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江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 綜合畢業(yè)實(shí)踐說(shuō)明書(shū)（論文） 標(biāo)題： 汽車車門墊板的沖裁模具設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 學(xué) 號(hào)： 0810403222 姓 名： 邵 玉 斌 指導(dǎo)教師： 陳 青 云 1 2011 年 5 月 15 日 1 摘 要 本論文是對(duì)汽車車門墊板的沖裁模的設(shè)計(jì)，其中包含了墊板的工藝分析和模具的 形成過(guò)程。沖壓加工是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，對(duì)放置在模具內(nèi)的板料施加變形 力，使板料在模具內(nèi)產(chǎn)生變形，從而獲得一定形狀，尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技 術(shù)。沖壓生產(chǎn)靠模具和壓力機(jī)完成加工過(guò)程，與其他加工方法相比它質(zhì)量穩(wěn)定，互換 性好。可加工表面質(zhì)量高，形狀復(fù)雜的零件。效率高，節(jié)省材料。所以沖壓模具在實(shí) 際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛 沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工藝方案的可 靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要取決于沖裁模的質(zhì)量和精度。沖裁模 結(jié)構(gòu)是否合理、先進(jìn)，有直接影響到生產(chǎn)效率及沖裁模本身的使用壽命和操作的安全、 方便性等。 由于沖裁件形狀、尺寸、精度和生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同，沖裁模的結(jié)構(gòu) 類型也不同。 沖裁是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。根據(jù)變形 機(jī)理的差異，沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁。通常我們說(shuō)的沖裁是指普通沖裁，它 包括落料、沖孔、切口、 剖切 、修邊等。沖裁所使用的模具稱為沖裁模，如落料模、 沖孔模、切邊模、沖切模等 。沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一。在沖壓加工中應(yīng)用 極廣。它可直接沖出成品零件也可以為彎曲、拉深和擠壓等其他工序準(zhǔn)備坯料，還可 以在成型的工件進(jìn)行再加工（切邊、切舍、沖孔等工序） 。沖裁所使用的模具叫沖裁模， 它是沖裁過(guò)程中必不可少的工藝裝備。 在設(shè)計(jì)中尤其注意沖裁模間隙的大小問(wèn)題，間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力和模具壽 命均有很大影響，是沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。間隙對(duì)沖 裁模的影響大致可分為以下三點(diǎn)：1.間隙對(duì)沖裁模質(zhì)量的影響。2.間隙對(duì)沖裁力的影 響。實(shí)驗(yàn)證明，隨間隙的曾達(dá)沖裁力有一定程度的降低，但當(dāng)單面間隙介于材料厚度 的 5%20%范圍內(nèi)時(shí)沖裁力的降低不超過(guò)厚度的 5%10%。因此，在正常情況下，間隙 對(duì)沖裁力的影響不很大。間隙對(duì)卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙曾大卸料力 和推件力都將減小。一般當(dāng)單面間隙曾大到材料厚度的 15%25%時(shí)，卸料力幾乎降到 零。但間隙繼續(xù)曾大時(shí)毛刺曾大，又將引起卸料力、頂件力的迅速曾大。3.間隙對(duì)模 具壽命的影響。模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。刃磨壽命是用兩次刃磨之間的 合格制件數(shù)表示?？倝勖怯媚＞呤橹沟目偟暮细裰萍?shù)表示。模具失效的原因 2 一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。沖裁過(guò)程中作用于凸、凹模上的力為被沖 材料的反作用力，凸、凹模刃口受著極大的垂直壓力與側(cè)壓力的作用，高壓使刃口與 被沖材料接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，附著部分就產(chǎn)生剪切 而引起磨損。這種附著磨損，是沖模磨損的主要形式。當(dāng)接觸壓力愈大，相對(duì)滑動(dòng)距 離愈大，模具材料愈軟，則磨損量愈大。而沖裁中的接觸壓力，即垂直力、側(cè)壓力、 摩擦力均隨間隙的減小而增大，且間隙小時(shí)，光亮帶變寬，摩擦距離增長(zhǎng)，摩擦發(fā)熱 嚴(yán)重，所以小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。而接觸壓力 的增大，還會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃。小間隙還會(huì)產(chǎn)生凹模脹裂，小凸 模折斷，凸凹模相互啃刃等異常損壞。當(dāng)然，影響模具壽命的因素很多，有潤(rùn)滑條件， 模具制造材料和精度、表面粗糙度、被加工材料特性、沖裁件輪廓形狀等，但間隙卻 是其中一個(gè)主要因素。 所以為了減少凹凸模的磨損，延長(zhǎng)模具使用壽命，在保證沖裁件的前提下適當(dāng)采 用較大的間隙值是十分必要的。