多工位級進模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

摘 要 本文主要分析了汽車內(nèi)飾件的成形工藝，介紹了彎曲，沖孔，落料級進模的排樣設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。經(jīng)工藝分析，工藝計算，確定了該設(shè)計工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。模具可實現(xiàn)自動送料，卸料，出料，工藝性能好，沖件質(zhì)量高。模具用UG，CATIA，CAD繪制出裝配圖和零件圖。設(shè)計過程中首先要對零件進行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，確定合適的工藝方案，完成料帶的排樣設(shè)計；接著對沖裁力，拉深力和彎曲力進行計算，確定零件生產(chǎn)過程中的總沖壓力，完成壓力機的選擇；最后對模具各零部件進行詳細設(shè)計，完成模具的裝配和檢驗。 關(guān)鍵詞:內(nèi)飾件；彎曲；沖裁；級進模AbstractThis article has mainly analyzed the car interior parts forming process,and introduces the bending ,punching,progressive die and mould structure design pat.After analysis of the technical and the process calculation , determined the design prosess and die srtucture .Mould can realize automatic feeding and unloading,discharging working performance is good ,stemping have high quality. Use UG,CATIA,CAD drawing out the assembly parts.In the proceduce of design, at first we analysis the parts, then determine the appropriate technology solutions to complete the layout design of the strip by analyzing and comparing the every process; then the blanking force, drawing force and bending forces are calculated to determine the total impulse pressure in the parts production process, then complete the press of choice; after that complet the parts of the detailed of the mold and assembly and testing of the mold. Key words: bending；punching；progressive die .目錄摘要.11 緒論 1.1 多工位級進模簡介.6 1.2 沖壓模具分類.7 1.3 沖壓模具在國民經(jīng)濟中的地位.82 零件分析及工藝方案確定 2.1 確定零件的基本沖壓工序.11 2.2 工藝方案的確定.13 2.3 零件的排樣設(shè)計.13 2.4 排樣方法.14 2.5 排樣方案與分析.163 成型設(shè)備的選擇 3.1 沖裁力的計算.19 3.2 拉深力及彎曲力的計算.20 3.3 卸料力及推件力的計算.21 3.4 總沖壓力的計算.22 3.5 沖壓設(shè)備的選定.224 模具結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計分析 4.1 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1.1 凸凹模的尺寸標準.25 4.1.2 沖裁工位凸凹模設(shè)計.26 4.1.3 成型工位凸凹模設(shè)計.28 4.1.4 彎曲工位凸凹模設(shè)計.30 4.2 定距及導料結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.2.1 定距結(jié)構(gòu)設(shè)計.31 4.2.2 導料結(jié)構(gòu)設(shè)計.31 4.3 卸料結(jié)構(gòu)設(shè)計.32 4.4 限位裝置設(shè)計 4.4.1 墩死塊.33 4.4.2 平衡塊.33 4.4.3 存放限制器.34 4.4.4 限位掛鉤.34 4.5 安全監(jiān)測保護裝置的設(shè)計.35 4.6 輔助零部件設(shè)計.355 模具裝配.37 總結(jié).39 致謝.40 參考文獻.41附錄 裝配圖選錄附錄 零件圖選錄1 緒論1.1 多工位級進模簡介 多工位精密級進模是具有精密、高效、長壽命的的特點。它適用于沖壓小尺寸、薄料、形狀復雜和大批量生產(chǎn)的沖壓零件。多工位精密級進模的工位數(shù)可高達幾十個，其模具能自動送料、自動檢測出送料誤差等。