多孔蓋板零件沖孔模設計-沖壓模具含proe三維及15張CAD圖-獨家.zip
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多孔蓋板零件沖孔模設計
摘 要
本次課題為多孔蓋板零件沖壓模具設計，設計一副完整沖孔模訓練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學內容，掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關技術規(guī)范。熟練查閱相關技術資料。掌握模具設計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術文件等。
沖壓工藝與模具設計應結合工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質量、生產效率、生產成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術先進、經(jīng)濟合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產在保證達到設計圖樣上的各項技術要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產。
本次設計是在指導老師認真、耐心的指導下，對模具的經(jīng)濟性、模具的壽命、生產周期、及生產成本等指標下進行全面、仔細的分析下而進行設計的。在此, 我表示衷心的感謝他們對我的教誨。
關鍵詞：多孔蓋板；沖壓模具，沖孔模，工藝性，加工設備，模具設計
Abstract
This project is the design of punching die for multi-hole cover plate parts, and designs a complete set of punching die training, training and improving their working ability. 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.
This design is designed under the guidance of the instructor carefully and patiently, under the guidance of the mold economy, mold life, production cycle, and production cost under the comprehensive and careful analysis. Here, I would like to express my heartfelt thanks to them for teaching me.
Key words: perforated cover, stamping die, piercing die, manufacturability, processing equipment, mold design
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
第一章、引言 4
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 4
1.2.課題來源和研究意義 5
1.3.題目研究方法 7
1.4.論文構成及研究內容 7
第二章、沖裁件的工藝性分析 8
2.1.沖裁件的形狀 9
2.2.沖裁件的尺寸精度 9
第三章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 10
3.1.沖壓力 10
3.1.1.沖裁力的計算 10
3.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計算 11
3.2.壓力中心的計算 11
3.3.壓力機的選用 14
第四章、凸、凹模刃口尺寸計算 15
4.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則 15
4.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法 16
4.2.1.凸模和凹模分開加工 16
4.2.2.凸模和凹模配合加工 16
第五章、模具整體結構形式設計 19
第六章、模具零件的結構設計 21
6.1.凸模的設計 21
6.2.沖孔凹模的設計 22
6.3.凹模固定板的設計 23
6.4.凸模固定板的設計 24
6.5.選擇標準模架 26
6.6.卸料、壓邊彈性元件的確定 26
第七章、模具總體結構設計 27
7.1.模具類形的選擇 27
7.2.定位方式的選擇 27
7.3.卸料、出件方式的選擇 27
7.4.導柱、導套位置的確定 27
第八章、模具的裝配 28
8.1.上模裝配 28
8.2.下模裝配 28
結束語 29
設計小結 30
致 謝 31
參考文獻 32
第一章、引言
1.1.模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在700億至850億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產值預計為700億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2006年的2億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產銷量均突破550萬輛，預計2007年產銷量各突破700萬輛，轎車產量將達到300萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產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%。
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，板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力。當內力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
沖壓生產靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。
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、形狀復雜的零件。
沖壓產品的尺寸精度是由模具保證的，所以質量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機械加工便可以使用。
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。沖壓產品的表面質量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。
因此，沖壓工藝是一種產品質量好而且成本低的加工工藝。用它生產的產品一般還具有重量輕且剛性好的特點。
沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產品以及航空、航天和兵工等的生產方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產占有重要的地位。
由于沖壓工藝具有生產效率高、質量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產品的不斷發(fā)展和生產技術水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用?？梢哉f，模具技術水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標。
當今，隨著科學技術的發(fā)展，沖壓工藝技術也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設計及制造技術的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產的機械化和自動化
