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油箱內(nèi)側(cè)板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要
本文首先介紹課題背景及研究的意義，接著對(duì)本次設(shè)計(jì)的工件——油箱內(nèi)側(cè)板進(jìn)行了工藝分析，從而確定了其制造工藝。即切角，成形，一次切邊沖孔，二次切邊。然后對(duì)模具設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了介紹。緊接著圍繞制定出的沖壓工藝進(jìn)行模具的計(jì)算與設(shè)計(jì)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作過(guò)程我根據(jù)油箱內(nèi)側(cè)板的三維造型，用AutoCAD2004將其轉(zhuǎn)為二維視圖。通過(guò)對(duì)二維零件的測(cè)繪，設(shè)計(jì)出了其沖壓模具。在整個(gè)過(guò)程中我應(yīng)用了三維軟件測(cè)繪及二維軟件作出加工零件圖，從而設(shè)計(jì)出了該零件的沖壓模具。以上的模具設(shè)計(jì)制作加工過(guò)程也是當(dāng)前大部分模具制造廠家的模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的通常的過(guò)程之一。即由產(chǎn)品模具的需求方提供產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)模型，再由模具的生產(chǎn)廠家根據(jù)其模具的需求方提供的產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)制造模具。
關(guān)鍵詞：沖壓 設(shè)計(jì) 模具
Abstract
At the first, This text introduces topic background and the meaning of research, immediately after to the work piece of this time design-fuel tank seamy side the plank carried on a craft analysis, making sure it a manufacturing craft thus.Slice Cape namely, take shape, slice a side blunt bore once, slice a side two times.Then designed a principle to carry on introduction to the molding tool.The morrow draws up a hurtling of to press the calculation and the design that the craft carries on a molding tool around.
The work process of this graduation design I according to the knothole 3D shape of the fuel tank seamy side, turn it to see diagram for the two dimensions with the AutoCAD2004.Pass to survey and map two-dimensional spare parts, designed it blunt press a molding tool.I applied 3D software to survey and map in the whole process and the two-dimensional software make to process spare parts diagram, designing that hurtling of spare parts to press a molding tool thus.Above molding tool design creation's processing process is also one of the usual processes that greatly parts of molding tool manufactory's molding tool design of the house produces at present.Namely is provided the product the 3D data model by the need square of product molding tool, again the product 3D data model been provided according to the need square of its molding tool by the production factory house of molding tool, design manufacturing molding tool.
Keywords: Mold Stamping Design Mold
1、緒論
1.1課題背景及研究的意義
近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，我們不但是一個(gè)制造基地，同時(shí)也是一個(gè)消費(fèi)大國(guó)。世界著名公司都看好這塊沃土，紛紛來(lái)華拓展業(yè)務(wù)。一是為了制造出適合中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品，同時(shí)還可以提高其產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，以滿(mǎn)足全球市場(chǎng)的需要。沖壓加工作為一個(gè)行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的加工行業(yè)中占有很重要的地位。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，沖壓件在各個(gè)行業(yè)中均占很大的比重，尤其在汽車(chē)，電機(jī)，儀表，軍工，家用電器等方面所占比重更大。沖壓加工的應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件、儀表指針到重型汽車(chē)的覆蓋件和大梁、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。
為了適應(yīng)大批量、高效生產(chǎn)的需要，在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種自動(dòng)化的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。對(duì)于大型沖壓件，例如汽車(chē)覆蓋件，專(zhuān)門(mén)配置了機(jī)械手或機(jī)械人，這不僅大大提高了沖壓件的生產(chǎn)品質(zhì)和生產(chǎn)率，而且也增加了沖壓工作和沖壓工人的安全性。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)、基本技能，提高分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，完成工程師的基本訓(xùn)練和培養(yǎng)初步從事科學(xué)研究工作的能力。具體的說(shuō)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中應(yīng)注重以下幾方面能力的培養(yǎng)：
（1）.調(diào)查研究、檢索（查閱）中外文獻(xiàn)和綜述的能力。
（2）.綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)理論、知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
（3）.研究方案的制定、論證、分析與比較的能力。
（4）.設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括計(jì)算機(jī)運(yùn)用的能力。
（5）.邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字（外文）及語(yǔ)言表達(dá)能力。
（6）.創(chuàng)新能力培養(yǎng)，因?yàn)閯?chuàng)新是解決工程問(wèn)題的靈魂
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
進(jìn)入90年代以來(lái)，高新技術(shù)全面促進(jìn)了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進(jìn)成形技術(shù)的形成和發(fā)展。21世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀觥熬?、省、凈”的需求。注重產(chǎn)品制造全過(guò)程，最大程度地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化。優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成形環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過(guò)程及全生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展。?對(duì)產(chǎn)品可制造性和成形工藝的快速分析與評(píng)估能力將有大的發(fā)展。以便從產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)甚至構(gòu)思時(shí)起，就能針對(duì)零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評(píng)估。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，沖壓技術(shù)逐漸發(fā)展為一門(mén)技術(shù)科學(xué)，呈現(xiàn)出工藝，材料，控制一體化的發(fā)展特點(diǎn)。工藝、材料、控制一體化就要求通過(guò)物理測(cè)試、模擬和數(shù)值模擬掌握材料與工藝的優(yōu)化匹配，并根據(jù)具體工藝要求實(shí)現(xiàn)工藝控制或在線(xiàn)測(cè)控。
目前沖壓成形技術(shù)更科學(xué)化、數(shù)字化、可控化?？茖W(xué)化主要體現(xiàn)在對(duì)成形過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效益的預(yù)測(cè)和可控程度。成形過(guò)程的數(shù)值模擬技術(shù)將在實(shí)用化方面取得很大發(fā)展，并與數(shù)字化制造系統(tǒng)很好地集成。人工智能技術(shù)、智能化控制將從簡(jiǎn)單形狀零件成形發(fā)展到覆蓋件等復(fù)雜形狀零件成形，從而真正進(jìn)入實(shí)用階段。例如DYNAFORM、PAM —STAM P、LS—DYNA3D、AUTOF0RM、OPTRTS、ABAQus/EXPLICIT等，得到了許多工業(yè)部門(mén)的重視和應(yīng)用。美國(guó)的GM、Ford、Chrysler，德國(guó)的大眾、奔馳，日本的豐田、三菱、日產(chǎn)等大型汽車(chē)制造公司，已開(kāi)始應(yīng)用這類(lèi)軟件指導(dǎo)板料成形件的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)值分析技術(shù)以其高效率、低成本的優(yōu)勢(shì)在薄板沖壓成形領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)、日本等世界一流的科學(xué)研究中心采用有限元數(shù)值模擬和網(wǎng)格技術(shù)對(duì)零件、模具、沖壓工藝和材料性能之間的適應(yīng)性進(jìn)行了三維動(dòng)態(tài)仿真分析，涉及領(lǐng)域之廣泛、研究成果之顯著，引人矚目。沖壓技術(shù)具有更大的靈活性或柔性，以適應(yīng)未來(lái)小批量多品種混流生產(chǎn)模式及市場(chǎng)多樣化、個(gè)性化需求的發(fā)展趨勢(shì)．加強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力。沖壓技術(shù)重視復(fù)合化成形技術(shù)的發(fā)展。以復(fù)合工藝為基礎(chǔ)的先進(jìn)成形技術(shù)不僅正在從制造毛坯向直接制造零件方向發(fā)展，也正在從制造單個(gè)零件向直接制造結(jié)構(gòu)整體的方向發(fā)展。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間?！ ?