多工位精密級進模常用于高速沖壓，因此，生產(chǎn)率得到極大地提高，解決了手工送料的誤差，減少了沖壓設(shè)備和工人，提高了產(chǎn)品精度。 相對于普通模具來說，多工位精密級進模結(jié)構(gòu)更為復雜，制造技術(shù)和制造要求更高，模具的成本相對也高，同時對沖壓設(shè)備、原材料(卷料)也有相應(yīng)的要求，對模具設(shè)計的合理性也提出了較高的要求。因此，在模具設(shè)計前必須對制件進行全面分析，然后結(jié)合模具結(jié)構(gòu)特點和沖壓件的成形工藝性來確定該制件的沖壓成形工藝過程。 多工位精密級進模要求高精度、長壽命，其模具的主要工作零件常采用高強度高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等材料制造。加工方法常采用慢走絲線電極電加工和成型磨削。多工位精密級進模，必須有自動送料裝置，才能實現(xiàn)自動沖壓，并要求送料精度高，送料進距易于調(diào)整。生產(chǎn)中常采用的送料裝置有鉤式、夾持式送料裝置和輥式送料裝置。送料誤差以及能否及時地從凸模上排除工件，往往是造成級進模損壞的主要原因。因此對造價昂貴的精密級進模，還必須帶有高精度的誤差檢測裝置。 在多工位精密級進模中，由于凸模通常很精細，必須加以精確導向和保護，因而要求卸料板能對凸模提供導向和保護功能。卸料板上相應(yīng)的孔必須采用高精度加工，其尺寸及相互位置必須準確無誤。在沖壓過程中的運動必須高度平穩(wěn)，因此對卸料板要有導向保護措施。綜上所述，多工位精密級進模有如下特點：（1）在一副模具中，可以完成包括沖裁、彎曲、拉深和成形等多種多道沖壓工序。從而免去了用單工序模的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位過程，提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。 （2）由于在級進模中工序可以分散，不必集中在一個工位上，故不存在復合模上的“最小壁厚”問題，可根據(jù)生產(chǎn)中實際需要留出空工位，從而保證模具強度，延長模具壽命。（3）多工位精密級進模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件等自動化裝置，操作安全，具有較高的勞動生產(chǎn)效率。（4）級進模結(jié)構(gòu)復雜，模具制造精度要求很高，給模具制造、調(diào)試及維修帶來一定難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速方便、可靠，如圖1-1所示。 圖1-1 級進模示意圖1.2 沖壓模具分類 沖壓模具的形式很多，沖模也依工作性質(zhì),模具構(gòu)造,模具材料三方面來分類。 1.2.1 根據(jù)工藝性質(zhì)分類（1）沖裁模 沿封閉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。（2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線(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。（3）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。（4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、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。 1.2.2 根據(jù)工序組合程度分類（1）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。（2）復合模 只有一個工位，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。（3）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。 1.2.3 依產(chǎn)品的加工方法分類（1）沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。（2）彎曲模具：是將平整的毛坯彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多少，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。（3）抽制模具：抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。（4）成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。（5）壓縮模具 是利用強大的壓力，使金屬毛坯流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。1.3 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位利用模具成型零件，是一種少切削、無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率、保證零件質(zhì)量、節(jié)約材料、降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟效益。