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沖壓模具設(shè)計(jì) 摘 要 沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文提出采用模具來(lái)生產(chǎn)止動(dòng)件新工藝，并針對(duì)某規(guī)格夾具止動(dòng)件設(shè)計(jì)了復(fù)合模。該模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是如何解決好零件中的孔沖裁、確定模具結(jié)構(gòu)、如何進(jìn)行模具的制造及沖裁方案選定等。本文結(jié)合止動(dòng)件的特點(diǎn)，具體解決了壓力機(jī)的選擇與校核、凸模和凹模刃口尺寸計(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)、主要模具零件的加工工藝、標(biāo)準(zhǔn)零件的選用、模具的裝配等一系列的設(shè)計(jì)工作，這些設(shè)計(jì)可為類似的零件模具設(shè)計(jì)提供現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。此次模具設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)是嘗試使用復(fù)雜的復(fù)合模具，解決常規(guī)沖壓工藝模具套數(shù)多、工藝路線長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、效率低等缺點(diǎn)，并為以后此類零件沖壓工藝的編制及模具設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。 關(guān)鍵詞：沖模；復(fù)合模；工藝分析；沖裁力；沖裁間隙 Abstract Punching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value. This Article proposes using mold to produce to stop moving pieces of cold stamping of the new technology, And against a standard fixture retainer design of the compound dies. The main problems of this mold design is how to solve 3mold and selected blanking programs and so on. This Article Combine the characteristics of retainer, concretely solve the choice and verify check of the press machine, the numeration and structure design of the point dimension of punch and matrix, the locating project design, the method of stripper, the main mold parts processing, the choice of standard parts, the design of the model assemble. These designs can provide realistic guiding significance for similar mold design. But the characteristics of the design is to try to using the complicate dies. To solve the problem of original process, such as large numbers of die, long process of technology, high production cost, low efficiency, difficulty in keeping symmetry of working parts are solved, and a reliable evidence for the workout of stamping process and die design of these parts is provided. key words：dies; compound dies; technology analyse；blanking force; blanking dearance. 目錄 摘 要 I Abstract II 前 言 - 1 - 第一章 引 言 1 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 1 1.2 沖壓工藝介紹 1 1.3 沖壓工藝的種類 2 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 3 1.5 沖壓行業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 6 第二章 止動(dòng)件零件的設(shè)計(jì) 8 2.1 設(shè)計(jì)題目及零件形狀 8 2.2 零件沖壓工藝設(shè)計(jì) 9 2.2.1 沖裁件的工藝性分析 9 2.2.2 零件沖壓工藝方案 10 2.3 排樣設(shè)計(jì)及材料利用率 12 2.3.1排樣方案 12 2.3.2 材料利用率 14 2.4 總沖裁力的計(jì)算 15 2.5 模具壓力中心的計(jì)算 17 2.6 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 20 2.6.1落料凹模尺寸計(jì)算 21 2.6.2 沖孔凸模計(jì)算 22 第三章 沖壓設(shè)備的選擇 24 3.1沖壓設(shè)備選擇的依據(jù) 24 3.2 壓力機(jī)的選擇 25 第四章 沖裁模具零件設(shè)計(jì) 26 4.1 工作零件 26 4.1.1凹模尺寸及結(jié)構(gòu) 26 4.1.2 凸模結(jié)構(gòu)計(jì)算與校核 29 4.1.3 凸凹模的尺寸與校核 32 4.2 定位零件設(shè)計(jì) 35 4.3 卸料、頂件及推件零件 36 4.4 彈簧和橡膠的選擇 41 4.5模架及導(dǎo)向零件 42 4.6 模柄及支撐、固定零件 46 4.7 沖壓模具的總裝配 49 4.7.1 沖模的裝配精度和方法 50 4.7.2 沖壓模具總裝配及修整 51 總 結(jié) 55 致 謝 56 參考文獻(xiàn) 57 前 言 在當(dāng)今的制造業(yè)中，模具設(shè)計(jì)制造已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)新興的朝陽(yáng)行業(yè)。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。