墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【半跑道-剪刀形狀】【含6張cad圖紙+文檔全套資料】

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我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，近10年來(lái)，我國(guó)模具行業(yè)一直以每年15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。十五期間，我國(guó)模具行業(yè)年增長(zhǎng)速度達(dá)到20％。2005年模具銷售額達(dá)610億元，同比增長(zhǎng)25％，排在世界第三位；模具出口大幅增長(zhǎng)，表明模具水平和競(jìng)爭(zhēng)力提高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2005年模具出口7．4億美元，同比增長(zhǎng)50％以上；模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨高檔，復(fù)雜、精密、長(zhǎng)壽命的模具份額提高到30％。目前，國(guó)內(nèi)約有模具生產(chǎn)廠商3萬(wàn)余家，從業(yè)人員有80多萬(wàn)人，全年模具產(chǎn)值達(dá)534億元人民幣。涌現(xiàn)出一批模具行業(yè)領(lǐng)頭羊，如在汽車覆蓋件領(lǐng)域的一汽模具，輪胎領(lǐng)域的巨輪模具，塑料模具領(lǐng)域的海爾，模塊標(biāo)準(zhǔn)件領(lǐng)域的圣都等；不少地方出臺(tái)了扶持當(dāng)?shù)啬＞咝袠I(yè)發(fā)展的政策，如重慶、成都、蘇州、大連等地都在建立模具工業(yè)園區(qū)，改善發(fā)展環(huán)境，完善模具生產(chǎn)的配套體系。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具行業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大了的動(dòng)力。 1.1.2　國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中低檔模具供過(guò)于求，但高檔模具卻供不應(yīng)求。因此，要鼓勵(lì)企業(yè)增加設(shè)備，特別是骨干企業(yè)要配齊從模具粗加工、熱處理到各種精加工、光整加工、質(zhì)量控制與檢測(cè)等整套設(shè)備，一般企業(yè)要配備數(shù)控加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)模具制造的全自動(dòng)加工。積極鼓勵(lì)企業(yè)與大專院校進(jìn)行技術(shù)合作，廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、人工智能技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)決策、模擬分析和估化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng) 新能力。易模塑科技(深圳)有限公司目前在深圳模具業(yè)界處于領(lǐng)先地位，它引進(jìn)先進(jìn)的日本精密機(jī)械設(shè)備，并導(dǎo)入日本模具企業(yè)的流水線作業(yè)管理流程，使用日本模具制造業(yè)的先進(jìn)工藝，從事各類精密注塑模具、鋁合金壓鑄模具、鋅合金壓鑄模具等的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造。近年來(lái)，該公已成業(yè)內(nèi)翹楚，業(yè)務(wù)成長(zhǎng)性高達(dá)300％。 1.2　國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(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，據(jù)報(bào)道，高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國(guó)際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。 歐美模具企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理，使其生產(chǎn)的大型、精密、復(fù)雜模具，對(duì)促進(jìn)汽車、電子、通訊、家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用，也給模具企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)的模具企業(yè)，人均年銷售額在20萬(wàn)美元左右；意大利人均年銷售額也在10萬(wàn)美元以上。與國(guó)內(nèi)的模具企業(yè)相比，即使扣除價(jià)格因素的影響，歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍。要縮小與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的差距，必須加快技術(shù)進(jìn)步，提高CAD/CAE/CAM的應(yīng)用程度，增加數(shù)控加工設(shè)備的比重，用信息技術(shù)進(jìn)一步提高模具的設(shè)計(jì)制造水平。同時(shí)，要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步深化企業(yè)改革。目前，國(guó)內(nèi)有些模具廠沖模、塑料模都做，大型、中型、小型模具都做，這樣很難干好，必須走小而專、小而精、小而特的道路。