張力盤的復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)【11張圖紙】
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文獻(xiàn)綜述
一：我國模具行業(yè)現(xiàn)狀
我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體上比國際先進(jìn)水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上;生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面。
沖壓模具加工工藝和裝備對提高加工效率、確保模具精度、縮短交貨周期有重要影響。過去的中國沖壓模具行業(yè),車、刨、銑、鉆、磨等傳統(tǒng)普通機(jī)床和電火花線切割機(jī)床,曾經(jīng)在絕大多數(shù)沖壓模具企業(yè)使用,進(jìn)口的數(shù)控龍門仿形銑床由于沒有采用ＣＡＤ/ＣＡＭ技術(shù),也只能當(dāng)作靠模仿形銑床使用,采用這些裝備加工沖壓模具時,通常需要對模具零件反復(fù)裝夾和定位,因而加工生產(chǎn)效率低、模具產(chǎn)品質(zhì)量差。
國內(nèi)的許多模具企業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)的加工裝備,硬件上與國際水平的差距正在快速縮小:上海的汽車模具企業(yè),近年來通過大量購置先進(jìn)的五軸高速加工機(jī)床、大型龍門加工中心和五軸聯(lián)動數(shù)控高速銑床、數(shù)控車或復(fù)合加工機(jī)床、先進(jìn)的大型測量和調(diào)試設(shè)備及多軸數(shù)控激光切割機(jī)等。一汽模具公司已經(jīng)擁有Ｒａｍｂａｕｄｉ五軸高速數(shù)控銑床等大型高速加工設(shè)備;東風(fēng)汽車模具公司擁有高速數(shù)控銑床、五軸數(shù)控銑床、龍門數(shù)控雕刻機(jī)床、激光切割機(jī)床等各種先進(jìn)、大型機(jī)床22臺套。浙江黃巖的模具制造企業(yè),2005年擁有數(shù)控設(shè)備3809臺,數(shù)控化率達(dá)到了63%(1997年數(shù)控化率僅為13%);其中數(shù)控加工中心917臺(1997年只有27臺)。黃巖地區(qū)近幾年陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備幾乎都是先進(jìn)的設(shè)備,主要來自歐美和日本的專業(yè)、先進(jìn)的設(shè)備制造商。近兩年內(nèi),國內(nèi)汽車模具企業(yè)龍門數(shù)控機(jī)床擁有量翻了不止一番,新增的龍門數(shù)控機(jī)床中,加工中心和高速銑床占了很大比重。目前,資產(chǎn)過億、擁有龍門加工中心10臺以上的大型汽車模具企業(yè)已經(jīng)達(dá)到10多家。外國人都驚呼:怎么兩年之間中國大陸的汽車模具企業(yè)規(guī)模、數(shù)量和制造能力會有如此大的變化。
模具按材料和成型特點(diǎn)不同分為沖壓模具、注塑模具、鑄造模具、壓鑄模具和粉末冶金模具等種類，其中沖壓模具數(shù)量約占50%，銷售額約占37%。據(jù)中國模具工業(yè)年鑒，2011年中國模具行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)銷售額1,240億元，比上年增長10.7%，其中沖壓模具約占37%即458.8億元；沖壓模具生產(chǎn)數(shù)量約1,050萬套，消耗模具鋼材約172萬噸[4]。現(xiàn)階段中國模具行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模已位列世界第三，約占全球的20%，僅次于日、美。然而,與國際先進(jìn)水平相比,中國的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長等方面,模具壽命也只有國際先進(jìn)水平的50%左右,大型、精密、技術(shù)含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具,每年都需要花費(fèi)大量資金進(jìn)口。
二：計(jì)算機(jī)技術(shù)與沖壓模具行業(yè)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及,沖壓模具也基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化,其中有代表性的是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ＣＡＤ)、計(jì)算機(jī)輔助制造(ＣＡＭ)和計(jì)算機(jī)輔助工程(ＣＡＥ)。
在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面,如今的國內(nèi)沖壓模具企業(yè)幾乎全部甩掉了傳統(tǒng)的繪圖板,摒棄了落后的手工繪圖方式。使用最多的是由美國Ａｕ-ｔｏｄｅｓｋ公司出品的ＡｕｔｏＣＡＤ軟件,有些企業(yè)還在ＡｕｔｏＣＡＤ平臺上進(jìn)行了二次開發(fā)(如深圳某臺資公司在ＡｕｔｏＣＡＤ Ｒ13基礎(chǔ)上進(jìn)行專項(xiàng)開發(fā),形成了由十二塊模板組成的系列沖壓模具),形成了具有自己特色的、針對性非常強(qiáng)的沖壓模ＣＡＤ軟件;也有許多企業(yè)使用國產(chǎn)的ＡｕｔｏＣＡＤ產(chǎn)品(如開目ＣＡＤ、ＣＡＸＡ等等)?？墒?絕大多數(shù)企業(yè)幾乎都是利用上述軟件,從事模具二維裝配或零件圖的繪制。
部分大型模具企業(yè)也引進(jìn)了ＳＳ-ＤＩＥ(沖裁模設(shè)計(jì)大師)等專業(yè)沖裁模設(shè)計(jì)軟件,從事沖裁模具的優(yōu)化設(shè)計(jì),既可減少重復(fù)設(shè)計(jì)工作量,又可加快模具設(shè)計(jì)速度、有效縮短沖壓模具的設(shè)計(jì)制造周期。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,沖壓模具三維設(shè)計(jì)工作逐步興起,文獻(xiàn)[4-7]報道:國內(nèi)模具企業(yè)陸續(xù)開始使用Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ、Ｐｒｏ/Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、Ｃｉｍａｔｒｏｎ、ＣＡＴＩＡ、Ｉ-ＤＥＡＳ、Ｅｕｃｌｉｄ、Ｐｏｗｅｒ-ＳＨＡＰＥ等國際先進(jìn)的、多功能軟件設(shè)計(jì)沖壓模具,特別是利用這些軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)和部件干涉檢查,以期能夠及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問題和減少試模期間進(jìn)行的修整。
在與國際接軌,引進(jìn)上述三維設(shè)計(jì)軟件的同時,部分廠家[8]還引進(jìn)了Ａｕｔｏｆｏｒｍ、Ａｎｔｉｆｏｒｍ、Ｃ-Ｆｌｏｗ、Ｄｙｎａｆｏｒｍ、Ｏｐｔｒｉｓ、Ｍａｇｍａｓｏｆｔ等ＣＡＥ軟件,在進(jìn)行沖壓模設(shè)計(jì)時對沖壓成形工藝進(jìn)行有限元模擬分析,以便可以采取有效措施一次沖壓成形轎車覆蓋件等大型精密制品。
國內(nèi)的大學(xué)在沖壓模具方面做了許多有益的工作:①積極開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的、具有中國特色的ＣＡＤ/ＣＡＥ/ＣＡＭ產(chǎn)品,如吉林大學(xué)汽車覆蓋件快速成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析ＫＭＡＳ軟件,華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的汽車覆蓋件沖壓模具和級進(jìn)模具ＣＡＤ/ＣＡＥ/ＣＡＭ軟件,上海交通大學(xué)模具ＣＡＤ國家工程研究中心/精沖研究中心分別開發(fā)的冷沖模具/精沖模具ＣＡＤ軟件等。②許多大學(xué)(或?qū)ｉT機(jī)構(gòu))結(jié)合沖壓模具的教學(xué)和科研工作,積極針對有效使用Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ、Ｐｒｏ/Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、Ｃｉｍａ-ｔｒｏｎ、ＳＳ-ＤＩＥ等先進(jìn)軟件開展技能培訓(xùn),培養(yǎng)了一批又一批的技術(shù)能手。③許多研究工作者針對這些軟件的引進(jìn),研究建立沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件圖庫等問題,以進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)速度。
計(jì)算機(jī)輔助制造(ＣＡＭ)也是沖壓模具生產(chǎn)的重要組成部分,通過共用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫直接完成沖壓模具的數(shù)控加工,既提高了效率,又減少了誤差。上海大眾模具公司就引進(jìn)了歐洲先進(jìn)的三維ＣＡＭ軟件Ｔｅｂｉｓ,成功應(yīng)用到模型實(shí)體制作、工藝文件編制、數(shù)控加工編程、三維尺寸測量等整個模具制造領(lǐng)域,真正實(shí)現(xiàn)了三維制造,大幅度提升了模具制造能力,步入了世界沖壓模具工業(yè)的前列。汽車覆蓋件成形模具是典型的大型、精密、復(fù)雜沖壓模具,原來每年都要花費(fèi)大量外匯從國外引進(jìn),但現(xiàn)在一汽模具公司、東汽模具公司、天津汽車模具公司、上海大眾模具公司、成飛集成科技股份公司等中國沖壓模具業(yè)的龍頭企業(yè)可部分生產(chǎn)此類模具。上海大眾模具公司2002年成功設(shè)計(jì)生產(chǎn)了ＰＯＬＯ轎車10個自制車身零件共47副模具,90%的產(chǎn)品達(dá)到了德國大眾對汽車模具驗(yàn)收的最佳評分標(biāo)準(zhǔn),為上海大眾汽車公司降低約200萬歐元的模具成本[8]。他們采用目前國際上先進(jìn)模具廠商流行的ＣＡＴＩＡ Ｖ4/Ｖ5設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)三維實(shí)體設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)初期用Ａｕｔｏｆｏｒｍ軟件,對頭道工序的拉深過程進(jìn)行有限元數(shù)值快速模擬,在工藝面初步確定的基礎(chǔ)上進(jìn)一步運(yùn)用Ｉｎｄｅｅｄ軟件進(jìn)行沖壓成形的精確模擬,精確計(jì)算毛坯尺寸和拉深所需的壓邊力,預(yù)測零件拉裂或起皺的可能性,確定防止和控制零件回彈的偏差等。
三：先進(jìn)加工技術(shù)裝備與沖壓模具行業(yè)
我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體上比國際先進(jìn)水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上;生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面。
沖壓模具加工工藝和裝備對提高加工效率、確保模具精度、縮短交貨周期有重要影響。過去的中國沖壓模具行業(yè),車、刨、銑、鉆、磨等傳統(tǒng)普通機(jī)床和電火花線切割機(jī)床,曾經(jīng)在絕大多數(shù)沖壓模具企業(yè)使用,進(jìn)口的數(shù)控龍門仿形銑床由于沒有采用ＣＡＤ/ＣＡＭ技術(shù),也只能當(dāng)作靠模仿形銑床使用,采用這些裝備加工沖壓模具時,通常需要對模具零件反復(fù)裝夾和定位,因而加工生產(chǎn)效率低、模具產(chǎn)品質(zhì)量差。
文獻(xiàn)[9]報道,在2002年12月德國法蘭克福舉辦的ＥｕｒｏＭｏｌｄ展會上的1493個參展廠商中,約有30%是機(jī)床和刀具廠商,展出高速加工機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速在25 000～30 000ｒ/ｍｉｎ之間,這是對傳統(tǒng)切削加工的非常顯著的變革,體現(xiàn)了模具加工技術(shù)裝備高速化、集成化趨勢。
