1E 型片復合模具設計摘 要：本設計為一 E 型片的冷沖壓模具設計，根據(jù)設計零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝設計計算，確定排樣和裁板，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進行編制。其中在結(jié)構(gòu)設計中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計，并且在結(jié)構(gòu)設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設計。關鍵詞：模具；沖裁件；凸模；凹模；凸凹模；2Abstract: The design for E-type film of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, production requirements, the first part of the process of determining blanking die structure of the programme and the programme, and then through the design process, Determine layout and the Conference Board, and the calculation of the pressure-pressure center, the primary presses, calculated convex and concave-edge size and tolerance, the final design is selected, components, to check on the press, assembly and drawing the draft die, and Die major parts of the processing technology for the preparation of a point of order. In the design of the structure, mainly on punch, die, die Tuao, positioning parts, and the unloading of the device, model planes, stamping equipment, such as fasteners for the design, selection of some parts of the standard parts , There is no in-depth design, structural design and in the meantime, some parts of the processing technology for the analysis and eventually graduate to complete this design. Key words: Die; blanking pieces; punch; die; Tuao die;31 前言1.1 沖壓技術概論日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術成果轉(zhuǎn)化的基礎，同時本身又是高新技術產(chǎn)業(yè)的重要領域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認為是所有工業(yè)中的“關鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認為 “模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密” ，是“進入富裕社會的原動力”。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到 13000 億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值 9000 億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。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%隨著科學技術的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術的應用愈來愈廣泛，模具成形已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素。沖壓是一種先進的金屬加工方法，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。與機械加工及塑性加工和其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點，主要表現(xiàn)如下 [1]：(1) 沖壓一般沒有切削碎料產(chǎn)生，材料的消耗較少利用率高，一般為70%～85%，易實現(xiàn)機械化和自動化；(2) 在形狀和尺寸精度方面的互換性較好。一般情況下可直接滿足裝配和使用要求；4(3) 沖壓可加工的尺寸范圍大、形狀復雜的零件，而這些零件用其它方法是不可能或很難得到的，如薄殼件；(4) 被加工的金屬在沖壓加工過程中產(chǎn)生加工硬化，金屬內(nèi)部組織得到改善，機械強度有所提高，所以沖壓件剛度強度較好；(5) 沖壓時由模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓材料的表面質(zhì)量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓件的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征；(6) 在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低，經(jīng)濟效益較高；(7) 沖裁過程能耗較低。由此可見沖壓制得的零件具有表面質(zhì)量好重最輕成本低的優(yōu)點。