因此，模具在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門，如機械、電子、輕工、交通和國防工業(yè)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。例如：70以上的汽車、拖拉機、電機、電器、儀表零件，80以上的塑料制品，70以上的日用五金及耐用消費品零件，都采用模具來生產(chǎn)。 由此可見，利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進而爭先占領(lǐng)市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義。因此德國把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關(guān)鍵工業(yè)”；美國把模具稱為“美國工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估其力量的工業(yè)”；日本把模具說成是“促進社會富裕繁榮的動力”，把模具工業(yè)視為“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”。我國將模具工業(yè)視為整個制造業(yè)的“加速器”。 從另一方面來看，機床、刀具工業(yè)素有“工業(yè)之母”之稱，在各個工業(yè)發(fā)達國家中都占有非常重要的地位。由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機床、刀具工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說明了在國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈爭奪的過程中，愈來愈多的國家采用模具來進行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯地成為技術(shù)、經(jīng)濟和國力發(fā)展的關(guān)鍵。從我國的情況來看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開發(fā)不出來，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消耗指標高，材料消耗量大，這都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒有一個強大的、先進的模具工業(yè)密切相關(guān)。因此，要使國民經(jīng)濟各個部門獲得高速發(fā)展，盡快縮短和發(fā)達國家之間的差距，加速實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化步伐，惟一的出路就是必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個獨立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具在國民經(jīng)濟中的關(guān)鍵作用。2模具的工藝分析及方案的確定2.1 確定基本沖壓工序本次沖壓模具設(shè)計的沖壓件材料為DC05，材料厚度為1.2mm，模具制造精度為IT10，生產(chǎn)批量：100萬件/年。DC05鋼板是熱軋高張力防銹鋼板，塑性好，沖壓性能也好，特深沖用DC05 C 0.008 Mn 0.3，P 0.020 ，S 0.02 ，Alt 0.015，屈服強度:120180MPa，抗拉強度不低于270MPa ，斷后伸長率不低于38，大多用來制造一般有拉延結(jié)構(gòu)的鈑金件制品。該沖壓件（如圖2-1，2-2所示）采用1.2mm的DC05鋼沖壓而成，可保證足夠的剛度與強度。 圖2-1 沖壓零件圖2D 圖2-2 沖壓零件圖3D此零件通過修邊，沖孔，彎曲，成型等工藝完成，如圖2-3所示 圖2-3 產(chǎn)品工藝圖經(jīng)分析該零件按照1.修邊，2.向下彎曲，3.成形，4.沖孔，5.切斷的順序加工，由于2處在向下彎曲的過程中彎曲角度較大且彎曲半徑較小，快速的彎曲過程易導致零件拐角處變形不均勻甚至被拉破，不易獲得最終要求的零件尺寸，所以2處的向下彎曲應(yīng)設(shè)計為多次彎曲。4處的沖孔應(yīng)放在成形和彎曲工序之后，因為如果過早沖孔，后續(xù)的加工會導致孔被拉變形而無法保證孔的尺寸.2.2工序的確定經(jīng)分析后有如下兩套工序法案可供選用：方案1以單工序進行制造。設(shè)計并制造五套單工序模具進行：修邊向下彎曲1成形1成形2向上彎曲沖孔切邊來完成零件生產(chǎn)。方案2 設(shè)計并制造一副多工位級進模，完成對零件的批量生產(chǎn)。方案1的優(yōu)點是模具設(shè)計簡單，但考慮到為大批量生產(chǎn)，如果設(shè)計為單工序模，這勢必使生產(chǎn)效率極為低下，而且定位不準會引起較大的誤差，同時勞動強度也增加了，所以排除這種方案。方案2生產(chǎn)效率高，操作安全，模具壽命長自動化程度高，沖出的制品質(zhì)量高定位精準，沖壓成本低，但設(shè)計制造難度大。