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滁州職業(yè)技術學院汽車工程系 畢業(yè)設計 題目 托板沖壓模具設計 專業(yè) 班級 學號 指導教師 完成日期 1 摘 要 本文首先分析了沖壓技術在社會中的地位和發(fā)展前景，結合國內(nèi)市場的情況，模 具要改進的地方以及要向別人借鑒的地方。首先要對所給的設計課題進行分析，要分 析模具進行加工的方向，所用的材料及精度是否符合要求。其次在此基礎上，提出了 沖裁模的總體結構方案，詳細的分析了模具的類型及根據(jù)生產(chǎn)條件來確定制件的操作， 根據(jù)出件的容易程度來確定出件方式和卸料方式。當確定了模具的總體結構方案后， 對沖裁件的工藝進行計算，計算后就對模具進行總體的結構零件的設計及選擇。 本課題取得的結論就是對零件進行工藝性分析，提出了制件的工藝性方案為級模， 采用此工藝方案提出了沖件有較好的精度和平整度。根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用 正裝式級進模；采用自動送料，為保證制件的質(zhì)量提出了彈壓卸料形式；制件的出件 方式為上出件；考慮廢料的遺留問題，采用下出件的方式。對壓力中心的計算是提出 初選壓力機的依據(jù)，確定初選的壓力機后，對凸模、凹模的刃口進行計算，因主要沖 裁件的尺寸精度主要取決于凸模、凹模刃口尺寸及公差的計算，模具的合理間隙也是 靠刃口尺寸及其公差來保證；模具總裝圖零件圖的繪制等。作為模具的設計與制造， 本課題提出的級進模設計方案仍然有許多不完善的地方，比如還是用半自動化操作， 若要發(fā)展此行業(yè)就要不斷的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，盡量采用全自動化的機器 來代替人工操作。對于現(xiàn)在國內(nèi)的發(fā)展情況來看，本課題的研究結果仍然具有相當?shù)?成效，并有較高的參考價值和實用價值。 關鍵詞：級進模；工藝性分析；結構方案；零部件；總裝圖；零件圖 2 Abstract This course design is a standard of progressive die design, it is a production company of equipment by the TIPTOP components-QDT53 type adjustment washers. This paper first analyzes the stamping technology in social status and the development prospect, combining the domestic market, mould to improve the place and ask people reference place. First of all to the design task analysis, the analysis of the direction of the mould processing, used materials and precision whether meet the requirements. Then based on this, puts forward the general structure of the stamping die scheme, and detailed analysis of the types and the die according to the production conditions to make sure the products operation, according to a degree of easy to determine a way and discharging mode. Be sure the overall structure of the die after scheme, hedge cutting a process of calculation, to die in overall after the structure of the components of the design and choice. This subject is the conclusion is obtained to parts technology are analyzed, and the drawing of the scheme for the technology level modules, use this technology plan put forward the stamping is of high precision and smoothness. According to the parts of the cutting process plan, the loading is progressive die; The automatic feed, to ensure that the products quality put forward when unloading form; Drawing of a way for on a; Consider the legacy of waste, adopt a way. The calculation of the pressure center is put forward based on primary press, determine the primary after press, to the punch, concave die calculated the blade, for the main blanking pieces mainly depends on the size of the accuracy of the punch, concave die size and the calculation of the tolerance, mould reasonable clearance is also depend on the size and tolerance to ensure; Mold assembly figure component drawing, etc. As the die design and manufacture, the subject of the proposed design scheme of progressive die there are