2249 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設計

2249 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設計,迷宮,零件,沖壓,成形,工藝,模具設計 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設計0.1 緒 論模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質量的高低決定著產(chǎn)品質量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母” 。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還比較的落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1 國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內模具的現(xiàn)狀我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進口模具 18.13 億 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進出口之比 2004 年為 3.69:1，進出口相抵后的進凈口達 13.2 億美元，為凈進口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來， 模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2　國內模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:1） 模具日趨大型化； 2）在模具設計制造中廣泛應用 CAD/CAE/CAM 技術； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網(wǎng)絡等諸多學科，是一個綜合性多學科的系統(tǒng)工程。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復雜及更經(jīng)濟的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術有：　　(1)建立在 CAD/CAE 平臺上的先進模具設計技術，提高模具設計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標準化水平。(2)建立在 CAM/CAPP 基礎上的先進模具加工技術與先進制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平與生產(chǎn)效率。(3)模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術。例如 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理） 、ERP（企業(yè)資源管理） 、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及 INTERMET 平臺等信息網(wǎng)絡技術的應用、推廣及發(fā)展。(4)高速、高精、復合模具加工技術的研究與應用。例如超精沖壓模具制造技術、精密塑料和壓鑄模具制造技術等。(5)提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟模具制造技術。(6)先進制造技術的應用。例如熱流道技術、氣輔技術、虛擬技術、納米技術、高速掃描技術、逆向工程、并行工程等技術在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應用。(7)原材料在模具中成形的仿真技術。(8)先進的模具加工和專有設備的研究與開發(fā)。(9)模具及模具標準件、重要輔件的標準化技術。(10)模具及其制品的檢測技術。(11)優(yōu)質、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應用。(12)模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術。