2558 墊片落料沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì)

2558 墊片落料沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì),墊片,沖孔,復(fù)合,模具,設(shè)計(jì) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)生姓名 石雅蘋 學(xué) 號(hào) 0413219 指導(dǎo)教師 原紅玲課題名稱 墊 片 落 料 沖 孔 模 具 設(shè) 計(jì)難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務(wù)書 有 無(wú)開題報(bào)告 有 無(wú)符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 慢中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況優(yōu) 良 中 差中期成績(jī)?cè)u(píng)定：所在專業(yè)意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系 部： 材 料 工 程 系 專 業(yè)： 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制造 學(xué) 生 姓 名 : 石 雅 蘋 學(xué) 號(hào): 0413219 設(shè)計(jì)(論文) 題目： 墊片落料沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 2007 年 03 月 20 日~ 06 月 18 日 指 導(dǎo) 教 師: 原 紅 玲 2007 年 03 月 20 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的：設(shè)計(jì)題目：墊片落料沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1.材料：452.生產(chǎn)批量：大批量3.未注公差取 IT14 級(jí)精度2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：（1）墊片零件的工藝性分析及工藝方案制定（2）選擇模具的結(jié)構(gòu)形式（3）主要工藝參數(shù)計(jì)算（4）選擇與確定模具主要零部件的結(jié)構(gòu)及尺寸（5）模具總體裝配及主要工作零件的工藝規(guī)程編制（6）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日系部意見：系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日第 1 頁(yè)墊片落料沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì)目錄摘要 ......................................................................................................................................................................3前言 ......................................................................................................................................................................5緒論 ......................................................................................................................................................................6一、國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) .......................................................................................................61.國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀 ................................................................................................................................62、國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) .....................................................................................................................7二、國(guó)外模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) .......................................................................................................8第一章 任務(wù)來(lái)源及設(shè)計(jì)意義 ....................................................................................................................91.1 設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)源 ........................................................................................................................................92.1 設(shè)計(jì)目的及意義 ...................................................................................................................................10第二章 沖壓工件的工藝性分析 .............................................................................................................102.1 沖壓及沖裁件的工藝性的概念 ...........................................................................................................102.2 零件工藝性分析 ...................................................................................................................................112.2.1 材料 ............................................................................................................................................112.2.2 工件結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................................112.2.3 尺寸精度 ....................................................................................................................................112.2.4 結(jié)論： ........................................................................................................................................11第三章 沖壓工藝方案的確定 ..................................................................................................................113.1 確定工藝方案的主要原則概括起來(lái)主要有以下三點(diǎn) ......................................................................113.2 工藝方案的確定 ...................................................................................................................................12第四章 模具結(jié)構(gòu)形式及沖壓設(shè)備的選擇 .............................................................................................124.