手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)論文

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書課題名稱手機(jī)外殼沖壓工藝分析及冷沖模設(shè)計(jì)系/專 業(yè) 班 級(jí)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師： 2011 年 5 月 10日摘要機(jī)械工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門類之一，而金屬?zèng)_裁模具是其中發(fā)展較快的一類，因此，研究沖裁模具對(duì)了解沖裁產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本文設(shè)計(jì)提出復(fù)合模具的研究。該模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是如何解決好零件中的孔沖裁、確定模具結(jié)構(gòu)、如何進(jìn)行模具的制造及沖裁方案選定等。本文結(jié)合沖壓件的特點(diǎn)，具體解決了壓力機(jī)的選擇、凸模和凹模刃口尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、卸料方式的設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)零件的選用、模具的裝配等一系列的設(shè)計(jì)工作，這些設(shè)計(jì)可為類似的零件模具設(shè)計(jì)提供現(xiàn)實(shí)的指

2、導(dǎo)意義。此次模具設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)是嘗試使用復(fù)合模具，解決常規(guī)沖壓工藝模具套數(shù)多、工藝路線長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、效率低等缺點(diǎn)，并為以后此類零件沖壓工藝的編制及模具設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。通過本設(shè)計(jì)，可以對(duì)冷沖模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過對(duì)CAD/CAM的學(xué)習(xí)，可以建立較簡(jiǎn)單零件的零件庫(kù)，從而有效的提高工作效率。關(guān)鍵詞：沖模，復(fù)合模，沖裁力，沖裁間隙，工藝Abstract Machinery industry was the world's fastest growing one of the industry categories, and met

3、al stamping die was one of a class of fast development, and therefore the study Blanking Die Blanking for understanding the production process and greatly improve the quality of products significance.In this paper, the use of the design of progressive die the way the process. Mold design of the main

4、 difficulties was how to solve the hole in the blanking parts, die structure to determine how to carry out the manufacture of molds and the program selected, such as blanking. In this paper, the characteristics of stamping parts, specifically the choice of solution to the press, punch and die cuttin

5、g size calculation and structural design, location design, the design discharge mode, the standard selection of spare parts, mold assembly, such as a series of design work, the design of similar parts for the mold design to provide practical guidance. The molddesign was characterized by progressive

6、die try to resolve the mold of conventional stamping process cycle of songs, and craft a long line, high production costs, low efficiency of the shortcomings of such parts for the future establishment of stamping process and die design reliable basis.Through the design, can have a preliminary Die aw

7、areness, taking note of the design of some of the details to understand the structure and working principle of mold; through CAD / CAM of the study, relatively simple components can create a library of components so as to effectively the improvement of work efficiency.Key words：progressive dies，blan

8、king force，blanking dearance，process摘要2abstaet3 目錄4第一章緒論51.1 沖壓的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用 51.2 沖壓的基本工序及模具 61.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 7第二章沖壓件工藝分析及結(jié)構(gòu)確定112.1 沖裁件工藝分析122.2 沖裁件材料分析122.3 沖裁件所用工序分析122.4 沖裁件所用模具方案的選擇122.5 排樣圖13第三章壓力機(jī)的介紹與選擇143.1 壓力機(jī)的含義143.2 壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)143.3 壓力機(jī)的分類及規(guī)格143.4 計(jì)算總壓力及壓力機(jī)的選擇163.5 壓力中心的確定16第四章模具主要零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)174.1 沖

9、模刃口尺寸及公差計(jì)算174.2 落料凹模的外形尺寸確定194.3 凸模長(zhǎng)度確定204.4 卸料板與固定板的模具的設(shè)計(jì)21 第五章總結(jié)27致謝28參考文獻(xiàn)29第一章 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

10、具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(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

11、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。 沖壓加工在現(xiàn)代

12、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、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?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=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，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

13、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

14、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)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

15、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?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、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

16、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)用塑性成形過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，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)量問題，并通過在計(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

17、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、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復(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)

18、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)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)

19、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)25微米，進(jìn)距精度23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

20、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

21、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)化程度已達(dá)到無(wú)人看管運(yùn)行的程度，目前切割速度已達(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

22、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,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

23、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

24、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)

25、，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)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

26、速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)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

