畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）雙金屬片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

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1、成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 成都理工大學(xué) 機(jī)械工程及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 姓 名： 學(xué) 號(hào)：200506040132 完成日期：2011.05.23 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 1 - 雙金屬片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 摘 要 對(duì)于大批量的零件，尤其是板料，沖壓生產(chǎn)具有生產(chǎn)效率高，成本低等優(yōu) 點(diǎn)。 針對(duì)這種情況，論文首先對(duì)模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，存在的缺點(diǎn)進(jìn)行了分析 與論述。然后對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析，通過(guò)對(duì)比各種加工方案的優(yōu)劣，選定了 用級(jí)進(jìn)模來(lái)制造該雙金屬片。然后初定加工方案與模具結(jié)構(gòu)形式，對(duì)模具與零 件參數(shù)進(jìn)行工藝性計(jì)算、分析，確定模具間隙、排樣形式與搭邊值、刃口尺寸 以及模具沖裁力、壓力中心的計(jì)算。

2、最后進(jìn)行模具具體零部件的設(shè)計(jì)與選用， 包括各零部件的結(jié)構(gòu)形式、具體尺寸、材料等進(jìn)行確定。分析模具主要零部件 尺寸精度與形位公差要求，根據(jù)現(xiàn)有加工方法，編制模具主要零件的加工方案， 并填寫(xiě)工藝流程卡。 為得到的零件平直度比較高，采用彈性卸料裝置，而沖出的零件與廢料堆 積在模具內(nèi)，易引起安全事故，故在下模板上加工出一個(gè)比凹模內(nèi)腔大的孔， 使沖出的零件與廢料直接落到地面。并采用導(dǎo)料板和導(dǎo)料銷導(dǎo)向，擋料銷粗定 位，再用導(dǎo)正銷來(lái)精定位，采用手動(dòng)送料，選用可傾式壓力機(jī)。 關(guān)鍵詞：模具 沖壓工藝 材料 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 2 - Progressive Die Design of Bimetallic

3、 strip Abstract For most of parts, especially sheets, stamping has the advantage of high production efficiency and low cost. Primarily aiming at the necessity of stamping, the dissertation gives analysis and discussion about the state of development and the existence of shortcomings. Then make a pro

4、cess analysis of the parts, the progressive die has been used to make the bimetallic strip by comparing the strengths and weakness of various processing scheme. After that,processing scheme and die structure form are preliminary selected，then making process of calculation and analyze to the paramete

5、rs of die and parts, determining the calculation of model clearance,Nesting in the form and cutting- building side value, cutting edge size and die blanking force ,center of pressure. Eventually designing and choosing specific die parts, including ensure the structural form, specific dimension and m

6、aterial of each Parts. Analyzed the main size precision of parts and shape and position tolerances, according to the existing processing method, making processing schemes for the main parts and filling in the process card. In order to gain a higher flatness, we use the elastic tripper, however the p

7、arts and wastes which been rushed out easily lead to safety accidents, so the die plate should be digged a straight hole to off load the parts and waste, then use locating pinof blanking punch to fine positioning, use manual feeding also elect the tilting press and use the hooks raking parts out whe

8、n it finished ten parts. Keywords: Mould; Press process; Material 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 3 - 目 錄 第一章 概述 .- 5 - 1.1 沖壓模發(fā)展現(xiàn)狀 .- 5 - 1.2 我國(guó)模具行業(yè)存在的問(wèn)題 .- 9 - 1.3 擬采用方案 .- 11 - 第二章 工藝分析設(shè)計(jì)計(jì)算 .- 12 - 2.1 本設(shè)計(jì)零件作用與特點(diǎn)分析 .- 12 - 2.2 零件的工藝性分析 .- 12 - 2.3 加工方案比較與確定 .- 13 - 2.4 工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算 .- 15 - 2.4.1 沖裁模初始雙邊間隙 .- 15 - 2.4.2

9、凸凹模刃口尺寸確定 .- 15 - 2.4.3 搭邊值確定 .- 16 - 2.4.4 排樣設(shè)計(jì) .- 17 - 2.4.5 沖裁工藝力計(jì)算 .- 18 - 2.4.6 模具壓力中心 .- 18 - 第三章 零部件設(shè)計(jì)與選用 .- 19 - 3.1 材料的選擇 .- 19 - 3.2 凸模 .- 21 - 3.2.1 落料凸模部分 .- 21 - 3.2.2 沖孔凸模部分 .- 21 - 3.3 凹模與凹模墊板 .- 21 - 3.4 固定導(dǎo)料銷、固定擋料銷及始用擋料銷 .- 22 - 3.5 卸料裝置 .- 22 - 3.6 凸模固定板與墊板 .- 23 - 3.7 模柄的選用 .- 23

10、- 3.8 模架的選用 .- 23 - 3.9 模具閉合高度： .- 23 - 3.10 沖壓設(shè)備的選擇 .- 24 - 第四章 模具主要零件制造工藝 .- 25 - 4.1 落料凹模加工工藝過(guò)程 .- 25 - 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 4 - 4.2 落料凸模加工工藝過(guò)程 .- 26 - 4.3 沖孔凸模加工工藝過(guò)程 .- 26 - 4.4 落料凸模滑塊加工工藝過(guò)程 .- 26 - 結(jié)論 .- 28 - 參考資料 .- 29- 致謝辭 .- 30- 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 5 - 第 1 章 概述 1.1 沖壓模的發(fā)展和現(xiàn)狀 改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增

11、長(zhǎng)。 近年來(lái)，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有 制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng) 也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團(tuán)公司 和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造 中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家 1。 隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越 認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條 中最基礎(chǔ)的要素之一。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè) 發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具

12、企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用 于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東 風(fēng)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(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力， 在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè) 計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)

13、2。 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： （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(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展 和進(jìn)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(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)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(gè)行業(yè)中推廣成為 可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能 3。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

14、- 6 - （2）高速銑削加工 國(guó)外近年來(lái)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(diǎn)。 高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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(jī)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?所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。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(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)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

15、向工 程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十 五”期間將發(fā)揮更大的作用。 （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(jiǎn)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(fù)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(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。 預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。 中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整， 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，