若采用小間隙，就必須提高模具的硬度、精度、減小 模具的粗糙、度良好的潤(rùn)滑，以減小磨損。 隨著模具技術(shù)的發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展都十分重視，但由于基礎(chǔ)和體 制的不同，其發(fā)展的速度及水平狀態(tài)也有明顯的差距。當(dāng)今世界模具工業(yè)的基本格局 是以日、美以及歐洲各工業(yè)化國(guó)家作為世界模具技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)頭羊。占據(jù)世界模具市 場(chǎng)的半壁江上，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的模具制造設(shè)備，特別是近幾年這些 國(guó)家把 CAD/CAE 系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的石頭如日中天。 我國(guó)模具行業(yè)的這種發(fā)展速度同模具發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家仍存在較大差距，特別是 模具進(jìn)出口貿(mào)易結(jié)構(gòu)極不合理。但是，隨著計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)過(guò)渡，我國(guó)模具工業(yè) 的發(fā)展從總體上來(lái)說(shuō)仍是比較快的，模具生產(chǎn)企業(yè)的結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著巨大的變化。 本設(shè)計(jì)講述了沖壓模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程；論述了沖壓零件的形成原理、基本模具結(jié) 構(gòu)與運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其設(shè)計(jì)原理；對(duì)典型的沖壓件模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)：沖壓復(fù)合模設(shè)計(jì)解決 了加工的難題、沖孔落料復(fù)合模為彎曲設(shè)計(jì)提供了制件的半成品、成品。沖壓模具 的設(shè)計(jì)充分利用了機(jī)械壓力機(jī)的功用特點(diǎn)，在室溫的條件下對(duì)坯件進(jìn)行沖壓成形，生 產(chǎn)效率提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 關(guān)鍵詞：沖壓模具；沖裁 ；汽車車門墊板 3 目 錄 摘 要 ....................................................................1 目 錄 .....................................................................3 引 言 .....................................................................4 1.工藝性分析 ..............................................................6 1.1 沖壓件的工藝性分析 ....................................................7 2.沖壓工藝方案的確定 ......................................................7 3.沖裁模設(shè)計(jì) .............................................................10 3.1.排樣設(shè)計(jì)、條料寬度及確定步距 .........................................10 3.2.沖裁工藝的主要計(jì)算 ...................................................11 3.2.1 確定凸凹模間隙及制造公差 ...........................................11 3.2.2 確定凸凹模工作部分尺寸 .............................................11 3.3.沖壓工藝力及機(jī)床噸位的選擇 ...........................................13 3.4壓力中心的計(jì)算 ......................................................14 3.5 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................15 3.5.1 凹模的設(shè)計(jì)及凹模輪廓尺寸的確定 .....................................15 3.5.2 模架的選擇 .........................................................16 3.5.3 模柄的選擇 .........................................................16 3.5.4 凸模固定板 .........................................................17 3.5.5 墊板 ...............................................................17 3.5.6 卸料裝置的彈性元件 橡皮的自由高度的確定 ...........................18 3.5.7 擋料、定位裝置： ...................................................18 3.5.8 模具的閉合高度 .....................................................19 4.