異形墊板沖壓模具設計-落料模

異形墊板沖壓模具設計-落料模,異形,墊板,沖壓,模具設計,落料模 異形墊板沖壓模具設計 摘 要 本設計是對給定的異形墊板產品圖進行沖壓模具設計。沖壓工藝的選擇是經查閱相關資料和和對產品形狀仔細分析的基礎上進行的；沖壓模具的選擇是在綜合考慮了經濟性、零件的沖壓工藝性以及復雜程度等諸多因素的基礎上進行的；產品毛坯展開尺寸的計算是在方便建設又不影響模具成型的前提下簡化為所熟悉的模型進行的。文中還對沖壓成型零件和其它相關零件的選擇原則及選擇方法進行了說明，另外還介紹了幾種產品形狀的毛坯展開尺寸計算的方法和簡化模型，以及沖壓模具設計所需要使用的幾種參考書籍的查閱方法。 關鍵詞：異形墊板；沖壓模具；成型；模具設計 Abstract This design is for the given special-shaped backing plate product drawing for stamping die design. The selection of stamping process is based on consulting relevant information and careful analysis of product shape; the selection of stamping die is based on comprehensive consideration of many factors such as economy, stamping process of parts, and complexity; the calculation of product blank development dimension is convenient for construction and no shadow. On the premise that the mold is molded, it is simplified to the familiar model. The selection principle and method of stamping forming parts and other related parts are explained. The calculation method and simplified model of blank unfolding dimension for several product shapes are also introduced. The consulting methods of several reference books for stamping die design are also introduced. Key words: special-shaped backing plate; stamping die; forming; mold design 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章、緒論 1 1.1.沖壓的概念、特點及應用 1 1.2.沖壓的基本工序及模具 2 第二章、沖裁件的工藝性分析 4 2.1.沖壓件的形狀 4 2.2.零件的工藝性分析 4 2.3.沖裁件的尺寸精度 5 第三章、制件沖壓工藝方案的確定 5 第四章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 6 4.1.制件排樣圖的設計 6 4.2.材料利用率的計算 8 第五章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 8 5.1.落料模 8 5.1.1.落料力計算 8 5.1.2.卸料力、推件力計算 9 5.2.壓力中心的計算 10 5.3.壓力機的選用 12 第六章、落料凸、凹模刃口尺寸計算 13 6.1.計算原則 13 6.2.凸模和凹模配合加工 14 第七章、模具整體結構形式設計 15 第八章、模具零件的結構設計 17 8.1.落料凸模的設計 17 8.2.落料凹模的設計 17 8.3.卸料零件 19 8.4.落料模具標準件選擇 19 第九章、壓力機的校核 21 第十章、模具零件的加工 22 第十一章、模具的裝配 23 設計小結 24 致 謝 25 參考文獻 26 III 第一章、緒論 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。 模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。 目前國內模具技術人員短缺，要解決這樣的問題，關鍵在于職業(yè)培訓。我們做為踏入社會的當代學生，就應該掌握扎實的專業(yè)基礎，現(xiàn)在學好理論基礎。畢業(yè)設計是專業(yè)課程的理論學習和實踐之后的最后一個教學環(huán)節(jié)。希望能通過這次設計，能掌握模具設計的基本方法和基本理論。 模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產只能通過進口來滿足生產需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產周期。采用模具CAD/CAM技術，還可提高模具質量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。 1.1.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，使板料產生分離，或塑性變形，從而獲得某個形狀的零件的一種冷加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，主要是采用板料或者片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。 沖壓模是將板材批量加工成所需的專用工具。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。沖壓工藝，沖壓模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的四大要素，只有它們相互結合才能加工出合格的產品。 沖壓件，在現(xiàn)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?shù)拇?，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(xiàn)在大多數(shù)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(xiàn)的。 