焊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)

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1、 1：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(chē)產(chǎn)業(yè)而言，一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車(chē)更換車(chē)型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量均

2、突破400萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2004年產(chǎn)銷(xiāo)量各突破500萬(wàn)輛，轎車(chē)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(xiāo)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(lèi)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)

3、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(chē)的車(chē)身、底盤(pán)、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(chē)、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

4、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(kāi)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(lèi) 沖壓主要是按工藝分類(lèi)，可分為分離工序和成形工序兩大類(lèi)。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

5、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)

6、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(kāi)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

7、壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問(wèn)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

8、，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(chē)車(chē)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(chē)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(chē)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(lèi)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)，

9、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(chē)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(chē)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(mén)別類(lèi)，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(chē)薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車(chē)用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以

10、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(chē)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(chē)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(kāi)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(kāi)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(chē)結(jié)構(gòu)和用材所

11、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(méi)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(kāi)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(kāi)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(chē)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

12、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(chē)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

13、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)。 2：焊片的模具設(shè)計(jì) 2.1焊片設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 沖裁件，材料為H62,厚度為0.7mm，大批量生產(chǎn)。 試制定工件沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程. 零件名稱:止動(dòng)件 生產(chǎn)批量:大批 材料:H62 t=0.7mm 2.2 沖壓件工藝性分析 <1> 沖壓件結(jié)構(gòu)分析 該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱。是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精

14、度為IT12~IT13?？字行呐c邊緣距離尺寸公差為±0.5。將以上精度與零件的精度要求相以較比，可以為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注，生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工該零件的圓角半徑R=0.6≥0.18t=0.18×0.7=0.175符合要求。 <2> 沖裁件的材料分析 查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得，H62抗剪強(qiáng)度τ=255Mpa。斷后伸長(zhǎng)率35%，此材料具有良好的塑性及較高的彈性，沖裁性較好，可以沖裁加工。 2.3 確定工藝方案 該零件的沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可以擬定出以下三種工藝方案： 方案一：用簡(jiǎn)單模分兩次加工，即落料——沖孔

15、。 方案二：沖孔、落料復(fù)合模。 方案三：沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具。 采用方案一，生產(chǎn)率低、工件的累計(jì)誤差大，操作不方便。由該工件為大批量生產(chǎn)。方案二和方案三更具有優(yōu)越性。 該零件也與外緣之間的最小距離為1.25mm，大于些零件要求的最小壁厚0.7，可以采用沖孔、落料復(fù)合模具或沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具，復(fù)合模具的形位精度和尺寸精度容易保證。且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但，由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。級(jí)進(jìn)模具生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正，故模具制造、案裝較復(fù)合模具復(fù)雜，通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該零件才用第二種方案

16、，復(fù)合模具。 2. 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 復(fù)合模有兩種結(jié)構(gòu)形式，正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。分析該工件成形后脫模方便性，正裝式復(fù)合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取工件不方便，倒裝式復(fù)合模成形后工件留在上模，只需在上模裝一副推件裝置，故采用倒裝式復(fù)合模具。 2.4 排樣設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件具有T形的特點(diǎn)，直排列時(shí)材料的利用率較低，采用直對(duì)排的排樣方安可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。 查最小搭邊值表，得工件間a=1，側(cè)面為a1=1.2 經(jīng)邊綜合考慮取 a=1 a1=1.2 計(jì)算條料寬度：B=（24+2*1+1.2+12）mm=39.2mm

17、 步距：S=12+1=13mm 計(jì)算沖壓件毛壞的面積：A=[π*62+π*(2.25)2+4.5*9.75] =172.8mm. 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為. 裁單件材料的利用率按式計(jì)算,即 =(2*172.8)÷(39.2*13)×100%=67.8%　 式中 A—沖裁面積(包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料)； n— 一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目； b—條料寬度； h—進(jìn)距。 排樣圖如(2.1)下： (2.1) 2.5 沖裁力的計(jì)算 <1>沖壓力 落料力F總= F1=1.3Lt

18、 =1.3× 60.35× 0.7×255 =14.005(KN) 式中：F落—落料力（N）； L—工件外輪廓周長(zhǎng)，L＝60.35mm； t—材料厚度； —材料的搞剪強(qiáng)度（Mpa），查得[2]＝255Mpa。 沖孔力 F沖= F1=1.3Lt =1.3×28.075×0.7×255 =6.52(KN) <2> 卸料力 F卸＝K卸F落

19、 式中：K卸—卸料力因數(shù)，其值由手冊(cè)查得K卸＝0.03。 則卸料力： F卸=7×0.03 ×14.04 =420.2(N) <3>推件力 推件力計(jì)算按下式： F推=nK推F沖 式中：K推—推件力因數(shù)，其值由[2]表2-15查得Ｋ推＝0.05； n—卡在凹內(nèi)的工件數(shù)，　n=7。 推件力則為： F推＝7×0.05×651