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 ..........................................................................................................................124.1.1 模架及導(dǎo)向方式 .......................................................................................................................124.1.2 毛坯定位方式的選擇 ................................................................................................................134.1.3 卸料、出件方式的選擇 ...........................................................................................................134.1.4 主要零部件的定位方式和固定方式 ........................................................................................134.2 沖壓設(shè)備的選擇 ...................................................................................................................................13第五章 主要工藝參數(shù)計(jì)算 ....................................................................................................................145.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...................................................................................................................................145.1.1 選擇排樣方法 ............................................................................................................................155.1.2 確定搭邊值 ................................................................................................................................155.1.3 計(jì)算送料步距與條料寬度 ........................................................................................................155.1.4 計(jì)算材料利用率 ........................................................................................................................165.1.5 畫出排樣圖 ..............................................................................................................................165.2 計(jì)算工序壓力 ......................................................................................................................................175.2.1 落料力的計(jì)算 ..........................................................................................................................175.2.2 頂件力的計(jì)算 ..........................................................................................................................175.2.3 沖孔力計(jì)算 ..............................................................................................................................185.2.4 卸料力的計(jì)算 ..........................................................................................................................18第 2 頁(yè)5.3 計(jì)算模具的壓力中心 ...........................................................................................................................185.4 計(jì)算凸凹模工作部分刃口尺寸計(jì)算原則： .......................................................................................195.4.1 沖裁凸凹模刃口尺寸計(jì)算 ......................................................................................................195.5 彈性元件的選取與設(shè)計(jì) ......................................................................................................................215.5.1 上卸料采用橡膠作為彈性元件 ................................................................................................21第六章 選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸 ..................................................................236.1 確定工作零件 .......................................................................................................................................236.1.1 凹模 ............................................................................................................................................236.1.2 凸模 ............................................................................................................................................236．