still many drawbacks, such as or with half an automatic operation, if we are to develop this industry will continuously improve the production efficiency, reduce the production cost, make use of the automatic machine instead of manual operation. For now the development of domestic situation, this topic research results are still quite results and have higher reference value and practical value. Keywords: progressive die; Technology analysis; Structure scheme; and Components. Assembly figure; Parts drawing 1 目 錄 引言...................................................................................................................................2 1 緒論.............................................................................................................................3 1.1 國內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................................................3 1.2 國際模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................................................3 1.3 模具行業(yè)發(fā)展前景分析 ....................................................................................................................4 1.4 模具行業(yè)發(fā)展趨勢分析 ....................................................................................................................4 2 沖裁件的工藝分析和沖壓工藝方案.........................................................................5 2.1 沖裁件的工藝分析 ............................................................................................................................5 2.2 沖裁工藝方案 ....................................................................................................................................8 2.3 模架及其零件的選擇 ........................................................................................................................8 2.4 操作與定位方式 ................................................................................................................................8 2.5 卸料裝置與出件方式 ........................................................................................................................9 2.6 沖裁件的排樣 ....................................................................................................................................9 2.7 沖裁力計算、選擇壓力機 ..............................................................................................................10 2.8 壓力中心計算 ..................................................................................................................................13 3 沖裁模零部件的設計與選用...................................................................................13 3.1 模具間隙 ..........................................................................................................................................13 3.2 模具凸凹模尺寸及公差的計算 ......................................................................................................14 3.3 凹模結構尺寸與固定方式 ..............................................................................................................16 3.4 固定板的設計 ..................................................................................................................................17 3.5 卸料裝置的設計 ..............................................................................................................................17 3.6 凸模的設計 ......................................................................................................................................19 3.7 壓力機閉合高度的校核 ..................................................................................................................20 3.8 上、下模座的設計 ..........................................................................................................................21 4 模具總裝圖草圖.......................................................................................................21 結論.................................................................................................................................23 致 謝.............................................................................................................................24 參考文獻.........................................................................................................................25 2 引言 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖 然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到 20 世紀 80 年代后期， 中國模具工業(yè)才駛入發(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企 業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速。冷沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)中具有很重要的作用， 其在機械制造、電子、電器 等各行各業(yè)中都有廣泛的應用。用冷沖壓加工方法可以得 到形狀復雜、用其它加工方法難以加工的工件，如薄殼零件等。冷沖壓的尺寸精度是 由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。 沖壓是利用壓力機和沖模對材料施加壓力，使其分離或產(chǎn)生塑性變形，以獲得一 定形狀和尺寸的制品的一種少、無切削加工工藝。通常該加工方法在常溫下進行，主 要用于金屬板料成型加工，故又稱沖壓或者板料成型。沖壓按其功能和模具結構，有 單工序模、復合模和級進模之別。它們在壓力機的壓力下，將被沖的材料放入凸、凹 模之間，在壓力機的作用下使材料產(chǎn)生變形或分離，完成沖壓工作。沖壓技術在機械、 航空、汽車、電子、輕工、儀表和家電等工業(yè)部門生產(chǎn)中應用十分廣泛。 級進模是沖壓模具的一種，它是在單工序沖壓模具基礎上發(fā)展起來的多工序集成 模具。它又稱為跳步模、連續(xù)模和多工位級進模。被沖材料在模具上沿直線方向送料， 在壓力機一次行程中，在多個不同工位完成不同的加工工序。級進模在過去，由于技 術水平的限制（主要是制造精度的限制） ，工位相對很少，一般為 3 至 5 個工位，10 個 工位就算很多了，而且也比較少見。近年來由于對沖壓自動化、高精度、長壽命提出 了更高的要求，模具設計與制造高新技術的應用和進步。多工位級進模的工位數(shù)量可 以達到幾十個，多的以有 70 多個。多工位級進模作為現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)的先進模具，它具 有沖壓生產(chǎn)效率高；操作安全，自動化程度高；沖件質(zhì)量高；模具壽命長；設計制作 難度大，但沖壓生產(chǎn)的總成本較低。 多工位級進模是在普通級進模的基礎上發(fā)展起來的精密、高效、高壽命的先進模 具。多工位級進模在不同的工位可以連續(xù)完成復雜零件的沖裁、彎曲、拉深、翻孔、 翻邊及其它成形等工序。主要用于生產(chǎn)批量大、材料厚度較薄、形狀復雜、精度要求 較高的中小型沖壓件的生產(chǎn)。 多工位級進模是當代沖壓模具中生產(chǎn)效率最高、最適合大量生產(chǎn)應用，已越來越 多地被廣大用戶認識并使用的一種高效、高速、高質(zhì)、長壽的先進模具。它的廣泛應 用，展示了現(xiàn)代沖壓模具水平的一個重要標志。 3 1 緒論 1.1 國內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 中國模具行業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部 地區(qū)。