殼體零件模具設計

殼體零件模具設計,殼體,零件,模具設計 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 1 目錄 摘要……………………………………………………………………………………2 前言……………………………………………………………………………………4 緒論 ................................................................5 1 分析研究零件的工藝性 ............................................11 1.1 零件分析說明 ................................................................................................11 1.2 工藝方案的確定 ............................................................................................11 1.2.1 落料工序 .............................................................................................13 1.2.2 彎曲工序 ....................................................................................................13 2 模具設計 .........................................................13 2.1 零件工藝分析 ................................................................................................13 2.2 模具結(jié)構(gòu)設計 ................................................................................................13 2.2.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 .........................................................................13 2.2.2 模具結(jié)構(gòu)的分析與說明 .....................................................................14 2.2 工藝參數(shù)計算 .................................................................................................15 2.2.1 展開尺寸的計算 .................................................................................15 2.2.2 排樣尺寸的計算 ................................................................................16 2.2.3 沖壓力的計算 .....................................................................................19 2.2.4 壓力中心的計算 .................................................................................20 2.2.5 落料凸、凹模的刃口尺寸的計算和公差的確定 .............................22 2.2.6 凹模周界尺寸計算 .............................................................................26 2.2.7 彈性元件的參數(shù)計算 .........................................................................27 2.2.8 彎曲工序力的計算 .............................................................................27 2.2.9 彎曲凸模圓角半徑 .............................................................................28 2.2.10 彎曲凹模圓角半徑 ...........................................................................28 2.2.11 彎曲凹模的深度 ...............................................................................28 2.2.12 彎曲凸凹模的間隙 ...........................................................................29 2.2.13 彎曲凸凹模的尺寸 ...........................................................................29 2.3 壓力機的選擇 ................................................................................................31 2.4 模架的選擇及壓力機的校核 ........................................................................32 2.5 確定裝配基準 ................................................................................................32 附錄 ...............................................................33 英語資料翻譯 .......................................................................................................33 英語資料： ....................................................................................................33 中文： ............................................................................................................37 畢業(yè)設計小結(jié) .......................................................................................................40 參考文獻 ...............................................................................................................41 桂林航天工業(yè)高等專科學校 2 摘要 沖壓制品已在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防和日常生活中的方面得到廣泛應用,特別是 在機械業(yè)中則為突出。