墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【沖孔落料級進(jìn)?！?/h1>
墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【沖孔落料級進(jìn)?！?沖孔落料級進(jìn)模,墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)【沖孔落料級進(jìn)?！?墊片,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì),沖孔,落料級進(jìn)模
墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要：本次設(shè)計(jì)了一套沖孔﹑落料的模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，采用沖孔落料工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計(jì)算，確定模具的類型。得出將設(shè)計(jì)的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計(jì)過程表達(dá)出來。
在論文中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設(shè)計(jì)，完成了材料利用率的計(jì)算。再進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計(jì)模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計(jì)方案畫出模具各零件圖和裝配圖。
本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：沖壓；落料沖孔模；模具結(jié)構(gòu)；
II
Gasket Process Molding and Mold Design
Abstract：A molding tool for designing a set only hurtling bore falling anticipating. After a lot of access to information, Punching and blanking procedure were adopted through process analysis, Punching through,the top pieces,such as the discharge of calculation to determine the type mold. Get a molding tool for will designing type empress expresses out each work zero parts design process of the molding tool.
In the first part, mainly described the development status of progressive metal stamping tools,illustrates the importance of stamping mould,then there is the process analysis of stamping process scheme, completed the sure. Further blanking force calculation and Die Design and calculation of working part, provide the basis for the selection of stamping equipment. Finally on the main parts design and standard for the selection of design, mould of plotting and die forming provides the basis.The design project passing before draws an each spare parts of molding tool diagram with assemble the diagram.
The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production.
Keyword: pressing；blanking and piercing die；die structure；
III
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡
模具號
零件號
零 件 名 稱
00-09
上墊板
工序號
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
備料
02
粗銑六面達(dá)尺寸105mm×73mm
×11mm
立式銑床
虎鉗
30面銑刀, 10立銑刀
游標(biāo)卡尺
03
鉗工劃線，劃前部線，螺紋孔線
游標(biāo)卡尺，高度尺
04
熱處理（淬火、回火）保證硬度
50---55HRC
熱處理爐
硬度儀，游標(biāo)卡尺
05
磨平面，磨上下平面，保證尺寸50
平面磨床
游標(biāo)卡尺
06
線切割各個(gè)型孔留余量0.02mm
線切割慢走絲機(jī)床
復(fù)式支撐
0.2mm黃銅絲
千分表，游標(biāo)卡尺
07
檢驗(yàn)
游標(biāo)卡尺
編制 校對 審核 批準(zhǔn)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過 程 卡
模具號
零件號
零 件 名 稱
00-07
凸模固定板
工序號
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
備料
02
粗銑六面達(dá)尺寸105mm×73mm
×16mm