1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產(chǎn)關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％．隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術含量，特別是目前國內尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術基礎，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。1.3　拉深、落料、沖孔模具設計與制造方面1.3.1 拉深、落料、沖孔模具設計的設計思路拉深是沖壓基本工序之一，它是利用模具在壓力機作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強拉深變形基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。該工件中有錐形拉深部分，錐形拉深是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就是一個拉深，根據(jù)計算確定它可以一次拉深成功.根據(jù)計算的結果和選用的標準模架，為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導柱和導套的高度。導柱和導套的高度可根據(jù)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設計時可能高度出現(xiàn)誤差，應當邊試沖邊修改高度。1.3.2 凹迷宮片模具設計的進度1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4．模具的調試．所用時間 4 天．2 設計任務書2.1 制件圖及要求名稱：凹迷宮片材料：45 鋼厚度：2mm2.2 零件工藝分析該零件需要采用拉深、沖孔和落料三道工序即可完成，材料為 45 鋼，45 鋼具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件相對簡單，尺寸均勻對稱。由《沖壓模具設計與制造》P27 表1.3.6 查得 45 鋼的抗剪強度為 440～560MPa，抗拉強度為 530～680MPa 以后簡《沖模》 。工件未注公差可視為自由公差，取 IT14 等級精度，由《沖壓模具簡明設計手冊》P36 表 2.4.8查得凸凹模最小壁厚 a＝4.9mm, 以后簡稱《設計手冊》由工件可得最小孔邊距為（60-50）/2＝5mm 故可以采用符合模沖壓。φ50 孔的偏差代號為 H8，φ80 外徑的偏差代號為 g6，由《公差配合與技術測量》P16表 2-4 和表 2-6 查得其偏差分別為：φ50 ES=+0.039EI=0公差 δ=0.039mmφ80 ES=-0.01 EI=-0.029 公差 δ=0.019mm3 沖壓工藝方案選擇該工件由沖孔、拉深和落料三個基本工序，可以采用以下三個工藝方案：第一種：用簡單模分三次加工，即拉深——-落料——沖孔。用簡單模生產(chǎn)第二種：拉深沖孔落料復合模。用復合模生產(chǎn)第三種：拉深沖孔落料級進模。用級進模生產(chǎn)方案一，模具結構簡單，但需要三道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量的要求。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率高，盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷，故模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳，故采用復合模進行沖壓生產(chǎn)。4 工藝計算4.1 排樣方案的確定及其毛坯尺寸的計算該沖件為幾何形狀簡單的矩形沖件，故采用有廢料的直排方式，可以有效減少廢料。由《設計手冊》P128 表 4.14 查得該制件的毛坯直徑的公式為：D=[d21+d23-d22+2L(d1+d2)]1/2公式中：d 1--------底中徑d2--------口中徑d3--------外徑L--------斜面長度 根據(jù)制件圖尺寸可知：D=[602+802-702+2×7×（70+60）] 1/2=83.14mm所以毛坯直徑為 83.14mm下面對工件的搭邊值進行確定，各部分尺寸的確定由《沖?！