2249 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計

2249 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計,迷宮,零件,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計 凹迷宮片零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計0.1 緒 論模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母” 。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還比較的落后，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、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(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)國家的模具相比差距相當(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)狀我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち?。我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003 年我國模具生產(chǎn)廠點約有 2 萬多家，從業(yè)人員約 50 多萬人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具 4.91 億美元，分別比 2003 年增長 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為 3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。在 2 萬多家生產(chǎn)廠點中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 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；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)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，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是 15～20 萬美元，有的高達(dá) 25～30 萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計算機(jī)、精密監(jiān)測和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是一個綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細(xì)化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有：　　(1)建立在 CAD/CAE 平臺上的先進(jìn)模具設(shè)計技術(shù)，提高模具設(shè)計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。(2)建立在 CAM/CAPP 基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，提高模具加工的自動化水平與生產(chǎn)效率。(3)模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術(shù)。例如 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理） 、ERP（企業(yè)資源管理） 、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及 INTERMET 平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及發(fā)展。(4)高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等。(5)提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)。(6)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。例如熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、虛擬技術(shù)、納米技術(shù)、高速掃描技術(shù)、逆向工程、并行工程等技術(shù)在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應(yīng)用。(7)原材料在模具中成形的仿真技術(shù)。(8)先進(jìn)的模具加工和專有設(shè)備的研究與開發(fā)。(9)模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件、重要輔件的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。