墊片導(dǎo)正銷定距級進(jìn)模設(shè)計(jì)-沖壓模具

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本文結(jié)合墊片的特點(diǎn)，通過采取給小凸模加保護(hù)套，在模具結(jié)構(gòu)上選用倒裝復(fù)合模取代以往采用的正裝復(fù)合模，這樣廢料不落在模具表面便于工人操作；在模具制造過程中，為了提高凸模的韌性防止在使用過程中折斷，采用模具鋼取代常規(guī)采用的模具鋼，并采用真空熱處理，硬度??；在裝配過程中為了提高凸模的穩(wěn)定性，凸模與凸模固定板的裝配采用厭氧膠固定等措施，較好的解決了沖裁方案的確定、模具結(jié)構(gòu)選擇、壓力機(jī)頭的選擇與校核、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位方案設(shè)計(jì)、卸料方式的設(shè)計(jì)、模架的確定及模具設(shè)計(jì)制造困難等問題。 目前該模具已經(jīng)制造試沖完畢，交付工廠使用且已經(jīng)制造出上萬個墊片，零件尺寸精度比較高，效果良好，生產(chǎn)效率提高10倍以上，成本降低5倍以上，完全符合要求。 關(guān)鍵詞：沖孔，落料，級進(jìn)模 前　　言 模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％～80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。 我國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進(jìn)步。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產(chǎn)部分新型轎車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模的覆蓋面，已從電機(jī)、電器鐵芯片模具，擴(kuò)展到接插件、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模和及汽車后橋齒輪箱壓鑄模及其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距，這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平，但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距，這說明我們還有相當(dāng)長的一段路要走，同時也要求我們模具設(shè)計(jì)人員在工作中要刻苦努力，不斷創(chuàng)新，打造屬于自己的品牌，所以需要我們更努力的去奮斗！ III 目　　錄 摘　　要 II 前　　言 III 1 墊片圖紙及設(shè)計(jì)要求 1 1.1 零件圖 1 1.2 設(shè)計(jì)要求 1 2 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 2 2.1 零件沖裁工藝性分析 2 2.2 確定沖壓工藝方案 2 2.3 模具結(jié)構(gòu)的確定 3 2.4 排樣方案的確定及計(jì)算 3 2.5 沖裁間隙的確定 6 2.6 沖裁力和壓力中心的計(jì)算 6 2.7 工作零件刃口尺寸計(jì)算 8 2.8 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 10 2.9 小孔沖裁小凸模的設(shè)計(jì) 11 3 模具材料的選用及其他零部件的設(shè)計(jì) 13 3.1 級進(jìn)模的特點(diǎn) 13 3.2 模具材料的選用 13 3.3 定位零件的選擇 15 3.4 卸料、出件、導(dǎo)向方式的選擇 16 3.5 模架的確定 17 3.6 連接與固定零件 17 3.7 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸列表 19 3.8 沖壓機(jī)的選擇 19 4 模具總裝配圖及零件加工工藝 21 4.1 模具總裝配 21 4.2 模具零件加工工藝 23 5 模具的裝配和沖裁模具的試沖 25 5.1 模具的裝配 25 5.2 沖裁模具的試沖 26 致　　謝 29 參考文獻(xiàn) 30 31 1 墊片圖紙及設(shè)計(jì)要求 1.1 零件圖 圖1.1 零件圖 工件名稱：墊片 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：Q235-A鋼 材料厚度：1 1.2 設(shè)計(jì)要求 1、 設(shè)計(jì)一副級進(jìn)模，要求操作維修方便； 2、 沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣，減少廢料； 3、 沖孔時，由于受到凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不宜過小； 4、 模具總壽命不低于80萬沖次，刃磨一次壽命不低于15000沖次； 5、 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受到模具強(qiáng)度的限制，不能太小。 2 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 2.1 零件沖裁工藝性分析 1. 材料 鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的可沖壓性能。 2. 工件結(jié)構(gòu) 如圖1.1所示，該零件結(jié)構(gòu)形狀簡單對稱，零件可分為沖孔落料兩部分，故考慮采用級進(jìn)模沖壓成形。 