汽車墊片沖壓級進模設計【全套含CAD圖紙、說明書】

汽車墊片沖壓級進模設計【全套含CAD圖紙、說明書】,全套含CAD圖紙、說明書,汽車,墊片,壓級,設計,全套,CAD,圖紙,說明書 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 編號： 畢業(yè)設計說明書 題 目： 汽車墊片沖壓級進模設計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) 年 6 月 3 日 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 摘 要 本文通過分析汽車墊片的工藝性，確定了模具的整體形式為級進模，模架采用標準的對角導柱模架，選用這一模架是方便條料的送料，以及避免沖壓力過大導致模具和零件受損，其工序分為沖孔和落料。論文扼要的分析了模具的發(fā)展狀況，對汽車墊片進行了詳細的工藝性分析和工藝方案的確定，汽車墊片的排樣方式，沖裁力的確定，壓力機的選擇以及刃口尺寸的計算等。根據(jù)設計步驟，查找相關(guān)的資料，設計并計算出模具中的每一重要組成部分。 本套級進模采用剛性卸料板進行卸料，零件和廢料從模具下方落出，采用雙側(cè)刃的定距方式，采用導正銷進行落料定位。這樣就保證了汽車墊片的外形和孔的尺寸精度，提高了模具的可靠性。由于模具為級進模，因此選擇壓入式模柄最合適。明確零件的結(jié)構(gòu)，確定了模具的設計思路，模具的每一部分零件都進行嚴密的計算和選取，確保模具所要求的設計精度滿足需要，也保證各部件的配合要求，最終繪制出模具總裝的圖紙和每一個部件的圖紙。 關(guān)鍵詞：級進模；沖孔；落料；汽車墊片 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 Abstract It can determine the overall form of mold for progressive die by analysis the automobile gasket of process in this paper.Formwork using a standard diagonal pillar Formwork, which is good for facilitate strip feeding and avoid impulse pressure causes damage to molds and parts, it is divided into punching and blanking step.The paper is analyzesed in briefly about the development status of the mold, and analysis the automobile gasket process and technology solutions to identify in detailed, select and press the edge size car washer nesting manner, the punching force calculation.According to the design steps, find the relevant information, design and calculate each of the important components of the mold. This set of progressive die using rigid stripper plate to discharge the material, parts and scrap fall out from below the die, The double edge fixed distance way and pilot pin is putted to use, so as to ensure the blanking positioning and precision automobile gasket hole shape and size which improve the reliability of mould.Because of the progressive die for the progressive die, the selection of the most appropriate pressure into the template.Clear parts of the structure to determine the mold design.Calculation and selection of the every part of the mold should be strict,which ensure that meet the needs of precision mold design and components with the requirements. The mold assembly drawing and every parts of the drawings are drawed in finally. Keywords: progressive die;punching; blanking;automotive gaskets 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 目 錄 1 緒論 1 1.1 我國模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 1 1.2 沖壓行業(yè)的壓力與突破 2 1.3 沖壓工藝及沖壓工藝的種類 2 1.4 課題研究的主要內(nèi)容及意義 3 1.4.1 課題研究的主要內(nèi)容 3 1.4.2 課題研究的意義 3 2 汽車墊片工藝性分析 3 2.1 零件介紹 3 2.2 零件的材料分析 4 2.3 零件的結(jié)構(gòu)分析 4 2.4 零件的精度分析 4 2.5 零件的表面質(zhì)量分析 4 2.6 零件生產(chǎn)批量的分析 5 3 沖壓工藝方案的分析和模具形式的確定 5 3.1 沖壓方案 5 3.2 方案特點分析 5 3.3 最終沖壓方案的確定 6 4 汽車墊片排樣方式的確定 6 4.1 排樣的重要性 6 4.2 排樣方案的分析 6 4.3 汽車墊片零件排樣方式的確定 7 4.4 汽車墊片搭邊值的確定 7 4.5 條料寬度和導料板間距離的確定 7 4.6 材料利用率 10 4.7 模具形式的確定 10 5 壓力計算與壓力機的初選 10 5.1 材料力學性能 11 5.2 沖圧力的計算 11 6 模具刃口尺寸的計算 14 6.