汽車車門內護板支架工藝分析及模具設計畢業(yè)論文

1、<p>　　汽車內護板支架工藝分析及模具設計</p><p>　　摘要：隨著全球經濟的發(fā)展，新的技術革命不斷取得新的進展和突破，技術的飛躍發(fā)展已經成為動世界經濟增長的重要因素[2]。中國汽車產業(yè)的飛速發(fā)展，汽車零部件制造也得到了前所未有的發(fā)展，促使工業(yè)產品越來越向多品種、小批量、高質量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強產品在市場上的競爭力，產品的開發(fā)周期、生產周期越來越短，于是對制造各種汽車產品的模具也

2、提出了新的要求，研究內護板支架的沖壓工藝和模具對提高汽車沖壓件質量和提高生產效率，降低生產成本，提高國有汽配市場占有率具有現實意義。</p><p>　　本文通過積極運用學習實踐中所學到的知識對汽車后門內護板支架進行分析，確定生產工藝方案，制定出內護板支架產品的控制計劃書，并對內護板支架的生產模具進行設計。</p><p>　　通過產品及工藝的分析，制造出低生產周期、低成本、高質量、高效率

3、的模具，從而提高產品的質量和降低工人勞動強度，降低生產成本。</p><p>　　關鍵詞：工藝分析； 模具制造； 控制計劃； 標準</p><p>　　Boards within the stent technology analysis and die design</p><p>　　Abstract:With the global economic devel

4、opment, the new technological revolution continue to achieve new progress and breakthroughs in technology ,leap in development has become a dynamic growth of the world economy an important factor. China's rapid devel

5、opment of the automotive industry, automotive components manufacturing industry has been an unprecedented development[12], promote industrial products to more and more variety, low-volume, high-quality, low-cost directio

6、n, In order to maintain a</p><p>　　By studying and practicing the positive use of the knowledge acquired in the car after the building-boards stent for analysis to determine the production of the programme,

7、developed in-stent products for the control plan, and in-boards scaffold production mold design [13].</p><p>　　Through product and process analysis, creating the mold which has a low production cycle, low-co

8、st, high-quality, high efficiency, thereby enhancing the quality of products and reduce labor intensity of workers, reduce production costs.</p><p>　　Keywords: Technology Analysis, Mould Manufacturing, Contr

9、ol plan, Standards</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論6</b></p><p>　　1.1 課題背景6</p><p>　　1.2 國內外研究現狀7</p><p>　　1.3 研究內容和研究

10、方法8</p><p>　　1.4 課題研究的意義和目的8</p><p>　　第2章 工藝設計10</p><p>　　2.1 零件的分析。10</p><p>　　2.1.1 零件結構與尺寸10</p><p>　　2.1.2 所用材料10</p><p>　　2.1.3 工藝難

11、點與特征12</p><p>　　2.2 工藝方案設計13</p><p>　　2.2.1 排料原理13</p><p>　　2.2.2 排樣方法13</p><p>　　2.2.3 坯料計算14</p><p>　　2.2.4 工藝方案的制定與比較16</p><p>　　2.3

12、沖孔落料18</p><p>　　2.3.1 沖裁基本原理18</p><p>　　2.3.2 凸模刃口的選擇19</p><p>　　2.3.3 沖裁力的計算20</p><p>　　第3章 沖孔落料模具設計24</p><p>　　3.1 模具總體結構設計如圖 3-1及其模具類型的確定。24</p

13、><p>　　3.2 模具材料的選擇26</p><p>　　3.2.1 影響沖壓模具壽命的因素26</p><p>　　3.2.2 模具材料的要求26</p><p>　　3.3 沖孔落料模零部件設計27</p><p>　　3.3.1 凸凹模工作部分尺寸的計算27</p><p>　　

14、3.3.2 模架30</p><p>　　3.3.3 導柱導套的選擇33</p><p>　　3.4 定位零件33</p><p>　　3.4.1 固定擋料銷33</p><p>　　3.4.2 導料銷34</p><p>　　3.5 卸料頂料裝置34</p><p>　　3.6 固

15、定支持零件34</p><p>　　3.6.1 凸模固定板34</p><p>　　3.6.2 墊板34</p><p>　　3.7 緊固零件35</p><p>　　3.8 壓邊橡膠的選擇36</p><p>　　3.9 模具初繪總裝配圖如圖 3-837</p><p>　　第4章

16、 彎曲模具設計39</p><p><b>　　4.1 彎曲39</b></p><p>　　4.1.1 彎曲基本原理39</p><p>　　4.2 模具總體結構設計41</p><p>　　4.2.1 零件分析41</p><p>　　4.2.2 確定工藝方案41</p>

17、;<p>　　4.2.3 工藝計算42</p><p>　　4.2.4 彎曲力的計算43</p><p>　　4.2.5 模具工作零件的計算44</p><p>　　4.2.6 模具主要零部件結構設計46</p><p>　　4.2.7 彎曲模裝配圖的繪制設計49</p><p>　　第5章 翻

18、邊模具設計50</p><p><b>　　5.1 翻邊50</b></p><p>　　5.1.1 內孔翻邊50</p><p>　　5.1.2 外緣翻邊51</p><p>　　5.1.3 翻邊模凸、凹模間隙的計算52</p><p>　　5.2 翻邊模具典型結構53</p&

19、gt;<p>　　5.3 確定模具主要零件結構尺寸53</p><p>　　5.3.1 凸、凹?？▽挾瘸叽缬嬎?3</p><p>　　5.3.2 凸模圓角的計算54</p><p>　　5.3.3 凹模圓角的計算54</p><p>　　5.3.4 凹模深度的確定55</p><p>　　5.

