模具設(shè)計(jì)說明書

1、0 / 39第 1 章 緒 論1.1選題的背景、目的及意義從我國參加 WTOWTO 后機(jī)械制造業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)，我國正漸漸成為“世 界制造中心”。制造業(yè)為了增強(qiáng)競爭實(shí)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量和出產(chǎn)效能，改進(jìn)原材料利 用率，節(jié)約能源， 普遍地選用各種模具成形工藝更換傳統(tǒng)的切削加工工藝。 當(dāng)前機(jī)械、 汽車、電子信息、輕工等工業(yè)產(chǎn)品有 60%60% 到 80%80%的工件選用模具成形工藝。在成形模具的加工中，冷沖壓模具加工具備很多的優(yōu)勢，我國著重發(fā)展的精密、 高效模具種類中最重要的是多工位的連續(xù)模與多功能的模具。 尤其是機(jī)械、 儀表行業(yè)、 電子、電氣的體積小，形狀復(fù)雜，精度要求比較高的金屬制件，普

2、遍的使用多工位級(jí) 進(jìn)模生產(chǎn)。在現(xiàn)代沖壓技術(shù)中，發(fā)展連續(xù)級(jí)進(jìn)型模具有重要地位，尤其是對(duì)沖壓件需要大批 量生產(chǎn)的，更該選用多工位級(jí)進(jìn)模進(jìn)行加工制造。多工位級(jí)進(jìn)模與普通模具相比，提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，高精度定位和精確的距離測量系統(tǒng)的尺寸，高精度的生 產(chǎn)，表面質(zhì)量好。選用多工位連續(xù)模作為設(shè)計(jì)課題是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。1.2國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果因冷沖壓擁有眾多突出的優(yōu)勢，所以在機(jī)械制造、電子、電器等各行各業(yè)中都獲 得了普遍的使用。涵蓋汽車的覆蓋件，小到鐘表及儀器、儀表元件，大多是采用冷沖 壓方法得到的。當(dāng)前，選擇冷沖壓工藝所獲得的沖壓成品，在現(xiàn)代汽車、儀器、電器、 拖拉機(jī)、電

3、機(jī)、儀表及各種電子產(chǎn)品和人們?nèi)粘Ｉ钪?，都有著十分重要得地位。?據(jù)一個(gè)大略的統(tǒng)計(jì)，在汽車的加工制造行業(yè)里有著六至七成的零件都是選用沖壓得工 藝制成的，整個(gè)汽車工業(yè)總勞動(dòng)量的 25%25%至 30%30%是由冷沖壓生產(chǎn)所占有的勞動(dòng)量來完 成的。在機(jī)電及儀器、儀表生產(chǎn)中使用冷沖壓工藝，加工制成了 60%60%至 70%70%的零件。 在電子類產(chǎn)品中， 占到零件總數(shù)的約 85%85%及以上的零件是由冷沖壓件組成的。 在飛機(jī)、 導(dǎo)彈、各類槍彈與炮彈的生產(chǎn)加工中也是有相當(dāng)大的部分是由沖壓件來組成的。各種 金屬產(chǎn)品在人們的日常生活使用的，沖壓材料占有更加重要的數(shù)量和比重，如鋁鍋， 不銹鋼餐具，陶瓷盆等冷

4、沖壓產(chǎn)品。占到世界鋼產(chǎn)量 60%60%至 70%70%以上的板材、管材及 其它各類型材，其中很大的一部分是經(jīng)過沖壓加工制成成品的。在許多先進(jìn)的工業(yè)國 家，對(duì)沖壓和模具制造的高度重視，使得模具工業(yè)已成為一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)部門，而沖 壓生產(chǎn)則成為生產(chǎn)高質(zhì)量先進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)的重要手段。目前，國內(nèi)相當(dāng)多的模具企業(yè)普及了計(jì)算機(jī)繪圖，應(yīng)用各種CADCAD 軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。我國東風(fēng)汽車公司模具廠、第一汽車模具中心等都能制造加工代表當(dāng)代模具技術(shù) 水平的汽車1 / 39覆蓋件模具。 他們使用 CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM 的技術(shù)，加工方法，沖壓模具的質(zhì) 量和性能，已達(dá)到或接近國際水平。第一汽車廠模