16、向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具 成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造 上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展 4。 近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、 復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模 和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營(yíng)企業(yè) 發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三 角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前 發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東 成都理工

17、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 7 - 等地近幾年也有較大發(fā)展。 根據(jù)“十一五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃， “十一五”期間模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要 有如下幾類： （1）汽車覆蓋件模具 沖壓模具占模具總量的 40%以上。汽車覆蓋件模具主要為汽車配套，也包 括為農(nóng)用車、工程機(jī)械和農(nóng)機(jī)配套的覆蓋件模具，它在沖壓模具中具有很大的 代表性，模具大都是大中型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。尤其是為轎車配套的覆 蓋件模具，要求更高，可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國(guó)已有一定的技 術(shù)基礎(chǔ)，已為中檔轎車配套，但水平還不高，能力不足，目前滿足率只有一半 左右。中高檔轎車覆蓋件模具主要依靠進(jìn)口，已成為汽車發(fā)展的瓶頸，極大的 影響著車型開(kāi)發(fā)。 （2

18、）精密沖壓模具 多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求壽命要求極 高，主要為電子工業(yè)、汽車、儀器儀表、電機(jī)電器等配套。這兩種模具，國(guó)內(nèi) 已有相當(dāng)基礎(chǔ)，并已引進(jìn)了國(guó)外技術(shù)及設(shè)備，個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達(dá)到世界 水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，供應(yīng)總量不足，進(jìn)口很多。 （3）大型精密塑料模具 塑料模具占模具總量近 40%，而且這個(gè)比例還在上升。塑料模具中為汽車 和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的塑封模，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī) 械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng) 業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ) 并正在快速發(fā)展，

19、但技術(shù)水平與國(guó)外仍有較大差距，總量供不應(yīng)求，每年的進(jìn) 口額達(dá)幾億美元。 （4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件 目前國(guó)內(nèi)已有較大產(chǎn)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件主要是模架、導(dǎo)向件、推桿推管、彈 性元件等。這些產(chǎn)品不但國(guó)內(nèi)配套大量需要，出口前景也很好，應(yīng)繼續(xù)大力發(fā) 展。氮?dú)飧缀蜔崃鞯涝饕揽窟M(jìn)口，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高水平，形成標(biāo)準(zhǔn) 并組織規(guī)?；a(chǎn)。 （5）其他高技術(shù)含量的模具 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 8 - 占模具總量給 8%的壓鑄模具中，大型薄壁精密壓鑄技術(shù)含量高，難度大。 鎂合金壓鑄模具目前雖然剛起步，但發(fā)展前景好，有代表性。子午線橡膠輪胎 模具也是發(fā)展方向，其中活絡(luò)模技術(shù)難度最大。與快速成型技術(shù)相結(jié)合的一些 快速制模

20、技術(shù)及相應(yīng)的快速經(jīng)濟(jì)模具具有很好的發(fā)展前景。這些高技術(shù)含量的 模具在“十一五”期間也應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展 3。 當(dāng)前沖壓模具技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)三大特點(diǎn) 5： 模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素。先進(jìn)的 壓力機(jī)只有配備先進(jìn)的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展 方向?yàn)椋?（1）充分運(yùn)用 IT 技術(shù)發(fā)展模具設(shè)計(jì)、制造。 用戶對(duì)壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具 的發(fā)展。外形車身和發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的兩個(gè)關(guān)鍵部件，汽車車身模具特別是大中 型覆蓋件模具，其技術(shù)密集，體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平，是車身制造技術(shù)的重要 組成部分。車身模具設(shè)計(jì)和制造約占汽車開(kāi)發(fā)周期三之二的時(shí)間、

21、成為汽車換 型的主要制約因素。目前，世界上汽車的改型換代般約需 48 個(gè)月，而美國(guó) 僅需 30 個(gè)月，這主要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了 CAD/CAE/CAM 技術(shù)和三維實(shí)體汽 年覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載 體、實(shí)現(xiàn)了異地設(shè)計(jì)和異地制造。同時(shí)，虛擬制造等 IT 技術(shù)的應(yīng)用，也將推動(dòng) 模具工業(yè)的發(fā)展。 （2）車身制造中的級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速。 在自動(dòng)沖床上用級(jí)進(jìn)沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插 接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來(lái)，級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車身制造 中開(kāi)始得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，用級(jí)進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。 加工的零件也越來(lái)

22、越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的 板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。級(jí)進(jìn)組合沖模已在美國(guó)汽車工業(yè)中普 遍應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機(jī) 上使用的階梯模相比，節(jié)約 30%。但是級(jí)進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、 導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡(jiǎn)單 零件，因此不能完全替代多工位壓力機(jī)，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)先考慮在多工位壓 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 9 - 力機(jī)上加工。 1.2 我國(guó)模具業(yè)面臨的問(wèn)題 汽車是重要的運(yùn)輸工具，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。汽車工業(yè)是資金密 集、技術(shù)密集、人才密集、綜合性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高的產(chǎn)

23、業(yè)。 世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀鯚o(wú)一例外地把汽車產(chǎn)業(yè)做為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 汽車的研制、生產(chǎn)、銷售、營(yíng)運(yùn)，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多部門(mén)都息息相關(guān)，對(duì)社會(huì)經(jīng) 濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展起重要推動(dòng)作用。 我國(guó)汽車制造告業(yè)的迅速崛起，不僅使自身在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中完成了從 “配角”到“主角”的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也為中國(guó)確立了世界汽車制造大國(guó)的地位。 從全球汽車產(chǎn)量排名表看2000 年的世界 10 大產(chǎn)車國(guó)分別是美國(guó)、日本、德 國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)、西班牙、加拿大、意大利、巴西和墨四哥，中國(guó)緊隨其后排 在第 11 位。到 2Q03 年，我國(guó)汽車產(chǎn)量超過(guò)意大利，巴西、墨西哥、韓國(guó)、西 班牙和加拿大等 6 個(gè)國(guó)家，一舉躍居世界第 5，估計(jì)

