連接板沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

1、武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：連接板沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)學(xué) 院:機(jī)械自動(dòng)化專 業(yè):模具設(shè)計(jì)與制造學(xué) 號(hào):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:日 期:2009年12月iii 摘 要本次主要設(shè)計(jì)了一套沖孔、落料的模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對(duì)比，采用沖孔落料工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計(jì)算，確定壓力機(jī)的型號(hào)。再分析對(duì)沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計(jì)的模具。得出將設(shè)計(jì)模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計(jì)過程表達(dá)出來。在設(shè)計(jì)說明書的第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計(jì)的意義，接著是對(duì)沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，

2、對(duì)零件排樣圖的設(shè)計(jì)，完成了材料利用率的計(jì)算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)模具零件圖的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。關(guān)鍵字： 沖孔； 落料； 復(fù)合模具； 沖裁模具； 沖壓設(shè)備 abstractthis design carries on blanking , the piercing progressive dies design .the article has briefly outlined the press die at present development cond

3、ition and the tendency. it has carries on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product. according to general step which the press die designs, calculated and has designed on this set of mold main spare part, for example: the punch, the matrix, the punch plate, the back

4、ing strip, the matrix plate, stripper plate, stop pin, pilot pin and so on .the die sets uses the standard mould bases, has selected the appropriate press equipment .in the design has carries on the essential examination computation to the working elements and the press specification .in addition, t

5、his die employs the finger stop pin and the hook shape stop pin .the mold piercing and blanking punch are fixed with the different plates separately in order to coordinate the gap conveniently ; the piercing matrix and blanking matrix are fixed by the overall plate.key words: piercing； bending； pres

6、s mold； punch mold； press mold目 錄1 緒論.1 1.1 課題的研究目的和意義.11.2 文獻(xiàn)綜述.21.2.1 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀和模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì). 21.2.2 我國(guó)模具鋼的發(fā)展情況.31.2.3 模具cad/cae/cam技術(shù).41.2.4 先進(jìn)模具制造技術(shù).5 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容.6 1.4 本章小節(jié).72 模具沖壓工藝分析.8 2.1 沖裁件的形狀和尺寸應(yīng)滿足以下要求.8 2.2 沖裁件的精度與端面粗糙度.8 2.3 材料的沖壓性能分析.8 2.4 材料的沖壓性能分析.93 沖裁方案的確定與排樣.103.1 沖裁方案的分析和確定.103.2 模具的結(jié)構(gòu)

7、形式.103.3 工序及排樣圖設(shè)計(jì).103.3.1 排樣設(shè)計(jì).103.3.2 材料的利用率.113.4 本章小結(jié).124 沖裁模（沖孔落料復(fù)合模）分析計(jì)算.134.1 沖裁力的計(jì)算.134.2 卸料力，推件力和頂件力的計(jì)算.134.3 沖裁工藝力的計(jì)算和沖壓設(shè)備的選擇.144.4 模具壓力中心的確定.144.5 沖裁模刃口尺寸及公差的計(jì)算.154.6 沖裁刃口尺寸的計(jì)算.154.6.1 落料刃口尺寸及公差的計(jì)算.154.6.2 沖孔刃口尺寸及公差的計(jì)算.164.6.3 孔心距.174.7 本章小結(jié).185 沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).195.1 模具總體結(jié)構(gòu).195.2 工作零件的設(shè)計(jì).195.2.1

8、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).195.2.2 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).205.2.3模具主要零件的強(qiáng)度校核.205.3 定位零件的設(shè)計(jì).215.3.1 擋料銷.215.3.2 導(dǎo)正銷.215.4 卸料裝置設(shè)計(jì).225.4.1 彈性卸料板的設(shè)計(jì).225.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用.235.5 模架的選用.245.5.1 模座.245.5.2 導(dǎo)向零件.245.6 連接與固定零件.265.6.1 模柄.265.6.2 凸模固定板.265.6.3 螺釘與銷釘.275.6.4 墊板.275.7 本章小結(jié).276 模具零件的固定方法.286.1 凸模的固定.286.2 凹模的固定.286.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套的固定.286.4 模柄

