基于Solidworks的紫銅墊片倒裝復(fù)合模具設(shè)計(jì)

1、目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論11.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性11.2沖壓模具相關(guān)介紹11.3沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位21.4沖壓模具水平狀況21.5我國(guó)沖壓模具今后發(fā)展趨勢(shì)4第二章 零件的工藝性分析62.1沖壓件的工藝性分析62.2沖裁工藝方案的確定7第三章 主要數(shù)據(jù)的計(jì)算93.1 排樣方案的確定及計(jì)算93.2沖壓力的計(jì)算133.2.1 落料力133.2.2 沖孔力133.2.3 沖裁時(shí)的推料力和卸料力頂料力的計(jì)算153.2.4 最大沖壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇163.3模具壓力中心的確定173.4 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算183.4.1 沖孔部分203.4.2 落料部

2、分213.4.3 孔心距22第四章 模具結(jié)構(gòu)及模具零件的設(shè)計(jì)234.1模具類型的選擇234.2定位方式的選擇244.3卸料裝置與推件裝置的選取244.3.1卸料裝置的選取244.3.2 推件裝置的選取264.4導(dǎo)向方式的選擇264.5工作零件的設(shè)計(jì)264.5.1 凹模外形尺寸的確定264.5.2 凹模結(jié)構(gòu)形式的選擇274.5.3 凹模刃口形式選用284.5.4 凸模固定形式的選擇294.5.5 凸模結(jié)構(gòu)尺寸294.5.6 凸凹模的選取304.5.7 模架及其他零件的設(shè)計(jì)32第五章 閉模高度的計(jì)算34第六章 模具材料的選用35第七章 模具的裝配與檢測(cè)367.1模具的裝配367.2模具檢測(cè)37結(jié)束

3、語(yǔ)40致 謝41參考文獻(xiàn)42基于SOLIDWORKS的紫銅墊片倒裝復(fù)合模具設(shè)計(jì)摘 要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展、工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正在由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以紫銅墊片為研究對(duì)象，基于Solidworks設(shè)計(jì)了倒裝復(fù)合沖裁模具，繪制了模具主要工作零件和模具的總裝配圖。該模具將落料、沖孔兩步工序集成在一起進(jìn)行，具有操作方便、一次成形、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)；選取了合理的凸模和凹模間隙、最佳的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并完成了工件的加工；研究了

4、零件沖壓復(fù)合模具的整體結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程。為保證沖裁件的加工質(zhì)量，提出了復(fù)合模具設(shè)計(jì)和加工工程中的注意要點(diǎn)。該設(shè)計(jì)思路為其它類似零件的沖裁加工提供了研究基礎(chǔ)和參考價(jià)值。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，針對(duì)solidworks獲得的三維幾何模型應(yīng)用CAD進(jìn)行了二維圖形轉(zhuǎn)換，是一次對(duì)所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和運(yùn)用，是鞏固和加深各種理論知識(shí)靈活運(yùn)用的實(shí)踐過(guò)程。關(guān)鍵詞 沖壓模具，紫銅墊片，復(fù)合沖裁模， Solidworks Flip composite mould design ofCopper gasket based on SolidworksABSTRACTWith the rapid development of

5、computer technology and manufacturing technology, the industry to improve the quality of the products, stamping die design and manufacturing technology is by manual design, rely on artificial experience and conventional machining technology to the computer aided design (CAD), CNC machining, CNC mach

6、ining is the core of the computer aided design and manufacturing (CAD/CAM) technological transformation.The graduation project with copper gasket for the study, based on Solidworks design flip composite blanking dies, drawing dies main working parts and molds general assembly drawing. The mold has e

7、asy to operate, a shape, high production efficiency characteristics of the blanking, punching integrated two-step process carried out; selected a reasonable punch and die clearance, the optimal structure of the mold design and completed workpiece; studied composite parts stamping die overall structu

8、re and working process. To ensure the quality of processing blanking proposed composite mold design and processing engineering points to note. The design ideas for other similar parts punching offers research-based and reference valueIn this graduation design, Solidworks obtained for the three-dimen

9、sional geometric models using CAD for converting two-dimensional graphics, is at once a comprehensive summary of the knowledge and application is to consolidate and deepen the flexible use of a variety of theoretical knowledge of practice.KEY WORDS Stamping mold，Copper gasket，Composite blanking die，