3. 零件有2個的小孔，小孔沖裁是本設(shè)計(jì)的一個難點(diǎn)。 4. 尺寸精度 （查《極限測量》P27表3.1）零件中40.00±0.15，屬于IT12級。 5. 孔與孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求。 6. 結(jié)論 可以沖裁。 2.2 確定沖壓工藝方案 該零件包括落料和沖裁兩個基本工序，可以用以下三個工藝方案 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)； 方案二：落料—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，采用級進(jìn)模沖壓。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本較高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚接近凸、凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度較差，制造困難且沖壓后成品保留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，模具強(qiáng)度相對較高，壽命較長。 通過對上述三種方案分析比較，結(jié)合零件的設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)有的沖床生產(chǎn)設(shè)備，第一種、第二種方案不適于采用。該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳，即采用沖孔—落料連續(xù)沖壓的級進(jìn)模。 2.3 模具結(jié)構(gòu)的確定 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)可分為倒裝式與正裝式復(fù)合模兩個，在選擇模具結(jié)構(gòu)時要根據(jù)沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)批量、精度要求、方便操作等方面來確定。 正裝式結(jié)構(gòu)與倒裝式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式結(jié)構(gòu)較適用于沖制材質(zhì)比較軟的或板料比較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖裁孔邊距離較小的沖裁件，但由于沖裁過程中沖片廢料落在模具下模的表面，每次沖裁工人必需先清理廢料操作不便，而且正裝式結(jié)構(gòu)需要三套卸料、頂料裝置，制造裝配不便。倒裝式不宜沖裁孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機(jī)的推桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，沖裁過程中的廢料直接從模具下面被推出，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。 本設(shè)計(jì)初步確定選擇倒裝式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)操作、維修較方便。 2.4 排樣方案的確定及計(jì)算 排樣原則 1. 提高材料利用率η 對沖裁件來說，由于產(chǎn)量大，沖壓的生產(chǎn)率高，所以材料費(fèi)用常會占沖件總成本的60%以上，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，就必須減少廢料面積。沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料可分為結(jié)構(gòu)廢料與工藝廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料是工件的形狀決定的，而工藝廢料則是由沖壓方式或與排樣方式所決定的。因此要提高材料利用率主要應(yīng)從減少工藝廢料著手，設(shè)計(jì)出合理的排樣方案，有時在不影響沖件使用性能的情況下,也可適當(dāng)改變沖裁件的形狀。 2. 為了使工人操作方便、安全、減輕工人的勞動強(qiáng)度，條料在沖裁過程中翻動要少,在材料利用率相同或相近時應(yīng)盡可能選條料寬、進(jìn)距小的排樣方法。它還可減小板料切次數(shù),節(jié)省剪裁備料時間。 3. 使模具結(jié)構(gòu)簡單、模具壽命較長。 4. 排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量、對于彎曲件的落料,在排料時還應(yīng)考慮板料的纖維方向。 排樣和板材方式的經(jīng)濟(jì)性分析 1. 排樣是指沖件在條料，帶料或板料上布置的方法。排樣方法可分為有廢料排樣法和少、無廢料排樣法。 2. 根據(jù)零件的外形與尺寸來看，本零件最適合的排樣方法為有廢料排樣發(fā)中的直排。 3. 排樣時,沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊，它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度,便于送材。 搭邊值取決于以下因素： 1. 材料的硬度和厚度； 2. 排樣的形式； 3. 條料的送料方法(是否由于側(cè)壓板)； 4. 擋料裝置的形式(包括擋料銷,導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等形式)。 (一) 搭邊值的確定 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P65表2.5.2，確定搭邊值： 兩工件間的搭邊： 工件邊緣搭邊： (二) 送料步距的確定 送料步距 式中 ——平行于送件方向的沖件寬度 步距為： (三) 條料寬度的確定 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)采用無側(cè)壓裝置模具，因考慮到在送料過程中條料擺動量使側(cè)面搭邊值減少，為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊值減少，條料寬度應(yīng)增加條料可能的擺動量。故按下式計(jì)算（《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P67公式2.5.5；2.5.6） 條料寬度 式中 ——條料寬度方向沖裁件最大尺寸 ——側(cè)搭邊值 ——條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P67表2.5.4 ——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，其最小值查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P67表2.5.5得5 (四) 　沖裁面積的確定 (五) 　材料利用率的確定 一個步距內(nèi)的材料利用率η為： 查GB708-65板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選 每條鋼板條數(shù)（條） 每條板上工件數(shù)（個） 式中——鋼板寬度（即每條鋼板長度） 每條鋼板上總工件數(shù)個。則 板料利用率 = 即每張板材的材料利用率為62% 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定后排樣圖如圖2.1所示: 圖2.1 排樣圖 2.5 沖裁間隙的確定 凸、凹模具之間的沖裁間隙是沖裁過程的重要工藝參數(shù)。它對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等都有較大的影響，因此確定沖裁間隙非常重要，但嚴(yán)格說來，不存在一個同時滿足所有理想要求的合理間隙值。 一般沖裁間隙選取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來選用。電子、電器行業(yè)對制件斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高，一般選用較小間隙值。 查表《模具設(shè)計(jì)與制造》P70表2.3.3得， 設(shè)計(jì)時初步選定間隙值為0.1。 2.6 沖裁力和壓力中心的計(jì)算 平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力（N） 可按下式計(jì)算： 式中： ——沖裁力 ——系數(shù)（一般取1.3） ——沖裁件周長 ——材料厚度 ——材料抗剪強(qiáng)度 但選擇設(shè)備時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 沖裁件周長 材料厚度 材料抗剪強(qiáng)度 故 查下表得 表2.1 卸料力、頂件力、推件力系數(shù) 材料及厚度/ 鋼 小于等于0.1 0.065～0.075 0.1 0.14 0.1～0.5 0.045～0.055 0.065 0.08 0.5～2.5 0.04～0.05 0.055 0.06 2.5～6.5 0.03～0.04 0.045 0.05 大于6.5 0.02～0.03 0.025 0.03 鋁、鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07 紫銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09 卸料力、推件力、計(jì)算式為： 沖裁工藝總力 壓力中心 由于該工件結(jié)構(gòu)對稱，所以壓力中心在零件中心上。 2.7 工作零件刃口尺寸計(jì)算 在確定工件零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對比較簡單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法計(jì)算。 由零件圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。外形由落料獲得，和由沖孔同時獲得，查下表得： 則 表2.2 初始雙面間隙、 材料厚度 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、50 小于0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 由公差表查得：為IT12級，取；為IT14級，取。 設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則 沖孔： 落料： 校核： （滿足間隙公差條件） 孔距尺寸： 2.8 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 落料凹模尺寸： 凹模厚度： 式中——系數(shù)，考慮板料厚度影響見《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》 P104表2.9.5 實(shí)取凹模厚度： 凹壁厚度： 實(shí)取凹模壁厚： 凹模板寬度 實(shí)取 凹模長度取 則凹模輪廓尺寸為。 