以汽車(chē)覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車(chē)公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，吉林大學(xué)汽車(chē)覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車(chē)覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車(chē)覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶(hù)?！ ?
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴(lài)進(jìn)口。
2.工藝分析
2.1制件工藝性分析
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是油箱內(nèi)側(cè)板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，油箱內(nèi)側(cè)板屬于的大型覆蓋件，這類(lèi)零件具有表面質(zhì)量要求高（光滑，美觀），剛性好，輪廓尺寸大，形狀復(fù)雜等特點(diǎn)。一般制造過(guò)程要經(jīng)過(guò)落料（或剪切），拉深（主要在雙動(dòng)壓床上進(jìn)行），修邊，翻邊等多道工序才能完成。實(shí)踐證明，在多數(shù)情況下，拉深工序是制造這類(lèi)零件的關(guān)鍵，它直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，材料利用率，生產(chǎn)效率和制造成本。
為了保證覆蓋件在拉深時(shí)經(jīng)受最大限度的塑性變形而不至于產(chǎn)生破裂，對(duì)原材料的機(jī)械性能，金相組織，化學(xué)成分，表面粗糙度，和厚度精都提出很高很?chē)?yán)的要求。對(duì)于大型覆蓋件的拉深，需要的變形力和壓邊力都很大，因此在大量生產(chǎn)中，此類(lèi)零件的拉深均在雙動(dòng)壓床上進(jìn)行，雙動(dòng)壓床具有拉深與壓邊兩個(gè)滑塊，壓邊力可達(dá)到拉深力的60%以上，且四點(diǎn)連接的外滑塊可進(jìn)行壓邊力的局部調(diào)節(jié)，這可滿(mǎn)足覆蓋件拉深的特殊要求。
由于大型覆蓋件尺寸大，厚度?。ㄎ宜O(shè)計(jì)的內(nèi)側(cè)板厚度僅有0.8mm），成形難度較高。目前，尚難借助理論計(jì)算來(lái)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程和確定模具結(jié)構(gòu)尺寸，只能憑借經(jīng)驗(yàn)靠類(lèi)比初步設(shè)計(jì)這些零件的沖壓工藝過(guò)程，再經(jīng)過(guò)試沖發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，加以修改和完善。
油箱內(nèi)側(cè)板形狀復(fù)雜，零件周邊異形，引伸深度深。在工藝安排上，采用增加工藝補(bǔ)充面，開(kāi)放式引伸來(lái)獲得工件，降低了引伸的難度，將零件形狀一次引伸到位成形。在工藝安排上，分為四道工序：
A.板料切角
B.引伸成形 通過(guò)工藝補(bǔ)充面的增加，引伸深度達(dá)到了229mm，為改善成形條件，凹模的入口半徑不能太小，定為R10mm?？紤]到壓件板和凹模之間與制件接觸的面容易磨損，凹模分為兩部分，上部分口板厚45mm，易于更換和增加強(qiáng)度。油箱內(nèi)板周邊拉伸深度不一致，局部起皺的可能性較大。C.預(yù)切邊沖孔 將拉伸后多余的邊料切除，同時(shí)預(yù)切中間部位的工藝切口。
D.切邊 采用斜滑塊水平切出零件的邊緣。
圖3-2 油箱蓋零件
制件三維造型如圖所示。
主視圖：
右圖視：
左視圖：
俯視圖：
零件材料為08Al，厚度0.8mm，中批量生產(chǎn)。用UG轉(zhuǎn)換到AutoCAD2004中得到產(chǎn)品圖，如圖所示
2.2工藝方案的選擇
方案一：落料，引伸成形，一次切邊，二次切邊沖孔
方案二：切角，引伸成形，沖孔，一次切邊，二次切邊。
方案三：切角，引伸成形，一次切邊沖孔，二次切邊
現(xiàn)比較分析各方案：
第一方案中由于二次切邊需要斜楔滑塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，若采用切邊于沖孔復(fù)合，提高了模具的難度。不采用此種方案。
方案二中，工序繁多，效率低下。故也不采用。
方案三沒(méi)有以上缺點(diǎn)，其工序復(fù)合程度較高，生產(chǎn)率也較高。而且模具結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，制造費(fèi)用比較低，這在中批生產(chǎn)中是合理的，而且同時(shí)可采用彈性卸料及頂件裝置，制造出的工件外觀較好且平整，而且操作比較安全，故該零件的生產(chǎn)采用第三種方案。
2.3毛坯的設(shè)計(jì)計(jì)算
由三維零件數(shù)據(jù)資料，依次測(cè)量尺寸，并計(jì)算出其展開(kāi)料尺寸從而獲得毛坯尺寸。通過(guò)UG進(jìn)行分析獲得零件外輪廓尺寸為340.686mm×680.859mm，由于拉延成形回使的得板料尺寸延長(zhǎng)10%左右（由以往經(jīng)驗(yàn)所得），故將所得毛胚尺寸縮小10%左右為341mm×681mm。由于考慮到工藝補(bǔ)充面等各種因素，可得出剪成板料尺寸為500mm×933mm。
2.4排板、裁板
考慮操作方便以及工藝方案，采用單板單件的形式，即直接用剪板機(jī)將板料剪成毛坯大小，采用橫排。
(1)當(dāng)選用0.8mm×1000mm×2000mm規(guī)格的板料時(shí)，剪切條料尺寸為500mm×933mm
條數(shù)n1=1000/500=2個(gè)
每條個(gè)數(shù)n2=2000/933=2個(gè)，余134mm
每板個(gè)數(shù)n3=2×2=4個(gè)
每片面積S＝341×681=232221mm2
材料利用率η=(232221×4)/(1000mm×2000mm)=46.4%
（2）當(dāng)選用0.8mm×1200mm×2400mm規(guī)格的板料時(shí)，剪切條料尺寸為500mm×933mm
條數(shù)n1=1200/500=2個(gè)，余200mm
每條個(gè)數(shù)n2=2400/933=2個(gè)，余534mm
每板個(gè)數(shù)n3=2×2=4個(gè)
沖片面積S＝341×681=232221mm2
材料利用率η=(232221×4)/(1200mm×2400mm)=32.2%
綜上所述，采用板料規(guī)格為0.8mm×1000mm×2000mm。
2.5 填寫(xiě)工藝過(guò)程卡片
根據(jù)上述分析和計(jì)算，將所需得工序、工步填入沖壓工藝卡片，如附表1所示。
3.模具設(shè)計(jì)原則
3．1 模具設(shè)計(jì)的基本作用
模具壽命是評(píng)價(jià)某一沖壓方法經(jīng)濟(jì)可行的決定因素,由于模具的生產(chǎn)加工周期長(zhǎng)，模具材料費(fèi)用高，模具制造成本在實(shí)際生產(chǎn)成本中占有相當(dāng)大的比例，因此，提高沖壓模具的使用壽命也是非常重要的。模具使用壽命越長(zhǎng)，工件的成本就越低，相反，模具的使用壽命短，工件的成本就高。沖模的使用壽命與多種因素有關(guān)， 總的來(lái)說(shuō)模具的使用壽命．除取決于合理的設(shè)計(jì)高精度制造、良好的熱處理效果以及正確的選用壓力機(jī)外，沖壓生產(chǎn)中的正確使用、維護(hù)和保養(yǎng)是不可忽視的。提高模具使用壽命的途徑：
