閥門(mén)葉片軸架落料及成形模具設(shè)計(jì)

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1、閥門(mén)葉片軸架落料及成形模具設(shè)計(jì) 閥門(mén)葉片軸架落料及成形模具設(shè)計(jì) 摘要 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用越來(lái)越明顯。模具設(shè)計(jì)水 平的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。 沖裁是最基本的沖壓工序。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)是在分析沖裁變形過(guò)程及沖裁件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹沖裁工藝計(jì)算、工藝方案制定和沖裁模設(shè)計(jì)。涉及沖裁變形過(guò)程分析、沖裁件質(zhì)量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計(jì)算原則和方法、排樣設(shè)計(jì)、沖裁力與壓力中心計(jì)算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、沖裁模設(shè)計(jì)方法與步驟等。 由于模具設(shè)計(jì)是一種經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展積累了大量豐富

2、的沖壓工藝技術(shù)資料，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必然要借鑒這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，含括了彎曲模、成形模中常用的工藝數(shù)，據(jù)以及模具材料的選取和壓力機(jī)基本參數(shù)等等。 本次設(shè)計(jì)不僅讓我熟悉了課本所學(xué)的知識(shí)，而且讓我做到把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，更讓我了解了模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程和加工實(shí)踐的各種要點(diǎn)。使我在書(shū)本和實(shí)踐當(dāng)中有一個(gè)質(zhì)的飛躍。 關(guān)鍵詞： 單工序模 冷沖壓 板料 彎曲成形　 The valve blade shaft frame blanking and forming die design Abstract With the deepening of global economic integrat

3、ion, more and functions of die and mould industry has played in the national economy more obvious. The mold design level will directly affect the product quality and production efficiency. Blanking is the most basic of stamping process. This design focus is on the analysis of deformation process in

4、 blanking and punching the basic factors affecting the quality of blanked parts, the blanking technology calculation, process planning and die design. To blanking deformation process analysis, blanking, quality and influence factors to determine the clearance, blade size calculation principle and me

5、thod of design, layout, blanking force and the center of pressure calculation, stamping process analysis and process plan, blanking typical structure, application, design and mold standard parts stamping die design methods and steps. As the mold design is a strong empirical design, after a long-ter

6、m development has accumulated a large variety of stamping technology, in the design of die when bound to learn from these experiences, including the bending die, forming process and die a few die, according to the selection of materials and basic parameters. This design not only let me know the tex

7、tbook knowledge, and let me do the learned knowledge into practice, let me understand the various points of the whole process of mold design and processing practice. I have a qualitative leap in books and practice. Keywords　 Single die Stamping Panel Bending forming 不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印 - II -

8、 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 課題背景 1 1.2 課題研究的意義 1 1.3 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢(shì) 2 1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.3.2 未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 3 第2章 零件的測(cè)繪及展開(kāi)計(jì)算 5 2.1 零件的測(cè)量 5 2.2 工件的展開(kāi)計(jì)算 5 2.2.1 展開(kāi)計(jì)算的原理 5 2.2.2 繪制展開(kāi)圖 6 2.3 本章小結(jié) 6 第3章 落料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 3.1 零件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析 7 3.2 零件鈑金成形工藝性分析 7 3.2.1 結(jié)構(gòu)形狀與尺寸分析 7 3.2.2 精度與

9、表面粗糙度 8 3.2.3 材料的選擇 8 3.3 沖壓設(shè)備的選擇 8 3.3.1 沖壓的計(jì)算 8 3.4 壓力機(jī)的選擇 9 3.5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.5.1 模具結(jié)構(gòu)類型的確定 10 3.5.2 工件的導(dǎo)向定位方式的確定 10 3.5.3 卸料裝置的確定 10 3.5.4 模座類型及模具組合形式的確定 11 3.6 工作零件的設(shè)計(jì) 12 3.6.1 凸模結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定 13 3.6.2 凹模結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定 14 3.7 支承固定零件的設(shè)計(jì)與選用 14 3.7.1 凸模固定板和墊板 14 3.7.2 模柄 14 3.8 模具閉合高度的校核 14

10、 3.9 模具材料的選用要求和選擇原則 15 3.9.1 冷沖模材料的選用要求 15 3.9.2 材料的選擇原則 15 3.9.3 沖裁模具的調(diào)試 16 3.9.4 模具的檢測(cè) 16 3.9.5 模具的工作原理與使用維護(hù) 17 3.10 本章小結(jié) 18 第4章 成形模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4.1 成形工藝性分析 19 4.1.1 分析零件的沖壓工藝性并確定工藝方案 19 4.1.2 成形件的工藝性 19 4.1.3 彎曲成形的工藝分析 20 4.1.4 最小相對(duì)彎曲半徑的確定 20 4.1.5 彎曲成形形狀與尺寸的對(duì)稱性 21 4.1.6 改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21

11、4.2 成形工藝力的計(jì)算 23 4.2.1 成形力近似彎曲力的計(jì)算公式 23 4.2.2 壓力機(jī)噸位的確定 23 4.3 成形模主要工作零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 24 4.3.1 成形凸模和凹模的圓角半徑 24 4.3.2 凹模工作部分深度 24 4.3.3 彎曲凹、凸模的間隙 25 4.4 模具總體設(shè)計(jì) 26 4.4.1 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 27 4.5 沖壓設(shè)備的選擇 28 4.6 模具類型的選擇 29 4.7 定位方式的選擇 30 4.8 卸料﹑出件方式的選擇 30 4.9 本章小結(jié) 30 結(jié)論 31 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 附錄 34 千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行

12、尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 - IV - 第1章 緒論 1.1 課題背景 企業(yè)委托（橫向），與哈爾濱三寶泰空調(diào)設(shè)備股份公司聯(lián)合研制，其目的是為生產(chǎn)消防閥門(mén)配套使用。 1.2 課題研究的意義 工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對(duì)模具的要求越來(lái)越高，盡管改革開(kāi)放以來(lái)，模具工業(yè)有了較大發(fā)展，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，目前滿足率只能達(dá)到70%左右。 造成產(chǎn)需矛盾突出的原因，一是專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，除少量標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)?fù)?，大部分工作量均需模具廠去完成。加

