模具設(shè)計畢業(yè)論文 (3)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　材料冷沖壓加工是機(jī)械加工的一個重要組成部分，模具作為高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具，應(yīng)用十分廣泛。本設(shè)計針對一壓蓋的多工位級進(jìn)模，詳細(xì)的介紹了其設(shè)計過程。</p><p>　　首先，根據(jù)設(shè)計零件的尺寸、材料、成產(chǎn)批量等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案。然后通過工藝設(shè)計計算，確定排樣

2、，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機(jī)，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設(shè)計選用零部件，繪制模具總裝圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：冷沖壓；模具；凸模；凹模；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Material cold stamping is a crucial part of mechanical ma

3、nufacture and tooling is widely used as a high quality and high efficiency production tool during stamping. This paper introduces the design of gland stamping mould. </p><p>　　Firstly, analyzes the process

4、according to the dimension, material and series production of component to confirm the stamping process and mould structure; secondly, according to process design calculation to confirm the layout, calculate the stamping

5、 force & pressure center, select the press machine and calculate the size and tolerance of blades; finally, design the component to be selected.</p><p>　　Key words: cold stamping, mould, punch mould, mou

6、ld </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1<

7、;/b></p><p>　　1.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步1</p><p>　　1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)2</p><p>　　1.5 課題的主要特點及意義4</p><p>　　第2章 壓蓋工藝方案的制定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5</p>

8、<p>　　2.1 工藝方案的制定5</p><p>　　2.1.2 工藝分析6</p><p>　　2.1.3 排樣圖設(shè)計6</p><p>　　2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計7</p><p>　　2.2.1 條料的定位裝置7</p><p>　　2.2.2 出料裝置8</p><p

9、>　　2.2 .3 模具結(jié)構(gòu)特點8</p><p>　　2.2.4 模具工作過程8</p><p>　　2.3 本章小結(jié)9</p><p>　　第3章 模具零件的設(shè)計與計算12</p><p>　　3.1 凸、凹模刃口尺寸的計算12</p><p>　　3.1.1 凸、凹模具間隙的選擇12</p

10、><p>　　3.1.2 凸、凹模刃口尺寸計算12</p><p>　　3.2 凸、凹模的設(shè)計16</p><p>　　3.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式16</p><p>　　3.2.2 凸模長度的確定16</p><p>　　3.2.3 凸模強(qiáng)度的計算17</p><p>　　3.2.

11、4 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計18</p><p>　　3.2.5 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定18</p><p>　　3.3 模板的設(shè)計19</p><p>　　3.4 卸料彈簧的選用20</p><p>　　3.5 其它零件的設(shè)計20</p><p>　　3.6 本章小結(jié)21</p><p>　　

12、第4章 沖壓設(shè)備的選用和模具壓力中心的計算22</p><p>　　4.1 沖壓設(shè)備的選用22</p><p>　　4.1.1 沖壓力的計算22</p><p>　　4.1.2 選擇壓力機(jī)23</p><p>　　4.2 模具壓力中心的計算23</p><p>　　4.2.1 計算步驟24</p>

13、;<p>　　4.2.2 計算壓力中心24</p><p>　　4.3 本章總結(jié)25</p><p><b>　　結(jié)論26</b></p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p>&l

14、t;p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　沖壓成型作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件，具有很獨特的優(yōu)勢，其成型件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機(jī)械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造

15、業(yè)中具有很強(qiáng)的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)中。</p><p>　　在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計算機(jī)技術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成型基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。</p>

16、;<p><b>　　沖壓技術(shù)的進(jìn)步</b></p><p>　　進(jìn)幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成型、軟模具成型、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認(rèn)識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。</p><p>　　現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初

17、期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機(jī)械化、自動化，并正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經(jīng)是沖壓成產(chǎn)的發(fā)展方向。</p><p>　　沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面結(jié)合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufa

18、cturing System）。把產(chǎn)品概念成形、設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，是現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個新的高度。</p><p>　　1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工業(yè)裝備，是一種高附加值的高新技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平

