支板零件的沖壓模具設計與工藝-級進模含8張CAD圖

支板零件的沖壓模具設計與工藝-級進模含8張CAD圖,零件,沖壓,模具設計,工藝,級進模含,cad 支板沖孔切斷級進模設計 摘要：本次設計了一套沖孔﹑切斷的模具。經過查閱資料，首先要對零件進行工藝分析，經過工藝分析和對比，采用沖孔切斷工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定模具的類型。得出將設計的模具類型后將模具的各工作零部件設計過程表達出來。 在論文中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展狀況，說明了沖壓模具的重要性，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設計，完成了材料利用率的計算。再進行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設計計算，對選擇沖壓設備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設計和標準件的選擇，為本次設計模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)。通過前面的設計方案畫出模具各零件圖和裝配圖。 本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，能夠適應大批量生產要求，提高了產品質量和生產效率，降低勞動強度和生產成本。 關鍵詞： 沖壓；級進模；模具結構 Support plate punching cutting design of progressive die Abstract: A molding tool for designing a set only hurtling bore falling anticipating. After a lot of access to information, Punching and blanking procedure were adopted through process analysis, Punching through,the top pieces,such as the discharge of calculation to determine the type mold. Get a molding tool for will designing type empress expresses out each work zero parts design process of the molding tool. In the first part, mainly described the development status of progressive metal stamping tools,illustrates the importance of stamping mould,then there is the process analysis of stamping process scheme, completed the sure. Further blanking force calculation and Die Design and calculation of working part, provide the basis for the selection of stamping equipment. Finally on the main parts design and standard for the selection of design, mould of plotting and die forming provides the basis.The design project passing before draws an each spare parts of molding tool diagram with assemble the diagram. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production. Keyword: pressing；progressive die；die structure； 目 錄 一、緒論 1 （一）模具工業(yè)在國內的發(fā)展狀況及趨勢 1 （二）國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 6 （三）課題研究的內容 7 二、工藝分析 8 （一）工件的材料 8 （二）工件的結構和尺寸精度分析 8 三、制定工藝方案 10 （一）工藝方案的分析 10 （二）工藝方案的確定 10 四、工藝計算 11 （一）排樣圖設計 11 （二）沖裁力、卸料力、推件力的計算 11 （三）沖壓設備的選擇 13 （四）模具刃口的尺寸和公差的確定 14 1 沖裁間隙的確定 14 2 凸、凹模刃口尺寸計算 15 （五）工作零件的設計 16 1 凸模的設計 16 2 凸模強度的校核 16 3 凹模的設計 17 4 工作零件的結構設計 17 五、模具主要零件的設計 19 （一）模架的選擇 19 （二）校核壓力機安裝尺寸 19 六、模具材料的選用要求和選擇原則 21 （一）冷沖模材料的選用要求 21 （二）材料的選擇原則 22 七、繪制模具總裝圖及零件圖 23 （一）裝配圖繪制 23 （二）模具零件圖的繪制 24 結 論 25 致 謝 26 參考文獻 27 一、緒論 （一）模具工業(yè)在國內的發(fā)展狀況及趨勢 當前，整個工業(yè)生產的發(fā)展特點是產品品種多、更新快、市場競爭激烈。