摘 要本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，使用方便可靠。本套沖壓模具的設(shè)計(jì)不是以復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)為主，而主要是對(duì)模具設(shè)計(jì)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)的練習(xí)，以達(dá)到掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能的目的。首先，對(duì)零件做整體的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。為了降低成本，對(duì)排樣方式進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)；其次，對(duì)零件整體進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。通過工藝目的的設(shè)計(jì)、工序的順序設(shè)計(jì)、壓力機(jī)的選擇等來實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的要求；再次，想要保證制件精度的要求，就要考慮模具刃口尺寸的計(jì)算。因?yàn)槿锌谑菦_制工件的主要工作部分，刃口處的精度就決定了制件的精度，就必須根據(jù)公差來進(jìn)行精確計(jì)算。最后，根據(jù)計(jì)算出的模具刃口尺寸設(shè)計(jì)出相應(yīng)的凸凹模，并且查找資料選擇冷沖壓模的標(biāo)準(zhǔn)零件，符合標(biāo)準(zhǔn)后，就把凸凹模與其它各零部件進(jìn)行總體裝配。在確定了模具體閉合高度后，選出合適的壓力機(jī)在調(diào)試校驗(yàn)后并進(jìn)行試沖加工，以達(dá)到符合的標(biāo)準(zhǔn)，最終完成加工。關(guān)鍵詞：沖壓模具，沖壓工藝，模具設(shè)計(jì)AbstractThe topic is the chain plate punching blanking compound mold design and the mold of article described an instance is simple and practical, easy to use and is reliable. This mold is not primarily designed to complex design, but mainly on a systematic study of mold design knowledge and practice, in order to achieve the purpose of master the basic skills of stamping mold design.First of all, do a thorough analysis for the parts, which include the using of the material, the requirement of accuracy and the requirement of working procedure and costs and so on. For declining low cost, proceeded the reasonable design to the row kind method. Secondly, do processing design for the whole parts and the purpose by craft designing and order of the working procedure and by the choice of punching machine. Thirdly, consider the calculation of size of the mould cutting edge in order to meet the need of accuracy. Because the cutting edge is the main working part of the punching processing, the accurate cutting edge guarantees the accurate parts. So you needed to tolerance do accurate calculation.Finally, according to the calculated the size of mold cutting edge design the corresponding punch and mold, and find information on selection criteria for cold stamping parts, meet the standards, put the punch and mold with the other components to the overall assembly. In determining the specific mold closed height, select the appropriate press in the debug and test validation washed after processing, to meet compliance standards, the final completion of the processing chain plate.Keywords：composite modulus, stamping process, mold design , punching blanking目 錄摘要 ....................................................................................................1Abstract ..............................................................................................2目錄 ....................................................................................................3第 1 章 緒論 ......................................................................................51.1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .........................................................51.2 沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) .....................................................................61.3 外國模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r .....................................................................71.4 課題研究的內(nèi)容 .....................................................................................8第 2 章 工藝性分析 ..........................................................................92.1 零件的分析 .............................................................................................92.1.1 沖壓件的尺寸精度 ......................................................................92.1.2 生產(chǎn)批量 ......................................................................................92.2 工藝方案分析 .......................................................................................102.3 模具間隙的確定 ...................................................................................112.4 設(shè)備的選擇 ...........................................................................................12第 3 章 排樣設(shè)計(jì) ............................................................................153.1 搭邊 .......................................................................................................173.2 送料進(jìn)距 ...............................................................................................173.3 條料寬度 ...............................................................................................173.4 本章小結(jié) ...............................................................................................18第 4 章 模具總體設(shè)計(jì) ....................................................................194.1 模具類型的選擇 ...................................................................................194.2 定位方式的選擇 ...................................................................................194.3 卸料﹑出件方式的選擇 .......................................................................20第 5 章 模具的裝配和沖裁模具的試沖 ........................................215.1 模具的裝配 ...........................................................................................215.2 沖裁模具的試沖 ...................................................................................225.3 裝配圖 ...................................................................................................25結(jié)論與展望 ......................................................................................26致謝 ..................................................................................................27參考文獻(xiàn) ..........................................................................................28第 1 章 緒論1.1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其產(chǎn)能增加較快；“ 三資” 及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這兩個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國總產(chǎn)值的 6 成以上。