2 定位零件的設(shè)計(jì) ................................................................................................................................246.3 導(dǎo)料銷的設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................256.4 卸料部件的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................................256.4.1 卸料螺釘?shù)倪x用 ........................................................................................................................256.5 模架及其他零部件設(shè)計(jì) .......................................................................................................................266.5.1 模架 ............................................................................................................................................266.5.2 模柄 ............................................................................................................................................276.5.3 固定板、墊板 ............................................................................................................................286.5.4 螺釘與銷釘 ................................................................................................................................28第七章 模具的總體裝配 .............................................................................................................................30第八章 模具工作零件的加工工藝 .........................................................................................................318.1 沖裁模凸、凹模的技術(shù)要求及加工特點(diǎn) .........................................................................................318.2 凸、凹模加工的工藝路線有以下幾種方案： .................................................................................318.3 本副模具工件零件加工方案的確定 .................................................................................................32第九章 模具零件的材料及熱處理 ....................................................................................................36設(shè)計(jì)小結(jié) ...........................................................................................................................................................37致謝 ....................................................................................................................................................................38參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................................39第 3 頁(yè)墊片落料沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì)摘要本模具為墊片落料沖孔模具, 在設(shè)計(jì)時(shí):1 、接受任務(wù)書。2 、調(diào)研消化原始資料。3 、選擇成形設(shè)備。4 、擬定模具結(jié)構(gòu)方案。5 、方案的討論與論證。6 、繪制模具裝配圖。7 、繪制零件圖。8 、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。9 、模具制造試模與圖紙修改。正確的確定模具成形零件的尺寸凸模、凹模等零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素關(guān)系甚大，要特別注意。模具的設(shè)計(jì)應(yīng)制造方便, 盡量做道使設(shè)計(jì)的模具制造容易、造價(jià)便宜。特別是比較復(fù)雜的成形零件，必須考慮是采用一般的機(jī)械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。模具的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)效率高、安全、可靠。模具零件應(yīng)耐磨耐用。關(guān)鍵詞：模具、凸模、凹模、落料 、沖孔。第 4 頁(yè)P(yáng)ad Piercing And Blanking Die Design AbstractThis molding tool is a pad piercing and blanking mold. while designing: 1.accept the mission book. 2 . the investigation digests the primitive data. 3. choose to model the equipments 4. draft the molding tool construction project. 5. the discussion of the project and argument 6. drawing the molding tool assembles the diagram. 7. draw the spare parts diagram. 8. weave to write to design the manual. 9. the molding tool manufacturing tries the mold and diagram paper modification.The exactitude really settles size punch , die,etc. spare parts that molding tool model spare parts is a direct factor that certain system a shape, size relate to with the surface quantity very big, want to be specially attention.The design of the molding tool should make the convenience, doing a molding tool manufacturing that make design easy and build the price cheapness to the best.Model the spare parts especially more complicatedly, must consider is to adopt the general machine process the method processes to adopt still to process specially the method processes.The design of the molding tool shoulds the efficiency high, safety, dependable.The molding tool spare parts should bear to whet enduring.Key phrase:Molding tool, punch , die . piercing. Blanking.第 5 頁(yè)緒論一、國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀模具行業(yè)有萬(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家 [1]。在 2 萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)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(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠的數(shù)量增加，能力提高較快；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等[2]。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。低檔模具過(guò)剩，高檔模具供不應(yīng)求，甚至有的依賴進(jìn)口，因此，模具企業(yè)必須找準(zhǔn)自己的弱點(diǎn)，盡快縮短與國(guó)外的差距。(1)體制不順，基礎(chǔ)薄弱“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)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(shù)方面。 (2 人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視，因而`協(xié)作差 由于長(zhǎng)期以來(lái)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(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其余為自產(chǎn)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(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 (5)模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后第 6 頁(yè)模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。2、國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)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(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； (3).模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； (4).在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； (5).提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； (6).發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； (7). 模具的精度將越來(lái)越高； (8).模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； (9).研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； (10).開發(fā)新的成形工藝和模具。二、國(guó)外模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)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(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是“大而?！?、 “大而精” 。2004 年中國(guó)模具協(xié)會(huì)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工業(yè)、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％．第 7 頁(yè)第一章 任務(wù)來(lái)源及設(shè)計(jì)意義1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)源設(shè)計(jì)題目：墊片材 料：45 鋼厚 度：2mm生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)圖（1-1）產(chǎn)品零件圖2.1 設(shè)計(jì)目的及意義冷沖壓模具設(shè)計(jì)是為模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課后，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。用模具生產(chǎn)的制件具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。本設(shè)計(jì)題目為墊片，但對(duì)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的畢業(yè)生有一定的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的及意義。其目的有以下幾點(diǎn)：1.綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，全面系統(tǒng)鞏固課堂教學(xué)的基本知識(shí)，進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，提高綜合能力的培訓(xùn)及擴(kuò)大模具領(lǐng)域第 8 頁(yè)的新知識(shí)，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力。2.鞏固與擴(kuò)充“冷沖壓模具設(shè)計(jì)”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。3. 掌握冷沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算，繪圖，查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。本課題的意義是：通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者冷沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的冷沖模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。第二章 沖壓工件的工藝性分析2.1 沖壓及沖裁件的工藝性的概念沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。在沖壓加工中，將材料（金屬或者非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模） 。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沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率高，成本低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。影響沖裁件工藝性的因素很多，如沖裁件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸大小標(biāo)注方法精度要求和材料性能等。良好的沖裁件工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等。[1][1]——?jiǎng)⒔ǔ?、張寶? 主編 《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 高等教育出版社2.2 零件工藝性分析2.2.1 材料45 鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，并且市場(chǎng)上也容易購(gòu)買到此種材料，價(jià)格適中。2.2.2 工件結(jié)構(gòu)沖裁件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱，最好是有圓弧和直線組成。應(yīng)該避免沖裁件上有過(guò)長(zhǎng)的懸臂和狹槽，其最小厚度要大于材料厚度的兩倍。由工件圖看，此工件只有落料和沖孔兩個(gè)程序，將外形視為落料，內(nèi)形視為沖孔，由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用復(fù)合沖壓工序，這樣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，而且避免原有加工方法中須將手伸入模具的問(wèn)題，對(duì)保護(hù)操作者安全也有利。2.2.3 尺寸精度為降低沖壓成本，獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，在不影響沖壓件使用要求的前提下，應(yīng)盡量采用經(jīng)濟(jì)精度。所謂經(jīng)濟(jì)精度是提高模具達(dá)到最大許可磨損時(shí)，其所完成的沖壓加工在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)而經(jīng)濟(jì)上又最合理的精度。沖裁件的精度一般滿足其經(jīng)濟(jì)精度要求。該工件圖上的尺寸除了 60±0.25mm 和 180±0.25mm 有精度要求外，其余尺寸未注第 9 頁(yè)公差，全部屬自由尺寸，精度要求不高，按 IT14 級(jí)確定。因此，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。由文獻(xiàn)[2]表 2-4 標(biāo)準(zhǔn)公差查得 R200-0.52mm，100 0-0.87mm，220 0-1.15mm，Φ15 0+0.4mm。[2]——薛彥成 主編 〈〈公差配合與技術(shù)測(cè)量〉 〉 機(jī)械工業(yè)出版社2.2.4 結(jié)論：該制件可以沖裁第三章 沖壓工藝方案的確定3.1 確定工藝方案的主要原則概括起來(lái)主要有以下三點(diǎn)（1）保證沖裁件質(zhì)量（2）經(jīng)濟(jì)性原則（3）安全性原則 [3][3]——丁松聚 主編 〈〈冷沖模設(shè)計(jì)〉 〉 機(jī)械工業(yè)出版社3.2 工藝方案的確定在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問(wèn)題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排，沖裁工序數(shù)一般容易確定，關(guān)鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工序順序 該項(xiàng)零件包括落料沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案方案一:先落料，后沖孔，采用單工序復(fù)合模生產(chǎn)。