同時(shí)要增強(qiáng)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)，加強(qiáng)國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作與交流，在提高模具國(guó)產(chǎn)化程度的同時(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)大出口，走向世界。 1.3 墊片模具設(shè)計(jì)與制造方面 1.3.1 墊片模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 沖裁是利用金屬的塑性變形，將板料，棒料、型材或管材等按設(shè)計(jì)要求彎曲成一定曲率和一定角度的零件的一種沖壓工序。它屬于成型工序，是沖壓加工的基本工序之一。彎曲件的尺寸精度與板料的厚度公差、材料性能、零件的形狀和尺寸、模具結(jié)構(gòu)和定位方式，以及工序的數(shù)量和先后順序等因素有關(guān)。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) 表明，無(wú)特殊要求，彎曲件的尺寸精度以不高于IT13級(jí)為宜，角度公差應(yīng)不大于+/-15°。如果對(duì)彎曲件的尺寸精度有較高要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)設(shè)置定位工藝孔；對(duì)角度公差有較高要求時(shí)，應(yīng)允許零件彎曲部位表面有輕微擦傷，或在彎曲工藝方面增加整形工序。 只有加強(qiáng)沖裁件基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。 支件沖孔落料件是最典型的沖裁件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就沖孔落料，可采用單工序模、復(fù)合模具或級(jí)進(jìn)模具，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。 1.3.2墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天； 2.確定加工方案，所用時(shí)間5天； 3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天； 4.模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。 2沖壓工序 2.1沖壓工序類別 沖壓是利用模具使板料沿一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括沖孔、落料、切口、切邊、剖切等多種分離工序。 一、按變形性質(zhì)分類 （一）分離工序 被加工材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)作用在變形部分的相當(dāng)應(yīng)力達(dá)到了材料的抗剪強(qiáng)度，材料便產(chǎn)生剪裂而分離，從而形成一定形狀和尺寸的零件。這些沖壓工序統(tǒng)稱分離工序，如剪裁一沖孔、落料、切口等。 （二）成形工序 被加工材料在外力作用下，作用在變形部分的相當(dāng)應(yīng)力處于材料的屈服極限與強(qiáng)度極限之間，材料僅僅產(chǎn)生塑性變形，從而得到一定形狀和尺寸的零件，這些沖壓工序統(tǒng)稱成形工序，如彎曲、拉深、成形等變形工序。 常用的各種沖壓加工方法，可見(jiàn)表1-2和表1-3。 二、按基本變形方式分類 （一）沖裁 使材料沿封閉或不封閉的輪廓剪裂而分離的沖壓工序?yàn)闆_裁，如沖孔、落料等。 （二）彎曲 將材料彎成一定角度或形狀的沖壓工序稱為彎曲，如壓彎、卷邊、扭曲等。 （三）拉深 將平板毛坯拉成空心件，或?qū)⒖招募男螤詈统叽缬美钅Ｗ鬟M(jìn)一步改變的沖壓工序，稱為拉深，有不變薄拉深和變薄拉深。 （四）成形 使材料產(chǎn)生局部變形，以改變零件或毛坯形狀的沖壓工序稱為成形，如翻邊、縮口等。 三、按工序組合形式分 （一）簡(jiǎn)單工序 當(dāng)零件批量不大、形狀簡(jiǎn)單、要求不高、尺寸較大時(shí)，在工藝上常采用工序分散的方案，即在一副模具內(nèi)只完成零件的一個(gè)工序，此工序稱為簡(jiǎn)單工序。 （二）組合工序 當(dāng)零件批量較大、尺寸較小、公差要求較嚴(yán)時(shí)，用若干個(gè)分散的簡(jiǎn)單工序來(lái)沖壓零件是不經(jīng)濟(jì)的或難于達(dá)到要求的。這時(shí)在工藝上多采用工序集中的方案，即將兩種或兩種以上的簡(jiǎn)單工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合工序。根據(jù)工序組合的方法，又可將其分為三類： 1．復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次行程中，在一副模具的同一位置上同時(shí)完成兩種或兩種以上的簡(jiǎn)單工序的沖壓方法。 2．連續(xù)沖壓在壓力機(jī)的一次行程中，在一副模具的不同位置上同時(shí)完成兩種或兩種以上的簡(jiǎn)單工序的沖壓方法。連續(xù)沖壓所完成的沖壓工序依次分布在條料送進(jìn)的方向上，壓力機(jī)每一次行程中，條料送進(jìn)一個(gè)步距，同時(shí)沖壓相應(yīng)的工序。除最初幾次沖壓行程外，以后每次沖壓行程都可以完成一個(gè)零件。 3．連續(xù)一復(fù)合沖壓在一副模具內(nèi)包括連續(xù)沖壓和復(fù)合沖壓的組合工序。 連續(xù)沖壓和連續(xù)一復(fù)合沖壓是高效率的組合工序，可使復(fù)雜零件在一副模具內(nèi)沖壓成形。在大批量生產(chǎn)中廣泛采用。 此外，在生產(chǎn)中也常用冷沖壓方法使零件產(chǎn)生局部的塑性變形來(lái)進(jìn)行裝配，此工序稱為冷沖壓裝配工序，如鉚接、彎接、冷塑壓焊接等。 2.2沖模的發(fā)展?fàn)顩r 2.2.1沖模的先進(jìn)制造工藝及設(shè)備 沖壓模具設(shè)計(jì)制造出后，必須依賴合適的沖壓設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)其功效，選擇的沖壓設(shè)備合適與否嚴(yán)重影響著模具的使用效率，所以在生產(chǎn)線選擇中選擇什么樣的壓力機(jī)是個(gè)很重要的問(wèn)題。