三角定位片模具設(shè)計MicrosoftWord文檔

1、本課題采用分析零件外形算出刃口尺寸，進(jìn)而定出凹模尺寸，并根據(jù)凹模尺寸設(shè)計其余重要零部件的方法，設(shè)計出滿足工件要求的模具，需要獨(dú)立完成的主要任務(wù)包括：1、 對制品進(jìn)行工藝性分析。2、進(jìn)行相關(guān)分析計算。3、繪制模具裝配圖。4、拆分成型零部件零件圖。5、撰寫設(shè)計說明書。引言隨著社會的現(xiàn)代化發(fā)展，工業(yè)的重要性愈加明顯，而模具是工業(yè)之母，可見模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高、互換性好、節(jié)省原材料，所以得到廣泛的應(yīng)用。模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝設(shè)備，它是以其自身的特殊形狀通過一定的方式使原材料成形。按成形的對象和方式來分，模具大致可以分為三類：

2、金屬板料成形模具，如冷沖壓模；金屬體積成形模具，如鍛造模；非金屬材料成形模具，如塑料模、玻璃模、陶瓷模等。其中使用量最大的是沖壓模和塑料模，約占模具總量的80%左右。沖壓模具的設(shè)計是否合理對沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等影響很大。因此，研究沖壓模具的結(jié)構(gòu)，提高沖壓模具的各項技術(shù)指標(biāo)，對沖壓模具設(shè)計和沖壓技術(shù)的發(fā)展十分必要1！本文的研究對象三角定位片模具設(shè)計就屬于沖壓模具，綜合利用沖裁工藝、拉伸工藝等模具方面的專業(yè)知識，并對三角定位片進(jìn)行分析，理清設(shè)計思路，提高分析設(shè)計能力，加深對專業(yè)知識的掌握，為以后從事機(jī)械行業(yè)打下基礎(chǔ)；在繪制模具零件圖時，可以對繪圖軟件的掌握更加熟練；在查

3、閱資料、手冊時，可以鍛煉查找信息、熟悉參數(shù)的能力。通過此次設(shè)計，也是對模具設(shè)計與制造知識是否熟練掌握的一個檢驗。1. 緒論模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。模具質(zhì)量及附加值的高低，取決于模具專業(yè)人才的技術(shù)水平。隨著產(chǎn)品市場的國際化，如何降低生產(chǎn)成本以適應(yīng)競爭的激烈和殘酷越來受關(guān)注，產(chǎn)品制造的批量化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化，就越來越顯得十分重要了。我國把模具行業(yè)納人高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域。沖壓工藝與模具設(shè)計是沖壓技術(shù)中最主要內(nèi)容，被譽(yù)為“工業(yè)之母”。它具有極高的工業(yè)價值，直接涉及機(jī)械、電子、航空、航天、汽車、輕工及日常生活，同時在新材料成型、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)方面也有廣泛應(yīng)

4、用；另一方面，沖壓工藝廣泛應(yīng)用于民用、航空航天、汽車和工藝品等領(lǐng)域，在產(chǎn)品組件中所占的比例也越來越大2。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，起點(diǎn)較低，加工制造手段落后，尤其是技術(shù)應(yīng)用人才缺乏，技術(shù)水平落后，制約了該產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約其他相關(guān)行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。因此，模具專業(yè)應(yīng)義不容辭，積極推動我國模具工業(yè)的發(fā)展。1.1沖裁模具簡介 沖裁是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。根據(jù)變形機(jī)理的差異，沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁。通常我們說的沖裁是指普通沖裁，它包括落料、沖孔、切口、剖切、修邊等。沖裁所使用的模具稱為沖裁模，如落料模、沖孔模、切邊模、沖切模等。沖裁工藝與沖裁模在

5、生產(chǎn)中使用廣泛，它可為彎曲、拉伸、成形、冷擠壓等工序準(zhǔn)備毛坯3。1.2沖裁模具的類型和加工特點(diǎn)1.2.1沖裁模具的分類沖裁模具的分類方法有很多種，按工序性質(zhì)來分：可分為落料模，沖孔模，切斷模，切舌模，剖切模，整修模，精沖模等；按工序的組合程度來分：可分為單工序模，復(fù)合模，級進(jìn)模（連續(xù)?；蛱侥＃?；按有無導(dǎo)向方式來分：可為無導(dǎo)向的開試模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模，導(dǎo)柱模；按自動化程度來分：可分為手動模，半自動模，自動模；按程序的復(fù)雜程度來分：可分為簡單沖裁模，連續(xù)沖裁模，復(fù)合沖裁模。本次設(shè)計中采用復(fù)合沖裁模，它是一種在沖床滑塊的一次行程中,在沖模的同一工位上同時完成內(nèi)孔和外形兩種的上工序的沖裁模。沖裁件的