所以沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多的采用沖壓方法加工產(chǎn)品零件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工業(yè)等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當?shù)拇?，少則 60%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕剛度好的沖壓件所代替。有些機械設備往往以沖壓件所占比例的大小作為評價結(jié)構(gòu)是否先進的指標之一 [2]。工業(yè)發(fā)達國家對冷沖壓生產(chǎn)工工藝的發(fā)展是很重視的.不少國家(如美國、日本等)模具工業(yè)產(chǎn)值己超過機床工業(yè)。從這些國家鋼材構(gòu)成可以看出冷沖壓的發(fā)展趨勢。鋼帶和鋼板占全部品種的 67%，充分說明沖壓這種加工方法己成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。沖壓技術的發(fā)展特征是：(1)沖壓成形科學化、數(shù)字化和可控化；(2)突出“精、省、凈“三大優(yōu)勢；(3)沖壓成形可以實現(xiàn)全過程控制；(4)產(chǎn)品從設計開始即進入控制，考慮工藝；(5)沖壓生產(chǎn)的靈活性和柔性。51.2 我國模具技術的發(fā)展趨勢當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 （1）模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(如塑封模已達 到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原來的 5μm提高到 2～3μm ，今后有些模具加工精度公差要求 在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。 （2）多功能復合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復合具是在多工位級進?；A上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔負轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多勸能模具生產(chǎn) 出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀 表的鐵芯組件等。 （3）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié) 約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱 流道技術，有的廠甚至已達 80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應用，但總體 還達不到 10%，個別企業(yè)已達到 20%~30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。 （4）氣體輔助注射模具和適應高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、 表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低 成本。國外，已經(jīng)較成熟。國內(nèi)目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成 形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有 更多的工藝參數(shù)需要確6定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品，模具設計和 控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可強制樹 脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐高壓。特別是精密模具的型腔應淬 火，澆口密封性好，模具能準確控制。注射壓縮成型技術，是在模具預先半開模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或低壓，模具在設定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進行 壓縮成型，其效果是：(1)成型件局部內(nèi)應力小；(2)可得到縮孔少的厚壁成型件；(3)對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；(4)用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結(jié)構(gòu)是：(1) 注射時樹脂以低的流動阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮斷澆口部；(3)壓縮作用應 僅限于型腔部。 （5）快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊 現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時代，到下一個世紀，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例 將達 75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均 要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟具越來越引起人們的重視。例如，研制 各種超塑性材料(環(huán)氧、聚脂等)制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡易模具：中、低 熔點合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟模具將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模技術也會得到發(fā)展和提高。 （6）模具標準件的應用將日漸廣泛 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準 生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件 規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 （7）模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應用7先進的表面處理技術將進一步受重視在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在 20%～30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細，組織均勻，沒有材 料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具，如型腔、形芯、澆口 等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是 重要方向。模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應發(fā)展設備昴貴、工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子 噴涂等技術。 （8）在模具設計制造中將全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術 模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及 CAD/CAM/CAE 技術已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件 價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機的普及應用，更為廣大模具企業(yè)普 及模具 CAD/CAM 技術創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，技術培訓工作也日趨 簡化。在普及推廣模具 CAD/CAM 技術的過程中，應抓住機遇，重點扶持國產(chǎn)模具軟件的開發(fā) 和應用。 加大技術培訓和技術服務的力度。應時一步擴大 CAE 技術的應用范圍。對于已普及了 模具 CAD/CAM 技術的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應積極做好模具 CAD/CAM 技術的深化 應用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM，CIMS,VR ，逐步深化和提高。 （10）快速原型制造(RPM)技術得到更好的發(fā)展 8快速原型制造(RPM)技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成形技術和 新材料技術的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加) 成形思想，根據(jù)零件 CAD 模型、快速自動完成復雜的三維實體(原型)制造。RPM 技術是集精 密機械制造、計算機、 NC 技術、激光成形技術和材料科學最新發(fā)展的高科技技術，被公認為是繼 NC 技術之后的一次技術革命。RPM 技術可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通 過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄 造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術先進、成本較低、設 計制造周期短、精度適中等特點。從模具的概念設計到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間 的 1/3 和成本的 1/4 左右。因此，快速制模技術與快速原型制造技術的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速 制模技術，進一步深入發(fā)展的方向。RPM 技術還可以解決石墨電極壓力振動(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于 RE(逆向工程技術)/RPM 的模具并行 開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點。 （11）高速銑削加工將得到更廣泛的應用 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 ，主軸轉(zhuǎn)速可達到40000～100000r/min,快速進給速 度可達到 30～40m/min，換刀時間可提高到 1～3S。這樣就大幅度提高了加工效率，如在加工壓鑄模時，可提高7～8 倍，并可獲得 Ra≤10um的加工表面粗糙度。形狀精度可達 10um。 另外，還可加工硬度達 60HRC 的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此，高速銑削加工技術的發(fā)展，促進了模具加工的發(fā)展，特別是對汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。 （12）模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用 英國雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已在我國 200 多家模具廠點得到應用，取得良好效 果。該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕牡哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短的研 制制造周期。