機械產(chǎn)品的外殼大部分是沖壓制品，產(chǎn)品性能的提高要 求高素質(zhì)的沖壓模具和沖壓性能，成型工藝和制品的設計。 沖壓制品的成型方法很多。其主要用于是沖孔，落料，彎曲，拉伸等。而 沖壓模，約占成型總數(shù)的 60%以上。當然如利用電氣控制，可實現(xiàn)半自動化或 自動化作業(yè)。 冷沖沖裁模主要用于金屬制品的成型，它是沖壓制品生產(chǎn)中十分重要的工 藝裝置。沖壓模的基本組成是：上下模座、下模墊板、下模固定板、凹模鑲塊、 抬料釘、導料板、卸料板,導柱導套、卸料板彈釘、卸料板等。 沖裁模成型的廣泛適用，正是我這個設計的根本出發(fā)點。 關鍵詞：沖孔、落料 桂林航天工業(yè)高等專科學校 3 Abstract Stamping products has been extensively applied in the industry, agriculture, national defense and in the daily lives of area, especially in the machinery industry. Mechanical products is the most pressing housing products, and the improvement of product performance requires of high-quality performance stamping molds ,stamping,process and product design. There are many ways of molding products of stamping. Piercing is mainly used for blanking, bending, stretching, etc. And Stamping molds almost form more than 60 percent of the total number. For example ,Electrical Control can be realized as semi-automatic or automatic operation. Cold-metal stamping die mainly used for the molding products, and it is very important in the production of stamping technology devices. The basic component of stamping molds is block model from top to bottom, mould plate, fixed-plate of mould plate, die inserts, raising nails, I. plate , plate unloading I. Introduction sets column, unloading bombs nail plate, plate Discharge and so on. The widely application of blanking moulding is exactly the basic perpose of my design. Key wards：Piercing、Blanking 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 4 前 言 模具是現(xiàn)代化的生產(chǎn)重要工藝裝備，在國民經(jīng)濟的各個部門都越來越多地 依模具來進行生產(chǎn)加工，越來越引起人們的重視，模具也趨向標準化。 隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn) 品不可缺少的重要工藝設備。這次畢業(yè)設計是在學習完所有模具課程的基礎上 進行的，是對我綜合能力的考核，是對我所學知識的綜合運用，也是對我所學 知識的回顧與檢查。 本次設計是在指導老師認真、耐心的指導下，對模具的經(jīng)濟性、模具的壽 命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標下進行全面、仔細的分析下而進行設計的。 在此, 我表示衷心的感謝他們對我的教誨. 沖模是模具設計與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強的實踐性和 綜合性，通過學習這門課程，使我對沖壓模具有了新的認識，從中也學到了不 少知識，激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。 但因本人經(jīng)驗有限，因此很難避免的存在一些不合理之處，望各位老師批 評和指正，以使我的畢業(yè)設計做到合理，同時也為我走出校門步入社會打下堅 實的基礎。 桂林航天工業(yè)高等專科學校 5 緒論 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或 液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì) 量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技 術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)， 正日益受到人們的關注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策 要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要 領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日 益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中 60％~90％的產(chǎn) 品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模 具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一 市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一， 汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點， 已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005 年將達到 170 種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需 求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有 80％的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量 位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有 14 種排量 80 多個車型，1000 多個型 號。