板料成型工藝及模具設(shè)計【沖孔落料復(fù)合?！俊菊f明書+CAD】

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主視圖是模具裝配圖的主體，應(yīng)盡量在主視圖上將結(jié)構(gòu)表達清楚，力求將凸、凹模的形狀畫完整。 （2） 俯視圖 通過俯視圖可以了解沖模零件的平面布置、排樣方法、以及凹模的輪廓形狀等。習(xí)慣將上模部分拿去，只反映模具的下模俯視可見部分；或?qū)⑸夏５淖蟀氩糠秩サ?，只畫下模，而右半部分保留上模畫俯視圖。 俯視圖上，制件圖和排樣圖的輪廓用雙點劃線表示。圖上應(yīng)標注必要的尺寸，如模具閉合高度、模架外形尺寸、模柄直徑等，不標配合尺寸和形位公差。 （3） 制件圖和排樣圖 制件圖和排樣圖通常畫在圖樣的右上角，要注明制件的材料、規(guī)格以及制件的尺寸、公差等。若圖面位置不夠可另立一頁。 對于多工序成形的制件，除繪制本工序的模具裝配圖，還應(yīng)繪出排樣圖，排樣圖布置在制件圖的左邊。此外，對于有落料工序的模具裝配圖，還應(yīng)繪出排樣圖，排樣圖布置在制件圖的下方，并注明條料寬度及公差、步距和搭邊值。 制件圖和排樣圖應(yīng)按比例繪出，若不一致，必須用箭頭指明沖壓方向。 （4） 標題欄與明細表 標題欄與明細表布置在圖樣的右下角，并按機械制圖國家標準填寫。零件明細表應(yīng)包括件號、名稱、數(shù)量、材料、熱處理、標準零件代號及規(guī)格、備注等內(nèi)容。模具圖中的所有零件都應(yīng)詳細填寫在明細表中。 （5） 技術(shù)要求 裝配圖和技術(shù)要求布置在圖紙的下部的適當位置。其內(nèi)容包括：凸、凹模間隙，模具閉合高度，該模具的特殊要求，其它，按本行業(yè)國標或廠標執(zhí)行。 2． 沖模零件圖 零件圖的繪制和標注應(yīng)符合機械制圖國家標準的規(guī)定，要注明全部尺寸、公差配合、形位公差、表面粗糙度、材料、熱處理要求及其它技術(shù)要求。沖模零件在圖樣上的方向應(yīng)盡量按該零件在裝配圖中的方位畫出，不要隨意旋轉(zhuǎn)或顛倒，以防畫錯，影響裝配。 對凸、凹模配合加工，其配制尺寸可不標公差，僅在該標稱尺寸右上角注上符號“*”，并在技術(shù)條件中說明：注“*”尺寸按凸（凹）模配作，保證間隙若干即可。 3． 沖壓工藝卡（這個可以略） 按標準工藝卡片進行填寫 4． 設(shè)計說明書 設(shè)計者除了用工藝文件和圖樣表達自己的設(shè)計結(jié)果外，還必須編寫設(shè)計說明書，用以闡明自己的設(shè)計觀點、方案的優(yōu)劣、依據(jù)和過程。其內(nèi)容包括： （1） 目錄 （2） 設(shè)計任務(wù)書及產(chǎn)品圖 （3） 序言 （4） 制件的工藝性分析 （5） 沖壓工藝方案的制定 （6） 模具結(jié)構(gòu)形式的論證及確定 （7） 排樣圖設(shè)計及材料利用率計算 （8） 工序壓力計算及壓力中心確定 （9） 沖壓設(shè)備的選擇及校核 （10） 模具零件的選用、設(shè)計及必要的計算 （11） 模具工作零件刃口尺寸及公差的計算 （12） 其它需要說明的問題 （13） 主要參考書目錄 說明書中應(yīng)附有沖模結(jié)構(gòu)等必要的簡圖。所選參數(shù)及所用公式應(yīng)注明出處，并說明式中各符號所代表的意義及單位。 說明書最后（即內(nèi)容13）應(yīng)附有參考文獻目錄，包括書刊名稱、作者、出版社、出版年份。在說明書中引用所列參考資料時，只需在方括號里注明其序號及頁數(shù)，如：見文獻[7]P211。 四、 板金模設(shè)計的步驟與方法 1． 明確設(shè)計任務(wù)，收集有關(guān)資料 學(xué)生拿到設(shè)計任務(wù)書后，首先明確自己的設(shè)計課題要求，并仔細閱讀設(shè)計指導(dǎo)書，了解沖模設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求和步驟。然后在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下擬定工作進度計劃，查閱有關(guān)圖冊、手冊等資料。若有條件，應(yīng)深入到有關(guān)工廠了解所設(shè)計零件的用途、結(jié)構(gòu)、性能，在整個產(chǎn)品中的裝配關(guān)系、技術(shù)要求，生產(chǎn)的批量，采用的沖壓設(shè)備型號和規(guī)格，模具制造的設(shè)備型號和規(guī)格，標準化等情況。 2． 沖壓工藝分析及工藝方案的確定 （1） 沖壓工藝性分析 在明確了設(shè)計任務(wù)、收集了有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析制品的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)工藝性及經(jīng)濟性是否符合沖壓工藝要求。若不合適，應(yīng)提出修改意見，經(jīng)指導(dǎo)教師同意修改后或更換設(shè)計任務(wù)書。 （2） 制定工藝方案，填寫工藝卡片 首先在工藝分析的基礎(chǔ)上，確定沖壓件的總體工藝方案，然后確定沖壓加工工藝方案，它是制定沖壓件工藝過程的核心。 在確定沖壓工藝方案時，先決定所需的基本工序性質(zhì)、數(shù)目、順序，再將其排列組合成若干種方案，最后對各種可能性的方案進行比較分析，綜合其優(yōu)缺點，選出一種最佳方案，將其內(nèi)容填入沖壓工藝卡中。 3． 沖壓工藝計算及設(shè)計 （1） 排樣及材料利用率的計算 就設(shè)計沖裁模而言，排樣圖設(shè)計是進行工藝設(shè)計的第一步。每個制件都有自己的特點，每種工藝方案考慮問題的出發(fā)點也不盡相同，因而同一制件也可能有多種不同的排樣方法。