四孔方墊片、名爵汽車底盤連接片正裝落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)-沖壓模含15張CAD圖
四孔方墊片、名爵汽車底盤連接片正裝落料沖孔復(fù)合模具設(shè)計(jì)-沖壓模含15張CAD圖,四孔,墊片,汽車底盤,連接,片正裝落料,沖孔,復(fù)合,模具設(shè)計(jì),沖壓,15,cad
名爵汽車底盤連接片正裝復(fù)合模具設(shè)計(jì)
摘 要
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的發(fā)展速度喜人，我國(guó)沖壓模具發(fā)展已逐步接近世界先進(jìn)水平。本課題研究的是名爵汽車底盤連接片正裝復(fù)合模設(shè)計(jì)。因模具為單件小批量生產(chǎn)，且模具應(yīng)保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和產(chǎn)品質(zhì)量，模具的設(shè)計(jì)與制造應(yīng)充分考慮模具的設(shè)計(jì)能否滿足工件的工藝性設(shè)計(jì)，能否加工出合格的零件，能否使零件具有較高的使用壽命。該模具有兩個(gè)工位，分別進(jìn)行沖孔和落料。根據(jù)零件圖，進(jìn)行沖裁工藝性分析并選擇最佳方案，完成排樣設(shè)計(jì)，計(jì)算材料利用率、工序力，選擇合適的壓力機(jī)，各零件尺寸的選用和計(jì)算等。由凹模零件圖進(jìn)行加工工藝的編制，用UG軟件畫出凹模實(shí)體，并畫出毛坯，再進(jìn)行加工。因凹模刃口粗糙度較小，故在加工完后，需在磨床上進(jìn)行打磨。最后，對(duì)凹模進(jìn)行數(shù)控編程。
關(guān)鍵詞：正裝復(fù)合模；零部件選用；刃口尺寸計(jì)算；UG制圖；編程
ABSTRACT
With the continuous growth of China's economy, the development speed of the domestic mold industry is encouraging, China's stamping mold development has gradually approached the world's advanced level.The research of this topic is the chassis connection piece formal assembly composite die design.Because the mold for a small batch production, and the mold should ensure the size of the stamping product precision and product quality, the mold design and manufacturing should fully consider whether the mold design can meet the workpiece technology design, can process qualified parts, can make the parts have a high service life.The mould has two stations for punching and blanking respectively.According to the part drawing, carry out blanking process analysis and select the best scheme, complete the layout design, calculate the material utilization rate, process force, select the appropriate press, the selection and calculation of the size of each part, etc.According to the drawing of die parts for the preparation of processing technology, using UG software to draw the die entity, and draw the blank, and then processing.Due to the small roughness of the cutting edge, it is necessary to grind on the grinder after processing.Finally, numerical control programming is done to the die.
Key words：Formal compound die；Selection of parts and components；Calculation of cutting edge size；UG drawings；Programming
目 錄
第一章 緒論 1
1.1模具行業(yè)現(xiàn)狀 1
1.2復(fù)合模的概念及優(yōu)勢(shì) 1
1.2.1復(fù)合模的概念 1
1.2.2復(fù)合模的優(yōu)勢(shì) 1
1.3 CAE技術(shù)的簡(jiǎn)介 1
第二章 沖壓工藝分析與設(shè)計(jì) 3
2.1零件分析 3
2.2沖裁工藝分析 3
2.2.1沖裁件的工藝性分析 3
2.2.2沖壓工藝方案的確定 4
第三章 排樣 5
3.1排樣 5
3.1.1 選取搭邊值 5
3.1.2 送料步距和條料寬度的計(jì)算 5
3.2材料利用率的計(jì)算 6
第四章 計(jì)算工序力及選擇壓力機(jī) 7
4.1計(jì)算工序力 7
4.1.1計(jì)算沖裁力 7
4.1.2計(jì)算推件力 7
4.1.3計(jì)算卸料力 8
4.1.4計(jì)算總沖壓力 8
4.2確定壓力中心 8
4.3壓力機(jī)的選擇 8
第五章 模具尺寸計(jì)算及零部件選用 10
5.1確定制件的尺寸公差 10
5.1.1凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 10
5.1.2中心距尺寸的計(jì)算 11
5.2各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算及選用 12
5.2.1凹模外形尺寸的計(jì)算及刃口形式的確定 12
5.2.2凸凹模的設(shè)計(jì) 13
5.3凸模設(shè)計(jì) 14
5.3.1凸模形式 14
5.3.2凸模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算 14