1.2.沖壓的基本工序及模具 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，按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉延和脹形模，成形模等；按多個工序工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。所有模具都是由上半模和下半模兩部分組成，下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，壓料板等）的作用下坯料便產生分離或產生一定的塑形形狀，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)。 畢業(yè)設計是一種綜合性的訓練，也是一個重要的專業(yè)實訓環(huán)節(jié)，它綜合性強，應用知識面寬。隨著社會主義市場經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產品增多，產品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。模具作為一種工具已廣泛地應用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產的重要工藝裝備。在國民經濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產加工。模具已成為國民經濟的基礎工業(yè)。模具已成為當代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產品的品種和生產效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術經濟水平。 為了更進一步加強我們的設計能力，鞏固所學的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設計。畢業(yè)計也是我們專業(yè)在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課的基礎上，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。 本次設計的目的： 一、 綜合運用本專業(yè)所學的理論與生產實際知識，進行一次沖壓模設計的實際訓練，從而提高我們獨立工作能力。 二、 鞏固復習三年以來所學的各門學科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設計到模具制造整個工藝流程。 三、 掌握模具設計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。 由于本人設計水平有限，經驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導，不勝感激。 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。分離工序也稱沖裁，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和產品尺寸要求。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。 2.1.沖壓件的形狀 圖1.零件及尺寸 此制件的形狀看上去比較復雜，就一平板，從產品形狀看，四周無R角，這樣加工凹模時，凹模熱處理后由于應力集中，很容易導致凹模開裂，所以設計模具時需要增加R角，方便設計模具，增加模具壽命。根據(jù)材料厚度5.0mm，建議增加R1-R2。由于產品一邊尺寸只有4，如果過度R角大，這里形狀就有明顯變化，所以本次設計建議增加R0.5。 2.2.零件的工藝性分析 產品所用的材料為Q345A，此材料低合金鋼，Q代表屈服，后面的345指這種材質的屈服值，345MPa，并會隨著材質的厚度的增加而使其屈服值減小。此類材料廣泛應用于橋梁、車輛、船舶、建筑、壓力容器等。 Q345A成分： Q345A：C≤0.20，Mn ≤1.70，Si≤0.50，P≤0.035，S≤0.035； 碳(C)≤0.20, 錳(Mn)≤1.70, 磷(P)≤0.035, 硫(S)≤0.035, 硅（Si）≤0.50, 力學性能： 抗拉強度 σb (MPa) ≥490-670 抗剪強度τ (MPa) ≥390-540 零件圖上未注公差等級，屬自由尺寸，按IT10級確定工件尺寸的公差。該制件尺寸較小，厚度一般，屬于普通沖壓件。 本零件采用的是5.0mm的鋼板條料沖壓而成,由圖而知該圖的零件外形尺寸不大，尺寸要求的精度比較高。 2.3.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IT10—IT11的經濟級普通沖壓。 第三章、制件沖壓工藝方案的確定 沖壓工序的組合與選擇 沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 沖裁方式根據(jù)下列因素確定： （1） 根據(jù)生產批量來確定 對于年產量需求100萬件的該產品來說采用復合模或連續(xù)模較合適。 （2） 根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定 復合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。 （3） 根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定 產品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產效率低，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件。 （4） 根據(jù)模具制造安裝調整的難易和成本的高低來確定, 對復雜形狀的沖裁件來說，采用復合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造簡單，安裝方便，調整較容易，且成本較低。 （5） 根據(jù)操作方便程度，安全系數(shù)來確定 復合模沖裁脫模困難，操作不方便，排除廢料也比較困難，很多都要人工操作，安全系數(shù)比較差，連續(xù)沖裁較相反，安全系數(shù)高，很多都實現(xiàn)全自動。 