硅鋼片沖壓模具設(shè)計(jì)-五孔墊片落料沖孔復(fù)合模含proe三維及19張CAD圖-獨(dú)家.zip

硅鋼片沖壓模具設(shè)計(jì)-五孔墊片落料沖孔復(fù)合模含proe三維及19張CAD圖-獨(dú)家.zip,硅鋼片,沖壓,模具設(shè)計(jì),墊片,沖孔,復(fù)合,proe,三維,19,CAD,獨(dú)家 硅鋼片落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 摘 要 綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),本次課題硅鋼片沖壓模具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一副完整的落料沖孔復(fù)合模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫(xiě)設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上的各項(xiàng)技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞：硅鋼片；沖壓模具；落料沖孔；復(fù)合模；模具設(shè)計(jì) Abstract Using the theory and practical knowledge of the course, the subject of silicon steel sheet stamping die design, design a complete blanking and punching compound die training, training and improving their ability to work. Consolidate and expand the contents of mold professional courses, master the mold design and manufacturing methods, steps and related technical specifications. Skilled access to relevant technical information. Master the basic skills of mold design and manufacturing, such as parts process analysis, mold process plan demonstration, process calculation, processing equipment selection, manufacturing process, collection and consulting design information, drawing and compiling design technical documents. The design of stamping process and die should be combined with the actual conditions of equipment and personnel in the factory. Considering the quality of parts, production efficiency, production cost, labor intensity, environmental protection and production safety, the technological scheme and die with advanced technology, reasonable economy and safe and reliable use should be selected so as to make the die more reliable. The production of stamping parts guarantees to meet the technical requirements of the design drawings, reduces the process cost of stamping as much as possible and ensures safe production. Key words: silicon steel sheet; stamping die; blanking piercing; compound die; die design 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 引 言 4 1.沖裁件的工藝性分析 6 1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 7 1.1.1.沖裁件的形狀 7 1.1.2.沖裁件的尺寸精度 8 2.制件沖壓工藝方案的確定 8 2.1.沖壓工序的組合 8 2.2.沖壓順序的安排 9 3.制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 9 3.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 9 3.1.1.搭邊與料寬 9 3.2.材料利用率的計(jì)算 11 4.確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 12 4.1.沖壓力 12 4.1.1.沖裁力的計(jì)算 12 4.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 13 4.2.壓力中心的計(jì)算 13 4.3.壓力機(jī)的選用 15 5.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 15 5.1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 15 5.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法 17 5.2.1.凸模和凹模分開(kāi)加工 17 6.模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 19 7.模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 7.1.沖孔凸模的設(shè)計(jì) 21 7.2.凸凹模的設(shè)計(jì) 22 7.3.凹模的設(shè)計(jì) 22 7.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 24 7.5.卸料、壓邊彈性元件的確定 24 8.模具零件的加工工藝 26 8.1.沖孔凸模的加工工藝 26 8.2.落料凸模的加工工藝 26 8.3.凹模的加工工藝 27 9.