為了適應用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切需求，模具將有如下發(fā)展趨勢： 　?。?）模具日趨大型化。這一方面是由于用模具制造的零件日漸大型化，另一方面也是由于高生產率要求而發(fā)展的一模多腔（現(xiàn)在有的已達到一個模幾百腔）所致。?? 　　（2）模具的精度將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5UM，現(xiàn)在已達2UM－3UM，不久1UM精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1UM以內，這就要求發(fā)展超精加工工藝。?? 　?。?）多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具是在多工位級進模基礎上開發(fā)出來的，一副多功能模具除了沖壓成形零件外，還擔負著疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，這種多功能模具生產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、各種微小機、電器及儀表的鐵芯組件等。?? 　　（4）隨著熱流道技術的日漸推廣應用，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件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術的應用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。許多塑料模具廠所生產的塑料模具已有一半以上采用了熱流道技術，有的廠使用率甚至已達80%以上，效果十分明顯。?? 　?。?）隨著塑料成形工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。塑料件的精度分為尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度（即光譯、色調等）。為了確保精度要求，模具生產企業(yè)將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝，以及注射壓縮成型工藝。在注射成型中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。氣體輔助注射成型技術已比較成熟，它能改善塑件的內在和外觀質量，具有注射壓力低、制品變形小、易于成型壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，而且可以節(jié)約原料及提高制件生產率，從而大幅度降低成本。?? 　?。?）模具標準件的應用將日漸廣泛。模具標準化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期。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。?? 　?。?）快速經濟模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量生產的時代，21世紀，這種生產方式占工業(yè)生產的比例將達75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產周期愈短愈好，開發(fā)快速經濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具，用環(huán)氧（E）、聚酯（P）或其中填充金屬（M）、玻璃（G）等增強制制作簡易模具，這些模具的主要特點是制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。?? 　　（8）隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。?? 　?。?）隨著以塑代鋼、以塑代木的進一步發(fā)展，塑料模的比例不斷提高，同時，由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模的要求也將越來越高。?? 　?。?0）模具技術含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所帶來的市場走勢。 在經歷了“十五”期間和“十一五”頭兩年高速發(fā)展(這七年間年均增長速度達18％)之后，由于受到國際金融危機影響，2008年下半年開始，中國模具工業(yè)發(fā)展速度己明顯放緩，致使2008年全年模具總銷售額與上年同比增長率跌進了個位數(shù)，只達到9．2％左右，總量約為950億元左右。2009年，發(fā)展進一步受阻，預計全年的模具總銷售額只能接近1000億元，而很難突破，基本與去年持平或略有增長。 國家gdp增長是保八爭九，看來保八是有把握的，那么模具為什么達不到這個水平？這主要是國內外模具市場總體不夠景氣所致。 國家4萬億元投資主要投向于基礎設施建設和民生工程及改善民生等方面，gdp增加了，模具需求卻基本沒有增加或增加效應滯后，汽車、家電、農機等工業(yè)品下鄉(xiāng)以及以舊換新等政策措施的出臺，使gdp也增加了，模具需求雖也有增加，但增幅有限。 例如汽車，年初預測今年將突破1000萬輛，現(xiàn)在預測是突破1200萬輛，比去年增長20％以上汽車模具卻沒有增加那么多，這是因為與模具需求最關聯(lián)的新車型投放與汽車銷售量之間并不成正比關系所致。