綜合上述兩種種方案，方案二較方案一精度高，生產(chǎn)效率高，且設(shè)計級進模模也具有挑戰(zhàn)性，故選擇方案二。2.3 排樣設(shè)計 在沖壓零件的成本中，材料費用約占60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱為排樣。不合理的排樣會浪費材料，衡量排樣經(jīng)濟性的指標是材料的利用率，可用下式計算：F/F0100F/AB100% (2.3.1)式中材料利用率；F工件的實際面積；F0所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；A送料進距 (相鄰兩個制件對應(yīng)點的距離)；B條料寬度。從上式可看出 ，若能減少廢料面積，則材料利用率高。廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種(圖2-4）。搭邊和余料屬工藝廢料，這是與排樣形式及沖壓方式有關(guān)的廢料；結(jié)構(gòu)廢料由工件的形狀特點決定，一般不能改變。所以只有設(shè)計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。 圖2-4 廢料分類 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟指標。因此，排樣時應(yīng)考慮如下原則：(1) 提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當改變制件形狀)。(2) 排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強度小且安全。(3) 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。(4) 保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。2.4 排樣方法根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣又可分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多種形式。 圖2-5 排樣(1) 有廢料排樣法：如圖2-5a所示，沿制件的全部外形輪廓沖裁，在制件之間及制件與條料側(cè) 邊之間 ，都有工藝余料 (稱搭邊)存在。因留有搭邊，所以制件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率降低。(2) 少廢料排樣法：如圖2-5b所示。沿制件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在制件之間(或制件與條料側(cè) 邊之間 )留有搭邊，材料利用率有所提高。(3) 無廢料排樣法：無廢料排樣法就是無工藝搭邊的排樣，制件直接由切斷條料獲得。圖 2-5c是步距為兩倍制件寬度的一模兩件的無廢料排樣。 采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力 (單邊切斷時)，不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。為此排樣時必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。表 2-1為排樣形式分類示例。表 2-1排形式分類示例排樣形式有廢料排樣少、無廢料排樣應(yīng)用范圍直排方形、矩形零件斜排橢圓形、L形、T形、S形零件直對排梯形、三角形、半圓形、T形、形零件混合排材料與厚度相同的兩種以上的零件多行排批量較大、尺寸不大的圓形、六角形、方形、矩形零件整裁搭邊細長零件分次裁搭邊 2.5 排樣的具體方案設(shè)計分析 （1） 繪制零件展開圖，如圖2-6所示 圖2-6 零件展開圖（2） 條料排樣圖方案比較 繪制過程： 首先參考已繪制的零件圖，考慮零件的用途和生產(chǎn)效率；決定采用一模兩件成產(chǎn)（即零件雙排樣式）。 按估計的工位數(shù)，以說法基準線為準劃一排零件的展開形狀圖，由于零件展開后的最大高度H=70.6mm，并且料帶的中央需設(shè)計導正銷孔，考慮到卷料的寬度和機床的漏料結(jié)構(gòu)后，將中央搭邊值定為24.8mm，同時采用無側(cè)搭邊的料帶設(shè)計，初定步進距110mm，料條寬度B=270.6+24.8=166mm按零件圖的形狀，考慮對彎曲、成形部分分解加工工序。 綜合考慮產(chǎn)品各內(nèi)孔外形和各分解加工成新的內(nèi)容，共分多少工位，以及各工位加工內(nèi)容。初始排樣圖如圖2-7所示 圖2-7 初始排樣圖修改后排樣圖如圖2-8所示 圖2-8 修改排樣圖經(jīng)分析，修改前，兩零件完全對稱，但是材料利用率低，不符合模具制造經(jīng)濟型原則，修改后的排樣明顯改善這一問題，具有較強的實用性及可操作性。故選擇修改后的排樣作為最終排樣，如圖2-9所示。 圖2-9 料帶3D圖（3） 材料利用率考慮到本次設(shè)計的模具為自動送料機送料，不予考慮料頭、料尾和邊余料。由UG-NX軟件計算得最終零件展開圖的實際面積為4531.8364mm2，由于本設(shè)計是采用一模兩件的排樣方式，所以 A=24531.8634=9063.6728mm2。