在設(shè)計排樣圖時，必須考慮制件精度、模具結(jié)構(gòu)、材料利用率、生產(chǎn)效率、工人操作習(xí)慣等諸多因素。 制件外形簡單、規(guī)則、可采取直排單排排樣，排樣圖設(shè)計較為簡單，只需查出搭邊值即可求出條料寬度，畫出排樣圖。若制件外形復(fù)雜，或為節(jié)約材料、提高生產(chǎn)率而采取斜排、對排、套排等排樣方法時，設(shè)計排樣圖則較困難。當沒有條件用計算機輔助排樣時，可用紙板按比例做若干個樣板。利用實物排樣，往往可以達到事半功倍的效果。在設(shè)計排樣圖時往往要同時對多種不同排樣方案計算材料利用率，比較各種方案的優(yōu)劣，選擇最佳排樣方案。 （2） 刃口尺寸的計算 刃口尺寸的計算較為簡單，當確定了凸凹模加工方法后而可按相關(guān)公式進行計算。一般沖模計算結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位，采用成形磨、線切割等加工方法時，計算結(jié)果精確到小數(shù)點后三位。若制件為彎曲件或拉深件，需先計算展開尺寸，再計算刃口尺寸。 （3） 沖壓力的計算、壓力中心的確定、沖壓設(shè)備的初選 根據(jù)排樣圖和所選模具結(jié)構(gòu)形式，可以方便地算出所需總壓力。 用解析法求出壓力中心，以便確定模具的外形尺寸。 根據(jù)算出的總壓力，初選沖壓設(shè)備的型號和規(guī)格，待模具總圖設(shè)計好后，校核該設(shè)備的裝模尺寸（如閉合高度、工作臺板尺寸、漏料孔尺寸等）是否合要求，最終確定壓力機型號和規(guī)格。 4． 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 確定凹模尺寸 先計算出凹模厚度，再根據(jù)厚度確定凹模周界大小，在確定凹模周界尺寸時，一定要注意三個問題，第一：要考慮凹模上螺孔、銷孔的布置，第二，壓力中心一般與凹模的幾何中心重合，第三，凹模外形尺寸盡量按國家標準選取。 （2） 選擇模架并確定其它沖模零件的主要參數(shù) 根據(jù)凹模周界大小，從《板金模國家標準》（板金模典型組合）中即可確定模架規(guī)格及主要沖模零件的規(guī)格參數(shù)，再查閱沖模標準中有關(guān)零部件圖表，就可以畫裝配圖了。 （3） 畫沖模裝配圖 先畫出沖模結(jié)構(gòu)草圖，經(jīng)指導(dǎo)老師審閱后再畫正式圖。先畫主視圖，再畫俯視圖。最好從凸、凹模結(jié)合面開始，同時往上、下兩個方向畫較為方便，且不容易出錯。 （4） 畫沖模零件圖 裝配圖畫好后，即可畫零件圖。一般選擇凹模的右側(cè)和下側(cè)平面（俯視圖）為設(shè)計的尺寸基準。 （5） 編寫技術(shù)文件 板金模課程設(shè)計編寫的技術(shù)文件有：說明書，沖壓工藝卡。按要求認真編寫。 五、 時間安排 時間一般為二周，其進度及時間安排大致如下： 熟悉設(shè)計題目，查閱資料，作準備工作： 1天 進行工藝方案分析，確定工藝方案 1天 工藝設(shè)計和工藝計算 1.5天 畫裝配圖草圖 1.5天 畫正式圖 1.5天 畫零件圖 2天 編寫技術(shù)文件 1.5天 附件： 《板料成型工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計是一個重要的專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)，這個教學(xué)環(huán)節(jié)的目的： (1)幫助學(xué)生具體運用和鞏固《板料成型工藝及模具設(shè)計》課程及相關(guān)的理論知識，了解設(shè)計沖壓模的一般程序。 (2)是使學(xué)生能夠熟練地運用有關(guān)技術(shù)資料，如《板金模國家標準》、《模具設(shè)計與制造簡明手冊》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》及其它有關(guān)規(guī)范等。 (3)訓(xùn)練學(xué)生初步設(shè)計冷沖壓模具的能力，為以后的工作打下初步的基礎(chǔ)。 1 、沖壓模設(shè)計的準備工作 根據(jù)課程設(shè)計目的，設(shè)計課題由指導(dǎo)教師用“設(shè)計任務(wù)書”的形式下達，課題難度以輕度復(fù)雜《如沖孔落料復(fù)合?！窞橐恕ＴO(shè)計工作量根據(jù)課程設(shè)計時間安排情況，由指導(dǎo)教師酌定。 1.1 研究設(shè)計任務(wù) 學(xué)生應(yīng)充分研究設(shè)計任務(wù)書，了解產(chǎn)品用途，并進行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析，對于一些沖壓件結(jié)構(gòu)不合理或工藝性不好的，必須征詢指導(dǎo)教師的意見后進行改進。在初步明確設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，可按以下步驟進行沖壓總體方案的論證。 第一步，醞釀沖壓工序安排的初步方案，并畫出各步的沖壓工序草圖； 第二步，通過工序安排計算及《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》等技術(shù)資料，驗證各步的沖壓成型方案是否可行，構(gòu)畫該道工序的模具結(jié)構(gòu)草圖。 第三步，構(gòu)畫其它模具的結(jié)構(gòu)草圖，進一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理可行。 第四步，沖壓工序安排方案經(jīng)指導(dǎo)教師過目后，即可正式繪制各步的沖壓工序圖，并著手按照“設(shè)計任務(wù)書”上的要求進行課程設(shè)計。 