20、4 模具主要零件的選用與設計56</p><p>　　5.4.1 定位裝置的設計56</p><p>　　5.4.2 推件裝置的設計56</p><p>　　5.4.3 模架設計56</p><p>　　5.4.4 模柄設計58</p><p>　　5.4.5 固定板的設計58</p><

21、;p>　　5.4.6 緊固件的選用58</p><p><b>　　總 結59</b></p><p><b>　　致 謝60</b></p><p><b>　　參考文獻61</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b>&l

22、t;/p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　隨著全球經濟的發(fā)展，新的技術革命不斷取得新的進展和突破，技術的飛躍發(fā)展已經成為動世界經濟增長的重要因素[1]。市場經濟的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產品越來越向多品種、小批量、高質量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強產品在市場上的競爭力，產品的開發(fā)周期、生產周期越來越短，于是對制造各種產品的關鍵工藝裝備——

23、模具的要求越來越苛刻。</p><p>　　國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，技術水平高，生產效率極高。國外模具企業(yè)對人員素質要求較高，技術人員一專多能，一般能獨立完成從工藝到工裝的設計；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內模具企業(yè)分工較細，缺乏綜合素質較高的人員。</p><p>　　國外模

24、具企業(yè)CAD/CAM/CAE技術的應用比較廣泛，逆向工程、快速原型制造鑄造模具使用也比較多。國內模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經不大，有些已經達到國外水平，但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大[7]。不過在模具材料方面，隨著國外技術的引進和中國自身研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。</p><p>　　未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括：</p><p>　　1

25、、提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平；</p><p>　　2、在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；</p><p>　　3、大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術；</p><p>　　4、 在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；</p><p>　　5、提高模具標準化水平和模具標準件的

26、使用率；</p><p>　　6、 發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術；</p><p>　　7、逐步推廣高速銑削在模具加工的應用；</p><p>　　8、進一步研究開發(fā)模具的拋光技術和設備；</p><p>　　9、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；</p><p>　　10、開發(fā)新的成形工藝和模具。<

27、;/p><p>　　1.2 國內外研究現狀</p><p><b>　　1、國內外應用概況</b></p><p>　　早在60年代初期，國外一些飛機和汽車制造公司就開始了CAD和CAM的研究制作，投入了大量人力和物力。CAD的研究工作開始于飛機機身和汽車車身的設計，在此基礎上復雜曲面的設計方法得到了發(fā)展。各大公司都先后建立了自己的CAD幾CAM系

28、統(tǒng)，并將其應用于模具設計與制造。在沖模、鍛模、擠壓模、注型模和壓鑄模等方面部有比較成功的CAD／CAM系統(tǒng)[7]。瑞士法因圖爾公司采用CAD／CAM系統(tǒng)設計加工模具已占30％，應用CAD／CAM技術較普遍的美、日等國，在模具生產中采用CAD／CAM技術已占17％左右。</p><p>　　2、在沖模方面主要應用的系統(tǒng)有：</p><p>　　(1) 美國通用汽傘公司并發(fā)的CAD—I系統(tǒng)，不

29、但可以設計汽車車身零件，還可以設計模具。福特公司對汽車覆益件模具的設計方法進行了大量的研究制作，他們的系統(tǒng)曲線以交互地方式眼用至今，用以局部板材的成形過程完成模具設計。AuToDIE公司研究成功Pr)m’級進模(：AL)系統(tǒng)，使整個生產準備時間由八周縮短至六周。AuToDIE公司由于采用CAD／CAM技術、在8—10個月內就能完成幾種車型的模具設計與制造，一年內可接5種車型模具的訂貨。</p><p>　　(2)

30、 U本機械下程實驗室1978斗開發(fā)的MEI。級進模設計系統(tǒng)初日本旭光學工業(yè)公q3研制的設汁沖孔模與彎曲模系統(tǒng)，HJ使模具設計效率提升4—10倍。F1本公司1982年開發(fā)的沖模CAD系統(tǒng)．使一套級近模設計時間由20天縮減至5天。日本豐田公司于1965年將數控用于模具加工上，1980年開始采用覆蓋件沖模CAD／CAM系統(tǒng)。日本的三菱汽車公司、新精密機器公司等都采用了模具CAD及CAM系統(tǒng)。</p><p>　　(3)

31、 英國5PF公司較早采用CAD技術設計形狀復雜的車身零件和模具。采用CAD系統(tǒng)后，需要30套級進模的汽車車身模具的設計時間從 6000小時減少至3600小時。</p><p>　　(4) 法國雷諾汽車公司的uNl5uRF系統(tǒng)，利用貝親爾曲面設計車身覆蓋件。此外，俄羅斯、德國和意大利等國家的些研究單位和公司都對沖模的CAD及Akl葉片和應用方面進行了大量工作。</p><p>　　我國模具C

32、AD／CAM的開發(fā)始于 70年代末，發(fā)展也很迅速。到日前為止，先后通過國家有關部門鑒定的有沖裁模、冷沖模等CAD／CAM系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都已在生產中試用。</p><p>　　3、CAD技術在沖模設計與制造中的應用，主要可歸納為以下幾個方面：</p><p>　　(1) 利用幾何造型技術完成復雜模具的幾何設計，例如汽車覆蓋件拉深模設計；</p><p>　　(2) 建

33、立標準零件和典型模具結構的圖形庫，采用交互設計方式確定模具結構及零件。最后，在繪制非標零件和模具裝配圖；</p><p>　　(3) 利用計算機完成數值分析計算制作，使有限元分析和優(yōu)化設計等數值計算方法應用于沖模設計。</p><p>　　(4) 幾何設計的數據有儲在共同的數據庫中，用于數控編程。幾何形狀設計和數控加工從一開始就緊密地聯系在一起。</p><p>　

34、　1.3 研究內容和研究方法</p><p>　　主要對汽車后門內護板支架進行加工工藝設計和沖孔落料模的模具設計。首先對內護板支架的零件相關資料進行收集，可以通過以下方法收集：</p><p>　　1、查閱冷沖模具設計資料及有關文獻資料，其中包括外文文獻資料。全面地對本題目進行資料查閱檢索，了解本題目國內外的發(fā)展水平和現狀，歸納、分類、比較、詳細地記錄。</p><p&