19、的重要標(biāo)志。隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，產(chǎn)品發(fā)展重點主要表現(xiàn)在[2]：</p><p>　?。?） 汽車覆蓋件模；</p><p><b>　?。?） 精密沖模；</b></p><p>　?。?） 大型及精密塑料模；</p>&

20、lt;p>　　（4） 主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；</p><p>　?。?） 其它高技術(shù)含量的模具</p><p>　　目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已經(jīng)居世界第三，其中，沖模占總量的40%以上[2]，但在整個模具設(shè)計制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。以覆蓋件沖模為代表，我國異能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表

21、覆蓋件模具的水平。在設(shè)計制造方法、手段上已基本達(dá)到了國際水品，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距[2-3]。</p><p>　　1.4 模具CAD

22、/CAE/CAM技術(shù)</p><p>　　沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步體現(xiàn)出來。對沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。</p><p>　　20世紀(jì)60年代初期，國外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計算機(jī)在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用。通過一計算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長的方式，把模具設(shè)計、分析、計算、制造、檢驗、生產(chǎn)過程連成一個有機(jī)整體

23、，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。</p><p>　　模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計算機(jī)對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化[4]。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具

24、設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從試點到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。</p><p>　　在級進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國UGS公司與我國華中科技大學(xué)合作在NX軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工

25、程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計、調(diào)料排樣、壓力計算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊。居于特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場。與此同時，新加坡、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。</p><p>　　我國從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級進(jìn)模CAD/C

26、AM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括鈑金件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程5個模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的

27、開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等[4]。</p><p>　　展望國內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革中，通過與計算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能化、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，交叉領(lǐng)域之廣前所未見。今后十年新一代模具CAD/CAE

28、/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計理念、最新的成型理論和最高水平的制造方法相吻合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在[4]：</p><p>　　模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高；</p><p>　　基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪；</p><p>　　模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；&l

29、t;/p><p>　　與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。</p><p>　　1.5 課題的主要特點及意義</p><p>　　該課題主要針對汽車?yán)葔荷w零件，在對壓蓋沖孔、落料和壓型等成型工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用多工位級進(jìn)模的沖壓方案：根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計過程中綜合考慮用“單列直排法”，彈簧導(dǎo)料銷定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了

30、勞動生產(chǎn)率。</p><p>　　本課題涉及的知識面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識的同時，對于自身的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力、開闊設(shè)計思路等方面為自己提供了一個良好的平臺。</p><p>　　壓蓋工藝方案的制定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　工藝方案的制定</b></p><p>　　2.1.1 零件分析&l

31、t;/p><p>　　該零件為某汽車?yán)葔荷w，是汽車?yán)戎械囊粋€主要零件，如圖2-1所示，該零件生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)呈圓形，沖壓材料厚度0.8mm，成型過程互相干涉，在符合模中難于實現(xiàn)；如用簡單的落料、壓型、翻遍等單工序模也可達(dá)到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡單了，但是沖壓所用的設(shè)備和人員較多，效率較低，不能實現(xiàn)自動化等，故不被推廣。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn)品批量較大，對零件的一致

32、性要求較高，二是具有08F良好的壓型和沖裁性能，經(jīng)過反復(fù)比較，適宜采用較為復(fù)雜的多工位級進(jìn)模。</p><p>　　圖2-1 壓蓋的二維視圖</p><p>　　2.1.2 工藝分析</p><p>　　本壓蓋從整體上看是呈圓形的成形件，該零件需要控制的尺寸有、、9.5±0.15，公差等級為IT12級,其余尺寸均未注公差，可按IT14級取公差。該零件材料為

33、08F優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，料厚為0.8mm，因而從尺寸精度和材料方面分析比較適合用沖壓加工。經(jīng)計算得零件毛坯展開尺寸，如圖2-2所示，最大外徑尺寸為φ85mm，屬于小型沖壓件。</p><p>　　圖2-2 零件展開圖</p><p>　　2.1.3 排樣圖設(shè)計</p><p>　　排樣圖是多工位級進(jìn)模設(shè)計的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的