5.3.3凸模強(qiáng)度校核 14
第六章 零部件的選用及裝配圖的繪制 16
6.1確定墊板、凸模固定板、凸凹模固定板及卸料板的厚度 16
6.2橡膠的選用 18
6.3模架的選用 18
6.3.1上、下模座厚度的計(jì)算 18
6.3.2模具閉合高度的估算 19
6.3.3模架的選用 19
6.4模柄的選用 19
6.5定位零件的選用 20
6.6推件裝置的選用 20
6.7裝配圖的繪制 20
第七章 凹模加工 22
7.1 工序尺寸和加工余量的確定 22
7.2 UG加工 22
7.3編程 23
7.3.1創(chuàng)建程序目錄 23
7.3.2創(chuàng)建刀具 23
7.3.3創(chuàng)建坐標(biāo)系和毛坯 23
7.3.4創(chuàng)建操作和程序 24
結(jié)束語(yǔ) 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
附錄A 31
第一章 緒論
1.1模具行業(yè)現(xiàn)狀
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在國(guó)際上有著“工業(yè)之母”的美譽(yù)。國(guó)家的發(fā)展離不開裝備制造業(yè)，模具是裝備制造業(yè)發(fā)展的根本。模具生產(chǎn)的工藝水平和科技含量現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技和產(chǎn)品制造水平的標(biāo)志，決定著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。由于設(shè)計(jì)制造水平薄弱，很多關(guān)鍵技術(shù)難以突破，促使我國(guó)模具行業(yè)長(zhǎng)期處于“低端競(jìng)爭(zhēng)，高端進(jìn)口”的尷尬環(huán)境中【1】。盡管如此，中國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展很快，主要表現(xiàn)在模具集成制造單元與技術(shù)的普及、商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向模具及其產(chǎn)業(yè)鏈延伸、3D打印在模具制造中的廣泛應(yīng)用、模具的智能化、輕量化新材料與大型塑料模具的出現(xiàn)及優(yōu)化等方面。我國(guó)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展要求模具行業(yè)向大型、精密、復(fù)雜、高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展【2】。隨著“美國(guó)再工業(yè)化”、“德國(guó)工業(yè)4.0”、“中國(guó)制造2025”等戰(zhàn)略的實(shí)施，世界模具行業(yè)必將持續(xù)高速發(fā)展，迎來(lái)燦爛美好的明天。
1.2復(fù)合模的概念及優(yōu)勢(shì)
1.2.1 復(fù)合模的概念
復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具同一部位上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具【3】。復(fù)合模能在模具同一位置上進(jìn)行沖孔、落料、壓印、成形、拉深、切斷和彎曲等工序。復(fù)合模精度高、生產(chǎn)效率高、耐磨性好、韌性和熱穩(wěn)定性強(qiáng)，適合生產(chǎn)大批量、高精度要求的工件。根據(jù)落料凹模安裝位置的不同，若落料凹模安裝在下模，稱為順裝（正裝）復(fù)合模。正裝和倒裝的復(fù)合模對(duì)最終制件能否順利脫離模具型腔有著很大的關(guān)系【4】。
1.2.2 復(fù)合模的優(yōu)勢(shì)
復(fù)合模可以將落料、沖孔等多道工序復(fù)合為一道工序，使產(chǎn)品的加工時(shí)間縮短，提高了生產(chǎn)效益【5】。在同一位置上進(jìn)行多道工序的加工，無(wú)需重新定位，節(jié)省了人力、電力及為完成工序間搬運(yùn)消耗的時(shí)間。正裝復(fù)合模不受條料外形精度影響，能對(duì)邊角料實(shí)現(xiàn)再利用，節(jié)省原材料和采購(gòu)費(fèi)用。正裝復(fù)合模內(nèi)孔和外緣具有較高的位置精度，定位基準(zhǔn)一致，能較好地保證制件孔對(duì)外形位置的位置度要求。制件由模具型口推出，同軸度較好，表面平直度較高，制件精度高。
1.3 CAE技術(shù)的簡(jiǎn)介
CAE是指利用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能的分析計(jì)算及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題，將工程的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地組合在一起，以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和較好的工程質(zhì)量。
CAE是計(jì)算機(jī)輔助4C系統(tǒng)（CAD、CAE、CAM和CAPP）的重要環(huán)節(jié)。CAE作為一種計(jì)算機(jī)輔助工程，可以對(duì)產(chǎn)品與工程的力學(xué)性能進(jìn)行分析與優(yōu)化【6】。CAE的關(guān)鍵是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字建模，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)生到產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的集成，即應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)等的結(jié)合。上世紀(jì)60年代，隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，CAE軟件應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)已成為在航空航天、機(jī)械、電氣、石油化工、土木工程等領(lǐng)域不可或缺的數(shù)值計(jì)算工具，也是分析連續(xù)力學(xué)各類問題的重要方式。
第二章 沖裁工藝分析與設(shè)計(jì)
2.1零件分析
零件名稱：名爵汽車底盤連接片
材料：不銹鋼
料厚：t=2mm
生產(chǎn)批量：?jiǎn)渭∨?