(10)模具及其制品的檢測技術(shù)。(11)優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應(yīng)用。(12)模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術(shù)。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，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機(jī)械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(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％．隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。1.3　拉深、落料、沖孔模具設(shè)計與制造方面1.3.1 拉深、落料、沖孔模具設(shè)計的設(shè)計思路拉深是沖壓基本工序之一，它是利用模具在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在 IT13 級以下，不宜高于 IT11 級。只有加強(qiáng)拉深變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定拉深工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決拉深變形中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。該工件中有錐形拉深部分，錐形拉深是最典型的拉深件，其工作過程很簡單就是一個拉深，根據(jù)計算確定它可以一次拉深成功.根據(jù)計算的結(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)拉深凸模與拉深凹模工作配合長度決定．設(shè)計時可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.3.2 凹迷宮片模具設(shè)計的進(jìn)度1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設(shè)計，所用時間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時間 4 天．2 設(shè)計任務(wù)書2.1 制件圖及要求名稱：凹迷宮片材料：45 鋼厚度：2mm2.2 零件工藝分析該零件需要采用拉深、沖孔和落料三道工序即可完成，材料為 45 鋼，45 鋼具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件相對簡單，尺寸均勻?qū)ΨQ。由《沖壓模具設(shè)計與制造》P27 表1.3.6 查得 45 鋼的抗剪強(qiáng)度為 440～560MPa，抗拉強(qiáng)度為 530～680MPa 以后簡《沖模》 。工件未注公差可視為自由公差，取 IT14 等級精度，由《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》P36 表 2.4.8查得凸凹模最小壁厚 a＝4.9mm, 以后簡稱《設(shè)計手冊》由工件可得最小孔邊距為（60-50）/2＝5mm 故可以采用符合模沖壓。φ50 孔的偏差代號為 H8，φ80 外徑的偏差代號為 g6，由《公差配合與技術(shù)測量》P16表 2-4 和表 2-6 查得其偏差分別為：φ50 ES=+0.039EI=0公差 δ=0.039mmφ80 ES=-0.01 EI=-0.029 公差 δ=0.019mm3 沖壓工藝方案選擇該工件由沖孔、拉深和落料三個基本工序，可以采用以下三個工藝方案：第一種：用簡單模分三次加工，即拉深——-落料——沖孔。用簡單模生產(chǎn)第二種：拉深沖孔落料復(fù)合模。用復(fù)合模生產(chǎn)第三種：拉深沖孔落料級進(jìn)模。用級進(jìn)模生產(chǎn)方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要三道工序兩副模具，生產(chǎn)效率低，難以滿足該零件的年產(chǎn)量的要求。方案二只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)效率高，盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳，故采用復(fù)合模進(jìn)行沖壓生產(chǎn)。4 工藝計算4.1 排樣方案的確定及其毛坯尺寸的計算該沖件為幾何形狀簡單的矩形沖件，故采用有廢料的直排方式，可以有效減少廢料。由《設(shè)計手冊》P128 表 4.14 查得該制件的毛坯直徑的公式為：D=[d21+d23-d22+2L(d1+d2)]1/2公式中：d 1--------底中徑d2--------口中徑d3--------外徑L--------斜面長度 根據(jù)制件圖尺寸可知：D=[602+802-702+2×7×（70+60）] 1/2=83.14mm所以毛坯直徑為 83.14mm下面對工件的搭邊值進(jìn)行確定，各部分尺寸的確定由《沖?！稰65 表 2.5.2 查得，最小的搭邊值工件間 a＝1.5mm 側(cè)面 a1＝1.8mm，又因為制件有拉深工序。