34、截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對材料的利用率、沖壓工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響[5]。該壓蓋呈圓形，綜合考慮模具體積和生產(chǎn)效率采用單列直排法。查文獻(xiàn)[6]表2-13取搭邊值a=1.2mm。故應(yīng)針對零件和零件展開后的工藝特點，并綜合考慮工藝分析各個因素后，工藝側(cè)搭邊取6mm，工件間搭邊取3mm。</p><p>　　故：條料寬度b=85mm+1.2mm×2+6mm×2=99.4m

35、m</p><p>　　沖壓步距h=85mm+1.2mm×2+3mm=90.4mm</p><p>　　為了便于模具加工取步距h=91mm，b=100 </p><p>　　毛坯排樣圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 零件排樣圖</p><p>　　根據(jù)以上分析，沖壓如圖2-2所示的零件級進(jìn)模分

36、為八個工位。</p><p>　　第一工位：沖定位孔；</p><p>　　第二工位：沖圓孔及切邊；</p><p><b>　　第三工位：切邊；</b></p><p><b>　　第四工位：壓型；</b></p><p><b>　　第五工位：翻孔；</b

37、></p><p><b>　　第六工位：壓凸臺；</b></p><p>　　第七工位：沖工藝孔；</p><p><b>　　第八工位：翻邊。</b></p><p>　　計算材料的利用率，一個步距內(nèi)的有效沖壓面積A：</p><p><b>　　A=&l

38、t;/b></p><p>　　故一個步距的材料利用率為：</p><p><b>　　模具結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　模具總體結(jié)構(gòu)如圖2-4和2-5所示，該模具采用四導(dǎo)柱模架，沖孔凸模和81沖圓形凸模分別和固定板采用壓入式裝配，導(dǎo)正銷、鑲件和成型鑲件，為了便于制造、試模和維修，成型凸凹模一律采用鑲拼機(jī)構(gòu)，條料送進(jìn)步距由送料器控

39、制，每一步距有導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)正，所有卸料由彈性卸料板前和卸料板后完成，沖孔和沖外圓廢料由凹模下面的漏料孔逐步排除，制件從料頭分離，由廢料帶出滑落到成品箱內(nèi)。</p><p><b>　　條料的定位裝置</b></p><p>　　由于側(cè)刃定距方式增加了材料的消耗，也使模具的制造維修趨于復(fù)雜。本設(shè)計由自動送料器自動送料，模具整個工作過程由導(dǎo)向頂桿和導(dǎo)正銷導(dǎo)向，實現(xiàn)了沖壓的

40、自動化，提高生產(chǎn)率，模具制作方便，又使得有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少廢料沖壓，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。</p><p>　　2.2.2 出料裝置</p><p>　　采用彈性卸料板卸料，彈性卸料板由彈簧產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料。導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔之間存在一定的間隙，并且導(dǎo)正銷采用錐形結(jié)構(gòu)，可以避免導(dǎo)正銷卡在導(dǎo)正孔內(nèi)。沖孔、切邊廢料由凹模下方的漏料孔逐步排除，制件由模具終端被廢料帶出落在箱內(nèi)

41、。</p><p><b>　　.3 模具結(jié)構(gòu)特點</b></p><p>　　采用對稱布置，專用送料器定距，充分利用卷料特點。為了便于送料，在沖切外形時在工件與料邊之間留有一定的搭邊連接，在翻邊時切去，工件成型后直接由廢料帶出，整個過程實現(xiàn)了自動化。</p><p><b>　　模具工作過程</b></p>

42、<p>　　將寬度為100mm的條料放在下模上，并依靠導(dǎo)向頂桿定位。</p><p>　　第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，沖頭、下模板完成沖定位孔工序；</p><p>　　第二部：上模上行靠自動送料器向前送一步，上模下行沖頭和成型沖頭1與下模板完成沖圓孔及切邊工序，廢料由下模的漏料孔排除；</p><p>　　第三部：上模上行靠自動送料器向

