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摘 要 本設計主要對 7702 型摩托車轉向鎖支架沖壓模具進行了設計 結合公司實際生產要 求和產品的特點 在廠原有的設計上 對模具進行了改進設計 本設計對摩托車轉向鎖 支架加工工藝進行了分析 得出了最佳加工方案 在充分保證零件質量與精度的前提下 選擇高生產率的加工工藝 降低生產成本 從而有效地節(jié)約了材料 本設計中使用計算 機軟件進行了輔助設計 在保證高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程 使設計更為 便捷 該轉向鎖零件從坯料到完全成形 共用到兩套模具 沖孔落料復合模與彎曲模 所 設計的兩套模具較為典型 也具有一定的代表性 本設計的重點與難點是對凸 凹模刃 口尺寸的計算 因為它將直接影響零件的質量 關鍵詞 沖壓模具 復合模 輔助設計 模具結構 I Abstract The design mainly studies the stamping die for the nog of turning lock 7702 motorcycle Unite the actual production requirements and product characteristics of Great River Corporation under the original design of the factory carries on the innovative design to the die The design carries on the craft analysis to the nog of turning lock obtains the best working scheme In the full guarantee of the component s quality and the precision of reducing the production cost the high productivity processing craft is choosen The design uses the computer aided design software to ensure high precision while simplifying the calculation of traditional and cumbersome process to simplify the design The nog of turning lock from the blanks to complete forming has two sets of mold aggregately the punching blanking compound die and the bending die The two sets of molds are typical and have certain representations The keystone and nodus of this design are the account of the knife edge of the protrude die and the concave die as it would aflect the quality of the accessory straightly Key words stamping die compound die aided design die structure II 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 章 緒論 1 1 1 課題來源和研究意義 1 1 2 國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 1 1 3 本課題研究的主要內容 2 1 4 本章小結 2 第 2 章 摩托車 7702 轉向鎖支架加工工藝綜合分析 3 2 1 摩托車 7702 轉向鎖支架加工工藝要求 3 2 2 零件圖分析 3 2 3 沖壓工藝性審查 4 2 4 沖壓件經濟性和先進性分析 4 2 5 工藝方案的確定 4 2 6 本章小結 5 第 3 章 落料沖孔復合模的設計 6 3 1 沖壓件的工藝分析 6 3 2 排樣 6 3 3 計算沖壓力 6 3 3 1 落料力 6 3 3 2 沖孔力 6 3 3 3 落料時的卸料力 7 3 3 4 沖孔時的推件力 7 3 4 確定模具壓力中心 7 3 5 計算凸 凹模刃口尺寸 7 3 5 1 沖孔凸 凹模刃口計算 7 3 5 2 落料凸 凹模刃口計算 8 3 6 凸模 凹模 凸凹模的結構設計 9 3 7 模具總體設計及主要零部件設計 11 3 7 1 模具總休裝配設計 11 3 7 2 卸料橡皮墊的設計計算 14 3 7 3 模柄設計 15 3 7 4 模架設計 15 3 7 5 墊板設計 15 3 7 6 凸模 凸凹模固定板設計 15 3 7 7 卸料板設計 16 III 3 7 8 推件裝置設計 16 3 7 9 模具的閉合高度 16 3 8 沖壓設備的選擇 16 3 8 1 公稱壓力的選擇 16 3 8 2 行程次數(shù) 17 3 8 3 滑塊行程 S 17 3 8 4 閉合高度 17 3 8 5 工作臺面尺寸 18 3 8 6 模柄孔尺寸 18 3 9 本章小結 18 第 4 章 彎曲模設計 19 4 1 彎曲件工藝分析 19 4 2 彎曲工藝計算 19 4 2 1 彎曲件回彈值的計算 19 4 2 2 彎曲力的計算 20 4 3 彎曲模零件設計計算 21 4 3 1 彎曲模工作部分尺寸計算 21 4 3 2 彎曲模其他零件的設計和選用 22 4 3 3 彎曲模閉合高度的設計計算 23 4 4 沖壓設備的選擇 23 4 4 1 公稱壓力的選擇 23 4 4 2 行程次數(shù) 23 4 4 3 滑塊行程 S 24 4 4 4 模具閉合高度 24 4 4 5 