（1）.合理的模具結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分研究產(chǎn)品在加工中的不利因素，有針對(duì)性地采取有效措施，以提高模具的耐用度：如在設(shè)計(jì)小孔沖模時(shí)，應(yīng)充分考慮提高凸模強(qiáng)度，盡量縮短凸模長(zhǎng)度，利用導(dǎo)向套對(duì)細(xì)小凸模進(jìn)行導(dǎo)向保護(hù)等；在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，要針對(duì)不同情況采用相應(yīng)的模架形式及凸、凹模的固定方法、導(dǎo)向形式等；在沖壓復(fù)雜的工件時(shí)，一定要計(jì)算模具壓力中心，正確確定模柄位置，對(duì)重要零件進(jìn)行必要的剛度、強(qiáng)度校核；實(shí)踐證明，在不影響沖裁質(zhì)量的前提下，適當(dāng)放大沖裁間隙可以顯著提高沖模的耐用度，甚至可提高幾倍。
（2）.正確選擇沖模工作零件的材料。不同的沖模材料，具有不同的強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性能。所以，在一定的條件下，合理選用沖模材料，往往可以收到事半功倍的效果。
（3）.沖模工作零件表面強(qiáng)化處理。利用普通合金鋼來(lái)制造模具的工作零件。并對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，以提高其耐用度。目前強(qiáng)化處理方法有電火花強(qiáng)化、滲氮處理、滲硼處理。
（4）.模具的使用維修。沖模使用前要嚴(yán)格檢查．清除臟物，有導(dǎo)向裝置的模具，應(yīng)檢查潤(rùn)滑是否良好。經(jīng)常檢修壓力機(jī)，保證壓力機(jī)的使用精度，選用壓力機(jī)時(shí)，要使壓力機(jī)的標(biāo)稱(chēng)噸位大于工件所需沖壓力的30％～40％以上。嚴(yán)格按照安裝程序?qū)_模安裝在壓力機(jī)上，無(wú)導(dǎo)向裝置的沖模要仔細(xì)調(diào)整間隙，保證沖裁間隙的均勻分布。沖壓用的毛坯，要保持清潔、無(wú)銹蝕，沖壓時(shí)最好均勻涂抹良好的潤(rùn)滑劑。凸、凹模刃口磨損后，應(yīng)立即停止使用。及時(shí)刃磨，否則會(huì)加劇刃口的磨損程度，降低沖壓件的質(zhì)量和模具使用壽命。對(duì)大量生產(chǎn)的模具，必須有備份，以便輪換生產(chǎn)，及時(shí)檢修，保證生產(chǎn)需要。模具使用完畢后，應(yīng)清除模具中的廢料及臟物，并在刃口和導(dǎo)向部分涂上防腐劑．以保持模具光潔不銹，處于良好狀態(tài)，使用后的模具要有秩序的擺放在模具架上。模具的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的最重要的保證之一。
（1）.提高生產(chǎn)效率
a．模具及時(shí)維護(hù)。模具應(yīng)及時(shí)維護(hù)。杜絕模具“帶病作業(yè)” 在實(shí)際生產(chǎn)中，往往是在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)模具出了問(wèn)題。一般都會(huì)等完成生產(chǎn)任務(wù)后再進(jìn)行模具維護(hù)。這種做法是不可取的，模具及時(shí)維護(hù)，不僅是“磨刀不誤砍柴工”．而且保證質(zhì)量，還會(huì)提高生產(chǎn)率。
b．優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。建議在新模具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用多工位模具結(jié)構(gòu)。這樣可以減少操作者、移工、設(shè)備占用、能耗，提高生產(chǎn)效率等。
C．優(yōu)化工藝。對(duì)于某些沖壓零件能夠采用機(jī)械壓力機(jī)的盡量采用機(jī)械壓力機(jī)。并采用快速液壓機(jī)以便提高速度。盡量保證連續(xù)生產(chǎn)，加強(qiáng)生產(chǎn)管理和設(shè)備維修。
（2）.提高材料利用率
①．制定合理材料消耗定額。對(duì)所有沖壓件重新制定材料消耗定額，規(guī)范板材規(guī)格，以使產(chǎn)品材料消耗降到最低。
②．原材料的臺(tái)理采購(gòu)。供應(yīng)部門(mén)嚴(yán)格按照工藝部門(mén)提供的板材規(guī)格進(jìn)行采購(gòu)，工藝部門(mén)根據(jù)板材規(guī)格變化考慮制定臨時(shí)下料工藝，對(duì)沖壓工藝進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。制定合理的套裁工藝邊角余料的利用 產(chǎn)生大量邊角余料的原因，主要是板幅不規(guī)范．其次是沖壓件品種繁多，要想充分利用邊角料?？刹捎脙?yōu)化沖壓工藝。合理回收沖壓件等方法。
③．改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)。對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)邊角余料的充分利用。目前，對(duì)于長(zhǎng)方形落料件基本上都是采用短步距送料法(也就是以零件長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊做為下料寬度)，這種方法是合理的。
④．采用定額下料法。成立下料班組。下料班組要對(duì)材料消耗的實(shí)際數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)沖壓班組要對(duì)每種沖壓件的廢品率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。并要對(duì)廢品產(chǎn)生的原因進(jìn)行調(diào)查核實(shí)，以便于制定合理的工藝措施來(lái)降低廢品率。
⑤.采購(gòu)定尺板材。所謂“定尺板材”是指由供應(yīng)商直接提供工藝要求的下料尺寸板材。如果采購(gòu)“定尺板材”，沖壓件中的某些零件在生產(chǎn)時(shí)可以不再進(jìn)行剪裁。
（3）.加強(qiáng)模具管理。影響模具使用壽命的因素很多，它取決于合理的模具結(jié)構(gòu)、較高的制造精度、良好的材料、合理的熱處理工藝、正確選用壓力機(jī)，以及對(duì)模具的正確使用、保養(yǎng)和維護(hù)等。
（4）.廢品率及次品率的控制。廢品率的高低，對(duì)制造成本也影響較大，廢品率每升高1個(gè)百分點(diǎn)，就會(huì)使成本增加1.1個(gè)百分點(diǎn)。為此，應(yīng)嚴(yán)格控制廢品率。次品率的高低，對(duì)制造成本的影響也不容忽視，因?yàn)榇纹沸枰倒し敌?，需要耗費(fèi)大量人力物力，所以降低次品率也是降低產(chǎn)品成本的一條重要途徑。降低廢品率及次品率的措施：① 提高板材性能。重新制定板材標(biāo)準(zhǔn)，與廠家共同研究適應(yīng)公司產(chǎn)品的板材性能。②生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)廢品，要多方面查找原因，以便于制定合理的工藝措施。③供應(yīng)部門(mén)要對(duì)板材及時(shí)供應(yīng)，以便車(chē)間能夠在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)對(duì)新進(jìn)板材試用，避免大量廢品產(chǎn)生。