6、形狀及相互位置精度高,適合于大批量生產(chǎn)。1.2.2沖裁模具的加工特點(diǎn)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，沖壓生產(chǎn)和模具工業(yè)得到了世界各國的高度重視。由于沖壓加工具有節(jié)材、節(jié)能和生產(chǎn)率高等突出特點(diǎn)，決定了沖壓產(chǎn)品成本低廉，效益較好，因而沖壓生產(chǎn)在制造行業(yè)中占有重要地位沖壓生產(chǎn)主要是利用沖壓設(shè)備和模具實現(xiàn)對金屬材料（板材）的加工過程。所以沖壓加工有如下特點(diǎn)：（1）生產(chǎn)率高、操作簡單、容易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，特別適合于成批大量生產(chǎn)；（2）沖壓零件表面光潔，尺寸精度穩(wěn)定，互換性好，成本低廉；（3）在材料消耗不多的情況下，可以獲得強(qiáng)度高、剛度大、而重量小的零件；（4

7、）可得到其他加工方法難以加工或無法加工的復(fù)雜形狀零件4。1.3模具的國內(nèi)外現(xiàn)狀及其發(fā)展1.3.1國內(nèi)外模具市場發(fā)展概況 當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整，一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中國正成為世界模具大國。日本的模具產(chǎn)能約占全球的40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍；隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位；德國是世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)，德國模具在世界上具有較為重要的地位；在我國,模具直到1987年才正式成為一個行

8、業(yè),與世界發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具業(yè)相比,我國模具業(yè)的起步要晚幾十年,但近20年的努力發(fā)展取得了長足的進(jìn)步。近幾年,我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率(據(jù)不完全統(tǒng)計, 2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億,同時,有近200個億的出口),到2005年模具產(chǎn)值已達(dá)650億元,模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口2005已達(dá)到2億美元左右。1.3.2國內(nèi)模具產(chǎn)業(yè)存在的問題及與國外的差距我國模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進(jìn)水平相比，主要存在六個方面的問題：第一，發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低；第二，工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差；第三，大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱；第四，管理落后更甚于技術(shù)落后；第五，市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時還

9、難以跟上；第六，體制和人才問題的解決尚待時日。1.3.3模具發(fā)展戰(zhàn)略面對這種形勢，中國模具行業(yè)當(dāng)前的任務(wù)是：推進(jìn)改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，上新臺階。企業(yè)不但要做大，更要做強(qiáng)，產(chǎn)品生產(chǎn)要更專、更精，企業(yè)管理更加有效率。數(shù)字化、信息化制造的必要性、重要性和緊迫性。通過國內(nèi)外交流與合作，通過全行業(yè)的共同努力，通過各方面的共同支持，定會逐漸得到較好的解決5。1.3.4選題的目的與意義隨著制造業(yè)的發(fā)展，沖裁模具得到了廣泛的應(yīng)用，從普通制造到精密加工，沖裁模具的發(fā)展是非常迅速的，在從大學(xué)生活走向工作崗位的過程中，熟悉沖裁工藝和沖裁模具的設(shè)計原理，對于我們以后工作會提供很大的方便，一方面

10、更好的掌握一門課程知識，且加深了對知識的印象，提高設(shè)計能力；另一方面由于模具行業(yè)的地理分布關(guān)系，我家鄉(xiāng)有很多關(guān)于模具的工廠，因此便于就業(yè)，也使我在工作崗位更容易熟悉環(huán)境和熟練操作。2模具CAD技術(shù)及其軟件CAD即計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aided Design)是以計算機(jī)系統(tǒng)為支持,進(jìn)行產(chǎn)品的方案設(shè)計、解析計算、判斷優(yōu)化、分析評估和詳細(xì)設(shè)計的一門技術(shù)。模具CAD是現(xiàn)代模具技術(shù)的一個重要方面；模具CAD是人和計算機(jī)相結(jié)合、各盡所長的新型設(shè)計方法。人將設(shè)計方法轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可以處理的數(shù)學(xué)模型和解析這些模型的程序，并在程序運(yùn)行過程中評價設(shè)計結(jié)果，控制設(shè)計過程；計算機(jī)發(fā)揮其分析計算和存儲信息的

