
姓 名 張瑞
學(xué) 號(hào) B07020336
外文出處
附 件 1. 原文； 2. 譯文
2011年3月
熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘要：
熱沖壓和高強(qiáng)度鋼材在汽車行業(yè)正越來越受歡迎。熱沖壓是通過加熱和按下推進(jìn)器水冷工具來實(shí)現(xiàn)鋼板高強(qiáng)度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對(duì)該工藝的影響很大。本文提出了一種對(duì)冷卻管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)過程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法的優(yōu)化程序。通過對(duì)每個(gè)單獨(dú)程序組件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結(jié)合的優(yōu)化方案。
關(guān)鍵詞:
熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化
1概述
近年來,在不降低安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下減輕重量已成為汽車工業(yè)的研究重點(diǎn)。熱沖壓、高強(qiáng)度鋼對(duì)此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車的安全系數(shù)。為了達(dá)到高強(qiáng)度，利用熱沖壓將高強(qiáng)度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對(duì)其進(jìn)行迅速冷卻，馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200°C以上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。到目前為止,很少有對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究的熱沖壓模具。
本文介紹了一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法,熱沖壓工具與冷卻系統(tǒng)達(dá)到最佳而快速。在這個(gè)例子中,冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化幫助進(jìn)行有限元分析與一個(gè)特定的進(jìn)化算法，隨后一系列的熱成形過程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運(yùn)動(dòng)需要的時(shí)間相對(duì)整個(gè)過程的時(shí)間較短。因此,熱沖壓過程必須有足夠的工具、合理的準(zhǔn)確性計(jì)算與短時(shí)間的快速設(shè)計(jì)。
模具的冷卻系統(tǒng)分析了包括這項(xiàng)議案的一項(xiàng)形成過程是很有必要的,可以提高預(yù)測(cè)精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車和其相應(yīng)的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進(jìn)化算法。隨后,結(jié)果通過熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
2熱沖壓模具的冷卻
2.1動(dòng)機(jī)
提高了工藝流程的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化了成形零件的特點(diǎn)、熱沖壓才能達(dá)到設(shè)計(jì)最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)一種在經(jīng)濟(jì)冷卻系統(tǒng)熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數(shù)的人進(jìn)行了有關(guān)冷卻系統(tǒng)在熱沖壓工具的應(yīng)用。因此,先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法配以適當(dāng)?shù)姆抡婺Ｐ屯瓿梢蟮膬?yōu)化調(diào)查，達(dá)到工具和產(chǎn)品的快速完成和盡可能的精確。
2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點(diǎn)
在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時(shí),熱沖壓和模具冷卻是其中的一個(gè)具有代表意義的材料超高強(qiáng)度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預(yù)表(阿塞洛USIBOR)被認(rèn)為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強(qiáng)度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強(qiáng)度通過熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了熱沖壓工藝是通過快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過程非?？祚R氏體相變將發(fā)生。該微結(jié)構(gòu)提供與馬氏體與硬化的最終產(chǎn)品較高的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500兆帕。
2.3工具組件和檢驗(yàn)
原型的組成及其熱沖壓工具運(yùn)動(dòng)學(xué)是如圖1所示,最初的空白，該試驗(yàn)的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗(yàn)的一部分是30毫米。
2.4沖壓模具冷卻系統(tǒng)
該工具設(shè)計(jì)必須考慮能夠達(dá)到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統(tǒng)需要被整合到工具。這冷卻系統(tǒng)冷卻管靠近工具輪廓目前認(rèn)為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應(yīng)放置導(dǎo)管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠(yuǎn)離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿意繪制部分的特點(diǎn),整個(gè)活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設(shè)計(jì)冷卻充分。