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸計算 16 6.2 落料凸、凹模刃口尺寸計算 16 7 模具結(jié)構(gòu)的設計和標準零件的選擇 17 7.1 標準模架的選用 17 7.2 凹模的結(jié)構(gòu)設計 19 7.3 凸模的結(jié)構(gòu)設計 20 7.4 卸料裝置的設計 22 7.5 其它零部件的結(jié)構(gòu)設計 24 7.6 標準模架和模座數(shù)據(jù)的確定 27 7.6.1 標準模架的數(shù)據(jù)確定 27 7.6.2 上模座數(shù)據(jù)的確定 28 7.6.3 下模座數(shù)據(jù)的確定 29 7.6.4 導柱導套的確定 31 8 沖壓模具零件加工工藝的編制 32 8.1 沖孔凸模的加工工藝過程 32 8.2 落料凸模的加工工藝過程 32 8.3 凹模的加工工藝過程 32 9 壓力機相關(guān)參數(shù)的校核 32 10 總結(jié) 34 謝 辭 36 參考文獻 37 附 錄 38 第 39 頁 共 40 頁 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 1 緒論 1.1 我國模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 模具在我們制造行業(yè)中扮演著主要的角色，被人們稱為制造業(yè)的“航母”。依據(jù)大數(shù)據(jù)顯示，在我們國家，有超過四分之三的粗加工零件產(chǎn)品是由模具加工出來的，大約一半的精加工零件也是由模具所加工出來的0。除此之外，大部分的塑料零件也是由模具所加工出來的，模具已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)和生活不可缺少的一種加工方法。我們的模具設計和生產(chǎn)成本和國外相比雖然比較低，但是相比國外的生產(chǎn)速度卻是慢了許多。根據(jù)近幾年的發(fā)展情況，模具這一行業(yè)的競爭也是非常的激烈的，生產(chǎn)的成本也是越來越低了。英美等發(fā)達國家生產(chǎn)出來的模具不僅質(zhì)量好，而且從世界所占的比例也是比較大的，中國等亞洲國家相比英美等發(fā)達國家，有著明顯的劣勢，生產(chǎn)出來的模具所占比例很小。但是近年來中國經(jīng)濟技術(shù)的快速發(fā)展，中國模具方面的技術(shù)人員的不斷努力，中國生產(chǎn)的模具總量也在不斷的上升，雖然在上升，但是也存在著不少的不足之處：第一是市場對技術(shù)含量低的模具的需求量是一定的，但是中國現(xiàn)在生產(chǎn)的這種模具數(shù)量已經(jīng)太多了；第二是市場對中高檔模具還遠遠沒有飽和，因此仍需要繼續(xù)努力研究生產(chǎn)這種類型的模具；第三是市場對精度要求高，復雜程度要求大的模具有更大的需求，仍然有必要進行改進。 在國際市場中，英美等發(fā)達國家的人工成本在不斷的提升，發(fā)給工人們的工資也在不斷的提高，對于企業(yè)來說，負擔也是比較重的。因此，為了擺脫這種困境，英美等國的模具產(chǎn)業(yè)正在轉(zhuǎn)向中國等發(fā)展中國家，以降低他們的成本。很多跨國公司為了滿足公司的模具發(fā)展要求，不斷地進行發(fā)展和提高。對于整個模具行業(yè)，很多關(guān)鍵的技術(shù)還是有待提高的，突破關(guān)鍵技術(shù)，提高產(chǎn)量，才能帶動整個模具行業(yè)的健康快速發(fā)展0。 近年來，我國模具技術(shù)方面的不斷努力，技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)初步取得不錯的成績。在注塑模具方面，我國也有很大的提升，我國完全可以依據(jù)自己的實力，獨立地生產(chǎn)出86 和122 的彩電大屏。在級進模的設計制造方面，我國現(xiàn)在完全有能力生產(chǎn)出大于80個工位的級進模，這些數(shù)據(jù)客觀的體現(xiàn)出我們模具行業(yè)發(fā)展的迅速和技術(shù)的不斷成熟。并且，現(xiàn)在技術(shù)早已被大范圍地推廣到各個行業(yè)，模具也不例外，也正是因此促進了我們國家模具這一行業(yè)的發(fā)展。但是我國和英美等發(fā)達國家還是存在很大的差距的，因此我國需要投入大量的優(yōu)秀的人才到模具的發(fā)展的事業(yè)中去，全面提升我國模具的發(fā)展的速度，加速我國模具市場的不斷發(fā)展。 在我國模具行業(yè)中，低精度的模具壽命比較低，一般只有國外先進模具壽命的三分之一左右。與此同時，我國模具的生產(chǎn)周期、產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性都困擾著整個模具產(chǎn)業(yè)水平的提高。為此，我國模具行業(yè)的專業(yè)人士也在不斷努力，爭取提高我國模具產(chǎn)業(yè)的制造水平。 