24、2004 年已超過(guò)法國(guó)，成為 世界上第 4 大汽車生產(chǎn)回；國(guó)家統(tǒng)計(jì)局還大膽預(yù)測(cè)：到 2005 年，中國(guó)汽車產(chǎn)量 將超過(guò)德國(guó)，成為全球第 3 大汽車制造國(guó) 6。 目前我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)被稱為“汽車工業(yè)之母”的汽車模具業(yè)來(lái) 說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)利好消息。在美國(guó)，日本等汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，模具產(chǎn)業(yè) 超過(guò) 50的產(chǎn)品是汽車棋具，而在我國(guó)，僅有約 13 的模具產(chǎn)品足在為汽車 制造業(yè)服務(wù)，模具上業(yè)在我國(guó)尤其是汽車制造業(yè)集中的地區(qū)(長(zhǎng)三角、珠三角及 環(huán)渤海地區(qū))還有很大的發(fā)展余地 7。 目前，國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)品的小產(chǎn)和銷售呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2003 年 汽車產(chǎn)量達(dá)到 440 萬(wàn)輛比 2002 年同比增

25、長(zhǎng) 35，估計(jì) 2004 年末汽車年產(chǎn)量 已達(dá)到 5507 輛，全年度上市的新車車型超過(guò) 50 款 8。 在汽車生產(chǎn)中，包括車身外體、發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)飾件等在內(nèi)的 90以上的零部 件需要依靠模具成形。制造款普通轎車就需要約 1000 多副沖壓模具，200 多副 內(nèi)飾件模具。一個(gè)車款就需要制造 1200 多副模具。10 個(gè)千款就意味著至少有 60000 多副模具需要加工。 汽車工業(yè)的發(fā)展為模具行業(yè)帶來(lái)了一個(gè)極大的市場(chǎng)，由于國(guó)內(nèi)模只技術(shù)含 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 10 - 量低，高檔模具比重較小，所以中國(guó)模具行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急就是大力提高模具產(chǎn) 業(yè)的技術(shù)水平，追求高精度、高效率、低成本，為小國(guó)汽車國(guó)產(chǎn)化服

26、務(wù)，也為 中同模具行業(yè)的發(fā)展尋找突破口 9。 中國(guó)汽車的發(fā)展特點(diǎn)是數(shù)量多、頻率快、新產(chǎn)品多，汽車行業(yè)的這些發(fā)展 特點(diǎn)為模幾工業(yè)的發(fā)展提出了高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。汽車行業(yè)的超高速發(fā)展給國(guó)內(nèi) 模具企業(yè)帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，如何把握機(jī)遇、緊跟汽車工業(yè)發(fā)展的 步伐，是擺在國(guó)內(nèi)模具上業(yè)面前的一個(gè)急待解決的問(wèn)題。汽車工業(yè)非常關(guān)注模 具行業(yè)的發(fā)展，模具加工、模具工藝是材料成型的重要方式之一，與機(jī)械加工 相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、生產(chǎn)性能好、小產(chǎn)效益高等眾多 優(yōu)點(diǎn)。模具生產(chǎn)對(duì)工藝技術(shù)裝備要求非常嚴(yán)格，模具是“效益放大器” ，由模具 生產(chǎn)出的產(chǎn)品價(jià)格將超過(guò)模具自身價(jià)格的幾十倍乃至上百倍，據(jù)統(tǒng)計(jì)全世

27、界有 關(guān)模具的年產(chǎn)值達(dá) 650 億美元。模具上業(yè)的發(fā)展、模具制造水平的高低反映一 個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平。我國(guó)政府非常支持模具工業(yè)的發(fā)展，相關(guān)國(guó)家政策也 向模具行業(yè)傾斜。日前國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)企業(yè)共有 20000 多家，從業(yè)人員 150 萬(wàn)人， 年產(chǎn)值 450 億元 10。 模具的發(fā)展與汽車上業(yè)的快速發(fā)展密切相關(guān)，其中汽車大型零件的注射模、 儀表盤(pán)模具、車燈模具的發(fā)展對(duì)汽午行業(yè)的發(fā)展尤其重要。國(guó)外模具工業(yè)在逐 步轉(zhuǎn)向我國(guó)發(fā)展，以港資和臺(tái)資企業(yè)為代表的外資企業(yè)在不斷增加，其中更以 臺(tái)資模具企業(yè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展的比較快。國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)水平低，模具的價(jià)格只有發(fā) 達(dá)同家的 15 到 13 這種相對(duì)比較低的價(jià)格成為國(guó)內(nèi)

28、模具進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)井與 國(guó)外模具競(jìng)爭(zhēng)的豐要優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)模具在出口的同時(shí)，進(jìn)口的外國(guó)模具也在不斷 增加，尤其是高精度汽車大型覆蓋件模具需大量進(jìn)門(mén)。日前國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的結(jié) 構(gòu)改革步伐日益加快，三資企業(yè)民營(yíng)企業(yè)得到了很大程度的發(fā)展，其中南方 地區(qū)模具工業(yè)由于本地區(qū)工業(yè)發(fā)展水平較高所以較北方發(fā)展快，但在整個(gè)模具 設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與美國(guó)、歐訓(xùn)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比還 存在相當(dāng)大的差距。我國(guó)特殊鋼材消費(fèi)大戶如：汽車工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)以及電 力行業(yè)尚有較大的發(fā)展空間，與美國(guó)、口奉相比還相差很遠(yuǎn)，最近世界主要鋼 鐵公司專家認(rèn)為到 2010 年小國(guó)汽車用鋼將增長(zhǎng) 50，達(dá)到 1800 萬(wàn)噸(含維修) 。

29、 由于中國(guó)勞動(dòng)力便宜，技術(shù)水平尚可，市場(chǎng)需求人，世界制造業(yè)的巨頭紛紛到 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 11 - 中國(guó)投資建廠，因此，中國(guó)今后將成為世界制造業(yè)的中心，機(jī)器制造業(yè)及電力 行業(yè)等的發(fā)展必然給特殊鋼市場(chǎng)帶來(lái)更大的需求 11。 一個(gè)轎車車型的車身覆蓋件模具贊用平均按 2 億元人民幣計(jì)算，每年需要 36 億元人民幣用轎車車身覆蓋件模具的購(gòu)買(mǎi)。如呆國(guó)內(nèi)汽車模具企業(yè)能承攬轎 車車身覆蓋件模具的 30，國(guó)內(nèi)車身模具業(yè)就能跨越目前的狀況，迅速趕上國(guó) 內(nèi)汽車發(fā)展水平，如果能承攬其 50以上，將會(huì)對(duì)汽車模具行業(yè)產(chǎn)生巨大推動(dòng) 作用，使我國(guó)汽車模具行業(yè)迅速進(jìn)入世界先進(jìn)行列，模具工業(yè)一定要承擔(dān)起汽 車、轎車大型