高速加工并不以犧牲加工精度和加工質(zhì)量為代價,當(dāng)今高速加工裝備普遍可以達(dá)到機(jī)床精度不大于1μｍ、表面粗糙度不高于0.1μｍ的水平,是一種高水平的高速加工技術(shù)[10]。德國ＲｏｅｄｅｒＴＥＣ高速加工機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)42 000ｒ/ｍｉｎ,定位精度和重復(fù)定位精度分別達(dá)到了0.005ｍｍ和0.002ｍｍ的很高水平。
連通常被認(rèn)為效率低下的電火花機(jī)床的加工速度也在不斷提高。電火花銑削加工技術(shù)是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù),它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑削一樣),因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已經(jīng)將這種高新技術(shù)機(jī)床應(yīng)用到模具加工中,如ＣＤＭ Ｒｏｖｅｌｌａ公司開發(fā)的高速電火花機(jī)床,與傳統(tǒng)電火花機(jī)床相比可提高加工效率20%～70%,同樣加工一個深81ｍｍ的孔,前者所需工時僅為后者的38.5%。
國外的模具制造企業(yè),廣泛使用先進(jìn)的高精度、高速度、專業(yè)化加工裝備,如日本豐田汽車模具公司[11]擁有構(gòu)造面加工數(shù)控銑床39臺套、型面加工高速五軸五面銑床15臺套、其它新型一體化專門加工設(shè)備6臺套。加工工藝方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工等,精加工走刀移行密度僅有0.3ｍｍ。同時,可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)凹圓角清根、外凸圓角加工到位等,因而可以控制模具配合的不等距間隙、最大可能的縮小型面誤差,實(shí)現(xiàn)模面的精細(xì)加工。
國內(nèi)的許多模具企業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)的加工裝備,硬件上與國際水平的差距正在快速縮小:上海的汽車模具企業(yè),近年來通過大量購置先進(jìn)的五軸高速加工機(jī)床、大型龍門加工中心和五軸聯(lián)動數(shù)控高速銑床、數(shù)控車或復(fù)合加工機(jī)床、先進(jìn)的大型測量和調(diào)試設(shè)備及多軸數(shù)控激光切割機(jī)等。一汽模具公司已經(jīng)擁有Ｒａｍｂａｕｄｉ五軸高速數(shù)控銑床等大型高速加工設(shè)備;東風(fēng)汽車模具公司擁有高速數(shù)控銑床、五軸數(shù)控銑床、龍門數(shù)控雕刻機(jī)床、激光切割機(jī)床等各種先進(jìn)、大型機(jī)床22臺套。浙江黃巖的模具制造企業(yè),2005年擁有數(shù)控設(shè)備3809臺,數(shù)控化率達(dá)到了63%(1997年數(shù)控化率僅為13%);其中數(shù)控加工中心917臺(1997年只有27臺)。黃巖地區(qū)近幾年陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備幾乎都是先進(jìn)的設(shè)備,主要來自歐美和日本的專業(yè)、先進(jìn)的設(shè)備制造商。近兩年內(nèi),國內(nèi)汽車模具企業(yè)龍門數(shù)控機(jī)床擁有量翻了不止一番,新增的龍門數(shù)控機(jī)床中,加工中心和高速銑床占了很大比重。目前,資產(chǎn)過億、擁有龍門加工中心10臺以上的大型汽車模具企業(yè)已經(jīng)達(dá)到10多家。外國人都驚呼:怎么兩年之間中國大陸的汽車模具企業(yè)規(guī)模、數(shù)量和制造能力會有如此大的變化。
四：模具的發(fā)展趨勢
依據(jù)沖壓模具及其行業(yè)狀況，沖壓模具可持續(xù)發(fā)展涉及效率、成本、質(zhì)量、安全性、標(biāo)準(zhǔn)化和環(huán)保等6個創(chuàng)新方向及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，它們既獨(dú)立作用又相互關(guān)聯(lián)、相互結(jié)合、相互促進(jìn)和相互制約，共同構(gòu)成可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新體系。
沖壓模具可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新體系，其6個創(chuàng)新方向及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的內(nèi)涵和外延分別論述如下。
（1）效率。
模具效率包括模具制造效率、模具裝卸效率、模具維修效率和模具工作效率等內(nèi)容。模具制造效率指模具開始設(shè)計(jì)至模具裝配完成期間的效率，包括設(shè)計(jì)效率、采購效率、模具零件加工效率、外協(xié)加工效率和裝配效率等，其對應(yīng)的是模具制造周期，二者關(guān)系成反比。模具制造周期是模具行業(yè)的一個重要指標(biāo)。
模具裝卸效率指模具使用前后往機(jī)床上裝模和卸模效率，包括易于裝卸、節(jié)省人力、和裝卸時間等。模具維修效率指模具調(diào)整和修理所消耗的時間，模具關(guān)聯(lián)內(nèi)容有產(chǎn)品定位和鑲塊是否易于調(diào)整，模具結(jié)構(gòu)是否易于裝配、拆卸和修理等。模具工作效率指模具使用時，工作過程中單位時間內(nèi)的產(chǎn)出率，單位為件/min或件/h，要求模具具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，易于操作，進(jìn)料和產(chǎn)品出模順暢，廢料排出安全順暢，自動糾錯，有效潤滑和散熱等，可保證模具長時間連續(xù)工作。
（2）成本。
模具成本包括模具制造成本、模具維修成本和模具工作成本等內(nèi)容，這些成本之和稱為模具總成本。模具制造成本指模具開始設(shè)計(jì)至模具裝配完成期間的成本，包括設(shè)計(jì)成本、材料成本、模具零件成本、標(biāo)準(zhǔn)件成本和外協(xié)加工成本等，模具制造成本直接關(guān)系到模具價格，模具價格是模具行業(yè)的另一個重要指標(biāo)。模具維修成本指模具調(diào)整和修理的成本，關(guān)聯(lián)內(nèi)容為模具結(jié)構(gòu)是否易于維護(hù)、調(diào)整、拆卸和修理等，每次的維修耗材、加工量和時間等。模具工作成本指模具使用時，工作過程中的成本，包括維修頻率、設(shè)備待機(jī)時間、設(shè)備匹配和輔料成本等。模具總成本與模具制件數(shù)量之比稱為制件模具成本，單位為元/件。模具總成本=模具制造成本+模具維修成本+模具工作成本。制件模具成本=模具總成本/模具制件數(shù)量（元/件）。制件模具成本是評價模具經(jīng)濟(jì)性和影響客戶決策的重要指標(biāo)。
（3）質(zhì)量。
模具質(zhì)量包括模具新模驗(yàn)收質(zhì)量和模具使用質(zhì)量等。模具新模驗(yàn)收質(zhì)量包括其設(shè)計(jì)、制模、試模和工程能力評估等方面的質(zhì)量。
設(shè)計(jì)質(zhì)量包括制品展開圖、工藝制定及排樣圖、標(biāo)準(zhǔn)化、模具材料及熱處理、標(biāo)準(zhǔn)件選用和符合設(shè)計(jì)規(guī)范等內(nèi)容。
制模質(zhì)量指模具制造滿足其設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量，包括材料及熱處理、尺寸精度、外觀和標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量等。試模質(zhì)量包括樣品質(zhì)量，產(chǎn)品在模具中定位的唯一性，模具與設(shè)備的匹配性，模具的可操作性和作業(yè)安全性等。樣品質(zhì)量包括樣品全尺寸形位公差、毛刺大小及方向、切斷面和產(chǎn)品表面滿足于產(chǎn)品圖紙要求的質(zhì)量。
模具工程能力評估指試模階段樣品檢驗(yàn)合格后，模具需進(jìn)行工程能力評估，以確認(rèn)模具是否能夠滿足工程能力要求。模具使用質(zhì)量指模具進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)后的質(zhì)量，包括其非正常損壞、持續(xù)工作能力和模具壽命等，持續(xù)工作能力指模具維修一次持續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。
（4）安全性。
模具安全性是指避免模具對作業(yè)者（人）、模具本身（模）和設(shè)備（機(jī)）帶來的危害，包括裝卸安全性、作業(yè)安全性和儲運(yùn)安全性等內(nèi)容。裝卸安全性指模具與沖床間裝模和卸模的安全性，包括安裝方式、安裝夾具和輔助工具等安全可靠，易于操作。
作業(yè)安全性指模具工作過程中的安全性，包括人-模之間、人-模-機(jī)之間和模具自身的安全性。人-模之間的安全性是單沖模具在試模和作業(yè)過程中的安全性，包括工件在模具中定位唯一和易于被安全放取，模具卸料順暢可靠，以及作業(yè)者誤操作時模具所對應(yīng)的安全保護(hù)；人-模-機(jī)之間的安全性是指連續(xù)模具在試模和工作過程中的安全性，包括材料、模具、沖床和周邊設(shè)備等發(fā)生故障時，模具所對應(yīng)的系統(tǒng)安全保護(hù)；模具自身的安全性包括模具裝配錯位、工件放置錯位、模具不卸料造成的凹模疊料、廢料堵塞、壓筋刻印和模具配件損壞等的安全防護(hù)。儲運(yùn)安全性指模具在儲存、吊裝、搬運(yùn)和運(yùn)輸過程中的安全性。
（5）標(biāo)準(zhǔn)化。
模具標(biāo)準(zhǔn)化包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、零配件標(biāo)準(zhǔn)化、典型組件標(biāo)準(zhǔn)化和典型工藝模具標(biāo)準(zhǔn)化等內(nèi)容。
標(biāo)準(zhǔn)化是組織產(chǎn)品生產(chǎn)、交貨和驗(yàn)收的技術(shù)依據(jù)，是促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高的技術(shù)保障，是企業(yè)獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的重要條件。不斷擴(kuò)充模具的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)涵，會不斷增加模具批量生產(chǎn)的工作內(nèi)容，相應(yīng)地減少模具單件生產(chǎn)的工作內(nèi)容，對提高模具效率和質(zhì)量，降低模具成本，顯得至關(guān)重要。
（6）環(huán)保。
模具環(huán)保包括模具資源、模具制造、模具使用和模具廢棄等環(huán)節(jié)的環(huán)境保護(hù)。模具資源的環(huán)境保護(hù)指模具鋼材等材料從采礦、冶金和軋鋼等生產(chǎn)過程的環(huán)境保護(hù)。模具資源的環(huán)境保護(hù)還可以用資源節(jié)約的方式實(shí)現(xiàn)，將模具模塊化，采用標(biāo)準(zhǔn)化和重復(fù)使用模塊以節(jié)省模具材料，通過節(jié)省模具材料減少資源和能源消耗，減少污染和碳排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。
模具制造的環(huán)境保護(hù)指模具制造生產(chǎn)過程中的環(huán)境保護(hù)，包括材料、輔料、生產(chǎn)環(huán)境和廢棄物處理等符合環(huán)境保護(hù)要求。模具使用的環(huán)境保護(hù)指模具使用過程中，人-模-機(jī)之間的安全和噪聲保護(hù)。
模具廢棄的環(huán)境保護(hù)指模具廢棄處理符合環(huán)境保護(hù)要求。
