儀表板面沖壓工藝與模具設(shè)計

1、儀表板面沖壓工藝與模具設(shè)計專業(yè)：材料成型及控制工程班級：姓名:弓i 言31 文獻綜述61.1沖壓工藝發(fā)展概述61.2沖壓工藝的種類61.3沖壓用材料71.4沖壓模具水平狀況81.4. 1模具cad/cam技術(shù)狀況81. 4. 2模具設(shè)計與制造能力狀況101.5沖壓設(shè)備111.5.1沖壓設(shè)備的分類111.5.2常用沖壓設(shè)備的工作原理和特點 111.5.3壓力機類型的選擇 121.5.4壓力機規(guī)格的選擇 122沖壓件的方案論證132.1儀表盤沖壓工藝性分析132. 1. 1工件技術(shù)要求132. 1.21藝分析132.2工藝方案論證142.2. 1初擬工藝方案142.2.2方案比較論證143 工藝計

2、算153.1排樣及材料利用率計算 153. 1. 1 排樣153. 12材料利用率計算 163.2半成品尺寸計算173.2. 1計算毛坯總尺寸173.2.2落料拉深后毛坯尺寸結(jié)構(gòu)圖173.2.3沖多孔后毛坯尺寸結(jié)構(gòu)圖183.2.4沖孔切邊后毛坯尺寸結(jié)構(gòu)圖184落料拉深復合模模具設(shè)計194. 1確定模具壓力中心 194.2沖裁參數(shù)的計算194.3計算落料凸、凹模刃口尺寸214. 4計算工件拉深系數(shù)224.5工稱壓力的計算與壓力機的選擇234. 6落料拉深復合模具結(jié)構(gòu)形式分析234.7落料拉深復合模模具結(jié)構(gòu)圖245沖多孔復合模模具設(shè)計255. 1沖孔力計算255. 2各孔的定位255.3凸、凹刃口

3、尺寸的計算255.4沖孔40凸摸結(jié)構(gòu)圖 275.5工稱壓力的計算與壓力機的選擇285.6沖多孔復合模模具結(jié)構(gòu)圖296沖孔切邊復合模模具設(shè)計306. 1計算切邊力、沖孔力、卸料力306.2沖孔切邊凸、凹模刃口尺寸計算306.2. 1凸、凹模刃口尺寸計算原則306. 2.2切邊模刃口尺寸的計算316. 2. 3沖孔模凸、凹刃口尺寸的計算316.2.4凸凹模結(jié)構(gòu)圖326.3卸料橡膠的設(shè)計計算336.4工稱壓力的計算與壓力機的選擇336.5沖孔切邊模結(jié)構(gòu)圖347沖壓件成本核算357. 1沖壓件的成本構(gòu)成357. 2 降低成本措施論證368三維建模研究418. 1建模軟件sol id works介紹41

4、8.2建模說明42結(jié)論43致謝44參考文獻45摘要本設(shè)計是針對儀表板面沖壓成型進行的工藝研究與模具設(shè)計。介紹了儀 表板面沖壓成型工藝及其分析、沖壓工藝方案的比較與確定。通過查閱大量 資料，了解沖壓工藝發(fā)展概況、沖壓模具的發(fā)展水平等知識，從而設(shè)計制定 了一整套工藝模具設(shè)計方案。木設(shè)計工件為儀表板面沖壓件，材料為08鋼，工件成型包含落料、拉深、 沖孔、切邊等工序。設(shè)計過程中，在分析各個方案的利弊之后，對合理的工 藝方案進行了大量工藝參數(shù)設(shè)計計算。方案采用三個工序完成，工序一落料 后內(nèi)外圈同吋拉深，工序二沖多孔，工序三沖孔、切邊。三個工序均采用復 合模，包括落料拉深復合模、沖多孔復合模和沖孔切邊復合

5、模，很好的解決了 常規(guī)沖壓工藝設(shè)計中模具套數(shù)多、生產(chǎn)成本高、效率低等缺點，對實際生產(chǎn) 有一定指導作用。本設(shè)計采用曲柄壓力機進行沖壓，因為它具有生產(chǎn)率高、設(shè)備維修簡單、 工作環(huán)境整潔等特點。闡述了模具設(shè)計方法和步驟，同吋進行了模具主要零 部件的設(shè)計及對工件做了成本分析和三維建模。關(guān)鍵詞：模具設(shè)計； 沖壓成型； 拉深； 復合模abstractthe design is the molding process research and die design to the dashboard surface.lt introduces the analysis of the molding proce

6、ss stamping, the comparision and the determination of the molding process stamping case. the knowledge, such as the brife development of the molding process, the development standard of the stamping die, is understood through reading a large amount of information so as to design and be made a whole