（4）新的成型工藝以及技術的出現(xiàn)
（5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
1.2.課題來源和研究意義
本設計題目由實習單位提供，經(jīng)系指導老師審核通過的。本設計題目涉及的主要內容是對沖壓模的設計, 研究目的是在廠原有的基礎上，對模具進行改進設計，提高產品質量與效益。
在二十世紀中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如：“模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價：“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。
21世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術時代，向著以信息為特征的技術時代邁進，即用信息技術改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)。經(jīng)濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應市場的要求，與之相適應，制造業(yè)對柔性自動化技術及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術和信息通信技術的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產值。而在亞洲,最高屬于日本,年產值達200億美元上下。美國的年產值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達到70億美元。然而,產值并不等同于技術質量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。而技術含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為11.2億美元,2003年就進口了近13.7億的模具,這還未包括隨設備和生產線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。
我國模具CAD/CAM技術的發(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)。華中工學院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖壓模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。21世紀開始，CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術，其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。
模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，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，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公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了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。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術/DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、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權的軟件，并已在實踐中得到成功應用，產生了良好的效益?？焖僭停≧P）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低和制造難等問題，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應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。
1.3.題目研究方法
本論文主要通過具體例子的方式對沖壓模具的生產流程進行介紹、分析、研究。通過對蓋板沖孔模具設計的說明，詳細地闡述了沖壓模具生產的一般流程。對零件加工工藝性分析、零件的加工方式、沖壓模具的結構組成等進行介紹并對沖壓模具生產中常常出現(xiàn)的缺陷進行分析研究。
步驟如下：
（1）零件成型方案確定；
（2）零件零件形狀分析，根據(jù)模擬結果進一步提出工藝改良方案；
（3）使用CAD等軟件對零件進行分析，設計模具裝配圖和零件圖；
（4）完成沖壓零件設計的文字說明。
1.4.論文構成及研究內容
論文主要由緒論、零件的成型工藝分析、工藝方案制定、及設計計算、模具結構零部件的設計計算，模具缺陷分析等五大部分構成。論文主要圍繞該零件沖壓成形工藝及模具設計展開，綜合運用沖壓成形工藝及模具設計理論以及AUTOCAD等輔助設計軟件，完成設計計算，并繪制模具的裝配圖和零件圖。
第二章、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，同時保證分離斷面的質量要求。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。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。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在性能對沖壓成品的質量影響很大，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，以保證成品質量和高的合格率。
模具的精度和結構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量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。 模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。
沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產率的自動沖壓生產線。
在每分鐘生產數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題。
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，在模具壽命和生產率較高、成本較低的條件下得到質量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質量、模具壽命和生產效率有很大的影響。
2.1.沖裁件的形狀
圖1.零件及尺寸
此制件的形狀較簡單，只是在一拉伸件的底部面上沖孔，而且是沖多個孔，不規(guī)則分布，整個產品外形是圓的，所以設計沖孔模具時定位方便，可靠，凹模熱處理后加工時不容易開裂。
產品材料為10#鋼，優(yōu)質碳素結構鋼，厚度2.0mm，其抗剪強度260-340Mpa,抗拉強度300-440Mpa,屈服極限210Mpa，具有良好的沖裁性。
2.2.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、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟級普通沖裁。
本次設計只設計其沖孔工序，所以無需單獨計算拉伸系數(shù)，切邊余量，拉伸力等參數(shù)，只需要設計和計算沖孔工序的參數(shù)。
第三章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心