3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1優(yōu)化的進(jìn)化算法
圖3為每個(gè)工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)在圖3。在這個(gè)過程中,冷卻在每個(gè)通道可優(yōu)化工具通過具體的進(jìn)化算法(EA),這是在發(fā)達(dá)的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學(xué)德國(guó)),為優(yōu)化注塑工具適用于設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)在熱沖壓件工具[3、4]。作為約束條件進(jìn)行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內(nèi)。反推最小距離冷卻風(fēng)管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過有限元分析確定。參數(shù)的冷卻系統(tǒng)如通道的數(shù)量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個(gè)工具組件也提供作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)的優(yōu)化。這些輸入?yún)?shù)可從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)通過有限元模擬指南或。基于輸入初始解生成隨機(jī)參數(shù)通過EA或手動(dòng),由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過重組的電流修改他們的解決方案和隨機(jī)的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對(duì)選定的工具組件
3.2冷卻通道的優(yōu)化
在我們的研究,選定的管的直徑對(duì)8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲(chǔ)放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個(gè)工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。
4最佳冷卻系統(tǒng)的評(píng)價(jià)
冷卻通道的渠道設(shè)計(jì)產(chǎn)生EA每個(gè)工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進(jìn)行了評(píng)估,采用鐵模擬。
4.1熱學(xué)分析
在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計(jì)熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時(shí)間經(jīng)濟(jì)制造的工具。為了這個(gè)目的,兩個(gè)瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行利用ABAQUS /標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)隱式方法。在這個(gè)分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風(fēng)管直徑大,而變種冷卻風(fēng)管。V2直徑。表1:設(shè)計(jì)工具的組合進(jìn)行有限元分析。摘要為了代表一系列生產(chǎn)流程,一個(gè)循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過程模擬為一個(gè)周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機(jī)這樣的設(shè)計(jì)周期時(shí)間是30秒。在一個(gè)周期內(nèi),沖壓運(yùn)動(dòng)的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個(gè)10秒開發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運(yùn)動(dòng)和變形工具坯料的卻沒有考慮到減少了計(jì)算量。因此,只有進(jìn)行了傳熱分析是在一個(gè)封閉的工具。在熱分析、淬火過程耗時(shí)的地方2017秒秒來代替,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)沖壓不考慮。假定空白有一個(gè)最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0°C)由于850從950°C冷卻免費(fèi)在轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設(shè)為20°C在第一個(gè)周期和變化周期周期。冷卻介質(zhì)的溫度(Tc)假設(shè)為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗(yàn),獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學(xué)Erlangen-Nurnberg、德國(guó)),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)[2]。在分析中,對(duì)流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個(gè)工具,對(duì)流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,??c,是the(CHTC接觸傳熱系數(shù)),描述了熱通量的數(shù)量從毛坯到工具。這通常取決于系數(shù)之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無效的,依賴但是差距是使用相關(guān)系數(shù)。CHTC是假設(shè)為5000W°C / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數(shù),直到差距的增加而增加超越批判價(jià)值。
4.2 機(jī)械分析