13、工企業(yè)管理的體制上的約束，造成模具制造周期長(zhǎng)，不能適應(yīng)市場(chǎng)要求。二是設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)落后，如模具CAD/CAM技術(shù)采用不普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率低等，亦造成模具生產(chǎn)效率不高、周期長(zhǎng)。總之，是拖了機(jī)電、輕工等行業(yè)發(fā)展的后腿。 因此我們必須意識(shí)到，對(duì)模具設(shè)計(jì)的研究的目的和意義在于能夠跟好的認(rèn)識(shí)模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位的重要性。因?yàn)槔媚＞叱尚土慵姆椒?，?shí)質(zhì)上是一種少切削、無(wú)切削、多工序重合的生產(chǎn)方法，采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對(duì)保

14、證制品質(zhì)量，縮短試用周期，進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng)，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都具有決定性的意義。因此德國(guó)把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關(guān)鍵工業(yè)”，美國(guó)把模具稱為“美國(guó)工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”，日本把模具說(shuō)成是“促進(jìn)社會(huì)富裕繁榮的動(dòng)力”，把模具視為“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”。 因此，要使國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)獲得高速發(fā)展，加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。 1.3 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢(shì) 1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國(guó)模具工業(yè)起步較晚，基礎(chǔ)薄弱，長(zhǎng)

15、期以來(lái)模具制造一直作為保證企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的手段被視為生產(chǎn)后方，因此發(fā)展緩慢。1984年，我國(guó)成立了中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)，1987年模具首次被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄，當(dāng)時(shí)全國(guó)共有模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約6000家，總產(chǎn)值約30億元。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的日益深化，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加快，獨(dú)立于產(chǎn)品制造企業(yè)的模具及其標(biāo)準(zhǔn)件、配套件企業(yè)大量出現(xiàn)，模具產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，模具企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高和規(guī)模不斷擴(kuò)大，模具行業(yè)得到很快發(fā)展。目前，我國(guó)模具產(chǎn)值已排名世界第三，2005年達(dá)到500億元。 1988年～1992年，由原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委下達(dá)計(jì)劃，由機(jī)械部和中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)實(shí)施，在全國(guó)范圍內(nèi)組織了上百個(gè)模具企業(yè)和有關(guān)科研單位

16、、大專院校，共同進(jìn)行模具技術(shù)攻關(guān)，取得了豐碩成果。這些成果主要有：沖壓模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、塑料模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、鑄壓模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、鍛造模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、模具表面處理技術(shù)、模具材料、模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)技術(shù)、模具標(biāo)準(zhǔn)件、模具加工關(guān)鍵設(shè)備、模具壽命研究等方面。由于這些成果的取得及推廣應(yīng)用，使我國(guó)模具技術(shù)前進(jìn)了一大步。 “七五”后期和“八五”期間，國(guó)家對(duì)模具工業(yè)加大了投入，分批分期改造了一批具有特色專長(zhǎng)的專業(yè)模具廠和模具標(biāo)準(zhǔn)件廠，引進(jìn)了一大批模具加工關(guān)鍵設(shè)備及精密塑料模、級(jí)進(jìn)模、精沖模等設(shè)計(jì)制造技術(shù)，對(duì)提高我國(guó)模具生產(chǎn)技術(shù)水平起到了推動(dòng)作用。同時(shí)，許多大專院校開(kāi)始設(shè)

17、立模具專業(yè)，由前聯(lián)邦德國(guó)、日本援建及我國(guó)自己投資興辦的模具技術(shù)培訓(xùn)中心也陸續(xù)建立，模具技術(shù)人員及技術(shù)工人的培養(yǎng)開(kāi)始步入軌道。 1989年3月，國(guó)務(wù)院頒布了《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》，在機(jī)械工業(yè)中，模具被列為技術(shù)改造序列的第一位，極大地促進(jìn)了模具技術(shù)的發(fā)展。 20世紀(jì)90年代以來(lái)，在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委“863”計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開(kāi)發(fā)了汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAM軟件系統(tǒng)，在模具和設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得顯著效益。 改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。

18、近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFOR

19、M、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。以汽車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)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(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)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車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

20、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。 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)壽命模具依賴進(jìn)口。 1.3.2 未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： 1.全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD

21、/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 2.高速銑削加工 國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏

22、捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 3.模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十一五”期間將發(fā)揮更大的作用。 4.電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(

23、像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。 5.提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。 6.優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 7.模具研磨

24、拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。 8.模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤(pán)；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 第2章 零件的測(cè)繪及展開(kāi)計(jì)算 2.1 零件的測(cè)量 通過(guò)對(duì)工件尺寸的測(cè)量，繪制出工件圖2-1。 圖2-1 工件圖 2.2 工件的展開(kāi)計(jì)算 2.2.1 展開(kāi)計(jì)算的原理 板料在彎曲過(guò)程中外層收到拉應(yīng)力，內(nèi)層收

25、到壓應(yīng)力，從拉到壓之間有一改不受壓力的過(guò)渡層—中性層，中性層在玩去過(guò)程中的長(zhǎng)度和彎曲前一樣，保持不變，所以中性層是計(jì)算彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)度的基準(zhǔn)。中性層位置與變形度有關(guān)，當(dāng)彎曲半徑較大，彎折角度較小時(shí)，變形程度較小，中性層位置靠近板料厚度的中心處，當(dāng)折彎角度增大時(shí)，變形成都隨之增大，中性層位置逐漸向彎曲中收的內(nèi)側(cè)移動(dòng)，中性層到板料內(nèi)側(cè)的距離用λ表示。根據(jù)工件結(jié)構(gòu)確定折彎類型為R形彎折。 R形彎折展開(kāi)公式： K=(2Rtanθ/2)－[лθ( 2R - t)/360] 式中 R—折彎外徑（外側(cè)半徑） θ—外側(cè)角（180-折彎角度） л—圓周率（取3.14） t—板厚 2.2.2 繪制展