35、gt;　　2、利用實習的機會現場觀察模具的設計制造過程，了解實際的設計方法，對生產單位采用的加工設備，工藝方案等方面進行調查研究。</p><p>　　3、設計依據的分析。首先搞清楚零件的結構原理，分析制造工藝。</p><p>　　4、架結分析，④，坯料尺寸計算，壓力的計算和壓力機的選取，⑤凸凹模間隙的選擇，凸凹模結構與尺寸計算，沖裁力的計算和壓力機的選取，工序設計程序安排。</p

36、><p>　　5、繪制模具總裝配圖和零件圖。模具總裝圖應該包含：①主視圖；②俯視圖；③工件圖；④標題欄和零件明晰表；⑤技術要求。</p><p>　　1.4 課題研究的意義和目的</p><p>　　使自己在復習之前所學的機械設計知識的同時，進一步學習冷沖模具的知識，學會設計并應用相關軟件設計出合格的產品，能夠使用采用參數化與虛擬裝配技術設計模具。培養(yǎng)自己在模具設計領域

37、的能力，拓展自己的專業(yè)知識面和深度。</p><p>　　通過對選題的了解和分析，能夠在指導老師的指導下獨立完成該設計。培養(yǎng)自學能力和對于自學的知識的應用能力，并且在設計中學習知識的同時不斷增強自己的自信心，使自己有信心和能力獨立完成該項任務。通過這次畢業(yè)設計的綜合訓練使自己能在畢業(yè)后盡快的投入到今后的工作中去。</p><p><b>　　第2章 工藝設計</b>&

38、lt;/p><p>　　2.1 零件的分析。</p><p>　　圖2-1 零件平面圖</p><p>　　2.1.1 零件結構與尺寸</p><p>　　從圖2-1可知，零件結構為對稱結構，對沖裁加工、彎曲、成型較為有利，零件中有三個圓孔孔的最小尺寸為6.2mm，滿足沖裁最小孔徑的要求。另外，經計算孔距零件外形之間的最小孔邊距為10.4mm，滿

39、足沖裁件最小孔邊距的要求所以該零件的結構滿足沖裁的要求。</p><p>　　2.1.2 所用材料</p><p><b>　　表2-1 材料特性</b></p><p>　　續(xù)表2-1 材料特性</p><p>　　2.1.3 工藝難點與特征</p><p>　　后門內護板支架為實用件，要求零件

40、表面平整光滑，無翹曲、皺折、裂紋等缺陷，以保證與汽車后門的嚴密配合。零件的曲面較為簡單，尺寸精度要求一般，由于零件底部有一凸起，為了與別的零件焊接。成形時存在著較為嚴重的受力、變形不均勻，是否能拉深成形是較關鍵的問題。</p><p>　　同時零件在整個成型過程中要經過多次不同的工序，怎樣安排工序保證零件生產的要求，并使工藝既保證零件的精度，又使模具結構設計、制造簡單，使用、操作方便也至關重要，上述均是該零件的工

41、藝難點。</p><p>　　根據零件的技術要求，進行沖壓工藝性分析，認為該零件大體上是一長方體，彎曲、沖裁工藝性較好。</p><p>　　綜上分析，后門內護板支架沖壓工藝與模具設計中需要著重解決好以下問題:</p><p>　　1、工藝方案和模具結構應保證能達到該零件所要求的精度；</p><p>　　2、落料模，彎曲模的模具結構應能保證

42、該零件的落料彎曲;落料模應保證落料精度的準確，彎曲模應盡量保證彎曲后的間隙在1mm之內；</p><p>　　3、模具的制造精度和導向精度應適合零件厚度( t＝1.2mm )的特點；</p><p>　　4、各工序之間組合時在保證零件技術要求的前提下，盡量減少模具套數，提高模具壽命。</p><p>　　2.2 工藝方案設計</p><p>

43、　　2.2.1 排料原理</p><p>　　排樣是指沖裁件在條科、帶料或板料上布置的方法。合理的排樣是降低成本的有效措施[3]。</p><p><b>　　1、排樣的方式</b></p><p>　　排樣分有廢料和少、無廢料排佯兩類，這兩類又都有直排、斜排、直對排等排列方式排樣方式。</p><p><b>

44、;　　2、材料的利用率</b></p><p>　　排樣時，在保證零件質量的前提下，主要考慮如何提高材料的利用率—個進距內的材料利用率η為：</p><p>　　η=(nF/bh)100％</p><p>　　式中F——沖裁件面積(包括沖出的小孔面積)；</p><p>　　n——個進距內沖裁件數日；</p><

45、;p><b>　　b——條料寬度；</b></p><p><b>　　h——進距.</b></p><p>　　2.2.2 排樣方法</p><p><b>　　1、有廢料排樣法</b></p><p>　　有廢料排樣法是在沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間，都

46、有工藝余料（稱搭邊）存在，沖裁是沿沖裁件的封閉輪廓進行，所以沖裁件質量較好，模具壽命較長，但材料利用率較低。</p><p><b>　　2、少廢料排樣法</b></p><p>　　少廢料排樣法是在沖裁件與沖裁件之間或只有在沖裁件與條料側邊之間留有搭邊而在沖裁件與條料側邊或在沖裁件與沖裁件之間無搭邊存在。這種排樣方法的沖裁只沿著沖裁件的外輪廓進行，材料利用率可達70

47、%至90%。</p><p><b>　　3、無廢料排樣法</b></p><p>　　無廢料排樣法是在沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間均無搭邊存在。這種排樣方法的沖裁件實際上是直接由切斷條料獲得，所以材料利用率可達85%至95%。</p><p>　　采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一模獲得多個沖裁件，而其可以簡化模具結構

48、、降低沖裁力。但是少、無廢料的 應用范圍有一定的 局限性，受到工件形狀、結構的限制，且由于條料本身的寬度公差以及條料導向與定位所產生的 誤差會直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度降低。同時，往往因模具單面受力而加快磨損，降低模具壽命，也會直接影響沖裁件斷面質量。為此，排樣時必須全面權衡利弊。</p><p>　　2.2.3 坯料計算</p><p>　　計算坯料面積如圖 2-2。</p