沖裁模裝配圖 ...........................................................21 5.模具的檢測(cè)方法 .........................................................21 5.1平臺(tái)檢測(cè)法 ..........................................................21 5.1.1 特點(diǎn) ...............................................................21 4 5.2儀器檢測(cè)法 ..........................................................22 5.2.1 特點(diǎn) ...............................................................22 致 謝 ....................................................................23 參考文獻(xiàn) .................................................................23 5 汽車車門墊板的沖裁模具設(shè)計(jì) 引 言 本次設(shè)計(jì)中選用的工序沖裁，我們運(yùn)用了學(xué)習(xí)過(guò)的沖壓模具設(shè)計(jì)的知 識(shí)，根據(jù)給定的課題及要求進(jìn)行我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)就是檢查我們這幾 年里我們學(xué)到的知識(shí)與獨(dú)立做事的能力，及對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)應(yīng)用能力訓(xùn) 練為主線，以專業(yè)知識(shí)、常規(guī)機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)，其目的在 于自我鑒定與自我提高專業(yè)水平知識(shí)。 沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工藝方 案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要取決于沖裁模的質(zhì)量和 精度。沖裁模結(jié)構(gòu)是否合理、先進(jìn)，有直接影響到生產(chǎn)效率及沖裁模本身的使 用壽命和操作的安全、方便性等。 由于沖裁件形狀、尺寸、精度和生產(chǎn)批量及 生產(chǎn)條件不同，沖裁模的結(jié)構(gòu)類型也不同。 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)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)。 模具是指工業(yè)生產(chǎn)上通過(guò)注塑、壓鑄或鍛壓等方式生產(chǎn)產(chǎn)品所用的各種模 子和工具。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母” 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，75%的 粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件都需要由模具成型，而絕大部分塑料 (11940,-105.00,-0.87%)制品也由模具成型。 根據(jù)所成型的材料的不同，模具可分為金屬模具和非金屬模具，其中金屬 模具主要有鑄造模具和沖壓模具，非金屬模具主要是塑料模具。塑料模具和沖 壓模具是主要的模具品種，2010 年的市場(chǎng)規(guī)模分別達(dá)到了 630 億和 520 億，分 別占模具行業(yè)的 45%和 37%。塑料模具主要用于塑料制品的壓制成型，沖壓模具 主要是用于金屬材料的冷沖壓成型。 行業(yè)快速成長(zhǎng)，規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。 2000 年以來(lái)，受益于下游汽車、電子、塑料制品行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)的 6 模具行業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。模具行業(yè)的行業(yè)收入從 2003 年的 140 億元快速增 長(zhǎng)到 2010 年的 1400 億元，8 年間增長(zhǎng) 10 倍，年平均增長(zhǎng)率在 28%以上。金融 危機(jī)僅僅使行業(yè)增速放緩到 12.5%，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 GDP 的增速，可見(jiàn)我國(guó)模具 行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。 一般而言，模具生產(chǎn)商需要根據(jù)客戶的需求定制模具所用的材料模具 鋼，然后選購(gòu)適當(dāng)?shù)哪＞邩?biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建模架，最后設(shè)計(jì)制作模仁，形成模具。因 此模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括三個(gè)子行業(yè)：模具鋼(原材料)、模架(標(biāo)準(zhǔn)件)和 模具(成品)。 