稰65 表 2.5.2 查得，最小的搭邊值工件間 a＝1.5mm 側面 a1＝1.8mm，又因為制件有拉深工序。由零件圖的尺寸可知拉深的尺寸為稍大于 7mm。又考慮到板材拉深后仍要保證有足夠的壓邊，工件間距 a＝15mm 側面間距 a1＝15mm，所以其排樣圖如圖 2-1 所示：取由零件圖和排樣圖可以計算條料的寬度 B=80+2×15=110mm。一個步距的長度為S=80+15+7=102mm，可以計算出一個步距的條料的利用率為 50%?？傻孟卤恚喉椖?公式 結果 備注沖裁件的面積 A A=3.14×（40+7） 2-3.14×2524973.8由表 2.5.2 查得最小搭邊值條料寬度 B B=80+2×15 110a＝15 a1＝15步距 S S=80+15+7 102一個步距材料利用率nn=Na/BS×100% 50%2-1 排樣圖4.2 沖壓力的計算該模具采用正裝復合模，選擇彈性卸料，下出件彈性打料桿頂出工件，沖壓力的計算如下：由《沖模》P69 得沖裁力F=KLtTb公式中： F 沖裁力L 沖裁周邊長度，L=3.14×80+3.14×50=408.2mmt 材料厚度 t=2mmTb 材料抗剪強度 取 500MPaK 系數(shù)系數(shù) K 是考慮到實際生產(chǎn)，模具間隙值是波動和不均勻、刃口的磨損，板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取 K=1.3根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算可得：F=530660N下面對卸料力進行計算：卸料力 Fx=KxF頂件力 FD=KDF公式中:F 沖裁力 為 530660NKx 卸料力系數(shù) 由《沖模》P70 表 2.6.1 查得 Kx=0.05KD 為推件力系數(shù) 由表 2.6.1 查得 KD=0.06所以 Fx=0.05×530660=26533NFD=0.06×530660=31839N又制件有拉深部分，則拉深力的計算為：由《設計手冊》P149 表 4.44 查得旋轉形非變薄拉深力：P=3.14dt6b(D/d-C)該公式可簡化為：P=A6b公式中：A-----拉深件的截面面積6b-------抗拉強度故 P=A6b=3.14×3.72×600=25792N又因為落料凹模是由彈頂器作用下，使模具在拉深時處在不運動狀態(tài)，所以克服彈頂器的力 F 彈 應大于拉深力，我們取 F 彈 =30000N由于采用彈性卸料裝置，下出件，故：F 總=F+Fx+FD+P=F+0.05F+0.06F+P=530660+26533+31839+25792=614864N因為 F 總=614864N 查《設計手冊》P389 表 13.10 選用壓力機型號為 JH21-80JH21-80 壓力機參數(shù)公稱壓力/KN 800公稱壓力行程 /mm 4.5滑塊行程/mm 160行程次數(shù)/次/mm 40～75最大閉合高度/mm 320閉合高度調節(jié)量/mm 80工作臺尺寸/mm 左右 310前后 950工作臺孔徑/mm 150模柄孔尺寸/mm 直徑 50深度 60電動機功率/KW 7.54.3 壓力中心的確定壓力中心就是沖壓力的作用點，為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合，否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具的導向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而使制件質量受到影響和降低模具壽命，甚至損壞模具。由工件圖可知，為簡單的對稱沖裁件，其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上。4.4 工作零件刃口尺寸的計算在確定工作零件刃口之前，首先要考慮到工作零件的加工方法和模具的裝配方法，結合該模具的特點，工作零件的性狀相對簡單，社和采用線切割機床分別加工落料凹模、凸凹模中的沖孔凹模，這種加工可以保證這些零件各孔同軸度，使裝配工作簡化，因此工作零件刃口尺寸計算可按分別加工的方法來計算。