9、的固定.286.5 本章小結(jié).29設(shè)計(jì)小結(jié).30參考文獻(xiàn).31致謝.33- 36 -1 緒論本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是連接板沖壓模具。需要成形的工件零件圖如圖1.1所示。板料厚度t=2mm，材料為08f鋼。 圖1.1 連接板工件圖1.1 課題的研究目的和意義模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)巾的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國(guó)正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點(diǎn)扶持產(chǎn)業(yè)。模具技術(shù)涉及新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的開發(fā)與推廣應(yīng)用，是一門技術(shù)綜合性強(qiáng)的精密基礎(chǔ)工藝裝備技術(shù)，是冶金、材料、理化、計(jì)量、摩擦與潤(rùn)滑、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)等多門學(xué)科以及鑄、鍛、熱處理、機(jī)加工、檢測(cè)等諸多工種共同

10、打造的系統(tǒng)工程1。由于新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)人才的知識(shí)、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高。用模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復(fù)雜程度是其他任何加工制造方法所不及的。由此可見，模具制造業(yè)已成為與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)互為依托的產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)技術(shù)水平的高低已成為衡量國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一1。當(dāng)前，我國(guó)的模具工業(yè)正處于從傳統(tǒng)作業(yè)模式向現(xiàn)代化生產(chǎn)進(jìn)行跨越的關(guān)鍵階段，認(rèn)清我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與現(xiàn)代模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)必將有利于尋求適合我國(guó)國(guó)情的模具工業(yè)發(fā)展思路。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是連接板沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，通過本次設(shè)計(jì)不僅使學(xué)生了解沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性

11、和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，還可以掌握模具設(shè)計(jì)的步驟與方法。同時(shí)，設(shè)計(jì)過程本身對(duì)于我們模具專業(yè)的學(xué)生來說就是一種挑戰(zhàn)，是一種創(chuàng)新，也是對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，對(duì)我們的設(shè)計(jì)能力和經(jīng)驗(yàn)的積累也是有利的。還有助于我們鞏固書本上所學(xué)到的理論知識(shí)，加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，將理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來，可以大大提高我們的綜合能力，為將來的工作打下良好基礎(chǔ)。1.2 文件綜述1.2.1 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀和模具技術(shù)的發(fā)展 模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備, 具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量?jī)?yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn)。模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)、精密監(jiān)測(cè)和信息網(wǎng)絡(luò)

12、等諸多學(xué)科，是一個(gè)綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程，被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005 年中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610 億元,增長(zhǎng)率保持在25%的高水平, 行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10% , 僅次于日本、美國(guó)而位列世界第三3 。除了國(guó)有專業(yè)模具廠外, 廣東的中外合資和商獨(dú)資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家, 鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起; 江蘇昆山建成了模具工業(yè)群; 浙江黃巖被譽(yù)為“模具之鄉(xiāng)”。中國(guó)模具的“珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲和以成都/重慶為代表的西部模具”三足鼎立局面已經(jīng)基本形成4。然而,與國(guó)際先進(jìn)水平相比, 中國(guó)的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長(zhǎng)等方面, 模具壽命也

13、只有國(guó)際先進(jìn)水平的50%左右,大型、精密、技術(shù)含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具, 每年都需要花費(fèi)大量資金進(jìn)口。 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)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(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)正向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。隨著國(guó)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(duì)模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。我國(guó)模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有：(1) 建立在cad/ cam/ cae平臺(tái)上的先進(jìn)模具設(shè)計(jì)技術(shù)，提高模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)

14、代化、信息化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。(2) 建立在cam/capp基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，提高模具加工的自動(dòng)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(shù)。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(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及發(fā)展。(4) 高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)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(jì)模具制造技術(shù)。(6) 先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。例如熱流道技術(shù)、虛擬技術(shù)、納米技術(shù)、高速掃描技術(shù)、逆向工程、并行

15、工程等技術(shù)在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應(yīng)用。(7) 原材料在模具中成形的仿真技術(shù)。(8) 先進(jìn)的模具加工和專有設(shè)備的研究與開發(fā)。(9) 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件、重要輔件的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。(10) 模具及其制品的檢測(cè)技術(shù)。(11) 優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應(yīng)用。(12) 模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術(shù)。模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復(fù)雜程度是其他任何加工制造方法所不及的。由此可見，模具制造業(yè)已成為與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)互為依托的產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)技術(shù)水平的高低已成為衡量國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。1.2.2 我國(guó)模具鋼的發(fā)展情況 隨著我國(guó)模具制造業(yè)的快速發(fā)展，模具市場(chǎng)日趨

