0015-墊板沖壓工藝及模具設計【全套14張CAD圖】

0015-墊板沖壓工藝及模具設計【全套14張CAD圖】,全套14張CAD圖,墊板,沖壓,工藝,模具設計,全套,14,cad 1緒論 隨著我國改革開放步伐的進一步加快，中國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是加入WTO后，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通信等產品中，60%—80%的零部件都依靠模具成型。國民經濟的五大支柱產業(yè)，即機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。模具生產水平的高低，己成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，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。因此，我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，提高模具工業(yè)的整體技術水平。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，目前，我國制造業(yè)的資源已突破了企業(yè)——社會——國家的界線，制造業(yè)的國際化已是一個客觀事實。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?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。 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15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之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/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，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． 由于長期以來受“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/CAM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工程；?? 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 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。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600～650億美元左右。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"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（VDMA）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（VDMA）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)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。 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45％隨。 1.3 沖孔落料模具設計方面 1.3.1沖壓的概念、特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。 ?沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現如下。 (1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 （3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 （4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現，從而獲得較好的經濟效益。 ?沖壓地、在現代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當的大，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現在大多數也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現的。 1.3.2 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。 復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 ?復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。 沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分 組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。 1.3.3 沖壓技術的現狀及發(fā)展方向 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現和發(fā)展方向如下。 (1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。 (2)沖模是實現沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 ?