10、Solidwork第一章 緒論1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是進(jìn)行少無(wú)切削加工的主要工具。模具技術(shù)水平的高低，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、成本、新產(chǎn)品的投產(chǎn)及老產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期以及企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整速度與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”， 用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍1。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是“百業(yè)之母”是永不衰亡的行

11、業(yè)。模具工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力2。模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和作用表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)1: 第一，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分。第二，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動(dòng)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分。1998年l1月召開(kāi)的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議，首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開(kāi)發(fā)力度，推進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。將機(jī)械工業(yè)作為裝備工業(yè)，把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開(kāi)來(lái)，是對(duì)機(jī)械工業(yè)在國(guó)

12、民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用的重新定位。1.2沖壓模具相關(guān)介紹冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法3。沖壓可分為五個(gè)基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓模按照工序組合分為三類：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較??；沖出的制件精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料，可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，

13、所以得到廣泛應(yīng)用，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。1.3沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的50%，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè)部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車、電機(jī)電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占60%70%，在電視機(jī)、錄音

14、機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占85%以上。在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具2000套，其中大中型覆蓋件模具300套4。1.4沖壓模具水平狀況近年來(lái)，我國(guó)沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽命2億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國(guó)內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平5。1）. 模具CAD/CAM技術(shù)狀況我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中

15、工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)第一個(gè)自行開(kāi)發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開(kāi)始采用CAD/CAM技術(shù)。國(guó)家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開(kāi)發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過(guò)鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件

16、系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開(kāi)始用于生產(chǎn)。21世紀(jì)開(kāi)始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來(lái)越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國(guó)EDS的UG，美國(guó)Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國(guó)C

17、V公司的CADSS，英國(guó)DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國(guó)Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過(guò)渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開(kāi)始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟

18、件，并已在生實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來(lái)低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來(lái)也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無(wú)模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。2）. 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)幾十年努力，現(xiàn)在我國(guó)沖壓模具的設(shè)計(jì)與制

19、造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國(guó)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(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基

20、本達(dá)到國(guó)際水平。但總體上和國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來(lái)越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無(wú)污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來(lái)越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技

21、術(shù)也得到了應(yīng)用。1.5我國(guó)沖壓模具今后發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)我國(guó)沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，今后應(yīng)朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展6：1）.開(kāi)發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長(zhǎng)壽命模具。2）.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。3）.大力開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過(guò)程的自動(dòng)化程度。4）.積極開(kāi)發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。5）.發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 第二章 零件的工藝性分析零件簡(jiǎn)圖 ：如圖2-1所示工件名稱 ：紫銅墊片生產(chǎn)批量 ：大批量材 料 ：紫銅 T2厚 度 ：0.5 圖2-1 零件圖2.1沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖

22、壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。此工件只有沖孔和落料兩個(gè)基本工序，材料為紫銅，紫銅有較好的塑性，很容易進(jìn)行冷熱加工，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，整個(gè)外形光滑、圓整，尺寸精度及沖裁斷面質(zhì)量要求均不高，作為普通沖裁，其經(jīng)濟(jì)精度一般在IT12IT14級(jí)，取落料精度為IT14級(jí)，沖孔精度為IT13級(jí)。最小沖孔直徑為，大于料厚t，故沖孔凸模強(qiáng)度足夠，沖裁孔與孔邊緣間最小距離為5（10-5=5）mm，大于表2-1中查得的凸凹模的最小壁厚1.6mm，凸凹模

23、強(qiáng)度足夠且工件邊緣不會(huì)產(chǎn)生膨脹或扭曲變形，零件的加工工藝性較好7。 表2-1 凸凹模的最小壁厚 單位：（mm）料厚040.50.60.70.80.911.21.51.75最小壁厚a1.41.61.822.32.52.73.23.84最小直徑D15182122.12.52.7533.544.555.5最小壁厚a4.955.86.36.77.88.59.31012最小直徑D212528323540452.2沖裁工藝方案的確定該工件包括沖孔、落料兩個(gè)基本工序，可以有以下三種方案：方案一：先落料，后沖孔，需要兩套模具，采用單工序模生產(chǎn)；方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)，需要一套模具；方案三：沖