7、set of molding process die design.the workpiece is the dashboard surface and its material is 8th steel. the process of workpiece molding includes cutting the material, drawing, punching hole and trimming processes etc. during the design process, in analysing the pros and cons of various options, the

8、 process of a reasonable program for a large number of design parameters is calculated. the program is composed of three processes.firstly, the outside circle is tensiled after the process of blanking.secondly, punch holes.lastly, punch hole and trim.these three programs are all used compound dies,

9、including blanking composite drawing mode, red-porous composite modulus and piercing trimming compound die. the choice of the composite mold is a good method to solve the problems such as the high cost of production, and the low efficiency shortcomings.for production which is a guidance role.the des

10、ign be used the crank pressure machine for punching, which has high productivity, maintenance simple, clean working environment and so on. mold design methods and steps are described, meanwhile the major components of mold die are designed and a detailed cost analysis and 3d modeling are done.keywor

11、ds:die designment; stamping; draw; compound dies引言近十多年來，隨著對發(fā)展先進制造技術(shù)的重要性獲得前所未有的共識， 沖壓成形技術(shù)無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進展，其特征是與高 新技術(shù)結(jié)合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、 現(xiàn)代測控技術(shù)等沖壓領(lǐng)域的滲透與交叉融合，推動了先進沖壓成形技術(shù)的形 成和發(fā)展。沖壓是一種金屬塑性加工方法。由于沖壓加工常在室溫下進行，因此也 稱冷沖壓。冷沖壓生產(chǎn)是靠模具和壓力機完成加工過程，與其它加工方法相 比，在技術(shù)和經(jīng)濟方面有如下特點：(1)沖壓件的尺寸精度由模具來保證， 具有與模具一模一樣的

12、特征，所以質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。(2)由于利用模具 加工，所以可獲得其它加工方法所不能或難以制造的壁薄、重量輕、剛性好、 表面質(zhì)量高、形狀復雜的零件。(3)沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像 切削加工那樣，大量切削金屬，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約金屬。(4)對于 普通壓力機每分鐘可生產(chǎn)幾十件工件，而高速壓力機每分鐘可生產(chǎn)幾白甚至 上千件工件。所以它是一種高效率的加工方法。由于沖壓工藝具有上述突出 的特點，因此在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域廣泛應用。例如，航空航天、機械、電子 信息、交通、兵器、日用電器及輕工等產(chǎn)業(yè)都有沖壓加工。不但產(chǎn)業(yè)界廣泛 用到它，而且每一個人每天都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。沖壓可制造鐘表及

13、儀器中的小型精密零件，也可制造汽車的大型覆蓋件川。沖壓材料不但可以 使用金屬材料，而且還可以使用非金屬材料和復合材料。沖壓也存在一些缺點，主要表現(xiàn)在沖壓加工時的噪聲、振動兩種公害。 這些問題并不完全是沖壓工藝及模具本身帶來的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓 設(shè)備落后所造成的。隨著高新技術(shù)的發(fā)展全面促進了傳統(tǒng)成形技術(shù)的改造及先進成形技術(shù)的 形成，21世紀的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)發(fā)展，發(fā)展的方向?qū)⒏油怀?“精、省、凈”的需求。許多新技術(shù)不斷的被應用在沖壓生產(chǎn)中。（1）在冷沖壓工藝方面:研究和推廣應用旨在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量， 降低成木和擴大沖壓工藝應用范圍的各種沖壓新工藝是沖壓技術(shù)發(fā)展的重要 趨勢。

14、目前，國內(nèi)外應用的沖壓新工藝有精密沖壓、柔性模（軟模）成形、 超塑性成形、無模多點成形、爆炸和電磁等高能成形、高效精密沖壓技術(shù)以 及冷擠壓技術(shù)等等。（2）在沖模設(shè)計和制造方面：沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。隨著國 民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。隨著與國際接軌的腳步 不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和 新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具設(shè)計制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的耍素之o模具結(jié)構(gòu)與精度正朝著兩個方向發(fā)展：為適應高速、自動、精密、安全 等大批量自動化生產(chǎn)的需要，沖模正向著高效、精密、長壽命、多工位、多 功能方向發(fā)展；為適應市場上產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速的要求，