六個創(chuàng)新方向及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新目標(biāo)是：更高的效率、更低的成本、更高的質(zhì)量、更高的安全性、更高的標(biāo)準(zhǔn)化率和更有效的環(huán)境保護(hù)。
五：參考文獻(xiàn)
[1]中國機(jī)械工業(yè)年鑒編輯委員會，中國模具工業(yè)協(xié)會.中國模具工業(yè)年鑒2012[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2012.
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沈 陽 化 工 大 學(xué)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄
專業(yè)班級: 機(jī)械類1104 學(xué)號：11710416 姓 名:李思齊
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記錄人：
英文資料及中文翻譯
Virtually?all?end?mills,drills,and?similar?tools?you?will?encounter?are?right-handed?and?consequently?use?M03.?However,there?are?situations?when?left-handed?cutting?tools?are?used?and?you?will?need?to?use?M04.
Coolant?can?also?be?controlled?with?one?of?several?M-codes.?Coolants?are?often?used?in?machining?operations?to?extend?the?tool?life,flush?chips?away,and?improve?the?surface?roughness.
M08?is?the?general?code?for?turning?on?the?coolant?system.?However,M07?may?be?used?to?differentiate?between?flood?and?mist?coolant?system?on?machine?tools?equipped?with?both?systems.
M09?is?used?to?turn?off?the?coolant.?It?is?a?good?practice?to?turn?the?coolant?off?during?tool?changes?to?avoid?spraying?coolant?into?any?critical?areas.?It?is?also?a?good?idea?to?turn?the?coolant?off?when?a?pause?is?needed?in?the?middle?of?the?program?to?inspect?the?tool?or?workpiece.
There?are?many?circumstances?in?which?you?will?need?to?stop?the?program?during?execution?in?order?to?perform?some?task.?For?example,you?may?need?to?stop?the?program?to?clean?chips?out?of?the?cutting?zone.
Two?codes?will?automatically?cause?program?execution?to?stop:M00?and?M01.?The?first,M00,is?unconditional?program?stop.?When?the?control?reads?the?M00?code,it?will?stop?all?axis?motion?until?the?operator?presses?the?cycle?start?button?again.?The?M01?is?effective?only?when?the?optional?stop?button?on?the?control?panel?is?depressed.
The?axial?movement?of?CNC?machine?tools?are?guided?by?a?computer,which?reads?a?program?and?instructs?several?motors?to?move?in?the?appropriate?manner.?The?motors?in?turn?cause?the?machine?table?to?move?and?produce?the?machined?part.?Of?course,the?computer?does?not?know?what?shape?you?want?to?cut?until?you?write?a?program?to?describe?the?part.
The?idea?of?controlling?a?machine?tool?electronically?is?rather?simple.?A?programmer?writes?a?set?of?instructions?describing?how?he?or?she?would?like?the?machine?to?move?and?then?feeds?the?program?into?the?machine's?computer.?The?computer?reads?the?instructions?and?sends?electrical?signals?to?a?motor,which?then?turns?a?screw?to?move?the?machine?table.?A?sensor?mounted?on?the?table?or?on?the?motor?sends?positioning?information?back?to?the?computer.?Once?the?computer?determines?that?the?correct?location?has?been?reached,the?next?move?will?be?executed.
Modern?CNC?machine?tools?can?be?programmed?to?perform?machining?operations?with?a?language?commonly?referred?to?as?G&M?codes.?G-codes?and?M-codes?are?simple?instructions?that?the?programmer?will?write?to?make?the?machine?behave?in?certain?way.
There?are?dozens?of?G-codes?and?M-codes?used?to?perform?everything?from?complex?machining?operations?to?ordinary?tools?changes.?However,just?a?few?codes?will?get?most?of?the?work?done.?The?others?are?just?enhancements?to?make?programming?more?powerful?and?provide?advanced?machine?functions.
The?codes?that?are?used?to?control?and?modify?axis?movements?for?machining?and?positioning?operations?are?called?preparatory?codes.?They?are?specified?with?the?letter?"G"?and?are?usually?referred?to?simply?as?G-codes.?There?are?G-codes?for?many?different?machine?operations,including?positioning,straight?line?cutting,circular?are?cutting,drilling?operations,and?many?more.
G00?is?the?code?used?to?perform?rapid?traverse.?Rapid?traverse?is?used?for?quickly?positioning?the?tool?in?preparation?for?making?a?cut?or?moving?the?tool?to?a?safe?location?for?tool?and?part?change.?G00?can?be?used?any?place?where?the?tool?is?not?directly?in?contact?with?the?workpiece.?Rapid?traverse?is?never?used?to?perform?a?cut—the?velocity?is?far?too?fast?and?is?not?constant.?
G01?is?the?code?used?for?linear?interpolation.?Interpolation?is?a?term?used?to?describe?the?process?of?passing?through?all?points.?In?case?of?linear?interpolation,the?tool?will?travel?through?all?points?that?make?up?a?straight?line?in?the?Cartesian?coordinate?system.?The?G01?code?moves?the?tool?from?one?point?to?another?at?a?specified?velocity.
Circular?arcs?are?another?common?feature?in?machining.?To?cut?an?arc,the?code?G02?and?G03?are?used?for?circular?interpolation.?The?two?codes?are?identical?in?function,except?that?G02?will?cut?in?a?clockwise(CW)?direction?and?G03?in?a?counterclockwise(CCW)?direction.
In?addition?to?G-codes,there?are?a?number?of?codes?used?to?control?various?machine?functions?ranging?from?tool?change?to?coolant?control.?These?codes?are?called?miscellaneous?codes?or?simply?M-codes.
M-codes?are?called?in?a?similar?manner?to?G-codes.?Many?M-codes?are?stand?alone?instructions?to?carry?out?some?function?such?as?turning?the?spindle?off.?A?few?M-codes?will?also?work?in?conjunction?with?other?address?to?perform?some?function.?For?example,the?code?to?turn?on?the?spindle?does?not?make?much?sense?unless?a?spindle?speed?has?been?entered?with?an?S?address.
Tool?changes?are?accomplished?by?calling?the?M06?code.?After?the?tool?change,it?is?a?good?idea?to?turn?the?spindle?on?before?attempting?to?perform?any?metal?cutting.?This?is?accomplished?with?the?code?M03?and?M04.?M03?turns?on?the?spindle??in?clockwise(CW).?The?spindle?rpm?must?be?specified?in?the?same?line?or?in?a?previous?line.?M04?is?similar?to?M03,except?it?turns?on?the?spindle?in?counterclockwise.