冷沖模設(shè)計(jì)制造在整個(gè)模具制造中占有半數(shù)以上的產(chǎn)值。 沖壓是一種先進(jìn)的少、無(wú)切屑加工方法，它具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、材料利用率高、制品精度穩(wěn)定，易于達(dá)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕量化、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，在產(chǎn)品生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。在沖壓模具中的復(fù)合模是在普通模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種精度高、效率高的模具，是最常用的模具之一。這種模具非常適合復(fù)雜零件的大批量生產(chǎn)。復(fù)合模設(shè)計(jì)的要點(diǎn)之一就是毛坯排樣，排樣方案對(duì)材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響。具統(tǒng)計(jì)，在沖壓件的成本中，材料費(fèi)所占比例在60％以上。因此，合理排樣對(duì)提高材料利用率、降低產(chǎn)品成本有著重要意義。 設(shè)計(jì)是制造的源頭，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要詳盡地考慮模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中要具體問題且體分析，根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。在設(shè)計(jì)中的工藝分析是正確引導(dǎo)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時(shí)．應(yīng)該多注意細(xì)節(jié)，找出根本原因，再對(duì)其維修。在拆裝模具時(shí),要認(rèn)真仔細(xì)，以防損傷摸具。定期的維護(hù)、保養(yǎng)可以大大提高模具的壽命 第一章 引 言 1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在600億至650億美元，同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個(gè)億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬(wàn)美元增長(zhǎng)到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量均突破400萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2004年產(chǎn)銷量各突破500萬(wàn)輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬(wàn)輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 1.2 沖壓工藝介紹 沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達(dá)微米級(jí)，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺(tái)等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。 1.3 沖壓工藝的種類 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。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。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝.沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無(wú)斑、無(wú)疤、無(wú)擦傷、無(wú)表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無(wú)明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低. 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過(guò)程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長(zhǎng)了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡(jiǎn)易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。 沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫(kù)和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問題。 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機(jī)械化、自動(dòng)化程度低 美國(guó)680條沖壓線中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國(guó)內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國(guó)際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡(jiǎn)陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的5~10倍，多數(shù)企業(yè)無(wú)力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國(guó)內(nèi)難以起步。 突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造 要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線自動(dòng)化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭(zhēng)取加大投資力度，加速?zèng)_壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國(guó)際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動(dòng)化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時(shí)改造國(guó)內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。 