15、各種快速成形方法 和簡易經(jīng)濟沖模的設(shè)計與制造也得到迅速發(fā)展。為適應沖壓產(chǎn)品交貨期短、 精度高、質(zhì)量好、價格低等特點，模具領(lǐng)域先進技術(shù)不斷涌現(xiàn)。模具設(shè)計方面：計算機技術(shù)、信息技術(shù)等先進技術(shù)在模具技術(shù)中得到廣 泛的應用，使模具設(shè)計與制造的水平發(fā)生了深刻的革命性的變化。功能強大 的計算機輔助模具設(shè)計軟件cad/cam/cae不斷被開發(fā)、利用。模具制造方面:模具的加工方法迅速現(xiàn)代化。各種加工中心、高速銃削、 精密磨削、電火花銃削加工、慢走絲線切割、現(xiàn)代檢測技術(shù)等等已全面走向 數(shù)控(nc)或計算機數(shù)控(cnc)化。(3) 在沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖 壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件

16、。為了適應沖壓新工藝的需要，研制了許多沖壓 設(shè)備；為滿足新產(chǎn)品少批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備朝多功能、數(shù)控方向發(fā)展; 為提高生產(chǎn)率和安全乞產(chǎn)，應用各種自動化裝置、機械手乃至機器人的沖壓 自動生產(chǎn)線和高速自動壓力機紛紛投入使用，如數(shù)控四邊折彎機、數(shù)控剪板 機、數(shù)控“沖壓加工中心”、激光切割與成形機、高速自動壓力機等已經(jīng)在 生產(chǎn)中廣泛應用。本次通過對儀表盤沖壓成型工藝及模具的設(shè)計，充分理解了沖壓工藝的 特點，并將書本上的知識應用于實際當中，提高了我們實際操作的能力。并 且充分利用沖壓工藝的特點，來提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，具有 一定的生產(chǎn)實用價值。1文獻綜述1.1沖壓工藝發(fā)展概述沖壓是利用安裝

17、在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑 性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的種加工方法。因為它 通常在室溫下進行加工，所以常稱為冷沖壓。全世界的鋼材中，6070%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽 車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器 的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、口行車、辦公機械、 生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量的沖壓件。沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、均、輕、強的特點。沖壓可制出其 它加工方法難于制造的有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高工件的剛 性，由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致， 可

18、以沖壓出孔窩、凸臺等。冷沖壓件一般不再經(jīng)切屑加工，或僅需要少量的切屑加工。熱沖壓件精 度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切屑加工量少。沖壓是高效的生產(chǎn)方法，釆用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺 壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料、矯平、沖裁到成形、精裝的全自 動生產(chǎn)。主產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.2沖壓工藝的種類冷沖壓加工的零件，由于其形狀尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量等各不相同, 因此生產(chǎn)中采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣的，概括起來分為兩大類， 即分離工序和成形工序。分離工序是指板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面 質(zhì)量的沖壓件

19、（俗稱沖裁件）的工序。其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板 料上分離，同時保證分離面的質(zhì)量要求。成形工序是指在坯料不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺 寸的沖壓件的工序。其目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成 所需形狀和尺寸的工件。這兩類工序，按沖壓方式的不同具體又分為很多種基本工序。分離工序 主要有落料、沖孔、切邊、整修等。成形工序主要包括拉深、彎曲、翻孔、 翻邊、拉彎等。1.3沖壓用材料隨著沖壓技術(shù)的快速發(fā)展及應用行業(yè)要求的不斷提高，人們越來越關(guān)注沖壓材料。選擇沖壓材料時，首先應滿足沖壓件的使用要求。一般來說，對 于機器上的主要沖壓件，要求材料具有較高的強度和剛度；電機電器上

20、的某 些沖壓件，要求有較高的導電性和導磁性；汽車、飛機上的沖壓件，要求有 足夠的強度，并盡可能減輕質(zhì)量；化工容器要求耐腐蝕等。同時，還應滿足沖壓工藝對材料的要求，以保證沖壓過程順利完成。即：要求沖壓材料厚度精確、均勻;表面光潔,無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等;屈服強度均勻,無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、 脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。常用沖壓材料是金屬板料，也用非金屬板料。金屬板料分黑色金屬板料和有色金屬板料兩種。沖壓用非金屬材料包括絕緣膠木板、紙板、皮帶、纖 維板、橡膠片、塑

21、料板和有機玻璃層壓板等，主要用于輕工業(yè)和建材業(yè)相應 的產(chǎn)品中。當代材料科學的發(fā)展已經(jīng)做到：根據(jù)使用與制造上的要求，設(shè)計并研發(fā) 新的材料，因此很多沖壓用的新型板材應運而生。新型沖壓用板材包括：高 強度鋼板、耐腐蝕鋼板、雙相鋼板、涂層板及復合板材。1.4沖壓模具水平狀況模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命 則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重耍因素。模具設(shè)計和制造需耍較多的時間， 這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間，因此許多新技術(shù)不斷的被應用到模具 制造中。1.4.1模具cad/cam技術(shù)狀況我國模具cad/cam技術(shù)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