模具鋼進(jìn)口替代前景廣闊。模具鋼是指用來(lái)制造模具的鋼種，是模架以及 模具制作的原材料，直接影響到模具的使用壽命以及成型質(zhì)量。2010 年，我國(guó) 的模具鋼消費(fèi)額達(dá)到 129 億美元，比 2009 年增長(zhǎng) 20%。我國(guó)連續(xù)五年成為全球 模具鋼消費(fèi)量最大的國(guó)家，占全球消費(fèi)量的 21%，同期國(guó)內(nèi)模具鋼產(chǎn)值只有 70 億美元，雖然已經(jīng)是全球第三大模具鋼生產(chǎn)國(guó)，但是供需缺口達(dá)到 59 億美元， 進(jìn)口依存度高達(dá) 46%，且高檔模具和出口模具的材料幾乎全部依靠進(jìn)口。隨著 國(guó)內(nèi)企業(yè)逐漸掌握模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)模具鋼行業(yè)發(fā)展前景看好，2010 年 行業(yè)增長(zhǎng)率達(dá)到 37%。 標(biāo)準(zhǔn)件覆蓋率提升驅(qū)動(dòng)模架需求。模架是模具的支撐，是模具設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn) 化的部分。對(duì)于一般的模具來(lái)說(shuō)，許多結(jié)構(gòu)是相同的，所不同的只是每套模具 的成型部分。使用模架和模具標(biāo)準(zhǔn)件能縮短模具生產(chǎn)時(shí)間 25%-40%，節(jié)約模具 加工工時(shí) 25%以上，對(duì)于模具廠商來(lái)說(shuō)節(jié)省的時(shí)間十分可觀，因此模具設(shè)計(jì)生 產(chǎn)廠商一般會(huì)采用標(biāo)準(zhǔn)模架來(lái)做模具。 目前我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)件運(yùn)用還比較落后，覆蓋率估計(jì)僅在 45%左右，而國(guó) 外成熟市場(chǎng)上覆蓋率能達(dá)到 70%以上。標(biāo)準(zhǔn)件覆蓋率的提升加上模具需求上升 的雙重打動(dòng)將驅(qū)動(dòng)模架的需求。 1.工藝性分析 對(duì)沖壓件的材料，形狀，公差等級(jí)進(jìn)行分析。如圖 1 所示。 7 圖 1 沖裁件 材料：Q235 厚度：4mm 1.1 沖壓件的工藝性分析 1由圖 1 可見(jiàn)，該墊板材料是 Q235，Q235 是普通的碳素鋼，有較好的 沖裁性能，通過(guò)一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。 2由圖 1 可見(jiàn)，該墊板外形簡(jiǎn)單，規(guī)則，形狀尺寸除了三處公差登記要 求不是太高的尺寸外其余全部是自由公差 IT14 級(jí)。 3沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于 IT14 級(jí),一般落料公差等級(jí)最好低于 IT10 級(jí),沖孔件公差等級(jí)最好低于 IT9 級(jí),因此可用于一般精度的沖裁,普通沖 裁可以達(dá)到要求.由于沖裁件沒(méi)有斷面粗糙度的要求,不必考慮。 2.沖壓工藝方案的確定 先來(lái)介紹下沖裁模的要點(diǎn)： 1. 沖裁模分類 按工序性質(zhì)來(lái)分：可分為落料模，沖孔模，切斷模，切舌模，剖切模，整 修模，精沖模等。按工序的組合程度來(lái)分：可分為單工序模，復(fù)合模，級(jí)進(jìn)模 （連續(xù)模或跳步模）； 按有無(wú)導(dǎo)向方式來(lái)分：可為無(wú)導(dǎo)向的開(kāi)試模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模，導(dǎo)柱模；按自 動(dòng)化程度來(lái)分：可分為手動(dòng)模，半自動(dòng)模，自動(dòng)模。 2.單工序沖裁模 (1)落料模 8 無(wú)導(dǎo)向落料模：無(wú)導(dǎo)向模具的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，成本底， 具有一定的通用性。缺點(diǎn)是凸，凹模間隙的均勻性只能靠裝模時(shí)的調(diào) 整和沖床滑塊的導(dǎo)向精度來(lái)保障，精度不高，裝模調(diào)試也不方便，容 易造成零件吭傷，模具壽命短，生產(chǎn)率底，使用不太安全，工件平面 度不高。所以不適宜于薄料及塑性較大的材料的沖裁。 導(dǎo)板式落料模,導(dǎo)板與凸模間是采用 H7/h6 的配合，所以能對(duì)凸模進(jìn)行 導(dǎo)向。同時(shí)也起到固定卸料板的作用。優(yōu)點(diǎn)是：精度較高，使用壽命 較長(zhǎng)，安裝調(diào)試容易，使用安全的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是導(dǎo)板制造比較困難， 凸模不能離開(kāi)導(dǎo)板，需使用行程比較小的壓力機(jī)。 導(dǎo)柱式落料模,導(dǎo)柱式?jīng)_模的上下模利用導(dǎo)柱和導(dǎo)套來(lái)導(dǎo)向來(lái)保證其正 確位置，所以凸凹模間隙均勻，制件質(zhì)量比較高，模具壽命也比較長(zhǎng)， 導(dǎo)柱，導(dǎo)套都是圓柱形，加工比導(dǎo)板方便，安裝維修也比較方便。其 缺點(diǎn)是制造成本比較高。 (2) 沖孔模 1) 一般沖孔模,壓板與卸料板之間的空程應(yīng)小于卸料板臺(tái)孔深，這樣可以 保證沖壓時(shí)卸料板壓下的力量完全靠壓桿傳遞，而保護(hù)凸模。 2) 側(cè)面沖孔模,該類模具最大的特點(diǎn)是依靠斜銷把壓力機(jī)滑塊的垂直運(yùn)動(dòng) 變?yōu)榛瑝K的水平運(yùn)動(dòng)，從而完成側(cè)面沖孔，斜銷的工作角度為 40-50 度為宜，沖裁力大取小值，工作行程長(zhǎng)，取大值。 