16、旺盛，需求不斷增長(zhǎng)，為國(guó)內(nèi)模具鋼市場(chǎng)注入了活力。模具鋼價(jià)格也隨之逐漸穩(wěn)步上升，成為優(yōu)鋼市場(chǎng)的一個(gè)亮點(diǎn)5 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，75的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50的精加工零件由模具成型；家用電器行業(yè)的80零件、機(jī)電行業(yè)的70以上零件也都要靠模具加工；建材制品、塑料制品、陶瓷制品的大部分亦采用模具成型。據(jù)測(cè)算，模具所用鋼材在模具工業(yè)總產(chǎn)值中占近20。我國(guó)模具鋼產(chǎn)業(yè)存在的問題模具鋼品種、規(guī)格不全，低檔次較多，高檔次較少。高質(zhì)量、高性能模具鋼的品種少，尚未形成塑料、玻璃、建材、陶瓷等專用的非金屬制品模具鋼系列。扁鋼、模塊、精料制品比例比較低，鋼材的利用率較國(guó)外低10左右。另外，為滿足制造大型、精密、復(fù)雜、高壽命的模具

17、的需要，國(guó)外發(fā)展預(yù)硬化鋼，而國(guó)產(chǎn)鋼基本上停留在退火階段，或熱軋狀態(tài)供貨，并且供貨周期較長(zhǎng)，這是我國(guó)家電行業(yè)大量進(jìn)口模具鋼的主要原因6。同時(shí)，模具鋼的專業(yè)化生產(chǎn)程度較低。中國(guó)模具鋼分散在十幾個(gè)企業(yè)生產(chǎn)，大部分生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝裝備落后且不配套，特別是后部工序，深加工設(shè)備落后，從而制約國(guó)產(chǎn)模具鋼質(zhì)量的提高和性能的穩(wěn)定。我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距主要體現(xiàn)在：（1） 冷作模具鋼目前我國(guó)冷作模具鋼只有cr12、cr12mov、crwmn鋼。我國(guó)的crl2mov鋼中，鉬和釩的含量較低，比d2鋼綜合性能差。crwmn含碳量較高，且不含釩，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物，影響使用性能。隨著冷沖壓制品向高精度、高效率、

18、多品種發(fā)展，要求模具鋼具有耐磨性和較高的韌性，因此，一些國(guó)家己開發(fā)出d2等鋼種，如日本、瑞典等開發(fā)了shd11 (d2)、xw42(d2)、ft32(d)以及a2、01，w 1等鋼種7。而這些新鋼種基本覆蓋了冷作模具鋼用材。（2） 熱作通用型模具鋼國(guó)產(chǎn)熱作通用型模具鋼種中只有2個(gè)鋼號(hào)。而國(guó)外除了有6個(gè)通用型鋼種外，還新發(fā)展了or090系的yhd3，h26等8。為提高熱作模具鋼的熱強(qiáng)性、抗回火穩(wěn)定性和韌性，瑞典開發(fā)的qr0905新鋼種，在提高穩(wěn)定性與韌性的同時(shí)，使合金元素的含量更趨合理，被稱之合金含量與成本價(jià)格最佳配合的鋼種。日本開發(fā)的dh12鋼，改善了鋼的高溫力學(xué)性能，以適應(yīng)大批量生產(chǎn)鋁合金壓

19、鑄模。（3） 塑料模具鋼塑料模具鋼的差距則更大。目前在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中僅1個(gè)鋼號(hào)，而美國(guó)有7個(gè)鋼號(hào)，且形成了較完整的用鋼系列。日本現(xiàn)在的塑料模具鋼己占模具鋼產(chǎn)量中的首位，主要品種有非合金塑料模具鋼，預(yù)硬型塑料模具鋼、鏡面塑料模具鋼、耐腐蝕塑料模具鋼等。據(jù)國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較顯示，國(guó)外的淬火鋼模具壽命在160萬-300萬次，國(guó)內(nèi)只有50萬-100萬次；非淬火鋼模具壽命，國(guó)內(nèi)也只是國(guó)外的一半。我們的模具生產(chǎn)企業(yè)希望國(guó)內(nèi)鋼廠研制開發(fā)用于塑料模架的$48c、$50c；用于高鏡面塑料模具的pms、18ni；用于易切削塑料模具的5nisca；用于通用塑料模和鏡面度較高的預(yù)硬塑料模的sm1、sm2；用于高鏡耐觸