由公式2.3.1可計算得材料的利用率 F/F0100F/AB100%=49.63%。3 成型設(shè)備的選擇3.1沖裁力的計算 通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，沖裁力的計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂出力的計算。計算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。選用沖壓設(shè)備的標稱壓力必須大于所計算的總的沖壓力。 沖裁力計算公式：F=EpRmL【7】 式中，F(xiàn)沖裁力（單位：N）； Ep材料厚度（單位：mm）； Rm材料抗剪強度（單位：MPa）； L沖裁周邊長度（單位：mm）。 （1） 沖導正銷孔沖裁力（第1工位） 沖裁周邊長度： L1=52x3=156mm； 沖裁力： F1=EP Rm L1=1.2330156=61776N；具體沖裁如圖3-1所示 圖3-1 沖導正銷位置示意圖（2） 修邊凸模沖裁力（第2、3、4，7工位） 沖裁總周長：L2=613x2+528x2+228x2+185x2+166x2=3018mm； 沖裁力：F2=EP Rm L2=1.2x330x2018=1230768N；具體修邊圖如圖3-2所示 圖3-2 修邊位置示意圖（3） 沖孔凸模沖裁力（第9工位） 沖裁總周長：L3=105x2=210mm; 沖裁力：F3=EP Rm L3=1.2x330x210=83160N；沖孔圖如圖3-3所示 圖3-3 沖孔位置示意圖 （4） 切斷分離沖裁力（第11工位） 沖裁總周長：L4=2113x2+277=4503mm； 沖裁力：F4=Ep Rm L4=1.2x330x4503=1783188N；切斷圖如圖3-4所示 圖3-4 切斷分離位置示意圖3.2拉深力和彎曲力的計算 拉深力和彎曲力計算公式：F=KLEp（簡化公式）【8】式中，K拉深或彎曲系數(shù)；（該處取0.6） L彎曲或拉深件橫斷面周長；（單位：mm） Ep材料厚度；（單位mm） 材料抗拉強度。（該處取=0.8Rm=264MPa;）（5） 成型力（第5工步） F5=KL5Ep=0.6x355x2x1.2x264=134956N,成型圖如圖3-5所示圖3-5 成型示意圖（6） 向下彎曲（第6工步） F6=KL6Ep=0.6x277x2x1.2x264=105304N，彎曲圖如圖3-6所示圖3-6 下翻邊示意圖（7） 向上彎曲（第8工步） F8=KL8Ep=0.6x170x2x1.2x264=64627N，上翻邊如圖3-7所示圖3-7 上翻邊示意圖 （8） 成型（第10）工步F10=KL10Ep=0.6x100x2x1.2x264=38016N，成型圖如圖3-8所示圖3-8 成型示意圖3.3 卸料力和推件力的計算 板料經(jīng)沖裁后，由于彈性變形恢復的作用，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱為卸料力；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱為推件力。 卸料力的計算公式：F=KXF； 推件力的計算公式：F=nKTF; 式中，F(xiàn)計算的沖裁力；（單位：N） KX脫卸系數(shù)，取0.05； KT推出系數(shù)，取0.055；（見表3-1）n凹模內(nèi)含工件或廢料的個數(shù)，本設(shè)計n取2。表3-1 料厚系數(shù) 由此可計算卸料力為： F卸=KX*F =0.05x(61776+1230768+83160+1783188+134956+105304+64627+38016) =175089NF推=nKTF =2x0.06x(61776+1230768+83160+1783188+134956+105304+64627+38016) =420215N3.4 總沖壓力的計算 總沖壓力：總沖壓力為上述壓力之和。 F總=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F8+F10+F推+F卸=221442+420215+175089=4097099N4097KN3.5 沖壓設(shè)備的確定 對沖壓加工，要求加工壓力不大于沖壓設(shè)備公稱壓力的1/3，故選用的設(shè)備公稱壓力W3/2的總沖壓力615T。 對機械壓力機與液壓機進行比較： 液壓機在工作行程終點時，可以對材料進行保壓，對材料的塑性變形、減小回彈有利，適用工藝有拉伸、彎曲、型材彎曲、冷擠、整形校平。而壓力機可分曲軸傳動壓力機、偏心壓力機、摩擦壓力機三種。其中曲軸壓力機可獲較大行程，承受負荷較均勻，應(yīng)用較廣；偏心壓力機具有行程可調(diào)整的特點，有利提高生產(chǎn)率，適用沖裁、彎曲和淺拉伸工序；摩擦壓力機在工作超負荷時，會打滑不致?lián)p壞機件，適用中小尺寸工件的校正、壓印和成形工序。從模具方面看，液壓機適合用于生產(chǎn)大型，復雜，精密的汽車薄板零件，特別是有“拉伸”功能的零件。適合汽車等的大型覆蓋件，車門件等。它的特點相對機械壓力機的確致密性，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性上更好。維護比機械壓力機方便，因為液壓件的標準化，理論的成熟化很高。所以考慮到本次設(shè)計產(chǎn)品的工藝性和精度要求，決定選用四柱式液壓機。 