1.2 沖壓行業(yè)的壓力與突破 我國模具行業(yè)的發(fā)展取決于其自身和外在的因素，對于我國模具發(fā)展速度緩慢，舉步維艱，究其原因主要有以下幾點：第一個原因是我國的機械化和自動化水平還遠遠達不到模具生產(chǎn)的要求，這一困局需要我們?nèi)ゴ蚱?，提高機械化和自動化勢在必行；第二個原因是生產(chǎn)集中程度不高，比較分散；第三個原因是坯料的問題，坯料品種和規(guī)格不全，自身無法滿足；第四個原因是將我們國家研究人員的研究成果應用到現(xiàn)實的制造中的周期長，影響了制造的效率；第五個原因是我國還無法大規(guī)模生產(chǎn)高精度的模具，大部分還是依賴于進口；第六個原因就是我們模具方面投入的人才不多，專業(yè)技術(shù)人員缺乏，這方面有待于改進。 對于以上導致我國模具發(fā)展緩慢的原因，我國必須采取相應的措施去打破這樣的困境，使我國模具行業(yè)健康的發(fā)展。要想突破模具發(fā)展目前的現(xiàn)狀，我們需要從以下幾點進行考慮：第一是增強我國在這一方面的技術(shù)水平，提高制造生產(chǎn)的自動化；第二是堅持我國制造模具的特色，走專業(yè)化程度高的路線；第三是模具生產(chǎn)所用到的坯料要和業(yè)內(nèi)發(fā)展的情況相互一致；第四是堅持走生產(chǎn)、教育和科研相結(jié)合的路線，使模具行業(yè)更好更快的發(fā)展；第五是使模具的設計形成一個標準，這樣可以縮短時間，提高效率；第六是要對技術(shù)人員進行專業(yè)的培訓，形成高技術(shù)和高要求的技術(shù)團隊。 這一使命存在一定的困難，同時也是一項迫在眉睫的使命。這項任務的完成需要大量的人才，這批人才要掌握豐富的知識，先進的技術(shù)，并且要熟悉國內(nèi)外市場，具備一定的管理能力。 1.3 沖壓工藝及沖壓工藝的種類 沖壓是指借助沖壓設備的壓力，使條料分離開來或塑性變形,從而得到我們所要的工件的加工方法0。沖壓的方法，不僅在一定的程度上提高了生產(chǎn)零件的精度和質(zhì)量，還在提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率方面起到了舉足輕重的作用。 沖壓由工藝的特征分成四個類型，這四個類型分別為沖裁、彎曲、拉伸、成形。其中沖裁是指利用力使材料分開，從而得到工件的一種工序。彎曲是指使材料變彎，而得到工件的一種工序。拉伸是指使材料變成開口殼體的一種工序。按照變形的方式和性質(zhì)分可以為兩大類，分別為分離和成形。其中分離是指利用沖壓力，讓材料發(fā)生形變，并且超過其強度極限，從而發(fā)生斷裂相互分開的一種工序。成形是指利用沖壓力，讓材料發(fā)生形變，不超過其強度極限，但是超過其屈服極限，以讓材料發(fā)生塑性變形的一種工序。 1.4 課題研究的主要內(nèi)容及意義 1.4.1 課題研究的主要內(nèi)容 （1）對汽車墊片零件的結(jié)構(gòu)進行分析，給出零件加工的方案； （2）確定本次設計的模架，對模具中的每一部件進行設計； （3）對每一部件都進行合理的計算分析，滿足設計的要求； （4）使用繪圖軟件繪出模具總裝圖和每一部件的圖紙。 1.4.2 課題研究的意義 本次畢業(yè)設計是對汽車墊片零件的分析，進而對每一部分零件進行設計，提高我們查找資料的能力，讓我們更進一步的認識設計的流程。畢業(yè)設計需要繪制出圖紙，在這一方面，對于差不多忘記知識的我們，提高了我們的繪圖能力。我們即將離開校園，將要步入社會工作，畢業(yè)設計可以帶給我們一個嚴謹?shù)膽B(tài)度，對于我們今天的工作起到了一個非常大的作用。 2 汽車墊片工藝性分析 2.1 零件介紹 圖2-1 汽車墊片零件圖 零件名稱：汽車墊片 材料：Q235鋼 生產(chǎn)批量：大批量 條料厚度： 汽車墊片的零件簡圖如圖2-1所示。 2.2 零件的材料分析 根據(jù)零件圖形結(jié)構(gòu)，選擇本次設計零件加工所用的原料，不僅僅要符合汽車墊片零件的工藝性，并且還要符合零件設計的基準。應該要具備以下幾點：（1）材料具有良好的可塑性；（2）所選的材料需要具有抵抗沖壓力而不穩(wěn)定出現(xiàn)起皺的能力；（3）材料的制造原料和要求要滿足汽車墊片零件的需求；（4）材料應該具有平整、光潔和無任何缺陷的表面0。 Q235是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其各方面的性能很好，符合汽車墊片的沖裁要求，抗剪能力是300，具有非常好的沖裁性能0。因此，選擇Q235作為沖裁材料是符合材料性能的。 2.3 零件的結(jié)構(gòu)分析 汽車墊片的工件外形不是很復雜，其外形的結(jié)構(gòu)是對稱的，主要的線段是由直線和圓弧線構(gòu)成，對沖壓制造十分有好處的。但是因為汽車墊片的工件外形尺寸和大小圓之間的距離有點小，所以不能用在加工精度高的沖裁工序里面。 2.4 零件的精度分析 從沖壓的工件的精度來看，對于汽車墊片，其沖裁加工出來的零件可以滿足所要求的經(jīng)濟精度。加工出來的汽車墊片的零件可以滿足對于精度方面的要求，從而可以得知汽車墊片的實際沖壓制造中的精度可以保證要求。根據(jù)以上的分析可以得出，汽車墊片可以使用普通的沖裁加工方法加工而來。汽車墊片零件上面的一個大圓孔和兩個小圓孔的圓心同在一條直線，因此對于沖裁這三個圓是比較容易進行定位的，所加工出來的零件的尺寸是合適的。 2.5 零件的表面質(zhì)量分析 汽車墊片的工件表面質(zhì)量可以分為兩個方面，即工件的表面的微觀幾何形狀和表面的物理性能0。表面質(zhì)量不僅對工件的某些參數(shù)有不少的影響，而且對工件的使用性能也有不少的影響。但是本次設計的汽車墊片對于零件的斷面質(zhì)量沒有特別的要求，因此只要本次設計的模具設計合理，達到設計要求的設計精度。本次設計的汽車墊片的斷面質(zhì)量就可以得到保證。 