仿真與傳統(tǒng)熱成形是不同的板料成形過程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡(jiǎn)單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究[5,6]。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶自定義函數(shù)的溫度,但這件工具是內(nèi)溫度不考慮。同時(shí),在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過程不被考慮。此外,殼模型,對(duì)接觸熱的問題只是足夠于相對(duì)較短的接觸時(shí)間[6]。因此,我們?cè)谘芯抗ぞ吆涂瞻着c體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過程。熱力的進(jìn)行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個(gè)形成和淬火工藝是仿制,而動(dòng)態(tài)溫度和應(yīng)力響應(yīng)的工具進(jìn)行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴流動(dòng)應(yīng)力曲線。熱更準(zhǔn)確地表達(dá)了轉(zhuǎn)會(huì)應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場(chǎng)所依賴改變?cè)谛纬蛇^程。此外,氣溫依賴的熱導(dǎo)率和比熱也會(huì)考慮。然而,在通過熱分析,為號(hào)元素的增加,鐵的復(fù)雜性問題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來閑了仿真時(shí)間,來獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化在計(jì)算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個(gè)雅致的網(wǎng)格更高的沖壓速度被認(rèn)為是減少模擬時(shí)間。傳熱系數(shù)的結(jié)垢因此,獲得相同的熱通量[7]。
xx大 學(xué)
名稱 矩形墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)
院 系 機(jī)電工程系
班 級(jí)
姓 名
系 主 任
教研室主任
指導(dǎo)教師
長(zhǎng)墊片復(fù)合沖壓模具的設(shè)計(jì)
摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長(zhǎng)，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。本次綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)墊片的復(fù)合沖壓模具，從零件的工藝性分析到模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)再到工藝計(jì)算，一直到最后的模具裝配圖。
關(guān)鍵詞：墊片、復(fù)合沖壓模具、設(shè)計(jì)
目 錄
引言（緒論） 1
一、沖裁件的工藝性分析 7
二、確定沖壓工藝方案 7
三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式 7
1.模具的形式 4
2.定位裝置 4
3.卸料裝置 4
4.導(dǎo)向零件 4
5.模架 4
四、必要的工藝計(jì)算 8
1.排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 4
2.計(jì)算沖壓力 4
3.計(jì)算模具壓力中心 4
4.計(jì)算模具刃口尺寸 4
五、墊片復(fù)合模主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4
1.落料凹模? 4
2.沖孔凸模長(zhǎng)度及強(qiáng)度校核? 4
3.凸凹模長(zhǎng)度確定及壁厚校核? 4
4.凸凹模固定板尺寸? 4
5.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 4
6.卸料板的設(shè)計(jì) 4
7.模座的選擇 4
六、壓力機(jī)校核? 4
1.模柄孔的校核? 4
2.模具閉合高度的校核? 4
3.壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸的校核? 4
4.沖裁力校核 4
七、繪制模具總裝配圖及零件圖 14
課程設(shè)計(jì)小結(jié) 24
致謝? 4
參考文獻(xiàn) 25
引 言
汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長(zhǎng)，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國(guó)模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點(diǎn)：
一、是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到100噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到0.5μm的超精模具和能與2500次/分高速?zèng)_床相匹配的精密多工位級(jí)進(jìn)模等；模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高，如廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率大都已達(dá)到或超過了80%等；行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個(gè)以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。
二、是行業(yè)骨干隊(duì)伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展，勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高。模具行業(yè)目前已有80多家重點(diǎn)骨干企業(yè)，現(xiàn)在，年產(chǎn)模具5000萬元以上的企業(yè)全行業(yè)也有100家左右。骨干隊(duì)伍正在起著帶動(dòng)行業(yè)的作用。繼2006年之后，全國(guó)的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長(zhǎng)25%以上。模具行業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。
三、是國(guó)際合作進(jìn)一步發(fā)展，中國(guó)模具正在加速融入世界，因而也為中國(guó)模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國(guó)模具行業(yè)2007年國(guó)際合作方面的活動(dòng)都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著?！ ?