本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了AutoCAD2004和UG軟件。Unigraphics(UG)是一套優(yōu)秀的CAD／CAE／CAM集成化軟件，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、通用機(jī)械及模具等設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域。UG的CAD模塊是一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊，它提供了一種交互式的三維建模方法，通過(guò)該模塊用戶(hù)可以建立產(chǎn)品的三維模型，進(jìn)行裝配、干涉檢查和分析。UG的CAM 模塊能對(duì)三維模型實(shí)施虛擬加工，從而得到所需要的刀位文件，最終的刀位文件經(jīng)過(guò)后置處理即可被數(shù)控機(jī)床接受用于加工。準(zhǔn)確的造型是正確加工的前提，因而建立合適而準(zhǔn)確的三維模型就顯得非常重要了。UG軟件具有如下主要特點(diǎn)：
（1）.統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，各模塊無(wú)縫集成，數(shù)據(jù)自由切換，實(shí)現(xiàn)CAD／CAE／CAM一體化。
（2）.在CAD方面，采用復(fù)合建模技術(shù)將參數(shù)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)體造型以Parasoild為建模核心，曲面設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)上基于非均勻有理B樣條；可用多種方法生成復(fù)雜曲面并進(jìn)行曲面修剪與拼合，適于復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)?？捎扇S實(shí)體模型直接生成二維圖形，裝配模塊支持自下而上和自上而下的設(shè)計(jì)方式，部件和裝配完全相關(guān)。
（3）.UG起源于CAM，其N(xiāo)C加工能力適于機(jī)械行業(yè)，覆蓋了從鉆孔到5軸加工的生產(chǎn)過(guò)程，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可直接控制大部分NC機(jī)床，并能自動(dòng)檢查碰刀，可進(jìn)行加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真和模擬校核。
（4）.在CAE方面，其內(nèi)部結(jié)算器可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析、穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)分析，基本能滿(mǎn)足常用的分析計(jì)算要求。同時(shí)提供與世界優(yōu)秀分析
軟件的接口。
（5）.能提供界面友好的二次開(kāi)發(fā)工具GRIP和UNFUN，并可通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言接口使uG圖形功能與高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能結(jié)合起來(lái)，有利于進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
（6）.提供與其他主流CAD軟件系統(tǒng)的接口，便于不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞。模具在制造業(yè)中的應(yīng)用是非常廣泛的。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商品的品種越來(lái)越多，形狀越來(lái)越復(fù)雜，表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，更新?lián)Q代也越來(lái)越快，因此對(duì)模具的加工提出了越來(lái)越高的要求。在一些機(jī)械制造行業(yè)，特別是航空航天工業(yè)，其產(chǎn)品零件模具由多個(gè)型面復(fù)雜地組合在一起，不論是二維制圖表達(dá)還是實(shí)際手工加工均十分困難，而采用數(shù)控機(jī)床通過(guò)數(shù)控編程就能有效解決復(fù)雜型面的加工問(wèn)題。
模具作為生產(chǎn)用精密、高效的工藝裝備，本身也是一種精密的機(jī)械產(chǎn)品。該機(jī)械產(chǎn)品能否滿(mǎn)足對(duì)其使用性能和成形精度的要求、必須解決好模具設(shè)計(jì)與制造、精度與壽命等各方面與模具相關(guān)的問(wèn)題。
同時(shí)模具作為中心議題，可以細(xì)分成模具設(shè)計(jì)、制造、材料、成本、精度、壽命、安裝、使用，以及標(biāo)準(zhǔn)化等各方面問(wèn)題。
（1）.模具設(shè)計(jì)是模具制造的基礎(chǔ)，合理正確的設(shè)計(jì)是正確制造模具的保證；
（2）.模具制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)提高模具質(zhì)量、精度以及縮短制造模具的周期具有重要意義；
（3）.模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率在很大程度上取決于制造模具的材料及熱處理工藝；
（4）.模具成本直接關(guān)系到制件的成本以及模具生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；
（5）.模具工作零件的精度決定制件的精度；
（6）.模具的壽命又與模具材料及熱處理、模具結(jié)構(gòu)以及所加工制作材料等諸多因素有關(guān)；
（7）.模具的安裝與使用直接關(guān)系到模具的使用性能及安全；
而模具的標(biāo)準(zhǔn)化是模具設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)，對(duì)大規(guī)模、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)模具具有重要的作用，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的高低是模具工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。
3.2模具設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：
（1）.析零件的結(jié)構(gòu)工藝性及材料。
（2）.選擇成形的工藝方案和制定工藝卡片。
（3）.確定坯料的尺寸、重量及備料方法等。
（4）.計(jì)算并確定的各項(xiàng)工藝參數(shù)，如壓力機(jī)等。
（5）.進(jìn)行各模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校對(duì)。
3.3沖模設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵
（1）.沖壓方向的確定；
（2）.對(duì)汽車(chē)沖壓件的可沖壓成型性進(jìn)行分析，判定成型的難點(diǎn)和關(guān)鍵區(qū)域；
（3）.對(duì)汽車(chē)沖壓零件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)毛坯展開(kāi)計(jì)算；
（4).對(duì)沖壓工藝方案提出量化的分析判斷依據(jù)。對(duì)模具和工藝方案進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化的多次模擬，用先于現(xiàn)場(chǎng)模具調(diào)試的模具CAE技術(shù)，對(duì)拉延模設(shè)計(jì)的可行性和可靠性進(jìn)行量化的分析和判斷，對(duì)有欠缺的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化改進(jìn)方案。