將凹模板作成簿型形式并凹模刃口形式選擇：刃口強(qiáng)度較高，修模后刃口尺寸不變。 圖2.2 落料凹模 2.9 小孔沖裁小凸模的設(shè)計(jì) 該零件模具設(shè)計(jì)關(guān)健是如何解決2個小孔沖裁問題，由于這個問題可以使模具在沖裁中小凸模容易斷裂的問題就暴露出來，最后經(jīng)過查閱大量資料基礎(chǔ)上，經(jīng)過對小凸模進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)終于解決了這一難點(diǎn)。 （1）小凸模試模前的設(shè)計(jì)： 沖孔凸模尺寸： 外徑：由前面刃口尺寸計(jì)算得： 凸模長度： 式中：——凸模固定板厚度 ——板料厚度 ——落料凹模厚度 （2）試模具后改進(jìn)設(shè)計(jì)： 因小凸模在試沖過程中易斷，模具壽命不能滿足客戶的要求，為了解決這一難點(diǎn)，查閱了大量資料，《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊》上推薦采用沖小孔的保護(hù)措施，經(jīng)過分析后，我認(rèn)為這種方案不適合本模具設(shè)計(jì)所采用，因?yàn)樵摿慵w積較小，而孔較多，如果采取凸模加保護(hù)套措施，肯定要導(dǎo)致加工制造困難，為了解決這一難點(diǎn)，我查閱了大量的資料，也想了很多方法，最終解決了這一難題。具體做法如下： 采用臺階式凸模，把小凸模設(shè)計(jì)成臺階式凸模形式，臺階式凸模的優(yōu)點(diǎn)： 1) 臺階凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配修模方便，其工作部分的尺寸由計(jì)算而得；與凸模固定板配合部分按過渡配合（或）制造；最大直徑的作用是形成臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出，另外這種結(jié)構(gòu)沖小孔時穩(wěn)定也好。 2) 推件塊兼作小凸模導(dǎo)向。為了提高小凸模的穩(wěn)定性，增加剛度，可以把推件塊設(shè)計(jì)好，使凸模與推件塊之間按配合，當(dāng)作凸模的導(dǎo)向，可使凸模的剛度大為增加。 3) 適當(dāng)增加小凸模與凹模之間的間隙，把間隙由0.04增加到0.05。因客戶對模具壽命要求比較高，刃磨一次沖次達(dá)15000次以上，如果間隙過小，會增加沖裁力，沖裁力增加也會使小凸模的強(qiáng)度受影響，為此我特意查閱了西安交通大學(xué)張嫻如教授論文《沖裁合理間隙的探討》（選自《電子工藝技術(shù)》1981），張教授認(rèn)為我們設(shè)計(jì)時所采用的間隙都取自手冊，而手冊上間隙值一般都取得較小，因此，在把所設(shè)計(jì)的零件控制在所符合的合理范圍內(nèi)，可以適當(dāng)?shù)奶岣唛g隙值，這樣，削除了側(cè)面摩擦引起的附加載荷，改善了細(xì)長凸模的穩(wěn)定性，同時也會成倍的提高刃磨的沖裁次數(shù)，大大的提高模具壽命。 4) 對于小凸模為了提高小凸模的剛度和韌性，對小凸模的材料及熱處理也作了改變，用模具鋼的取代傳統(tǒng)常采用的，并采用真空熱處理取代傳統(tǒng)的普通的熱處理技術(shù)，因?yàn)樵谟捕鹊南嗤那闆r下，用制造的凸模比采用制造的凸模韌性高幾倍（《常用模具材料及熱處理技術(shù)》1985，機(jī)械工業(yè)出版社）。 3 模具材料的選用及其他零部件的設(shè)計(jì) 3.1 級進(jìn)模的特點(diǎn) 模具類型分為三種分別是：單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模。 單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模、切口模等。 復(fù)合模是指在一次壓力機(jī)的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道或兩道以上不同沖裁工序的模具。復(fù)合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件——凸凹模，如落料沖孔復(fù)合模中有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。 級進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。整個工件的成形是 在連續(xù)過程中逐步完成的。連續(xù)成形是工序集中的方法，可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。根據(jù)沖壓件的實(shí)際需要，按一定順序安排了多個沖壓工序進(jìn)行連續(xù)加工。它不但可以完成沖裁工序，還可以完成成形工序，甚至裝配工序，許多需要多工序沖壓的復(fù)雜沖壓件可以在一副模具上完成，為高速自動沖壓提供了有利條件。 級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)效率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 3.2 模具材料的選用 冷沖模用鋼應(yīng)具有的力學(xué)性能： a、應(yīng)具有較高的變形抗力； b、應(yīng)具有較高的斷裂抗力； c、應(yīng)具有較高的耐磨性及抗疲勞性能； d、應(yīng)具有較高的冷熱加工工藝性。 冷沖模零件材料選用原則： 要選擇能滿足模具工作要求的最佳綜合性能的材料； a、要針對模具失效形式選用鋼材； b、要根據(jù)制品的批量大小，以最低成本的選材原則選材； c、要根據(jù)沖模零件的作用選擇材料； d、要根據(jù)沖模精度程度選擇鋼材。 