阻力二：生產(chǎn)集中度低 許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。 突破點(diǎn)：走專業(yè)化道路 迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件分離出來(lái)，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個(gè)大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個(gè)小而專的零部件工廠。通過(guò)專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成為國(guó)際上有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。 阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套 目前，我國(guó)汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進(jìn)口。 突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展 汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢(shì)在必行。 阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國(guó)，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對(duì)下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲(chǔ)備。 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 我國(guó)與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個(gè)產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。 阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口 當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國(guó)內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為40%~45%，而國(guó)際上一般在70%左右。 突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平 必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，特別是成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭(zhēng)2005年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到60%，2010年達(dá)到70%以上基本滿足市場(chǎng)需求。 阻力六：專業(yè)人才缺乏 業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識(shí)和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。 突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì) 這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長(zhǎng)期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國(guó)沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)、具有現(xiàn)代管理知識(shí)和能力的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級(jí)技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng)。 1.5 沖壓行業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 沖壓行業(yè)存在的主要阻力包括機(jī)械化自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)集中度低，沖壓板材自給率不足、品種規(guī)格不配套，科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢，大、精模具依靠進(jìn)口，專業(yè)人才缺乏。根據(jù)以上存在的阻力，我國(guó)找到對(duì)應(yīng)的突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造，走專業(yè)化道路，所用的材料與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展，走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路，提升信息化標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高行業(yè)人員的素質(zhì)方案。 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： 1.全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)：模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 2.高速銑削加工、優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)：提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 3.模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)：提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。 4.電火花銑削加工、模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化：這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，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(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。 