但不管怎么說，在經歷了一年多的金融危機之后，我們的模具工業(yè)經受住了嚴峻考驗，2009年全年不出現(xiàn)負增長的預計將可實現(xiàn)，而且我們還在結構調整等方面取得了不少成績，全行業(yè)積聚了力量，為今后發(fā)展打下了良好的基礎。 那么在世界金融危機一年多的時間里，或者從更長一段時間來說，除了模具銷售額等數(shù)量方面以外，我們行業(yè)還有些什么發(fā)展特點和進步呢?我認為主要有以下幾點： 一、結構調整取得一定成效。這主要有三方面表現(xiàn)：一是體制改革與機制轉換的成效，目前國有企業(yè)少，無論從數(shù)量還是產銷來說，都只占全行業(yè)的不足3％，股份制、私營和三資企業(yè)已占絕對優(yōu)勢，整個行業(yè)的活力進一步增強；二是以大型、精密、復雜、長壽命模具為主要代表的高技術含量的中高檔模具比例一直在穩(wěn)步提高；三是市場結構不斷改善，新興行業(yè)受到普遍重視，例如新能源領域、醫(yī)療設備(器具、器械)領域、自動化領域、航空航天領域及快速經濟模具領域等。國際市場也史為廣闊，除了歐美和東南亞傳統(tǒng)市場之外，印度、俄羅斯、巴西、澳大利亞、中東和南非等新興市場都己開始拓展。 二、海外模具向我國內地轉移的趨向不斷發(fā)展，帶動了行業(yè)水平的不斷提高及出口的快速增長。由于我國模具生產的成本優(yōu)勢繼續(xù)存在，因此一方面是外資，同時還有模具采購，國際模具都在進一步向我國內地轉移發(fā)展。由于要與國際接軌，這就加速了我們的進步。 三、集群式生產方式得到進一步發(fā)展。據(jù)模具網ceo羅百輝調查，目前全國已有不同種類和各種不同形式的模具城(園、區(qū)、集聚生產基地)近50多個，其中半數(shù)以上己形成一定規(guī)模，2008年模具城的產出己達270億元左右，其中模具約為170億元左右，規(guī)模效應己得到體現(xiàn)。而且，集群式生產方式的發(fā)展，為發(fā)展我國模具行業(yè)中的現(xiàn)代制造服務業(yè)和以模具為核心的產業(yè)鏈的發(fā)展作出了重大貢獻，其意義是很大的。目前集群式生產方式仍在不斷發(fā)展之中，總體態(tài)勢良好。 四、模具生產周期進一步縮短，模具價格繼續(xù)下降。這對模具生產企業(yè)來說，確實是造成了很人壓力，但對模具用戶來說，這就是成績。同時，這也是模具行業(yè)技術進步的表現(xiàn)。但是這里也有一個市場不規(guī)范，過度的價格競爭和中低檔產品產能過剩的問題，應該引起我們的足夠重視。 關于我國模具行業(yè)的水平，我國“十一五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提出的目標是至2010年進入亞洲先進水平的行列。我認為這個目標是可以達到的。從數(shù)量上來說，我們目前已經是世界模具生產大國。從產品水平上來說，為b級及以下檔次轎車及其他乘用車和商用車等配套的全套汽車模具，為電子行業(yè)配套的精度達2um，壽命達2億次以上的精密高速多工位級進模，單套模具重量超過100噸的巨型模具，長達6米的大型多工位級進模具，導光板模具、光盤模具、生物芯片模具等許多高水平模具己都能生產。然而中國地域廣闊，各地眾多模具企業(yè)水平不齊，相互之間差距很大，從綜合水平來說，與國際先進水平相比，還確實存在不少差距j差距促使我們進一步努力，差距促使我們奮進!向世界模具強國不斷邁進，將仍舊是我們在較長時間內的奮斗目標。 關于模具發(fā)展趨勢，我認為這主要取決于兩個方面，即一方面是模具為之服務的各行各業(yè)的發(fā)展趨勢，另一方面是整個社會和世界科學技術的發(fā)展趨勢，這實際上就是需要和可能。 模具是為制件，也就是成形產品服務的，因此模具必然要以制件(成形產品)的發(fā)展趨勢為自己的發(fā)展趨勢，模具必須滿足他們的要求。 制件發(fā)展趨勢主要是輕巧、精美、快速高效生產、低成本與高質量，每一項都預示了模具發(fā)展趨勢?，F(xiàn)簡要分析如下： 要輕巧就會增加使用塑料及開發(fā)新材料，包括各種新型塑料、改性塑料、金屬塑料、鎂合金、復合材料等等，這就要求有新的成形工藝，從而也就要求有與之相適應的新型模具。例如，汽車上越來越多地采用高強度板也是為了減輕重量，對一些超高強度板進行熱成形及與之相適應的熱成形模具也就自然而然成為發(fā)展趨勢等等。 要精美，就要求外形美觀大方，內部無缺陷，這就要求有精細、精密和高質量模具與之相適應。目前我們在精細化方面差距很大，精細化往往被忽視，功虧一簣。 快速高效生產，這一方面是要求模具企業(yè)要盡量縮短模具生產周期，盡快向模具用戶交付模具，另一方面更重要的是要使用戶能用你提供的模具來快速高效地生產制品。例如一模多腔多件生產、疊層模具、利用好熱流道技術來縮短成形時間以及使用多層復合技術、模內裝飾技術、高光無痕注塑技術、在線檢測技術、多工序復合技術、多排多工位技術等等。同時制件成形過程智能化還要求有智能化的模具來適應。 低成本，這既要通過模具生產的設計、加工、裝配來實現(xiàn)模具的低成本制造和低成本供應，更重要的是要使模具用戶能使用模具來實現(xiàn)低成本生產。這就對模具提出了更高的要求。模具生產企業(yè)必須做到先使模具用戶賺錢，然后才能使自己賺錢。在要求低成本的過程中，無論是模具生產企業(yè)還是使用模具的企業(yè)，不斷改善管理，逐步實現(xiàn)信息化管理都是企業(yè)的共同要求及進步和發(fā)展的方向。 高質量，要做到制品的高質量，首先必須是模具的高質量，模具的穩(wěn)定性一定要好，保證制品的一致性也要好，而且還要保證壽命。