閥門葉片軸架落料及成形模具設計

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1、閥門葉片軸架落料及成形模具設計閥門葉片軸架落料及成形模具設計摘要隨著全球經濟一體化的深入，模具工業在國民經濟中所發揮的作用越來越明顯。模具設計水 平的高低直接影響產品的質量及生產效率。沖裁是最基本的沖壓工序。本設計重點是在分析沖裁變形過程及沖裁件質量影響因素的基礎上，介紹沖裁工藝計算、工藝方案制定和沖裁模設計。涉及沖裁變形過程分析、沖裁件質量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、排樣設計、沖裁力與壓力中心計算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結構、零部件設計及模具標準應用、沖裁模設計方法與步驟等。 由于模具設計是一種經驗性較強的設計，經過長期發展積累了大量豐富的沖壓工藝技術資料，

2、在設計模具時必然要借鑒這些經驗數據，含括了彎曲模、成形模中常用的工藝數，據以及模具材料的選取和壓力機基本參數等等。本次設計不僅讓我熟悉了課本所學的知識，而且讓我做到把所學的知識運用到實踐當中，更讓我了解了模具設計的全過程和加工實踐的各種要點。使我在書本和實踐當中有一個質的飛躍。關鍵詞： 單工序模 冷沖壓 板料 彎曲成形The valve blade shaft frame blanking and forming die designAbstractWith the deepening of global economic integration, more and functions of

3、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 blanking and punching the ba

4、sic 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 method of design, layout, blank

5、ing 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-term development has accumulated a

6、 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 textbook knowledge, and let me do th

7、e 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不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印- II -目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 課題研究的意義11.

8、3 沖壓模具行業發展現狀及技術趨勢21.3.1 國內外研究現狀21.3.2 未來沖壓模具制造技術發展趨勢3第2章 零件的測繪及展開計算52.1 零件的測量52.2 工件的展開計算52.2.1 展開計算的原理52.2.2 繪制展開圖62.3 本章小結6第3章 落料模具結構設計73.1 零件的功用與經濟性分析73.2 零件鈑金成形工藝性分析73.2.1 結構形狀與尺寸分析73.2.2 精度與表面粗糙度83.2.3 材料的選擇83.3 沖壓設備的選擇83.3.1 沖壓的計算83.4 壓力機的選擇93.5 模具結構設計103.5.1 模具結構類型的確定103.5.2 工件的導向定位方式的確定103.5

9、.3 卸料裝置的確定103.5.4 模座類型及模具組合形式的確定113.6 工作零件的設計123.6.1 凸模結構形式及尺寸的確定133.6.2 凹模結構形式及尺寸的確定143.7 支承固定零件的設計與選用143.7.1 凸模固定板和墊板143.7.2 模柄143.8 模具閉合高度的校核143.9 模具材料的選用要求和選擇原則153.9.1 冷沖模材料的選用要求153.9.2 材料的選擇原則153.9.3 沖裁模具的調試163.9.4 模具的檢測163.9.5 模具的工作原理與使用維護173.10 本章小結18第4章 成形模具結構設計194.1 成形工藝性分析194.1.1 分析零件的沖壓工藝

10、性并確定工藝方案194.1.2 成形件的工藝性194.1.3 彎曲成形的工藝分析204.1.4 最小相對彎曲半徑的確定204.1.5 彎曲成形形狀與尺寸的對稱性214.1.6 改進零件的結構設計214.2 成形工藝力的計算234.2.1 成形力近似彎曲力的計算公式234.2.2 壓力機噸位的確定234.3 成形模主要工作零件結構參數的確定244.3.1 成形凸模和凹模的圓角半徑244.3.2 凹模工作部分深度244.3.3 彎曲凹、凸模的間隙254.4 模具總體設計264.4.1 模具主要零部件的設計274.5 沖壓設備的選擇284.6 模具類型的選擇294.7 定位方式的選擇304.8 卸料

11、出件方式的選擇304.9 本章小結30結論31致謝32參考文獻33附錄34千萬不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。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 課題背景企業委托（橫向），與哈爾濱三寶泰空調設備股份公司聯合研制，其目的是為生產消防閥門配套使用。1.2 課題研究的意義工業發展水平的不斷提高，工業產品更新速度加快，對模具的要求越來越高，盡管改革開放以來，模具工業有了較大發展，但無論是數量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，目前滿足率只能達到70%左右。造成產需矛盾突出的原因，一是專業化、標準化