如 RENSCAN200 快速掃描系統(tǒng)，可9快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上， 用雷尼紹的 SP2-1 掃描測頭實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，控制核心是雷尼紹 TRACECUT 軟件，可自動 生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工等程序及不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)。用于模具制造業(yè)的 “逆向工 程”。該公司又推出了 CYCLON 高速掃描機，這是一臺獨立工作的專門用來掃描的設備，不占用加工機床的工作時間。其掃描速度最高可達 3m/min，大大縮短了模具制造周期，另外，其數(shù)據(jù)采集速度比 RENSCAN200 快，定時探針接觸力小，因此可以用非常細的探針，用來掃描細小的模具和細微的特征表面，擴大模具生產(chǎn)的品種范圍。由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、定電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大作用。 （13）模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主，不僅效率 低(約占整個模具制造周期的 1/3)，且工人勞動強度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工 向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光的自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三給曲面模具研磨拋光的自動化。另外，由于模具型腔形狀復雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應注意發(fā)展特種研磨與拋光、如擠壓衍磨、電化學拋光、 超聲拋光以及復合拋光工藝與裝備，以提高模具表面質(zhì)量。 （14）模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 隨著各種新技術的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)。這也是我國長遠發(fā)展 的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有如下特征：多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。101.3 本套模具設計要點沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產(chǎn)中，當沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用11集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。此設計針對所給的零件進行了一套冷沖壓模具的設計，其中設計內(nèi)容為分析零件的沖裁工藝性（材料、工件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度） ，擬定零件的沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，排樣，裁板，計算沖壓工序壓力，選用壓力機及確定壓力中心，計算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結(jié)構(gòu)設計和加工工藝編制，壓力機的校核。設計題目如圖 1 所示零件：E 型片生產(chǎn)批量：大批量，材料：Q235 t=0.8mm圖一122 制定 E 型片的工藝過程2.1 分析零件的沖裁工藝性2.1.1 材料：Q235 鋼板屬于普通碳素鋼，查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》附表 1 可知，其屈強比小，延伸率較高，具有良好的沖壓性能。2.1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀：該沖件結(jié)構(gòu)簡單。2.1.3 尺寸精度：零件內(nèi)、外形尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可按 IT14級確定工件尺寸的公差。孔心距公差為 IT14 級，經(jīng)查公差表，各尺寸公差分別為：零件外形： 0.746m?0.528?0.5214m?零件內(nèi)形： .30??孔心距： .135?結(jié)論：適合沖裁。2.2 確定沖裁工藝方案該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下幾種工藝方案：(a)先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；(b)采用落料— —沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)；(c)用沖孔——落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案(a)模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為了提高生產(chǎn)效率，主要采用復合沖裁或級進沖裁方式。采用復合沖裁時，沖出的零件精度和平直度好，生產(chǎn)效率高，操作方便，通過設計合理的模具結(jié)構(gòu)和排樣方案可以達到較好的零件質(zhì)量。由于孔邊距尺寸 有公差要求，為了更好0.12m?地保證此尺寸精度，最后確定采用復合沖裁方式進行生產(chǎn)。133 排樣、裁板、利用率計算3.1 排樣零件外形近似矩形，輪廓尺寸為 60x28，考慮操作方便并為了保證零件精度，采用直排有廢料排樣。