鉸鏈側(cè)板沖壓工藝和模具設(shè)計

濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計PAGE301前言1.1課題提出的背景模具是用來成型物品的工具，它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。它集合了機械，電子，化工，計算機等多門學(xué)科，是反映一個國家制造技術(shù)乃至科學(xué)技術(shù)的重要方面[1]。近年來，我國模具行業(yè)快速發(fā)展，專業(yè)模具廠數(shù)量增長較快，其能力也顯著提高。模具發(fā)展的主要方向是大型、精密、復(fù)雜、長壽命等中高檔模具。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。1.2小型五金件生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展進步，家具五金配件已實現(xiàn)機械化批量生產(chǎn)，五金配件對通用性、互換性、功能性、裝飾性有了更高的要求?；牡亩鄻踊?，結(jié)構(gòu)的改變和使用功能的增加，使家具五金在家具上的作用不再僅僅是裝飾和部分活動部件的連接，對其功能性要求越來越高，涉及的領(lǐng)域也越來越廣[2]。但是，設(shè)計正日益成為制約中國家具五金配件業(yè)發(fā)展的瓶頸。我國家具五金配件的設(shè)計水平、制造技術(shù)和管理水平還比較落后，與工業(yè)發(fā)達國家相比尚顯稚嫩。因此，必須通過高新技術(shù)提高家具五金配件產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)水平，配合先進的管理來加快發(fā)展，使我國的家具五金配件業(yè)更上一個新層次。1.3設(shè)計的目的及意義門鉸鏈側(cè)板是門鉸鏈的重要組成部分，用于連接鉸鏈體和門扇。其沖壓工藝多樣，制件典型。對它的工藝制定及模具設(shè)計是對我們的一個很好的鍛煉。通過此次設(shè)計力求達到以下目的：(1).掌握沖壓工藝的制訂過程，全面了解沖壓工藝制訂時應(yīng)考慮的因素和應(yīng)避免的問題；(2).重點掌握模具設(shè)計中工作部分的尺寸計算與強度校核，以及模具結(jié)構(gòu)的合理性分析；(3).通過對模具零件的設(shè)計，了解其加工過程，把握模具零件的制造精度；(4).學(xué)會使用各種工具表達自己的設(shè)計的思路和方案，如計算機或手工繪圖、以論文的方式表達自己的設(shè)計思路和方案等。

2工藝方案的確定沖壓工藝方案的確定，是根據(jù)一定的生產(chǎn)條件及沖壓件的技術(shù)要求，對該件所有工序作出合理的安排，找出一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的工藝方案[3]。確定沖壓工藝過程需要考慮的問題是多方面的，其主要內(nèi)容有：(1).對沖壓件進行工藝分析；(2).通過分析比較，確定最佳工藝方案；(3).確定模具結(jié)構(gòu)形式；(4).合理選擇沖壓設(shè)備。此次設(shè)計成品的生產(chǎn)模式：大批量生產(chǎn)，壓力設(shè)備型號不受限制。首先，對實物進行測繪，再根據(jù)測繪數(shù)據(jù)繪制零件圖。 a.俯視圖 b.側(cè)視圖c.主視圖圖2.1零件照片技術(shù)要求：詳見零件圖紙。圖2.2零件圖考慮到與其他零件的配合要求，零件的三個平面有一定的平面度要求，通過彎曲工序即可滿足，無需校平。另外，兩側(cè)面也有垂直度要求，以利于和鉸鏈座裝配。最后，對稱的孔之間有同軸度要求。綜上所述，零件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，尺寸精度要求一般，材料強度一般，厚度適中，加工工序不多，但可選擇順序組合多樣，因此應(yīng)仔細(xì)分析，以獲得最佳方案。在進行工藝方案分析之前，首先要考慮解決好工藝與模具設(shè)計中的幾個重要問題[4]：(1).工藝方案和模具結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能達到?jīng)_壓件要求的高精度；(2).彎曲模結(jié)構(gòu)應(yīng)能彎曲出零件所需外形；(3).沖孔翻孔模應(yīng)能一次完成成形；(4).模具主要工作工作部分的強度和耐磨性應(yīng)適應(yīng)沖壓材料強度的特點；(5).模具設(shè)計的功能性、實用性、經(jīng)濟性、壽命等方面的考慮。2.1對沖壓件工藝的分析該零件是門鉸鏈中的重要組成部分。原材料是常用的冷軋鋼板，厚度一般，沖壓性能良好。零件主要配合面為三個平面，主要配合部位為5個孔，因此這些部分決定了沖壓工藝的選擇。首先，為了制出外形，需對毛坯進行彎曲及翻邊，大致有兩種方案：(1).先彎曲，再翻邊；(2).一次完成彎曲與翻邊。這兩種方案，第二種生產(chǎn)效率高，一次成型，定位精度高。但是模具設(shè)計比第一種復(fù)雜。但考慮到實用性及經(jīng)濟性要求，使用第二套方案較好。其次，在沖5個孔及翻孔工藝的處理上，也有兩種方案：(1).