我國模具總產(chǎn)值雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德國、美國、日本、法國、意大利等發(fā)達(dá)國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、韓國、新加坡等落后。落后和差距主要表現(xiàn)在下列 5 方面：1.供不應(yīng)求，國內(nèi)自配率只有 70%左右。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有 50%左右。2.組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不合理。我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠)，自產(chǎn)自配比例高達(dá) 60%左右，國外 70%以上是商品模具；國內(nèi)模具總產(chǎn)值中，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具所占比例不足 30%，國外在 50%以上。3.產(chǎn)品水平和國際水平相比還有很大差距，模具生產(chǎn)周期比國際水平長(zhǎng)許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度等方面。4.能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中常處于被動(dòng)地位。隨之而來的是我國模具企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，大都微利，不少企業(yè)虧損，缺乏后勁。5.技術(shù)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。根據(jù)模具行業(yè)實(shí)際情況，今后發(fā)展進(jìn)步的重點(diǎn)應(yīng)放在如下方面：1.制訂法律法規(guī)，出臺(tái)相應(yīng)政策，引導(dǎo)投資方向。建議借鑒日本在 20 世紀(jì)六七十年代的幾個(gè)振興法(振興措施)及其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國模具工業(yè)振興的具體對(duì)象，制訂我們的法律法規(guī)。2.加快體制改革，努力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。目前模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。主要表現(xiàn)在企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)及進(jìn)出口結(jié)構(gòu)等方面。 “十一五” 期間應(yīng)在有關(guān)政策的引導(dǎo)下，采取積極措施進(jìn)行調(diào)整，使之逐步合理化。3.堅(jiān)持?jǐn)U大開放，加強(qiáng)國內(nèi)外企業(yè)之間的交流與合作，進(jìn)一步加強(qiáng)吸收外資工作的力度，積極引進(jìn)技術(shù)和裝備。4.在國家有關(guān)部門大力支持下，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，推進(jìn)模具行業(yè)科技開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)工作，組織行業(yè)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研重點(diǎn)單位，分工合作，聯(lián)合作戰(zhàn)，爭(zhēng)取早出成果，多出成果，共同享受成果，并加速成果產(chǎn)業(yè)化，以迅速提高行業(yè)的技術(shù)水平。5.用電子信息工程等高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)改造企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，將先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。6.制訂和完善模具標(biāo)準(zhǔn)，組織模具標(biāo)準(zhǔn)件大批量規(guī)?；a(chǎn)，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)需銜接，促進(jìn)模具行業(yè)發(fā)展。7.加強(qiáng)人才培訓(xùn)，提高人才素質(zhì)。8.努力發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具鋼和各種先進(jìn)適用的模具加工和測(cè)試設(shè)備，以及刀具、夾具，努力改善模具行業(yè)和有關(guān)的周邊配套條件。1.2 沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá) 50 多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1～2μm ，壽命 2 億次左右的多工位級(jí)進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到 Ra300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：1.全面推廣 CAD/CAE/CAM 技術(shù)2.高速銑削加工 發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。3.模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。4.電火花銑削加工削加工技術(shù)是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。5.提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用率已達(dá)到 30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為 80%左右。6.優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理技術(shù)是能否充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。7.