查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》表 3-13 得搭邊參考值為 a=3 ,側(cè)m邊按圓形取搭邊值 。13am?排樣方案有下面兩種,我們選用一種可行性的排樣。方案一排樣方式：方案二排樣方式：兩種排樣方式，第二種在沖裁完一邊后需要翻過來沖裁另外一邊，而且沖裁方向不一直容易導致工件變形，所以在這里我們采用第一種排樣方式?jīng)_裁。級進模送料步距為 S=28+3=31 。m條料寬度按《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》表 3-14 中公式計算：14查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》表 3-15 得：01)2(????aDB6.0?00.6.6(3)???畫出排樣圖，如下圖二所示 ：圖二3.2 裁板及利用率計算采用橫裁時，如圖三所示，則：圖三為整數(shù)11DSnaB??n02.31???B為整數(shù)112.3?為整數(shù)DnL??07222??nLB為整數(shù)70?查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》附表 3 得：當 為 29 時，則 ，故 ；1n1B936?m9501?當 為 28 時，則 ，故 。2LL215一塊板料的材料利用率： %10??An?式中： ——一個制件的有效面積；0A——一塊板料所沖制件的總個數(shù)；nA——一塊板料的面積。由零件圖算得一個零件的面積 為 1207.5 。0A2m=%10??n?120317.50%7.29nBL???采用縱裁時，如圖四所示，則：16圖四為整數(shù)32DBn??03??為整數(shù)273為整數(shù)4DSnaL??02.24??為整數(shù)43.?查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》附表 3 得：當 為 12 時，則 ，故 =850mm；3n2B80?2當 為 64 時，則 1999.6，故 =2000mm。4LL一塊板料的材料利用率： %10??An?式中： ——一個制件的有效面積；0A——一塊板料所沖制件的總個數(shù)；nA——一塊板料的面積。由零件圖近似算得一個零件的面積 為 1207.5 。0A2m= %10??n?340212647.510%4.68nBL???所以選用選用板料規(guī)格為 950 2000 2，采用橫裁。174 計算工序壓力，選用壓力機及確定壓力中心4.1 計算工序沖壓力，選用壓力機計算沖裁壓力的目的是為了合理的選用壓床和模具設計壓床的噸位必須大于計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。用平刃口模具沖裁時，沖裁作為純剪切進行計算，其沖裁力 F 為 F=Lt 通常 =1.3F?壓F式中 t—材料厚度，[t]為 0.8mm--材料抗剪強度[ ]為 Mpa?L—沖裁周長[L]為 mm查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》附表 1， =450Mpa；查《冷沖壓工藝及?模具設計（修訂版） 》表 3-18 得 ， 。05.?XK5.T落料力 1.324.823FKt N????落沖孔力 617.6L?孔卸料力 卸下箍在凸模上材料所需的力叫卸料力，其計算公式為： 0.512.3X K?落推件力 順著沖裁方向推出卡在凹模里的材料所需的力叫推件力，其公式為： 6.7.658TFnKN???孔其中 n=h/t(h 為凹模洞口的直壁高度，t 為材料的厚度，n 為留在凹模洞口內(nèi)的件數(shù))由后面的計算可知 n=12/2=6。總沖壓力 14.32ZXTFK?孔落根據(jù)計算總力，查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》附表 5 可初選J23-16 壓力機。當模具結(jié)構(gòu)及尺寸確定之后，可對壓力機的閉合高度，模具安裝尺寸進行核對，從而最終確定壓力機的規(guī)格。4.2 確定壓力中心模具的壓力中心是指沖壓力的作用點。計算壓力中心的目的是：使沖裁壓力中心與沖床滑塊中心相重合，以免產(chǎn)生彎距，減少模具導向機構(gòu)的不均勻磨損。保持沖裁工件間隙的穩(wěn)定性，防止刃口局部迅速變鈍，提高沖裁件的質(zhì)量18和模具的使用壽命。合理布置凹模型孔位置。由于要加工的零件左右對稱。畫出凹模刃口，用解析法或 CAD 法可求得壓力中心的坐標為（32.5，13） ，如圖五所示：圖五195 計算凸凹模刃口尺寸，及其計算原則5.1 尺寸計算原則落料制件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。設計落料模，以凹?；鶞剩g隙取在凸模上，設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上?？紤]到?jīng)_裁中凸凹模的磨損，設計落料模時，凹?；境叽鐟」ぜ叽绻罘秶鷥?nèi)的較小尺寸，設計沖孔模時，凸模基本尺寸則應取工件孔的尺寸公差范圍內(nèi)的較大的尺寸。凸凹模間隙則取最小的合理間隙。確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的精度要求。模具的制造公差應比制件的公差高 2 級。5.2 凸凹模刃口部分尺寸凸、凹模間隙值對制件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大的影響，所以必須選擇合理的間隙。查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》表 3-3 得間隙 Zmin =0.246 Zmax =0.360。刃口尺寸計算方法及演算過程列表如下，如表一所示：表一 刃口尺寸計算基本尺寸及分類 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計算公式 制造公差 計算結(jié)果0max??D74.06?相185.0634??AD應的凸模尺寸按凹模實際尺寸配作，保證 Zmin =0.2460max??0.5214?相0.1374A??