11、能力完成設(shè)計各個環(huán)節(jié)的工作，包括設(shè)計構(gòu)思、資料查詢、計算分析、自動繪制零件圖與裝配圖；還可模擬零件成形過程并對沖模過程進(jìn)行動態(tài)分析，減少了試模、返修等工作。一些復(fù)雜形狀零件成形模制前可以利用計算機(jī)在顯示屏上形象地模擬成形過程中材料的變形與流動，顯示溫度場、壓力場的分布，縮短了試模周期，增大了試模的一次成功率。采用模具CAD/CAM促進(jìn)了設(shè)計制造一體化進(jìn)程。進(jìn)入21世紀(jì)，模具的計算機(jī)輔助設(shè)計幾乎完全取代了傳統(tǒng)的手工繪圖與設(shè)計計算及組織整個生產(chǎn)過程的技術(shù)管理方式?，F(xiàn)代制造業(yè)中,CAD在整個產(chǎn)品的生命周期中占據(jù)著重要的地位,是制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ),在模具設(shè)計領(lǐng)域，不僅沖壓模，而且包括其它

12、各類模具的設(shè)計，目前廣泛使用各種3C(CAD/CAM/CAE)軟件。在沖壓工藝設(shè)計分析及沖模設(shè)計制造方面使用較多的通用軟件主要有：（1）Auto CAD 美國Autodesk公司開發(fā)的Auto CAD是1982年首先推出的,它在2D市場上占有絕對的優(yōu)勢,是一種最早介紹到我國的CAD軟件。自1982年推出第一代AutoCAD產(chǎn)品以來,經(jīng)過了十幾次升級,現(xiàn)在最新版本己是AutoCAD2008了。我國在Auto CAD現(xiàn)成為微機(jī)上廣泛應(yīng)用的二維圖形軟件包。該軟件已廣泛用于機(jī)械、建筑、電子、航天、造船等行業(yè),使數(shù)以萬計的工程技術(shù)人員從繁重的手工繪圖中解脫出來,大大提高了工作效率。（2）UG 美國EDS

13、公司的Unigraphics簡稱UG。UG軟件我國最早1990年買進(jìn)，用于三維圖形的繪制、造型和3C工作。（3）Pro/E 美國參數(shù)科技公司（Parametric Technology Corporation）的Pro/ENGINEER是1988年開發(fā)的。1990年代中期開始引進(jìn)，用于三維圖形的繪制、造型和3C工作。（4）Cimatron 以色列Cimatron公司自1982 年創(chuàng)建以來，推出了Cimatron軟件各種3C集成模塊。從21世紀(jì)初我國引進(jìn)，用于面向制造的數(shù)據(jù)設(shè)計、智能NC、HSM（高速加工）、快速制模及逆向工程設(shè)計等領(lǐng)域6。3零件工藝性分析圖3.1三角定位片F(xiàn)igure 3.1

14、triangle orientation patch3.1沖裁件結(jié)構(gòu)的工藝要求 沖壓件的工藝性是指對沖壓工藝的適應(yīng)性。沖壓件良好的工藝性應(yīng)能采用最少的材料及能源消耗，最簡便的沖壓加工方法，生產(chǎn)出符合品質(zhì)要求的產(chǎn)品。 （1）沖裁件形狀設(shè)計應(yīng)盡量簡單、對稱。（2）沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)避免尖角，各直線或曲線的連接處，應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角轉(zhuǎn)接，轉(zhuǎn)接圓角半徑rmin=0.60t=1.2mm表3-1沖裁件轉(zhuǎn)接圓角rminTable 3-1 fillet blanking pieces minimum radius transfer轉(zhuǎn)接圓角外轉(zhuǎn)接圓角90°外轉(zhuǎn)接圓角 90°內(nèi)轉(zhuǎn)接圓角90