工作臺面尺寸 24 4 4 6 模柄孔尺寸 24 4 5 模具總裝配及其零部件設計 25 4 5 1 模具總裝配圖設計 25 4 5 2 凹模 尺寸 設計 27 4 5 3 凸模 尺寸 設計 28 4 5 4 模架設計 28 4 5 5 凹模固定板設計 28 4 5 6 凸模固定板設計 28 4 5 7 模柄的設計 28 4 6 本章小結 29 結 論 30 參考文獻 31 致 謝 32 0 第 章 緒論 1 1 課題來源和研究意義 本設計題目由江門大長江集團提出 經系指導老師審核通過的 本設計題目涉及的主要 內容是對沖壓模的設計 研究目的是在廠原有的基礎上 對模具進行改進設計 提高產品質 量與效益 在二十世紀中期甚至更早 國外就已經出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的 比喻 例如 模具是美國工業(yè)的基石 美國 模具是促進社會繁榮富強的原動力 日本 模具工業(yè)是金屬加工的帝王 德國 模具是黃金 東歐 等 在二十世紀未 中 國人才開始認識到其極端重要性 作出了科學的評價 模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母 中國 現(xiàn)今 全世界模具工業(yè)年總產值約為 650 億美元 其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產 值 而在亞洲 最高屬于日本 年產值達 200 億美元上下 美國的年產值為 50 億美元 中國 也在后來居上 現(xiàn)在已經達到 70 億美元 然而 產值并不等同于技術質量 雖然我國沖壓模 具無論在數(shù)量上 還是在質量 技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展 但與發(fā)展經濟需求和 世界先進水平相比 差距仍很大 一些大型 精度 復雜 長壽命的高檔模具每年仍大量進 口 特別是中高檔轎車的覆蓋件模具 目前仍主要依靠進口 而技術含量低的模具已供過于 求 市場利潤空間狹小 近五年來 平均每年進口模具約為 11 2 億美元 2003 年就進口了近 13 7 億的模具 這還未包括隨設備和生產線作為附件帶進來的模具 這表示中國大陸模具業(yè) 的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?這就是這次研究的意義 1 2 國內外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 在世界上大多數(shù)國家和地區(qū) 模具及模具工業(yè)早已成為了一個行業(yè) 有專門的行業(yè)組織 機構指導和推動模具工業(yè)的發(fā)展 比如日本有 型技術協(xié)會 臺灣地區(qū)有 臺灣模具工業(yè) 同業(yè)公會 我國有 中國模具工業(yè)協(xié)會 各省市均有其分會 模具行業(yè)已成為一個大行業(yè) 僅我國的模具企業(yè)已達到了數(shù)萬家之多 近年來 我國沖壓模具水平已有很大提高 大型沖壓模具已能生產單套重量達 50 多噸 的模具 中檔轎車配套的覆蓋件模具和多工位級進模也能生產了 模具精度達到 1 2 m 壽命 2 億次左右 表面粗糙度達到 Ra 1 5 m的精沖模 大尺寸 300mm 精沖模及中 厚板精沖模國內也已達到相當高的水平 我國模具 CAD CAM 技術的發(fā)展已有 20 多年歷史 由原華中工學院和武漢 733 廠于 1984 年共同完成的精沖模 CAD CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD CAM 系統(tǒng) 華中工學院和北京模具廠等在 1986 年共同完成的冷沖模 CAD CAM 系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的 第一個沖裁模 CAD CAM 系統(tǒng) 上海交通大學開發(fā)的冷沖模 CAD CAM 系統(tǒng)也于同年完成 21 世紀開始 CAD CAM 技術逐漸普及 現(xiàn)在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了 CAD CAM 技術 其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE 能力 1 模具 CAD CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期 降低生產成本 提高產品質量 已成為人們的共識 在 八五 九五 期間 已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術 數(shù)控加工的使用率也越來越高 并陸續(xù)引進了相當數(shù)量 CAD CAM 系統(tǒng) 如美國 EDS 的 UG 美國 Parametric Technology 公司的 Pro Engineer 美國 CV 公司的 CADSS 英國 DELCAM 公司的 DOCT5 日本 HZS 公司的 CRADE 及 space E 以色列公司的 Cimatron 還引進了 AutoCAD CATIA 等軟件及法國 Marta Daravision 公司用于汽車及覆蓋件模具的 Euclid IS 等專用軟件 國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了 CAD CAM 技術 DL 圖的設 計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維 CAD 多數(shù)企業(yè)已經向三維過渡 總圖生產逐步代替 零件圖生產 在沖壓成型 CAE 軟件方面 除了引進的軟件外 華中科技術大學 吉林大學 湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件 