22、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)。由華中工學院和北京模具廠等于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。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用 cad/cam技術(shù)。國家科委863計劃將東風汽車公司作為cims應用示范工 廠，由華中理工大學作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具 cad/capp/cam集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽 車模具中心引進了工作站和cad/cam軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)

23、計制造中實際 應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬cae 軟件并開始用于生產(chǎn)。模具cad/cam技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)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(shù)，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 pro/engineer,美國 cv 公司的 cadss,英國 delcam 公 司的d0ct5, h本hzs公司的crade及space-e,以色列公司的cimatron 還引進

24、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(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用 了 cad/cam/dl技術(shù)圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維cad,多 數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè) 計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型cae軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術(shù)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(chǎn)權(quán)的軟件，并已在 生實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停╮p）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模 具，

25、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， 樣件制作難等問題，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，例如冃前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點成型及激光沖擊 和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。142模具設(shè)計與制造能力狀況在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的 設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計 制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應用。雖然如此，我國的

26、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。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)量和精度耍求高的特點，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，但在模具 結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展 的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模 具，已基本達到國際水平。但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、 使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在

27、一定差距。汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工 設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銃床和三軸的高速銃床的應用己 越來越多。nc、dnc技術(shù)的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。 這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離 子滲氮技術(shù)越來越被認可，碳化物被覆處理（td處理）及許多鍍（涂）層 技術(shù)在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆 焊技術(shù)等口趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應用。1.5沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備是完成沖壓過程的重要因素之一。因此選擇正確的

28、沖壓設(shè)備對 完成整個沖壓工藝至關(guān)重耍。1.5.1沖壓設(shè)備的分類沖壓設(shè)備主要有機械壓力機和液壓機。(1) 機械壓力機：按驅(qū)動滑塊機構(gòu)的種類可分為曲柄式和摩擦式。 滑塊個數(shù)分為單動和雙動。床身結(jié)構(gòu)形式分為開式c型床身和閉式ii型床 身。按自動化程度可分為普通壓力機和高速壓力機等。(2) 液壓機按工作介質(zhì)分為油壓機和水壓機。1.5.2常用沖壓設(shè)備的工作原理和特點(1) 工作原理 曲柄壓力機：利用曲柄壓力機構(gòu)進行工作，電機通過皮帶輪及齒輪帶 動曲軸傳動，經(jīng)連桿使滑塊作往復直線運動。 高速機床：工作原理與曲柄壓力機相同，但其剛度、精度、行程都比 較高，一般帶有自動送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。 油壓

29、機、水壓機：利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質(zhì)，采用靜壓 力傳遞進行工作，使滑塊上、下往復運動。特點 曲柄壓力機：生產(chǎn)效率高，適用于各類沖壓加工。 高速機床：生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位級 進模。 油壓機、水壓機：壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。適用于拉深、擠壓等成形工序。1.5.3壓力機類型的選擇（1）小型沖壓件，選用開式機械壓力機;（2）大、中型沖壓件，選用雙柱閉式機械壓力機；（3）要求導板或?qū)撞浑x開導柱的模具，選用偏心壓力機；（4）大量生產(chǎn)的沖壓件，選用高速壓力機或多工位自動壓力機;(5)校平、整形利溫熱擠壓工序，選用摩擦壓力機;（6）薄板沖裁、精密沖裁，選用剛度

30、高的精密壓力機;（7）大型、形狀復雜的拉深件，選用雙動或三動壓力機；（8）小批量生產(chǎn)的中大型厚板件的成形工序，采用液壓壓力機。1.5.4壓力機規(guī)格的選擇（1）公稱壓力：我國規(guī)定滑塊下滑到距下極點某一特定的距離sp （此距離稱為公稱壓力行程。（2）滑塊行程：滑塊行程長度是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。（3）行程次數(shù)：行程次數(shù)即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)。（4）滑塊模柄孔尺寸：模柄孔直徑要與模柄直徑相符，模柄孔的深度應大于模柄的長度。（5）閉合高度：是指滑塊在下止點時，滑塊底面到工作臺上平面（即墊 板下平面）之間的距離。通過以上分析，本設(shè)計的壓力機均選用曲柄壓力機。2沖壓件的方案論

31、證2.1儀表盤沖壓工藝性分析2.1.1工件技術(shù)要求如圖1所示，零件為儀表板面。材料08鋼,厚度1.0mm,年產(chǎn)量一萬件, 編制該零件的沖壓方案.1( 0圖1工件圖2.1.2工藝分析該工件的加工涉及落料、拉深、沖孔、切邊四道工序。該工件大小為 180x124mm2o外圈和內(nèi)部存在一次拉深。內(nèi)圈包括圓形孔、長方形孔、異形 孔。外圈包括四個圓形孔。2.2工藝方案論證2.2.1初擬工藝方案方案一：落料拉深（夕卜形）拉深（60內(nèi)部圓筒）沖孔（40圓形孔、20x60長方形孔、異形孔）沖小孔（4x08）切邊。方案二:落料、拉深（外形）一一沖孔（40圓形孔、20x60長方形孔、異 形孑l）拉深（60內(nèi)部圓筒）