立式銑床
虎鉗
30面銑刀, 10立銑刀
游標(biāo)卡尺
03
鉗工劃線，劃前部線，螺紋孔線
游標(biāo)卡尺，高度尺
04
熱處理（淬火、回火）保證硬度
58---62HRC
熱處理爐
硬度儀，游標(biāo)卡尺
05
磨平面，磨上下平面，保證尺寸50
平面磨床
游標(biāo)卡尺
06
線切割各個(gè)型孔留余量0.02mm
線切割慢走絲機(jī)床
復(fù)式支撐
0.2mm黃銅絲
千分表，游標(biāo)卡尺
07
檢驗(yàn)
游標(biāo)卡尺
編制 校對 審核 批準(zhǔn)
目 錄
1緒 論 1
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 1
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 1
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2
1.3 墊片模具設(shè)計(jì)與制造方面 2
1.3.1 墊片模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 2
1.3.2墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 3
2沖壓工序 4
2.1沖壓工序類別 4
2.2沖模的發(fā)展?fàn)顩r 5
2.2.1沖模的先進(jìn)制造工藝及設(shè)備 5
3工藝分析 7
3.1工件的材料 7
3.2工件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析 7
4制定工藝方案 8
4.1工藝方案的分析 8
4.2工藝方案的確定 8
5工藝計(jì)算 9
5.1排樣及材料的利用率 9
5.1.1排樣的選用原則 9
5.1.2材料利用率的計(jì)算 9
5.2落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計(jì)算 10
5.3壓力中心的計(jì)算 13
5.4模具刃口的尺寸和公差的確定 14
5.4.1沖裁間隙的確定 14
5.5工作零件的設(shè)計(jì) 16
5.5.1凸模的設(shè)計(jì) 16
5.5.2凸模強(qiáng)度的校核 17
5.5.3凹模的設(shè)計(jì) 17
5.6壓力機(jī)的選擇 17
5.6.1壓力機(jī)的選擇 17
6模具結(jié)構(gòu)合理性分析 19
6.1模具工作過程 19
7模具主要零件的設(shè)計(jì) 20
7.1定位方式的選擇 20
7.2卸料﹑出件方式的選擇 20
7.3彈性元件的設(shè)計(jì) 20
7.4模架的選擇 22
7.5壓力機(jī)的校核 22
總 結(jié) 24
致謝 25
參考文獻(xiàn) 26
I
墊片沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)
1緒 論
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家上有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比距離相當(dāng)大。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快，近10年來，我國模具行業(yè)一直以每年15％的增長速度快速發(fā)展。十五期間，我國模具行業(yè)年增長速度達(dá)到20％。2005年模具銷售額達(dá)610億元，同比增長25％，排在世界第三位；模具出口大幅增長，表明模具水平和競爭力提高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2005年模具出口7．4億美元，同比增長50％以上；模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨高檔，復(fù)雜、精密、長壽命的模具份額提高到30％。目前，國內(nèi)約有模具生產(chǎn)廠商3萬余家，從業(yè)人員有80多萬人，全年模具產(chǎn)值達(dá)534億元人民幣。涌現(xiàn)出一批模具行業(yè)領(lǐng)頭羊，如在汽車覆蓋件領(lǐng)域的一汽模具，輪胎領(lǐng)域的巨輪模具，塑料模具領(lǐng)域的海爾，模塊標(biāo)準(zhǔn)件領(lǐng)域的圣都等；不少地方出臺了扶持當(dāng)?shù)啬＞咝袠I(yè)發(fā)展的政策，如重慶、成都、蘇州、大連等地都在建立模具工業(yè)園區(qū)，改善發(fā)展環(huán)境，完善模具生產(chǎn)的配套體系。中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具行業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大了的動(dòng)力。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
目前國內(nèi)市場中低檔模具供過于求，但高檔模具卻供不應(yīng)求。因此，要鼓勵(lì)企業(yè)增加設(shè)備，特別是骨干企業(yè)要配齊從模具粗加工、熱處理到各種精加工、光整加工、質(zhì)量控制與檢測等整套設(shè)備，一般企業(yè)要配備數(shù)控加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)模具制造的全自動(dòng)加工。積極鼓勵(lì)企業(yè)與大專院校進(jìn)行技術(shù)合作，廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、人工智能技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)決策、模擬分析和估化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)