并已在實踐中得到成功應用 產生了良好的效益 快速原型 RP 傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合 快速制造大型汽車覆蓋 件模具 解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具 模具精度低 制件精度低和制造難等 問題 實現(xiàn)了以三維 CAD 模型作為制模依據(jù)的快速模具制造 它標志著 RPM 應用于汽車 身大型覆蓋件試制模具已取得了成功 圍繞著汽車車身試制 大型覆蓋件模具的快速制造 近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型 方法 例如 目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術 它們 都表現(xiàn)出了降低成本 提高效率等優(yōu)點 1 3 本課題研究的主要內容 1 摩托車 7702 轉向鎖支架沖裁工藝方案 2 模具總體方案設計 3 模具各零件尺寸計算 4 模具總裝配圖與三維圖繪制 1 4 本章小結 本章從國內外當今模具的發(fā)展狀況這個角度介紹了課題的研究意義 在此基礎上提出課 題設計的任務 2 第 2 章 摩托車 7702 轉向鎖支架加工工藝綜合分析 2 1 摩托車 7702 轉向鎖支架加工工藝要求 摩托車轉向鎖支架零件圖如圖 2 1 所示 材料為 Q235 材料厚度 3mm 已知年產量t 8000 件 為大批量生產 要求表面無劃痕 孔不允許嚴重變形 沖口無毛刺 彎曲無裂紋 設計其沖壓模 確定沖壓工藝方案 Q235 材質的屈服強度是 235MPa 抗拉強度約是 375 460MPa 具有良好的塑性 其沖裁 成形加工性較好 圖 2 1 摩托車 7702 轉向鎖支架零件圖 2 2 零件圖分析 該件為帶孔的兩直角對稱彎曲件 尺寸精度要求不高 由沖裁和彎曲即可成形 沖壓難 點在于兩角彎曲回彈會較大 使得制件會有一點變形 通過模具措施可予以控制 3 2 3 沖壓工藝性審查 在分析沖壓工藝性的基礎上 其審查內容見下表所示 表 2 1 沖壓工藝性審查表 工藝性項目 沖壓件工藝性狀 工藝性允許值 工藝性評價 沖裁工藝性 落料 1 形狀 沖孔圓孔 7 18 2 2 落料圓角 R2 0 5t 1 5 對 2 7 1 5t 4 53 孔邊距 最小孔邊距 9 3 t 3 大于工藝允許 最小值 可以加工 2 7 孔距 50 0 3 是 IT9 中心孔 是 IT10 0 158 4 精度 IT14 彎曲工藝性 1 形狀 U 形件 兩角彎曲 對稱 2 彎曲半徑 R3 3 直邊高度 彎曲內角 12 3 2t 6 4 孔邊距 距 7 孔邊 9 3 2t 6 5 精度 IT14 由以上分析可知 該零件的工藝性較好 可以沖壓加工 2 4 沖壓件經濟性和先進性分析 沖壓是該件最好的加工方法 由于批量較大 為提高生產率 宜采用復雜一點的組合工 序 2 5 工藝方案的確定 方案一 首先整體落料 再沖孔 最后進行彎曲 方案二 落料彎曲復合 最后進行沖孔 方案三 落料沖孔復合 最后進行彎曲 上述三方案的綜合比較見下表 4 表 2 2 沖壓工藝方案比較表 項 目 方案一 方案二 方案三 模具數(shù)量 三套 二套 二套 制件質量 有回彈 可控制 有回彈 不易控制 形狀尺寸精度較好 有 回彈 可控制 生產率 較低 較高 較高 模具壽命 結構簡單 較好 根據(jù)上表比較 選定方案三 由于沖壓件彎曲尺寸精度均為 IT14 方案三回彈可控制 對其影響不大 同時 采用落料沖孔復合 這樣在提高生產率的同時也很好地保證沖孔與外 形尺寸精度 2 6 本章小結 本章分析了摩托車轉向鎖支架整體加工工藝性 對其工藝性進行審查 并對沖壓件進行 了經濟性與先進性分析 最后確定工藝方案 5 第 3 章 落料沖孔復合模的設計 3 1 沖壓件的工藝分析 該沖孔落料件結構較為簡單 由直線與圓弧組成 由零件圖可知 該件的經濟精度為 IT14 符合沖裁精度要求 精度要求能夠在沖裁加工中得到保證 一次沖壓成形 其尺寸要 求 生產批量等情況 也均符合沖裁的工藝要求 3 2 排樣 結合大長江實際生產情況 決定采用直排的排樣方案 如下圖 3 1 所示 圖 3 1 排 樣 圖 由文獻 3 表 3 13 可知 搭邊值 a1 2 5mm a 3mm 沖壓件面積由 AutoCAD 軟件計算 得為 3705 47mm2 條料寬度 b 90 71 2 3 96 7mm 進距 h 69 7mm 所以一個進距的材料利 用率為 3705 4693705 4691 154 9 Xbh 3 1 注 由于是根據(jù)大長江集團實際設計的 多出來的廢料可以用來沖壓其它的零部件 這樣 可以讓材料利用率達到更高 所以沒有采取其它的排樣方案 3 3 計算沖壓力 3 3 1 落料力 P1 Lt 286 48 57 18 3 400 412 4 KN 3 b 2 6 3 3 2 沖孔力 P2 Lt 2 21 99 3 400 52 8 KN 3 b 3 3 3 3 落料時的卸料力 Pr KrP1 3 4 由文獻 3 表 3 11 取 Kr 0 04 故 Pr 0 04 412 4 16 5 KN 3 5 3 3 4 沖孔時的推件力 取 h 9mm 則 n 9 3 3 由文獻 3 表 3 11 取 Kp 0 045 故 Pt nK p 3 0 045 52 8 7 13 KN 3 2 6 沖壓力 P 0 P 1 P 2 P r P t 488 83 KN 3 7 初步選擇 630 KN 沖床 3 4 確定模具壓力中心 圖 3 2 沖裁力分析圖 以中間圓圓心為原點 建立如上圖 3 2 所示坐標系 XOY 由于零件圖較為復雜 用計 算法難以確定模具壓力中心 模具壓力中心通過 AutoCAD 計算出來 通過軟件計算得模具 壓力中心坐標為 0 56 0 06 計算得的模具壓力中心與沖壓件中心圓圓心十分相近 0 x0y 7 在不影響沖裁精度與安全生產的前提下 本設計直接用沖壓件中心圓圓心來當做模具壓力中 心 方便設計 3 5 計算凸 凹模刃口尺寸 3 5 1 沖孔凸 凹模刃口計算 