在中國(guó)模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。
隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費(fèi)用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤(rùn)空間進(jìn)一步受擠壓，利潤(rùn)率進(jìn)一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。
隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求，高層次人才的正常流動(dòng)現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時(shí)，人才素質(zhì)也亟待提高。
隱憂之三是在模具行業(yè)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢(shì)和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預(yù)示著企業(yè)今后的競(jìng)爭(zhēng)更為劇烈。競(jìng)爭(zhēng)會(huì)不會(huì)造成今后的大調(diào)整而累及行業(yè)發(fā)展，這已引起一些業(yè)內(nèi)人士的擔(dān)憂。目前，在部分領(lǐng)域，尤其在中低檔市場(chǎng)上，競(jìng)爭(zhēng)已造成因相互過度壓價(jià)而損害產(chǎn)品質(zhì)量的狀況。
隱憂之四是中國(guó)模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國(guó)外先進(jìn)水平落后許多，這對(duì)今后發(fā)展非常不利。所謂綜合水平的落后包括了技術(shù)落后、產(chǎn)品落后、管理落后及人的觀念和水平落后等。雖然我國(guó)模具行業(yè)中也不乏可與世界先進(jìn)水平相媲美的企業(yè)，有些產(chǎn)品也并不比世界先進(jìn)水平差，但這畢竟只是少數(shù)。就大多數(shù)而言，我們必須承認(rèn)落后，而且總體來說，不是落后一點(diǎn)點(diǎn)，而是落后了許多?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國(guó)模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比有著較大差距。此外，當(dāng)然還存在裝備及環(huán)境等方面的差距等。
模具設(shè)計(jì)
一、沖裁件的工藝性分析
（1）材料 Q235是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能。
（2）工件結(jié)構(gòu) 該零件形狀簡(jiǎn)單?？走吘噙h(yuǎn)大于凸、凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用復(fù)合沖壓工序。
（3）尺寸精度 零件圖上尺寸未標(biāo)注公差，屬自由公差，按IT14級(jí)確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
二、確定沖壓工藝方案
該零件（如右圖）包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。采用單工序 模生產(chǎn)。
方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù) 合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級(jí) 進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率低，難以滿足該零件的年生產(chǎn)需要。方案二只需一副模具，沖壓件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)較方案一復(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。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
三、選擇模具結(jié)構(gòu)形式
（1）模具的形式
此工件有三個(gè)孔，若采用正裝式復(fù)合模，操作很不方便；另外此工件無較高平直度要求，工件要求精度也較低，沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數(shù)量，由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應(yīng)用很廣，但工作表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大。因此凹凸模的壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制，以免強(qiáng)度不足。所以從操作方便、模具制造簡(jiǎn)單等方面考慮，決定采用倒裝式復(fù)合模。
（2）定位裝置
采用擋料銷縱向定位，安裝在卸料板上，并在凹模板開設(shè)讓位孔。
（3）卸料裝置
1.條料的卸除 采用彈性卸料板。因?yàn)槭堑寡b式復(fù)合模，所以卸料板安裝在下模。
2.工件的卸除 采用打料裝置將工件從上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。
3.沖孔廢料的卸除 采用下模座上漏料孔排出。沖孔廢料在下模的凹凸模內(nèi)積聚到一定數(shù)量，便從下模座的漏料孔中排出。
（4）導(dǎo)向零件
導(dǎo)向零件有許多，如用導(dǎo)板導(dǎo)向則在模具上安裝不便，而且阻擋操作者視線，所以不采用；若用鋼珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向，則雖然導(dǎo)向精度高，壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以不采用；針對(duì)這次加工的產(chǎn)品精度要求不高，采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行導(dǎo)向即可。而且模具在壓力機(jī)上的安裝比較簡(jiǎn)單，操作又方便，還可降低成本。
（5）模架
若采用中間導(dǎo)柱模架，則導(dǎo)柱對(duì)稱分布，受力平衡，滑動(dòng)平穩(wěn)，拔模方便，但只能一個(gè)方向送料。若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，則可三方向送料。操作者視線不被擋住，結(jié)構(gòu)比較緊湊。