26、開(kāi)圖 繪制出工件展開(kāi)圖如2-2所示。 圖2-2 展開(kāi)圖 2.3 本章小結(jié) 通過(guò)利用千分尺和數(shù)字角度測(cè)量器測(cè)出工件必要的長(zhǎng)度尺寸和角度尺寸，繪制出零件圖。用已經(jīng)取得的已知數(shù)據(jù)，查找資料，計(jì)算零件的展開(kāi)長(zhǎng)度，最終定義零件展開(kāi)為R類工件，計(jì)算展開(kāi)尺寸，并利用計(jì)算出的具體數(shù)值繪制出零件的展開(kāi)圖。 第3章 落料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 零件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析 該零件材料為Q235，厚度1.5mm。工件尺寸未注公差，屬于自由公差，該零件的產(chǎn)量屬于中批量，零件外形對(duì)稱，材料為一般用鋼，主要分析其落料工序，落料厚度為1.5mm。 3.2 零件鈑金成形工藝性分析 3.2.1 結(jié)

27、構(gòu)形狀與尺寸分析 該制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸一般，厚度適中，由于形狀簡(jiǎn)單，屬于普通沖壓件。如圖3-1所示。沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 圖 3-1 工件圖 首先，我們必須清楚沖裁件的結(jié)構(gòu)要素，其要素包括：沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免尖銳的轉(zhuǎn)角，

28、應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角。一般應(yīng)有R >0.5t(t為板料厚度)的圓角，否則模具壽命將明顯降低。沖裁件上應(yīng)盡量避免窄長(zhǎng)的懸臂和凹槽。最好b > 2t、l < 3t。對(duì)于高碳鋼、合金鋼等硬質(zhì)材料，允許值應(yīng)增大30%～50%；對(duì)于黃銅、純銅和鋁等軟材料，可減少20%～25%。 3.2.2 精度與表面粗糙度 此零件的表面粗糙度均為自由表面粗糙度，尺寸公差為自由公差，，所以加工此零件時(shí)，模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，加工方便。 3.2.3 材料的選擇 工件所用的材料為Q235，其力學(xué)性能如下：τ=304～373Mpa, σb=432～461Mpa, σs=235Mpa。延展性好，適合沖裁。 綜上所述，該零件的形

29、狀、尺寸、精度、材料均符合拉深工藝性要求，故可以采用沖壓方法加工。 3.3 沖壓設(shè)備的選擇 3.3.1 沖壓的計(jì)算 1.計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算： 式中： F-------沖裁力（N）； L--------沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）； t--------沖裁料厚(mm)； τb--------------- 抗剪強(qiáng)度（MPa）； 2.落料力的計(jì)算： 式中： F-------沖孔力（N）； L---------

30、--工件外輪廓周長(zhǎng)（mm）； T----------材料厚度（mm），t=1mm； τ----------材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。 由查表，。 根據(jù)零件圖可算兩個(gè)沖孔的輪廓長(zhǎng)度L =245.42 則 3.卸料力的計(jì)算： F卸 = KX 式中： F卸 -----------卸料力（N）； F落 -----------落料力（N） KX ------------卸料系數(shù)， 查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11，P57其值為0.03～0.04（薄料取大值，厚料取小值），取K=0.03。 則： F卸 =KX F落=0

31、.03137.3=4.12（KN） 3.頂件力的計(jì)算： F頂 =nkT F沖 式中： F頂 -------------頂力（N）； K ----------------頂件系數(shù)， 查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11其值為0.05； 則： F頂 =nkT F沖 =0.05137.3=6.87(KN) 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和： F總 = F沖 + F卸 + F頂 式中： 沖裁力-------

32、-----F沖 =137.3KN， 卸料力------------F卸 =4.12KN， 頂件力------------F頂 =6.87KN， 則： F總 = ++=148.29KN 3.4 壓力機(jī)的選擇 壓力機(jī)的作用是為沖壓工藝提供沖壓動(dòng)力。壓力機(jī)種類繁多，常用的壓力機(jī)一般分為機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)兩大類，生產(chǎn)中需選用合適的壓力機(jī)，其選用依據(jù)如下： 1. 根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量選擇； 　　2. 根據(jù)沖壓件的大小進(jìn)行選擇； 　　3. 考慮精度與剛度； 　　4. 考慮生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際可能； 　　5. 考慮技術(shù)上的先進(jìn)性。 　

33、　根據(jù)選用選擇和零件的基本特點(diǎn)，可選定開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。雖然開(kāi)式壓力機(jī)的剛度較差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的使用壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開(kāi)、操作方便、安裝機(jī)械化的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 然后根據(jù)總的沖壓力選擇壓力機(jī)。其原則是：壓力機(jī)的公稱壓力大于所需的總壓力。計(jì)算得總沖壓力為148.29噸，因此可選用公稱壓力為400KN的壓力機(jī)。選擇壓力機(jī)型號(hào)為：J23-25。其基本參數(shù)見(jiàn)表3-1。工件只進(jìn)行落料工序，由于工件基本對(duì)稱，所以壓力中心選擇在近似中心點(diǎn)的位置。 表3-1壓力機(jī)數(shù)據(jù) 型 號(hào) J23-25 公稱壓力/KN 25