對沖孔采用凸 凹模分開的加工方法 其凸 凹模刃口部分尺寸計算如下 沖 18 2mm 孔 由文獻 3 表 3 5 可知 Z min 0 46 Zmax 0 64 Z max Z min 0 64 0 46 0 18mm 3 8 由文獻 3 表 3 7 得凸凹模制造公差 0 02mm 0 025mmp d 校核 Zmax Zmin 0 18mm 3 9 0 045mm 3 p d 10 滿足 Zmax Zmin 的條件 p d 由文獻 3 表 3 8 得因數(shù) x 0 75 則 d p 18 25 0 75 0 1 3 00 2 2183 11 dd 18 325 0 46 3 12 0 250 257 沖 7 孔 由文獻 3 表 3 5 得 Z min 0 46 Z max 0 64 則 Zmax Z min 0 64 0 46 0 18mm 3 13 由文獻 3 表 3 7 得凸凹模制造公差 0 02mm 0 020mmp d 校核 Zmax Z min 0 18mm 3 14 0 04mm 3 p d 15 滿足 Zmax Z min 的條件 pd 由文獻 3 表 3 8 得因數(shù) x 0 5 則 8 6 7 0 5 0 6 3 pd02 7 16 7 0 46 3 p 02 02 46 17 3 5 2 落料凸 凹模刃口計算 對外輪廓的落料 由于形狀較復雜 故采用配合的加工方法 其凸 凹模刃口部分尺寸 計算如下 當以凹模為基準件時 凹模磨損后 刃口尺寸有的增大 有的減小 增大尺寸有 R R 它在沖孔凸模上相當于落料凹模尺寸 故0 834 0 61 03 152 按一般落料凹尺寸公式計算 由文獻 3 表 3 8 得因數(shù) x 為 對 0 50 時 x 0 5 對0 84 0 89 R R 0 24 時 x 0 5 所以有0 613 03 52 33 4d 33 4 0 5 0 8 33 3 0 8 4 0 2 18 39 8d 39 8 0 5 0 8 39 4 3 0 8 4 0 2 19 R13 1d 13 1 0 5 0 6 12 8 3 0 6 4 0 15 20 R2 15d 2 15 0 5 0 3 2 3 0 3 4 075 21 減小尺寸有 R4 8 R9 7 R12 5 R21 2 按沖孔凸模尺寸公式計算 0 4 0 6 0 0 6 由文獻 3 表 3 8 得因數(shù) x 為 0 24 時 x 0 5 所以有 R4 8 d 4 8 0 5 0 4 5 3 04 01 22 R9 7d 9 7 0 5 0 6 10 3 04 6 015 9 23 R12 5d 12 5 0 5 0 6 12 8 3 04 6 015 24 R21 2 d 21 2 0 5 0 6 21 5 3 04 6 015 25 由文獻 3 表 3 5 得 Zmin 0 460mm 凸模尺寸按凹模實際尺寸配做 保證雙邊間隙為 0 460mm 具體零件尺寸看零件圖 3 6 凸模 凹模 凸凹模的結構設計 三個沖孔的圓形凸模 由于模具需要在凸模外面裝推件塊 因此設計成直柱的形塊 尺 寸標注如下圖 3 3 所示 大凸模 小凸模 圖 3 3 凸模零件圖 凹模的刃口形式 考慮到生產批量較大 所以采用刃口強度較高的凹模 如圖 3 4 所示 的刃口形式 凹模的外形尺寸 由文獻 3 式 4 7 式 4 8 計算 H kb 0 35 90 71 31 7mm 取 H 32mm C 1 5H 48mm 尺寸標注如下圖所示 10 圖 3 4 凹模零件圖 本模具為復合沖裁模 因此除沖孔凸模和落料凹模外 還會有一個凸凹模 凸凹模是本 復合模中的關鍵零件 由于它擔負著內 外形尺寸的限制 刃口高度 h 值更不宜過大 否則 會因積料較多而增大對內壁的脹力和摩擦力 凸凹模的結構簡圖如下圖 3 5 所示 校核凸凹 模的強度 由文獻 3 式 4 7 得凸凹模的最小壁厚 m 1 5t 4 5mm 而實際最小壁厚為 9 3 mm 故 符合強度要求 刃口高度 h 取為 9 為沖壓零件厚度的三倍 高度適中 凸凹模的外刃口尺 寸按凹模尺寸配制并保證雙面間隙為 0 460mm 凸凹模兩小孔中心與邊緣距離尺寸 12 8mm 的公差 應比零件圖所標精度高 3 4 級 即定為 12 8 05 同理中心大孔與上下邊緣距離尺寸定為 45 35 左右邊緣距離尺寸定為08 36 36 08 11 圖 3 5 凸凹模零件圖 3 7 模具總體設計及主要零部件設計 3 7 1 模具總休裝配設計 該復合沖裁模將凹模及小凸模裝在上模上 為典型的倒裝結構 兩個導料銷控制條料送進的導向 固定擋料銷控制送料的進距 卸料采用彈性卸料裝置 彈性卸料裝置由卸料板 卸料螺釘和彈性橡膠組成 沖制的工件由推桿 推板 推銷和推件 塊組成的剛性推件裝置推出 沖孔的廢料可通過凸凹模的內孔從沖床臺面孔漏下 滑塊帶動上?；厣龝r 卸料裝置將箍在凸凹模上的條料卸下 推件裝置將卡在落料凹模 與沖孔凸模之間的沖件推落在下模上面 而卡在凸凹模內的沖孔廢料是在一次次沖裁過程中 由沖孔凸模逐次向下推出的 將推落在下模上面的沖孔件取走后又可進行下一次沖壓循環(huán) 12 1 內六角圓柱頭鏍釘 2 卸料鏍釘 3 導柱 4 橡皮 5 定位銷 6 導套 7 打料銷 8 打料板 9 內六角圓柱頭鏍釘 10 打料桿 11 模柄 12 內六角圓柱頭鏍釘 13 銷釘 14 上模座 15 上墊板 16 大凸模 17 凸模固定板 18 小凹模 19 推件器 20 凹模 21 卸料板 22 凸凹模 23 凸凹模固定板 24 下墊板 25 銷釘 26 下模座 圖 3 6 復合模裝配圖 為了較直觀反映復合模具三維設計 本設計繪制了模具 PRO E 三維圖 并作出爆炸圖 下圖 3 7 圖 3 8 為本模具 PRO E 三維圖截圖 13 圖 3 7 復合模 PRO E 三維圖 1 圖 3 8 復合模 PRO E 三維圖 2 14 下圖 3 9 圖 3 10 為本模具 PRO E 三維圖爆炸圖截圖 圖 3 9 復合模 PRO E 三維爆炸圖 1 圖 3 10 復合模 PRO E 三維爆炸圖 2 3 7 2 卸料橡皮墊的設計計算 1 確定橡皮墊的自由高度 