2.6 零件生產(chǎn)批量的分析 零件的生產(chǎn)批量方式有三種：第一是大量生產(chǎn)方式，生產(chǎn)數(shù)量大；第二是成批生產(chǎn)方式，其又可以分為三種方式，分別為大、中和小批量的生產(chǎn)方式；第三是單件生產(chǎn)的方式，生產(chǎn)數(shù)量少。因為這次設計的零件的生產(chǎn)要求為大批量，而且零件的結(jié)構(gòu)比較簡單，所以零件的制造適合采用級進沖裁模具進行生產(chǎn)。 3 沖壓工藝方案的分析和模具形式的確定 3.1 沖壓方案 汽車墊片零件所需要的基本沖壓工序為沖孔和落料，根據(jù)沖壓的基本工序可擬定出以下三種沖壓方案： 方案一：使用單工序模沖裁制造，先落料，后沖孔，使用兩套沖壓單工序模進行生產(chǎn)； 方案二：使用復合模沖裁制造，即沖孔和落料兩道工序復合同在一套模具上面完成，一次沖裁即可完成； 方案三：使用級進模沖裁制造，兩道工序在同一套模具中分開進行沖裁，在第一個工位中沖孔，第二個工位中完成落料，這樣可以實現(xiàn)零件的精度保證。 3.2 方案特點分析 方案一使用單工序模制造，沖孔和落料各使用一套模具，這樣的模具結(jié)構(gòu)比較單一，也很容易制造生產(chǎn)，生產(chǎn)的時間比較短，但是需要兩套不同的模具進行加工，這樣會使工件的累積誤差大，生產(chǎn)效率低，不適于大批量生產(chǎn)。 方案二使用的是復合模制造，復合模的制造效率高，加工出來的汽車墊片滿足工件的要求，對于工件各方面的尺寸標準是可以保證的。但是復合模的結(jié)構(gòu)比較復雜，操作不方便，精度要求高，而且所花費的成本也高。復合模的用處側(cè)重于零件的精度非常高、生產(chǎn)量要求非常大的場合。 方案三使用的是級進模生產(chǎn)，級進模的生產(chǎn)效率比單工序模的高，加工出的汽車墊片精度也高，同時還減少了模具的數(shù)量和減輕了加工的難度0。汽車墊片中的圓孔距離其外形的尺寸比較小，使用單工序模和復合模進行加工工件時是不容易的，因此對于這樣的情況，使用級進模進行生產(chǎn)制造出工件是非常的合適的。但是級進模的要求比較高，生產(chǎn)這樣的模具是比較困難的，所以級進模一般是應用在比較小件單一的工件生產(chǎn)中。 通過對比方案二和方案三，根據(jù)汽車墊片，因為其上面的兩個小圓孔相對靠近汽車墊片的外形，所以汽車墊片的外形和小圓孔之間的壁厚相對來說很小，因為復合模在沖裁的過程中會被壁厚的大小影響，這樣的情況如果使用模具來保證精度和質(zhì)量是很困難的，加工起來比較困難。因此，根據(jù)以上的分析可以得出使用方案三級進模進行加工比較合適。 3.3 最終沖壓方案的確定 根據(jù)以上的分析可以得出：最終選定方案三進行加工零件，即：使用級進模沖裁制造，兩道工序在同一套模具中分開進行沖裁，在第一個工位中沖孔，第二個工位中完成落料。 4 汽車墊片排樣方式的確定 排樣就是合理的布置零件在條料上面的排樣方式，盡量的節(jié)省材料，使材料得到充分的利用，以致于使設計出來的零件達到最大的經(jīng)濟性。 4.1 排樣的重要性 排樣是模具結(jié)構(gòu)設計的主要根據(jù)，排樣圖的樣式直接決定著設計的好壞，直接關(guān)系到模具設計。如果排樣圖設計出現(xiàn)錯誤，不但無法加工出合格的零件，而且還會導致整套模具報廢。因此，在進行零件排樣圖的設計時，一定要仔細認真的分析零件的結(jié)構(gòu)，分析幾種不同的排樣方案，從而對比分析出最合適的排樣方案。 4.2 排樣方案的分析 排樣的方案有三種方式。方案一是有廢料排樣，即沿著需要加工零件的形狀進行加工，在加工零件的條料周邊留有余料，加工出來的零件精度基本上是依靠沖壓模具來實現(xiàn)的，所以加工出來的工件的精度比較高，這樣也可以保證模具的壽命，但是這樣對于條料的利用率則是比較低；方案二是少廢料排樣，因為沖裁受到定位誤差和剪切條料的影響，沖裁出來的零件質(zhì)量比較差，模具的壽命相比方案一低一點，但是材料的利用率相比方案一高一點，沖裁模具的結(jié)構(gòu)比較簡單；方案三是無廢料排樣，加工出來的零件的質(zhì)量不是很高，而且對于模具的壽命來說也不是很長，但是這樣的排樣方式對于條料來說卻得到了充分的利用0。 根據(jù)以上三種方案的分析和比較，綜合考慮沖裁零件的質(zhì)量和沖裁模具的壽命，可以得知選擇方案一有廢料排樣是最佳的排樣方案。 4.3 汽車墊片零件排樣方式的確定 通過對汽車墊片的零件的形狀進行分析，可以得出汽車墊片的形狀是一個類似于菱形的圖形的零件，相比直排方案，斜排的這種方案顯得更加的節(jié)約材料，兩種方案對比下來，哪一種方案的優(yōu)劣顯而易見。因此，對于汽車墊片的排樣方式選擇斜排。 4.4 汽車墊片搭邊值的確定 合理的確定汽車墊片的搭邊值，對于工件的加工制造有十分重要的作用。搭邊有兩個沖裁的工件之間的搭邊和側(cè)搭邊。搭邊有以下三個方面的作用：第一，搭邊可以保證因為條料限位不準確而引起的誤差，避免因為條料在加工過程中各方面引起的誤差，確保加工出沒有缺陷的合格產(chǎn)品；第二，搭邊還起著一個重要的作用，就是保證零件在沖裁過程中條料的強度和剛度，便于送料，增大零件的生產(chǎn)率；第三，搭邊還有另外一個重要的作用，就是可以防止沖裁過程中條料周圍的毛刺被拉入沖裁間隙，可以延長模具的使用壽命。 汽車墊片的搭邊值可以根據(jù)表4-1進行查出。因此，由汽車墊片的形狀兩工件間搭邊按矩形取，兩側(cè)邊搭邊值的數(shù)值取0。 