1.2 資料及工具準備 課程設(shè)計開始前必須預(yù)先準備好《板金模國家標準》、《模具設(shè)計與制造簡明手冊》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》等技術(shù)資料，及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設(shè)計大部分工作安排在計算機上用AutoCAD等軟件來完成。 2、設(shè)計步驟 沖壓模課程設(shè)計按以下幾個步驟進行： (1)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設(shè)計模具的排樣圖(階段考核比例為15%) (2)計算沖裁力、確定模具壓力中心、計算凹模周界、確定待設(shè)計模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)要素、選用模具典型組合等，初選壓力機噸位(25%)； (3)確定壓力機噸位(5%)； (4)設(shè)計及繪制模具裝配圖(25%)； (5)設(shè)計及繪制模具零件圖(25%)； (6)按規(guī)定格式編制設(shè)計說明書(5%)。 3、 明確考核要求 根據(jù)以上6個階段應(yīng)該形成的階段設(shè)計成果實施各階段的質(zhì)量及考核，從而形成各階段的考核成績。其中課程設(shè)計面批或答辯不僅有助與當面指出學(xué)生的各類設(shè)計錯例，也是課程設(shè)計考核的重要手段。最終的考核成績在6個階段考核成績的基礎(chǔ)上，由指導(dǎo)教師結(jié)合考勤記錄及面批或答辯記錄對總成績在10%左右的范圍內(nèi)適度調(diào)整。 4、課程設(shè)計任務(wù)： 1）制訂沖壓工藝方案，工藝卡一張 2）模具總裝圖1張，凸模及凹模零件圖2張，另加其它零件圖 3）設(shè)計說明書1份，20頁左右 5、設(shè)計要求： 1、 圖紙可以手繪或CAD繪制，CAD繪制者必須交紙質(zhì)圖及磁盤 2、 本任務(wù)書應(yīng)與說明書、圖紙一同裝訂成冊，并加封面，裝入資料袋中，否則不接受作業(yè) 3、 作業(yè)統(tǒng)一由各班班長收齊，于 按時交至任課教師 4、 設(shè)計必須認真仔細，允許討論，但嚴禁抄襲、復(fù)制或復(fù)印 6、參考資料： 比如《板料成型工藝及模具設(shè)計》翁其金主編，《模具設(shè)計與制造簡明手冊》、《板金模圖冊》、《板金模設(shè)計指導(dǎo)》、《中國模具設(shè)計大典》 第一個課程設(shè)計（沖孔、落料，選擇復(fù)合?；蚣夁M模，每人尺寸互商變化） 蔡美軍 陳雪梅 陳專 單小菁 第二個課程設(shè)計（落料模，每人尺寸互商變化）： T=1mm 材料為Q235 范昆倫 馮宏博 付馨雪 郭海 第三個課程設(shè)計（沖孔落料模，每人尺寸互商變化）： T=2.0mm 材料為 Q235 胡濤 胡曉劍 李旺來 李瀟 第四個課程設(shè)計（落料、沖孔、彎曲模，每人尺寸互商變化）： T=2.0mm Q235鋼 李真 廖燦 廖曉航 劉燦軍 劉程 第五個課程設(shè)計（沖孔落料模，每人尺寸互商變化）： T=2.0mm Q235鋼 姓名 劉娜 劉奇 劉遠銘 欒懿 第六個課程設(shè)計（沖孔落料模，每人尺寸互商變化）： T=2.0mm Q235鋼 姓名 羅鈞文 羅焱垚 羅遠明 馬春艷 歐陽朝霞 第七個課程設(shè)計（沖孔落料模，每人尺寸互商變化）： T=1.0mm Q235鋼 姓名 彭曉林 彭震 冉智睿 任宇 第八個課程設(shè)計（沖孔落料模，每人尺寸互商變化）： T=1.0mm Q235鋼 姓名 上官志強 石正榮 史紅 覃偉濱 第九個課程設(shè)計（沖孔落料模，每人尺寸互商變化）： T=1.0mm Q235鋼 姓名 唐任濤 屠洪江 汪雨馳 王任明 第十個課程設(shè)計（落料沖孔拉伸修邊模，每人尺寸互商變化）： 其中C1=15，C2=20 ,C3=10, T=1.0mm Q235鋼 王旭 王躍琦 翁獎鍵 武山林 第十一個課程設(shè)計（（沖孔落料、拉伸翻孔模，每人尺寸互商變化））： 注：以上材料都是中大批生產(chǎn)。 堯創(chuàng)業(yè) 張小川 張玉龍 張?zhí)N華 19 4 模具的設(shè)計及計算 板料成型工藝及模具設(shè)計 課程設(shè)計 院系名稱: 機電工程學(xué)院 專業(yè)名稱: 材料成型及控制工程 學(xué)生姓名: 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師: 2013年 10月 8 日 板料成型工藝及模具設(shè)計 課程設(shè)計 摘 要 當今社會的進步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)不能滿足人們對物質(zhì)的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來。因此，模具的發(fā)展與人們的生活關(guān)系越來越緊密。我們利用模具加工各種的工件，以便來滿足人們的需要，模具的發(fā)展給我們帶來了新的生活，新的時代。 在這次設(shè)計中根據(jù)所給題目的要求，我首先對沖壓件進行了分析，分析該零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可滿足零件精度的要求，再從零件的形狀、尺寸標注及生產(chǎn)批量等情況看，選擇了沖孔落料的方案。 根據(jù)對零件的綜合分析，在本人這次設(shè)計中我設(shè)計的模具是正裝沖孔落料模，主要介紹的是模具的沖孔落料，沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的工序之一。