由零件圖的尺寸可知拉深的尺寸為稍大于 7mm。又考慮到板材拉深后仍要保證有足夠的壓邊，工件間距 a＝15mm 側(cè)面間距 a1＝15mm，所以其排樣圖如圖 2-1 所示：取由零件圖和排樣圖可以計算條料的寬度 B=80+2×15=110mm。一個步距的長度為S=80+15+7=102mm，可以計算出一個步距的條料的利用率為 50%?？傻孟卤恚喉椖?公式 結(jié)果 備注沖裁件的面積 A A=3.14×（40+7） 2-3.14×2524973.8由表 2.5.2 查得最小搭邊值條料寬度 B B=80+2×15 110a＝15 a1＝15步距 S S=80+15+7 102一個步距材料利用率nn=Na/BS×100% 50%2-1 排樣圖4.2 沖壓力的計算該模具采用正裝復(fù)合模，選擇彈性卸料，下出件彈性打料桿頂出工件，沖壓力的計算如下：由《沖模》P69 得沖裁力F=KLtTb公式中： F 沖裁力L 沖裁周邊長度，L=3.14×80+3.14×50=408.2mmt 材料厚度 t=2mmTb 材料抗剪強(qiáng)度 取 500MPaK 系數(shù)系數(shù) K 是考慮到實際生產(chǎn)，模具間隙值是波動和不均勻、刃口的磨損，板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取 K=1.3根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算可得：F=530660N下面對卸料力進(jìn)行計算：卸料力 Fx=KxF頂件力 FD=KDF公式中:F 沖裁力 為 530660NKx 卸料力系數(shù) 由《沖模》P70 表 2.6.1 查得 Kx=0.05KD 為推件力系數(shù) 由表 2.6.1 查得 KD=0.06所以 Fx=0.05×530660=26533NFD=0.06×530660=31839N又制件有拉深部分，則拉深力的計算為：由《設(shè)計手冊》P149 表 4.44 查得旋轉(zhuǎn)形非變薄拉深力：P=3.14dt6b(D/d-C)該公式可簡化為：P=A6b公式中：A-----拉深件的截面面積6b-------抗拉強(qiáng)度故 P=A6b=3.14×3.72×600=25792N又因為落料凹模是由彈頂器作用下，使模具在拉深時處在不運動狀態(tài)，所以克服彈頂器的力 F 彈 應(yīng)大于拉深力，我們?nèi)?F 彈 =30000N由于采用彈性卸料裝置，下出件，故：F 總=F+Fx+FD+P=F+0.05F+0.06F+P=530660+26533+31839+25792=614864N因為 F 總=614864N 查《設(shè)計手冊》P389 表 13.10 選用壓力機(jī)型號為 JH21-80JH21-80 壓力機(jī)參數(shù)公稱壓力/KN 800公稱壓力行程 /mm 4.5滑塊行程/mm 160行程次數(shù)/次/mm 40～75最大閉合高度/mm 320閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 80工作臺尺寸/mm 左右 310前后 950工作臺孔徑/mm 150模柄孔尺寸/mm 直徑 50深度 60電動機(jī)功率/KW 7.54.3 壓力中心的確定壓力中心就是沖壓力的作用點，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合，否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而使制件質(zhì)量受到影響和降低模具壽命，甚至損壞模具。由工件圖可知，為簡單的對稱沖裁件，其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的幾何中心上。4.4 工作零件刃口尺寸的計算在確定工作零件刃口之前，首先要考慮到工作零件的加工方法和模具的裝配方法，結(jié)合該模具的特點，工作零件的性狀相對簡單，社和采用線切割機(jī)床分別加工落料凹模、凸凹模中的沖孔凹模，這種加工可以保證這些零件各孔同軸度，使裝配工作簡化，因此工作零件刃口尺寸計算可按分別加工的方法來計算。4.4.1 落料加工工序在落料加工工序中要完成的是對一個 φ80 的孔進(jìn)行落料，由 2-2 的計算結(jié)果得φ80 ES=-0.01EI=-0.029公差 δ=0.019mm由《沖?！稰55 表 2.3.3 查得模具設(shè)計時的最大、最小間隙分別為：Zmax=0.18mmZmin=0.14mm則 Zmax- Zmin=0.18-0.14=0.04mm由于工件的精度取 IT14 級加工，X 取 X=0.5設(shè)凸模、凹模的加工精度分別為 IT6 和 IT7 級加工，可以滿足落料時的精度要求。由《沖?！稰58 表 2.4.1 查得：凹模偏差δA=0.030mm凸模偏差δT=0.020 mm則落料時：由公式 DA=（Dmax- x△） 0+δADT=( DA-Zmin) -δT 0得 DA=（79.99-0.5×0.019） 0+0.030 =79.98 0+0.030DT=（DA- Zmin) 0-δT=（79.98-0.14） 0-0.020=79.840-0.020校核：∣δA∣+∣δT∣≥Zmax- Zmin 不滿足間隙公差條件因此只有縮小 δA、δT 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可取：δT≤0.4（Zmax- Zmin ）=0.4×0.04=0.016mmδA≤0.6（Zmax- Zmin ）=0.6×0.04=0.024mmDA=79.98 0+0.024mmDT=79.840-0.016 mm4.4.2 沖孔加工工序同樣的采用自由公差為 IT14 級精度，要同時沖出一個直徑 50mm 的孔，凸凹模的加工同樣要采用 IT6 和 IT7 分別進(jìn)行加工。