3.1.沖壓力
沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。
3.1.1.沖裁力的計算
平刃口沖裁力可按下式計算
沖2-φ4圓孔力計算
F=nKLδτ
F=2×1.3×3.14×4×2.0×340=22206.08N
=22.21KN
式中 F——沖裁力（N）；
L——沖裁件周邊長度（mm）；直徑4mm的孔周長
τ——材料抗剪強度（MPa）；260-340MP
δ——材料厚度；(mm)；2.0
K——系數(shù)，通常K=1.3；
n——孔數(shù)量；n=2；
沖2-φ6圓孔力計算
F=nKLδτ
F=2×1.3×3.14×6×2.0×340=33309.12N
=33.31KN
沖3-φ20圓孔力計算
F=nKLδτ
F=3×1.3×3.14×20×2.0×340=166545.6N
=166.55KN
沖1-腰孔力計算
F=nKLδτ
F=1×1.3×（3.14×6+20+20）×2.0×340=52014.56N
=52.014KN
3.1.2.卸料力、推件力及頂件力的計算
生產中常用下列公式計算
F卸=K卸F沖
=0.05×（22.21+33.31+166.55+52.014）=13.704KN
式中 F——沖裁力；
F卸——卸料系數(shù)
綜上所述
總的沖裁力為F總=F沖+F推=22.21+33.31+166.55+52.014+13.704
=287.788KN
3.2.壓力中心的計算
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。
沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：
（１）對稱形狀的單個沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（２）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
（３）形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標 位置 O0(x0,y０)，即為所求模具的壓力中心。
計算公式為：
因沖壓力與沖壓周邊長度成正比， 所以式中的各沖壓力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn，可分別用各沖壓周邊長度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：
本次設計課題產品孔所在位置不對稱，所以為了確保壓力機和模具正常工作。采用解析法求壓力中心，解析圖如下：
首先：
P1——沖φ4孔力 P1=KLδτ，得P1=22.21/2=11.105KN
P2——沖φ20孔力 P2=KLδτ，得P2=166.55/3=55.52KN
P3——沖φ6孔力 P3=KLδτ，得P3=33.31/2=16.655KN
P4——沖φ20孔力 P4=KLδτ，得P4=166.55/3=55.52KN
P5——沖φ4孔力 P5=KLδτ，得P5=22.21/2=11.105KN
P6——沖φ20孔力 P6=KLδτ，得P6=166.55/3=55.52KN
P7——沖φ6孔力 P7=KLδτ，得P7=33.31/2=16.655KN
P8——沖腰孔力 P8=KLδτ，得P8=52.014KN
Y1——P1到X軸的力臂 Y1=19
X1——P1到Y軸的力臂 X1=-25
Y2——P2到X軸的力臂 Y2=-3
X2——P2到Y軸的力臂 X2=-20
Y3——P3到X軸的力臂 Y3=-21.5
X3——P3到Y軸的力臂 X3=-21
Y4——P4到X軸的力臂 Y4=-23
X4——P4到Y軸的力臂 X4=0
Y5——P5到X軸的力臂 Y5=-19
X5——P5到Y軸的力臂 X5=25
Y6——P6到X軸的力臂 Y6=-3
X6——P6到Y軸的力臂 X6=20
Y7——P7到X軸的力臂 Y7=21.5
X7——P7到Y軸的力臂 X7=21
Y8——P8到X軸的力臂 Y8=15
X8——P8到Y軸的力臂 X8=0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2…）/（F1+F2…）
XG=（X1F1+X2F2…）/（F1+F2…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=-5.64
XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=0
所以該模具壓力中心為（0,-5.64），在模柄直徑范圍內，符合要求。
3.3.壓力機的選用
根據(jù)模具外形大小，壓力大小及模具高度，初步確定壓力機的型號：
F公稱≥F總
因此選擇壓力機的型號為：JG23—40壓力機
型號為JG23—40壓力機的基本參數(shù)如：（表一）
公稱壓力/KN
400
墊板尺寸/mm
厚度80
滑塊行程/mm
100
孔徑200
滑塊行程次數(shù)/（次/min）
80
模柄孔尺寸/mm
直徑50
深度70
最小封閉高度/mm
300
滑塊底面積尺寸/mm
前后230
封閉高度調節(jié)量
80
左右300
滑塊中心線至床身距離/mm
220
床身最大可傾角
30°
立柱距離/mm
300
工作臺尺寸/mm
前后420
左右630
第四章、凸、凹模刃口尺寸計算
4.1.凸、凹模刃口尺寸計算原則
設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，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。沖裁過程中，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，磨檫越嚴重。在實際生產中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側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，但是當單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時，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，間隙對沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對斜料力、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×?。一般當單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對尺寸精度的影響：
間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關。
通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質量、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，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質量的間隙數(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。一般說來，當對沖裁件斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質量要求不是很高時，則應適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
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，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級選?。粚τ谛螤顝碗s的刃口尺寸制造偏差可按零件相應部位公差值的1/4來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標注公差，則可按IT14級取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應按“入體”原則標注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標注的，則應換算成單向標注。磨損后無變化的尺寸除外。