模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。8.模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 1.3 外國模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r國外發(fā)達(dá)國家的模具廠大體分為獨(dú)立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，生產(chǎn)效率極高。國外模具企業(yè)一般不超過 100 人，多數(shù)在 50 人以下。在人員結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、營銷人員超過 30%，管理人員在 5%以下。我國每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多 15～20 萬美元，有的達(dá)到 25～30 萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國才達(dá)到 45％。國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多。國外模具企業(yè)對(duì)人員素質(zhì)要求較高，技術(shù)人員一專多能，一般能獨(dú)立完成從工藝到工裝的設(shè)計(jì)；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對(duì)模具的了解和掌握很深。國內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì)，缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。國外模具企業(yè) CAD/CAE/CAM 的技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具的使用也比較多。國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng)不大，有些已經(jīng)達(dá)到國外水平。但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大的。1.4 課題研究的內(nèi)容1.從老師指定的零件圖入手，根據(jù)零件的材料與厚度，進(jìn)行工藝分析與計(jì)算。初步確定零件的加工制造工藝。確定模具的類型。根據(jù)制件的形狀確定加工工序。2.要進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)還需要選擇模架，尺寸規(guī)格的選擇還需要進(jìn)一步的計(jì)算。本次設(shè)計(jì)先設(shè)計(jì)出排樣圖，計(jì)算出搭邊值，這要考慮到提高原材料的利用率。確定模具的壓力中心后計(jì)算沖裁力，頂件力等，算出總力后即可根據(jù)模具設(shè)計(jì)大典選擇壓力機(jī)的種類及型號(hào)。之后計(jì)算模具的刃口尺寸。再確定模具的主要結(jié)構(gòu)要素，如確定送料方式，確定卸料方式。選擇各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸，有上模板、固定板、凹模、卸料板、固定板、下墊板的尺寸。再確定一下螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量與尺寸。3. 進(jìn)行模具的裝配圖與零件圖的設(shè)計(jì)。查找零件與裝配的技術(shù)要求，以及各零件的材料、硬度和規(guī)格，最后用計(jì)算機(jī)繪制正式的裝配圖，再由指導(dǎo)教師指定零件圖，用計(jì)算機(jī)繪出圖紙，標(biāo)明尺寸，技術(shù)要求以及形位公差、粗糙度等，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤后。撰寫設(shè)計(jì)論文，最后進(jìn)行修改，工作即可完成。第 2 章 工藝性分析2.1 零件的分析材料：QSN4-4-2.5；零件簡(jiǎn)圖：如圖所示圖 沖裁件QSN4-4-2.5 為普通碳素鋼，具有較好的沖載成型形性能。零件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，無尖角，對(duì)沖載加工較為有利。所以該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖載要求。2.1.1 沖壓件的尺寸精度零件圖上的尺寸示標(biāo)注公差，沖裁件的精度按 IT13 確定，沖模制造精度按IT6～I(xiàn)T7 確定。2.1.2 生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量：大批量。2.2 工藝方案分析工件為圖一所示的落料沖孔件，材料為 QSN4-4-2.5 鋼，生產(chǎn)批量為大批量。圖 2.3 沖壓件零件為滿足沖孔落料件，可提出加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔，采用兩套單工方模生產(chǎn)。方案二：落料沖孔復(fù)合模沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，兩幅模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在批量較大的情況下不適合使用。方案二只需要一副模具，沖壓件形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率較高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但是由于零件的幾何精度較為簡(jiǎn)單，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率也高，但與方案二相比零件的精度稍差。欲保證沖壓件的形狀精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷，模具制裝配較復(fù)合模具復(fù)雜。所以，比較三個(gè)方案，采用方案三生產(chǎn)。2.3 模具間隙的確定凸模與凹模圖樣分別加工主要適用于圓形或簡(jiǎn)單形狀的工件，設(shè)計(jì)時(shí)需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。凸凹模分別加工方法的優(yōu)點(diǎn)是，凸凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。