先沖孔，再翻孔；(2).一次完成沖孔與翻孔。明顯地，使用復(fù)合模比兩套簡單模更好，而且相對來說，成本更低。2.2確定工藝方案2.2.1沖壓工序性質(zhì)和工序排布(1)落料(2)整修(3)彎曲(4)翻邊(5)沖孔(6)翻孔(7)壓印2.2.2方案選擇根據(jù)分析，壓印工序應(yīng)排在最后一步。所以，有如下幾種方案可供選擇：落料沖孔整修—彎曲翻邊—翻孔—壓印落料整修—彎曲翻邊—沖孔翻孔—壓印落料沖孔—彎曲—翻邊—翻孔—壓印對以上方案進行分析：方案(1)，生產(chǎn)效率高，工序很集中，但是主要問題是：由于沖出的孔離彎曲區(qū)域較近，且本零件彎曲角度大，所以可能會造成孔的變形，進而影響與鉸鏈座的配合。方案(2)，工序較集中，分配也較均勻，彎曲、沖孔時可用落料時形成的槽進行定位，因此定位精度不比方案(1)差，且彎曲在沖孔前完成，不會影響孔的精度。方案(3)，工序分散，需多出一套模具，定位精度不高。綜上，考慮到本零件設(shè)計的要求，應(yīng)選擇方案(2),這樣，既可以保證零件的加工精度，也可以適當(dāng)?shù)臏p少模具套數(shù)，而且制件的精度高,生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟性好。所以，最終確定的沖壓工藝方案如下：落料整修U型彎曲并翻邊沖孔并翻孔壓印其加工工序過程如下圖：圖2.3零件工序圖確定了工藝方案以后，就可以進行各道工序中模具材料選用，模具結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計與部件尺寸計算，沖壓設(shè)備的選用等步驟。

3落料整修復(fù)合模設(shè)計壓力機滑塊在一次行程中，模具的同一工序上完成二個或二個以上的沖壓工序，稱復(fù)合沖壓，該模具為復(fù)合模[5]。落料整修模一般應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)，集落料，整修工序于一體，適合沖裁某些邊緣粗糙度要求一般，無需二次精整的工件[6]。復(fù)合沖裁有如下特點：(1).生產(chǎn)效率極高(2).零件斷面粗糙度可達到0.2-0.8μm,其尺寸精度最高可達IT6-IT7。3.1毛坯尺寸計算在進行模具設(shè)計之前，要先對零件進行選材﹑尺寸估算，以便往后的模具設(shè)計與零件的加工。3.1.1選材本零件屬于日用五金件，對材料的要求主要有強度，硬度，表面光潔度等，綜合考慮生產(chǎn)成本及實際情況，冷軋鋼是較好的選擇。冷軋是在室溫條件下將鋼板進一步軋薄至為目標(biāo)厚度的鋼板。和熱軋鋼比較，冷軋鋼厚度更加精確，而且表面光滑、漂亮，同時還具有各種優(yōu)越的機械性能，可以直接用于加工成品[7]。另外考慮到生產(chǎn)自動化等因素，選用冷軋鋼帶較好。牌號為Q235的冷軋鋼屈服強度235MPa，其含碳﹑錳量適中，沖壓性能良好。表面鍍鋅后光潔度好，外觀美觀[8]。3.1.2毛坯展開計算根據(jù)零件圖1給定的尺寸，下面對零件的展開毛坯進行尺寸計算。造成本零件外形尺寸變化的主要工序是彎曲和翻邊，故此可根據(jù)彎曲和翻邊中計算毛坯尺寸的方法得到落料件的尺寸。圖3.1彎曲后零件圖根據(jù)《沖壓手冊》，當(dāng)90°角的彎曲件尺寸標(biāo)注在內(nèi)側(cè)時，毛坯尺寸可按下式近似計算： (3.1)=7+7.7-0.08=14.6mm另外，根據(jù)文獻[3]，在制件邊緣翻邊處時采用外緣翻邊工序，其應(yīng)力應(yīng)變情況類似于淺拉伸，尺寸計算也參照淺拉伸：首先，確定毛坯形狀種類，該制件A=18.5，B=32.5，r=2mm，則=0.06，=1.65，則為A1類毛坯。①直邊部分按彎曲變形計算，其展開長度： (3.2)=3.3+3-0.43(1+1)=5.44mm②圓角部分按四分之一圓筒件拉伸計算，展開的角部毛坯半徑R用下式計算： (3.3)=4.6mm所以，毛坯在長度方向上全長為L=2×(14.6+2.8+5.4+12.7)=71mm，在寬度方向上全長為H=41+5.4=46.4mm。3.1.3排樣落料件外形為T型，排樣方式主要有兩種。一種為直排排樣，另一種為直對排排樣。下面給出這兩種方法的排樣示意圖與材料利用率：①直排：排樣示意圖如下：圖3.2直排材料利用率： (3.4)=71.2%②直對排：排樣示意圖如下：圖3.3直對排材料利用率：=74.9%從排樣圖和材料利用率可以看出，方案②材料利用率較高，但是考慮到使用的是條料，運用自動開卷送料機構(gòu)，若直對排，則需使沖頭在水平面有位置移動，這對壓力機﹑模具均提出了較高要求，且成本會提高。故此，綜合考慮，決定使用方案①，這樣模具結(jié)構(gòu)簡單，方便生產(chǎn)。3.2模具結(jié)構(gòu)形式的確定在工藝方案分析和比較中已選用了模具種類，選用模具時一般有落料整修模，彎曲翻邊模，沖孔翻孔模，壓印模。在選擇合理的模具結(jié)構(gòu)形式,使它盡可能滿足以下要求：(1).能沖出符合要求的模具；(2).能提高生產(chǎn)率；(3).模具制造和修磨方便；(4).模具有足夠的壽命；(5).模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全。