第二章 止動(dòng)件零件的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)題目及零件形狀 用于禁止相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件就叫止動(dòng)件，一般常見的有止動(dòng)銷等等。 一般止動(dòng)件安放在經(jīng)常拆卸零件的邊緣處，幫助固定一些零部件，像防止軸上螺母的旋轉(zhuǎn)啦，軸承壓蓋的緊固等。本次設(shè)計(jì)的止動(dòng)件形狀如下圖所示的沖裁件形狀： 材料：Q235 厚度：t=2mm 批量：大批量 這種止動(dòng)件經(jīng)濟(jì)實(shí)用，符合人機(jī)工程學(xué)中所說(shuō)的設(shè)計(jì)的零件盡可能的不存在安全隱患，盡量不要有菱角，以免碰傷、磕傷，并減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。如果是止動(dòng)銷或制動(dòng)螺母，在生產(chǎn)使用過(guò)程中由于機(jī)器振動(dòng)，使其容易脫落，增加動(dòng)作上工時(shí)的浪費(fèi)。 2.2 零件沖壓工藝設(shè)計(jì) 沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)具體的沖壓零件，首先從其生產(chǎn)批量、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸精度、材料等方面入手，進(jìn)行沖壓工藝性審查，必要時(shí)提出修改意見；然后根據(jù)具體的生產(chǎn)條件，并綜合分析研究各方面的影響因素，制定出技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好的沖壓工藝方案。它包括沖裁件的工藝性分析和沖裁工藝方案的確定兩大方面的內(nèi)容。 2.2.1 沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁工作對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁工件的制造成本。 零件材料：該零件所用的沖裁材料為Q235A鋼，該類鋼屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有比較優(yōu)良的沖裁性能。 零件結(jié)構(gòu)：從零件產(chǎn)品圖可知，該沖裁件的形狀簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在零件外形輪廓連接處使用了4XR2圓角光滑相連接，不僅符合人機(jī)工程，而且有利于模具加工，減少了熱處理或沖壓時(shí)在尖角處開裂的現(xiàn)象。同時(shí)，也可以防止尖角部位刃口的過(guò)渡磨損。沖孔尺寸符合d>1.3t,t=2mm，適合沖裁。 零件尺寸精度：除了尺寸查表其公差等級(jí)為IT11級(jí)外，其余尺寸均為未注公差的自由尺寸，在沖壓工序中一般按IT14級(jí)來(lái)確定。查公差等級(jí)表可得各零件尺寸的公差為： 外形尺寸: 內(nèi)孔尺寸： 孔中心距： 結(jié)論：以上零件各組成尺寸的精度要求，都滿足沖裁工藝性要求。 2.2.2 零件沖壓工藝方案 該零件的加工主要通過(guò)落料、沖孔而成，從工序可能的集中與分散、工序間的組合可能來(lái)看，該零件的沖壓可以有以下幾種方案： 1) 方案一 采用單工序模生產(chǎn)的方式，先落料再?zèng)_孔。該方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要兩道工序、兩副模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)過(guò)程中由于零件較小，操作也不方便。同時(shí)尺寸精度不宜保證，難以完成大批量生產(chǎn)。 2) 方案二 沖孔、落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)適用于產(chǎn)品批量大、模具設(shè)計(jì)、制造與維修水平相對(duì)較高的外形較小零件的生產(chǎn)。但送料精度影響制件精度，需要采用導(dǎo)正銷定位或側(cè)刃定距，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 3) 方案三 采用復(fù)合模生產(chǎn)，落料與沖孔復(fù)合。此方案只需要一副模具，操作方便，精度也能滿足要求。但生產(chǎn)效率不高，制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制造難度不大。 結(jié)論：由于沖裁件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為了提高生產(chǎn)率和保證零件的尺寸精度，可采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁。由于孔邊距尺寸12mm有公差要求，未來(lái)更好的保證其尺寸精度，最后選用復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)。為便于操作，復(fù)合模采用倒裝式結(jié)構(gòu)。倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠可靠，便于操作. 2.3 排樣設(shè)計(jì)及材料利用率 2.3.1排樣方案 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要的工作，排樣方案對(duì)材料的經(jīng)濟(jì)利用具有很重要的意義，不僅如此，排樣方案對(duì)沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)及壽命等都有重要影響。 沖壓模具排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)模具設(shè)計(jì)的影響是很大的，它關(guān)系到能否得到最高的材料利用率，能否使沖壓作業(yè)正常、穩(wěn)定地進(jìn)行并得到合格的零件。 1.確定搭邊值 排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；同時(shí)，搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。 搭邊值對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過(guò)大，材料利用率低；搭邊過(guò)小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)，正常搭邊比無(wú)搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高50％以上。 