20、2.9 =2280.2(N) <4> 模具總沖壓力為： F總＝ F落＋F卸＋F壓 ＝14004.9+6514.9+2280.2+420.2 =23220.2(N) 為了保證沖壓力足夠，一般沖裁的壓機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右， 所以：F0總=1.3×23220.2N=30186.26N 2.6壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，減低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心

21、，的按下述原則確定： （1）對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 （3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。 如(2.2)圖所表示： (2.2) 由于工件x方向?qū)ΨQ， 由于工件y方向?qū)ΨQ， 故壓力中心X0=0mm 故只需計(jì)算Y，將工件沖裁圖邊分成L1、L2、L3、L4 L5 L6 L7 。 yc＝= ＝(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5+L6Y6+L7Y7)/(L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7) =976.3

22、462/87.072 =11.21mm 其中：L1=32.34mm Y1=6mm L2=19.59mm Y2=16.85mm L3=7.07mm Y3=22.47mm L4=3.14mm Y4=21mm L5=2mm Y5=21.25mm L6=3.14mm Y6=21.07mm L7=19.792mm Y7=6mm 所以壓力中心G（0，11.21

23、） 2.7 工作零件刃口尺寸計(jì)算 落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制;沖孔部分明中孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。 查有關(guān)手冊(cè)得間隙值，ZMIN=0.035mm Zmax=0.049mm <1>沖孔φ6.3mm的孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分別加工的方法制作凸、凹模 其中凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下： 查手冊(cè)得凸、凹模制造公差δ凸=0.02mm δ凹=0.02mm 校核：ZMIN-Zmax =0.014mm，而δ凸+ δ凹=0.04

24、mm δ凸+δ凹> ZMIN-Zmax故而只能用配作法制造模具刃口。 沖孔件的以凸模為其準(zhǔn)模。 查表取，磨損系數(shù)：X=0.75mm。 工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差為：φ6.30+0.025 R1 1 按公式：B凸=(B+X△) 求得：B凸1=(6.3+0.75*0.025) =6.32mm B凸2=(1+0.75*0.02) =1.01mm <2>外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 對(duì)于外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配作法加工法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙。放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：

25、 當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類(lèi)尺寸。工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差為： Φ12-0.030 24-0.060 R2.5-0.030 查表得磨損系數(shù)X為：1 按公式：Aj=(Amax-X△)0+△/4 Aj1=(12-1*0。03)0+0.0075=11.970+0.0075 Aj2=(24-1*0.06)0+0.015=23.940+0.015 Aj3=(2.25-1*0。03)0+0.0075=2.220+0.0075 2.8模具總體設(shè)計(jì) 根據(jù)上述分析，零件的沖壓包括沖壓和落料兩個(gè)工

26、序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥粗?，應(yīng)在凹?？自O(shè)置推件塊；卡于凸凹模上的廢料可由卸料板推出；而沖孔廢料則可以在下模座中開(kāi)設(shè)通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以卸料板還應(yīng)具有壓料的作用，應(yīng)選用彈性卸料板來(lái)卸下條料廢料。 因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從前往后送料。 因該制件采用的是倒裝復(fù)合模具，所以直接用擋料銷(xiāo)和導(dǎo)料銷(xiāo)就可。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)術(shù)模架。 2.9模具主要零

27、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) <1> 落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口。并查表，取得刃口高度h=5mm，該凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式。 凹模高度H==13.25mm 凹模壁厚C=1.5H=1.5*13.25=19.88mm 凹模的外形尺寸的確定：凹模外形長(zhǎng)度L=（24+2*19.88）=63.76mm 凹模的外形寬度B=(12+2*19.88)=51.76mm 凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為65mmX55mmX20mm。 <2> 沖孔凸模設(shè)計(jì) 1>、￠6.3的孔凸模設(shè)計(jì) 為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級(jí)形式

28、，且它的外形尺寸較小，所以選用A形圓凸模，凸模固定板厚度取18mm。 所以凸模的長(zhǎng)度L=h1+h1+h1=15.7+13=28.7mm。 2> 非圓形凸模設(shè)計(jì) 為了使凸模加工方便，選直通式凸模，其固定方式采用N7/h6，鉚接固定。 長(zhǎng)度L=28.8mm。 <3> 凸凹模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具的復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外還有一個(gè)凸凹模具；根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如右： 確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重

29、合。 校核凸凹的強(qiáng)度：查表得凸凹模的最小壁厚為1mm ，而實(shí)際最小壁厚 為1.5mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的刃品尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面隙為0.036mm-0.049mm。 <4>導(dǎo)料螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 導(dǎo)料螺釘是對(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)料螺釘一般設(shè)有兩個(gè)，并位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷(xiāo)裝在后側(cè)，從前向后送料時(shí)，導(dǎo)料銷(xiāo)裝在左側(cè)。導(dǎo)料螺釘有固定式的和活動(dòng)式的，本副模具采用固定式導(dǎo)料螺釘，其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)由文獻(xiàn)[6]得，導(dǎo)料螺釘材料一般用T7、T8，熱處理硬度為46～52HRC，