新能力。易模塑科技(深圳)有限公司目前在深圳模具業(yè)界處于領(lǐng)先地位，它引進(jìn)先進(jìn)的日本精密機(jī)械設(shè)備，并導(dǎo)入日本模具企業(yè)的流水線作業(yè)管理流程，使用日本模具制造業(yè)的先進(jìn)工藝，從事各類精密注塑模具、鋁合金壓鑄模具、鋅合金壓鑄模具等的開發(fā)、設(shè)計(jì)和制造。近年來，該公已成業(yè)內(nèi)翹楚，業(yè)務(wù)成長性高達(dá)300％。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，據(jù)報(bào)道，高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
歐美模具企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理，使其生產(chǎn)的大型、精密、復(fù)雜模具，對促進(jìn)汽車、電子、通訊、家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用，也給模具企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。美國的模具企業(yè)，人均年銷售額在20萬美元左右；意大利人均年銷售額也在10萬美元以上。與國內(nèi)的模具企業(yè)相比，即使扣除價(jià)格因素的影響，歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍。要縮小與先進(jìn)工業(yè)國家的差距，必須加快技術(shù)進(jìn)步，提高CAD/CAE/CAM的應(yīng)用程度，增加數(shù)控加工設(shè)備的比重，用信息技術(shù)進(jìn)一步提高模具的設(shè)計(jì)制造水平。同時(shí)，要學(xué)習(xí)和借鑒國外的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步深化企業(yè)改革。目前，國內(nèi)有些模具廠沖模、塑料模都做，大型、中型、小型模具都做，這樣很難干好，必須走小而專、小而精、小而特的道路。同時(shí)要增強(qiáng)參與國際競爭的意識，加強(qiáng)國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作與交流，在提高模具國產(chǎn)化程度的同時(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)大出口，走向世界。
1.3 墊片模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1 墊片模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖裁是利用金屬的塑性變形，將板料，棒料、型材或管材等按設(shè)計(jì)要求彎曲成一定曲率和一定角度的零件的一種沖壓工序。它屬于成型工序，是沖壓加工的基本工序之一。彎曲件的尺寸精度與板料的厚度公差、材料性能、零件的形狀和尺寸、模具結(jié)構(gòu)和定位方式，以及工序的數(shù)量和先后順序等因素有關(guān)。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)
表明，無特殊要求，彎曲件的尺寸精度以不高于IT13級為宜，角度公差應(yīng)不大于+/-15°。如果對彎曲件的尺寸精度有較高要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)設(shè)置定位工藝孔；對角度公差有較高要求時(shí)，應(yīng)允許零件彎曲部位表面有輕微擦傷，或在彎曲工藝方面增加整形工序。
只有加強(qiáng)沖裁件基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
支件沖孔落料件是最典型的沖裁件，其工作過程很簡單就沖孔落料，可采用單工序模、復(fù)合模具或級進(jìn)模具，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
1.3.2墊片模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4.模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天。
在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請各位老師指正。
2沖壓工序
2.1沖壓工序類別
沖壓是利用模具使板料沿一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括沖孔、落料、切口、切邊、剖切等多種分離工序。
一、按變形性質(zhì)分類
（一）分離工序
被加工材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)作用在變形部分的相當(dāng)應(yīng)力達(dá)到了材料的抗剪強(qiáng)度，材料便產(chǎn)生剪裂而分離，從而形成一定形狀和尺寸的零件。這些沖壓工序統(tǒng)稱分離工序，如剪裁一沖孔、落料、切口等。
（二）成形工序
被加工材料在外力作用下，作用在變形部分的相當(dāng)應(yīng)力處于材料的屈服極限與強(qiáng)度極限之間，材料僅僅產(chǎn)生塑性變形，從而得到一定形狀和尺寸的零件，這些沖壓工序統(tǒng)稱成形工序，如彎曲、拉深、成形等變形工序。
常用的各種沖壓加工方法，可見表1-2和表1-3。
二、按基本變形方式分類
（一）沖裁
使材料沿封閉或不封閉的輪廓剪裂而分離的沖壓工序?yàn)闆_裁，如沖孔、落料等。
（二）彎曲
將材料彎成一定角度或形狀的沖壓工序稱為彎曲，如壓彎、卷邊、扭曲等。
（三）拉深
將平板毛坯拉成空心件，或?qū)⒖招募男螤詈统叽缬美钅Ｗ鬟M(jìn)一步改變的沖壓工序，稱為拉深，有不變薄拉深和變薄拉深。
（四）成形