單輛摩托車約有零件 2000 種，共計 5000 多個，其中一半以上需要模具生 產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具，總價值為 1000 多萬元。其他行業(yè)， 如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。 目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞 士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低， 只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通 外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水 平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。 1.2 各種模具的分類和占有量 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模， 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 6 橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他 們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。 （1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占 模具總數(shù)的 50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口 模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模， 壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。 （2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。 按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平 鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛 模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A鍛模具，擠壓模具， 精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。 （3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的 35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此 外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 （4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫 和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模 具總數(shù)的 6％。 （5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模 有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。 模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料， 鑄造（凝固理論） ，塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合， 其復雜程度顯而易見。 1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀 80 年代以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供 了巨大的動力。20 世紀 90 年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的 總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣，1994 年增長到 130 億元人民幣，1999 年已 達到 245 億元人民幣，2000 年增至 260~270 億元人民幣。今后預計每年仍會以 10℅~15℅的速度快速增長。 目前，我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專 業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企 業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和 浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體 企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活 桂林航天工業(yè)高等專科學校 7 力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其 產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康 佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模 具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的 約占三分之一。其中，沖壓模具約占 50℅（中國臺灣：40℅） ，塑料模具約占 33℅（中國臺灣：48℅） ，壓鑄模具約占 6℅（中國臺灣：5℅） ，其他各類模具 約占 11（中國臺灣：7℅） 。 中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981） ，成長期（1981— —1991） ，成熟期（1991——2001）三個階段。 萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣， 電機和機械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商 （如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄 造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981 年——1991 年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒 于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自 1982 年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn) 業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍” ，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產(chǎn) 品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家 電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從 1985 年 起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等 CAD/CAM 技術，所以臺灣 模具業(yè)接觸 CAD/CAM/CAE/CAT 技術的時間相當早。 成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994 年，1998 年，由臺 灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工 業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃” ，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級， 朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997 年 11 月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的 實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員， 。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢 測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用 家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密 模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。 1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況 美國塑料(原料)的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。早在 80 年代前期，美國 塑料產(chǎn)量就已達 2000 萬噸之多，1986 年增至 23l0 萬噸，占全球總產(chǎn)量 8100 噸的 28.5％，此后美國塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長之勢，1988 年、1990 年、 1992 年、1994 年、1996 年和 1998 年分別增加到 2710 萬噸、2810 萬噸、3010 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 8 萬噸、3410 萬噸、4000 萬噸和 4360 萬噸，占世界總產(chǎn)量的比例從 1996 年起提 高到 30％以上。2001 年美國塑料產(chǎn)量為 4170 萬噸，其中以聚乙烯為最多，達 1500 多萬噸。其次分別是氯乙烯 650 萬噸、聚丙烯 720 萬噸、聚苯乙烯對酞酸 脂 320 萬噸、聚苯乙烯 280 萬噸。國內(nèi)塑料消費量(產(chǎn)量+進口量一出口量)，美 國也是全球最多的。美國的全部塑料消費量 2001 年為 4280 萬噸。美國人均塑 料消費量也是很高的，2000 年為 159 公斤，2001 年略減為 155 公斤 ，居全球 第 3 位。美國現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位 1 萬多家，其中職工人數(shù)少于 50 人 的占總數(shù)的 53％，50~l00 人的占 21％，100~500 人的占 23％，超過 500 人的 占近 4％，職工總數(shù)近 90 萬人。在美國塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達 110 萬， 2001 年的出貨金額為 2150 億美元，人均出貨金額為 195 美元。 德國是世界最大的塑料(原料)生產(chǎn)國之一，上世紀 90 年代初的 1991 年、 1992 年和 1993 年，德國塑料產(chǎn)量都為 990 多萬噸，1994 年增達超過 1000 萬噸 的 1110 萬噸．1998 年達近 1300 萬噸，1999 年為近 1400 萬噸，2000 年增至 1550 萬噸，超過日本為世界第 2 大塑料生產(chǎn)國，2001 年上升為 1580 萬噸， 2002 年已過 1600 萬噸。2001 年德國生產(chǎn)的種種塑料原料中，聚乙烯為 285 萬 噸(低密度聚乙烯 160 萬噸，高密度聚乙烯 125 萬噸)，氯乙烯 175 萬噸，聚丙 烯 160 萬噸。德國 2001 年的國內(nèi)塑料消費量為 1280 萬噸，其中聚乙烯 265 萬 噸，聚丙烯 155 萬噸．氯乙烯 152 萬噸。德國人均塑料消費量 2001 年為 160 公 斤，在世界上僅少于比利時的 172 公斤，高于美國的 155 公斤，排在世界第 2 位。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計有近 30 萬人，2001 年的出貨金額為 360 億美元，人均 126 美元。德國塑料制品加工企業(yè)中職工少于 50 人的占 44％，50~100 人的占 28％，100~500 人的占 25％，500 人以上的占 4％。 中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，1991 年產(chǎn)量僅為 250 萬噸，1995 年增為 350 萬噸，1998 年超過 700 萬噸，到 2002 年已增達約 1400 萬噸，超過日本而 成為世界第 3 大塑料原料生產(chǎn)國。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強，在包裝、 工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個領域都將有較大幅度的增長，需求量 將超過 2500 萬噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過 850 萬噸，工程塑料制 品需求量將達 400 萬噸左右，建材塑料制品需求量將達 300 萬噸以上，農(nóng)用塑 料制品需求量將在 500 萬噸左右，日用塑料制品需求量約為 80 萬噸左右。 