冰箱中前梁件沖壓模具方案

1、冰箱中前梁件沖壓模具設計緒論目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當的落后，主要原因是我國在 沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面 與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、 生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1 國內模具的現狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內模具的現狀我國模具近年來發(fā)展很快，據不完全統(tǒng)計， 2003 年我國模具生產廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人， 2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企 業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿， 2004 年模具產值 530 億元。進口模具 18.13 億

2、 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、 32.4%和 45.9%。進 出口之比 2004 年為 3.69:1 ，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量 較大的國家。在 2 萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產值過 億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年 來， 模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現為：大型、精密、復 雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；專業(yè)模具廠數 量增加，能力提高較快； " 三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快 等。

3、雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要。我國尚 存在以下幾方面的不足 :第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經對中國模具工業(yè)的發(fā) 展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但 總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，因 此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。第二，開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳 . 我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平 較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均 年創(chuàng)造產值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 1520萬美元，有的 高達2530萬美元，與之

4、相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式 管理，真正實現現代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低雖然國內許多企業(yè)采用 了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數 控化率和CAD/CA應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。因為體制和資金等原因，弓I 進設備不配套，設備與附配件不配套現象十分普遍，設備利用率低的問題長期得 不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差 因為長期以來受“大 而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產水平低， 專業(yè)化分工不細，商品化程

5、度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具 成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率 低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。第五，模具材料及模具相關技術落后模具材料性能、質量和品種往往會影 響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種 規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提 高。1.1.2 國內模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技 術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工

6、業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差 距，尚不能完全滿足國民經濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技 術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面 :1） 模具日趨大型化；2 ）在模具設計制造中廣泛應用 CAD/CAE/CA技術；3）模具掃描及數字化系統(tǒng)；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；5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術；7）模具的精度將越來越高；8）模具研磨拋光將自動化、智能化；9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向項目；10）開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國外模具的現狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建

7、材、汽車、電機、電器、儀器 儀表、家電和通訊器材等產品中， 60 80的零部件都要依靠模具成型。用模 具生產制作表現出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是 其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國 家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產 品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交 易總額為600650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量 約占本國模具年總產值的三分之一。國外模具總量中 ,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是 "

8、;大而專"、 "大而精"。 2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從 德國工、模具行業(yè)組織 - 德國機械制造商聯(lián)合會 <VDM）A 工模具協(xié)會了解到，德 國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中<VDM）會員 模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的90%，可見其規(guī)模效益。隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模 具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較 高故人均產值也較高我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合 1 萬美元左 右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國

9、家大多 1520萬美元，有的達到 2530萬美元。國 外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 451.3 支撐架沖孔落料件模具設計與制造方面1.3.1 支撐架沖孔落料件模具設計的設計思路沖孔落料是沖壓基本工序之一，它是利用沖裁模在壓力機作用下，將平板坯料進行沖孔或落料的加工方法。一般情況下，一般精度的工件IT8IT7級精度的普通沖裁模；較高精度的工件采用IT7IT6級精度的高級沖裁模。只有加強沖裁件基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方 法，才能正確地確定沖裁工藝參數和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁 中出現的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。支撐

10、件沖孔落料件是最典型的沖裁件，其工作過程很簡單就沖孔落料，可采用單工序模、復合模具或級進模具，根據計算的結果和選用的標準模架。為了保 證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有 從改變導柱和導套的高度。導柱和導套的高度可根據凸模與凹模工作配合長度決 定設計時可能高度出現誤差，應當邊試沖邊修改高度。1.3.2 支撐架沖孔落料件模具設計的進度1. 了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現狀，所用時間20天；2. 確定加工方案，所用時間 5 天；3. 模具的設計，所用時間 30天；4模具的調試所用時間 5 天。在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努 力，相