南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū)，其 模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。廣東是中國現(xiàn)在最主要的模具市場，而且還 是中國最大的模具出口與進口省。2004 年，廣東省模具業(yè)穩(wěn)居全國模具行業(yè)的頭把交 椅，產(chǎn)值達 185 億元，模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額約占全國的 40以上。目前在全國排 序前 10 名的企業(yè)中，廣東占有 5 家，世界最大的模架供應商和亞洲最大的模具制造廠 都在廣東。深圳模具業(yè)發(fā)展迅猛，已具規(guī)模優(yōu)勢，年產(chǎn)值超過 100 億元，占廣東省模 具業(yè)的近 60，占全國模具業(yè)的近 25，已成為國內(nèi)模具制造中心。 模具行業(yè)的發(fā)展同時也存在以下幾個問題：（1）產(chǎn)品質(zhì)量不高； （2）標準化水 平不高；（3）缺遷相關人才； （4）受到外資企業(yè)的挑戰(zhàn)； （5）缺乏自有品牌。 所以應采取措施大力促進模具行業(yè)的發(fā)展，具體如下： (1)促進產(chǎn)品結構調(diào)整：近年來，模具行業(yè)結構調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、 精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和 壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠商數(shù)量及能力增加較快。中國汽車模具公司 今后的發(fā)展方向，應該注重產(chǎn)品結構的調(diào)整和定位，進一步提升模具的制造技術水平， 占領結構復雜、精密度高、技術含量高的高檔模具市場。 (2) 加大設備投入,積極鼓勵企業(yè)與大專院校進行技術合作，廣泛采用計算機輔助 技術、人工智能技術等進行設計決策、模擬分析和估化設計，增強企業(yè)技術創(chuàng)新能力。 (3) 促進聯(lián)合重組和積極開拓國外市場 1.2 國際模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 當今世界正進行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉移，中 國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達國家將 模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。 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。現(xiàn)在 模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成 本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有 70%以 上是非核心技術人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術含量不高的模具轉向人力 成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國生產(chǎn)技術含量較高的產(chǎn)品。其次是日本使用模具的主要 企業(yè)有加快向國外轉移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。 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 4 斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。 德國主要世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領先的技術。德國擁有世 界領先的汽車、船舶等制造技術，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為 重要的地位。由于德國將將技術含量較高的制造業(yè)作為其立國之本，預計未來德國不 會放棄模具制造領域，相反會加強技術含量較高的模具的研究和開發(fā)。 1.3 模具行業(yè)發(fā)展前景分析 (1)中國模具市場前景廣闊 模具應用領域的不斷擴大、已應用領域?qū)δ＞咛岢龅母嗪透咭?，使模具?業(yè)發(fā)展速度快于其他制造業(yè)的發(fā)展速度已成為普遍規(guī)律，目前世界模具市場供不應求， 隨著經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，模具制造業(yè)逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國 進行模具采購趨向日趨明顯，外資和民營資本繼續(xù)看好我國模具行業(yè)，我國模具行業(yè) 機遇大于挑戰(zhàn)，未來國際模具市場前景廣闊，我國模具仍有較大發(fā)展空間。 (2)模具產(chǎn)品市場競爭力不斷提升 當前，我國面臨發(fā)達國家的技術優(yōu)勢和發(fā)展中國家價格優(yōu)勢的雙重壓力。羅百輝 指出，中國模具企業(yè)必須在技術、管理和人才培訓方面下功夫，積極引進國外先進的 模具制造技術，提升高端模具產(chǎn)品開發(fā)能力，調(diào)整模具產(chǎn)品結構，不斷提高我國模具 產(chǎn)品的國際競爭力。 (3)模具行業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增長 我國國民經(jīng)濟在“十二五”期間將繼續(xù)保持較快的發(fā)展速度，給模具行業(yè)的發(fā)展 提供了可靠的宏觀支持。模具行業(yè)機遇和挑戰(zhàn)并存。 1.4 模具行業(yè)發(fā)展趨勢分析 （1）模具市場全球化，模具生產(chǎn)周期進一步縮短 模具市場全球化是當今模具工業(yè)最主要的特征之一，模具的購買者和生產(chǎn)商遍布 全世界，模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡單、精度低的模具加工企業(yè)向技術相對 落后、生產(chǎn)率較低的國家遷移，發(fā)達國家的模具生產(chǎn)企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水準的模具 上，模具生產(chǎn)企業(yè)必須面對全球化的市場競爭，同時模具生產(chǎn)廠家不得不千方百計地 加快生產(chǎn)進度，努力簡化和廢除不必要的生產(chǎn)工序，模具的生產(chǎn)周期將進一步縮短。 （2）模具 CAD/CAM 向集成化、智能化和網(wǎng)絡化發(fā)展 軟件的功能模塊越來越齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)信息的綜 合管理與共享，支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程。 （3）模具技術向高速加工、硬銑削和復合加工方向發(fā)展 隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過 1m 的超精加工技術和集 電、化學、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合加工在今后的模具制造中將有廣闊 的前景。 5 (4)模具產(chǎn)品將向大型、精密、標準化方向發(fā)展 一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產(chǎn)效率開發(fā)的“一模多腔”造成了模 具日趨大型化，另一方面電子信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學的迅猛發(fā)展帶來了零件微型化及精密化， 國外發(fā)達國家模具標準件使用覆蓋率一般為 80左右，隨著我國模具工業(yè)的發(fā)展，模 具標準化工作必將加強，模具標準化程度將進一步提高，模具標準件的應用和生產(chǎn)在 “十一五”期間必將得到較大的發(fā)展。 (5)快速經(jīng)濟模具前景十分廣闊 多品種小批量生產(chǎn)時代的到來，人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此快速經(jīng) 濟模具將有廣闊的發(fā)展前景。 (6)優(yōu)質(zhì)模具材料及先進表面處理技術受到重視 因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的 45以上，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和 應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命顯得十分重要。 2 沖裁件的工藝分析和沖壓工藝方案 沖裁件的工藝性分析是指沖裁件對沖裁工藝的適用性，即沖裁加工的難易程度。 良好的沖裁工藝性，是指滿足沖裁件使用要求的前提下，能以最簡單的、最經(jīng)濟的沖 裁方式加工出來。因此，在編制沖壓工藝規(guī)程和設計模具之前，應從工藝性角度分析 沖件設計得是否合理，是否符合沖裁的工藝性要求。 2.1 沖裁件的工藝分析 沖裁件圖樣： 圖 2-1 托板 2.1.1 沖裁件的結構尺寸分析 6 （1）沖裁件的內(nèi)、外形轉角處要盡量避免尖角，應以圓弧過渡，以便于模具加工， 減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快的磨損，保證模具的強度，延長壽 命。 （2）沖孔時，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應太小，如果太小，則要采用護 套。因為沖裁件中沖孔的基本尺寸為 10，經(jīng)查表，分析知沖裁件中沖孔的基本尺 寸比表的值大，所以凸模不需要采用護套。 （3）沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受模具強度和沖裁件質(zhì)量的制 約，其值不應過小，一般要求 C 11.5t，均符合 C 11.5t 的要求。 2.1.2 沖裁件的精度及斷面粗糙度 沖裁件的經(jīng)濟公差等級不高于 IT11 級，一般落料件公差等級最好低于 IT10 級， 沖孔公差等級最好低于 IT9 級。由于此零件為調(diào)整墊片，可確定沖裁件的經(jīng)濟公差等 級為 IT12 級，則查表 2-1 可知凸模、凹模分別按 IT7 和 IT8 加工制造。則查沖裁件 外形、內(nèi)孔及孔中心距一般精度的公差值表確定零件尺寸公差值。 表 2-1 模具精度與沖裁件精度關系 表 2-2 沖裁件外形、內(nèi)孔及孔中心距一般精度的公差值 mm 表 2-3 未注公差成形圓角半徑線性尺寸的極限偏差 mm （1）落料 7 尺寸 37.6 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.2，其為外形尺寸則取 37.6（ ） 。 02.- 尺寸 32 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.2mm，其為外形尺寸則取 32（ ） 。 02.- 尺寸 27.25 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.2mm，其為外形尺寸則取 27.25（ ） 。.0- 尺寸 21.4 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.14mm，其為外形尺寸則取 21.4（ ） 。.140- 尺寸 R4 查表 2-3 可知其尺寸公差值為 2mm，其為外形尺寸則取 R4（ ） 。 5.10- 可確定沖裁件的經(jīng)濟公差等級為 IT12 級。 （2）沖孔 尺寸 10 查查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.14mm，此尺寸為內(nèi)孔尺寸，則取 10（ ） ?？纱_定沖裁件的經(jīng)濟公差等級為 IT12 級。 14.0 （3）查普通沖裁件斷面的表面粗糙度表可知： 表 2-4 普通沖裁件斷面的表面粗糙度表 用普通沖裁方式?jīng)_裁厚度為 12的金屬板料時其斷面粗糙度 Ra 一般可達 6.3 m。 （4）查沖裁件斷面允許毛刺的高度表可知： 表 2-5 沖裁件斷面允許毛刺的高度 mm 沖裁件新模試沖時允許的毛刺高度0.05； 沖裁件生產(chǎn)時允許的毛刺高度0.15。 2.1.3 選材 沖裁件的材料選用 Q235；查表 2-6 知，材料狀態(tài)未經(jīng)退火的，抗剪強度 304373MPa,伸長率 2125%，抗拉強度 432461MPa，屈服強度 235 MPa。