3) 小孔沖孔模 凸模工作部分采用活動(dòng)保護(hù)套和扇形保護(hù)塊保護(hù)，使凸模除進(jìn)入材料部分 外都受到不間斷導(dǎo)向，從而提高凸模的鋼度，防止了凸模彎曲和折斷的可能。 (3) 切邊模，將帶凸緣的拉深件的多余邊緣切掉 級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)滑塊的每次行程中，在同一副模具的不同位置，同時(shí)完 成兩道或兩道以上不同沖壓工序的沖模叫級(jí)進(jìn)模（也叫：跳步?；蜻B續(xù)模）。 使用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)可以減少模具和設(shè)備的數(shù)量，提高生產(chǎn)效率，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化， 其缺點(diǎn)是制造比單工序模復(fù)雜，成本也高。使用級(jí)進(jìn)模就必須解決條料的準(zhǔn)確 定位問(wèn)題。 1) 擋料銷和導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模 9 首次沖裁時(shí)要用始用擋料銷首次擋料，之后用固定擋料銷進(jìn)行粗定位，導(dǎo) 正銷安裝在凸模上進(jìn)行最后的精確定位。當(dāng)零件形狀不適合用導(dǎo)正銷定位時(shí)， 可利用在調(diào)料廢料上沖出工藝孔來(lái)導(dǎo)正，導(dǎo)正削的直徑應(yīng)大于 2-5MM，避免折 斷。當(dāng)材料厚小于 0.5MM 和窄長(zhǎng)形凸模就不宜用導(dǎo)正銷定位，這時(shí)使用側(cè)刃定 距。 2) 側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模 用側(cè)刃代替擋料銷來(lái)控制條料送進(jìn)的步距。側(cè)刃斷面的長(zhǎng)度等于一個(gè)步距 S，它具有定位準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，操作方便的優(yōu)點(diǎn)。不足的是料耗和沖裁力增 大。料厚效薄時(shí)，可采用彈壓卸料的形式，可保證制件的平整。 3) 級(jí)進(jìn)模排樣圖的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡可能考慮材料的合理利用，應(yīng)考慮零件精 度的要求，應(yīng)考慮沖模制造的難易程度，應(yīng)考慮模具強(qiáng)度及壽命，應(yīng)考慮模具 尺寸的大小，考慮零件成形規(guī)律的要求。 復(fù)合模結(jié)構(gòu)分析，在壓力機(jī)滑塊的每次行程中，在同一副模具的相同位置， 同時(shí)完成兩道或兩道以上不同沖壓工序的沖模叫復(fù)合模。它結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是具 有一個(gè)即能充當(dāng)凸模又充當(dāng)凹模的工作零件---凸凹模。按其安裝的位置，復(fù)合 模又分為倒裝/順裝式復(fù)合模。 （1）倒裝式復(fù)合模 凸凹模安裝在下模部分時(shí)，叫做倒裝式復(fù)合模。它采用鋼性頂料裝置，因 此制件的平面度會(huì)比較底，沖裁時(shí)，不能將條料壓住，因此制件的精度會(huì)相對(duì) 降低，故只適用用于對(duì)之間精度和平面度要求相對(duì)較底時(shí)使用，但其結(jié)構(gòu)相對(duì) 正裝簡(jiǎn)單，在實(shí)際中應(yīng)用更為廣泛。 （2）正裝式復(fù)合模 正裝式復(fù)合模的凸凹模安裝在上模部分，制件用彈性卸料裝置從下模部分頂 出，上模采用彈性卸料裝置，因此制件的精度和平面度相對(duì)比較高，但模具的 結(jié)構(gòu)相對(duì)倒裝復(fù)雜。 復(fù)合模主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度高，平整。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制 造難度大，成本高。由于凸凹模刃口形狀與工件完全一致，如果制件的孔邊距 或孔間距過(guò)小，則凸凹模的強(qiáng)度差。單工序模 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模，無(wú)導(dǎo)向的 有導(dǎo) 向的，制件精度 低 一般 可達(dá) IT13-IT18 可達(dá) IT9-IT8，制件形狀尺寸尺寸大 10 中小型尺寸，復(fù)雜及小制件受模具結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的制約，生產(chǎn)效率低較低最高一 般模具制造工作量和成本低比無(wú)導(dǎo)向的略高沖裁較簡(jiǎn)單制件時(shí)比復(fù)合模底沖制 復(fù)雜制件時(shí)比連續(xù)模底，操作的安全性不安全，需采取安全措施較安全不安全， 需采取安全措施。自動(dòng)化的可能性不能使用 最宜使用一般不用。 該零件包括落料、沖孔兩個(gè)工序，可用以下三種工藝方案： 方案一：沖孔、落料采用單工序生產(chǎn)，先落料在沖孔。 方案二：沖孔-落料采用復(fù)合模加工，沖孔、落料一起完成。 方案三：沖孔-落料采用級(jí)進(jìn)模加工，先沖孔后落料。 分析以上方案： 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩套模具，生產(chǎn)效率低，制造成本高。難 以滿足該零件的產(chǎn)量要求，所以不宜采用。 方案二：沖壓件的形位精度和尺寸精度易于保證且生產(chǎn)效率高，但工件最 窄處 A 處的尺寸為 6.5mm，不能滿足復(fù)合模中凸凹模的最小壁 8.5mm的要求，所以不宜采用。 