根據(jù)零件厚度，查表3-11可知兩工件間最小搭邊值為 a1=2mm a=1.8mm， 為提高模具的壽命取搭邊值 a=2.5mm a1=2.2mm 。 沖裁排樣有兩種分類方法。一種從廢料角度來(lái)分，可分為有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣。有料排樣時(shí)，工件與工件之間，工件與條料邊緣之間都有搭邊存在，沖裁件尺寸完全由沖模保證，精度高，并具有保護(hù)模具的作用，但材料利用率低。少或無(wú)廢料排樣時(shí)，工件與工件之間，工件與條料邊緣之間存在較少搭邊，或沒有搭邊存在，材料利用率高，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但沖裁刃口受不均勻側(cè)向力的作用，使模具易于遭到破壞，沖件質(zhì)量也較差。另一種根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直排、單行排、多行排、斜排、對(duì)頭直排和對(duì)頭斜排等多種排列方式。 為操作方便，節(jié)約工時(shí)，采用有廢料直排樣。 2.條料寬度確定 排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度和進(jìn)距。進(jìn)距是沖裁時(shí)每次將條料送進(jìn)的距離，其值跟搭邊值幾排樣方法有關(guān)。為保證送料順利，剪板時(shí)寬度公差規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值（-△）。條料寬度的確定有三種情況：模具有側(cè)壓裝置，無(wú)側(cè)壓裝置和模具有側(cè)刃。在此選擇有側(cè)壓裝置的模具進(jìn)行條料寬度計(jì)算： 條料寬度為 B=（Dmax +2a +△）=（60 +2x2 +0.6） = 65 （查實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)表3-10△=0.6) 導(dǎo)料板之間的距離為 A= B + Z=65+0.5=65.5mm △ —條料寬度方向的單向偏差（mm）； Z --條料與導(dǎo)料板之間的間隙（mm）查《實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表3-11 Z=0.5. 步距 S= 30+2.2=32.2mm 3.零件排樣圖 2.3.2 材料利用率 根據(jù)材料的厚度及偏差和材料性能查鋼板標(biāo)準(zhǔn)得板料的規(guī)格為2mm×900mm×1000mm ， 剪切的條數(shù) n1=1000/65=15條 每條的個(gè)數(shù) n2=900/32.2=27個(gè) 所以每板的個(gè)數(shù) n=15×27=405個(gè) 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 h=A/BS×100% = 1483/65x32.2×100%=77.25% 2.4 總沖裁力的計(jì)算 沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)人材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。計(jì)算沖壓力的目的是為了合理的選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。沖壓力包括沖裁力、卸料力、推料力、頂料力，計(jì)算沖壓力是選擇壓力機(jī)的基礎(chǔ)。沖裁力的計(jì)算采用平刃口凸模和凹模沖裁時(shí)，其沖裁力公式為 F0=Lt 在這里：L-沖裁件的周長(zhǎng)（mm）；t-材料厚度(mm)；-材料抗剪強(qiáng)度(Mpa) 考慮到凸、凹模刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化以及材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需的沖裁力還需要增加30%。 1.落料力 Fl=1.3tL =1.3×167.24×2×450=230.95 KN 2. 沖孔力（同時(shí)沖兩個(gè)孔） Fc=1.3tL =1.3×2×31.4×2×450 =73.5KN 3.卸料力 Fx=K×F1 =0.05×230.95=11.55 KN 4.推件力 Ft=nKFc =6×0.05×73.5/2=11.025KN 式中 F——沖裁力； ???? ——卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，見表2.4.1； ???? n——同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù)； ??? h——凹模洞口的直刃壁高度； 注：卸料力因數(shù)查表2.4.1，K取0.05，在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜的零件時(shí)取上限值；沖裁間隙取大時(shí)，因數(shù)值可取小些。其中n為同時(shí)卡在凸模洞口的件數(shù)，n=h/t，為凹模刃口直壁高度，在這里取6mm，t為料厚。N=6/2=3，同時(shí)卡在兩孔廢料有6個(gè)。 5.總沖裁力 Fz=F1+F2+F3+F4 =230.95+73.476+11.55+11.025=327.001KN 表4.1 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 材料 厚度 KX KT KD 鋼 <0.1 0.065—0.075 0.1 0.14 鋼 >0.1-0.5 0.045—0.055 0.63 0.08 鋼 >0.5-2.5 0.04—0.05 0.55 0.06 2.5 模具壓力中心的計(jì)算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。確定模具壓力中心的意義：為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合或偏移不大。即：若不能重合，那至少要保證模具的壓力中心在模柄在凹模面上的投影面積內(nèi)。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合的情況，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍。 （1）簡(jiǎn)單幾何圖形壓力中心的位置 a.對(duì)稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心上。 b.沖裁直線段時(shí)，其壓力中心位于直線段的中心。 c.沖裁圓弧線段時(shí)，其壓力中心的位置，按下式計(jì)算： （2）多凸模模具壓力中心的確定 方法：將各凸模的壓力中心確定后，再計(jì)算模具的壓力中心。 