日本在很長的時期內(nèi)都是僅次于美國的世界第 2 大塑料生產(chǎn)國。一直到 1997 年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長，年產(chǎn)量在 70 年代中期就已達 500 多萬噸，1987 年突破 1000 萬噸，1991 年達約 1300 萬噸，1992 年和 1993 年因 受日本經(jīng)濟下滑的影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至 1258 和 1225 萬噸。從 1994 年起產(chǎn)量再度增長，1994 年、1995 年和 1996 年分別回升到 1300 萬噸、1400 萬噸和 1470 萬噸，1997 年的產(chǎn)量又比上年增長 3.7％，達到 1521 萬噸，首次 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 9 超過 1500 萬噸。但這種增勢在 1998 年受到遏制，產(chǎn)量大幅度減少。1998 年， 日本塑料產(chǎn)量為 1390 萬噸，比上年減少了 8.7％。1999 年和 2000 年日本塑料 產(chǎn)量分別回升到 1432 萬噸和 1445 萬噸，但仍遠未恢復到 1997 年的水平。2001 年和 2002 年日本塑料產(chǎn)量再度下降至 1400 萬噸以下的 1364 萬噸和 1361 萬噸。 2002 年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為 1361 萬噸。而中國則增為 1366 萬噸，日本又 退居第 4 位。 韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速，1986 年超過 200 萬噸，1990 年增達 300 萬噸， 1992 年突破 500 萬噸，1994 年、1996 年和 1997 年分別上升到 600 多萬噸、 700 多萬噸和 800 多萬噸，1998 年產(chǎn)量增至 850 萬噸，1999 年突破 900 萬噸， 2001 年達 1200 萬噸，躋身于世界 5 大塑料生產(chǎn)國之列。韓國塑料原料產(chǎn)品中 以聚乙烯居首，2001 年產(chǎn)量為 340 萬噸(低密度聚乙烯 160 萬噸，高密度聚乙 烯 180 萬噸)，聚丙烯以 238 萬噸排在第 2 位，其次分別是聚酯 161 萬噸、氯乙 烯 124 萬噸、ABS·AS 樹脂 86 萬噸、聚苯乙烯 77 萬噸。韓國國內(nèi)塑料消費量 2001 年 420 萬噸，只相當于產(chǎn)量的 1/3 略高。人均塑料消費量 2001 年為 106 公斤，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù) 2001 年為 3.1 萬人，出貨金額為 85 億 美元，人均 276 美元。 塑料產(chǎn)量位居世界前 10 名的國家和地區(qū)還有法國 660 萬噸、比利時 600 萬 噸、中國臺灣 598 萬噸、加拿大 432 萬噸和意大利 385 萬噸(均為 2001 年產(chǎn)量)。 1.5 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀 80 年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來， 并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來， 我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以 15％的增長速度快速發(fā)展。 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進 步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技 術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要 原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展， 成為模具制造強國。 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具 水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48"（約 122CM）大屏幕彩電塑殼 注射模具，6.5KG 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等 塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪 模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術，模具的電加工 和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 10 進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無 論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各 類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不 小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小 與國際先進水平的距離。 （1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速 發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密 化。 （2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期， 降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應用必將 日漸廣泛。 （3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術；模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一 個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向， 可顯著地提高模具設計制造水平。 （4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不 斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高 速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。 桂林航天工業(yè)高等專科學校 11 1 分析研究零件的工藝性 1.1 零件分析說明 零件形狀及其一般要求 制件如圖 1-1 所示，材料為 20 鋼，材料厚度為 1mm，制件尺寸精度按圖紙要求， 未注按 IT12 級，生產(chǎn)綱領年產(chǎn) 10 萬件。 