綜合各種材料進(jìn)行比較及材料的用途查下表可選擇為冷沖模工作零件所用的鋼材。 表3.1 冷沖模工作零件材料的選用 零件名稱 使用條件 選用材料 凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模鑲塊，連續(xù)模，側(cè)刃凸模 形狀簡單，沖裁材料厚度小于等于3，中小批量生產(chǎn)的沖裁。 T8、T8A、T10、T10A 沖裁件厚度t小于等于3，形狀復(fù)雜，或沖裁厚度大于3的中小批量沖裁。 Gr12、GrWMn、GGr15、Gr12MoV 要求批量較大，使用壽命較長的沖裁模。 W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20 需要加熱沖裁模 3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr4Mo3NiWV 選擇說明：在選擇沖裁凸模、凹模材料時，應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和失效特點(diǎn)，量材而用。如形狀簡單、尺寸較小、受力較小的凸、凹模，只需要熱處理工藝適當(dāng)。性能可以滿足使用，生產(chǎn)批量不大時，可選用碳素工具鋼，這樣可以降低成本；反之，就應(yīng)該選用變形較小，耐磨性高的合金工具鋼。對于大、中型沖裁模，其材料成本是模具總成本10%～18%左右，故應(yīng)選用變形小、耐磨性高的合金工具鋼較適宜。 表3.2 冷沖模輔助材料的選用 零件名稱 選用材料 熱處理 硬度HRC 上模座、下模座 HT20～40HT25～47、ZG25、ZG35A3、A5 模柄 A3、A5 凸模固定板、凸、凹模固定板 A3、A5 側(cè)面導(dǎo)板 45 淬火 43～48 導(dǎo)柱 20 滲碳0.8～1 58～62 導(dǎo)套 20 淬火 58～60 導(dǎo)正銷、定位銷 T7、T8 淬火 52～56 擋料銷、擋料板 45 淬火 45～48 墊板、定位板 45、T7A 淬火 43~48 螺母、墊圈 A3 固定螺栓、螺釘 A3、45 銷釘 45 淬火 45～48 頂桿、推桿 45 淬火 43～48 3.3 定位零件的選擇 定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。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。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）稱為送料定距。對于塊料或工序件的定位，基本也是在兩個方向上的限位，只是定位零件的結(jié)構(gòu)形式與條料的有所不同而已。 屬于送進(jìn)導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等；屬于送料定距的定位零件有用擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等；屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。選擇定位方式及定位零件時應(yīng)根據(jù)坯料形式、模具結(jié)構(gòu)、沖件精度和生產(chǎn)率的要求等。 級進(jìn)模常采用導(dǎo)正銷與擋料銷配合使用進(jìn)行定位，擋料銷只起粗定位作用，導(dǎo)正銷進(jìn)行精定位。因此擋料銷的位置必須保證導(dǎo)正銷在導(dǎo)正過程中條料有少許活動的可能。使用導(dǎo)正銷的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料定距或定位板等粗定位的誤差。沖裁中，導(dǎo)正銷先進(jìn)入已沖孔中，導(dǎo)正條料位置，保證孔與外形相對位置公差的要求。導(dǎo)正銷只要用于級進(jìn)模，其特點(diǎn)和適用范圍見《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.9.8。 3.4 卸料、出件、導(dǎo)向方式的選擇 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，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（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，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。我們通常把準(zhǔn)過載上模內(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1，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭羌夁M(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 在沖壓過程中，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起，該模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，故該級進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 3.5 模架的確定 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，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；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分為滑動導(dǎo)向和滾動導(dǎo)向兩種?