表4-1 工件間搭邊和側(cè)搭邊數(shù)值 材料厚度 圓件及的圓角 矩形件邊長 矩形件邊長或圓角 工件間 沿邊 工件間 沿邊 工件間 沿邊 0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 0.25～0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 0.5～0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 0.8～1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8 1.2～1.6 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0 1.6～2.0 1.2 1.5 1.8 2.5 2.0 2.2 2.0～2.5 1.5 1.8 2.0 2.2 2.2 2.5 4.5 條料寬度和導料板間距離的確定 在上面對汽車墊片的排樣方式進行了分析選擇，還對條料的搭邊值進行了查表確定，這些工作完成了之后，就可以繼續(xù)進行分析其它的數(shù)據(jù)。選擇條料的寬度，確定兩塊導料板之間的間距。 模具采用有側(cè)刃定距裝置，所以應當考慮在送料的過程中由于條料寬度必須增加側(cè)刃切去的部分。在這中定距方式中，防止條料側(cè)搭邊值的減少的方法，就是增加在條料寬度方向的切除量?？傻脳l料寬度和導尺間距的計算公式： 條料寬度： （4-1） 導尺間距： （4-2） （4-3） 式中：為條料寬度方向零件的最大尺寸，； 為條料側(cè)搭邊，； 為側(cè)刃數(shù)； 為側(cè)刃沖切的料邊寬度，，可參考表4-4； 為條料寬度的單邊偏差（負向）偏差，，可參考表4-2； 為沖切前的時候的條料寬度和導板間的雙邊間隙，，可參考表4-3； 為沖切后的時候的條料寬度和導板間的雙邊間隙，，可參考表4-4； 根據(jù)排樣圖的設計可以得出： 表4-2 條料寬度偏差 條料寬度 材料厚度 ～1 1～2 2～3 3～5 ～50 0.4 0.5 0.7 0.9 50～100 0.5 0.6 0.8 1.0 100～150 0.6 0.7 0.9 1.1 150～200 0.7 0.8 1.0 1.2 200～250 0.8 0.9 1.1 1.3 由表4-2可以查得； 表4-3 導料板與條料之間的最小間隙 材料厚度 無側(cè)圧裝置 有側(cè)圧裝置 條料寬度 條料寬度 100以下 100～200 200～300 100以下 100以上 ～0.5 0.5 0.5 1 5 8 0.5～1 0.5 0.5 1 5 8 1～2 0.5 1 1 5 8 2～3 0.5 1 1 5 8 3～4 0.5 1 1 5 8 4～5 0.5 1 1 5 8 由表4-3可以查得沖切前導料板與條料之間的最小間隙； 表4-4 及值 條料厚度 金屬材料 非金屬材料 <1.5 1.5 2 0.10 >1.5～2.5 2.0 3 0.15 <2.5～3 2.5 4 0.20 根據(jù)表4-4可以查得側(cè)刃沖切的料邊寬度，沖切后的時候的條料寬度和導板間的雙邊間隙。 由以上數(shù)據(jù)可以得出： 條料寬度為： 導尺間距為：； 排樣圖的步距的計算公式： 式中： 為步距，； 為條料長度方向沖裁件的最大尺寸，； 為條料兩工件間搭邊值，； 因此，排樣圖的步距為：。 最終的排樣圖如下所示： 圖4-1 汽車墊片排樣圖 4.6 材料利用率 根據(jù)汽車墊片的形狀可以得知，零件的形狀比較復雜，因此零件的面積計算起來相當?shù)膹碗s，而且零件的排樣方式為斜排的形式。因此，對于復雜的汽車墊片只能得出裁板率，沒有辦法計算得出材料具體的利用率。 因為汽車墊片級進模沖裁的步距為，條料的寬度為，條料的寬度接近于級進模沖裁的步距。因此級進模沖裁的步距和條料寬度是條料的寬度和長度的因數(shù)。因此，材料的裁板率為。 4.7 模具形式的確定 根據(jù)上面的沖壓工藝方案等的分析可以得出，采用的是級進模的形式進行沖壓，因此模具的形式為級進模。 5 壓力計算與壓力機的初選 確定各壓力值是為了壓力機的確定和沖裁模具的設計做好準備，確定出總壓力值后，進行選擇壓力機，其噸位應該不能小于所確定出來的總壓力，以實現(xiàn)整套沖裁模具的正常工作0。 根據(jù)汽車墊片的形狀和結(jié)構(gòu)，本次設計的沖裁模具使用的是剛性卸料的裝置，即設計使用剛性卸料板，而加工出來的工件和廢料則是從模具下來落出來。 沖壓模具的沖裁過程其實就是一個切斷條料分離的過程，普通平刃沖裁模的沖裁力可以按照以下的式子進行確定： （5-1） 式中：為沖裁力，； 為沖裁周邊長度，； 為材料厚度，； 為材料抗剪強度，； 為安全系數(shù)，一般取。 在沖孔或者落料的工序完成之后，還需要三個部分的力輔助完成工作，即卸料力、推件力和頂件力。卸料力的作用是將卡在凸模上的帶孔條料脫下，推件力的作用是將材料從凹模向著沖裁的方向推出，頂件力的作用是將材料從凹模向著沖裁的反方向頂出0。因為要準確的計算出這三部分的力比較復雜，無法準確得出具體的數(shù)值，因此，在實際的操作中使用以下的經(jīng)驗公式進行計算得出： （5-2） （5-3) (5-4) 式中：、和分別是卸料力、推件力和頂件力，； 、和分別是卸料力、推件力和頂件力的系數(shù)，數(shù)值參考表5-1； 是同時卡在凹模里面的零件或者廢料的數(shù)目，，（為凹模刃口的 直壁高度，；為條料的厚度） 表5-1 、和的數(shù)值 材料及厚度/ 鋼 >0.5～2.5 0.04～0.05 0.055 0.06 5.1 材料力學性能 因為計算模具的壓力值需要使用到材料的力學性能，經(jīng)查閱手冊，可以得到鋼的力學性能參數(shù)如表5-2所示： 表5-2 Q235鋼的力學性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度 抗拉強度 伸長率 屈服點 普通碳素鋼 Q235 未退火 310～380 380～470 21～25 240 5.2 沖圧力的計算 （1）沖孔力的計算 由汽車墊片的結(jié)構(gòu)形狀可以看出，有兩個不同直徑的孔，因此需要分開進行計算。兩種不同孔徑的孔由公式5-1進行計算。 根據(jù)表5-1查得，條料的材料抗剪強度，取中間值，因此，沖裁中間孔的沖孔力： 另外兩個小孔的沖孔力： 因此，三個孔的總沖孔力為： 所以，根據(jù)凹模刃口形式，可知刃口高度，則個。