芯軸托架沖壓模具設(shè)計（4套）【全套含CAD圖紙】

芯軸托架沖壓模具設(shè)計（4套）【全套含CAD圖紙】,全套含CAD圖紙,托架,沖壓,模具設(shè)計,全套,CAD,圖紙 計算機集成制造（CIM） 在沖壓與注塑模具中的應(yīng)用 IOAN BONDREA, CARMEN SIMION 羅馬尼亞錫比烏大學赫爾曼奧博特工程學院制造工程系，錫比烏第四郵政大街，550025。 ioan.bondrea@ulbsibiu.ro ，carmen.simion@ulbsibiu.ro HARALD HERRMANN 布蘭德機械，德國Pfeffenhausen，Rottenburger大街73號，84076。 herald.herrmann@brandl-hb.com 摘要：在自動化工業(yè)中，生產(chǎn)率的提高首先意味著盡可能多地減少生產(chǎn)準備時間。因此，沖壓與注塑模具的設(shè)計和制造必須在高效高質(zhì)量的條件下進行，并且被分配給這些任務(wù)的時間應(yīng)該盡可能的短。而減少設(shè)計—制造時間的方法之一就是在計算機的幫助下將全部的CAD/CAE/CAM進程集成為計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）。這種集成是通過軟件和硬件將自動化工業(yè)中各個參加沖壓和注塑模具設(shè)計與制造的不同部門聯(lián)系起來而實現(xiàn)的。這種聯(lián)系考慮到了各個部門輸出數(shù)據(jù)文件的處理；這些文件包括圖形數(shù)據(jù)（裝配和執(zhí)行設(shè)計），也有編碼數(shù)據(jù)（程序中的技術(shù)數(shù)據(jù)）。本文從增加自動化工業(yè)中沖壓模具的設(shè)計與制造的柔性和生產(chǎn)率的觀點出發(fā)，介紹了CAD/CAE/CAM之間的聯(lián)系方式。 關(guān)鍵詞：PLM、CAD、CAE、CAM、PP&C、CIM。 第 8 頁 共 8 頁 1.一般問題 計算機集成制造，即CIM，是用來描述一個完全自動化的工廠的，這個工廠的所有程序及數(shù)據(jù)信息都在計算機的控制下運行。 計算機集成制造的核心是CAD/CAM。計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）系統(tǒng)是生產(chǎn)中減少循環(huán)時間所必須的。CAD/CAM是設(shè)計和制造中的高科技集成工具。CAD技術(shù)用于成組技術(shù)以創(chuàng)造可快速檢索的類似的幾何形狀。電子文件取代了繪圖室。CAD/CAM集成系統(tǒng)提供了設(shè)計/繪圖，工序安排和制造的功能。CAD提供了電子版的圖紙，CAM提供了刀具加工工件的路徑。 能提供高質(zhì)量、低價格、多品種產(chǎn)品的制造策略已經(jīng)成為關(guān)鍵的競爭因素。消費者希望有最短的運輸時間和最先進的產(chǎn)品；企業(yè)也必須不斷創(chuàng)新，縮短市場響應(yīng)時間。所有的這些都要求企業(yè)有快速適應(yīng)市場條件變化的能力。許多企業(yè)已經(jīng)對這些挑戰(zhàn)作出回應(yīng)并通過實施基于計算機的精密系統(tǒng)工 具以實現(xiàn)對自己產(chǎn)品的規(guī)劃和控制。CIM的基本概念重點一方面在于技術(shù)和主導分支機構(gòu)電子數(shù)據(jù)交換的業(yè)務(wù)的整合，另一方面在于不同提高業(yè)務(wù)之間信息和物料流動的產(chǎn)品系統(tǒng)。圖1說明了計算機集成制造個組成部分的概念及相互關(guān)系。 當基于計算機輔助工具（CAD、CAP、CAM、CAQ）的工程同不同階段的生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)的管理相聯(lián)系的時候，計算機集成制造才得以實現(xiàn)，以此使得信息資源得到更加有效的利用。可靠、高質(zhì)量、快速、靈活和成本高效的生產(chǎn)工藝是理想的結(jié)果。典型的經(jīng)驗性的調(diào)查以查明是否這些高目標的真正實現(xiàn)是罕見的。該領(lǐng)域的專家表達他們對于CIM潛力的看法。案例研究描述了具體的公司在特定情況下的表現(xiàn)，很多這樣的描述是CIM設(shè)備供應(yīng)商提供的，但學術(shù)文獻對于CIM的優(yōu)點或者不足都沒有提供令人信服的有效的證據(jù)?？紤]到實施CIM的奢華、復雜而漫長的過程，這確實是其不如人意的地方。 圖1． 2.產(chǎn)品生命周期管理 所有的企業(yè)都想盡可能地使顧客滿意。工作分析是定義滿足顧客期望的產(chǎn)品的一種有效方法。所以，它需要符合“良好產(chǎn)品”的定義，也就是最終客戶所期待的，但它需要整合將影響到的中介用戶，以便從觀念開始賦予產(chǎn)品生命。組織一個工廠從本質(zhì)上來講取決于其所生產(chǎn)產(chǎn)品的種類及其重要性。人們認為工廠的資源由其功能決定的結(jié)構(gòu)來安排。工廠主要的四種要素如下（圖2）： ● 產(chǎn)品——生產(chǎn)過程的最終結(jié)，可以使有形的貨物或者是服務(wù)； ● 客戶——購買別人、別的公司或?qū)嶓w的個人、公司或者其他的實體； ● 供應(yīng)——可以購買的貨物或服務(wù)的總量； ● 資源——可以用來實現(xiàn)一個目標、 建成一套設(shè)備、吸引人才、產(chǎn)生價值的人、資產(chǎn)、原料或者資金。 分析和發(fā)展階段的必要性對于一個產(chǎn)品的生命周期非常重要，對成本、質(zhì)量和交貨條件都有影響。 從費用的角度考慮，匯報的順序方法中，同步法曲線與預期費用變得越來越接近，這使得可以追求在項目過程中的所作出的決定的實時財務(wù)結(jié)果。 使用一個平行結(jié)構(gòu)的工件并不能解決 圖2． 所有可能的問題。其中一個可能出現(xiàn)的困難就與人性問題有關(guān)。為了使這種重組更容易，在同一個空間中這一項目的參與者的物理性重組可能是一種解決方案，即使不是那么容易完成它，因為不同行業(yè)間的交流是個問題。因此，一個車翼就出現(xiàn)了： ● 設(shè)計者根據(jù)光反射的方式； ● 由機械工人從薄板成形過程中承受最大塑性變形的角度來看； ● 從形成模具的刀具軌跡的角度看，在操作者推薦公差之內(nèi)；所有這些都有相似之處，即可定義為幾何貝茲曲線方塊。找到一種允許所有人探索工程項目實施進展的通用語言是不可能的。 產(chǎn)品生命周期管理（PLM）是一種商業(yè) 圖3. 戰(zhàn)略方法，可運用慣有的商業(yè)解決方案在產(chǎn) 品整個生命周期內(nèi)管理產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)（圖3.）通過PLM，汽車制造業(yè)可以提高其產(chǎn)量， 滿足用戶，降低成本，減少故障時間，贏得競爭，增加盈利等等，并且知道什么時候以什么樣的方式來宣傳產(chǎn)品。 在我們的研究中，我們集中關(guān)注了以下的行為： 規(guī)劃——配置、調(diào)度； 設(shè)計——概念、細節(jié)、分析、成型、測試、固態(tài)成型、仿真； 制造——工藝規(guī)劃、部件生產(chǎn)、計算機數(shù)控加工、可視化數(shù)控。 2.產(chǎn)品設(shè)計 概念設(shè)計被看做是一個基于歸納、演繹、直覺、經(jīng)驗和創(chuàng)造力的活動。通過信息技術(shù)系統(tǒng)，我們可以將經(jīng)驗、演繹、歸納逐步從概念工程轉(zhuǎn)移到CAD系統(tǒng)，后者由此變成一個智能系統(tǒng)。一個CAD系統(tǒng)需要在技術(shù)數(shù)據(jù)庫和通用數(shù)據(jù)庫之間有永久對話，一方面，與算法基礎(chǔ)，另一方面通過概念監(jiān)測器。考慮到概念過程需要提供解決問題的優(yōu)化方法，但是卻沒有能夠保證全局優(yōu)化概念的一般方法論。這就是為什么CAD系統(tǒng)能使用戶的成本和時間減少同時具有高度的靈活性的原因。在CAD中，汽車公司的沖壓件及模具工具使用CATIA5。CATIA為用戶提供編輯結(jié)構(gòu)設(shè)施、檢驗、動畫模擬、數(shù)據(jù)庫、模塊和可能性定義、存儲及再利用工程的知識。CATIA使用PLM的概念為設(shè)計和生產(chǎn)準備提供一個獨特的技術(shù)環(huán)境。使用CAD模塊創(chuàng)造一個沖壓和模具工具的前提是： ——其融入集成系統(tǒng)的生產(chǎn)； ——通過信息系統(tǒng)與其他兩個模塊的聯(lián)系，實用信息的類型的定義以及他們相互之間的兼容性信息； ——由CAPP模塊（將CAD模塊的數(shù)據(jù)作為內(nèi)部數(shù)據(jù)的模塊）識別幾何數(shù)據(jù)（產(chǎn)品有關(guān)的幾何信息）的可能性。在生產(chǎn)準備階段關(guān)于形態(tài)特征的準時的嘗試已經(jīng)顯示特別的興趣。在這個階段末，預期使用一個從概念開始成形的產(chǎn)品，形式特征提取算法可以應(yīng)用到所提供的模型。在計算數(shù)據(jù)的輔助下，該模型可擴展，所以將接近一個具有高水平結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，不僅包含結(jié)構(gòu)的描述而且在局部有數(shù)據(jù)補充，對于制造業(yè)尤其有利。 形式特點的描述在于以下兩個方面： ●它的形式（幾何、類型、種類） ●對其含義或功能的補充數(shù)據(jù)，即使這并不干涉最后的算法。 對形式特點的研究使得對于自動認識塊有了更高的背景。益處很快顯現(xiàn)，因為這種理解越深刻，自動性的可能性越多，生產(chǎn)也越快，因此也更為先進。在我們特別的案例中，特別是形式特征，必須在制造階段之前被發(fā)現(xiàn)，導致： ●減少，甚至是取消人為干涉直到完全必要，以解釋那些概念模型，因此降低錯誤的風險； ●自動選擇刀具； ●計算刀具軌跡； ●基于加工工藝參數(shù)的特征； ●加工可能性分析； ●刀具分類和對象對比； 圖4. 在模具的設(shè)計階段，通過CITAI v5聯(lián)系的標準化和規(guī)范化的圖形數(shù)據(jù)庫是一種重要的設(shè)備，可以提高生產(chǎn)率并提高產(chǎn)品的設(shè)計精度。由于CITIA v5這樣的設(shè)備的存在，使得沖壓模具工具的參數(shù)化設(shè)計成為可能，這也導致了其設(shè)計生產(chǎn)率及質(zhì)量的提升。 規(guī)范化和標準化的數(shù)據(jù)庫被用于設(shè)計階段；這些都為設(shè)計中的“xls”文件和數(shù)值參數(shù)提供支持。圖4展示了一個沖壓工具的三維和二維模型。在設(shè)計階段，技術(shù)工程師團隊同時進行計算機輔助設(shè)計的技術(shù)流程，使重疊的設(shè)計階段減少了總得設(shè)計時間，因此降低了制造成本。一旦三維和二維的圖紙被繪制出來，制造工藝所需的必要的技術(shù)數(shù)據(jù)也已具備時，工件的組成元件、材料、成本就以材料清單的形式確定。 3.