模具的總裝配 28 設(shè)計(jì)小結(jié) 29 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31 引 言 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在700億至850億美元，同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持15%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到700多億，同時(shí)，有近250個(gè)億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為700億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2006年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2005年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量均突破550萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2007年產(chǎn)銷量各突破700萬(wàn)輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到300萬(wàn)輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，就我國(guó)而言，經(jīng)過(guò)了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當(dāng)初只能靠進(jìn)口到現(xiàn)在部分進(jìn)口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過(guò)進(jìn)口來(lái)滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用使的模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設(shè)計(jì)和制造也越來(lái)越趨近于國(guó)際化。現(xiàn)在模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應(yīng)用。大大提搞了模具設(shè)計(jì)和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設(shè)計(jì)和制造人員的重復(fù)勞動(dòng)，使設(shè)計(jì)者有可能把精力用在創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應(yīng)用更進(jìn)一步推動(dòng)了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進(jìn)于自動(dòng)化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對(duì)一些通用件的使用應(yīng)用的越來(lái)越多。其大大的提高了它們的互換性。加強(qiáng)了各個(gè)地區(qū)的合作。對(duì)整個(gè)模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。 沖壓生產(chǎn)靠模具與設(shè)備完成加工過(guò)程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡(jiǎn)便，也便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復(fù)雜的零件。 沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工便可以使用。 沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過(guò)程中材料表面不受破壞。 因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。 沖壓加工在汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。 當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化 （2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化 （3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 （4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn) （5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。 1.沖裁件的工藝性分析 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的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。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 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)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開(kāi)卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。 沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級(jí)、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。 1.1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 1.1.1.沖裁件的形狀 圖1.零件及尺寸 此制件的形狀較簡(jiǎn)單，便于模具的加工和減少?zèng)_壓時(shí)在尖角處開(kāi)裂的現(xiàn)象，同時(shí)也可以防止尖角部位刃口的過(guò)快磨損。材料為2A12，一種高強(qiáng)度硬鋁，可以進(jìn)行熱處理強(qiáng)化;2A12鋁合金點(diǎn)焊焊接性良好，用氣焊和氬弧焊時(shí)有形成晶間裂紋的傾向;2A12鋁合金在冷作硬化后可切削性能尚好?？刮g性不高，常采用陽(yáng)極氧化處理與涂漆方法或表面加包鋁層以提高抗腐蝕能力。此材料抗剪強(qiáng)度為280-310MPa，抗拉強(qiáng)度為≥410MPa。延伸率12%，本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品材料厚度為1.0mm。 1.1.2.沖裁件的尺寸精度 沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來(lái)衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標(biāo)注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟(jì)級(jí)普通沖裁。 2.制件沖壓工藝方案的確定 2.1.