20、塑料模的pcr、pcl等新型模具鋼。此外，還需開發(fā)無磁模具鋼、高溫玻璃模具鋼等特種。1.2.3 模具cadcaecam技術(shù)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)模具工業(yè)的前進(jìn)。cadcaecam技術(shù)的日臻完善和在模具制造上的應(yīng)用，使其在現(xiàn)代模具的制造中發(fā)揮越來越造的必然趨勢(shì)9。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)輔助制造（cad/cam）技術(shù)發(fā)展至今已較完善。隨著技術(shù)的發(fā)展，cad/cam 技術(shù)在模具的生產(chǎn)中，將普遍采用經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)查及其周密的研究，進(jìn)行生產(chǎn)決策，下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃及實(shí)施措施，緊接著模具開發(fā)設(shè)計(jì)者使用模cad 工作站，完成模具設(shè)計(jì)中的造型、計(jì)算、分析以及繪制工程圖，而且可在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，可使設(shè)計(jì)者從繁

21、重的繪圖中解放出來，能有更多的時(shí)間作創(chuàng)造性的工作10。在模具制造過程中引入cad/cam 系統(tǒng)后，對(duì)于沖壓模具而言，不需要再使用主模型和靠模，加工精度也得到了提高。例如加工公差要求很嚴(yán)且主要型腔面磨削后需手工拋光的模具時(shí)，用cad 數(shù)據(jù)進(jìn)行加工比用主模型和靠模的效果好，其主要差別是對(duì)尺寸的控制從根本上得到了改善。通常的方法是用cad 數(shù)據(jù)精確地加工出模具的主要型腔表面，然后將其他零件與主要型腔面進(jìn)行配合加工11。目前，各種cad/cam 軟件可以幫助模具工程師進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和生成cnc 機(jī)床的刀具軌跡，并且還可以提供用于改進(jìn)鑄造品質(zhì)的有限元分析和模具的熱性能分析。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的迅速發(fā)展，模具在

22、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中將處于越來越重要的地位。針對(duì)模具cad/cam/cae 存在的問題，總結(jié)其發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：（1）標(biāo)準(zhǔn)化cad 軟件一般應(yīng)集成在一個(gè)異構(gòu)的工作平臺(tái)之上，只有依靠標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)才能解決cad 系統(tǒng)支持異構(gòu)跨平臺(tái)的環(huán)境問題12。（2）網(wǎng)絡(luò)化與協(xié)同設(shè)計(jì)近年來， 模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和internet 技術(shù)的不斷完善，公司之間的協(xié)作不斷的加強(qiáng)。（3）開放性cad/cam/cae 系統(tǒng)目前廣泛建立在開放式操作系統(tǒng)windows 和高講課的效率和教學(xué)效果13。cae 是以計(jì)算機(jī)軟件為工具, 以仿真為手段, 幫助使用者進(jìn)行流動(dòng)模擬和冷卻分析, 為模具設(shè)計(jì)與制造提供更科學(xué)、更合理的依

23、據(jù)。計(jì)算機(jī)與設(shè)計(jì)者的交互作用, 更有利于發(fā)揮人的經(jīng)驗(yàn)和直覺分析的能力, 使模具設(shè)計(jì)與制造水平大大提高。利用這一技術(shù), 可以減少試模、修模次數(shù), 在提高生產(chǎn)率的同時(shí), 還能夠幫助企業(yè)節(jié)省原材料, 縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間, 加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代。目前模具cae 軟件主要在塑性成形cae 軟件和注射成形cae 軟件兩個(gè)方向得到了較快的發(fā)展。1.2.4 先進(jìn)模具制造技術(shù)(1)快速原型制造, 簡(jiǎn)稱rp技術(shù)是世紀(jì)年代后期發(fā)展起來的一種高新制造技術(shù), 它將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)及新材料技術(shù)集于一體,其原理是根據(jù)對(duì)三維cad電子模型進(jìn)行分層切片處理,得到一系列的二維截面輪廓, 然后用激光束或其它方法切割、固化或