15、76;內(nèi)轉(zhuǎn)接圓角 90°高碳鋼、合金鋼低碳鋼黃銅、鋁0.45t0.30t0.24t0.70t0.50t0.35t0.50t0.35t0.20t0.90t0.60t0.45t（3）為防止沖裁時凸模折斷或彎曲，沖孔時孔徑不能太小。本沖裁件沖孔孔徑遠(yuǎn)大于最小直徑，因此不考慮此問題。3.2尺寸精度和表面粗糙度 沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11，表面粗糙度為12.5。3.3材料 08鋼特性及適用范圍：為極軟的碳素鋼，強(qiáng)度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。但存在時效敏感性，淬硬性及淬透性極低。大多軋制成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加

16、工成形，強(qiáng)度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件和焊接構(gòu)件7。4工藝方案及模具形式的確定4.1毛坯尺寸計算4.1.1修邊余量的確定由于板料存在著各向異性，實際產(chǎn)生中毛坯和凸、凹模的中心也不可能完全重合，因此拉深口部不可能很整齊，通常都要有修邊工序，以切去不整齊的部分。為此在計算毛坯尺寸時應(yīng)先留有修邊余量。拉伸件高度h=10mm，拉伸件相對高度h/d=10/680.5，故可不考慮修邊余量。4.1.2計算工件表面積為了方便計算，把零件分解成若干個簡單幾何體，分別求出其表面積后相加。可將其分為圓筒部分（A1）、圓弧旋轉(zhuǎn)而成的圓角球臺部分（A2）以及底部圓形平板（A3）三部分。圓筒部分的表面積為A1=d（h+

17、h）=3.14687=1494.64圓角球臺部分的表面積為A2=2r=（rd0+4r2）=1.57（3.14264+44）=656.13底部表面積A3=d02=0.78564=3215.36工件總面積A= D2=d（h+h）+（rd0+4r2）+d02=5366.13所以D=82mm4.1.3拉伸次數(shù)的確定總拉伸系數(shù)m=d/D=68/82=0.829表4-1極限拉深系數(shù)表Table 4-1 ultimate tensile deep coefficient table拉深系數(shù)m10.550.570.600.620.650.77修正系數(shù)k1系數(shù)11.000.800.930.860.770.790

18、.720.740.66可知m1=0.55，m>m1，故可一次拉深。4.2排樣設(shè)計排樣設(shè)計主要確定排樣方式、送料步距、條料寬度、材料利用率。4.2.1排樣方式的確定根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直排、單行排、多行排、斜排、對頭直排和對頭斜排等多種排列方式。三角定位片屬于圓形沖孔件，工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料不可避免，綜合排樣的設(shè)計原則和沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，應(yīng)選擇直排。4.2.2送料步距的確定查最小工藝搭邊值表格，工件間最小工藝搭邊值為1.2mm，可取a1=2mm。最小工藝邊距搭邊值為1.5mm，取a=2mm.根據(jù)公式A=D+a1，送料步距確定為84mm表4-2最小工藝搭邊值Table

19、4-2 minimum process take boundary value材料厚度t/mm工件間距a1邊距a0.251.82.00.250.51.21.50.50.81.01.20.81.20.81.01.21.61.01.21.62.01.21.54.2.3條料寬度的確定查表可知條料與導(dǎo)料板的間隙和條料下料寬度偏差分別為b0=0.8，條料寬度按下式計算：B=（l+2a+b0）=85.8mm表4-3條料與導(dǎo)料板之間的間隙b0Table 4-3 materials and guide the gap between stripper plate材料厚度t/mm條料寬度100100200200

20、30010.50.61.0150.81.01.0表4-4條料下了寬度偏差表Table 4-4 material down the width deviation list材料厚度t/mm條料寬度505010010020020040010.50.50.51.0130.51.01.01.0341.01.01.01.5461.01.01.52.0圖4.1排樣圖Figure4.1 arrangement figure4.2.4材料利用率的確定=%=73.3%4.3模具方案的設(shè)計表4-5三角定位片模具設(shè)計方案Table 4-5 triangle positioning piece mold design