24、孔落料級(jí)進(jìn)模，需要一套模具。三種方案比較見(jiàn)表2-2表2-2 三種方案的比較 模具種類比較項(xiàng)目單工序模復(fù)合模連續(xù)模沖件精度較低高一般生產(chǎn)效率較低較高高生產(chǎn)批量適合大、中、小批量適合大批量適合大批量模具復(fù)雜程度較易較復(fù)雜復(fù)雜模具成本較低較高高模具制作精度較低較高高模具制造周期較快較長(zhǎng)長(zhǎng)模具外形尺寸較小中等較大沖壓設(shè)備能力較小中等較大工作條件一般較好好由于這樣一個(gè)工件按單工序模具來(lái)加工，則需兩個(gè)工序，即需要兩套模具，兩臺(tái)設(shè)備，模具制造費(fèi)用大，生產(chǎn)效率低，且不容易保證尺寸精度，操作不便，也不夠安全。所以方案一不合理。若采用級(jí)進(jìn)模具則模具制造難度加大，工件的尺寸也不容易保證。生產(chǎn)效率也不高，所以方案三也

25、不合理。而采用復(fù)合模制沖件時(shí)，由于這個(gè)工件的結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜而且軸對(duì)稱，復(fù)合模的成本不是太高，制造的難度也不大，容易保證尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生產(chǎn)效率高。綜合考慮，對(duì)以上三種模具特點(diǎn)的比較后，方案二比較合理。所以采用方案二的復(fù)合模。第三章 主要數(shù)據(jù)的計(jì)算3.1 排樣方案的確定及計(jì)算在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少?gòu)U料具有重要的意義，在模具設(shè)計(jì)中，排樣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等，所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種：一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，

26、一般不能改變，稱為設(shè)計(jì)廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)母淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會(huì)被拉斷，有時(shí)還會(huì)拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： 材料的力學(xué)性能。硬材料可小些

27、，軟材料的搭邊可要大些。 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時(shí)，搭邊要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些。常用的排樣方法有三種： 有廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點(diǎn)是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高。少?gòu)U料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。無(wú)廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。少?gòu)U料、無(wú)廢料排樣的缺點(diǎn)是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣

28、可以節(jié)省材料，還具有簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。并且工件須具有一定的形狀才能采用少、無(wú)廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多行排等形式。綜上所述排樣如圖3-1所示。圖3-1 排樣圖由表3-1 確定搭邊值表 表3-1 搭邊值表 單位：（mm）料厚手送料自動(dòng)送料圓形非圓形往復(fù)送料11.51.521.532>1221.52.523.52.532>232.5232.543.5>3432.53.535443根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值=1.5，側(cè)邊取搭邊值=1.5。條料的送料步距按式（3-1）， (3-1)式中，

29、送料步距（）；最小搭邊值（）。則步距， (3-2)條料寬度按式（3-3）， (3-3)其中，沖裁件寬度方向的最大尺寸；導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；查表3-2取。 表3-2導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙表 單位（mm）條料厚度無(wú)側(cè)壓裝置條料寬度100以下1002000.50.50.50.510.50.5230.50.5340.51450.51為條料寬度方向的單向偏差，可查表3-3，取=0.4。表3-3 剪切條料寬度公差 單位（）條料寬度B材料厚度t01122335500.40.50.70.9501000.50.60.8101001500.60.70.91.11502200.70.81.01.2220

30、3000.80.91.11.3 （3-4） 導(dǎo)料板間的距離為， A=B+Z (3-5)Z為條料與倒料板之間的間隙，可查表3-4，取Z=0.5。導(dǎo)料板間的距離，A=44mm (3-6) 表3-4 條料與倒料板之間的間隙Z （單位mm）條料厚度t條料寬度10010020020030010.50.51150.5113.2沖壓力的計(jì)算沖壓力包括沖裁力、卸料力、推料力、頂料力。計(jì)算沖壓力是選擇壓力機(jī)的基礎(chǔ)。3.2.1 落料力材料的抗剪強(qiáng)度 (3-7)其中， 落落料時(shí)的沖裁力； 落料時(shí)沖裁周邊長(zhǎng)度； 材料厚度； 材料抗剪強(qiáng)度； 系數(shù)，一般取1.3。 (3-8)3.2.2 沖孔力中心孔， (3-9)其中，L