27、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。第二章 沖裁件工藝分析及結(jié)構(gòu)確定21沖裁件工藝分析圖2-1產(chǎn)品圖產(chǎn)品工藝分析包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的內(nèi)容.在技術(shù)方面,根據(jù)產(chǎn)品圖紙,主要分析沖壓件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要

28、求;在經(jīng)濟(jì)方面,主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量,分析產(chǎn)品成本,闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益.因此,沖壓件的工藝分析,主要討論在不影響零件使用的前提下,能否以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來(lái),能夠做到的,表示該沖壓件的工藝性好,反之，工藝性差. 影響沖壓件工藝性的因素主要有零件的形狀特點(diǎn),尺寸大小,設(shè)計(jì)基準(zhǔn),公差等級(jí)和形狀位置誤差要求,材料的厚度及成形后允許的變薄量,材料的機(jī)械性能和沖壓性能,在沖壓過程中產(chǎn)生的回彈,翹曲的可能性,毛刺大小和方向要求等.這些因素對(duì)確定沖壓工序的性質(zhì),數(shù)量和順序,對(duì)模具的結(jié)構(gòu)形式及制造精度要求等都有很大關(guān)系,因此,在制定沖壓工藝過程中必須根據(jù)零件圖認(rèn)真加以分析,尤其應(yīng)該注

29、意分析零件在沖壓加工中的難點(diǎn)所在.良好的沖壓工藝性表現(xiàn)在材料消耗少,沖壓成形時(shí)不必采用特殊的控制措施,工藝過程簡(jiǎn)單而且壽命長(zhǎng),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,操作方便等.如果發(fā)現(xiàn)零件的工藝性差,則應(yīng)該在不影響使用要求的前提下,對(duì)零件的形狀,尺寸及其它要求作必要的修改. 此零件外形對(duì)稱,無(wú)尖角,成品的精度要求不是很高,外形公差要求為±0.25mm,角度公差要求為±1.00°.由以上分析可知,該零件為板材沖壓件,尺寸精度要求不高,工藝上雖有難度,但易于刻服,又屬批量生產(chǎn),因此可以用沖壓方法生產(chǎn)22沖裁件的材料分析該制件的材料為T2鋼板，硬態(tài)。錫青銅帶 Q Sn6.5-0.1 (M) 硬

30、態(tài)，帶料，抗剪強(qiáng)度 = 255 MP. 抗拉強(qiáng)度 b = 294 MP斷后伸長(zhǎng)率為10 = 38 % 。此材料具有良好的彈性和塑性，其沖裁加工性較好。23沖裁件所用工序分析此制件用沖壓方法進(jìn)行生產(chǎn)需要四道工序，即：落料拉深修邊沖孔?？紤]到特殊情況，只需設(shè)計(jì)制造三套沖壓模具，即：落料模具、拉深模具、沖孔模具，修邊工序采用手工方式進(jìn)行。本課題設(shè)計(jì)的模具是集落料和沖孔于一體的復(fù)合模。24沖裁件所用模具方案選擇方案一：?jiǎn)喂ば蚰_裁論證：?jiǎn)喂ば蚰_裁是指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模，如落料模、沖孔模、切斷模、切邊模等。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)單、體積小、加工方便，較廉價(jià)，但是生產(chǎn)率低，可用于小

31、批量沖裁件的生產(chǎn)，滿足不了現(xiàn)代產(chǎn)品高產(chǎn)量、大批次的需求。因此方案一不太合適。方案二：級(jí)進(jìn)模沖裁論證：級(jí)進(jìn)模（，也叫連續(xù)模）由多個(gè)工位組成，各工位按順序關(guān)聯(lián)完成不同的加工，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。級(jí)進(jìn)模是多任務(wù)序沖模,在一副模具內(nèi),可以包括沖裁,彎曲成型和拉伸等多種多道工序,具有很高的生產(chǎn)率;但本課題設(shè)計(jì)模具較簡(jiǎn)單不需要太高的自動(dòng)化節(jié)省成本。而且能提高材料利用率，因此二方案不適合。方案三：復(fù)合模沖裁論證：由圖可知此零件較為簡(jiǎn)單，由于產(chǎn)品批量較大，精度比較要求一般，可用復(fù)合模，一套模具便可完成此工件的加工。.2.5排樣圖2.5.1排樣方法根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可分為由

