模具設計畢業(yè)論文 (3)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　材料冷沖壓加工是機械加工的一個重要組成部分，模具作為高質量、高效率的產品生產工具，應用十分廣泛。本設計針對一壓蓋的多工位級進模，詳細的介紹了其設計過程。</p><p>　　首先，根據設計零件的尺寸、材料、成產批量等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結構方案。然后通過工藝設計計算，確定排樣

2、，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零部件，繪制模具總裝圖。</p><p>　　關鍵詞：冷沖壓；模具；凸模；凹模；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Material cold stamping is a crucial part of mechanical ma

3、nufacture and tooling is widely used as a high quality and high efficiency production tool during stamping. This paper introduces the design of gland stamping mould. </p><p>　　Firstly, analyzes the process

4、according to the dimension, material and series production of component to confirm the stamping process and mould structure; secondly, according to process design calculation to confirm the layout, calculate the stamping

5、 force & pressure center, select the press machine and calculate the size and tolerance of blades; finally, design the component to be selected.</p><p>　　Key words: cold stamping, mould, punch mould, mou

6、ld </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1<

7、;/b></p><p>　　1.2 沖壓技術的進步1</p><p>　　1.3 模具的發(fā)展與現狀2</p><p>　　1.4 模具CAD/CAE/CAM技術2</p><p>　　1.5 課題的主要特點及意義4</p><p>　　第2章 壓蓋工藝方案的制定和模具結構設計5</p>

8、<p>　　2.1 工藝方案的制定5</p><p>　　2.1.2 工藝分析6</p><p>　　2.1.3 排樣圖設計6</p><p>　　2.2 模具結構設計7</p><p>　　2.2.1 條料的定位裝置7</p><p>　　2.2.2 出料裝置8</p><p

9、>　　2.2 .3 模具結構特點8</p><p>　　2.2.4 模具工作過程8</p><p>　　2.3 本章小結9</p><p>　　第3章 模具零件的設計與計算12</p><p>　　3.1 凸、凹模刃口尺寸的計算12</p><p>　　3.1.1 凸、凹模具間隙的選擇12</p

10、><p>　　3.1.2 凸、凹模刃口尺寸計算12</p><p>　　3.2 凸、凹模的設計16</p><p>　　3.2.1 凸模的結構和固定形式16</p><p>　　3.2.2 凸模長度的確定16</p><p>　　3.2.3 凸模強度的計算17</p><p>　　3.2.

11、4 凹模結構形式設計18</p><p>　　3.2.5 凹模結構尺寸的確定18</p><p>　　3.3 模板的設計19</p><p>　　3.4 卸料彈簧的選用20</p><p>　　3.5 其它零件的設計20</p><p>　　3.6 本章小結21</p><p>　　

12、第4章 沖壓設備的選用和模具壓力中心的計算22</p><p>　　4.1 沖壓設備的選用22</p><p>　　4.1.1 沖壓力的計算22</p><p>　　4.1.2 選擇壓力機23</p><p>　　4.2 模具壓力中心的計算23</p><p>　　4.2.1 計算步驟24</p>

13、;<p>　　4.2.2 計算壓力中心24</p><p>　　4.3 本章總結25</p><p><b>　　結論26</b></p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p>&l

14、t;p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　沖壓成型作為現代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產各種板料零件，具有很獨特的優(yōu)勢，其成型件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產過程便于實現機械自動化及生產效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造

15、業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產中。</p><p>　　在吸收了力學、數學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后，已經形成了沖壓學科的成型基本理論。以沖壓產品為龍頭，以模具為中心，結合現代先進技術的應用，在產品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經濟發(fā)展、實現現代化和提高生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。</p>

16、;<p><b>　　沖壓技術的進步</b></p><p>　　進幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上，如：旋壓成型、軟模具成型、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍。</p><p>　　現代沖壓生產是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術的參與和介入，沖壓生產方式由初

17、期的手工操作逐步進化為集成制造。生產過程逐步實現機械化、自動化，并正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現自動化沖壓作業(yè)，體現安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經是沖壓成產的發(fā)展方向。</p><p>　　沖壓自動化生產的實現使沖壓制造的概念有了本質的飛躍。結合現代技術信息系統(tǒng)和現代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面結合又形成現代沖壓新的生產模式—計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufa

18、cturing System）。把產品概念成形、設計、開發(fā)、生產、銷售、售后服務全過程通過計算機等技術融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經濟效益，是現代沖壓技術水平提高到一個新的高度。</p><p>　　1.3 模具的發(fā)展與現狀</p><p>　　模具是工業(yè)生產中的基礎工業(yè)裝備，是一種高附加值的高新技術密集型產品，也是高新技術產業(yè)的重要領域，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造水平

19、的重要標志。隨著國民經濟總量和工業(yè)產品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，產品發(fā)展重點主要表現在[2]：</p><p>　?。?） 汽車覆蓋件模；</p><p><b>　?。?） 精密沖模；</b></p><p>　?。?） 大型及精密塑料模；</p>&

20、lt;p>　?。?） 主要模具標準件；</p><p>　?。?） 其它高技術含量的模具</p><p>　　目前我國模具年生產總量雖然已經居世界第三，其中，沖模占總量的40%以上[2]，但在整個模具設計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。以覆蓋件沖模為代表，我國異能生產部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設計和制造難度大，質量和精度要求高，代表

21、覆蓋件模具的水平。在設計制造方法、手段上已基本達到了國際水品，模具結構功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產化進程中前進了一大步。但在制造質量、精度、制造周期和成本方面，與國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，與國外多工位級進模和多功能模具相比，存在一定差距[2-3]。</p><p>　　1.4 模具CAD

22、/CAE/CAM技術</p><p>　　沖壓技術的進步首先通過模具技術的進步體現出來。對沖模技術性能的研究已經成為發(fā)展沖壓成形技術的中心和關鍵。</p><p>　　20世紀60年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設計與制造中的應用。通過一計算機為主要技術手段，以數學模型為中心，采用人機互相結合、各盡所長的方式，把模具設計、分析、計算、制造、檢驗、生產過程連成一個有機整體

23、，使模具技術進入到綜合應用計算機進行設計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特征。</p><p>　　模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員借助于計算機對產品性能、模具結構、成型工藝、數控加工及生產管理進行設計和優(yōu)化[4]。模具CAD/CAE/CAM技術能顯著縮短模具

24、設計與制造周期，降低生產成本和提高產品質量已成為模具界的共識。模具CAD/CAE/CAM在近20年中經歷了從簡單到復雜，從試點到普及的過程。進入本世紀以來，模具CAD/CAE/CAM技術發(fā)展速度更快，應用范圍更廣。</p><p>　　在級進模CAD/CAE/CAM發(fā)展應用方面，本世紀初，美國UGS公司與我國華中科技大學合作在NX軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工

25、程初始化、工藝預定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設計、調料排樣、壓力計算和模具結構設計等模塊。居于特征識別與重構、全三維結構關聯等顯著特色，已在2003年作為商品化產品投入市場。與此同時，新加坡、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關機構和公司也在開發(fā)和試用新一代級進模CAD/CAM系統(tǒng)。</p><p>　　我國從上世紀90年代開始，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/C

26、AM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學模具技術國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括鈑金件特征造型、基于特征的沖壓工藝設計、模具結構設計、標準件及典型結構建庫工具和線切割自動編程5個模塊。上海交通大學為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模CAD/CAM系統(tǒng)。西安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等。近年來，國內一些軟件公司也競相加入了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的

27、開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等[4]。</p><p>　　展望國內外模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展，本世紀的科學技術正處于日新月異的變革中，通過與計算機技術的緊密結合，人工智能化、并行工程、面向裝配、參數化特征建模以及關聯設計等一系列與模具工業(yè)相關的技術發(fā)展之快，交叉領域之廣前所未見。今后十年新一代模具CAD/CAE

28、/CAM系統(tǒng)必然是當今最好的設計理念、最新的成型理論和最高水平的制造方法相吻合的產物，其特點將反映在專業(yè)化、網絡化、集成化、智能化四個方面。主要表現在[4]：</p><p>　　模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高；</p><p>　　基于網絡的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結構初見端倪；</p><p>　　模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；&l