精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2 ~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm /min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。 3) 沖壓設備和沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數量為普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實現24小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。 (4)沖壓標準化及專業(yè)化生產方面 模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達70%~80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數標準件廠家未形成規(guī)?；a，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高 1.3.4 墊板沖孔落料模具設計的設計思路 1.明確設計任務書，收集有關資料 在指導老師的指導下，擬定設計任務——階梯形件拉深以及設計進度計劃，并仔細閱讀《冷沖模設計指導》教材，了解本設計的目的、內容、要求和步驟，以及查閱有關模具圖冊、設計手冊等資料；了解本設計零件的用途、結構、性能，在整個產品中的裝配關系、技術要求、生產批量，采用的沖壓設備型號和規(guī)格，模具零件的制造加工工藝及標準化等情況。 2、工藝分析及工藝方案的制定 經分析制件的技術要求，結構工藝性及經濟性都符合工藝要求，確定總體工藝方案，填寫工藝卡。 3、工藝計算及設計 （1）、排樣及材料利用率計算 （2）、刃口尺寸的計算 （3）、沖壓的計算，壓力中心的確定，沖壓設備的初選，根據排樣圖和所選的模具結構形式，可以方便計算出所需總壓力。待模具總設計好后，校核設備裝模尺寸，最終確定設備型號及工藝參數。 4、模具結構設計 (1)、確定凹模尺寸 先計算出凹模的厚度，再根據厚度確定凹模周界尺寸，在此需要考慮的三個問題：第一，要考慮凹模上的螺孔、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）、選擇模架并確定其他沖模零件的主要參數 根據凹模周界尺寸大小，從《冷沖模國家標準》中確定模架規(guī)格及主要沖模零件的規(guī)格參數。 （3）、畫沖模裝配圖 裝配圖上零件較多、結構復雜，為準確、迅速地完成畫圖工作，必須掌握正確的畫法。 （4）、畫沖模零件圖 （5）、編寫技術文件 技術文件包括：說明書、沖壓工藝卡和機械加工工藝過程卡。 1.3.5 墊板沖孔落料模具設計的進度 1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現狀，所用時間15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。 2墊板的工藝性分析 2.1 引言 設計的目的是在于鞏固所學的理論知識，熟悉了解有關資料，樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)實際工作能力，通過沖模結構設計，在沖壓工藝性分析，沖壓工藝方案論證，沖壓工藝計算，沖模零件結構設計，編寫技術文件和查閱技術文獻等方面受到依次綜合訓練。 本設計題目為階梯形件拉深模,但對做畢業(yè)設計的畢業(yè)生有一定的設計意義，它概括了拉深零件的設計要求、內容及方向。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者沖壓模設計的基礎，為設計更復雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 拉深件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量其設計是否合理，一般地講，在滿足工件的使用要求條件下，能以最簡單的最經濟的方法將工件沖制出來。 2.2 沖孔落料件的工藝性分析 原始資料:如圖1所示 材料：Q235 厚度：1.2mm 圖1 該零件材料為Q235 結構簡單沖孔有直徑為8和4的圓孔根據課本知沖孔時,因受凸模強度的限制,孔的尺寸不應太小.沖孔的最小尺寸取決于材料性能,凸模的強度和模具結構等.根據表可查得圓形孔最小值得d=0.9t=0.9*1.2=1.08<4所以滿足工藝要求. 沖裁件孔與孔之間:孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質量的制約,其值不應過小. 沖裁件的精度和粗糙度：沖裁件的經濟公差等級不高于IT14級,一般落料公差等級最好低于IT10級,沖孔件公差等級最好低于IT9級可用一般精度的沖裁,普通沖裁可以達到要求. 由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求,我們不必考慮。沖裁件的材料：材料為Q235 抗剪強度為（303~372）MPa 取t=350 此材料具有較好的塑性和彈性,沖裁性較好可以沖裁加工. 結論 可以沖裁 3 確定工藝方案 根據制件的工藝分析,知道制件是個簡單的階梯形拉深件。經制件的工藝性分析，由沖裁工藝可知：該零件包括沖孔和落料2個基本工序可采用的工藝方案有： 方案一：先落料 再沖孔，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：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。 方案一 模具結構簡單，但需要兩道工序，兩副模具，生產率低，難以滿足該零件的批量生產要求。方案二只需一副模具，沖壓件的精度容易保證，而且生產率高，盡管模具結構比方案一復雜，因為零件的結構簡單，模具 制造并不困難。方案三只需一副模具，生產率也很高，但零件的沖壓精度難保證需在模具上安裝導正銷來導正，模具制造安裝復雜，通過對以上三方案的分析比較，該零件的生產采用方案二合適。 4 主要工藝參數的計算 4.1沖裁間隙的確定 由于理論計算法在生產中使用不方便，故采用經驗數據。由課本22頁表2.4知取間隙Zmin=0.126，Zmax=0.180。 