應的凸模尺寸按凹模實際尺寸配作，保證 Zmin =0.246落料凹模 0max??D0.528?Zmin =0.246Zmax =0.360 1.0minax?制件精度為：IT14級，故x=0.5max(DA?40)???/4相0.13274AD??應的凸模尺寸按凹模實際尺寸配作，保證 Zmin =0.24620052.3?Rmax?D052.??Zmin =0.246Zmax =0.360 1.0minax?max(DA?40)???/4相13.07429??AD應的凸模尺寸按凹模實際尺寸配作,保證最小單面間隙為0.123mm025.?RZmin =0.246Zmax =0.360 1.0minax?max(DA?40)???/413.08??AD基本尺寸及分類 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計算公式 制造公差 計算結(jié)果沖孔凸模??0mind.36?Zmin =0.246Zmax =0.360 1.0minax??min(dT?04)??x/4相應0.9618Td??的凸模尺寸按凹模實際尺寸配作，保證 Zmin =0.246孔邊距01.2??LZmin =0.246Zmax =0.360 1.0minax?制件精度為：IT11級，故x=0.75min(BT?04)???x/4028.971??TL孔心距?2/L50.31Zmin =0.246Zmax =0.360 1.0minax??X=0.5?min(LT4)5.0??8162.0?750.78AL??216 設計選用零件、部件，繪制模具總裝草圖6.1 凹模設計 凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法：凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和通過用螺釘、銷釘固定在模座上，其螺釘與銷釘與凹?？妆陂g距不能太小否則會影響模具強度和壽命，其值可查《冷沖壓工藝及模具設計》表 3-23。凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式：因沖件的批量較大，考慮凹模有磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取 12mm, 漏料部分沿刃口輪廓單邊擴大 0.5mm凹模輪廓尺寸的確定：查《冷沖壓工藝及模具設計》表 3-24，得：K=0.28;查《冷沖壓工藝及模具設計》表 3-25, 得: s 2=36;凹模厚度 H=ks=0.28 65=18.2?mB=s+（2.5～4.0）H=65+(2.5～4.0) 18.2=110.5～137.8 mm?L=s1+2s2 10236??凹模壁厚 C=(1.5～2)H=1.65H=1.65×18.2=30 mm凸模固定板的厚度 ～0.8）H=10.8～14.4 mm 所以 =15mm .(1H1H查標準 JB/T-6743.1-94：確定凹模外形尺寸為：125×125×18 mm。將凹模板作成薄型形式并加空心墊板,其尺寸為 125×125×14 mm。凹模材料和技術要求：凹模的材料選用 T10A。工件部分淬硬至HRC60~64。凸模固定板材料和技術要求：凸模固定板的材料選用 45#鋼，調(diào)質(zhì)24～28HRC。22凹模板結(jié)構(gòu)形式和尺寸如下圖所示:凸模固定板結(jié)構(gòu)形式和尺寸如下圖所示:236.2 墊板的采用與厚度是否采用墊板，以承壓面較小的凸模進行計算，沖小圓孔的凸模承壓面的尺寸如圖六所示。按《冷沖壓模具設計指導》書中，式（2-10） ，其承壓應力抗拉強度 查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》附表 1 b?Mpab50?MpaAF40251??查《冷沖壓模具設計指導》表 2-39 得鑄鐵模板的[ ]為 90～140 p?Mpa因此須采用墊板，墊板厚度取 10mm。6.3 確定卸料橡皮的自由高度根據(jù)工件材料厚度為 2mm，沖裁時凸模進如凹模的深度為 1mm，模具維修時刃磨留量為 2mm，開啟時卸料板高于凸模 1mm，則求得總工作行程：h 工件 =6mm,使用橡皮時，不應使最大壓縮量超過橡皮自由高度的 35%～45%否則是皮的自由高度應為：H=h/(0.25～0.30)=6/(0.25～0.30)=20～24 mm模具組裝時的預壓縮量為：H 預 =（10%～15%）H=2.4～3.6 mm取 H 預 =3mm由此可知：安裝橡皮高度尺寸為 21mm。6.4 凸模長度 的確定1L凸模長度計算為： 1132??h式中 ------凸模固定板厚度；1h------空心墊板厚度；224------凹模厚度；3h1------凸模進入凹模的深度。則 mL48151321 ?????查標準 GB2863.2-81：確定凸模的形狀及尺寸，得凸模規(guī)格為 BI10.2 48 ?GB28632-81，材料為 T10A。6.5 凸凹模設計6.5.1 凸凹模內(nèi)外刃壁厚校核由于該沖裁件最小厚度為 7mm，查《冷沖壓工藝及模具設計（修訂版） 》表3-28 可知，倒裝式復合模的最小壁厚要求為 4.9mm.6.5.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖下圖所示：凸凹模與凸凹模固定板的采用 H7/m6 配合。6.5.3 校核凸凹模的強度沖孔邊緣與工件外開邊緣不平行時，凸凹模的最小壁厚不應小于材料厚度t=2mm，而實際最小壁厚為 7mm，故符合強度要求。256.5.4 凸凹模尺寸的確定凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保證最小間隙為 Zmin=0.246mm,內(nèi)形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保證最小間隙為 Zmin=0.246mm。6.5.5 凸凹模材料和技術條件凸凹模材料采用碳素工具鋼 T10A，淬硬至 60～64HRC。6.6 定位零件定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸、凹模有正確的位置。選用固定擋料銷一個。擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離，固定擋料銷固定在位于下模的凸凹模上，規(guī)格為 A6X4X3 GB2866.11-81，材料 45 號鋼，硬度為 43～48HRC。