4.4.1 落料加工工序在落料加工工序中要完成的是對一個 φ80 的孔進行落料，由 2-2 的計算結果得φ80 ES=-0.01EI=-0.029公差 δ=0.019mm由《沖模》P55 表 2.3.3 查得模具設計時的最大、最小間隙分別為：Zmax=0.18mmZmin=0.14mm則 Zmax- Zmin=0.18-0.14=0.04mm由于工件的精度取 IT14 級加工，X 取 X=0.5設凸模、凹模的加工精度分別為 IT6 和 IT7 級加工，可以滿足落料時的精度要求。由《沖?！稰58 表 2.4.1 查得：凹模偏差δA=0.030mm凸模偏差δT=0.020 mm則落料時：由公式 DA=（Dmax- x△） 0+δADT=( DA-Zmin) -δT 0得 DA=（79.99-0.5×0.019） 0+0.030 =79.98 0+0.030DT=（DA- Zmin) 0-δT=（79.98-0.14） 0-0.020=79.840-0.020校核：∣δA∣+∣δT∣≥Zmax- Zmin 不滿足間隙公差條件因此只有縮小 δA、δT 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，由此可?。害腡≤0.4（Zmax- Zmin ）=0.4×0.04=0.016mmδA≤0.6（Zmax- Zmin ）=0.6×0.04=0.024mmDA=79.98 0+0.024mmDT=79.840-0.016 mm4.4.2 沖孔加工工序同樣的采用自由公差為 IT14 級精度，要同時沖出一個直徑 50mm 的孔，凸凹模的加工同樣要采用 IT6 和 IT7 分別進行加工。工件精度取 IT14 取 X=0.5由《沖?！稰58 表 2.4.1 得：凸模制造偏差 δT=0.020mm凹模制造偏差 δA=0.030mm由 2-2 的計算結果得：φ50 ES=+0.039EI=0公差 δ=0.039mm由《沖模》P55 表 2.3.3 得Zmax=0.180mmZmin=0.140mm則 Zmax- Zmin=0.180-0.140=0.04mm則根據(jù)公式：dT=(dmin+ x△) -δT 0dA=(dT+ Zmin) 0+δA則 dT=(50+0.5×0.039) -0.0200=50.02-0.0200dA=(50.02+0.14) 0+0.030=50.160+0.030校核：∣δA∣+∣δT∣≥Zmax- Zmin 不滿足間隙公差條件因此只有縮小 δA、δT 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，由此可?。害腡≤0.4（Zmax- Zmin ）=0.4×0.04=0.016mmδA≤0.6（Zmax- Zmin ）=0.6×0.04=0.024mmdT=50.02-0.0160mmdA=50.160+0.024mm工件零件刃口尺寸的計算分類 尺寸 計算公式 結果落料 φ80 DA=（Dmax- x△） 0+δADT=( DA-Zmin) -δT 0DA=79.98 0+0.024mmDT=79.840-0.016 mm沖孔 φ50dT=(dmin+ x△) -δT 0dA=(dT+ Zmin) 0+δAdT=50.02-0.0160mmdA=50.160+0.024mm4.5 卸料橡皮的設計由以上計算可知卸料力 Fx=26533N，這個力相對比較大，需要采用卸料力載荷大的裝置，所以采用橡皮板，選用 4 塊橡皮，且 4 塊橡皮的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具正常工作。彈頂器 F 彈 =30000N，可采用一塊整體橡皮。根據(jù)卸料力求橡膠的橫截面面積4.5.1 橡膠的選擇原則A、 為保證相繼正常工作，所選橡皮應滿足預壓力要求：F0＞Fx公式中：F0 橡膠在預壓力壓縮狀態(tài)下的壓力 NFx 卸料力 NB、為保證橡皮不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高度的 45%，一般取△H2=（0.35～0.45）H0公式中 △H2 橡膠的允許總壓縮量 mmH0 橡膠的自由高度 mm橡膠的預壓量一般取自由高度的 10%～15%△H0=（0.10～0.15）H0公式中△H0 為橡膠預壓縮量 mm故△H1=△H2-△H0=（0.25～0.35）H0而△H1 =△H′+△H〞公式中△H′ 卸料板的工作行程 △H′=t+1 其中 t 為料厚△H〞 凸模刃口修磨量 mmC、橡膠高度與直徑之比應按下公式校核：0.5≤H0/D≤1.5式中 D 為橡膠外徑 mm4.5.2 橡膠選擇步驟A、根據(jù)工藝性質和模具結構確定橡膠性能、形狀和數(shù)量，一般沖裁卸料用較硬的橡膠，選擇 4 個圓筒形橡膠。