4.2 凸凹模刃口尺寸計算 沖孔時 以凸模為基準 da=（dt+Zmin）=（dmin+X△+Zmin）+0δca dt=（dmin+X△）-0δct 落料時 以凹模為基準 Da=（Dmax-X△）+0δla Dt=（Da-Zmin）-0δlt =（Dmax-X△-Zmin）-0δlt 以上公式中 Dt Da——落料凸凹模的基本尺寸 dt da——沖孔凸凹模的基本尺寸 Dmax——落料件的最大極限尺寸 dmin——沖孔件的最小極限尺寸 △——沖裁件的公差 Zmax——最大沖裁間隙 Zmin——最小沖裁間隙 L，Ld——分別為工件孔心距和凹?？仔木嗟淖钚〕叽? δA、δT—凹、凸模制造公差； X——磨損系數 查表得 X=1 △=0.2 Zmin=0.126 Zmax=0.180 Dmax=92 dmin1=4 dmin2=8δcA =0.02 δct=0.02δlA =0.035 δlt =0.025代入數值得 沖孔時 小孔da1=（4+0.2+0.126）+00.02=4.326+00.02 dt1=（dmin+X△）-00.02 =（4+0.2）-00.02 =4.2-00.02 大孔da2=（8+0.2+0.180）+00.02=8.380+00.02 dt2=（dmin+X△）-00.02 =（8+0.2）-00.02 =8.2-00.02 落料時 Da=（92-0.2）+00.035 =91.8+00.035 Dt=（92-0.2-0.126）-00.025 =91.674 -00.025 4.3 沖裁力的計算 1 沖裁力的計算 以上公式中 F ——沖裁力 K——系數 L——沖裁周邊長度 t——材料厚度 ——材料抗剪強度 由課本和原始材料知 K=1.3 t=1.2 ＝303~372MPa取＝350MPa 沖孔時Lx=2*3.14*4=25.12 Ld=2*3.14*8=50.24 落料時L=（92+38）*2=250 代入數值的 Fx=1.3*1.2*350*25.12=13.715Kn Fd=1.3*1.2*350*50.24=27.431Kn F=1.2*1.3*350*250=135.65Kn 2 卸料力 推件力 頂件力的計算 Fx=KxF Ft=nKtF Fd=KdF 以上公式中 Fx Ft Fd——卸料力 推件力 頂件力 n——卡在凹模中的料數 Kx Kt Kd——系數 由課本查表得Kx=0.025~0.06取Kx=0.03 Kt=0.05 Kd=0.06 n=6/1.2=5 代入數值得 沖孔Fx1=0.03*13.715=0.41kN Fx2=0.03*27.431=0.82kN Ft1=0.05*13.715*5=3.43kN Ft2=0.05*27.431*5=6.86kN Fd1=0.06*13.715=0.82kN Fd2=0.06*27.431=1.64kN 落料 Fx=0.03*135.65=4.1kN Ft=0.05*135.65=6.78kN Fd=0.06*135.65=8.14kN 3 沖裁總力的計算 本模具采用彈壓卸料裝置和上出料方式所以 Fz=F+Fx+Fd=135.65+4.1+8.14=147.89kN 4 壓力機的選擇 壓力機的公稱壓力必須大于或等于工序總力。 查手冊初選開式可傾壓力機參數初選壓力機型號為J23-16和J23-25，見表 表 所選擇壓力機的相關參數 型號 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 工作臺尺寸/mm 可傾斜角/。 封閉高度調節(jié)量/mm J23-16 160 55 220 300×450 35 45 J23-25 250 65 270 370×560 30 55 4.4 排樣和材料利用率 1 排樣設計模具時，條料的排樣很重要。分析零件形狀可知，確定排樣方案：條料從右至左送進，落料凸模的沖壓力比較均勻，零件形狀精度容易保證。排樣如圖2： 圖2 2 送料步距和條料寬度 按如上排樣方式，并根據工件的尺寸確定送料步距為搭邊與工件寬度之和 查表得 工件間 a=1.5 側面 a=1.8 步距 D=38+2*1.8+1.5=43.1 條料寬度B-0△=92-00.02+1.8*2=95.6-00.02 無側壓裝置 3材料利用率 材料利用率通用公式【1】 式中A—一個沖裁件面積。 n— 一個步距內的沖裁件數量。 B—條料寬度。 S—步距材料 材料利用率為2416/4120.36=0.586=58.6% 5 模具類型的選擇和確定 5.1模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用倒裝復合沖壓，所以模具類型為倒裝復合模。 5.2定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，所以選用導料銷和擋料銷來實現對沖裁條料的定位。 5.3導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工作質量，方便安裝調整，該復合模采用后側導柱的導向方式。 5.4 卸料方式 該模具采用倒裝結構，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內孔推下。工件厚度為1mm，料厚相對較厚，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。 5.5 送料方式 采用手動送料。 6模具主要零件的設計 6.1 凹模的設計 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工。安排凹模在模架上的位置時，要依據計算的壓力中心的數據，使壓力中心與模柄中心重合。整體式凹模裝于下模座上, 凹模高度可按經驗公式計算，即 凹模高度H=Kb 凹模壁厚C=(1.5～2)H 式中b----凹模孔的最大寬度（但B不小于15mm） C-----凹模壁厚， 指刃口至凹模外形邊緣的距離 K=系數（查表2－40 K=0.22） 凹模高度H=Kb=0.22×71.63=15.76mm 按表取標準值H=16mm 凹模壁厚C= C=(1.5～2)H =24mm～32mm 凹模壁厚取32mm。 