由于材料和厚度的原因，我采用的加工方法為：采用復(fù)合工序沖孔落料模進行加工。 關(guān)鍵詞： 沖孔 落料 目錄 摘 要 1.工件的工藝性分析 1 1.1沖壓時的工藝性分析 1 1.2沖壓材料選用 2 1.3沖裁工藝方案的確定 3 1.4 排樣方案的確定及計算 3 2.模具設(shè)計計算 4 2.1沖的沖孔模具的設(shè)計及計算 5 2.1.1沖壓力計算 5 2.1.3 凹凸模刃口尺寸及公差計算 6 2.2落料模具的設(shè)計及計算 7 2.2.1 沖壓力計算 8 2.2.2 凸、凹模刃口尺寸及公差計算 9 2.3模具壓力中心的確定 11 2.4 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 2.4.1落料凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 2.4.2沖孔凸模設(shè)計 12 2.4.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 2.5模具總裝圖 15 3.模具材料的選用 16 4.沖壓設(shè)備的選擇 17 5.模具的裝卸 19 5.1模具的裝配 19 5.2卸料裝置的確定 19 6.模具檢測 21 結(jié) 論 22 參 考 文 獻 23 1.工件的工藝性分析 零件簡圖 ：如圖1.1所示 工件名稱 ：墊 片 生產(chǎn)批量 ：大批量 材 料 ：Q235鋼 厚 度 ：T = 2mm 圖1.1零件圖 1.1沖壓時的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。 沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣，減少廢料。 沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過小。 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到模具強度的限制，不能太小。對沖壓材料的要求沖壓所用的材料，不僅要滿足產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)要求，還應(yīng)當滿足沖壓工藝的要求和沖壓后繼的加工要求（如切削加工、焊接、電鍍等）。 本墊片沖裁工藝分析 材料：該沖壓件的材料是Q235是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。 零件結(jié)構(gòu)：該沖壓件結(jié)構(gòu)簡單，比較適合沖壓。 尺寸精度：零件圖上所有未注公差尺寸屬于自由尺寸，可按IT10級確定 工件尺寸的公差。 結(jié)論：適合沖壓。 1.2沖壓材料選用 沖壓工藝對材料的基本要求主要是： 1. 對沖壓成形性能的要求 為了有利于沖壓變形和制件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能。而沖壓成形性能與材料的機械性能密切相關(guān)，通常要求材料應(yīng)具有：良好的塑性，屈強比小，彈性模量高，板厚方向性系大，板平面方向性系數(shù)小。 2. 對材料厚度公差的要求 材料的厚度公差應(yīng)符合國家規(guī)定標準。因為一定的模具間隙適用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不僅直接影響制件的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致模具和沖床的損壞。．對表面質(zhì)量的要求材料的表面應(yīng)光潔平整，無分層和機械性質(zhì)的損傷，無銹斑、氧化皮及其它附著物。表面質(zhì)量好的材料，沖壓時不易破裂，不易擦傷模具，工件表面質(zhì)量好 3. 常用沖壓材料 對于中小型零件，多數(shù)是將板料剪裁成條料后使用。帶料（又稱卷料）有各種規(guī)格的寬度，展開長度可達幾千米，適用于大批量生產(chǎn)的自動送料，材料厚度很小時也是做成帶料供應(yīng)。塊料只用于少數(shù)鋼號和價錢昂貴的有色金屬的沖壓。 總上所述，沖壓材料我選擇10號鋼作為沖壓件的材料。 1.3沖裁工藝方案的確定 一般對于這樣的工件，通常采用沖孔，落料加工方法。由于該工件的生產(chǎn)批量較大，如果把這道工序放在一起，可以大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本，而且可以避免原有的加工方法中須將手伸入模具的問題，對保護操作者安全也很有利。 將這道工序復(fù)合在一起，可以有以下的兩種不同工藝方案：①先沖孔，后落料的工步；②落料沖孔為同一工步完成。采用方案2加工工件，不易保證長度尺寸的精度，而且易使孔沖頭磨損，降低模具壽命。經(jīng)分析，使用方案一較好。 該沖壓工件的形狀為簡單且對稱，有精度要求外其余尺寸精度要求不高，材料為Q-235A鋼其沖壓性能好，孔與外緣的壁厚較大，根據(jù)表1.1知復(fù)合摸的凸凹模壁厚部分具有足夠的強度。 表1.3 強度系數(shù) 料厚t 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 最小壁厚m 1.4 1.6 1.8 2.0 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8 4.0 最小直徑D 15 18 21 料厚t 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 最小壁厚m 4.9 5.0 5.8 6.3 6.7 7.8 8.5 9.3 10.0 12.0 最小直徑D 21 25 28 32 35 40 45 1.4 排樣方案的確定及計算 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種，一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。 