30、粗糙度1.6μm下，裝配時(shí)采用H7/s6，本副模具的導(dǎo)料螺釘材料用T8。 <5>固定板、墊板 （1）凸模固定板 將凸模或凹模按一定相對(duì)位置壓入模具固定后作為一個(gè)定位的零件安裝在上模座或下模座的板件上。模具中最常見(jiàn)的凸模固定板，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。固定板的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容： ①凸模固定板的厚度一般取凹模的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(xiāo)釘?shù)奈恢谩? ②固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過(guò)渡配合H7/m6，凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。 ③固定板的上、下表面應(yīng)磨平，并與凸模安裝孔的軸線

31、垂直。固定板基面和壓裝配合面的表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm，另一非基準(zhǔn)面可適當(dāng)降低要求。 ④固定板材料一般采用Q235或45鋼制造，無(wú)需熱處理淬硬。[4] 根據(jù)模具的工作的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及滿足工作時(shí)的受力要求，這里取凸模固定板的厚度為14mm，，采用45制作。 （2）墊板 如左邊的視圖： 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，保護(hù)模座一面被凸模端面壓陷。模具中最為常見(jiàn)的是凸模墊板，它被裝于凸模固定板與模座之間。墊板外形尺寸可與固定板相同，其厚度一般取4～15mm，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)這里取墊板的厚度為H=4 mm。墊板

32、材料為45鋼，淬火硬度為43～48HRC。墊板上、下表面應(yīng)磨平，表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm，以保證平行度要求。為了便于模具裝配，墊板上銷(xiāo)釘通過(guò)孔直徑可比銷(xiāo)釘直徑增大0.3～0.5mm。 <6> 模架的設(shè)計(jì) 模架各零件標(biāo)記如下： 導(dǎo)柱標(biāo)記：163100 GB/T2861.1—90 導(dǎo)套標(biāo)記：16390318 GB/T2861.6—90 上模座標(biāo)記：63363320 GB/T2855.5—90 下模座標(biāo)記：63363325 GB/T2855.2—90 模柄標(biāo)記： A25330 GB/T2855.1—81 模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式

33、的結(jié)構(gòu)如圖17所示。 圖3.17 壓入式的模柄 <7> 固定擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷(xiāo)如圖 圖3.4 固定擋料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu) 選用直徑φ4mm，h=2mm材料為45鋼A型固定擋料銷(xiāo)（JB/T7649.10—94） (3.4) 2.10橡膠的選用原則 橡膠允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)節(jié)靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件，其選擇原則如下： ① 為保證橡膠正常工作，所選橡膠應(yīng)滿足預(yù)壓力要求： F0 ≥ FX 式中：F0——橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力（N） FX———卸料力（N） ② 為保證橡

34、膠不過(guò)早失效，其允許最大壓縮量不超過(guò)其自由高度的45%，一般取 ?H1=（0.35~0.45）H0 式中：?H1——橡膠允許的總壓縮量（mm）, H0——橡膠的自由高度（mm） 橡膠的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%~15%，即 ?H0.=（0.10~0.15）H0. 式中?H0.為橡膠的預(yù)壓縮量（mm）。 ③ 橡膠高度與直徑之比應(yīng)按下試校核： 0.5≤H0./D≤1.5 ④ 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸，橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算： FXY = AP 所以，橡膠橫截面面積為：A= FXY/P 式中：FXY——橡膠產(chǎn)生的壓力，在此取大于或等于卸料力（N）； P——橡膠所產(chǎn)生

35、的單位面積的壓力（N）； A——橡膠橫截面面積（mm2）。 2.11.聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化 本模具采用螺釘固定，銷(xiāo)釘定位。具體講 內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35鋼M8365 GB70—85 螺釘標(biāo)記：35鋼M8330 GB68—76 圓柱銷(xiāo)釘標(biāo)記：35鋼6365 GB 119—86 止動(dòng)圓柱銷(xiāo)標(biāo)記：35鋼436GB119—86 2.12 沖床選用 2.12.1沖壓設(shè)備的選擇依據(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(kāi)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

36、導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開(kāi)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)的最大高度應(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。 2.12.2壓力機(jī)的選擇 根據(jù)總沖壓力 F總=30.186KN,模具閉合高度,沖床工作臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備, 用J23-10開(kāi)式雙柱可傾沖床,并在工作臺(tái)面上備制墊塊。其主要工藝參