29、t;/p><p>　　與先進制造技術的結合日益緊密。</p><p>　　1.5 課題的主要特點及意義</p><p>　　該課題主要針對汽車喇叭壓蓋零件，在對壓蓋沖孔、落料和壓型等成型工藝分析的基礎上，提出了該零件采用多工位級進模的沖壓方案：根據零件的形狀、尺寸精度要求，設計過程中綜合考慮用“單列直排法”，彈簧導料銷定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了

30、勞動生產率。</p><p>　　本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于自身的創(chuàng)新能力、協(xié)調能力、開闊設計思路等方面為自己提供了一個良好的平臺。</p><p>　　壓蓋工藝方案的制定和模具結構設計</p><p><b>　　工藝方案的制定</b></p><p>　　2.1.1 零件分析&l

31、t;/p><p>　　該零件為某汽車喇叭壓蓋，是汽車喇叭中的一個主要零件，如圖2-1所示，該零件生產屬于大批量生產，零件結構呈圓形，沖壓材料厚度0.8mm，成型過程互相干涉，在符合模中難于實現；如用簡單的落料、壓型、翻遍等單工序模也可達到沖壓要求，這樣模具雖然簡單了，但是沖壓所用的設備和人員較多，效率較低，不能實現自動化等，故不被推廣。為減少零件在生產中的多次定位對其精度和生產率的影響，一要產品批量較大，對零件的一致

32、性要求較高，二是具有08F良好的壓型和沖裁性能，經過反復比較，適宜采用較為復雜的多工位級進模。</p><p>　　圖2-1 壓蓋的二維視圖</p><p>　　2.1.2 工藝分析</p><p>　　本壓蓋從整體上看是呈圓形的成形件，該零件需要控制的尺寸有、、9.5±0.15，公差等級為IT12級,其余尺寸均未注公差，可按IT14級取公差。該零件材料為

33、08F優(yōu)質碳素結構鋼，料厚為0.8mm，因而從尺寸精度和材料方面分析比較適合用沖壓加工。經計算得零件毛坯展開尺寸，如圖2-2所示，最大外徑尺寸為φ85mm，屬于小型沖壓件。</p><p>　　圖2-2 零件展開圖</p><p>　　2.1.3 排樣圖設計</p><p>　　排樣圖是多工位級進模設計的關鍵，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的

34、截取方式及與相鄰毛坯的關系，而且對材料的利用率、沖壓工藝性以及模具的結構和壽命等有著顯著的影響[5]。該壓蓋呈圓形，綜合考慮模具體積和生產效率采用單列直排法。查文獻[6]表2-13取搭邊值a=1.2mm。故應針對零件和零件展開后的工藝特點，并綜合考慮工藝分析各個因素后，工藝側搭邊取6mm，工件間搭邊取3mm。</p><p>　　故：條料寬度b=85mm+1.2mm×2+6mm×2=99.4m

35、m</p><p>　　沖壓步距h=85mm+1.2mm×2+3mm=90.4mm</p><p>　　為了便于模具加工取步距h=91mm，b=100 </p><p>　　毛坯排樣圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 零件排樣圖</p><p>　　根據以上分析，沖壓如圖2-2所示的零件級進模分

36、為八個工位。</p><p>　　第一工位：沖定位孔；</p><p>　　第二工位：沖圓孔及切邊；</p><p><b>　　第三工位：切邊；</b></p><p><b>　　第四工位：壓型；</b></p><p><b>　　第五工位：翻孔；</b

37、></p><p><b>　　第六工位：壓凸臺；</b></p><p>　　第七工位：沖工藝孔；</p><p><b>　　第八工位：翻邊。</b></p><p>　　計算材料的利用率，一個步距內的有效沖壓面積A：</p><p><b>　　A=&l

38、t;/b></p><p>　　故一個步距的材料利用率為：</p><p><b>　　模具結構設計</b></p><p>　　模具總體結構如圖2-4和2-5所示，該模具采用四導柱模架，沖孔凸模和81沖圓形凸模分別和固定板采用壓入式裝配，導正銷、鑲件和成型鑲件，為了便于制造、試模和維修，成型凸凹模一律采用鑲拼機構，條料送進步距由送料器控