12、程度低，除少量標準件外購外，大部分工作量均需模具廠去完成。加工企業管理的體制上的約束，造成模具制造周期長，不能適應市場要求。二是設計和工藝技術落后，如模具CAD/CAM技術采用不普遍，加工設備數控化率低等，亦造成模具生產效率不高、周期長?？傊?，是拖了機電、輕工等行業發展的后腿。因此我們必須意識到，對模具設計的研究的目的和意義在于能夠跟好的認識模具工業在國民經濟中的地位的重要性。因為利用模具成型零件的方法，實質上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產方法，采用模具成型的工藝代替傳統的切削加工工藝，可以提高生產效率，保證零件質量，節約材料，降低生產成本，從而取得很高的經濟效益。利用模具生產零件的方

13、法已經成為工業上進行成批或大批生產的主要技術手段，它對保證制品質量，縮短試用周期，進而爭先占領市場，以及產品更新換代和新產品開發都具有決定性的意義。因此德國把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業視為“關鍵工業”，美國把模具稱為“美國工業的基石”，把模具工業視為“不可估量其力量的工業”，日本把模具說成是“促進社會富裕繁榮的動力”，把模具視為“整個工業發展的秘密”。因此，要使國民經濟各個部門獲得高速發展，加速實現社會主義四個現代化，就必須盡快將模具工業搞上去，使模具生產形成一個獨立的工業部門，從而充分發揮模具工業在國民經濟中的關鍵作用。1.3 沖壓模具行業發展現狀及技術趨勢1.3.1 國內外研

14、究現狀我國模具工業起步較晚，基礎薄弱，長期以來模具制造一直作為保證企業產品生產的手段被視為生產后方，因此發展緩慢。1984年，我國成立了中國模具工業協會，1987年模具首次被列入機電產品目錄，當時全國共有模具生產廠點約6000家，總產值約30億元。隨著我國改革開放的日益深化，市場經濟進程的加快，獨立于產品制造企業的模具及其標準件、配套件企業大量出現，模具產業得到快速發展，在市場競爭中，模具企業生產技術不斷提高和規模不斷擴大，模具行業得到很快發展。目前，我國模具產值已排名世界第三，2005年達到500億元。1988年1992年，由原國家經貿委下達計劃，由機械部和中國模具工業協會實施，在全國范圍內

15、組織了上百個模具企業和有關科研單位、大專院校，共同進行模具技術攻關，取得了豐碩成果。這些成果主要有：沖壓模具的設計制造技術、塑料模具的設計制造技術、鑄壓模具的設計制造技術、鍛造模具的設計制造技術、模具表面處理技術、模具材料、模具計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)技術、模具標準件、模具加工關鍵設備、模具壽命研究等方面。由于這些成果的取得及推廣應用，使我國模具技術前進了一大步?！捌呶濉焙笃诤汀鞍宋濉逼陂g，國家對模具工業加大了投入，分批分期改造了一批具有特色專長的專業模具廠和模具標準件廠，引進了一大批模具加工關鍵設備及精密塑料模、級進模、精沖模等設計制造技術，對提高我國模具生產技術水平起到了推動

16、作用。同時，許多大專院校開始設立模具專業，由前聯邦德國、日本援建及我國自己投資興辦的模具技術培訓中心也陸續建立，模具技術人員及技術工人的培養開始步入軌道。1989年3月，國務院頒布了關于當前產業政策要點的決定，在機械工業中，模具被列為技術改造序列的第一位，極大地促進了模具技術的發展。20世紀90年代以來，在國內汽車行業的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技術。國家科委“863”計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發了汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAM軟件系統，在模具和設計制造中實際應用，取得顯著效益。改革開放以來，隨著國民經濟的高速發展，市場對模具的需

17、求量不斷增長。近年來，模具工業一直以15%左右的增長速度快速發展，模具工業企業的所有制成分也發生了巨大變化，除了國有專業模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發展。浙江寧波和黃巖地區的“模具之鄉”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉鎮企業，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業現已有幾千家。近年許多模具企業加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維CAD，并陸續開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DY

18、NAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家

19、工程研究中心開發的冷沖模和精沖研究中心開發的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業擁有不少的用戶。雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展，但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。1.3.2 未來沖壓模具制造技術發展趨勢模具技術的發展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發展如下幾項：1.全面推廣CAD/CAM/CAE技術 模具CAD/CAM/CAE

