彈簧支座零件落料沖孔、彎曲復(fù)合沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)含28張CAD圖.zip
彈簧支座零件落料沖孔、彎曲復(fù)合沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)含28張CAD圖.zip,彈簧,支座,零件,沖孔,彎曲,復(fù)合,沖壓,工藝,模具設(shè)計(jì),28,CAD
任 務(wù) 書
題 目
彈簧支座零件沖孔彎曲工藝及模具設(shè)計(jì)
院 系
專 業(yè)
班級(jí)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
題目來源
生產(chǎn)
題目類型
設(shè)計(jì)
主要內(nèi)容：
1、 目的意義
1、鞏固和提高已學(xué)過的材料成型及控制工程等專業(yè)課程知識(shí)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)新知識(shí)和新的技能。
2、使學(xué)生獲得查閱文獻(xiàn)、收集資料、計(jì)算比較、綜合工藝分析、編寫技術(shù)文件等方面的訓(xùn)練和基本技能。
3、通過查閱有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)資料和畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的實(shí)際能力。
4、培養(yǎng)學(xué)生模具設(shè)計(jì)制作的綜合能力，為今后走向工作崗位奠定基礎(chǔ)。
2、 設(shè)計(jì)任務(wù)（技術(shù)要求、設(shè)計(jì)參數(shù)）
設(shè)計(jì)彈簧支座零件沖孔彎曲工藝及相應(yīng)模具，該零件為彈簧支座，材料為10號(hào)鋼。對(duì)該零件進(jìn)行沖壓工藝性分析及彎曲工藝性分析，工藝方案制定，排樣圖的設(shè)計(jì)，總的沖壓力計(jì)算及壓力中心計(jì)算，刃口尺寸計(jì)算，彈簧的計(jì)算和選用，凸模、凹?；蛲拱寄＝Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及其它主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并完成相關(guān)計(jì)算和繪圖。
三、工作要求
1、至少查閱10篇以上與課題有關(guān)的資料。
2、按產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程和方法，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、技術(shù)文件。
3、模具的設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案確定的過程中盡量運(yùn)用技術(shù)理論。
4、畢業(yè)論文格式按照煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)論文撰寫規(guī)范執(zhí)行。
5、繪制沖孔彎曲模具的總裝圖及部分零件圖（凸凹模及模座等零件）（圖紙折合1-1.5張零號(hào)圖）、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（不少于10000字）。
計(jì)劃安排：
第1~4周：根據(jù)設(shè)計(jì)題目進(jìn)行模具設(shè)計(jì)相關(guān)資料收集和調(diào)研
第5~7周：零件成型工藝分析，拉伸模具的總體方案
第8~10周：落料拉伸模具零件毛坯尺寸的計(jì)算，模具總體設(shè)計(jì)，模具主要零部件設(shè)計(jì)
第11~12周：整理畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，論文重復(fù)率檢測(cè)
第13~14周：提交畢業(yè)（論文）設(shè)計(jì)資料，打印圖紙，進(jìn)行評(píng)閱和答辯
主要參考文獻(xiàn)：
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[6]?沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.
[7]?王孝培.實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.
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[9]?丁松聚.冷沖模設(shè)計(jì)[M].上海：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.
[10]?劉占軍.沖壓排樣技巧[M].?北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.
教研室審定意見：
本選題符合材料成型及控制工程專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)要求，希望在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下認(rèn)真完成高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
教研室主任簽字：
年 月 日
系審定意見：
系主任簽字：
年 月 日
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的彈簧支座產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。沖壓工藝的選擇是經(jīng)查閱相關(guān)資料和和對(duì)產(chǎn)品形狀仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、零件的沖壓工藝性以及復(fù)雜程度等諸多因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；產(chǎn)品毛坯展開尺寸的計(jì)算是在方便建設(shè)又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進(jìn)行的。文中還對(duì)沖壓成型零件和其它相關(guān)零件的選擇原則及選擇方法進(jìn)行了說明，另外還介紹了幾種產(chǎn)品形狀的毛坯展開尺寸計(jì)算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設(shè)計(jì)所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。
關(guān)鍵詞：彈簧支座；沖壓模具；毛坯；成型零件
Abstract
This design is for a given spring bearing product diagram for stamping die design. The selection of stamping process is carried out on the basis of consulting related data and carefully analyzing the shape of the product. The selection of stamping dies is based on a comprehensive consideration of many factors such as economy, stamping process and complexity of parts. On the premise that the mold is molded, it is simplified to the familiar model. In addition, the selection principle and selection method of stamping parts and other related parts are also explained. In addition, the calculation method and simplified model of the blank expansion of several product shapes are also introduced, and several reference books which need to be used in the design of stamping die design are also introduced.