分析和仿真 產(chǎn)品是由描述的對象，不只是在幾何結(jié)構(gòu)上，而且取決于一定量的特征，如：功能特點、制造特點等。所以產(chǎn)品的模型包含了： ●幾何信息，可以對應(yīng)一個被操作的實體模型； ●技術(shù)數(shù)據(jù)，例如加工操作（鉆孔、制螺紋、銑削、車削），對于整個幾何特征或其某一部分更明確的數(shù)據(jù)； ●精確地數(shù)據(jù)，以表明與理想特征的制造公差； ●材料信息，以指定材料的種類及其性能； ●管理數(shù)據(jù)，使材料維護更容易（參考文獻、供應(yīng)商、供銷商）。 圖5. 模型做好以后，人們可以通過計算機輔助工程（CAE）的方法進行工程計算。產(chǎn)品建設(shè)功能的優(yōu)化允許其在動態(tài)應(yīng)力及沖壓成型仿真的條件下進行驗證。通過這種仿真（圖5.），產(chǎn)品承受實際工作的條件，并且所得到的結(jié)果（圖6.）提供了必要的數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)，產(chǎn)品和技術(shù)設(shè)計者可以正確的決定工程項目。 圖6. 在分析和優(yōu)化操作的末期，產(chǎn)品模型的幾何信息被移交給產(chǎn)品物理實現(xiàn)的制造部門。 4.制造 計算機輔助工藝規(guī)程（CAPP）建設(shè)性的將計算機輔助概念和輔助制造聯(lián)系起來。在這個模塊中，生產(chǎn)的工藝流程被構(gòu)想出來，然后數(shù)據(jù)被傳輸?shù)揭圃斓哪康漠a(chǎn)品中。計算機輔助制造（CAM）是產(chǎn)品系統(tǒng)最復雜的模塊，它的集成直接影響到制造的靈活性和質(zhì)量。CAM模塊包含自動生成基于幾何模型的數(shù)控機床運行指令的程序。CATIA v5 是允許制作數(shù)控制造項目的數(shù)控機床所需的基礎(chǔ)上運用制造組建的程序，如圖7所示。CAM部分的結(jié)果，APT中的數(shù)控程序或者數(shù)控代碼被轉(zhuǎn)移到計算機數(shù)控（CNC）設(shè)備，產(chǎn)品的品牌就產(chǎn)生了。 5.產(chǎn)品規(guī)劃及控制 產(chǎn)品規(guī)劃及控制（PP&C）對整個生產(chǎn)過程而言是電子加工數(shù)據(jù)的一個經(jīng)典應(yīng)用。PP&C一詞是用來描述信息系統(tǒng)被用于規(guī)劃、檢測和控制產(chǎn)品工藝生命周期的方式，起始于數(shù)據(jù)的收集，終止于產(chǎn)品的輸出，同時考慮到由產(chǎn)品的位置和功能所決定的質(zhì)量方面。 圖形數(shù)據(jù)庫、技術(shù)數(shù)據(jù)庫、客戶和運輸之間的聯(lián)系都是通過使用SAP/R3程序來實現(xiàn)的。 6.集成對于汽車制造業(yè)的影響 工業(yè)中最活躍的領(lǐng)域之一就是汽車制造業(yè)。制造的準備要求盡可能短的設(shè)計時間以及用于汽車零部件（特別是那些用薄板做成的）制造的低成本的模具。 設(shè)計工作的生產(chǎn)率和質(zhì)量的提升，同時成本的降低，可以通過運行CATIA v5和CIM概念來使用CAD/CAE/CAM的方法來實現(xiàn)。 本論文顯示了在BRANDL RO公司關(guān)于在汽車行業(yè)的模具領(lǐng)域中開發(fā)一種制造集成系統(tǒng)的研究結(jié)果。在這家公司，我們?yōu)榱酥圃煲粋€產(chǎn)品通過計算機技術(shù)集成了所有必要的工序。在其最廣泛的應(yīng)用中，CIM集成所有制造信息，不僅僅是產(chǎn)品的制造數(shù)據(jù)，而且包括制造業(yè)企業(yè)的商業(yè)程序、公司目標和結(jié)構(gòu)管理等，這些術(shù)語詳見圖8。 這一概念，制造和整合這些模塊為一體的生產(chǎn)制造體系導致了CIM系統(tǒng)的產(chǎn)生，同時出現(xiàn)應(yīng)用于汽車行業(yè)的模具生產(chǎn)的產(chǎn) 圖7. 圖8 品，這是一個可以改善公司競爭力的方案。 我們可以說信息流是描述CIM概念最關(guān)鍵的因素，質(zhì)量、密度和速度對于制造的產(chǎn)品有重要作用。信息技術(shù)是一套相互聯(lián)系的科學，以建立一個擁有基礎(chǔ)分布式連接和標準化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的綜合型企業(yè)。 圖9. 6.結(jié)論 本論文展示了現(xiàn)代生產(chǎn)體系的汽車領(lǐng)域中“制造科學”部門有關(guān)的設(shè)計和制造沖壓模具工具的一部分研究和關(guān)注成果。 使用CIM和PLM概念，使得高質(zhì)量、低成本的建成沖壓模具成為可能。 設(shè)計和制造團隊、技術(shù)和質(zhì)量工程師都與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，使活動重疊，并由此減少制造和運輸?shù)臏蕚鋾r間。所有的這些都增加了公司的收益。 通過計算機將概念活動與設(shè)計和制造集成到計算機集成制造系統(tǒng)（CIM）決定了公司生產(chǎn)的靈活性和低成本。 集成工程被定義為一種方法論，它允許集成和并行設(shè)計，以及制造和維修的相關(guān)過程，并且在一開始就考慮在整個產(chǎn)品生命周期中的綜合素質(zhì)、延遲、成本、客戶要求等特點。 圖9綜述了工廠中使用的不同類型的模塊。 考慮到CIM組件的主要成本，對時序?qū)嵤?zhàn)略的經(jīng)驗確認是一個重要發(fā)現(xiàn)。對于CIM的投資可以或者也許應(yīng)該從一個或者僅有的幾個組件開始。更多的元素可以再原 有基礎(chǔ)上一步一步的增加，就像生產(chǎn)設(shè)施需要許可證或財力和人力資源的投資。 這使得CIM對于中小型企業(yè)有吸引力并且可行。由于資本密集型公司執(zhí)行這一方案，利用CIM優(yōu)勢并無限放大。 CIM模塊概念的貢獻和成就在于以期實現(xiàn)一個為沖壓模具工具的集成制造系統(tǒng)。 參考文獻 【1】 Ioan Bondrea，Virtual Manufacturing in a Milling Example，7th International Conference “Modern Technologies in Manufacturing”，Cluj-Napoca，2005． 【2】 Ioan Bondrea，Carmen Simion，the Integration of CAD/CAE/CAM Activities Using CATIA v5，Computing and Solutions in Manufacturing Engineering， ISBN 973-635-372-9，Brasov，2004． 【3】 Jack B．Revelle，Manufacturing Handbook of Best Practices，CRC Press,Washington，SUA，2002． 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 指導教師： 職稱： 教授 所在院（系）：機械學院 教研室（系、研究所）： 機械制造 題 目 芯軸托架模具設(shè)計 學生姓名 專業(yè)班級 學號 一、進度情況說明 按照畢業(yè)設(shè)計總體安排，進度完成情況如下： 第一至第四周，我認真進行了畢業(yè)實習并完成了實習報告； 第五至第六周，我完成英文文獻的翻譯工作，查閱畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料并完成了開題報告； 第七至第八周，對芯軸托架進行工藝性分析，確定其沖壓工藝方案，初步確定模具設(shè)計總體方案。 第九至第十周，繼續(xù)查閱模具設(shè)計的相關(guān)資料并進行初步計算，基本確定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計總體方案。 待完成的任務(wù)： 在接下來的時間里，我會繼續(xù)學習研究相關(guān)資料，對前期的工作做進一步的深入，逐步落實模具各部分零件的設(shè)計，完成零件圖和總裝圖，在老師的指導下逐步完善畢業(yè)設(shè)計，并撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，爭取順利答辯。 二、階段性成果： 1.查閱了沖壓模具設(shè)計的書籍及文獻資料，對沖壓模具設(shè)計的方法、步驟有了基本的了解，學習研究了沖壓模具的主要組成零部件的設(shè)計方法； 2.結(jié)合參考資料，并對工件的工藝性分析后，確定了芯軸托架的沖壓工藝方案； 3.完成了模具結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計，運用AutoCAD繪制了模具總體結(jié)構(gòu)草圖，初步掌握了科學研究的基本方法； 4.對整體設(shè)計有了宏觀的把握，為后續(xù)的設(shè)計打下良好基礎(chǔ)； 5.鍛煉了自己獨立分析問題、解決問題的能力，為自己以后的學習和工作做好準備。 三、存在主要問題及解決方法 在前期的設(shè)計過程中存在很多問題： 1.由于本科階段沒有學過模具設(shè)計相關(guān)的課程，查閱的文獻資料有限，本人能力亦有限，難免會遇到問題不知道如何下手； 2.在具體的設(shè)計計算中會遇到很多專業(yè)性的問題，由于本科階段沒有接觸或者學習的時候不夠認真，加上設(shè)計經(jīng)驗不足，所以會有一定的難度。 3.使用繪圖軟件不夠熟練，運用計算機繪圖的時候會有些許困難。 解決問題的方法： 1.認真學習研究模具設(shè)計的相關(guān)資料，通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑開拓思路，盡自己的最大努力解決問題，并及時向老師請教； 2.學習CAD繪圖和WORD的相關(guān)知識，努力做好模具總裝圖和零件圖的繪制以及畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫。 四、指導教師對學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）中的紀律及畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)的完成進展等方面的評語 指導教師： （簽名） 年 月 日 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目名稱 芯軸托架模具設(shè)計 學生姓名 專業(yè)班級 學號 一、選題的目的和意義 現(xiàn)在，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的低的重要重要標志之一，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的能力。 