34、0 滑塊行程/mm 65 公稱壓力行程/mm 65 最大傾斜角度 35 最大閉合高度/mm 270 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 55 墊板尺寸（厚度mm孔徑mm） 50200 模柄孔尺寸（直徑mm深度mm） Φ4060 工作臺(tái)尺寸 前后 370 左右 560 3.5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5.1 模具結(jié)構(gòu)類型的確定 由沖壓工藝分析可知，為了方便工件的定位，采用正裝式單工序落料模。 3.5.2 工件的導(dǎo)向定位方式的確定 由上述分析及落料工序得：依靠導(dǎo)料銷進(jìn)行導(dǎo)料，并依靠擋料銷進(jìn)行精確定位。 3.5.3 卸料裝置的確定 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重

35、作用，由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。彈壓卸料板如圖3-2所示。 圖3-2 卸料板 3.5.4 模座類型及模具組合形式的確定 模座類型的確定： 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)的時(shí)候用的非標(biāo)準(zhǔn)的模座，同時(shí)為了導(dǎo)向的精確，設(shè)計(jì)有導(dǎo)柱和導(dǎo)套，上、下模座采用后側(cè)導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向模座： 上模座型號(hào)：； 下模座型號(hào)：； 導(dǎo) 柱：φ28175 導(dǎo) 套：φ289542 3.6 工作零件的設(shè)計(jì) 查表得間

36、隙值： ， 刃口計(jì)算采用凸模與凹模配作法。 1.凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸---第一類尺寸A Aj=(Amax-x△) 2.凸模或凹模磨損后會(huì)減小的尺寸---第一類尺寸B Bj=(Bmin+x△) 3.凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸---第一類尺寸C Cj=(Cmin+) 其中，x為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度IT10級(jí)以上 x=1 工件精度IT1-IT13 x=0.75 工件精度IT14 x=0.5 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽纾拾碔T14級(jí)精度，x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于A類尺寸的有：、、、、、 屬于

37、B類尺寸的有： 注：①凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)增大的尺寸——第一類尺寸A。 ②凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)減小的尺寸——第二類尺寸B。 ③凸?；虬寄Ｄp后會(huì)基本不變的尺寸——第三類尺寸C。 其中，x為磨損系數(shù)，公差等級(jí)按IT14，選擇x為0.5。 具體計(jì)算如表3-3所示。 表3-3工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計(jì)算后尺寸 備注 落料 保證雙邊間隙為0.15-0.19。 3.6.1 凸模結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定 落料凸模通過(guò)螺釘固定。凸模尺寸根據(jù)落料工作要求及其工作尺寸要求確定。材料用Cr12

38、，工作部分熱處理淬硬56～60HRC。凸模具體尺寸如圖3-4所示： 圖3-4 凸模 3.6.2 凹模結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定 落料凹模外形根據(jù)工件的內(nèi)形尺寸配作，該零件還起導(dǎo)正工件的作用，也通過(guò)臺(tái)肩固定。因沖件產(chǎn)量是中批，考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取5mm。 凹模厚度為根據(jù)模具具體情況而定，凹模材料選用Cr12，工作部分熱處理淬硬60～64HRC。凹模如圖3-5所示： 圖3-5 凹模 3.7 支承固定零件的設(shè)計(jì)與選用 3.7.1 凸模固定板和墊板 凸模固定板：160mm160mm20mm 凸模墊板板：160mm160mm8mm 3.

39、7.2 模柄 據(jù)沖已知情況，選擇模柄的規(guī)格：壓入式模柄，其直徑d=40mm，高度H=95mm，材料為Q235的A型壓入式模柄，規(guī)格為：A4095 JB/T7646.1-1994。 3.8 模具閉合高度的校核 模具閉合高度為：H=上模座+下模座+墊板+凸模固定板+中間的安全距離+凹模高度+下模座=185.5mm。沖壓機(jī)最大封閉高度270mm，使用墊板后可以滿足要求。Hmax －5≥ H模 ≥ Hmin +10 沖壓過(guò)程中落料力（F=148.29KN） 最大，壓力機(jī)的公稱壓力 P公 =250KN，P公 ＞1.3F，且工作時(shí)壓力

40、曲線位于壓力機(jī)滑塊的許用負(fù)荷曲線之下，因此滿足生產(chǎn)要求。模具最大安裝尺寸為294mm240mm，壓力機(jī)工作臺(tái)臺(tái)面尺寸為560mm370mm，能滿足模具的正確安裝。 3.9 模具材料的選用要求和選擇原則 3.9.1 冷沖模材料的選用要求 冷沖模材料應(yīng)具有的性能： 冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機(jī)械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應(yīng)具有的性能。 1. 應(yīng)具有較高的變形抗力： 主要抗力指標(biāo)包括淬火、回火抗壓強(qiáng)度、彎強(qiáng)度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標(biāo)

41、，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作零件熱處理后的硬度在60HRC強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度才能保證模具具有較高的變形能力。 2. 應(yīng)具有較高的斷裂抗主要抗力指標(biāo)有材料的抗沖擊性能抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產(chǎn)生一個(gè)特性，也是作為防止斷裂的一個(gè)重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對(duì)韌性的要求應(yīng)依據(jù)載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細(xì)長(zhǎng)凸模或有應(yīng)力集中的模具，都需要有較高的韌性。 3. 應(yīng)具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對(duì)于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細(xì)小硬的碳化物 相同硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應(yīng)力條件下產(chǎn)

42、生的疲勞破壞，如模具長(zhǎng)期使用有刮痕凹槽等。 4. 應(yīng)具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后變形等。 3.9.2 材料的選擇原則 1.要選擇滿足模具零件工作要求的最佳綜合性能的材料：要選擇滿足模具零件工作要求的最佳綜合性能的材料； 2.要針對(duì)模具的失效形式選用鋼材，鋼材的失效是影響模具壽命的主要因素包括： ⑴為防模具開(kāi)裂，要選用韌性好的材料； ⑵為防磨損，應(yīng)選用合金元素高的材料； ⑶對(duì)于大型沖模應(yīng)選用淬透性好的材料； ⑷為保持鋼材硬度能力，要選用耐回火性高的含鉻、鉬合