針對第一套落料整修模，下置的整修凹模有兩種形式，刮邊整修式和擠光整修式。刮邊整修是沿著工件的外形輪廓刮去一層金屬，其機理類似于車削或拉削的精加工。擠光整修是對沖裁件的斷面采用塑性變形的方法來實現(xiàn)零件精度的提高和斷面光潔度的提高[9]。這兩種整修方式不僅會對整修凹模的尺寸產(chǎn)生影響，整修出的制件斷面質(zhì)量也有一定區(qū)別。擠光整修件的斷面質(zhì)量低于刮邊整修件，但其對塑性較好的材料較為適用，對材料較硬，形狀較復(fù)雜的工件則加工效果不好。但擠光整修會對零件產(chǎn)生冷作硬化作用，使得制件斷面處得表面硬度高于刮邊整修的。而刮邊整修件尺寸穩(wěn)定，工件回彈小。結(jié)合本制件考慮，應(yīng)選擇刮邊整修。3.2.1凸凹模配置位置復(fù)合模根據(jù)凸凹模配置位置的不同，分倒裝式和順裝式兩種，落料凹模及整修凹模在下模的為倒裝式，反之為順裝式。大多數(shù)情況應(yīng)優(yōu)先考慮倒裝式復(fù)合模，這是因為倒裝式復(fù)合模的落料制件可以通過凹模，從壓力機工作臺中漏出。條料廢料卡在上模的落料凹模和沖孔凸模之間，通過卸料板即可卸下，條料得以繼續(xù)向前輸送。若采用順裝式，則沖下的落料件不能及時取出，若沖壓時間安排不合理，則會造成誤沖。所以，采用倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)效率高，可操作性好。3.3沖裁模具的具體設(shè)計3.3.1沖模的壓力中心為了保證壓力機和模具正常的工作，必須使沖模的壓力中心于壓力機滑塊中心線相重合。否則，在沖壓時會使沖模與壓力機滑塊歪斜，引起凸、凹模間不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞，甚至還會引起壓力機導(dǎo)軌磨損，影響壓力機精度。由于本落料件是均質(zhì)件，則幾何中心則是壓力中心。3.3.2凸凹模間隙凸、凹模間隙對沖裁剪質(zhì)量、沖裁力、模具壽命都有很大影響。因此，合理的模具間隙會使落料件的斷面質(zhì)量較好、所需沖裁力較小、模具壽命較高。因此，根據(jù)材料厚度和性質(zhì)，在文獻[2]中選得落料模的初始雙面間隙：Zmin=0.050mm,Zmax=0.070mm3.3.3凸、凹模工作部分尺寸和公差對于該復(fù)合模，首先確定落料凹凸模的尺寸。在決定模具刃口尺寸及其制造公差時，需考慮如下原則[10]：(1).落料制件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凹模尺寸決定。故設(shè)計落料模是，以凹模為基準(zhǔn)，間隙區(qū)在凸模上；設(shè)計沖孔模式，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上；(2).考慮到?jīng)_裁中凹，凸模的磨損，設(shè)計落料模時，凹模基本尺寸應(yīng)去工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸，；設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔的尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格零件。凸、凹模間隙則取最小合理間隙值。(3).考慮工件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具刃口的制造公差時，既要保證刃口制造公差要求，有要保證合理的間隙數(shù)值，一般沖模精度較工件精度高2-3級。a.尺寸計算：1).落料：按工件成形后精度為IT10級來計算尺寸，查文獻[4]標(biāo)準(zhǔn)偏差公差數(shù)值表得到各尺寸的極限偏差，則工件尺寸如圖所示：圖3.4落料件采用凸凹模分開加工方式，可用下式計算： (3.6) (3.7)其中，根據(jù)文獻[2]中表2-6中選擇=0.02mm，=0.03mm，=0.2,Zmax=0.14mm，Zmin=0.1mm。則凹模各邊尺寸：(40+0.2+0.12)=40.32mm，(38+0.2+0.12)=38.32mm，(25.5+0.2+0.12)=25.82mm，=(70+0.2+0.12)=70.32mm凸模各邊尺寸：(40+0.2)=40.2mm，(38+0.2)=38.2mm,(25.5+0.2)=25.7mm，(70+0.2)=70.2mm2)刮邊整修：a.確定整修余量查文獻[4]得，該材料整修的雙邊余量為最小0.10mm，最大0.15mm。b.精整修刃口尺寸的確定當(dāng)工件公差為負(fù)偏差是，整修的凸、凹模尺寸如下： (3.8) (3.9)則凹模各邊尺寸：(40-0.75×0.062)=39.95，(38-0.75×0.062)=37.95(25.5-0.75×0.062)=25.45(70-0.75×0.062)=69.95凸模各邊尺寸：(40-0.75×0.062-0.15)=39.80，(38-0.75×0.062-0.15)=37.80，(25.5-0.75×0.062-0.15)=25.3，(70-0.75×0.062-0.15)=69.803.3.4沖裁力的計算沖裁時，工件或廢料從凸模上取出的力叫卸料力。