20、技術是模具設計制造的發展方向。隨著微機軟件的發展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區、跨企業、跨院所地在整個行業中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。2.高速銑削加工 國外近年來發展的高速銑削加工，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、熱變形小等優點。高速銑削加工技術的發展，對汽車、家電行業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捷化、智能化、集成化方向發

21、展。3.模具掃描及數字化系統 高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據，用于模具制造業的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用，相信在“十一五”期間將發揮更大的作用。4.電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極

22、，這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。5.提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般為80%左右。6.優質材料及先進表面處理技術 選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來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揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是采用真空熱處理。模具表面處理應發展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。7.模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面

23、均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發展趨勢。8.模具自動加工系統的發展 這是我國長遠發展的目標。模具自動加工系統應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監測控制系統。第2章 零件的測繪及展開計算2.1 零件的測量通過對工件尺寸的測量，繪制出工件圖2-1。圖2-1 工件圖2.2 工件的展開計算2.2.1 展開計算的原理板料在彎曲過程中外層收到拉應力，內層收到壓應力，從拉到壓之間有一改不受壓力的過渡層中性層，中性層在玩去過程中的長度和彎曲前一樣，保持不變，所以中性層是計算彎

24、曲件展開長度的基準。中性層位置與變形度有關，當彎曲半徑較大，彎折角度較小時，變形程度較小，中性層位置靠近板料厚度的中心處，當折彎角度增大時，變形成都隨之增大，中性層位置逐漸向彎曲中收的內側移動，中性層到板料內側的距離用表示。根據工件結構確定折彎類型為R形彎折。R形彎折展開公式：K=(2Rtan/2)( 2R - t)/360式中R折彎外徑（外側半徑）外側角（180-折彎角度）圓周率（取3.14）t板厚2.2.2 繪制展開圖繪制出工件展開圖如2-2所示。圖2-2 展開圖2.3 本章小結通過利用千分尺和數字角度測量器測出工件必要的長度尺寸和角度尺寸，繪制出零件圖。用已經取得的已知數據，查找資料，計

25、算零件的展開長度，最終定義零件展開為R類工件，計算展開尺寸，并利用計算出的具體數值繪制出零件的展開圖。第3章 落料模具結構設計3.1 零件的功用與經濟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，該零件的產量屬于中批量，零件外形對稱，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 結構形狀與尺寸分析該制件形狀簡單，尺寸一般，厚度適中，由于形狀簡單，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程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質量檢驗組合、包裝的全過程

26、，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個零件，由于生產單位的生產條件、工藝裝備情況及生產的傳統習慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結構工藝性。圖 3-1 工件圖首先，我們必須清楚沖裁件的結構要素，其要素包括：沖裁件的內、外形轉角處應避免尖銳的轉角，應有適當的圓角。一般應有R 0.5t(t為板料厚度)的圓角，否則模具壽命將明顯降低。沖裁件上應盡量避免窄長的懸臂和凹槽。最好b 2t、l 3t。對于高碳鋼、合金鋼等硬質材料，允許值應增大30%50%；對于黃銅、純銅和鋁等軟材料，可減少20%25%。3.2.2

27、 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，模具結構較為簡單，加工方便。3.2.3 材料的選擇工件所用的材料為Q235，其力學性能如下：=304373Mpa,b=432461Mpa, s=235Mpa。延展性好，適合沖裁。綜上所述，該零件的形狀、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 沖壓設備的選擇3.3.1 沖壓的計算1.計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機，設計模具以及檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需求。一般可按下公式計算：式中： F-沖裁力（N）； L-沖裁周邊長度（m

28、m）；t-沖裁料厚(mm)；b- 抗剪強度（MPa）；2.落料力的計算：式中： F-沖孔力（N）；L-工件外輪廓周長（mm）；T-材料厚度（mm），t=1mm；-材料抗剪強度（MPa）。由查表，。根據零件圖可算兩個沖孔的輪廓長度L =245.42則3.卸料力的計算：F卸 = KX 式中： F卸 -卸料力（N）； F落 -落料力（N）KX -卸料系數，查沖壓模具簡明設計手冊表3-11，P57其值為0.030.04（薄料取大值，厚料取小值），取K=0.03。則：F卸 =KX F落=0.03137.3=4.12（KN）3.頂件力的計算：F頂 =nkT F沖 式中： F頂 -頂力（N）；K -頂件系數