一般而言，生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠投資規(guī)模決定著沖壓設(shè)備的檔次。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、模具數(shù)量及班產(chǎn)大小可以估算出手動(dòng)沖壓線所需的設(shè)備數(shù)量。生產(chǎn)線的設(shè)備排布則可根據(jù)汽車覆蓋件的工序需要來(lái)確定，壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸及設(shè)備噸位可以根據(jù)最大零件尺寸來(lái)選擇。設(shè)備臺(tái)數(shù)以及是否應(yīng)該采用沖壓自動(dòng)線數(shù)則可根據(jù)沖壓工序數(shù)來(lái)決定。沖壓自動(dòng)線數(shù)生產(chǎn)效率較高，以三到四臺(tái)單機(jī)組成的沖壓自動(dòng)線就可以實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)。若采用大型多工位線，則一臺(tái)大型多工位壓力機(jī)就是一條完整的自動(dòng)生產(chǎn)線，在大批量生產(chǎn)時(shí)其優(yōu)勢(shì)明顯。 各種先進(jìn)壓力機(jī)特點(diǎn)如下所述： （1）多連桿驅(qū)動(dòng)壓力機(jī) 具有在壓制過(guò)程中減慢速度，在空程和返程時(shí)加 快速度的變速功能，此功能有助于拉延成形和行程次數(shù)的提高，其生產(chǎn)率較高。另外，多連桿驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)還可以取代雙動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行反拉延工藝，能夠省略翻轉(zhuǎn)沖壓件的步驟而直接進(jìn)入下道生產(chǎn)工序，從而減少了工作量和輔助設(shè)備的使用，有利于生產(chǎn)的自動(dòng)化。另外，其設(shè)備噪音及生產(chǎn)噪音低，且抗沖擊性強(qiáng)。所以，雙動(dòng)壓力機(jī)必將逐步被多連桿壓力機(jī)所取代。 （2）沖壓自動(dòng)線 與普通線相比較，沖壓自動(dòng)線的生產(chǎn)效率要高出一倍，而價(jià)格僅僅高50％。并且它還有較高的生產(chǎn)率及良好的柔性，同時(shí)還能夠減少操作人數(shù)、消除制件表面磕碰劃傷、消除不安全因素等?，F(xiàn)在，我國(guó)的沖壓自動(dòng)線還很落后，必須引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加快全線的國(guó)產(chǎn)化步伐。 （3）大型多工位壓力機(jī) 多工位壓力機(jī)代表著當(dāng)今沖壓技術(shù)的國(guó)際水平，它主要由小型工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的壓力機(jī)主機(jī)、上料裝置、工位間送料系統(tǒng)、數(shù)控液壓拉伸墊、碼垛裝置、拆垛裝置、快速換模系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。其主要特點(diǎn)有：生產(chǎn)效率高、沖壓件質(zhì)量高、節(jié)省動(dòng)能消耗、占地面積小、無(wú)不安全因素且所需工人少。在那些大的汽車制造企業(yè)中多工位壓力機(jī)已得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，汽車年產(chǎn)量達(dá)到30萬(wàn)輛以上，為降低覆蓋件成本，就應(yīng)該采用大型多工位壓力機(jī)進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)沖壓。 目前在國(guó)內(nèi)，采用4～6臺(tái)單動(dòng)壓力機(jī)和l臺(tái)雙動(dòng)拉深壓力機(jī)（或多連桿單動(dòng)拉深壓力機(jī)）組成的沖壓線進(jìn)行沖壓件生產(chǎn)的汽車制造企業(yè)約占90％，并且上下料多數(shù)采用手工操作。這就造成了工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差，生產(chǎn)效率低，不能保證零件質(zhì)量，占地面積大等結(jié)果，更主要的是與國(guó)外相比覆蓋件制造成本要高2～3倍，這也正是導(dǎo)致我國(guó)汽車工業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的原因之一。在國(guó)內(nèi)沖壓線實(shí)現(xiàn)了單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化作業(yè)的僅有10％，生產(chǎn)效率較高，而對(duì)于大型多工位壓力機(jī)，其應(yīng)用更是接近空白。對(duì)此，我們能看出國(guó)內(nèi)沖壓行業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家的巨大差距。 市場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)自動(dòng)化程度要求必定越來(lái)越高，車身覆蓋件沖壓也一定得向單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化和大型多工位壓力機(jī)的方向發(fā)展。近年來(lái)，通過(guò)與內(nèi)外合作和引進(jìn)等方式，在很大程度上提高了我國(guó)汽車沖壓生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度，如濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)公司近十年為國(guó)內(nèi)提供了60多條汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)線。