根據(jù)以上 分析，該零件的工藝性較好，可以沖裁加工。 表 2-6 部分常用沖壓材料的力學性能 8 2.2 沖裁工藝方案 在分析了沖裁件的工藝性之后，通常在對工藝性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序組合方 式的分析基礎上，制定幾種不同的沖壓工藝方案。從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設備占用 情況、模具制造的難易程度和模具壽命高低、工藝成本、操作方便和安全程度等方面， 進行綜合分析、比較，確定適合于工廠具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟合理該零件包括落料、 沖孔兩個基本工序，可以用以下 3 種工藝方案 方案一：先落料、后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料沖孔復合沖壓，采用復合膜生產(chǎn)。 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 方案一：模具結構簡單，但需要兩道工序兩套模具，生產(chǎn)效率較低，難以滿足該 零件的年產(chǎn)量要求。 方案二：用復合模加工。復合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外邊緣的相 對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復合模結構復雜，制造精度要求高，成本高。 復合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。 方案三：采用級進模加工。級進模比單工序模生產(chǎn)效率高，減少了模具和設備的 數(shù)量，工件精度要求高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 根據(jù)以上的分析采用的沖裁工藝方案為方案三，沖孔落料連續(xù)沖壓工藝方案。 2.3 模架及其零件的選擇 標準沖裁模架主要有兩大類：一類是由上、下模座和導柱、導套組成的導柱模模 架；另一類是由彈壓導板、下模座和導柱、導套組成的導柱模模架。導柱模模架的特 點是安裝在模具的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠。導柱模架按其導向結構形式 分滑動導向模架和滾動導向模架兩種。因滑動導向模架中導柱和導套通過小間隙或無 間隙滑動配合，導柱、導套結構簡單，加工與裝配方便，故應用廣泛。采用對角導柱 模架的特點是便于橫向或縱向送料，由于導柱安裝在模具中心對稱位置，沖壓時可以 防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。分析可知采用對角導柱模架。查國標知對角導 柱模架的標準號為 GB/T2853.1-81，導柱的標準號為 GB/T2861.1-81，其規(guī)格為 22130；導套的標準號為 GB/T2861.7-81，其規(guī)格為 225527；上模座與下模座的 標準由凹模的周界（凹模的周界由凹模的外形尺寸計算可知） ，查冷沖模國標可知上模 座為 GB/T2860.1-81，其規(guī)格為 13016524；下模座為 GB/T2855.4-81，其規(guī)格為 13016535。 2.4 操作與定位方式 2.4.1 操作方式 因為本產(chǎn)品是一個由 TIPTOP 公司生產(chǎn)的工裝元件 QDT53 型調(diào)整墊片,則此產(chǎn) 9 品為大批量生產(chǎn)，且此零件的尺寸比較小，則為了提高生產(chǎn)效益，降低成本，采用自 動化操作,在每一次沖壓后采用機械手將已沖裁好的零件取出，此操作能更好地控制制 件的質(zhì)量和精度要求。 2.4.2 定位方式 定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸、凹模有正確的位置，根據(jù)坯 料或工序件的形狀、尺寸、精度及模具的結構形狀與生產(chǎn)率要求等選用相應的標準。 用于對條料進行定位的定位零件有擋料銷、導料銷，導料板、側壓裝置、導正銷、側 刃等；用于對工序件進行定位的定位零件有定位銷、定位板等。此課程設計為級進模 設計且采用自動送料裝置，則采用固定擋料銷與導正銷配合使用控制送料步矩且使用 初始擋料銷作為初次沖裁定位，從而達到快速且準確定位的目的。 2.5 卸料裝置與出件方式 根據(jù)沖裁件材料的性質(zhì)，工件的尺寸和形狀特點確定卸料和出料的結構類型。如： 是采用彈卸料還是固定卸料；頂件出料還是漏料出料的形式。在確定卸料、出料的形 式時一般是： （1）沖裁件料厚在 1.5mm 以下時選用彈壓卸料形式。 （2）沖裁件要求平整時選用彈壓卸料和頂料的形式。 （3）多工位級進模沖裁時宜選用彈壓卸料形式。 沖裁件料厚為 2mm，材料 Q235，故選用彈壓卸料下出料形式以獲得平整制件，使 零件從下模座板取出。 2.6 沖裁件的排樣 （1）參數(shù)確定 查表知，排樣的搭邊參數(shù)為：a1=2；a=2 （2）排樣圖選擇圖樣 直排的排樣圖 10 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一個進距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率 表示： =(nF/AB)100% （5.3） 式中 材料利用率（%） ； n沖裁件的數(shù)目； F沖裁件的實際面積 (mm2)；包括工件面積與廢料面積； B板料寬度(mm)； A送料進距； 根據(jù)公式(5.3) ： 100%sB = 100% 1835.7642 =68% 由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用 率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 2.7 沖裁力計算、選擇壓力機 2.7.1 沖裁力計算 普通平刃沖裁模取 KP=1.3。沖裁件材料 Q235；查表知，材料狀態(tài)未經(jīng)退火的， 抗剪強度 304373MPa,則取沖裁力 =343MPa； 計算沖裁輪廓長度可得 L=214.66mm，則沖裁力： F= （N）LtKp 768.12076.354.1 11 2.7.2 卸料力、推料力和頂料力計算 多工位級進模沖裁時宜選用彈壓卸料形式，且沖裁件料厚為 2mm，材料 Q235，故 選用彈壓卸料頂料出料形式以獲得平整制件。 