對工序的安排，擬有以下幾種方案： 產品中只是一個平面，沒有任何凸起，彎曲，拉伸等形狀，所以無需考了彎曲，拉伸等工序，只一落料工序，所以只需要設計落料模，落料模有倒裝和正裝之分，正裝落料模，凹模在下，下模板加工孔，落出的產品直接從下模排出，這樣生產效率高，而倒裝結構，是凹模在上，凸模在下，沖出的產品需要通過上模的卸料結構頂出凹模，這樣明顯影響生產效率，所以本次設計建議選擇正裝結構。 綜上所述分析，在滿足沖裁件質量與生產率的要求下，選擇單工序沖壓方式，其模具壽命較長，生產率高，操作較方便和工作安全性高。產品外形要求不高，且年產量不大，屬于中等批量生產，單工序模具，設計簡單，維修方便，模具成本低，根據(jù)生產效率、精度、所使用的機床、卸料方式、廢料出料、板料的定位方式、制造成本等方面分析，最終確定方案為正裝結構。 第四章、制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 4.1.制件排樣圖的設計 排樣時需考慮如下原則： 1） 提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀） 2） 合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。 3） 模具結構簡單、壽命長。 4） 保證沖件的質量和沖件對板料纖維方向的要求。 搭邊與料寬 1．搭邊 排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。 搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時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。搭邊值一般由經驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=5.0mm，確定搭邊工作間a1為4.0mm, a為4.5mm。從展開圖形看，一頭大一頭小，屬于典型的L形結構，所以在排樣時可以考慮采用錯位排樣法，就是大頭和小頭結合的方法。具體見CAD排樣圖。 2. 送料步距和條料寬度的確定 （1） 送料步距 條料在模具上每次往前送一步的距離叫送料步距，且每次只沖一個零件，這個距離的計算公式為 S=D+a1 S=264.26mm 式中 D——沖裁件寬度； 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零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。 當用孔定距時，可按下式計算 條料寬度 B-Δ=(Dmax+2a)-Δ =(50+2×4.5)-0.5=59-0.5mm 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——側搭邊值； Δ——條料寬度的單向（負向）公差； 剪切條料寬度偏差Δ=0.5, 因此B=59-0.5。 具體可見排樣圖2。 4.2.材料利用率的計算 由于沖裁件的產量很大，沖壓的生產率高，故材料費常會占沖裁的60%以上。材料利用率是很重要的經濟因素.要提高利用率必須減少廢料的產生。產生廢料的原因可分為結構廢料和工藝廢料。結構廢料是由工件的結構確定的，所以不可避免。而工藝廢料是由沖壓方式和排樣方式所決定的。因此，要減少工藝廢料來實現(xiàn)利用率，有時可以在不影響使用性能的情況下，可以適當?shù)母淖儧_裁件的形狀。 一個步距內的材料利用率η為 η=nF/Bs×100% η=2×6300/264.26×59×100%=80.814% 式中 F——一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）； n——一個步距內沖裁件數(shù)目；2 B——條料寬度（mm）；59mm s——步距（mm）；264.26mm 第五章、確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 5.1.落料模 5.1.1.落料力計算 平刃口尺寸計算公式 F=KLδτ F=1.3×366.08×5×540=1284940.8N =1284.9408KN 式中 F——沖裁力（N）； L——沖裁件周邊長度（mm）；366.08 τ——材料抗剪強度（MPa）；取390-540MPa。 δ——材料厚度(mm)；5.0mm K——系數(shù)，通常K=1.3； 5.1.2.卸料力、推件力計算 從凸模上卸下板料所需的力稱為卸料力；從凹模內向下推出工件或廢料所需的力稱推件力。 、和沖件輪廓的形狀、沖裁間隙、材料種類和厚度、潤滑情況、凹模洞口形狀因素有關。在實際生產中常用以下經驗公式計算： 式中 F──沖裁力； ──卸料力系數(shù)； ──推件力系數(shù)； n──梗塞在凹模內的沖件數(shù)（n＝h/t） h──為凹模直壁洞口的高度。 、可分別由表4.1查取。當沖裁件形狀復雜、沖裁間隙較小，潤滑較差、材料強度高時應取較大的值；反之則應取較小的值。 表4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚/mm 0.5～2.5 0.025～0.06 0.05 0.06 2.5～5 0.025～0.04 0.03 0.04 取為0.04、為0.03 =0.04×1284.9408＝51.3976KN。 =1×0.03×1284.9408＝38.548KN。 綜上所述，總的沖裁力為F總=1284.9408+51.3976+38.548=1374.8864KN 5.2.