根據(jù)沖裁力的計算公式：(1).平刃口模具沖裁時的實際沖裁力： (3.10)=1.3×244×1×350=111.02(KN)(2).卸料力：=0.05×111.02=5.55(KN) (3.11)(3).推件力：=8×0.055×111.02=48.84(KN) (3.12)(4).采用彈性卸料裝置和下出料方式的總沖裁力為： (3.13)=111.02+5.55+48.84=165.41(KN)3.3.5壓力機的選用及模具的閉合高度在小型或中小型工件生產(chǎn)中，常選用開式機械壓力機。這種壓力機有一定的精度和剛度，操作方便，價格低廉[11]。適用于分離及深度淺的成形。在選定了壓力機類型后，再根據(jù)沖裁力的大小，沖壓件尺寸和模具尺寸來確定設(shè)備的規(guī)格。(1).各種工序所需壓力F總由上3.3.4的計算可知：F=154.41(kN)；所選壓力機的工稱壓力應(yīng)是所需壓力的1.3倍以上。1.3×165.41=215.03(KN)故此，選用上海二鍛生產(chǎn)的JH21-25型壓力機，其滑塊行程長度80mm。(2).閉合高度h模沖模的閉合高度h模是指模具在最低的工作位置時，下模座的底面至上模座的頂面的距離。在設(shè)計模具時，它應(yīng)與壓力機的閉合高度相協(xié)調(diào)。由上述所選壓力機可知，裝模高度最大值250mm，則設(shè)計的沖模的閉合高度應(yīng)小于壓力機的最大裝模高度:hmin+10mm<h模<hmax-5mm，即210mm＜h模＜245mm由于考慮到希望以縮短的連桿工作,和以后因模具的修磨而使模具閉合高度減小,一般模具設(shè)計都近于機床的最大裝模高度。h模應(yīng)取上限值，最好取在： h模≥=200+16.7=217mm (3.14)故擬定模具的閉合高度為220mm3.3.6凹模設(shè)計(1).凹模的孔口形式的確定根據(jù)文獻[4]，下圖中所示的凹模孔口形式較為合適，圖3.5凹模孔口形式(2).凹模外形尺寸查文獻[4]表2-39得出，凹模高度h=22mm，壁厚c=30mm。α=15′，β=2°。(3).凹模強度校核凹模強度校和主要是檢查其高度h。因為凹模下面的下模座或墊板上的洞口較凹模洞口大，使凹模工作時受彎曲，若凹模高度不夠，則易損壞。以下按近似公式進行強度校核： =344.07≤=294~490MPa (3.15)故此，凹模強度符合要求。3.3.7凸模設(shè)計(1).凸模形式本套模具凸模是軸對稱件，不是簡單回轉(zhuǎn)體。其固定部分設(shè)計成圓柱狀方便安裝。(2).凸模長度凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的要求確定的，初步確定凸模長度為90mm。(3).凸模強度校核對于非圓形的凸模，=111.02 (3.16)本制件面積為3253.5mm，故符合要求。3.3.8推件裝置設(shè)計在倒裝式復(fù)合模中，沖裁后工件嵌在上模部分的落料凹模內(nèi)，需有鋼性或彈性的推件裝置推出。剛性推件裝置可靠，但不能起到壓件作用，故在沖載時，采用彈性推件裝置對工件起壓平作用。(1).壓料裝置，頂料裝置由于本模具的設(shè)計的特點，在設(shè)計上推件板時，也起到壓料和頂料、卸料作用。(2).彈性推件裝置的尺寸計算彈性推件裝置中的彈性元件常用的有兩種：一種是彈簧；另一種是聚氨酯橡膠。后者允許承受的負(fù)載較大，占據(jù)的空間較小，安裝調(diào)整比較方便靈活，而且成本低，壓力均勻，是中小型冷沖模彈性卸料，頂件及壓邊的常用彈性元件。它與推件板的接觸面積大，而受力平穩(wěn)、均勻。所以此套模具選后者進行設(shè)計。橡膠的高度按下式計算:=47.1mm (3.17)式中：H—橡膠高度，單位為㎜；L—工作行程，或橡膠在工作時的壓縮量，單位為㎜；—橡膠預(yù)壓縮量；—工作行程末的橡膠壓縮量。對于普通橡膠，可取=10%~15%,≤45%。對于聚氨酯橡膠,=5%~10%，=10%~35%。硬度越高，和都應(yīng)減小。則橡膠的原長為：47.1÷(1-25%)=62.7㎜。由下式復(fù)核：H=(0.5～1.5)D=(0.5～1.5)×340=170～510㎜如H過小，可適當(dāng)放大。H過大，可將橡膠分成數(shù)塊，以免失穩(wěn)彎曲。3.3.9卸料裝置設(shè)計在凸模完成沖裁后，條料廢料會卡在凸模上隨之上行。為使條料可以繼續(xù)輸送，則需有卸料裝置將廢料從凸模上卸下。根據(jù)條料厚度和制件形狀，選擇固定卸料板作為卸料裝置。查文獻[4]，卸料板與落料凹模的距離為6mm，擋料銷高度為3mm，凸模與擋料板的單面間隙為0.3mm。3.3.10導(dǎo)向裝置設(shè)計由于工件精度要求較高，材料厚度較薄，模具間隙較小，故采用中間導(dǎo)柱模架。有關(guān)尺寸在查閱文獻[4]后確定。3.3.11定位裝置設(shè)計定位裝置的作用是限定送進沖模的毛坯有正確的位置，以保證制出正確的工件。(1).擋料銷由于前面選擇了固定卸料板，在此選擇圓柱頭式擋料銷。此種擋料銷工作部分和固定部分直徑相差很大，不至于削弱模具強度，并且制造簡單，使用方便。(2).定位銷a.定位形式定位銷一般用于單個毛坯的定位，這種定位可以采用輪廓定位，也可以采用內(nèi)孔定位，本次沖壓件屬于小型沖壓件,以外輪廓定位，故采用定位銷。b.定位裝置設(shè)計根據(jù)“六點定位原理”，為減少“過定位”現(xiàn)象的發(fā)生，定位裝置在制造時可以和模具零件配作。3.4落料整修模示意圖最終設(shè)計完成的落料整修復(fù)合模示意圖如下，詳細(xì)尺寸及公差請參看圖紙：1-下模座2-小導(dǎo)柱3-定位螺釘4-定位銷5-落料凹模6-凸模7-小導(dǎo)套8-上模板9-防松螺釘10-聚酯橡膠11-凸模固定板12-模柄13-墊板14-擠光凹模15-卸料板16-大導(dǎo)柱17-下模板圖3.6落料整修模