沖壓工序的組合 沖裁工序可以分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 沖裁方式根據(jù)下列因素確定： （1） 根據(jù)生產(chǎn)批量來(lái)確定 對(duì)于年產(chǎn)量需求30萬(wàn)件的硅鋼片來(lái)說(shuō)采用復(fù)合?；蜻B續(xù)模較合適。 （2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級(jí)來(lái)確定 復(fù)合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級(jí)高，而連續(xù)沖裁比復(fù)合沖裁的沖裁件尺寸精度等級(jí)低。 （3） 根據(jù)對(duì)沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來(lái)確定 硅鋼片的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形沖裁件。 （4） 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來(lái)確定, 對(duì)復(fù)雜形狀的沖裁件來(lái)說(shuō)，采用復(fù)合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因?yàn)槟＞咧圃彀惭b調(diào)整較容易，且成本較低。 （5） 根據(jù)操作是否方便與安全來(lái)確定 復(fù)合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。 綜上所述分析，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，如采用復(fù)合模，零件精度能保證，但產(chǎn)品很小，操作不方便，但模具成本降低，維修方便，適合中小量的生產(chǎn)。采用級(jí)進(jìn)模，設(shè)計(jì)定位精度要高，才能達(dá)到精度要求，且易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)話，提高效率的同時(shí)可確保生產(chǎn)的安全性。結(jié)合此產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)的批量要求，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇復(fù)合沖裁方式。 2.2.沖壓順序的安排 為保證條料送進(jìn)的剛性和穩(wěn)定性以及正確處理工件與載體的連接關(guān)系，應(yīng)考慮沿零件寬度方向橫向排樣。具體排樣圖見(jiàn)下面附圖。 3.制件排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 3.1.制件排樣圖的設(shè)計(jì) 排樣時(shí)需考慮如下原則： 1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變沖件的形狀） 2） 合理排樣方法使操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低且安全。 3） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)。 4） 保證沖件的質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。 3.1.1.搭邊與料寬 1． 搭邊 排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。 搭邊值要合理確定，值過(guò)大，材料利用率低；值過(guò)小，搭邊的強(qiáng)度與剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。 搭邊值的大小還與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)所給材料厚度δ=1.0mm，確定搭邊工作間a1為1.2mm, a為1.5mm。 直排送料步距和條料寬度的確定 （1）送料步距 條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距。直排，每次只沖一個(gè)零件的步距S的計(jì)算公式為 S=D+a1 S=16+1.2=17.2mm 式中 D——平行于送料方向的沖裁寬度； a1——沖裁之間的搭邊值。 （2）條料寬度 條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在定位之間送進(jìn)，并與定位之間有一定的間隙。 當(dāng)用孔定距時(shí)，可按下式計(jì)算 條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ =(26+2×1.5) -0.5 =29-0.5mm 式中 B——條料的寬度（mm）； Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）； a——側(cè)搭邊值； Δ——條料寬度的單向（負(fù)向）公差； 剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=29-0.3 定位銷間距離：B0=B+Cmin=29+0.5=29.5 mm Cmin——條料與定位銷間的最小間隙。 具體的排樣圖如下： 3.2.材料利用率的計(jì)算 的材料利用率計(jì)算： 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為 η=nF/Bs×100% η=1×352.26/17.2×29×100%=70.62% 式中 F—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2）；352.26mm2 n——一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；1 B——條料寬度（mm）；29mm s——步距（mm）；17.2mm 4.確定總沖壓力和選用壓力機(jī)及計(jì)算壓力中心 4.1.沖壓力 沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力的總稱。 4.1.1.沖裁力的計(jì)算 平刃口沖裁力可按下式計(jì)算 沖孔力φ2.0圓計(jì)算 F1=nKLδτ F1=4×1.3×3.14×2×1.0×310=10123.36N =10.123KN 沖孔力φ4.0孔計(jì)算 F2=KLδτ F2=1.3×3.14×4×1.0×310=5061.68N =5.06KN 落料力計(jì)算 F3=KLδτ F3=1.3×87.13×1.0×310=35113.39N =35.11KN 式中 F——沖裁力（N）； L——沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）； τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）；（280-310MPa），取310MPa δ——材料厚度；(mm)，1.0 K——系數(shù)，通常K=1.3； 4.