11、信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。因為學生水平有限，而且缺乏經驗，設計 中難免有不妥之處，肯請各位老師指正。設計者：鐘 志敏第 1 章 制件的工藝性分析工件名稱：中前梁件生產批量：大批量材料： Q235厚度：0.5mm工件簡圖見圖1圖1制件圖1.1制件的工藝性分析該制件為中前梁件，所用材料為Q235具有良好的沖壓性能，適合沖裁。制 件形較為簡單，只有落料和沖孔兩個工序，有 4個© 5mm的孔，孔與孔，孔與邊緣 之間的距離也滿足要求。工件的尺寸精度較低，只需要采用普通沖裁。1.2制件的外形分析沖裁件的孔邊距與孔間距：為避免工件變形和保證模具強度，孔邊距和孔間距不能過小，其最小許可值 當?。篊

12、> (11.5> t 根據已知工件的尺寸可得：C1=5.5 C2=27 t=0.5 所以 工件的尺寸符合上述要求。沖孔時因受凸模強度限制孔的尺寸不應太小，否則凸模易折斷或壓彎，查表 而知工件上孔的直徑當大于或等于0.35倍的料厚，即d> 0.35t，由任務書零件圖易于看出工件尺寸符合要求。1.3沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度沖裁件上的未注公差等級定為IT14級，查表確定工件尺寸如下:圖2零件展開簡圖第2章工藝方案的確定該零件包括：沖孔、落料兩個基本工序，可有以下三種工藝方案供選擇：方案一、先落料后沖孔，采用單工序模生產。方案二、落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產。方案三、沖孔-

13、落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。對各種方案的分析方案一、模具結構簡單，但需要兩道工序，兩副模具，生產效率低，難以滿 足該零件的年產量要求。方案二、只需一副模具，沖壓件的幾何形位精度和尺寸精度容易保證，且生 產率也高，但因為零件的幾何形狀簡單，模具制造并不困難。方案三、只需要一副模具，生產率也很高，但零件較大，鋼板較薄，操作困 難，故模具制造安裝較復合模復雜。通過以上三種方案的分析比較，并根據設計要求確定該工件的沖壓生產采用 方案二為佳，并選擇正裝復合模。第3章主要工藝參數計算3.1沖裁的工藝計算 排樣的設計與計算根據工件的形狀選，采用直排的形式。搭邊和搭肩值一般是由經驗確定的查 表而取最小搭邊值

14、為a=1.8伽 最小搭肩值為a1=2.0伽。計算送料步距和條料的寬度按如上排樣方式，并根據工件的尺寸確定送料步距為搭肩值與工件寬度之和。即：L=a1+135=137.0 伽。查表而知條料寬度單向偏差值為1.0，由公式計算如下:B =(D+2a>=(457+2 X 1.8)=460.6所以確定條料的寬度B為：465伽323計算材料的利用率：一個步距內的材料的利用率 卩=A/BSX 100%=<187.5+203)135+86 8.5+74 24+49 17 2/<465135)100%=90.6%所以在不考慮料頭、料尾和邊余料等材料消耗的情況下材料的利用率為 90.6%，而在考

15、慮以上因素計算一張板料總的利用率時則需要根據證章板的長寬 尺寸而定，在此省略不述。3.3沖壓力的計算并初步選取壓力機的噸位沖裁力的計算沖裁力的大小隨凸模進入材料的深度<凸模行程)而變化，本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力F按下式計算：F=KLt r b由查表而知工件材料的抗剪強度極限值r b為395N/mm2K值取1.3材料厚度t為0.5伽沖孔沖裁力：P孔=16123.9N落料沖裁力：P落=303992N3.3.2 卸料力、推件力及頂件了力的計算：卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內的 料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需的力。卸