(中文翻譯見下頁)
事實(shí)上，所有的立銑刀，鉆頭，以及類似的工具，你會遇到是右撇子，因此使用M03。不過，也有情況下，當(dāng)左手切削工具的使用和您將需要使用M04。
冷卻劑也可與多個M代碼之一來控制。冷卻劑通常用在機(jī)加工操作，延長工具壽命，沖洗芯片遠(yuǎn)離，并改善表面粗糙度。
M08是用于接通冷卻劑系統(tǒng)上的一般的代碼。然而，M07可以使用洪水和霧冷卻劑系統(tǒng)上配備有兩個系統(tǒng)的機(jī)床之間進(jìn)行區(qū)分。
? M09是用來關(guān)閉冷卻劑。這是一個很好的做法在換刀把冷卻液關(guān)閉以避免冷卻液噴到任何關(guān)鍵領(lǐng)域。它也把所述冷卻劑時關(guān)閉暫停中需要的程序，以檢查工具或工件的中間是一個好主意。
有許多情況下，您將需要執(zhí)行期間停止程序，以執(zhí)行一些任務(wù)。例如，您可能需要停止計(jì)劃，清理出的芯片切割區(qū)。
兩個代碼將自動導(dǎo)致程序停止執(zhí)行：M00 M01和。首先，M00，是無條件的程序停止。當(dāng)控制讀取M00代碼，它將直到操作者再次按下循環(huán)啟動按鈕停止所有軸的運(yùn)動。該M01是有效的，只有當(dāng)控制面板上的可選停止按鈕被按下。
數(shù)控機(jī)床的軸向運(yùn)動由一臺電腦，讀取程序，并指示多臺電機(jī)以適當(dāng)?shù)姆绞綄⒈灰龑?dǎo)。反過來電機(jī)使機(jī)床工作臺移動和產(chǎn)生的加工零件。當(dāng)然，電腦不知道要砍，直到你寫一個程序來形容部分是什么形狀。
控制機(jī)床的想法電子是相當(dāng)簡單的。程序員編寫一組描述他或她是怎么想的機(jī)器移動指令，并隨后把程序裝入機(jī)器的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)讀取指令和將電信號發(fā)送到電動機(jī)，然后把一個螺絲移動機(jī)器表。安裝在工作臺上或電機(jī)上的一個傳感器發(fā)送定位信息返回給計(jì)算機(jī)。一旦計(jì)算機(jī)確定正確的位置已經(jīng)達(dá)到，接下來的舉動將被執(zhí)行。
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床可以被編程為與一般被稱為G＆M代碼的語言進(jìn)行加工操作。 G代碼和M-代碼，程序員會寫，使機(jī)器的行為在一定的方式簡單的指令。
有幾十個G代碼和M代碼用于執(zhí)行一切從復(fù)雜的加工工序，以普通工具的變化。然而，短短的代碼將得到最所做的工作。其他的都只是增強(qiáng)使編程更加強(qiáng)大，并提供先進(jìn)的機(jī)器功能。
是用來控制和修改軸運(yùn)動為加工和定位操作的代碼被稱為預(yù)備碼。它們被指定的字母“G”和通常簡稱為G代碼。有G代碼為許多不同的機(jī)器操作，包括定位，直線切割，圓形為切割，鉆孔作業(yè)，等等。
G00是用于執(zhí)行快速移動的代碼?？焖僖苿佑糜跍?zhǔn)備快速定位工具制作一個切口或移動刀具到安全位置的工具和零件的變化。 G00可以使用該工具不直接與工件接觸的任何地方?？焖僖苿記Q不會用來執(zhí)行剪切速度過于快，是不是恒定的。
G01是用于線性內(nèi)插的代碼。內(nèi)插是用于描述通過所有的點(diǎn)的過程的術(shù)語。如果直線插補(bǔ)，該工具將通過所有的點(diǎn)組成的直角直線坐標(biāo)系旅行。的G01代碼移動從一點(diǎn)到另一點(diǎn)在指定速度的工具。
圓弧是加工的另一個共同特征。為了減少電弧，代碼G02 G03和用于圓弧插補(bǔ)。兩個代碼是在功能上是相同的，所不同的是G02將在順時針（CW）方向和G03在逆時針方向（CCW）方向切斷。
除了G代碼，還有一些用于控制各種機(jī)器功能，從換刀到冷卻液控制代碼。這些代碼被稱為雜碼或者干脆M代碼。
M代碼被稱為以類似的方式，以G代碼。許多M代碼是獨(dú)立的指令來進(jìn)行一些功能，如車削主軸關(guān)閉。幾M碼也將配合其他地址來執(zhí)行某些功能。例如，打開主軸上的代碼沒有太大意義，除非主軸轉(zhuǎn)速已進(jìn)入以S地址。
換刀通過調(diào)用M06代碼來實(shí)現(xiàn)。換刀后，它把主軸上嘗試執(zhí)行任何金屬切削之前是個好主意。這是通過在代碼M03和M04。 M03輪流在順時針主軸（CW）上。主軸轉(zhuǎn)速必須在相同的行上或在上一行中指定。 M04類似于M03，除了原來在逆時針的主軸上。
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要
摘要
本設(shè)計(jì)主要闡述了張力盤的沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)首先簡單分析了沖壓成形工藝的發(fā)展情況和沖壓成形的主要特點(diǎn)，以及沖壓模具的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。然后從張力盤的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析其加工工序。結(jié)合工件的產(chǎn)量和模具設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，決定采用三套模具獨(dú)立成形。第一套為落料、沖孔 、局部淺拉深復(fù)合模；第二套為腰形孔沖裁模；第三套為內(nèi)孔外緣翻邊模.在二維軟件autocad的輔助下,設(shè)計(jì)出各套模具的主要結(jié)構(gòu).最后分析了模具裝配的工藝技術(shù)要求和模具主要零件的加工制造情況,以及使用三維軟件pro/e對模具進(jìn)行實(shí)體設(shè)計(jì)與動畫演示.
設(shè)計(jì)重點(diǎn)闡述了模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程。首先對模具進(jìn)行工藝參數(shù)，主要工作部分刃口尺寸的相關(guān)計(jì)算，然后再利用得出的數(shù)據(jù)結(jié)合有關(guān)的參考資料和圖冊，對模具的主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括工作零件,定位零件,導(dǎo)向零件,卸料裝置,頂件裝置,壓邊裝置等的設(shè)計(jì).最后根據(jù)全部零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用合適的模座和模柄,并選用合適的沖壓設(shè)備.
關(guān)鍵詞：張力盤；沖壓模具；復(fù)合模；沖裁模；翻邊模
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 Abstract
Abstract
This design is major to have elaborated the stamping die structural design of tension plate.
Design first simple analysed the stamping shape technology development condition and the major characteristic of the stamping shape, as well as the major structural characteristic of stamping mould. Then from the basic structure of tension plate, analyse its processing process. Combine the complex level of mould design and the output of workpiece , decide to become shape with 3 sets of mould independence. The first is the compound die to punch , punch hole and part deeply pull; The second is the cutting mould for waist shape hole; The 3th die is the upsiding down edges die of the hole outside reason and inside. In the help of the 2 dimension software autocads , devise the major structure of each set die. Have analysed use as well as the processing production condition of mould major element and the requirement of engineering technology of die assembly finally three-dimensional software pro/e for die carry out entity design and animation demonstration.
Design is key to elaborat the structural design course of die. First carries out the technology parameter and the mainly work partial point sizes, then use the reference information and picture that reached , as the major element of die carries out structural design, include working element, location element, lead element and tripper carry installation , press the design of side installation etc.. Choose suitable die and die handle finally according to the structural design of all elements , and choose suitable stamping equipment.