由公式5-2、5-3和5-4可得： 沖孔卸料力： 沖孔推進力： 沖孔頂件力： 因此，沖孔所需要的總沖孔力為： （2）落料力的計算 根據(jù)汽車墊片的外形進行確定落料力的計算，根據(jù)公式5-1可以計算得出落料力。沖裁汽車墊片的落料力： 從所選的凹模的刃口可以知道，其高度為，則個。由公式5-2、5-3和5-4可得： 落料卸料力： 落料推件力： 落料頂件力： 因此，落料所需要的總落料力為： 為了防止三個沖圓孔所用的凸模的最大沖壓力的值一起出現(xiàn)，并且考慮到三個凸模很接近，為了避免直徑小的凸模由于沖壓力過大或者材料的流動擠壓力的作用而使凸模折斷或者折彎，所以將沖大圓孔的凸模和沖小圓孔的兩個凸模設計為階梯狀的，其結(jié)構(gòu)形式如圖5-1所示： 圖5-1 階梯沖孔凸模草圖 因此，完成加工所需要的最大沖孔落料沖壓力為： （3）壓力中心的確定 在壓力機工作的過程中，壓力的合理的工作點就是壓力中心。模具正常的工作，需要保證壓力中心的合理布置，壓力中心需要和模柄中心，模具的中心，還有壓力機滑塊中心在同一軸線上0。否則，這樣會影響零件的質(zhì)量和模具的壽命。 壓力中心對于模具使用壽命和加工零件的質(zhì)量起著重要的作用，因此計算壓力中心是非常的有必要的0。計算壓力中心有三個主要的作用：首先，使沖床的滑塊中心與壓力中心在同一條直線上，防止產(chǎn)生偏彎矩，減少導向機構(gòu)的磨損；其次，使沖裁間隙維持在一個正常的范圍，預防凸、凹模的刃口變鈍，延長模具的使用壽命和增強零件的質(zhì)量；最后，使凹模型孔位置布置合理。 對汽車墊片的形狀進行分析，汽車墊片的形狀對稱，因此落料時的壓力中心在中間孔圓心上，沖孔時中間孔和另外兩個小孔的壓力中心在上。如圖5-2所示： 圖5-2 壓力中心測定圖 根據(jù)力矩平衡的原理，設壓力中心距離的距離為，則： （5-5） 解得： （4）壓力機的選擇 壓力機的正確的選用關(guān)系到汽車墊片的加工能否正常的進行，會影響到模具的壽命，除此之外，零件的質(zhì)量、成本和效率都會受到很大的影響0。 根據(jù)壓力機的相關(guān)原理，所選擇的壓力機的公稱壓力值應該大于或者等于各種工序的工藝力和輔助工藝力的總和，即。對于壓力機的最大閉合高度，在模具設計過程中有這樣的一個條件，其應該不能小于模具的閉合高度，工作臺的臺面尺寸應該需滿足沖壓模具的正常安裝要求，壓力機的沖裁力的大小應該為的倍。根據(jù)以上的分析可以選擇開式雙柱可傾壓力機J23—16。壓力機的具體參數(shù)參看表5-3所示： 表5-3 開式雙柱可傾壓力機主要技術(shù)規(guī)格 6 模具刃口尺寸的計算 在沖壓級進模進行正常工作的時候，沖壓級進模的凸、凹模的刃口的尺寸和精度是否合理，將直接對制造出來的汽車墊片工件的精度與質(zhì)量造成影響，同時也會對沖壓級進模的壽命造成危害，也會增加制造的成本0。因此，對模具刃口尺寸的計算是十分必要的。 我們在對沖大圓孔的凸模和兩個小圓孔的凸模，以及落料凸模的刃口的尺寸計算的時候，還有計算它們的制造偏差的時候，下面的幾個原則是需要考慮在內(nèi)的： （1）如果制造的模具是落料模具，那么則應該把凹模作為制造的標準件，對于間隙則應該是放在凸模上面的；如果設計的模具是沖孔模具，那么則設計的模具應把凸模作為標準件，對于間隙則應該是放在凹模上面的。 （2）因為沖裁模具在工作的時候，凸、凹模都會被不同程度的磨損。因此，我們在設計凸、凹模的時候，對于凸、凹模刃口的尺寸要作出處理，即對于標準件刃口的尺寸在受損之后變大的，那么它的刃口的公稱尺寸應該取在上下偏差變化之內(nèi)較小的數(shù)值，相反，對于標準件刃口的尺寸在受損之后變小的，則它的刃口的公稱尺寸應該取在上下偏差變化之內(nèi)內(nèi)較大的數(shù)值。 （3）在確定沖裁級進模的凸模刃口的加工公差的時候，我們要滿足加工零件的加工精度，又要保持有合適的間隙值。因此，需要滿足以下的間隙公差條件，即： 。 表6-1 沖裁模初始雙邊間隙值 材料厚度 08、10、35、09Mn、Q235 小于0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.9 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 1.2 0.126 0.180 1.5 0.132 0.240 1.75 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 根據(jù)表6-1，因為條料所使用的材料是，厚度為，所以查表可以得到： ， 因此： 式中：為凹、凸模最大初始雙向間隙，； 為凹、凸模最小初始雙向間隙，。 表6-2 標準公差數(shù)值表 基本尺寸 公差值 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 大于 到 - 3 3 4 6 10 14 25 40 60 3 6 4 5 8 12 18 30 48 75 6 10 4 6 9 15 22 36 58 90 10 18 5 8 11 18 27 43 70 110 18 30 6 9 13 21 33 52 84 130 6.1 沖孔凸、凹模刃口尺寸計算 根據(jù)汽車墊片的形狀，有三個孔需要進行沖孔工序的，其中一個大圓的基本尺寸為，另外兩個小圓的基本尺寸是一樣的，為，對于其凸、凹模分別按照IT6和IT7級查表6-2。 根據(jù)上面所分析出來的原則，以沖裁級進模的凸模作為基準件，由公式（6-1）和（6-2），求解出凸、凹模刃口的尺寸。 （6-1） （6-2） 1）對于沖大圓的圓孔時，即基本尺寸為，則： 查表6-2可以得到：，，所以可以得到：。 因為，所以可以得知：滿足 的條件。圓孔為IT14級，取。 根據(jù)公式6-1和公式6-2可以得出： 2）對于沖兩小圓的圓孔時，即基本尺寸為，則： 查表6-2可以得到：，，所以可以得到：。 