16、 料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選 擇設備公稱壓力或設計沖裁的時候應分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主 要有材料的力學性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結構、搭邊大小、潤滑情況、 制件的形狀和尺寸等?，F在按照下面的經驗公式計算：查表而卸料力、推件力和頂件力系數分別為：Kx = 0.045 Kt = 0.55 Kd = 0.06則：卸料力：Fx = Kx * P 落=0.045303992 =13679.64 N推件力：Ft = n Kt F n =h / t =5/0.5=10h:凹模洞口的直刃壁高度 取h=5表 ）Ft =Kt*P 孔*n=88681.4

17、5N頂件力：Fd = Kd F = 0.06 * （16123.9+303992=19207.0N3.4壓力機的公稱壓力的確定：壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和Fz,因為本模具采用的是彈性卸料裝置和下出料方式：所以：Fz =P 孔+P落+Fx+Ft+Fd=441684N查手冊選擇壓力機的公稱壓力為：200KN滑塊固定行100mm（最大閉合高度160 mm閉合高度調節(jié)量80mm（標準型工作臺尺寸（左右X前后450X 300mm（標準型 工作臺孔尺寸（左右X前后 100 X 80mm（標準型 工作臺孔尺寸（直徑 100mm3.5壓力中心的確定及相關計算：模具的壓力中心就是沖壓力合

18、力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工 作，應使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則沖壓時滑塊會承受 偏心載荷，導致滑塊的滑軌和模具的導向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不 到保證，從而影響制件的質量降低模具壽命甚至損壞模具。具體計算如下：L =49X =228.5 L 丄17X =220=18.5X =211.5 L =8.5 X =207.25=24.5 XI=203L =390.5X =7.75L=30.5 X =-187.5 L =24 X T =-199.5L =12.5X =-211.5L=17 X=-220L =49 X =-228.5L=17 X=-220L =12

19、.5X =-211.5L=24 X=-199.5L =30.5 X=-187.5L=390.5 X =7.75L =24.5X=203L=8.5 X=207.25L =18.5X =211.5L=17 X=220LE =15.7X=163L=15.7 X=190n =15.7X 3 =223L4=15.7 X4 =-223X = L X + L 攻 + LX+L X /L+ LL+ + L E=6589.6/1194=5.52 mm由圖可得：Y =0mm 3.6工作部分的尺寸計算 計算凸凹模工作部分的尺寸 < 沖孔）并確定其公差：該零件屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，

20、而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。查表 2.3.3 而知：Zmin = 0.040 Zmax = 0.060Zmax - Zmin = 0.020因為模具的精度等級為IT14級 取X = 0.5設凸、凹模分別按IT9、IT10級精度制造，分別計算 Dt、Da如下：采用凸模與凹模配做法。以落料凹模，沖孔凸模為基準件Aa=Ba=Ca=Ea=Fa=Ga=Ht=Da=第二類尺寸：B=(Bmin+X >|第三類尺寸：C=(Cmin+0.5 > 0.125Mt=I落料凸模的基本尺寸與凹模相同，沖孔凹模的基本尺寸與凸模相同，不 必標注公差。第4章模具總體設計4.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知

21、，采用正裝復合沖壓，所以模具類型為正裝復合模4.2 定位方式的選擇 在本模具中采用的是條料，所以選用導料銷和擋料銷來實現對沖裁條料的定位。4.3 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該模具采用中間導柱的導向方式。第 5 章 模具主要零部件的設計5.1 工作零件的結構設計5.1.1 凹模的設計在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上 , 凹模刃口為直壁式 凹模采用銷釘和螺釘固定時要保證螺釘 （或沉孔 >間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模 刃壁間的距離不能太近，否則會影響模具的壽命。壁厚 50mm査表確定凹模 厚度為50伽。凹模厚度 H=kb=0.10 x 465=4