在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國的沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力方面都已有很大的發(fā)展，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍然很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔的簡單沖模，已趨供過于求，競爭異常激烈。 我所學的專業(yè)是機械制造及自動化，并且自己對模具設(shè)計也很感興趣，為了更好的把所學的知識與實際聯(lián)系起來，并更好的適應(yīng)將來的工作，所以畢業(yè)設(shè)計選擇了芯軸托架模具設(shè)計。希望通過本次設(shè)計接受工程師必須的綜合訓練，提高實際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻和收集資料并進行分析的能力；制訂設(shè)計或試驗方案的能力；設(shè)計、計算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。 希望本次畢業(yè)設(shè)計，能使我們把先修的基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程中所獲得的理論知識在實際的設(shè)計工作中綜合地加以應(yīng)用，通過畢業(yè)設(shè)計之后能夠熟練應(yīng)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊；熟悉有關(guān)的國家標準和部頒標準，為以后成為優(yōu)秀的工程技術(shù)人員打下良好的基礎(chǔ)。 二、國內(nèi)外研究綜述 一．沖壓模具市場現(xiàn)狀 根據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計資料，根據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2009年中國模具進出口總額為38.07億美元，比上年下降3.03%。其中進口總額為19.64億美元，同比減少2%；出口總額為18.43億美元，同比減少4.11%。從上述價格可看出，中國出口模具的技術(shù)含量和附加值比上年又有了上升，與進口模具相比，技術(shù)和價格差距也在不斷縮小，充分體現(xiàn)出了2009年中國模具產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。 從進出口模具價格方面分析，2009年出口沖壓模具平均每噸價8894.5美元，比上年上升13.5%；出口塑料橡膠模具平均每套價963美元，比上年上升15.6%。如果與進口價相比較，則沖壓模具平均每噸進出口之比為1.8：1；塑料橡膠模具平均每套進出口之比為2.5：1。與上年相比，差距明顯縮小。 按進口貨源地分，進口模具主要來自日本、韓國、德國，其次是中國臺灣、美國、加拿大、意大利、新加坡、丹麥和法國；按出口目的地分，中國出口模具的市場主要是香港、美國和日本，其次是德國、印度、中國臺灣、法國、巴西、韓國和越南；按出口貨源地分，出口模具主要來自廣東、浙江和江蘇。 二．沖壓模具水平狀況 1.模具CAD/CAE/CAM水平現(xiàn)狀 21世紀開始的CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)普及，近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具制造技術(shù)已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和高校開展模具研究與開發(fā)。經(jīng)過努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得顯著進步，在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期方面作出了貢獻。 例如，華中科技大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件都具有自主知識產(chǎn)權(quán)，并已在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用，產(chǎn)生良好效益。 2.我國模具設(shè)計與制造現(xiàn)狀 我國現(xiàn)在每年還要從境外進口20多億美元的模具，這些大都是國內(nèi)尚不能生產(chǎn)的高中檔模具。國內(nèi)中高檔模具的自配率只占50%左右；大型、精密、復雜、長壽命等技術(shù)含量較高的模具只占到模具總量的30%左右。我國模具商品化率還只有50%多(發(fā)達國家達70%以上)；模具標準件使用覆蓋率也較低，只有50%左右；模具生產(chǎn)專業(yè)化水平還較低。這些都說明我國的模具工業(yè)還不夠強大，我國還不是模具強國。 近些年來，中國模具的設(shè)計和制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等計算機輔助技術(shù)、高速加工技術(shù)、熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、逆向工程等新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在，中國已能生產(chǎn)精度達到2微米的多工位級進模，壽命可達3億沖次以上。個別企業(yè)生產(chǎn)的多工位級進模已可在2000次/分的高速沖床上使用，精度可達1微米。在大型塑料模具方面，中國已能生產(chǎn)43英寸大屏幕彩電和65英寸背投式電視的塑殼模具、10公斤大容量洗衣機全套塑料件模具以及汽車保險杠、整體儀表板等塑料模具等。在精密塑料模具方面，中國已能生產(chǎn)照相機和手機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及精度達5微米的7800腔塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模、汽車后橋齒輪箱壓鑄模以及汽車發(fā)動機殼體的鑄造模具等。在汽車覆蓋件模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)中檔新型轎車的覆蓋件模具。但是，我國模具的制造從總體上看，產(chǎn)品還只是以中低檔為主，中高檔模具很多還要依賴進口；企業(yè)雖然重視推廣應(yīng)用新技術(shù)，但這些新技術(shù)應(yīng)用的水平還不夠高。我國模具產(chǎn)品水平與發(fā)達國家還有相當?shù)牟罹唷? 三．沖壓模具的發(fā)展趨勢 1、沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點。 沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級進模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。多功能 、多工位級進模中發(fā)展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進模。精沖模中發(fā)展重點是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。 2、沖壓模技術(shù)發(fā)展重點。 (1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，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)培訓和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(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 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，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。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、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) 高速掃描機和模具掃描系統(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，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(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 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，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。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預計這一技術(shù)將得到發(fā)展。 (5)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)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應(yīng)發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的夾具、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)。CNC雕刻機在國內(nèi)的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關(guān)加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機主機生產(chǎn)廠一點也不敢松懈的真正原因所在。在國外很早就有雕銑機的名詞(CNC engraving and milling machine)，嚴格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機床(HSC MACHINE)。三個機型主要區(qū)別是：數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備；數(shù)控雕銑機用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備；高速切削機床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備。 模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計技術(shù)來說，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAE技術(shù)應(yīng)向集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Pa≤0.1μm的各種精密加工。