使材料產(chǎn)生局部變形，以改變零件或毛坯形狀的沖壓工序稱為成形，如翻邊、縮口等。
三、按工序組合形式分
（一）簡單工序
當(dāng)零件批量不大、形狀簡單、要求不高、尺寸較大時(shí)，在工藝上常采用工序分散的方案，即在一副模具內(nèi)只完成零件的一個(gè)工序，此工序稱為簡單工序。
（二）組合工序
當(dāng)零件批量較大、尺寸較小、公差要求較嚴(yán)時(shí)，用若干個(gè)分散的簡單工序來沖壓零件是不經(jīng)濟(jì)的或難于達(dá)到要求的。這時(shí)在工藝上多采用工序集中的方案，即將兩種或兩種以上的簡單工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合工序。根據(jù)工序組合的方法，又可將其分為三類：
1．復(fù)合沖壓在壓力機(jī)的一次行程中，在一副模具的同一位置上同時(shí)完成兩種或兩種以上的簡單工序的沖壓方法。
2．連續(xù)沖壓在壓力機(jī)的一次行程中，在一副模具的不同位置上同時(shí)完成兩種或兩種以上的簡單工序的沖壓方法。連續(xù)沖壓所完成的沖壓工序依次分布在條料送進(jìn)的方向上，壓力機(jī)每一次行程中，條料送進(jìn)一個(gè)步距，同時(shí)沖壓相應(yīng)的工序。除最初幾次沖壓行程外，以后每次沖壓行程都可以完成一個(gè)零件。
3．連續(xù)一復(fù)合沖壓在一副模具內(nèi)包括連續(xù)沖壓和復(fù)合沖壓的組合工序。
連續(xù)沖壓和連續(xù)一復(fù)合沖壓是高效率的組合工序，可使復(fù)雜零件在一副模具內(nèi)沖壓成形。在大批量生產(chǎn)中廣泛采用。
此外，在生產(chǎn)中也常用冷沖壓方法使零件產(chǎn)生局部的塑性變形來進(jìn)行裝配，此工序稱為冷沖壓裝配工序，如鉚接、彎接、冷塑壓焊接等。
2.2沖模的發(fā)展?fàn)顩r
2.2.1沖模的先進(jìn)制造工藝及設(shè)備
沖壓模具設(shè)計(jì)制造出后，必須依賴合適的沖壓設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)其功效，選擇的沖壓設(shè)備合適與否嚴(yán)重影響著模具的使用效率，所以在生產(chǎn)線選擇中選擇什么樣的壓力機(jī)是個(gè)很重要的問題。一般而言，生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠投資規(guī)模決定著沖壓設(shè)備的檔次。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、模具數(shù)量及班產(chǎn)大小可以估算出手動(dòng)沖壓線所需的設(shè)備數(shù)量。生產(chǎn)線的設(shè)備排布則可根據(jù)汽車覆蓋件的工序需要來確定，壓力機(jī)工作臺面尺寸及設(shè)備噸位可以根據(jù)最大零件尺寸來選擇。設(shè)備臺數(shù)以及是否應(yīng)該采用沖壓自動(dòng)線數(shù)則可根據(jù)沖壓工序數(shù)來決定。沖壓自動(dòng)線數(shù)生產(chǎn)效率較高，以三到四臺單機(jī)組成的沖壓自動(dòng)線就可以實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)。若采用大型多工位線，則一臺大型多工位壓力機(jī)就是一條完整的自動(dòng)生產(chǎn)線，在大批量生產(chǎn)時(shí)其優(yōu)勢明顯。
各種先進(jìn)壓力機(jī)特點(diǎn)如下所述：
（1）多連桿驅(qū)動(dòng)壓力機(jī) 具有在壓制過程中減慢速度，在空程和返程時(shí)加
快速度的變速功能，此功能有助于拉延成形和行程次數(shù)的提高，其生產(chǎn)率較高。另外，多連桿驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)還可以取代雙動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行反拉延工藝，能夠省略翻轉(zhuǎn)沖壓件的步驟而直接進(jìn)入下道生產(chǎn)工序，從而減少了工作量和輔助設(shè)備的使用，有利于生產(chǎn)的自動(dòng)化。另外，其設(shè)備噪音及生產(chǎn)噪音低，且抗沖擊性強(qiáng)。所以，雙動(dòng)壓力機(jī)必將逐步被多連桿壓力機(jī)所取代。
（2）沖壓自動(dòng)線 與普通線相比較，沖壓自動(dòng)線的生產(chǎn)效率要高出一倍，而價(jià)格僅僅高50％。并且它還有較高的生產(chǎn)率及良好的柔性，同時(shí)還能夠減少操作人數(shù)、消除制件表面磕碰劃傷、消除不安全因素等。現(xiàn)在，我國的沖壓自動(dòng)線還很落后，必須引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)，加快全線的國產(chǎn)化步伐。
（3）大型多工位壓力機(jī) 多工位壓力機(jī)代表著當(dāng)今沖壓技術(shù)的國際水平，它主要由小型工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的壓力機(jī)主機(jī)、上料裝置、工位間送料系統(tǒng)、數(shù)控液壓拉伸墊、碼垛裝置、拆垛裝置、快速換模系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。其主要特點(diǎn)有：生產(chǎn)效率高、沖壓件質(zhì)量高、節(jié)省動(dòng)能消耗、占地面積小、無不安全因素且所需工人少。在那些大的汽車制造企業(yè)中多工位壓力機(jī)已得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，汽車年產(chǎn)量達(dá)到30萬輛以上，為降低覆蓋件成本，就應(yīng)該采用大型多工位壓力機(jī)進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)沖壓。