高質量模具與技術休戚相關。 除上述各點外，許多新領域、新興產業(yè)、新制件和個性化要求也都會對模具不斷提出新要求。所以發(fā)展趨勢的本身也是在不斷發(fā)展的。 從科技發(fā)展趨勢來看模具發(fā)展趨勢可以先從下列最基本的六個方面進行分析： 新材料→模具新材料及為成形產品新材料成形的新型模具 新工藝→新的成形工藝及模具加工的新工藝 新技術→技術進步帶動模具生產逐步向超高速、超精和高度自動化方向發(fā)展 信息化→數(shù)字化生產、信息化管理、充分利用it技術 網絡化→溶入和利用好世界全球化網絡 循環(huán)經濟與綠色制造一用盡量少的資源來創(chuàng)造盡量多的價值，包括回收再利用與環(huán)保等，不但模具要能這樣，而且更要使模具用戶也能這樣。 除上述所說的發(fā)展趨勢之我見以外，同時我還認為，從與模具用戶的關系來說，模具和模具生產企業(yè)向來是比較依賴和比較被動的，發(fā)言權很少。我認為，這一現(xiàn)象應逐漸適當改變。這就要求我們模具行業(yè)要自強，要通過充分展示自己的實力和能力，以及創(chuàng)新發(fā)展來逐步變被動為主動。國慶前，我在海爾模具公司參觀，感觸很深。海爾模具公司的口號是“你給我一個概念，我給你一個產品”和“決不對市場說不”。他們在市場方面“無內不穩(wěn)，無外不強”，在觀念方面“把模具當藝術品來做”(模具是依靠技藝制造出來的藝術品的概念己被模具是依靠技術生產出來的高新技術產品所替代，但把模具當藝術品來做的觀念并不過時，而且卻是認真和敬業(yè)的表現(xiàn)，應該提倡。)，提出的目標是要成為“全球最先進的模具試制中心”，這些都可供我們借鑒。海爾模具公司也做到了模具設計的模塊化、參數(shù)化、標準化，以及生產方面的專業(yè)化和標準化。在轉型方面他們提出要從企業(yè)信息化向信息化企業(yè)轉型，要從生產型制造業(yè)向服務型(為用戶提供全套解決方案)制造業(yè)轉變。我認為這些思想也已經在一定程度上反映了模具企業(yè)的發(fā)展趨勢。 上面所述的發(fā)展趨勢還只是一個概念性和東西，我們可以不斷的具體化和不斷的深化，例如cad／cae／cam一體化，軟件的集成化、智能化、網絡化，計算機模擬仿真技術的進一步發(fā)展和三維設計的全面推廣應用，高速與超高速加工、精密與超精細微加工和復合加工及五軸加工等等，不再一一列舉。總之，模具技術的發(fā)展趨勢是動態(tài)的，它必須不斷地來滿足模具用戶不斷發(fā)展的新趨勢，同時，它也與世界科技發(fā)展密切關聯(lián)。它們相互之間可以互相促進和相得益彰。當然，對于整個模具來說模具技術發(fā)展趨勢只是其中的一個部分，諸如生產組織形式、市場經營模式以及管理等等，都有其一定的發(fā)展趨勢，也是很值得研討的 （二）國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，生產效率極高。 國外模具企業(yè)一般不超過100人，多數(shù)在50人以下。在人員結構上，設計、質量控制、營銷人員超過30%，管理人員在5%以下。我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％。國內模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結構和國外差不多。 國外模具企業(yè)對人員素質要求較高，技術人員一專多能，一般能獨立完成從工藝到工裝的設計；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內模具企業(yè)分工較細，缺乏綜合素質較高的人員。 國外模具企業(yè)CAD/CAE/CAM的技術的應用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具的使用也比較多。國內模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經不大，有些已經達到國外水平。但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大的。不過在模具材料方面，隨著國外技術的引進和中國研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。在模具的價格和制造周期上，國外模具價格一般是國內模具的5-10倍，制造周期是2-3倍。在這兩方面應該說國內模具企業(yè)還是具有一定競爭優(yōu)勢的。 （三）課題研究的內容 1.從老師指定的零件圖入手，收集資料撰寫開題報告。繪制零件沖件圖。根據(jù)零件的材料與厚度，進行工藝分析與計算，初步確定零件的加工制造工藝。 2.要進行模具的結構設計。本次設計還需要選擇模架，初步擬定選擇后側導柱模架，尺寸規(guī)格的選擇還需要進一步的計算。本次設計先設計出排樣圖，計算出搭邊值，這要考慮到提高原材料的利用率。確定模具的壓力中心后計算沖裁力，頂件力，彎曲力等，算出總力后即可根據(jù)模具設計大典選擇壓力機的種類及型號。之后計算模具的刃口尺寸。再確定模具的主要結構要素，如確定送料方式，確定卸料方式。選擇各模具零件的標準外形尺寸，有上模板、固定板、凹模、卸料板、固定板、下墊板的尺寸。再確定一下螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量與尺寸。 3. 進行模具的裝配圖與零件圖的設計。查找零件與裝配的技術要求，以及各零件的材料、硬度和規(guī)格，最后用計算機繪制正式的裝配圖，再由指導教師指定零件圖，用計算機繪出圖紙，標明尺寸，技術要求以及形位公差、粗糙度等， 二、工藝分析 （一）工件的材料 工件圖如圖2-1所示：材料為Q235鋼，厚度為4mm。 