今后，先進(jìn)的多連桿單動(dòng)沖壓線、沖壓自動(dòng)線和大型多工位壓力機(jī)生產(chǎn)線等幾種新的生產(chǎn)工藝必將在我國(guó)的得到廣泛的應(yīng)用。 3工藝分析 3.1工件的材料 工件圖如圖1所示：材料為65Mn，厚度為1mm。 圖1 工件圖 3.2工件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析 對(duì)課題應(yīng)解決的主要問(wèn)題，該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的。由表查出．沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12一IT13。將以上精度與零件簡(jiǎn)圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn)行加工。選擇復(fù)合模的原因：從總體來(lái)看，由于大批量生產(chǎn)，零件的要求比較高，沖壓工件尺寸精度較高，工件平整，對(duì)稱度及位置度誤差小，在一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以上工序，大大提高了生產(chǎn)率，但對(duì)模具制造精度要求較高，由于復(fù)合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，結(jié)構(gòu)一般要比單工序模復(fù)雜，同時(shí)模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性也將隨之下降。 外形有直線和圓弧組成,用沖裁方法速度快,質(zhì)量好,比其它加工方法(如銑削,切削)成本要低,效率要高,排樣也較為方便。由于大批量生產(chǎn),在保證質(zhì)量的情況下,可以采用沖裁,對(duì)沖裁的凸,凹模要求就要提高,特別是凸模,要進(jìn)行熱處理,滲碳,淬火加回火等來(lái)提高強(qiáng)度和耐磨性,當(dāng)凸模磨損產(chǎn)生誤差時(shí)，要及時(shí)更換，來(lái)保證工件精度要求.對(duì)于沖壓過(guò)程中產(chǎn)品的開(kāi)裂、起皺等問(wèn)題，利用理論知識(shí)計(jì)算分析。模具材料在保證質(zhì)量的情況下，采用性能低的材料來(lái)節(jié)約成本。模具自動(dòng)化程度高，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低。對(duì)凸模的安裝和拆卸要方便，直接關(guān)系到凸模的更換。模具結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)合理，防止沖壓時(shí)孔的開(kāi)裂。 4制定工藝方案 4.1工藝方案的分析 通過(guò)對(duì)該工件的沖壓工藝性進(jìn)行分析，考慮到制件生產(chǎn)批量和產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素，由沖壓制件外觀形狀分析，該制件有落料、沖孔兩道工序，所以確定此連接板的生產(chǎn)中可以采用下面的幾套方案： 方案一：先落料模 - 后沖孔模-2副單工序模 方案二：先沖孔模 - 后落料模-1副級(jí)進(jìn)模 分析： 方案一，定位不方便，操作起來(lái)非常的麻煩，此方案不可?。? 方案二，定位簡(jiǎn)單可靠，沖裁的孔與外形的位置精度較高，工件較平整，具有校形的作用，模具制造復(fù)雜，可適用大批量生產(chǎn)，從以上比較多來(lái)看，在保證沖裁件質(zhì)量的情況下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，工人操作方便、安全的情況下考慮，選擇級(jí)進(jìn)模比較合適。 4.2工藝方案的確定 經(jīng)過(guò)全面分析、綜合考慮，以零件質(zhì)量、生產(chǎn)效益及經(jīng)濟(jì)性幾個(gè)方面衡量，認(rèn)為兩種方案中方案二為最佳的方案，即采用落料沖孔級(jí)進(jìn)模完成此制件的成品。 5工藝計(jì)算 5.1排樣及材料的利用率 5.1.1排樣的選用原則 由于產(chǎn)量大，材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過(guò)程中翻動(dòng)要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量，無(wú)論是采用有廢料或少、無(wú)廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對(duì)排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。 搭邊起補(bǔ)償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補(bǔ)償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對(duì)于利用搭邊自動(dòng)送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大。由查表得工件間搭邊值a=2mm、側(cè)面a=2.5mm。 