37、數(shù)如下： 公稱壓力：100 KN 　　滑塊行程： 45mm 　　行程次數(shù)： 145 次∕分　根據(jù)總沖壓力 F總=30.186KN,模具閉合高度,沖床工作 臺(tái)面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,選用J23-10開(kāi)式雙分 　　最大閉合高度： 180mm 　　連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度： 80mm 　　工作臺(tái)尺寸（前后×左右）： 240mm × 370mm 2.13 模具裝配圖： 3:模具零件加工工藝 主要零件的加藝工藝過(guò)程： 落料凹模加工工藝過(guò)程 材料：Gr12硬度：60～64HRC 序號(hào) 工序號(hào) 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件（退火狀

38、態(tài)）：65×60×18㎜ 2 粗銑 銑六面到尺寸60.5×53.5×16.3，注意兩大平面與相鄰鄰側(cè)面用標(biāo)準(zhǔn)角尺測(cè)量達(dá)基本垂直 3 平面磨 磨光兩大平面厚度達(dá)15.8㎜，并磨兩相鄰側(cè)面達(dá)四面垂直。垂直度0.02㎜/100㎜ 4 鉗 ①劃線 劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸 ②鉆孔 鉆螺紋底孔，銷(xiāo)釘?shù)卓?，凹模洞口穿線孔 ③鉸孔 鉸銷(xiāo)釘孔到要求 ④攻絲 攻螺紋絲到要求 5 熱處理 淬火 使硬度達(dá)60~64HRC 6 平面磨 磨光兩大平面，使厚度達(dá)15.7㎜ 7 線切割 割凹模洞口，并留0.01~0.02㎜研余量 8 鉗 ①研磨洞口內(nèi)壁

39、側(cè)面達(dá)0.8um ②配推件塊到要求 9 鉗 用墊片層保證凸凹模與凹模間隙均勻后，凹模與上模座配作銷(xiāo)釘孔 10 平磨 磨凹模板上平面厚度達(dá)要求 11 鉗 總裝配 凹凸模加工工藝過(guò)程 材料：Cr12Mov硬度：60～64HRC 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：25×15×25㎜ 2 仿形銑 銑出大體輪廓 3 平磨 磨高度兩平面到尺寸24.3㎜ 4 鉗 ① 劃線 在長(zhǎng)度方一側(cè)線切割?yuàn)A位6㎜后，分中劃凸模輪廓線并劃兩凹模洞口中線 ② 鉆孔 按凹模洞口中心鉆線切割穿絲孔 ③锪擴(kuò)凹模落料沉孔到要求，鉆

40、螺紋底孔并攻絲到要求 5 熱處理 淬火 硬度達(dá)60～64HRC 6 平磨 磨高度到23.3㎜ 7 線切割 割凸模及兩凹模，并單邊留0.01～0.02研磨余量 8 鉗 ① 研配 研凸凹模并配入凸模固定板 ② 研 各側(cè)壁到0.8um 9 平磨 磨高度到要求 10 鉗 總裝配 總結(jié)語(yǔ) 焊片件屬于簡(jiǎn)單沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件是兩次沖裁成的，然后相應(yīng)選取各次沖裁時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是最后一次沖壓模具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算沖壓時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根

41、據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。 本焊片件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，高度不高適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，因此需要改變導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。 焊片模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)

42、，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 致 謝 時(shí)光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過(guò)，而我也即將離開(kāi)我們尊敬的老師、友好的同學(xué)和熟悉的校園走進(jìn)社會(huì)。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事。 畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)廣泛，很多都是我門(mén)的教科書(shū)上沒(méi)有的，這就需要自己到圖書(shū)館查找所需的資料。在設(shè)計(jì)中，涉及很多計(jì)算的問(wèn)題，必須通過(guò)所學(xué)知識(shí)、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。 在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識(shí)，實(shí)踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。

43、通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)，使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開(kāi)闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免要遇到很多問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我們有了一定的餓設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不斷完善。在此，我在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，汲取了更系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，使自己的能力得到很大程度的提高。 最后，再次感謝原老師、于老師等在這一段時(shí)間給予無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，并向你們致

44、以深深的敬意！在以后的工作上，不辜負(fù)你們對(duì)我們寄予的厚望！ 參考文獻(xiàn) [1]王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [2]肖祥芷、王孝培主編.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典3. 江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003 [3]劉建超、張寶忠主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京：高等教育出版社，2004 [4]薛彥成主編.公差配合與技術(shù)測(cè)量.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [5]翟德梅、段維峰主編.模具制造技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [6]楊占堯主編.沖壓模具圖冊(cè). 北京：高等教育出版社，2004 [7]王樹(shù)勛、高廣升主編.冷沖模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)大全.廣東：華南理工大學(xué)出版社，1994 [8]馮炳堯、韓泰榮、蔣文森主編.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998 [9]原紅玲 主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008