本設(shè)計(jì)決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
四、必要的工藝計(jì)算
（1）排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、單直排
a、搭邊。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，確定搭邊直a、a1
t = 8 mm，工件間a1 =7 mm。
側(cè)搭邊 a = 6mm。
b、條料寬度。采用無側(cè)邊裝置，所以
B=（D+2a）= （160+7+7）= 174mm
式中——條料寬度的單向偏差，mm，查表得=-0.15mm
c、送料步距：
S = L + a =200 +6 = 206 mm
d、材料利用率
利用CAD軟件，查得其面積為1163.542mm
條料一個(gè)步距內(nèi)的面積為45×34=1530 mm
=100%=100%=76.04%
排樣圖如下：
2、計(jì)算沖壓力
沖裁力公式為
P= P+ P
式中 P —— 沖裁力；
P—— 沖孔沖裁力；
P——落料沖裁力。
（1） 沖孔沖裁力P孔。
P= Pt
式中 L ——沖孔周長(zhǎng)；
t ——材料厚度，t=1mm；
——材料抗拉強(qiáng)度，MPa，查手冊(cè)，Q235，=375~460MPa，取=400MPa。
所以 P = Lt=（2×3×2+2×8）×1×400=35168N
（2） 落料沖裁力P落。
P= Lt
所以 P= Lt=（++26×4）×1×4 00
=77605.3N
（3） 卸料力P。
P= K× P
式中 P——卸料力；
K——卸料系數(shù)，查表K=0.04~0.05，取K=0.04。
所以 P= K× P=0.04×77605.3N=3104.212N
（4） 推件力P
P = KPn
式中 K——推料系數(shù)，查表取K=0.055；
n——同時(shí)卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù)，取n=3。
所以 P = KP n=0.055×35168×3N=5802.72N
（5） 總沖壓力P總。沖裁時(shí)，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)，總的沖壓力為
P =P+ P+ P= P+ P+ P+ P
=77605.3+3104.212+35168+5802.72 N=121680.26N122KN
初選壓力機(jī)型號(hào)為：JH23—25。
該壓力機(jī)的主要參數(shù)：
公稱壓力250KN
滑塊行程75mm
最大封閉高度260mm
封閉高度調(diào)節(jié)量55mm
工作臺(tái)尺寸560×370
模柄孔尺寸40×60
3.計(jì)算模具壓力中心
由于該零件關(guān)于中心對(duì)稱，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點(diǎn)上。
4.計(jì)算模具刃口尺寸
落料 設(shè)工件的尺寸為,根據(jù)計(jì)算原則，落料以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
=（）
D=（D）
=（D）
沖孔 設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基準(zhǔn)尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。
d=(d+x)
d=(d+z)=(d+x+z)
孔心距 孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一工步中，在工件上沖出孔距為L(zhǎng)兩個(gè)孔時(shí)，其凹模型孔中心距可按下式確定。
L=L
上述式中： 、D ——落料凹、凸模尺寸；
d、 d ——沖孔凸、凹模尺寸；
D ——落料件的最大極限尺寸；
d ——沖孔件孔的最小極限尺寸；
L、 L ——工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸；
——工件制造公差；
z——最小合理間隙；
x ——磨損系數(shù)；
——凸或凹模的制造公差，可按IT6~IT7級(jí)來選取，也可查表選取，或?。ǎ?，（）。
為了保證初始間隙不超過Z即++,和選取必須滿足以下條件：
+
外形由落料獲得， 16由沖孔同時(shí)得到：
查表得：Z=0.1mm,Z=0.14mm,
則 Z-Z=(0.14-0.1)mm=0.04mm
由于尺寸為自由公差，均為IT14級(jí)，所以×=0.5mm
設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，則
沖16孔：
d=(d+×)=(16+0.5×0.43) =16.215mm
d=( d+ Z)=(16.215+0.1)=16.315mm
校核：+
0.011+0.0180.14-0.1
0.029<0.04（滿足間隙公差條件）
落料
D=(D- ×)=(30-0.5×0.15) =29.925mm
D=( D- Z)=(29.925-0.1)=29.825mm
校核：+
0.012+0.0080.14-0.1
0.002<0.04（滿足間隙公差條件）
符合精度要求。
五、主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.落料凹模
1）厚度H
H=K
式中 K——修正系數(shù)，查表K=1.25；
P——落料沖裁力，N，P=77605.3N=78KN。
代入 H=1.25×=24.7mm
取H=20mm
2）長(zhǎng)度和寬度L、B
L=l+2W
式中 W——垂直于送料方向的凹模型孔壁間最大距離。
W1.2 H=1.2×20=24mm
所以 L= l+2W=25×2+12+24×2=110mm
B= B+2W=26+24×2=74mm
取 L=120mm
B=70mm
由于凹模內(nèi)要設(shè)置推件塊，為了使模具加工簡(jiǎn)單，將凹模分成兩塊：凹模板和空心墊板，每塊板的厚度各為10mm。
2.沖孔凸模長(zhǎng)度及強(qiáng)度校核
1）沖孔凸模長(zhǎng)度L.
L=H+l
H=(0.6~0.8)H
H=K
l= H
以上各式中 H——凸模固定板厚度；
H——沖孔凸模厚度；
P——沖孔沖裁力；
K——系數(shù)；
l——凸模自由長(zhǎng)度；
H——落料凹模厚度，H=20mm。
所以H=K=1×=15.2mm，取H=16mm
H=(0.6+0.8)H=(0.6~0.8)×16 = 9.6~12.8mm，取H=10mm
l= H=20mm
所以L= H+l=10+20=30mm
2）凸模強(qiáng)度——壓應(yīng)力校核
校核公式為：
式中 P——沖孔沖裁力，N，P=7536N，
F——凸模最小斷面積，F(xiàn)=r=3.14×3×3=28.26mm，
[]——凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa，材料為Cr12，查手冊(cè)，[]=(1000~1600)MPa,取[]=1200MPa.