43、前送一步，上模下行由導(dǎo)正銷精確定位，成型沖頭2完成沖切工序；</p><p>　　第四步：上模上行靠自動送料器向前送一步，上模下行由導(dǎo)正銷精確定位，成型凸、凹模完成壓型工序；</p><p>　　第五步：上模上行靠自動送料器向前送一步，上模下行由導(dǎo)正銷精確定位，翻孔凸、凹模完成翻孔工序；</p><p>　　第六步：重復(fù)上述動作，壓凸臺凸、凹模完成壓凸臺工序；<

44、;/p><p>　　第七步：重復(fù)上述動作，沖孔凸凹模完成沖工藝孔工序；</p><p>　　第八步：重復(fù)上述動作，翻邊凸凹模完成翻邊工序；</p><p>　　上模上行自動送料器向前送一步，同時制件由廢料帶出模具。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹零件的工

45、藝性分析和排樣圖的設(shè)計，然后根據(jù)排樣完成模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，用CATIA軟件完成了三位造型設(shè)計，使整個模具的輪廓清晰的展現(xiàn)出來。</p><p>　　圖2-4 模具結(jié)構(gòu)圖（一）</p><p>　　圖2-5 模具結(jié)構(gòu)圖（二）</p><p>　　模具零件的設(shè)計與計算</p><p>　　凸、凹模刃口尺寸的計算</p><p

46、>　　凸、凹模具間隙的選擇</p><p>　　凸、凹模間隙值的大小對沖壓件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚,查文獻(xiàn)[1]表2-6，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：, ，這里取Z=0.08mm。至于壓型與拉伸時凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及成型件的高度，取單邊間隙C=（0.8-0.9）t，這里取C=0.7mm。另外，設(shè)計中考慮在合

47、模時使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。</p><p>　　凸、凹模刃口尺寸計算</p><p>　　沖壓件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差，是設(shè)計沖模的主要任務(wù)之一。</p><p>　　（1）切邊凸、凹模刃口尺寸計算</p><p>　　由于

48、該零件切邊形狀比較復(fù)雜，且為薄材料，為了保證凸、凹模支架的間隙值，擬采用凸、凹模配合加工的方法先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成型磨削加工刃口。</p><p>　　根據(jù)零件切邊形狀，如圖4-1所示，其中未注公差尺寸按IT13級取公差。凸模磨損后尺寸變小的記為A類，有</p><p><b>　　，；</b></p><p>　　尺寸變大的記

49、為B類，有</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖4-1 零件切邊尺寸</p><p><b>　　對于A類尺寸： </b></p><p>　　查文獻(xiàn)[1]表2-9得磨損系數(shù)</p

50、><p>　　A類尺寸按式（4-1）計算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　對于B類尺寸：</b></p><p>　　查文獻(xiàn)[1]表2-9得磨損系數(shù)</p>

51、<p>　　B類尺寸按式（4-2）計算：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　該零件切邊凹模刃口各部分尺寸按上述切邊凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值。切邊凸模尺寸標(biāo)注如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 切邊凸模尺寸</p><p>　　（2）沖圓孔凸、凹模刃

52、口尺寸計算</p><p>　　圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模采用分開加工。圓孔尺寸如圖4-3，未注公差按IT13級處理有按一般要求，模具精度較工件精度高2-3級，查文獻(xiàn)[1]表2-8得：</p><p><b>　　滿足分開加工條件：</b></p><p>　　先確定凸模刃口尺寸，查文獻(xiàn)[1]表2-9得：，按（4-3）式計算：</

53、p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　凹模刃口尺寸，按（4-4）式計算：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　則：</b><

54、;/p><p>　　沖圓孔凸模尺寸標(biāo)注如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-3 圓孔尺寸</p><p>　　圖4-4 沖孔凸模尺寸</p><p>　?。?）翻孔凸、凹模刃口尺寸計算</p><p>　　查文獻(xiàn)[1]表5-1得極限翻孔系數(shù)，零件的翻孔系數(shù)按公式（4-5）計算：</p><p&g

55、t;<b>　　(4-5)</b></p><p>　　式中 ——翻孔前孔徑</p><p><b>　　D——翻孔后孔徑</b></p><p>　　則 ，故能實現(xiàn)翻孔工序。</p><p>　　工件要求翻孔尺寸為，去掉料厚，即內(nèi)孔尺寸為，故翻孔凸模，翻孔凹模尺寸。</p><

