外門模具畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、本科畢業(yè)論文論 文 題 外門模具設(shè)計(jì) 目錄摘要11.緒論31.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用41.2 沖壓的基本工序及模具42 .零件的工藝性分析52.1 零件的工藝性分析6 2.2 沖裁件的材料63.沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.1模具類型83.2 操作與定位方式94.沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算104.1 設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī)104.2.計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差115. 模具的總張圖與零件圖12 5.1模具的總張圖135.2 沖壓模具的零件圖145.2.1.凹模設(shè)計(jì)15 5.2.2.凸模設(shè)計(jì)165.2.3.選擇堅(jiān)固件及定位零件175.2.4.設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件195.2.5.模具零件20

2、5.3壓力機(jī)的校核24參考文獻(xiàn)25致 謝26外門沖壓模設(shè)計(jì)劉興鑄（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 2006級(jí)）摘 要:沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來(lái)越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文對(duì)冷沖壓技術(shù)的分類、特點(diǎn)及發(fā)展方向作了簡(jiǎn)略概述；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

3、了設(shè)計(jì)：大直徑三通管沖壓復(fù)合模設(shè)計(jì)解決了大直徑三通管的加工難題、帶有浮動(dòng)凸凹模的拉伸沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)、適力壓邊式落料拉伸切邊復(fù)合模設(shè)計(jì)、消音器后補(bǔ)碗落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì)、一模兩件落料拉伸沖孔翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì)、環(huán)形彎曲件的模具設(shè)計(jì)、鉸鏈卷圓成形工藝及模具設(shè)計(jì)、半自動(dòng)送料切角裝置設(shè)計(jì)、滑板式送料拉深、沖孔、翻邊模設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料、長(zhǎng)管多孔沖模設(shè)計(jì)、帶凸緣臺(tái)階方盒形零件拉深模和盒形件側(cè)壁小孔翻孔模。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。本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，使用方便可靠，對(duì)類似工件的大批量生產(chǎn)具有一定的參考作用。

4、關(guān)鍵詞：沖壓，模具，模具設(shè)計(jì)，沖裁，拉深 Mold design of out dool Liu Xing-zhu (Gansu Agricultural University Mechanical Design,)Abstract :Punching die has been widely used in industrial production.In the traditional industrial production,the worker work very hard,and there are too much work,so the efficiency is low.Wit

5、h the development of the science and technology nowadays,the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience

6、of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value.The article mainly discussed the classification,feature and the developmental direction of the pnnching technology. Elaborated the punching components formation principle, the b

7、asic dies structure and the rate process and the principle of design; and designed some conventional punching die:the die for big diameter three direction pipe which solved the problom of traditional machining,the drawing and punching compound die with float punch-matrix,the drawing and cutting comp

8、ound dies with unaltered press,the compound die for the back bowl of the noise keeper,the design of the compound die which could produce two workpieces in one punching,the bending die for the ring shape part ,the bending die which used the gemel ,automate loading die for cutting, the drawing,punchin

9、g and burring compound dies with sliding automated loading,the punching die for the long pipe with two row of hole,the drawing die for the square box shape workpiece and the burring die for the box shape workpiece.The punching dies that utilized the feature of the normal punch shaped the workpiece i

10、n the room temperature,and its efficiency and economic situation is excellent.The dies here discussed can be easily made,conveniently used, and safely operated.And it could be used as the reference in the large scale production of similar workpieces.Key word: punching,die,machincal,manufacture，die d

11、esign， punching， bending， drawing1.緒論1.1沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖

12、壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)如下：1)沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。3)沖壓可

13、加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來(lái)越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、

14、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過(guò)去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說(shuō)，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實(shí)現(xiàn)的。1.2 沖壓的基本工序及模具 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面

15、質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級(jí)

16、進(jìn)沖壓在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合-級(jí)進(jìn)在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時(shí)，模具的卸料與出件裝置將

17、沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。1)沖壓成形理論及沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進(jìn)展。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進(jìn)一步完善，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限

18、元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過(guò)程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)人員可預(yù)測(cè)某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，并通過(guò)在計(jì)算機(jī)上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費(fèi)用，也縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無(wú)模多點(diǎn)成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟(jì)的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴(kuò)大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達(dá)25mm，精度可達(dá)IT1617級(jí)；用液體、橡膠、