因?yàn)? ==266.7MPa<[]
所以凸模強(qiáng)度符合要求。
3.凸凹模長(zhǎng)度確定及壁厚校核
1）凸凹模長(zhǎng)度H確定
H=H-F+H-1+H=50-20+10-1+20=59mm60mm
式中 H——彈簧的自由長(zhǎng)度，mm，H=50；
F——彈簧壓縮量，mm；
H——卸料板厚度，mm，取H=10mm；
H——固定板厚度，mm，取H=20mm。
2）凸凹模壁厚校核。
查表，倒裝復(fù)合模最小壁厚n=2.7mm，（料厚t=1mm）
此例中n=6-3=3mm> n
所以滿足最小壁厚n> n的要求。
4.凸凹模固定板尺寸
凸凹模形狀為矩形120×70,厚度取20mm，與凸凹模過盈配合。
5.墊板結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
理論上，確定是否需要墊板的方法如下：
條件：沖裁時(shí)，如果凸模的端部對(duì)模座的壓應(yīng)力超過模座材料的許用壓應(yīng)力，這時(shí)需要凸模端部與模座之間加上一塊強(qiáng)度較高的墊板。即下列情況需要加墊板。
式中 ——凸模端面壓應(yīng)力，MPa；
——模座材料許用壓應(yīng)力，鑄鐵約為100MPa，鋼約為200MPa；
P——沖裁力，N；
F——凸模上端面面積，mm；
D——凸模上端面直徑，mm。
墊板形狀和凸模固定板一致，矩形，墊板厚度一般為3~10mm。
墊板材料常用T7或T8工具鋼，熱處理硬度為48~52HRC。墊板淬硬后兩面應(yīng)磨平，表面粗糙度R0.32~0.63um。
本例中上模部分已有墊板。
下面確定凸凹模與下模板之間是否需要墊板：
本例中，由于凸凹模和固定板的配合為過盈配合，所以其表面積按固定板面積計(jì)算，很顯然不需要加墊板。因?yàn)榧訅|板之后與沒加之前（下表面積）沒有區(qū)別。
6.卸料板的設(shè)計(jì)
1）卸料板的形狀和尺寸。
卸料板取矩形板，厚度為H=10mm，卸料板材料選A3或（45鋼），不用熱處理淬硬。
2）卸料板上成形孔的設(shè)計(jì)。取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1~0.3mm。
7.模座選擇
由于模板周界為120×70mm，所以選
上模座 125×80×30 GB/T2855.5—1990
下模座 125×80×30 GB/T2855.6—1990
材料 HT200 GB9436—88 閉合高度最小140mm，最大165mm。
導(dǎo)柱20×130 GB/T2861.1—1990
導(dǎo)套20×70×28 GB/T2861.6—1990
六、壓力機(jī)校核
初選壓力機(jī)型號(hào)為：JH23—25.
該壓力機(jī)的主要參數(shù)：
公稱壓力250KN
滑塊行程75mm
最大封閉高度260mm
封閉高度調(diào)節(jié)量55mm
工作臺(tái)尺寸560×370
模柄孔尺寸40×60
1.模柄孔的校核
模柄的尺寸為40×80，上模座厚度為30mm，則模柄伸出上模座的高度為50mm<60mm，因此合適。
2.模具閉合高度的校核
模具的閉合高度H=30+15+10+10+10+60+30-1=164mm，而壓力機(jī)的最大封閉高度260mm，其調(diào)節(jié)量為55mm，則壓力機(jī)的最小閉合高度為205mm，大于模具的閉合高度，可以在模具下模座下加墊板，所以此項(xiàng)也可滿足要求。
3.壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸的校核
查手冊(cè)，該型號(hào)模座的外形尺寸為：194×142mm，壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸為560×370mm，符合每邊留出60~100mm的要求，用來安裝固定模具用的螺栓、墊塊和壓板，所以合適。
4.沖裁力校核
沖裁合格產(chǎn)品所需的沖裁力P為122KN<壓力機(jī)的公稱壓力250KN，所以合適。
綜上所述：型號(hào)為JH23—25的壓力機(jī)符合要求。
七、繪制模具總裝配圖及工作零件圖
模具整體裝配效果圖
總結(jié)
通過這次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢(shì)有了更深刻的了解，通過整個(gè)模具設(shè)計(jì)流程，使我掌握了沖壓模具的總體設(shè)計(jì)思路及在模具設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題、及處理方法，對(duì)設(shè)計(jì)中一些常規(guī)方法了有了進(jìn)一步的了解，為以后從事模具行業(yè)打下了基礎(chǔ)。通過計(jì)算機(jī)輔助手段實(shí)現(xiàn)了對(duì)模具零件的三維造型，同時(shí)利用軟件完成了相關(guān)零部件的裝配過程，實(shí)現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)的總裝配，同時(shí)，使用了 AutoCAD 完成了相關(guān)二維結(jié)構(gòu)及零件圖。這次課程設(shè)計(jì)讓我鞏固了專業(yè)知識(shí)，對(duì)知識(shí)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。
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