；瑒訉?dǎo)向模架的精密等級分為I 級和II級。按導(dǎo)柱的位置不同，又分為對角導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四角導(dǎo)柱模架等結(jié)構(gòu)。 根據(jù)本付模具的設(shè)計(jì)精度要求及沖裁方案的設(shè)計(jì)，該模具采用滑動模架中的對角模架，精度選擇為I 級，這樣可以更好保護(hù)小凸模的壽命，提高模具壽命。查GB/T2851.1-90選取滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架一副。 3.6 連接與固定零件 （1）模柄 中小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機(jī)滑快上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。凸緣模柄，用3～4個螺釘緊固于上模座，模柄的凸緣與上模座的窩孔采用過渡配合。多用于較大型的模具。模柄材料通常采用Q235或Q275鋼，其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線，根據(jù)所選模架，選取標(biāo)準(zhǔn)模柄壓入式模柄一個，配合過渡配合。 （2）固定板 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上模座或下模座上。模具中最常見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩形固定板兩種，主要用于固定小型的凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合、，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。固定板材料一般采用Q235或45鋼。根據(jù)以上資料分別選取凸模固定板和凸凹模固定板各一塊，厚度為和，材料T8A鋼，配合過渡配合。 （3）墊板 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板，可按下式校核： 式中： ——凸模頭部端面對模座的單位壓力； ——凸模承受的總壓力； ——凸模頭部端面支承面積（）； 式中：　 ——凸模長度，； ——凹模厚度，； ——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，。 如果頭部端面上的單位壓力大于模座材料的許用壓力時，就需要加墊板；反之則不需要加墊板。選取墊板厚度，材料45鋼。 （4）螺釘與銷釘 螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)模具時按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用 ，常用圓柱銷釘、螺釘、銷釘規(guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓力大小、凹模厚度等確定。 根據(jù)裝配所需選取內(nèi)六角螺釘4根,6根，4根，3根，銷釘2根2根，材料均為45鋼。 3.7 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸列表 根據(jù)倒裝復(fù)合模形式特點(diǎn)：凹模板尺寸并查標(biāo)準(zhǔn)JB/T-6743.1-94，確定其它模具模板尺寸列于下表： 表3.3 模具零件結(jié)構(gòu)尺寸 序號 名稱 長×寬×高 材料 數(shù)量 1 墊板 2 凹模固定板 3 卸料板 45鋼 4 凸凹模固定板 根據(jù)模具零件結(jié)構(gòu)尺寸，查GB/T2851.1-90選取滑動導(dǎo)向?qū)菍?dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架一副。 3.8 沖壓機(jī)的選擇 根據(jù)總沖壓力，模具閉合高度，沖床工作臺尺寸等，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選用JS-25開式雙柱可傾沖床，起主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力： 滑塊行程： 最大封閉高度： 最大裝模高度： 連桿調(diào)節(jié)量： 工作臺尺寸（前后左右）： 墊板尺寸（厚度孔徑）： 模柄空尺寸： 最大傾角： 模柄孔尺寸：直徑，深度 4 模具總裝配圖及零件加工工藝 4.1 模具總裝配 通過以上設(shè)計(jì)，可得到如下圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（3個）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 條料送進(jìn)時采用始用擋料銷7作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個導(dǎo)正銷5，利用條料上孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在固定擋料銷6上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導(dǎo)正銷5再作精確定距。始用擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到。 