31、1中心孔的沖裁周邊長(zhǎng)度。2個(gè)小孔， (3-10)其中，L22個(gè)小孔的沖裁周邊長(zhǎng)度。 (3-11) 3.2.3 沖裁時(shí)的推料力和卸料力頂料力的計(jì)算表3-5 卸料力、推料力及頂料力系數(shù)沖裁材料純銅、黃銅0.020.060.030.09鋁、鋁合金0.0250.080.030.07鋼材料厚度0.10.060.0750.10.14>0.10.50.04500550.0650.08>0.52.50.040.050.0500.06>2.56.50.030.040.0400.05>6.50.020.030.0250.03查表3-5 (3-12) (3-13) (3-14) (3-15)

32、其中，凹模孔內(nèi)存件的個(gè)數(shù)；凹模刃口直壁高度；T工件厚度。刃口高度h的取值與板料厚度t有關(guān)，t=0.5時(shí)，h=35mm8。取，則 ， (3-16)故，   (3-17) (3-18) 3.2.4 最大沖壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇為避免各凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，且考慮到凸模相距很近時(shí)避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)擠壓力作用而產(chǎn)生傾斜或折斷故把三沖孔凸模設(shè)計(jì)成階梯凸模如圖3-3。階梯式凸模不僅能降低沖裁力，而且能減少壓力機(jī)的震動(dòng)。在直徑相差較大、距離又很近的多孔沖裁中，一般將小直徑凸模做短些，可以避免小直徑凸模因受被沖材料流動(dòng)產(chǎn)生的水平力的作用，而產(chǎn)生折斷或者傾斜的現(xiàn)象。圖3-3階梯凸模

33、其凸模間的高度差H與板料厚度t有關(guān)即t3mm時(shí)， H=t；t3mm時(shí)，H=0.5t。因此高度差，H=0.5mm (3-19)則最大沖壓力， (3-20) 查參考文獻(xiàn)9，選取國(guó)產(chǎn)100KN開(kāi)式壓力機(jī)。其最大裝模高度為180 ；最小裝模高度為130；模柄孔尺寸為直徑30，深度為50；工作臺(tái)尺寸左右為360,前后240，厚度50；工作臺(tái)孔尺寸：左右180,前后90,直徑130；立柱間距離：180；傾斜角300。3.3模具壓力中心的確定沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。在設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)，應(yīng)盡量使壓力中心與壓力機(jī)滑塊相重合，否則會(huì)產(chǎn)生偏心載荷，使模具導(dǎo)向部分和壓力機(jī)導(dǎo)軌非正常磨損，導(dǎo)致模具間隙不勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)

34、損壞刃口。對(duì)于級(jí)進(jìn)模以及輪廓形狀復(fù)雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點(diǎn)即壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)與模柄的軸線重合，否則會(huì)影響模具及壓力機(jī)的精度和壽命。一切對(duì)稱沖裁件的壓力中心，均位于其輪廓圖形的幾何中心點(diǎn)上。對(duì)于該工件，由工件形狀可知壓力中心位于圓心上。如零件圖2-1根據(jù)圖形分析，因?yàn)楣ぜD形對(duì)稱， 所以該工件的壓力中心為該工件的中心。  3.4 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。合理的間隙值也是靠凸模和凹模的刃口尺寸和公差來(lái)保證的，它的確定需考慮到?jīng)_裁變形的規(guī)律、沖裁件精度要求、模具磨損和制造特點(diǎn)等情況。因沖模加工方法不同，刃

35、口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類：（1）按凸模與凹模分開(kāi)加工法：它主要用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工作,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，所以采用分別加工。要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口的公稱尺寸和制造公差（凸模，凹模）。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax，必須滿足， (3-21)如果不成立就更改為， (3-22) (3-23)進(jìn)行修改調(diào)試。也就是新制造的模具應(yīng)滿足， (3-24)否則制造的模具間隙已超過(guò)允許變動(dòng)范圍ZminZmax。（2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡(jiǎn)單，不必校核的條件，并且還可以

36、放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。 表3-6 初始雙面間隙、 單位:(mm)材料厚度/08、10、3509M2、Q235Q34540、5065小于0.5極小間隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1160.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.