32、沖小孔（4x08）切邊。方案三:落料、拉深（60內(nèi)部圓筒） 拉深（外形） 沖孔（40 圓形孔、20x60長方形孔、異形孔）沖小孔（4x08）、切邊。方案四：先落料、拉深（外形與60內(nèi)部圓筒同吋拉深）一一沖孔（040 圓形孔、20x60長方形孔、異形孔）-一沖小孔（4x08）.切邊。2.2.2方案比較論證方案一:方案可行。落料、拉深、沖孔、切邊，每一步均采用單工序，模 具設(shè)計簡單，使用壽命長,工件尺寸形狀得到良好保證，但工序多，模具數(shù)量 過多，造成浪費。方案二:方案不可行。沖孔后拉深，拉深時板料會發(fā)生變形，這樣先沖出 來的孔會產(chǎn)生變形,工件尺寸形狀得不到保證。方案三:方案可行。模具設(shè)計相對簡單，

33、模具使用壽命長，工件尺寸形狀 得到良好保證，但工序相對較多。方案四:方案可行。工序少，兩次拉深在一套模具上完成，節(jié)省了一套模 具，降低成本，但模具設(shè)計相對復雜。拉深后沖孔，保證了工件的尺寸和形 狀。根據(jù)以上方案比較論證得，方案四為最佳方案。3工藝計算3.1排樣及材料利用率計算3.1.1排樣該工件排樣根據(jù)落料工序設(shè)計，考慮操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單，故采用單 排樣設(shè)計。查表1得最小搭邊值a=2.5mm, ai=2mm,采用單排擋料銷擋料。表1沖裁金屬材料的搭邊值1101（單位mm）材料厚度t手工送料自動送料圓形非圓形往復送料aaiah|aaiaai11.51.521.5321221.52.51.53

34、.52.532232.5232.543.53432.53.535443則條料寬度:b.a=q+2（a+a）+cik=1315_（）.5mm（3-1）式中：d沖裁件垂直于送料方向的尺寸；a側(cè)搭邊的最小值。查表1得a=2.5mm；a條料寬度的單向（負向）偏差。查表得a=-0.5；cj導尺與最寬條料之間的最小間隙。查表得：c|=05mm。條料的進距邊h= 184.5+2= 186.5mm3丄2材料利用率計算在沖壓零件的成本計算中，材料費用占60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用 是一個重要問題，而材料的經(jīng)濟利用又與排樣方式有關(guān)。排樣是指沖裁件在 條料或板料上的布置方法。衡量排樣經(jīng)濟性的標準是材料利用率，也就

35、是工 件的實際面積與所占材料面積的比值。下面為本零件的材料利用率： 若采用縱裁方式：進距：s=a+ a=1865+2=18&5料寬：b=a+2a= 130.5+2x2.5= 135.5裁板條數(shù)：ni=b/b=950/13l5=7 余 1.5每條個數(shù)：n2=(l- ai)/s=(950-2)/l86.5=5 余 7.5每板總數(shù)：n=n1xn2=7x5=35材料利用率：r)= (nl/ab) xloo%(3-2)式中：l沖裁件面積(可以包括沖出小孔在內(nèi))；n沖件數(shù)目；a一鋼板寬度；b鋼板長度。1= (nl/ab) = (35x19426.29) / (950x950) =75.3%若采用橫

36、裁方式：進距：s二a+a尸130.5+2二 132.5料寬：b=a+2a=1865+2x2.5=1915裁板條數(shù)：ni=l/b= 1420/191.5=7 余 79.5每條個數(shù)：n2= (b-aj /s= (800-2) /132.5=6 余 3每板總數(shù)：n二mxn2=7x6=42材料利用率：n= (nl/ab) xloo% = (42x19426.29) / (1420x1500) =71.6%經(jīng)過比較，選擇縱裁方式，選擇950mmx950mm的冷軋鋼板。3. 2半成品尺寸計算321計算毛坯總尺寸本零件為不變薄的拉深，毛坯的展開尺寸根據(jù)毛坯面積與拉深件面積相等 的原則求出。毛坯尺寸為：內(nèi)部圓