29、，查沖壓模具簡明設計手冊表3-11其值為0.05；則：F頂 =nkT F沖 =0.05137.3=6.87(KN)沖裁時，壓力機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-F沖 =137.3KN，卸料力-F卸 =4.12KN，頂件力-F頂 =6.87KN，則：F總 = +=148.29KN3.4 壓力機的選擇壓力機的作用是為沖壓工藝提供沖壓動力。壓力機種類繁多，常用的壓力機一般分為機械壓力機、液壓機兩大類，生產中需選用合適的壓力機，其選用依據如下： 1. 根據沖壓件的生產批量選擇；2. 根據沖壓件的大小進行選擇；3. 考慮精度與剛度；4. 考

30、慮生產現場的實際可能；5. 考慮技術上的先進性。根據選用選擇和零件的基本特點，可選定開式曲柄壓力機。雖然開式壓力機的剛度較差，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量。但是，它卻具有操作空間三面敞開、操作方便、安裝機械化的附屬設備和成本低廉等優點。然后根據總的沖壓力選擇壓力機。其原則是：壓力機的公稱壓力大于所需的總壓力。計算得總沖壓力為148.29噸，因此可選用公稱壓力為400KN的壓力機。選擇壓力機型號為：J23-25。其基本參數見表3-1。工件只進行落料工序，由于工件基本對稱，所以壓力中心選擇在近似中心點的位置。表3-1壓力機數據型 號J23-25公稱壓

31、力/KN250滑塊行程/mm65公稱壓力行程/mm65最大傾斜角度35最大閉合高度/mm270閉合高度調節量/mm55墊板尺寸（厚度mm孔徑mm）50200模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）4060工作臺尺寸前后370左右5603.5 模具結構設計3.5.1 模具結構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 工件的導向定位方式的確定由上述分析及落料工序得：依靠導料銷進行導料，并依靠擋料銷進行精確定位。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

32、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： 根據實際生產需要，設計的時候用的非標準的模座，同時為了導向的精確，設計有導柱和導套，上、下模座采用后側導柱滑動導向模座： 上模座型號：； 下模座型號：； 導 柱：28175 導 套：2895423.6 工作零件的設計查表得間隙值：，刃口計算采用凸模與凹模配作法。1.凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸-第一類尺寸AAj=(Amax-x)2.凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸-第一類尺寸BBj=(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。查表得：工件精度IT10級以上

33、x=1工件精度IT1-IT13 x=0.75工件精度IT14 x=0.5因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按IT14級精度，x=0.5。在所有的尺寸中，屬于A類尺寸的有：、屬于B類尺寸的有：注：凸?；虬寄Ｄp后將會增大的尺寸第一類尺寸A。凸?；虬寄Ｄp后將會減小的尺寸第二類尺寸B。凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸第三類尺寸C。其中，x為磨損系數，公差等級按IT14，選擇x為0.5。具體計算如表3-3所示。表3-3工作零件刃口尺寸計算尺寸類型公稱尺寸公式計算后尺寸備注落料保證雙邊間隙為0.15-0.19。3.6.1 凸模結構形式及尺寸的確定落料凸模通過螺釘固定。凸模尺寸根據落料工作要求及其工作尺寸要

34、求確定。材料用Cr12，工作部分熱處理淬硬5660HRC。凸模具體尺寸如圖3-4所示：圖3-4 凸模3.6.2 凹模結構形式及尺寸的確定落料凹模外形根據工件的內形尺寸配作，該零件還起導正工件的作用，也通過臺肩固定。因沖件產量是中批，考慮凹模的磨損和保證沖件的質量，凹模刃口采用直刃壁結構，刃壁高度取5mm。凹模厚度為根據模具具體情況而定，凹模材料選用Cr12，工作部分熱處理淬硬6064HRC。凹模如圖3-5所示：圖3-5 凹模3.7 支承固定零件的設計與選用3.7.1 凸模固定板和墊板凸模固定板：160mm160mm20mm凸模墊板板：160mm160mm8mm3.7.2 模柄據沖已知情況，選擇

35、模柄的規格：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沖壓過程中落料力（F=148.29KN） 最大，壓力機的公稱壓力 P公 =250KN，P公 1.3F，且工作時壓力曲線位于壓力機滑塊的許用負荷曲線之下，因此滿足生產要求。模具最大安裝尺寸為294mm240mm，壓力機工作臺臺面尺寸為5