37、1800.1200.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表3-6確定初始雙面間隙、 的值： (3-25) (3-26) (3-27)設(shè)凸、凹模的制造偏差值分別按公式（3-28）和（3-29）： (3-28) (3-29)其中，凸凸模的制造公差；凹凹模的制造公差。3.4.1 沖孔部分取=0.004 (3-30)=

38、0.006 (3-31)沖兩小孔對(duì)于沖小孔轉(zhuǎn)換為采用第一種方法加工即凸凹模分開(kāi)加工。利用公式（3-32）、（3-33） (3-32) (3-33)其中， D凸落料凸模刃口尺寸（）；D凹落料凹模刃口尺寸（）； dmin沖孔件下極限尺寸（）；磨損系數(shù)的選取查下表3-5；是工件的公差值； Zmin凸、凹模最小初始雙面間隙。表3-5磨損系數(shù)表工件精度IT10以上=1工件精度IT11IT13=0.75工件精度IT14=0.5因孔的公差等級(jí)為IT13級(jí)，所以查表3-5得=0.75。 則，= (3-34)= (3-35) 沖中心孔對(duì)于沖中心孔轉(zhuǎn)換為采用第二種方法加工即配合加工。設(shè)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，屬于類第

39、二類尺寸磨損后將會(huì)減小的尺寸按公式 (3-36) 其中，模具基準(zhǔn)尺寸()， 工件極限尺寸()，工件公差()。則沖部分： (3-37)凹模與凸模尺寸基本相同為20.2475不必標(biāo)注公差，但要保證最小雙面合理間隙值。3.4.2 落料部分對(duì)外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸第一類尺寸。它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式 (3-38)其中， 模具基準(zhǔn)尺寸()； 工件極限尺寸()； 工件公差()。其落料精度為IT14級(jí)，查公差表將尺寸、40 、80分別轉(zhuǎn)化為、,查表3-5取x=0.5 則， (3-39) (3-40)

40、(3-41) (3-42)該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證最小雙面間隙值為0.025。3.4.3 孔心距孔心距60查公差表將尺寸轉(zhuǎn)化為， 磨損后尺寸基本不變，不必考慮磨損的影響，可直接按公式計(jì)算： (3-43)其中，工件孔心距(mm)； 凹?？仔木嗟墓Q尺寸(mm)；工件制造公差(mm)。則計(jì)算結(jié)果如下： (3-44)第四章 模具結(jié)構(gòu)及模具零件的設(shè)計(jì)4.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知采用復(fù)合沖壓，但復(fù)合模又可分為正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模。正裝復(fù)合模凸凹模在上模，落料凹模和沖孔凸模在下模。工作時(shí)，板料在壓緊狀態(tài)下分離，因此沖出的工件平直度較高。但沖孔廢料落在下模工作面

41、上不易清除，有可能影響操作和安全，從而影響了生產(chǎn)率。倒裝復(fù)合模凸凹模在下模，落料凹模和沖孔凸模在上模。工作時(shí)，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。其各自的特點(diǎn)如下表:表4-1正裝復(fù)合模與倒裝復(fù)合模的比較序號(hào)正裝倒裝1對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求不能達(dá)到平整要求2操作不方便、不安全，孔的廢料又打棒打出操作方法能裝自動(dòng)撥料裝置即能提高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)?？椎膹U料通過(guò)凸凹模的孔往下漏掉3裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜重建用拼塊結(jié)構(gòu)如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板4廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次又打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，又利于凸凹模減小最小壁厚廢料在凸

42、凹模孔內(nèi)積聚，凸凹模要求又較大的壁厚以增加強(qiáng)度。該沖件屬于普通沖裁，精度要求不高又屬于大批量生產(chǎn)，采用倒裝比正裝操作方便簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率較高，因此選用倒裝復(fù)合模。4.2定位方式的選擇定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置，條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在與條料方向垂直方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)成為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）。屬于送料導(dǎo)向的定位零件又導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。導(dǎo)料板及側(cè)壓板多用于級(jí)進(jìn)模和單工序模中。導(dǎo)料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。因此選導(dǎo)料銷做為導(dǎo)向且位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)導(dǎo)料銷裝在后側(cè)。屬于送