方案三：生產(chǎn)效率較高，易于保正工件的平整度和精度，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化， 通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量的生產(chǎn)。 結(jié)論： 通過(guò)以上的 3 種方案的分析比較，對(duì)該墊板沖裁生產(chǎn)采用方案三 為最佳。 3.沖裁模設(shè)計(jì) 3.1.排樣設(shè)計(jì)、條料寬度及確定步距 圖 2 排樣方案 11 排樣方式為：直排、無(wú)廢料排樣法 經(jīng)查附錄得：B=40mm， L=375mm 3.2.沖裁工藝的主要計(jì)算 3.2.1 確定凸凹模間隙及制造公差 根據(jù)實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù)1得： 凸凹模間隙 Zmin=0.640mm Zmin=0.880mm 64.084. =0.096mm2. d minaxZ 64.08. = 0.144m 2. 3.2.2 確定凸凹模工作部分尺寸 （1）沖孔： 根據(jù)題目給出的條件，查 3-1 表可知： 表 3-1 22mm =0.52 X=0.5 85mm =1 X=0.5 20mm =0.52 X=0.5 50mm =0.62 X=0.5 25mm =0.52 X=0.5 所以：22mm： =1pbXmin0P = mm096.096.25.2 dZdp1i =14.06. = mm14.092 12 85mm： 1plXbmin0P = mm096.096.5815.8 1dldZpi = mm14.014.0. 同樣方法可得： 表 3-2 20mm： mbp096.2 mm14.029db 50mm： mm0.5l mm.05l 115mm： mm96.31p mm14.36d 25mm： mm0.2b mm.092b （2）切斷： 切斷應(yīng)該以凹模為基準(zhǔn)，但凹模不是整體，所以仍以凸模在作為基準(zhǔn)。切 料為單邊切料，凸模與擋鐵貼靠后與凹模之間的間隙為一般沖裁模單邊間隙的 2/3,因此， mZ21.06432min 375mm，無(wú)凹模限制，所以磨損較小甚至無(wú)磨損，凸模尺寸略大于 375mm 即可。 40mm： 0 xBdmZxBp 096.0min13 凹模在凸模的基礎(chǔ)上增大，并保正單邊間隙為 0.21 至 0.29mm。 定位尺寸： 77mm 由于沖孔凸模的磨損，尺寸會(huì)逐漸變大，所以按落料計(jì)算；而 19mm 則因?yàn)槁淞习寄５哪p尺寸逐漸變大，也按落料計(jì)算。 77mm： mxLd 14.014.00 6375.7Zp 09.0min 式中，根據(jù)題目給出的條件，制件精度為 IT14 級(jí)時(shí)，取 X=0.5 ，=0.74 。 13 19mm： B = mm1ddx014.014.07852.19 B =18.1 mm0minpZp096. 式中，根據(jù)題目給出的條件，制件精度為 IT14 級(jí)時(shí)，取 X=0.5 ，=0.52 。 3.3.沖壓工藝力及機(jī)床噸位的選擇 （1）沖裁力的計(jì)算： 切斷力 F1：F 1=kptl = =682500N37504. 沖孔力 F2：F 2=kptl 350220628543. =899080N （2）卸料力的計(jì)算： 卸料力 F3：F 3= 63263.2NxK21 查表可知， =0.04 x （3）推料力的計(jì)算： 取洞口直壁高度 h=8mm 查表可知， =0.04tK 則推料力： = = =54600N1tFtn. 4/80.6825 =71926.4N92ttK （4）總沖壓力： P= =1771369.61771.37 KN 121ttxFF 在考慮各因素后，取一定安全系數(shù) 1.5 左右，所以必須選用 2500KN 的公稱 壓力機(jī)，則根據(jù)所需要的總壓力初選公稱壓力為 2500KN 的閉式壓力機(jī)。 （參看 沖壓手冊(cè)相關(guān)章節(jié)。 ） 表 3-3 壓力機(jī)的主要參數(shù) 型號(hào) J31-250 公稱壓力/KN 2500 14 續(xù)表 3-3 滑塊行程/mm 315 壓力行程/mm 10.4 形成次數(shù)（次/min） 20 最大裝模高度/mm 490 閉合高度調(diào)節(jié)/mm 200 立柱間距離/mm 900 前后：950 工作臺(tái)尺寸/mm 左右：1000 厚度： 140 墊板尺寸 /mm 孔徑：200 直徑：75 模柄孔尺寸/mm 深度：120 3.4壓力中心的計(jì)算 如圖可知，圖形雖然簡(jiǎn)單，但零件總體不對(duì)稱，所以，按比例畫(huà)出沖裁輪 廓線兩個(gè)孔、一個(gè)切斷單邊，并建立直角坐標(biāo)系 x-y，如圖所示，計(jì)算各 部分長(zhǎng)度和各部分中心的坐標(biāo)。 圖 3 壓力中心 15 由公式： nnLLXLX./. 213210 YY 則： / 5.1873025350 280.246.9820X 6.193750. / .226.1820 Y .5.250 綜上所述，該工件的壓力中心為192.6，37.96 3.5 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5.1 凹模的設(shè)計(jì)及凹模輪廓尺寸的確定 圖 4 凹模外形尺寸分析 凹模材料：選擇 T10A。 凹模的厚度：H=Kb15采用大孔尺寸 b=115 查表可知，K=0.3 則 16 H= mm5.341.0 考慮到同一模上還需要同時(shí)沖裁另一個(gè)孔和切斷，取凹模厚度 H=40mm 凹模壁厚 C=1.52H=6080mm 綜合考慮工件尺寸、凹模刃口輪廓至邊緣的距離 C 和固定凹模用的螺釘、 銷釘之間的間距等，如分析圖 4 所示，取凹模外形輪廓尺寸長(zhǎng)，寬，高分別為 480mm，20mm，40mm。 3.5.2 模架的選擇 由于前后和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因此選用后側(cè)滑動(dòng)導(dǎo) 柱 導(dǎo)套標(biāo)準(zhǔn)模架，已經(jīng)計(jì)算出凹模的長(zhǎng) L=480mm，寬 B=120mm，但此時(shí)的寬沒(méi) 有算料落下的那部分尺寸，即 40mm 。