目前在國內(nèi)，采用4～6臺單動(dòng)壓力機(jī)和l臺雙動(dòng)拉深壓力機(jī)（或多連桿單動(dòng)拉深壓力機(jī)）組成的沖壓線進(jìn)行沖壓件生產(chǎn)的汽車制造企業(yè)約占90％，并且上下料多數(shù)采用手工操作。這就造成了工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差，生產(chǎn)效率低，不能保證零件質(zhì)量，占地面積大等結(jié)果，更主要的是與國外相比覆蓋件制造成本要高2～3倍，這也正是導(dǎo)致我國汽車工業(yè)在國際市場缺乏競爭力的原因之一。在國內(nèi)沖壓線實(shí)現(xiàn)了單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化作業(yè)的僅有10％，生產(chǎn)效率較高，而對于大型多工位壓力機(jī)，其應(yīng)用更是接近空白。對此，我們能看出國內(nèi)沖壓行業(yè)與發(fā)達(dá)國家的巨大差距。
市場對生產(chǎn)自動(dòng)化程度要求必定越來越高，車身覆蓋件沖壓也一定得向單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化和大型多工位壓力機(jī)的方向發(fā)展。近年來，通過與內(nèi)外合作和引進(jìn)等方式，在很大程度上提高了我國汽車沖壓生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度，如濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)公司近十年為國內(nèi)提供了60多條汽車覆蓋件沖壓生產(chǎn)線。今后，先進(jìn)的多連桿單動(dòng)沖壓線、沖壓自動(dòng)線和大型多工位壓力機(jī)生產(chǎn)線等幾種新的生產(chǎn)工藝必將在我國的得到廣泛的應(yīng)用。
3工藝分析
3.1工件的材料
工件圖如圖1所示：材料為65Mn，厚度為1mm。
圖1 工件圖
3.2工件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析
對課題應(yīng)解決的主要問題，該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的。由表查出．沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12一IT13。將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn)行加工。選擇復(fù)合模的原因：從總體來看，由于大批量生產(chǎn)，零件的要求比較高，沖壓工件尺寸精度較高，工件平整，對稱度及位置度誤差小，在一次行程內(nèi)可完成兩個(gè)以上工序，大大提高了生產(chǎn)率，但對模具制造精度要求較高，由于復(fù)合模要在一副模具中完成幾道沖壓工序，結(jié)構(gòu)一般要比單工序模復(fù)雜，同時(shí)模具的強(qiáng)度、剛度、可靠性也將隨之下降。
外形有直線和圓弧組成,用沖裁方法速度快,質(zhì)量好,比其它加工方法(如銑削,切削)成本要低,效率要高,排樣也較為方便。由于大批量生產(chǎn),在保證質(zhì)量的情況下,可以采用沖裁,對沖裁的凸,凹模要求就要提高,特別是凸模,要進(jìn)行熱處理,滲碳,淬火加回火等來提高強(qiáng)度和耐磨性,當(dāng)凸模磨損產(chǎn)生誤差時(shí)，要及時(shí)更換，來保證工件精度要求.對于沖壓過程中產(chǎn)品的開裂、起皺等問題，利用理論知識計(jì)算分析。模具材料在保證質(zhì)量的情況下，采用性能低的材料來節(jié)約成本。模具自動(dòng)化程度高，操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低。對凸模的安裝和拆卸要方便，直接關(guān)系到凸模的更換。模具結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)合理，防止沖壓時(shí)孔的開裂。
4制定工藝方案
4.1工藝方案的分析
通過對該工件的沖壓工藝性進(jìn)行分析，考慮到制件生產(chǎn)批量和產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素，由沖壓制件外觀形狀分析，該制件有落料、沖孔兩道工序，所以確定此連接板的生產(chǎn)中可以采用下面的幾套方案：
方案一：先落料模 - 后沖孔模-2副單工序模
方案二：先沖孔模 - 后落料模-1副級進(jìn)模
分析：
方案一，定位不方便，操作起來非常的麻煩，此方案不可取；
方案二，定位簡單可靠，沖裁的孔與外形的位置精度較高，工件較平整，具有校形的作用，模具制造復(fù)雜，可適用大批量生產(chǎn)，從以上比較多來看，在保證沖裁件質(zhì)量的情況下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，工人操作方便、安全的情況下考慮，選擇級進(jìn)模比較合適。
4.2工藝方案的確定
經(jīng)過全面分析、綜合考慮，以零件質(zhì)量、生產(chǎn)效益及經(jīng)濟(jì)性幾個(gè)方面衡量，認(rèn)為兩種方案中方案二為最佳的方案，即采用落料沖孔級進(jìn)模完成此制件的成品。
5工藝計(jì)算
5.1排樣及材料的利用率
5.1.1排樣的選用原則
由于產(chǎn)量大，材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動(dòng)要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量，無論是采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用?，F(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。