49、><p><b>　　圖2-2 彎曲圖</b></p><p><b>　　直線部分長度為：</b></p><p>　　a=154.9+17.53+22.74=194.67mm</p><p><b>　　弧線部分長度為：</b></p><p>　　b=

50、2l=2ψρ=2×642πρ/360</p><p><b>　　ρ=r+xt</b></p><p><b>　　其中x=0.44</b></p><p><b>　　聯立上式解得：</b></p><p>　　b=2452π（6+0.441.2）/360=10.2

51、52mm</p><p><b>　　故坯料總長度為：</b></p><p>　　L=a+b=194.677+10.25=204.922≈205mm</p><p><b>　　坯料寬度為：</b></p><p><b>　　B=30mm</b></p>&l

52、t;p><b>　　故坯料面積為：</b></p><p>　　A=205×30 mm</p><p>　　選擇板料2250×1000mm。宜采用直排少、無廢料排樣最適宜。</p><p><b>　　圖2-3 排樣圖A</b></p><p>　　第一種排樣A:采用縱排時

53、</p><p><b>　　B＝210 mm</b></p><p><b>　　每條板料數：</b></p><p>　　n1＝2250/210＝10（條）余150mm</p><p><b>　　每條零件數：</b></p><p>　　n2＝10

54、00/32＝31（件）余8mm</p><p><b>　　余料零件數：</b></p><p>　　150/32=4（件）余22mm</p><p>　　1000/210=4（條）余160mm</p><p>　　n3=44=16（件）</p><p><b>　　每板零件數：<

55、/b></p><p>　　n＝n1n2+n3＝1031+16＝326（件）</p><p><b>　　材料利用率：</b></p><p>　　η＝（326×210×32）/（1000×2250 ）×100％＝97.365％</p><p><b>　　圖2-4

56、 排樣圖B</b></p><p>　　第二種排樣B：采用橫排時</p><p><b>　　每板條料數：</b></p><p>　　n1＝1000/210＝4（條）余160mm</p><p><b>　　每條零件數：</b></p><p>　　n2＝225

57、0/32＝70（件）余10mm</p><p><b>　　余料零件件數：</b></p><p>　　2250/210=10（條）余150mm</p><p>　　160/32=5（件）余0mm</p><p>　　n3=10×5=50（件）</p><p><b>　　每板

58、零件總數</b></p><p>　　n＝n1n1+n3＝4×70+50=330（件）</p><p><b>　　材料利用率：</b></p><p>　　η=（330×210×32）/（2250×1000）×100％＝98.56％</p><p>　　由以

59、上計算可知兩種裁法，橫排料為好，材料利用率高。材料塑性好，不易出現彎裂現象，但由于剪出的板料在沖裁是，余量為零，就使沖裁模具有一半沒有壓邊，受力不均勻，縮短了模具的使用壽命，并且還可能沖出廢料；縱裁裁板次數少，沖壓時條料調換次數少，工人操作方便。</p><p>　　由以上分析的知，選擇第二種排樣B方案比較適合。</p><p>　　2.2.4 工藝方案的制定與比較</p>

60、<p>　　通過工藝分析，若發(fā)現沖壓件工藝性很差，則可以會同產品設計人員，在不影響使用要求的前提下對沖壓件的形狀、尺寸或精度等進行修改，以改善沖壓件的工藝性，提高產品質量和生產效率，并使產品設計、工藝和工裝設計與制造前提下對沖壓件的形狀尺寸或精度等進行修改，以改善沖壓件的工藝性，使產品工藝和工裝設計與制造更好地結合，取得完美的效果。設計方案如下：</p><p>　　方案一:剪板→沖孔落料→彎曲→翻邊&

61、lt;/p><p>　　方案二:剪板→落料→彎曲→沖孔→翻邊</p><p>　　方案三:剪板→彎曲→沖孔落料→翻邊</p><p>　　分析以上三種方案，可以得出以下結論：</p><p>　　方案一模具結構簡單，壽命長，制造周期較短，投產快；零件容易校正彎曲，故回彈容易控制，尺寸和形狀準確，且坯料受凹凸模的摩擦阻力小因而表面質量也高；各工序定

62、位基準一致且與設計基準一致；操作也比較方便。缺點是工序相對分散，需用模具，設備，操作人員較多，勞動量較大。</p><p>　　方案二模具結構簡單，壽命長，制造周期較短，投產快；坯料受凹凸模的摩擦阻力小因而表面質量也高；但零件孔的定位與設計基準不一致，故形狀和尺寸不太準確，同時也具有方案一的缺點。</p><p>　　方案三模具也具有方案一的優(yōu)點，但模具模具體積大，彎曲摩擦大，模具制造，調

63、試困難，成本高，尺寸和形狀不準確。</p><p><b>　　表2-2 方案比較</b></p><p>　　綜上所訴，考慮到所給零件材料是1.2mm厚的鋼板，故選擇方案一。</p><p>　　工藝流程圖如圖2-4。</p><p>　　圖2-5 工序流程圖</p><p><b>

64、　　沖孔落料工藝:</b></p><p><b>　　圖2-6 沖孔落料</b></p><p><b>　　彎曲工藝:</b></p><p><b>　　圖2-7 彎曲</b></p><p><b>　　翻邊工藝:</b></p&

65、gt;<p><b>　　圖2-8 翻邊</b></p><p><b>　　2.3 沖孔落料</b></p><p>　　2.3.1 沖裁基本原理</p><p>　　沖裁是利用模具使板料產生分離的沖壓工序，包括落料和沖孔，它是沖壓工藝中最基本工序。</p><p>　　沖裁變形過程