因為，所以可以得知：滿足 的條件。小圓孔為IT14級，取。 根據(jù)公式6-1和公式6-2可以得出： 6.2 落料凸、凹模刃口尺寸計算 根據(jù)汽車墊片的形狀，可以得知汽車墊片的外形輪廓是比較復雜的，無法使用凸、凹模分別加工法進行計算，因此只能使用配合加工的方法進行計算。 根據(jù)計算的原則，落料以凹模作為基準件，為了增加沖裁模具的使用壽命，在實際的計算操作中應該適當?shù)募?、減備磨量。 圓形凹模刃口的尺寸的算法和非圓形凹模刃口的尺寸的算法的區(qū)別在于凹模各個組成部分的尺寸受損后的大小差別是不一樣的，我們在對這些數(shù)據(jù)的計算過程中，分析出凹模受損的原因是非常有必要的。如果分析出來的凹模的尺寸在受損之后是增加的，這時候這個尺寸就應該去掉備磨量；相反，對于受損之后是變小的，這時候這個尺寸就應該增加備磨量；而磨損后尺寸沒有變大也沒有變小的則無須考慮備磨量。 落料把凹模作為標準件，在模具的工作過程中，凹模會受到不同程度的損傷，因此尺寸會變大，屬于A類尺寸0。根據(jù)汽車墊片的工件圖可以得出落料時候的基本尺寸，即：，，，，其中，這兩個尺寸極限偏差需要轉(zhuǎn)換為，。 因為零件的精度處于IT14以下，因此可以得知。因此落料的時候的凹模的刃口相關(guān)的數(shù)值可以由以下計算得出： 汽車墊片的落料凸模刃口的尺寸可以按照上面落料的凹模的對于的數(shù)值的方法進行計算，但是必須保證雙邊間隙值在以下的范圍之內(nèi)：。 7 模具結(jié)構(gòu)的設計和標準零件的選擇 7.1 標準模架的選用 在本次的設計中，沖裁級進模采用的是標準的對角導柱模架，要確定的相關(guān)的數(shù)據(jù)，首先要從凹模下手，即要先確定凹模的周界尺寸的數(shù)值0。 凹模厚度的計算，根據(jù)公式： （7-1） 式中：為凹模的厚度； 為最大沖孔落料沖壓力。 計算凹模的厚度，引用公式（7-1）可以得出： 凹模的壁厚，即凹模刃口到凹模板周邊的長度計算公式為： （7-2） 因此，根據(jù)公式（7-2）可以計算得出凹模的壁厚： 所以：可以取。 根據(jù)上面計算所得的數(shù)據(jù)，進而可以確定凹模的長度，根據(jù)下面公式可以計算得出： （7-3） 式中： 為步距，； 為條料長度方向沖裁件的最大尺寸，。 因此，根據(jù)公式7-3可以得出凹模的長度： 根據(jù)上面計算所得的數(shù)據(jù)，進而可以確定凹模的寬度，根據(jù)下面公式可以計算得出： （7-4） 式中： 為條料寬度方向零件的最大尺寸，。 因此，根據(jù)公式7-4可以得出凹模的長度： 根據(jù)以上的計算結(jié)果，凹模的周界尺寸已經(jīng)計算得出，因此可以進一步的選擇標準模架了。以上的計算結(jié)果為：凹模厚度為，凹模的長度為，凹模的寬度為。根據(jù)以上尺寸查國家冷沖模標準可以得出： GB-T2851.1-90 在冷沖模的標準模架中，主要是由上、下模座，導柱、導套等組成的。而在本次模具設計中，采用的模架是標準模架，根據(jù)汽車墊片的結(jié)構(gòu)和排樣，確定為對角導柱模架，采用對角導柱模架，主要是由汽車墊片零件的排樣形式和凸、凹模的安裝的位置決定的，這樣既可以方便條料的送料，也可以防止由于工作時由于沖壓的時候產(chǎn)生的偏心力矩而引起的傾斜。 對角導柱模架是根據(jù)國家冷沖模標準GB-T2851.1-90來選取的，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖7-1所示： 圖7-1 對角導柱標準模架簡圖 7.2 凹模的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)上面7.1的計算，凹模的周界尺寸已經(jīng)確定下來了，因此下面主要是進行凹模外形的形狀選擇，常用的凹模洞口形式主要有以下三種形式，即： （1） 圓柱形孔口 對于這樣圓柱形孔口，這樣形式的凹模刃口的強度比較高。這樣孔口主要用于沖制那些條料的厚度比較后，且零件外形比較復雜的零件，凹模的刃口尺寸不會改變。 （2）錐形孔口 對于這種錐形孔口，這種結(jié)構(gòu)的刃口的強度比較低，而且刃口的工作部分在刃磨之后的尺寸變大。這種孔口主要用于沖制那些零件要求精度比較低，且零件外形比較簡單的零件。 （3）具有過渡圓柱形孔口 對于這種孔口，屬于圓柱形的孔口，這種孔口制造簡單，是平時凹模設計經(jīng)常用到的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)以上三種不同孔口類型的分析，本次所設計的凹模選擇第一種介紹的孔口的類型，這樣類型孔口對于汽車墊片這樣的形狀是最好的，也能夠保證沖出來的工件的精度和質(zhì)量，也使得模具結(jié)構(gòu)簡單化。 沖沖裁模具的凸模和凹模是沖裁汽車墊片工件的重要的部件，對于凹模的沖裁的那一部位的硬度要求的范圍為，對于材料采用T10A0。對于凹模的表面粗糙度，其外表面為Ra1.6，內(nèi)表面為Ra0.8，其余的為Ra6.3，凹模的零件圖如圖7-2所示： 圖7-2 凹模零件圖 凹模是使用機械法進行固定的，將凹模與下模座使用螺釘進行固定，并且使用兩個銷釘進行固定。對于凹模螺釘孔和銷釘孔的選擇，根據(jù)零件的形狀和凹模的周界尺寸，卸料板、導料板和凹模固定的螺釘選擇，圓銷釘選擇，下模座與凹模固定的螺釘選擇，凹模的尺寸為： 。 7.3 凸模的結(jié)構(gòu)設計 在進行凸模結(jié)構(gòu)的設計中，凸模的重要結(jié)構(gòu)類型有四種。第一種是帶臺式凸模，主要是用于沖裁橫斷面比較簡單，如圓形或者方形等的形狀，而且安裝也是比較容易，裝配修模比較簡單，具有很好的工作穩(wěn)定性和固定性，是很好的一種沖孔凸模的形式；第二種是直通式凸模，其結(jié)構(gòu)形式非常適合使用在落料零件外形比較復雜、非圓形零件的沖裁，在這樣的落料工序中是非常的實用的；第三種是鉚接式凸模，第四種是疊裝式凸模，這兩種形式的凸模不適合采用在本次的設計中，因此在這里不做過多的分析了。 