4.模具計(jì)算與設(shè)計(jì)
選定的模具結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能制造出達(dá)到技術(shù)要求的成品、半成品制件，能滿(mǎn)足生產(chǎn)率要求，模具應(yīng)便于制造和修磨，易于安裝調(diào)整，而且還要操作方便、安全，具有足夠的使用壽命。在充分考慮到各方面因素的前提下，對(duì)本次設(shè)計(jì)的模具確定的結(jié)構(gòu)。
4.1切角模
4.1.1壓力機(jī)的選擇
由沖壓手冊(cè)，查表8-5，得到08Al的抗拉強(qiáng)度σb=255—343Mpa[6] ，因此，
取σb =300Mpa。
F沖 ＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×140mm=33.68KN
壓力機(jī)仍選用1600KN閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)。閉合高度不足部分采用墊鐵。
4.1.2總體設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算
本模具可完成切角工序，即將剪板機(jī)剪好的板料切去四個(gè)角。目的是為了，條料送料時(shí)，由通過(guò)固定擋料銷(xiāo)來(lái)定位。當(dāng)壓力機(jī)帶動(dòng)上模板和模時(shí)，設(shè)有壓料板壓料，使切角完成時(shí)板料不會(huì)隨著切角凸模上行。起壓料和卸料的作用。壓料板由卸料螺釘固定。四個(gè)切角凸模用螺釘和銷(xiāo)釘固定。下模板上同樣用螺釘和銷(xiāo)釘固定四個(gè)切角刃口。在下模板上放置五個(gè)退料器，材料為聚氨脂。以防板料壓彎。
由于工件及其設(shè)計(jì)等各方面的因素，該成形模的模座太大，在標(biāo)準(zhǔn)中查找不到所需模座，故均由自己設(shè)計(jì)。導(dǎo)柱導(dǎo)套均在GB2863.2-81中選取。尺寸分別為
?50×360,?50×150。
為了方便模具制造，安裝和運(yùn)輸并確保安全，模具設(shè)計(jì)應(yīng)事先考慮起重裝置。不同的模座材料和模具重量應(yīng)選用合適的模具起重結(jié)構(gòu)。常用的模具起重結(jié)構(gòu)有鑄造，旋入式，焊接吊鉤，板式和焊接起重臂。此處我選用的是板式，其結(jié)構(gòu)尺寸均有自己設(shè)計(jì)。后面所設(shè)計(jì)的成形模，一次修便沖孔模和二次修邊模所使用的起重裝置均和此處的一樣。閉合高度為372mm,結(jié)合壓力機(jī)的選擇，符合要求。
設(shè)計(jì)如圖4-2所示：
1－下模座 2－導(dǎo)柱 3－固定擋料銷(xiāo) 4－導(dǎo)套 5－上模板 6－內(nèi)六角螺釘 7－卸料螺釘 8－彈簧 9－圓柱銷(xiāo) 10－壓料板 11－起重結(jié)構(gòu) 12－內(nèi)六角螺釘 13－刃口 14－內(nèi)六角螺釘 15－圓柱銷(xiāo) 16－退料器 17－內(nèi)六角螺釘 18－圓柱銷(xiāo) 19－擋塊 20－擋塊 21－內(nèi)六角螺釘 22－圓柱銷(xiāo)
4.1.3主要零件設(shè)計(jì)
板料由固定擋料銷(xiāo)定位，在GB2866.11-81選取尺寸為A12×8×5。如圖所示：
本模具設(shè)計(jì)退料裝置，材料為聚氨脂，它的高度應(yīng)適當(dāng)比刃口高一些。零件圖如圖所示：
由于工件尺寸相對(duì)較大，在標(biāo)準(zhǔn)模座不能選擇到合適的型號(hào)，因而就采用了自己設(shè)計(jì)的模座，由于在模板的選材上選擇45鋼，因而就可以不用加墊板，采用凸凹、模直接固定在模座上的方式，在模座尺寸的選擇時(shí)還要考慮導(dǎo)柱和導(dǎo)套的空的位置，上模座厚度H=100mm。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的放置：本模具中一共有四對(duì)導(dǎo)柱導(dǎo)套，應(yīng)使其中一對(duì)的位置稍微偏離對(duì)稱(chēng)位置。這樣利于模具的和模。這一形式在上下模座中得以體現(xiàn)。成形模，一次修邊沖孔和二次修邊模的導(dǎo)柱導(dǎo)套的位置與此處同樣設(shè)計(jì)。
上模座如圖所示：
下模板同上模板由自己設(shè)計(jì)，如圖：
按照模具各個(gè)零件的情況和位置分布，合理的布置螺釘、圓柱銷(xiāo)的位置，從GB70-76和GB119-76中選取適當(dāng)?shù)囊?guī)格與尺寸，詳見(jiàn)明細(xì)表。
4.2成形模
4.2.1壓力機(jī)的選擇
此處對(duì)于工序壓力的計(jì)算采用下面的方法進(jìn)行。假設(shè)成形時(shí)周邊圓角處全部破裂，計(jì)算此時(shí)的力，這是成形時(shí)最大的缺陷。取該成形力的一半，作為壓力選取的基本依據(jù)。這樣選取的壓力機(jī)必滿(mǎn)足各工序中工序力的要求。具體計(jì)算步驟如下。
已知：工件材料：08Al
材料厚度：0.8mm
由沖壓手冊(cè)，查表8-5，得到08Al的抗拉強(qiáng)度σb=255—343Mpa[6]，因此，取σb =300Mpa。
則造成最大成形缺陷時(shí)的力F＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×1864.95mm=447.588KN
則F成＝0.5×F＝223.794KN
根據(jù)計(jì)算力，可選1600KN的閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)。其技術(shù)參數(shù)為：
公稱(chēng)壓力： 1600KN
公稱(chēng)壓力行程： 13mm
滑塊行程： 400mm
行程次數(shù)： 18次/min
最大封閉高度 最低： 600mm
最高： 350mm
封閉高度調(diào)節(jié)量： 250mm
導(dǎo)軌間距離： 1980mm
滑塊底面前后尺寸： 1020mm
工作臺(tái)尺寸（左右）： 1900mm
工作臺(tái)尺寸（前后）： 1120mm
從壓力大小和閉合高度進(jìn)行分析，該壓力機(jī)滿(mǎn)足每道工序的要求，因此為了加工方便各工序均采用這種壓力機(jī)。
4.2.2成形模設(shè)計(jì)關(guān)鍵
（1）.沖壓方向
該零件若按照下圖所示制成成形凸模（如圖）。由于1處和2處高度差太大，
當(dāng)2處成形時(shí)，1處還未進(jìn)入凹模，易起皺。故用UG調(diào)整角度如下圖所示。圖中1，2，3處高度差小，不易起皺。
（2）工藝補(bǔ)充面的設(shè)計(jì)
該成形模要考慮工藝補(bǔ)充面的問(wèn)題。為了創(chuàng)造一個(gè)良好的拉深條件，通常需要將覆蓋件零件產(chǎn)品進(jìn)行翻邊展開(kāi)，窗口補(bǔ)滿(mǎn)，再加添上工藝補(bǔ)充部分，構(gòu)成一個(gè)合理的拉深件【2】工藝補(bǔ)充面是拉深件不可缺少的組成部分，它既是實(shí)現(xiàn)拉深的條件，又是增加變形程度和提高零件剛度的必要補(bǔ)充。工藝補(bǔ)充部分直接影響到拉深成形以及后續(xù)的修邊、整形、翻邊等工序。因此，在設(shè)計(jì)拉深件時(shí)必須慎重考慮工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì)，這樣才能保證拉深出合格的拉深件產(chǎn)品。
工藝補(bǔ)充面的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 [1][3][4][5]：
(1)拉深深度盡量淺如果拉深深度較大，拉深成形則比較困難，容易造成拉深件開(kāi)裂，廢品率較高。如果拉深深度小(但必須保證足夠的變形)，則拉深成形容易，產(chǎn)品合格率也較高。