43、金鋼； ⑸為防熱處理變形，對(duì)于形雜的零件應(yīng)選用含碳量高、淬透性好的高合金材料。 3.要根據(jù)制品批量大小，以最低的成本的選材原則選用； 對(duì)于需沖壓數(shù)量較多模具，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，而數(shù)量少的則采用碳素鋼，以降低成本。 4．要根據(jù)沖模零件的作用選擇； 凸模凹模鋼材選用，對(duì)于數(shù)量不多或厚度不大的可采用有色金屬或黑色金屬，而對(duì)于支撐板、卸料零件、導(dǎo)向件應(yīng)選用一般鋼材。 5．要根據(jù)沖模精密程度選用。 在制造小型精密模具而又復(fù)雜時(shí)可選用優(yōu)質(zhì)合金鋼制作，而對(duì)于比較簡(jiǎn)單形狀、精度有要求不高的模具應(yīng)選用比較便宜的碳鋼或低合金鋼。 3.9.3 沖裁模具的調(diào)試 材料模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)

44、行試沖。通過(guò)試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。 沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號(hào)、沖模圖號(hào)、制件號(hào)、使用壓力機(jī)型號(hào)、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫(kù)。 在模具制造中，模具零件的檢驗(yàn)與模具裝配試模后的驗(yàn)收是模具加工過(guò)程中的重要工藝環(huán)節(jié)。模具零件加工及裝配質(zhì)量好壞，對(duì)模具的使用壽命有著較大的影響。加強(qiáng)模具裝配后及模具零件加工各工序間質(zhì)量檢驗(yàn)，是確保模具質(zhì)量的重要手段。因此，模具生產(chǎn)單位在生產(chǎn)過(guò)程中，要健全模具零件及模具裝配前后的檢驗(yàn)制度。即根據(jù)本廠產(chǎn)品要求和工藝水平，編制切合實(shí)際的質(zhì)

45、量檢驗(yàn)規(guī)程。實(shí)行以檢驗(yàn)人員專職檢驗(yàn)與生產(chǎn)工人自檢互檢相互結(jié)合的檢驗(yàn)方法，嚴(yán)格按圖樣技術(shù)條件和有關(guān)工藝文件進(jìn)行必要的檢查。在檢驗(yàn)中，除了進(jìn)行工序間的檢驗(yàn)和裝配后的驗(yàn)收外，還加強(qiáng)各工序?qū)嶋H操作的檢查，以督促執(zhí)行工藝規(guī)定，防止廢品的產(chǎn)生。 3.9.4 模具的檢測(cè) 模具的檢驗(yàn)與驗(yàn)收和設(shè)計(jì)、制造一樣是模具制造中不可分割的部分，在模具生產(chǎn)中起著積極的作用，是滿足現(xiàn)代模具制造業(yè)發(fā)展的需要。同時(shí)，在檢測(cè)技術(shù)對(duì)于模具制造質(zhì)量的提高、延長(zhǎng)模具的壽命和能生產(chǎn)出高效、優(yōu)質(zhì)制品零件，有著十分重要的意義。模具的檢測(cè)主要是檢查在設(shè)計(jì)、制造或裝配中出現(xiàn)的缺陷，并在交付客戶前做最后的驗(yàn)證，保證模具的合格性和安全性并能生產(chǎn)出

46、合格的產(chǎn)品。 加強(qiáng)模具裝配后及模具零件加工各工序間質(zhì)量檢驗(yàn)，是確保模具質(zhì)量的重要手段。因此，模具生產(chǎn)單位在生產(chǎn)過(guò)程中，要健全模具零件及模具裝配前后的檢驗(yàn)與驗(yàn)收制度。只有這樣才能保證模具的合格性和安全性并能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 3.9.5 模具的工作原理與使用維護(hù) 1.模具的工作原理： 此模具采用倒裝復(fù)合形式，是倒裝復(fù)合模中最典型的結(jié)構(gòu)。模具中，凸凹模裝在上模，它的外輪廓起落料凸模的作用，而內(nèi)孔起拉深凹模的作用，故稱凸凹模。它通過(guò)螺釘墊板安裝在上模座上，落料凹模和拉深凸模則通過(guò)固定板裝在上模座部分。 工作時(shí)，條料由固定擋料銷和導(dǎo)料卸料復(fù)合板定位，故凹模上不必加工出讓位孔，沖裁完畢后，即壓

47、力機(jī)滑塊到達(dá)上死點(diǎn)，由于彈性回復(fù)，工件會(huì)卡在拉深凸模內(nèi)，為了使沖壓生產(chǎn)順利進(jìn)行，使用由頂銷、卸件塊及橡膠組成的橡膠彈頂裝置將工件頂出。 2.模具的使用維護(hù)： 模具是比較精密而且比較復(fù)雜的工藝裝配，制造成本高，使用周期長(zhǎng)。為了保證正常生產(chǎn)，保證制造質(zhì)量，提高模具耐用度，延長(zhǎng)模具使用壽命，必須合理使用與正確維護(hù)，修理模具。 3.模具的使用： 沖模的檢查::模具的檢查安排在安排時(shí)、開(kāi)工前、使用中三個(gè)階段。 安裝使用前的檢查：使用前領(lǐng)取的新模具，必須是經(jīng)過(guò)拭模并帶有合格試件的模具；對(duì)于使用過(guò)的模具，對(duì)應(yīng)檢查模具的履歷卡片。對(duì)照工藝文件檢查所用模具及設(shè)備是否正