H 沖模工作行程 t 1 1 3 1 1 5mm 3 w 26 根據(jù)橡皮墊工作行程的取值范圍 橡皮墊的自由高度為 H 0 25 0 30 mm 3 w 27 取 0 25 計得 H 20mm 2 確定橡皮墊的安裝高度 fix H 0 90 18mm 3 fixH 15 28 3 確定橡皮墊的平面尺寸 根據(jù)本沖裁模的結構 橡皮墊設計成圓形 由前面計算得落料力 Pr 16 5 kn 根據(jù)模具結構初定四塊橡皮墊 每塊橡皮墊分擔的壓 力為 P r 4 16500 4 4125 N 卸料鏍釘選用 M12 所以 d 15mm 由文獻 2 表 3 1 42 計 算得 D q Fd27 1 5 2 417 48mm 3 29 3 7 3 模柄設計 模柄的作用是固定上模座于壓力機滑塊上時使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心保證 一致 模柄的長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度 模柄直徑應與模柄孔一致 本模具 選用凸緣模柄 由鏍釘將模柄與上模座連在一起 根據(jù)所選擇的沖床為 J23 63 由文獻 2 表 1 4 22 得 模柄孔尺寸為 50 70 由文獻 2 表 5 2 26 得 選用模柄 50mm d 23mm 91mm 1L 則模柄 A50 91 JB T 7646 6 1994 材料為 45 技術條件按 JB T 7653 1994 的規(guī)定 3 7 4 模架設計 本彎曲模選用中等精度 中 小尺寸沖壓件的后側導柱模架 兩導柱和導套分別裝在上 下模座后側 凹模面積是導套前的有效區(qū)域 送料及操作方便 縱向 橫向送料 主要適用 于一般精度要求的沖模 不宜用于大型模具 因有彎曲力矩 上模座在導柱上運動不平穩(wěn) 再根據(jù)凹模設計的結果 由文獻 2 表 5 1 3 得 選用模架 300 300 190 230 I GB T 2851 3 技術條件按 JB T8050 1990 的規(guī)定 所以 上模座 L B H 300mm 300mm 50mm 下模座 L B H 300mm 300mm 50mm 導 柱 d L 32mm 200mm 導 套 d L D 32mm 110mm 43mm 3 7 5 墊板設計 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳來的沖壓力 以減小上模板所承受的單位壓力 保 護凸模頂端面的上模板面不被凸模頂端壓陷 墊板用 45 鋼制造 淬火硬度為 HRC43 48 上下面須磨平 保證平行 本模具上 下墊 板厚度均取 10mm 長 寬尺寸取與凹模長 寬一樣 3 7 6 凸模 凸凹模固定板設計 16 凸模要借助于凸模固定板才能安裝在上模板上 凸模固定板厚度可取為凹模厚度的 0 6 0 8 倍 長寬尺寸比凹模的對應尺寸略小或相同 以減小沖模形成的危險區(qū)的面積 凸 模裝入凸模固定板的部位與固定板呈過渡配合 即 H7 m6 凸模裝入固定板后 其頂面要與 固定板頂面一起磨平 由于凹模的厚度已定為 32mm 所以凸模固定板根據(jù)標準定為 20mm 外形尺寸同凹模 大小相同 同理 凸凹模固定板厚度取為 20mm 長 寬尺寸同于凹模 3 7 7 卸料板設計 由于本零件厚度為 3mm 較薄 精度和平整度要求也較高 所以本復合模采用彈性卸料 裝置 卸料力由橡皮產生 卸料孔與凸模的單邊間距取板料厚度的 0 1 0 2 倍 卸料板長 寬尺寸取與凹模長 寬一樣的尺寸 所以 卸料板厚度取為 15mm 長 寬分別為 180mm 和 186mm 3 7 8 推件裝置設計 由于本沖載模為復合模 所以要用到推 頂 件裝置 通過它的動作將卡在凹模內的制 件推出來 本模具采用剛性推件裝置 它安裝在上模上 其動作過程為 沖裁結束 上模隨 滑塊一起上升時 裝在模柄孔內的打料桿在橫鐵的阻擋下下落 并通過打料板 打料銷 推 下推件器 將制件從凹模中推出 3 7 9 模具的閉合高度 復合模閉合高度是指沖床運行到最下點時模具工作狀態(tài)的高度 故模具閉合高度為 60123125201523sbgajfktdnHHHm 3 30 其中 g dnmHHm sbajfkt模 具 閉 合 高 度上 模 座 厚 度上 墊 板 厚 度 凸 模 固 定 板凹 模 厚 度沖 壓 件 厚 度 卸 料 板 厚 度 橡 皮 工 作 時 閉 合 厚 度 凸 凹 模 固 定 板 厚 度 下 墊 板 厚 度下 模 座 厚 度 17 3 8 沖壓設備的選擇 3 8 1 公稱壓力的選擇 選擇壓力機時 要根據(jù)模具結構來確定 當施力行程較大時 50 60 即沖壓0P 總 時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的 50 60 壓力機的公稱壓力要大于沖裁力 由上面計算得沖裁力 所以初選壓力機的公稱壓力為 630KN 即 J23 63 型048 3Pkn 開式可傾壓力機 3 8 2 行程次數(shù) 選擇用于彎曲的壓力機的行程次數(shù)主要考慮以下因素 1 考慮操作方式 進 出料速度的快慢 2 沖壓時 送料與退料需要的過程限制了行程次數(shù)增加 3 該件為大批量生產 要以較大的行程次數(shù)來提高生產效率 J23 63 型壓力機的行程次數(shù)有 45 次 min 和 90 次 min 等 依據(jù)上述因素綜合分析 選 擇 90 次 min 3 8 3 滑塊行程 S 滑塊行程是指滑塊的最大運動距離 即曲柄旋轉一周 上死點至下死點的距離 其值為 曲柄半徑的兩倍 S 2R 選擇用于彎曲的壓力機的滑塊行程主要考慮以下因素 1 要保證毛坯放進和工件取出 應使滑塊行程大于工件高度的兩倍以上 2ZSH 2 該件為大批量生產 需要以限制行程來增加行程次數(shù) 提高生產效率 J23 63 型壓力機的滑塊行程為 120mm 大于工件高度的兩倍 滿足電極板彎曲時的沖壓 行程 即 2106ZSH 3 8 4 閉合高度 