最后結(jié)合模具外形尺寸及閉合高度的要求，經(jīng)校核后選用YX32-630型液壓機，其主要技術(shù)參數(shù)見表3-2。表3-2 YX32-630技術(shù)參數(shù) 4 模具結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計 4.1凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1.1凸凹模尺寸標準 凸、凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。 設(shè)計中所用材料為熱軋高張力防銹鋼板，根據(jù)經(jīng)驗來取，一般凸、凹模間隙?。?.050.1）t。所以，得Zmin=0.051.8=0.09mm，Zmax=0.11.8=0.018mm。 確定凸、凹模刃口尺寸的原則：（1）考慮落掉和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模，因此沖孔模應(yīng)先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。 （2） 考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響；刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)取接近或等于沖件的最大極限尺寸。 （3）考慮沖件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。 在本設(shè)計中，由于凸模除了標準的圓形凸模以外，均為直通式的異形凸模。尺寸非常的細小而且特別的多。故為了設(shè)計的簡便起見，凸凹模的刃口尺寸計算部分忽略。設(shè)計中的刃口尺寸按照：凸模尺寸就是板料的各孔的尺寸來確定，凹模的刃口尺寸按照對應(yīng)凸模的尺寸每邊加上一個單邊間隙來確定（如圖4-1所示）。 圖4-1 凸凹模配合圖4.1.2沖裁工位凸凹模設(shè)計 在多工位級進模中有許多沖小孔凸模（如圖4-2所示）、修邊凸模（如圖4-3，4-4所示）等。這些凸模應(yīng)根據(jù)具體的沖裁要求，根據(jù)沖裁材料的厚度，沖壓的速度，沖裁間隙和凸模的加工方法等因素來考慮凸模的結(jié)構(gòu)及其凸模的固定方法。 圖4-2 沖孔凸模圖4-3 修邊凸模圖4-4 修邊凸模對于沖小孔凸模，通常采用加大固定部分直徑，縮小刃口部分長度的措施來保證小凸模的強度和剛度。當工作部分和固定部分的直徑差太大時，可設(shè)計多臺階結(jié)構(gòu)。各臺階過渡部分必須用圓弧光滑連接，不允許有刀痕。卸料板還應(yīng)考慮能起到對凸模的導向保護作用，以消除側(cè)壓力對凸模的作用而影響其強度。 而對于尺寸較大的窄長槽凸模和異形凸模，由于它們的強度容易得到保證，所以往往不設(shè)置臺階結(jié)構(gòu)，采用直通式凸模，用凸模固定座將其固定在上模上。上述類型的凸模分為兩種形式：整體式凸模和鑲拼式凸模。整體式凸模將固定座和凸模刃口設(shè)為一體，其優(yōu)點是加工方便，受力后穩(wěn)定性強，安裝也較鑲拼式凸模方便，缺點是后期修模時需將固定座一起換掉，材料浪費較多。而鑲拼式凸模是將凸模鑲拼在固定座中，用墊塊和螺釘加以固定，由于其穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率均不及整體式凸模，因此在本次設(shè)計中全部采用整體式凸模。 在沖裁工位中，在凸模設(shè)計完成后，根據(jù)沖裁間隙值，很容易設(shè)計出與其相匹配的凹模（如圖4-5所示），在此不再贅述。 圖4-5 沖裁凹模4.1.3 成型工位凸凹模設(shè)計 本次設(shè)計中的成型工位是決定產(chǎn)品外形的重要環(huán)節(jié)，其凸模設(shè)計是根據(jù)零件的數(shù)字模型反推至第十工位，用它的3D料帶模型來切割毛坯以獲得特定外形的凸模（如圖4-6，4-7所示）。圖4-6 成型凸模圖4-7 成型凹模 本次設(shè)計凸凹模的材料分別為LKM2711，Cr12MoV，Cr12MoV的技術(shù)參數(shù)如表4-1：表4-1 Cr12MoV的化學成分C%Si%Mn%Cr%Mo%V%(P,S)%1.45-1.70<=0.40<=0.4011.0-12.50.40-0.600.15-0.30<0.03特點：晶粒較細，具有良好的淬透性，淬火回火后的硬度強度韌性較高，淬火變形小。 主要用途：多用于制造截面較大，形狀復雜，工作負荷較重的各種模具和工具，如汽車覆蓋件模具，沖孔凹模，切邊模，壓印模，標準工具和量具等。 熱處理工藝： 淬火：第一次預熱300-500攝氏度，第二次預熱840-860攝氏度；淬火溫度1020-1040攝氏度，冷卻介質(zhì)為油，介質(zhì)溫度20-60攝氏度，冷卻至油溫，隨后空冷，HRC=60-63 回火：經(jīng)過以上淬火工藝，回火加熱溫度400-425攝氏度，HRC57-59. LKM2711的技術(shù)參數(shù)如下：LKM2711主要特性：油淬及氣淬塑料模具鋼,擁有良好淬透性質(zhì)，良好的韌性，抗熱性能良好,適應(yīng)用為冷作工具用途，適于表面處理(如鍍鉻)，良好的拋光 性能。熱處理工藝：淬火后空冷，經(jīng)回火加熱至600攝氏度，HRC58-60，可用作凸模。