56、;p>　?。?）翻邊凸、凹模尺寸計算</p><p>　　查文獻(xiàn)[1]表5-5得翻邊允許的極限變形程度E=10%，零件的翻邊變形</p><p>　　程度按公式（4-6）計算：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中 E——翻邊變形程度</p><p>&

57、lt;b>　　R——曲率半徑</b></p><p>　　b——翻邊后豎邊的高度</p><p>　　則，故能實現(xiàn)翻邊工序。</p><p>　　工件要求翻邊尺寸為，故凸模直徑，凹模直徑</p><p>　　（5）壓型凸、凹模尺寸計算</p><p>　　壓型凸、凹模尺寸主要根據(jù)零件的形狀尺寸來定，詳

58、見成型鑲件7、8、9、10。</p><p><b>　　凸、凹模的設(shè)計</b></p><p>　　凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式</p><p>　　由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主

59、要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。</p><p>　　本設(shè)計中采用圓形和異形兩種形式的凸模，材料選用Cr12MoV，淬火硬度60-62HRC。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工。圓形凸模采用臺肩固定法，異性凸模采用鉚接固定法。</p><p><b>　　凸模長度的確定</b></p>

60、<p>　　凸模的工作部分長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。一般不宜過長，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴(yán)重時甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷?lt;/p><p>　　根據(jù)模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式，凸模的長度為：</p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　式中 ——凸模的長度（

61、mm）</p><p>　　——凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖</p><p>　　制t＜1.5mm的板材時，取15-20mm；當(dāng)t=1.5-2.5mm時，取</p><p>　　20-25mm。這里取=20mm；</p><p>　　——卸料墊板的厚度（mm），取=15mm</p><p>

62、　　——卸料板得厚度（mm），取=23mm</p><p>　　——附加長度（mm）。主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度，取2mm。</p><p>　　將各數(shù)據(jù)代入式（4-7）中得：</p><p>　　沖裁凸模長度L=20+15+23+2</p><p><b>　　凸模強(qiáng)度的計算</b></p><p&

63、gt;　　沖裁時凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當(dāng)大的壓應(yīng)力。而在卸料時，有承受有拉應(yīng)力。因此，在一次沖裁過程中，其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復(fù)作用。在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，因此一般不需要做強(qiáng)度校核。但針對本零件模具特點，其中有凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應(yīng)凸模的強(qiáng)度—包括凸模的最小斷面（危險斷面）的承受能力和抗彎能力進(jìn)行校核。</p><p><b>　　凸模承受能力的校核</b&

64、gt;</p><p>　　對凸模最小斷面上承受能力進(jìn)行計算時，必須使沖裁力小于或等于危險斷面所允許的最大壓應(yīng)力，查文獻(xiàn)[3]表2-9得，對于材料為08F的沖件，最小允許的相對直徑（d/t）為0.82-1.05，而該模具中凸模刃口最小壁厚為3.06mm，，故能凸模承受能力滿足要求。</p><p><b>　　失穩(wěn)彎曲應(yīng)力的校核</b></p><

65、p>　　凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長度與導(dǎo)向方式有關(guān)，由卸料板導(dǎo)向凸模最大允許長度按式（4-8）計算：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 ——凸模最大允許長度（mm）；</p><p>　　E——凸模材料彈性模量，對于鋼材可取E=210000MPa；</p&g

66、t;<p>　　d——凸?；驔_孔直徑（mm）；</p><p>　　t——沖件材料厚度（mm）；</p><p>　　τ——沖件材料抗剪強(qiáng)度（MPa），這里對于08Fτ=250 MPa</p><p>　　現(xiàn)在對最小凸模直徑φ3進(jìn)行校核計算，將各數(shù)據(jù)代入式（4-8）中得：</p><p>　　所以大于凸模長度，故滿足要求。顯然，