原則：合力對(duì)某軸的力距等于各分力對(duì)該軸的力矩之和。 （3）復(fù)雜形狀零件模具壓力中心的確定 a.復(fù)雜形狀零件模具壓力中心的計(jì)算原理與多凸模沖裁壓力中心的計(jì)算原理相同。 b.除上述的解析法外，還可以用作圖法和懸掛法。 畫出零件形狀，建立壓力中心坐標(biāo)系xoy，如下圖所示： 零件關(guān)于X軸對(duì)稱，X=0。故只需要計(jì)算Y。將工件沖裁周邊分為L(zhǎng)1,L2…L8基本線段，求出各段長(zhǎng)度及重心位置： L1=24mm y1=12mm；L2=60mm y2=0mm； L3=24mm y3=12mm；L4=12mm y4=24mm； L5=38.59mm y5=30mm；L6=12mm y6=24mm； L7=31.4mm y7=12mm；L8=31.4mm y8=12mm. Y=/ =24×12+60×0+24×12+12×24+38.59×30+12×24+31.4×12 +31.4×12／24+60+24+12+38.59+12+31.4+31.4 ≈13.1 計(jì)算時(shí)，邊緣4×R2忽略不計(jì)。因此壓力中心坐標(biāo)為（0，13.1）。 2.6 凸凹模刃口尺寸計(jì)算 沖裁過(guò)程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，確定凸、凹模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔工序，并遵循如下原則： 1．設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。 2．根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模基本尺寸則取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時(shí)，仍能沖出合格的零件。 模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。用x、Δ表示，其中Δ為工件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5--1之間，根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選?。? 工件精度IT11～I(xiàn)T13 X=0.75 工件精度IT14 X=0.5 3．不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。 4. 選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2～4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按ＩＴ６～ＩＴ７級(jí)來(lái)選??；對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選?。粚?duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）。 5. 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。但對(duì)于磨損后無(wú)變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。 2.6.1落料凹模尺寸計(jì)算 該模具的凸凹模按配作法制作，既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算 ,且凹模磨損后該處尺寸增大。落料凸模按間隙值配制，查表3-3取最小間隙值，初始為0.246-0.36mm。 根據(jù)公式： 式中——工件的最大極限尺寸； X——磨損系數(shù)，工件尺寸均為未注尺寸，工件精度 選IT=14，取X=0.5； ——工件公差； 得：落料凹模的外形尺寸： 以上尺寸制造公差=0.05mm； 落料凸模的實(shí)際尺寸按凹模尺寸配做，并保證雙面間隙0.246~0.360之間。落料凸模的基本尺寸與凹模相同。分別是：59.63、23.74、29.74、1.88，不必標(biāo)注公差。落料凸模、凹模的尺寸如圖示： 2.6.2 沖孔凸模計(jì)算 分別加工法主要適用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則的工件，沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)，按分別計(jì)算法計(jì)算，且凸模磨損后該處尺寸減小，沖孔凹模配制，保證雙面間隙。此種尺寸屬于B類尺寸，故： 查《沖壓模具設(shè)計(jì)》表3-3、3-18、3-19得： X=0.5 校核間隙 因?yàn)? 所以滿足的條件， 制造公差合適。 孔邊距公差為IT11級(jí)，磨損系數(shù)X=0.75 孔中心距相當(dāng)于落料凹模中的C類尺寸，磨損后尺寸不變。 =36±0.078 第三章 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備的選擇包括兩部分內(nèi)容，一是選擇設(shè)備的類型，另一個(gè)是選擇該設(shè)備的規(guī)格。這兩部分內(nèi)容對(duì)制定沖壓工藝和設(shè)計(jì)模具都很重要。 3.1沖壓設(shè)備選擇的依據(jù) 1、所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于總沖壓力，即F壓＞F總； 2、壓力機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開高度，因此對(duì)于沖裁，彎曲等模具，其行程不于過(guò)大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。對(duì)于拉深模，壓力機(jī)的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的放進(jìn)和成行零件的取出； 3、所選壓力機(jī)最大高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求； 4、壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí)，對(duì)工作臺(tái)的受里條件也是不利的。 選擇設(shè)備類型最重要的一點(diǎn)是應(yīng)與沖壓生產(chǎn)綱領(lǐng)相匹配。對(duì)于小型薄板沖裁，應(yīng)首選開式機(jī)械壓力機(jī)。這種壓力機(jī)操作方便、易于更換或調(diào)整模具的優(yōu)點(diǎn)，且通?；瑝K行程短、行程次數(shù)多，可提高生產(chǎn)率。但應(yīng)注意的是，沖裁間隙往往靠模具自身導(dǎo)向精度來(lái)保證；對(duì)于大中型沖裁件生產(chǎn)，應(yīng)選擇閉式機(jī)械壓力機(jī)，壓力本身剛度高沖壓精度易于保證。