Key words: tension plate ; stamping die; compound die ; cutting die; upsiding down edges di
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄
目 錄
第一章 緒 論 1
1.1沖模概述 1
1.1.1沖模的概念、作用及其特點(diǎn) 1
1.1.2沖模結(jié)構(gòu)組成 2
1.1.3沖模分類 2
1.2沖模技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展分析 3
1.2.1沖模設(shè)計(jì)與制造水平 3
1.2.2 沖模CAD/CAM技術(shù) 3
1.2.3沖模專業(yè)化程度 4
1.3模具標(biāo)準(zhǔn)化 4
1.3.1模具標(biāo)準(zhǔn)化的意義 4
1.3.2中國模具標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)需概況 5
1.3.3沖模標(biāo)準(zhǔn)制定原則 5
1.3.4設(shè)計(jì)要求 6
第二章 沖裁模設(shè)計(jì)計(jì)算 7
2.1沖件工藝分析 7
2.1.1沖壓件的工藝分析 7
2.1.2確定工藝方案 7
2.2沖裁工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 8
2.2.1凸、凹模間隙值的確定 8
2.2.2排樣設(shè)計(jì) 8
2.2.3凸、凹模刃口尺寸的確定 10
2.2.4沖裁工藝力的計(jì)算 14
2.3沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
2.3.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
2.3.2凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
2.3.3沖模模板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 20
2.3.4定位零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 22
2.3.5卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 23
2.3.6導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 23
2.3.7固定板與墊板的選用 24
2.3.8沖模緊固零件與彈性元件的選用 25
第三章 拉深模工藝與模具設(shè)計(jì) 28
3.1拉深模簡介及工藝計(jì)算 28
3.1.1拉深模概述 28
3.1.2拉深工藝計(jì)算 28
總結(jié) 30
致謝 31
參考文獻(xiàn) 32
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論
第一章 緒 論
1.1 沖模概述
1.1.1 沖模的概念、作用及其特點(diǎn)
沖壓是安裝在壓力機(jī)上的模具，鈑金或產(chǎn)生分離或塑性變形，具有一定的大小、形狀和機(jī)械性能的產(chǎn)品或半成品的塑料加工方法，通常被稱為冷沖壓。
沖壓模具是指在沖壓加工中，坯料加工成一種特殊的沖壓工藝設(shè)備。冷沖壓具有以下特點(diǎn)：
（1）生產(chǎn)效率高，操作簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。由于完全依賴于模具和沖壓設(shè)備，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)可以達(dá)到每分鐘幾十次，而高壓力可以高達(dá)幾百倍甚至每分鐘一千次，每次沖壓行程可能會觸電。
（2）在沖壓過程中，沖壓件的尺寸與形狀精度的模具，沖壓件的表面質(zhì)量不受損。然而，模具的壽命一般較長，所以沖壓的質(zhì)量相對穩(wěn)定，互換性好。
（3）沖壓加工可以大范圍大小，形狀較復(fù)雜的零件，如秒表，汽車縱梁，包括時鐘等部件，由于冷變形硬化效應(yīng)在沖壓材料，沖壓件的強(qiáng)度和剛度高。
（4）一般沒有芯片損壞材料，在沖壓加工材料的消耗過程，并沒有額外的加熱設(shè)備，因此沖壓是一種材料和節(jié)能的加工方法，加工成本低。
然而，沖壓件加工模具一般具有特異性，甚至一部分需要多套模具加工成形。因此，只有在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，充分體現(xiàn)了沖壓加工的優(yōu)勢，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖壓件廣泛應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)和加工。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多的沖壓件加工的產(chǎn)品，如汽車，農(nóng)業(yè)機(jī)械，儀器，儀表，電子，電器，輕工，等工業(yè)部門中，沖壓件的比例也比較大，不超過60%，超過你可以達(dá)到90%以上。鑄造零件的加工方法在過去很多，現(xiàn)在許多光質(zhì)量取代，沖壓件剛度好。所以，如果不使用在沖壓工藝生產(chǎn)，許多工業(yè)部門的同時提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，也要降低生產(chǎn)成本和快速更新的產(chǎn)品很難實(shí)現(xiàn)。
1.1.2沖模結(jié)構(gòu)組成
一套沖壓模具，無論結(jié)構(gòu)形式，一般由兩個固定部分和活動。正常情況下，固定部分的重量，螺栓等緊固件固定在壓力機(jī)的工作，稱為下模；然而活動部分通常固定在壓力機(jī)滑塊上模。按照一定的規(guī)則做周期性的往復(fù)直線運(yùn)動與壓力機(jī)滑塊上模，從而完成沖壓加工。
一套沖壓模具可以根據(jù)其復(fù)雜度是不同的，通常由幾個、幾十個甚至更多的零件。但無論在何種程度上的結(jié)構(gòu)形式，大部分的成型零件可分為工作零件，定位零件，卸載和推件，導(dǎo)向件，等五種類型。
當(dāng)然，不是所有的模具必須有五個以上的部分。在試生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)的情況下，為了縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約成本，但模具工作零件減少到只有部分如凸模，凹模和幾個固定的部分；對于大批量連續(xù)生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)效率和保證沖壓生產(chǎn)的順利進(jìn)行，應(yīng)加自動送料裝置等。
1.1.3沖模分類
沖模的結(jié)構(gòu)形式和分類方式有好多種，可以分別根據(jù)沖模的工藝特點(diǎn)、沖模工序的組合方式和組合程度、沖模的結(jié)構(gòu)形式、凸（凹）模的材料等進(jìn)行分類。
根據(jù)沖模的工藝特點(diǎn)，可以把沖模分為沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模、翻邊模等。
(1)根據(jù)沖模工序的組合方式以及組合程度來說，可以將沖模分為單工序模、復(fù)合模和連續(xù)模等。
(2)根據(jù)沖模的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類的話。按上、下模的導(dǎo)向方式，可分為無導(dǎo)向模、導(dǎo)柱模和導(dǎo)板模等；按卸料裝置的形式，可分為固定卸料板沖模和彈性卸料板沖模；按擋料形式，可分為固定擋料銷沖模、活動擋料銷沖模、導(dǎo)正銷沖模和側(cè)刃定距沖模等。
(3)根據(jù)沖模工作部分的材料，可以將沖模分為普通沖模、硬質(zhì)合金模、鋼結(jié)硬質(zhì)合金模、鋼帶沖模、橡皮沖模和聚氨酯沖模等。
1.2 沖模技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展分析
1.2.1 沖模設(shè)計(jì)與制造水平
模具設(shè)計(jì)是一個技術(shù)性很強(qiáng)的工作，設(shè)計(jì)過程是一個創(chuàng)造性的工作過程，包括合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)的選擇，根據(jù)沖壓工藝規(guī)程的制定，充分考慮空白，定位件，消除浪費(fèi)的問題，如模具制造和維修方便，安全可靠運(yùn)行的因素及沖壓設(shè)備。模具制造，有軟、硬兩方面因素。所謂的軟性因素是指有關(guān)技術(shù)人員參與模具制造和加工人員，和硬因素是模具制造加工設(shè)備水平和各種環(huán)境因素的密切聯(lián)系等等。
1980年代以來，沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造能力，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)代信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，有一個相當(dāng)高的水平，但是，與國際先進(jìn)水平相比仍有很大差距。目前，我們要進(jìn)一步完善和改進(jìn)的方面包括：加大開發(fā)力度大，精密，復(fù)雜，長壽命模具；多工位級進(jìn)模和多功能模具進(jìn)一步發(fā)展；以及先進(jìn)的沖壓模具的加工方法及設(shè)備的開發(fā)利用；大力發(fā)展沖壓模具設(shè)計(jì)與制造高級專門人才；進(jìn)一步完善管理水平，提高組織實(shí)施的能力，包括建立信息平臺等；對模具制造技術(shù)的相關(guān)研究，包括新材料的發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用表面處理等等。
1.2.2 沖模CAD/CAM技術(shù)
近幾十年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和有機(jī)結(jié)合的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造，形成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）這一新技術(shù)，并一直在不斷的發(fā)展和完善。
CAD／CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它是一種高技術(shù)、高效益的系統(tǒng)工程。它為用戶提供一種非常有效的輔助工具，計(jì)算機(jī)軟件的形式，可以使工程技術(shù)人員借助計(jì)算機(jī)，沖壓產(chǎn)品，模具結(jié)構(gòu)，成型工藝，數(shù)控加工及生產(chǎn)成本，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。模具CAD／CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，這已成為人們的共識。
模具CAD／CAM技術(shù)在我國的發(fā)展已經(jīng)有30多年的歷史。在“十二五”，“十二五”期間，幾乎所有的國內(nèi)模具企業(yè)已普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工越來利用率更高，并推出了一系列的商業(yè)CAD/CAM系統(tǒng)。隨著功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件和高效的集成制造設(shè)備，基于三維建模，基于并行工程（CE）模具CAD/CAM/CAE技術(shù)已成為模具行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向，它能夠?qū)崿F(xiàn)對制造和裝配的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)形成過程及加工過程仿真的數(shù)控仿真，使設(shè)計(jì)、制造、分析（CAD、CAM、CAE）實(shí)現(xiàn)一體化。
然而，目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助繪圖CAD模具技術(shù)水平，如何實(shí)現(xiàn)真正意義上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)CAD/CAM/CAE技術(shù)的集成，是相關(guān)人員的重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注和深入的研究。
1.2.3沖模專業(yè)化程度
模具專業(yè)包含多層含義：模具生產(chǎn)是獨(dú)立于其他產(chǎn)品生產(chǎn)，并為專業(yè)模具生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)模具；根據(jù)模具種類劃分，專攻一種類型的模具生產(chǎn)，如沖壓模具制造企業(yè)；在一個類型的模具，根據(jù)其服務(wù)對象或模具技術(shù)和規(guī)模，選擇在模具上進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，如汽車覆蓋件模具，多工位級進(jìn)模，精密沖裁模具生產(chǎn)，模具等專業(yè)供應(yīng)部分模具制造企業(yè)的生產(chǎn)，如模，沖床，彈性元件生產(chǎn)企業(yè)等等；按程序進(jìn)行專業(yè)合作，如江蘇和我國浙江地區(qū)民營企業(yè)的一些模具生產(chǎn)，他們的勞動精細(xì)靈活，專業(yè)化與分工程度高、投資少、見效快。
與國外先進(jìn)技術(shù)水平相比，中國的模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，產(chǎn)生自匹配率太高模具。模具生產(chǎn)以來國外的分配比例一般是30%左右，模具生產(chǎn)在我國自分配比例是60%，它有很多的模具專業(yè)發(fā)展的不利影響。