22、6.5mm取 50 mm （查表 2.9.5 得 k=0.10>凹模壁厚 C=<1.0 1.5） H=50 mnr 75 mm取凹模厚度 H=50 mm ，凹模壁厚 C=50 mm凹模寬度 B=b+2c=557 mm 取標準值 B= 580 mm凹模長度 L 取 235mm確定凹模尺寸為 580 mmx235 mm x50 mm現制草圖如下：圖6凹模草圖5.1.2 沖孔凸模的設計：沖孔凸模長度：L=Ht+Lz Ht為凸模固定板厚度，Lz為土模自由長度Ht=(1.11.5>Ha Ha 為落料凹模厚度Lz取20mm 所以L=50+20=70mm 上靠標準取70mm落料凸模(凸凹模

23、>結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式。其總長L為：L=h +hrl+ h +h=50mm查表得正裝復合模最小壁厚為 2.3mm,滿足最小壁厚要求。5.2定位零件的設計：在本模具中采用的是條料，所以選用導料銷和擋料銷來實現對沖裁條料的定 位。導料銷一般設兩個，并位于條料的同一側。從左向右送料時，導料銷裝在右 側，從前先后送料時導料銷裝在左側。導料銷在本模具中直接安裝在凹模板上。在裝配圖中很容易看到。擋料銷同樣起定位的作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進距 離。在本模具中試用固定擋料銷，其結構簡單、制造容易，在中銷模具中廣泛應 用作定距；但其存在著缺點：銷孔距離凹模刃壁

24、較近，削弱了凹模的強度。所以 在本模具中選用鉤型擋料銷。這種擋料銷銷孔距離凹模刃壁較遠不會削弱凹模的 強度。但為了防止鉤頭在使用的過程中發(fā)生轉動，需考慮防轉。5.3 導向裝置的設計：導向裝置用來保證上模相對于下模正確的運動，對于生產批量較大，零件的 要求較高，壽命要求較長的模具，一般都需要采用導向裝置，本模具中應用導柱 導套裝置來完成導向 .5.4 打料裝置的設計 :在本模具中采用打桿推動連接推桿來完成打料動作，打桿穿過模柄凸露在模 具的外面，當完成一次沖裁時壓力機滑塊回程，打桿與壓力機的打料橫桿相碰， 打桿推動連接推桿將卡在凸凹模的凹?？變鹊膱A形廢料打下，當注意的是：第一：需要保證打桿在模柄

25、內的順利滑動，須間隙配合。第二：需要保證連接推桿在凸凹模內的順利滑動，須間隙配合。5.5 頂件裝置的設計 :頂件裝置一般是彈性的，在本模具中是由頂桿、頂件塊和裝在下模座下面的 彈頂器組成，這種結構的頂件力容易調節(jié)，工作可靠。5.5.1 頂件塊的設計 :本模具采用頂件塊將制件從卡在凹模內小凸模上刮下，頂件塊在沖裁的過程 中實在凹模中運動的零件，對它有如下的要求：模具處于閉合狀態(tài)時其背后有一 定的空間，以備修磨和調整的需要；模具處于開啟狀態(tài)時，必須順利復位，工作 面高出凹模平面，以便繼續(xù)沖裁；它與凹模和凸模的配合應保證順利滑動，不發(fā) 生干涉。為此頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國

26、家標準 h8 制造。頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合。5.5.2 頂桿的設計 :在本模具中選用四個頂桿與彈頂器上的托板相配合，四個頂桿均勻分布，傳 送的橡皮的推件力較為平穩(wěn)，在此需要注意的是：頂桿、的直徑不能太小，以免 在克服橡皮彈力時發(fā)生撓曲。還有頂桿與下模上的孔相配合，必需保證其在孔內 順利的滑動，所以頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國家 標準h8制造。橡皮的設計：橡膠允許承受的負荷較大，且產生的彈性較為平穩(wěn)，安裝調整靈活方便，是 沖裁模具中常用的彈性元件。卸料橡膠的設計計算H=H-H 。<計算參照表8.2.4 ）計算結果為：HZI =31mm橡皮和托板組成頂件器，其具體的結構形式如下圖所示：圖7頂件器草圖5.6 連接裝置的設計模柄的