24、燒結(jié)某種狀態(tài)材料, 得到一層層的產(chǎn)品截面并逐步疊加成三維實(shí)體15。rp與rt技術(shù)的結(jié)合將是傳統(tǒng)快速制模技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的方向?？焖倌＞咧饕獞?yīng)用于注塑模、沖壓模、鑄模等方面, 其制造工藝方法主要有間接制模和在系統(tǒng)上直接制模兩種。rpm技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合, 為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用rp/rt技術(shù)從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成, 僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右,因而具有廣闊的發(fā)展前景。(2)高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用最多的一種工藝技術(shù), 是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度、高表面質(zhì)量的數(shù)控加工方式15。高速銑削具有工件溫度低

25、、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的5-10倍）及可加工硬質(zhì)材料(硬度不低于hrc60)等諸多優(yōu)點(diǎn), 因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機(jī)床(hsm)一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工, 其加工精度可以達(dá)到0.01mm。瑞士米克朗公司ucp710型五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,其機(jī)床定位精度可達(dá)8, 自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸, 最大轉(zhuǎn)速為4200r/min。意大利rambaudi公司的高速銑床, 其加工范圍達(dá)2500mm*5000mm*180mm, 轉(zhuǎn)速達(dá)20500r/min, 切削進(jìn)給速度達(dá)20m/min。目前, 國(guó)外高速加工機(jī)

26、床主軸最高轉(zhuǎn)速已經(jīng)超過100000r/min, 快速進(jìn)給速度可達(dá)到120m/min, 換刀時(shí)間可減少到12s。(3)反向工程re, 也稱逆向工程或反求工程, 是從現(xiàn)有的模型(產(chǎn)品樣件、實(shí)物模型)經(jīng)過一定的手段轉(zhuǎn)化為概念模型和工程設(shè)計(jì)模型, 如利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)學(xué)模型重構(gòu), 或者直接將這些離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成nc程序進(jìn)行數(shù)控加工而獲取成品的過程, 是對(duì)已有產(chǎn)品的再設(shè)計(jì)、再創(chuàng)造過程。反向工程的幾何實(shí)現(xiàn)過程, 是從模型數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)過程開始的, 往往適對(duì)已有產(chǎn)品的仿制或作局部有限的改動(dòng), 其難點(diǎn)和關(guān)鍵在于模型的重構(gòu)技術(shù)：1）對(duì)于規(guī)則幾何體為主的產(chǎn)品, 可采用手工測(cè)繪或利用一些輔助設(shè)備如三

27、坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等對(duì)幾何關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量, 得出產(chǎn)品的幾何表達(dá)。2）對(duì)于以不規(guī)則的自由曲面為主的產(chǎn)品, 目前一般的方法是利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行掃描, 再借助cad/cam系統(tǒng)軟件對(duì)掃描的點(diǎn)云(形象的表達(dá)出點(diǎn)的數(shù)量)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 最后重構(gòu)出滿足一定幾何精度的新產(chǎn)品的數(shù)學(xué)幾何模型。3)利用逆向工程技術(shù)可以充分吸收國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造成果, 使我國(guó)的模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)立于更高的起點(diǎn), 同時(shí)加速某些產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化速度, 在這方面逆向工程技術(shù)均起到不可替代的作用。(4)模具材料是模具工業(yè)的基礎(chǔ), 表面工程技術(shù)可在一定程度上使模具材料滿足模具較高綜合性能的要求。隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展, 對(duì)模具材料的數(shù)量、質(zhì)量、品種和

28、性能等方面提出了更高更新的要求。模具工業(yè)要上水平, 材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng), 致使模具過早失效, 大約占失效模具的40%以上。在模具材料方面常用的冷作模具鋼有crwmn、cr12、cr12mov和w6mo5cr4v2, 新型冷作模具鋼有60nb、o12a1、cg-2、cd、gd、gm等常用新型熱作模具鋼有美國(guó)h13、瑞典qro80m、qro90supreme等常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼（p20、sm1b30）、時(shí)效硬化型鋼（p21、pms、sm2、日本nak55等）、熱處理硬化型鋼（mncrwv、日本s-star、瑞典-勝百s-136等）、粉末模具鋼(日本dex40等)多工位精度沖模硬