(2)盡量采用垂直修邊 采用垂直修邊比水平修邊或傾斜修邊所用的工藝補(bǔ)充部分少，節(jié)約原材料，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廢料也比較好排除。
(3)工藝補(bǔ)充部分盡量小 工藝補(bǔ)充部分在拉深完成后都將被修剪掉，為了節(jié)約原材料，降低成本，因此，在保證拉深出合格的拉深件的條件下要盡量減少工藝補(bǔ)充部分。
(4)定位可靠拉深件在修邊時(shí)和修邊以后的工序中的定位問(wèn)題必須在確定拉深件工藝補(bǔ)充面時(shí)考慮，一定要定位可靠，否則會(huì)影響后續(xù)的修邊和翻邊質(zhì)量。深的拉深件如轎車(chē)側(cè)圍板、左右車(chē)門(mén)內(nèi)板等均可用拉深件側(cè)壁定位；對(duì)于不能用側(cè)壁定位的零件，可采用拉深時(shí)在工藝補(bǔ)充面上沖工藝孔或穿刺孔來(lái)定位。
(5)拉深變形條件對(duì)深度較淺、曲率比較小的覆蓋件，必須保證毛坯成形過(guò)程中有足夠的塑性變形量，才能保證零件具有較好的形狀精度和剛度。
(6)簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)形狀拉深件的形狀結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，拉深成形時(shí)材料流動(dòng)和塑性變形就越難控制，因此應(yīng)簡(jiǎn)化零件結(jié)構(gòu)形狀，使零件外部的工藝補(bǔ)充面要有利于零件的成形。
(7)對(duì)稱(chēng)布置零件有些零件在進(jìn)行拉深工藝補(bǔ)充時(shí)需要增加很多材料或沖壓方向不好選定，或者變形條件不容易控制時(shí)，可以考慮采用雙件拉深的方法，即對(duì)稱(chēng)布置零件，然后設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充部分，這樣，既有利于零件成形，也有利于提高生產(chǎn)效率。
工藝補(bǔ)充部分除考慮拉深工藝和壓料面的需要外，還要考慮適應(yīng)修邊和翻邊工序的要求，確定修邊方向應(yīng)盡量采取垂直修邊。工藝補(bǔ)充面結(jié)合考慮
修邊、翻邊工序，可以采用的幾種型式[1][3][4][5]：
(1)修邊線(xiàn)在拉深件壓料面上如圖a所示，此時(shí)壓料面應(yīng)是覆蓋件的凸緣面，修邊采取垂直修邊。為了在模具使用中打磨壓料筋槽不致影響修邊線(xiàn)，修邊線(xiàn)至拉深筋的距離A一般取25mm。
(2)修邊線(xiàn)在拉深件底面上 如圖b所示，采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般取：
B=3 mm-5mm ；C=10mm-20mm；D-按保留有多于1.5根完整拉深筋形狀考慮；R凸=3mm
-10mm，深度淺和直線(xiàn)部分取下限，深度深和曲線(xiàn)部分取上限，R凹=8 mm-lOmm。
(3)修邊線(xiàn)在拉深件短斜面上 如圖c所示，采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般?。?
E=B=3mm-5mm；a≥ 5
(4)修邊線(xiàn)在拉深件長(zhǎng)斜面上如圖d所示，垂直修邊，修邊線(xiàn)是按覆蓋件翻邊成形后的形狀展開(kāi)確定的，所以拉深輪廓外形只能接近平行修邊線(xiàn)，圖中F是變化的，不同情況取不同最小值，F(xiàn)還和拉深件在修邊時(shí)的定位有關(guān)，一般?。篎≥8mm (用拉深檻定位)；F=3mm-5mm(用側(cè)壁定位);?=6－l2
(5)修邊線(xiàn)在拉深件側(cè)壁上如圖e所示，采用水平修邊或傾斜修邊，修邊線(xiàn)至凹模圓角半徑的距離G是一個(gè)變量，它決定水平修邊凹模鑲塊的強(qiáng)度。
該模具工藝補(bǔ)充面遵照上述準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（3）壓邊圈設(shè)計(jì)對(duì)沖壓成形的影響
一般來(lái)說(shuō)，壓邊平面應(yīng)為平面、單曲面或曲率很小的雙曲面，不允許有局部的起伏或折棱，以便于材料的流動(dòng)。
(1)在成型開(kāi)始時(shí)，壓邊圈在壓力作用下下行，開(kāi)始成形坯料翻邊部分；同時(shí)，凸模開(kāi)始下行，成形零件。壓邊圈和坯料的最初接觸是點(diǎn)接觸，漸次成為線(xiàn)接觸和面接觸。拉深過(guò)程中，坯料壓料面部分會(huì)由于切應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生壓縮失穩(wěn)，生成皺紋。皺紋若很小，在通過(guò)凸、凹模間隙時(shí)會(huì)被“烙平”；如皺紋嚴(yán)重?？赡墚a(chǎn)生嚴(yán)重阻力使拉深件斷裂，即使不拉裂，也因皺紋不能“烙平”而使零件報(bào)廢。因此，為了減小坯料壓料面部分的皺紋，可以通過(guò)增大坯料與凹模翻邊和壓邊圈之間的接觸面積、增加壓邊力. 大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，與此同時(shí)還加大徑向拉應(yīng)力從而防止內(nèi)皺。
(2)為防止坯料在壓邊圈內(nèi)環(huán)和凸模外緣之間的區(qū)域出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，壓邊圈內(nèi)環(huán)尺寸必須大于凸模外緣尺寸。同時(shí)由于拉深時(shí)壓邊力作用在坯料外邊緣比較窄的一個(gè)圓環(huán)區(qū)域內(nèi)，故加大壓邊圈內(nèi)環(huán)有利于增加壓邊力的作用面積，從而達(dá)到減小乃至消除應(yīng)力集中的目的。
以車(chē)身覆蓋件為代表的復(fù)雜零件多由空間自由曲面構(gòu)成，其拉延成形過(guò)程中的材料流動(dòng)及變形是不均勻的，常出現(xiàn)破裂、起皺、波紋、扭曲、松弛、癟塘等質(zhì)量缺陷。板料沖壓成形過(guò)程成敗的關(guān)鍵在于對(duì)成形過(guò)程中金屬流動(dòng)的正確認(rèn)識(shí)，繼而有效地控制金屬流動(dòng)。復(fù)雜零件的形狀尺寸決定了其各部位毛坯在沖壓成形過(guò)程中的貼模過(guò)程及變形特點(diǎn)，其變形既有內(nèi)部漲形、翻邊和外圓拉深、彎曲的復(fù)合變形特點(diǎn)。也有變形沿零件周邊分布不均勻的特點(diǎn)。成形時(shí)不僅板料各部位的變形大小時(shí)刻變化，而且許多部位的變形狀態(tài)及變形路徑也會(huì)隨著板料的不斷貼模而發(fā)生變化。當(dāng)板料在變形過(guò)程中所受的應(yīng)力不符合自身需要時(shí)，材料將失穩(wěn)而產(chǎn)生若干質(zhì)量問(wèn)題。因此復(fù)雜零件拉深時(shí)，必須采取有效的措施，使毛坯全部周邊都產(chǎn)生滿(mǎn)足材料各部位變形需要的恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力。由此可見(jiàn)。除了拉延方向、工藝補(bǔ)充面、壓料面等工藝要素外，壓料力的大小對(duì)拉延過(guò)程和拉延件的質(zhì)量有著十分重要的影響。
本模具中根據(jù)毛坯相對(duì)厚度和拉深系數(shù)確定是否采用壓邊圈，毛坯的相對(duì)厚度t/D×100=3.8 ，拉深系數(shù)為0.35由表[1] 4-80得為防止在拉深過(guò)程中，工件的邊壁或凸緣起皺，使毛坯被拉入凹模圓角以前，保持穩(wěn)定狀態(tài)，需要應(yīng)用壓邊圈。
壓邊力計(jì)算公式如下： F=[-(+2)]p
p值可直接查表[1]4-82得約為0.8-1.2Mpa
即壓邊力大約為1.5kN