工件精度取 IT14 取 X=0.5由《沖?！稰58 表 2.4.1 得：凸模制造偏差 δT=0.020mm凹模制造偏差 δA=0.030mm由 2-2 的計算結(jié)果得：φ50 ES=+0.039EI=0公差 δ=0.039mm由《沖?！稰55 表 2.3.3 得Zmax=0.180mmZmin=0.140mm則 Zmax- Zmin=0.180-0.140=0.04mm則根據(jù)公式：dT=(dmin+ x△) -δT 0dA=(dT+ Zmin) 0+δA則 dT=(50+0.5×0.039) -0.0200=50.02-0.0200dA=(50.02+0.14) 0+0.030=50.160+0.030校核：∣δA∣+∣δT∣≥Zmax- Zmin 不滿足間隙公差條件因此只有縮小 δA、δT 提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可?。害腡≤0.4（Zmax- Zmin ）=0.4×0.04=0.016mmδA≤0.6（Zmax- Zmin ）=0.6×0.04=0.024mmdT=50.02-0.0160mmdA=50.160+0.024mm工件零件刃口尺寸的計算分類 尺寸 計算公式 結(jié)果落料 φ80 DA=（Dmax- x△） 0+δADT=( DA-Zmin) -δT 0DA=79.98 0+0.024mmDT=79.840-0.016 mm沖孔 φ50dT=(dmin+ x△) -δT 0dA=(dT+ Zmin) 0+δAdT=50.02-0.0160mmdA=50.160+0.024mm4.5 卸料橡皮的設(shè)計由以上計算可知卸料力 Fx=26533N，這個力相對比較大，需要采用卸料力載荷大的裝置，所以采用橡皮板，選用 4 塊橡皮，且 4 塊橡皮的厚度務(wù)必一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具正常工作。彈頂器 F 彈 =30000N，可采用一塊整體橡皮。根據(jù)卸料力求橡膠的橫截面面積4.5.1 橡膠的選擇原則A、 為保證相繼正常工作，所選橡皮應(yīng)滿足預(yù)壓力要求：F0＞Fx公式中：F0 橡膠在預(yù)壓力壓縮狀態(tài)下的壓力 NFx 卸料力 NB、為保證橡皮不過早失效，其允許最大壓縮量不應(yīng)超過其自由高度的 45%，一般取△H2=（0.35～0.45）H0公式中 △H2 橡膠的允許總壓縮量 mmH0 橡膠的自由高度 mm橡膠的預(yù)壓量一般取自由高度的 10%～15%△H0=（0.10～0.15）H0公式中△H0 為橡膠預(yù)壓縮量 mm故△H1=△H2-△H0=（0.25～0.35）H0而△H1 =△H′+△H〞公式中△H′ 卸料板的工作行程 △H′=t+1 其中 t 為料厚△H〞 凸模刃口修磨量 mmC、橡膠高度與直徑之比應(yīng)按下公式校核：0.5≤H0/D≤1.5式中 D 為橡膠外徑 mm4.5.2 橡膠選擇步驟A、根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能、形狀和數(shù)量，一般沖裁卸料用較硬的橡膠，選擇 4 個圓筒形橡膠。B、由 Fx≤Fxy=AP可得 Fxy 應(yīng)大于或等于卸料力 Fx則可得橡膠的橫截面面積為 A=Fxy/P公式中 Fxy 橡膠產(chǎn)生的壓力，設(shè)計時取大于或等于卸料力 FxP 橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力與壓縮量有關(guān)，其值可按《沖?！稰122 圖2.9.35 確定，設(shè)計時取預(yù)壓縮量下的單位面積A 橡膠面積卸料板的工作行程HI=h1+t+h公式中 h1 凹模落料后凸凹模進(jìn)入凹模的深度/mm（這里取 mm） T 板厚度h 拉深深度（由零件圖計算得 h=5mm）即 H1=2+2+5=9 mm橡膠的工作行程： H2= H1+h 修即 H2=9+5=14mm其中 h 修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠的工作高度取自由高度的 25%，根據(jù)以上的計算和說明得知橡膠的自由高度為H 自由=4 H2=56 mm每個橡膠承受的載荷為 F1=FX/4=6633N試取壓縮量為 40%，查《沖?！稰122 圖 2.9.35 可得：單位壓力約為 3MPa 則：由上公式 A=6633/3=2211 m㎡則 D=( d 2+1.27Fxy/P) 0.5其中 d 取 12mm 計算得 ：D=54mm同理可計算出彈頂器上的橡膠：直徑 D=58 mm自由高度 H=36mm4.5.3 校核H/D=56/54=1.04H/D=36/58=0.62均滿足 0.5≤H/D≤1.5故 4 個圓筒形橡膠即可滿足要求卸料橡皮參數(shù)項目 公式 結(jié)果 備注頂板工作行程 HI=h1+t+h 9 mm h1 凹模落料后進(jìn)入凸凹模的深度橡膠工作行程 H2= h1+h 修14 mm h修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠自由高度 H 自由=4 H2 56 mm 橡膠的工作高度取自由高度的25%橡膠預(yù)壓縮量 