32、廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣3種，根據(jù)制件在條料上的布置形式排樣又可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多種形式。本課題設(shè)計(jì)的模具是沿制件的部分輪廓切斷和沖裁的，只在制件之間留有搭邊的又因?yàn)槭呛?jiǎn)單的幾何形狀所以采用少?gòu)U料、直排形式2.5.2搭邊值排樣是沖裁件之間以及沖裁件于條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料稱為搭邊搭邊值通常是由經(jīng)驗(yàn)確定，t=1，L=55，由冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表2-8查表得a1=1.8 a2=1.5圖2-2排樣圖第三章 壓力機(jī)的介紹與選擇3.1 壓力機(jī)的含義冷沖壓設(shè)備的選擇是沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接影響到設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到?jīng)_壓生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本

33、，以及模具壽命等一系列重要問題。其中一重要選擇即為壓力機(jī)。壓力機(jī)是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性壓力機(jī)。具有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，壓力機(jī)可廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝。通過對(duì)金屬坯件施加強(qiáng)大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來(lái)加工成零件。機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)由電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶驅(qū)動(dòng)大皮帶輪(通常兼作飛輪)，經(jīng)過齒輪副和離合器帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。機(jī)械壓力機(jī)在鍛壓工作完成后滑塊程上行，離合器自動(dòng)脫開，同時(shí)曲柄軸上的自動(dòng)器接通，使滑塊停止在上止點(diǎn)附近。3.2 壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)壓力機(jī)由四部分組成：上壓式四立柱油壓機(jī)；組合控制機(jī)柜；電加熱系統(tǒng)和保溫裝置；模具輸送臺(tái)架。上述組成采

34、用一體化設(shè)計(jì)，使之造型大方、美觀，結(jié)構(gòu)緊湊， 操作簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)方便。 圖3-1上壓式四立柱油壓機(jī)壓機(jī)應(yīng)具有可靠的結(jié)構(gòu)剛度抗變形能力，液壓站上位置，壓排設(shè)置模具吊裝連接裝置，液壓站和壓排有可拆裝的防塵機(jī)蓋。工件能出方向?yàn)殚L(zhǎng)度（3000）方向。技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力190T；有效工作臺(tái)面積3000×750 mm2；壓排運(yùn)動(dòng)速度75100 mm/s；最大開合距離550 mm（不含加熱板）；保壓時(shí)間8h（工件130）；壓機(jī)底座高度0.50.55m；壓排及底座的平面度0.2 mm；壓排底座壓合平均間隙0.25 mm（不小于10個(gè)測(cè)點(diǎn)）。加熱系統(tǒng)加熱系統(tǒng)是由鋼制加熱板、加熱管、保溫層組成。加熱

35、板分上下兩塊，分別與壓力機(jī)底座和壓排固定連接，并便于拆裝，加熱板用優(yōu)質(zhì)45#鋼調(diào)貢處理制成。在加熱板中放置電加熱管和熱電偶。熱電偶安置緊固可靠、拆卸方便。加熱板技術(shù)參數(shù)：平面尺寸3050×650 mm2；平面度0.2 mm ；測(cè)量點(diǎn)布置：上板3點(diǎn)；下板6點(diǎn)。加熱管外外殼材料為不銹鋼，工作電壓220V。 單邊出線，數(shù)量為3的倍數(shù)。電加熱管更換方便、可靠。接線處有保護(hù)裝置。保溫層設(shè)置在加熱板和底座（或壓排）之間，加熱板四周有設(shè)置保溫側(cè)板 應(yīng)選用隔熱性能好的材料制作，平面尺寸與加熱板相當(dāng)，厚度不小于20毫米?？刂茩C(jī)柜機(jī)柜式壓力機(jī)動(dòng)作和溫度的組合柜。機(jī)柜面板上儀表及開關(guān)；電源開關(guān)，指示燈，電

36、壓表，電流表；壓力機(jī)動(dòng)作按鈕及指示燈；壓力指示儀表；加熱開關(guān)及指示燈；數(shù)顯溫度調(diào)節(jié)儀（精度±1）；保溫計(jì)時(shí)器，超溫警報(bào)器；最大使用溫度180；升溫速率1.72.5/min；溫度不均勻性±3，各相電源的加熱功率均衡；溫度調(diào)節(jié)儀對(duì)相應(yīng)測(cè)溫區(qū)域?qū)崟r(shí)控制，當(dāng)全部達(dá)到設(shè)定值±3時(shí)，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，控溫系統(tǒng)能按工藝設(shè)定值自動(dòng)加溫或斷電。模具輸送架臺(tái)架為一個(gè)上部裝有滾輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，一端與壓力機(jī)底座相連（可拆卸），一端放置在地面上（可調(diào)節(jié)高度）。承載能力3T；高度滾輸上表面與下加熱板齊平；平面尺寸（28002900）×750mm2（可用部分）；隔溫板放在壓力機(jī)壓