37、孔拉深時：d=126mm外圈拉深時：l= 180.4mm,k-124.4mm總的毛坯尺寸為：a=23320mm23.2.2落料拉深后毛坯尺寸結(jié)構(gòu)圖圖3落料拉深后毛坯結(jié)構(gòu)及尺寸3.2.3沖多孔后毛坯尺寸結(jié)構(gòu)圖183,04.0p.o1.0圖4沖多孔后毛坯結(jié)構(gòu)及尺寸324沖孔切邊后毛坯尺寸結(jié)構(gòu)圖圖5沖孔切邊后毛坯結(jié)構(gòu)及尺寸4落料拉深復合模模具設(shè)計第一套模具，采用落料、拉深復合模具。在先進行落料，然后內(nèi)外圈 同時拉深，這樣在材料內(nèi)部就會產(chǎn)生相反的內(nèi)應力，應力互相抵消后能增加 材料的變形能力【。且同吋拉深不存在后加工硬化的現(xiàn)象。兩次拉深在一套 模具上完成，節(jié)約了一套模具，降低了成本。落料：用沖模沿封閉輪

38、廓曲線沖切，沖下部分是零件用于制造各種形狀 的平板零件。拉深:拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口空心件, 或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其它形狀空心件的一種加工方法。拉深吋容 易使工件產(chǎn)生起皺和破裂，目前主要的防止措施有：選擇合理的變形程度； 增加非沖壓工序，提高材料的塑性；釆用壓邊裝置和合適的壓邊力；合理選 擇和使用潤滑劑；正確地設(shè)計、制造模具的工作零件。4.1確定模具壓力中心沖裁模的壓力中心就是沖裁力合力的作用點。沖壓吋，模具的壓力中心 一定要與沖床滑塊的中心線重合。否則滑塊就會承受偏心載荷，使模具歪斜, 間隙不均，從而導致沖床滑塊與導軌和模具的不正常磨損，降低沖床和模具 的

39、壽命。所以在設(shè)計模具時，必須要確定模具的壓力中心，并使其通過模柄 的軸線，從而保證模具壓力中心與沖床滑塊中心重合。應用解析法得，此工件的壓力中心xo=lo,yo=154.2沖裁參數(shù)的計算(1)沖裁力的計算沖裁力是指沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它隨凸模進入材料的深 度(凸模進程)而變化的。通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值。計算沖 裁力的目的是為了選用合適的壓力機、設(shè)計模具和檢驗模具的強度。沖裁力 的大小，主要與材料的性質(zhì)、厚度和沖件分離的輪廓長度有關(guān)。用平刃沖裁 吋，沖裁力按下式計算：f=ltab=2(l+k)tab,131(4-1)=2(126.5+184.5)x 1 x400=2472

40、00n=2472x 103n式中：f沖裁力(n或kn)；l沖裁周邊長度(mm)；t材料厚度(mm)；5)材料抗拉強度(mpa)。(2)卸料力的計算沖裁時，將箍在凸模上的材料卸下所需要的力稱卸料力，將梗塞在凹模內(nèi) 的材料順著沖裁的方向推岀所需要的力稱推件力，逆沖裁方向?qū)⒉牧蠌陌寄?nèi) 頂岀所需要的力稱頂件力。卸料力、推件力、頂件力是從壓力機、卸料裝置或 頂件裝置中獲得的。所以在選擇設(shè)備的公稱壓力、設(shè)計沖模時應予以考慮。影 響這些力的主要因素有材料的力學性能、材料的厚度、模具間隙、凹模結(jié)構(gòu)、 搭邊大小等。目前多以經(jīng)驗公式計算：卸料力f 卸二k 卸 xf 沖(n)(4-2)推料力尸推=11«

41、 推 xf 沖(n)(4-3)頂件力f 頂=kj*f 沖(n)本工件的幾個工序都是抵抗卸料力達到卸料的。查表2 k卸=0.040.05(4-4)k 頂=0.06所以f 卸二0.05x247200= 12360nf 頂=0.06x247200= 14832n表2卸料力、推件力和頂件力系數(shù)"i材料k卸k推k頂鋼00.50.045 0.0550.0630.080.5 2.50.04 0.050.0550.062.5 6.50.03 0.040.0450.05鋁、鋁合金0.025 0.080.03 0.07紫銅、黃銅0.02 0.060.03 0.09(3)工件總壓力f 總=p+ f 卸 +

42、 f 頂=274392n4.3計算落料凸、凹模刃口尺寸查表3得落料模刃口間隙值為:zmin=0l=0.13材料厚度45, t7、t8 退火65mn退火10、15、20 冷軋鋼板,30鋼板q215、q235 鋼 板，08鋼板，純h62, h68 (軟)， 純銅(軟)，軟鋁zminzmaxzminzmaxzminzmaxzminzmax0.50.080.100.060.080.040.060.0250.0450.8030600030.07000.0450.0751.00.170.200.130.160.100.130.0650.0951.20.210.240.160.190.13060.0750.