所以 B 總=160mm。按其標(biāo)準(zhǔn)選擇具體結(jié)構(gòu) 尺寸： 表 3-4 上模座 500 x160 x65 GB2855.581 下模座 500 x160 x75 GB2855.681 導(dǎo) 柱 65x230 GB2861.181 導(dǎo) 套 65x140 x53 GB2861.181 模具的閉合高度 最大 290mm 最小 245mm 17 3.5.3 模柄的選擇 圖 5 模柄 根據(jù)壓力機(jī)的模柄孔尺寸選取： 凸圓式模柄：75x135mm 由壓力機(jī)的型號(hào) J31-250，可查得模柄孔的直徑為 75mm,深度為 120mm,由 裝配要求, 模柄與模柄孔配合為 H7/m6 并加螺釘固定。見(jiàn)圖 5。 3.5.4 凸模固定板 凸模固定板的外形尺寸與卸料板的外形尺寸相同，其厚度 H =1 0.60.8H，則 H mm ，取 H =30mm 28407..011 18 圖 6 凸模固定板 3.5.5 墊板 墊板的外形和凸模固定板一致，當(dāng)凸模與上模板接觸面上的壓力超過(guò)模板 材料的許用壓力時(shí)，則采用墊板，其厚度在 310mm 取值。 沖小矩形孔的承壓情況分析，如圖 7 所示： 承壓應(yīng)力 285/40285// ALtFb aMP206 模板材料選鑄鐵，查表可知 為 90140， ， 由上面分析，需要采用墊板，厚度 =8mm。2H 圖 7 墊板 19 3.5.6 卸料裝置的彈性元件橡皮的自由高度的確定 取模具開(kāi)啟時(shí)卸料板高出凸模 1mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模 1mm，考慮模具刃 磨情況，暫定刃磨量為 2mm，由題可知材料厚度為 4mm，所以橡膠的工作行程為：m8421工 作h 橡膠的自由高度 ，取370.5./工 作自 由 m32h自 由 橡膠的預(yù)壓縮量 h 預(yù)=0.100.15，取.0自 由預(yù) 。m4h預(yù) 橡膠在模具中的安裝高度為 32-4=28mm。 3.5.7 擋料、定位裝置： X0.5其 余圖 5-8固 定 擋 料 銷 圖 8 定位銷 該套模具設(shè)計(jì)的比較特殊，沖孔落料復(fù)合模但落料凹模不是一個(gè)完整體， 如采用擋料銷擋料，容易使工件滑出，所以縱向定位用擋塊，而橫向起定位作 用的是定位銷。 查表得知,定位銷高度 h=5,選取材料為 45 鋼,數(shù)量為 1,查標(biāo)準(zhǔn) GB2866.11- 81,如圖定位銷銷所示: 3.5.8 模具的閉合高度 模具的閉合高度一般通過(guò)下式確定： H 模=上模板厚度+凸模墊板厚度+凸模長(zhǎng)度+凹模厚度+下模座厚度-凸模進(jìn) 20 入凹模深度。 卸料板: 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),選取規(guī)格為 LxBxH=480 x140 x16。 圖 9 卸料板 所以由圖 9 計(jì)算沖孔凸模的高度： mH74162830凸 圖 10 小沖孔凸模 通過(guò)以上計(jì)算及查找，可知模具高度是： mH2617540865模 21 圖 11 大沖孔凸模 查閉式壓力機(jī)規(guī)格可得：J31-250 固定臺(tái)式可傾式壓力機(jī)最大閉合高度為： 490mm，閉合高度調(diào)節(jié)量為：200mm，故所設(shè)計(jì)的模具閉合高度（261）滿足要求， 閉合高度設(shè)計(jì)合理。 圖 12 落料凸模 4.沖裁模裝配圖 22 圖 13 模具裝配圖 5.模具的檢測(cè)方法 5.1平臺(tái)檢測(cè)法 平臺(tái)檢測(cè)法是在檢驗(yàn)臺(tái)上利用一些通用量具和輔助測(cè)量具，對(duì)模具零件檢 測(cè)，是一種最普通的檢測(cè)方法，它主要用來(lái)測(cè)量幾種形狀比較簡(jiǎn)單的零件或版 樣，可以得到較高的測(cè)量精度 5.1.1 特點(diǎn) （1）采用的是通用的工具，其量具簡(jiǎn)單設(shè)備成本低對(duì)周圍環(huán)境無(wú)特殊要求， 檢測(cè)范圍較低 （2）測(cè)量精度主要取決于平臺(tái)的使用，測(cè)量工具的精度和方法 （3）測(cè)量速度慢，誤差需經(jīng)分析計(jì)算，較復(fù)雜 23 5.2儀器檢測(cè)法 儀器測(cè)量法是使用二維尺寸測(cè)量?jī)x進(jìn)行平面測(cè)量或采用三維尺寸測(cè)量?jī)x對(duì)復(fù) 雜型面尺寸精度曲線測(cè)量，測(cè)量方法直接，并直接讀取誤差 5.2.1 特點(diǎn) （1）測(cè)量精度高，多對(duì)零件直接測(cè)量，誤差計(jì)算方法簡(jiǎn)單，有的可直接讀取 讀數(shù) （2）工件一般不需要夾緊，檢驗(yàn)速度快，但儀表投資大，成本高，而且檢驗(yàn) 受環(huán)境影響大。 結(jié)束語(yǔ)： 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志， 它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我 國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。未來(lái)模具工業(yè)的發(fā)展將促進(jìn)全社會(huì)的 進(jìn)步與發(fā)展。 這次設(shè)計(jì)中還很好的利用我們所學(xué)過(guò)的 CAD 進(jìn)行畫(huà)圖，通過(guò) CAD 的運(yùn)用 很好的進(jìn)行畫(huà)圖，減少了我們的一些瑣事，從而省去了好多的時(shí)間讓我們?nèi)ゲ?閱資料。從而全面的體現(xiàn)了科技給我們帶來(lái)的高效與便捷。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)我 能夠更好的掌握模具的設(shè)計(jì)方法，更好的運(yùn)用我所學(xué)的知識(shí)去解決一方面的問(wèn) 題。