表 2-7 卸料力、推料力和頂件力系數(shù) 板料厚度 t/mm K 卸 K 推 K 頂 鋼 40.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.06-0.09 0.04-0.07 0.025 0.06 0.02-0.05 0.015-0.04 0.10 0.065 0.05 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 0.03-0.08 0.030.07 0.030.07 純銅、黃銅 0.02-0.06 0.030.09 0.030.09 則查表 2-7 得 K 推=0.05,卸料力 K 卸=0.04 推料力: F 推=nK 推 F=（4/2） 12107N768.1205. 卸料力: F 卸=K 卸 F= N3.4.704. 2.7.3 選擇壓力機 (1)沖壓力之和 沖壓總力: =F + F 推 + F 卸 = (N) 138 67.138027.4821076.120NK (2) 壓力機公稱壓力的確定： 選擇壓力機要求壓力機公稱壓力大于所有沖壓力之和，T 。則查表 2-7 得F T=160 =132NK 則壓力機的初選為 J23-16。 表 2-8 型號 J23 系列壓力機參數(shù) 12 型號 基本參 數(shù)名稱 單 位 Unit J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-20 J23-25 J23-35 J23-40 J23-63 J21-80 J21-125 公 稱力 KN 31.5 63 100 160 200 250 350 400 630 800 125 滑塊行 程 S Mm 25 35 45 55 70 65 100 100 100 120 130 快 速 time 200 170 145 125 125 行程 次數(shù) 低 速 min 55 50 450 40 40 38 封閉高 度 Max mm 120 150 180 220 250 260 250 280 380 380 480 連桿調(diào) 節(jié)量 mm 25 30 35 45 45 55 66 60 80 80 100 滑塊中 心至機 身距離 (深喉) mm 90 110 130 160 160 200 210 210 310 310 380 左 右 mm 100 140 170 200 200 250 242 242 400 400 430 滑塊 底面 尺寸 前 后 mm 90 120 150 180 180 220 220 220 360 360 370 直 徑 mm 25 30 30 40 40 40 50 50 50 50 50 模柄 孔尺 寸 深 度 mm 40 55 55 60 60 60 70 70 70 70 70 工作臺 板厚度 h3 mm 30 30 35 40 40 50 60 60 80 80 100 13 傾斜角 Max deg 25 25 25 30 30 15 15 15 30 工作臺 離地面 距離 mm 700 750 730 750 750 800 800 850 8750 850 850 前 后 mm 670 780 900 1150 1150 1345 1550 1550 1958 1920 2320 左 右 mm 534 620 665 847 847 950 1140 1140 1500 1500 1735 外形 尺寸 高 mm 1310 1503 1658 1910 1940 2130 2280 2310 2868 2650 3110 電動機 功率 KW 0.55-6 0.75-6 1.1-6 1.5-6 1.5-6 2.2-4 3-4 4-4 7.5-4 7.5-4 11-4 重量 KG 194 400 576 1055 1150 1800 2450 2600 5500 5200 9800 2.8 壓力中心計算 為了保證精沖模，在受力情況下能平穩(wěn)工作，模具的壓力中心必須與壓力機滑塊 的中心線相重合，這樣能提高模具壽命，減少模具和壓力機導軌的磨損，避免出現(xiàn)沖 壓事故，模具的壓力中心是沖裁合力的中心，也就是精沖剪輪廓線的重心。由沖件圖 可知，該圖形為規(guī)矩對稱的沖件，壓力中心位于其輪廓圖形的幾何中心。 3 沖裁模零部件的設計與選用 3.1 模具間隙 沖裁間隙：沖裁模的凸模和凹模之間的雙面間隙。由于沖裁間隙對斷面質(zhì)量、制 件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響規(guī)律并非一致，并不存在一個能同時滿足斷 面質(zhì)量、模具壽命、尺寸精度及沖裁力的要求的絕對合理的間隙值。較小間隙有利于 提高沖裁件的斷面質(zhì)量和尺寸精度，較大的間隙值則有利于提高模具壽命、降低沖裁 力。 各行業(yè)甚至各工廠所認為的合理間隙值并不一致。 表 3-1 汽車拖拉機行業(yè)沖裁模初始雙面間隙表 14 由于沖裁件材料為 Q235 且材料厚度為 2mm，則可以查表 3-1 可知沖裁模的凸模 和凹模之間的雙面間隙最大值為 =0.36,最小值為 =0.246。maxZminZ 3.2 模具凸凹模尺寸及公差的計算 查表 3-1 可知沖裁模的凸模和凹模之間的雙面間隙最大值為 =0.36,最小值為max =0.246。minZ 則 - =0.36-0.246=0.114mmaxin 3.2.1 沖孔模凸凹模尺寸計算 表 3-2 規(guī)則形狀沖裁模凹凸模制造公差 mm 查表 3-2 得 =+0.02 mm =-0.02 mm凹凸 因為 0.04mm<0.114 mm 凸凹 故能滿足分別加工法的要求。 此沖裁件的經(jīng)濟公差等級在 IT10 級至 IT12 級，則取系數(shù) x=0.75。 沖裁的孔尺寸為 10（ ） ，則=0.14 14.0 15 凸模尺寸： 000pmi .2-.2(x)(1.754)15mpd 凹模尺寸： 0. 0.dpin0..63dZ 3.2.2 落料模凸、凹模尺寸計算 查表 3-2 得 =+0.025 mm =-0.02 mm凹凸 因為 0.045 mm133120, 所以所選的壓力機符合要求。 3.8 上、下模座的設計 上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，并分別與壓力機的滑塊 21 和工作臺連接，以傳遞壓力。因此，上、下模座的強度和剛度是主要考慮的問題。模 座的外形尺寸根據(jù)凹模周界尺寸和安裝要求確定。