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 生產(chǎn)中常用下列公式計(jì)算 F卸=K卸F =0.045×35.11=1.58KN F頂=K頂F =0.06×（10.123+5.06）=0.91KN 式中 F——沖裁力； F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù) 綜上所述，總的沖裁力為F總=F+F卸+F頂=52.783KN 4.2.壓力中心的計(jì)算 采用解析法求壓力中心，求YG XG 建立坐標(biāo)系如下圖： F1——沖孔（1） F1=Ltσb， 得F1=2.53KN F2——沖孔（2） F2=Ltσb, 得F2=2.53KN F3——沖孔（3） F3=Ltσb, 得F3=2.53KN F4——沖孔（4） F4= Ltσb, 得F4=2.53KN F5——沖孔（5） F5= Ltσb, 得F5=5.06KN F6——落料力 F6= Ltσb, 得F6=35.11KN Y1——F1到X軸的力臂 Y1=4 X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=-9 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=4 X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=9 Y3——F3到X軸的力臂 Y3=-4 X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=-9 Y4——F4到X軸的力臂 Y4=-4 X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=9 Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0 X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=0 Y6——F6到X軸的力臂 Y6=0 X6——F6到Y(jié)軸的力臂 X6=0 根據(jù)合力距定理： XG =（X1F1+X2F2+X3F3）/（F1+F2+F3） YG =（Y1F1+Y2F2+Y3F3）/（F1+F2+F3） YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0 XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0 所以該模具壓力中心為（0，0） 4.3.壓力機(jī)的選用 初步確定壓力機(jī)的型號(hào)：F公稱≥F總 因此選擇壓力機(jī)的型號(hào)為：JC23—16壓力機(jī) 型號(hào)為JC23—16壓力機(jī)的基本參數(shù)如：（表一） 公稱壓力/KN 160 墊板尺寸/mm 厚度40 滑塊行程/mm 50 孔直徑210 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 150 模柄孔尺寸/mm 直徑40 深度60 最大封閉高度/mm 220 滑塊底面積尺寸/mm 前后160 封閉高度調(diào)節(jié)量 45 左右250 滑塊中心線至床身距離/mm 80 床身最大可傾角 20° 立柱距離/mm 220 工作臺(tái)尺寸/mm 前后300 左右450 5.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 5.1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。 沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響： 雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。 沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響： 間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×?。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。 沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響： 間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。 通過(guò)以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。 根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選取：零件精度IT10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5。 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選??；對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選取；對(duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒(méi)有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。 零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無(wú)變化的尺寸除外。 5.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法 5.2.1.凸模和凹模分開(kāi)加工 這種方法主要適用于圓形或簡(jiǎn)單刃口。設(shè)計(jì)時(shí)，需在圖樣上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足： δd+δp≤Zmax-Zmin 沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計(jì)算： 沖孔時(shí) dp=(dmin+XΔ)-δp 落料時(shí) Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)-δp 孔心距 Lp=L±δp’ 式中 Dp dp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）； Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（mm）； dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）； Δ——工件公差； Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4； δp’——刃口中心距對(duì)稱偏差，通常取δp’=Δ/8； Lp——凸模中心距尺寸（mm）； L——沖件中心距基本尺寸（mm）； Zmin——最小沖裁間隙（mm）； 