30、覆蓋件模具的設(shè)計(jì)能力，為我國(guó)汽車行業(yè)快速進(jìn)入世界先進(jìn)行列 發(fā)揮應(yīng)有的作用，除汽車行業(yè)之外家用電器，建筑材料、化工及儀表等行業(yè)對(duì) 模且也有大量需求。從模具技術(shù)發(fā)展來(lái)看，高精度、低成本、交貨朋垣足今后 模具發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，模具的標(biāo)準(zhǔn)化加上和模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展將會(huì)有力地促進(jìn) 中國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展 12。 1.3 擬采用方案 針對(duì)上述問(wèn)題，本設(shè)計(jì)擬采用如下方案進(jìn)行設(shè)計(jì): 1） 通過(guò)對(duì)比各種加工方案的優(yōu)劣，初選定是否用沖壓來(lái)制造該雙金屬片。 2） 對(duì)該零件加工工藝性進(jìn)行分析，并初定加工方案與模具結(jié)構(gòu)形式。初定 采用何種結(jié)構(gòu)或措施來(lái)減少零件尖角對(duì)模具的磨損，增加模具壽命。 3） 對(duì)模具與零件參數(shù)進(jìn)行工藝性計(jì)算

31、、分析，確定模具間隙、排樣形式與 搭邊值、刃口尺寸以及模具沖裁力、壓力中心進(jìn)行計(jì)算。 4） 進(jìn)行模具具體零部件的設(shè)計(jì)與選用，包括各零部件的結(jié)構(gòu)形式、具體尺 寸、材料等進(jìn)行確定。 5） 分析模具主要零部件尺寸精度與形位公差要求，根據(jù)現(xiàn)有加工方法，編 制模具主要零件的加工方案，并填寫(xiě)工藝流程卡。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 12 - 第 2 章 工藝分析設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 本設(shè)計(jì)零件作用與特點(diǎn)分析 本設(shè)計(jì)的零件是雙金屬片，其外觀及尺寸如圖1 所示。零件材料為主 動(dòng)層為鎳，被動(dòng)層為鎳鐵合金，鎳具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和延展性，具有磁性和 良好的可塑性，容易成形加 工。料厚為 1.2mm，屬薄料， 受縱向力易翹

32、曲。 其次，從結(jié)構(gòu)上來(lái)看， 是一個(gè)對(duì)稱圖形，外輪廓有 一個(gè)小于 90的尖角，易磨 損。內(nèi)輪廓為兩個(gè)不同直徑 的圓組成的槽形孔，兩個(gè)圓 半徑分別 為 R1 和 R2.5。 圖 2-1 零件圖 最后，從尺寸標(biāo)注中可知，該零件最大尺寸為 29.1mm,寬為 8mm，最小圓角 R1，內(nèi)輪廓與外輪廓之間有形位公差要求，但要求不高。 2.2 零件的工藝性分析 沖裁件的工藝性指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，它包括沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝 性和精度兩部分的內(nèi)容，工藝性良好與否對(duì)沖裁件的質(zhì)量、制造成本以及模具 壽命有很大的影響，在沖裁模 CAD 系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)輔助判別沖裁件在形狀結(jié)構(gòu) 和精度方面的可形，同時(shí)也后續(xù)模具模塊提

33、供必要的信息 。 1） 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性判別 結(jié)構(gòu)工藝性判別的實(shí)質(zhì)是將工件圖中的圓角半徑、小孔尺寸、懸臂與凹槽 尺寸、孔邊距、孔間距等幾何特征量與相應(yīng)的工藝參數(shù)極限值進(jìn)行比較，從而 確定工件的形狀的結(jié)構(gòu)是否適應(yīng)于沖裁加工。在 CAD 系統(tǒng)中，一般采用自動(dòng)判 別法、交互判別法、或?qū)⒆詣?dòng)與交互相結(jié)合的綜合判別法了來(lái)輔助判別。 2） 沖裁件精度的判別 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 13 - 沖裁件上標(biāo)注的尺寸按精度判別要求可分為三類：輪廓尺寸、內(nèi)孔與內(nèi)孔 之間的尺寸以及內(nèi)孔與外輪廓之間的尺寸。沖裁件的精度判別主要是對(duì)于這三 類尺寸進(jìn)行下類分析： A.將尺寸的名義值和偏差值與標(biāo)準(zhǔn)公差表對(duì)照，逐一判定各尺寸

34、的精度等 級(jí)。 B.將每一尺寸信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，判定該尺寸能否使用普 通精度模具進(jìn)行加工。 而對(duì)于本零件： 1）材料 零件材料為鎳與鎳鐵合金，具有良好的可沖壓性能。 2）工件結(jié)構(gòu) 如圖所示，該零件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，零件可分為沖孔落料 兩部分，故考慮采用級(jí)進(jìn)模先沖孔，后落料兩次沖壓成形。 3）零件外輪廓有兩個(gè)尖角是本設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，可采用鑲塊結(jié)構(gòu)。 4）尺寸精度 零件尺寸屬于 IT13 級(jí)IT14 級(jí)。 5）結(jié)論： 可以沖裁。 2.3 加工方案比較與確定 沖壓模的優(yōu)點(diǎn)在這樣的對(duì)比下很快就顯現(xiàn)出來(lái)了，首先它結(jié)構(gòu)，加工方法 簡(jiǎn)單，效率高，工藝也很簡(jiǎn)單，操作更是沒(méi)有任何難度，可以用不動(dòng)