39、制，每一步距有導正銷進行導正，所有卸料由彈性卸料板前和卸料板后完成，沖孔和沖外圓廢料由凹模下面的漏料孔逐步排除，制件從料頭分離，由廢料帶出滑落到成品箱內。</p><p><b>　　條料的定位裝置</b></p><p>　　由于側刃定距方式增加了材料的消耗，也使模具的制造維修趨于復雜。本設計由自動送料器自動送料，模具整個工作過程由導向頂桿和導正銷導向，實現了沖壓的

40、自動化，提高生產率，模具制作方便，又使得有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少廢料沖壓，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。</p><p>　　2.2.2 出料裝置</p><p>　　采用彈性卸料板卸料，彈性卸料板由彈簧產生的彈性實現卸料。導正銷與導正孔之間存在一定的間隙，并且導正銷采用錐形結構，可以避免導正銷卡在導正孔內。沖孔、切邊廢料由凹模下方的漏料孔逐步排除，制件由模具終端被廢料帶出落在箱內

41、。</p><p><b>　　.3 模具結構特點</b></p><p>　　采用對稱布置，專用送料器定距，充分利用卷料特點。為了便于送料，在沖切外形時在工件與料邊之間留有一定的搭邊連接，在翻邊時切去，工件成型后直接由廢料帶出，整個過程實現了自動化。</p><p><b>　　模具工作過程</b></p>

42、<p>　　將寬度為100mm的條料放在下模上，并依靠導向頂桿定位。</p><p>　　第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，沖頭、下模板完成沖定位孔工序；</p><p>　　第二部：上模上行靠自動送料器向前送一步，上模下行沖頭和成型沖頭1與下模板完成沖圓孔及切邊工序，廢料由下模的漏料孔排除；</p><p>　　第三部：上模上行靠自動送料器向

43、前送一步，上模下行由導正銷精確定位，成型沖頭2完成沖切工序；</p><p>　　第四步：上模上行靠自動送料器向前送一步，上模下行由導正銷精確定位，成型凸、凹模完成壓型工序；</p><p>　　第五步：上模上行靠自動送料器向前送一步，上模下行由導正銷精確定位，翻孔凸、凹模完成翻孔工序；</p><p>　　第六步：重復上述動作，壓凸臺凸、凹模完成壓凸臺工序；<

44、;/p><p>　　第七步：重復上述動作，沖孔凸凹模完成沖工藝孔工序；</p><p>　　第八步：重復上述動作，翻邊凸凹模完成翻邊工序；</p><p>　　上模上行自動送料器向前送一步，同時制件由廢料帶出模具。</p><p><b>　　本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹零件的工

45、藝性分析和排樣圖的設計，然后根據排樣完成模具整體結構的設計，用CATIA軟件完成了三位造型設計，使整個模具的輪廓清晰的展現出來。</p><p>　　圖2-4 模具結構圖（一）</p><p>　　圖2-5 模具結構圖（二）</p><p>　　模具零件的設計與計算</p><p>　　凸、凹模刃口尺寸的計算</p><p

46、>　　凸、凹模具間隙的選擇</p><p>　　凸、凹模間隙值的大小對沖壓件質量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設計中的一個極其重要的工藝參數。根據零件材料及料厚,查文獻[1]表2-6，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：, ，這里取Z=0.08mm。至于壓型與拉伸時凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及成型件的高度，取單邊間隙C=（0.8-0.9）t，這里取C=0.7mm。另外，設計中考慮在合

47、模時使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質量和尺寸精度。</p><p>　　凸、凹模刃口尺寸計算</p><p>　　沖壓件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差，是設計沖模的主要任務之一。</p><p>　　（1）切邊凸、凹模刃口尺寸計算</p><p>　　由于

48、該零件切邊形狀比較復雜，且為薄材料，為了保證凸、凹模支架的間隙值，擬采用凸、凹模配合加工的方法先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成型磨削加工刃口。</p><p>　　根據零件切邊形狀，如圖4-1所示，其中未注公差尺寸按IT13級取公差。凸模磨損后尺寸變小的記為A類，有</p><p><b>　　，；</b></p><p>　　尺寸變大的記

49、為B類，有</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖4-1 零件切邊尺寸</p><p><b>　　對于A類尺寸： </b></p><p>　　查文獻[1]表2-9得磨損系數</p

50、><p>　　A類尺寸按式（4-1）計算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　對于B類尺寸：</b></p><p>　　查文獻[1]表2-9得磨損系數</p>