落料凹模尺寸： Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ =26.1-0.5×0.2=26+0.02; Aj2=(Amax-XΔ)+ Δ =16.1-0.5×0.2=16+0.02; Aj3=(Amax-XΔ)+ Δ =4.05-0.5×0.1=4+0.02; Aj4=(Amax-XΔ)+ Δ =10.1-0.5×0.2=10+0.02; Aj5=(Amax-XΔ)+ Δ =11.1-0.5×0.2=11+0.02; 落料凸模尺寸： Ah1=(Aj1-2Z)+ Δ =26-2×0.04=25.92+0.02; Ah2=(Aj2-2Z)+ Δ =16-2×0.04=15.92+0.02; Ah3=(Aj3-Z)+ Δ =4-0.04=3.96+0.02; Ah4=(Aj4+2Z)+ Δ =10+2×0.04=10.08+0.02; Ah5=(Aj5-2Z)+ Δ =11-2×0.04=10.92+0.02; 沖孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)- Δ/4 =2+0.5×0.04=2.02-0.02 Bj2=(Amin+XΔ)- Δ/4 =4+0.5×0.048=4.02-0.02 沖孔凹模尺寸： Bh1=(Aj1+2Z)- Δ/4 =2+2×0.04=2.08-0.02 Bh2=(Aj2+2Z)- Δ/4 =4+2×0.04=4.08-0.02 孔心距 Lp=L±δp’ Lp1=18±0.01 Lp1=8±0.01 6.模具整體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 如圖： 該模具整體采用倒裝結(jié)構(gòu)，下模采用樹(shù)脂卸料，上模采用打料裝置卸料，選用后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。 7.模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1.沖孔凸模的設(shè)計(jì) 由于在沖裁時(shí)，凸模易磨損，在生產(chǎn)零件是會(huì)越來(lái)越小，而孔的大小是由凸模決定。為了防止凸模用久之后沖裁的孔尺寸會(huì)越來(lái)越小，在制造凸模時(shí)將尺寸取接近最大公差時(shí)的值，當(dāng)公差范圍較大時(shí)，也可取中間值，對(duì)于沒(méi)有標(biāo)注公差的尺寸，凸模可直接按尺寸制造。 材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC， 形狀結(jié)構(gòu)：h=h凹＋h固 =30＋15=45mm （如圖） 沖頭采用臺(tái)階固定，易于加工和固定，不能加工臺(tái)階的，采用鉚接的方法固定。臺(tái)階只起到固定作用，不必承受很到的沖裁力，尺寸沒(méi)有太大的要求，與固定板配合采用H7/k6. 7.2.凸凹模的設(shè)計(jì) 凸凹模所選材料與沖頭，凹模材料一致，落料尺寸，間隙放在凸模上，所以為防止磨損，需要按正公差加工。 材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC 形狀結(jié)構(gòu)：h=h固＋h卸料＋樹(shù)脂 =15＋15+15=45mm （如圖） 外形線割與固定板過(guò)盈配合，過(guò)盈量0.02-0.03，與固定板鉚接，中間圓孔加工廢料孔，下口比上口大，容易掉廢料，刃口尺寸留2-3毫米磨量，與固定板配合采用H7/k6。 7.3.凹模的設(shè)計(jì) 因制件形狀簡(jiǎn)單，總體尺寸不大，選用整體式方形凹模較為合理。選用Cr12MoV為凹模材料。凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》得出凹模周界的計(jì)算公式 厚度H=Kb（≥15mm） 式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=26 K——系數(shù)，查表得K=0.86 則 H=0.86×26=22.36mm 凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=30~33.54mm 結(jié)合本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的形狀，本設(shè)計(jì)中取c=45-50mm 由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-43模標(biāo)準(zhǔn)可查到較為靠近的凹模周界尺寸為120×100。硬度：58～62HRC，（如圖） 確定其他零件的尺寸參數(shù) 由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-4，可得復(fù)合模的典型組合尺寸120×100（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標(biāo)準(zhǔn)，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。 其零件參數(shù)如下表所示： 凹模周界 凸凹模長(zhǎng)度 配用模架閉合高度H 孔距尺寸 最小 最大 S S1 S2 S3 120×100 35 139 162 零件名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) 墊板 凸模固定板 凹模 卸料板 凸凹模固定板 墊板 120×100×8 120×100×15 120×100×30 120×100×15 120×100×15 120×100×8 螺釘 圓柱銷 卸料螺釘 樹(shù)脂 螺釘 圓柱銷 圓柱銷 M8×60 φ8×50 M8×60 M10×60 φ8×60 φ10×60 7.4.選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 由凹模周界尺寸及模架閉合高度在180~210mm之間，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-7選用標(biāo)準(zhǔn)模架：16號(hào)后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架。 7.5.卸料、壓邊彈性元件的確定 沖壓工藝中常用的彈性元件有彈簧和橡膠，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使使用4個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧所承擔(dān)的負(fù)荷也將達(dá)到F預(yù)=F卸/n=1580/4N=395N。同時(shí)由于這是一落料模，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來(lái)困難。即使試用了彈簧，也勢(shì)必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架。因此我們選用橡膠作為卸料的彈性元件。 