材料特性分析：沖裁件材料為不銹鋼，抗剪強(qiáng)度τ=330Mpa，抗彎強(qiáng)度σb=410Mpa，屈服強(qiáng)度σs=441Mpa。不銹鋼焊接性好，耐腐蝕，塑性好，有良好的沖壓性能。
零件圖見圖2-1。
圖2-1 零件圖
2.2沖裁工藝的設(shè)計(jì)
2.2.1沖裁件的工藝性分析
沖裁件的工藝性是指沖件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性能，即沖件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工件精度在沖裁時(shí)的難易程度。良好的沖裁工藝性要求低耗材、少工序、沖裁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、品質(zhì)穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高。
該沖裁件由直線、圓弧和圓組成，結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱，符合沖裁件工藝要求。
一、沖裁件形狀力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，使排樣時(shí)廢料最少。該沖裁件外形接近矩形，無(wú)過(guò)長(zhǎng)的懸臂和凹槽；
二、沖裁件的內(nèi)、外形的轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免清角，盡可能用圓角半徑代替尖角。該沖裁件的圓角半徑為5mm，滿足R≥0.25t的要求；
三、沖孔時(shí)，因受凸模強(qiáng)度和剛度的限制，孔的尺寸不宜過(guò)小。該沖裁件的最小孔為Φ6mm。已知材料為不銹鋼，屬于硬鋼。用一般模沖圓孔時(shí)，對(duì)硬鋼，直徑d≥1.3t，滿足要求。
四、受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的影響，沖裁件兩孔間距離a1、孔與零件邊緣之間的壁厚a都不能太小。一般要求，a1≥1.5t,a≥t。兩孔間的最小距離為28，孔與邊緣之間的壁厚為10mm，均滿足要求。
五、沖孔比落料的精度約高一級(jí)。對(duì)于該零件沒有標(biāo)注公差的自由尺寸，在沖模中可按IT14來(lái)確定。
2.2.2沖壓工藝方案的確定
沖壓工藝方案的分析是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)節(jié)，關(guān)系著制件成形的質(zhì)量【7】。底盤連接片具有結(jié)構(gòu)小但工藝豐富的特點(diǎn)，在沖壓成型環(huán)節(jié)，精度高，生產(chǎn)批量大。該沖裁件包括沖孔、落料兩個(gè)基本工序，故有以下三種工藝方案：
方案一：先沖孔，后落料，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔-落料復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三：沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
分析：
方案一，模具結(jié)構(gòu)小而簡(jiǎn)單，整個(gè)沖壓沖壓要完成兩道工序，因此需要兩套模具，生產(chǎn)成本高，效率低，無(wú)法適應(yīng)大批量生產(chǎn)。此外，兩道工序中還存在定位誤差，很難保證中心孔的位置精度。
方案二，整個(gè)沖壓過(guò)程只需一套模具，模具規(guī)模較小，降低模具的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人力、電力及工序間的搬運(yùn)的時(shí)間。不僅操作簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)，而且因兩道工序在同一工位上完成，定位基準(zhǔn)一致，中心孔的位置精度更容易得到保證。
方案三，整個(gè)沖壓過(guò)程也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。但因同一副模具要在不同工位上完成兩道工序，模具規(guī)模較大，成本較高，且兩道工序間的定位基準(zhǔn)要求較高，難以保證中心孔的位置精度。
結(jié)果：
通過(guò)各方面的比較，確定采用方案二。因沖裁板料的平直度要求較高，該沖裁件采用正裝復(fù)合模進(jìn)行加工。它共有兩個(gè)工位，第一個(gè)工位完成φ10mm、4×φ6mm五個(gè)孔的沖孔，第二個(gè)工位完成外輪廓的落料。
36
第三章 排樣
3.1排樣
排樣是指需要開料的工件在條料或板料上的布置和開切方式。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)【8】。
3.1.1 選取搭邊值
采用單排排樣。查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例教程》，表2.3 搭邊a和a1的數(shù)值【3】。根據(jù)材料厚度t=2mm，矩形工件邊長(zhǎng)L在50～100mm之間，知工件間的最小搭邊值為2.0mm,側(cè)邊最小搭邊值為2.2mm。因材料為不銹鋼屬于硬鋼，于是取工件間搭邊值a1=1.6mm,側(cè)邊搭邊值a=1.76mm。
3.1.2 送料步距和條料寬度的計(jì)算
送料步距是指條料在加工生產(chǎn)中每送進(jìn)一次所需向前移動(dòng)的固定距離，即沖裁件相應(yīng)部分的寬度加上工件間搭邊值。已知工件間搭邊值a1=1.6mm，則送料步距為：
A=D+a1 式(3-1)
式中，D——零件長(zhǎng)度(mm)。
代入數(shù)據(jù)，得A=50+1.6=51.6mm。
表3-1 條料寬度下料偏差△、條料與導(dǎo)料板之間隙b0
工件
寬度L
材料厚度t
<=1
>1～2
>2～3
>3～5
△
b0
△
b0
△
b0
△
b0
<=50
0.4
0.1
0.5
0.2
0.7
0.4