51、<p>　　B類尺寸按式（4-2）計算：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　該零件切邊凹模刃口各部分尺寸按上述切邊凸模的相應部分尺寸配制，保證雙面間隙值。切邊凸模尺寸標注如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 切邊凸模尺寸</p><p>　?。?）沖圓孔凸、凹模刃

52、口尺寸計算</p><p>　　圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模采用分開加工。圓孔尺寸如圖4-3，未注公差按IT13級處理有按一般要求，模具精度較工件精度高2-3級，查文獻[1]表2-8得：</p><p><b>　　滿足分開加工條件：</b></p><p>　　先確定凸模刃口尺寸，查文獻[1]表2-9得：，按（4-3）式計算：</

53、p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　凹模刃口尺寸，按（4-4）式計算：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　則：</b><

54、;/p><p>　　沖圓孔凸模尺寸標注如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-3 圓孔尺寸</p><p>　　圖4-4 沖孔凸模尺寸</p><p>　　（3）翻孔凸、凹模刃口尺寸計算</p><p>　　查文獻[1]表5-1得極限翻孔系數，零件的翻孔系數按公式（4-5）計算：</p><p&g

55、t;<b>　　(4-5)</b></p><p>　　式中 ——翻孔前孔徑</p><p><b>　　D——翻孔后孔徑</b></p><p>　　則 ，故能實現翻孔工序。</p><p>　　工件要求翻孔尺寸為，去掉料厚，即內孔尺寸為，故翻孔凸模，翻孔凹模尺寸。</p><

56、;p>　?。?）翻邊凸、凹模尺寸計算</p><p>　　查文獻[1]表5-5得翻邊允許的極限變形程度E=10%，零件的翻邊變形</p><p>　　程度按公式（4-6）計算：</p><p><b>　　（4-6）</b></p><p>　　式中 E——翻邊變形程度</p><p>&

57、lt;b>　　R——曲率半徑</b></p><p>　　b——翻邊后豎邊的高度</p><p>　　則，故能實現翻邊工序。</p><p>　　工件要求翻邊尺寸為，故凸模直徑，凹模直徑</p><p>　　（5）壓型凸、凹模尺寸計算</p><p>　　壓型凸、凹模尺寸主要根據零件的形狀尺寸來定，詳

58、見成型鑲件7、8、9、10。</p><p><b>　　凸、凹模的設計</b></p><p>　　凸模的結構和固定形式</p><p>　　由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所不同，所以在實際生產中使用的凸模結構形式也有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產品的形狀決定的，它可以采用直身結構也可采用加強型結構。主

59、要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結劑澆注法固定等。</p><p>　　本設計中采用圓形和異形兩種形式的凸模，材料選用Cr12MoV，淬火硬度60-62HRC。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工。圓形凸模采用臺肩固定法，異性凸模采用鉚接固定法。</p><p><b>　　凸模長度的確定</b></p>

60、<p>　　凸模的工作部分長度應根據模具的結構來確定。一般不宜過長，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作失穩(wěn)。致使模具間隙出現不均勻，而使沖件的質量及精度有所下降，嚴重時甚至會使凸模折斷。</p><p>　　根據模具設計結構形式，凸模的長度為：</p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　式中 ——凸模的長度（

61、mm）</p><p>　　——凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖</p><p>　　制t＜1.5mm的板材時，取15-20mm；當t=1.5-2.5mm時，取</p><p>　　20-25mm。這里取=20mm；</p><p>　　——卸料墊板的厚度（mm），取=15mm</p><p>

62、　　——卸料板得厚度（mm），取=23mm</p><p>　　——附加長度（mm）。主要考慮凸模進入凹模的深度，取2mm。</p><p>　　將各數據代入式（4-7）中得：</p><p>　　沖裁凸模長度L=20+15+23+2</p><p><b>　　凸模強度的計算</b></p><p&

63、gt;　　沖裁時凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當大的壓應力。而在卸料時，有承受有拉應力。因此，在一次沖裁過程中，其應力為拉伸和壓縮交變反復作用。在一般情況下，凸模的強度是足夠的，因此一般不需要做強度校核。但針對本零件模具特點，其中有凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應凸模的強度—包括凸模的最小斷面（危險斷面）的承受能力和抗彎能力進行校核。</p><p><b>　　凸模承受能力的校核</b&