29、質(zhì)合金(yg20、yg25等)以及鋼結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金(tlmwo、gw50等)。在模具表面處理方面, 主要趨勢(shì)是：由滲人單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如td法)發(fā)展；由一般擴(kuò)散向cvd、pvd、pcvd、離人滲人、離子注人等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有tic、tin、ticn、tian、crn、cr7c3、w2c等, 同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外, 激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到重視。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容連接板沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)內(nèi)容如下:(1) 分析沖壓零件的工藝性，制定沖壓工藝方案根據(jù)設(shè)計(jì)題目，分析沖壓零件成形的結(jié)構(gòu)工藝性沖壓工藝方案制定(2) 沖裁方案的確定與排樣排樣：沖件在

30、條料、帶料或板料上的布置方法 進(jìn)行排樣時(shí)應(yīng)考慮：排樣原則、搭邊值、材料利用率等(3) 確定沖壓模具類型及結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)思路：1) 照著零件圖畫凸、凹模結(jié)構(gòu) 2) 考慮條料如何進(jìn)入模具；零件如何成形；零件、廢料及條料如何排出來；找典型的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn) 3) 有標(biāo)準(zhǔn)件的盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件(4) 進(jìn)行模具工藝計(jì)算1)計(jì)算毛坯尺寸，合理使用材料2)排樣設(shè)計(jì)計(jì)算3)計(jì)算沖壓力4)計(jì)算模具壓力中心5)計(jì)算凸、凹模刃口尺寸和各工作部分尺寸6)計(jì)算模具各主要零件的外形尺寸，及卸料厚度等(5)沖壓設(shè)備選用根據(jù)沖壓力、模具閉合高度、模架大小等選擇壓力機(jī)類型、型號(hào)和規(guī)格繪制總裝配圖和模具零件圖編寫設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)總結(jié)及答辯1.4

31、 本章小結(jié)本章首先介紹了課題的研究意義和目的；其次介紹模具行業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及先進(jìn)技術(shù)等；最后介紹了本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟。通過這三項(xiàng)內(nèi)容，對(duì)本次設(shè)計(jì)有了初步的設(shè)計(jì)思路，便于之后的設(shè)計(jì)。2 零件沖壓工藝分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下對(duì)沖裁件的工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀，精度要求，形位公差及技術(shù)要求。良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，并使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作方便安全等。通常對(duì)工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求。2.1 沖裁件的形狀和尺寸應(yīng)滿足以下要求沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，對(duì)稱，避免形狀復(fù)雜的曲線，本次設(shè)計(jì)的工件形狀簡(jiǎn)單，

32、結(jié)構(gòu)對(duì)稱，沒有復(fù)雜曲線，故符此形狀方面的要求。沖裁件內(nèi)外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，而以圓弧過度，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時(shí)候的開裂，減少?zèng)_裁時(shí)候尖角處的崩刃和過快磨損。沖裁件的一般圓角半徑應(yīng)大于或等于板厚的一半，即。在同種材料相同的情況下外形上的圓角半徑值可比內(nèi)形上的圓角半徑值小10%20%。本次設(shè)計(jì)工件無尖角，便于模具的加工，減少了尖角處的崩刃和磨損，沖裁件的圓角半徑=80.5=1，故沖裁件的尺寸滿足要求。沖裁件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜太大，以免凸模折斷，而本次設(shè)計(jì)的工件無凸出懸臂。沖孔尺寸不宜過小，否則凸模強(qiáng)度不夠。本次設(shè)計(jì)中最小沖孔尺寸12，材料為8號(hào)鋼滿足的最小沖孔尺寸要求。 沖

33、裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小，否則沖裁件的質(zhì)量不能保證，會(huì)產(chǎn)生孔與孔之間的材料扭曲，或使邊緣材料變形。本次設(shè)計(jì)的工件只有一個(gè)中間孔，因此能夠滿足材料不發(fā)生扭曲變形的要求。2.2 沖裁件的精度與端面粗糙度沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于it11級(jí)，最高可達(dá)it8it10級(jí)沖孔比落料的精度約高一級(jí)。本次設(shè)計(jì)零件圖上的所有尺寸均未注公差，屬于自由尺寸。故本次設(shè)計(jì)中按it14級(jí)確定工件的偏差，以外形尺寸按基軸制內(nèi)行尺寸按基孔制以及定位尺寸取其中間偏差，各尺寸偏差為：58-0.74、38-0.26、30-0.52、16-0.44、3.5+0.3、14+0.22、17+0.22。斷面粗糙度只要不