43、1051.50.270.310.210.250.15090()04乙“ax表3沖裁模初始雙面間隙z(z=2c)l，4j(單位mm)查表4得凸、凹模的制造公差:8p=0.030mm8d=0.040mm基本尺寸凸模偏差8p凹模偏差<180.020.020>18300.020.025>30 800.020.030>80 1200.0250.035>120 1800.0.300.040>1802600.0300.045校核：zmax-zmin=o. 13-0.1 =0.036p+§d=0030+0040=0.070滿足條件：zmax-zmin<8p+

44、8d則落料凸、凹模采用配合加工方法。設(shè)工件尺寸為d.a°o根據(jù)刃口尺寸計算原則，落料時應首先確定凹模刃 口尺寸，并以凹模為基準。由于凹模的刃口尺寸在磨損后會增大，因此應使凹 模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合 理間隙值zmino仍然是凸模取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式及計算過 程如下：dd=(d-xa)+6do(4-5)ddl=(l 84.5-0.5x0.20)+004°o= 184.4+0 0400 (mm)ddk=(126j-0.5x020)+00v1264+00400 (mm)dp -(dd-zmin)_5p° =(d-x

45、a-zmjn)_3p°(4-6)dpi =( 184.4-0.3)-0,030°- 184.1_o.o3o° (mm)dpk= (126.4-o.3)_o,o3o°-126.1 _o.o3o° (mm)式中：d, dp落料凹、凸?；境叽?mm)；zmax、zmin最大、最小初始雙邊間隙。4.4計算工件拉深系數(shù)內(nèi)部圓筒拉深：工件拉深系數(shù)m=047vmi=05,故可以由一次拉深成形。外部矩形拉深：工件拉深系數(shù)m=023vg=45,故可一次拉深成形。4.5工稱壓力的計算與壓力機的選擇對于淺拉深可按f壓（1.61.8） f總，估算公稱壓力來選取壓力機

46、。即：f 壓 2460kn壓力機的選擇：設(shè)備名稱及型號：開式雙柱可傾壓力機，j23-63公稱壓力：630kn滑塊行程:100mm最大閉合高度：400mm最大裝模高度：320mm模柄孔尺寸：50x70mm24.6落料拉深復合模具結(jié)構(gòu)形式分析落料拉深復合模常采用如圖所示的典型結(jié)構(gòu)。模座下的緩沖器兼作壓邊 與頂料，另設(shè)有彈性卸料。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是操作方便，出件暢通無阻，生 產(chǎn)率高。缺點是彈性卸料使模具結(jié)構(gòu)較復雜。料較厚卸料力大的情況，需要 較多、較長的彈簧，使模具結(jié)構(gòu)復雜。為了簡化上模部分，可釆用剛性卸料 板。對于本工件，由于拉深深度不算大，材料也不厚，且為大批量生產(chǎn)，要 求生產(chǎn)率高，因此采用彈性卸

47、料。模架采用后側(cè)滑動導柱導套模架。4.7落料拉深復合模模具結(jié)構(gòu)圖a-a圖6落料拉深復合模模具1.螺栓銷2.卸料板3.上模座4.圓鋼絲螺旋彈簧5.卸料螺釘6.固定擋料銷7.圓柱銷8.模柄9打料桿10.內(nèi)六角銷釘劍.打料板12.內(nèi)六角銷釘13導套14.導柱15.圓柱銷16.內(nèi)六角銷釘17.壓邊圈18.凸凹模19 頂料桿20.凸模21 頂出桿22.凹模23.下模座24.螺母5沖多孔復合模模具設(shè)計本套模具采用沖多孔復合模，同時沖孔避免了單一沖孔時復雜的定位裝 置。且同時沖孔很好的保證了工件的尺寸精度，使模具結(jié)構(gòu)更簡單。沖孔：將廢料沿封閉輪廓從材料或工件上分離下來，從而在材料或工序 件上獲得需要的孔。5

48、.1沖孔力計算(1) 沖圓形孔f 總二f+ f 推=ltab + nk 推 f=56kn(2) 沖異形孔f 總 2二f+ f 推二 lt% + nk 推 f=94kn(3) 沖長方形孔f 總 3二f+ f 推二 ltob + nk 推 f=70kn總的沖裁力f總=f總1 + f總2 + f總3 =220kn(5-1)5.2各孔的定位由于本工件第一道工序釆用了內(nèi)外同時拉深。因此，工件成不規(guī)則形狀, 凹模的形狀與工件形狀相似，可直接將工件套在凹模上，這樣就防止了工件 的運動，可以準確定位。5.3凸、凹刃口尺寸的計算查表 3 得間隙值：zmin=0.10zmax=0.13小圓孔40查表4得凸、凹模的