21、組成沖裁模具各部分組成的初步擬定方案送料方式1）手工送料2）半自動化送料3）自動化送料卸料方式1）彈性卸料2）剛性卸料沖裁模類型1）單工序模2）連續(xù)沖裁模3)復(fù)合沖裁模工序數(shù)目1）落料拉伸沖孔在一次沖壓工序條件下產(chǎn)生2）落料拉深沖孔3）落料沖孔拉深4）落料拉深沖孔方案應(yīng)根據(jù)靜端蓋沖孔模模具設(shè)計技術(shù)要求；沖壓件形狀、尺寸、精度要求和材料性能；現(xiàn)有設(shè)備條件和生產(chǎn)技術(shù)水平；模具設(shè)計、制造和維修的技術(shù)水平和能量、效率、成本和安全等各個方面進(jìn)行分析、比較確定一個合適本沖壓件生產(chǎn)條件的最佳工藝方案。確定選擇沖裁模具設(shè)計方案是復(fù)合沖裁模。4.4送料方式自動送料裝置的作用：送料裝置是沖壓自動化的主要組成部分。

22、在通用壓力機(jī)上采用自動送料裝置進(jìn)行自動或半自動生產(chǎn)，一般可使生產(chǎn)效率提高23倍。在高效自動沖壓設(shè)備上配以相應(yīng)的自動檢測裝置及送料裝置等，其生產(chǎn)率可提高45倍，甚至更高。所以，沖壓加工過程實行自動化是提高生產(chǎn)效率和保障安全生產(chǎn)的根本途徑。三角定位片的沖裁件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是大批量生產(chǎn)；沖壓的工序是對三角定位片底部進(jìn)行沖孔，采用半自動送料和自動送料設(shè)計的送料裝置會使模具很復(fù)雜，為了降低成本，滿足加工需要，故選擇手工送料方式進(jìn)行送料8。4.5卸料方式?jīng)_裁常見的卸料方式有兩種：一種是彈性卸料，另一種是剛性卸料，相應(yīng)地卸料裝置可分為剛性卸料裝置和彈性卸料裝置兩大類。沖裁模的卸料裝置是用來對條料、坯料、工件、廢

23、料進(jìn)行推、卸、頂出的機(jī)構(gòu)，以便下次沖壓的正常進(jìn)行。剛性卸料裝置卸料力大，常用于材料較硬、厚度較大、精度要求不太高的工件沖裁；彈性卸料裝置依靠彈簧或橡膠的彈性壓力，推動卸料板動作而將材料卸下，利用彈性卸料裝置的模具沖出的工件平整、精度較高，常用于材料較薄、較軟工件的沖裁9。卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等。剛性卸料板又稱固定卸料板，用于厚料或硬材，特點(diǎn)是卸料力大，使用安全，但送料操作受約束，常用于料厚大于0.5mm，平面度要求不高的工件；彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面度提高，借助彈簧、橡膠或氣墊

24、等彈性卸料裝置卸料，常做壓邊、壓料裝置或凸模導(dǎo)向。三角定位片材料厚是2mm，沖壓性質(zhì)屬于薄板料沖裁，且08鋼又是低碳鋼（較軟），在沖孔時要求具有一定的尺寸精度、位置精度和一定的底部平整度，所以在選擇卸料方式時選用彈性卸料板。4.6沖裁模類型在冷沖壓生產(chǎn)中，用來將金屬板料或非金屬板料相互分離的沖模稱之為沖裁模。沖裁模的結(jié)構(gòu)取決于工件的要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件和模具制造技術(shù)水平等多種因素，因此沖模結(jié)構(gòu)是多種多樣的，作用相同的兩件其形式也不盡相同。沖模按照工序組合程度可分為：單工序模、復(fù)合模、連續(xù)模，其特點(diǎn)分別為：單工序模是指在壓力機(jī)的每一行程內(nèi)，只能完成一個沖壓工序只有一對凸、凹模，只完成一道工序

25、；復(fù)合模只有一個工位，并在這個工位上完成兩道或兩道以上的工序，即在壓力機(jī)的一次行程中，板料在同一個工位上，同時完成落料、沖孔、彎曲拉深等多個沖壓工序的沖模；連續(xù)模具有兩個或兩個以上的工位，條料在逐次送進(jìn)過程中逐步成形9，具體是指在工作時，可按一定的程序，在壓力機(jī)滑塊一次行程中，完成兩個或兩個以上的沖壓工序，并隨著條料的連續(xù)送進(jìn)，在模具的幾組凸模、凹模作用下，分別完成沖孔、落料等工作的模具，特點(diǎn)是每一個行程都是一件制品被沖出。實際生產(chǎn)中，沖模結(jié)構(gòu)型式很多，它們都有自己的特點(diǎn)和適用范圍。選擇模具類型時，必須綜合考慮沖壓件的質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量大小、沖壓加工成本以及沖壓設(shè)備情況、模具制造能力等生產(chǎn)條件