Key words: spring bearing; stamping die; blank; forming parts
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
前 言 5
第一章、彎曲件的工藝分析 8
1.1.彎曲件零件圖 8
1.2.彎曲件工藝分析 9
第二章、彎曲件的工藝方案 10
第三章、必要的尺寸計(jì)算 11
3.1.計(jì)算毛坯尺寸 11
3.2.沖壓力計(jì)算 12
3.2.1.落料沖孔模沖壓力計(jì)算 12
3.2.2.落料沖孔模沖壓力計(jì)算 13
3.3.沖壓設(shè)備的選擇 14
3.4.確定模具的壓力中心 15
3.5.沖模尺寸及公差的計(jì)算 16
3.5.1加工方法的確定 16
3.5.2.落料沖孔模刃口尺寸計(jì)算 17
3.5.2.彎曲模計(jì)算 19
3.6.導(dǎo)柱、導(dǎo)套 21
3.7.定位設(shè)計(jì) 21
第四章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.1.模具類形的選擇 22
4.2.定位方式的選擇 22
4.3.卸料、出件方式的選擇 22
4.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 22
第五章、各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定 23
5.1.落料沖孔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
5.2.彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
第六章、模具的裝配 25
6.1.上模裝配 25
6.2.下模裝配 25
結(jié)束語 26
設(shè)計(jì)心得 27
參考文獻(xiàn) 28
前 言
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，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?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)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(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)各部門中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速?zèng)_壓、多工位自動(dòng)沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴(kuò)大了沖壓加工的工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。
目前國內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們做為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐之后的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。希望能通過這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國際水平的精度達(dá)2?~5微米，進(jìn)距精度2~3微米，總壽命達(dá)1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。
沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機(jī)械加工便可以使用。
沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
第一章、彎曲件的工藝分析
1.1.彎曲件零件圖
彎曲件形狀簡單，適用模具批量生產(chǎn)，零件材料10#鋼，厚度t=4.0mm，產(chǎn)品材料性能分析如下：
材料材質(zhì)：10#鋼
抗剪強(qiáng)度：260-340Mpa
抗拉強(qiáng)度：300-440Mpa
屈服極限：210Mpa
延伸率：29%
10#鋼的塑性很好，主要用來制造冷沖壓件，易于軋成薄板、薄帶、冷變形材，冷拉鋼絲。用于沖壓件，壓延機(jī)，各類不承受載荷的覆蓋件，滲碳、滲氮，制作各類套筒、靠模、支架。
其產(chǎn)品圖如下：
圖2.1彎曲零件圖
1.2.彎曲件工藝分析
本零件是大批量生產(chǎn)件，用沖壓加工方法由于生產(chǎn)效率高和材料利用率高，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。由彎曲件零件圖可知，該零件為一般的彎曲結(jié)構(gòu)件，形狀比較簡單，無凹陷或其他形狀突變，尺寸比較小，而且左右完全對(duì)稱，沖壓時(shí)受力較均勻。其尺寸精度、各處的圓角半徑均符合彎曲工藝要求。因此要注意保證平面度和折彎角度垂直。
通過上述工藝分析，可以看出該零件作為普通的薄板件成型，尺寸精度要求不高，又屬于大量生產(chǎn)，因此可以用沖壓方法生產(chǎn)。
第二章、彎曲件的工藝方案
沖壓該零件，需要的基本工序和次數(shù)如下：
（a）落料；
（b）沖孔；
（c）彎曲；
根據(jù)以上這些工序，可以做出以下各種組合方案。
方案一：
（a）落料沖孔；
（b）彎曲；
（c）沖孔；
（d）沖孔；
方案二：
（a）落料
（b）沖孔；
（c）彎曲；
方案三：
（a）落料沖孔；
（b）彎曲成型；
對(duì)以上三種方案進(jìn)行比較，可以看出：