H預(yù)=15%H 自由7.4mm 一般取自由高度的 15%～25%每個橡膠的載荷F1=FX/4 6633N 選擇 4 個圓筒形橡膠橡膠的外徑D=( d2+1.27Fxy/P) 0.554 mm d 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑 取 d=12 mm校核橡膠自由高度0.5≤H/D≤1.5 滿足要求橡膠的安裝高度 H 安=H 自由- H 預(yù)48.6 mm彈頂器橡皮參數(shù)項目 公式 結(jié)果 備注卸料板工作行程 HI=h1+t 4 mm h1 凹模落料后進(jìn)入凸凹模的深度橡膠工作行程 H2= h1+h 修9 mm h修為凸凹模的修磨余量 取 5 mm橡膠自由高度 H 自由=4 H2 36mm 橡膠的工作高度取自由高度的 25%橡膠預(yù)壓縮量 H預(yù)=15%H 自由5.4mm 一般取自由高度的 15%～25%橡膠的載荷 F1=FX/4 30000N 選擇 4 個圓筒形橡膠橡膠的外徑D=( d2+1.27Fxy/P) 0.5113.8mm d 為圓筒形橡膠的內(nèi)徑 取d=16 mm校核橡膠自由高度0.5≤H/D≤1.5 滿足要求橡膠的安裝高度 H安=H 自由- H 預(yù)30.6 mm五、模具的總體設(shè)計① 由沖壓工藝分析可知，采用正裝復(fù)合模② 定位方法的選擇由于該模具采用的是條料，控制條料的送料方向采用擋料銷，與送料垂直的方向上用導(dǎo)料板對料導(dǎo)正，③ 卸料、出件方式的選擇因為工件厚度為 2 mm，相對比較薄，卸料力不是太大，故可以用彈性卸料。又因為是正裝復(fù)合模，使用采用下模彈性頂桿出件。④ 導(dǎo)向方式的選擇為了提高模具的壽命、工件質(zhì)量及減少模具總體尺寸、方便安裝調(diào)試，該復(fù)合模要采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。6 主要零部件的設(shè)計根據(jù)模具設(shè)計的基本形式，可以確定模具的基本結(jié)構(gòu)原理圖如下： 6.1 落料凹模的設(shè)計落料凹模采用整體式，用線切割機(jī)床加工，故采用直通式凹模，安裝凹模在模架上的位置時，要依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸可按經(jīng)驗公式來確定。凹模高度 H=Kb (≥15 mm)凹模壁厚 C=（1.5～2）H （≥30～40 mm)公式中： b 凹模刃口最大尺寸為 b=80 mmK 系數(shù) 考慮板料厚度的影響 由《沖模》P104 表 2.9.5 查得 K=0.3由工件圖可知刃口最大尺寸為 b=80 mm則 H=80×0.3=24 mm≥15 mm 故取 H=24 mmC=（1.5～2）×24=36～48mm取 C=48mm凹模長度 L=80+2×48=176mm凹模寬度取 160mm則由《沖模圖冊》P240 表 7-14 可得標(biāo)準(zhǔn)凹模周邊尺寸凹模的輪廓尺寸為 200×160×24（mm） 結(jié)構(gòu)如圖：落料凹模6.2 卸料板的設(shè)計其尺寸與落料凹模外形尺寸相同，內(nèi)部尺寸與凸凹模相配，查《設(shè)計手冊》P452 表15.31 得：厚度為 16 mm，用 45 鋼制造，淬火硬度 40～45HRC。如下圖所示：卸料螺釘?shù)倪x用，卸料板上設(shè)置 4 個卸料螺釘，公稱直徑 12 mm，螺紋部分為 M10×45，標(biāo)記：M10×45 JB/T7650.6卸料板6.3 凸凹模的設(shè)計由以前計算的結(jié)果可得其尺寸，可設(shè)計該結(jié)構(gòu)原理圖如下：凸凹模的總高度與卸料板的厚度，橡膠的安裝高度及凸凹模固定板、墊板的厚度有關(guān)，在此確定卸料板的厚度及凸凹模固定板的厚度，卸料板的外形尺寸及界線與凹模尺寸相同：查《設(shè)計手冊》P452 表 15.31 得卸料板厚度取 16 mm卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度 40～45HRC墊板厚度取 10mm凸凹模固定板的外形尺寸與卸料板相同，內(nèi)部尺寸與凸凹模的下部尺寸一致，取厚度16mm，采用 45 鋼制造。又橡皮安裝高度為 48.6 mm 故 凸凹?？偢叨?H=16+48.6+16=80.6 mm凸凹模6.3 拉深凹模的設(shè)計取中墊板的厚度為 20mm，由于拉深凹模由開始到?jīng)_裁結(jié)束時需要向下運動 4mm，又因為落料凹模的厚度為為 H=24mm，所以拉深凹模的高度 H=20+24-4=40mm拉深凹模6.4 凸模的設(shè)計（沖孔凸模）φ50 的沖孔凸模的實際，依據(jù)設(shè)計的基本形式及原理圖，沖孔凸模的結(jié)構(gòu)為圓形，具體的結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體的設(shè)計需要而定，由于這里的沖孔凸模直徑較大，不需要特殊保護(hù)的凸模，所以沖孔凸模采用 B 型圓凸模，其總長可根據(jù)具體的設(shè)計按如下方式計算：L=H1-H2+H3+H4公式中 H1 拉深凹模的高度為 40 mmH2 工件拉深的深度 5mm沖孔凸模H3 凸模固定板的厚度 取 16 mmH4 沖孔凸模進(jìn)入凹模中的深度 4mm則 L=45-5+16+4=60mm 6.5 定位零件的設(shè)計6.5.1 導(dǎo)料銷的設(shè)計 板料在凸凹模上的送料步距由擋料銷定位，條料在送進(jìn)方向上由導(dǎo)料銷來確保條料的位置精度。