圖2-1 工件圖 （二）工件的結構和尺寸精度分析 對課題應解決的主要問題，該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧組成的。由表查出．沖裁件內外形所能達到的經濟精度為IT12-IT13。將以上精度與零件簡圖中所標注的尺寸公差相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標注、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料級進模進行加工。選擇級進模的原因：從總體來看，由于大批量生產，零件的要求比較高，沖壓工件尺寸精度較高，工件平整，對稱度及位置度誤差小，在一次行程內可完成兩個以上工序，大大提高了生產率，但對模具制造精度要求較高，由于級進模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，結構一般要比單工序模復雜，同時模具的強度、剛度、可靠性也將隨之下降。外形有直線和圓弧組成,用沖裁方法速度快,質量好,比其它加工方法(如銑削,切削)成本要低,效率要高,排樣也較為方便。由于大批量生產,在保證質量的情況下,可以采用沖裁,對沖裁的凸,凹模要求就要提高,特別是凸模,要進行熱處理,滲碳,淬火加回火等來提高強度和耐磨性,當凸模磨損產生誤差時，要及時更換，來保證工件精度要求.對于沖壓過程中產品的開裂、起皺等問題，利用理論知識計算分析。模具材料在保證質量的情況下，采用性能低的材料來節(jié)約成本。模具自動化程度高，操作方便，勞動強度低。對凸模的安裝和拆卸要方便，直接關系到凸模的更換。模具結構要設計合理，防止沖壓時孔的開裂。 三、制定工藝方案 （一）工藝方案的分析 通過對該工件的沖壓工藝性進行分析，考慮到制件生產批量和產品的質量、生產效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素，由沖壓制件外觀形狀分析，該制件有落料、沖孔兩道工序，所以確定此連接板的生產中可以采用下面的幾套方案： 方案一：先落料模 后沖孔模 方案二：先沖孔模 后落料模 曲 方案三：采用沖孔切斷級進模 分析： 方案一，定位不方便，操作起來非常的麻煩，此方案不可?。? 方案二，同上。 方案三，沖裁時防止將凹槽分開加工，提高了凹模的強度，工件較平整，模具制造復雜，可適用大批量生產，從以上比較多來看，在保證沖裁件質量的情況下，應盡可能降低成本，提高經濟效益，工人操作方便、安全的情況下考慮，選擇級進模比較合適。 （二）工藝方案的確定 經過全面分析、綜合考慮，以零件質量、生產效益及經濟性幾個方面衡量，認為三種方案中方案三為最佳的方案，即采用沖孔切斷級進模完成此制件的成品 四、工藝計算 （一）排樣圖設計 由于產量大，材料利用率是一項很重要的經濟指標，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動強度，排樣應保證沖裁件的質量，無論是采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。 搭邊起補償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補償于條料與導料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復雜，則搭邊值也應愈大。在本次設計中，由于對工件的外形要求不是很高，所以采用無廢料排樣，排樣圖如圖所示。 圖4-1排樣圖 （二）沖裁力、卸料力、推件力的計算 計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機，設計模具以及檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需求。一般可按下公式計算： 式中 FP-------沖裁力（N）； L--------沖裁周邊長度（mm）； t--------沖裁料厚(mm)； τb--------------- 抗剪強度（MPa）； （1）切斷力計算 按上式： 式中： F切――切斷力（N）； L――工件外輪廓周長（mm）； T――材料厚度（mm），t=4mm； τ――材料抗剪強度（MPa）。由查表，。 根據(jù)零件圖可算輪廓長度: 切斷長度40mm 則 （2）沖孔力計算 按上式： 式中： F沖――沖孔力（N）； L――工件外輪廓周長（mm）； T――材料厚度（mm），t=4mm； τ――材料抗剪強度（MPa）。由查表，。 根據(jù)零件圖可算輪廓長度: 沖孔長度423mm。 則 （3）沖孔卸料力的計算 =KX 式中 -----------卸料力（N）； -----------落料力（N） KX ------卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設計手冊》表3-11，P57其值為0.03～0.04（薄料取大值，厚料取小值），取K=0.03。 則 =KX =0.03×592200≈17766（N） （4）沖孔推件力的計算 =nkT 式中 -------------推料力（N）； K1------推料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設計手冊》表3-11，其值為0.05； n------ 梗塞在凹模內的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），其中，h=12mm，t=4mm，取n=3， 則 =nkT=3×0.05×17766≈2665(KN) 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 = +++ 式中：沖裁力 =56000N，=592200N，卸料力=17766N，推件力=2665N，則: = ++++=668631N （三）沖壓設備的選擇 為防止設備超載，可按公稱壓力選擇壓力機。