36、60mm370mm，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、疲勞磨擦等機械的作用。模具常常發生脆斷、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，應具有的性能。1. 應具有較高的變形抗力： 主要抗力指標包括淬火、回火抗壓強度、彎強度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標，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強度和抗彎強度才能保證模具具有較高的變形能力。2. 應具有較高的斷裂

37、抗主要抗力指標有材料的抗沖擊性能抗壓強度、抗彎強度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產生一個特性，也是作為防止斷裂的一個重要依據。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應依據載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細長凸?；蛴袘械哪＞?，都需要有較高的韌性。3. 應具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對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小硬的碳化物 相同硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應力條件下產生的疲勞破壞，如模具長期使用有刮痕凹槽等。4. 應具有較好的冷、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

38、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：為防模具開裂，要選用韌性好的材料；為防磨損，應選用合金元素高的材料；對于大型沖模應選用淬透性好的材料；為保持鋼材硬度能力，要選用耐回火性高的含鉻、鉬合金鋼；為防熱處理變形，對于形雜的零件應選用含碳量高、淬透性好的高合金材料。3.要根據制品批量大小，以最低的成本的選材原則選用；對于需沖壓數量較多模具，一般采用優質合金鋼，而數量少的則采用碳

39、素鋼，以降低成本。4要根據沖模零件的作用選擇；凸模凹模鋼材選用，對于數量不多或厚度不大的可采用有色金屬或黑色金屬，而對于支撐板、卸料零件、導向件應選用一般鋼材。5要根據沖模精密程度選用。在制造小型精密模具而又復雜時可選用優質合金鋼制作，而對于比較簡單形狀、精度有要求不高的模具應選用比較便宜的碳鋼或低合金鋼。3.9.3 沖裁模具的調試材料模具裝配以后，必須在生產條件下進行試沖。通過試沖可以發現模具設計和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠對模具進行適當的調整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。沖裁模具經試沖合格后，應在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、使用壓力機型號、制造日期等

40、。并涂油防銹后經檢驗合格入庫。在模具制造中，模具零件的檢驗與模具裝配試模后的驗收是模具加工過程中的重要工藝環節。模具零件加工及裝配質量好壞，對模具的使用壽命有著較大的影響。加強模具裝配后及模具零件加工各工序間質量檢驗，是確保模具質量的重要手段。因此，模具生產單位在生產過程中，要健全模具零件及模具裝配前后的檢驗制度。即根據本廠產品要求和工藝水平，編制切合實際的質量檢驗規程。實行以檢驗人員專職檢驗與生產工人自檢互檢相互結合的檢驗方法，嚴格按圖樣技術條件和有關工藝文件進行必要的檢查。在檢驗中，除了進行工序間的檢驗和裝配后的驗收外，還加強各工序實際操作的檢查，以督促執行工藝規定，防止廢品的產生。3.9

41、.4 模具的檢測模具的檢驗與驗收和設計、制造一樣是模具制造中不可分割的部分，在模具生產中起著積極的作用，是滿足現代模具制造業發展的需要。同時，在檢測技術對于模具制造質量的提高、延長模具的壽命和能生產出高效、優質制品零件，有著十分重要的意義。模具的檢測主要是檢查在設計、制造或裝配中出現的缺陷，并在交付客戶前做最后的驗證，保證模具的合格性和安全性并能生產出合格的產品。加強模具裝配后及模具零件加工各工序間質量檢驗，是確保模具質量的重要手段。因此，模具生產單位在生產過程中，要健全模具零件及模具裝配前后的檢驗與驗收制度。只有這樣才能保證模具的合格性和安全性并能生產出合格的產品。3.9.5 模具的工作原理

42、與使用維護1.模具的工作原理： 此模具采用倒裝復合形式，是倒裝復合模中最典型的結構。模具中，凸凹模裝在上模，它的外輪廓起落料凸模的作用，而內孔起拉深凹模的作用，故稱凸凹模。它通過螺釘墊板安裝在上模座上，落料凹模和拉深凸模則通過固定板裝在上模座部分。工作時，條料由固定擋料銷和導料卸料復合板定位，故凹模上不必加工出讓位孔，沖裁完畢后，即壓力機滑塊到達上死點，由于彈性回復，工件會卡在拉深凸模內，為了使沖壓生產順利進行，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： 模具是比較精密而且比較復雜的工藝裝配，制造成本高，使用周期長。為了保證正常生產，保證制造質量，提高模具耐用度