凹模寬度 B=b+2C=95.6+2*32=159.6 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7～2.0）d, d為螺孔的距離，由于凹模厚度為32mm，所以根據表查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座 螺孔到凹模外緣的最小距離： a2=1.5d=1.5×8=12mm a3=1.13d=1.138≈9mm 凹模上螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應大于16。 根據上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板 因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式。一方面加工簡單，另一方面便于裝配與更換。 查表沖兩個直徑為4孔和1個直徑為8的圓形凸模可選用標準件B型式。 凸模長度一般是根據結構上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算： L=h1+h2+h3+h 式中 L—凸模長度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—導料板高度，mm h—附加高度，一般取15~20mm 沖裁孔凸模尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度） 小凸模長度 L=20+14+6+18=58mm 強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即 對于圓形凸模 式中 —圓形凸模最小截面直徑， t—沖裁材料厚度， —沖裁材料的抗剪強度，取140Mpa —凸模材料許用強度，取120Mpa dmin≥==4.67mm 所以承壓能力足夠。 抗縱向彎曲力校核　 對于圓形凸模（有導向裝置）　 　　　　　　　　 式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度， F ——沖模力, ｄ——凸模最小截面的直徑， = =631.99mm 所以長度適宜。 凸模固定端面的壓力 　　　　　　　　　　q =< 式中　　　　q—凸模固定端面的壓力，MPa F—落料或沖孔的沖裁力，N 　　　　　 —模座材料許用壓應力（查表得120～160Mpa） q ==0.91MPa 凸模固定板端面壓力小于120～160Mpa，凸模固定板承受的壓力合適。 6.2 落料凸模（凸凹模）的設計 結合工件外形并考慮加工，外形凸模用線切割機床加工成直通式凸模，用兩個M8的螺釘固定在墊板上，凸模按下式計算： L=h1+h2+h3+h 其中： h1為固定板厚度（20 mm），h2為卸料板厚度（14mm），h3為導料板厚度（6 mm）， h為附加長度，主要考慮凸模進入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm～20mm）等因素。 所以：L=20+14+6+1+17=58 mm　 凸模固定板材料可用45鋼，結構形式和尺寸規(guī)格見手冊表15.57可得160×125×20。 6.3 定位裝置的設計與標準化 6.4 擋料銷及導料銷的設計與標準化 由設計結構可得該套模具所用擋料銷與導料銷的規(guī)格尺寸一樣，根據手冊選用。 型號：JB/T7649.9 6×25mm 材料為45鋼的圓柱擋料銷,硬度43～48HRC 6.5 擋料銷與導料銷位置的確定 由模具整體結構設計，導料銷及導料銷都應通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應高出卸料板3mm 6.6 導料銷位置的確定 導料銷位于條料的同一側，采用從右向左的送料方式，送料的方向導料銷應裝在后側。 6.7 卸料裝置的設計及標準化 6.8 彈性卸料板的結構形式 模具采用倒裝結構，選用手冊圖7－7（b）的卸料板形式。由表7－8查得彈性卸料板厚度為12mm。裝模具時卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為0.10mm，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應高出模具凸凹模工作刃口0.3～0.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為3.5mm。 6.9 卸料螺釘的選用 采用圓柱頭卸料螺釘45鋼，熱處理硬度35～45HRC 規(guī)格 M12×90 JB/T7650.5 6.10 卸料彈簧的設計及選用 根據模具結構初選6根彈簧，每根彈簧的卸料力為： 根據預壓力和模具結構尺寸,查手冊試選彈簧的具體參數是:D=35mm, d=6mm, H0=120mm , t=14.5mm, F許=960N, H1=88.4mm, 并計算如下： ， 校核：＞ 所以所選彈簧是合適的。 彈簧的規(guī)格為： 外 徑：D=35mm 鋼絲直徑：d=6mm 自由高度：H0=120mm 裝配高度：H2=H0-△H0 =120mm－26.04mm＝93.96mm 6.11 推件裝置的設計與標準化 6.12 剛性推件裝置的設計與標準化 本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應采用剛性推件裝置。其結構形式見手冊 6.13 推件塊的設計 本推件塊的端面外形應跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應設計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應高出凹模面0.2～0.5mm。 推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復雜，所以推件內形與凹模為間隙配合H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關系，屬內導向。 6.14 連接推桿的選用 為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用3根推桿。