此次冷沖模課程設(shè)計(jì)，是理論聯(lián)系實(shí)踐的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不但鞏固了前面 所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)。更重要把各學(xué)科知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，以達(dá)到融會(huì)貫通。增強(qiáng) 自己解決問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等學(xué)校學(xué)生在畢業(yè)前所進(jìn)行的綜合性設(shè)計(jì)或撰寫(xiě)的學(xué)位論文， 是學(xué)生在校期間最后學(xué)習(xí)深化、提高和全面總結(jié)的綜合訓(xùn)練。我的設(shè)計(jì)是對(duì)墊 片沖裁模模具設(shè)計(jì)，包括對(duì)整套模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。首先是完成對(duì)成品的 測(cè)繪和 CAD 建模分析，然后進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)計(jì)算，最后將主要零部 件與模具總裝圖用 AutoCAD 進(jìn)行了繪制。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣泛的查閱沖裁資料和一些實(shí)例來(lái)幫助我們能夠順利進(jìn)行 與參考。本著學(xué)習(xí)與提高的原則進(jìn)行篩選、歸納和整理、緊緊圍繞沖裁模結(jié)構(gòu) 主題進(jìn)行討論與設(shè)計(jì)，為了便于學(xué)習(xí)與掌握，還對(duì)沖裁設(shè)計(jì)進(jìn)行了重要的論述。 24 這次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及沖壓模具的相關(guān)尺寸的計(jì) 算;模架的選擇、壓力機(jī)的選擇及各個(gè)零部件的選擇；這次的設(shè)計(jì)不僅用到了書(shū) 上知識(shí)還要我們自己進(jìn)行查資料課堂之外的知識(shí)學(xué)習(xí)最多的是進(jìn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)手 冊(cè)的學(xué)習(xí)，從當(dāng)中學(xué)習(xí)到許多書(shū)上學(xué)不到的知識(shí)更好的去積累知識(shí)。 在四個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了不少難題，但通過(guò)指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo) 以及查閱相關(guān)資料、與同學(xué)相互討論，都一一把問(wèn)題解決了，感覺(jué)收獲很多， 尤其是對(duì)兩個(gè)專業(yè)軟件（UG、AuToCAD）以及 Office 軟件的應(yīng)用，又有了新 的體會(huì)。就要離開(kāi)校園了，從某種意義上來(lái)講這次設(shè)計(jì)為以后工作應(yīng)用作了一 些準(zhǔn)備。 致 謝 三年大學(xué)學(xué)習(xí)生活就要結(jié)束了，最后一個(gè)學(xué)期、四個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，到 現(xiàn)在這個(gè)時(shí)候也終于要?jiǎng)澤弦粋€(gè)圓滿的句號(hào)了。但是在這短短幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò) 程中，遇到的困難其實(shí)不少。 由于欠缺實(shí)踐知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中碰到了許多設(shè)計(jì)相關(guān)的專業(yè)問(wèn)題，都 得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心指引，一些問(wèn)題還得到了陳老師以及其他老師的幫助， 最終才得以合理解決。 所以借這個(gè)機(jī)會(huì)，我要對(duì)在大學(xué)三年學(xué)習(xí)生活以及本學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng) 中給過(guò)我?guī)椭椭С值乃欣蠋熀屯瑢W(xué)們說(shuō)一聲：謝謝！因?yàn)橛辛烁魑焕蠋煹?悉心指導(dǎo)、幫助和以及同學(xué)們的支持，才使我得以順利完成各項(xiàng)任務(wù)，并在這 個(gè)過(guò)程當(dāng)中使自己得到鍛煉和成長(zhǎng)，謝謝，謝謝大家！ 參考文獻(xiàn) 1.成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M.高等教育出版社.1987. 2.沖模設(shè)計(jì)編.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)之四M.機(jī)械工業(yè)出版社 1999. 3.械設(shè)計(jì)編寫(xiě)組.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.機(jī)械工業(yè)出版社 1985. 4.楊占堯.沖壓模具圖冊(cè)M.高等教育出版社 1998. 5.侯維芝、楊金風(fēng).模具制造工藝與工裝M.高等教育出版社 1997. 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