64、gt;</p><p>　　對凸模最小斷面上承受能力進行計算時，必須使沖裁力小于或等于危險斷面所允許的最大壓應力，查文獻[3]表2-9得，對于材料為08F的沖件，最小允許的相對直徑（d/t）為0.82-1.05，而該模具中凸模刃口最小壁厚為3.06mm，，故能凸模承受能力滿足要求。</p><p><b>　　失穩(wěn)彎曲應力的校核</b></p><

65、p>　　凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產生彎曲）的最大長度與導向方式有關，由卸料板導向凸模最大允許長度按式（4-8）計算：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 ——凸模最大允許長度（mm）；</p><p>　　E——凸模材料彈性模量，對于鋼材可取E=210000MPa；</p&g

66、t;<p>　　d——凸?；驔_孔直徑（mm）；</p><p>　　t——沖件材料厚度（mm）；</p><p>　　τ——沖件材料抗剪強度（MPa），這里對于08Fτ=250 MPa</p><p>　　現在對最小凸模直徑φ3進行校核計算，將各數據代入式（4-8）中得：</p><p>　　所以大于凸模長度，故滿足要求。顯然，

67、其它凸模也滿足彎曲校核要求。</p><p>　　凹模結構形式設計 </p><p>　　凹模在設計 中采用整體加工而成，為了便于設計、制造、維修，成型凹模采用鑲拼結構，嵌入 下模板內，應用臺肩或螺絲固定，凸、凹模之間的間隙為一個料厚或略小于一個料厚。翻孔凸模和翻邊凹模頭部分別設計為圓弧角，以避免成型是擦傷產品，凸凹模具的材料相同，選用Cr12MoV，淬火硬度60-62HRC。</

68、p><p><b>　　凹模結構尺寸的確定</b></p><p>　　凹模設計應考慮的事項是關于凹模強度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽?，在實用上是和制件尺寸一起來考慮的。它關系到制件質量的好壞，因此對其加工表面質量亦必須予以充分的考慮。</p><p>　　凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強度

69、。沖裁時，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結構形式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，特別是對于復雜形狀的沖件，其凹模的強度計算就相當的復雜，因而，在目前一般的生產實際情況下，通常都是根據沖裁件的輪廓尺寸和板材厚度、沖裁力的大小等來進行概括的估算及經驗修正的。結構尺寸計算如下：</p><p><b>　?。?）凹模壁厚</b></p><p>　　凹模壁厚b按文獻[

70、10]表14-5選擇。</p><p>　　從排樣圖2-4知沖件料寬100mm,料厚0.8mm，由文獻[10]表14-5取</p><p><b>　　b=60mm。</b></p><p><b>　　（2）凹模厚度</b></p><p>　　凹模厚度h根據沖裁力F按文獻[10]圖14-15選擇

71、。</p><p><b>　　先算沖裁力：</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中 L——沖裁件周邊長度（mm）；</p><p>　　t——材料厚度（mm）；</p><p>　　τ——材料抗剪強度（MPa）； </

72、p><p>　　K——系數。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。</p><p>　　算得整個沖壓工序中沖裁周邊長度L=734mm，代入式（4-9）得：</p><p>　　F=1.3×734×250×0.8=190.8KN</p><p>　　由文獻[10

73、]圖14-15中取凹模厚度h=27mm。</p><p><b>　　凹模外形尺寸</b></p><p>　　根據排樣圖2-4所注尺寸和上述凹模厚度h與壁厚b，可以得出：</p><p>　　凹模長L=788mm，本設計考慮到為加工方便，將凹模分為兩部分即；</p><p>　　凹模寬度B=220mm；</p&g

74、t;<p>　　故初步有了凹模外形尺寸：</p><p><b>　　凹模鑲件尺寸設計</b></p><p>　　對于凹模鑲件的尺寸，可以參見相關零件圖紙。</p><p><b>　　模板的設計</b></p><p>　　標準的級進模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模座

75、、下模座，其中卸料板、固定板、凹模板是關鍵的三塊模板，也是級進模不能缺少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時還具有一定的導向和在其上鑲拼凸模鑲件的作用；凹模板前面已經提到，既充當凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲件。</p><p>　　另外，在進行級進模設計時，有一項很重要，就是設計讓位，一般成型或翻邊等工位的所用后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動態(tài)讓