4彎曲翻邊模設(shè)計彎曲是將板料﹑棒料﹑管料或型材等彎成一定形狀和角度零件的成形方法。在此套模具中，主要對彎曲翻邊凸凹模進行設(shè)計。對于一些模具標(biāo)準(zhǔn)件，繼續(xù)使用上套模具中的型號，這樣，既節(jié)省時間，也可以減小工作量。4.1彎曲件的工藝性為了提高生產(chǎn)率，希望本零件可以一次完成兩個角90°彎曲。故此，要對一些重要參數(shù)進行計算及校核，以確保一次彎曲可以完成。4.1.1最小彎曲半徑由于彎曲線與軋制方向垂直，查閱文獻[3]得，Q235的最小彎曲半徑為0.8t，而本零件的厚度為1mm，彎曲半徑為1.5mm，故此符合要求。4.1.2彎曲件直邊高度當(dāng)彎曲90°角時，為保證工件的彎曲質(zhì)量，必須滿足彎曲件的直邊高度為：本制件直邊高度為h1=14mm，h2=6.9mm，所以符合要求。4.2彎曲力的計算為了選擇壓力機和設(shè)計模具，必須計算彎曲力。彎曲力的大小不僅與毛坯尺寸，材料機械性能，凹模支點之間的距離，彎曲半徑以及模具間隙有關(guān)，也與彎曲方式有很大關(guān)系[12]。本制件屬于U型彎曲件，所以：4.2.1自由彎曲力 (4.1)=3130.4(N)4.2.2校正彎曲力由于本制件對彎曲件有一定的形位公差要求，所以采用凹模對制件進行校正，校正彎曲力為： (4.2)=88350(N)4.2.3彎曲時壓力機壓力的確定對于校正彎曲，由于校正力是發(fā)生在下死點位置，校正力與自由彎曲力并非重疊關(guān)系，而且校正力比自由彎曲力大很多，F(xiàn)自值可以忽略不計，因此只按校正力選擇設(shè)備即可。[13]=88.35(KN)所以，選用JH21-10型壓力機。4.3彎曲凸凹模的間隙彎曲U型件時，其凸凹模間隙c的大小，對彎曲件質(zhì)量有直接影響，過大的間隙會引起彈復(fù)角的增加，過小時，會引起工件材料厚度的變薄，降低了模具的使用壽命。因此必須確定合理的凸凹模間隙值，一般可按下式計算： (4.3)=1+0.05+0.1=1.15mm式中c-彎曲凸凹模單邊間隙t-材料厚度-材料厚度正偏差K-根據(jù)彎曲件高度h和彎曲線長度b而決定的系數(shù)4.4彎曲模工作部分尺寸的計算4.4.1凸凹模寬度的計算根據(jù)零件圖的尺寸標(biāo)注，凸、凹模寬度可按下式計算： (4.4)=13.93按凹模尺寸配做，保證雙面間隙為2c。4.4.2凸凹模的圓角半徑和彎曲凹模深度的確定(1)凸模圓角半徑彎曲件內(nèi)側(cè)彎曲半徑為r，則應(yīng)取r凹=r=1.5mm(2)凹模圓角半徑與凹模深度凹模圓角半徑一般不少于3mm，以免彎曲材料表面出現(xiàn)劃痕。凹模深度要適當(dāng)，若過小，毛坯兩邊自由部分太多，彎曲件彈復(fù)大，不平直，若過大，凹模增大，消耗模具鋼材多，且需壓力機有較大的工作行程。查文獻[4]表3-20，得凹模圓角半徑r凹和凹模深度l為：l=7mm，r凹=3mm4.5彎曲模的結(jié)構(gòu)設(shè)計在已擬定彎曲件的工藝方案的基礎(chǔ)上設(shè)計彎曲模的結(jié)構(gòu)，為保證達到工件要求，在進行彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須遵循以下原則[13]：a.坯料放置在模具上應(yīng)保證可靠定位；b.在壓彎過程中，應(yīng)防止毛坯滑動；c.為了減小彈復(fù)，在沖程結(jié)束時應(yīng)使工件得到校正；d.彎曲模的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮到制造與維修中減小彈復(fù)的可能；e.毛坯放入到模具上和壓彎后從模具中取出要方便。考慮到此模具中還要復(fù)合翻邊工序，因此壓彎時壓料板將毛坯壓住，彎曲后將工件頂起。4.6翻邊模具的設(shè)計外緣翻邊時的應(yīng)力應(yīng)變情況均淺拉深，故根據(jù)淺拉深來進行模具設(shè)計。