43、料定距的定位零件有擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，導(dǎo)正銷及側(cè)刃多用于級(jí)進(jìn)模和單工序模中。擋料銷則多用于復(fù)合模和單工序模中。選取擋料銷做定距定位零件。在模具閉合后不許擋料銷的頂端高出材料因選取活動(dòng)式彈頂擋料銷。其擋料銷的高度h查表得h=3即銷釘，參考文獻(xiàn)8，可選銷1m6×3，材料45。 表4-2擋料銷高度 單位：mm0.3232344.3卸料裝置與推件裝置的選取4.3.1卸料裝置的選取 卸料是指當(dāng)一次沖壓完成，上?；爻虝r(shí)把工件或廢料從凸模上卸下來(lái)，以便下次沖壓繼續(xù)進(jìn)行。常見(jiàn)的卸料零件有剛性卸料板和彈性卸料板。前者是剛性結(jié)構(gòu)，主要起卸料作用，卸料力大，適用于沖材料厚度大于0.8mm的模具。后者是

44、柔性結(jié)構(gòu)，兼有壓料和卸料兩個(gè)作用。其卸料力的大小決定與所選用的彈性元件。主要用于沖制薄料和要求制件平整的充模中，常用在倒裝復(fù)合模中，因此選取彈性卸料板。彈性卸料板與凸凹模配合間隙值查表4-3，取C=0.1mm 表4-3彈壓卸料板與凸模配合間隙值 單位：mm材料厚度0.50.511單面間隙0.050.10.15在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板應(yīng)高出凸凹凸模刃口0.30.5。卸料板的厚度查表4-4。 表4-4卸料板的厚度 單位（mm）材料厚度卸料板寬度 50508080125hoH0hoH0hoH00.868610813>0.81.56108121014>1.536-10-12-查上表得卸料板

45、厚度卸料彈簧選取4個(gè)圓鋼絲彈簧，其規(guī)格為外徑, 截面,自由高度,工作高度,節(jié)距。該彈簧的材料為65，淬硬4348.它的安裝結(jié)構(gòu)是套在卸料螺釘外面，卸料螺釘?shù)闹睆桨词剑?-1）， （4-1）其中，彈簧的內(nèi)徑(mm)；=(23)mm。計(jì)算得，即卸料螺釘選M8。 其卸料螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖4-1，圖4-1卸料螺釘4.3.2 推件裝置的選取推件和頂件一般是指把工件廢料從凹模中推出來(lái)或頂出來(lái)。向下推出的機(jī)構(gòu)稱為推件，一般裝在上模內(nèi)；向上頂出的機(jī)構(gòu)稱為頂件，一般裝在下模內(nèi)。推件裝置裝在上模內(nèi)，主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種，一般剛性的用得較多，它由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。有的剛性推件裝置不需

46、要推板和連接推桿組成中間傳遞結(jié)構(gòu)，而由打桿直接推動(dòng)推件塊，甚至直接由打桿推件，其工作原理是在沖壓結(jié)束后上?；爻虝r(shí)，利用壓力機(jī)滑塊上的打料桿，撞擊上模內(nèi)的打桿與推件塊，將凹模內(nèi)的工件推出，其推件力大，工作可靠。該模具設(shè)計(jì)采用剛性推件裝置，由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。4.4導(dǎo)向方式的選擇 為了工作方便，安裝調(diào)整簡(jiǎn)單，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱。4.5工作零件的設(shè)計(jì)4.5.1 凹模外形尺寸的確定凹模厚度的確定： （4-2）其中，為系數(shù) ； 為凹模刃口的最大尺寸()。查表4-5選取系數(shù)=0.30。表4-5凹模系數(shù)條料寬度材料厚度11336500.300.400.350.500.450.6050100

47、0.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.30則， （4-3）凹模壁厚， （4-4）查參考文獻(xiàn)7選取凹模外形尺寸為。4.5.2 凹模結(jié)構(gòu)形式的選擇凹模的結(jié)構(gòu)形式有整體式和組體式兩種，兩種結(jié)構(gòu)形式的比較如表4-6。表4-6 凹模兩種結(jié)構(gòu)形式的比較結(jié)構(gòu)形式制作方法固定方法特點(diǎn)整體式凹模其外形按毛坯和工件的形狀制作采用螺釘和銷釘直接固定在模板上制造簡(jiǎn)單，但工作部分與非工作部分都由優(yōu)質(zhì)鋼制造，損壞后全部更換，浪費(fèi)材料，成本高組合式凹模凹模工作部分與非工作部分開(kāi)制造，非工作部分用普通鋼制造，凹模以過(guò)渡配合壓裝在凹模固定板內(nèi)采用螺釘和銷釘把凹模固定板