搭邊起補(bǔ)償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補(bǔ)償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對于利用搭邊自動(dòng)送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大。由查表得工件間搭邊值a=2mm、側(cè)面a=2.5mm。
5.1.2材料利用率的計(jì)算
采用直排的排排樣方案，如圖2所示：
計(jì)算沖壓件的毛坯面積(用CAD自帶的測了面積工具)：
S ≈304mm2
送料步距A：送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離，每次只沖一個(gè)零件的步距按式：A＝D＋a，
A≈11.3＋2＝13.3mm
條料寬度B：B≈（40.7+2.5×2）mm=45.7mm
圖 2 排樣圖
通常是以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來表示，按式：
=100%=100%
式中 —— 一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積
—— 一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積
A—— 送料步距
B—— 條料寬度
帶入數(shù)據(jù)可得：
=100%=100%=59%
5.2落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計(jì)算
計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算：
式中 FP-------沖裁力（N）；
L--------沖裁周邊長度（mm）；
t--------沖裁料厚(mm)；
τb--------------- 抗剪強(qiáng)度（MPa）；
（1）落料力計(jì)算 按上式：
式中： F落――落料力（N）；
L――工件外輪廓周長（mm）；
T――材料厚度（mm），t=1mm；
τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，。
根據(jù)零件圖可算輪廓長度L =154.74mm
則
（2）沖孔力
式中 ――沖孔力（N）；
L――工件外輪廓周長（mm）；
T――材料厚度（mm），t=1mm；
τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，。
根據(jù)零件圖可算輪廓長度L =6.3mm
則
（3）落料時(shí)的卸料力的計(jì)算
=KX
式中 -----------卸料力（N）；
-----------落料力（N）
KX ------卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表3-11，P57其值為0.03～0.04（薄料取大值，厚料取小值），取K=0.04。
則
=KX =0.04×46.422=1.8（KN）
（4）沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算
=nkT
式中 -------------推料力（N）；
K1------推料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表3-11，其值為0.05；
n------ 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），其中，h=5mm，t=1mm，取n=5，
則
=nkT=5×0.05×1.89≈0.47(KN)
沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和
= + ++
式中：沖裁力 =46.422KN，=1.89KN，卸料力=1.8KN，推料力=0.47KN，則:
= + ++=50.582kN
由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力選擇壓力機(jī)。參照設(shè)計(jì)手冊選取公稱壓力為的壓力機(jī)，壓力機(jī)型號為J23-10。
5.3壓力中心的計(jì)算
按比例畫出零件形狀，選定坐標(biāo)系xOy，如下圖3所示。因零件前后對稱，即yc＝o。故只需計(jì)算xc。將工件沖裁周邊分成l1，l2，…. l6基本線段，求出各段長度及各段的重心位置：
圖3 壓力中心計(jì)算圖
-221.875
-64.056
-12.566
629.1475
196
96.35
20.71
179.52
267.51
27.843
5.4模具刃口的尺寸和公差的確定
5.4.1沖裁間隙的確定
間隙在沖裁模中指凸、凹模刃口間縫隙的距離，通常稱為單邊間隙。考慮使用習(xí)慣，仍采用雙邊間隙作為間隙的定義。
對普通沖裁，間隙對沖裁力和卸料力有明顯影響。特別對卸料力影響顯著。與此同時(shí)，間隙還影響沖裁件的尺寸和模具壽命。試驗(yàn)表明，當(dāng)間隙過小時(shí)，落料件尺寸大于凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸；間隙過大時(shí)，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件大于凸模尺寸。在正常使用情況下，間隙增大，模具壽命會(huì)明顯提高。
選用沖裁間隙的主要依據(jù)是在保證沖件斷面質(zhì)量的前提下使模具壽命提高。在通常情況下，可根據(jù)沖件剪切表面質(zhì)量及尺寸精度、模具壽命等因素，將沖裁間隙分為兩大類。其中小間隙主要適用于電子、電工、儀表等行業(yè)，沖裁厚度較薄(t≤0.5㎜)；大間隙適用于沖裁厚件(t＞0.5)的沖模以及一般技術(shù)要求的模具。
5.4.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