4.2.凸、凹模刃口尺寸計算方法
4.2.1.凸模和凹模分開加工
這種方法主要適用于圓形或簡單刃口。設計時，需在圖樣上分別標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
4.2.2.凸模和凹模配合加工
配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€，然后依此為基準再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin 。同時還能大大簡化設計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產的模具或沖制復雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設計制造。
沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：
沖孔時凸模 Bj=(Amin+XΔ)+Δ/4
沖孔時凹模 Bh=(Amin+XΔ+Zmin)-Δ/4
孔心距 Lp=L±δp’
式中 Ap——沖孔凸模的刃口尺寸（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’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/4；
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）；
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin1+XΔ)+Δ/4
=3.9+0.5×0.2=4.0
Bj2=(Amin2+XΔ)+Δ/4
=5.9+0.5×0.2=6
Bj3=(Amin3+XΔ)+ Δ/4
=19.85+0.5×0.3=20
Bj4=(Amin4+XΔ)+ Δ/4
=25.85+0.5×0.3=26
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Bj1+Z)-Δ/4
=4+0.2=4.2
Bh2=(Bj2+Z)-Δ/4
=6+0.2=6.2
Bh3=(Bj3+Z)-Δ/4
=20+0.2=20.2
Bh4=(Bj4+Z)-Δ/4
=26+0.2=26.2
兩孔中心距離尺寸計算
Lp1=L±δp’=38±0.01
Lp2=L±δp’=43±0.01
Lp3=L±δp’=40±0.01
Lp4=L±δp’=42±0.01
Lp5=L±δp’=50±0.01
Lp6=L±δp’=15±0.01
Lp7=L±δp’=20±0.01
第五章、模具整體結構形式設計
沖孔模結構形式：
由于前面工序已經(jīng)將產品拉伸成型，只需要在此基礎上沖孔，所以設計沖孔模時，定位方式，可以采用已經(jīng)拉伸的形狀定位，這樣操作方便，穩(wěn)定可靠。
整個模具結構，上模采用彈壓卸料裝置，上模廢料直接掉下面，這樣工人生產時操作方便，生產效率高，由于所沖的孔多個，而且有位置要求，與拉伸形狀不同心，所以凹模與固定板配合固定好后需要配鉆防轉銷，方式凹模松動和轉動，整個模具結構緊湊，簡單，容易加工和裝配，調試也方便。
第六章、模具零件的結構設計
6.1.凸模的設計
材料：Cr12Mov，硬度：58～62HRC（如圖），與固定板過盈配合，與卸料板間隙配合。
6.2.沖孔凹模的設計
因制件形狀簡單，總體尺寸不大，選用鑲塊式凹模較為合理，方便維修。選用Cr12MoV為凹模材料。
本次設計課題凹模要根據(jù)產品拉伸后的實際內徑尺寸確定，高度需要比產品拉伸高度與固定板厚度之和多3-5mm，根據(jù)前道拉伸工序確定，拉伸凸模直徑為φ74.8mm，所以沖孔凹模的直徑應≤74.8，本次初步設計為φ74.8，待后期適當調整，另凹模高度=產品拉伸內高度+固定板厚度+（3-5）=30+18+（3-5）=51-53，本次設計選擇53mm，于固定板配合好后記得一定要加工防轉銷。具體凹模形狀如下圖所示：
6.3.凹模固定板的設計
材料：45#，（如圖）型腔與凹模過盈配合，配鉆防轉銷，
6.4.凸模固定板的設計
材料：45#，（如圖），孔與凸模過盈配合，并保證其垂直度，
確定其他零件的尺寸參數(shù)
由《模具設計指導》表5-4，可得復合模的典型組合尺寸（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標準，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
凸模長度
配用模架閉合高度H
孔距尺寸
最小
最大
S
S1
S2
S3
φ160
53
180
220
零件名稱及標準編號
墊板
凸模固定板
凹?？?
卸料板
墊板
φ160×10
φ160×18
φ160×18
φ160×18
φ160×8
螺釘
圓柱銷
卸料螺釘
樹脂
螺釘
圓柱銷
圓柱銷
M8×60
φ8×50
M8×60
M10×60
φ8×60
φ10×60
6.5.選擇標準模架
由凹模周界尺寸及模架閉合高度在180~210mm之間，查《模具設計指導》表5-7選用標準模架：10號中間導柱圓形模架340×230×180—210GB/T2851.1—1990，上模座340×230×35，下模座340×230×40，導柱φ28×160，φ32×160，導套φ28×80×42，φ32×80×45。
6.6.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6個彈簧，每個彈簧所承擔的負荷也將達到F預=F卸/n=13704/6N=2284N。同時由于這是一沖孔模，產品材料厚度較大，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來困難。即使使用彈簧，也勢必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架，設計卸料板就不方便，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《模具設計指導》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），對沖裁模而言，L工=t+1
h修模——預留的修模量
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品的厚度加1mm。故L工=3mm，h修模的取值范圍為4~6mm，在這取中間值4mm。
H自=（3/0.3+4）mm=14mm
（2）確定L預和H裝。由表3-9可得如下計算公式：
L預——橡膠的預壓縮量
H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度
L預=（0.1~0.15）H自=0.1×14mm≈1.4mm
H裝=H自-L預=（14-1.4）mm=12.6mm
第七章、模具總體結構設計
7.1.模具類形的選擇
由沖壓工藝分析和設計目的、要求以及從經(jīng)濟方面考慮，本套模具正裝沖孔模。工序簡單，模具結構也不復雜。
7.2.定位方式的選擇
該模具活動部件采用導柱導套定位，固定部件采用銷釘定位。
7.3.卸料、出件方式的選擇
根據(jù)模具沖壓的運動特點以及推件力的大小,該模具采用彈壓卸料方式比較方便。產品為拉伸件，拉伸形狀已定，所以可以采用拉伸內孔直徑作為定位方式。
7.4.導柱、導套位置的確定
為了提高模具的壽命和工件質量，方便安裝、調整、維修模具，該簡單模采用中間導柱圓形標準模架。其導柱和導套則根據(jù)所選定的模架按標準選取，為防止安裝換方向，兩邊導柱直徑大小不一致，需要按清楚。
第八章、模具的裝配
根據(jù)簡單模的工作特點,先裝上模,再裝下模較為合理,并調整間隙,試沖,返修.具體過程如下:
8.1.上模裝配
8.1.1檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準備工作.