方案一，從生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)、加工難度方面考慮，這樣的工序編排工序多，模具簡單，但沖次太多，不適合大批量生產(chǎn)。
方案二，落料，沖孔合并，成一付模具，一次彎曲，三幅模具，一共三個(gè)沖次，工序相對(duì)還是比較多。不適合大批量生產(chǎn)。。
方案三，2幅模具，從生產(chǎn)角度考慮，比較合理，但孔的尺寸需要在彎曲前調(diào)整準(zhǔn)確，如此，模具壽命也比較長，產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。
通過以上的方案分析，可以看出，在大批量生產(chǎn)的條件下，選用方案三是比較合理的，復(fù)合模結(jié)合彎曲模，實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品。
第三章、必要的尺寸計(jì)算
3.1.計(jì)算毛坯尺寸
彎曲件厚度為4.0mm，因?yàn)槌尚蛷澢枰?jīng)過落料、沖孔、彎曲，才能最后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品型，由于產(chǎn)品形狀簡單，材料厚度值比較大，所以不需要單獨(dú)計(jì)算彎曲系數(shù)及尺寸分析，展開尺寸需要根據(jù)實(shí)際彎曲模具的間隙和模具結(jié)構(gòu)來調(diào)試，計(jì)算結(jié)果僅僅作為參考。
彎曲件毛坯的展開尺寸是根據(jù)變形中性層長度不變的原理來求出的，對(duì)于變形程度很小或?qū)Τ叽缫桓叩膹澢碚f，可以近似的認(rèn)為變形中性層與毛坯的斷面中心相重合，這時(shí)，中性層的位置為
ρ=r+t/2
式中 r——彎曲件內(nèi)層的彎曲半徑
t——板料的厚度，
而當(dāng)需要精確的求出彎曲毛坯的展開長度時(shí)，就必須精確的求出變形中性層的位置。確定位置之后就可以進(jìn)行毛坯展開長度的計(jì)算了，這需要一個(gè)中性層的位移系數(shù)，此系數(shù)對(duì)于彎曲形狀及彎曲程度不同，數(shù)值也不同，需要根據(jù)實(shí)際的模具調(diào)節(jié)展開尺寸。
本產(chǎn)品，尺寸沒標(biāo)公差，屬于自由公差，可以直接按毛坯的斷面中性層尺寸計(jì)算，
彎曲公式是L=L1+L2+L3+2R
經(jīng)過實(shí)際計(jì)算 L=153.12，調(diào)整153mm。寬度不變，目前是該展開尺寸待定，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)需調(diào)節(jié)。
展開圖紙如下圖所示：
圖4.1 展開圖
外形最大尺寸為長度Dmax=153mm。
3.2.沖壓力計(jì)算
3.2.1.落料沖孔模沖壓力計(jì)算
已知工件的材料為材料是10#鋼，厚度為4.0mm，抗剪切強(qiáng)度τ=260-340Mpa,抗拉強(qiáng)度σb=300-440Mpa,
沖大圓孔：F1=1.3kπd孔 tτ
=1.3×2×3.14×35×4.0×340
=388606.4（N)
=388.61KN
沖小圓孔：F2=1.3kπd孔 tτ
=1.3×2×3.14×14×4.0×340
=155442.56（N)
=155.44KN
落料力： F3=1.3 Ltτ
=1.3×397.9×4.0×340
=703487.2（N)
=703.49KN
卸料力： P2=k卸F （查《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得：k卸=0.025～0.08）
P2=k卸F=703.49×0.06
=42.21KN
這一工序的最大總壓力為：
P=F+P2=388.61+155.44+703.49+42.21=1289.75KN
3.2.2.落料沖孔模沖壓力計(jì)算
(a)自由彎曲力
此工件從形狀看，是典型的U形彎曲，計(jì)算彎曲力，可以采用U形彎曲公式計(jì)算，選計(jì)算公式為
=0.7KBt2δb/(r+t)
—材料在沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力
b—彎曲件的寬度，90mm
t—彎曲件厚度,4mm
r—彎曲件內(nèi)彎角半徑,6mm
k—安全系數(shù),取k=1.3
δb—材料的強(qiáng)度極限,δb查表=300～440MPa,取440MPa。
=0.7KBt2δb/(r+t)
=0.7×1.3×90×4×4×440/（6+4）
=57657.6N=57.658KN
(b)彎曲校正力
校正彎曲是在自由彎曲階段后，進(jìn)一步對(duì)貼合于凸模，凹模表面的彎曲件進(jìn)行擠壓，其彎曲力比自由彎曲力大得多。因兩個(gè)力并非同時(shí)存在，校正彎曲時(shí)只需計(jì)算校正彎曲力，即=qA
式中，q為單位面積上的校正力，查表得q=40-60MPa,取值60MPa。
A為彎曲件被校正部分的投影面積，本次課題A=90×58=5220mm2。
=qA=60×5220=313200N=313.2KN。
綜上所述，總的彎曲成型力為F總=57.658+313.2=370.858KN
3.3.沖壓設(shè)備的選擇
選擇壓力機(jī)時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，當(dāng)施力行程較大時(shí)（50%～60%）即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱壓力的50%～60%。校正彎曲時(shí)，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機(jī)的公稱壓力要大于校正彎曲力的1.1～1.2倍。在此取了1.2倍，即公稱壓力
落料沖孔模P=1.2×1289.75=1547.7KN
彎曲模P=1.2×370.858=445.03KN