5.1.2材料利用率的計(jì)算 采用直排的排排樣方案，如圖2所示： 計(jì)算沖壓件的毛坯面積(用CAD自帶的測(cè)了面積工具)： S ≈304mm2 送料步距A：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)零件的步距按式：A＝D＋a， A≈11.3＋2＝13.3mm 條料寬度B：B≈（40.7+2.5×2）mm=45.7mm 圖 2 排樣圖 通常是以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來(lái)表示，按式： =100%=100% 式中 —— 一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積 —— 一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積 A—— 送料步距 B—— 條料寬度 帶入數(shù)據(jù)可得： =100%=100%=59% 5.2落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算： 式中 FP-------沖裁力（N）； L--------沖裁周邊長(zhǎng)度（mm）； t--------沖裁料厚(mm)； τb--------------- 抗剪強(qiáng)度（MPa）； （1）落料力計(jì)算 按上式： 式中： F落――落料力（N）； L――工件外輪廓周長(zhǎng)（mm）； T――材料厚度（mm），t=1mm； τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，。 根據(jù)零件圖可算輪廓長(zhǎng)度L =154.74mm 則 （2）沖孔力 式中 ――沖孔力（N）； L――工件外輪廓周長(zhǎng)（mm）； T――材料厚度（mm），t=1mm； τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，。 根據(jù)零件圖可算輪廓長(zhǎng)度L =6.3mm 則 （3）落料時(shí)的卸料力的計(jì)算 =KX 式中 -----------卸料力（N）； -----------落料力（N） KX ------卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11，P57其值為0.03～0.04（薄料取大值，厚料取小值），取K=0.04。 則 =KX =0.04×46.422=1.8（KN） （4）沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 =nkT 式中 -------------推料力（N）； K1------推料系數(shù)，查《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11，其值為0.05； n------ 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），其中，h=5mm，t=1mm，取n=5， 則 =nkT=5×0.05×1.89≈0.47(KN) 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 = + ++ 式中：沖裁力 =46.422KN，=1.89KN，卸料力=1.8KN，推料力=0.47KN，則: = + ++=50.582kN 由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力選擇壓力機(jī)。參照設(shè)計(jì)手冊(cè)選取公稱壓力為的壓力機(jī)，壓力機(jī)型號(hào)為J23-10。 5.3壓力中心的計(jì)算 按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系xOy，如下圖3所示。因零件前后對(duì)稱，即yc＝o。故只需計(jì)算xc。將工件沖裁周邊分成l1，l2，…. l6基本線段，求出各段長(zhǎng)度及各段的重心位置： 圖3 壓力中心計(jì)算圖 -221.875 -64.056 -12.566 629.1475 196 96.35 20.71 179.52 267.51 27.843 5.4模具刃口的尺寸和公差的確定 5.4.1沖裁間隙的確定 間隙在沖裁模中指凸、凹模刃口間縫隙的距離，通常稱為單邊間隙?？紤]使用習(xí)慣，仍采用雙邊間隙作為間隙的定義。 對(duì)普通沖裁，間隙對(duì)沖裁力和卸料力有明顯影響。特別對(duì)卸料力影響顯著。與此同時(shí)，間隙還影響沖裁件的尺寸和模具壽命。試驗(yàn)表明，當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，落料件尺寸大于凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸；間隙過(guò)大時(shí)，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件大于凸模尺寸。在正常使用情況下，間隙增大，模具壽命會(huì)明顯提高。 選用沖裁間隙的主要依據(jù)是在保證沖件斷面質(zhì)量的前提下使模具壽命提高。在通常情況下，可根據(jù)沖件剪切表面質(zhì)量及尺寸精度、模具壽命等因素，將沖裁間隙分為兩大類。其中小間隙主要適用于電子、電工、儀表等行業(yè)，沖裁厚度較薄(t≤0.5㎜)；大間隙適用于沖裁厚件(t＞0.5)的沖模以及一般技術(shù)要求的模具。 5.4.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 模具刃口尺寸計(jì)算方法分為兩種。一種是凸模和凹模分開(kāi)加工，一般在制造的沖裁模批量較大時(shí)采用此方法；另一種是凸模和凹模配合加工。由于凸模和凹模配合加工這種方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對(duì)模具加工設(shè)備的精度要求，因此對(duì)于沖制復(fù)雜形狀零件的沖模，單件或小批量生產(chǎn)的沖模時(shí)，大采用配合加工法加工凸模和凹模[8]。 對(duì)于沖孔可以采用分開(kāi)加工的方法。 通過(guò)查表得： 間隙值， 凸、凹模制造公差：， 校核：， 滿足：的條件，可以采用分開(kāi)加工。 工件圖中未注公差的可查表，尺寸偏差數(shù)值如下 mmmm 查表得：磨損系數(shù)為x=0.75； 代入公式： 凸模尺寸計(jì)算： 凹模刃口尺寸計(jì)算： 表1 配合加工時(shí)，落料凹模尺寸的計(jì)算公式 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 按凹磨尺寸配制，其雙面間隙為 C 對(duì)于外輪廓的落料，由于形狀復(fù)雜，故采用配合加工的方法，利用表1的公式進(jìn)行計(jì)算。