76、位。本設計中在卸料板和一些鑲件上直接開槽讓位，工件成型后有廢料直接帶出，保證了送料的順暢。凹模外形尺寸前面已述，該模具其它模板的外形尺寸設計如下考慮到為加工方便，同樣將其它模板也分為兩部分：</p><p><b>　　凸模固定板</b></p><p><b>　　上模墊板 </b></p><p><b>

77、　　卸料墊板 </b></p><p><b>　　卸料板 </b></p><p><b>　　下模墊板 </b></p><p>　　上模座 （標準件）</p><p>　　下模座 （標準件）</p><p>　　故，模具閉合高度H=40

78、+15+20+7+15+23+27+15+50=212mm</p><p><b>　　卸料彈簧的選用</b></p><p>　　先算卸料力，查文獻[8]表2-15得卸料力系數，則：</p><p>　　根據模具結構初定22根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為：</p><p>　　查文獻（12）表10-1，并考慮到模具結構

79、尺寸，初選彈簧參數</p><p>　　為：彈簧鋼絲直徑d=4.0mm,彈簧外徑D=27mm，工作極限負荷，自由高度工作極限負荷下變形量。</p><p>　　彈簧預壓量。由，考慮卸料的可靠</p><p>　　性，取彈簧在預壓量為時就應有164N的壓力，故:</p><p>　　檢查彈簧最大壓縮量是否滿足條件：沖裁時卸料板的行程</p

80、><p>　??；考慮凸模的修模量；彈簧的與壓縮量；故彈簧總壓縮量為：</p><p><b>　?。?9.25mm</b></p><p>　　所以該規(guī)格的彈簧滿足要求。</p><p><b>　　其它零件的設計</b></p><p>　　在級進模中，一些輔助零件對模具的順利

81、工作也起著重要的作用。針對該級進模，這里主要介紹導正銷的設計。</p><p>　　本級進模設計當中，通過導正銷與在前一個工位上沖了的兩個的孔實現精確定位，保證產品的精度。進行導正銷設計時注意到控制導正銷的長度，保證當模具在自由狀態(tài)時導正銷的直壁部分伸出卸料板的長度要小于產品的一個料厚，這樣就可以有效地避免帶料現象。模具在自由狀態(tài)時導正銷的直壁部分伸出卸料板的長度為0.6mm。</p><p&

82、gt;<b>　　本章小結</b></p><p>　　本章是整個模具設計中的重點同時也是難點，主要完成了模具中成型零件的設計、各模板的設計、彈簧的選用和其他零件的設計。其中對成型零件的尺寸做了詳細的計算，并對凸模做了強度校核。</p><p>　　沖壓設備的選用和模具壓力中心的計算</p><p>　　根據所要完成的沖壓工藝性質、生產批量的大

83、小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設備類型。</p><p>　　開式曲柄式壓力機雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛應用于中小型沖裁件、彎曲件、拉伸件的生產中。</p><p>　　閉式曲柄式壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產。</p><p>　　雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調，適用于復雜的大中型拉伸件

84、的生產。</p><p>　　綜合考慮，采用開式曲柄壓力機。</p><p><b>　　沖壓設備的選用</b></p><p>　　4.1.1 沖壓力的計算</p><p>　　該級進模采用彈性卸料和下出料方式。</p><p>　　由4.2節(jié)及4.4節(jié)計算知：;</p><

85、p><b>　　計算翻孔力：</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 t——材料厚度；</p><p><b>　　——材料屈服強度；</b></p><p><b>　　D——翻孔后直徑；</b><

86、;/p><p><b>　　——翻孔前直徑；</b></p><p><b>　　故，翻孔力</b></p><p><b>　　計算翻邊力：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 c——系

87、數，可取0.5-0.8；</p><p>　　L——翻邊部分的曲線長度；</p><p><b>　　t——材料厚度；</b></p><p><b>　　——材料抗拉強度；</b></p><p><b>　　故，翻邊力</b></p><p>　　由

88、于成型力的大小取決于壓力機的調整，根據相關經驗初定為。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　所選壓力機的公稱壓力必須大于。</p><p>　　4.1.2 選擇壓力機</p><p>　　根據上述沖壓力的計算，初步選用型號為J23-80開式雙柱可傾式壓力機。該型號壓力機主要技術規(guī)格如下：</