B、由 Fx≤Fxy=AP可得 Fxy 應大于或等于卸料力 Fx則可得橡膠的橫截面面積為 A=Fxy/P公式中 Fxy 橡膠產(chǎn)生的壓力，設計時取大于或等于卸料力 FxP 橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力與壓縮量有關，其值可按《沖?！稰122 圖2.9.35 確定，設計時取預壓縮量下的單位面積A 橡膠面積卸料板的工作行程HI=h1+t+h公式中 h1 凹模落料后凸凹模進入凹模的深度/mm（這里取 mm） T 板厚度h 拉深深度（由零件圖計算得 h=5mm）即 H1=2+2+5=9 mm橡膠的工作行程： H2= H1+h 修即 H2=9+5=14mm其中 h 修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠的工作高度取自由高度的 25%，根據(jù)以上的計算和說明得知橡膠的自由高度為H 自由=4 H2=56 mm每個橡膠承受的載荷為 F1=FX/4=6633N試取壓縮量為 40%，查《沖?！稰122 圖 2.9.35 可得：單位壓力約為 3MPa 則：由上公式 A=6633/3=2211 m㎡則 D=( d 2+1.27Fxy/P) 0.5其中 d 取 12mm 計算得 ：D=54mm同理可計算出彈頂器上的橡膠：直徑 D=58 mm自由高度 H=36mm4.5.3 校核H/D=56/54=1.04H/D=36/58=0.62均滿足 0.5≤H/D≤1.5故 4 個圓筒形橡膠即可滿足要求卸料橡皮參數(shù)項目 公式 結果 備注頂板工作行程 HI=h1+t+h 9 mm h1 凹模落料后進入凸凹模的深度橡膠工作行程 H2= h1+h 修14 mm h修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠自由高度 H 自由=4 H2 56 mm 橡膠的工作高度取自由高度的25%橡膠預壓縮量 H預=15%H 自由7.4mm 一般取自由高度的 15%～25%每個橡膠的載荷F1=FX/4 6633N 選擇 4 個圓筒形橡膠橡膠的外徑D=( d2+1.27Fxy/P) 0.554 mm d 為圓筒形橡膠的內徑 取 d=12 mm校核橡膠自由高度0.5≤H/D≤1.5 滿足要求橡膠的安裝高度 H 安=H 自由- H 預48.6 mm彈頂器橡皮參數(shù)項目 公式 結果 備注卸料板工作行程 HI=h1+t 4 mm h1 凹模落料后進入凸凹模的深度橡膠工作行程 H2= h1+h 修9 mm h修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠自由高度 H 自由=4 H2 36mm 橡膠的工作高度取自由高度的 25%橡膠預壓縮量 H預=15%H 自由5.4mm 一般取自由高度的 15%～25%橡膠的載荷 F1=FX/4 30000N 選擇 4 個圓筒形橡膠橡膠的外徑D=( d2+1.27Fxy/P) 0.5113.8mm d 為圓筒形橡膠的內徑 取d=16 mm校核橡膠自由高度0.5≤H/D≤1.5 滿足要求橡膠的安裝高度 H安=H 自由- H 預30.6 mm五、模具的總體設計① 由沖壓工藝分析可知，采用正裝復合模② 定位方法的選擇由于該模具采用的是條料，控制條料的送料方向采用擋料銷，與送料垂直的方向上用導料板對料導正，③ 卸料、出件方式的選擇因為工件厚度為 2 mm，相對比較薄，卸料力不是太大，故可以用彈性卸料。又因為是正裝復合模，使用采用下模彈性頂桿出件。④ 導向方式的選擇為了提高模具的壽命、工件質量及減少模具總體尺寸、方便安裝調試，該復合模要采用后側導柱的導向方式。6 主要零部件的設計根據(jù)模具設計的基本形式，可以確定模具的基本結構原理圖如下： 6.1 落料凹模的設計落料凹模采用整體式，用線切割機床加工，故采用直通式凹模，安裝凹模在模架上的位置時，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸可按經(jīng)驗公式來確定。凹模高度 H=Kb (≥15 mm)凹模壁厚 C=（1.5～2）H （≥30～40 mm)公式中： b 凹模刃口最大尺寸為 b=80 mmK 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 由《沖?！