參照設計手冊選取公稱壓力為的壓力機，壓力機型號為J23-100。 表4-1為壓力機J23-100技術參數(shù)：（《沖壓模具簡明設計手冊》表13.10，P389） 表4-1 壓力機J23-100技術參數(shù) 型號 J23-100 公稱壓力/KN 1000 滑塊行程/mm 130 最大閉合高度/mm 400 閉合高度調節(jié)/mm 80 滑塊中心線至床身 距離/mm 260 底面尺寸/mm 前后 710 左右 1080 工作臺板厚度/mm 80 模柄孔/mm 直徑 60 深度 80 （四）模具刃口的尺寸和公差的確定 1 沖裁間隙的確定 間隙在沖裁模中指凸、凹模刃口間縫隙的距離，通常稱為單邊間隙?？紤]使用習慣，仍采用雙邊間隙作為間隙的定義。 對普通沖裁，間隙對沖裁力和卸料力有明顯影響。特別對卸料力影響顯著。與此同時，間隙還影響沖裁件的尺寸和模具壽命。試驗表明，當間隙過小時，落料件尺寸大于凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸；間隙過大時，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件大于凸模尺寸。在正常使用情況下，間隙增大，模具壽命會明顯提高。 選用沖裁間隙的主要依據(jù)是在保證沖件斷面質量的前提下使模具壽命提高。在通常情況下，可根據(jù)沖件剪切表面質量及尺寸精度、模具壽命等因素，將沖裁間隙分為兩大類。其中小間隙主要適用于電子、電工、儀表等行業(yè)，沖裁厚度較薄(t≤0.5㎜)；大間隙適用于沖裁厚件(t＞0.5)的沖模以及一般技術要求的模具。 2 凸、凹模刃口尺寸計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設計中的一項重要工作。 凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計算，有兩種計算方法，第一種計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算；第二種計算方法是凸模與凹模配作法。 該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計算，計算繁瑣，且計算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。 （1）凸模或凹模磨損后會增大的尺寸---第一類尺寸A Aj=(Amax-x△) （2） 凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸---第一類尺寸B Bj=(Bmin+x△) （3）凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸---第一類尺寸C Cj=(Cmin+) 其中，x為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度IT10級以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按IT14級精度，x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于B類尺寸的有：、、 注：①凸模或凹模磨損后將會增大的尺寸——第一類尺寸A。 ②凸?；虬寄Ｄp后將會減小的尺寸——第二類尺寸B。 ③凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸——第三類尺寸C。 其中，x為磨損系數(shù)。 具體計算如表4.2。 表 4-2 工作零件刃口尺寸計算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計算后尺寸 備注 沖孔 （五）工作零件的設計 1 凸模的設計 根據(jù)凸模工作斷面選擇矩形臺階式凸模。凸模的長度尺寸應根據(jù)模具的具體結構確定，同時要考慮凸模的修磨量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。 通過分析，凸模的的長度設計為102mm。 2 凸模強度的校核 壓應力校核 式中 —— 凸模最小直徑(㎜)； —— 材料厚度(㎜)； —— 材料的抗剪強度(MPa)；Q235鋼為310～380MPa，取330MPa； ——凸模材料許用壓力(MPa)；本設計凸模材料選用CR12，取1600MPa。 則 ㎜，矩形的最小尺寸遠遠小于20mm，故滿足使用要求。 3 凹模的設計 凹模的刃口形式，考慮到本例生產批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，選擇直刃口形式。凹模的外形尺寸。高度取40m；壁厚。 4 工作零件的結構設計 凸模、凹模的結構如下圖所示： 圖4-1 沖孔凸模 圖4-2 切斷凸模 圖4-3 凹模 五、模具主要零件的設計 （一）模架的選擇 模架是由上、下模座、模柄及導向裝置（最常用的是導柱、導套）組成，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面。