67、其它凸模也滿足彎曲校核要求。</p><p>　　凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 </p><p>　　凹模在設(shè)計 中采用整體加工而成，為了便于設(shè)計、制造、維修，成型凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，嵌入 下模板內(nèi)，應(yīng)用臺肩或螺絲固定，凸、凹模之間的間隙為一個料厚或略小于一個料厚。翻孔凸模和翻邊凹模頭部分別設(shè)計為圓弧角，以避免成型是擦傷產(chǎn)品，凸凹模具的材料相同，選用Cr12MoV，淬火硬度60-62HRC。</

68、p><p><b>　　凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定</b></p><p>　　凹模設(shè)計應(yīng)考慮的事項是關(guān)于凹模強(qiáng)度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽?，在實用上是和制件尺寸一起來考慮的。它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞，因此對其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。</p><p>　　凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強(qiáng)度

69、。沖裁時，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又比較復(fù)雜，特別是對于復(fù)雜形狀的沖件，其凹模的強(qiáng)度計算就相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，因而，在目前一般的生產(chǎn)實際情況下，通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板材厚度、沖裁力的大小等來進(jìn)行概括的估算及經(jīng)驗修正的。結(jié)構(gòu)尺寸計算如下：</p><p><b>　?。?）凹模壁厚</b></p><p>　　凹模壁厚b按文獻(xiàn)[

70、10]表14-5選擇。</p><p>　　從排樣圖2-4知沖件料寬100mm,料厚0.8mm，由文獻(xiàn)[10]表14-5取</p><p><b>　　b=60mm。</b></p><p><b>　　（2）凹模厚度</b></p><p>　　凹模厚度h根據(jù)沖裁力F按文獻(xiàn)[10]圖14-15選擇

71、。</p><p><b>　　先算沖裁力：</b></p><p><b>　　（4-9）</b></p><p>　　式中 L——沖裁件周邊長度（mm）；</p><p>　　t——材料厚度（mm）；</p><p>　　τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； </

72、p><p>　　K——系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。</p><p>　　算得整個沖壓工序中沖裁周邊長度L=734mm，代入式（4-9）得：</p><p>　　F=1.3×734×250×0.8=190.8KN</p><p>　　由文獻(xiàn)[10

73、]圖14-15中取凹模厚度h=27mm。</p><p><b>　　凹模外形尺寸</b></p><p>　　根據(jù)排樣圖2-4所注尺寸和上述凹模厚度h與壁厚b，可以得出：</p><p>　　凹模長L=788mm，本設(shè)計考慮到為加工方便，將凹模分為兩部分即；</p><p>　　凹模寬度B=220mm；</p&g

74、t;<p>　　故初步有了凹模外形尺寸：</p><p><b>　　凹模鑲件尺寸設(shè)計</b></p><p>　　對于凹模鑲件的尺寸，可以參見相關(guān)零件圖紙。</p><p><b>　　模板的設(shè)計</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的級進(jìn)模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模座

75、、下模座，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是級進(jìn)模不能缺少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時還具有一定的導(dǎo)向和在其上鑲拼凸模鑲件的作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當(dāng)凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲件。</p><p>　　另外，在進(jìn)行級進(jìn)模設(shè)計時，有一項很重要，就是設(shè)計讓位，一般成型或翻邊等工位的所用后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動態(tài)讓

76、位。本設(shè)計中在卸料板和一些鑲件上直接開槽讓位，工件成型后有廢料直接帶出，保證了送料的順暢。凹模外形尺寸前面已述，該模具其它模板的外形尺寸設(shè)計如下考慮到為加工方便，同樣將其它模板也分為兩部分：</p><p><b>　　凸模固定板</b></p><p><b>　　上模墊板 </b></p><p><b>

77、　　卸料墊板 </b></p><p><b>　　卸料板 </b></p><p><b>　　下模墊板 </b></p><p>　　上模座 （標(biāo)準(zhǔn)件）</p><p>　　下模座 （標(biāo)準(zhǔn)件）</p><p>　　故，模具閉合高度H=40

78、+15+20+7+15+23+27+15+50=212mm</p><p><b>　　卸料彈簧的選用</b></p><p>　　先算卸料力，查文獻(xiàn)[8]表2-15得卸料力系數(shù)，則：</p><p>　　根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定22根彈簧，每根彈簧分擔(dān)的卸料力為：</p><p>　　查文獻(xiàn)（12）表10-1，并考慮到模具結(jié)構(gòu)