其缺點(diǎn)是，為了保證初始間隙在合理范圍內(nèi)，需要采用較小的凸凹模具制造公差，所以模具制造成本相對(duì)較高。同時(shí)，為保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足下列條件：（ 2.2）pmaxindZ????即： （2.3） i0.4()?（2.4）maxin6d式中： ——凸模制造公差；p?——凹模制造公差；d——最大合理間隙；maxZ——最小合理間隙。in表 2.3 系數(shù) K非 圓 形 圓 形1 0.75 0.5 0.75 0.5材料厚度t（mm）工件公差 Δ（mm）＜11～22～4≤0.16≤0.20≤0.240.17～0.350.21～0.4≥0.36≥0.42≥0.50＜0.16＜0.20＜0.24≥0.16≥0.20≥0.24＞4 ≤0.30 10.25～0.490.31～0.59≥0.60 ＜0.30 ≥0.30由圖 1.1 可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料件。外輪廓由落料獲得，上下的兩個(gè)沖孔由沖孔獲得。最小合理間隙 2Cmin=0.012,最大合理間隙 2Cmax=0.016則： 2Cmax -2Cmin=0.016-0.012=0.004mm2.4 設(shè)備的選擇對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總壓力的 1.1～1.3倍，即：P≥（1.1～1.3 ）F （3.11）總p沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁時(shí)各工藝力的總和 F ?？俻F = F +F +F =33.5244KN +1.67622 KN+2.01464 KN=37.21486KN；總pQ1所以，F(xiàn) =37.21486KN；總因此壓力機(jī)可以選取 160KN 噸位的壓力機(jī)；型號(hào)：J23-16；在沖裁高強(qiáng)度材料或厚料和大尺寸沖件時(shí)，需要的沖裁力很大。當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)沒有足夠大噸位壓力計(jì)時(shí)，為了不影響生產(chǎn)，可采取一些有效措施降低沖裁力，以充分利用現(xiàn)有設(shè)備。同時(shí)，降低沖裁力還可以減少?zèng)_擊、振動(dòng)和噪聲，對(duì)改善沖壓環(huán)境也有積極意義。目前，降低沖裁力的方法主要有以下幾種:(1) 采用階梯凸模沖裁在多凸模的沖模中，可根據(jù)凸模的截面尺寸的大小，將凸模設(shè)計(jì)成不同的長(zhǎng)度，使工件端面呈階梯型布置。這樣，各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而減少了沖裁力。缺點(diǎn)是長(zhǎng)凸模插入凹模較深，易磨損。階梯凸模不僅能降低沖裁力，在直徑相差懸殊、彼此距離又較小的多孔沖裁中，還可避免小直徑凸模因受材料流動(dòng)擠壓的作用而產(chǎn)生傾斜或斷面現(xiàn)象。這時(shí)一般將小直徑凸模做短一些。此外，各層凸模的布置盡量對(duì)稱，是模具受力平衡。階梯凸模間的高度差 H 與板料厚度有關(guān)，可按如下關(guān)系確定。料厚 t﹤3mm 時(shí)，H=t；料厚 t﹥3mm 時(shí)，H=0.5t ；階梯凸模沖裁的沖裁力，一般只按產(chǎn)生最大沖裁力的那一層階梯進(jìn)行計(jì)算。(2) 采用斜刃口沖裁一般在使用平刃口模具沖裁時(shí)，因整個(gè)刃口面都同時(shí)切入材料，切斷是沿沖裁件周邊同時(shí)發(fā)生的，因此沖床的負(fù)荷是突然增加的，故所需的沖裁力很大。采用斜刃口模具沖裁，就是將沖模的凸模或凹模制成與軸線傾斜一定角度的斜刃口，這樣，沖裁時(shí)整個(gè)刃口不是全部同時(shí)切入，而是逐步將材料切斷，因而能顯著降低沖裁力。斜刃口的配置形式是采用斜刃口沖裁時(shí)，會(huì)使板料產(chǎn)生彎曲。斜刃口的配置原則是：必須保證沖裁件平整，只允許廢料產(chǎn)生彎曲變形。為此，落料時(shí)凸模應(yīng)為平刃口；沖孔時(shí)凹模應(yīng)為平刃口，而將凸模做成斜刃口。斜刃口還對(duì)稱布置，以免沖裁時(shí)承受單項(xiàng)側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃傷刃口。向一邊傾斜的單邊斜刃口沖模，只能用于切口或切斷。斜刃口的主要參數(shù)是斜刃角和斜刃高度 H。斜刃角越大越省力，但過大的斜刃角會(huì)降低刃口強(qiáng)度，并使刃口易于磨損，從而降低使用壽命。斜刃角不能過小，過小的斜刃角起不到較少力作用。斜刃高度 H 也不易過大或過小，過大的斜刃高度會(huì)使凸模進(jìn)入凹模過深，加快刃口磨損，而過小的斜刃高度也起不到減力的作用。斜刃口沖裁的主要缺點(diǎn)是刃口制造與刃磨比較復(fù)雜，刃口容易磨損，沖裁件也不夠平整，并且省力不省功，因此一般情況下盡量不用，只用于大型、板厚沖裁件（如汽車覆蓋件）的沖裁。(3) 采用加熱沖裁金屬材料在加熱狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度會(huì)顯著降低，因此采用加熱沖裁能降低沖裁力。下表為部分鋼在加熱狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度，從表中可以看出，當(dāng)鋼加熱至 900℃時(shí)，其抗剪強(qiáng)度最低，沖裁最為有利，所以一般加熱沖裁是把鋼加熱到 800℃～900℃時(shí)進(jìn)行的。表 4 金屬材料在加熱狀態(tài)的抗剪強(qiáng)度加熱溫度/℃結(jié)構(gòu)200 500 6007008009001000Q195 Q215360 320 200110603020QSN4-4-2.5 Q255450 450 240130907065Q275 530 520 330160907060采用加熱沖裁時(shí)，條件不能過長(zhǎng)，搭邊應(yīng)適當(dāng)放大，同時(shí)模具間隙適當(dāng)減少，凸、凹模應(yīng)選用耐熱材料，刃口尺寸計(jì)算時(shí)要考慮沖裁件的冷卻收縮，模具受熱部分不能設(shè)置橡皮等。由于加熱沖裁工藝復(fù)雜，沖裁件精度也不高，所以只用于厚板或表面質(zhì)量與精度要求都不高的沖裁件。 加熱沖裁的沖裁力按平均刃口沖裁力公式計(jì)算，但材料的抗剪強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)沖裁溫度按上表選取。