1.2 工藝方案的確定 沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設計是否合理。一般的講，在 滿足工件使用要求的條件下，能以最簡單最經(jīng)濟的方法將工件沖制出來，就說 明該件的沖壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當然工藝性的好壞是相對 的，它直接受到工廠的沖壓技術水平和設備條件等因素的影響。以上要求是確 定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對沖裁件工藝的實應性的主要因素。 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 12 確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和 順序等。確定合理的沖裁工藝方案應在不同的工藝分析進行全面的分析與研究， 比較其綜合的經(jīng)濟技術效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。 影響沖壓件工藝性的因素主要有零件的形狀特點,尺寸大小,設計基準,公 差等級和形狀位置誤差要求,材料的厚度及成形后允許的變薄量,材料的機械性 能和沖壓性能,在沖壓過程中產(chǎn)生的回彈,翹曲的可能性,毛刺大小和方向要求 等.這些因素對確定沖壓工序的性質(zhì),數(shù)量和順序,對模具的結(jié)構(gòu)形式及制造精 度要求等都有很大關系,因此,在制定沖壓工藝過程中必須根據(jù)零件圖認真加以 分析,尤其應該注意分析零件在沖壓加工中的難點所在.良好的沖壓工藝性表現(xiàn) 在材料消耗少,沖壓成形時不必采用特殊的控制措施,工藝過程簡單而且壽命長,產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定,操作方便等.如果發(fā)現(xiàn)零件的工藝性差,則應該在不影響使用要求 的前提下,對零件的形狀,尺寸及其它要求作必要的修改. 在工藝分析的基礎上,根據(jù)產(chǎn)品圖紙進行必要的工藝計算,然后分析沖壓件的 沖壓性質(zhì),沖壓次數(shù),沖壓順序和工序組合方式,提出各種可能的沖壓工藝方案.通 過對產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)效率,設備條件,模具制造和壽命,操作安全以及經(jīng)濟效益等方 面的綜合分析和比較,確定出一種適合于本單位生產(chǎn)的最佳工藝方案.確定工藝方 案時應考慮到以下內(nèi)容: 1． 沖壓性質(zhì):剪裁,落料,沖孔,是常見的沖壓工藝各沖壓工序有其不同的 性質(zhì),特點和用途.編制沖壓工藝時,可以根據(jù)產(chǎn)品圖和生產(chǎn)批量等要求,合理地選 擇這些工序. 2． 沖壓次數(shù):沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復進行的次數(shù).對于拉深件, 可根據(jù)它的形狀和尺寸,以及板料許可的變形程度,計算出拉深次數(shù).彎曲件或沖 裁件的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸及極限變形程度來決定. 3． 沖壓順序:沖壓件各工序的先后順序,主要依據(jù)工序的變形特點和質(zhì)量 要求等安排的,一般按列原則進行: (1) 對于帶孔的或有缺口的沖裁件,如果選用簡單模,一般先落料,再沖孔或切 口.使用連續(xù)模時,則應先沖孔或切口,后落料. (2) 對于帶孔的彎曲件,孔邊與彎曲線的間距較大時,可以先沖孔,后彎曲.如果 孔邊在彎曲線附近,必須在零件壓彎后再沖也.孔與基準面的間距有嚴格要求時, 也應先壓彎后沖孔. (3) 對于帶孔的拉深件,一般來說,都是先拉深,后沖孔,但是孔的位置在零件底 部,且孔徑尺寸要求不高時 ,也可以先在毛坯上沖孔,后拉深. (4) 多角彎曲件,應從材料變形和彎曲時材料流動兩方面安排彎曲的先后順 序.一般情況下,先彎外角,再彎內(nèi)角. (5) 對于形狀復雜的拉深件,為了便于材料變形和流動,應先成形內(nèi)部形狀,再 拉深外部形狀. (6) 整形或校平工序,應在沖壓件基本成形以后進行. 4． 組合方式:工序的組合方式可以選用復合模和連續(xù)模,主要取決于沖 壓件的生產(chǎn)批量,尺寸大小和精度等因素.一般按下列原則進行: (7) 對于多孔的沖裁件,當孔之間的間距, 孔與材料邊的距離大于允許值時, 最好落料與沖孔在一道復合工序中完成. (8) 當彎曲件的平直高度大于 10mm 時,彎曲工序一般與沖裁工序分開單獨 進行. 對于形狀復雜的彎曲件,為簡化模具設計過程,降低模具制造成本,一般安排 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 13 由兩道劃兩道以上的工序來完成;而形狀較簡單的彎曲件 (如 V 形,U 形,Z 形等), 應盡量采用一道工序彎曲成形. 根據(jù)這一要求對該零件進行工藝分析和工藝方案的確定。 由于工件由落料和彎曲兩部分組成，必須分成落料工序和彎曲工序 1.2.1 落料工序 根據(jù)制件的工藝的分析，其基本工序有落料和沖孔兩種。按其先后順序組合 以及合理的加工方案有以下幾種： 1、落料-沖孔，單工序沖壓。 2、沖孔-落料，單件復合式?jīng)_壓。 方案 1)為單工序沖壓。由于制件生產(chǎn)批量大，尺寸又小，這種方案生產(chǎn)效 率低，操作也不安全，故不宜采用； 方案 2)為復合式?jīng)_壓。采用復合沖壓，解決了操作安全性和生產(chǎn)率等問題， 主要用于生產(chǎn)批量大，精度要求高的沖壓件，故此方案最為合適。 1.2.2 彎曲工序 本制件為兩個方向的 U 形彎曲，且生產(chǎn)批量大，在保證生產(chǎn)效率的前提下，用 一套彎曲模成型。 2 模具設計 2.1 零件工藝分析 本制件形狀簡單、尺寸、厚度適中，一般批量生產(chǎn)，屬于普通沖壓件，但 在設計冷沖壓模具時要注意以下幾點： 1、制件由落料和彎曲兩部分組成， 2、此制件的加工難點主要在輪廓沖壓加工上。 3、有一定的批量，在設計時要重視模具的材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的 模具壽命。 2.2 模具結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)確定的沖壓工藝方案和制件的形狀、特點、要求等因素確定沖模的類型 及結(jié)構(gòu)形式。 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 14 2.2.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 在模具設計中雖然單工序模具比較簡單也比較容易制造,但是制件離制件邊 緣尺寸較小在落料后勢必會影響模具的精度。且，必然材料的切向流動的 壓力，有可能使工件中細小部分的凸模變形，因此考慮采用彈壓卸料裝置 的復合沖壓。這樣既提高了工作效率又提高了模具的壽命，這樣一來提高 了模具的使用價值。因為制件精度不是多高，采用兩副模具，一副是落料 模、一副是彎曲模。這樣就降低了模具的制造難度，且適合生產(chǎn)條件不是 很好的企業(yè)生產(chǎn)模具，給模具生產(chǎn)帶來一定的廣度。