所以根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，兩幅模具分別選擇壓力機(jī)如下：
落料沖孔模所選壓力機(jī)的公稱壓力為1600KN，即JA21-160沖床。
所選用的壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出來的總沖壓力；壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于229mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺(tái)板尺寸應(yīng)能滿足沖模的正確安裝。按上述要求可選用JA21-160開式雙柱可傾壓力機(jī)。
選擇壓力機(jī)的型號(hào)為開式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)：JA21－160。它的主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力 1600KN
滑塊行程 160mm
滑塊行程次數(shù) 40次/min
最大裝模高度 450mm
連桿調(diào)節(jié)長度 130mm
模柄孔尺寸（直徑×深度/ mm） 70×80mm
工作臺(tái)尺寸(前后×左右) 710×1120mm
電動(dòng)機(jī)功率/KW 8.0KW
因?yàn)椋蔬x擇JA21-160壓力機(jī)，滿足要求。
彎曲模所選壓力機(jī)的公稱壓力為630KN，即JB23-63沖床。
所選用的壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出來的總沖壓力；壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于210mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺(tái)板尺寸應(yīng)能滿足沖模的正確安裝。按上述要求可選用JB23-63開式雙柱可傾壓力機(jī)。
選擇壓力機(jī)的型號(hào)為開式雙柱可傾壓力機(jī)：JB23-63。它的主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力 630KN
滑塊行程 100mm
滑塊行程次數(shù) 40次/min
最大裝模高度 400mm
連桿調(diào)節(jié)長度 80mm
模柄孔尺寸（直徑×深度/ mm） 50×70mm
工作臺(tái)尺寸(前后×左右) 570×860mm
電動(dòng)機(jī)功率/KW 6.0KW
因?yàn)?，故選擇JB23-63壓力機(jī)，滿足要求。
3.4.確定模具的壓力中心
模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：
（１）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（２）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
（３）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、 級(jí)進(jìn)模的 壓力中心可用解析計(jì)算法求出諸力的 合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的 座標(biāo) 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
?計(jì)算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為對(duì)稱件，所以，彎曲力的壓力中心和模具中心吻合，即（0,0）。
3.5.沖模尺寸及公差的計(jì)算
3.5.1加工方法的確定
模具制造有凸模和凹模分開加工和凸模和凹模配合加工兩種方法，凸模和凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，此種方法適用于圓形和簡單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性，便于模具成批制造，但需要較高的公差等級(jí)才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具。
3.5.2.落料沖孔模刃口尺寸計(jì)算
凸、凹模加工方法一般分為兩種：
（1）凸、凹模分開加工法，當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡便，成本低廉。
（2）凸、凹模配合加工法，采用配做法制模時(shí)，配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加工順序，落料時(shí)先加工凹模，配做凸模；沖孔時(shí)先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度較低，特別是板料較薄時(shí)，基準(zhǔn)件的公差值較大，而配做件允許的公差值要小得多。這說明基準(zhǔn)件加工較容易，而配做件加工較難。
用單配加工法常用于生產(chǎn)復(fù)雜形狀及薄料沖裁件的模具。在計(jì)算復(fù)雜形狀的凸模和凹模工作部分的尺寸時(shí)，往往存在著三類不同性質(zhì)的尺寸：第一類，凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)增大的尺寸；第二類，凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)減小的尺寸；第三類，凸?；虬寄Ｔ谀p后基本不變的尺寸。如圖，其中尺寸a、b、c對(duì)于凸模來說屬于第二類尺寸，對(duì)于凹模來說屬于第一類尺寸；尺寸d對(duì)于凸模來說屬于第一類尺寸，對(duì)于凹模來說屬于第二類尺寸；尺寸e對(duì)于凸模和凹模來說都是屬于第三類尺寸。