79、尺寸，初選彈簧參數(shù)</p><p>　　為：彈簧鋼絲直徑d=4.0mm,彈簧外徑D=27mm，工作極限負(fù)荷，自由高度工作極限負(fù)荷下變形量。</p><p>　　彈簧預(yù)壓量。由，考慮卸料的可靠</p><p>　　性，取彈簧在預(yù)壓量為時就應(yīng)有164N的壓力，故:</p><p>　　檢查彈簧最大壓縮量是否滿足條件：沖裁時卸料板的行程</p

80、><p>　??；考慮凸模的修模量；彈簧的與壓縮量；故彈簧總壓縮量為：</p><p><b>　?。?9.25mm</b></p><p>　　所以該規(guī)格的彈簧滿足要求。</p><p><b>　　其它零件的設(shè)計</b></p><p>　　在級進(jìn)模中，一些輔助零件對模具的順利

81、工作也起著重要的作用。針對該級進(jìn)模，這里主要介紹導(dǎo)正銷的設(shè)計。</p><p>　　本級進(jìn)模設(shè)計當(dāng)中，通過導(dǎo)正銷與在前一個工位上沖了的兩個的孔實現(xiàn)精確定位，保證產(chǎn)品的精度。進(jìn)行導(dǎo)正銷設(shè)計時注意到控制導(dǎo)正銷的長度，保證當(dāng)模具在自由狀態(tài)時導(dǎo)正銷的直壁部分伸出卸料板的長度要小于產(chǎn)品的一個料厚，這樣就可以有效地避免帶料現(xiàn)象。模具在自由狀態(tài)時導(dǎo)正銷的直壁部分伸出卸料板的長度為0.6mm。</p><p&

82、gt;<b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章是整個模具設(shè)計中的重點同時也是難點，主要完成了模具中成型零件的設(shè)計、各模板的設(shè)計、彈簧的選用和其他零件的設(shè)計。其中對成型零件的尺寸做了詳細(xì)的計算，并對凸模做了強(qiáng)度校核。</p><p>　　沖壓設(shè)備的選用和模具壓力中心的計算</p><p>　　根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大

83、小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。</p><p>　　開式曲柄式壓力機(jī)雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉伸件的生產(chǎn)中。</p><p>　　閉式曲柄式壓力機(jī)剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。</p><p>　　雙動曲柄壓力機(jī)有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于復(fù)雜的大中型拉伸件

84、的生產(chǎn)。</p><p>　　綜合考慮，采用開式曲柄壓力機(jī)。</p><p><b>　　沖壓設(shè)備的選用</b></p><p>　　4.1.1 沖壓力的計算</p><p>　　該級進(jìn)模采用彈性卸料和下出料方式。</p><p>　　由4.2節(jié)及4.4節(jié)計算知：;</p><

85、p><b>　　計算翻孔力：</b></p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　式中 t——材料厚度；</p><p><b>　　——材料屈服強(qiáng)度；</b></p><p><b>　　D——翻孔后直徑；</b><

86、;/p><p><b>　　——翻孔前直徑；</b></p><p><b>　　故，翻孔力</b></p><p><b>　　計算翻邊力：</b></p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　式中 c——系

87、數(shù)，可取0.5-0.8；</p><p>　　L——翻邊部分的曲線長度；</p><p><b>　　t——材料厚度；</b></p><p><b>　　——材料抗拉強(qiáng)度；</b></p><p><b>　　故，翻邊力</b></p><p>　　由

88、于成型力的大小取決于壓力機(jī)的調(diào)整，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗初定為。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于。</p><p>　　4.1.2 選擇壓力機(jī)</p><p>　　根據(jù)上述沖壓力的計算，初步選用型號為J23-80開式雙柱可傾式壓力機(jī)。該型號壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下：</