給生產(chǎn)降低了成本， 帶來了更大的經(jīng)濟利益。 2.2.2 模具結(jié)構(gòu)的分析與說明 1、落料沖孔模結(jié)構(gòu)的分析與說明 本道模具主要用來完成落料，目的明確簡單，看似易設計。但對于本制件 來說它是一個上下不對稱的制件，為了保證在彎曲后的精度，所以要在本 工序中做到的精度。在本制件考慮到形狀有一定的復雜，且較薄（1mm） ， 為了保證制件有較高的平直度，故采用正裝式落料模。制件制造時還要考 慮到制件的定位，根據(jù)制件的特征，為了保證凹模的強度，故采用鉤形當 料銷、和采用外形定位的定位銷。 如圖 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 15 2、彎曲模具設計 彎曲模具的結(jié)構(gòu)設計是在彎曲工序確定后的基礎上進行的，設計時應考慮彎曲件的形 狀要求、材料性能以及生產(chǎn)批量等因素。 1 模具結(jié)構(gòu)的分析說明 本制件為兩側(cè)雙 U 形彎曲，為了便于加工、降低成本，將凹模做成一體式， 其結(jié)構(gòu)如圖 上圖的結(jié)構(gòu)是模具工作時的部位是這副模具的核心，這樣的結(jié)構(gòu)可以適用于批 量生產(chǎn)，即使壞了也可以再制造一個新的重新加工，這大大縮短了工作周期， 提高了生產(chǎn)率，而且卸料方便。給生產(chǎn)產(chǎn)家?guī)砹烁玫慕?jīng)濟利益。 2 彎曲模的卸料裝置的設計說明 本制件在彎曲后將脹在凹模里，在模具開模時用采用柔性卸料，在開模時 利用彈簧把凹模里的工件頂出來，同時此裝置也有壓料作用。如圖 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 16 2.2 工藝參數(shù)計算 2.2.1 展開尺寸的計算 根據(jù)零件尺寸，計算落料工序展開尺寸 由于工件 R50 的工件間 a1 的值為 1 側(cè)邊 a 的值為 1.8 2 條料寬度的計算 在設計模具是為了方便，采用無側(cè)壓裝置送料方式條料寬度計算公式如下： B=(D+2a +Z) 0-δ 式中 B——為條料寬度的基本尺寸； D——為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸 a ——側(cè)面搭邊 Z——導料板與最寬條料之間的間隙 δ——條料寬度的負向偏差 搭邊距 a 如上所示 間隙 δ、剪切公差 Z 查課本得 δ=0.5mm、Z=0.5mm 由上面公式計算得 B=(132.6+2×2+0.5)0-0.5=137.10-0.5mm 3 步距的計算 由制件的展開圖 所生成的縱向有效尺寸為 Ls=100.5mm 步間距計算公式為： L=Ls+a1 式中 L——為步間距 Ls——為橫向有效尺寸 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 18 a1——搭邊距 L=100.5+1.8=102.3mm 由此可得模具排樣圖如下： 圖 2-4 根據(jù)要求查資料，選板的規(guī)格 3000×850×1 每塊板可剪 1500×137 規(guī)格條料 12 塊，材料利用率達 90%以上。 4 材料利用率的計算 衡量材料經(jīng)濟利用的指標是材料利用率。 一個進距內(nèi)的材料利用率為 η= %10*hBAn 式中 A——沖裁件面積（包括沖出小孔在內(nèi)） （mm 2） ； n——一個進距內(nèi)的沖件數(shù)目； B——條料寬度（mm） ； h——進距（mm）. 由公式得：η=85% 桂林航天工業(yè)高等專科學校 19 2.2.3 沖壓力的計算 當一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決 出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢 料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁 件的質(zhì)量。根據(jù)不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝性能，本副模具頂板式順出件結(jié)構(gòu)。由 于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對平面度的要 求，有能保證安全生產(chǎn)。 完成本制件所需的沖壓力由沖裁力、彎曲力、及卸料力、推料力、頂料力 和壓料力組成 1. 沖裁力 F 沖 的計算 由課本式子： F 沖 =KtLτ 式中： τ——為材料的抗剪強度（MPa） F 沖 ——沖裁力（N） L——沖裁周邊總邊長（mm） t——材料厚度（mm） 說明：系數(shù) K 是考慮到?jīng)_裁刃口的磨損、凸模與凹模的波動（數(shù)值的變化 或分布不均） 、潤滑情況、材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全 系數(shù)，一般取 1.2。當查不到抗剪強度 τ 時，可用抗拉強度 σ b代替 τ，而取 Kp=1 的近似計算法計算。 τ 查《模具設計指導》取 τ=275 MPa 所以沖裁力 F 沖 =1.3×1×837.09×275=294kN 2. 卸料力 Fx 、 推料力 FT 、 頂料力 FD 的計算 在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回 復）及摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則 緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在 凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力；將梗塞在凹模 內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向從凹模內(nèi)頂出所需要 的力稱頂件力. 在實際生產(chǎn)中影響卸料力、推料力、頂料力的因素很多，要精確計算很困 難。在實際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式計算： 卸料力： F x=KxF 推料力： FT = nKTF 頂料力： FD =KDF 式中： 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 20 F 沖裁力（N） Kx卸料力系數(shù)，其值為 0.045--0.055(薄料取大值、厚料取小值） ； KT——推件力系數(shù)，其值為 0.063 KD——頂件力系數(shù)，其值為 0.08 n——時卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)(或廢料)數(shù) n=h/t h——凹模洞口的直刃壁高度 t——板料厚度 卸料力和頂料力是設計卸料裝置和彈頂裝置的依據(jù)。 