19、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復(fù)雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果；采用爆炸等高能效成形方法對(duì)于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強(qiáng)度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實(shí)用意義；利用金屬材料的超塑性進(jìn)行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對(duì)于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無(wú)模多點(diǎn)成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料曲面成形的一種先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已自主設(shè)計(jì)制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備，解決了多點(diǎn)壓機(jī)成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時(shí)利用反復(fù)

20、成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。2)沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件.在沖模的設(shè)計(jì)制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動(dòng)、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動(dòng)化的模具加工機(jī)床和檢測(cè)設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡(jiǎn)易沖模及

21、其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。 精密、高效的多工位及多功能級(jí)進(jìn)模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個(gè)工位以上的級(jí)進(jìn)模進(jìn)距精度可達(dá)到2微米，多功能級(jí)進(jìn)模不僅可以完成沖壓全過(guò)程，還可完成焊接、裝配等工序。我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造出達(dá)到國(guó)際水平的精度達(dá)3微米，進(jìn)距精度2微米，總壽命達(dá)1億次。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計(jì)制造方法、手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，但在制造方法手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國(guó)際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國(guó)外相比還存在一定差距。 模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信

22、息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測(cè)量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達(dá)10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實(shí)現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作三維或二維輪廓加

23、工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)的EDSCAN8E電火花銑削加工機(jī)床，配置有電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花加工機(jī)床的技術(shù)水平；慢走絲線切割技術(shù)的發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能也相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已看管運(yùn)行的程度，目前速度已達(dá)到300mm/min,加工精度可達(dá)1.5微米，表面粗糙度達(dá)Ra=010.2微米，精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù);模具加工過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,

24、其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施及簡(jiǎn)單操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過(guò)陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實(shí)體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計(jì)和制造，具有較好的價(jià)格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹脂澆注成形的

25、樹脂沖模應(yīng)用在國(guó)產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。3)沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動(dòng)化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎?rùn)C(jī)中送入板料毛坯后，在計(jì)算機(jī)程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動(dòng)壓力機(jī)上沖壓電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片時(shí)，一分鐘可沖幾百片，并能自動(dòng)疊

26、成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá)97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá)2000次/min以上。在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時(shí)間就可完成自動(dòng)換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國(guó)惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時(shí)間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的410倍，并能進(jìn)行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來(lái)，為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無(wú)需設(shè)

27、計(jì)專用模具、性能先進(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)、激光切割和成形機(jī)、CNC萬(wàn)能折彎?rùn)C(jī)等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來(lái)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展起來(lái)、國(guó)內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢(shì)。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動(dòng)上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)控制，車間實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人控制生產(chǎn)。同時(shí)，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。4)沖壓沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化方面 模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因?yàn)闆_模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零

28、件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實(shí)現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)70%80%，模具廠只需設(shè)計(jì)制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購(gòu)買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來(lái)越細(xì)，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國(guó)沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來(lái)也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有

29、擴(kuò)展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問(wèn)題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。設(shè)計(jì)要求:設(shè)計(jì)該零件的沖裁模 沖壓件圖如下圖所示:圖1技術(shù)要求：1.材料:Q2352.材料厚度:4mm3.生產(chǎn)批量:中批量4.未注公差:按IT14級(jí)確定2 .零件的工藝性分析2.1 零件的工藝性分析 由于沖裁件的材料是08F（優(yōu)質(zhì)碳素鋼式）且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)孔。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)， 查表可得落料公

30、差 為0.40，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，我們不必考慮 。2.2 沖裁件的材料 Q235表示屈服點(diǎn)（s）為235 MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。 主要力學(xué)性能(試件厚度16mm，摘自GB/T 700-88)： s=235 MPa、b=275460Mpa、5/%26 Q235為中碳鋼，綜合力學(xué)性能較好，可在一定程度上代替45鋼QT450-10的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度 b (MPa)：450 條件屈服強(qiáng)度 0.2 (MPa)：250 沖擊韌性值 kv (J/cm2)：18 硬度 ：130180HB 此材料具有良好的塑性級(jí)較高的彈性,沖裁性較好,可以沖裁加工。3

31、.沖壓模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用級(jí)進(jìn)沖裁模。3.2 操作與定位方式零件中批量生產(chǎn),安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn),且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正銷導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷。1)送料方式 由于考慮到?jīng)_壓件的尺寸較大、沖裁間隙較小，零件中批量生產(chǎn)，安排生產(chǎn)可采用手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn)。且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。2)卸料與出件方式 考慮零件尺寸較大，厚度較高，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模