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下（未注公差可查表）： 磨損之后增大的尺寸： 40.7mmmm 11.3mm R5.65mmmm 6mmmm 4mmmm 利用公式： 磨損之后減小的尺寸： R2.5mmmm φ5mmmm 4.4mmmm 1.5mmmm 利用公式： 磨損之后不變的尺寸： 20.5mmmm 14mmmm 利用公式： 落料凸模按間隙0.30-0.34配合加工。 5.5工作零件的設(shè)計(jì) 5.5.1凸模的設(shè)計(jì) 根據(jù)凸模工作斷面選擇圓柱形凸模。凸模的長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮凸模的修磨量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。 通過(guò)分析，凸模的的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為35mm。 5.5.2凸模強(qiáng)度的校核 壓應(yīng)力校核 式中 —— 凸模最小直徑(㎜)； —— 材料厚度(㎜)； —— 材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)；10鋼為310～380MPa，取330MPa； ——凸模材料許用壓力(MPa)；本設(shè)計(jì)凸模材料選用T10A，取1600MPa。 則 ㎜，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2mm，故滿足使用要求。 5.5.3凹模的設(shè)計(jì) 凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，選擇直刃口形式。凹模的外形尺寸。高度取20m；壁厚c取30mm左右。 5.6壓力機(jī)的選擇 5.6.1壓力機(jī)的選擇 由前面壓力機(jī)公稱壓力計(jì)算初選的壓力機(jī)型號(hào)：J23-10，查《模具實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》表2-3得壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：100 KN ； 滑塊行程：45 mm ； 最大閉合高度：180 mm ； 最大裝模高度：180 mm ； 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：35 mm ； 工作臺(tái)尺寸（前后x左右）：130 mm x 200 mm ； 墊板尺寸（厚度）：35 mm ； 模柄孔尺寸：30 mm x 60 mm ； 最大傾斜角度： 由上述技術(shù)參數(shù)可知，所選壓力機(jī)J23-10型號(hào)可用。 6模具結(jié)構(gòu)合理性分析 6.1模具工作過(guò)程 模具工作時(shí)，第一次送料，依靠始用擋料銷定位，上模下行，首先沖異性孔凸模和沖孔凸模先沖孔，然后外形凸模再進(jìn)行沖壓，卸料板7和凹模8在上模和橡膠的作用下壓緊坯料。上模繼續(xù)下行，凸模14和凸凹模21完成沖孔，同時(shí)在凸凹模21和凹模8的作用下完成落料，完成之后，沖孔的廢料通過(guò)下模的廢料孔落下，工件留在凹模19中，在推件器20的的作用將工件推出。上模上行，卸料板在橡膠的作用下完成卸料。以后的每次送料都有固定擋料銷24定位，有導(dǎo)料銷20完成導(dǎo)向作用。 7模具主要零件的設(shè)計(jì) 7.1定位方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說(shuō)既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對(duì)條料進(jìn)行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，用于對(duì)工序進(jìn)行定位的定位零件有定位銷、定位板等。 定位零件基本上都已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 因?yàn)樵撃＞卟捎檬菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無(wú)側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距，導(dǎo)料銷精定位。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)來(lái)確定。 7.2卸料﹑出件方式的選擇 卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來(lái)，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來(lái)稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置 , 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或彈簧）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或彈簧的彈力來(lái)卸料，卸料力不太大但沖壓時(shí)可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過(guò)程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實(shí)現(xiàn)卸料的一種卸料零件。 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我通常把超過(guò)上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為1mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料裝置，卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈簧組成。