主要用途：壓鑄模具、支撐工具、模架 需高硬度大型模具化學成分如表4-2：表4-2 LKM2711化學成分%C%Si%Mn%(P S)%Cr%Mo%(Ni V0)0.50-0.600.15-0.350.50-0.800.0250.0250.60-0.800.25-0.354.1.4 彎曲工位凸凹模設(shè)計 多工位級進彎曲工位的設(shè)計要點 （1）沖壓彎曲方向 在多工位級進模中，如果工件要求向不同方向彎曲，則會給級進加工造成困難。彎曲方向是向上，還是向下，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是不同的。如果向上彎曲，則要求在下模中設(shè)計活動成形壓料塊來改變彎曲方向（如圖4-8所示）；若向下彎曲，雖不存在彎曲方向的轉(zhuǎn)換，但要考慮彎曲后送料順暢，此時應(yīng)考慮抬料板的結(jié)構(gòu)和行程（如圖4-9所示）。 圖4-8 向上彎曲圖4-9 向下彎曲4.2定距和導料結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.2.1定距結(jié)構(gòu)設(shè)計 本模具工位數(shù)較多，沖壓精度要求較高，由于是一模兩件的設(shè)計，所以設(shè)置了三個導正方向，每個方向設(shè)置3個導正銷，這樣可以提高送料精度。導正銷采用是標準件，用導正銷固定座將其固定在壓料板上（如圖4-10所示）。 條料的定位精度直接影響到工件的加工精度,特別是對工位數(shù)比較多的排樣,應(yīng)特別注意條料的定位精度。在第一工位沖導正工藝孔，緊接著在接下來工位設(shè)置導正銷導正，以導正銷矯正自動送料的步距誤差。 圖4-10 導正銷4.2.2導料結(jié)構(gòu)設(shè)計 導料板是對條料進行導向的裝置之一，沿條料送進方向，安裝在抬料板的兩側(cè)，并與模具中心線平行，主要作用是在板料送進過程中為其左右導向，同時也可保證板料的上下浮動距離不至于過大而脫離抬料板。在導料板的前端，有一開口的翹起，目的是方便送料（如圖4-11，4-12所示）。 圖4-11 導料板圖4-12 導料板4.3卸料機構(gòu)設(shè)計 卸料裝置是起卸料作用，在多工位級進模工作前，卸料板把條料壓住，防止條料在沖壓過程產(chǎn)生位移和塑性變形；卸料裝置必須對各凸模起導向和保護作用。 對于不同的沖壓工序卸料裝置有不同的作用：在沖裁工序中，他起卸料與壓料作用，在彎曲工序中，它不僅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中還要起到壓邊圈的作用（如圖4-13所示）。 圖4-13 壓料板與凸凹模的位置關(guān)系除上述卸料板的整體卸料外，在本次設(shè)計中還有另外一種卸料方式。沖孔后的廢料若隨著凸?；爻藤N在凸模端面上帶出模具，并掉在凹模表面，不及時清除將會使模具損壞，設(shè)計時應(yīng)考慮采取一些措施，防止廢料隨凸模上竄。因此對2.0mm以上的凸模需在凸模上設(shè)置彈性頂料銷，利用彈性頂料銷使廢料脫離凸模端面（如圖4-14所示）。 圖4-14 頂料銷 4.4限位裝置設(shè)計 4.4.1墩死塊 墩死塊的作用是在上下模座合模過程中，在機床到達下死點的位置時，保證模具的閉合高度在安全范圍內(nèi)。同時也可起到檢測模具閉合高度的作用，如圖4-15所示。 圖4-15 墩死塊 4.4.2 平衡塊 其功能類似于墩死塊，只是它主要安裝在壓料板上，用來平衡卸料板和抬料板，限制它們的接觸間隙，保證它們接觸后在一個料厚的間隙下繼續(xù)工作，如圖4-16所示。圖4-16 平衡塊 4.4.3 模具存放限制器 模具在存放或運輸?shù)倪^程中，為防止上模下行量過多，對凸、凹模工作面造成擠壓而破壞凸、凹模工作表面，需使用存限制器來保證上下模的間隙，從而起到保護模具內(nèi)部零件的作用，由于其工作時承受了整個上模的重量，所以應(yīng)將其安裝在加強筋上方(如圖4-17所示)。當模具在工作狀態(tài)時，將存放限制器倒下，模具正常工作；當模具不需要工作時，將存放限制器推上，起存放模具作用。 圖4-17 存放限制器4.4.4 限位掛鉤 在模具開模的過程中，需設(shè)置限位掛鉤。其作用主要是為了限制壓料板與上底板的相對移動距離，即壓料板的行程,如圖4-18所示。 圖4-18 限位掛鉤4.5安全監(jiān)測保護裝置的設(shè)計 多工位級進模，一般都是自動送料，沖速很高，在沖壓過程中難免發(fā)生如材料誤送、送進不到位、疊片、材料起拱、材料的厚度或?qū)挾扔姓`差，制件未頂出或下落等故障，從而導致模具不能正常工作，甚至造成模具或壓力機損壞。 設(shè)置安全保護裝置就是為了代替操作人員監(jiān)視沖壓過程（包括原材料監(jiān)視、進給監(jiān)視、出件監(jiān)視），有了故障及時發(fā)出信號，停止壓力機運轉(zhuǎn)，以保證模具或壓力機不受損傷。 本設(shè)計中，安全監(jiān)測保護裝置設(shè)計如圖4-19所示。 圖4-19 檢測器4.6 輔助零部件設(shè)計 4.6.1 鍵 鍵的作用主要有兩點，第一就是比較精確的定位，第二就是傳遞側(cè)向力。 鍵的精確定位作用就注定了鍵的自身的精度要求比較高，也就是鍵的兩側(cè)精度較高。在鍵的中間，都會設(shè)置一個螺釘孔。在裝模、試模是時候，可以很容易的取出，方便操作。像一般比較大的鑲塊，定位要求又非常高的時候，僅靠兩個銷釘是無法完成定位，這個時候就必須全部依靠鍵的定位。