稰104 表 2.9.5 查得 K=0.3由工件圖可知刃口最大尺寸為 b=80 mm則 H=80×0.3=24 mm≥15 mm 故取 H=24 mmC=（1.5～2）×24=36～48mm取 C=48mm凹模長度 L=80+2×48=176mm凹模寬度取 160mm則由《沖模圖冊》P240 表 7-14 可得標準凹模周邊尺寸凹模的輪廓尺寸為 200×160×24（mm） 結構如圖：落料凹模6.2 卸料板的設計其尺寸與落料凹模外形尺寸相同，內部尺寸與凸凹模相配，查《設計手冊》P452 表15.31 得：厚度為 16 mm，用 45 鋼制造，淬火硬度 40～45HRC。如下圖所示：卸料螺釘?shù)倪x用，卸料板上設置 4 個卸料螺釘，公稱直徑 12 mm，螺紋部分為 M10×45，標記：M10×45 JB/T7650.6卸料板6.3 凸凹模的設計由以前計算的結果可得其尺寸，可設計該結構原理圖如下：凸凹模的總高度與卸料板的厚度，橡膠的安裝高度及凸凹模固定板、墊板的厚度有關，在此確定卸料板的厚度及凸凹模固定板的厚度，卸料板的外形尺寸及界線與凹模尺寸相同：查《設計手冊》P452 表 15.31 得卸料板厚度取 16 mm卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度 40～45HRC墊板厚度取 10mm凸凹模固定板的外形尺寸與卸料板相同，內部尺寸與凸凹模的下部尺寸一致，取厚度16mm，采用 45 鋼制造。又橡皮安裝高度為 48.6 mm 故 凸凹?？偢叨?H=16+48.6+16=80.6 mm凸凹模6.3 拉深凹模的設計取中墊板的厚度為 20mm，由于拉深凹模由開始到?jīng)_裁結束時需要向下運動 4mm，又因為落料凹模的厚度為為 H=24mm，所以拉深凹模的高度 H=20+24-4=40mm拉深凹模6.4 凸模的設計（沖孔凸模）φ50 的沖孔凸模的實際，依據(jù)設計的基本形式及原理圖，沖孔凸模的結構為圓形，具體的結構可根據(jù)具體的設計需要而定，由于這里的沖孔凸模直徑較大，不需要特殊保護的凸模，所以沖孔凸模采用 B 型圓凸模，其總長可根據(jù)具體的設計按如下方式計算：L=H1-H2+H3+H4公式中 H1 拉深凹模的高度為 40 mmH2 工件拉深的深度 5mm沖孔凸模H3 凸模固定板的厚度 取 16 mmH4 沖孔凸模進入凹模中的深度 4mm則 L=45-5+16+4=60mm 6.5 定位零件的設計6.5.1 導料銷的設計 板料在凸凹模上的送料步距由擋料銷定位，條料在送進方向上由導料銷來確保條料的位置精度。由《設計手冊》P467 表 15.48 可得 導料銷取 d=6 mm L=26 mm其結構圖如下：JB/T7649.10-94 材料 45 鋼 硬度 43～48HRC 采用 H8/d9 配合導料銷導料銷用來導正材料送進，固定于落料凹模上。取其長度高出落料凹模表面 2mm，即板料厚度，可避免在卸料板上加工讓位孔。6.5.1 擋料銷的設計擋料銷的設計形狀與尺寸與導料銷一致6.6 模架及其他零部件設計該模具采用后側導柱模架，這種模架的導柱在模具的后側位置，可以減少模具的總體框架尺寸，以落料凹模的周邊尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。上模座厚度 H 上 50mm上模墊板厚度 H 墊上 10mm凸凹模厚度 H 凸凹 80.6mm下模座厚度 H 下 65mm拉深凹模高度 H 拉 40mm凸模固定板厚度 H 凸 16mm下模墊板 H 墊下 10mm則該模具的閉合高度為：H = H 上+ H 墊+ H 固+ H 凸凹+ H 拉+h 固 +H 墊下 =50+10+80.6+65+40+16+10=271.6mm又因為料厚為 2mm則 H 閉 =271.6+2=273.6mm故模架 200×200×240～285 IGB/T2851.6可見該模具閉合高度小于所選壓力機 JH21-80 的最大閉合高度（320mm）導柱 d/mm×L/mm 分別為 φ35×230 導套 d/mm×L/mm×D 分別為 φ35×125×48 7 模具總裝圖通過以上設計，可得到模具總裝配圖（見附圖） ，模具上模部分主要由導套，上模座、墊板、凸模固定板、推件板、連接推桿、推板、模柄、沖孔凸模、墊塊、落料凹模等元件組成。模具下模部分主要由下模座、凸凹模、固定板、卸料螺釘、橡膠、卸料板、活動擋料銷、導料銷等組成。正裝復合模采用剛性推件裝置把卡在凹模中的沖件推下，剛性推件裝置由打桿、推板、連接桿和推件塊組成。沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內孔推下，無頂件裝置，結構簡單，，操作方便，板料靠導料銷和活動擋料銷定位，非工作行程時，活動擋料銷凸出卸料板，可供定位，工作時，擋料銷被按下，上端面與板料平，所以凹模上不必鉆相應的讓位孔。