48、常。模具外觀應(yīng)清潔、無(wú)污物、凸凹模應(yīng)無(wú)裂紋、壓傷的缺陷。 開(kāi)工前檢查：壓力機(jī)的卸料裝置是否暫時(shí)調(diào)整到最高位置。檢查壓力機(jī)和沖模的閉合高度是否相適應(yīng)。沖模上的卸料裝置是否和壓力機(jī)能配套使用。沖模的上下模板和壓力機(jī)的滑塊底面，工作臺(tái)面是否擦拭干凈。裝好的模具應(yīng)再檢查一下模具內(nèi)外是否有異物、安裝是否牢固。 使用過(guò)程中的檢查：隨時(shí)注意毛坯有無(wú)異常現(xiàn)象，如毛坯不能有硬折，厚度不能變化太大，嚴(yán)重氧化皮和翹曲等現(xiàn)象。一擔(dān)發(fā)生異常立即停止。模具在使用一段時(shí)間后，應(yīng)隨時(shí)停車，檢查，清理臺(tái)面，并定時(shí)潤(rùn)滑工作表面，潤(rùn)滑應(yīng)在停車的過(guò)程中進(jìn)行，嚴(yán)禁在沖壓過(guò)程中進(jìn)行。隨時(shí)檢查毛坯是否有重疊現(xiàn)象，是否擦拭干凈，是否涂以

49、少量潤(rùn)滑油。使用一段時(shí)間后，應(yīng)停車檢查凸凹模刃口形狀狀況，若發(fā)現(xiàn)刃口不鋒利?？稍跈C(jī)上刃磨，如毛病較大時(shí)，應(yīng)停機(jī)修正。 4.沖模使用過(guò)程中的潤(rùn)滑合理選擇潤(rùn)滑劑對(duì)機(jī)進(jìn)行潤(rùn)滑： 沖裁模： 常采用涂刷潤(rùn)滑，一般采用20號(hào)或30號(hào)機(jī)油，主要涂刷在坯料表面，也可間隔一定時(shí)間涂刷凸凹模工作表面上或?qū)驒C(jī)構(gòu)表面上。 拉伸模： 采用各種配方潤(rùn)滑，潤(rùn)滑劑應(yīng)均勻涂抹在凹模端面和口部員角度，拉伸原料時(shí)，與凹模接觸的毛皮表面也應(yīng)涂抹潤(rùn)滑劑，切忌在涂抹表面或和它接觸的表面涂抹，以免材料變薄。 5.沖模使用注意事項(xiàng)： 選用的壓力機(jī)必須有足夠的剛性，強(qiáng)度和精度。沖模安裝前，需將壓力機(jī)預(yù)先調(diào)整好，即應(yīng)仔細(xì)檢查制動(dòng)器

50、，離合器及操作機(jī)構(gòu)的工作是否正常。檢查方法是先踩腳踏板或按手柄，如滑塊有不正常連沖現(xiàn)象，應(yīng)該排除故障后再安裝沖模。沖模安裝固定時(shí)，應(yīng)該采用專用的壓板，螺釘，螺母和壓塊，不可代用。并且將模具底面與工作臺(tái)面擦干凈。安裝后的沖模，所有凸模的中心線都應(yīng)于凹模平面垂直，否則使刃口啃壞。沖模使用一段時(shí)間后，應(yīng)定期檢查、刃磨刃口，每次刃磨刃口量都不應(yīng)太大，一般為：0.05mm～0.1mm。刃磨后用油石進(jìn)行修整。沖模在使用過(guò)程中應(yīng)對(duì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套進(jìn)行潤(rùn)滑。沖壓式防止疊片沖壓，損壞模具。沖壓過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)停車檢查，并檢查刃口情況，若發(fā)現(xiàn)裂紋或啃傷，應(yīng)停車維修。 6.模具的維護(hù)： 開(kāi)機(jī)后必須認(rèn)真檢查首件，合格后開(kāi)始生

51、產(chǎn)，不合格停機(jī)檢查原因。使用中應(yīng)正確進(jìn)行工業(yè)操作，遵守操作規(guī)程，嚴(yán)禁亂放、亂砸、亂碰。模具工作中，應(yīng)隨時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)異常立刻停機(jī)檢查修整。在模具使用中，應(yīng)隨時(shí)潤(rùn)滑模具的工作表面和活動(dòng)部位，并選用合適的潤(rùn)滑劑，制定合理的潤(rùn)滑工藝，做到正確地潤(rùn)滑。某些模具在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)在使用一段時(shí)間后，采取必要的去應(yīng)力措施。 3.10 本章小結(jié) 本章為落料模具的具體設(shè)計(jì)，首先翻閱資料，選擇模具的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)計(jì)算算出所需要的落料力，頂件力，卸料力，選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)凸凹模以及計(jì)算出合理的刃口尺寸，繪制出零件圖和三維運(yùn)動(dòng)仿真圖并生成二維圖。參閱資料了解模具的維護(hù)與維修。

52、 第4章 成形模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 成形工藝性分析 材料:Q235； 厚度:1.5mm； 零件簡(jiǎn)圖:如圖4-1所示； 圖4-1 零件圖 4.1.1 分析零件的沖壓工藝性并確定工藝方案 彎曲成形模沒(méi)有固定的結(jié)構(gòu)型式，有可能設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單，也可能設(shè)計(jì)得很復(fù)雜，這需要根據(jù)工件的材料性能、形狀、精度要求和產(chǎn)量進(jìn)行綜合分析，確定模具結(jié)構(gòu)型式。本工件屬于圓形彎曲，其外形要彎曲成如圖說(shuō)是的封閉圓形，確定工藝方案為落料一彎曲成形兩個(gè)個(gè)工序。本次設(shè)計(jì)主要完成彎曲成形工藝，達(dá)到如圖4-1所示的工件。 4.1.2 成形件的工藝性 1. 成形件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 彎曲件