1、確定卸料橡膠 （1）確定橡膠的自由高度H自，由《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表3-9得： H自=L工/0.25~0.30+h修模 L工——沖模的的工作行程（mm）。對(duì)沖裁模而言，L工=t+1 h修?！A(yù)留的修模量 式中，L工為模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程為產(chǎn)品的厚度加1.0mm。故L工=2mm，h修模的取值范圍為2~4mm，在這取中間值3mm。 H自=（2/0.25+3）mm=11mm （2）確定L預(yù)和H裝。由表3-9可得如下計(jì)算公式： L預(yù)——橡膠的預(yù)壓縮量 H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度 L預(yù)=（0.1~0.15）H自=0.1×11mm=1.1mm H裝=H自-L預(yù)=（11-1.1）mm=9.9mm （3）確定橡膠橫截面積A（mm2） A=F/q F——所需的彈壓力 q——橡膠在與壓縮狀態(tài)下的單位壓力 F由前可知為F=1580N，q=0.26~0.70Mpa。在這里由于根據(jù)模具的行程，取q=0.7Mpa，則 A=1580/0.7mm2=2257.14mm2。 核算橡膠的安裝空間：可以安裝橡膠的空間可按凹模外形表面積與凸凹模地步面積之差的90%估算。經(jīng)計(jì)算A=120×100-352.26=11647.74mm2，則可以安裝橡膠的面積為S=10482.966mm2，大于所需橡膠面積，因此足以安裝橡膠的需要。 8.模具零件的加工工藝 8.1.沖孔凸模的加工工藝 表（一） 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 備料φ6mmX50mm 2 熱處理 退火 3 車外圓 車外圓達(dá)配合尺寸 車床 4 車工作尺寸 車工作尺寸達(dá)要求,留磨量0.2-0.3 車床 5 倒角 倒角達(dá)要求 車床 6 鉗工 拋光達(dá)表面要求 7 熱處理 淬火,回火,保證HRC58~62 8 磨加工 磨外圓達(dá)到公差要求 內(nèi)外圓磨床 9 鉗工 磨平上下表面達(dá)要求 10 檢驗(yàn) 8.2.落料凸模的加工工藝 表（二） 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 備料40mmX30mmX50mm 2 熱處理 退火 3 鉗工 劃線 鉗工 4 鉗工 鉗工鉆穿絲孔 鉆床 5 熱處理 淬火,回火,保證HRC58~62 6 磨加工 磨加工外形 磨床 7 線切割 線切割孔和外形，達(dá)到孔位置及外形尺寸 線切割 8 鉗工 磨平上下表面達(dá)要求 9 檢驗(yàn) 8.3.凹模的加工工藝 表（三） 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 備料1530mmX110mmX40mm 2 熱處理 退火 3 銑加工 銑加工六面 銑床 4 銑加工 銑臺(tái)階 銑床 5 鉗工 劃線，鉆孔，攻絲，鉆穿絲孔 鉗工 6 熱處理 淬火,回火,保證HRC58~62 7 磨加工 磨平面加工，側(cè)面基準(zhǔn)面 磨床 8 線切割 線切割外形，達(dá)到尺寸 線切割 9 鉗工 研磨型腔達(dá)要求 10 檢驗(yàn) 9.模具的總裝配 1、確定裝配基準(zhǔn)件 應(yīng)以凹模為裝配基準(zhǔn)件。 首先要確定凹模在模架中的位置， 安裝凹模組件， 確定凹模組件在下模座的位置， 然后用平行板將凹模和下模座夾緊，在下模座上劃出彎曲孔線，進(jìn)而安裝下模座其他組件。 2、安裝上模部分 檢查上模部分各個(gè)零件尺寸是不是滿足裝配技術(shù)條件要求。 安裝上模，調(diào)整沖裁間隙， 將上模系統(tǒng)各零件分別裝于上模座內(nèi)。 3、安裝下模部分 4、自檢 按沖模技術(shù)條件進(jìn)行總裝配檢查。 5、檢驗(yàn) 6、試沖 設(shè)計(jì)小結(jié) 課程設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它具知識(shí)面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，提高了查閱資料的能力，使我更加認(rèn)識(shí)到課程設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。 在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了許多的東西。首先對(duì)于AUTOCAD和Pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過(guò)模具設(shè)計(jì)我對(duì)于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。這次設(shè)計(jì)是對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個(gè)方面的內(nèi)容。 設(shè)計(jì)過(guò)程中按照任務(wù)書(shū)的要求和目的，循序漸進(jìn),力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。由于經(jīng)驗(yàn)不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。 總之，學(xué)海無(wú)涯，在以后的時(shí)間里，我要更加努力學(xué)習(xí)！ 致 謝 對(duì)三年來(lái)辛勤教導(dǎo)我的老師和學(xué)校致以最崇高的敬意！ 對(duì)本次課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)我和給予我最多的老師表示我最衷心的感謝!課程設(shè)計(jì)開(kāi)始以來(lái)，有幸多次聆聽(tīng)老師的教誨。老師以他寬廣的知識(shí)、高瞻遠(yuǎn)矚的學(xué)識(shí)、在實(shí)際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師以他對(duì)事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達(dá)的胸襟，時(shí)刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。 參考文獻(xiàn) [1]王新華主編. 沖模設(shè)計(jì)與制造實(shí)用計(jì)算手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004年8月第1版. 2~ 15 [2]王衛(wèi)衛(wèi)主編. 材料成型設(shè)備. 第1版.北京：機(jī)械工業(yè)出版.2004. 47~48 [3]鄭家賢 主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)使用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2005. 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