提高模具標準化程度，搞好模具標準件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點之一。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點。對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點。 三、畢業(yè)設(shè)計所用的方法 1 在學校圖書館查閱相關(guān)資料。 2 在工廠的實踐畢業(yè)實習。 3 通過老師和工程師的指導。 4 通過瀏覽因特網(wǎng)上的相關(guān)資料。 5 通過對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的理論計算和分析 四、畢業(yè)設(shè)計（論文）進度說明 一、進行畢業(yè)實習,收集資料 第1—4周 二、查找文獻、完成實習報告、開題報告 第5—6周 三、心軸托架模具的初步設(shè)計 第7—8周 四、心軸托架模具的詳細設(shè)計 第9—10周 五、畢業(yè)設(shè)計的完善 第11—15周 六、畢業(yè)答辯 第16—17周 四、主要參考文獻與資料獲得情況 【1】孔慶華 劉傳紹 主編. 極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ). 同濟大學出版社，2002 【2】劉鴻文 主編. 材料力學. 高等教育出版社，2004 【3】顧崇銜 主編. 機械制造工藝學. 陜西科學技術(shù)出版社，1999 【4】薛啟翔 主編. 沖壓模具設(shè)計和加工計算速查手冊. 機械工業(yè)出版社，2008 【5】許發(fā)樾 主編. 實用模具設(shè)計與制造手冊. 機械工業(yè)出版社，2005 【6】盧秉恒 主編. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ). 機械工業(yè)出版社，2008 【7】濮良貴 紀名剛 主編. 機械設(shè)計. 高等教育出版社，2006 【8】孫恒 陳作模 主編. 機械原理. 高等教育出版社，2006 五、指導教師審批意見 指導教師： （簽名） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 專業(yè)班級 學生姓名 一、題目 二、起止日期 年 月 日至 年 月 日 三、主要任務(wù)與要求 指導教師 職稱 學院領(lǐng)導 簽字（蓋章） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語 題目 評 閱 人 職稱 工作單位 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評定書 題目 指導教師 職稱 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯許可證 答辯前向畢業(yè)設(shè)計答辯委員會（小組）提交了如下資料： 1、設(shè)計（論文）說明 共 頁 2、圖紙 共 張 3、指導教師意見 共 頁 4、評閱人意見 共 頁 經(jīng)審查， 專業(yè) 班 同學所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文），符合學校本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的相關(guān)規(guī)定，達到畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求，根據(jù)學校教學管理的有關(guān)規(guī)定，同意參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。 指導教師 簽字（蓋章） 年 月 日 根據(jù)審查，準予參加答辯。 答辯委員會主席（組長） 簽字（蓋章） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會（小組）決議 院（系） 專業(yè) 班 同學的畢業(yè)設(shè)計（論文）于 年 月 日進行了答辯。 根據(jù)學生所提供的畢業(yè)設(shè)計（論文）材料、指導教師和評閱人意見以及在答辯過程中學生回答問題的情況，畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的總評語 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的總評成績： 三、答辯組組長簽名： 答辯組成員簽名： 答辯委員會主席： 簽字（蓋章） 年 月 日 摘 要：本設(shè)計為芯軸托架沖壓模具設(shè)計，根據(jù)零件的形狀、尺寸、精度、材料等條件，首先對芯軸托架的工藝性進行了分析，并通過綜合對比確定了沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝設(shè)計計算確定排樣方案、計算沖壓力和壓力中心、初選壓力機，重點對落料沖孔復合模的各組成零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸等進行設(shè)計計算，而模架則采用標準模架，再進行孔加工即可。本設(shè)計還對彎曲模及最終沖孔模的整體方案作以說明，所設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、定位基準一致、能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。最終完成四套模具之總裝圖、落料沖孔復合模之各零件圖以及本篇論文之撰寫。 關(guān)鍵詞：模具設(shè)計、凸模、凹模、凸凹模。 Abstract：This design is called the die design of the bracket of shaft．According to the shape，size，precision and material of the bracket of shaft，the forming technologies are analyzed．Through comprehensive comparing，the stamping technology and the structure of the die are determined．After the calculation of the process，the nesting board is decided．The pressure and the pressure center are calculated，the press machine is chosen initially．The design calculations for the structure and the sizes of the components which consist of the blanking and punching die are emphasized．As for the die set are chosen from the standard，only need to make some hole in them．The overall solution of the bending die and the finally punching die are also described in this design．It is proved that the structure is simple and easy to operate，it can meet the requirement of the accuracy and quality of the product．And eventually，the assembly drawing of the four set of die，the drawing of the components which consist of the blanking and punching die，as well as the writing of this paper are finished． Key words：die design、male die、female die、punch die． 目錄 1. 緒 論 1 1．1沖壓的概念、特點及應(yīng)用 1 1．2沖壓的基本工序及模具 2 1．3沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3 1．3．1沖壓成形理論及沖壓工藝 3 1．3．2模具先進制造工藝及設(shè)備 4 1．3．3模具CAD /CAM 5 1．3．4模具標準化 6 2．零件工藝分析 8 2．1零件的結(jié)構(gòu)分析 8 2．2零件的精度 9 2．3沖壓方案分析 9 3．落料沖孔復合模 11 3．1．模具類型 11 3．2操作與定位方式 11 3．3卸料與出件方式 11 3．4模架類型及精度 11 3．5工藝設(shè)計計算 12 3．5．1零件展開尺寸計算 12 3．5．2排樣設(shè)計與計算 12 3．5．3沖裁力和壓力中心 13 3．6凸、凹模刃口尺寸計算 15 3．6．1沖裁間隙的確定 15 3．6．2凸、凹模刃口尺寸計算 16 3．7復合模零部件設(shè)計 19 3．7．1沖孔凸模 19 3．7．2落料凹模 20 3．7．3凸凹模設(shè)計 21 3．7．4定位零件設(shè)計 22 3．7．5卸料部件的設(shè)計 23 3．7．6推件裝置的設(shè)計 25 3．7．7模架及組成零件設(shè)計 27 3．7．8連接與固定零件 30 3．8模具總裝圖 32 3．9沖壓設(shè)備的選擇 34 3．10裝配技術(shù)要求 34 4.彎曲模模具體設(shè)計 35 4．1彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題 35 4．2彎曲模工作部分尺寸設(shè)計 35 4．2．1凸模圓角半徑 35 4．2．2凹模圓角半徑 37 4．2．3凹模深度 37 4．2．4凸凹模間隙 39 4．2．5 U形彎曲件凸、凹模橫向尺寸及公差 40 4．2．6凸、凹模外形尺寸 41 5．最終沖孔模 44 結(jié)束語 45 致謝 46 參考文獻 47 1. 緒 論 1．1沖壓的概念、特點及應(yīng)用 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或者塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模在沖壓中至關(guān)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(shè)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。 沖壓加工與其它加工方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)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。