1.3模具標(biāo)準(zhǔn)化
1.3.1模具標(biāo)準(zhǔn)化的意義
由于沖壓生產(chǎn)效率以及沖壓產(chǎn)品良好的綜合力學(xué)性能，在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品越來越多而不是加工零件的沖壓是大勢所趨。為了滿足沖壓產(chǎn)品數(shù)量不斷增加的需求，必須具有很高的效率，是模具的方法和手段，適應(yīng)生產(chǎn)的批量，需要模具行業(yè)打破傳統(tǒng)的制造模式，關(guān)鍵是要大力促進(jìn)和發(fā)展模具標(biāo)準(zhǔn)化。
模具標(biāo)準(zhǔn)化是每個零件的模具尺寸和各部分的改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的裝配尺寸，在模具的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)遵循的一系列技術(shù)規(guī)范及應(yīng)用和基準(zhǔn)。例如：除了各種零件模具的改性配方，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的凸模，凹模板，凸（凹）模固定板，卸料板和頂件及其他設(shè)備，零件的尺寸、模具安裝螺釘孔，銷孔的位置大小，連同設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化模具。此外，各種系列零件尺寸的安裝位置也要進(jìn)行統(tǒng)一。
新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，為了使新產(chǎn)品更快地推向市場，在模具設(shè)計(jì)和制造的時候，使用標(biāo)準(zhǔn)化的方式生產(chǎn)，模具可以生產(chǎn)模具，然后把舊的產(chǎn)品模塊更換模具的同一系列，做正確的過程能迅速投入使用。它可以在很大程度上，縮短了模具的制造和生產(chǎn)周期，同時也能降低產(chǎn)品的一次性投資成本。
1.3.2中國模具標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)需概況
由于中國的生產(chǎn)計(jì)劃，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，進(jìn)展緩慢，中國模具標(biāo)準(zhǔn)件長期以來一直是一個規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模小，循環(huán)不暢?，F(xiàn)在更多的生產(chǎn)模具，導(dǎo)向件，彈性元件等等，也創(chuàng)造了廉價產(chǎn)品，高檔產(chǎn)品少。
目前，冷?？蚝蛷椥栽堰_(dá)到高覆蓋率的使用，但對模具的需求缺口大鋼模板和精度。此外，模板模塊，導(dǎo)向件，標(biāo)準(zhǔn)的凸、凹模模具標(biāo)準(zhǔn)件等的規(guī)格，低覆蓋少用。
1.3.3沖模標(biāo)準(zhǔn)制定原則
模具標(biāo)準(zhǔn)，制定標(biāo)準(zhǔn)必須能夠充分和有效地控制，保證和提高模具的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)最大程度的節(jié)約原材料，提高材料利用率和生產(chǎn)效率的目的。它的制定原則主要包括以下幾個方面：
（1）保證模具產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的通用性。模具標(biāo)準(zhǔn)件，必須保證其通用性。
（2）基于全國模具標(biāo)準(zhǔn)尺寸。對模具零件的主要尺寸和尺寸系列，需要采用相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
（3）采用或等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)的模具。在制定和修改模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用或等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)，參照標(biāo)準(zhǔn)或采用國際先進(jìn)的模具技術(shù)，是我國標(biāo)準(zhǔn)化工作的技術(shù)政策。
（4）參考或采用國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。讓我們的成型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參考或采用國際先進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也是一項(xiàng)重要的技術(shù)政策。
（5）執(zhí)行國家基本標(biāo)準(zhǔn)。
1.3.4設(shè)計(jì)要求
張力盤落料、沖孔、拉深復(fù)合模
工件簡圖如下圖1-1所示。 圖 1-1
沖壓技術(shù)要求：
工件名稱：張力盤
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：Q235-A鋼 厚度t=0.8mm
32
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 沖裁模設(shè)計(jì)計(jì)算
第二章 沖裁模設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 沖件工藝分析
2.1.1 沖壓件的工藝分析
從工件簡化圖來看，圖樣所示的零件均未標(biāo)注公差的一般尺寸,按慣例取 IT14級,符合一般沖壓的精度要求。
圖樣零件材料為 Q235 鋼板,能夠進(jìn)行一般的沖壓加工,市場上也容易得到這種材料,而且價格也比較適中；
外形落料的工藝性: 零件屬于中小零件,材料厚度 t= 0.8mm,外形簡單,尺寸精度要求一般,因此可用沖裁落料工藝；
沖孔工藝: 沖中心孔孔徑為 Ф7.4mm,三個腰形孔孔徑為Ф16 mm,Ф24mm,R2孔尺寸精度要求一般可采用沖孔工藝；
該工件從變形的程度來看屬局部淺拉深起伏件。因此，在起伏過程中是否可以一次成形，保證工件平整而且無裂紋是該工件模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
2.1.2 確定工藝方案
方案一：采用單工序模。就是分多次對該工件進(jìn)行沖壓加工，但對工作效率卻可以產(chǎn)生一定的影響，且該工件屬于大批量生產(chǎn)的，所以要排除這個方案。
方案二：采用級進(jìn)模。級進(jìn)?？梢赃M(jìn)行多工序的連續(xù)沖裁，甚至成形和裝配，比單工序模生產(chǎn)率高，減少模具數(shù)量。但其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。除此之外，該工件工序較多，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，所以這個方案也不適合選用。
方案三：采用復(fù)合模型。對該工件應(yīng)該采用復(fù)合模就可以實(shí)現(xiàn)落料、沖孔、拉深等工序。
經(jīng)過多方論證，方案三具有可行性，并且節(jié)約成本。
2.2沖裁工藝設(shè)計(jì)計(jì)算
2.2.1凸、凹模間隙值的確定
沖裁凸模和凹模之間的間隙，不僅對沖裁件的質(zhì)量有極為重要的影響，而且還會影響模具的壽命、沖裁力、卸料力和推件力等。因此，間隙是一個非常重要的工藝參數(shù)。
由于理論計(jì)算法在生產(chǎn)中使用不是很方便，常用查表法來確定間隙值。有關(guān)間隙值的數(shù)值，可以在一般的沖壓手冊中查詢得到。
查《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》中表3-5，得：
，
2.2.2排樣設(shè)計(jì)
在材料的沖裁件或裝飾帶，材料表上的方法調(diào)用的布局。布局的正確與否將影響材料，合理使用沖壓件的質(zhì)量，生產(chǎn)效率，模具的結(jié)構(gòu)和壽命等。
根據(jù)材料的合理使用，條料排樣方法可分為三種類型：
（1）浪費(fèi)布局沿沖壓外行的消隱，在邊緣的鹽塊在有負(fù)荷。
（2）減少浪費(fèi)布局沿下料，沖壓件的外形被切斷或鹽塊之間或與材料之間留有并排的鹽塊。
（3）無廢料排樣沿直線或曲線削減鹽塊的條料，無任何負(fù)荷。貧窮的質(zhì)量和模具壽命的鹽塊，但最高的材料利用率。
本沖裁件為中心對稱圖樣，采用有廢料排樣，如下圖2-1所示：
圖 2-1
毛坯尺寸的計(jì)算
由于該沖裁件板料厚度小于1mm,故可按外形尺寸來計(jì)算其毛坯尺寸。
查《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》中表5-4，得毛坯計(jì)算公式：
代入數(shù)據(jù)得：
=47.5 mm
從《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》中表5-3查得拉深的修邊余量=2.0mm。
則毛坯的直徑D=47.5mm+2x2.0mm=51.5mm, 故取 D=50 mm
有廢料排樣的撘邊值可從《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》中表3-14查得:
工件間撘邊 ， 側(cè)邊撘邊值
則： 條料寬
條料步距
沖裁單件材料的利用率按下式計(jì)算，即：
=73.43%
2.2.3凸、凹模刃口尺寸的確定
對于該工件均為未注公差，可按IT14計(jì)算，雙面間隙上面已查得。
（1） 落料刃口尺寸計(jì)算
的凸、凹模的制造公差由表2-1查得：
,
表2-1 規(guī)則形狀（圓形、方行）沖裁時凸模、凹模的制造偏差（mm）
基本尺寸
凸模偏差
凹模偏差
>18~30
>30~80
>80~120
>120~180
>180~260
>260~360
>360~500
>500
0.020
0.020
0.020
0.025
0.030
0.030
0.035
0.040
0.050
0.020
0.025
0.030
0.035
0.040
0.045
0.050
0.060
0.070
由于， 故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由表2-2查得，x=0.5 。 則：
按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.072~0.104mm 。
表2-2 系 數(shù) x
料厚t
mm
非 圓 形
圓 形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
1
1~2
2~4
>4
<0.16
<0.20
<0.24
<0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.49
0.31~0.59
0.36
0.42
0.50
0.60
<0.16
<0.20
<0.24
<0.30
0.16
0.20
0.24
0.30
其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-2所示：
圖 2-2
（2） 沖孔刃口尺寸計(jì)算
①對于孔 mm 的凸、凹模的制造公差由表2-1查得：
由于， 故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由表2-2查得，x=0.5 。 則：
按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.072~0.104mm 。
其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如下圖2-3所示：
圖 2-3
②對于腰形孔如圖2-4所示，未注公差按IT14， 查標(biāo)準(zhǔn)公差表得：
， ，
圖 2-4
Ⅰ、對于尺寸 ，其凸、凹模的制造公差由表2-1查得 ：
由于， 故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由表2-2查得，x=0.5 。 該尺寸當(dāng)凸模磨損后變大的尺寸，故可按下式計(jì)算其凸模尺寸：
按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.072~0.104mm 。
Ⅱ、對于尺寸 ， 其凸、凹模的制造公差由表2-1查得：
，
由于， 故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由表2-2查得，x=0.5 。 該尺寸當(dāng)凸模磨損后變小的尺寸，故可按下式計(jì)算其凸模尺寸：
按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.072~0.104mm 。
Ⅲ、 對于尺寸 ，其凸、凹模的制造公差由表2-1查得：
由于， 故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由表2-2查得，x=0.5 。
該尺寸當(dāng)凸模磨損后變小的尺寸，故可按下式計(jì)算其凸模尺寸：
按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.072~0.104mm 。
2.2.4沖裁工藝力的計(jì)算
用平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按經(jīng)驗(yàn)公式2-1計(jì)算：
----------------公式2-1
式中 F---------沖裁力；
L---------沖裁周邊長度；
t----------材料厚度；
--------材料抗剪強(qiáng)度；
K----------系數(shù)。
系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取K=1.3 。
⑴ 落料力計(jì)算 按公式2-1
式中工件外輪廓周長，
材料的抗剪強(qiáng)度(Mpa) 。查沖模設(shè)計(jì)手冊得：
則落料力為：
⑵ 沖內(nèi)圓孔力計(jì)算 按公式2-1