5、具制造有限公司制造的大紅旗轎車 的左/ / 右前和翼板拉深模和發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板拉深模均采用 CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM 技術(shù)及高速銑 削加工技術(shù)，模具具有精度高，質(zhì)地好等優(yōu)點(diǎn)，基本上達(dá)到國際水平。多工位連續(xù)級(jí) 進(jìn)模和多功能模具是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密，高效模具種類。另外，國內(nèi)已可制造出的 鐵心精密自動(dòng)疊片多功能模具已經(jīng)具備了自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組、 轉(zhuǎn)子 鐵心扭斜和安全保護(hù)等功能。 生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)定子、 轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片的硬質(zhì)合金連續(xù)模的 步距精度已可達(dá) 2um2um，壽命可以達(dá)到 1 1 億次以上。用于生產(chǎn)集成電路引線框架的 2020 到 3030 個(gè)工位的連續(xù)模，用于生產(chǎn)電子

6、槍零件的硬質(zhì)合金連續(xù)模和生產(chǎn)空調(diào)散熱片的連 續(xù)模均已達(dá)到較高的水準(zhǔn)。在國外， ADPADP 公司的轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床車間中，有 9 9 臺(tái)轉(zhuǎn)塔式?jīng)_ 床，用來生產(chǎn)面板類零件，對(duì)剪切模具的改進(jìn)，縮短磨刀和換模時(shí)間，每周可提高沖 床生產(chǎn)時(shí)間 7 7 小時(shí)，大大降低了模具成本，提高了生產(chǎn)效率。我國模具與工業(yè)發(fā)達(dá)國 家相比在技術(shù)、加工精度、效率、壽命、生產(chǎn)周期等方面差距相當(dāng)大，我國模具加工 業(yè)要想在短期內(nèi)趕上世界發(fā)達(dá)國家的工業(yè)水平，還需付出許多艱辛的努力。1.3對(duì)選題的研究設(shè)想、研究方法本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)起滑動(dòng)功能的電氣元件，制件尺寸較小，成形工序比較多，精 度要求比較高，適合于使用多工位級(jí)進(jìn)模加工。與單工序模具

7、相比較，連續(xù)模具具有 高效率和優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的基本優(yōu)勢。 連續(xù)級(jí)進(jìn)模減少了大量的人力和時(shí)間消耗的單步操作， 消除各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)定位的定位誤差， 所以它的產(chǎn)品質(zhì)量好， 生產(chǎn)效率高， 且操作安全。 但是連續(xù)模具制造成本比單工序模要高，故比較適合中小型零件的大批量的生產(chǎn)。首先是對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析， 對(duì)級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)就是對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行工 藝性的分析。工藝分析是否準(zhǔn)確，工藝措施是否得當(dāng)，將直接影響到模具的工作效能 和零件的加工質(zhì)量。用“分解法”來解決那些不符合規(guī)范要求的工藝難點(diǎn)，是解決這 類問題的基本方法。特別是對(duì)那些從總體上看很難一次性成型，或一次性成型模具強(qiáng) 度很難達(dá)到的技術(shù)難點(diǎn)，然后分解分析，一般

8、是能夠找到解決的方法的。工藝分析的 結(jié)果應(yīng)包括 : : 一般工藝分解的順序， 特殊工藝分解的設(shè)計(jì)過程及具體的技術(shù)參數(shù)。 為下 一步設(shè)計(jì)方案奠定基礎(chǔ)。然后，根據(jù)工藝分析的結(jié)果來確定工步順序的安排，并畫出 排樣圖。工步的順序安排應(yīng)當(dāng)基本滿足工藝分解的設(shè)計(jì)要求；盡量對(duì)稱的安排被加工 要素，以控制生產(chǎn)和模具壓力中心。最后，設(shè)計(jì)模具的總體結(jié)構(gòu)。1.4預(yù)期結(jié)果和意義多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖與普通單工序模具有共同點(diǎn)，而不是將幾個(gè)單工序模 具結(jié)構(gòu)簡單地結(jié)合。連續(xù)模具有明顯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，比如具有高精度的導(dǎo)向裝置、高精 度的步距定位裝置、高精度的自動(dòng)送料裝置， 有的還帶有自動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置來滿足某些成 形要求， 為了使級(jí)