8.1.2將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調整間隙.
8.1.3的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.
8.2.下模裝配
8.2.1要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準備工作.
8.2.2放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調整.
8.2.3上下模按導柱,導套配合進行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機進行試沖并根據(jù)試沖結果作出相應調整,直到生產出合格制件.
結束語
模具是裝備制造業(yè)的核心，作為機械制造業(yè)的基礎，模具水平基本反映了這個國家工業(yè)水平的高低。我國的模具工業(yè)水平，雖然經(jīng)過改革開放以來30年的追趕，但畢竟底子太薄，到現(xiàn)在為止水平并不高，尤其大中型模具的實力遠遠不夠。30年來，我們利用全球的產業(yè)轉移的歷史機遇，投入很大資源發(fā)展模具行業(yè)，但基本上還只是一些低端模具發(fā)展較為成熟些，中高端模具發(fā)展遇到眾多瓶頸。目前我國模具遠不能滿足國內需求，國產模具在國內市場占有率為低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特別是大型高端模具比如汽車模需要大量進口。我國模具行業(yè)要追趕發(fā)達國家還需要很長的路，國家需要更多的政策引導，企業(yè)需要更加重視研發(fā)而不是代加工.對于我們這樣接受了專業(yè)系統(tǒng)的本科教育大學生也是未來的模具儲備人才來說，我們具有較高的起點，我們關注的不應該局限于模具技術，雖然我國模具行業(yè)的進一步發(fā)展遇到的問題主要還是技術問題，但是我們應該把視野放寬些，只有好的企業(yè)才能搞到好的技術，我們要關注更多模具市場企業(yè)的經(jīng)營與改善，模具企業(yè)十分也需要我們這樣的人才，既懂技術又懂管理又了解市場動態(tài)的人才，這才是我們應該擔起振興模具行業(yè)的歷史使命。
本設計就是本著這個思想對產品模具進行分析設計，力求設計出技術水平高、經(jīng)濟效益好的模具，同時也圍繞著對新產品開發(fā)、新產品投入生產這個理念展開設計。該沖孔模具較為簡單，所以加工工藝也不復雜。通過對零件圖的綜合分析與實習單位的實際生產要求，設計出了最可行的加工方案。本模具有生產率高、精度高的特點，加工過程又不會影響制品尺寸，這非常符合實習公司的實際生產要求，對單位能保持全國模具行業(yè)的領先地位也有一定的促進作用。
整套模具的設計過程中使用了先進的CAD/CAM技術進行輔助設計，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使得設計更為便捷。由此可以看到，在大型級進模、高精密、高復雜性、高技術含量先進模具的設計中，使用先進的CAD/CAE/CAM技術進行輔助設計會是一條必經(jīng)之路。
設計小結
通過本次畢業(yè)設計，在理論知識的指導下，結合認識實習和生產實習中所獲得的實踐經(jīng)驗，在老師和同學的幫助下，認真獨立地完成了本次畢業(yè)設計。在本次設計的過程中，通過自己實際的操作計算，我對以前所學過的專業(yè)知識有了更進一步、更深刻的認識，能夠把自己所學的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來。同時也認識到了自己的不足之處。到此時才深刻體會到，以前所學的專業(yè)知識還是有用的，而且都是模具設計與制造最基礎、最根本的知識。
通過本次畢業(yè)設計的鍛煉，使我對模具設計與模具制造的整個過程都有了比較深刻的認識和全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應該有的鍛煉和考查。我很感謝學校和各位老師給我這次鍛煉機會。我是認認真真的做完這次畢業(yè)設計的，也應該認認真真的完成我大學三年里最后也是最重要的一次設計。但是由于水平有限，錯誤和不足之處再所難免，懇請各位指導老師批評指正，不勝感激。
致 謝
首先感謝學校及學院各位領導的悉心關懷和耐心指導，特別要感謝指導老師給我的指導，在設計和說明書的寫作以及實物制作過程中，我始終得到他的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和動手操作能力都有了很大的提高與進步，對模具設計與制造的整個工藝流程也有了一個基本的掌握。在他身上，時刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學風范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，端正了我的學習態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學，他們在尋找資料，解答疑惑，實驗操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關心和支持的老師和同學使我能如期完成這次畢業(yè)設計。謝謝各位老師和同學！
感謝學校對我這兩年的培養(yǎng)和教導，感謝學院各位領導各位老師三年如一日的諄諄教導！
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