8 模具零件的加工工藝8.1 落料凹模的加工工藝過程工序號 工序名稱 工序內容1 備料將毛坯鍛壓成 210×170×242 熱處理 退火3 刨 刨六個面，互為直角，留單邊余量 0.54 熱處理 調質5 磨平面 磨六面，互為直角6 鉗工劃線 劃出落料孔位置線及銷孔，螺紋孔線7 加工螺紋孔、銷孔、穿絲孔按位置加工螺紋孔、銷孔、穿絲孔8 熱處理 淬火回火達到 58～62HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達到尺寸要求11 鉗工精修 全面達到設計要求12 檢驗8.2 凸凹模的加工工藝過程工序號 工序名稱 工序內容1 備料將毛坯鍛壓成 φ95×852 熱處理 退火，去應力3 銑 立銑機車銑外輪廓，留單邊余量 0.54 熱處理 調質5 磨平面 磨各個平面，保證上下面的平行度6 鉗工劃線 劃出六個沖孔輪廓線7 銷 銷穿絲孔8 熱處理 淬火回火達到 60～64HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達到尺寸要求11 擴孔 將落料孔下端擴大孔徑，保證上部12 鉗工精修 凸凹模刃口修磨量 8mm 使孔尺寸達到設計要求13 檢驗8.3 拉深凹模工序號 工序名稱 工序內容1 備料將毛坯鍛壓成 φ95×452 熱處理 退火，去應力3 銑 立銑機車銑外輪廓，留單邊余量 0.54 熱處理 調質5 磨平面 磨各個平面，保證上下面的平行度6 鉗工劃線 劃出六個沖孔輪廓線7 銷 銷穿絲孔8 熱處理 淬火回火達到 60～64HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達到尺寸要求11 擴孔 將落料孔下端擴大孔徑，保證上部12 鉗工精修 凸凹模刃口修磨量 8mm 使孔尺寸達到設計要求13 檢驗8.4 其他零件加工卸料板及沖孔凸模的加工與落料凹模及凸凹模加工方法基本相同，故可按上述加工方法加工，其原理一樣。9 模具的裝配該模具為有導套的正裝復合模，復合模結構緊湊，模具零件加工精度高，模具裝配的難度大，特別是有內外形有同軸度要求的模具。復合模的裝配是在同一工位上先裝配沖孔模，然后以沖孔模為基準再安裝落料模，其過程如下：其裝配以凸凹模作裝配基準件，先將裝有凸凹模的固定板先用螺栓和銷釘安裝，固定在上模座的相應位置上，接著安裝橡膠和卸料板，再按凸凹模的內形裝配調整沖孔凸模的固定板的相對位置及拉深凹模、落料凹模的位置，使沖孔凸凹模間隙趨于均勻，用螺栓固定。然后再以凸凹模的外形為基準，裝配調整落料凹模相對位置，調整間隙，用螺栓固定。試沖無誤后，將沖孔凸模固定板和落料凹模固定板分別用定位銷在同一模座經(jīng)鉆鉸和鉆配，配鉸銷孔后打入定位。10 心得體會通過本次畢業(yè)設計，對所學的知識有了一個更深刻的了解和掌握，也有了一個較為完整的鞏固和復習，通過實際的設計過程，鍛煉了動手能力和實際操作能力，為以后參加工作做了一定的實際動手能力，更方便地更快地適應工作，從設計中可以總結出一定的設計經(jīng)驗，取其利，避起弊，使以后的工作少走彎路，提高工作效率。經(jīng)過一段時間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設計。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設計工作中給予我很大的幫助。首先：我要感謝我的指導老師于老師，特別感謝于老師的近段設計期間對我的指導和幫助，特別是在離校期間的關心。其次：我要感謝的是我的同學們，在設計過程中遇到技術問題，通過與他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關，助我順利地完成設計。最后：我還要深深地感謝在工廠里的師傅們，在進行畢業(yè)設計期間，他們給予我以模具制造與設計方面上的經(jīng)驗指導。參考文獻1 劉建超、張寶忠主編 《沖壓模具設計與制造》 高等教育出版社 2006 年 4 月2 薛彥成主編《公差配合與技術測量》 機械工業(yè)出版社 2005 年 2 月3 郝海濱主編 《沖壓模具簡明設計手冊》 化學工業(yè)出版社 2004 年 3 月4 王芳主編 《冷沖壓模具設計指導》機械工業(yè)出版社 2005 年 6 月5 楊占堯編《沖壓模具圖冊》高等教育出版社 2006 年 4 月6 王樹勛《冷沖壓模具結構圖冊大全》華南理工大學出版社 1999 年 6 月