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時 滑塊底面到工作臺上平面之間的距離 壓力機的閉合高度可以通過調整連桿長度來改變其大小 將連桿調至最短時 閉合 高度最大 稱最大閉合高度 將連桿調至最長時 閉合高度最小 稱最小閉合高度 J23 63 型壓力機的最大閉合高度為 360mm 連桿調節(jié)量為 90mm 故最小閉合高度為 270mm 當壓力機工作臺面上有墊板時 用壓力機的閉合高度減去墊板厚度 就是壓力機的 裝模高度 沒有墊板的壓力機 其裝模高度與閉合高度相等 模具的閉合高度是指壓力機滑塊在下止點位置時 模具上模座上平面至下模座下平 18 面之間的距離 它與壓力機的配合應該遵守下列關系 3 maxmin 5 1036027018ddHH 31 如果壓力機上不設置墊板 本例所設計的模具閉合高度 H 在 275 325 mm 之間 加上墊 板 模具閉合高度 H 就減小 式中 max ind壓 力 機 的 最 大 閉 合 高 度 m 壓 力 機 的 最 小 閉 合 高 度 模 具 的 閉 合 高 度 H壓 力 機 墊 板 厚 度 3 8 5 工作臺面尺寸 壓力機工作臺尺寸應大于下模周界 50 70mm J23 63 型的壓力工作臺尺寸 前后 左 右 為 480mm 710mm 那么 設計時模具的下模座 寬 長 不要超過 480mm 710mm 3 8 6 模柄孔尺寸 那么 設計時模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配 507m 直 徑 深 度 為 綜上所述 選用開式雙柱可傾壓力機 J23 63 符合本模具設計 其具體各參數(shù)如下所示 公稱壓力 630KN 滑塊行程 120mm 最大閉合高度 360mm 連桿調節(jié)量 90mm 工作臺尺寸 前后 左右 480 710 工作臺板厚度 mm 90mm 模柄孔尺寸 直徑 mm 深度 mm 50 70 傾斜角度 03 3 9 本章小結 本章分析了加工摩托車 7702 轉向鎖支架第一道工序沖孔落料的工藝 根據(jù)零件的特點 以及廠里的要求 設計計算并確定復合模各零件尺寸 完成了沖孔落料復合?？傮w設計 繪 制出模具裝配圖與三維圖 本章重點與難點是凸凹模刃口尺寸的計算 因為它將直接影響零 件的質量 19 第 4 章 彎曲模設計 4 1 彎曲件工藝分析 彎曲件零件圖如下圖 4 1 所示 圖 4 1 彎曲件零件圖 本加工彎曲件是 U 形件 零件圖中的尺寸公差未注的為 IT14 大批量生產 材料為 Q235 該工件的彎曲圓角半徑為 3mm 大于最小彎曲半徑 rmin 0 4t 0 4 3 1 2mm 故該工件 形狀 尺寸 精度均滿足彎曲工藝的要求 可以采用彎曲工序加工 4 2 彎曲工藝計算 4 2 1 彎曲件回彈值的計算 1 時屬于小變形程度 而 時屬于大變形程度 10rt 5rt 20 此零件的 屬于大變形程度 圓角半徑回彈小 不必計算 只計算凸模角 31rt 度 因為 由文獻 3 表 5 1 得到 90o 901o 計算凸模的中心角 4 1 0089t 其中 凸模的圓角部分的中心角 t 0 彎曲件的中心角 0 2 工件回彈問題的解決 當工件精度要求不高或校正彎曲時 生產中常采取調整凸 凹模間隙的方法解決工件回彈問題 4 2 2 彎曲力的計算 1 U 形件自由彎曲的彎曲力 220 70 71340 18bfKtP Nr 4 2 式中 K 安全系數(shù) 取 1 b 彎曲件寬度 mm t 板料厚度 mm 材料抗拉強度 MPa b r 彎曲內半徑 mm 2 校正彎曲的彎曲力 4 3 PAp c 式中 由文獻 3 表 5 7 p 取值為 100MPa 面積 A 按不平投影面積計算 4 4 26431m 故 4 5 6200PApN c 接觸彎曲力和校正彎曲力 4 6 182918 2K 0fc 21 頂件力 4 7 0 8 1084QPN f 校正彎曲力最大是在壓力機工作到下死點的位置 且校正力遠遠大于自由彎曲力 或接 觸彎曲力 而在彎曲工作過程中 二者又不是同時存在 因此 只計算校正力 即 4 8 21 PKN 0c 以上各式中 Kp b 2系 數(shù) 一 般 取 K 1 3 B彎 曲 線 長 度 mt板 料 厚 度 材 料 抗 拉 強 度 MPaA校 正 部 分 投 影 面 積 單 位 面 積 上 的 校 正 力 4 3 彎曲模零件設計計算 4 3 1 彎曲模工作部分尺寸計算 1 凸模圓角半徑 由于此彎曲件圓角半徑 r 3mm 較小 凸模圓角半徑可取 min3 prr p但 4 9 min0 431 2rtm 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 此工件兩邊彎曲高度相同 屬于對稱彎曲 凹模兩邊圓角半徑 應取大小一致 凹模圓角半徑 一般按材料厚度 t 來選dr dr 取 24 23 39dt ttm d時 取 r所 以 取 3 凹模工作部分深度的設計計算 凹模工作部分的深度將決定板料的進模深度 同時也影響到彎曲件直邊的平直度 對工 件的尺寸精度造成一定的影響 一般情況下 U 形彎曲模凹模工作部分深度可查相關設計資 料即能滿足彎曲件的要求 此彎曲直邊高度為 18 3mm 板厚為 3mm 由文獻 3 表 5 10 得 凹模工作部分深度 025lm 4 凸 凹模間隙 22 彎曲模的凸凹模間隙是指單邊間隙 Z 間隙越小 則彎曲力越大 間隙過小 會使制件 邊部厚變薄 降低凹模壽命 間隙過大 則回彈大 降低制件精度 凸 凹模間隙 Z 可按下 式計算 Z t Ct 4 10 式中 Z 彎曲模凸 凹模單邊間隙 t 材料厚度 基本尺寸 C 間隙系數(shù) 由文獻 3 表 5 11 得 C 0 04 所以 Z 3 0 04 3 3 12mm 4 11 5 凸 凹模橫向尺寸及公差 由于此工件標注為外形尺寸 所以以凹模為準 間隙取在凸模上 凹模橫向尺寸為 0 74 0 185011 64 6322ddA m 4 12 凸模橫向尺寸為 0 00 185 185 185 63 739pdZ 4 13 式中 凸 凹模橫向尺寸 mm pAd Z 