35、腦子來(lái)形 容它的操作過(guò)程，基本上可以說(shuō)正常情況下只要進(jìn)行安全知識(shí)培訓(xùn)就可以了， 不用操作技能培訓(xùn)。最重要的，也是所有制造商最關(guān)心的，就是成本低，同時(shí) 也意味著利潤(rùn)的上升。 1） 沖壓模方案種類 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 2） 模具方案的比較 工藝方案選擇的準(zhǔn)則 為了實(shí)現(xiàn)工藝方案的計(jì)算機(jī)輔助選擇，首先應(yīng)總結(jié)出實(shí)際設(shè)計(jì)中常用的準(zhǔn)則 主要有： 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 14 - 如果工件上的最小孔邊、孔間距小于復(fù)合的凹凸模最小許用壁厚值，因不能 保證凹凸模強(qiáng)度，應(yīng)考慮采用連續(xù)?；騿喂ば蚰！?/p>

36、 如果工件上的內(nèi)孔與外形的相對(duì)位置精度要求較高，應(yīng)盡可能采用復(fù)合模。 如果工件內(nèi)、外形的毛刺要求同向，應(yīng)采用復(fù)合模。 連續(xù)模和復(fù)合模的生產(chǎn)效率較高，單工序的模的生產(chǎn)效率較低但模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單。綜合生產(chǎn)效率和模具制造兩方面的因素，一般認(rèn)為：大批量生產(chǎn)時(shí)盡量采 用連續(xù)模或復(fù)合模，小批量生產(chǎn)時(shí)采用單工序模。 當(dāng)工件較厚（一般大于 5mm） 、外形尺寸較大（一般大于 250mm）時(shí)，不僅沖 壓力大，而且模具尺寸大，不宜采用連續(xù)模。 如果與沖孔凸模安裝位置發(fā)生干涉，不宜采用復(fù)合模。 當(dāng)工件的平整度要求很高時(shí)，一般應(yīng)采用正裝復(fù)合模。 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對(duì)較高，生 產(chǎn)效率

37、低，且更重要的是在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤 差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。 復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，板料的 定位精度要求比級(jí)進(jìn)模低，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精 度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。只需 要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸、制造相對(duì) 前面兩種方案都有比較好，而且效率高。 級(jí)進(jìn)模是一種多工位、效率高的一種加工方法。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制 造復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量，小型沖壓件。且級(jí)進(jìn)模把沖孔和落料 分兩步在不同位

38、置上進(jìn)行，內(nèi)輪廓與外輪廓之間的形位公差不易保證。 該零件屬大批量生產(chǎn)，形狀較復(fù)雜。工件精度要求不高，主要工序有沖三個(gè) 小孔，沖中心孔，落料。 根據(jù)以上準(zhǔn)則，可以考慮用以下兩個(gè)工藝方案 方案一、采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外 緣的相對(duì)位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要 求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。 方案二、采用級(jí)進(jìn)模加工。級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè) 備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 15 - 距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，

39、可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但 級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖 壓件。且，由于級(jí)進(jìn)模是在不同位置上完成相應(yīng)的工序，則材料的定位精度直 接限制了所沖裁出的零件的形位公差。 3） 方案的確定 綜上所述，比較方案一與方案二，對(duì)于所給零件，由于零件孔邊距較小，最 小為 1.5mm，如采用復(fù)合模沖壓，模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加工難度高，所以根據(jù) 零件性質(zhì)故采用級(jí)進(jìn)模加工。 2.4 工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算 2.4.1 沖裁模初始雙邊間隙 由文獻(xiàn)3查得 maxin0.9672Z 2.4.2 凸凹模刃口尺寸確定 1） 落料刃口尺寸 由文獻(xiàn)4查得沖壓件自由公差后，落料基本尺寸有： 1212L=.

40、50=0.3.5013R4m、 L、 查表知：零件制造工差 最小的尺寸 R1 對(duì)應(yīng)的maxinaxinmaxin.().;.6().4008d ppZZ則 所以宜采用凸凹模分別加工法制造凸、凹模 查表知，其對(duì)應(yīng)的 x 值如下：12.075LR 、 、 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 16 - 0.10.1.1.2010.1.(.65)23593.4()4.5ddLxmRx (21)3(4)25 凹模刃口尺寸為： 00min.14.141.002in.14.141m.002in.14.14(.3)2893.(5)3.8pppLZmRZ(26)7(8)29(10) 2） 沖孔凸、凹模刃口尺寸確定 沖孔工

41、序基本尺寸有： 12.50.1;H30.;R0.;.50.1L R 同上，應(yīng)采用凸、凹模分別加工法。 12.7xR 、 、 則： 00.14.14.10.0214.14(.35)2659.()ppLxmHR (21)3(4)215 凸模刃口尺寸為： 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 17 - 0.10.1min.1i01012n(.35)2659.(4)ppLZHR(216)78(9)20 2.4.3 搭邊值確定 查文獻(xiàn) 3中表知，沖件之間搭邊值為： 1.8.ma 沖件與條料邊間搭邊為： 02. 2.4.4 排樣設(shè)計(jì) 排樣擬采用以下兩種方式，工件間及工件與調(diào)料邊之間搭邊值分別為 2mm 和 2.2mm

42、,如圖所示： 為使得進(jìn)位與模具制造的簡(jiǎn)單與方便，零件與條料左右兩邊的搭邊值調(diào)整 為 2.45mm,零件間的搭邊值調(diào)整為 2mm。 條料寬度為 B29.1+2X2.4534mm， 步距 S=63mm 所以：實(shí)際條料搭邊值分別為 2mm 和 2.45mm 圖 2-2 排樣圖 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 18 - 10%36nABh材 料 利 用 率 ： 方 案 一 ： 方 案 二 ： (21) 對(duì)比以上方案得知，采用方案一對(duì)稱排列材料利用率更高，但是，也相應(yīng) 的增加了模具制造與裝配的難度，使得模具成本大大增加。方案二雖然材料利 用率略低于方案一，但模具結(jié)構(gòu)相應(yīng)簡(jiǎn)單，更適合生產(chǎn)，所以應(yīng)該選擇方案二。