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 (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(yīng)，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(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 由于沖壓具有如此優(yōu)越性，沖壓加工在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當廣泛。例如：在宇航、航空、軍工、機械、農(nóng)機、電子、信息、鐵道、郵電、交通、化工、醫(yī)療器具、日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機、火車、汽車、拖拉機上就有許多大、中、小型沖壓件。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計：自行車、縫紉機、手表里有80%是沖壓件；電視機、收錄機、攝像機里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼、鋼精鍋爐、搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益的。 由于沖壓加工具有上述突出優(yōu)點，因此在批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。 1．2沖壓的基本工序及模具 沖壓加工因制件的形狀、尺寸和精度各異，所采用的工序也各有不同。根據(jù)材料變性特點可將沖壓工序分為兩大類：分離工序和成形工序。坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達到強度極限發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離的工序稱為分離工序，主要包括剪裁和沖裁。坯料在沖壓力作用下，變形部分的應(yīng)力達到屈服極限，但未達到強度極限，發(fā)生塑性變形而形成具有一定形狀和尺寸精度的零件或半成品的加工工序即稱為成形工序，主要包括彎曲、拉深、翻邊、旋壓等。 沖壓模具的形式很多，沖?？梢园凑找韵轮饕卣鱽矸诸悾? 根據(jù)工藝性質(zhì)分類 ａ．沖裁?！⊙胤忾]或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 ｂ．彎曲?！∈拱辶厦骰蚱渌髁涎刂本€（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 ｃ．拉深模　是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。 ｄ．成形?！∈菍⒚骰虬氤善饭ぜ磮D凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 根據(jù)工序組合程度分類 ａ．單工序模　在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 ｂ．復合?！≈挥幸粋€工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 ｃ．級進模（也稱連續(xù)模）　在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 但不論何種類型的沖壓模具，都可以看成是由上模和下模所組成，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)。 1．3沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還有相當?shù)牟罹?，主要原因在于我國的沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標準化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面還有很大的不足，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具差距較大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量、復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等特點變化，沖壓模具正向著高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下： 1．3．1沖壓成形理論及沖壓工藝 加強沖壓變形基礎(chǔ)理論的研究，以提供更加準確、實用、方便的計算方法，正確地確定沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖壓變形中出現(xiàn)的各種實際問題，進一步提高沖壓件的質(zhì)量。 研究和推廣采用新工藝，如精沖工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝、超塑性成形工藝以及其他高效率、經(jīng)濟成形工藝等，進一步提高沖壓技術(shù)水平。 特別值得指出的是，隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來，國內(nèi)外已經(jīng)開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，通過分析數(shù)值，幫助設(shè)計人員實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。 1．3．2模具先進制造工藝及設(shè)備 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合，對其實施改造，形成先進制造技術(shù)。目前又出現(xiàn)了在沖壓模內(nèi)攻牙技術(shù)，引導了不少沖壓廠家為了降低成本,引起了一股搶購熱潮。模具先進制造技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在： (1) 高速銑削加工 普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數(shù)，而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數(shù)，高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點： ａ．高效　高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速一般為15000r/min～40000r/min，最高可達100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min，比傳統(tǒng)的銑削加工高5～10倍；在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。 ｂ．高精度　高速銑削加工精度一般為10μm，有的精度還要高。 　　 ｃ．高的表面質(zhì)量　由于高速銑削時工件溫升?。s為3°C），故表面沒有變質(zhì)層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。 ｄ．可加工高硬材料　可銑削50～54HRC的鋼材，銑削的最高硬度可達60HRC。 鑒于高速加工具備上述優(yōu)點，所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應(yīng)用，并逐步替代部分磨削加工和電加工。 (2) 電火花銑削加工 電火花銑削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術(shù)的重大發(fā)展，這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術(shù)。像數(shù)控銑削加工一樣，電火花銑削加工采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需制造復雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花創(chuàng)成加工機床的水平。 (3) 慢走絲線切割技術(shù) 目前，數(shù)控慢走絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當高，功能相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度。最大切割速度已達300mm2/min，加工精度可達到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。直徑0.03～0.1mm細絲線切割技術(shù)的開發(fā)，可實現(xiàn)凹凸模的一次切割完成，并可進行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術(shù)已能進行30°以上錐度的精密加工。 (4) 磨削及拋光加工技術(shù) 磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加工中廣泛應(yīng)用。目前，精密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設(shè)備和技術(shù)。 (5) 數(shù)控測量 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復雜，必然導致模具零件形狀的復雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應(yīng)模具的生產(chǎn)。現(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標數(shù)控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標數(shù)控測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。 1．3．3模具CAD /CAM 計算機技術(shù)、機械設(shè)計與制造技術(shù)的迅速發(fā)展和有機結(jié)合，形成了計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造這一新技術(shù)。 CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化。模具CAD/CAM能顯著縮短模具設(shè)計及制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具制造技術(shù)已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和高校開展模具研究與開發(fā)。經(jīng)過努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得顯著進步，在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期方面作出了貢獻。 