特別是對(duì)于大批量生產(chǎn)時(shí)，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)；當(dāng)成形具有復(fù)雜形狀的覆蓋件時(shí)，宜選用液壓壓力機(jī)，因?yàn)橐簤簤毫C(jī)具有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)速度和輸出壓力，可使板料變形穩(wěn)定。此外這類壓力機(jī)通常都設(shè)有壓料裝置和上下頂出裝置，適合于板料成形加工，當(dāng)液壓壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)速度低時(shí)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低；摩擦壓力機(jī)通常只適用于單件小批量生產(chǎn)或產(chǎn)品的試制。 3.2 壓力機(jī)的選擇 根據(jù)總沖壓力F總=327.001KN、模具的閉合高度、沖床工作臺(tái)面尺寸，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)及零件本身的特點(diǎn)，選用J23-40開式可傾沖床，并在工作臺(tái)面上備置墊塊。其主要工藝參數(shù)如下： 公稱壓力400KN 滑塊行程 100mm 行程次數(shù) 50次/分 最大封閉高度 320mm 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 65mm 工作臺(tái)尺寸前后×左右 460mm×700mm 模柄孔尺寸 最大傾斜度30°. 壓力機(jī)的工作尺寸主要是指其閉合高度、工作臺(tái)面和滑塊尺寸以及各種安裝漏料尺寸等。設(shè)計(jì)相應(yīng)模具時(shí)，通常是在設(shè)備噸位確定以后，按照壓力機(jī)工作尺寸來(lái)布置模具結(jié)構(gòu)，因此，壓力機(jī)的工作尺寸是模具設(shè)計(jì)的依據(jù)。 第四章 沖裁模具零件設(shè)計(jì) 按模具零件的不同作用，可將其分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類。工藝零件是在完成沖壓工序時(shí)，與材料或制件直接發(fā)生接觸的零件；結(jié)構(gòu)零件是在模具的制造和使用中起裝配、安裝、定位作用的零件，以及制造和使用中起導(dǎo)向作用的零件。詳細(xì)分類如下圖示： 4.1 工作零件 4.1.1凹模尺寸及結(jié)構(gòu) 1. 凹模刃口形式 下圖是最常見的凹模刃口形式，a是錐形刃口凹模，沖裁件或廢料容易通過(guò)通過(guò)而不留在凹模內(nèi)，凹模磨損小。其缺點(diǎn)是刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修模后增大適用于形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高、材料厚度較薄的工件沖裁。圖b、c所示為柱形刃口筒形或錐形凸模。刃口強(qiáng)度較高，修模后刃口尺寸不變，但孔口容易積存工件或廢料，推件阻力大且刃口磨損大。適用于形狀復(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。取α＝３°～５°。當(dāng)t<0.5mm時(shí)，h=3～5mm；t=0.5～5mm時(shí)，h=5～10mm；t=5～10mm時(shí)，h=10～15mm。 在此處根據(jù)落料形狀、刃口的使用優(yōu)缺點(diǎn)及沖孔尺寸φ10,選擇的刃口形式為b圖的圓筒形。因?yàn)閠=2mm，故選擇h=6mm 1. 凹模的外形尺寸 凹模外形尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式為： 凹模厚度 H=Kb （H≥15mm） =0.28×60=16.8mm K為板料厚度的影響系數(shù)，查《成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-16，K=0.28 凹模壁厚（凹模刃口與外邊緣的距離） 小凹模C≥（1.5～2）H=（1.5～2）×16.8 =（25.2～33.6）mm，實(shí)際取C=32.5mm 凹模邊長(zhǎng)L=b+2C=60+2×32.5=125mm 查標(biāo)準(zhǔn)JB/T6743.1-94，凹模板寬100mm。 因此確定凹模外形尺寸為125×100×18mm；將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實(shí)際凹模尺寸為124×100×14mm。 3.凹模的固定方式 圓形凹模尺寸都不大，直接裝在凹模固定板中，主要用于沖孔。采用螺釘和銷釘直接固定在支承件上的凹模，這種凹模板已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)，它與標(biāo)準(zhǔn)固定板、墊板和模座等配合使用。?凹模采用螺釘和銷釘定位固定時(shí)，要保證螺釘（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會(huì)影響模具壽命?？拙嗟淖钚≈悼蓞⒖迹? 4.1.2 凸模結(jié)構(gòu)計(jì)算與校核 1. 凹模的結(jié)構(gòu)類型與固定方法 凸模結(jié)構(gòu)分為兩大類，一類是鑲拼式凸模結(jié)構(gòu)，另一類是整體式凸模結(jié)構(gòu)。整體式凸模有圓形或非圓形凸模，最常用的是圓形凸模，主要結(jié)構(gòu)形式有帶保護(hù)套結(jié)構(gòu)凸模，可防止細(xì)長(zhǎng)凸模折斷，適合沖制與料厚相近的小孔。圖a用于較大直徑的凸模，圖b用于較小直徑的凸模，它們適用于沖裁力和卸料力大的場(chǎng)合。圖c是快換式的小凸模，維修更換方便。下圖a、b為了保證剛度與強(qiáng)度，避免應(yīng)力集中，將凸模做成臺(tái)階結(jié)構(gòu)并用圓角過(guò)渡。臺(tái)階式的凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配修磨方便，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(guò)渡配合（H7/m6或H7/n6）制造；最大直徑的作用是形成臺(tái)肩，以便固定，保證工作時(shí)凸模不被拉出。 a b c 根據(jù)凸模結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及零件沖孔尺寸，而且沖孔凸模是不需要特別保護(hù)的小凸模，故沖孔凸模選取B型圓凸模。一方面加工簡(jiǎn)單，另一方面便于裝配與更換。選擇的沖孔凸模型號(hào)結(jié)構(gòu)如圖a）所示。 2.