上、下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。通過分析選擇后側導柱窄形模架。 上模座：L/mm=80020060 下模座：L/mm＝80020070 導柱：d/mmL/mm=55240 導套：d/mmL/mmD/mm=5516570 墊板的厚度定為：15mm 凸模固定板厚度：30mm 凹模厚度：40mm 卸料板厚度取：20mm 模具的閉合高度： H＝295mm （二）校核壓力機安裝尺寸 校核壓力機安裝尺寸要對沖?？傮w高度，模座閉合高度等有所查找。 沖?？傮w結構尺寸必須與選用的壓力機想適應即模具的總體平面尺寸應該與壓力機工作臺或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸想適應；模具的封閉高度應與壓力機的裝模高度或封閉高度相適應。 沖模的封閉高度是指模具工作行程終了時上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離。 壓力機的封閉高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊的下平面至工作臺上平面之間的距離。而壓力機裝模高度是指壓力機滑塊在下止點時，滑塊下平面至墊板上平面之間的距離，封閉高度和裝模高度相差一個墊板厚度。 模座外形尺寸為910mmx355mm，閉合高度為295mm。由于J23-100型壓力機工作臺尺寸為1080mmx710mm，最大閉合高度為400mm，墊板厚度為80mm。連桿調節(jié)長度為80mm，可以滿足要求。 六、模具材料的選用要求和選擇原則 利用模具生產制品零件，其模具質量的好壞，壽命的長短，直接關系到產品制造精度、性能和成本。是提高勞動生產率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產品占領市場的重要性條件。而模具的質量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設計時對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精度及公差等級的選擇和表面質量要求。 （一）冷沖模材料的選用要求 冷沖模材料應具有的性能： 冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應具有的性能。 1. 應具有較高的變形抗力：主要抗力指標包括淬火、回火抗壓強度、彎強度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作零件熱處理后的硬度在60HRC強度和抗彎強度才能保證模具具有較高的變形能力。 2. 應具有較高的斷裂抗主要抗力指標有材料的抗沖擊性能抗壓強度、抗彎強度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產生一個特性，也是作為防止斷裂的一個重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應依據(jù)載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細長凸?；蛴袘械哪＞撸夹枰休^高的韌性。 3. 應具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細小硬的碳化物 相同硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應力條件下產生的疲勞破壞，如模具長期使用有刮痕凹槽等。 4. 應具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后變形等。 （二）材料的選擇原則 1.要選擇滿足模具零件工作要求的最佳綜合性能的材料：要選擇滿足模具零件工作要求的最佳綜合性能的材料； 2.要針對模具的失效形式選用鋼材，鋼材的失效是影響模具壽命的主要因素包括： ⑴為防模具開裂，要選用韌性好的材料； ⑵為防磨損，應選用合金元素高的材料； ⑶對于大型沖模應選用淬透性好的材料； ⑷為保持鋼材硬度能力，要選用耐回火性高的含鉻、鉬合金鋼； ⑸為防熱處理變形，對于形雜的零件應選用含碳量高、淬透性好的高合金材料。 3.要根據(jù)制品批量大小，以最低的成本的選材原則選用； 對于需沖壓數(shù)量較多模具，一般采用優(yōu)質合金鋼，而數(shù)量少的則采用碳素鋼，以降低成本。 4．要根據(jù)沖模零件的作用選擇； 凸模凹模鋼材選用，對于數(shù)量不多或厚度不大的可采用有色金屬或黑色金屬，而對于支撐板、卸料零件、導向件應選用一般鋼材。 5．要根據(jù)沖模精密程度選用。 在制造小型精密模具而又復雜時可選用優(yōu)質合金鋼制作，而對于比較簡單，形狀、精度有要求不高的模具應選用比較便宜的碳鋼或低合金鋼。 七、繪制模具總裝圖及零件圖 運用Auto CAD軟件，按照上述幾章設計的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖。總裝配圖按照0#圖紙繪制，零件圖則按照其它型號的圖紙繪制。圖樣幅面應符合國家(GB4457.1-84)。 先繪制裝配草圖，經指導老師認可，才進行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴格按照國標制圖標準繪制。 （一）裝配圖繪制 裝配圖應用足夠說明模具構造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖應對應繪制。還要注明必要尺寸，如模具高度、輪廓尺寸以及裝配保證的有關尺寸和精度。