單邊間隙 mm 彎曲件的尺寸公差 mm 尺寸 64mm 公差按 IT14 級選取 故 0 74mm 凸 凹模的制造公差 一般按 IT7 IT9 級選取 p d 4 3 2 彎曲模其他零件的設計和選用 1 彈頂器 彈頂器采用聚氨酯橡膠做彈性元件 彈性元件的高度按凸模工件進入凹模 深度 5 倍的值選取 彈頂器如圖 4 4 所示 23 圖 4 4 彈頂器結構圖 2 定位 彎曲件彎曲精度與定位有很大的關系 定位采用定位板對毛坯外形進行定位 可以保證 精度符合設計要求 同時也使得生產操作較為簡單 4 3 3 彎曲模閉合高度的設計計算 彎曲模閉合高度是指沖床運行到下死點時模具工作狀態(tài)的高度 故模具閉合高度為 4 14 4035201520sgadvmlHH m 式中 模具閉合高度 mm 上模座厚度 mmsH 凸模固定板厚度 mmg 凸模厚度 mma 彎曲件厚度 mmdH 頂件板厚度 mmv 墊板厚度 mmm 24 下模座厚度 mmlH 4 4 沖壓設備的選擇 4 4 1 公稱壓力的選擇 選擇壓力機時 要根據(jù)模具結構來確定 當施力行程較大時 50 60 即沖壓0P 總 時工藝力的總和不能大于壓力機公稱壓力的 50 60 校正彎曲時 更要使額定壓力有足夠 的富余 一般壓力機的公稱壓力要大于校正彎曲力的 1 5 2 倍 在此取了 1 8 倍 即公稱 壓力 4 15 01 82 30 16PKN 初選壓力機的公稱壓力為 400KN 即 J23 40 型開式可傾壓力機 4 4 2 行程次數(shù) 選擇用于彎曲的壓力機的行程次數(shù)主要考慮以下因素 1 考慮操作方式 進 出料速度的快慢 2 彎曲時 金屬變形需要過程限制了行程次數(shù)增加 3 該件為大批量生產 要以較大的行程次數(shù)來提高生產效率 J23 40 型壓力機的行程次數(shù)有 45 次 min 和 90 次 min 等 依據(jù)上述因素綜合分析 選 擇了 45 次 min 4 4 3 滑塊行程 S 滑塊行程是指滑塊的最大運動距離 即曲柄旋轉一周 上死點至下死點的距離 其值為 曲柄半徑的兩倍 S 2R 選擇用于彎曲的壓力機的滑塊行程主要考慮以下因素 1 要保證毛坯放進和工件取出 應使滑塊行程大于工件高度的兩倍以上 2ZSH 2 該件為大批量生產 需要以限制行程來增加行程次數(shù) 提高生產效率 J23 40 型壓力機的滑塊行程為 100mm 大于工件高度的兩倍 滿足電極板彎曲時的沖壓 行程 即 2103ZSH 4 4 4 模具閉合高度 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時 滑塊底面到工作臺上平面之間的距離 壓力機的閉合高度可以通過調整連桿長度來改變其大小 將連桿調至最短時 閉合 25 高度最大 稱最大閉合高度 將連桿調至最長時 閉合高度最小 稱最小閉合高度 J23 40 型壓力機的最大閉合高度為 330mm 連桿調節(jié)量為 65mm 故最小閉合高度為 265mm 當壓力機工作臺面上有墊板時 用壓力機的閉合高度減去墊板厚度 就是壓力機的 裝模高度 沒有墊板的壓力機 其裝模高度與閉合高度相等 模具的閉合高度是指壓力機滑塊在下止點位置時 模具上模座上平面至下模座下平 面之間的距離 它與壓力機的配合應該遵守下列關系 4 16 maxmin 5 103026107ddHH 如果壓力機上不設置墊板 本例所設計的模具閉合高度 H 在 275 325 mm 之間 加上墊 板 模具閉合高度 H 就減小 式中 max ind壓 力 機 的 最 大 閉 合 高 度 m 壓 力 機 的 最 小 閉 合 高 度 模 具 的 閉 合 高 度 H壓 力 機 墊 板 厚 度 4 4 5 工作臺面尺寸 壓力機工作臺尺寸應大于下模周界 50 70mm J23 40 型的壓力工作臺尺寸 前后 左 右 為 460mm 700mm 那么 設計時模具的下模座 寬 長 不要超過 460mm 700mm 4 4 6 模柄孔尺寸 那么 設計時模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配 507m 直 徑 深 度 為 綜上所述 選用開式雙柱可傾壓力機 J23 40 符合本模具設計 其具體各參數(shù)如下所示 公稱壓力 400KN 滑塊行程 100mm 最大閉合高度 330mm 連桿調節(jié)量 65mm 工作臺尺寸 前后 左右 460 700 模柄孔尺寸 直徑 mm 深度 mm 50 70 傾斜角度 03 4 5 模具總裝配及其零部件設計 4 5 1 模具總裝配圖設計 下圖 4 5 所示為本設計的模具總裝配圖 26 1 下模座 2 頂桿 3 墊板 4 8 10 11 20 內六角圓柱頭鏍釘 5 頂件板 6 凹模固定板 7 定位板 9 凸模固定板 12 模柄 13 14 15 銷釘 16 模座 17 導套 18 凸模 19 凹模 21 導柱 圖 4 5 彎曲模裝配圖 為了能夠較直觀反映彎曲模具三維設計 本模具設計也繪制了 PRO E 三維圖 并作出爆 炸圖 圖 4 6 圖 4 7 為彎曲模具 PRO E 三維圖截圖 27 圖 4 6 彎曲模 PRO E 立體圖 1 圖 4 7 彎曲模 PRO E 立體圖 2 下圖 4 8 圖 4 9 為彎曲模具 PRO E 三維圖爆炸圖截圖 28 圖 4 8 彎曲模 PRO E 三維爆炸圖 1 圖 4 9 彎曲模 PRO E 三維爆炸圖 2 4 5 2 凹模 尺寸 設計 凹模采用矩形四方狀結構 采用左右兩邊各一塊結構組成凹模 具體如零件圖所示 通 過凹模固定板進行螺釘固定的方式來固定 考慮到凹模的磨損和保證沖件的質量 凹模刃口 采用圓角結構 凹模圓角半徑不能過小 以免增加彎曲力 擦傷工件表面 由前面計算得凹 模圓角半徑取為 9mm 凹模輪廓尺寸計算如下 由于零件彎曲部分尺寸為 33mm 所以凹模刃口部分略大于零件尺寸 取為 34mm 單邊凹 模厚度取為 28mm 寬度為 100mm 高度取為 54mm 由文獻 3 表 5 10 得凹模工作部分深度 而頂件板高度取為 20mm 所以凹模高度 L 25 20 9 54mm 