例如，華中科技大學模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件都具有自主知識產(chǎn)權(quán)，并已在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用，產(chǎn)生良好效益。 模具先進制造技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)制模技術(shù)模具質(zhì)量依賴于人為因素，不易控制的狀況，使得模具質(zhì)量依賴于物化因素，整體水平容易控制，模具再現(xiàn)能力強。 1．3．4模具標準化 模具標準化是縮短制造周期、降低模具生產(chǎn)成本、提高模具質(zhì)量的有效方法，模具標準化程度的高低是體現(xiàn)一個國家模具整體技術(shù)的重要標志之一。我國模具標準件技術(shù)水平低、模具標準化程度低，與先進工業(yè)國家相比有較大差距。 國外工業(yè)發(fā)達國家的經(jīng)驗證明，模具標準件的專業(yè)化生產(chǎn)和商品化供應(yīng)，極大地促進了模具工業(yè)的發(fā)展。 廣泛應(yīng)用標準件可縮短設(shè)計制造周期達25-40％；可節(jié)約由于使用者自制標準件所造成的社會工時，減少原材料及能源的浪費；可為模具CAD／CAM等現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；可顯著提高模具的制造精度和使用性能。通常采用專業(yè)化生產(chǎn)的標準件比自制標準件其配合精度和位置精度將至少提高一個數(shù)量級，并可保證互換性，提高模具的使用壽命，進而促進行業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟體制、經(jīng)營機制以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)管理方面的改革，實現(xiàn)專業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)，并帶動模具標準件商品市場的形成與發(fā)展?？梢哉f沒有模具標準件的專業(yè)化和商品化，就沒有模具工業(yè)的現(xiàn)代化。 學習借鑒國外先進模具標準，開發(fā)我國模具新標準，提高模具標準件精度和互換性以及模具標準化程度，是我國模具標準化努力地方向。 2．零件工藝分析 芯軸托架零件圖如下： 圖2．1 2．1零件的結(jié)構(gòu)分析 圖2．1所示為在機械產(chǎn)品中使用較為廣泛的芯軸托架，采用沖壓生產(chǎn)。零件中心孔裝有芯軸，零件材料為08冷軋鋼，料厚1.5mm，工件表面不允許有嚴重劃痕，孔不允許有變形。 由芯軸托架零件圖可知，中心孔內(nèi)裝有芯軸，且為設(shè)計基準，為提高沖件精度，遵循基準重合原則，應(yīng)先沖出中心孔，便于后續(xù)工序之定位，且孔邊距與彎曲中心的距離為6mm，大于1.0t(1.5mm)，彎曲時不會引起孔變形，故而可行。 的孔是與機身連接的緊固孔，為保證裝配要求，對5個孔提出了精度要求（IT9），要求孔不能有變形，而孔的邊緣與彎曲中心距離1.5mm，等于1.0t,彎曲時易發(fā)生孔變形，故應(yīng)在彎曲成形后沖出。 2．2零件的精度 除去芯軸孔、四個定位小孔以及孔距外，其余尺寸均為標注公差，按照線性尺寸的未注公差選取中等級，相當于IT14級，并按照“入體原則”標注各尺寸公差分別為： 零件外形： 、 、 、 、 各孔尺寸： 、 屬IT9級精度 孔心距： 屬IT12級精度 利用普通沖裁方式即可滿足零件精度要求。 2．3沖壓方案分析 制成該零件的基本工序為落料、沖孔和彎曲。根據(jù)前述分析可知，大致分為以下三步：落料、沖中心孔，彎曲四個直角，沖四個緊固小孔。 (1) 落料、沖中心孔可采用以下方案： a．先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)； b．落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)； c．采用落料，沖孔連續(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，生產(chǎn)效率低；方案b和方案c的生產(chǎn)效率都能滿足大批量生產(chǎn)的要求，但是采用級進沖裁時不能滿足芯軸孔的精度要求（級進模所制零件精度一般為IT13-IT10級，復合模所制零件精度一般為IT10-IT8級）；采用方案c，生產(chǎn)效率高，操作方便，沖出的零件能滿足精度要求。 (2) 彎曲四個直角可采用以下方案： a．一次彎曲，采用一套模具； b．分兩次彎曲。 方案a雖然操作簡單，但考慮到零件彎曲后的回彈太大，其不能保證零件的形狀精度，故而不行，采用方案b則無此問題。 (3) 沖四個小孔 待前面的工序完成以后，采用一套單工序沖孔模即可完成此工序。 最終確定采用以下方案生產(chǎn)該零件：①落料和沖孔；②第一次彎曲四直角；③第二次彎曲四直角；④校準四直角并沖孔，即采用一套落料沖孔復合模，兩套彎曲模和一套單工序沖孔模來實現(xiàn)零件的生產(chǎn)。 3．落料沖孔復合模 3．1．模具類型 根據(jù)零件沖裁工藝方案，采用落料沖孔復合模，其主要結(jié)構(gòu)特點是具有作為落料凸模和沖孔凹模雙重作用的凸凹模，凸凹模裝在下模成為倒裝式。倒裝式省去了頂出裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。 3．2操作與定位方式 雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但通過合理安排生產(chǎn)，采用手工送料方式即能達到批量要求，并能降低模具成本，因此采用手動送料方式?？紤]到零件尺寸大小、料厚等，為便于操作和保證零件精度，采用導料板導向，采用固定擋料銷定距。 3．3卸料與出件方式 采用彈壓卸料裝置卸料，既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度高。 落料件采用推件塊從落料凹模中推出，而沖孔廢料則直接從沖孔凹模中掉下。 3．4模架類型及精度 考慮到送料與操作的方便性，模架采用后側(cè)式導柱的模架，用導套導柱導向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，故采用Ⅰ級模架精度。 3．5工藝設(shè)計計算 3．5．1零件展開尺寸計算 查《沖壓模具與制造》表3-6，彎曲件展開尺寸計算公式有： 由零件圖可知： ， ， 再查《沖壓模具與制造》表3-3知， ， 代入各參數(shù)即可求得零件展開長度 精度等級為IT14級，故其尺寸公差為： 3．5．2排樣設(shè)計與計算 零件展開后幾何輪廓為規(guī)則的矩形，輪廓尺寸為104.3mm×30mm.考慮方便操作并保證零件精度，采用直排有廢料排樣。如圖3．1所示。 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.5.2，最小搭邊值，工件間，側(cè)面。送料步距。 圖3．1 排樣圖 本模具不采用側(cè)壓裝置，但采用的彈壓卸料裝置兼有壓料作用，故仍可按照有側(cè)壓裝置來計算導料板寬度，查《沖壓模具設(shè)計與制造》按下式計算： 條料寬度： 導料板間距： 其中：——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； ——側(cè)搭邊值； ——條料寬度的單向（負向）偏差； ——導料板與最寬條料之間的間隙。 查表得 ， 代入數(shù)據(jù)即可求得： 條料寬度： ，導料板間距： 查選擇板料規(guī)格為1100×2000×1.5 采用縱向裁剪時，裁剪尺寸為109.3。一塊板料可剪成10根條料，每根條料可沖出63個沖件，則一塊板料的材料利用率為： 其中： —— 一張板料上沖裁件的總數(shù)； —— 一個沖裁件的實際面積； —— 板料長度； —— 板料寬度。 則有： 3．5．3沖裁力和壓力中心 ①沖裁力： 查《沖壓模具設(shè)計與制造》，沖裁力計算公式為： 式中： —— 沖裁力； —— 沖裁周邊長度； —— 材料厚度； —— 材料抗剪強度； —— 系數(shù)，一般取1.3。 由零件圖易求得沖裁周邊長度 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表1.3.6，沖壓常用金屬材料力學性能取 代入各參數(shù)即可求得沖裁力 ②卸料力與推件力： 查《沖壓模具設(shè)計與制造》，卸料力與推件力的計算公式分別為： 式中： —— 沖裁力； 、 —— 卸料力、推件力系數(shù)； —— 同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。 式中： —— 凹模洞口的直刃壁高度； —— 板料厚度。 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.6.1，有， 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.9.4，取凹模洞口直壁刃高度 代入各參數(shù)即可求得： 卸料力 推件力 ③壓力機的公稱壓力： 壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和。本套模具采用彈性卸料裝置和下出料方式，根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》公式2.6.6 可求得， ④壓力中心： 模具的壓力中心即是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會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。 本零件幾何輪廓為規(guī)則的對稱圖形，其壓力中心即位于幾何輪廓的中心。 根據(jù)以上計算結(jié)果，初選壓力機JC23-25，公稱壓力250KN。 3．6凸、凹模刃口尺寸計算 3．6．1沖裁間隙的確定 沖裁間隙是指凹模刃口橫向尺寸與凸模刃口橫向尺寸的差值，如圖3.2所示。表示雙面間隙，單面間隙用表示，如無特殊說明，沖裁間隙就是指雙面間隙。值可為正，亦可為負，但在普通沖裁中均為正值。 圖3.2 沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力和模具壽命均有很大影響，是沖裁工藝與沖模設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。但很難找到一個固定的間隙值能同時滿足沖件質(zhì)量最佳、 沖模壽命最長。沖裁力最小等各方面的要求。因此，實際沖壓中給沖裁間隙規(guī)定一個范圍值，即為合理間隙，其最小值稱為最小合理間隙（），最大值稱為最大合理間隙（）。 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.3.3，節(jié)選如下： 表3.1 沖裁模初始雙面間隙值（） 材料厚度 t(mm) 08、10、35 Q295、Q235A Q345 40、50 65Mn 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 ?。? ， 3．