0.9
0.6
>50～100
0.5
0.1
0.6
0.2
0.8
0.4
1.0
0.6
>100～150
0.6
0.2
0.7
0.3
0.9
0.5
1.1
0.7
>150～220
0.7
0.2
0.8
0.3
1.0
0.5
1.2
0.7
>220～220
0.8
0.3
0.9
0.4
1.1
0.6
1.3
0.8
查表3-1，已知工件寬度為56mm，材料厚度為2mm，取△=0.6mm，b0=0.2m，則條料寬度為：
式(3-2)
式中，L——工件寬度(mm)；
a——側(cè)邊搭邊值。
代入數(shù)據(jù)，得。
最終確定的擁有工件間搭邊值、側(cè)邊搭邊值、條料寬度的排樣圖見圖3-1。
圖3-1 排樣圖
3.2材料利用率的計(jì)算
查不銹鋼板材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選用1000mm×2000mm的板材。每個(gè)板材可裁剪成18個(gè)條料，條料的尺寸為54.02mm×1000mm；每張條料可加工34個(gè)零件，則材料的利用率為：
η=×100% 式(3-3)
式中，η——一張板料上沖件的數(shù)量；
A ——零件的實(shí)際面積；
B ——板料的寬度；
L ——板料的長(zhǎng)度。
代入數(shù)據(jù)，得η=×100%=85.7%。
故每張板材的材料利用率為85.7%。
第四章 計(jì)算工序力及選擇壓力機(jī)
4.1計(jì)算工序力
該模具采用正裝復(fù)合模，選擇彈性卸料、自然漏料的方式，故需計(jì)算沖裁力、推件力和卸料力。
4.1.1計(jì)算沖裁力
先計(jì)算第一個(gè)工位上φ10mm、4×φ6mm孔的沖裁力，再計(jì)算第二個(gè)工位外輪廓的落料沖裁力。
查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)例教程》，表1.6 部分黑色金屬的力學(xué)性能【3】。已知材料為不銹鋼，剪切強(qiáng)度τ為314～392MPa，取τ=330MPa。故落料沖裁力為：
式(4-1)
代入數(shù)據(jù)，得
沖孔力分別為：
式(4-2)
式(4-3)
式中，F(xiàn)21、F22——沖裁φ10mm、φ6mm孔的力(kN)；
L21、L22——φ10mm、φ6mm孔的周長(zhǎng)(mm)；
n——孔的個(gè)數(shù)；
K——修正系數(shù)，常取1.3；
τ——剪切強(qiáng)度(Mpa)。
代入數(shù)據(jù)，得
采用階梯凸模法進(jìn)行沖裁，因此取沖孔力中的最大值與落料力之和為沖裁力：
式(4-4)
代入數(shù)據(jù)，得
4.1.2計(jì)算推件力
查表4-1，得推件力系數(shù)Kt=0.055，故推件力為：
式(4-5)
式中，n——同時(shí)卡在凹模內(nèi)的廢料數(shù)量。
代入數(shù)據(jù)，得
4.1.3計(jì)算卸料力
查表4-1，取卸料力系數(shù)KX=0.045，故卸料力為：
式(4-6)
代入數(shù)據(jù)，
4.1.4計(jì)算總沖壓力
沖裁時(shí)的總沖壓力為：
式(4-7)
代入數(shù)據(jù)，得
4.2確定壓力中心
沖模的壓力中心是指沖壓力合力的作用點(diǎn)。為保證壓力機(jī)和模具能正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。如果二者不能重合，會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，最終降低模具與壓力機(jī)的使用壽命。
該零件形狀簡(jiǎn)單且對(duì)稱，為單個(gè)小批量生產(chǎn)，故沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。
4.3壓力機(jī)的選擇
壓力機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中具有非常廣泛的應(yīng)用，從大型設(shè)備如沖壓機(jī)床到小型化壓力機(jī)，其主要通過(guò)設(shè)備末端施加的壓力來(lái)完成一定的功能【9】。公稱壓力決定了壓力機(jī)的最大沖壓力。選用壓力機(jī)時(shí)，應(yīng)保證壓力機(jī)全部工作行程范圍內(nèi)的壓力負(fù)荷（總沖裁力）均小于公稱壓力。
當(dāng)壓力機(jī)施力行程較小的沖壓工序時(shí)，F(xiàn)g≥1.1～1.3F，則：
式(4-8)
式中，F(xiàn)g——壓力機(jī)公稱壓力(kN)；
F——總沖壓力。
代入數(shù)據(jù)，得
查附錄A，選擇開式雙柱可傾式壓力機(jī)，型號(hào)為J23-63。
第五章 模具尺寸計(jì)算
5.1確定制件的尺寸公差
對(duì)該零件為標(biāo)注公差的自由尺寸，在沖模中可按IT14來(lái)確定。φ6mm兩孔中心距公差滿足表5-1中的要求，為±0.15。查《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)》表3-2 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值【10】，各尺寸公差為560-0.74，500-0.74，R50-0.3，Φ6+00.3，Φ10+00.36，30±0.15,28±0.15。工件圖見圖5-1。
圖5-1工件圖
表5-1 兩孔中心距公差
5.1.1凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
已知材料為不銹鋼，材料厚度t=2mm，則沖裁間隙分別為Zmax=0.2mm，Zmin=0.14mm。
一、落料
落料以凹模為基準(zhǔn)，基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差分為內(nèi)的較小尺寸。查表5-2，得D1=560-0.74mm、D2=500-0.74mm的磨損系數(shù)均為X1=0.5。故落料凹模刃口尺寸為：
式(5-1)
式(5-2)
式(5-3)
式(5-4)