43、2.4.5 沖裁工藝力計(jì)算 沖件材料鎳與鎳鐵合金，切兩種材料沿中性面排列，所以，應(yīng)分別進(jìn)行兩種材 料的沖裁力計(jì)算： 12538;4 bntFLtmN孔 外 鎳 層 ： 鎳 鐵 合 金 層 ： (23)4 查表知：K x=0.04,則 卸料力： T53;942Xnt FN鎳 層 ： 鎳 鐵 合 金 層 ： (25) 所以: ntTnt+F18+35492T N總 3860(26) 2.4.6 模具壓力中心 由公式 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 19 - 1230413xllyl (27)8 先分別求沖孔和落料的壓力中心，再求二者的壓力中心。 得：落料：x 落 =8.4, y 落 =5.3, L 外

44、=68.5mm 沖孔：x 孔 =21.2, y 孔 =12.2, L 內(nèi) =56.5mm 綜上：在如圖所示坐標(biāo)系中： 016.92y 第 3 章 零部件設(shè)計(jì)與選用 3.1 材料的選擇 3.1.1 沖裁件的選擇：本沖裁件用的鎳和鎳鐵合金。 3.1.2 模具材料的選擇： 制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 、鋅基合金、低 熔點(diǎn)合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼 材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高 碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì) 合金等等。 1） 碳素工具鋼 在模具中應(yīng)用較多的碳素

45、工具鋼為 T8A、T10A 等，優(yōu)點(diǎn)為加工性能好，價(jià) 格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。 2） 低合金工具鋼 低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工 具鋼相比，減少了淬火變形和開(kāi)裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。 用于制造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V 、7CrSiMnMoV(代號(hào) CH-1)、 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 20 - 6CrNiSiMnMoV(代號(hào) GD)等。 3） 高碳高鉻工具鋼 常用的高碳高鉻工具鋼有 Cr12 和 Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號(hào) D2），它們 具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變

46、形很小，為高耐磨微變形模具 鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重 ，必須進(jìn)行反復(fù)鐓拔 （軸向 鐓、徑向拔）改鍛 ，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。 4） 高碳中鉻工具鋼 用于模具的高碳中鉻工具鋼有 Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV 等，它們的含鉻 量較低， 共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性 和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對(duì)較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。 5） 高速鋼 高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能力很高。 模具中常用的有 W18Cr4V（代號(hào) 8-4-1）和含鎢量較少的 W6Mo5 Cr4V2（代號(hào) 6-5-4

47、-2，美國(guó)牌號(hào)為 M2）以及為提高韌性開(kāi)發(fā)的降碳降釩高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號(hào) 6W6 或稱低碳 M2）。 高速鋼也需要改鍛 ，以改善其碳化物分布 。 6） 基體鋼 在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當(dāng)增減含碳量，以改善鋼 的性能。這樣的鋼種統(tǒng)稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點(diǎn)，具有一定的耐磨 性和硬度，而且抗疲勞強(qiáng)度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強(qiáng) 韌性冷作模具鋼 ， 材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb（代號(hào) 65Nb）、 7Cr7Mo2V2Si（代號(hào) LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號(hào) 012AL）等。 7） 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金 硬質(zhì)

48、合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強(qiáng)度和韌性 差。用作模具的硬質(zhì)合金是 鎢鈷類 ，對(duì)沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可 選用 含鈷量較低 的硬質(zhì)合金。對(duì)沖擊性大的模具，可選用 含鈷量較高 的硬 質(zhì)合金。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、 鉬 、鎢、釩 等）做粘合劑，以碳化 鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相 ，用粉末冶金方法燒結(jié)而成。 鋼 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 21 - 結(jié)硬質(zhì)合金 的基體是鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點(diǎn)，可以切 削、焊接、鍛造和熱處理。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 含有大量的碳化物，雖然硬度和耐 磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其它鋼種，經(jīng)淬火、回火后硬度可達(dá)

49、68 73HRC 對(duì)于薄板沖裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度，而對(duì)厚板 沖裁 模除了 要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點(diǎn)外，為防止模具斷裂或崩刃 ， 還應(yīng)具有高的斷裂抗力、較高的抗彎強(qiáng)度和韌性。Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高 鉻鋼，耐磨性較高，淬火時(shí)變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具， 如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖裁 時(shí)容易出現(xiàn)崩刃或斷裂。其中， Cr12 含碳量較高，碳化物分布不均比 Cr12MoV 嚴(yán)重，脆性更大一些。 簡(jiǎn)述一下 Cr12 和 Cr12MoV 的熱處理：Cr12 型鋼的熱處理工藝選擇取決于 模具的使用要求，當(dāng)模具

50、要求比較小的變形和一定韌性時(shí)，可采用低溫淬火、 回火（ Cr12 為 950980 淬火， 150200 回火； Cr12MoV 為 10201050 淬火， 180200 回火 ）。 若要提高模具的使用溫度，改善其淬透性和紅 硬性，可采用高溫淬火、回火 （ Cr12 為 10001100 淬火， 480500 回 火； Cr12MoV 為 11101140 淬火， 500520 回火 ）。 高鉻鋼在 275375 區(qū)域有回火脆性，應(yīng)予避免 經(jīng)上述材料分析，本沖壓模凸模與凹模材料選用的是 T8A，并調(diào)質(zhì)處理到 5862HRC. 3.2 凸模 查文獻(xiàn)1知，凸、凹模最小壁厚為 1.4mm 3.2.

51、1 落料凸模部分 由于落料部分外形不是規(guī)則的圓形 或方形，所以，采用直通式，裝配后鉚 開(kāi)磨平。經(jīng)計(jì)算，外形部分的慣性矩為： I728.5mm 4 圖 3-1 落料凸模 則： 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 22 - max45061ILF （3-1） 3.2.2 沖孔凸模部分 外形不是規(guī)則的圓形或方形，所以，采用直通 式，裝配后鉚開(kāi)磨平。 3.3 凹模及凹模墊板 為方便頂件，且落料外形不規(guī)則，所以落料凹模同樣采用直通式。 其中： 凹模厚度： （3-2 ）0.4291HkbXm 所以： （3-3 ）(.5)8C20m取 綜上可得，凹模周界為： 與送料方向垂直方向： Bb+(2.54)H=63mm 送料