第 3 章 排樣設(shè)計(jì)沖載件在條料或板料上的布置方式稱為排樣。排樣方案對(duì)材料的利用率、沖載件質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和模具結(jié)構(gòu)形式都有重要的影響。排樣圖是排樣設(shè)計(jì)最終的表達(dá)形式，通常應(yīng)繪制在沖壓工藝規(guī)程的相應(yīng)卡片上和沖裁模總裝圖的右上角。排樣圖的內(nèi)容應(yīng)反映出排樣方法、沖裁件的沖裁方式、用側(cè)刃定距時(shí)側(cè)刃的形狀與位置、材料利用率等。（1）排樣的設(shè)計(jì)原則：①提高材料的利用率 沖裁件生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率高，材料費(fèi)用一般會(huì)占總成本的 60%以上，所以排樣的利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在不影響零件性能的前提下，應(yīng)合理設(shè)計(jì)零件外形及排樣，提高材料的利用率。②改善操作性 沖裁件排樣應(yīng)使工人操作方便、安全、勞動(dòng)強(qiáng)度低。一般來說，在沖裁生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量減小條料翻動(dòng)次數(shù)，在材料利用率相同或相近時(shí)，應(yīng)選用條料寬度及進(jìn)料小的排樣方式。③使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，使用壽命高。④保證沖載件質(zhì)量。（2）排樣方式的分類 按照材料的利用率，排樣可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。廢料是指沖裁中除零件以外的其它板料，包括工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料。（a） （b ） （c ）圖 2.4 排樣方式①有廢料排樣：有廢料排樣是指在沖載件與沖載件之間、沖載件與條料側(cè)邊之間均有工藝廢料，沖裁是沿沖裁件中除零件以外的其他板料，包括工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，如圖 2.1（a）所示。②少廢料排樣：少廢料排樣是指只在沖裁件之間或只在沖裁件與條料側(cè)邊之間留有搭邊，如圖 2.1（b）所示。沖裁只沿沖裁件的部分輪廓進(jìn)行，材料的利用率可達(dá) 70%～90% 。③無廢料排樣：無廢料排樣是指在沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，沖裁件實(shí)際上是直接由切斷條料獲得，如圖 2.1（c）所示，材料的利用率可達(dá) 85%～90%。（3）排樣設(shè)計(jì)：圖 2.5 排樣圖材料利用率計(jì)算:= （ 2.1） ?0S式中， —材料利用率；S—工件的實(shí)際面積；S —所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；0A—步距（相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離） ；B—條料寬度；由圖可知，條料寬度 94mm；定步距 58mm。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率：η＝Ｆ/Ｆ0×１００％＝F/ＡＢ×１００％η=3274.7/94*58=60%注：《沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》206 頁表 9-6、26 頁。3.1 搭邊沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝預(yù)料稱為搭邊。搭邊的作用是避免因誤送發(fā)生零件缺角、搭邊或尺寸超差；使凸凹模刃口受力均勻，提高模具的使用壽命及沖裁件的斷面質(zhì)量,此外利用搭邊還可以實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)送料。搭邊的合理數(shù)值主要取決與沖裁件的板料厚度、材料性質(zhì)、外廓形狀及尺寸大小等。一般來說，材料硬時(shí)，搭邊值可取小些；軟材料或脆性材料，搭邊值可取大些；板料厚度大，需要的搭邊值大；沖裁件的形狀復(fù)雜，尺寸大，過度圓角半徑小，需要的搭邊值大；手工送料或有側(cè)壓板導(dǎo)料時(shí)，搭邊值可取小些。3.2 送料進(jìn)距模具每沖裁一次，條料在模具上前進(jìn)的距離稱為送料進(jìn)距或步距。當(dāng)單個(gè)進(jìn)距內(nèi)只沖裁一個(gè)零件時(shí)，送料進(jìn)距的大小等于調(diào)料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。A=D+a （2.2）1式中：A 為送料進(jìn)距，單位 mm；D 為平行于送料方向的沖裁件寬度，單位 mm；a 為沖裁件之間的搭邊值，單位 mm。13.3 條料寬度沖裁前通常需要按要求將板料裁剪為適當(dāng)寬度的條料。為保證送料順利，不因過寬而發(fā)生卡死現(xiàn)象，條料的下料公差規(guī)定為負(fù)偏差。條料在模具上送料時(shí)，一般都有導(dǎo)料裝置，有時(shí)還要使用測(cè)壓裝置。條料寬度：B=L+2a+Δ （2.3）式中：B 為條料寬度，單位 mm；L 為沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，單位 mm；a 為沖裁件與條料之間的搭邊，單位 mm；Δ 為條料下料時(shí)的下偏差值，單位為 mm。3.4 本章小結(jié)本章介紹了沖壓件的過程分析（包括沖壓件變形階段分析，沖壓件的質(zhì)量分析） 、鏈板片的工藝分析（主要是沖壓方案的選擇） 、排樣設(shè)計(jì) 、搭邊設(shè)計(jì)、調(diào)料寬度、送料進(jìn)距等，本章重點(diǎn)介紹了鏈板片沖孔落料復(fù)合模的工藝方案的選擇，由于材料的利用率不可能為 100%及盡量提高材料的利用率，因此選用少廢料排樣的方式。第 4 章 模具總體設(shè)計(jì)4.1 模具類型的選擇模具類型分為三種，分別是：?jiǎn)喂ば蚰?、?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。單工序模又稱簡(jiǎn)單沖裁模，是指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模、切口模等。