式中，Ddi，Dpi——分別為落料凹模尺寸和凸模尺寸(mm)，其中i=1,2；
δpi，δdi——分別為凸模和凹模的制造公差(mm)，為△/4,其中i=1,2。
代入數(shù)據(jù)，得
二、沖孔
沖孔以凸模為基準(zhǔn)，先確定凸模刃口尺寸，使凸模公稱尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙。查表5-2，得d1=10+00.36mm、d2=6+00.3mm的磨損系數(shù)為X2=0.75。故凸模刃口尺寸為：
式(5-5)
式(5-6)
式(5-7)
式(5-8)
式中，dpi，ddi——分別為沖孔凸模和凹模直徑(mm),其中i=1,2；
δpi，δdi——分別為凸模和凹模的制造公差(mm)，為△/4,其中i=1,2。
代入數(shù)據(jù)，得
5.1.2中心距尺寸的計(jì)算
中心距尺寸為：
Cm1=C1±△5 式(5-9)
Cm2=C2±△6 式(5-10)
代入數(shù)據(jù)，得Cm1=30±0.15/4=30±0.0375mm
Cm2=28±0.15/4=28±0.0375mm
5.2各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算及選用
5.2.1凹模外形尺寸的計(jì)算及刃口形式的確定
已知b=56mm，t=2，查表5-3，取K=0.28，則凹模厚度H為：
H=Kb 式(5-11)
代入數(shù)據(jù)，得H=0.28×56=15.68mm
凹?？v向壁厚C1：
C1=2H 式(5-12)
代入數(shù)據(jù)，得C1=2×15.68=31.36mm
凹模橫向壁厚C2：
C2=1.5H 式(5-13)
代入數(shù)據(jù)，得C2=1.5×15.68=23.52mm
凹模寬度B：
B=工件寬+2C1 式(5-14)
代入數(shù)據(jù)，得B=50+2×31.36=112.72mm
凹模長(zhǎng)度L：
L=工件長(zhǎng)+送料步距+2C2 式(5-15)
代入數(shù)據(jù)，得H=56+57.6+2×23.52=160.64mm
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，由JB/T 7643.1-2008，確定凹模外形尺寸為200×125×25mm。
沖裁模的凹模刃口形式主要有直筒式、錐形及凸臺(tái)式三種。在設(shè)計(jì)時(shí)，選用哪種形式的刃口，主要根據(jù)沖裁件的形狀、材料厚度和尺寸精度來(lái)確定。已知條料厚度t=2mm，查表5-4，得刃口高度h為6mm。
凹模所選材料為T10A，工作部分的熱處理硬度為58～62HRC。凹模零件圖見圖5-2。
圖5-2 凹模
5.2.2 凸凹模的設(shè)計(jì)
凸凹模存在于復(fù)合模中。當(dāng)凸凹模裝在上模時(shí)，該復(fù)合模為正裝復(fù)合模。沖孔廢料從凸凹模推出，使型腔不積存廢料，脹裂力小，壁厚可比倒裝復(fù)合模的最小壁厚小些。因該零件材料為不銹鋼，屬于黑色金屬，故凸凹模的最小壁厚c凸凹=1.5t=3mm，滿足1.5t>0.7的要求。凸凹模與卸料板采用H7/m6的過(guò)渡配合，由卸料板來(lái)保證。凸凹模材料選用T10A，熱處理硬度為58～62HRC。凸凹模的零件圖見圖5-3。
圖5-3 凸凹模
5.3凸模設(shè)計(jì)
5.3.1凸模形式
凸模的結(jié)構(gòu)形式，按照其斷面形狀可分為圓形和非圓形；按照其刃口形狀可分為平刃、斜刃等；按結(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲拼式、階梯式、凸緣式、直通式和帶護(hù)套式。56mm×50mm的凸模選用凸緣式，另外5個(gè)凸模選用直通式。
凸模的固定有臺(tái)肩固定、鉚接、凸模固定板固定、螺釘和銷釘固定等。此次設(shè)計(jì)選用凸模固定板固定，凸模和凸模固定板間采用H7/m6的過(guò)渡配合。
5.3.2凸模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算
凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。當(dāng)模具處于閉合狀態(tài)時(shí)，凸模長(zhǎng)度受料厚、凸模固定板厚度、空心墊板、彈性卸料板厚度以及凸模進(jìn)入凹模的深度等的影響。凸模進(jìn)入凹模的距離一般為0.5～1mm，常取1mm。故凸模長(zhǎng)度Lp為：
Lp=hg+h1+hx+t+(0.5～1) 式(5-16)
式中，h1———模具閉合時(shí)卸料板與凸模固定板之間的距離(mm)。
代入數(shù)據(jù)，得Lp=16+18+7+14+2+1=57mm
5.3.3凸模強(qiáng)度校核
對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的凸?；蚴窃谕鼓嗝娉叽巛^小而毛坯厚度又較大的情況下，必須進(jìn)行抗縱向彎曲應(yīng)力和承壓應(yīng)力兩方面的校驗(yàn)。因此，Φ6mm的凸模必須進(jìn)行校核。
一、校核彎曲應(yīng)力
彎曲應(yīng)力的公式為：
式(5-17)
式中，Lg——凸模工作部分的長(zhǎng)度,取Lg=25mm；
Fc——沖裁力。
代入數(shù)據(jù)，得
二、校核壓應(yīng)力
壓應(yīng)力的公式為：
式(5-18)
式中，d——該細(xì)長(zhǎng)凸模的直徑,取d=6mm；
t——料厚；
τ——材料的抗剪強(qiáng)度，取330MPa；
[σ壓]——許用壓應(yīng)力，一般為1000-1600MPa,取1200MPa。
代入數(shù)據(jù)，得
綜上所述，所有凸模均滿足要求。確定56mm×50mm的凸模選用凸緣式，φ10mm和φ6mm的凸模選用直通式。凸模材料選用T10A，工作部分的熱處理硬度為58～62HRC。
第六章 零部件的選用及裝配圖的繪制
設(shè)計(jì)零部件時(shí)，最先考慮的是零部件的定位、固定和總體裝配的方法。本次模具設(shè)計(jì)主要是螺釘起固定作用，銷釘起定位作用，利用擋料銷送進(jìn)定距，導(dǎo)料銷送進(jìn)定位，無(wú)側(cè)壓裝置。