上模座與下模座的標準由凹模的周 界（凹模的周界由凹模的外形尺寸計算可知） ，查冷沖模國標可知上模座為 GB/T2860.1-81，其規(guī)格為 13016524；下模座為 GB/T2855.4-81，其規(guī)格為 13016535。 4 模具總裝圖草圖 圖 5-12 所示是一副零件比較齊全的級進沖裁模。工作時，條料沿導料板送料至初 始擋料銷送處定位，開動壓力機， （再次沖壓時使用固定擋料銷與導正銷進行定位） 。 上模隨滑塊向下運動，具有鋒利刃口沖孔凸模 19、落料凸模 17 與凹模 2 一起穿過條料 使沖件和沖孔廢料與條料分離而完成沖裁工作?；瑝K帶動上?；厣龝r，卸料裝置將箍 在凸模上的條料卸下，將卡在凹模與凸模之間的沖件推出于凹模下面，而卡在凸模內(nèi) 的沖孔是在一次次沖裁過程中由凸模逐漸次向下推出的，而落料的廢料處于條料上， 隨著送料的步進而送出去。將推出在凹模下面的沖件用機械手取走，又可同時進行下 一次沖壓循環(huán)。 如下圖所示： 圖 4-1 總裝草圖 1-下模座；2- 凹模；3- 承料板；4- 導料板；5-卸料板；6-凸模固定板；7-墊板；8-上模座板；9- 轉止銷；10-模柄；11-銷；12- 卸料螺釘；13- 橡膠；14-導套；15-導柱；16、20-螺釘；17-落料凸模； 22 18-導正銷；19-沖孔凸模 23 結論 80 年度以來，中國沖壓模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對沖壓模具 工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。本文針對一個由 TIPTOP 公司生產(chǎn)的工裝元件QDT53 型調(diào)整墊片級進模關鍵技術問題，立足我國模具技術現(xiàn) 狀，在級進模設計技術領域展開研究工作，設計出了一個由 TIPTOP 公司生產(chǎn)的工裝元 件QDT53 型調(diào)整墊片級進模的具體實例，說明其設計流程，具體的工作如下： 首先，以調(diào)整墊片沖壓模具為對象進行相關尺寸計算，具體包括沖裁工藝概述、零 件工藝分析、沖裁模間隙、凸模與凹模刃口尺寸的計算、沖裁排樣與搭邊的設計、沖 裁工藝力和壓力中心的計算和沖裁工藝設計。 其次，則對調(diào)整墊片進行級進模具設計，具體分為對級進沖裁模的結構設計、級進 模工作零部件的設計和級進模輔助零部件的設計，繪制出了總裝配圖。 最后，對模具重要零部件設計時所選用的材料以及其加工工藝進行綜合的總結與分 析，使得該模具設計的經(jīng)濟可行性更加明了。 在設計過程中，制件的設計與模具設計關系密切，好的制件結構不僅僅可以簡化 模具結構、降低生產(chǎn)成本，甚至能極大地提高設計人員在設計沖壓模時的工作效率以 及減少設計時間，這在當今以設計快來搶占市場的時代顯得尤其重要。所以，在設計 沖壓模之前，一定要花相對較大的力氣來研究制件結構，做到合理、簡潔、高效、易 生產(chǎn)，這樣不僅僅可以極大縮短之后的相關設計工作，更可以比競爭對手更快地生產(chǎn) 出產(chǎn)品搶占市場，提高企業(yè)的效益。因為現(xiàn)階段沖壓模技術已經(jīng)成熟，相關標準化都 已經(jīng)做到一個比較高的程度了，所以想要大幅度提高沖壓模技術顯得很不現(xiàn)實。而如 果能在制件結構上多下些功夫，對沖壓模的開發(fā)是有巨大助益的。這一點將會是左右 今后沖壓模發(fā)展的重要因素，作為一個設計人員，不得不對其予以高度的重視。 本次論文設計從收集資料到設計模具，最后繪制模具 CAD 圖的一個過程，基本完 成任務?？偟膩碚f，從調(diào)整墊片實物圖到查閱手冊確定各個部件的尺寸，直至最后繪 制工程圖。每一步都花了大量的時間和精力，也基本了解了沖壓模具設計的流程，為 今后的深入學習打下了一定的基礎。同時，也深刻地認識到模具工業(yè)發(fā)展的重大意義， 為此，在以后的工作和生活中，我將更加努力的學習專業(yè)知識，不斷地提高自己的專 業(yè)知識水平，尤其是注塑模與沖壓模的專業(yè)研究深度，在未來的社會建設中貢獻自己 的一份力量。 本課題的設計根據(jù)工件的要求，生產(chǎn)批量及市場的行情不斷改進模具的結構，采 用符合市場發(fā)展的模具結構，為了適應市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高， 且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同 批量的生產(chǎn)的工藝、設備和模具。 24 致 謝 在圖書館查閱了大量相關書籍，以及上網(wǎng)查找有關資料，向老師和學長學姐們了 解許多有關模具方面的知識。設計過程也參考了一些類似的實例，認真的計算相關數(shù) 據(jù)，認真的學習了設計的內(nèi)容。 對于一個非模具專業(yè)的學生來說，此次設計，培養(yǎng)了我綜合運用多學科理論、知 識和技能，以解決較復雜的工程實際問題的能力，主要包括設計、實驗研究方案的分 析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設 計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設計方法，適應社會對人 才培養(yǎng)的需要，讓我感受到了作為一名高級工程技術人員應該具備的基本精神，需要 強化的工程實踐意識，以及對設計工作的質(zhì)量要負責，具有高度的責任感，樹立實事 求是的科學作風，并嚴格遵守規(guī)章制度。 由于實踐經(jīng)驗的缺乏，且水平有限，設計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各 位老師和同學批評指正。 25 參考文獻 1徐政坤.沖壓模具設計與制造.化學工業(yè)出版社,1999. 2陳于萍、高曉康.互換性與測量技術.高等教育出版社 2007. 3馮炳孝。模具設計與制造簡明手冊.上海:科學技術出版社 1985. 4模具標準選編組。模具標準匯編(一).北京:中國標準出版社出版 1992 . 5中華人民共和國國家模具標準 6呂思科、羅素華機械制圖.北京理科大學出版社 2007.7 7 王秀鳳.萬良輝.冷沖壓模具設計與制造.北京航空航天大學出版社 2005.4 8 張榮清模具設計與制造北京：機械工業(yè)出版社，2008.2. 9 中國機械工業(yè)標準匯編 . 沖壓模具卷（上、下）.北京：機械工業(yè)出版社，2000.4. 10 陳錫棟 周小玉實用模具技術手冊北京：機械工業(yè)出版社，20025 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