復(fù)合模是指在一次壓力機(jī)的行程中在模具的同一工位上同時(shí)完成兩道或兩到以上不同沖裁工序的模具。復(fù)合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個(gè)或幾個(gè)具有雙重作用的工作零件 ——凸凹模，如落料沖孔復(fù)合模中有一個(gè)既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。級(jí)進(jìn)模，也叫連續(xù)模（據(jù)說連續(xù)模在標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語將取消）由多個(gè)工位組成，各工位完成不同的加工，各工位順序關(guān)聯(lián)，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機(jī)按照一個(gè)固定的步距將材料向前移動(dòng)，這樣在一副模具上就可以完成多個(gè)工序，一般有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等等在沖壓過程中，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起，該模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，故該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方確定沖壓工藝方案后，應(yīng)通過分析比較，選擇合理的模具結(jié)構(gòu)型式，使其盡量滿足以下要求：（1）能沖出符合技術(shù)要求的工件；（2）能提高生產(chǎn)率；（3）模具制造和維修方便；（4）模具有足夠的壽命；（5）模具易于安裝調(diào)整，且操作方便、安全。4.2 定位方式的選擇因?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)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)料銷精定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長(zhǎng)度有一定余量，可以靠操作工目測(cè)定。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)。4.3 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（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，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。我們通常把裝在上模內(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，以及工件料厚相對(duì)較薄，卸料力也比較小比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。第 5 章 模具的裝配和沖裁模具的試沖5.1 模具的裝配根據(jù)沖壓模具裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修，具體裝配見表 9.1。表 9.1 沖壓模具的裝配序號(hào)工序 工藝說明1凸、凹模預(yù)配（1）裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀（2）將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換2凸模裝配以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板 8 的形孔中，并擰緊牢固3裝配下模（1）在下模座 1 上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模 17、導(dǎo)料板 5；（2）在下模座 1、導(dǎo)料板 5 上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲（3）將下模座 1、導(dǎo)料板 5、凹模 17、擋料銷 20、凹模框裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘4裝配上模（1）在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.12 片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模m（2）預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔。銷孔位置并鉆絞螺孔、銷孔（3）用螺釘將固定板組合，墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊（4）將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠 14 和卸料螺釘 12，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約 1 ；復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，m緊固螺釘；切紙檢查，合適后打入銷釘5試沖與調(diào)整裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整5.2 沖裁模具的試沖模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應(yīng)在模具模座正面打上編號(hào)、沖模圖號(hào)、制件號(hào)、使用壓力機(jī)型號(hào)、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗(yàn)合格入庫。沖裁模具試沖時(shí)常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見表 9.2。缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法沖件毛刺過大1．刃口不鋒利或淬火硬度不夠2．間隙過大或過小，間隙不均勻1．修磨刃口使其鋒利2．重新調(diào)整間隙，使其均勻沖件不平整1．凸模有倒錐，沖件從孔中通過時(shí)被壓彎2．頂出件與頂出器接觸零件面積大小3．頂出件、頂出器分布不均勻1．修磨凹模孔，去除導(dǎo)錐現(xiàn)象2．