66、，大致可分為三個階段：</p><p>　　1、彈性變形階段凸模首先與板料接觸，隨著凸模的加壓，板料發(fā)生彈性形變被壓彎，并略有擠入凹模洞口。此時，板料的內應力還未超過屈服極限，若凹模卸壓，板料即恢復原狀，故稱彈性變形階段。</p><p>　　2、塑性變形階段凸模繼續(xù)對板料加壓，材料內應力越過屈服極限，部分金屬被擠入凹模洞口，產生剪變形，得到光亮的剪切斷面。又因凸、凹模間存在間隙，在塑料變

67、形的同時，還伴隨材料的彎曲和拉伸，故這一過程給沖裁斷面留下了圓角帶和光亮帶。塑剪變形的發(fā)展，應力也隨之增加，此階段直至在凸、凹模刀口側面的材料，其內應力達到剪強度，出現微裂紋為止(即材料開始破壞，使塑性變形結束)。由于微裂紋產生的位置是離刃口不遠的側面，因此沖裁件的毛刺形成是在這一階段開始的。</p><p>　　3、斷裂階段凸模繼續(xù)下壓，微裂紋不斷向材料內部擴展，直至上、下兩裂紋重合為止。此時工件與板料分離，在

68、沖裁斷面處留下粗糙的斷裂帶。以后凸模再下壓，可已經開始形成的毛刺拉長，并最后也留在沖裁件上。</p><p>　　因此，沖裁件斷面上有明顯的四個部分一圓角帶、光亮帶、斷裂帶、毛刺。并且在其整個斷面上所占的大小比例隨材料種類、狀態(tài)、材料厚度、沖裁條件(間隙、刃口形狀、沖裁 速度等)等不同而變化。</p><p>　　2.3.2 凸模刃口的選擇</p><p>　　平刃

69、口模具制造簡單，周期短，壽命長，結構簡單。對于一般沒特殊要求的凸模，常常選用平刃口降低沖裁刀的萬法在沖裁高強度材料或厚度大、周邊長的工件時，所需的沖裁力往往越過本車間現有沖床的噸位，為了解決這個矛盾，—般采用如下幾種降低沖裁力的方法。</p><p><b>　　1、用斜刃門模具</b></p><p>　　采用斜刃沖裁時，整個刃口不是同時切入板料，而是逐漸將材料分離

70、，使同時剪切的斷面面積減少，從而降低了沖裁力。</p><p>　　但是斜刃沖裁雖能降低沖裁力，但不能節(jié)約沖裁功和功率。斜刃的主要缺點是刃口制造和修磨復雜，刃口易磨損，得到零件不完整，且不用于沖裁外形復雜的零件。因而只用于大型零件及厚料的沖裁。</p><p>　　2、用階梯形布置的凸模</p><p>　　在多凸模沖模中、將凸模作階梯形布置，使各凸模沖裁力的最大值

71、不同時出現，從而減小沖裁力和震動。當幾個凸模的直徑相差懸殊，而相距又很近時，為了提高模具壽命，避免小直徑凸模由于承受材料流動擠壓力作用而產生折斷或傾斜，一般都把小凸模做短。</p><p>　　另外，在實際生產中，階梯形凸模還有一種特殊的功用，如在機車車輛上常有些形狀、尺寸基本一致的工件，其上需沖很多孔，但很多工件上孔的數目有所不同，為了減少模具數量，可以利用階梯形凸模，通過調整閉合高度的方法，使一套模具沖出數種

72、不同的工件。</p><p><b>　　3、材料加熱沖裁</b></p><p>　　材料加熱后，其抗剪強度τ可大大降低，從而降低沖裁力。但材料加熱后產生氧化皮，沖裁中產生拉伸現象。故此法一般只適用于材料厚度大、表面質量和尺寸精度要求不高的零件。</p><p>　　綜上所訴，由于零件材料；連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板（t=1.2mm），拉延，金屬延展性

73、好，抗剪性能好，坯料形狀簡單，故選擇平口刃沖裁。</p><p>　　2.3.3 沖裁力的計算</p><p><b>　　1、沖裁力的計算</b></p><p>　　計算沖裁力的目的是為了合理的選擇設備和設計模具。</p><p>　　采用平刃凹凸模和凹模沖裁時，其沖裁力的計算公式為</p><p

74、>　　F。＝Ltτ (N) </p><p>　　式中： F。一沖裁力(N)；</p><p>　　L 一 沖裁件的周長(mm)；</p><p>　　t 一 材料厚度(mm)；</p><p>　　τ—材料的抗剪強度(MPa)</p><p>　　考慮到凸、凹模刃口的磨損，模具間隙的波動，材料機械性能的變化

75、以及材料厚度偏差等因素，實際所需的沖裁力還需增加30％，故選擇沖床時的沖裁力應為：</p><p>　　F＝1.3F?！諰tσb (N) </p><p>　　式中：σb——材料的抗拉強度(MPa) </p><p>　　根據所給零件材料得知抗拉強度σb=270～380MPa且 k＝1.3.</p><p><b>　　切邊部

76、分：</b></p><p>　　通過計算取σb＝380MPa，所以沖裁力為：</p><p>　　F1＝kLtτ＝Ltσb＝436×1.2×380＝198816(N)</p><p><b>　　沖孔部分：</b></p><p><b>　　通過計算</b><

77、;/p><p>　　L＝2×3.14×3.6+2×3.14×3×2＝3.14×（7.2+12）＝60.288≈60 mm</p><p>　　取σb＝380MPa，所以沖裁力為：</p><p>　　F2＝kLtτ＝Ltσb ＝60×1.2×380＝27360(N)</p>&

78、lt;p><b>　　所以總的沖裁力為：</b></p><p>　　F = F1+ F2= 198816+27360=226176(N)≈226(KN)</p><p>　　2、卸料力及推件力的計算</p><p>　　計算公式由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔部分的材料會緊箍在凸模上，而落下部分的材料會緊卡在凹模洞口中。