9、進(jìn)模能夠適應(yīng)“高速、自動(dòng)、精度、安全”的四個(gè)基本要求，優(yōu)化 對(duì)于連續(xù)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的。2 / 39第 2 章模具的設(shè)計(jì)方案2.1工件的規(guī)格參數(shù)名稱：滑蓋生產(chǎn)批量：大批量材料：Q235Q235厚度：t t = = 0.50.5工件簡圖：圖 2.12.1圖 2.1 工件圖2.2工件的工藝分析這里所指的工藝分析，主要是依據(jù)沖壓工藝本身的工藝規(guī)范和特點(diǎn)，分析零件上 所有結(jié)構(gòu)要素的形成能否滿足其規(guī)范要求，并結(jié)合連續(xù)模本身能進(jìn)行多工序組合的特 點(diǎn)，制定相應(yīng)的工藝措施。工藝分析的內(nèi)容應(yīng)包括：一般工藝分解的順序，特殊工藝分 解的設(shè)計(jì)過程及具體的技術(shù)參數(shù)。由零件簡圖中的各尺寸標(biāo)注可以看出，該零件對(duì)于 尺

10、寸有著嚴(yán)格的精度要求；從零件的結(jié)構(gòu)分析，它的加工工藝包括落料，沖孔，成形， 彎曲，切斷等工序，成形工藝較復(fù)雜；采用單工序模生產(chǎn)，工序較多。3 / 392.3工件的加工工藝方案確定加工工藝的方案，就是合理的制定工序。應(yīng)該在各工步上考慮控制步距精度 的定位方式，如有必要?jiǎng)t可以通過開設(shè)工藝孔來滿要求；連接位置的選擇方面，應(yīng)充 分考慮形成連體剛度，并在時(shí)間作為部分創(chuàng)造便利條件的最后一個(gè)步驟相同，避免產(chǎn) 生連續(xù)的處理情況；如果沖壓沖壓方向沒有規(guī)定或清楚的表面質(zhì)量的要求， 應(yīng)選擇能 促進(jìn)料， 可以簡化模具結(jié)構(gòu)的加工方向的方向；如果你想和過程分解是不矛盾的，應(yīng) 盡可能將彎曲步驟相對(duì)集中在幾個(gè)步驟簡化最終的，

11、方便的進(jìn)料和模具結(jié)構(gòu)；最后工 步數(shù)的確定應(yīng)以模具的強(qiáng)度允許為原則，結(jié)合工藝分解步數(shù)合理確定。必要時(shí)不妨適 當(dāng)添加工步數(shù)以滿足模具的強(qiáng)度要求或模具結(jié)構(gòu)所需要的空間位置要求。按照該零件加工工藝可以確定下基本工序：沖裁 2.4mm2.4mm 工藝孔、沖裁 R1R1 的突起、沖裁分離槽、沖裁成形槽、兩翼彎曲和切斷。根據(jù)這些基本工序可以擬出三種工藝方案。方案一：采用單工序模；方案二：彎曲沖孔復(fù)合，其余單工序；方案三：采用多 工位連續(xù)模制造。對(duì)三種方案進(jìn)行比較可知，方案一與方案二的工序較多，并且需要手工操作，定 位難以達(dá)到所需精度，質(zhì)量很難得到保證。由于零件對(duì)于尺寸精度要求較高，且為大 批量生產(chǎn)，以提高生

12、產(chǎn)效率，保證質(zhì)量，決定采用多工位連續(xù)模設(shè)計(jì)制作。2.4加工工序的確定方案一：第一工位沖裁 2.4mm2.4mm 工藝孔，第二工位沖裁分離槽，第三工位沖裁成形槽，第四工位使兩翼彎曲，第五工位沖裁 R1R1 的突起，第六工位為切斷。方案二：第一工位沖裁 2.4mm2.4mm 工藝孔，第二工位沖裁 R1R1 的突起，第三工位沖 裁分離槽，第四工位沖裁成形槽，第五工位使兩翼彎曲，第六工位為切斷。由于脹形屬于局部成形，對(duì)材料的變形影響不大，所以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，第 二方案比較合理。2.5模具裝配特點(diǎn)多工位連續(xù)模的裝配關(guān)鍵是要使凸模固定板、凹模固定板與卸料鑲塊固定板上的 型孔尺寸和位置精度相互協(xié)調(diào)，并且