圖4.4 復(fù)雜形狀沖裁件的尺寸分類
尺寸的計(jì)算方法：
第一類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸－x△)△
第二類尺寸＝(沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸＋x△)△
第三類尺寸＝?jīng)_裁件上該尺寸的中間尺寸±(1/8)△
對(duì)于該工件來說，在該復(fù)合模中完成的工步是沖孔，落料 ，該工件精度無特殊要求，根據(jù)工件公差等級(jí)取為IT13級(jí)，由于材料厚，模具間隙大，故凸凹模采用分開加工為宜。所以不論沖孔、落料，只計(jì)算凹模刃口的尺寸及公差。各凸模按凹模各對(duì)應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸，并注明按凹模實(shí)際刃口尺寸配雙面間隙0.50-0.58mm。
落料模，計(jì)算凹模刃口尺寸，按照一定的間隙配做凸模。按磨損情況分類計(jì)算：
凹模磨損后增大的尺寸，查《中國模具工程大典第4卷模具工程大典》P273，按照公式計(jì)算：
尺寸153磨損后增大，查表X=0.05
=1530 +0.02
尺寸90磨損后增大，查表X=0.05
=900 +0.02
尺寸25磨損后增大，查表X=0.04
=250 +0.02
尺寸79磨損后增大，查表X =0.04
=790 +0.02
沖孔時(shí)，把凸模尺寸換算到凹模的尺寸計(jì)算，由于先做凹模，凸模是按凹模以一定的間隙配制的，所以凹模公差δ凹也要比較小。
即δ凹＝δ凸－△Ｚ＝1/4△－(Zmax－Zmin)。
由圖中可以得到換算后凹模的基本尺寸與公差
圖4.6 沖孔，將凸模尺寸換算到凹模的計(jì)算圖
落料凸模尺寸：Hj1=(Aj1-Zmin)-Δ
=153-0.5=152.5-0.020;
Hj2=(Aj2-Zmin)-Δ
=90-0.5=89.5-0.020;
Hj3=(Aj3-Zmin/2)-Δ
=25-0.5/2=24.75-0.020;
沖孔凹模、落料凸模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實(shí)際尺寸進(jìn)行配制，雙邊由表查得Zmax＝0.58mm，Zmin＝0.50mm，△Z＝Zmax－Zmin＝0.08mm，大批量生產(chǎn)、且工作精度要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。
沖孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)-Δ/4
=34.9+0.5×0.2=35-0.020；
Bj2=(Amin+XΔ)- Δ/4
=13.9+0.5×0.2=14-0.020；
凹模磨損后減小的尺寸，按公式d凹＝(dmin＋x△＋Zmin－δ凹)計(jì)算
沖孔凹模為圓形，故可按d凹=(dmin＋x△＋Zmin) 計(jì)算：
尺寸φ35，φ14磨損后減小，查表X=0.05
d凹1＝(dmin＋x△＋Zmin) =（34.9+0.5×0.2+0.50）=35.50 +0.02
d凹2＝(dmin＋x△＋Zmin) =（13.9+0.5×0.2+0.50）=14.50 +0.02
凹模磨損后不變的尺寸，按公式計(jì)算：
由于現(xiàn)在凹?；旧隙疾捎镁€切割方法加工，精度可達(dá)±0.01～0.02mm，而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，采用線切割的機(jī)床加工凹模時(shí)，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標(biāo)注為0.01（為機(jī)床的一般能達(dá)到的加工精度）。凸凹模的材料根據(jù)性能特點(diǎn)選用Cr12MoV。
3.5.2.彎曲模計(jì)算
（1）凸模圓角半徑
由于此件圓角半徑較大，凸模圓角半徑可取產(chǎn)品值R=6.0mm。
（2）凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。此工件單邊彎曲，屬于不對(duì)稱件，凹模圓角半徑應(yīng)取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取。本設(shè)計(jì)中取1.0t=R4mm。
（3）凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響。一般情況下，凹模工作部分深度可查相關(guān)設(shè)計(jì)資料即能滿足彎曲件的要求。
由于該零件折彎區(qū)域?qū)挾瘸叽鐦?biāo)注在內(nèi)側(cè)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，先定凸模尺寸。如果考慮到模具磨損和彎曲件的回彈，凹模寬度尺寸應(yīng)和產(chǎn)品尺寸一致。
凸模尺寸按凹模配制，保證單邊間隙C=1.0t。
（1）、制件標(biāo)注外形尺寸
凹模尺寸為
Ld=（Lmax–0.5Δ）
凸模尺寸為
Lp=（Ld–Z）
（2）、制件標(biāo)注內(nèi)尺寸
凸模尺寸為
Lp=（Lmin+0.5Δ）
凹模尺寸為
Ld=（Lp+Z）
其中 L—彎曲件的外形或內(nèi)尺寸
Δ—彎曲件的尺寸偏差
Ld—彎曲凹模的基本尺寸
Lp—彎曲凸模的基本尺寸
Z—凸凹模雙面間隙
具體計(jì)算如下，制件標(biāo)注內(nèi)形尺寸，按此公式計(jì)算
凸模尺寸為
Lp=（Lmin +0.5Δ）
=50
凹模尺寸為
Ld=（Lp+Z）
=50+4+4=58
3.6.導(dǎo)柱、導(dǎo)套