53、的形狀前后對(duì)稱、寬度相同，相應(yīng)部位的圓角半徑左右相等，以保證彎曲時(shí)毛坯不會(huì)產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)。 2. 彎曲件的圓角半徑： 材料只有產(chǎn)生塑性變形才能形成所需的形狀。為了實(shí)現(xiàn)彎曲件的形狀，彎曲圓角半徑最大值沒(méi)有限制。例如，可以將厚的鐵板卷成圓桶，只要計(jì)算或?qū)嶒?yàn)出其回彈量，就可以制出所需的形狀。然而，板料彎曲的最小半徑是有限度的，如果彎曲半徑過(guò)小，彎曲時(shí)外層材料拉伸變形量過(guò)大，而使拉應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)抗拉強(qiáng)度，則板料外層將出現(xiàn)斷裂，致使工件報(bào)廢。 4.1.3 彎曲成形的工藝分析 彎曲件的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸、材料的選用及技術(shù)要求等是否滿足彎曲加工的工藝要求。具有良好沖壓工藝性的彎曲件，不僅能提高

54、工件質(zhì)量，減少?gòu)U品率，而且能簡(jiǎn)化工藝和模具結(jié)構(gòu)，降低材料消耗。 4.1.4 最小相對(duì)彎曲半徑的確定 最小相對(duì)彎曲半徑是指：在保證毛坯彎曲時(shí)外表面不發(fā)生開(kāi)裂的條件下，彎曲件內(nèi)表面能夠彎成的最小圓角半徑與坯料厚度的比值，用Rmin/t來(lái)表示。該值越小，板料彎曲的性能也越好。影響最小彎曲半徑的因素主要是由材料的力學(xué)性能、工件的彎曲中心角 、板料的表面質(zhì)量與剪切斷面質(zhì)量、板料寬度的影響、板材的方向性決定。彎曲件的彎曲半徑必須小于最小彎曲半徑，否則要采用工藝措施，如:熱彎、多次彎曲等。 表4-2最小相對(duì)彎曲半徑經(jīng)驗(yàn)數(shù)值的確定 材料 正火或退火 硬化 彎曲線方向 與軋文垂直 與軋文平

55、行 與軋文垂直 與軋文平行 鋁 0 0.3 0.3 0.8 退火紫銅 1.0 2.0 黃銅H68 0.4 0.8 05、08F 0.2 0.5 08、10、Q215 0 0.4 0.4 0.8 15、20、Q235 0.1 0.5 0.5 1.0 25、30、Q255 0.2 0.6 0.6 1.2 35、40 0.3 0.8 0.8 1.5 4.1.5 彎曲成形形狀與尺寸的對(duì)稱性 彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對(duì)稱、高度也不應(yīng)相差太大。當(dāng)沖壓不對(duì)稱的彎曲件時(shí)，因受力不均勻，毛坯容易偏移，尺寸不易保證。為防止毛坯的偏移，在

56、設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮增設(shè)壓料板，或增加工藝孔定位。彎曲件形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，邊緣有缺口的彎曲件，若在毛坯上先將缺口沖出，彎曲時(shí)會(huì)出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)難以成形。這時(shí)必須在缺口處留有連結(jié)帶，彎曲后再將連接帶切除。彎曲件形狀對(duì)彎曲過(guò)程的影響如圖4-3所示。  圖4-3彎曲件形狀對(duì)彎曲過(guò)程的影響 根據(jù)以上分析我們可以知道，此工藝件彎曲半徑最小為1mm，厚度為1.5mm最小相對(duì)彎曲半徑取0.5-1.0之間。并且對(duì)稱性好，適宜彎曲加工。 4.1.6 改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)一些硬材料和已經(jīng)冷作硬化的材料，彎曲前先進(jìn)行退火處理，降低其硬度以減少?gòu)澢鷷r(shí)的回彈，待彎曲后再淬硬。在條件允許的情況下，甚至

57、可使用加熱彎曲。 運(yùn)用校正彎曲工序，對(duì)彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，以減少回彈量。 采用拉彎工藝,對(duì)于相對(duì)彎曲半徑很大的彎曲件，由于變形區(qū)大部分處于彈性變形狀態(tài)，彎曲回彈量很大，這時(shí)可以采用拉彎工藝。 補(bǔ)償法，利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點(diǎn)，按預(yù)先估算或試驗(yàn)所得的回彈量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和幾何形狀，以相反方向的回彈來(lái)補(bǔ)償工件的回彈量 。如圖4-4所示。 校正法，可以改變凸模結(jié)構(gòu)，使校正力集中在彎曲變形區(qū)，加大變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的改變程度迫使材料內(nèi)外側(cè)同為切向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)變.縱向加壓法, 在彎曲過(guò)程完成后，利用模具的突肩在彎曲件的端部

58、縱向加壓, 使彎曲變形區(qū)橫斷面上都受到壓應(yīng)力，卸載時(shí)工件內(nèi)外側(cè)的回彈趨勢(shì)相反，使回彈大為降低。利用這種方法可獲得較精確的彎邊尺寸，但對(duì)毛坯精度要求較高。采用聚氨酯彎曲模 ,利用聚氨酯凹模代替剛性金屬凹模進(jìn)行彎曲彎曲時(shí)金屬板料隨著凸模逐漸進(jìn)入聚氨酯凹模，激增的彎曲力將會(huì)改變圓角變形區(qū)材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，達(dá)到類似校正彎曲的效果，從而減少回彈。 如圖4-5所示。 圖4-4用補(bǔ)償法修正模具結(jié)構(gòu) 圖4-5用校正法修正模具結(jié)構(gòu) 4.2 成形工藝力的計(jì)算 成形力是設(shè)計(jì)模具和選擇壓力機(jī)噸位的重要依據(jù)。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式概略計(jì)算成形力，作為設(shè)計(jì)成形工藝過(guò)程和選擇沖壓設(shè)備的依據(jù)。 4.2