26、后，再經(jīng)過全面分析和比較，然后決定沖模的結(jié)構(gòu)型式。如表2-2所示為沖壓生產(chǎn)批量與模具類型的關(guān)系。圖4.2復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡圖Figure 4.2 compound mould structure diagram表4-6沖壓生產(chǎn)批量與模具類型Table 4-6 stamping production batch and mold type生產(chǎn)性質(zhì)生產(chǎn)批量 /萬件模具類型設(shè)備類型小批量或試制中批量較大批量大批量<113030150>150簡易模、組合模、單工序模單工序模、復(fù)合模、連續(xù)模復(fù)合模、多工位自動連續(xù)模硬質(zhì)合金復(fù)合模、多工位自動連續(xù)模通用壓力機(jī)自動與半自動壓力機(jī)機(jī)械化高速壓力機(jī)自動化壓

27、力機(jī)、專用壓力機(jī)5工藝計算與設(shè)計5.1計算總沖壓力該模具采用彈性卸料方式?？倹_壓力F由沖裁力F、卸料力F卸和推件力F推組成。由于采用復(fù)合沖裁模，其沖裁力F由落料沖裁力F落料、沖孔沖裁力F和拉深沖裁力F拉深三部分組成。 F落料=Lt=3.14822300=154488N F沖孔=Lt=（17+5）32300=39600N F拉深=dtk=6823000.4=51244.8N 沖裁力F= F落料+ F沖孔+ F拉深=154488+39600+51244.8=245332.8N一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖

28、件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗公式計算：F推=nK推F沖孔=0.05539600=2178N F卸=K卸F落料=0.05154488=7724.4N式中 t材料厚度，單位mm材料剪切強(qiáng)度，單位MPaL沖裁周長，單位mmd最后一次拉伸直徑，單位mmk修正系數(shù) K推推件力系數(shù) K卸卸料力系數(shù)總沖壓力F=F+ F推+ F卸=245332.8+2178+7724.4=255235.2255KN5.2壓力中心的計算為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與

29、壓力機(jī)滑塊中心線重合，對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相重合，否則將會使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)向力，產(chǎn)生偏移，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，還會引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機(jī)精度，嚴(yán)重時會損壞模具和設(shè)備，造成沖壓事故。任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。對于復(fù)雜工件和多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計算法求得，即分力對某坐標(biāo)軸力矩之和等于其合力對該坐標(biāo)軸的力矩。在實際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生沖壓變形的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結(jié)構(gòu)考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時應(yīng)注意使壓力中心偏離不致超出所選壓力機(jī)所允許范圍10。

30、該模具一次沖裁，拉伸，對稱沖孔，受力均勻平衡，所以壓力中心取在稱線上，不用再計算。5.3應(yīng)選取的壓力機(jī)標(biāo)稱壓力P=（1.11.3）F =（1.11.3）255KN =280.5331.5KN5.4沖裁間隙的確定5.4.1沖裁間隙的含義間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個及其重要的問題。沖裁間隙是指凸、凹模間縫隙的距離，沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計中的重要參數(shù)，它直接影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和力能的消耗，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況和需要合理的選用。沖裁間隙有雙面間隙和單面間隙之分（雙面間隙用Z表示，單面間隙用Z/2表示）未注單面的即為雙面間隙11。5.4.2沖裁

31、間隙對沖裁過程的影響（1）間隙對沖裁件質(zhì)量的影響沖裁質(zhì)量是指斷面質(zhì)量 、尺寸精度及形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光潔，即無裂紋、撕裂、夾層、毛刺等缺陷。零件表面應(yīng)盡可能平整，即穹彎小。尺寸應(yīng)保證不超過圖樣規(guī)定的公差范圍，影響沖裁件質(zhì)量的因素有:凸、凹模間隙大小及分布的均勻性，模具刃口狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性質(zhì)等，其中間隙值大小與均勻性程度是主要因素。一般說來，間隙小，沖裁件斷面質(zhì)量就高；間隙過大，板料的彎曲、拉伸嚴(yán)重，斷面易產(chǎn)生撕裂，光亮帶減小，圓角帶與斷裂斜度增加，毛刺較大；另外，沖裁間隙過大時，沖裁件尺寸及形狀也不易保證，零件精度較低。（2）間隙對沖裁力的影響沖裁力是凸、凹模刃口出的材料內(nèi)