方案二:先落料，后沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該項(xiàng)零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需用一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證需要，具生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜。但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜，通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。同時(shí)考慮到不讓廢料在凹模內(nèi)積聚?？刹捎谜b復(fù)合模工序。第 10 頁(yè)第四章 模具結(jié)構(gòu)形式及沖壓設(shè)備的選擇4.1 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇4.1.1 模架及導(dǎo)向方式 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過(guò)程中的全部載荷。模架的上模座通過(guò)模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座用螺釘、壓板固定在壓力機(jī)工作臺(tái)面上。上下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來(lái)保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過(guò)程中間隙均勻。模架的基本要求：（1） 要有足夠的強(qiáng)度與剛度；（2） 要有足夠的精度（如上下模座要平行，導(dǎo)柱、導(dǎo)套中心要與上下模座垂直，模柄要與上模座垂直等） 。（3） 上下模之間的導(dǎo)向要精確（導(dǎo)向件之間的間隙要很小，上下模之間的移動(dòng)要平穩(wěn)和無(wú)滯住現(xiàn)象） 。由上述看，選擇模架非常重要。為了滿足模架的基本要求及保證模具的使用壽命，且后側(cè)導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向裝置在后側(cè)，橫向和縱向送料都比較方便。故該復(fù)合模選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。[3]4.1.2 毛坯定位方式的選擇模的定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置?？刂扑土喜骄嗟亩ㄎ?，稱為擋料；控制條料寬度方向上的定位，稱為導(dǎo)料。沖裁條料時(shí)，導(dǎo)料零件有導(dǎo)料板和導(dǎo)料銷等，保證進(jìn)距的擋料銷和定距側(cè)刃等。導(dǎo)料板和導(dǎo)料銷對(duì)條料或卷料的側(cè)邊進(jìn)行導(dǎo)向，以保證其正確的送進(jìn)方向的板件或銷。條料靠著導(dǎo)料板或?qū)Я箱N的一側(cè)導(dǎo)向送進(jìn)，以免送偏。[4][4]——中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組 編 《冷沖模設(shè)計(jì)與制造》 機(jī)械工業(yè)出版社根據(jù)工件圖，該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，送進(jìn)步距控制采用擋料銷。4.1.3 卸料、出件方式的選擇卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和費(fèi)料切刀三種。其中卸料板用于卸掉卡第 11 頁(yè)在凸模上或凸凹模上的沖裁件或廢料的板件。固定卸料裝置裝于下模的凹模上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、卸料力大，使用安全可靠，一般僅起卸料作用，用于硬料、厚料。出件裝置主要有剛性出件裝置和彈性出件裝置兩種，剛性出件裝置一般用于上模，它是在沖壓結(jié)束后上模回程時(shí)，利用壓力機(jī)滑塊上的打料桿，撞擊上模內(nèi)的打桿與推件板（塊） ，將凹模的工件推出，因此推件力大，而且工作可靠。因?yàn)楣ぜ閴|片，且墊片要求有很高的平整度，故采用彈壓卸料裝置，卸料可靠。該模具采用彈性打件，并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器提供壓邊力。4.1.4 主要零部件的定位方式和固定方式凸模用凸模固定板固定，固定方法通常是采用臺(tái)肩固定，其配合為臺(tái)階式凸模用H7/h6，直通式凸模用 N7/h6、P7/h6；凹模用導(dǎo)料銷定位，一般采用螺釘和銷釘固定在下模座上。4.2 沖壓設(shè)備的選擇沖壓設(shè)備的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力，即 F 壓 >>F 總式中：F 壓 ——所選壓力機(jī)的噸位F 總 ——沖裁時(shí)的噸位（2） 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和行程次數(shù)，如復(fù)合模工件需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機(jī)。（3） 根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺(tái)面積尺寸，如有推件時(shí)應(yīng)考慮臺(tái)面孔的大小使沖后有零件能自由通過(guò)。（4） 選擇壓力機(jī)的閉合高度與模具是否匹配。（5） 模柄直徑、長(zhǎng)度是否與壓力機(jī)滑塊模柄直徑、深度尺寸相當(dāng)。（6） 壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)當(dāng)保證有最高的生產(chǎn)率。（7） 壓力機(jī)應(yīng)該使用方便和安全。 [5][5] ——王芳 主編 《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 機(jī)械工業(yè)出版社為安全起見，防止設(shè)備的超載，可按公稱壓力 F 壓 ≥（1.6～1.8）F 總 的原則選取壓力機(jī)，參照文獻(xiàn)[6]表 8-10 開式雙柱可傾式壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格初選公稱壓力為 1000KN 的開式雙柱可傾式壓力機(jī)。[6]—— 許發(fā)樾 主編 《模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》 機(jī)械工業(yè)出版社第 12 頁(yè)第五章 主要工藝參數(shù)計(jì)算5.1 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件形狀尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。5.1.1 選擇排樣方法沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是降低成本和保證沖裁件質(zhì)量及模具壽命的有效措施，故排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：（1） 提高材料利用率。（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） 保證沖件質(zhì)量和沖件對(duì)板料纖維方向的要求。 [4]因該工件是由圓弧和直線組成，且形狀和結(jié)構(gòu)對(duì)稱，采用直排時(shí)材料利用率高，故選擇直排。5.1.2 確定搭邊值排樣中相鄰兩個(gè)零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊值要合理確定，搭邊值過(guò)大，材料利用率低，過(guò)小時(shí)搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，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，因此確定搭邊值時(shí)應(yīng)考慮如下因素：材料的力學(xué)性能：軟材料、脆材料搭邊值要大一些；硬材料搭邊值可小一些。（1） 材料的厚度：材料越厚，搭邊值也越大。（2） 沖裁件的形狀和尺寸：沖裁件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。（3） 排樣的形式：對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊值。（4） 送料及擋料方式：用手工送料且有側(cè)壓裝置的搭邊值可小一些，用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊值小一些。第 13 頁(yè)（5） 卸料方式：彈性卸料比用剛性卸料的搭邊值要小一些。搭邊的作用主要有：（1） 補(bǔ)償誤差的作用；（2） 使凸凹模刃口雙邊受力均勻；（3） 對(duì)于利用搭邊拉條料自動(dòng)送料的模具，搭邊使條料有一定的剛度以保證條料有連續(xù)送進(jìn)；（4） 提高模具的壽命。