具體如零件圖所025lm 示 凹模的材料選用 Cr12 工作部分熱處理淬硬 62HRC 64HRC 29 4 5 3 凸模 尺寸 設計 凸模結構如圖所示 通過螺釘與銷釘固定在凸模固定板上 由于變曲件圓角半徑較小 所以凸模圓角半徑取與彎曲件圓角半徑相同 即 大于凸模最小圓角半徑 符3prm 合生產實際要求 凸模輪廓尺寸設計如下 凸模寬度取與零件寬度尺寸相同 為 33mm 橫向尺寸由前面計算得為 高0 185739m 度取為 22 9 8 6 5 50mm 其中 22mm 為凸模工作部分尺寸 9mm 為凹模圓角半徑尺寸 8mm 為定位板高度 6 為螺釘高度 5 為上模與下模最少間隙 凸模的材料選用與凹模材料相同 為 Cr12 工作部分熱處理淬硬 58 HRC 62HRC 4 5 4 模架設計 模架是沖模全部零件安裝的基體 又承受和傳遞沖壓力 因此要求它們具有足夠的強度 剛度和足夠大的尺寸等等 本彎曲模選用對角導柱模架 兩導柱 導套分別裝在上 下模座對角側 上模座 L B H 190mm 162mm 40mm 下模座 L B H 270mm 220mm 50mm 導 柱 d L 32mm 190mm 導 套 d L D 32mm 77mm 45mm 4 5 5 凹模固定板設計 凹模固定板結構類似于凹模結構 左 右部分分別固定凹模左 右部分 模具工作的牢 固 可靠主要看固定板對凸 凹模固定的可靠性 所以凹模固定板的設置也是模具設計的重 要一環(huán) 而本彎曲模具更是如此 由于本模具中的凹模不同于一般凹模 它是由左右兩部分 組成的 而凹模橫向尺寸是靠兩部分組合而來 所以凹模兩部分之間的配合就顯得非常重要 了 凹模固定板長 寬 高分別設計為 30mm 100mm 54mm 凹模固定板材料選擇 45 鋼 4 5 6 凸模固定板設計 凸模只有借助于凸模固定板才能安裝在上模板上 凸模固定板的厚度可取凹模的 0 6 0 8 倍 長 寬尺寸比凹模的對應尺寸略小或相同 以減小沖模形成的危險區(qū)的面積 凸模裝入 凸模固定板的部位與固定板呈過渡配合 即 H7 m6 凸模裝入固定板后 其頂面要與固定板 頂面一起磨平 4 5 7 模柄的設計 模柄的作用是固定上模座于壓力機滑塊上時使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心保證 一致 所以 模柄的長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度 模柄直徑應與模柄孔一致 30 為了保證較高的同軸度和垂直度 適用于中型模具 所以本模具采用壓入式模柄 本模柄與 上模板壓入時呈 H7 n6 配合 模柄裝入后要與上模板一起磨平頂面 并與模柄軸線有良好 的垂直度 根據(jù)所選擇的沖床為 J23 40 由文獻 2 表 1 4 22 得 模柄孔尺寸為 50 70 由文 獻 2 表 5 2 24 得 選用模柄 50mm 40mm 110mm 則模柄 A50 110 d 1L JB T 7646 1 材料為 45 技術條件按 JB T 7653 1994 的規(guī)定 4 6 本章小結 本章對彎曲件加工工藝進行了全面的分析 根據(jù)零件的特點以及廠里的要求 詳細的設 計和計算模具各部分結構 設計出合理的彎曲模具 凸 凹模刃口尺寸直接影響彎曲件的質 量 所以本章難點與重點是對凸 凹模刃口尺寸的計算 31 結 論 模具生產技術水平的高低 已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志 因為模 具在很大程度上決定著產品的質量 效益和新產品的開發(fā)能力 經國務院批準 從 1997 年 到 2000 年 對 80 多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還 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)了國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持 本設計就是本著這個思想對產品模具進行分析設計 力求設計出技術水平高 經濟效益 好的模具 同時也圍繞著對新產品開發(fā) 新產品投入生產這個理念展開設計 摩托車 7702 轉向鎖支架零件形狀較為簡單 所以加工工藝也不復雜 通過對零件圖的綜合分析與大長江 公司的實際生產要求 設計出了最可行的加工方案 零件從坯料到完全成形 本設計共用到 了兩套模具 即 沖孔落料復合模與彎曲模 本復合模具有生產率高 精度高的特點 加工 過程又不會影響制品尺寸 且下料部分與沖孔部分的毛頭方向相同 這非常符合大長江公司 的實際生產要求 對大長江能保持全國摩托車行業(yè)的領先地位也有一定的促進作用 兩套模具的設計過程中使用了先進的 CAD CAM 技術進行輔助設計 在保證模具高精度的 同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程 使得設計更為便捷 由此可以看到 在大型級進模 高精 密 高復雜性 高技術含量先進模具的設計中 使用先進的 CAD CAE CAM 技術進行輔助設計 會是一條必經之路 32 參考文獻 1 盧險峰 模具學導論 M 北京 化學工業(yè)出版社 2007 7 2 肖祥苫 王孝培 中國工程模具大典 第 4 卷 沖壓模具設計 M 北京 電子工業(yè)出版 社 2007 3 3 吳伯杰 沖壓工藝與模具 M 北京 電子工業(yè)出版 4 王芳 冷沖壓模具設計指導 M 北京 機械工業(yè)出版社 5 二代龍震工作室 沖壓模具設計基礎 二版 M 北京 電子工業(yè)出版社 6 陳錦昌 計算機工程制圖 M 廣州 華南理工大學出版社 7 李柱 互換性與測量技術 M 北京 高等教育出版社 8 周四新 Pro ENGINEER Wildfire 2 0 實例教程 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 7 9 肖祥芷 沖壓模具設計 M 北京 電子工業(yè)出版社 2007 3 33