52、方向： L16.5+2X2260.5mm 綜合模座尺寸考慮，可設(shè)定凹模周界為： B63mm；L63mm. 為最后裝配時(shí)與模架安裝尺寸配合。并且方便卸料，節(jié)省模具材料，在凹模底 部設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)槽的凹模墊板，增加模具合模高度。 此凹模墊板厚度為： H=18mm. 3.4 固定導(dǎo)料銷、固定擋料銷及始用擋料銷 由于是薄板沖裁，且為級(jí)進(jìn)模，所以，采用固定導(dǎo)料銷與擋料銷來(lái)定位零 件，其尺寸為： h=2mm; H=10mm; D=10; d=M4. 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 23 - 經(jīng)計(jì)算得知，固定擋料銷與始用擋料銷在同一位置上，所以可以不用始用擋料 銷。 3.5 卸料裝置 因?yàn)榱虾裰挥?1.2mm,板料在

53、沖裁過(guò)程中易發(fā)生翹曲，若用剛性卸料裝置， 零件平直度得不到保證，所以宜用彈壓卸料裝置。 卸料板厚度： h1=0.6H=7mm 由于采用固定擋料銷與導(dǎo)料銷，所以，應(yīng)在卸料板上開(kāi)讓位孔。 根據(jù)工件材料厚度為 1.2mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取 2mm，考慮模具 維修時(shí)刃磨留量 2mm，再考慮開(kāi)啟時(shí)卸料板高出凸凹模 2mm，則： 卸料板工作行程： h 工作 =1.2+2+2+1.87mm 所以，橡皮的自由厚度 ：=2380.5m工 作自 由 （3-4 ） 取 h 自由 =23mm 綜上，模具安裝時(shí)橡皮的高度為 h1=23mm. 3.6 凸模固定板與墊板 (0.68)7.296,9Hm取 （3-5

54、） 查表知，鑄鐵的 90140MPabax12FPMA由 于 ，所以，可以不加墊板。 綜上，凸模高度為：凸模固定板厚度，卸料板厚度，橡膠安裝厚度之和， 減去凸模高出卸料板的深度 2mm,即： H+h+h1-2=9+7+23-2=37mm （3-6 ） 3.7 模柄的選用 采用文獻(xiàn)1壓入式模柄，方便放置推板空間。 其尺寸為： 012325,.5,9,68,20.,87dmMSmHhmbcdd 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 24 - 3.8 模架的選用 根據(jù)文獻(xiàn)1，選用滑動(dòng)式中間導(dǎo)柱模架 min6315,061LBHax凹 模 周 界 ：閉 合 高 度 ：上 模 座 ： 2下 模 座 ：導(dǎo) 柱 ： 9

55、， 8導(dǎo) 套 ： ， 3.9 模具閉合高度： 模具閉合高度，等于上模座厚度 20mm，加凸模長(zhǎng)度（減于 2mm 伸出量） 37-2mm，加凹模厚度 12mm，加凹模墊板厚度 18mm,最后加上下模板厚度 25mm。 H20+37-2+12+18+25=110mm （3-7 ） 由于以上模架已選用，H min=100mm, Hmax=115mm,則： Hmin+8=108mm Hmax-3=112mm 所以：H min+10=H=Hmax-5，符合要求。 3.10 沖壓設(shè)備的選擇 選用沖床的公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出的總壓力 ；最大閉合高度438FN 應(yīng)大于沖模閉合高度 5mm；工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿足

56、模具的正確安裝。按上述 要求，結(jié)合工廠實(shí)際，可稱用 J23-16 開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。并需在工作臺(tái)面 上配備墊塊，墊塊實(shí)際尺寸可配制。 雙柱可傾壓力機(jī) J23-6.3 參數(shù)： 公稱壓力：63KN 滑塊行程：35mm 170 最大閉合高度：150mm 連桿調(diào)節(jié)量：35mm 工作臺(tái)尺寸（前后(mm)X 左右(mm)）：200X310 模柄尺寸（直徑(mm)X 深度(mm)：30X55 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 25 - 最大傾斜角度:45 度 第 4 章 模具主要零件制造工藝 如前所述，模具零件尺寸及結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)確定，由于篇幅有限，以下僅設(shè) 計(jì)模具主要零件的制造工藝過(guò)程。 4.1 落料凹模加工工藝

57、過(guò)程 落料凹模采用的材料為工具鋼 T8A，材料硬度高（58-62HRC） ，可加工性能 較差，但由于是關(guān)鍵零件，對(duì)其組織要求卻很嚴(yán)格，所以，坯料采用鍛件。 為保證模具間隙，凹模刃口與上下平面的垂直度有一定要求，同時(shí)，上下 平面的平行度也相對(duì)要求嚴(yán)格，所以，可先粗銑上下平面，作粗基準(zhǔn)使用。而 后，進(jìn)一步采用半精磨，加工上下兩平面，使其平行度與平面度基本達(dá)到要求。 這時(shí)，可以使用上下平面作為不太重要的尺寸的基準(zhǔn)了，而材料的硬度又較高， 不易加工，所以，可先鉆孔，攻螺紋等。為使刃口強(qiáng)度足夠，還應(yīng)對(duì)凹模進(jìn)行 熱處理，使其硬度達(dá)到 5862HRC 。凹模刃口尺寸精度要求較高，熱處理后凹 模也難免有變形，

58、則在加工凹模刃口之前，應(yīng)進(jìn)一步精磨上下平面，用其精確 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 26 - 定位，作垂直度基準(zhǔn)。然后開(kāi)始線切割凹模刃口，并留一定精研余量。最后精 研刃口，保證其尺寸精度與形位公差。并配作精定位銷釘孔。 具體工藝流程卡片及要求如下 表 4-1 落料凹模工序卡 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：63X63X12mm 2 粗銑 銑六面到尺寸 63.3X63.3X12.3mm,注意兩大平面與凹模側(cè)面用標(biāo) 準(zhǔn)角尺測(cè)量達(dá)基本垂直。 3 平面磨 磨光上下兩平面厚度達(dá) 120.1mm,并磨兩相鄰側(cè)面達(dá)四面垂直， 垂直度 0.02mm. 4 鉗 1 劃線 畫(huà)出各孔徑中心線并畫(huà)出凹