由文獻(xiàn)[4]表 3-12 搭邊 a 和 a1數(shù)值查得：a 1=2.0mm，a=2.5mm5.1.3 計(jì)算送料步距與條料寬度（1）送料步距條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。每次只沖一個(gè)零件的步距 S 的計(jì)算公式為：S=D+a式中：D——平行于送料方向的沖裁件寬度a——沖裁件之間的搭邊值S=50x2+2=102mm（2）條料寬度條料寬度的確定原則是：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)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時(shí)必須考慮模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃。因本副模具要求條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)，所以模具結(jié)構(gòu)中采用有側(cè)壓裝置，則條料在有側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送進(jìn)時(shí)的計(jì)算公式如下[1]：條料寬度：B 0-Δ =（D max+2a） 0-Δ導(dǎo)料板之間距離：A=B+c=D max+2a+c式中：D max——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a——側(cè)搭邊值Δ——條料寬度的單向偏差c——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙由參考文獻(xiàn)[1]中表 2.5.3 條料寬度偏差查得 Δ=0.6mm，由表 2.5.5 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Cmin，查得 Cmin=5mm。B0-Δ =（220+2x2.5） 0-0.6=2250-0.6mmA=220+2.5x2+5X2=235mm5.1.4 計(jì)算材料利用率沖裁件的實(shí)際面積與所用材料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。由文獻(xiàn)[7]得一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率 η 可用下式表示：η=nA/BSx100%式中：A——沖裁件的面積n——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目B——條料寬度第 14 頁(yè)S——進(jìn)距由文獻(xiàn)查板材標(biāo)準(zhǔn)，所選板材寬度標(biāo)準(zhǔn)為（200mm～1000mm）的板材，根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)，選用寬=225mm 的鋼板，每條鋼板可剪 1 張條料。則一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：η=nA/BSx100% =（180x60+∏x20x20-4x∏x7.5x7.5）/102x225x100% ≈38.5%若考慮到料頭料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料（或帶料、條料）上總的材料利用率為：η=nA/BLx100%式中：n----一張板料上沖裁件的總數(shù)目。A----一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積。L----板料長(zhǎng)度。B 板料寬度。[7]——模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì) 編 《模具設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》5.1.5 畫出排樣圖 圖（5-1）零件排樣圖第 15 頁(yè)5.2 計(jì)算工序壓力5.2.1 落料力的計(jì)算利用普通平刃凸模和凹模沖裁時(shí)，其沖裁力的計(jì)算公式為：F=KLtζ b公式中： F——沖裁力L——沖裁周邊長(zhǎng)度t——材料厚度ζ b——材料抗剪強(qiáng)度K——系數(shù)系數(shù) K 是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板材力學(xué)性能和厚度、波動(dòng)等因素的影響而繪出的修正系數(shù)。一般取 K=1.3。沖裁周邊長(zhǎng)度的計(jì)算：L= （180+60 ）x2+2Лx20=605.6mm由文獻(xiàn)[1]中表 1.3.6 查得 ζ b=400MPaF =605.6x2x400x1.3=629.824KN5.2.2 頂件力的計(jì)算FD=KDF公式中：F ——沖裁力KD——頂件力系數(shù)，由文獻(xiàn)[1]表 2.6.1 查得 KD=0.06則 FD=0.06x629.824=37.79KN5.2.3 沖孔力計(jì)算Fc=1.3Ltζ b公式中：L=3.14x15x4=188.4mm則 Fc=1.3x188.4x2x400=195.936KN5.2.4 卸料力的計(jì)算FX=KXF公式中：F— —沖裁力KX——卸料力系數(shù)，由文獻(xiàn)[1]表 2.6.1 查得 KX=0.03第 16 頁(yè)則 KX=0.03x629.824=18.89KN故總沖裁力 FZ=F+FX+FD+FC=629.824+18.89+37.79+195.936=882.44 KN根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選用 J23-100A，該壓力機(jī)與面具設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)為：公稱壓力：1000KN滑塊行程：16mm～140mm滑塊行程次數(shù)：45 次/min最大閉合高度：400mm封閉高度調(diào)節(jié)量：100mm工作臺(tái)尺寸（前后 x 左右）：600mmx900mm模柄孔尺寸（直徑 x 深度）：60mmx80mm最大傾斜角：30 05.3 計(jì)算模具的壓力中心沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心，為了保證壓力機(jī)和模具正常工作，沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)，地工作，減少導(dǎo)向件的磨損，提高模具壓力機(jī)壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力作用點(diǎn)的方法，由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長(zhǎng)度成正比，所以求合力作用點(diǎn)可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的重心，具體方法如下：1．按比例畫出沖裁輪廓線，選定直角坐標(biāo)系2．把圖形的輪廓線分成幾份，計(jì)算各部分長(zhǎng)度 … ，并求出各部分重心位置的坐21L， n標(biāo)（ ） ， （ ）…（ ） ；1,yx2,nyx,3．按沖裁輪廓線下列公式求沖模壓力中心的坐標(biāo)值（ ）：0,yxnLxxL????210[5]nyyy??210計(jì)算壓力中心時(shí)，如圖（5-2）把坐標(biāo)原點(diǎn)取在工件的對(duì)稱中心上，建立 XOY，因?yàn)楣ぜ男螤铌P(guān)于 X 軸和 Y 軸對(duì)稱，所以壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心 O 上，即其坐標(biāo)為（0，0） 。第 17 頁(yè)圖（5-2）零件壓力中心5.4 計(jì)算凸凹模工作部分刃口尺寸計(jì)算原則：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。⑴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，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)獲得。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，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)獲得。⑵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)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。⑶不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙。⑷選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2∽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)來(lái)選用。⑸工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體” 原則標(biāo)注單向公差，所謂“入體” 原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。[1] 5.4.1 沖裁凸凹模刃口尺寸計(jì)算由工件圖看