畫出排樣圖，填寫詳細的零件明細表和技術要求。裝配結構圖如圖7-1： 圖7-1 模具總裝圖 （二）模具零件圖的繪制 見附圖 結 論 畢業(yè)設計是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整、全面的給模具進行設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決機械問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設備的選用標準，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。和老師的溝通交流更使我對設計有了新的認識也對自己提出了新的要求， 順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，我都采用了一些新的技術和設備他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這新不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。比如我的設計在節(jié)約材料上就有很大的不足，在這個能源緊缺節(jié)能被高度重視的社會中，這無疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們去更好的研究更好的創(chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關注新技術新設備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國的四化服務。 致 謝 經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個應屆的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師。導師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是導師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩導師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝我的同學對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因為如此我才能順利的完成設計，我要感謝我的母校. 畢業(yè)論文的設計雖然已經結束，但回顧這幾個月，它對我的幫助的確非常大，總結有這么幾點：第一，設計一套簡單的模具對我是一次很好鍛煉，更加加深了我對課本知識的理解，而且也是一次理論知識與實踐的結合，全面提高了我對書本的理解；第二，從整體提高了我分析問題、解決問題的能力。第三，更加明確了自己的薄弱之處。當然設計中也有許多不足之處，比如自己掌握的信息量太小，對問題掌握的不夠深不夠透徹等等，但不管怎樣我仍然非常慶幸并特別感謝學校，感謝學校能給我一次自我學習，自我考驗的機會，這不僅是對我學習的檢驗，更是一個讓我全面提高的過程，我相信這次經歷將對我今后的工作和學習起到非常大的作用。 我的同學們也給予了很大的幫助,在此表示由衷的感謝 再次感謝我在本套模具設計過程中給予我指導和幫助的老師，希望老師在我以后的模具設計與模具加工學習生涯中給予我更多的指教和寶貴意見。 我會以更加努力的工作來報答社會，做一位對社會有用的人才。 參考文獻 [1] 任海東、蘇君. 《冷沖壓工藝與模具設計》.鄭州：河南科學技術出版社2007 [2] 王麗霞、愈佳芝.《計算機繪圖》.鄭州：河南科學技術出版社2006 [3] 劉家平.《機械制圖》.鄭州：河南科學技術出版社2006 [4] 康寶來、于興芝.《機械設計基礎》.鄭州：河南科學技術出版社2006 [5] 黃云清.《公差配合與測量技術》.北京：機械工業(yè)出版社2007.1 [6] 李云程《 模具制造工藝學》.北京：機械工業(yè)出版社 2007.1 [7] 孫鳳勤.《沖壓與塑壓設備》.北京：機械工業(yè)出版社 2007.8 [8] 吳兆祥.《模具材料及表面處理》.北京：機械工業(yè)出版社 2008.2 [9] 許發(fā)越.《模具標準應用手冊》.北京：機械工業(yè)出版社 1994 [108] 王芳.冷沖壓模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社 1998.10 [11] 李奇.江瑩．模具構造與制造.北京：青華大學出版社.2004.8 [12] 王秀鳳.冷沖壓模具設計與制造.北京：航空航天大學出版社 2005.4 [13] 成虹.沖壓工藝與模具設計.北京：高等教育出版社 2006.7 [14] 楊玉英，崔令江.實用沖壓工藝及模具設計手冊.機械工業(yè)出版社2005.1 [15] 彭建生.模具設計與加工速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社2005.7 [16] 徐政坤.沖壓模具及設備. 北京：機械工業(yè)出版社2005.1 [17] Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. Pap.IPCR.Vol42,No. 1514,1959,142~159 [18] Keeler S.P. Determination of Forming Limit in Automotive Stamping. Sheet Metal Industries,1965 Vol. 42.