37、排與底座四周，以減少模具加溫過程中的熱量損失，用鋁板（或不銹鋼板）和保溫材料制成。為便于安放可分成數(shù)塊。 3.3 壓力機(jī)的分類及規(guī)格 冷沖壓壓力機(jī)的種類繁多，按照不同的觀點(diǎn)可以分成不同的類別。常按驅(qū)動(dòng)滑塊的種類分為電磁壓力機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、液動(dòng)壓力機(jī)和氣動(dòng)壓力機(jī)幾大類，如表2-1所示。在冷沖壓生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的是機(jī)械壓力機(jī)和液動(dòng)壓力機(jī)。機(jī)械壓力機(jī)是的型號(hào)是按鍛壓機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的類、列、組編制的，我國(guó)鍛壓里寫的分類及代號(hào)見表2-2。鍛壓機(jī)械共分八類，每一類又分十列，分別以0、1、2.9表示，每列又分十組，也是以0、1、2.9表示。表2-3所示部分小型壓力機(jī)打料橫桿、橫桿孔尺寸及位置。圖3-2冷沖壓壓力機(jī)分

38、類表3-1鍛壓機(jī)械類別代號(hào)表序號(hào)類別名稱漢語(yǔ)簡(jiǎn)稱拼音代號(hào)12345678機(jī)械壓力機(jī)液壓機(jī)自動(dòng)鍛壓機(jī)錘鍛機(jī)剪切機(jī)彎曲校正機(jī)其它機(jī)液自錘鍛切彎它JYZCDQWT表3-2 部分小型壓力機(jī)打料橫桿、橫桿孔尺寸及置壓力機(jī)型號(hào)公稱壓力/kN橫桿斷面孔尺寸長(zhǎng)×寬/mm橫桿孔尺寸長(zhǎng)×寬/mm橫桿孔距滑塊下底面的距離/mmJ23-16J23-25J23-40JC23-63J23-80J11-100160250400630800100035×1540×1850×1860×2570×3050×2070×20380×6

39、10902×5110×35130×3595×236270708580903.4 計(jì)算總沖壓力及壓力機(jī)的選擇 由于沖模采用導(dǎo)正銷進(jìn)行定位、自動(dòng)卸料方式，故總的沖壓力為：F= F1+ F2F = KtL公式中 ：F-沖裁力L-沖裁周邊長(zhǎng)度t-材料厚度-材料抗剪強(qiáng)度K-系數(shù)K一般取1.3所以F1=588.2×1×1.3×255= 194988.3N=194.988KNF2=（15%20%）F1所以F2=（15%20%）×194.988KN=39KN所以F= F1+ F2=194.988KN+39KN=234KN選用沖床的

40、公稱壓力，應(yīng)大于計(jì)算出的總壓力=234(kN);最大閉合高度應(yīng)大于沖模閉合高度+5mm;工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿足模具的正確安裝。按上述要求，結(jié)合工廠實(shí)際，可選用J23-25開式雙柱可傾壓力機(jī)。3.5壓力中心的確定 根據(jù)圖3-2分析，因?yàn)楣ぜD形對(duì)稱，故壓力中心就在其結(jié)構(gòu)中心上第四章 模具主要的零件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)4.1沖模刃口尺寸及公差計(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大小。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其工差來(lái)保證。因此在設(shè)計(jì)凸、凹模尺寸時(shí)因遵循以下基本原則。（1） 設(shè)計(jì)沖裁模應(yīng)先確定基準(zhǔn)模刃口尺寸，落料件以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來(lái)取得

41、；沖孔件以凸模為基準(zhǔn)模，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。（2） 考慮沖模在使用過程中刃口尺寸磨損規(guī)律，沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，使凸模與凹模刃口尺寸越磨越大發(fā)生變化，引起沖裁件對(duì)應(yīng)的尺寸發(fā)生變化。（3） 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙（Zmin）（4） 選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙。沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算由于模具加工方法不同，凹模與凸模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為兩類。一是凸模與凹模分開加工，二是凸模和凹模分開加工。在本文