凸模長(zhǎng)度計(jì)算 凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu),并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來(lái)確定。 當(dāng)采用固定卸料板和倒料模板時(shí)，如圖a）所示，其凸模長(zhǎng)可按下式計(jì)算： 所設(shè)計(jì)的零件較小，卸料力所需不大，而且零件尺寸精度要求較高。 =+t=14+12+12+2=40mm 3.凸模的強(qiáng)度與剛度校核 一般情況下，凸模的強(qiáng)度和剛度是足夠的，不需要校核，但是當(dāng)凸模的截面尺寸很小而沖裁的板料厚度較大，或結(jié)構(gòu)需要凸模特別細(xì)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行承壓能力和抗縱向彎曲能力的校核。該凸模長(zhǎng)度不是細(xì)長(zhǎng)軸，故只需要承壓能力的校核就足夠了。 凸模材料要考慮即使刃口有較高的耐磨性，又能使凸模承受沖裁時(shí)的沖擊力，所以應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)普通，壽命要求不高，故凸模材料選擇T10制造。熱處理58～62HRC。 承壓能力的校核：<( ) =20.367×1000/4×4×3.14×=0.41×Mpa<［］ =（1.0～1.6）×Mpa 凸模的強(qiáng)度足夠。 ---凸模最小截面的壓應(yīng)力；--凸模最小截面積； ---凸?？v向所承受的壓力，它包括推件力和沖裁力；（=20.361KN） ［］---凸模材料的許用抗壓強(qiáng)度。 4.1.3 凸凹模的尺寸與校核 1.凸凹模長(zhǎng)度 選擇彈性卸料板既能滿足卸料又在沖裁時(shí)起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量高，平直度高。卸料板厚度一般取5～20mm，其與凸模的單邊間隙一般取0.2～0.5mm，根據(jù)卸料力大小決定。 L= =16+12+22=50mm h—增加長(zhǎng)度（mm）。它包括凸模的修模量6～12mm、凸模進(jìn)入凹模的深度0.5～1mm、凸模固定板與卸料板之間的安全距離（一般取10～20mm）等。 2.凸凹模結(jié)構(gòu)的形狀如下圖示： 2.凸凹模的校核 凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的 工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。 凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見下表。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小些。 凸凹模的壁厚是由沖壓工件的形狀尺寸決定的，而凸凹模的壁厚在設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行校核，使之大于最小壁厚。查表上表t=2mm時(shí)，凸凹模的最小壁厚m=4.9mm,從工件的尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，滿足要求。因?yàn)槟＞哂玫寡b式復(fù)合模，凸凹?？卓谥蟹e存有廢料，孔口受脹力大，此時(shí)最小壁厚要大些，在這里取m=6mm。 4.2 定位零件設(shè)計(jì) 沖模的定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)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(duì)于塊料或工序件的定位，基本也是在兩個(gè)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(shí)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。 1.擋料零件 擋料零件的作用是保證單塊板料或條料在送進(jìn)過(guò)程中具有準(zhǔn)確的進(jìn)距，主要包括固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷和始用擋料銷。根據(jù)這三種擋料銷的優(yōu)缺點(diǎn)適用范圍可知選用固定擋料銷最合適。其結(jié)構(gòu)型號(hào)為A型，這種擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距。選擇的擋料銷為A8. 2.導(dǎo)料零件 導(dǎo)料零件的作用是為條料或帶料送進(jìn)時(shí)起導(dǎo)正作用主要有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板和側(cè)壓板等。 導(dǎo)料銷或?qū)Я习迨菍?duì)條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏的定位零件。導(dǎo)料銷一般設(shè)兩個(gè)，并在位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷裝在后側(cè)；從前向后送料時(shí)，導(dǎo)料銷裝在左側(cè) 。導(dǎo)料銷可設(shè)在凹模面上（一般為固定式的），也可以設(shè)在彈壓卸料板上（一般為活動(dòng)式的），還可以設(shè)在固定板或下模座平面上（導(dǎo)料螺釘）。 如果條料的公差較大，為避免條料在導(dǎo)料板中偏擺，使最小搭邊得到保證，應(yīng)在送料方向的一側(cè)裝側(cè)壓裝置，迫使條料始終緊靠另一側(cè)導(dǎo)料板送進(jìn)，板料厚度在0.3mm以下的薄板不宜采用側(cè)壓裝置。另外，由于有側(cè)壓裝置的模具，送料阻力較大，因而備有輥軸自動(dòng)送料裝置的模具也不宜設(shè)置側(cè)壓裝置。 根據(jù)模具類型以及導(dǎo)料零件的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇導(dǎo)料銷導(dǎo)料。固定式和活動(dòng)式的導(dǎo)料銷可選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)料銷導(dǎo)向定位多用于單工序模和復(fù)合模中。選擇的導(dǎo)料銷尺寸為A6。 4.3 卸料、頂件及推件零件 卸料是指當(dāng)一次沖壓完成，上?；爻虝r(shí)把工件或廢料從凸模上卸下來(lái)，以便下次沖壓繼續(xù)進(jìn)行。推件和頂件一般指把工件或廢料從凹模中推出或頂出來(lái)。卸料裝置的形式有固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀。 1.卸料板 卸料板較常用的有剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。剛性卸料板的卸料力大，卸料可靠。與凸模的雙邊間隙：1）當(dāng)卸料板僅起卸料作用，取0.2~0.5mm；2