43、，延長模具使用壽命，必須合理使用與正確維護，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、開工前、使用中三個階段。 安裝使用前的檢查：使用前領取的新模具，必須是經過拭模并帶有合格試件的模具；對于使用過的模具，對應檢查模具的履歷卡片。對照工藝文件檢查所用模具及設備是否正常。模具外觀應清潔、無污物、凸凹模應無裂紋、壓傷的缺陷。開工前檢查：壓力機的卸料裝置是否暫時調整到最高位置。檢查壓力機和沖模的閉合高度是否相適應。沖模上的卸料裝置是否和壓力機能配套使用。沖模的上下模板和壓力機的滑塊底面，工作臺面是否擦拭干凈。裝好的模具應再檢查一下模具內外是否有異物、安裝是否牢固。使用過程中的檢查

44、：隨時注意毛坯有無異?，F象，如毛坯不能有硬折，厚度不能變化太大，嚴重氧化皮和翹曲等現象。一擔發生異常立即停止。模具在使用一段時間后，應隨時停車，檢查，清理臺面，并定時潤滑工作表面，潤滑應在停車的過程中進行，嚴禁在沖壓過程中進行。隨時檢查毛坯是否有重疊現象，是否擦拭干凈，是否涂以少量潤滑油。使用一段時間后，應停車檢查凸凹模刃口形狀狀況，若發現刃口不鋒利?？稍跈C上刃磨，如毛病較大時，應停機修正。4.沖模使用過程中的潤滑合理選擇潤滑劑對機進行潤滑：沖裁模： 常采用涂刷潤滑，一般采用20號或30號機油，主要涂刷在坯料表面，也可間隔一定時間涂刷凸凹模工作表面上或導向機構表面上。拉伸模： 采用各種配方潤滑

45、，潤滑劑應均勻涂抹在凹模端面和口部員角度，拉伸原料時，與凹模接觸的毛皮表面也應涂抹潤滑劑，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： 選用的壓力機必須有足夠的剛性，強度和精度。沖模安裝前，需將壓力機預先調整好，即應仔細檢查制動器，離合器及操作機構的工作是否正常。檢查方法是先踩腳踏板或按手柄，如滑塊有不正常連沖現象，應該排除故障后再安裝沖模。沖模安裝固定時，應該采用專用的壓板，螺釘，螺母和壓塊，不可代用。并且將模具底面與工作臺面擦干凈。安裝后的沖模，所有凸模的中心線都應于凹模平面垂直，否則使刃口啃壞。沖模使用一段時間后，應定期檢查、刃磨刃口，每次刃磨刃口量都不應太大

46、，一般為：0.05mm0.1mm。刃磨后用油石進行修整。沖模在使用過程中應對導柱和導套進行潤滑。沖壓式防止疊片沖壓，損壞模具。沖壓過程中應隨時停車檢查，并檢查刃口情況，若發現裂紋或啃傷，應停車維修。6.模具的維護： 開機后必須認真檢查首件，合格后開始生產，不合格停機檢查原因。使用中應正確進行工業操作，遵守操作規程，嚴禁亂放、亂砸、亂碰。模具工作中，應隨時檢查，發現異常立刻停機檢查修整。在模具使用中，應隨時潤滑模具的工作表面和活動部位，并選用合適的潤滑劑，制定合理的潤滑工藝，做到正確地潤滑。某些模具在使用過程中會產生殘余應力，應在使用一段時間后，采取必要的去應力措施。3.10 本章小結本章為落料

47、模具的具體設計，首先翻閱資料，選擇模具的設計方案，通過計算算出所需要的落料力，頂件力，卸料力，選擇合適的壓力機，設計凸凹模以及計算出合理的刃口尺寸，繪制出零件圖和三維運動仿真圖并生成二維圖。參閱資料了解模具的維護與維修。第4章 成形模具結構設計4.1 成形工藝性分析材料:Q235；厚度:1.5mm；零件簡圖: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有固定的結構型式，有可能設計得很簡單，也可能設計得很復雜，這需要根據工件的材料性能、形狀、精度要求和產量進行綜合分析，確定模具結構型式。本工件屬于圓形彎曲，其外形要彎曲成如圖說是的封閉圓形，確定工藝方