選用導料銷兩個。導料銷的作用是保證條料沿正確的方向送進，位于條料的后側(cè)（條料從右向左送進）尺寸規(guī)格為 A6x4x3 GB2866.11-81。6.7 卸料與出件裝置出件方式是采用凸模直接頂出的下出料方式。由于卸料采用彈性卸料的方式，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成。卸料板：彈性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的 0.6～0.8 倍, 卸料板與凸模的單邊間隙按《冷沖壓工藝及模具設計》表 3-32 選取,t＞1mm 時,單邊間隙為 0.15mm。為了便于可靠卸料，在模具開啟狀態(tài)時，卸料板工作平面應高出凸模刃口尺寸端面 0.3～0.5，卸料板的尺寸規(guī)格為：125mmX125mmX10mm，材料為:45#鋼，調(diào)質(zhì) 24～28HRC。如圖八所示：26圖八卸料螺釘：卸料螺釘采用標準的階梯形螺釘，根據(jù)卸料板的尺寸選擇 4 個卸料螺釘，規(guī)格為，8X60 GB2867.6-81。卸料裝置：由于橡皮允許承受的負荷較大，安裝調(diào)整方便，因此選用橡皮作為彈性元件。卸料橡皮的選擇原則：為了保證卸料正常工作，應使橡皮工作時的彈力大于或等于卸料力 FXFXY=AP≥F X 由《冷沖壓工藝及模具設計》圖 3-64 知，取 P=50Mpa取橡皮尺寸規(guī)格為 14×9×24；校核： 41063.254)91( ?????故：取橡皮尺寸規(guī)格為 14×9×24 符合要求。6.8 模架及其它零件的選用6.8.1模柄 模柄的作用是把上模固定在壓力機滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心，模柄的直徑與長度與壓力機滑塊一致，模柄的尺寸規(guī)格選用壓入式模柄，用兩個防轉(zhuǎn)銷固定在上模座上，規(guī)格為 B50X95 GB2862.1-81.A3。6.8.2 模座標準模座根據(jù)模架類型及凹模同界尺寸選用，上模座：125 mm ×125mm×35mm；27下模座：125 mm×125mm×45mm；模座材料采用灰口鑄鐵，它具有較好的吸震性，采用牌號為 HT200。模架選用后側(cè)導柱標準模架：上模座：L×B×H =125 mm×125mm×35mm;下模座：L×B×H=125 mm×125mm×45mm;導柱：D×L=￠22 mm×150mm;導套：d×L×D=Φ22 mm×80mm×Φ28 mm;模架的閉合高度：160～190 mm;墊板厚度：10 mm;凸模固定板厚度：15 mm;上模底板厚：35 mm;凹模厚度：18 mm;橡皮厚：24 mm; 卸料板厚度 10 mm;凸凹模固定板厚度：20 mm;下模底板厚：45 mm;空心墊板厚: 14 mm;模具閉合高度:=269mm模H6.9 沖壓設備的選擇 選用開式雙柱可傾壓力機 J23-16。公稱壓力為 160t;滑塊行程為 65mm;最大閉合高度 280mm;滑塊中心線至床身距離 175 mm;工作臺尺寸：295 mm×400 mm;墊板厚度：45 mm;模柄孔尺寸：Φ40 mm×60 mm.286.10 緊固件的選用上模螺釘：螺釘起聯(lián)接緊固作用，上模上 6 個，45 鋼，尺寸為 GB70-85M10X70下模螺釘：4 個，45 鋼，尺寸為 GB70-85M6X50.選用四個圓柱銷和兩個防轉(zhuǎn)銷。定位銷是用單個毛坯的定位裝置，以保證前后工序相對位置精度或?qū)ぜ?nèi)孔與外緣的位置精度的要求，規(guī)格分別為兩個圓柱銷 GB119-86 B10X85，兩個防轉(zhuǎn)銷 4X15 GB119-76，兩個圓柱銷 10X50 GB119-76，材料 35 鋼，硬度為 28～38HRC。7 壓力機的校核7.1 公稱壓力 根據(jù)公稱壓力的選取壓力機型號為 J23-16,它的壓力為 160KN141.3 KN,所以壓力得以校核;7.2 滑塊行程 滑塊行程應保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度 t=0.8mm,卸料板的厚度 H=10mm,及凸模沖入凹模的最大深度2mm,即 S1=2+10+2=14mmS=65mm,所以得以校核.7.3 行程次數(shù) 行程次數(shù)為 50 次/min.因為生產(chǎn)批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.297.4 工作臺面的尺寸 根據(jù)下模座 L×B=125mm×125mm,且每邊留出 60~100mm,即L1×B1=185mm×185mm,而壓力機的工作臺面 L2×B2=295mm×400mm,故符合要求,得以校核.7.5 滑塊模柄孔尺寸 滑塊上模柄孔的直徑為 40mm,模柄孔深度為 60mm,而所選的模柄夾持部分直徑為 40mm,長度為 60mm,故符合要求,得以校核;7.6 閉合高度 由壓力機型號知,再加 50mm 墊板得：Hmax=280 mm,M=65mm, H1=80+50=130mm。Hmin=Hmax–M= 280-65=215mm(M 為閉合高度調(diào)節(jié)量/mm,H1 為墊板厚度/mm)由公式得:( Hmax–H1)-5≥H≥( Hmin–H1)+10,得215≥269≥280；所以所選壓力機合適,即壓力機得以校核。308 模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制8.1 沖壓模具制造技術要求模具精度是影響沖壓件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，制造時應達到以下技術要求：a、組成沖壓模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應符合相應圖樣的要求。b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必須達到設計要求.d、為了鑒別沖壓件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的沖壓件為止。8.2 總裝工藝總裝圖如圖九所示：