79、從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力叫卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力叫推件力，逆著沖裁方向頂出來的力叫頂出力。</p><p>　　圖2-10 受力分析</p><p>　　影響卸料力、推件力和頂出力的因素很多，如材料種類、沖裁間隙、零件形狀、尺寸和厚度等。此外，模具結構、潤滑情況和搭邊大小也都有一定影響。所以這些力的計算，常用下列經驗公式：</p><p

80、><b>　　卸料力 ：＝F</b></p><p><b>　　推件力 ：＝ nF</b></p><p><b>　　頂件力：＝F</b></p><p><b>　　式中：F—沖裁力；</b></p><p><b>　　—卸料力系數

81、；</b></p><p><b>　　—推料力系數；</b></p><p><b>　　—頂料力系數；</b></p><p>　　h—凹模直壁洞口的高度；</p><p>　　n—梗塞在凹模內的工件(或廢料)數目（n=h/t）。</p><p>　　、和可分

82、別有下表查取。當沖裁見形狀復雜、沖裁間隙較小，潤滑較差、材料強度高時應取較大值；反之則應取較小值。</p><p>　　與是選擇卸料裝置與彈頂器的橡皮或彈簧的根據。在計算沖裁所需的總沖壓力時，應該根據模具的具體情況考慮、和的影響。</p><p>　　查表2-3得=0.045， =0.05,由計算得n=4.2 ,</p><p><b>　　所以</

83、b></p><p>　?。紽 ＝0.045×226176(N)=10177.92(N)</p><p>　?。絥F ＝4.2×0.05×226176(N)=47496.96(N)</p><p>　　(3) 壓力機所需總壓力的計算</p><p>　　采用剛性卸料裝置和下出料模具時：</p>

84、<p><b>　　＝F + </b></p><p>　　采用彈性卸料裝置和上出料模具時：</p><p><b>　?。?F + + </b></p><p>　　采用彈性卸料裝置和下出料模具時：</p><p><b>　?。?F + +</b>&l

85、t;/p><p>　　式中：—沖裁工藝力。</p><p>　　模具選擇采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁工藝力為</p><p>　　＝ F + +＝226176(N) +10178 (N)+ 47497 (N)＝283851(N)</p><p>　　表2-3 卸料力、推件力和頂件力系數</p><p>　　根據所算

86、得到的沖裁工藝力,選擇沖壓設備的規(guī)格，一般常用的壓力機種類如下：</p><p>　　開式機械壓力機主要用于中小型沖裁件,彎曲件或拉深件等.其雖然剛度不高,在較大沖壓力的作用下床身的變形會改變沖模間隙的分布,降低模具的壽命和沖壓件表面質量,但它提供了極為方便的操作條件和易于安裝機械化附屬裝置的特點。</p><p>　　閉式機械壓力機多用于大中型沖壓件，包括一般的通用壓力機和專用的精密壓力

87、機，雙動或三動拉深壓力機等。</p><p>　　液壓機或摩擦壓力機，多用于小批量生產。它沒有固定的行程，不會因為板料的厚度變化而超載，而且在需要很大的施力行程加工時，與機械壓力機相比具有明顯的優(yōu)勢，因此適合大型厚板沖壓件生產。但液壓機的速度低，生產效率不高，而且沖壓件的尺寸精度有時受到操作因素的影響很不穩(wěn)定。摩擦壓力機結構簡單，造價低廉，不容易發(fā)生超載破壞的情況，尤其適用校平，整形，壓印等成形工藝，但摩擦壓力機

88、的行程次數小，生產效率低，而且操作不方便。</p><p>　　在大批量生產或形狀復雜件的大量生產中，應盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機。</p><p>　　由上所訴，且考慮工作實際情況和理論數值的誤差等因素，選用公稱壓力為40T，型號為J21—40的開式固定臺壓力機。</p><p>　　第3章 沖孔落料模具設計</p><p>　　

89、3.1 模具總體結構設計如圖 3-1及其模具類型的確定。</p><p><b>　　圖 3-1</b></p><p>　　確定模具類型，應以沖裁工件的要求、生產批量、模具加工條件等為主要依據。</p><p>　　生產批量與模具形式之間的關系見表3-1。單工序模、級進模、復合模的比較見表 3-2。無導向模、導柱模、導板模的比較見表3-3。&

90、lt;/p><p>　　表3-1 沖壓生產批量和合理模具型式</p><p>　　表3-2 單工序模，級進模和復合模的比較</p><p>　　表3-3 無導向模，導柱模和導板模的比較</p><p>　　汽車前門扶手支架這個零件屬于大批量生產，精度要求不高，壓力機一次工作行程就完成一種沖裁工序，綜合比較分析，選擇單工序導柱式連續(xù)模。模具要求結構

91、簡單，能很好的縮短制造周期，且能降低價格。</p><p>　　3.2 模具材料的選擇</p><p>　　3.2.1 影響沖壓模具壽命的因素</p><p>　　模具因為磨損或其他形式失效，終至不可修復而報廢之前所加工的沖壓件數，稱為模具壽命沖壓模具壽命有兩層含義：模具一次修復后到下一次修復前所加工的最大沖壓件數稱為修磨壽命；模具從開始使用到不能修復時所加工沖壓件

92、的總數成為模具的總壽命[8]。模具壽命與模具類型和結構相關，它受各種失效形式的限制各種失效形式如下：</p><p>　　1、磨損失效 由于接觸表面的相對運動，使得表面逐漸失去物質的現象稱為磨損</p><p>　　2、變形失效 模具在使用過程中，當工作零件內的應力超過了本身材料的屈服點以后便會產生塑性變形。過量的塑性變形使模具工作零件的幾何形狀和尺寸超過許可范圍就是變形失效。塑性變形的失

93、效表現為塌陷，鐓粗，彎曲等</p><p>　　3、斷裂失效 模具出現較大裂紋或分離為兩部分和數部分而喪失工作能力，成為斷裂失效。按斷裂性質不同，可分為塑性斷裂和脆性斷裂。</p><p>　　4、啃傷失效 由于模具裝配質量差，壓力機導向精度差，模具安裝調整不當，送料誤差等原因，使凸凹模相碰造成刃口崩裂的現象叫做啃傷失效，一旦發(fā)生啃傷失效，模具修磨量急劇增大在、甚至不能修復。</p&