對于凸模的固定形式，主要有臺肩式和螺釘固定方式，而在本次的設計中，沖孔凸模采用臺肩式的固定方式，而落料凸模采用的也是臺肩式的固定的方式。 根據(jù)上面的分析可以得知，沖孔凸模采用的是帶臺式凸模，凸模的固定形式為臺肩式；落料凸模使用的是帶臺式的凸模，其固定形式使用的是臺肩式固定的方式。 （1）沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)上面的分析，我們可以得出沖孔凸模選擇臺肩式的結(jié)構(gòu)形式，接下來要確定的是沖孔凸模的結(jié)構(gòu)參數(shù)，即： 確定臺肩相應的尺寸，是根據(jù)凸模固定的形式，其尺寸數(shù)值一般要大于凸模刃口的尺寸數(shù)值的。 沖孔凸模的長度確定可以根據(jù)以下公式進行確定： （7-5） 式中：為導料板的厚度，； 為卸料板的厚度，； 為凸模固定板的厚度，； 為條料的厚度，； 為額外增加的長度，主要包含凸模的修磨量，卸料板和凸模固定板 之間的安全距離，沖孔凸模到達凹模的里面的距離等，一般取 ，在本次設計中，取的大小為。 根據(jù)公式7-5，進而可以確定沖孔凸模的長度為： 根據(jù)以上的計算結(jié)果，對沖孔凸模進行修磨，修磨后的沖孔凸模的實際尺寸為：沖大圓孔的臺肩的厚度為，沖大圓孔的沖孔凸模的長度為。由于沖大圓孔的凸模與沖小圓孔的凸模設計為階梯狀，因此沖大圓孔的凸模的長度要比沖小圓孔的凸模的長度大一個條料的厚度，沖小圓孔的臺肩的厚度為，沖小圓孔的凸模的長度為。對于凸模刃口的表面粗糙度，刃口部分為Ra0.4，對于凸模長度方向的粗糙度，一般為Ra0.8，其余的為Ra3.2。 根據(jù)以上的分析計算，可以得出沖孔凸模的零件簡圖，沖大圓孔的沖孔凸模的零件簡圖如圖7-3所示： 圖7-3 沖大圓孔凸模零件簡圖 沖小圓孔凸模的零件簡圖如圖7-4所示： 圖7-4 沖小圓孔凸模的零件簡圖 沖孔凸模沖裁加工的刃口的那一端需要進行熱處理，主要是進行淬火處理，淬火的硬度通常是，取，進行熱處理的凸模的長度通常是0。沖孔凸模和凸模固定板通常采用的是過渡配合，采用的配合方式。沖裁模具的每一部件通常需要制造前熱處理和制造完成后熱處理，對于沖裁模具中的重要部件，制造前熱處理是毛坯采用正火、退火的工序，其主要的目的是去除內(nèi)應力，增強沖裁凸模的切除條料的能力，而制造后的熱處理是在最后的加工工序前進行淬火、低溫回火處理的工序，其目的是為了提高耐磨性和硬度，沖孔凸模采用的材料是T10A的材料。 （2）落料凸模的結(jié)構(gòu)設計 落料凸模選擇的結(jié)構(gòu)形式是帶臺肩式的凸模結(jié)構(gòu)，根據(jù)沖孔凸模長度的設計確定，可以確定落料凸模的長度為，其固定的形式為臺肩式固定。對于其表面粗糙度，刃口的工作部分為Ra0.8，側(cè)壁的為Ra1.6，其余的為Ra3.2。 其零件簡圖如圖7-5所示： 圖7-5落料凸模零件簡圖 對于落料凸模，形狀比較復雜，采用的材料和沖孔凸模的不一樣，采用的是Cr12的材料，對于其刃口的工作部分，淬火硬度為，取，刃口部分的熱處理的長度為0。對于落料凸模落料凸模與凸模固定板使用的配合。 7.4 卸料裝置的設計 （1）卸料板的確定 對于彈性卸料裝置，出于卸料力的考慮，因此彈性卸料裝置只適用于厚度以下的條料；但是對于剛性卸料裝置，卻適合使用在厚度以上的條料，因此在本次設計的沖裁模具中，材料厚度為，選擇使用這樣的裝置是合適的。使用螺釘進行固定，其將卸料板、凹模和下模座一起進行固定，這樣的固定方式可以避免過大的卸料力造成的損壞，使得沖裁就會安全并且可靠。 卸料板的材料采用鋼，對于卸料板熱處理的硬度為，卸料板和凸模之間的配合一般采用H7/h6配合0。卸料板的表面粗糙度，內(nèi)表面的為Ra0.8，外表面的為Ra1.6，其余的為Ra6.3。接下來需要確定卸料板的外形尺寸，使用和計算出來的凹模的外形尺寸，厚度的確定是根據(jù)卸料力以及需要卸下的條料的尺寸決定，一般來說，取，綜上可以得出卸料板的外形尺寸為： 根據(jù)以上的分析可以畫出卸料板的零件圖如圖7-6所示： 圖7-6 卸料板零件圖 （2）導料板的確定 對于導料板，根據(jù)沖裁力以及零件等的分析，選用的材料為45鋼，對于導料板熱處理的硬度為，導料板與凸模之間的配合采用H7/h6的配合0。接下來需要確定導料板的外形尺寸，根據(jù)所選擇的標準對角導柱模架，可以確定其厚度為，其外形尺寸為：，導料板的零件圖如圖7-7所示： 圖7-7 導料板零件圖 在本次汽車墊片的設計中，對于導料板的表面粗糙度，其外表面為Ra1.6，而內(nèi)表面為Ra0.8，其余的為Ra6.3。 7.5 其它零部件的結(jié)構(gòu)設計 （1）凸模固定板的設計 接下來就要對凸模固定板的相關(guān)的數(shù)據(jù)進行查表設計，其長寬和厚度根據(jù)標準對角導柱模架，長寬和凹模的一樣，材料我們采用鋼0。除此之外，我們還得考慮銷釘和緊固螺釘?shù)奈恢?，根?jù)模具設計的手冊，凸模的固定板的厚度設計成凹模厚度的0.6～0.8倍，根據(jù)本次設計的實際選擇0.8，分析可得其厚度為：，綜上所述，我們可以最終確定出沖大圓孔和兩個小圓孔以及落料的凸模的固定板的相關(guān)數(shù)據(jù)為： 確定好相關(guān)的數(shù)據(jù)之后，接下來就要確定其和沖大圓孔凸模和沖兩小圓孔凸模以及和落料凸模的配合關(guān)系了，根據(jù)查表分析使用過渡配合，接下來還要確定其表面粗糙度，其外表面的為Ra1.6，其內(nèi)表面的為Ra0.8，其余的為Ra6.3。固定板的外形零件圖如圖7-8所示： 圖7-8 凸模固定板零件圖 （2）墊板的確定 對于沖壓模具中墊板的選擇，墊板的材料選擇45鋼，根據(jù)冷沖模典型模架組合中的尺寸選取墊板的外形尺寸，墊板上面的螺釘?shù)倪x擇為，定位銷的選擇為，對于墊板的外形尺寸，即：墊板的外形尺