6．2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。模具的合理間隙也靠凸、凹模刃口尺寸及公差來保證。因此，正確制定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖模設(shè)計的一項重要工作。 ① 落料凸、凹模 設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸，然后以凹模為基準，合理間隙取在凸模上。根據(jù)沖模在使用中的磨損規(guī)律，落料凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸。 根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》，落料凸、凹模刃口計算公式如下： 式中：、——落料凹、凸模刃口尺寸； ——落料件最大極限尺寸； ——工件制造公差； ——磨損系數(shù)，在0.5～1之間選取，與制造精度有關(guān)，可查表或按下列關(guān)系選取： 制件精度在IT10以上， 制件精度IT11至IT13, 制件精度IT14， ——最小合理間隙； 、——凹、凸模的制造公差。 為保證初始間隙不超過，和的選取必須滿足以下條件： 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.4.1（內(nèi)容見表3.3）： 表3.3 規(guī)則形狀（圓形、方形）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 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 0.020 0.020 180～260 0.030 0.045 18～30 0.020 0.025 260～360 0.035 0.050 30～80 0.020 0.030 360～500 0.040 0.060 80～120 0.025 0.035 ≥500 0.050 0.070 120～180 0.030 0.040 取凸模刃口長度方向制造偏差為0.025mm,寬度方向制造偏差為0.020mm；取凹模刃口長度方向制造偏差0.035mm，寬度方向制造偏差0.025mm。 根據(jù)落料件外形尺寸公差（IT14級），取。則： 凹模刃口尺寸為： 長度方向： 寬度方向： 凸模刃口尺寸為： 長度方向： 寬度方向： 校核： 長度方向：0.035mm+0.025mm=0.06mm≤0.240mm-0.132mm=0.108mm 寬度方向：0.025mm+0.020mm=0.045mm≤0.108mm 能夠滿足間隙公差要求。 ② 沖孔凸、凹模 設(shè)計沖孔模是先確定凸模刃口尺寸，然后以凸模為基準，間隙取在凹模上。根據(jù)沖孔模的磨損規(guī)律，凸?；境叽缛〗咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸。 根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》，沖孔凸、凹模刃口尺寸計算公式如下： 式中： 、——沖孔凹、凸模刃口尺寸； ——沖孔件孔的最小極限尺寸； ——工件制造公差； ——最小合理間隙； ——磨損系數(shù)； 、——凹、凸模制造公差，同樣要滿足一下要求： 中心孔尺寸為IT9級精度，取，凸、凹模分別按IT6和IT7級精度制造。則： 沖孔凸模刃口尺寸為： 沖孔凹模刃口尺寸為： 校核： 0.009mm+0.015mm=0.024mm≤0.240mm-0.132mm=0.108mm 能滿足間隙公差要求。 3．7復合模零部件設(shè)計 3．7．1沖孔凸模 ①凸模的結(jié)構(gòu)形式　沖孔凸模刃口尺寸為圓形，為便于凸模的固定和加工，將凸模設(shè)計成臺階式，查《實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊》圖3-57，選擇凸模結(jié)構(gòu)形式為：標準圓凸模b。 臺階式凸模強度剛性好，裝配修磨方便，其工作部分尺寸由計算而得；與凸模固定板配合部分按過渡配合制造；最大直徑的作用是形成臺階，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。 ②凸模的長度 凸模長度尺寸應(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、裝配等的需要來確定。 當采用彈壓卸料裝置時，凸模長度按下式計算： 式中：——凸模長度； ——凸模固定板厚度； ——卸料板厚度； ——材料厚度； ——增加長度，包括凸模的修磨量、凸模進入凹模的深度（0.5～1mm）、凸模固定板與卸料板間的安全距離，一般取10～20mm。 因此 ③凸模的強度校核 一般情況下，凸模的強度足夠，無需校核；但對于細長凸模，則需進行剛度校核。根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.9.2，有校核公式如下： 式中：——凸模允許的最大自由長度； ——凸模的最小直徑； ——沖裁力。 代入數(shù)據(jù)即可求得： 即沖孔凸模自由長度不超過21.7mm，根據(jù)沖孔標準中的凸模長度系列，選取凸模長度56mm。 ④凸模的材料和技術(shù)要求 凸模材料采用碳素工具鋼T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至56～60HRC，凸模尾端淬火后硬度為43～48為宜。 零件圖如圖3.3： 3．7．2落料凹模 圖3.3 沖孔凸模 ①凹模的結(jié)構(gòu)形式 凹模采用整體式板行結(jié)構(gòu)，通過螺釘直接固定。 因沖件批量大，考慮到凹模的磨損和保證沖件質(zhì)量，凹模刃口形式采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取9mm，漏料部分沿刃口輪廓單邊擴大0.5mm。 ②凹模輪廓尺寸的確定 根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》公式2.9.3和2.9.4有： 凹模高度： 凹模壁厚： 式中：——凹模刃口最大尺寸； ——系數(shù)，考慮板料厚度的影響。 由前述計算知： 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2．9．5，取系數(shù)。則： 凹模高度 凹模壁厚 。 取凹模高度35mm，凹模壁厚40mm。 故凹模長度為：，取為200mm 凹模寬度為：,取為125mm。 綜上，凹模輪廓尺寸為：。 ③螺栓與圓柱銷的布置 落料凹模采用四個M10螺釘與上模座連接，螺釘孔均勻分布，圓柱銷起定位作用，查《機械零件設(shè)計手冊》表5-25選取圓柱銷為： 。查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.9.3?。槁葆斂纵S線到凹模邊緣的距離）；取，。 ④凹模的材料和技術(shù)要求 凹模材料選用T10A。工作部分淬硬至HRC58～62。 3．7．3凸凹模設(shè)計 凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的零件。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。從強度方面考慮，其壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚還與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)，本套模具采用倒裝式結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔為直刃壁形式，采用下出料方式，脹力大，最小壁厚應(yīng)大些。 查《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.9.6，取最小壁厚。 凸凹模的高度取決于起落料作用的凸模，外形為方形，固定方式采用臺階式結(jié)構(gòu)與凸凹模固定板連接。 查《中國模具設(shè)計大典》表22.2-3，選擇材料為T10A，外緣工作部分淬硬至56～60HRC，內(nèi)緣淬硬至60～64HRC。 其零件圖如圖3.4： 圖3.4 凸凹模 3．7．4定位零件設(shè)計 沖模的定位零件是來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置的。 條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與條料防線垂直的方向上的限位，保證條料沿正確方向送進，稱為送進導向，本套模具的送進導向裝置為導料板；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離，稱為送料定距，本套模具采用擋料銷定距。 ①擋料銷 擋料銷起定位作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料送進距離。本套模具選用活動擋料銷。沖裁時，它隨凹模的向下運動而壓入孔中，工作方便，常用于倒樁是復合模中。 查《沖壓模具設(shè)計實用手冊》圖5-23，選用扭簧彈頂擋料裝置，再查表5-20,5-21，5-22選擋料銷為6×22 JB/T 7649.6-1994，扭簧為6×35 JB/T 7649.6-1994，螺釘為M6×8 GB/T67-2000。 其中，擋料銷與擋料孔采用配合H11/d11。擋料銷材料為45鋼，熱處理至43～48HRC，扭簧材料為65Mn，熱處理至44～50HRC。 ②導料板 條料靠著導料板導向送進，以免送偏。本套模具采用與卸料板相連接的整體式結(jié)構(gòu)的導料板，導料板的寬度前面已經(jīng)算出，其高度H視板料厚度t與擋料銷的高度h而定，查《沖壓模具設(shè)計實用手冊》表5-39，取導料板的高度H=5mm。 材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，28～32HRC。 3．7．5卸料部件的設(shè)計 卸料裝置分為固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀裝置。卸料板用于卸掉卡箍在凸模上或凸、凹模上的沖裁件或廢料。 ①卸料板 本套模具采用的彈壓卸料裝置，卸料板的周界尺寸與落料凹模的周界尺寸相同，厚度為15mm。材料采用45鋼，淬火硬度40～45HRC。 ②卸料螺釘 卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm，螺紋部分為M8×8mm。卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸凹模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 查《沖壓模具設(shè)計實用手冊》表5-47，選卸料螺釘規(guī)格為：10×60mm JB/T7650.5-1994。 ③橡膠的設(shè)計 橡膠允許承受的負荷較大，安裝調(diào)整靈活，是沖裁模中常用的彈性元件。 