94、gt;<p>　　3.2.2 模具材料的要求</p><p>　　從前述分析可知，沖模（主要是工作零件）的工作條件比較惡劣，一般要承受高壓，沖擊，振動，摩擦，彎扭等載荷，磨損，變形，疲勞，斷裂時有發(fā)生，而且工作溫度有時很高，精度要求也很高[9]。因此，對沖模材料的要求比一般零件要高，通常從使用性能和工藝性能兩方面考慮。</p><p>　　1、對材料使用性能要求</p&

95、gt;<p>　　基本要求是具有高硬度和強度，具有高耐磨性，有足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性，熱穩(wěn)定性，熱疲勞抗力和抗粘著性不同的沖模對模具鋼的性能要求是有區(qū)別的。沖裁模要求高硬度，高耐磨性和一定的韌性；拉深等成形模要求高耐磨，抗粘著性。</p><p>　　2、對材料工藝性要求</p><p>　　由于沖模工作零件一般要經過較復雜的制造過程，因而必須具有對各種加工

96、工藝的適應性。對沖模材料的工藝性要求包括可鍛性，加工工藝性，脫碳與氧化的敏感性，淬硬性，淬透性，過熱敏感性，淬火裂紋敏感性和磨小加工性等。</p><p>　　3.3 沖孔落料模零部件設計</p><p>　　3.3.1 凸凹模工作部分尺寸的計算</p><p>　　凹模和凸模工作部分尺寸直接決定了沖裁件的尺寸和間隙大小，是模具上最重要的尺寸。</p>

97、<p>　　根據所選擇的模具設計出凹模的外形尺寸</p><p>　　凹模厚度 H=Kb(≥15mm)</p><p>　　凹模壁厚 c=(1.5～2)H(≥30～40mm)</p><p>　　式中 b—沖裁件的最大外形尺寸；</p><p>　　K—系數，考慮板料厚度的影響。</p><p>　　

98、經查表有：K=0.13</p><p>　　b=205mm（凹模刃口最大長度為205mm）</p><p>　　所以 H=0.13×205=27＞15mm</p><p>　　c=（1.5～2）H=1.5×27=40.5mm</p><p>　　B=205+2c=205+2×40.5=286mm<

99、/p><p>　　A=2c+2×30+2=2×40.5+60+2=143mm</p><p><b>　　1、尺寸計算的原則</b></p><p>　　1) 落料時，落料件的尺寸是由凹模決定的，因此應以落料凹模為設計基準。沖孔件的尺寸凸模決定的，因此應以孔的尺寸為設計基準。</p><p>　　2) 凸

100、模和凹模應考慮磨損規(guī)律。凹模磨損后回增大落料件的尺寸，凸模磨損后會減小沖孔件的尺寸。為另外提高模具壽命，在制造新模具是應凹模尺寸做的趨向于落料件 最小極限尺寸，把凸模尺寸做的趨向于沖孔件的最大極限尺寸。</p><p>　　3) 凸模和凹模之間應保證有合理的間隙。對于落料件，凹模是設計基準，間隙應由減小凸模尺寸來取得；對于沖孔件，凸模是設計基準，間隙應由增大凹模尺寸來取得。由于間隙在模具磨損后會增大，所以在設計凸

101、凹模是去初始間隙的最小值。</p><p>　　4) 凸模和凹模的制造公差應與沖裁件尺寸精度相適應。而偏差值應按入體方向標注。</p><p>　　5) 尺寸計算要考慮模具制造的特點</p><p>　　制造模具時常用以下兩種方式來保證合理間隙：</p><p>　　一種是分別加工法。分別規(guī)定凸凹模的尺寸和公差，分別進行制造。用凸模和凹模的尺

102、寸及制造公差來保證間隙要求。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁的形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設備加工凸模和凹模的模具。用分別加工的凸凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。</p><p>　　另一種是單配加工法，用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。加工后，凹模和凸模必須對號入座，不能互換。通常，落料件選擇凹模為基準模，沖孔件選擇凸模為基

103、準模。在作為基準模的零件圖上標注尺寸和公差，相配的非基準模的零件圖上標注與基準模相同的基本尺寸。但不注公差，然后在技術條件上注明按基準模的實際尺寸配作，保證間隙在最大和最小之內。這種方法多用于沖裁件的形狀復雜、間隙較小的模具。</p><p>　　2、凸模和凹模分別加工時的尺寸的計算</p><p>　　根據上述計算原則，沖裁件的凸模和凹模的尺寸及公差分布狀況可得出以下計算公式</p

104、><p>　　落料 </p><p>　　沖孔 </p><p>　　式中 、—分別為落料凹模和凸模的基本尺寸；</p><p>　　、—分別為沖孔凸模和凹模的基本尺寸；</p><p>　　—落料件的最大極限尺寸；</p><p>　　—沖孔件的最小極限尺寸；&

105、lt;/p><p><b>　　—沖裁件的公差；</b></p><p>　　—磨損系數，其值在0.5～1之間，與沖裁件精度有關?？芍苯影礇_裁件的公差值查表或按沖裁件的公差等級選?。?lt;/p><p>　　當工件公差為IT10以上時，取x=1</p><p>　　當工件公差為IT13～IT11時，取x=0.75</p&g

106、t;<p>　　當工件公差為IT14以下時，取x=0.5</p><p>　　、—分別為凹模和凸模的制造偏差，凸模偏差去負向，凹模偏差取正向。一般可按零件公差的1/3～1/4來選取；對于簡單形狀，由于制造簡單，精度易保證，制造公差可按IT8～IT6級選取或查表。</p><p>　　對于采用分別加工的凸模和凹模，應保證下述關系：</p><p>　　也