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 O0(x0,y０)，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： 該產品落料模，按解析法計算如下： F1——落料力 F1=KLδτ，得F1=40×5×1.3×540＝140.4KN F2——落料力 F2=KLδτ，得F2=150×5×1.3×540＝526.5KN F3——落料力 F3=KLδτ，得F3=4×5×1.3×540＝14.04KN F4——落料力 F4=KLδτ，得F4=67.94×5×1.3×540＝238.469KN F5——落料力 F5=KLδτ，得F5=90×5×1.3×540＝315.9KN F6——落料力 F6=KLδτ，得F6=14.14×5×1.3×540＝49.631KN Y1——F1到X軸的力臂 Y1=-5 X1——F1到Y軸的力臂 X1=-75 Y2——F2到X軸的力臂 Y2=-25 X2——F2到Y軸的力臂 X2=0 Y3——F3到X軸的力臂 Y3=-23 X3——F3到Y軸的力臂 X3=75 Y4——F4到X軸的力臂 Y4=2 X4——F4到Y軸的力臂 X4=50 Y5——F5到X軸的力臂 Y5=25 X5——F5到Y軸的力臂 X5=-20 Y6——F6到X軸的力臂 Y6=20 X6——F6到Y軸的力臂 X6=-70 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=-3.8595 XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=-5.7167 該落料模壓力中心為（-5.7167,-3.8595），在模柄直徑范圍內，符合原理。 5.3.壓力機的選用 根據(jù)F公稱≥F總，及模具外形大小，模具閉合高度等參數(shù)，初步確定壓力機的型號：落料模為JA31-160B閉式單點壓力機 型號為JA31-160B壓力機的基本參數(shù)如：（表一） 公稱壓力/KN 1600 墊板尺寸/mm 孔徑430×430 滑塊行程/mm 160 厚度105 滑塊行程次數(shù)/（次/min） 32 模柄孔尺寸/mm 直徑75 最大封閉高度/mm 480 滑塊底面積尺寸/mm 封閉高度調節(jié)量 120 最大裝模高度/mm 375 床身最大可傾角 立柱距離/mm 300 工作臺尺寸/mm 前后790 左右710 第六章、落料凸、凹模刃口尺寸計算 6.1.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摩擦減小，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，對于沖孔和切邊是不同的，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。 6.2.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模或凸模其中一個，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。本次設計選擇雙邊間隙為8%t=0.08×5=0.4。 落料凹模尺寸按下列公式計算： 落料時凹模 Dp=(Dmax-XΔ)-δp 落料時凸模 dp=(Dmax-XΔ-Zmin)+δp 式中 Dp dp——分別為落料凸模的刃口尺寸（mm）； Dmax ——為落料件的最大極限尺寸（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/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）；本次設計按經驗計算0.08t=0.16 落料凹模尺寸：Dp1=(Dmax-XΔ)-Δ =150.2-0.5×0.4=; Dp2=(Dmax-XΔ)-Δ =50.1-0.5×0.2=; Dp3=(Dmax-XΔ)-Δ =4.1-0.5×0.2=; Dp4=(Dmax-XΔ)-Δ =100.2-0.5×0.4=; Dp5=(Dmax-XΔ)-Δ =10.1-0.5×0.2=; 落料凸模尺寸：dh1=(Dp1-Z)+Δ =150-0.4=; dh2=(Dp2-Z)+Δ =50-0.4=; 凸模因結構形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下，采用線切割的機床加工凹模時，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可標注為0.01（為機床的一般能達到的加工精度）。凸凹模的材料根據(jù)性能特點選用Cr12MoV。 第七章、模具整體結構形式設計 根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點，精度要求，預選設備的主要技術參數(shù)，模具的制造條件及安全生產等，選定模具類型及結構形式。 落料模結構形式 本次設計的單工序落料模，在壓力機的一次行程中，經一次送料定位，在模具的同一部位完成一道工序,此類模具稱為單工序模具，一次定位，其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用擋料銷對條料寬度進行導向。凹模和凸模設計成整體結構，沖壓件精度高, 可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結構較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。這種模具適用于生產批量大,精度要求高,操作方便，生產效率提高很多。 所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉藴始羞x取,這樣可有效的降低成本。 第八章、模具零件的結構設計 8.1.落料凸模的設計 （如圖），凸模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。采用螺釘與上模板鏈接，凸模與固定板采用過盈配合的方式，與上模板連接： 8.2.落料凹模的設計 凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。與下模板螺釘和銷釘固定，定位銷孔與凹模型腔一起線割，保證其位置度。 凹模材料選用Cr12MoV，淬火硬度達到58-62HRC。凹模采用螺釘固定結構，與下模板配合，這樣簡化了模具的結構，節(jié)省了材料的成本。外形尺寸如圖，凹模反面加工錐度，方便落料件從下模中排出模具，與下模板采用4-M10螺釘連接 凹模周界 由《冷沖壓工藝與模具設計》得出凹模周界的計算公式 厚度H=Kb（≥15mm） 式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=150 K——系數(shù)，查表得K=0.26 則 H=0.26×150=39mm 凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=39~58.5mm D=150+2×(39~58.5)=228~267mm H=50+2×(39~58.5)=128~167mm 由《模具設計指導》表5-43矩形凹模標準可查到較為靠近的凹模周界尺寸為270mm×160mm 確定其他零件的尺寸參數(shù) 由《模具設計指導》表5-4，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 270×160 170 零件名稱及標準編號 卸料板 凸模 凹模 固定板 上墊板 270×160×18 150×50×60 270×160×35 270×160×18 270×160×10 螺釘 圓柱銷 卸料螺釘 彈簧 螺釘 圓柱銷 圓柱銷 M8×60 φ8×50 M8×60 M10×80 φ10×80 φ10×80 選擇標準模架 由凹模周界尺寸及模架閉合高度在169~189mm之間，查《模具設計指導》表5-7選用模架：29#后側兩導柱標準模架GB/T2851.1—1990，上模座厚度40，下模座厚度50，模架材料為灰口鑄鐵。 