4.6.1翻邊模的凸凹模間隙確定因為此翻邊工序與彎曲工序復(fù)合，所以不使用壓邊圈，=1.05mm式中c-翻邊模的單邊間隙tmax-材料厚度的最大極限尺寸4.6.2翻邊模工作部分尺寸的確定根據(jù)《沖壓手冊》，翻邊模工作部分尺寸可由下式算出： (4.5) (4.6)則凹模各邊尺寸：(60-0.0465)=59.95mm，(40-0.0465)=39.95mm，(5-0.027)=4.97mm，(25.5-0.0465)=25.45，(14.5-0.0465)=14.45mm凸模各邊尺寸：(60-0.0465-2.1)=57.85，(40-0.0465-2.1)=37.85，(5-0.027-2.1)=2.87，(25.5-0.0465-2.1)=23.35，(14.5-0.0465-2.1)=12.05。.4.6.3翻邊凹模和凸模的圓角半徑查文獻[4]表4-78，翻邊凹模的圓角半徑r凹為2mm，凸模圓角半徑應(yīng)與工件標(biāo)注圓角半徑一致。4.7定位，導(dǎo)向和橡皮零件(1)定位釘由于在此模具上加工的是單件毛坯，因此選用固定式定位釘。其優(yōu)點已在上章中闡述。(2)導(dǎo)柱和導(dǎo)套根據(jù)本工序性質(zhì)，制件精度以及模具壽命的要求，選用導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合精度為H7/h6，此為間隙配合，要求配合表面堅硬和耐磨，且有一定的強韌性，表面要經(jīng)過滲碳淬火處理。(3)聚酯橡膠橡膠的選擇同上套彎曲整修模。4.8彎曲翻邊模示意圖最終設(shè)計完成的落料整修復(fù)合模示意圖如下，詳細(xì)尺寸及公差請參看圖紙：1-下模座2-小導(dǎo)柱3-凹模4-卸料板5-聚氨酯彈性體6-凸模固定板7-墊板8-小導(dǎo)套9-上模座10-卸料螺釘11-模柄12-防轉(zhuǎn)銷13-緊定螺釘14-圓柱銷15-大導(dǎo)柱16-大導(dǎo)套17-凸模18-頂件塊19-頂桿圖4.1彎曲翻邊模

5沖孔翻孔模設(shè)計翻孔，也被稱作圓孔翻邊，操作時，把板材內(nèi)孔邊緣向凹模彎曲的同時，通過將內(nèi)孔沿圓周方向擴大而形成側(cè)壁。在一般情況下，翻孔前都需要在毛坯上預(yù)沖定位孔，再進行翻孔。這樣，就會使工序增多，生產(chǎn)效率降低。考慮到本制件材料厚度適中，需沖的孔尺寸和翻孔尺寸相差不大，工件形狀較為簡單且對翻孔后孔邊緣的粗糙度要求不高，因此考慮將沖孔和翻孔兩工序合二為一。5.1沖孔翻孔模的總設(shè)計觀察零件圖，此工步需沖制5個孔，包括3個圓孔和2個腰孔。除在制件軸對稱線上的孔外，其余2個圓孔和2個腰孔兩兩對稱。因此，沖裁時只要布置沖頭位置適當(dāng)，不會發(fā)生偏斜的情況。需要同時完成沖孔和翻孔的沖頭與只用來沖孔的沖頭在結(jié)構(gòu)上需要有些區(qū)別。初步設(shè)計該種沖頭分為兩段，第一段用來沖預(yù)制孔，第二段用來翻孔?？紤]到凹模結(jié)構(gòu)，第一段沖頭不再采用傳統(tǒng)的平頭沖，改為使用斜面的沖頭。一般使用多面體，夾角一般為60°，這種沖頭可以一次沖孔翻孔并且沒有廢料粘模[14]。5.2翻孔的工藝計算5.2.1毛坯尺寸計算因為已知翻孔高度和最終孔徑，所以可用以下式子計算預(yù)制孔直徑：(1)圓孔 (5.1)=3.94mm另外一預(yù)制孔直徑為1.88mm。(2)腰孔由于該孔由兩段弧線和兩段直線構(gòu)成，兩弧線段屬伸長類翻邊，兩直線段屬彎曲，因此需分別計算預(yù)制孔每段的長度：單個弧線段： (5.2)=1.88mm單個直線段：由于被視為簡單彎曲，則預(yù)制孔此部分長度即為4mm5.2.2翻邊力計算當(dāng)采用圓柱形平底凸模時，翻邊力可由下式計算： (5.3)=3701.3(N)另一孔翻邊力為2532.47N，單個腰孔翻邊力為2531.5N所以，同時翻5個孔的翻孔力為：=14998.07(N)5.2.3翻邊凸模凹模之間間隙為避免翻孔件側(cè)壁成為曲面，翻孔凸模和凹模之間的單邊間隙要控制在(0.75~0.85)t，使直壁稍微變薄，以保證加工質(zhì)量。故此，在此取c1=0.8mm。

5.2.4翻邊凸模形式由于最終翻孔后側(cè)壁為斜坡狀，故此不能使用直壁翻孔凸模。根據(jù)零件圖，將凸模第二段設(shè)計成傾斜角為60°的圓臺體，這樣可有效減小翻邊力，也更容易加工。5.3沖孔的工藝計算5.3.1凸模凹模工作尺寸的計算(1)沖裁初始雙面間隙查表2-24可得，Zmin=0.050mm，Zmax=0.070mm。(2)凸模凹模刃口尺寸計算以預(yù)制孔徑為3.94mm的孔為例，計算凸模凹模尺寸： (5.4) (5.5)則凸模刃口尺寸:(3.94+0.12)=4.06mm凹模刃口尺寸：(3.94+0.12+0.05)=4.11mm另外一種沖圓孔凸模凹模尺寸：2.00mm2.05mm沖腰孔凸模凹模尺寸：2.00mm4.12mm2.05mm4.17mm5.3.2沖裁力的計算由于此處不采用平刃沖頭而選用四面體沖頭，故此沖裁力按平刃沖頭計算后應(yīng)按比例縮?。?29778(N)5.4壓力機選擇比較翻孔力和沖孔力，需根據(jù)沖孔力選擇壓力機，最終選定JH21-10型壓力機。5.5定位，導(dǎo)向和橡皮零件(1)定位塊由于此毛坯在第一步落料是已沖出一矩形缺口，故此工步中使用它作為工件的定位部分。所以需在凹模上加工出與其配合的定位塊。(2)導(dǎo)柱和導(dǎo)套選擇對角式模架，通過查表得出導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸數(shù)據(jù)。5.6沖孔翻孔模具示意圖最終設(shè)計成形的沖孔翻孔模示意圖如下：1-下模座2-小導(dǎo)柱3-凹模4-卸料板5-長凸模6-聚酯彈性體7-小導(dǎo)套8-上模座9-排氣槽10-卸料螺釘11-模柄12-防轉(zhuǎn)銷13-緊定螺釘14-圓柱銷15-大導(dǎo)套16-大導(dǎo)柱17-短凸模18-定位銷釘19-材料圖5.1沖孔翻孔模