6.1確定墊板、凸模固定板、凸凹模固定板及卸料板的厚度
一、墊板厚度的確定
由凹模的外形尺寸，根據(jù)JB/T 7643.3-2008，取墊板厚度hdb=6mm，材料選用T8A，熱處理硬度40～45HRC。
二、凸模固定板厚度的確定
凸模固定板按形狀可分為圓形和矩形。本次設(shè)計(jì)選用矩形凸模固定板。用凸模固定板不僅能將凸模固定在模板的正確位置，而且還能正確安放銷釘和緊固螺釘。凸模固定板的厚度為：
式(6-1)
代入數(shù)據(jù)，得
由凹模的外形尺寸，根據(jù)JB/T 7643.2-2008，取凸模固定板厚度為，材料選用45鋼，熱處理硬度28-32HRC。凸模固定板的零件圖見圖6-1。
圖6-1 凸模固定板
三、凸凹模固定板厚度的確定
凸凹模固定板的厚度為：
式(6-2)
代入數(shù)據(jù)，得
由凹模的外形尺寸，根據(jù)JB/T 7643.2-2008，取凸凹模固定板厚度為，材料選用45鋼，熱處理硬度28-32HRC。凸凹模固定板的零件圖見圖6-2。
圖6-2 凸凹模固定板
四、卸料板厚度的確定
卸料板分為彈性卸料板和剛性卸料板。剛性卸料板板主要用于厚板且對(duì)沖裁件平面度要求不高的板料沖裁；彈性卸料板則用于薄板及對(duì)平面度要求較高的板料沖裁。彈性卸料板既可安裝在上模，又可安裝在下模。該制件對(duì)平直度要求較高，故選擇彈性卸料板。Hx一般取10～20mm，故取hx=14mm，卸料板材料選用45鋼。卸料板的零件圖見圖6-3。
圖6-3 卸料板
6.2橡膠的選用
橡膠是常見的卸料彈性元件。橡膠常見的形狀為矩形、圓柱形、圓筒形。沖裁模中用于卸料的橡膠有合成橡膠和聚氨酯橡膠兩種，其中聚氨酯橡膠的性能比合成橡膠更好。利用聚氨酯橡膠作為彈性介質(zhì)，在沖壓中充當(dāng)凸模或凹模，完成沖切、彎曲、拉伸等多道工序，在國(guó)內(nèi)外均有廣泛的應(yīng)用【11】。
根據(jù)GB/T2867.9-81，選取直徑D=45mm、d=12.5mm、厚度H=20mm的聚氨酯橡膠，數(shù)量：2個(gè)。
橡膠零件圖見圖6-4。
圖6-4 橡膠
6.3模架的選用
6.3.1上、下模座厚度的計(jì)算
一、下模座厚度的計(jì)算
下模座厚度公式為：
Hx=(1～1.5)H 式(6-3)
代入數(shù)據(jù)，得Hx=1.2×25=30mm
二、上模座厚度的計(jì)算
上模座厚度公式為：
Hs=Hx-5 式(6-4)
代入數(shù)據(jù)，得Hs=30-5=25mm
6.3.2模具閉合高度的估算
當(dāng)模具處于閉合狀態(tài)時(shí)，該狀態(tài)下的高度為：
H閉=Hx+hdb+htg+H+t+hx+hxj+htag+hdb+Hs 式(6-5)
代入數(shù)據(jù)，得H閉=30+6+20+25+2+14+20+20+6+25=168mm
6.3.3模架的選用
模架是用于固定、支撐模具其他零件，是整套模具的基本框架【12】。因沖壓件的精度要求較高，故導(dǎo)向部分必須滑動(dòng)平穩(wěn)、導(dǎo)向精準(zhǔn)可靠。本次設(shè)計(jì)選用的是沖?；瑒?dòng)導(dǎo)向模架中的中間導(dǎo)柱模架。
已知凹模周界尺寸為200mm×125mm、模具閉合高度H閉=168mm。根據(jù)GB/T 2851-2008,選取以下規(guī)格的模架：
根據(jù)GB/T 2855.1，上模座選取280×200×45，材料：45鋼；
根據(jù)GB/T 2855.2，下模座選取280×200×55，材料：45鋼；
根據(jù)GB/T 2861.1，導(dǎo)柱選取28h6×150、32h6×150，材料：20鋼；
根據(jù)GB/T 2861.3，導(dǎo)套選取28H7×100×38、32H7×100×38，材料：20鋼。
查附錄A，壓力機(jī)J23-63的最大閉合高度和工作臺(tái)尺寸均符合要求。
6.4模柄的選用
模柄即模具安裝柄，用于模具在沖床上的裝卡。因小型模具的安裝卡緊空間有限，故多用于小型模具。模柄能使上模部分迅速找正位置，直接與壓力機(jī)滑塊連接柄固定在一起，實(shí)現(xiàn)沖壓的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。模柄按照結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為壓入式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄、槽型模柄、浮動(dòng)模柄等。
已知壓力機(jī)型號(hào)為J23-63，查附錄A，得模柄孔的尺寸為φ50×70mm。根據(jù)模具大小，選用旋入式模柄。模柄的高度h為：
h1=H上模座-(1～2) 式(6-6)
h2=H壓力機(jī)?？咨?5 式(6-7)
h=h1+h2 式(6-8)
代入數(shù)據(jù)，得h1=40-1=39mm
h2=70-5=65mm
h=39+65=104mm
根據(jù)JB/T 7646.2-2008，選取B型旋入式模柄。模柄高度為104mm，材料選用45鋼。
旋入式模柄見圖6-5。
圖6-5 模柄
6.5 定位零件的選用
定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。根據(jù)GB/T 7649.10-2008，確定導(dǎo)料銷和擋料銷的規(guī)格。其中，擋料銷選用鉤頭擋料銷。
6.6 推件裝置的選用
推件的目的是將制件從凹模中推出。根據(jù)本副模具的要求，選用剛性推件裝置。 根據(jù)GB/T 4169.7-2006，確定推板的規(guī)格。
6.7 裝配圖的繪制
模具裝配圖設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。繪制模具裝配圖最主要的是要反映模具的基本構(gòu)造，表達(dá)零件之間的裝配關(guān)系【13】。
裝配圖見圖6-6。
圖6-6 裝配圖
第七章 凹模加工
沖裁凹模的精度要求很高，它直接影響沖裁件的質(zhì)量【14】。凹模刃口的粗糙度為0.8μm，計(jì)算凹模刃口的工序尺寸和加工余量。
7.1 工序尺寸和加工余量的確定