32、應(yīng)力達(dá)到材料的抗剪強(qiáng)度時，刃口處材料將產(chǎn)生裂紋，繼而裂紋擴(kuò)大使材料分離。因此沖裁力是按剪切區(qū)的剪切應(yīng)力（即材料對凸模切入形成的抗力）來計算的。間隙對沖裁力的影響是多方面的，在模具設(shè)計中必須綜合考慮選擇合理的沖裁間隙。沖裁間隙小，所需的沖裁力大；沖裁間隙大，材料容易分離，所需沖裁力就小，但過大的沖裁間隙會導(dǎo)致毛刺過大，造成卸料力、推件力等迅速增加，反而對減小沖裁力不利。（3）間隙對模具壽命的影響沖裁凸、凹模的損壞有磨損、崩刃和折斷等形式。模具壽命系以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后總的壽命。當(dāng)凸、凹模刃口磨鈍后，材料內(nèi)裂紋的發(fā)生點(diǎn)就由刃口尖端向側(cè)面移動，所以隨著人口的

33、磨損，毛刺產(chǎn)生在落料制件上；凹模刃口磨鈍時，毛刺產(chǎn)生在所沖孔上；若凸、凹模都磨鈍，則制件與孔上均出現(xiàn)毛刺。另外刃口磨鈍還將使制件尺寸精度、斷面光潔度降低，沖裁能量增大。增大模具間隙，有利于減小模具磨損，避免凹模刃口脹裂，提高模具的使用壽命。5.4.3合理沖裁間隙的確定由以上分析可知，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計模具時一定要選擇一個合理的間隙。但分別從質(zhì)量、精度、沖裁力等方面的要求各自確定的合理間隙值并不相同，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的零件。這個范圍的最小值稱為最

34、小合理間隙(Z),最大值稱為最大合理間隙（Z）。在模具設(shè)計圖樣上只注明最小雙面間隙，最大雙面間隙只是作為制造時參考，應(yīng)盡可能小于最大間隙值，以便能夠延長模具壽命?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Z。三角定位片模具確定采用經(jīng)驗確定法來確定模具間隙值。表5-1沖裁初始單面間隙表Tables 5-1 blanking initial single-sided clearance table材料厚度t/mm08、10、35、09Mn、Q235cmincmax0.50.0200.0300.70.0320.0460.90.0450.0631.00.0500.

35、0701.20.0630.0901.50.0660.1201.750.1100.1602.00.1230.180選三角定位片沖孔模初始單面間隙c=0.1230.180即：=0.180=0.123所以雙面間隙為： Z=20.180=0.36 Z=20.123=0.2465.5凸、凹模刃口尺寸的計算5.5.1凸、凹模刃口尺寸的計算原則凸、凹模刃口尺寸和公差的確定，直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，是沖裁模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律、沖裁模的磨損規(guī)律和經(jīng)濟(jì)的合理性綜合考慮應(yīng)遵循以下幾個原則12：（1）設(shè)計沖孔模時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得。先確定凸模刃口尺寸。凹模刃

36、口尺寸則按凸模刃口尺寸加上最小間隙值來確定。（2）根據(jù)沖模磨損規(guī)律，凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小，因此設(shè)計沖孔模時，凸模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的上極限尺寸，以保證模具在一定范圍內(nèi)磨損后，仍能沖出合格零件。（3）沖裁模在使用中磨損間隙值將不斷增大，因此設(shè)計沖孔模時，新模具都必須選取最小合理間隙值Z，使模具有較長的壽命。（4）沖裁時，沖裁件的尺寸精度主要取決于凸、凹模的刃口部分尺寸，并且合理的沖裁間隙也靠凸、凹模刃口尺寸保證。（5）由于沖裁時凸、凹模之間存在間隙，所以沖出的孔是帶有錐度的，而且沖孔時工件較小的一端尺寸近似等于凸模刃口尺寸。（6）凸模和凹模制造公差主要與沖裁件的精度和形狀有關(guān)