提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足工件使用要求的前提下，適當?shù)母淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。 排樣時，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刀”現(xiàn)象或沖裁時會被拉斷，有時還會拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 少廢料、無廢料排樣的缺點是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點。并且工件須具有一定的形狀才能采用少、無廢料排樣。按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式?？偵纤雠艠尤鐖D2.1所示。 根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值b=2mm，側(cè)邊取搭邊值a=2.2mm。 則進距： h=35+2=37mm 圖1.4 排樣圖 2.模具設(shè)計計算 2.1沖的沖孔模具的設(shè)計及計算 2.1.1沖壓力計算 根據(jù)零件圖可知，沖的沖裁長度L=125.6mm， 可表2.1知材料的抗剪強度b=370MPa，由零件圖可知工件厚度t=2mm。 由公式 （1） 計算得： F=1.3×125.6×2×370=181332 N=121 KN 式中：F—沖裁力，單位為N； K—系數(shù)，是考慮模具刃口磨損，間隙不均勻，材料機械性能 及厚度的波動等實際因素而給出的修正量，一般取K=1.3； t—材料厚度，單位為mm； b—材料的抗剪強度，單位為MPa。 表2.1 Q235的材料性能 材料 抗剪強度τ\MPa 抗拉強度 δb\MPa 屈服強度δs\MPa 延伸率 δu\% 切入率K\% 彈性模量E\MPa Q235 310~380 380~470 235 21~25 63 2×105 由于采用彈性卸料裝置和自然漏料方式，總沖壓力為： （2） 式中：F落—總沖壓力，單位為N； FT---推件力，單位為N； FX---卸料力，單位為N。 式中：n---同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)，n=h/t=6/2=3 KT---推件力系數(shù),查表格3-22，可得0.055 式中：h---凹?？椎闹比斜诟叨龋瑔挝粸閙m； t---材料厚度，單位為mm。 FX=KXF （3） 式中：KX---卸料力系數(shù)，KX=0.041。 查表2.2可得推件力系數(shù)、卸料力系數(shù)：KT=0.055，由于沖件料厚 t≤3mm，有h=2mm； 查表4.2可得KT=0.055，KX=0.041，由于沖件料厚t≤3mm，有h=3mm，由n=h/t得： n=6/2=3； 由公式FT=nKTF，F(xiàn)X=KXF可計算得： FT=60.5×0.055×1=3.32 KN； FX=60.5×0.041=2.9 KN 則總沖壓力： F總=2*（60.5+3.32+2.9）=133.44 KN 選用公稱壓力為300 KN的壓力機。 表2.2 卸料力、推件力及頂件力的系數(shù) 材料厚度/mm KX KT KD 約0.1 0.065~0.075 0.1 0.14 0．1~0.5 0.045~0.055 0.063 0.08 0.5~2.5 0.04~0.05 0.055 0.06 2.5~6.5 0.03~0.04 0.045 0.05 2.1.3 凹凸模刃口尺寸及公差計算 由于本工序為沖孔，沖裁形狀簡單，采用凹模與凸模分開加工。采用凹模與凸模分開加工，其優(yōu)點是凸、凹模具有互換性，便于成批制造。但受沖裁間隙的限制，要求凸、凹模的制造公差較小。查表4-4可得磨損系數(shù)：X3=1； 查表2.3，可知凸、凹模的制造公差：t1=0.022，a1=0.020； 表2.3 凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模偏差δp 凹模偏差δd ≤18 0.022 0.020 ＞19~30 0.020 0.0325 ＞30~80 0.020 0.030 ＞80~120 0.025 0.035 ＞120~180 0.030 0.040 ＞180~260 0.030 0.045 ＞260~360 0.035 0.050 ＞360~500 0.040 0.060 ＞500 0.050 0.070 代入公式：沖孔凸模刃口尺寸 （4） （5） 式中：-----沖孔凸、凹模刃口尺寸，單位為mm； d---------工件的基本尺寸，單位為mm； X----------磨損系數(shù)； ---凸、凹模的制造公差，單位為mm； △--------沖裁件的制造公差，單位為mm； ------最小合理間隙，單位為mm。 -------最大合理間隙，單位為mm。 由表3-5可知，分別為0.246,0.360。 經(jīng)校核可知：≤Zmax-Zmin（0.020+0.030≤0.360-0.246）成立，所以設(shè)計合理。 2.2落料模具的設(shè)計及計算 沖裁間隙是沖裁件中凸模與凹模刃口之間的間隙。凸模與凹模每側(cè)的間隙稱為單面間隙，用Z/2表示；兩側(cè)間隙之和稱為雙面間隙，用Z表示；沖裁間隙對沖裁過程有著很大的影響；對沖裁件的質(zhì)量起決定性的作用；對沖壓力和模具壽命也有較大的影響。 