因此： Fx =0.045×294=13.23 KN FT=0.063×294=18.52KN FD=0.08×294=23.52 KN 總壓力 F 總的計算 F 總= F 沖 ＋F x＋FD=294+13.23+23.52=330KN 2.2.4 壓力中心的計算 由于工件形狀比較復雜，用解析法求壓力中心 X0=∑LX/∑L Y0=∑LY/∑L 根據(jù)圖 2-5 直角坐標系，求出各線段中點坐標和長度 線段坐標和長度見下表 X y l x*l y*l 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 21 0 0 84 0 0 42 2.5 5 210 12.5 41.2 5 1.5 61.8 7.5 40.5 6 2 81 12 51.9 7 22.8 1183.32 159.6 64.8 8.5 4.2 272.16 35.7 66.3 14.5 11 729.3 159.5 64.8 20.5 4.2 272.16 86.1 54.8 22 17 931.6 374 46.3 41.2 38.5 1782.55 1586.2 54.8 60.5 17 931.6 1028.5 64.8 62 4.2 272.16 260.4 66.3 68 11 729.3 748 64.8 74 4.2 272.16 310.8 51.9 75.5 22.8 1183.32 1721.4 40.5 76.5 2 81 153 41.2 77.5 1.5 61.8 116.25 42 89 23 966 2047 0 100.5 84 0 8442 -42 89 23 -966 2047 -41.2 77.5 1.5 -61.8 116.25 -40.5 76.5 2 -81 153 -51.9 75.5 22.8 -1183.32 1721.4 -64.8 74 4.2 -272.16 310.8 -66.3 63.2 18.5 -1226.55 1169.2 -64.8 52.5 4.2 -272.16 220.5 -60.8 51 5 -304 255 -58.3 47.5 7 -408.1 332.5 -56.8 42.5 4.2 -238.56 178.5 -50.8 41 9 -457.2 369 -46.3 31.5 19 -879.7 598.5 -54.8 22 17 -931.6 374 -64.8 20.5 4.2 -272.16 86.1 -66.3 14.5 11 -729.3 159.5 -64.8 8.5 4.2 -272.16 35.7 -51.9 7 22.8 -1183.32 159.6 -40.5 6 2 -81 12 -41.2 5 1.5 -61.8 7.5 -42 2.5 5 -210 12.5 -34 87.2 12.56 -427.04 1095.232 -17 88.5 48.67 -827.39 4307.295 6.5 89 62 403 5518 28.5 88.5 40.82 1163.37 3612.57 桂林航天工業(yè)高等專科學校 22 -53.8 68.5 12.56 -675.728 860.36 -31 65.9 12.56 -389.36 827.704 53.8 68.5 12.56 675.728 860.36 -36 41.2 18.56 -668.16 764.672 26.3 41.2 12.56 330.328 517.472 36 41.2 18.56 668.16 764.672 -53.8 21.3 12.56 -675.728 267.528 -21 14 12.56 -263.76 175.84 53.8 14 12.56 675.728 175.84 sum 837.09 -81.512 45326.55 求出 X0=-0.09738 Y0=54.148 在不影響使用的前提下為了簡化設計和制造，區(qū)中心為 X0=0，YO=50.25 2.2.5 落料凸、凹模的刃口尺寸的計算和公差的確定 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也主 要靠刃口尺寸及制造精度來保證。正確決定模具刃口尺寸及制造公差，是設計 沖裁模具的主要任務之一。 在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需考慮下列原則： 1.落料件尺寸由凹模尺寸決定。故設計落料精度時，以凹模為基準，間隙取在 凸模上。 2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計時，凹模基本尺寸應取制件尺寸公差范 圍的較小尺寸；設計沖孔時，凸?；境叽鐒t應取工件尺寸公差范圍的較大 尺寸。這樣，在凸、凹磨損到一定的程度的情況下，仍能沖出合格的制件。 凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 3.確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口尺寸精度要 求過高（即制造公差過?。?，會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期； 如果對刃口尺寸精度要求過低（即制造精度公差過大） ，則生產(chǎn)出來的制件可 能不合格，會使模具的壽命降低。若制件沒有標注公差，則對于非圓形件按 國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14 級處理，沖模則可按 IT11 級制造； 對于圓形件，一般可按 IT7~IT6 級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“入體” 原則標注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正， 下偏差為零。 本制件為簡單圖形，故按配作法計算凸、凹模刃口尺寸。根據(jù)凸、凹模刃 口尺寸計算公式，先計算出落料凹模刃口尺寸 凹模磨損后變大的尺寸 max0()AA????? 凹模磨損后變小的尺寸 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 23 0min()AABx???? 凹模磨損后不變的尺寸 AAC?? ——相應的凹模刃口尺寸A ——工件的最大極限尺寸max ——工件的最小極限尺寸inB ——工件的基本尺寸C ——工件公差? ——工件偏差? 4A??A? X——系數(shù)，一般為 0.5-1 由圖 2-2 知 凹模磨損后不變的尺寸有 凹模磨損后變小的尺寸有 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 24 凹模磨損后變大的尺寸有 根據(jù)自由公差表 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 25 把尺寸代入公式，得 變大后的尺寸 變小后的尺寸 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 26 最后得圖 2.2.6 凹模周界尺寸計算 因制件形狀復雜,尺寸不大,?？紤]到為了便于加工，故選用整體式凹模比較合 理. 1.凹模厚度尺寸 H 的計算:由凹模的計算公式為 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校 27 = =31mm 3HF?沖 2940 又因為沖裁輪廓線全長超過了 50mm,故應乘以修正系數(shù) K.由《模具設計指導》 可得凹模厚度的修正系數(shù) K 的值為 k=1.37 則 H 凹=1.37*31=42.47mm 將凹模厚度圓整成 43mm 2.落料凹模周界尺寸 L×B 的計算:因為凹模孔口輪廓為直線和圓弧形組成所以： 凹?？卓谥陛喞獮橹本€時 W=