49、制造公差：8p=0.02mm8d=0.025mm滿足 zmax-zmin<8p4-8d所以采用配合加工的方法。dp =(d+xa)_6p° =(40+0.5x0.96) -o.o2o°=4o.48 -0.020° mmdd =(dp +zniin)+6do =(40.48+0. l)+00250 mo.5+oo25o mm(2)沖長方形孔查表4得凸、凹模的制造公差： 8pi=0.020mm8d=0.030mm滿足 zmax-zmin<8p+8d所以采用配合加工的方法。(5-2)(5-3)(5-4)ddi=(dpi+zmin) +8dl0 = (60.7

50、4+0.1)+0.030。=40.5+o.o3()o mm(5-5)dpi=(d4-xai).5pi0 =(60+0.5 x 1.48) .o.o2o°=60.74.0.020° mm 8p2=0.020mm8d2-0.025mm滿足 zmax-zmin<8p+8d所以采用配合加工的方法。dp2= (d+xa2) .8p2o = (20+0.5x0.8)-o.o2o°-2o.4 .0.020° mm(5-6)(5-7)(5-8)dd2=(dp2+zmin) +5d20 = (20.4+0.1) +°皿0 =2o.5+oo25o mm (3

51、)沖異形孔查表得凸、凹模的制造公差: 8pi=0.030mm8di=0.040mm滿足 zmax-zmin<8p+8d所以采用配合加工的方法。dpi= (d+xa|)引1°二(130+0.5 x 2) _o.o3o°=13 1 -0.030°mmddi= (dpi+z罰)+6dl0 = ( 131+0.1 ) +0040()=131.l04% mm(5-9) 8p2=0.025mm8d2=0.030mm滿足 zmax-zmin<8p4-8d所以采用配合加工的方法。dp2=(d4-xa2)_8p20 =(90+0.5 x 1.54) 0025-90.77

52、 -0.030° mm(5-10)dd2=(dp2+zmin)+5d2o =(90.77+0.1 嚴叫=90.87+00350 mm(5-h) 8p3=0.020mm8d3=0.025mm滿足 zmax-zmin<8p4-8d所以采用配合加工的方法。dp3=(d+xa3)qp3° =(20+0.5 x 0.8) -o,o2o°=2o.4 -0.020° mm(5-12)dd3=(dp3+zmin)+6d3o =(20.44-0. l)+00250 =20.5+00250 mm(5-13)5.4沖孔40凸摸結(jié)構(gòu)圖5.5工稱壓力的計算與壓力機的選擇f壓

53、（11.5） f總，估算公稱壓力來選取壓力機。f 壓 2302kn壓力機的選擇：設(shè)備名稱及型號：開式雙柱可傾壓力機，j23-40公稱壓力：400kn滑塊行程：100mm最大閉合高度：330mm最大裝模高度：270mm模柄孔尺寸：50x70mm25.6沖多孔復合模模具結(jié)構(gòu)圖a-a23456789al armlae.ja圖8沖多孔模具1.上模座2導套3卸料螺釘4.內(nèi)六角螺釘5模柄6墊板7.圓柱銷8.內(nèi)六角螺釘9.凸模固定板10.導套11.導柱12.下模座13.內(nèi)六角螺釘14.圓柱銷15凸摸.16.凸摸17.凸模18.凹模19.橡膠20.導板21 導柱6沖孔切邊復合模模具設(shè)計本道工序采用沖孔切邊復合

54、模具。沖孔與切邊復合，簡化了模具結(jié)構(gòu)， 保證了孔的定位尺寸。6.1計算切邊力' 沖孔力' 卸料力(1) 切邊力f w=ltob =2x( 124+180)x 1 x400=243200n=243.2x 103kn(6-1)式中：f切切邊力(n)；l工件輪廓周長(mm)；t材料厚度(mm)；ob材料的抗拉強度(mpa)查表得：ob=400mpa。(2) 沖孔力 沖一個孔的沖裁力f 沖 1 =lsb=2x34x4xlx400=10048n=10.4kn(6-2) 沖四個孔的沖裁力f 沖二 4f 沖 |=4o192n=4o2kn(3) 卸料力f 卸二k 卸f =0.04x40.2= 1.6 (kn)(6-3)6.2沖孔切邊凸、凹模刃口尺寸計算621凸、凹模刃口尺寸計算原則在確定沖模凸模和凹模工作部分尺寸時，必須遵循以下幾項原則：(1) 根據(jù)落料和沖孔的特點，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料 件應先決定凹模尺寸，用減少凸模尺寸來保證合理間