查表2.4可得：沖裁模初始雙面間隙：Zmax=0.360mm，Zmin=0.246mm。 表2.4 沖裁模初始雙面間隙 材料厚度 Zmin Zmax 2 0.246 0.360 2.75 0.400 0.56 3 0.460 0.640 2.2.1 沖壓力計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對凹模施加的壓力。在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入板料的深度（凸模行程）而變化的。沖裁力的大小主要與材料的力學(xué)性能、厚度、沖裁件輪廓周長及沖裁間隙、刃口鋒利程度與表面粗糙度等有重要關(guān)系。在落料工序，選擇用平刃口沖裁，正裝落料模。 根據(jù)工序圖1.1可知沖裁長度 L=30*2+35*2+2*3.14*10=192.8mm （6） 由零件圖可知，工件材料為Q235，查表2.1，可知材料的抗剪強度b=370MPa，由零件圖可知厚度t=2mm。 落料沖裁力F： F=KLtb (7) 式中：F—沖裁力，單位為N； K—系數(shù)，是考慮模具刃口磨損，間隙不均勻，材料機械性能 及厚度的波動等實際因素而給出的修正量，一般取K=1.3； t—材料厚度，單位為mm； b—材料的抗剪強度，單位為MPa。 可得： 由于沖裁時材料的彈性變形及摩擦的存在，當沖裁工作結(jié)束時，沖制的零件及廢料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使帶孔部分的板料緊箍在凸模上，而沖下部分的材料則緊卡在凹模洞口中。為繼續(xù)沖裁，必須將箍在凸模板上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。將緊箍在凸模上的料卸下所需的力稱為卸料力，將卡在凹模中的材料推出所需的力稱為推件力，將卡在凹模中的材料逆著沖裁力方向頂出所需的力稱為頂件力。由于本工序采用彈性卸料裝置和自然落料方式，所以總沖壓力為： (8) 式中：F落—總沖壓力，單位為N； FT---推件力，單位為N； FX---壓料力，單位為N。 (9) 式中：n---同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù)，n=h/t； KT---推件力系數(shù)； FT---推件力，單位為N。 n=h/t (10) 式中：h---凹?？椎闹比斜诟叨龋瑔挝粸閙m； t---材料厚度，單位為mm。 FX=KXF （11） 式中：KX---卸料力系數(shù)。 查表2.2可得推件力系數(shù)、卸料力系數(shù)：KT=0.055，KX=0.041，n=3。 代入數(shù)據(jù)得：FT=30.055×185.5=30.6 KN KX=30.041×185.5=22.83 KN 有： F落=185.5+30.6+22.83=239 KN 選用公稱壓力為300KN的壓力機能滿足沖壓力要求。 2.2.2 凸、凹模刃口尺寸及公差計算 落料沖裁凹凸模由于凹凸模形狀復(fù)雜，所以采用配做加工方式，這種加工方法的特點是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不必校核dt+ da≤Zmax-Zmin條件，并且還可以放大基準件的制造公差（一般可取沖裁件工件公差的1/4），使制造容易。以凹模為基準，配作凸模。凹模磨損后其尺寸變化有兩種情況：55,35，R10為未注公差一般按IT14確定公差,查表4.4可得磨損系數(shù)：X1=0.75，X2=0.75；0.75. 表2.5 磨損系數(shù)X 材料厚度/mm 1 0.75 0.5 1~2 ＜0.20 0.21~0.41 ≥0.42 2~4 ＜0.24 0.25~0.49 ≥0.50 ＞4 ＜0.30 0.31~0.59 ≥0.60 凹模磨損后變大的尺寸 （12） 凹模磨損后變小的尺寸 （13） 凹模磨損后沒有變化變化的尺寸 （14） ----------------凹模尺寸，mm； A,B,C----------------相對應(yīng)的沖裁件基本尺寸，mm； X----磨損系數(shù)，X值在0.5～1之間，它與沖裁件精度有關(guān)； △---沖裁件的制造公差，單位為mm。 ---------------沖裁件偏差， --------凹模制造偏差，mm，根據(jù)經(jīng)驗一般取△/4。 可得： 落料凹模磨損后變大的刃口尺寸： 由以上可知：落料凸模的刃口尺寸按照凹模的實際刃口尺寸配制，保證間隙（0.246～0.360）mm。 圖2.2 模具圖 2.3模具壓力中心的確定 如圖2.3根據(jù)圖形分析，因為工件圖形對稱，故落料時的壓力中心在上O1；沖孔的壓力中心在O2上。 圖2.3壓力中心 2.4 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.4.1落料凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直通型刃口，該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。 查表得 k=0.40 即凹模高度H=kb=0.40×55mm=22mm （15） 凹模壁厚C=1.5H=1.5×22mm=33mm （16） 凹模的外形尺寸的確定: 凹模外形長度L=（55+2×33）=121mm （17） 凹模外形寬度B=(35+2×33)=101mm （18） 凹模整體尺寸標準化，取為120mm×100mm×36mm 2.4.2沖孔凸模設(shè)計 為了增加凸模的強度和剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制作成逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以選用B形圓凸模。