凹模的刃口尺寸為55.63mm×49.63mm，表面粗糙度為0.8μm，先銑出53mm×47mm的輪廓充當(dāng)毛坯，再確定各工序尺寸和加工余量。
一、確定加工工藝路線
確定工藝路線為：銑輪廓—粗銑—粗磨—精磨。
二、刃口尺寸為55.63mm×49.63mm的各工序尺寸和加工余量，見表7-1。
7.2 UG加工
UG軟件是一個(gè)集成化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)軟件，它為工程設(shè)計(jì)人員提供了非常強(qiáng)大的應(yīng)用工具，這些工具可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)(包括零件設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì))、工程分析(有限元分析和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析)、繪制工程圖、編制數(shù)控加工程序等【15】。因此利用UG對(duì)凹模進(jìn)行加工。
先利用UG軟件畫出草圖，進(jìn)行拉伸，得到凹模實(shí)體圖。經(jīng)翻轉(zhuǎn)后的凹模實(shí)體圖見圖7-1。
圖7-1 經(jīng)翻轉(zhuǎn)后的凹模實(shí)體圖
7.3 編程
數(shù)控編程突出體現(xiàn)了現(xiàn)代制造技術(shù)。通過(guò)典型零件的加工工藝分析，運(yùn)用常用二維加工方式，通俗易懂，簡(jiǎn)單、方便、快捷地編制出加工程序【16】。
7.3.1創(chuàng)建程序目錄
第一道工序：銑輪廓1；
第二道工序：粗銑平面1；
第三道工序：銑輪廓2；
第四道工序：粗銑平面2；
第五道工序：粗磨；
第六道工序：精磨；
第七道工序：鉆孔。
7.3.2創(chuàng)建刀具
整個(gè)凹模加工過(guò)程主要進(jìn)行銑削加工和鉆孔，故選用以下刀具及相應(yīng)的刀具直徑：
1、立銑刀：T1，d=Φ5mm，T2，d=Φ3mm。
2、麻花鉆：T3，d=Φ10mm，L=168mm，l=81mm；T4，d=Φ12mm，L=182mm，l=101mm。
式中，d——直徑；
L——鉆頭的全長(zhǎng)；
l——工作部分的長(zhǎng)度。
7.3.3創(chuàng)建坐標(biāo)系和毛坯
建立坐標(biāo)系，如圖7-2所示。
圖7-2 坐標(biāo)系
7.3.4創(chuàng)建操作和程序
一、確定操作步驟
1、采用型腔銑，用T1對(duì)79mm×55mm、深7mm的型腔1進(jìn)行粗加工，留1.0mm的加工余量，再進(jìn)行精加工。
2、采用型腔銑，用T1對(duì)77.63mm×53.63mm的型腔1進(jìn)行粗加工，留0.63mm的加工余量，最終得到的工序尺寸為77mm×53mm。
3、采用型腔銑，用T2對(duì)58mm×52mm、深25mm的型腔2進(jìn)行粗加工，留1.0mm的加工余量，再進(jìn)行精加工。
4、采用型腔銑，用T2對(duì)55.63mm×49.63mm的型腔2進(jìn)行粗加工，留0.63mm的加工余量，最終得到的工序尺寸為55mm×49mm。
5、鉆孔，用T3鉆φ10mm的通孔。
6、鉆孔，用T4鉆φ12mm的通孔。
二、確定凹模加工位置
凹模加工位置示意圖見圖7-3。凹模各加工點(diǎn)的加工位置見表7-2。
圖7-3 凹模加工位置示意圖
三、確定凹模程序
主程序編程：
ZJ.MPF
N10 G94 G90
N20 M03 S500
N30 T1 D1
N40 G0 X0 Y-10 Z10
N50 CYCLE72(“L1”,10，0，1，-7，1，0，0，80，30，011，41，01，5， ，01,5)
N60 M03 S800
N70 CYCLE72(“L1”,10，0，1，-7，1，0，0，80，30，012，41，01，5， ，01,5)
N80 G0 X100 Y62.5 Z10
N90 M03 S500
N100 P0CKET3(10，0，1，-7，78，54，5，100，62.5，0，1，0，0，80，30，1，11， ， ， ， ， ， )
N110 M03 S800
N120 P0CKET3(10，0，1，-7，78，54，5，100，62.5，0，1，0，0，80，30，1，12， ， ， ， ， ， )
N130 G0 X100 Y62.5 Z10
N140 M03 S500
N150 S800
N160 P0CKET3(10，0，1，-7，77.63，55.63，4.81，100，62.5，0，1，0，0，80，30，1，12， ， ， ， ， ， )
N170 G00 X-80 Y-80
N180 M05
N190 T2 D1
N200 G0 X0 Y-10 Z10
N210 CYCLE72(“L1”,10，0，1，-25，1，0，0，80，30，011，41，01，5， ，01,5)
N220 M03 S800
N230 CYCLE72(“L1”,10，0，1，-25，1，0.5，0.5，80，30，012，41，01，5， ，01,5)
N240 G0 X100 Y62.5 Z10
N250 M03 S500
N260 P0CKET3(10，0，1，-25，56，50，5，100，62.5，0，1，0，0，80，30，1，11， ， ， ， ， ， )
N270 M03 S800
N280 P0CKET3(10，0，1，-25，56，50，5，100，62.5，0，1，0，0，80，30，1，12， ， ， ， ， ， )
N290 G0 X100 Y62.5 Z10
N300 M03 S500
N310 S800
N320 P0CKET3(10，0，1，-25，55.63，49.63，4.81，100，62.5，0，1，0，0，80，30，1，12， ， ， ， ， ， )
N330 G00 X-80 Y-80
N340 M05
N350 T3 D1
N360 M03 S500
N370 G0 X27 Y110.5 Z10
N380 MCALL CYCLE81(10，0，2，-25，)
N390 G0 X173 Y110.5 Z10