32、洞口推下的下出件方式。4.沖壓模具工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心,初選壓力機(jī).1)沖裁力 根據(jù)零件圖,用CAD可計(jì)算出沖一次零件內(nèi)外周邊之和L=355.96mm(首次沖裁除外),又因?yàn)?235Mpa,t=4mm,取K=1.3,則根據(jù)式：F=KLt=1.329554235=861 KNP0(1.11.3)F=(1.11.3) 861=1027KN因此可選壓力機(jī)型號(hào)為JD21-1204.2.計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料較厚,模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡(jiǎn)單,并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差,(一般可取沖件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工為宜。由材料厚度可得

33、Zmin=0.320mm, Zmax=0.400mm由落料,凹模磨損后變小,有A1=650 ,A2=900 ，磨損系數(shù)X1=0.75,X2=0.5所以:Ad1=(A1max-x)=(65024-0.750.43) =649.68Ad2=(A2max-x)=(900-0.50.5) =899.15由于Ad1, Ad2為落料尺寸,故以凹模為基準(zhǔn),配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證雙面間隙值為0.320.400mm。 至于凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能和厚度取單邊間隙C=（1.01.1）t，這里取C=1.0mm，另外考慮到合模時(shí)使毛坯完全壓靠，以保證沖壓件的質(zhì)量和尺寸精度。5

34、.模具的總張圖與零件圖5.1模具的總張圖 圖2 .總體裝配圖1.下模座； 2.導(dǎo)柱；3.導(dǎo)套； 4.凹模鑲塊3； 5.凹模鑲塊1；6.整形板；7.凸模鑲塊2；8.上模座；9.凸模鑲塊3；10.凹模鑲塊2；11.鑲塊1；12.凸模；5.2 沖壓模具的零件圖1)凹模設(shè)計(jì)凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)螺釘,銷針與下模座固定的固定方式.考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量,凹模刃口采用直筒形刃口壁結(jié)構(gòu),刃口高度取h=14mm,漏料部分刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大可以擴(kuò)大0.51mm,取1mm,(為便于加工,落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的簡(jiǎn)化形狀,),凹模輪廓尺寸計(jì)算如下:凹模輪廓尺寸的確定凹模輪廓輪廓尺寸包括凹

35、模板的平面尺寸LB(長(zhǎng)寬)及厚度尺寸H.從凹模外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C.對(duì)于簡(jiǎn)單對(duì)稱形狀刃口凹模,由于壓力中心即對(duì)稱中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)凹模壁厚來(lái)確定,所以:L=l+2C=900+260=1020 B=l+2C=650+260=770整體式凹模板的厚度可按如下經(jīng)驗(yàn)公式估算:H=K1K2=11.5=55mm, K1取1,K2取1.5。由以上算得凹模輪廓尺寸LBH=102077055。凹材料的選用:Cr12設(shè)計(jì)中,因?yàn)閴毫χ行呐c凹模板的幾何中心相差不太,壓力中心仍在模柄投影面積,可設(shè)他們?cè)谕S線上。 圖3.凹模鑲塊1 圖4.凹模鑲塊2 圖5. 凹模2)凸模設(shè)計(jì)

36、落料凸模刃口部分為方形, ,裝配導(dǎo)正銷,為便于凸模和固定板的加工,可通這設(shè)計(jì)成鉚接方式與固定板固定凸模的尺寸根據(jù)導(dǎo)料板尺寸、和安裝固定要求尺寸以及h，取h1520，因?yàn)檫@里的凹模刃口尺寸為14 mm,在范圍之內(nèi)取15mm所以凸模的尺寸為L(zhǎng)=15+12+44+32+1=104mm。凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造選用Cr12L90d/=(905.3135.313)/1.33.145.3134255 =16.96 mm。L為凸模的允許最大工作尺寸，而設(shè)計(jì)中，凸模的工作尺寸為1516.96,所以鋼度得以校核.圖6.凸模對(duì)圖5的說(shuō)明反鉚反磨平是為了裝配的要求;裝配的尺寸為H7/f6,可得8, 10的上

37、下偏差;倒角15是參照ISO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì);15是工作尺寸要求;圓形凸模要有同軸度的要求,參照ISO標(biāo)準(zhǔn)得出;刃口尺寸由前面計(jì)算可得;淬硬5862HRC是為了提高模具的壽命;工件表面粗糙度要求較高,取0.8,其余的可取6.3;保持刃口鋒利,為了減小毛刺；材料為Cr12對(duì)圖6的說(shuō)明反鉚反磨平是為了裝配的要求;裝配的尺寸為H7/m6,可得裝配尺寸的上下偏差;倒角15是參照ISO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì);15是工作尺寸要求;刃口尺寸由前面計(jì)算可得；淬硬5862HRC是為了提高模具的壽命；工件表面粗糙度要求較高,取0.8,其余的可取6.3;保持刃口鋒利,為了減小毛刺. 材料為Cr12；3)選擇堅(jiān)固件及定位零件螺釘規(guī)格的選用