59、.1 成形力近似彎曲力的計(jì)算公式 彎曲的彎曲力均可用下面公式計(jì)算： 彎曲件彎曲力： 式中： —— 自由彎曲力（N） b——彎曲件寬度（mm） t——彎曲件材料厚度（mm） R——彎曲內(nèi)半徑（mm） ——材料抗拉強(qiáng)度（Mpa） K——安全系數(shù)，一般取K=1.3 代入公式得： 4.2.2 壓力機(jī)噸位的確定 壓力機(jī)的噸位應(yīng)為： F機(jī) ≥ F總 =1805N 可以看出需要的成形力較小，選擇壓力機(jī)時(shí)要根據(jù)模具的閉合高度就行選擇。先初步選擇為壓力機(jī)J23-10. 4.3 成形模主要工作零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 4.3.1 成

60、形凸模和凹模的圓角半徑 凹模的圓角半徑的大小對(duì)彎曲變形力和制件質(zhì)量均有較大影響，同時(shí)還關(guān)系到凹模厚度的確定。凹模圓角半徑過(guò)小，坯料拉入凹模的滑動(dòng)阻力大，使制件表面易擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模圓角半徑過(guò)大，會(huì)影響坯料定位的準(zhǔn)確性。凹模兩邊的圓角要求制造均勻一致，當(dāng)兩邊圓角有差異時(shí)，毛坯兩側(cè)移動(dòng)速度不一致，使其發(fā)生偏移。生產(chǎn)中常根據(jù)材料的厚度來(lái)選擇凹模圓角半徑： 當(dāng) 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， 由式子F=(3-6)t得， 取R=6或按有關(guān)設(shè)計(jì)資料選取。 4.3.2 凹模工作部分深度 彎曲凹模深度要適當(dāng)。過(guò)小時(shí)，坯件彎曲變形的兩直邊自

61、由部分長(zhǎng)，彎曲件成形后回彈大，而且直邊不平直。若過(guò)大，則模具材料消耗多，而且要求壓力機(jī)具有較大的行程。彎曲U形件時(shí)，若彎邊高度不大，或要求兩邊平直，則凹模深度應(yīng)大于零件高度，如圖4-6所示。如果彎曲件邊長(zhǎng)較大，而對(duì)平直度要求不高時(shí)，可采用圖4-6所示的凹模形式。 圖4-6U形件凹模尺寸 4.3.3 彎曲凹、凸模的間隙 V形件彎曲模，凸模與凹模之間的間隙是由調(diào)節(jié)壓力機(jī)的裝模高度來(lái)控制。見(jiàn)表4-7。對(duì)于U形件彎曲模如表4-8，則必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙值。凸模和凹模間的間隙值對(duì)彎曲件的回彈、表面質(zhì)量和彎曲力均有很大的影響。若間隙過(guò)大，彎曲件回彈量增大，誤差增加，從而降低了制件的精度。當(dāng)間隙過(guò)小

62、時(shí)，會(huì)使零件直邊料厚減薄和出現(xiàn)劃痕，同時(shí)還降低凹模壽命。 表4-7 彎曲U型件凹模的值 表4-8 彎曲U型件凹模深度 彎曲件邊長(zhǎng) 材料厚度 4.4 模具總體設(shè)計(jì) 根據(jù)壓彎力的大小,初步考慮使用100KN可傾式壓力機(jī),模具結(jié)構(gòu)草圖如圖4-9所示,主要由上模板、墊板、凸模固定板、凹模板、定位板、凹模、下模座等組成。 圖4-9成形模具結(jié)構(gòu)圖 計(jì)算模具閉合高度： 凹模座的外廓尺寸為

63、： . 4.4.1 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 1. 凸模部分：該工件的斷面屬于成形彎曲,把凸模制成整體型式,如圖4-10所示 圖4-10凸模 2凹模部分：凹模設(shè)計(jì)成組合模式，由凹模板和凹模鑲塊組成。這種結(jié)構(gòu)的凹模也不應(yīng)該制成整體而應(yīng)是組合的，有利于凹模的更換，不但便于機(jī)械加工。如圖4-11所示。 圖4-11凹模 4.5 沖壓設(shè)備的選擇 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，彎曲件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇設(shè)備的類型。 對(duì)于中小型的彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)，雖然開(kāi)式?jīng)_床的剛性差，在沖壓力的作用下床

64、身的變形能夠破壞沖裁間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的質(zhì)量。可是，由于它提供了極其方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。 對(duì)于大、中型彎曲件的生產(chǎn)，多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)，其中有一般用途的通用壓力機(jī)，也有臺(tái)面較小而剛度大的擠壓壓力機(jī)、精度機(jī)等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。 磨擦壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)，所以在小批量生產(chǎn)中常用來(lái)完成彎曲、成形等沖壓工序。但是，摩擦壓力機(jī)的行程次數(shù)少，生產(chǎn)率低，而且操作不太方便。 在大批量或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)

65、中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。 通過(guò)計(jì)算知該零件所需的彎曲力 模具閉合高度 模具外廓尺寸 選定設(shè)備的力學(xué)性能： 公稱壓力： 最大閉合高度： 行程： 臺(tái)面尺寸： 4.6 模具類型的選擇 模具類型分為三種分別是：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。 單工序模又稱簡(jiǎn)單沖裁模，是指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。 復(fù)合模是指在一次壓力機(jī)的行程中在模具的同一工位上同時(shí)完成兩道或兩到以上不同沖裁工序的模具。復(fù)合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征

66、是有一個(gè)或幾個(gè)具有雙重作用的工作零件——凸凹模，如落料沖孔復(fù)合模中有一個(gè)既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。由彎曲工藝分析可知，該工件要進(jìn)行批量生產(chǎn)，所以模具類型為彎曲成形模。 4.7 定位方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說(shuō)既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對(duì)條料進(jìn)行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，用于對(duì)工序進(jìn)行定位的定位零件有定位銷、定位板等。 定位零件基本上都已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樵撃＞卟捎檬嵌ㄎ话暹M(jìn)行定位，定位板依靠螺釘和圓柱銷固定在凹模上。 4.8 卸料﹑出件方式的選擇 卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來(lái)，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來(lái)稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置 , 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模