更換頂出桿，加大與零件的接觸面積尺寸超差和形狀不準(zhǔn)確凸模、凹模形狀及尺寸精度差修整凸模、凹模形狀及尺寸，使其達(dá)到形狀及尺寸精度要求凸模折斷1．沖裁時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力2．卸料板傾斜1．在模具上設(shè)置擋塊抵消側(cè)向力2．修整卸料板或使凸模增加導(dǎo)向裝置凹模被脹裂1．凹?？子械瑰F度形象2．凹?？變?nèi)卡住廢料1．修磨凹?？?，消除倒錐現(xiàn)象2．修抵凹模孔高度凸、凹模刃口相咬1．上、下模座，固定板、凹模、墊板等零件安裝基面不平行2．凸、凹模錯(cuò)位3．凸模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套與安裝基面不垂直4．導(dǎo)向精度差，導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙過大5．卸料板孔位偏斜使沖孔凸模位移1．調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝2．重新安裝凸、凹模，使之對(duì)正3．調(diào)整其垂直度重新安裝4．更換導(dǎo)柱、導(dǎo)套5．調(diào)整及更換卸料板沖裁件剪切斷面光亮帶寬，甚至出現(xiàn)毛刺沖裁間隙過小適當(dāng)放大沖裁間隙，對(duì)于沖孔模間隙加大在凹模方向上，對(duì)落料間隙加大在凸模方向上剪切斷面光亮帶寬窄不均勻，局部有毛刺沖裁間隙不均勻修磨或重新調(diào)整凸?；虬寄?，調(diào)整間隙保證均勻外型與內(nèi)孔偏移1．在連續(xù)模中孔與外形偏心，并且所偏的方向一致，表明側(cè)刃的長(zhǎng)度與布局不一致2．連續(xù)模多件沖裁時(shí)，其它孔形正確，只有一孔偏心，表明該孔凸凹模相對(duì)位置有變化3．復(fù)合?？仔尾徽_，表明凸凹模相對(duì)位置有偏移1．加大(減小) 側(cè)刃長(zhǎng)度或磨?。哟螅趿蠅K尺寸2．重新裝配凸模并調(diào)整其位置使之正確3．更換凸（凹）模，重新進(jìn)行裝配調(diào)整合適送料不暢通，有時(shí)被卡死易發(fā)生在連續(xù)模中1．兩導(dǎo)料板之間的尺寸過小或有斜度2．凸模與卸料板之間的間隙太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞3．導(dǎo)料板的工作面與側(cè)刃不平行，卡住條料，形成毛刺大1．粗修或重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板2．減小凸模與導(dǎo)料板之間的配合間隙，或重新調(diào)整澆注卸料板孔3．重新調(diào)整裝配導(dǎo)料板，使之平行4．修整側(cè)刃及擋塊之間的間隙，使之達(dá)到嚴(yán)密卸料及卸料困難1．卸料裝置不動(dòng)作2．卸料力不夠3．卸料孔不暢，卡住廢料4．凹模有錐度5．漏料孔太小6．推桿長(zhǎng)度不夠1．重新裝配卸料裝置，使之靈活2．增加卸料力3．修整卸料孔4．修整凹模5．加大漏料孔6．加長(zhǎng)打料桿5.3 裝配圖結(jié)論與展望本文闡述了沖壓模具設(shè)計(jì)的全過程。在設(shè)計(jì)過程中，我們遵循沖壓工藝的基本理論和沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟，利用繪圖軟件，進(jìn)行了模具的設(shè)計(jì)，完成的具體工作如下：1、沖壓零件工藝分析；2、排樣方案設(shè)計(jì)；3、沖壓力的計(jì)算；4、模具壓力中心的計(jì)算；5、凸凹模刃口尺寸的計(jì)算；6、凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；7、模具總體設(shè)計(jì)的主要零部件設(shè)計(jì)；8、沖壓設(shè)備的選擇；9、模具零件圖、裝配圖的繪制；以 CAD 軟件為工具，進(jìn)行沖壓件的模具設(shè)計(jì)，大大提高了模具設(shè)計(jì)的效率，充分體現(xiàn)了軟件設(shè)計(jì)的靈活和高效。因?qū)嶋H情況所限，我只完成了模具的設(shè)計(jì)部分，未能將其制造成實(shí)物，深感遺憾。因?yàn)橥ㄟ^實(shí)際的制造過程能將我們的模具理論設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際的制造中，讓我去發(fā)現(xiàn)和彌補(bǔ)理論設(shè)計(jì)中的不足和缺陷。計(jì)算機(jī)技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來了新的理念和方法，也促進(jìn)了沖壓模具設(shè)計(jì)和制造手段的進(jìn)步。我們相信：將計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)運(yùn)用于沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造是模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)展的必然，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模具CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。致謝經(jīng)過近一段時(shí)間的緊張思考設(shè)計(jì)，我的設(shè)計(jì)工作如期完成了，并取得了比較滿意的成果。在此向所有熱心幫助我的老師、同學(xué)，以及我的家人致以最真摯的謝意。首先，感老師在我設(shè)計(jì)過程中給予我的耐心指導(dǎo)和諸多寶貴意見。老師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作精神無一不深深地感染和影響著我。其次，感謝班里同學(xué)在方案的提出和完善過程中給予我的諸多寶貴意見，還有我宿舍的所有舍友對(duì)我的支持與鼓勵(lì)，在此我向他們表示最誠摯的謝意。最后，深深地感謝我的家人，他們是我完成學(xué)業(yè)的堅(jiān)強(qiáng)后盾，他們的支持、關(guān)愛和鼓勵(lì)是我進(jìn)取的最大動(dòng)力。參考文獻(xiàn)[1]馬朝興主編.沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 年[2]劉靖巖.模具設(shè)計(jì)與制造 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