凸模固定板厚度取為20mm凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定 L=H凸模固定板+H落料凹模=20+33=53mm（取50mm） (19) 由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強度足夠外，所以無需對其進行強度校核。沖裁時凸模進入凹模刃口1mm。 2.4.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模以外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖應(yīng)如圖所示，確定凸凹模安排在模架的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力與模柄中心重合。 校核凸凹的強度，查表得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.246mm-0.36mm。凸凹模的孔中心與邊緣尺寸距離15mm的公差，應(yīng)比零件所標注的精度高3-4級別，即定為（15±0.15）mm。 圖2.4落料凸模 圖2.5沖孔凸模 圖2.6凹模 2.5模具總裝圖 圖2.7總裝圖 3.模具材料的選用 利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本。是提高勞動生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設(shè)計時對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。冷沖模材料應(yīng)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(fā)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(yīng)具有的性能。 1. 應(yīng)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(yīng)具有較高的斷裂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(chǎn)生一個特性，也是作為防止斷裂的一個重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應(yīng)依據(jù)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?yīng)力集中的模具，都需要有較高的韌性。 3. 應(yīng)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(yīng)力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期使用有刮痕凹槽等 4. 應(yīng)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。 總上所述：凸、凹模采用工作部分局部淬火材料也用淬火變形小的模具鋼。 4.沖壓設(shè)備的選擇 按公稱壓力選取壓力機 表4.1開式雙柱可傾壓力機技術(shù)規(guī)格 型號 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-16B J23-25 JC23-25 公稱壓力 31.5 63 100 160 160 250 350 滑塊行程 25 35 45 55 70 65 80 滑塊行程次數(shù) 200 170 145 120 120 55 50 最大封閉高度 120 150 180 220 220 270 280 封閉高度調(diào)節(jié)量 25 35 35 45 60 55 60 滑塊中心線至床身距離 90 110 130 160 160 200 205 立柱距離 120 150 180 220 220 270 300 工作臺尺寸 前后 160 200 240 300 300 370 380 左右 250 310 370 450 450 560 610 工作臺孔尺寸 前后 90 110 130 160 110 200 200 左右 120 160 200 240 210 290 290 直徑 110 140 170 210 160 260 260 墊板尺寸 厚度 30 30 35 40 60 50 60 直徑 150 模柄孔尺寸 直徑 25 30 30 40 40 40 50 深度 40 55 55 60 60 60 70 滑塊底面尺寸 前后 90 180 190 左右 100 200 210 床身最大可傾角 35 =1.6×195KN=312KN 按上述要求，結(jié)合工廠實際，可選用JC23-25開式雙柱可傾壓力機。并需在工作臺面上配備墊塊，墊塊實際尺寸可配制。 5.模具的裝卸 5.1模具的裝配 復(fù)合模是指在沖床一次行程中沖制產(chǎn)品兩道或兩道以上工序的沖模，這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配要求高，但由于模具生產(chǎn)率高，各內(nèi)、外型面間的相對位置精度高，故廣泛應(yīng)用于精密零件的加工。本模具為落料—拉深復(fù)合模其裝配一般按下面的步驟進行： (1)裝配壓入式模柄，垂直上模座端面，裝后同磨大端面齊平。 (2)將拉深凸模裝在下模座上，并相對下模座底面垂直。。同磨端面平齊后，作止動螺釘孔，并安裝止動螺釘。 (3)以頂件塊定心，將凹模裝在下模座上，經(jīng)調(diào)整與拉深凸模同軸后，用平行夾板夾緊，做螺釘孔和銷釘，并擰緊螺釘，配入適當過盈的定位銷。 (4)將凸凹模裝在固定板上，并保持垂直，同磨大的；端面齊平。 (5)用平行夾板將上凸凹模的固定板與上模座加緊后合模，使導(dǎo)柱緩慢進入導(dǎo)套。在凸凹模的外圓對正凹模后，配作螺釘和螺釘過孔，并擰入螺釘?shù)灰o。用輕輕敲打固定板的方法進行細致的調(diào)整，待凸凹模和凹模的間隙均勻后，配作凸凹模固定板和上模座的銷孔，并配入相應(yīng)過盈量的銷釘。 (6)加工頂件塊時，外圓按凹模的孔實配，內(nèi)孔按拉深凸模的外圓實配，保持要求的間隙。裝配后，頂件塊的頂面須高于凹模而拉伸凸模的頂面不得高于凹模。 (7)安裝固定擋料銷和卸料板，按凹模板上的孔套在凸凹模外圓上應(yīng)于凹模中心保持一致。在用平行夾板夾緊的情況下，按凹模上的螺孔引作卸料板上的螺釘過孔，并以螺釘固緊，其他零件的裝配均符合要求后打標記。 5.2卸料裝置的確定 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(xù)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。固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履＃揽繌椈苫蛳鹉z的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我們通常把準過載上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為2.0 mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料，又因為是復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 6.模具檢測 表6.1 沖裁模具試沖檢測表 序號 質(zhì)量管理及檢測內(nèi)容 說明 1 組織質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，對模具生產(chǎn)過程全面檢查與監(jiān)控 1模具原材料的質(zhì)量檢驗 模具零件加工后質(zhì)量檢驗，主要包括零件的形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量、硬度及形位精度。 2具裝配后前后的檢驗。 3模具試模后的驗收。 4具內(nèi)在質(zhì)量的無損探傷檢測。 5具包裝、運輸質(zhì)量檢驗。 2 組織對加工設(shè)備及工裝夾具檢查 1檢查加工設(shè)備運行情況及加工精度 2檢驗共裝卡具工作及精度狀況。 3 組織產(chǎn)品質(zhì)量分析 1進行產(chǎn)品質(zhì)量分析。 2提出提高產(chǎn)品質(zhì)量措施 3提出改進方案、意見 4 組織質(zhì)量教育與技術(shù)教育 1對操作者進行質(zhì)量全面管理教育，以提高操作者責(zé)任心。 2對操作者進行技術(shù)培訓(xùn)，以提高操作者技術(shù)水平 5 組織維護、保養(yǎng)量器具 對在檢測過程中、所使用的量具、量儀等進行保管、維護，并提出定期鑒定的申請。 6 組織對模具的整體驗收 結(jié) 論 這次的課程設(shè)計是對三年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)的知識一個匯總和概括，使我們每個人都能總合運用所學(xué)的知識。 在校期間，開設(shè)有《機械制圖及AUTOCAD》、《機械設(shè)計》、《機械制造》、《液壓傳動》、《數(shù)控機床及編程》、《PLC》等課程，這些課程有電子的，有專業(yè)課程設(shè)計的，對我們搞好這次畢業(yè)設(shè)計有很大的幫助，綜合運用好這些課程，對我這次有巨大的幫助。 即將畢業(yè)的我，在以后的工作中難免會遇到一些問題或麻煩，如機器損壞或零件老化等一系列問題時，這時就要靠自己以前所學(xué)的知識和積累的經(jīng)驗去解決它。隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)達，一些質(zhì)量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價格低廉的產(chǎn)品將開發(fā)出來并淘汰那些老的生產(chǎn)技術(shù)或設(shè)備。因此，我們應(yīng)該樹立良好的設(shè)計思想，重視對自己進行機械設(shè)計能力的培養(yǎng)；增加設(shè)計方面的知識而努力。 綜合運用好這些課程，加之我們平時的知識積累和老師的極大的幫助和指導(dǎo)，為這次課程設(shè)計提供了非常有利的保障。 因水平有限，設(shè)計中必然有許多不足之處，還望老師批評指正。 參 考 文 獻 [1].胡成武、胡澤豪.《沖壓工藝與模具設(shè)計》.中南大學(xué)出版社2012.7 [2].沖模設(shè)計編.《沖模設(shè)計手冊之四》.機械工業(yè)出版社1999. [3].楊占堯.《沖壓模具圖冊》.高等教育出版社1998. [4].徐慧民、賈穎蓮.《模具制造工藝》.北京理工大學(xué)出版社2010.8 [5].張鼎承.《冷沖模的設(shè)計與制造》.上?？萍汲霭嫔?995. [6].王芳.《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》.機械工業(yè)出版社1982. [7].孫鳳勤.《模具制造工藝與設(shè)備》.機械工業(yè)出版社1983. [8].黃健求.《模具制造》.機械工業(yè)出版社2001. [9].李德群.《現(xiàn)代模具設(shè)計方法》.機械工業(yè)出版社2004 [10].陳萬林.《實用模具技術(shù)》.機械工業(yè)出版社2000. 第 23 頁 共 28 頁