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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(chē)車(chē)門(mén)墊板的沖裁模具設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電工程系 專(zhuān) 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(chē)車(chē)門(mén)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?？杉庸け砻尜|(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(lèi)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(chēng)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(chē)車(chē)門(mén)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(chē)車(chē)門(mén)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(zhuān)業(yè)應(yīng)用能力訓(xùn) 練為主線，以專(zhuān)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(zhuān)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(lèi)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(chēng)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(chē)、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(hù)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(lèi) 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)?；蛱侥＃?； 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(lèi)模具最大的特點(diǎn)是依靠斜銷(xiāo)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(xiāo)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：跳步模或連續(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(xiāo)和導(dǎo)正銷(xiāo)定位的級(jí)進(jìn)模 9 首次沖裁時(shí)要用始用擋料銷(xiāo)首次擋料，之后用固定擋料銷(xiāo)進(jìn)行粗定位，導(dǎo) 正銷(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)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(chēng) 壓力機(jī)，則根據(jù)所需要的總壓力初選公稱(chēng)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(chēng)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(chēng)，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(xiāo)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?。?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(xiāo) 圖 8 定位銷(xiāo) 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(xiāo)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(xiāo)。 查表得知,定位銷(xiāo)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(xiāo)銷(xiāo)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?chē)h(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(zhuān)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(zhuān)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. 6.張鼎承.冷沖模的設(shè)計(jì)與制造M.上海科技出版社 1995. 25 7.王芳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.機(jī)械工業(yè)出版社 1982. 8.孫鳳勤.模具制造工藝與設(shè)備M.機(jī)械工業(yè)出版社 1983. 9.黃健求.模具制造M.機(jī)械工業(yè)出版社 2001. 10.李德群.現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)方法M.機(jī)械工業(yè)出版社 2004 11.陳萬(wàn)林.實(shí)用模具技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社 2000. 12.模具實(shí)用技術(shù)從書(shū)編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例M.1986. 26 27 28