13、保證多個(gè)凸模、凹?；蜩倝K的間隙與位置符合要 求。多工位連續(xù)模裝配通常運(yùn)用部分分裝， 總裝組合的方法 : : 即第一化整為零， 先裝配 凹模固定板、凸模固定板和卸料鑲塊固定板等首要部件，第二再進(jìn)行模具總裝，先裝 配下模部分，后裝配上模部分，最后再調(diào)整模具的間隙和進(jìn)距精度。2.6本章小結(jié)本章主要對(duì)所要制作的零件進(jìn)行了工藝分析，制定了零件的加工方案，為模具的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 / 39奠定了基礎(chǔ)。通過對(duì)這些要求的分析后，所要制作的零件可以滿足沖壓成形 工藝性良好，適合沖壓成形的要求。5 / 39第 3 章模具主要工藝參數(shù)的計(jì)算3.1毛坯尺寸的計(jì)算因?yàn)槊浶问菍儆诰植孔冃蔚模怨ぜ呐髁铣叽缧枰凑諒澢?/p>

14、進(jìn)行計(jì)算確定中性層曲率半徑：r r xtxt已知為 r=0.5r=0.5 , , t=0.5t=0.5，由文獻(xiàn)1 1有,L直線7.2 1.7 2 10.6 mmmm毛坯尺寸：L L 10.610.6 2 2 1.041.04 12.6812.68 mmmm3.2排樣圖設(shè)計(jì)多工位連續(xù)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)工位排樣得設(shè)計(jì)，它不但對(duì)材料的經(jīng)濟(jì)使用、沖壓 件精度、模具制造的難易程度有影響，并且直接影響了模具在各工位沖壓時(shí)的協(xié)調(diào)和 穩(wěn)定。各種成型工位的分布(3.1(3.1)0.50.32 0.5= =0.660.66確定中性層長度：l 180已知9090,0.66 90l1801.041.04 mmmm(3.

15、2(3.2)毛坯展開尺寸：L L丨圓弧L直線直線部分長度：L17.2 mmmmL22.20.51.7mmmm(3.3(3.3)由 r/tr/t = = 1 1，可查得 x x =0.32=0.32因 r r 0.5t0.5t，該彎曲是有圓角半徑的彎曲形式,6 / 39及送料類型的選擇是一個(gè)完整的工位排樣應(yīng)當(dāng)具有的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)多工位連續(xù)模時(shí)，首先要確定排樣。排樣的內(nèi)容主要包括定位基準(zhǔn)、載體、 分型、工位數(shù)及工位順序等。排樣樣式是否合理決定了模具的復(fù)雜程度、沖壓壽命和 沖壓件的質(zhì)量，因此排樣是多工位連續(xù)模設(shè)計(jì)中的重要組成部分之一。每一個(gè)設(shè)計(jì)者 的想法不可能完全一致，SoSo 排樣也不可能完全相同，

16、但是必須滿足以下要求。能保證 沖壓件對(duì)于質(zhì)量、精度的要求；模具有足夠強(qiáng)度，滿足沖壓對(duì)于壽命的要求；模具結(jié) 構(gòu)分局合理，制造和返修工藝性能良好；合理選擇載體，盡力提高材料使用率。搭邊是在排樣時(shí)沖裁件與沖裁件之間（a a）以及沖裁件與條形料之間（a ai）留下的 工藝余料。根據(jù)文獻(xiàn)1 1查得，a a 1.5mm1.5mm，a11.8mmmm條料寬度：B D 2a1（ 3.43.4）因?yàn)樗谱鞯牧慵叽巛^小，為了提高零件的生產(chǎn)效率，安排使一個(gè)工位同時(shí)沖 四件。又考慮到載體得大小以及成形工藝的要求，計(jì)算條料寬度為58.6mm58.6mm送料步距：A A D D a a（ 3.53.5）16mm16mm排樣圖：ui_ rIL-r 1-11- -JZ-| c-jIP T f ?