氣墊的壓邊力隨行程的變化很小，用選氣墊式彈性壓邊圈。
為了避免拉深后制件緊貼在拉深凸模上，根據(jù)結(jié)合凸模直徑的尺寸選擇5mm的出氣孔。
4.2.2總體設(shè)計(jì)
本模具可完成成形工序。根據(jù)零件的外形來(lái)設(shè)計(jì)凹模和凸模的型面。當(dāng)成形凸凹模和模時(shí)，其間隙需比板料厚度還要多10%。即間隙為0.8×（1+10%）=0.88。在畫(huà)圖時(shí)，由于該間隙太小，故應(yīng)將實(shí)際間隙增加。條料送料時(shí)，由通過(guò)固定擋料銷(xiāo)來(lái)定位。下模利用壓邊圈來(lái)防止制件卡在凸模內(nèi)；上模可利用活動(dòng)銷(xiāo)來(lái)防止制件卡在凹模內(nèi)，由于該零件兩側(cè)部分是廢料，活動(dòng)銷(xiāo)安放在成形零件的廢料處，以防在零件表面造成痕跡，影響零件外觀。在板料進(jìn)入凹模入口處的部分與凹模設(shè)計(jì)成為倆部分，因?yàn)樵撎幣c壓邊圈接觸，磨損較大，這樣設(shè)計(jì)便于磨損后的更換。由于工件及其設(shè)計(jì)等各方面的因素，該成形模的模座太大，在標(biāo)準(zhǔn)中查找不到所需模座，故均由自己設(shè)計(jì)。導(dǎo)柱導(dǎo)套均在GB2863.2-81中選取。尺寸分別為
?50×360,?50×150。
總體設(shè)計(jì)如圖4-2所示：
1－下模座 2-壓邊圈 3-導(dǎo)柱 4-導(dǎo)套 5-上模座 6-內(nèi)六角螺釘 7-成形凹模 8- 圓柱銷(xiāo) 9-彈簧 10-活動(dòng)銷(xiāo) 11- 成形凸模 12-成形凸模 13-圓柱銷(xiāo) 14-內(nèi)六角螺釘15-拖桿 16-固定檔料銷(xiāo)
4.2.3模具結(jié)構(gòu)材料選擇
隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的使用壽命、加工精度等提出了更高的要
求。模具材料性能的好壞和使用壽命的長(zhǎng)短，將直接影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量和牛產(chǎn)
的經(jīng)濟(jì)效益。而模具材料的種類(lèi)、熱處理工藝、表面處理技術(shù)是影響模具使用壽
命的極其重要的因京，所以世界各國(guó)都在不斷地研究和開(kāi)發(fā)新型模具構(gòu)料、改進(jìn)
模具的熱處理工藝、選用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑夹g(shù)、合理地設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)對(duì)模
具的維護(hù)等措施，來(lái)穩(wěn)定和提高模具的使用壽命，防止模具的早期失效。
模具材料的使用性能將直接影響模具的質(zhì)量和使用壽命。模具材料的工藝性
能將主要影響模具加工的難易程度、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。為此，應(yīng)合理選擇模具材料．改進(jìn)熱處理工藝和表面處理工藝，大力推廣模具生產(chǎn)中的新材料、新工藝和新技術(shù)。本模具各零件所用的材料見(jiàn)裝配圖明細(xì)表。
4.3一次切邊沖孔模
4.3.1壓力機(jī)的選擇
已知：工件材料：08Al
材料厚度：0.8mm
由沖壓手冊(cè)，查表8-5，得到08Al的抗拉強(qiáng)度σb=255—343Mpa[6]，因此，取σb =300Mpa。四個(gè)孔的沖裁力分別為F1,F2,F3,F4
F1＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×24.16mm×3.14=19.292KN
F2＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×31.94mm×3.14=24.069 KN
F3＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm ×7.92×3.14=59.695KN
F4＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm ×11.6×3.14=8.741KN
切邊的計(jì)算，四個(gè)切邊力分別以F切1,F切2,F切3,F切4表示。
F切1 ＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×120mm=28.8KN
F切2＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×140mm=33.6KN
F切3＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×666mm=159.84KN
F切4＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×666mm=159.84KN
F總＝19.292KN+24.069 KN+5969.512KN+8741.76KN+28.8KN+33.6KN+159.84KN+
159.84KN=494.132KN
綜合閉合高度選擇1600KN的閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)。
4.3.2總體設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算
本模具可完成一次切邊沖孔工序。該模具由工件外形定位。根據(jù)零件的外形來(lái)設(shè)計(jì)凹模和凸模的型面。當(dāng)成形凸凹模和模時(shí)，其間隙需比板料厚度還要多10%。即間隙為0.8×（1+10%）=0.88。在畫(huà)圖時(shí)，由于該間隙太小，故應(yīng)將實(shí)際間隙增加。成形模的模座太大，在標(biāo)準(zhǔn)中查找不到所需模座，故均由自己設(shè)計(jì)。導(dǎo)柱導(dǎo)套均在GB2863.2-81中選取。尺寸分別為?50×360,?50×150。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意中間最大的沖孔凸模工作部分應(yīng)為橢圓形，其余三個(gè)凸模均在標(biāo)準(zhǔn)中選取。墊板用以減低模座承受的單位壓力。凸模與鑄造模座接觸的單位壓力不應(yīng)大于100Mpa；凸模與鋼模座機(jī)接觸處的單位壓力不應(yīng)大于200Mpa。超過(guò)上述數(shù)值應(yīng)采用墊板。該處上模座應(yīng)加墊板，通過(guò)選取，厚度為10mm。加固定板固定沖孔凸模，厚度取25mm。設(shè)計(jì)中采用壓料板，用卸料螺釘固定，壓料板的使用將工件壓緊使沖孔順利進(jìn)行。四個(gè)獨(dú)立的切邊凸模從四邊進(jìn)行切邊。沖孔切邊同時(shí)進(jìn)行。
設(shè)計(jì)如圖所示：
1－下模座 2- 導(dǎo)柱 3-導(dǎo)套 4-上模座 5-內(nèi)六角螺釘 6-固定板 7-沖孔凸模 8-卸料螺釘 9-壓料板 10-沖孔凸模 11-彈簧 12-圓柱銷(xiāo) 13-沖孔凸模 14-沖孔凸模 15-內(nèi)六角螺釘 16-圓柱銷(xiāo) 17－內(nèi)六角螺釘 18－圓柱銷(xiāo) 19－切邊凸模 20－切邊凸模 21－起重裝置 22－ 23－圓柱銷(xiāo) 24－內(nèi)六角螺釘 25－凹模刃口 26－墊板 27－沖孔凸模 28－固定板 29－切邊凸模 30－切邊刃口 31－內(nèi)六角螺釘 32－圓柱銷(xiāo) 33－凹模刃口 34－凸模 35－凹模刃口 36－切邊刃口 37－凹模刃口 38－切邊刃口
切邊模具是冷鐓模具中的一種，通過(guò)改進(jìn)其熱處理方法可有效地提高其使用壽命，降低鋼材消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