34、影響工件的使用和裝配，取其自然的斷面粗糙度，即=12.550,最高=6.316。2.3 材料的沖壓性能分析材料為8號(hào)鋼，其主要性能為：=175mpa，=295mpa，延伸率=35%，斷面收縮率=60%，塑性良好，適合于進(jìn)行沖壓和焊接。2.4 本章小結(jié)本章主要對(duì)沖壓件進(jìn)行工藝分析，了解其主要性能，這樣才能正確的設(shè)計(jì)沖裁工藝和模具，控制沖裁件質(zhì)量。良好的工藝性可以用最少的材料，最少的工序數(shù)和工時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、長(zhǎng)壽命模具穩(wěn)定的獲得合格沖件。3 沖裁方案的確定與排樣3.1 沖裁方案的分析與確定該工件包括落料、沖孔2個(gè)基本工序，可有擬出以下四種工藝方案：方案一：先落料后沖孔方案二：先沖孔后落料方案三：沖孔

35、、落料一次復(fù)合沖裁方案四：沖孔、落料連續(xù)沖裁模若采用方案一、方案二，工序分散，則生產(chǎn)率低，工件尺寸的累積誤差大，而且還會(huì)影響到孔的定位精度。若采用方案三，沖裁時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率較高，沖出制件精度高、平整。但是，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，成本較高；而且操作不安全，需要采取安全措施。若采用方案四，采用工序集中原則，生產(chǎn)率要比復(fù)合模高，可保證零件的尺寸精度和孔的定位精度。而且可以減少模具和設(shè)備的數(shù)量，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，操作比較安全。 3.2 模具的結(jié)構(gòu)形式由于工件尺寸精度要求不高，形狀不大，而且是大批量生產(chǎn)這個(gè)特點(diǎn)。為了保證孔的精度及沖模的生產(chǎn)率。通過以上四種方案的比較后，采用方案四。根據(jù)方案四來決定

36、采用導(dǎo)正釘進(jìn)行定位，剛性卸料裝置，自然漏料方式的連續(xù)沖裁模具的結(jié)構(gòu)形式。3.3 工序及排樣圖設(shè)計(jì)3.3.1 排樣設(shè)計(jì)排樣設(shè)計(jì)是指沖壓件在條料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸吺墙档统杀竞捅ＷC制件質(zhì)量和模具壽命的有效措施。本次設(shè)計(jì)零件的外輪廓尺寸為5830，為保證制件精度，提高材料的利用率，盡量減少?gòu)U料，模具可采用直排有廢料的排樣方法，排樣圖如圖3.1：圖3.1 排樣圖(1) 確定搭邊值 查表（沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中p48表2.5.2），取搭邊值：工件間a1=2mm；側(cè)向搭邊值a=1.5mm。(2) 確定條料的步距 步距：s=15+15+2=32mm 寬度：b=58+21.5=61mm

37、(3) 條料的排樣圖 根據(jù)以上資料畫出排樣圖，如圖3.2： 圖 3.2 排樣圖3.2.2 材料的利用率 排樣的目的是為了在保證制件質(zhì)量的前提下，合理利用原材料，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性，合理性的指標(biāo)是材料的利用率，一個(gè)進(jìn)距內(nèi)材料的利用率的計(jì)算公式為： （3.1） 式中： a沖裁件面積s條料寬度b步距故： 材料的利用率= 93.6%3.3 本章小結(jié)本章主要介紹了沖裁工藝方案的確定和排樣。對(duì)于一個(gè)沖件，可以有多種工藝方案。必須對(duì)這些方案進(jìn)行比較，選取在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本較低、模具壽命較長(zhǎng)、操作方便、安全性高的工藝方案。合理的排樣是提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)

38、量及模具壽命的有效措施。利用率：4 級(jí)進(jìn)模（沖孔落料級(jí)進(jìn)模）分析計(jì)算4.1 沖裁力的計(jì)算沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具的必須的數(shù)據(jù)。在沖裁的過程中，沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。對(duì)于普通平刃刀口的沖裁，其沖裁力f可按如下公式計(jì)算： （4.1）式中： f沖裁力，n；l沖裁件的周長(zhǎng)， mm；t材料厚度， mm；材料抗剪強(qiáng)度，mpa；系數(shù)（與材料性能，厚度偏差，模具的間隙波動(dòng)有關(guān)，常取1.3）由于在通常情況下，故為了計(jì)算上的方便，公式可簡(jiǎn)化為： （4.2）對(duì)本工件，b=380mpa，t=2mm由圖知： l1=58214216194.24mm l2=43.