38、:由凹模板的厚度可選用M12,在根據(jù)實(shí)際要求,查標(biāo)準(zhǔn)選用GB 70-85 M1270,這里要12個(gè),承料板的螺釘選用GB 70-85 M520,這里要2個(gè)，選取材料為45鋼。始用擋料銷:根據(jù)導(dǎo)料板間距99.8及凹模L=200,可得導(dǎo)料板寬度=(200-99.8)/2=50.1mm,由t=4mm,可得導(dǎo)料板厚度為12mm.根據(jù)GB2866.1-81選取始用擋料銷規(guī)格長(zhǎng)L=70mm,厚度H=12的始用擋料銷裝置,規(guī)格為:始用擋料銷: 塊7012 GB2866.1-81 彈簧1.01020 GB2089-81 彈簧芯柱818 GB2866.2-81材料:塊選取材料為45鋼,彈簧芯柱根據(jù)GB700-7

39、9為A3. 熱處理: 塊硬度HRC4348。導(dǎo)料板: 根據(jù)凹模LXB=200160,始用導(dǎo)料銷7012查標(biāo)準(zhǔn)GB2865.5-81,選規(guī)格為:長(zhǎng)度L=200,寬度B=50,厚度H=12,材料為A3的導(dǎo)料板,即導(dǎo)料板:2005012 GB2865，5-81/A3,熱處理HRC2832。 導(dǎo)正銷: (英文名稱：guide pin) 具有明亮金屬光澤的導(dǎo)正銷導(dǎo)正銷是伸入工件的孔中導(dǎo)正其在凹模內(nèi)位置的銷形金屬零件。導(dǎo)正銷一般采用高速鋼、鎢鋼、硬質(zhì)合金等硬度較高的材料制造，用于引導(dǎo)工件的位置，以保證精準(zhǔn)沖裁工件。導(dǎo)正銷外觀上類似紅纓槍的槍頭。導(dǎo)正銷是一種常見的模具配件，精密度非常高。 導(dǎo)正銷參數(shù)： 材質(zhì)

40、：SKH51、SKD11、粉末高速鋼、鎢鋼（硬質(zhì)合金）等 硬度：1.SKH51：61-64HRC；2.SKD11：60-63HRC；3.粉末高速鋼：64-67HRC；鎢鋼（硬質(zhì)合金）：80HRC以上 導(dǎo)正銷的制造標(biāo)準(zhǔn)：MISUMI、DME、HASCO、GB等 導(dǎo)正銷用途： . 一般適用于5mm孔的導(dǎo)正。采用彈簧壓住導(dǎo)正銷，在送料不正常的情況下可避免損壞導(dǎo)正銷和模具； .一般適用于58mm孔的導(dǎo)正。導(dǎo)正銷與刃口的相對(duì)位置，可借調(diào)整墊圈進(jìn)行調(diào)整； .以長(zhǎng)螺母固定的帶臺(tái)肩導(dǎo)正銷，裝拆方便，模具刃磨后導(dǎo)正銷不須進(jìn)行調(diào)整。適用于導(dǎo)正818mm的孔； .用于14mm孔的導(dǎo)正； . 壓入式導(dǎo)正銷，僅用于簡(jiǎn)單

41、結(jié)構(gòu)和少量生產(chǎn)的模具上； .適用于安裝在下模上對(duì)條料上工藝孔或工件孔的導(dǎo)正。 導(dǎo)正銷和孔間的空隙（雙向）(mm) 使用導(dǎo)正銷的目的是消除送料時(shí)用擋料銷和導(dǎo)料板等定位零件作粗定位時(shí)的誤差,保證沖件在不同工位上沖出的內(nèi)形與外形之間的相對(duì)位置公差要求。導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模,也可用于單工序模。導(dǎo)正銷通常設(shè)在落料凸模上,與擋料銷配合使用,因此我們采用導(dǎo)正銷,其中A型用于導(dǎo)正d=212mm的孔,安裝處按H7/n6配合,根據(jù)GB 2864.1-81A 型導(dǎo)正銷可得出導(dǎo)正銷。4)設(shè)計(jì)和選用卸料與出件零件卸料以固定板卸料,出件是以凸模往下沖即可,因此不用設(shè)計(jì)出件零件。固定卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,其