本套模具選用4塊完全一樣的圓筒形橡膠，避免因受力不均產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常生產(chǎn)。 ａ．卸料板的工作行程： 式中：——凸模凹進卸料板的高度，1mm； ——料厚； ——凸模沖裁后進入凹模的深度，取為2mm。 故而， ｂ．橡膠的工作行程： 式中：——卸料板的工作行程； ——凸模修模量，取為5.5mm. 故而，。 ｃ．橡膠的工作行程取為自由高度的25%，則橡膠的自由高度為40mm。 ｄ．橡膠的預壓縮量 ｅ．每個橡膠承受的載荷 ｆ．橡膠的外徑D：根據(jù)《沖壓模具設(shè)計與制造》表2.9.12有計算公式如下： 式中：——圓筒形橡膠內(nèi)徑，根據(jù)結(jié)構(gòu)選取，取為10.5mm； ——每個橡膠承受的載荷； ——橡膠壓縮10%～35%時的單位壓力，。 查《沖壓模具實用設(shè)計手冊》表B-8，取 代入各數(shù)據(jù)即可求得橡膠的外徑 ｇ．校核橡膠的自由高度 橡膠高度與直徑只比應(yīng)滿足下式： 式中：——橡膠的自由高度； ——橡膠的外徑； 根據(jù)上述計算有：，滿足條件。 ｈ．橡膠的安裝高度 。 3．7．6推件裝置的設(shè)計 推件的目的是從凹模中卸下沖件或廢料，一般裝在上模內(nèi)。 推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。一般剛性的用得較多，由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成，查《新編實用沖壓模具設(shè)計手冊》，有如圖3.5所示的幾種結(jié)構(gòu)形式： 圖3.5 本套模具選用圖3.6中第一種結(jié)構(gòu)的推件裝置。其各構(gòu)件設(shè)計如下： ①推板 查《中國模具設(shè)計大典》，推板有如圖3.6所示的幾種標準結(jié)構(gòu)： 由于本套模具中凹模刃口輪廓形狀為狹長的長方形，推板選用圖3.6中的A型結(jié)構(gòu)，查《中國模具設(shè)計大典》選用推板規(guī)格為 圖3.6 ②推件塊 推件塊的外形輪廓取決于凹模刃口形狀，其工作部分要求將凹模中的落料件全部推 出，故應(yīng)比凹模直刃壁高度長1mm，上部加臺肩，避免推件塊脫落。故其結(jié)構(gòu)圖下圖所示： 圖3.7 推件塊 ③連接推桿 連接推桿一般需要2至4根，且長短一致，均勻分布。考慮到所選推板及推件塊的形狀特征，故而采用四根連接推桿，直徑6mm，長度56mm。 ④打桿 打桿的長度按下式計算： 式中：——頂出狀態(tài)時，打桿在上模座平面以下的長度； ——壓力機的結(jié)構(gòu)尺寸； ——考慮各種誤差而加的常數(shù)，一般取。 取打桿長度80mm。 打桿直徑與模柄中心孔間隙配合，取直徑11mm。 3．7．7模架及組成零件設(shè)計 模架是上模座、下模座、導柱和導套的組合體。根據(jù)模架導向用的導柱和導套間的配合性質(zhì)，模架可分為滾動導向模架和滑動導向模架兩大類。每類模架中，由于導柱安裝位置和數(shù)量不同，各自又具有多種模架類型。 考慮到送料與操作的方便性，模架采用后側(cè)式導柱的模架（如圖3.8），用導套導柱導向。由于零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，故采用Ⅰ級模架精度。 后側(cè)導柱模架的特點是導向裝置在后側(cè)，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機導向又不精確，就會造成上模歪斜，導向裝置和凸、凹模都容易磨損，從而影響模具壽命。因此一般用于較小的沖模。 選擇模架尺寸時要從凹模的輪廓尺寸來考慮，一般在長度及寬度上模架都應(yīng)比凹模大30～40mm，模架厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。選擇模架時還要 圖3.8 注意模架與壓力機的安裝關(guān)系，例如，在模架與壓力機工作臺孔的關(guān)系中，模座的寬度應(yīng)比壓力機工作臺孔徑每邊約大40～50mm。另外，沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機的最小裝模高度，小于壓力機最大裝模高度。 查《中國模具設(shè)計大典》表22.4-30選模架規(guī)格為200×125×170～205 Ⅰ GB/T2851.3-1990。 ①模座 模座一般分為上模座和下模座，形狀基本相似。上下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機滑塊和工作臺連接，傳遞壓力。 模座因強度不足會產(chǎn)生破壞；如果剛度不足，工作時會產(chǎn)生較大的變形，導致模具工作零件和導向零件的迅速磨損，因此必須十分重視上、下模座的強度和剛度。 根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》表22.4-30所選模架規(guī)格，有上模座規(guī)格為：200×125×40 GB/T2855.5-1990（見圖3.9），下模座的規(guī)格為：200×125×50 GB/T2855.6-1990（見圖3.10）。 圖3.9 標準上模座 圖3.10 標準下模座 ②導向裝置 導向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。對生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長的模具，一般都采用導向裝置。其中，應(yīng)用最廣泛的是導柱和導套。 一般導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合。導柱與導套按或配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙。 圖3.11 標準A型導柱 最常用的導柱是標準A型導柱（見圖3.11），其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但與模座為過盈配合，裝拆麻煩是其不足之處。 根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》所選模架，確定導柱規(guī)格為： A型導柱一般與A型或B型導套配套用于滑動導向。標準A型導套見圖3.12。 圖3.12 標準A型導套 根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》所選模架，確定導套規(guī)格為： 3．7．8連接與固定零件 模具的連接與固定零件有模柄、固定板、墊板、螺釘、銷釘?shù)?。這些零件大多有標準，設(shè)計時可按標準選用。 ①模柄 中小型模具一般通過模柄將上模固定在壓力機滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。 選擇模柄時，應(yīng)先根據(jù)模具大小、上模結(jié)構(gòu)、模架類型及精度等確定模柄的結(jié)構(gòu)類型，再根據(jù)壓力機滑塊上模柄孔的尺寸確定模柄的尺寸規(guī)格。一般來說，模柄直徑應(yīng)與模柄孔直徑相同，模柄長度應(yīng)比模柄孔深度小5～10mm。 模柄的結(jié)構(gòu)有很多結(jié)構(gòu)形式，常用的有帶凸緣的模柄、壓入式模柄、旋入式模柄等。其中帶凸緣的模柄用3至4個螺釘孔和附加的銷釘與上模座固定連接，主要用于大型模具或上模中開設(shè)推板孔的中小型模具；壓入式模柄是采用過渡配合（H7/m6）并加銷釘以防轉(zhuǎn)動，使之與上模座固定連接，主要用于上模座較厚而又沒開設(shè)推板孔或上模比較重的場合；旋入式模柄則通過螺紋與上模座固定連接，并加放松螺釘，以防轉(zhuǎn)動，主要用于中小型有導柱的模具。 本套模具選用帶凸緣的模具，其結(jié)構(gòu)圖見圖3.13。 圖3.13 常用模柄 查《中國模具設(shè)計大典》表22.5-26選模柄規(guī)格為：B40 JB/T 7646.3-1994。 ②固定板 將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上模座或下模座上。模具中最常用見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩形固定板兩種，主要用于固定小型的凸模和凹模。 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。 本套模具中，沖孔凸模及凸凹模均需要固定板，厚度取為20mm，外形尺寸與卸料板相同。并分別根據(jù)上下模座的連接特點來考慮緊固螺釘和銷釘?shù)牟贾谩? ③墊板 墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模正常工作。是否需要墊板，可按下式校核： 式中：——凸模頭部端面對模座的單位壓力，N； ——凸模承受的總壓力，N； ——凸模頭部端面支撐面積，。 經(jīng)校核知：沖孔凸模需要墊板，凸凹模不需要。 凸模墊板厚度取為10mm，外形與凸模固定板相同，材料選用45鋼。 ④螺釘與銷釘 螺釘和銷釘都是標準件，設(shè)計時按標準選取即可。 螺釘用于固定模具零件，一般選用六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘。 a．連接凸凹模固定板與下模座的開槽圓柱頭螺釘兩顆，規(guī)格為：M10×50 GB/T 65-2000；定位圓柱銷一個，規(guī)格為：銷8n6×50GB/T119.1-2000。 b．連接凹模、凸模固定板、墊板與上模座的開槽圓柱頭螺釘四顆，M10×80 GB/T 65-2000；定位圓柱銷一個，規(guī)格：銷8n6×70GB/T119.1-2000。 c．連接模柄與上模座的內(nèi)六角螺釘四顆，規(guī)格為：M8×35 GB/T 70.1-2000。 3．8模具總裝圖 通過以上設(shè)計，可得到如圖3.14所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由模柄、上模座、墊板、凸模固定板、凸模、凹模、推件裝置等組成；模具下部主要由卸料板、卸料橡膠、凸凹模、凸凹模固定板、下模座等組成。沖孔廢料由漏料孔漏出，落料件由推件塊推出。 圖3.14 落料沖孔復合模 1—凸凹模 2—凸凹模固定板 3—卸料螺釘 4—下模座 5—卸料橡膠 6—擋料銷 7—卸料板 8—推件塊 9—凹模 10—凸模 11—凸模固定板 12—墊板 13—上模座 14，19，23—螺釘 15，24—圓柱銷 16—連接推桿 17—打桿 18—模柄 20—推板 21—導套 22—導柱 模具總裝高度280mm。 條料由右向左送進，在卸料板上定位，并由擋料銷6定距，上模部分下行，凸凹模1與凹模9作用落料，同時凸模10與凸凹模1作用沖中心孔。模具閉合時，推件塊被凸凹模1向上推，上模回程時彈性卸料板7起到卸料作用，推件塊8在連接推桿16的作用下將落料件推出。 3．9沖壓設(shè)備的選擇 通過校核，選擇開式雙柱可傾斜壓力機JC23-25能滿足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：250 KN 滑塊行程：65 mm 最大裝模高度：300 mm 裝模高度調(diào)