39、5=43.96mm所以：落料力f1=194.242380 =147.6kn 沖孔力f2=443.962380=133.6kn4.2 卸料力，推件力和頂件力的計(jì)算由于沖裁時(shí)材料的彈性變形和摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料件或沖孔廢料梗塞在凹模中，而板料則緊卡在凸模上，為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將卡在凸模上的板料卸下，將卡在凹模中的工件或廢料向上或向下推出。將緊卡在凸模上的料卸下所需要的力稱為卸料力；將卡在凹模中的料推出所需要的力稱為推件力；將卡在凹模中的料逆著沖裁方向頂出所需的力稱為頂件力17。由經(jīng)驗(yàn)公式可得以上推件力，卸料力和頂件力的計(jì)算公式為： p推=nk推p (4.

40、3)p卸=k卸p (4.4)p頂=k頂p (4.5)由查表知：k推=0.04，k卸=0.05，k頂=0.06，n=4由此計(jì)算：p推=52.3kn4.3 沖裁工藝力的計(jì)算和沖壓設(shè)備的選擇由于模具結(jié)構(gòu)的不同，f的計(jì)算應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體分析18。依據(jù)設(shè)計(jì)方案采用導(dǎo)正釘進(jìn)行定位，剛性卸料裝置，自然漏料方式的沖裁工藝力為：f= f1 +f+2 p推=147.6+133.6+52.3=333.5kn沖床的公稱壓力，應(yīng)大于或等于計(jì)算出的總壓力的1.11.3倍。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，結(jié)合工廠實(shí)際，沖壓設(shè)備擬選j23-63開式雙柱可傾壓力機(jī)。4.4 模具壓力中心的確定模具的壓力中心是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了避免壓力

41、機(jī)的滑塊受到偏心載荷而損壞導(dǎo)軌及模具，就必須使模具的壓力中心與滑塊軸線重合。求壓力中心的方法：求空間平行力系的合力作用點(diǎn)。對(duì)于對(duì)稱沖裁件的壓力中心，均位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上。由于該沖裁件事對(duì)稱幾何圖形，則落料時(shí)的壓力中心是o1，沖孔時(shí)壓力中心是o2。如下圖4.1 圖 4.1 壓力中心設(shè)沖裁件的壓力中心距離為o1為x，根據(jù)力矩平衡原理： f1x=(32-x)f2 （4.6） 算得x=6.8f24.5 沖裁模刃口尺寸及公差的計(jì)算確定凸、凹模刃口尺寸的原則19。：（1）設(shè)計(jì)落料模先確定凹模尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，

42、以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。（2）刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)按接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于沖件的最大極限尺寸。（3）不管是落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。（4）工件的尺寸公差與沖模的刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差。所謂的入體原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向標(biāo)注。但對(duì)于磨損后無變化的尺寸，一般標(biāo)雙向偏差。由于沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，可分為兩種：1）凸、凹模分別加工法這種方法主要適用于圓形或者簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件，因沖裁此類工件的

43、凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，可以分別加工。2）凸模與凹模配做法對(duì)于形狀復(fù)雜或薄板工件的模具，為了保證沖裁凸、凹模間有一定得間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中的一件作為基準(zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸來配加工另一件，使它們之間保持一定得間隙。根據(jù)工件的形狀和精度要求，本模具采用分別加工法。按照凸模與凹模尺寸確定的原則，保證保證雙面間隙為0.250.36mm。4.6 沖裁刃口尺寸的計(jì)算4.6.1 落料刃口尺寸及公差的計(jì)算 落料時(shí)，落料件尺寸決定于凹模尺寸，以凹模為基準(zhǔn)件來配作凸模，間隙取阻礙凸模上，沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來獲得。在使用過程中凹模刃口尺寸有變大、變小和不變這三種。a.變大的有：58、38、30、16、r8按it14查公差表確定其公差，用基軸制標(biāo)注各尺寸為58-0.74、38-0.26、30-0.52、16-0.44、8-0.12. 計(jì)算公式為： ad=(amaxx)+ （4.7）式中：ad落料凹模刃口尺寸； amax工件最大極限尺寸； x備磨量 偏差查表得到：x=0