6壓印模設(shè)計壓印是使材料厚度發(fā)生變化，并使材料充滿模腔，在零件表面形成起伏花紋或字樣的工序，屬體積變形。對于本制件，壓印的目的是制成起伏花紋，以增加部分區(qū)域的表面粗糙度，已使其與其他零件配合時摩擦力增大。6.1壓印力計算在壓印過程中金屬位移雖然不大，但為了得到清晰的花紋則需要相當(dāng)大的單位壓力。壓印力據(jù)以下經(jīng)驗公式計算： (6.1)=800×72.5=58000(N)6.2壓印模具設(shè)計6.2.1壓印凸模凹模設(shè)計(1).凸模由于壓印形狀為中間有一孔的正方形，故此凸模工作部分也為此形狀。(2).凹模凹模作用主要是支承、定位工件以及形成花紋，所以凹模上要加工定位塊，并且要制出花紋。6.2.2壓印模其他部分的設(shè)計(1).導(dǎo)向零件在此選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套可按其尺寸選擇。(2).聚酯橡膠橡膠零件選擇同上套模具。6.3壓印模示意圖最終設(shè)計出的壓印模如圖所示：1-下模座2-小導(dǎo)柱3-凹模4-卸料板5-聚酯橡膠6-導(dǎo)套7-上模座8-排氣槽9-卸料螺釘10-模柄11-防轉(zhuǎn)銷12-緊定螺釘13-圓柱銷14-大導(dǎo)套15-大導(dǎo)柱16-凸模17-定位螺釘18-工件圖6.1壓印模

7自動送料設(shè)備在通用壓力機上采用自動送料裝置進行自動或半自動生產(chǎn)，一般可是生產(chǎn)效率提高2~3倍。所以，沖壓加工過程實行自動化是提高生產(chǎn)效率和保證安全生產(chǎn)的根本途徑。沖壓機械自動化的內(nèi)容包括貯（供）料、送料﹑取料（件）﹑制件的傳輸和廢料的處理等環(huán)節(jié)[15]。7.1貯料裝置貯料裝置的作用主要是為送料裝置做準(zhǔn)備工作。根據(jù)此次生產(chǎn)所用的原材料類型，應(yīng)該選用卷料的貯料裝置。卷料架是一種既能支承卷料，又能折卷的結(jié)構(gòu)，是最簡單的貯料裝置。卷料架的結(jié)構(gòu)主要有一垂直豎直的十子柄，其中伸出一根水平支承干，卷料被支承在水平支承桿上并可隨十子柄一起轉(zhuǎn)動。十子柄和卷料由支架支撐。7.2送料裝置送料裝置是沖壓自動化的主要組成部分。在此次生產(chǎn)中，選用輥式送料裝置，其應(yīng)用非常廣泛，特點是結(jié)構(gòu)鋼簡單，通用性好，偏于調(diào)整，容易制造。該裝置通過周期轉(zhuǎn)動的一對或兩對輥子與坯料產(chǎn)生魔草里，用以克服送料阻力，實現(xiàn)坯料的周期性自動送進。7.3取料裝置取料裝置亦稱取件裝置、初見裝置、出料裝置等，其作用是把沖壓下的制件或廢料及時送出。送料裝潢ihe取料裝置配套使用，可大大減輕操作者勞動強度，防止工傷事故。本次生產(chǎn)中選用氣動取料裝置，其利用壓縮空氣將已從模具中頂出的制件吹離模具。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，適用于小型沖壓件，但制件被吹出的方位不能控制。

8結(jié)論門鉸鏈?zhǔn)浅Ｓ玫奈褰鸺瑢儆谛⌒蜎_壓件。其生產(chǎn)過程運用了沖孔、落料、彎曲、翻邊等多種沖壓工藝。產(chǎn)品較為典型，是學(xué)習(xí)研究沖壓工藝的典型件。在此次設(shè)計中，通過認(rèn)真研究與實踐，我掌握了以下知識：(1)沖壓工藝是沖壓件制造的核心部分。通過仔細(xì)觀察，測繪零件，制定合理的沖壓工藝對于生產(chǎn)合格的沖壓件非常重要。而且，在實際生產(chǎn)中，不僅要合理安排工藝，更要考慮生產(chǎn)的經(jīng)濟性和實用性。這樣才能生產(chǎn)出有競爭力的產(chǎn)品。(2)模具設(shè)計是一種精密設(shè)計，模具的精度直接放映在產(chǎn)品上，而且它的壽命影響著產(chǎn)品的價格。因此，對于模具設(shè)計要綜合考慮。(3)經(jīng)過對落料、沖孔、彎曲、翻邊等模具的設(shè)計，我認(rèn)為在選用和設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)各種模具的結(jié)構(gòu)形式，權(quán)衡利弊，綜合加以考慮。絕不能生搬硬套。應(yīng)充分根據(jù)每個生產(chǎn)企業(yè)的實際生產(chǎn)規(guī)模、沖壓設(shè)備狀況和模具加工能力的情況，靈活處理。另外，對于應(yīng)用已成熟的模具設(shè)計和創(chuàng)新的關(guān)系也要在綜合評估后再做決定。(4)在整個設(shè)計中，除沖壓工藝方案的制定以外，我認(rèn)為比較難和重要的是裝配圖中設(shè)計原則問題和零件圖中的加工問題。前者直接關(guān)系到所設(shè)計的模具是否能正常工作，完成指定的動作；后者主要體現(xiàn)在零件圖的標(biāo)注上，零件圖上的每一個標(biāo)注都有它自己的含義，而且作為一個裝配圖中的一部分，它還應(yīng)于其它零件配合加工。