具體裝配圖如下： 圖4.1 裝配圖 1--模柄 2--螺釘 3—沖孔凸模 4—落料凹模 5—導(dǎo)正銷 6—固定擋料銷 7—始用擋料銷 8—固定螺釘 9—定位銷 10—上模板 11—下模座 12—導(dǎo)柱 4.2 模具零件加工工藝 本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件，固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。 落料凸模的加工工藝過程詳見下表： 表4.1 落料凸模的加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序圖（示意圖） 1 備料 將毛坯鍛成長方體 2 熱處理 退火 3 刨 刨6面，互為直角留單邊余量。 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨6面，互成直角。 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線 7 加工螺釘孔、安裝孔及穿絲孔 按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔等 8 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到58～62HRC。 9 磨平面 精磨上、下平面 10 線切割 線切割，輪廓達(dá)到尺寸要求。 11 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求 12 檢驗(yàn) 5 模具的裝配和沖裁模具的試沖 5.1 模具的裝配 根據(jù)級進(jìn)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見下表： 表5.1 手柄級進(jìn)模的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸、凹模預(yù)配 (1)裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。 (2)將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯洌瑱z查其間隙是否加工均勻，不合適者應(yīng)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7的形孔中，并擰緊牢固。 3 裝配下模 (1)在下模座1上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模2、導(dǎo)料板。 (2)在下模座1、導(dǎo)料3上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲。 (3)將下模座1、導(dǎo)料板3、凹模2、活動擋料銷13、彈簧14裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。 4 裝配上模 (1)在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模； (2)預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆絞螺孔、銷孔； (3)用螺釘將固定板組合、墊板8、上模座連接在一起，但不要擰緊； (4)將卸料板5套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠9和卸料螺釘6，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約； (5)復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； (6)安裝導(dǎo)正銷4、承料板15； (7)切紙檢查，合適后打入銷釘。 5 試沖并調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 5.2 沖裁模具的試沖 模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足，并找出原因給予糾正。并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。 沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、使用壓力機(jī)型號、制造日期等，并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫。 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見下表： 表5.2 沖裁模具試沖時常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法 缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 沖件毛刺過大 1.刃口不鋒利或淬火硬度不夠 2．間隙過大或過小，間隙不均勻。 1．修磨刃口使其鋒利 2．重新調(diào)整間隙，使其均勻。 沖件不平整 1．凸模有倒錐，沖件從孔中通過時被壓彎。 2．頂出件與頂出器接觸零件面積太小 3．頂出件、頂出器分布不均勻 1．修磨凹?？?，去除倒錐現(xiàn)象。 2．更換頂出桿，加大與零件的接觸面積。 3.調(diào)整頂出件、頂出器使之分布均勻 尺寸超差和形狀不準(zhǔn)確 凸模、凹模形狀及尺寸精度差 修整凸模、凹模形狀及尺寸，使其達(dá)到形狀及尺寸精度要求。 凸模折斷 1．沖裁時產(chǎn)生側(cè)壓力 2．卸料板傾斜 1．在模具上設(shè)置擋塊抵消側(cè)向力 2．修整卸料板或使凸模增加導(dǎo)向裝置 凹模被脹裂 1．凹?？子械瑰F度形象 2．