式中工件內(nèi)圓孔周長，
則沖內(nèi)圓孔力為：
沖腰形孔力計(jì)算 按公式2-1
式中腰形孔周長，
則沖腰形孔力為：
⑶ 卸料力計(jì)算 按經(jīng)驗(yàn)公式2-2計(jì)算：
-------------公式2-2
式中 -----------卸料力因素，其值由表2-3查得 。
則卸料力為：
⑷ 推件力計(jì)算 按經(jīng)驗(yàn)公式2-3計(jì)算：
------------公式2-3
式中 -----------推件力因素，其值由表2-3查得
n-------------同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。 。
則推件力為：
表2-3 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
鋼
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅、黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
注：卸料力系數(shù)在沖多孔，大撘邊和輪廓復(fù)雜制件時取上限值。
⑸ 拉深力計(jì)算 由于該零件為淺拉深，故可按有壓邊圈的圓筒形計(jì)算，
按下式：
式中 ---------拉深力（N）；
d------------拉深件的直徑，d=30mm;
t-------------板材厚度；
----------材料的強(qiáng)度極限（Mpa）,查《機(jī)械工程材料》得；
K------------修正因數(shù)。
拉深系數(shù)
故拉深力可得出為：
=26.63 KN
⑹ 壓邊力
壓邊力計(jì)算公式為：
式中 A--------壓邊圈面積，
p---------單位壓邊力，可查表得。
則壓邊力為
故總壓力為以上個力之和。
⑺ 根據(jù)總沖壓力選則沖壓設(shè)備
對于淺拉深可按，估算公稱壓力來選取壓力機(jī)。由《機(jī)械模具設(shè)計(jì)大典》得其主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力：160KN
滑塊行程：55mm
最大閉合高度：220mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm
工作臺尺寸：300mmX450mm
模柄孔尺寸：Ф45mmX60mm
2.3沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》，化學(xué)工業(yè)出版社)
2.3.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸模（即沖頭）是以外形為工作表面的零件，是沖模中直接成形沖壓件（或進(jìn)行分離）的凸形工作零件。其結(jié)構(gòu)主要包含兩部分，即凸模的工作部分與凸模的安裝部分。
① 圓孔凸模采用標(biāo)準(zhǔn)A型圓凸模。其結(jié)構(gòu)形式參見下圖2-5所示，各部分的參數(shù)取值查表4-2（《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》）可得。其凸模標(biāo)記為“AⅡ Cr12” 。
圖 2-5
②腰形孔凸模為三個非圓形凸模，故可選用低熔點(diǎn)合金澆注固定直通式。可以簡化凸模固定板加工工藝，便于在裝配時保證凸模與凹模的正確配合。此時，凸模固定板上安裝凸模的孔的尺寸較凸模大，留有一定的間隙，以便充填粘結(jié)劑。為了粘結(jié)的牢靠，在凸模的固定端或固定板相應(yīng)的孔上，應(yīng)開設(shè)一定的槽形。常用的粘結(jié)劑有低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂、無機(jī)粘結(jié)劑等，各種粘結(jié)劑均有一定的配方，也可在市場上直接買到。其結(jié)構(gòu)如圖2-6所示：
圖 2-6
③落料凸模，其尺寸較大，為節(jié)約貴重模具鋼，減少鍛造，熱處理和機(jī)械加工的困難，因而采用鑲拼式結(jié)構(gòu)。
2.3.2凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
⑴ 落料凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
落料凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，各部分結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：
凹模厚度H
（不小于8）
垂直于送料方向的凹模寬度B
送料方向凹模長度
式中 s=49.69 mm,垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離，即刃口尺寸；
=49.69mm,送料方向的凹模刃壁間最大距離；
=28mm，送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離，由表2-5查得；
=0.3~0.40,考慮板料厚度影響的系數(shù)，由表2-4查得。
將以上數(shù)據(jù)代入上式，可得：
，由標(biāo)準(zhǔn)凹模參數(shù)得，H=20 mm ；
，取B=100mm；
，取L=100 mm 。
表 2-4 凹模厚度系數(shù)k
s/mm
材 料 厚 度 t/mm
>1~3
>3~6
>50~100
>100~200
>200
0.30~0.40
0.20~0.30
0.15~0.20
0.10~0.15
0.35~0.50
0.22~0.35
0.18~0.22
0.12~0.18
0.45~0.60
0.30~0.45
0.22~0.30
0.15~0.22
表 2-5 凹模孔壁至邊緣的距離
材料寬度
B/mm
材 料 厚 度 t/mm
>0.8~1.5
>1.5~3.0
>3.0~5.0
>40~50
>50~70
>70~90
>90~120
>120~150
20
22
28
34
38
40
22
25
30
36
42
45
28
30
36
42
48
52
32
35
40
46
52
55
⑵ 沖孔凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
沖孔凹模采用直通式A型圓凹模，凹模的厚度和壁厚等，可根據(jù)沖壓件的形狀和尺寸按JB/T8057.4-1995中的圓凹模進(jìn)行選用。一般以H7/m6或H7/r6的配合關(guān)系壓入凹模固定板，然后再通過螺釘、銷釘將凹模固定板固定在模座上。凹模的孔口部分采用直刃壁結(jié)構(gòu)形式，刃口鋒利，這種凹模主要用于沖孔。其各部分尺寸可查《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》中表4-10得出，結(jié)構(gòu)形式見下圖2-7所示。
圖 2-7
2.3.3沖模模板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)
模座屬于板類零件，是組成模架的主要零件之一，一般都是由平面和孔組成的，用來連接固定的工作零件，使其能夠構(gòu)成完整的模具結(jié)構(gòu)。其中，上模板是上模最上面的板類零件，工作時固定在壓力機(jī)滑塊上。而下模板是下模底面的板狀零件，工作時直接固定在壓力機(jī)工作臺面或墊板上。冷沖模架根據(jù)上、下模做的所采用材料性質(zhì)的不同，可分為鑄鐵模架與鋼板模架兩種；而根據(jù)導(dǎo)向裝置中導(dǎo)柱與導(dǎo)套間的摩擦性質(zhì)的不同，又可以分為滑動導(dǎo)向模架與滾動導(dǎo)向模架兩大類。
⑴ 模柄的選擇
設(shè)計(jì)模具的時候，選擇模柄的類型要考慮到模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及使用要求，模柄工作段的直徑應(yīng)該與所選定的壓力機(jī)滑塊模柄孔的直徑相一致。本套模具采用壓入式模柄，如圖2-8所示，它與上模座孔采用過渡配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)，使用于中、小型模具。
圖 2-8
⑵ 本套模具板材厚度為t=0.8 mm, 故選用鑄鐵后側(cè)導(dǎo)柱上模座，其材料選用HT200，各部分的結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)見表2-4《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》，技術(shù)條件按JB/T8070-1995的規(guī)定。 本凹模周界L=100 mm 、B=100 mm ，厚度選H=25 mm的后側(cè)導(dǎo)柱上模座的標(biāo)記為“后側(cè)導(dǎo)柱上模座100X100X25 GB/T2855.5”。其結(jié)構(gòu)圖如2-9所示：
圖 2-9
⑶ 同上⑵ ，模具板材厚度為t=0.8 mm, 故選用鑄鐵后側(cè)導(dǎo)柱下模座，其材料選用HT200，各部分的結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)見表2-4《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》，技術(shù)條件按JB/T8070-1995的規(guī)定。 本凹模周界L=100 mm 、B=100 mm ，厚度選H=30 mm的后側(cè)導(dǎo)柱下模座的標(biāo)記為“后側(cè)導(dǎo)柱下模座100X100X30 GB/T2855.5”。其結(jié)構(gòu)圖如2-10所示：
圖 2-10
2.3.4定位零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)
為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。
條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，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。
⑴ 復(fù)合模送進(jìn)導(dǎo)向的限位多采用導(dǎo)料銷。導(dǎo)料銷一般設(shè)兩個，并位于條料的同一側(cè)，從又向左送料時，導(dǎo)料銷裝在后側(cè)；從前向后送料時，導(dǎo)料銷裝在左側(cè)。本設(shè)計(jì)為后者。
⑵ 本設(shè)計(jì)中送料定距采用固定擋料銷。其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距，其缺點(diǎn)是銷孔離凹模刃口較近，削弱了凹模的強(qiáng)度。國家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的固定擋料銷如圖2-11所示：
圖 2-11
2.3.5卸料與推件零件的設(shè)計(jì)
卸料裝置可以卸下廢料，也可以卸下沖件。其結(jié)構(gòu)形式有固定的、彈壓的和廢料切刀等。本設(shè)計(jì)采用固定卸料裝置。
2.3.6導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)
沖模導(dǎo)向零件屬于結(jié)構(gòu)性零件，主要用于保證凸模和凹模之間的均勻間隙。沖模導(dǎo)向零件對沖壓生產(chǎn)的影響很大，其制造和裝配精度直接影響著沖壓件的精度。模具導(dǎo)向零件主要包括導(dǎo)柱導(dǎo)套（滑動式、滾動式）、導(dǎo)板、背靠塊等。模具行業(yè)中應(yīng)用最廣的導(dǎo)向裝置為滑動式導(dǎo)柱導(dǎo)套。其外形為圓形，加工方便，容易裝配，導(dǎo)柱與下模座導(dǎo)柱孔、導(dǎo)套與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用間隙配合。導(dǎo)套長度必須保證在沖壓前導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。
本套沖模選用A型導(dǎo)柱與導(dǎo)套，A型導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式參考《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》圖3-1、3-2所示，材料選用20鋼，熱處理要求滲碳深度0.8~1.2mm，硬度58~62 HRC,技術(shù)條件按JB/T8070-1995的規(guī)定。其各部分尺寸查《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》中表3-2與表3-3可得。
導(dǎo)柱：A20h5X130 GB/T2861.1
導(dǎo)套：A32H5X65 GB/T2861.6
2.3.7固定板與墊板的選用
⑴ 墊板：當(dāng)沖壓件的厚度較大而外形尺寸又較小時，在沖壓成形中凸模上端面或凹模下端面對模板作用有較大的單位壓力，有時可能超過模板的允許抗壓應(yīng)力，此時就采用墊板。墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸、凹模傳遞的壓力，以降低模板所承受的單位壓力，防止模板局部破壞導(dǎo)致模具壽命的降低。沖模中最為常見的是凸模墊板，它被裝于凸模固定板與模板之間。
本套模具采用矩形墊板，材料選用45鋼。其尺寸參數(shù)可查《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》表7-4，結(jié)構(gòu)形式參考《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》圖7-4所示。
⑵ 固定板（凸、凹模固定板）主要用于固定中、小型的凸模與凹模，小型的凸、凹模零件一般通過固定板間接地固定在模板上，以減少模具鋼的用量。為了保證安裝、固定牢靠，固定板必須有足夠的厚度，此厚度可以由下面的經(jīng)驗(yàn)公式求出。
凸模固定板
凹模固定板
式中 H—————————————固定板的厚度；
————————————凹模高度與墊板高度之和；
D————————————凸模與固定板相配合部分的直徑。
由凸模結(jié)構(gòu)尺寸知配合部分直徑D=10mm, 故H=10~15mm, 取H=12 mm.