42、厚度可取凹模厚度的0.81倍,卸料板在此僅起卸料作用,凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.20.5mm,這里取0.5mm,材料為Q275。5)模具零件模柄: 模柄即模具安裝柄，用于模具在沖床上的裝卡。多用于小型模具，由于小型模具的可用于安裝卡緊的空間有限而設(shè)計(jì)的，大型模具由于其自重受力原因無(wú)法僅僅靠中部一點(diǎn)卡緊保證精度，需要在周邊均布卡點(diǎn)，以均勻受力。 有無(wú)模柄是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)給的壓床資料決定的，也就是J23/J21系列的開式壓力機(jī)有模柄卡緊裝置，故設(shè)計(jì)時(shí)采用有模柄的模架，對(duì)于稍大噸位的閉式機(jī)械壓力機(jī)/四柱液（油）壓機(jī)是無(wú)此裝置的，最多四周有快卡裝置（模具相應(yīng)部位開槽），一般將模具通過(guò)T形槽用大螺栓

43、（T形槽螺栓,機(jī)床夾具上用,形狀特殊,頭部?jī)蓚?cè)要切掉）對(duì)模具進(jìn)行多點(diǎn)卡緊。 由壓力機(jī)的型號(hào)JD21-120.可查得模柄孔的直徑為60,深度為80,由裝配要求,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉(zhuǎn),模柄長(zhǎng)度比模柄孔深度小510mm,由于采用固定卸料，上模座回程時(shí)受力較大，因此選用壓入式模柄較合理。墊板: 墊板的作用是承受并擴(kuò)散凸模傳遞的壓力,以防止模座被擠壓損傷,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板。墊板的外形尺寸與凸模固定板相同,厚度可取310mm,這里設(shè)計(jì)時(shí),由于壓力較大,根據(jù)GB2865.2-81選取規(guī)格為L(zhǎng)BH=13509508。承料板: 根據(jù)GB2865.6-81,選取規(guī)格

44、為L(zhǎng)BH=1350404。凸模固定板: 凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,厚度為凹模的0.60.8h,h為凹模的厚度,這里取0.6h,即0.656=33.6mm,凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過(guò)2個(gè)銷釘定位,4個(gè)螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角。5.3壓力機(jī)的校核1)公稱壓力 根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為JD21-120,它的壓力為12001027,所以壓力得以校核。2)滑塊行程 滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=4,導(dǎo)料板的厚度H=12及凸模沖入凹模的最大深度14,即

45、S1=4+12+14=30S=130,所以得以校核。3)行和次數(shù) 行程次數(shù)為45/min.因?yàn)樯a(chǎn)批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核。4)工作臺(tái)面的尺寸 根據(jù)下模座LXB=1320900,且每邊留出60100,即L1B1=14201000,而壓力機(jī)的工作臺(tái)面L2B2=800540,沖壓件和廢料從下模漏出, 漏料尺寸9550,而壓力機(jī)的孔尺寸為36023,故符合要求,得以校核；5)滑塊模柄孔尺寸 滑塊上模柄孔的直徑為60,模柄孔深度為80,而所選的模柄夾持部分直徑為60,長(zhǎng)度為70故符合要求,得以校核；6)閉合高度 由壓力機(jī)型號(hào)知Hmax=380 M=90 H1=100Hmin

46、=HmaxM=380-90=290(M為閉合高度調(diào)節(jié)量/mm,H1為墊板厚度/mm)由式:( HmaxH1)-5H( HminH1)+10,得(380100)-5262(290100)+10即 275262200 ,所以所選壓力機(jī)合適,即壓力機(jī)得以校核。參 考 文 獻(xiàn)1模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.2機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編寫組，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）M.北京:化學(xué)工業(yè)出 版社,1987.3肖祥芷，王孝培主編.中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典（第3卷）M.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2003.4姜奎華主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.5王孝培主編實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.6太田哲編沖壓模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)圖解M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社,1982.7李紹珍，陳桂英主編機(jī)械制圖M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998.8機(jī)械工程材料性能數(shù)據(jù)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程材料性能數(shù)據(jù)手冊(cè)M.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社,1985.9張立軍，李義祥帶浮動(dòng)凹凸模的拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)湖南：模具工業(yè)J，2003 （7），3335.10王學(xué)讓，楊占堯適力壓邊式落料拉伸切邊復(fù)合模