89、p><p>　　公稱壓力：800KN；</p><p>　　滑塊行程：130mm；</p><p>　　最大閉合高度：380mm；</p><p>　　最大裝模高度：310mm；</p><p>　　連桿調(diào)節(jié)量：90mm；</p><p>　　工作臺尺寸（前后×左右）：540mm×

90、;800mm；</p><p>　　模柄孔尺寸（直徑×深度）：φ60mm×75mm；</p><p>　　滑塊中心至床身中心距離：290mm</p><p>　　由4.3節(jié)計算知：模具閉合高度H=212mm，因模具下面有廢料排除，所以要在安裝模具時，在下方放一副墊鐵，這里選墊鐵厚度h=50mm，即模具的安裝高度應(yīng)在模具閉合高度的基礎(chǔ)上加50mm，

91、故</p><p>　　所選壓力機(jī)裝模高度與模具閉合高度滿足下式：</p><p>　　還可以看出取在：，這樣可以避免連桿調(diào)節(jié)過長，螺紋接觸面積過小而被破壞。</p><p>　　綜上所述，所選壓力機(jī)符合要求。</p><p><b>　　模具壓力中心的計算</b></p><p>　　沖裁是的合

92、力作用點或多工位級進(jìn)模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的壽命。因此，設(shè)計時應(yīng)該正確算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍，以下通過解析法確定模具的壓力中心。</p&

93、gt;<p>　　4.2.1 計算步驟</p><p>　　（1）建立平面直角坐標(biāo)系XOY；</p><p>　?。?）計算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離和；</p><p>　　（3）將計算數(shù)據(jù)分別代入式（5-3a）和（5-3b），即可求得壓力中心坐標(biāo)。</p><p><b>　?。?-3a）</b&g

94、t;</p><p><b>　?。?-3b）</b></p><p>　　4.2.2 計算壓力中心</p><p>　　根據(jù)排樣圖設(shè)計及各工位在模具上的相對位置，建立直角坐標(biāo)系，如圖5-1所示：</p><p><b>　　圖5-1 壓力中心</b></p><p>　　由

95、對稱性可知，各工序沖壓力的合力作用點落在X軸上，即，將所計算的各工位上的沖壓力及圖5-1中所標(biāo)注的X坐標(biāo)值代入式（5-3a）中得：坐標(biāo)395，即模具壓力中心坐標(biāo)為(395,0)。</p><p><b>　　本章總結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹壓力機(jī)的選用和模具壓力中心的計算，根據(jù)模具的外</p><p>　　形尺寸、閉合高度、沖

96、裁力，選用型號為J23-80的開式可傾式壓力機(jī)；利用合力對軸之矩等于各分力對該軸之矩的代數(shù)和的原理導(dǎo)出模具壓力中心坐標(biāo)（395,0）。</p><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　從整個模具設(shè)計過程來看，該零件采用多工

97、位級進(jìn)模，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，加工簡單，操作方便，通過連續(xù)沖裁、壓型等幾道工序一次成型，工作效率高，零件成型質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)需求，而且該設(shè)計思路可以擴(kuò)展推廣到其他類似零件的產(chǎn)品模具設(shè)計中。 </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次設(shè)計是在指導(dǎo)老師xx老師的悉心指導(dǎo)下完成的，期間得到了xx老師的指導(dǎo)。導(dǎo)師敏銳

98、的學(xué)術(shù)思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，認(rèn)真的工作作風(fēng)使學(xué)生受益匪淺。至此成文之際，特向老師致以衷心的感謝和誠摯的敬意。</p><p>　　在設(shè)計過程中，得到同窗好友們的支持和幫助，在出向他們表示深深的謝意，非常感謝他們同我一起學(xué)習(xí)和生活。</p><p>　　最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心和幫助過我的人們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>&l

99、t;/p><p>　　[1] 江維健，林玉瓊，許華昌編.冷沖壓模具設(shè)計.華南理工大學(xué)出版社,2005</p><p>　　[2] 中國模具工業(yè)協(xié)會.模具行業(yè)“十一五”規(guī)劃.模具工業(yè)，2005（7）：3-8</p><p>　　[3] 李大鑫，張秀錦.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述.模具制造，2005（2）：1-4</p><p>　　[4] 李德群，

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