由墊板和凹模高度之和 =26mm, 可得，H=15.6~20.8 mm, 取H=20 mm.
本套模具采用矩形固定板，材料選用Q234鋼。其尺寸參數(shù)可查《沖壓模具準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南》表7-2，結(jié)構(gòu)如下圖2-12所示。
圖 2-12
2.3.8沖模緊固零件與彈性元件的選用
⑴ 在設(shè)計(jì)模具的過程中，當(dāng)需要選用緊固零件時，一般要根據(jù)此處連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來選擇連接方式或緊固零件的類型，并根據(jù)計(jì)算（或憑經(jīng)驗(yàn)）得出所需要承受負(fù)荷的類型和大小，然后選擇所需要的緊固零件。沖模中常用螺釘都是標(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，沖模中廣泛應(yīng)用的是內(nèi)六角螺釘和圓柱銷釘，其中M6~M12的螺釘最為常用。內(nèi)六角螺釘緊固牢靠，螺釘頭部不外露，可以保證模具外形安全美觀。
內(nèi)六角圓柱頭螺釘如圖2-13所示，可作為卸料螺釘，也可用于凹模墊板和下模板的固定等。
圖2-13
⑵ 彈性元件利用材料的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在工作時產(chǎn)生彈性，把機(jī)械功或動能轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃文?，或把變形能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功或動能。
這套橡膠彈簧或帶孔或不帶孔的圓柱形彈性體橡膠制造模具，模具材料的橡膠彈簧主要用于聚氨酯橡膠和丁腈橡膠耐油。橡膠彈簧具有重量輕，柔性大，形狀不限，高電阻，可以吸收沖擊和高頻振動的能量，工作穩(wěn)定，噪聲低，安裝調(diào)整方便，易于保養(yǎng)和維護(hù)等，但橡膠彈簧也有一些缺點(diǎn)，如耐高溫，低溫，油抵抗力差，易老化變脆，彈簧剛度受溫度的影響，壓縮變形的側(cè)向變形需要足夠的空間，因?yàn)椴牧喜皇羌儚椥泽w，屬于粘彈性材料，其力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，特性曲線的非線性，不易精確計(jì)算彈性等，這些問題在使用過程中應(yīng)引起足夠的重視，防止破損，彈性，粘性不足或“脹模的失效?！?
橡膠彈簧彈性力的計(jì)算公式為：
P =Aq
式中 P-----橡膠彈簧的彈性力；
A-----橡膠彈簧的橫截面積；
q-----與橡膠壓縮量有關(guān)的橡膠彈簧的單位壓力，一般通過實(shí)驗(yàn)獲得。
① 上卸料采用橡膠作為彈性元件 按式
式中 ---------------橡膠的自由高度（mm）；
---------------工作行程與模具修磨量（4~6mm）之和。
所以 =33.25~38mm , 則取。
由式
可計(jì)算橡膠的裝配高度=（0.85~0.9）X35=29.75~31.5 mm, 取=30mm。
② 下頂塊壓邊采用橡膠作為彈性元件 采用上面①中的方法與公式，
可得:
=(3.5~4)(3.5+5)
=29.75~34 mm
取=30mm；
=25.5~27mm
取=26mm。
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 拉深模工藝與模具設(shè)計(jì)
第三章 拉深模工藝與模具設(shè)計(jì)
3.1拉深模簡介及工藝計(jì)算
3.1.1 拉深模概述
拉深是利用拉深模使平面坯料（工序件）變成開口空心件的沖壓工序。拉深可以制成筒形、階梯形、盒形、球形、錐形及其它復(fù)雜形狀的薄壁零件，可以拉深從輪廓尺寸為幾毫米、厚度僅為0.2mm的小零件到輪廓尺寸達(dá)2~3m、厚度200~300mm的大型零件。
拉深過程中應(yīng)注意拉深凸緣部分的起皺和底面圓角部分的拉裂，設(shè)拉深的“危險斷面”.
3.1.2拉深工藝計(jì)算
⑴ 零件拉深次數(shù)的確定（零件圖如下2-14所示）
圖 2-14
因?yàn)楣ぜ穸萾<1mm,故可以不考慮厚度的影響。
判斷能否一次拉深成形可按
根據(jù)《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》中表5-9、表5-10、圖5-20都說明工件能夠一次拉深成形。
⑵ 工序件刃口尺寸的確定
拉深凸模和凹模的單邊間隙可按Z/2=1t計(jì)算，Z/2=0.8
由于拉深工件的公差為IT14級，故凸、凹模的制造公差可采用IT10級精度，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》（軟件版）標(biāo)準(zhǔn)公差可得：
故凹模刃口尺寸可按下式計(jì)算得；
由配作加工得；
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 總結(jié)
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它的知識面寬、學(xué)科廣、綜合性強(qiáng)，通過這次課程設(shè)計(jì)，我鞏固了以前學(xué)過的知識，提高了查閱資料能力，使我更加認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)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(chǔ)。
本次設(shè)計(jì)，在查閱了相關(guān)文獻(xiàn)后，我設(shè)計(jì)了用來加工張力盤的復(fù)合模。通過這次設(shè)計(jì)，我嘗到了許多的東西。首先對于Auto CAD和pro/ENGINEER的應(yīng)用更加熟練；其次，通過模具設(shè)計(jì)我對于模具設(shè)計(jì)的流程基本上熟悉。能較正確的選用當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)件。這次設(shè)計(jì)是對以前所學(xué)的專業(yè)知識的一次綜合性的實(shí)踐。涉及到機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、互換性以及CAD/CAM各個方面的內(nèi)容。
設(shè)計(jì)過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進(jìn)，力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻(xiàn)資料。
由于本人水平有限，改革探索經(jīng)驗(yàn)不足，組織工作還有缺陷，何況形勢總在不斷發(fā)展，現(xiàn)在未完遠(yuǎn)不能說本設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容特別完善。還需要在改革的實(shí)踐中不斷檢驗(yàn)，不斷修改、錘煉、不斷完善，永無休期。其中修改方向可以向?qū)е鶎?dǎo)套型、柔性化、及其它結(jié)構(gòu)上的修改，已至于達(dá)到完善。
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 致謝
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近了尾聲，這也意味著我的大學(xué)生活就要結(jié)束了，學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負(fù)的感覺，感慨良多。
首先，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師倪洪啟老師。做設(shè)計(jì)的過程是艱辛的，但是在我的努力之下還是完成了。在這個過程中倪洪啟老師給了我很大的的幫助，沒有他的盡心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求，我也不會順利完成這次設(shè)計(jì)。每次遇到難題，我最先做的就是向倪老師尋求幫助，而倪老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。倪老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個月以來，倪老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向倪老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
其次，還要感謝這四年來教我知識的美味老師們，畢業(yè)論文能夠順利完成，你們也都有很大的功勞。
最后，要向這四年大學(xué)生活期間所有幫助過我的同學(xué)們以及各位朋友們說一聲謝謝。
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì),對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想;訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際反系和解決工程實(shí)際問題的能力;鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識等方面有重要的作用。
寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新、生活的開始。希望大家在將來的生活中繼續(xù)追逐最初的夢想，永不放棄。
沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
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