鍵定位一般采用“L”型定位。即鑲塊的4個面全部磨光，將鑲塊的兩個面分別靠在底板上，在鑲塊的另外兩個面根據(jù)長度布置鍵。這種方式定位，精確度比較高，定位比較簡單。對后續(xù)的修模非常有利。具體鍵和鍵的定位如圖4-20所示。 圖4-20 鍵4.6.4 字模 在零件的生產(chǎn)過程中，需將其編號、生產(chǎn)日期等信息標記在零件上面，在模具設(shè)計時，應(yīng)設(shè)計類似成型凸凹模功能的字模，將產(chǎn)品信息通過字模壓印在零件上。如圖4-21所示。圖4-21 字模 5 模具裝配 任何機械產(chǎn)品都是由若干零件和部件組成的，根據(jù)規(guī)定的技術(shù)要求將零件結(jié)合成組件和部件，并進一步將零件、組件和部件結(jié)合成產(chǎn)品的過程稱為裝配。將零件與零件組合過程稱為組裝，其產(chǎn)品稱為組件；將零件與組件的結(jié)合過程稱為部裝，其產(chǎn)品稱為部件；而將零件、組件和部件的結(jié)合過程稱為總裝，其成品稱為產(chǎn)品。模具裝配是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點、各零件間的相互關(guān)系和技術(shù)條件，以一定的裝配順序和方法，將符合圖樣技術(shù)要求的模具零件連接固定為組件、部件，直至裝配成滿足使用要求的模具。模具裝配可分為組件裝配、部件裝配和總裝配等。模具各零部件的設(shè)計完成后，要進行裝配，以進行干涉、安全性、可行性等相關(guān)檢查與模具校對。在對整套模具進行裝配檢驗后，其各項參數(shù)均符合設(shè)計要求。 在本次設(shè)計的過程中，所有的3D圖紙均用UG（7.5）及CATIA（V5R19）繪制，2D圖紙由AutoCad（2010）完成，其3D總裝圖及四大部件裝配圖分別如圖5-1、5-2、5-3、5-4、5-5所示。其2D裝配圖祥見附錄I，2D零件圖紙祥見附錄II。 圖5-1 模具總裝圖圖5-2 上模裝配圖圖5-3 壓料板圖5-4 下模裝配圖圖5-5 抬料板總 結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來模具的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設(shè)計是我對所學知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導做畢業(yè)設(shè)計是老師對學生所做的最后一次執(zhí)手訓練。其次，畢業(yè)設(shè)計的指導是老師檢驗其教學效果，改進教學方法，提高教學質(zhì)量的絕好機會。 畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學知識的大概總結(jié)，但是真的面對畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 致謝 在此要感謝我的指導老師左老師和傅老師對我悉心的指導，感謝老師們給我的幫助，同時也對武漢斯摩摩汽車模具公司表示感謝，不僅給我一個良好的實習環(huán)境，在畢業(yè)設(shè)計階段，技術(shù)部及車間的工人師傅們都給予了很多幫助，在此一并感謝。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。參考文獻 1周良德、朱泗方.現(xiàn)代工程圖學.湖南科學技術(shù)出版社2000 2王衛(wèi)衛(wèi).材料成型設(shè)備.機械工程出版社20083薛啓翔.沖壓模具設(shè)計和加工計算速查手冊.化學工業(yè)出版社2005.7 4王俊彪.多工位級進模設(shè)計.西北工業(yè)大學出版社2005 5肖景容.沖壓工藝學.機械工業(yè)出版社 6徐學林.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).湖南大學出版社 7赫海濱.沖壓模具簡明設(shè)計手冊.化學工業(yè)出版社 8王孝培.沖壓設(shè)計資料.機械工業(yè)出版社 9王曉江.模具設(shè)計與制造專業(yè)英語.機械工業(yè)出版社2008 10余漢清、陳金德.金屬塑性成形原理.機械工業(yè)出版社2007 11翁其金、徐新成.沖壓工藝及沖模設(shè)計.機械工業(yè)出版社2004.7 12陳炎嗣.多工位級進模設(shè)計與制造.機械工業(yè)出版社2006.9 13周大雋.沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計要領(lǐng)與范例.機械工業(yè)出版社2005.11 14陳錫棟、周小玉.實用模具設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社2001.7 15付宏生.冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計制造.化學工業(yè)出版社2005.3 16黃健求.模具制造.機械工業(yè)出版社2001.3 17柳燕君、楊善義.模具制造技術(shù).機械工業(yè)出版社2002.7 18王樹勛、吳裕農(nóng).典型模具機構(gòu)圖冊.華南理工大學出版社2005.4 19馮炳堯、韓泰榮、蔣文森.模具設(shè)計與制造簡明手冊.上?？?