參考文獻[1]薛啟翔.沖壓模具設(shè)計制造難點與竅門[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.3:20-25[2]肖景榮,姜奎華.沖壓工藝學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.1:35-36[3]夏巨諶,李志剛.中國模具設(shè)計大典：第3卷沖壓模具設(shè)計[M],第2版.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2003.4:212-213[4]《沖模設(shè)計手冊》編寫組.沖模設(shè)計手冊[M],第2版.北京:機械工業(yè)出版社,1999.6:140-145[5]韓進宏.互換性與技術(shù)測量[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.6:23-25[6]H.瑞斯,朱元吉.模具工程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.1:198[7]王鵬駒,成虹.沖壓模具設(shè)計師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.9:216[8]李奇,朱江峰.模具設(shè)計與制造[M].北京:人民郵電出版社,2008.11:298[9]吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M],第3版.北京:高等教育出版社,2006.5:109[10]于愛兵.材料成型技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.4:205[11]呂琳,鄧明,李梁.沖裁和整修復(fù)合的精密輪廓件的加工[J].機械設(shè)計與制造,1991,01:121-123[12]李學(xué)勤，吳忠清．冷沖壓模具的失效分析[J]．材料與設(shè)備，2007,28(4):43-44[13]M.Naderi,M.Ketabchi,M.Abbasi,andW.BleckAnalysisofMicrostrutureandMechanicalPropertiesofDifferentHotStamped.[J].SteelResearch,2010,03(3):24-25[14]RyuichiroEbara.Fatiguecrackinitiationandpropagationbehaviorofforgingdiesteels[J].InternationalJournalofFatigue,2010,32(5):16-18[15]K.Sevenler,P.S.Raghupathi,T.Altan.Forming-sequencedesignformultistagecoldforging[J].JournalofMechanicalWorkingTechnology,1987.3(1):121-135目錄TOC\o"1-2"\h\u1總論 11.1項目簡介 11.2編制依據(jù) 21.3編制原則 31.4編制內(nèi)容 41.5主要研究結(jié)論 42項目背景和建設(shè)的必要性 62.1項目背景 62.2項目運作模式 102.3建設(shè)的必要性 113需求分析 163.1需求分析 163.2擬建規(guī)模 174項目規(guī)劃及建設(shè)規(guī)模 184.1項目規(guī)劃 185項目選址及建設(shè)條件 215.1項目所在位置現(xiàn)狀 215.2建設(shè)條件 216建筑工程 256.1設(shè)計依據(jù) 256.2建筑方案 266.3結(jié)構(gòu)設(shè)計 276.4交通系統(tǒng) 286.5無障礙設(shè)計 297公用工程 307.1給排水 307.2供配電 317.3空調(diào)及通風(fēng) 357.4安防工程 357.5電信工程 367.6景觀設(shè)計 377.7燃?xì)庠O(shè)計 378節(jié)能 398.1設(shè)計原則 398.2消耗資源 398.3節(jié)能措施 399環(huán)境保護 429.1環(huán)境保護法規(guī) 429.2項目建設(shè)期的污染源分析 439.3項目建成后的污染源分析及環(huán)境措施 449.4環(huán)境影響綜合評價 4510勞動安全 4610.1設(shè)計主要依據(jù) 4610.2主要危害因素及措施 4611項目建設(shè)組織與管理 4812投資估算和資金籌措 4912.1估算范圍及依據(jù) 4912.2投資構(gòu)成分析 4912.3工程費用 4912.4工程建設(shè)其他費 4912.5預(yù)備費 4912.6建設(shè)投資 4912.7建設(shè)期利息 50HYPERLINK"file:///H:\\準(zhǔn)備修改傳百度文檔\\zcj2017.10.3