N400 G0 X173 Y14.5 Z10
N410 G0 X27 Y14.5 Z10
N420 G0 X-80 Y-80
N430 MCALL
N440 M03 S500
N450 G0 X27 Y62.5 Z10
N460 MCALL CYCLE81(10，0，2，-25，)
N470 G0 X173 Y62.5 Z10
N480 G0 X-80 Y-80
N490 MCALL
N500 M05
N510 T4 D1
N520 M03 S500
N530 G0 X54 Y80.5 Z10
N540 MCALL CYCLE81(10，0，2，-25，)
N550 G0 X54 Y44.5 Z10
N560 G0 X-80 Y-80
N570 MCALL
N580 M05
N590 M02
子程序編程：
L1.SPF
N10 G01 X0 Y0
N20 X200 Y0
N30 X200 Y125
N40 X0 Y125
N50 X0 Y0
N60 M02
結(jié)束語(yǔ)
大學(xué)時(shí)光一晃而過(guò)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)是我在大學(xué)期間上交的最后一份作業(yè)了。借此機(jī)會(huì)，感謝我的學(xué)校，給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。在學(xué)習(xí)中，老師從選題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)的修改都給予我很大的支持和幫助。王老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、極高的敬業(yè)態(tài)度、矜矜業(yè)業(yè)的工作態(tài)度對(duì)我影響很大。
首先拿到課題，我的課題是名爵汽車底盤連接片正裝復(fù)合模設(shè)計(jì)。連接片結(jié)構(gòu)小，為單件小批量生產(chǎn)。在本次設(shè)計(jì)中，我不僅要考慮做出來(lái)的零件要滿足工作要求，而且要保證它擁有較長(zhǎng)的使用壽命。
在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了很多的問題。其中，最大的問題是：在選用模架的時(shí)候，我最初選擇的中間導(dǎo)柱模架的上、下模座的外形尺寸和凹模的周界尺寸是一樣的，結(jié)果在繪制裝配圖的時(shí)候，導(dǎo)柱和導(dǎo)套沒位置安裝。通過(guò)詢問王老師，我才得知下模座的外形尺寸是在凹模外形尺寸的基礎(chǔ)上要加上50～100mm的，下模座的厚度約為凹模厚度的1～1.5倍。這樣就能選擇出合適的下模座，再根據(jù)下模座的厚度，上模座的厚度也就可以通過(guò)計(jì)算獲得了。在設(shè)計(jì)擋料銷位置時(shí)，我發(fā)現(xiàn)擋料銷與板料發(fā)生干涉。在王老師的指導(dǎo)下，通過(guò)選用鉤形擋料銷，這個(gè)問題最終得到了解決。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我也學(xué)到了很多東西。為了能夠順利設(shè)計(jì)連接片，我重新學(xué)習(xí)了沖壓模具的設(shè)計(jì)，熟悉了沖壓設(shè)計(jì)的整個(gè)流程。遇到不會(huì)的問題，通過(guò)上網(wǎng)搜集資料、詢問導(dǎo)師和同學(xué)得以解決。基本上能利用CAD和UG來(lái)畫圖。
致 謝
一晃兒大學(xué)生活已接近尾聲?；厥鬃哌^(guò)的歲月，倍感充實(shí)。當(dāng)我寫完這邊畢業(yè)論文時(shí)，感慨良多。在此我想對(duì)我的論文指導(dǎo)老師、同學(xué)們和家人表達(dá)由衷的感謝。
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，最應(yīng)該感謝的是我的論文指導(dǎo)老師——王志斌老師。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生涯中，我遇到了很多專業(yè)知識(shí)豐富的教師，其中王志斌老師就曾給我們上過(guò)好幾門專業(yè)課，甚至這次還是我的畢業(yè)課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，著導(dǎo)致我們之間的師生情誼比其他任課教師更為深厚。在忙碌的教學(xué)工作中，王老師總是利用自己休息的時(shí)間來(lái)替我們解答疑惑，并對(duì)我的論文提供一些修改意見。王志斌老師以他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開闊的思維、循循善誘的引導(dǎo)給予我很大的幫助和影響，本次論文的寫作更是直接得益于王老師的悉心指導(dǎo)。當(dāng)我對(duì)論文的思路迷惑時(shí)，王老師為我提供較為清晰的思路。在此，真心地祝愿王老師能桃李滿天下！
接著，要真心地感謝我可愛的同學(xué)們。當(dāng)我遇到不懂的問題時(shí)，他們總是不厭其煩地為我解答。當(dāng)我不知道數(shù)據(jù)如何計(jì)算時(shí)，他們會(huì)陪我一起翻閱各類資料，只為幫我找一些公式。
最后，還要感謝我的家人。感謝他們一直以來(lái)給予我最偉大、最無(wú)私的愛，他們的理解和支持是我不斷努力的源泉。焉得援草，言樹之背；養(yǎng)育之恩，無(wú)以為報(bào)。希望你們永遠(yuǎn)健康、快樂！
大學(xué)的生活即將畫上句號(hào)，但是我的人生才剛剛開始。我會(huì)更加努力，不斷學(xué)習(xí)，只為迎接更加美好的明天！
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附錄A
該表選自《沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)》。
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