模具刃口尺寸計(jì)算方法分為兩種。一種是凸模和凹模分開加工，一般在制造的沖裁模批量較大時(shí)采用此方法；另一種是凸模和凹模配合加工。由于凸模和凹模配合加工這種方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對模具加工設(shè)備的精度要求，因此對于沖制復(fù)雜形狀零件的沖模，單件或小批量生產(chǎn)的沖模時(shí)，大采用配合加工法加工凸模和凹模[8]。
對于沖孔可以采用分開加工的方法。
通過查表得：
間隙值，
凸、凹模制造公差：，
校核：，
滿足：的條件，可以采用分開加工。
工件圖中未注公差的可查表，尺寸偏差數(shù)值如下
mmmm
查表得：磨損系數(shù)為x=0.75；
代入公式：
凸模尺寸計(jì)算：
凹模刃口尺寸計(jì)算：
表1 配合加工時(shí)，落料凹模尺寸的計(jì)算公式
工序性質(zhì)
制件尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
落料
按凹磨尺寸配制，其雙面間隙為
C
對于外輪廓的落料，由于形狀復(fù)雜，故采用配合加工的方法，利用表1的公式進(jìn)行計(jì)算。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下（未注公差可查表）：
磨損之后增大的尺寸：
40.7mmmm
11.3mm
R5.65mmmm
6mmmm
4mmmm
利用公式：
磨損之后減小的尺寸：
R2.5mmmm
φ5mmmm
4.4mmmm
1.5mmmm
利用公式：
磨損之后不變的尺寸：
20.5mmmm
14mmmm
利用公式：
落料凸模按間隙0.30-0.34配合加工。
5.5工作零件的設(shè)計(jì)
5.5.1凸模的設(shè)計(jì)
根據(jù)凸模工作斷面選擇圓柱形凸模。凸模的長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮凸模的修磨量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。
通過分析，凸模的的長度設(shè)計(jì)為35mm。
5.5.2凸模強(qiáng)度的校核
壓應(yīng)力校核
式中 —— 凸模最小直徑(㎜)；
—— 材料厚度(㎜)；
—— 材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)；10鋼為310～380MPa，取330MPa；
——凸模材料許用壓力(MPa)；本設(shè)計(jì)凸模材料選用T10A，取1600MPa。
則 ㎜，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2mm，故滿足使用要求。
5.5.3凹模的設(shè)計(jì)
凹模的刃口形式，考慮到本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，選擇直刃口形式。凹模的外形尺寸。高度取20m；壁厚c取30mm左右。
5.6壓力機(jī)的選擇
5.6.1壓力機(jī)的選擇
由前面壓力機(jī)公稱壓力計(jì)算初選的壓力機(jī)型號：J23-10，查《模具實(shí)用技術(shù)手冊》表2-3得壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：100 KN ；
滑塊行程：45 mm ；
最大閉合高度：180 mm ；
最大裝模高度：180 mm ；
連桿調(diào)節(jié)長度：35 mm ；
工作臺尺寸（前后x左右）：130 mm x 200 mm ；
墊板尺寸（厚度）：35 mm ；
模柄孔尺寸：30 mm x 60 mm ；
最大傾斜角度：
由上述技術(shù)參數(shù)可知，所選壓力機(jī)J23-10型號可用。
6模具結(jié)構(gòu)合理性分析
6.1模具工作過程
模具工作時(shí)，第一次送料，依靠始用擋料銷定位，上模下行，首先沖異性孔凸模和沖孔凸模先沖孔，然后外形凸模再進(jìn)行沖壓，卸料板7和凹模8在上模和橡膠的作用下壓緊坯料。上模繼續(xù)下行，凸模14和凸凹模21完成沖孔，同時(shí)在凸凹模21和凹模8的作用下完成落料，完成之后，沖孔的廢料通過下模的廢料孔落下，工件留在凹模19中，在推件器20的的作用將工件推出。上模上行，卸料板在橡膠的作用下完成卸料。以后的每次送料都有固定擋料銷24定位，有導(dǎo)料銷20完成導(dǎo)向作用。
7模具主要零件的設(shè)計(jì)
7.1定位方式的選擇
定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對條料進(jìn)行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，用于對工序進(jìn)行定位的定位零件有定位銷、定位板等。
定位零件基本上都已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
因?yàn)樵撃＞卟捎檬菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷定距，導(dǎo)料銷精定位。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量，可以靠操作工目測來確定。
7.2卸料﹑出件方式的選擇
卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。
卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置 , 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或彈簧）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履＃揽繌椈苫驈椈傻膹椓硇读?，卸料力不太大但沖壓時(shí)可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實(shí)現(xiàn)卸料的一種卸料零件。