48、案為落料一彎曲成形兩個個工序。本次設計主要完成彎曲成形工藝，達到如圖4-1所示的工件。4.1.2 成形件的工藝性1. 成形件的結構特點： 彎曲件的形狀前后對稱、寬度相同，相應部位的圓角半徑左右相等，以保證彎曲時毛坯不會產生側向滑動。2. 彎曲件的圓角半徑： 材料只有產生塑性變形才能形成所需的形狀。為了實現彎曲件的形狀，彎曲圓角半徑最大值沒有限制。例如，可以將厚的鐵板卷成圓桶，只要計算或實驗出其回彈量，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，如果彎曲半徑過小，彎曲時外層材料拉伸變形量過大，而使拉應力達到或超過抗拉強度，則板料外層將出現斷裂，致使工件報廢。4.1.3 彎曲成形的工

49、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，不僅能提高工件質量，減少廢品率，而且能簡化工藝和模具結構，降低材料消耗。4.1.4 最小相對彎曲半徑的確定最小相對彎曲半徑是指：在保證毛坯彎曲時外表面不發生開裂的條件下，彎曲件內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性能、工件的彎曲中心角 、板料的表面質量與剪切斷面質量、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

50、彎曲等。表4-2最小相對彎曲半徑經驗數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行與軋文垂直與軋文平行鋁00.30.30.8退火紫銅1.02.0黃銅H680.40.805、08F0.20.508、10、Q21500.40.40.815、20、Q2350.10.50.51.025、30、Q2550.20.60.61.235、400.30.80.81.54.1.5 彎曲成形形狀與尺寸的對稱性彎曲件的形狀與尺寸應盡可能對稱、高度也不應相差太大。當沖壓不對稱的彎曲件時，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，在設計模具結構時應考慮增設壓料板，或增加工藝孔定位。彎曲件形狀

51、應力求簡單，邊緣有缺口的彎曲件，若在毛坯上先將缺口沖出，彎曲時會出現叉口現象，嚴重時難以成形。這時必須在缺口處留有連結帶，彎曲后再將連接帶切除。彎曲件形狀對彎曲過程的影響如圖4-3所示。 圖4-3彎曲件形狀對彎曲過程的影響根據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最小相對彎曲半徑取0.5-1.0之間。并且對稱性好，適宜彎曲加工。4.1.6 改進零件的結構設計對一些硬材料和已經冷作硬化的材料，彎曲前先進行退火處理，降低其硬度以減少彎曲時的回彈，待彎曲后再淬硬。在條件允許的情況下，甚至可使用加熱彎曲。運用校正彎曲工序，對彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區的應力

52、應變狀態，以減少回彈量。 采用拉彎工藝,對于相對彎曲半徑很大的彎曲件，由于變形區大部分處于彈性變形狀態，彎曲回彈量很大，這時可以采用拉彎工藝。 補償法，利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點，按預先估算或試驗所得的回彈量，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補償工件的回彈量 。如圖4-4所示。校正法，可以改變凸模結構，使校正力集中在彎曲變形區，加大變形區應力應變狀態的改變程度迫使材料內外側同為切向壓應力、切向拉應變.縱向加壓法, 在彎曲過程完成后，利用模具的突肩在彎曲件的端部縱向加壓, 使彎曲變形區橫斷面上都受到壓應力，卸載時工件內外側的回彈趨勢相反，使回彈大為降低。利用這

53、種方法可獲得較精確的彎邊尺寸，但對毛坯精度要求較高。采用聚氨酯彎曲模 ,利用聚氨酯凹模代替剛性金屬凹模進行彎曲彎曲時金屬板料隨著凸模逐漸進入聚氨酯凹模，激增的彎曲力將會改變圓角變形區材料的應力應變狀態，達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用補償法修正模具結構圖4-5用校正法修正模具結構4.2 成形工藝力的計算成形力是設計模具和選擇壓力機噸位的重要依據。生產中常用經驗公式概略計算成形力，作為設計成形工藝過程和選擇沖壓設備的依據。4.2.1 成形力近似彎曲力的計算公式彎曲的彎曲力均可用下面公式計算：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