59、模刃口輪廓尺寸。 2 鉆孔 鉆螺紋底孔、銷釘?shù)卓?、凹模刃口穿線孔。 3 鉸孔 鉸銷釘孔到要求。 4 攻絲 攻螺紋絲到要求。 5 熱處理 淬火 使硬度達(dá)到 5862HRC 6 平面磨 磨上下兩平面，使厚度達(dá)到 120.05mm 7 線切割 割凹模刃口，留 0. 1mm-0.2mm 研余量。 8 鉗 1 研磨凹模刃口內(nèi)壁達(dá) 0.8um 2 配推件塊達(dá)要求。 3 凹模與下模座配作銷釘孔 9 平磨面 磨凹模上下平面達(dá)厚度要求。 10 鉗 清洗，總裝配 4.2 落料凸模加工工藝過(guò)程 同樣，落料凸模采用的材料為工具鋼 T8A，材料硬度高(58-62HRC) ，可加工 性能較差，但由于是關(guān)鍵零件，對(duì)其組織要

60、求卻很嚴(yán)格，所以，坯料采用鍛件。 對(duì)于落料凸模，對(duì)其圓度，其定位面的到刃口的長(zhǎng)度，以及圓壁與定位面 的垂直度等都是重要尺寸，制造工藝應(yīng)優(yōu)先保證。又由于沖小孔凸模的長(zhǎng)度與 直徑比較大，加工時(shí)不易裝夾，所以，采用一個(gè)毛坯加工兩個(gè)零件的方法，使 其工裝方便安全，保證加工出的工件的圓度。 在機(jī)加工之前加一道退火工序，消除其內(nèi)應(yīng)力與組織缺陷。在粗車后粗加 工之前，對(duì)半成品進(jìn)行淬火熱處理，提高其力學(xué)性能。 表 4-2 落料凸模工序卡 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 27 - 1 備料 鍛件。 2 熱處理 退火處理。 3 銑 上下兩面至尺寸 370.1mm 4 熱處理 淬火 使硬度達(dá)到 5

61、862HRC 5 線切割 6 鉗 清洗，裝配（鉗修并裝配） 4.3 沖孔凸模加工工藝過(guò)程 材料為 T8A，硬度較大.凸模的加工工藝類似與沖小孔凸模，但不同的是， 其長(zhǎng)度與直徑比較小，可實(shí)現(xiàn)裝夾與凸模圓度的要求，固未采用一坯兩件結(jié)構(gòu)。 在中心孔凸模上設(shè)計(jì)有一個(gè)槽，用其與中心孔凸模滑塊過(guò)盈配合，用此快 換機(jī)構(gòu)增加中心孔凸模的壽命。 表 4-3 沖孔凸模工序卡 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件。 2 熱處理 退火處理。 3 銑 上下兩面至尺寸 370.1mm 4 熱處理 淬火 使硬度達(dá)到 5862HRC 5 線切割 6 鉗 清洗，裝配（鉗修并裝配） 4.4 落料凸?；瑝K加工工藝過(guò)程 此工件處于

62、磨損量較高區(qū)域，所以采用力學(xué)性能，耐磨性能更佳的合金鋼 (Cr12MoV)。 毛坯仍為退火狀態(tài)的鍛件，滑塊的側(cè)面與上下平面仍有垂直度的要求，其過(guò) 盈配合部分尺寸也要求嚴(yán)格，所以，先對(duì)毛坯進(jìn)行粗銑，銑出基本形狀，留少 量研磨余量，然后磨削分兩部進(jìn)行，先對(duì)半成品進(jìn)行半精磨，使其基本達(dá)到要 求。然后對(duì)其進(jìn)行淬火，使其硬度達(dá)到 5862HRC，再對(duì)其進(jìn)行精磨，確保其 刃口尺寸，垂直度，上下平面平行度。 表 4-4 落料凸模滑塊工序卡 序號(hào) 工序名 工序內(nèi)容 1 備料 鍛件。 2 熱處理 退火處理。 3 銑 上下兩面至尺寸 100.1mm 4 熱處理 淬火 使硬度達(dá)到 5862HRC 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)

63、計(jì) - 28 - 5 線切割 6 鉆孔攻絲 攻 M2 螺紋 7 鉗 清洗，裝配（鉗修并裝配） 結(jié)論 在完成上述計(jì)算與設(shè)計(jì)后，可得到一個(gè)制造雙金屬片的級(jí)進(jìn)模，及其主要 零部件的制造工藝。 1） 首先對(duì)模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，存在的缺點(diǎn)進(jìn)行了分析與論述。 2） 通過(guò)對(duì)比各種加工方案的優(yōu)劣，選定了用沖壓模來(lái)制造該雙金屬片。 3） 對(duì)該零件加工工藝性進(jìn)行分析，并初定加工方案與模具結(jié)構(gòu)形式。確定采 用高強(qiáng)度的合金鑲塊快換結(jié)構(gòu)來(lái)減少零件尖角對(duì)模具的磨損，增加模具壽 命。 4） 對(duì)模具與零件參數(shù)進(jìn)行工藝性計(jì)算、分析，確定模具間隙、排樣形式與搭 邊值、刃口尺寸以及模具沖裁力、壓力中心的計(jì)算。 5） 進(jìn)行模具具體零

64、部件的設(shè)計(jì)與選用，包括各零部件的結(jié)構(gòu)形式、具體尺寸、 材料等進(jìn)行確定。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) - 29 - 6） 分析模具主要零部件尺寸精度與形位公差要求，根據(jù)現(xiàn)有加工方法，編制 模具主要零件的加工方案，并填寫(xiě)工藝流程卡。 該模具采用彈性卸料裝置，而沖出的零件與廢料堆積在模具內(nèi)，易引起安 全事故，故在下模板上線切割出一個(gè)比凹模內(nèi)腔大的孔，使沖出的零件與廢料 直接落到地面。采用導(dǎo)料板和導(dǎo)料銷導(dǎo)向，采用擋料銷粗定位，再用安裝帶落 料凸模上的定位銷來(lái)精定位，采用手動(dòng)送料，選用可傾式壓力機(jī)。 參考文獻(xiàn) 1翁其金,徐新成.沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.7 2陳劍鶴.冷沖壓工藝與模

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