89、p><p>　　公稱壓力：800KN；</p><p>　　滑塊行程：130mm；</p><p>　　最大閉合高度：380mm；</p><p>　　最大裝模高度：310mm；</p><p>　　連桿調節(jié)量：90mm；</p><p>　　工作臺尺寸（前后×左右）：540mm×

90、;800mm；</p><p>　　模柄孔尺寸（直徑×深度）：φ60mm×75mm；</p><p>　　滑塊中心至床身中心距離：290mm</p><p>　　由4.3節(jié)計算知：模具閉合高度H=212mm，因模具下面有廢料排除，所以要在安裝模具時，在下方放一副墊鐵，這里選墊鐵厚度h=50mm，即模具的安裝高度應在模具閉合高度的基礎上加50mm，

91、故</p><p>　　所選壓力機裝模高度與模具閉合高度滿足下式：</p><p>　　還可以看出取在：，這樣可以避免連桿調節(jié)過長，螺紋接觸面積過小而被破壞。</p><p>　　綜上所述，所選壓力機符合要求。</p><p><b>　　模具壓力中心的計算</b></p><p>　　沖裁是的合

92、力作用點或多工位級進模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致，沖壓時會產生偏載，導致模具以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的壽命。因此，設計時應該正確算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；若因沖件的形狀特殊，從模具結構方面考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合，也應注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機模柄孔投影面積的范圍，以下通過解析法確定模具的壓力中心。</p&

93、gt;<p>　　4.2.1 計算步驟</p><p>　?。?）建立平面直角坐標系XOY；</p><p>　　（2）計算出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離和；</p><p>　?。?）將計算數據分別代入式（5-3a）和（5-3b），即可求得壓力中心坐標。</p><p><b>　　（5-3a）</b&g

94、t;</p><p><b>　?。?-3b）</b></p><p>　　4.2.2 計算壓力中心</p><p>　　根據排樣圖設計及各工位在模具上的相對位置，建立直角坐標系，如圖5-1所示：</p><p><b>　　圖5-1 壓力中心</b></p><p>　　由

95、對稱性可知，各工序沖壓力的合力作用點落在X軸上，即，將所計算的各工位上的沖壓力及圖5-1中所標注的X坐標值代入式（5-3a）中得：坐標395，即模具壓力中心坐標為(395,0)。</p><p><b>　　本章總結</b></p><p>　　本章主要介紹壓力機的選用和模具壓力中心的計算，根據模具的外</p><p>　　形尺寸、閉合高度、沖

96、裁力，選用型號為J23-80的開式可傾式壓力機；利用合力對軸之矩等于各分力對該軸之矩的代數和的原理導出模具壓力中心坐標（395,0）。</p><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。“結論”以前的所有正文內容都要編寫在此行之前。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　從整個模具設計過程來看，該零件采用多工

97、位級進模，模具結構設計合理，加工簡單，操作方便，通過連續(xù)沖裁、壓型等幾道工序一次成型，工作效率高，零件成型質量好，大大提高了生產率，降低了生產成本，滿足了生產需求，而且該設計思路可以擴展推廣到其他類似零件的產品模具設計中。 </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次設計是在指導老師xx老師的悉心指導下完成的，期間得到了xx老師的指導。導師敏銳

98、的學術思想，嚴謹的治學態(tài)度，認真的工作作風使學生受益匪淺。至此成文之際，特向老師致以衷心的感謝和誠摯的敬意。</p><p>　　在設計過程中，得到同窗好友們的支持和幫助，在出向他們表示深深的謝意，非常感謝他們同我一起學習和生活。</p><p>　　最后，謹以此文獻給所有關心和幫助過我的人們！</p><p><b>　　參考文獻</b>&l

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100、肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況及趨勢.模具工業(yè)，2005（7）:9-12</p><p>　　[5] 杜繼濤，甘屹.支架精密多工位級進模設計.模具工業(yè)，2005（9）:15-17</p><p>　　[6] 姜奎華主編.沖壓工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[7] 薛啓翔等編著.沖壓模具設計制造難點與竅門.機械工業(yè)出版社，2

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