導(dǎo)柱與導(dǎo)套結(jié)構(gòu)由標(biāo)準(zhǔn)中選取，尺寸由模架中參數(shù)決定。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合為H7/h6,導(dǎo)套與上模座之間的配合為H7/r6，導(dǎo)柱與下模座之間的配合為R7/h5。導(dǎo)柱與導(dǎo)套材料采用20鋼，熱處理硬度為（滲碳）56-62HRC。上下模座材料采用HT200。選用后側(cè)兩導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。
落料沖孔模按GB2861.2—81選d=35mm,其中導(dǎo)柱長度有150—240mm，模具閉合高度224mm，選導(dǎo)柱長度200mm。
按GB2861.6—81選D=50mm的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選L=80mm。
彎曲模按GB2861.2—81選d=28mm,其中導(dǎo)柱長度有150—240mm，模具閉合高度205mm，選導(dǎo)柱長度180mm。
按GB2861.6—81選D=42mm的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選L=80mm。
3.7.定位設(shè)計(jì)
根據(jù)具體的零件厚度配合強(qiáng)度選擇，外形比較小，所以落料模采用定位銷定位，彎曲模采用落料的中心孔定位。
第四章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設(shè)計(jì)目的、要求以及從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本套模具選用兩道簡單工序模，落料沖孔復(fù)合模，一次彎曲模的。工序簡單，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。
4.2.定位方式的選擇
該模具活動(dòng)部件采用導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，固定部件采用銷釘定位。
4.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及推件力的大小,該兩副模具采用彈壓頂出卸料方式比較方便，因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm。利用彈壓裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。
4.4.導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡單模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取。
根據(jù)凹模周界大小及模具總閉合高度，落料沖孔選用29#后側(cè)導(dǎo)柱模架，彎曲模選22#后側(cè)導(dǎo)柱模架。
第五章、各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定
上面的工藝方案分析和比較中，已經(jīng)選用了方案三的模具種類，選用落料沖孔復(fù)合模，一次彎曲成型。兩幅模具進(jìn)行生產(chǎn)。
5.1.落料沖孔模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖5.1.落料沖孔模結(jié)構(gòu)圖
5.2.彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖5.2.彎曲模結(jié)構(gòu)圖
第六章、模具的裝配
根據(jù)簡單模的工作特點(diǎn),先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過程如下:
6.1.上模裝配
6.1.1檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
6.1.2將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.
6.1.3的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.
6.2.下模裝配
6.2.1要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.
6.2.2放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動(dòng)擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.
6.2.3 上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.
結(jié)束語
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)，模具水平基本反映了這個(gè)國家工業(yè)水平的高低。我國的模具工業(yè)水平，雖然經(jīng)過改革開放以來30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實(shí)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。30年來，我們利用全球的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的歷史機(jī)遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國模具遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)需求，國產(chǎn)模具在國內(nèi)市場占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進(jìn)口。