54、厚度（mm）R彎曲內半徑（mm） 材料抗拉強度（Mpa） K安全系數，一般取K=1.3代入公式得：4.2.2 壓力機噸位的確定壓力機的噸位應為：F機 F總 =1805N可以看出需要的成形力較小，選擇壓力機時要根據模具的閉合高度就行選擇。先初步選擇為壓力機J23-10.4.3 成形模主要工作零件結構參數的確定4.3.1 成形凸模和凹模的圓角半徑凹模的圓角半徑的大小對彎曲變形力和制件質量均有較大影響，同時還關系到凹模厚度的確定。凹模圓角半徑過小，坯料拉入凹模的滑動阻力大，使制件表面易擦傷甚至出現壓痕。凹模圓角半徑過大，會影響坯料定位的準確性。凹模兩邊的圓角要求制造均勻一致，當兩邊圓角有差異時，毛坯

55、兩側移動速度不一致，使其發生偏移。生產中常根據材料的厚度來選擇凹模圓角半徑：當 時， 時， 時， 由式子F=(3-6)t得，取R=6或按有關設計資料選取。4.3.2 凹模工作部分深度彎曲凹模深度要適當。過小時，坯件彎曲變形的兩直邊自由部分長，彎曲件成形后回彈大，而且直邊不平直。若過大，則模具材料消耗多，而且要求壓力機具有較大的行程。彎曲U形件時，若彎邊高度不大，或要求兩邊平直，則凹模深度應大于零件高度，如圖4-6所示。如果彎曲件邊長較大，而對平直度要求不高時，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節壓力機的裝模

56、高度來控制。見表4-7。對于U形件彎曲模如表4-8，則必須選擇適當的間隙值。凸模和凹模間的間隙值對彎曲件的回彈、表面質量和彎曲力均有很大的影響。若間隙過大，彎曲件回彈量增大，誤差增加，從而降低了制件的精度。當間隙過小時，會使零件直邊料厚減薄和出現劃痕，同時還降低凹模壽命。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材料厚度4.4 模具總體設計根據壓彎力的大小,初步考慮使用100KN可傾式壓力機,模具結構草圖如圖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成形模具結構圖計算模具閉合高度：凹模座的外廓尺寸為：.4.4.1 模具主要

57、零部件的設計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：凹模設計成組合模式，由凹模板和凹模鑲塊組成。這種結構的凹模也不應該制成整體而應是組合的，有利于凹模的更換，不但便于機械加工。如圖4-11所示。圖4-11凹模4.5 沖壓設備的選擇根據所要完成的沖壓工藝的性質，生產批量的大小，彎曲件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設備的類型。對于中小型的彎曲件或拉深件的生產，主要應用開式機械壓力機，雖然開式沖床的剛性差，在沖壓力的作用下床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量?？墒?，由于它提供了極其方便的操作條件和非常容易安裝機械化

58、附屬裝置的特點，使它成為目前中、小型沖壓設備的主要形式。對于大、中型彎曲件的生產，多采用閉式結構形式的機械壓力機，其中有一般用途的通用壓力機，也有臺面較小而剛度大的擠壓壓力機、精度機等。在大型拉深件的生產中，應盡量選用雙動拉深壓力機，因其可使所用模具結構簡單，調整方便。磨擦壓力機具有結構簡單、造價低廉、不易發生超負荷損壞等特點，所以在小批量生產中常用來完成彎曲、成形等沖壓工序。但是，摩擦壓力機的行程次數少，生產率低，而且操作不太方便。 在大批量或形狀復雜零件的大量生產中，應盡量選用高速壓力機或多工位自動壓力機。通過計算知該零件所需的彎曲力模具閉合高度模具外廓尺寸 選定設備的力學性能：公稱壓力：

59、 最大閉合高度： 行程： 臺面尺寸： 4.6 模具類型的選擇模具類型分為三種分別是：單工序模、復合模和級進模。單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機一次行程內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。復合模是指在一次壓力機的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道或兩到以上不同沖裁工序的模具。復合模是一種多工序沖裁模，它在結構上的主要特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件凸凹模，如落料沖孔復合模中有一個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，該工件要進行批量生產，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既是選擇定位零件。定位零件的作

60、用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結構形式很多，用于對條料進行定位的定位零件有擋料銷、導料銷、導料板、側壓裝置、導正銷、側刃等，用于對工序進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準化，可根據坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結構形式與生產效率要求等選用相應的標準。因為該模具采用是定位板進行定位，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，以便沖壓工作繼續進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。 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成，一般安裝在下模的凹模