出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我通常把超過上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。
綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為1mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料裝置，卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈簧組成。沖制的工件由推板、推銷和推件塊組成的剛性推件裝置，沖孔的廢料可通過凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺面孔漏下。
7.3彈性元件的設(shè)計(jì)
卸料彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算，選用的2個(gè)彈簧的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。
卸料彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算：
a、 料板工作行程：
式中： 為凸模凹進(jìn)卸料板的高度取為
t為工件厚度取
為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度取
b、彈簧工作行程：
式中： 為凸模修模量，取
c彈簧自由高度：
一般情況下取為H自由的25%
d、彈簧預(yù)壓縮量：
e、每個(gè)彈簧承受的載荷：
選用4個(gè)圓筒形彈簧故
f、彈簧的外徑：
式中： 為圓筒形彈簧的內(nèi)徑，取為；
。
g、校核彈簧自由高度：
看看是否滿足此不等式
滿足條件。
h、彈簧的安裝高度：24
7.4模架的選擇
模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置（最常用的是導(dǎo)柱、導(dǎo)套）組成，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機(jī)工作臺面。上、下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過程中間隙均勻。通過分析選擇中間導(dǎo)柱模架。
上模座：L/mm=1008040
下模座：L/mm＝1008030
導(dǎo)柱：d/mmL/mm=20150
導(dǎo)套：d/mmL/mmD/mm=206532
墊板的厚度定為：10mm
凸模固定板厚度：15mm
凹模厚度：20mm
卸料板厚度?。?0mm
橡膠外露高度：24mm
凸凹模固定板：15mm
下墊板：10mm
模具的閉合高度：
H＝171mm
7.5壓力機(jī)的校核
由于級進(jìn)模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力選擇壓力機(jī)。參照設(shè)計(jì)手冊選取公稱壓力為的壓力機(jī)，壓力機(jī)型號為J23-10。
下表為壓力機(jī)J23-10技術(shù)參數(shù)：（《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表13.10，P389）
表1
型 號
J23-10
公稱壓力/kN
100
滑塊行程/mm
55
滑塊行程次數(shù)/次/min
150
最大閉合高度/mm
200
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm
40
墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）
40×210
模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）
Φ30×60
工作臺尺寸
前后
300
左右
450
總 結(jié)
通過沖壓畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固了沖裁理論知識。并且也加深了相關(guān)理論知識的認(rèn)識。同時(shí)熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個(gè)過程中，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力及獨(dú)立思考解決問題的能力。當(dāng)然，由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，該設(shè)計(jì)難免存在不足之處。希望老師對此提出批評意見，在此表示萬分的感謝。
根據(jù)相關(guān)資料文獻(xiàn)、手冊，完成墊片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了一些尺寸的相關(guān)校核，做出了沖壓模具的設(shè)計(jì)方案，并在此基礎(chǔ)上完成了模具總裝配圖紙。利用Auto CAD等相關(guān)軟件，完成了一些相關(guān)二維圖形，使設(shè)計(jì)的模具得以直觀顯示。
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
三年的時(shí)間很快就過去了，在此非常感謝韓老師在百忙中抽出時(shí)間對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)和修改。由于我個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)中有不足之處，還請老師進(jìn)行批評指正。
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