107、就是說，新制造的模具應該保證。否則，模具的初始間隙已超過了允許的變動范圍～，影響模具的使用壽命。</p><p>　　結合所算模具查表得：</p><p>　　=0.126mm =0.180mm</p><p>　　=0.810-0.126=0.054mm</p><p>　　查表得凸模和凹模的制造偏差</p><

108、;p><b>　　沖孔部分：</b></p><p>　　=+0.020mm =-0.020mm</p><p>　　=0.020+0.020=0.040mm＜0.054mm</p><p>　　故能滿足分別加工時的要求。</p><p>　　查表得 x=0.5</p><p&g

109、t;<b>　　1) 沖φ6孔：</b></p><p><b>　　=mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　2) 沖φ7.2孔：</p><p><b>　　3.3.2 模架</b></p><p

110、>　　1、模架的作用及類型</p><p>　　在沖壓模具中，有上模板、下模板、導柱、導套、模柄等零件組成一體構成模架。模架的 作用是把沖模的工藝零件聯接起來，使之構成完整的沖模結構。</p><p>　　標準模架的 類型及適用范圍：</p><p><b>　　滑動導柱模架</b></p><p><b&g

111、t;　　后側導柱：</b></p><p>　　結構特點：導柱導套安裝在模板后側，有偏心載荷時容易歪斜，滑動不夠平穩(wěn)。但可從左、右前三個方向送料，操作方便。</p><p>　　適合范圍：常用于一般精度要求的小型工件沖模。</p><p><b>　　中間導柱模架</b></p><p>　　結構特點：導柱導

112、套安裝在模座對稱中心兩側、動作平穩(wěn)、導向精確。</p><p>　　適合范圍：適用于縱向送料的薄板料沖模、復合模和工步少的級進模及窄長形的沖裁件沖模及彎曲模。</p><p><b>　　對角導柱模架：</b></p><p>　　圖3-1 導柱導套的布置</p><p>　　a) 后角導柱 b) 中間導柱

113、 c) 對角導柱 d) 四個或六個導柱</p><p>　　結構特點：導柱導套對角分布，其導柱與導套滑動平穩(wěn)，可分兩方向送料，操作較方便</p><p>　　適合范圍：常適用于橫向送料的 級進模和縱向送料的落料模、復合模。</p><p><b>　　四導柱模架：</b></p><p>　　結構特點：導柱導套

114、安裝在模具的四角、沖壓時模架受力均勻平衡，導向精度較高。</p><p>　　適合范圍：適用于大型及精度較高的沖模。</p><p><b>　　滾動導向模架</b></p><p>　　結構特點：導柱、導套之間采用鋼球保持圈組合的 滾動摩擦機構，其精度高、壽命長</p><p>　　適合范圍：適用于高精度高速沖模。&l

115、t;/p><p><b>　　導板導向模架</b></p><p>　　模架主要利用導板對凸模進行導正。主要適用于精度較高的導板沖裁模。其導向精度高，工作平穩(wěn)可靠。</p><p>　　經過比較，選擇中間導柱模架最合適.</p><p>　　沖裁模外形尺寸包括模柄尺寸、閉合高度、模座俯視尺寸。每個尺寸的確定都與所選沖床的規(guī)格

116、有密切聯系，必須相互協調。</p><p>　　2、模具閉合高度 </p><p>　　所謂模具的閉合高度( H模)是指模具在最低工作位置時上、下模座之間的距離。它必須與沖床的閉合高度和裝模高度相適應。其關系式見表3-4。</p><p>　　表3-4 模具閉和高度與沖床閉和高度的關系</

117、p><p><b>　　3、模座尺寸</b></p><p>　　模具下模座尺寸的選擇決定于凹模的大小，而凹模外形尺寸又取決于沖裁工件的大小。但所確定的下模座尺寸必須小于沖床工作臺面尺寸，并留有足夠固定該棋具的余地。一般情況下，沖床工作臺每邊尺寸必須大于模具下模座尺寸50～70mm以上。</p><p>　　由前面工藝計算可得凹模L×B

118、=286×143mm，從而可確定凹模周界L×B = 315×200mm，根據以上選的模架規(guī)格和工藝部分計算，查閱沖壓手冊可確定模架規(guī)格：</p><p>　　上模座規(guī)格為L×B×H=315×280×45mm,下模座規(guī)格為L×B×H =315×280×55mm。</p><p>&l

119、t;b>　　4、模架的精度等級</b></p><p>　　模架的精度對模具精度的影響十分明顯。故在設計模具時，應根據制品精度要求，選擇相應的模架結構。</p><p>　　表3-5 模架精度要求參照表</p><p><b>　　查表可得：</b></p><p>　　上模板上平面對下模板下平面的平行

120、度公差等級取IT8；</p><p>　　導柱軸心線對下模板下平面的垂直度公差等級取IT6；</p><p>　　導套孔軸心線對上模板上平面的垂直度公差等級取IT5。</p><p>　　3.3.3 導柱導套的選擇</p><p>　　導柱、導套都是成對使用。后置兩導柱的直徑相同，而中間配置和對角配置的導柱，兩導柱的導向直徑一般不同，這樣避免

121、合模時上模誤裝方向而損壞凸凹模刃口。</p><p>　　對于一般的沖壓工作，采用滑動導柱、導套，導柱裝在下模座上，采用R7/h6配合；導套裝在上模座上，采用H7/r6配合。導柱、導套也可用環(huán)氧樹脂等材料粘接固定。</p><p>　　導柱與導套之間采用間隙配合．根據材料厚度不同如下幾種：</p><p>　　1、沖厚度為0.8以下的金屬板和1.55mm以下的非金屬

122、板板時，采用H6/h5配合。</p><p>　　2、沖厚度為0.8-4mm的金屬板和1.55以上的非金屬板時采用H7/h6配合。 </p><p>　　3、沖或拉深厚度為4—8mm的金屬板時，采用H7/f7配合。</p><p>　　4、沖厚度為8mm以上的金屬板時，采用H9/f9配合導柱的長度L應保證沖模