沖制的工件由推板、推銷和推件塊組成的剛性推件裝置，沖孔的廢料可通過(guò)凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔漏下。 7.3彈性元件的設(shè)計(jì) 卸料彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算，選用的2個(gè)彈簧的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 卸料彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算： a、 料板工作行程： 式中： 為凸模凹進(jìn)卸料板的高度取為 t為工件厚度取 為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度取 b、彈簧工作行程： 式中： 為凸模修模量，取 c彈簧自由高度： 一般情況下取為H自由的25% d、彈簧預(yù)壓縮量： e、每個(gè)彈簧承受的載荷： 選用4個(gè)圓筒形彈簧故 f、彈簧的外徑： 式中： 為圓筒形彈簧的內(nèi)徑，取為； 。 g、校核彈簧自由高度： 看看是否滿足此不等式 滿足條件。 h、彈簧的安裝高度：24 7.4模架的選擇 模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套）組成，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、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。通過(guò)分析選擇中間導(dǎo)柱模架。 上模座：L/mm=1008040 下模座：L/mm＝1008030 導(dǎo)柱：d/mmL/mm=20150 導(dǎo)套：d/mmL/mmD/mm=206532 墊板的厚度定為：10mm 凸模固定板厚度：15mm 凹模厚度：20mm 卸料板厚度?。?0mm 橡膠外露高度：24mm 凸凹模固定板：15mm 下墊板：10mm 模具的閉合高度： H＝171mm 7.5壓力機(jī)的校核 由于級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力選擇壓力機(jī)。參照設(shè)計(jì)手冊(cè)選取公稱壓力為的壓力機(jī)，壓力機(jī)型號(hào)為J23-10。 下表為壓力機(jī)J23-10技術(shù)參數(shù)：（《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13.10，P389） 表1 型 號(hào) J23-10 公稱壓力/kN 100 滑塊行程/mm 55 滑塊行程次數(shù)/次/min 150 最大閉合高度/mm 200 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 40 墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm） 40×210 模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm） Φ30×60 工作臺(tái)尺寸 前后 300 左右 450 總 結(jié) 通過(guò)沖壓畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固了沖裁理論知識(shí)。并且也加深了相關(guān)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個(gè)過(guò)程中，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力及獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力。當(dāng)然，由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該設(shè)計(jì)難免存在不足之處。希望老師對(duì)此提出批評(píng)意見(jiàn)，在此表示萬(wàn)分的感謝。 根據(jù)相關(guān)資料文獻(xiàn)、手冊(cè)，完成墊片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了一些尺寸的相關(guān)校核，做出了沖壓模具的設(shè)計(jì)方案，并在此基礎(chǔ)上完成了模具總裝配圖紙。利用Auto CAD等相關(guān)軟件，完成了一些相關(guān)二維圖形，使設(shè)計(jì)的模具得以直觀顯示。 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。 在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 三年的時(shí)間很快就過(guò)去了，在此非常感謝韓老師在百忙中抽出時(shí)間對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)和修改。由于我個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)中有不足之處，還請(qǐng)老師進(jìn)行批評(píng)指正。 25 參考文獻(xiàn) [1] 寇世瑤主編.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2007.12 [2] 柯旭貴、張榮清主編.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.9 [3] 周理主編.冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程與簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2010 [4] 周玲主編.沖模設(shè)計(jì)實(shí)例詳解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [5] 原紅玲主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.8