4.3.3零件設(shè)計(jì)
（1）沖孔凸凹模的設(shè)計(jì)
根據(jù)確定沖模凸模和凹模工作部分尺寸，必須遵循以下幾項(xiàng)原則：
①根據(jù)落料和沖孔的特點(diǎn)，落料件尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來(lái)保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，用增大凹模尺寸來(lái)保證合理問(wèn)隙。
②根據(jù)刃口的磨損規(guī)律，刃口磨損尺寸變大，其刃口的基本尺寸變大，應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)取接近或等于工件的最大極限尺寸。
③考慮工件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具刃口制造公差時(shí)，既要保證工件的精度，又要保證有合理的間隙數(shù)值。一般沖模精度較工件精度高2—3級(jí)，所以對(duì)落料件取IT14，落料模具取1T11；對(duì)沖孔處取IT10，沖孔沖模取IT7。
本模具中的四個(gè)沖孔凸模在GB2863.2-81中選取。沖孔凹模輪廓形狀和尺寸已趨標(biāo)準(zhǔn)化，一般可根據(jù)沖壓件形狀和尺寸選用.由實(shí)用模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，選取刃壁高度為5mm。
凸模凹模采用分開(kāi)加工。沖孔前毛坯的尺寸精度按IT7級(jí)來(lái)取，四個(gè)沖孔中孔1的尺寸分別為24.16，上偏差為0.33，下偏差為0。
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得凸、凹模間隙為 Zmin=0.062mm，Zmax=0.104mm，Zmin -Zmax=0.042mm。
凸、凹模制造公差由《沖壓手冊(cè)》表2-28得p=0.02, d=0.02,zmin=0.062
δp+ =0.020+0.020=0.040mm〈Zmin -Zmax。所以間隙合適。
凸、凹模刃口尺寸為：
dp=（d+xΔ）-δp =(24.16+0.5×0.33)-0.02=24.325-0.02mm
dd =(dp+Zmin)+δd =(24.325+ Zmin=24.397+0.02mm
孔2的尺寸分別為31.94，上偏差為0.39，下偏差為0。
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得凸、凹模間隙為 Zmin=0.062mm，Zmax=0.104mm，Zmin -Zmax=0.042mm。
凸、凹模制造公差由《沖壓手冊(cè)》表2-28得p=0.02, d=0.03,zmin=0.062
δp+ =0.020+0.020=0.040mm〈Zmin -Zmax。所以間隙合適。
凸、凹模刃口尺寸為：
dp=（d+xΔ）-δp =（31.94+0.5×0.39）-0.02=32.135-0.02mm
dd =(dp+Zmin)+δd =（32.135+ Zmin）=32.207+0.03mm
孔3的尺寸分別為7.92，上偏差為0.22，下偏差為0。
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得凸、凹模間隙為 Zmin=0.062mm，Zmax=0.104mm，Zmin -Zmax=0.042mm。
凸、凹模制造公差由《沖壓手冊(cè)》表2-28得p=0.02, d=0.02,zmin=0.062
δp+ d =0.020+0.020=0.040mm〈Zmin -Zmax。所以間隙合適。
凸、凹模刃口尺寸為：
dp=（d+xΔ）-δp =（7.92+0.5×0.22）-0.02=8.03-0.02mm
dd =(dp+Zmin)+δd =（8.03+ Zmin）=8.102+0.02mm
孔4的尺寸分別為11.6，上偏差為0.27，下偏差為0。
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得凸、凹模間隙為 Zmin=0.062mm，Zmax=0.104mm，Zmin -Zmax=0.042mm。
凸、凹模制造公差由《沖壓手冊(cè)》表2-28得p=0.02, d=0.02,zmin=0.062
δp+ =0.020+0.020=0.040mm〈Zmin -Zmax。所以間隙合適。
凸、凹模刃口尺寸為：
dp=（d+xΔ）-δp =（11.6+0.5×0.27）-0.02=11.735-0.02mm
dd =(dp+Zmin)+δd =（11.735+ Zmin）=11.807+0.02mm
（2）彈簧的選用和計(jì)算:
卸料彈簧的選用原則及步驟:
1) 根據(jù)總的卸料力F卸估計(jì)擬用彈簧個(gè)數(shù)n,計(jì)算出每個(gè)彈簧所承受的負(fù)荷F預(yù).
F預(yù). =F卸/n=20900/8=2612.5N
2) 根據(jù)的大小,從標(biāo)準(zhǔn)中初選彈簧的規(guī)格,使所用的彈簧的最大工作負(fù)荷＞
Fi＞F預(yù)
3)根和據(jù)所選某號(hào)彈簧的最大工作負(fù)荷Fi和最大工作負(fù)荷下的總變形量hi,
作出該彈簧的特性曲線(xiàn).
4)檢查彈簧最大允許壓縮量,如果滿(mǎn)足下列條件,則彈簧選得合適.
hi≥h預(yù)+ h工+ h修磨
式中h預(yù)--------彈簧預(yù)壓縮量;
h工--------卸料板工作行程,一般取料厚+1毫米;
h修磨--------凸凹模修磨量,一般取4—10mm;
根據(jù)模具安裝的位置,擬選用8個(gè)10X45的彈簧
則每個(gè)彈簧的負(fù)荷為:
F預(yù)= F預(yù)/n=20900/8=2612.5 查表Fi=2630N
Fi≥F預(yù) hi=21.2mm
h預(yù)= hi F預(yù)/ Fi=21.2×2612.5/5170≈10.7mm
h工=t+1=3mm, h修磨=4mm
h預(yù)+ h工+ h修磨=10.7+1.6+4=17.7mm
hi=21.2mm≥h預(yù)+ h工+ h修磨=17.7mm
所以所選彈簧是合適的.
4.4最后切邊模
4.4.1壓力機(jī)的選擇
已知：工件材料：08Al
材料厚度：0.8mm
由沖壓手冊(cè)，查表8-5，得到08Al的抗拉強(qiáng)度σb=255—343Mpa[6]，因此，取σb =300Mpa。沖裁力分別為F1,F2
F1＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×700mm=168KN
F2＝σb Lt=300 Mpa×0.8mm×700mm=168KN
F總＝168KN×2=336KN
綜合閉合高度選擇1600KN的閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)。
4.4.2設(shè)計(jì)關(guān)鍵
修成
本模具可完成最后切邊工序。采用斜滑塊水平切出零件的邊緣。
如圖所示修邊線(xiàn)在垂直面上，因此需要使用斜楔滑塊從兩邊進(jìn)行修邊。本模具中的斜楔剖面圖如圖所示：
導(dǎo)柱和導(dǎo)套的放置：本模具中一共有四對(duì)導(dǎo)柱導(dǎo)套，應(yīng)使其中一對(duì)的位置稍微偏離對(duì)稱(chēng)位置。這樣利于模具的和模。
4.4.2切邊間隙的確定
要求未免過(guò)于苛刻。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)可知。當(dāng)取r=7mm、Z=1.1t。時(shí)，對(duì)于t。＝1．5mm的軟鋼板料， 只要單邊間隙不超過(guò)O.08mm，就能保證工件端部不出現(xiàn)毛刺。因此設(shè)計(jì)的單邊間隙為0.04－0.06mm。
4.4.3模具材料的選擇
此切邊模的易損部位主要在切邊凸模，材料