42、中使用分開加工的方法。分開加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。這種方法適用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件，故此類工件沖裁的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙Zmax，分開加工必須滿足下列條件：/A/ +/ZmaxZmin或取 =0.4（ZmaxZmin） A=0.6（ZmaxZmin）即新制造的模具應(yīng)該是/A/ +/+ ZminZmax，否則制造的模具間隙已超過允許變動(dòng)范圍Zmin Zmax。落料 在計(jì)算工件外形落料時(shí)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸（凹模刃口尺寸磨損后工件尺寸變大）；將凹模尺寸減去最小合理

43、間隙值即得到凸模尺寸。保證雙面間隙為（0.250.36mm）。因?yàn)閠=1 =0.22 x=0.75所以Da長(zhǎng)=（90-0.75×0.22）0+0。22×0.25= 89.8350+0。055=0.19 x=1Da寬=（55-1×0.19）0+0.。19×0。25 =54.810+0.0475X=0.75 =0.008Da弧=（5-0.75×0.008）0+0.008×0.25 =4.9940+0.002沖孔凸模與落料凹模保證間隙在0.、070、09之間可取0.、07所以落料凸模的尺寸計(jì)算如下Dt長(zhǎng)=89.8350+0。055 -0.0

44、7=89.7650+0。055Dt寬=54.81 0+0.0475 -0.07=54.740+0.0475Dt弧=4.994 0+0.002 -0.07=4.9240+0.002沖孔在計(jì)算沖孔模刃口尺寸時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最大極限尺寸（凸模刃口尺寸磨損后工件尺寸變?。粚⑼鼓３叽缂由献钚『侠黹g隙值即得到凸模尺寸。保證雙面間隙為（0.250.36mm）。公式中 x-表示磨損系數(shù)（根據(jù)工件精度取IT14、t=2mm，可查考文獻(xiàn)1表2-5得： X0.02） DA-落料凹?；境叽?-沖裁件公差 Zmax-凸、凹模最大初始雙面間隙Zmin-凸、凹模

45、最大初始雙面間隙A-凹模下偏差，可按IT6選用-凸模上偏差，可按IT7選用=0.19 x=1Dt長(zhǎng)=（70+1×0.19）-0.25×0.19+0=70.19-0.0475+0=0.16 x=1Dt寬=（40+1×0.16）-0.25×0.16+0=40.16-0.04+0=0.008 x=1Dt長(zhǎng)=（6+1×0.008）-0.25×0.。008+0=6.008-0.002+0=0.006 x=1Dt弧=（1+1×0.006）-0.25×0.。006+0=1.006-0.0015+0沖孔凸模與落料凹模保證間隙在0.

46、、070、09之間可取0.、07所以沖孔凹模的尺寸計(jì)算如下Da1長(zhǎng)=70.19-0.0475+0+0.07=70.26-0.0475+0Da1寬=40.16-0.04+0+0.07=40.23-0.04+0Da2長(zhǎng)=6.008-0.002+0+0.07=6.078-0.002+0Da2弧=1.006-0.0015+0+0.07=1.076-0.0015+04.2落料凹模的外形尺寸的確定沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用。由于凹模各結(jié)構(gòu)形式固定方法不同，受力情況又比較復(fù)雜，目前還不能用理論方法確定凹模輪廓尺寸。在生產(chǎn)過程中，通常根據(jù)沖裁板的厚度和沖裁件的輪廓尺寸，或凹模孔口刃壁間距離，按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。 凹模厚度H的確定：H= 或 H=Kb1 P取總壓力=194.988kN取凹模厚度H=40mm。設(shè)凹模長(zhǎng)度L和寬度B凹模長(zhǎng)度L的確定：L= b1+2c 凹模寬度B的確定：B= L1+(2.54)H 至此，凹模板尺寸為L(zhǎng)×B×H=161*162*40公式中 b1-垂直于送料方向的凹?？妆陂g最大距離 C-送料方向的凹?？妆谂c凹模邊緣的最小距離（可查參考文獻(xiàn)1表2-11，根據(jù)t=2mm，L1=30，可得拆C=32） L1-送料方向的凹模孔壁間最大距離圖：4-1落料凹模4.3凸模長(zhǎng)