凹?？變?nèi)卡住廢料 1．修磨凹?？?，消除倒錐現(xiàn)象。 2．修低凹?？赘叨? 凸、凹模刃口相咬 1.上、下模座、固定板、凹模、墊板等零件安裝基面不平行 2.凸、凹模錯位 3.凸模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套與安裝基面不垂直 4．導(dǎo)向精度差，導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙過大。 5．卸料板孔位偏斜使沖孔凸模位移 1．調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝 2．重新安裝凸、凹模，使之對正。 3．調(diào)整其垂直度重新安裝 4．更換導(dǎo)柱、導(dǎo)套 5．調(diào)整及更換卸料板 沖裁件剪切斷面光亮帶寬，甚至出現(xiàn)毛刺 沖裁間隙過小 適當(dāng)放大沖裁間隙，對于沖孔模間隙加大在凹模方向上，對落料間隙加大在凸模方向上。 剪切斷面光亮帶寬窄不均勻，局部有毛刺 沖裁間隙不均勻 修磨或重新調(diào)整凸?；虬寄?，調(diào)整間隙保證均勻。 外型與內(nèi)孔偏移 1．在連續(xù)模中孔與外形偏心，并且所偏的方向一致，表明側(cè)刃的長度與布局不一致。 2．連續(xù)模多件沖裁時，其它孔形正確，只有一孔偏心，表明該孔凸凹模相對位置有變化。 3．復(fù)合?？仔尾徽_，表明凸凹模相對位置有偏移。 1．加大(減小)側(cè)刃長度或磨?。哟螅趿蠅K尺寸 2．重新裝配凸模并調(diào)整其位置使之正確 3．更換凸（凹）模，重新進(jìn)行裝配調(diào)整合適。 送料不暢通，有時被卡死 1．兩導(dǎo)料板之間的尺寸過小或有斜度 2．凸模與卸料板之間的間隙太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞。 3．導(dǎo)料板的工作面與側(cè)刃不平行，卡住條料，形成毛刺大。 1．粗修或重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板 2．減小凸模與導(dǎo)料板之間的配合間隙，或重新調(diào)整澆注卸料板孔。 3．重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板，使之平行。 4．修整側(cè)刃及擋塊之間的間隙，使之達(dá)到嚴(yán)密。 卸料及卸料困難 1．卸料裝置不動作 2．卸料力不夠 3．卸料孔不暢，卡住廢料。 4．凹模有錐度 5．漏料孔太小 6．推桿長度不夠 1．重新裝配卸料裝置，使之靈活。 2．增加卸料力 3．修整卸料孔 4．修整凹模 5．加大漏料孔 6 加長打料桿 致　　謝 伴著晨鐘迎著暮鼓外加幾個不眠之夜，終于看到了勝利的曙光聽到了成功的歌聲，畢業(yè)設(shè)計(jì)審核通過定稿了。 回頭曲頸看一看從接到題目到現(xiàn)在成功定稿的這一段路程，我不禁感慨萬千，因?yàn)檫@一段看似短暫但是走上去坎坷萬千的路，不僅滴滿了我的心血而且還灑滿了我的指導(dǎo)老師——王小鵬老師和同學(xué)們的汗水，沒有他們無私的幫助，我就無法揚(yáng)起順利的帆，成功及時的靠岸，摘去這勝利的果實(shí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)理論知識和專業(yè)知識來分析和解決模具設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的一系列問題。本次的設(shè)計(jì)是三年來學(xué)習(xí)過程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計(jì)，它不僅體現(xiàn)了我們對模具的設(shè)計(jì)，更重要的是讓我們?nèi)陙硭鶎W(xué)知識應(yīng)用到了實(shí)踐中，使我明白了在今后設(shè)計(jì)過程中的一般步驟和方法。 通過本次設(shè)計(jì)，我學(xué)會了如何對零件進(jìn)行合理分析；如何就級進(jìn)模零件的各種不同的公差要求相應(yīng)的設(shè)計(jì)出一套完整的模具來滿足加工零件的需要。同時，在本次設(shè)計(jì)過程中還了解了如何編寫技術(shù)文件，正確使用設(shè)計(jì)手冊。更培養(yǎng)了我們嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作態(tài)度，從而實(shí)現(xiàn)了從一名學(xué)生到工程技術(shù)人員的過渡。 總之，本次設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，各方面的能力都有了提高，但由于本人設(shè)計(jì)能力有限，再加上實(shí)踐能力和經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免有不足之處，錯誤難免，懇請各位老師批評指正。不過通過本次設(shè)計(jì)使我各方面的能力都得到了很大提高，為今后工作和學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，我認(rèn)為這才是最重要的。 郭大慶 2007年12月 參考文獻(xiàn) [1] 張超英.沖壓模具與制造.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.6 [2] 羅學(xué)科.模具識圖與制圖.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.6 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