37、。模具制造精度應(yīng)比沖裁件精度高23級，一般為IT6級左右，為了使新模具間隙不小與最小合理間隙，一般凹模公差標(biāo)成+，凸模公差標(biāo)成-。5.5.2確定凸、凹模的制造公差確定凸、凹模的制造公差時應(yīng)考慮制件的精度要求，即能保證工件精度要求，又能保證合理的間隙數(shù)值，一般模具制造精度比工件精度高34級。沖壓加工能夠達(dá)到的公差等級為IT10IT14，若零件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件，按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的公差數(shù)值IT14精度來處理沖模則按IT11精度制造；對于圓形件，一般可按IT6IT7精度制造模具。5.5.3凸、凹模刃口部分尺寸的計算公式凸、凹模加工采用分開加工。分開加工的特點(diǎn)是凸模和凹模分別按照各自圖樣

38、規(guī)定的技術(shù)要求、尺寸和公差單獨(dú)進(jìn)行加工。因此要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差，凸、凹模分開加工適用于圓形或簡單形狀工件的沖裁模。由于靜端蓋沖孔模設(shè)計主要涉及到?jīng)_孔，所以本文主要敘述沖孔方面的情況。設(shè)工件孔的尺寸為，根據(jù)以上原則，沖孔時首先確定凸模刃口尺寸，使模具基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，在增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Z。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計算公式為：=（d+）=（d+Z）公式中、沖孔凸、凹模刃口尺寸（mm）；d沖孔工件孔徑的基本尺寸（mm）；工件制造公差（mm）；系數(shù)；Z最小合理間隙（雙面）（mm）；、凸、凹模制造公差（mm）為了保證新模具的間隙小于最

39、大合理間隙值（Z），凸模和凹模的制造公差必須滿足下列條件：|+|Z- Z5.5.4凸、凹模刃口尺寸的計算表5-2磨損系數(shù)Table 5-2 wear coefficient材料厚度t/mm非圓形工件值圓形工件值10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.24注：為避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸，可取系數(shù)值=0.51。它與工件的公差等級有關(guān)：工件的公差等級為IT10以上時，取=1；工件的公差等級為IT1113時，取=0.75；工件的公差等級在IT14

40、以下時，取=0.513。沖孔凸模的尺寸：=（d+）=（17+251.732+0.750.3）=34.455圓角半徑R=5mm沖孔凹模的尺寸：=（d+Z）=（17+251.732+0.750.3+0.246） =34.701圓角半徑R=5mm落料凹模的尺寸：D=（D-） =（82-0.750.18） =81.865落料凸模的尺寸：D=（D- Z） =（82-0.750.18-0.246）= 81.6196模具零件尺寸的確定6.1各凸、凹模尺寸的確定6.1.1落料凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 凹模外形尺寸主要包括凹模厚度h、凹模壁厚c、凹模寬度B和凹模長度L 凹模厚度尺寸的確定。查表可知凹模厚度修正系數(shù)K=

41、0.28，凹模厚度尺寸h=Kd=0.2882=22.9623mm 凹模壁厚 由經(jīng)驗公式c=（1.52.0）ha=（1.52.0）23，可取c=40mm左右。 凹模直徑B1=D+2c=（82+240）mm=162mm，設(shè)計時取B1=170mm。圖6.1落料凹模Figure 6.1 blanking concave die6.1.2凸凹模（拉深凸模）外徑的確定外徑與三角定位片內(nèi)經(jīng)一致，即D1=66mm，厚度取H=23mm圖6.2凸凹模（拉深凸模）Figure 6.2 deep drawing concavo-convex modes (the punch)6.1.3凸凹模（拉深凹模）壁厚的確定2倍壁厚=落料凹模內(nèi)徑-三角定位片外徑，即2c2=81.865-70=11.865mm，c2=5.933。厚度應(yīng)大于推件塊的厚度，取H1=42mm圖6.3凸凹模（拉深凹模）Figure 6.3 concavo-convex deep drawing modes (dies.the)6.2壓料板的尺寸確定 壓料板內(nèi)經(jīng)=拉深凸模的外徑=66mm，外徑=落料凹模的內(nèi)徑=81.865mm。厚度取H2=10mm圖6.4壓料板Figure 6.4 pressure strippe