每根推桿所承受的力為： 由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：φ6×65mm 6.15 推板的設計 由推出結構需要，推板適宜選用圓形即手冊的A型。 6.16 打桿的設計 打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。 其材料45鋼 熱處理硬度43～48HRC 規(guī)格： A11×110mm JB/T7650.1 6.17支撐固定零件的設計與標準化 由凹模周界L＝160mm,B=125mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為HT200,0I級精度的后側導柱模架。技術要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。 6.18 模架的選用 上模座標記：160×125×40 GB/T2855.5 下模座標記：160×125×50 GB/T2855.6 模柄標記： Bφ40×90 GB/T2862.3—81（見于手冊5） 6.19 凸模固定板的設計 因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。 凸模固定板的設計: 為了保證安裝、固定牢靠，凸模固定板必須有一定的厚度，由經驗公式計算凸模固定板厚度。 H=（1～1.5）D=（1～1.5）×11.215mm＝11.215mm～16.823mm 查手冊表7-2本模具取H=16mm，其外形尺寸應與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為160mm×125mm×16mm 6.20 墊板的設計 在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強度，所以應設一塊墊板。其規(guī)格根據凹模外形尺寸選取160mm×125mm×12mm。 6.21 導向零件的設計與標準化 本組模具采用的是后側導柱模座只需兩對相同型號的導柱導套。本模具沖裁間隙小應按H6/h5配合，材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC ，技術要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。 導柱標記： B20h5×100×30 GB/T2861.2 導套標記： B20H6×45×23 GB/T2861.2 6.22 緊固零件的設計與標準化 本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數據如下： 內六角圓柱頭螺釘標記：GB/T70.1 M10×70 螺釘標記：GB/T5782 M12×35 銷釘標記：GB/T11.21 8m6×80 7 沖壓設備的選擇 通過前面的設計知道，上模座厚度為35mm，上模墊板厚度為12mm，固定板厚度為16mm，凸模長度為58mm，凹模厚度為16mm，下模座厚度為40mm，凸模沖裁后進入凹模的深度為2mm。 該模具的閉合高度： 模具閉合高度159mm,根據前面初選的壓力機，選擇JC23—25型壓力機，其工作臺尺寸為370×560mm,最大閉合高度為270mm，連桿調節(jié)長度為55mm.最終經過校核，選擇JC23—25型壓力機能滿足使用要求。 其主要技術參數如下： 工稱壓力：250KN 滑塊行程：55mm 最大閉合高度270mm 最大裝模高度：250mm 連桿調節(jié)長度：55mm 工作臺尺寸（前后×左右）：360mm×560mm 墊板尺寸（厚度×孔徑）：40mm×210mm 模柄孔尺寸:φ60×75mm 最大傾斜角度：300 8 模具總裝圖 由以上設計，可得到模具的總裝圖（裝配圖見附圖）。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模固定板、凹模板、推件塊等組成。推件方式由剛性推件裝置憑借壓力機的壓力來完成廢料的推出。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性元件。 其工作過程是：條料在送進模具時由擋料銷限位，使得條料精確定位。模具在工作時，上模部分隨壓力機下行，當上模部分與條料接觸時，卸料板起壓料作用與凹模一起作用將條料壓緊隨上模下行，壓力機滑塊繼續(xù)下行沖孔凸模進入凸凹模在壓力及刃口作用下完成沖裁。 壓力機滑塊回程，上模部分跟著一起上行，在打料桿等一系列推件裝置的作用下將制件推出凹模腔內，沖孔廢料從凸凹模型孔內落下，與此同時卸料板在彈簧恢復的作用下也將條料從凸凹模上頂出，完成卸料，卸料裝置復位。條料再送進一個步距等待下一次回程沖裁。 結束語 墊板屬于形狀較為復雜的沖壓件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據計算確定本制件的排樣方案及沖裁力，然后選取合適的壓力機。最后根據上面的設計繪出模具的總裝圖。 畢業(yè)設計是大學三年學習中的最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，難免遇到了一定的困難，但在指導老師的悉心指導和自己的努力下，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 參考文獻 【1】劉建超、張寶忠主編，沖壓模具設計與制造。高等教育出版社，2004年6月 【2】王孝培主編，中國模具設計大典之沖壓模具設計。江西科學技術出版社，2003年1月 【3】虞蓮蓮、曾正明主編，實用鋼鐵材料手冊。機械工業(yè)出版社，2001年2月 【4】寇世瑤主編，互換性與測量技術。高等教育出版社，2004年7月 【5】馮炳堯，韓泰榮，殷振海，蔣文森編，模具設計與制造簡明手冊。上?？茖W技術出版社，1988年3月 【6】高軍，李熹平，修大鵬主編，沖壓模具標準件選用與設計指南.化學工業(yè)出版社，2007年7月 【7】薛啓翔主編，沖壓模具與制造。化學工業(yè)出版社，2004年3月 【8】中國機床總公司編著，全國機床產品供貨目錄。機械工業(yè)出版社，2002年6月 【9】馮炳堯主編，模具設計與制造簡明手冊.上?？茖W技術出版社，1985年6月 【10】王孝培主編，沖壓手冊。機械工業(yè)出版社，1988年2月 30