我國模具行業(yè)要追趕發(fā)達(dá)國家還需要很長的路，國家需要更多的政策引導(dǎo)，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對(duì)于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學(xué)生也是未來的模具儲(chǔ)備人才來說，我們具有較高的起點(diǎn)，我們關(guān)注的不應(yīng)該局限于模具技術(shù)，雖然我國模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展遇到的問題主要還是技術(shù)問題，但是我們應(yīng)該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術(shù)，我們要關(guān)注更多模具市場企業(yè)的經(jīng)營與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術(shù)又懂管理又了解市場動(dòng)態(tài)的人才，這才是我們應(yīng)該擔(dān)起振興模具行業(yè)的歷史使命。
本設(shè)計(jì)就是本著這個(gè)思想對(duì)產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時(shí)也圍繞著對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個(gè)理念展開設(shè)計(jì)。彎曲件零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過對(duì)零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn)，加工過程又不會(huì)影響制品尺寸，這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)單位能保持全國模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計(jì)過程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在保證模具高精度的同時(shí)簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過程，使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到，在大型級(jí)進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會(huì)是一條必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)心得
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在老師和同學(xué)的幫助下，認(rèn)真獨(dú)立地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)的過程中，通過自己實(shí)際的操作計(jì)算，我對(duì)以前所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步、更深刻的認(rèn)識(shí)，能夠把自己所學(xué)的知識(shí)比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。到此時(shí)才深刻體會(huì)到，以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)還是有用的，而且都是模具設(shè)計(jì)與制造最基礎(chǔ)、最根本的知識(shí)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)月左右，從最初的領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，到對(duì)拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計(jì)算，諸如對(duì)沖壓件結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)形狀的分析等，不斷地分析計(jì)算，對(duì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)的沖壓件有了一個(gè)比較全面深刻的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素，最后確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工藝方案。然后是對(duì)排樣方式的計(jì)算，直到模具總裝配圖的繪制，用時(shí)近一個(gè)月。在這段時(shí)間里，我進(jìn)行了大量的計(jì)算：從材料利用率的計(jì)算，到工序壓力的計(jì)算，再工作部分刃口尺寸及公差的計(jì)算，到各種零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算以及主要零部件強(qiáng)度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關(guān)書籍和各種設(shè)計(jì)資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價(jià)值信息的能力。
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