8.3.卸料零件 壓料用彈性元件常用的主要由彈簧、橡膠及氣墊三種，但查有關資料了解到，目前國內中小型壓力機中安裝氣墊的較少，所以常用的彈性元件是彈簧和橡膠。本設計中由于材料比較小，卸料力小，考慮壓縮量的大小，建議選擇彈簧或者樹脂，其優(yōu)點是購買方便，更換方便，安裝調整也很方便，卸料壓邊能力都很強。 8.4.落料模具標準件選擇 上、下模座螺釘選取 由凹模周界270×160×35選用M10的內六角圓柱頭螺釘 參照模具各零件的具體情況， 上模座選用4顆M10X50的內六角圓柱頭螺釘固定。 下模座選用4顆M10X60的內六角圓柱頭螺釘固定。 ( 螺釘) 根據(jù)模具的實際情況 上模座選用兩顆Φ10×50的圓柱銷釘定位 下模座選用兩顆Φ10×60的圓柱銷釘定位 (圓柱銷釘) 參照模具各零件的具體情況，合理布置螺釘、圓柱銷的位置，從GB70—76和GB119—76中選適當?shù)囊?guī)格與尺寸。 導向裝置 本模具采用圓形導柱、導套式的導向裝置。導柱與導套之間采用間隙配合，配合精度為H7/R6。導柱與導套相對滑動，要求配合表面有足夠的強度，又要有足夠的韌性。所以材料選用20鋼，表面經滲碳淬火處理，表面硬度為45～48HRC。 導柱、導套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都要規(guī)定一定的公差等級。這些技術條件可保證整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達到一定的要求，整個模具達到一定的精度就有了基本的保證。 導柱選用GB2861.2—81中的B型導柱，直徑d=35mm極限偏差為R7、長度L=180mm。 導套選用GB2861.6—81中的A型導套，直徑d=35mm、D=50mm；極限偏差為H7、長度L=80mm。 由于為減少模具成本，選擇的是常見后側導柱標準模架，由于此模架的導柱在后側，模具平穩(wěn)。 第九章、壓力機的校核 壓力機的校核 1、閉合高度的校核 落料模所選壓力機的最大裝模高度為375mm，閉合高度的調節(jié)量為120mm Hmin=375-120=255mm 本次設計的落料拉伸模具的閉合高度 H=H上模座+H墊板+H凸模+H凹模+H下模座-t =40+8+60+35+50-2 =191 Hmax-5=370 Hmin+5=260 ∴不滿足Hmax-5＜Hmin-5，在調試模具時，需要增加墊板。 2、工作臺面尺寸的校核 落料模具所選壓力機的工作臺尺寸為：左右：710 前后：790 而落料模具的外形尺寸為：380×285。 根據(jù)工作臺面尺寸一般應大于模具外形40～70mm，計算，模具最大外形尺寸為710×630。 ∴工作臺面尺寸滿足落料模具。 3、滑塊行程的校核 滑塊行程應保證方便地放入毛坯和取出零件， 所選壓力機JA31-160B的滑塊行程為160mm。 綜上，所選壓力機均滿足需要。 第十章、模具零件的加工 普通零件的加工是按產品零件圖要求全部加工完畢，再進行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準裝配時，零件圖上的導柱孔在零件加工時就不加工，若以四導柱導套作型腔，凸模相對位置控制基準時，則凹模及凸模固定板的導柱孔應與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r加工出來。 使用銑床加工一個零件時，必須先把零件的相關尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時，設計方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，在加工模具零件之前要慎重考慮各種細節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準，哪些面是基準面，這一般在訂購模板時會標明哪幾個面是經過打磨，之后就是把加工基準定下來，當然事前必須準備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時要非常小心，當表很靠近工件時，不能使用加速進給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個基準方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點坐標，在設置坐標時要將分中器的半徑算進去，這樣才能使主軸對應工件原點，x-y平面的坐標定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當前銑床的刀具起點相一致，否則加工位置就會錯誤，同時還要察看刀具路線是否會超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯，就可以傳到數(shù)控銑床運行。不同刀具要使用不同轉速，鉆孔要比銑槽的轉速慢，進給速度要根據(jù)觀察來手動調試，加工時要時刻觀察走刀情況，同時適當加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當程序完成后，刀具就會回原點，繼續(xù)做下一工序。 第十一章、模具的裝配 根椐裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并調整間隙、試沖、返修。 序號 工序 工藝說明 １ 凸、凹模預配 １裝配前仔細檢查各凸模尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 ２將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換 ２ 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固 ３ 裝配下模 １在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、固定板； ２在下模座上，用已加工好的凹模板分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； ４ 裝配上模 １在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.3mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； ２預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔； ３用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； ４將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； ５復查凸、凹模間隙并調整合適后，緊固螺釘； ６安裝導料板； ７切紙檢查，合適后打入銷釘 ５ 試沖與調整 裝機試沖根椐試沖結果作相應調整 設計小結 畢業(yè)設計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設計，我鞏固了以前學過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認識到畢業(yè)設計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎。 在本次設計中，我學到了許多的東西。首先對于AUTOCAD的應用更加熟練；其次，通過模具設計我對于模具設計的流程基本上熟悉。了解到沖裁間隙，拉深系數(shù)，拉深間隙的計算，復合模的設計過程，這次設計是對以前所學的專業(yè)知識的一次綜合性的實踐。涉及到機械制圖、機械設計、模具設計、互換性以及CAD/CAM各個方面的內容。 本次畢業(yè)設計歷時一個月左右，從最初的領會畢業(yè)設計的要求，到對拿到自己手上的沖壓件的沖壓性能的分析計算，諸如對沖壓件結構的分析，對形狀的分析等，不斷地分析計算，對要進行設計的沖壓件有了一個比較全面深刻的認識，并在此基礎上綜合考慮生產中的各種實際因素，最后確定本次畢業(yè)設計的工藝方案。然后是對排樣方式的計算，直到模具總裝配圖的繪制，用時近一個月。在這段時間里，我進行了大量的計算：從材料利用率的計算，到工序壓力的計算，再工作部分刃口尺寸及公差的計算，到各種零件結構尺寸的計算以及主要零部件強度剛度的核算。其間在圖書館翻閱了許多相關書籍和各種設計資料。因此從某種意義上講，通過本次畢業(yè)設計的訓練，也培養(yǎng)和鍛煉了一種自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。 總之，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。 設計過程中按照任務書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準確，結構合理。參考了許多文獻資料。由于經驗不足，還有許多地方沒有考慮全面，有待于完善。 總之，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！ 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，在設計思路和論文寫作過程中，我始終得到老師的悉心教導和認真指點，使得我的理論知識和繪圖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！ 參考文獻 [1]朱光力主編. 模具設計與制造實訓.第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 134~156 [2]吳詩 主編. 沖壓工藝及模具設計 . 第1版. 西安：西北工業(yè)大學出版社. 2001. 40~45 [3]溫松明主編. 互換性與測量技術基礎. 第2版. 長沙：湖南大學出版社. 1998. 4~5 [4]馮炳堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森編. 模具設計與制造簡明手冊. 第1版.上海：上?？茖W技術出版社. 1985. 1~ 80 [5]劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機械制圖. 第3版. 北京：高等教育出版社.2001 [6]張代東主編. 機械工程材料應用基礎. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2001.85~103 [7]王衛(wèi)衛(wèi)主編. 材料成型設備. 第1版.北京：機械工業(yè)出版.2004. 47~48 [8]傅建軍主編. 模具制造工藝. 第1版.北京：機械工業(yè)出版社.2005. 24~25 [9]王新華主編. 沖模設計與制造實用計算手冊. 北京：機械工業(yè)出版社.2004年8月第1版. 2~ 15 [10]王新華 袁聯(lián)富主編.沖模結構圖冊. 第1版. 北京：機械工業(yè)出版社. 2003. [11]李志剛.《中國模具設計大典》[M] 江西科學技術出版社，2003.1. [12]成大先.《機械設計手冊》[M] 化學工業(yè)出版社 2006. [13]鐘毓斌.《沖壓工藝與模具設計》[M]2000.5. [14]王衛(wèi)衛(wèi). 彎曲與塑料成型設備[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2004. [15]馮開平，左宗義主編.畫法幾何與機械制圖.廣州：華南理工大學出版社，2001.9. [16]R. A. Harris, H. A. Newlyn, R. J. M. Hague and P. M. Dickens, The future direction of stamping dies , Volume 43, Issue 9, July 2003, Pages 879-887 [17]王昆，何小柏，汪信遠主編.機械設計、機械設計基礎課程設計.北京：高等教育出版社，1996. [18]F. Chan, C. K. Law and K. K. Chan, Technical summary sheet metal stamping dies 27