由《設(shè)計手冊》P467 表 15.48 可得 導(dǎo)料銷取 d=6 mm L=26 mm其結(jié)構(gòu)圖如下：JB/T7649.10-94 材料 45 鋼 硬度 43～48HRC 采用 H8/d9 配合導(dǎo)料銷導(dǎo)料銷用來導(dǎo)正材料送進(jìn)，固定于落料凹模上。取其長度高出落料凹模表面 2mm，即板料厚度，可避免在卸料板上加工讓位孔。6.5.1 擋料銷的設(shè)計擋料銷的設(shè)計形狀與尺寸與導(dǎo)料銷一致6.6 模架及其他零部件設(shè)計該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具的后側(cè)位置，可以減少模具的總體框架尺寸，以落料凹模的周邊尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。上模座厚度 H 上 50mm上模墊板厚度 H 墊上 10mm凸凹模厚度 H 凸凹 80.6mm下模座厚度 H 下 65mm拉深凹模高度 H 拉 40mm凸模固定板厚度 H 凸 16mm下模墊板 H 墊下 10mm則該模具的閉合高度為：H = H 上+ H 墊+ H 固+ H 凸凹+ H 拉+h 固 +H 墊下 =50+10+80.6+65+40+16+10=271.6mm又因為料厚為 2mm則 H 閉 =271.6+2=273.6mm故模架 200×200×240～285 IGB/T2851.6可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī) JH21-80 的最大閉合高度（320mm）導(dǎo)柱 d/mm×L/mm 分別為 φ35×230 導(dǎo)套 d/mm×L/mm×D 分別為 φ35×125×48 7 模具總裝圖通過以上設(shè)計，可得到模具總裝配圖（見附圖） ，模具上模部分主要由導(dǎo)套，上模座、墊板、凸模固定板、推件板、連接推桿、推板、模柄、沖孔凸模、墊塊、落料凹模等元件組成。模具下模部分主要由下模座、凸凹模、固定板、卸料螺釘、橡膠、卸料板、活動擋料銷、導(dǎo)料銷等組成。正裝復(fù)合模采用剛性推件裝置把卡在凹模中的沖件推下，剛性推件裝置由打桿、推板、連接桿和推件塊組成。沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，無頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡單，，操作方便，板料靠導(dǎo)料銷和活動擋料銷定位，非工作行程時，活動擋料銷凸出卸料板，可供定位，工作時，擋料銷被按下，上端面與板料平，所以凹模上不必鉆相應(yīng)的讓位孔。8 模具零件的加工工藝8.1 落料凹模的加工工藝過程工序號 工序名稱 工序內(nèi)容1 備料將毛坯鍛壓成 210×170×242 熱處理 退火3 刨 刨六個面，互為直角，留單邊余量 0.54 熱處理 調(diào)質(zhì)5 磨平面 磨六面，互為直角6 鉗工劃線 劃出落料孔位置線及銷孔，螺紋孔線7 加工螺紋孔、銷孔、穿絲孔按位置加工螺紋孔、銷孔、穿絲孔8 熱處理 淬火回火達(dá)到 58～62HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達(dá)到尺寸要求11 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計要求12 檢驗8.2 凸凹模的加工工藝過程工序號 工序名稱 工序內(nèi)容1 備料將毛坯鍛壓成 φ95×852 熱處理 退火，去應(yīng)力3 銑 立銑機(jī)車銑外輪廓，留單邊余量 0.54 熱處理 調(diào)質(zhì)5 磨平面 磨各個平面，保證上下面的平行度6 鉗工劃線 劃出六個沖孔輪廓線7 銷 銷穿絲孔8 熱處理 淬火回火達(dá)到 60～64HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達(dá)到尺寸要求11 擴(kuò)孔 將落料孔下端擴(kuò)大孔徑，保證上部12 鉗工精修 凸凹模刃口修磨量 8mm 使孔尺寸達(dá)到設(shè)計要求13 檢驗8.3 拉深凹模工序號 工序名稱 工序內(nèi)容1 備料將毛坯鍛壓成 φ95×452 熱處理 退火，去應(yīng)力3 銑 立銑機(jī)車銑外輪廓，留單邊余量 0.54 熱處理 調(diào)質(zhì)5 磨平面 磨各個平面，保證上下面的平行度6 鉗工劃線 劃出六個沖孔輪廓線7 銷 銷穿絲孔8 熱處理 淬火回火達(dá)到 60～64HRC9 磨平面 精磨上下平面10 線切割 按落料輪廓切割，達(dá)到尺寸要求11 擴(kuò)孔 將落料孔下端擴(kuò)大孔徑，保證上部12 鉗工精修 凸凹模刃口修磨量 8mm 使孔尺寸達(dá)到設(shè)計要求13 檢驗8.4 其他零件加工卸料板及沖孔凸模的加工與落料凹模及凸凹模加工方法基本相同，故可按上述加工方法加工，其原理一樣。9 模具的裝配該模具為有導(dǎo)套的正裝復(fù)合模，復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，模具零件加工精度高，模具裝配的難度大，特別是有內(nèi)外形有同軸度要求的模具。復(fù)合模的裝配是在同一工位上先裝配沖孔模，然后以沖孔模為基準(zhǔn)再安裝落料模，其過程如下：其裝配以凸凹模作裝配基準(zhǔn)件，先將裝有凸凹模的固定板先用螺栓和銷釘安裝，固定在上模座的相應(yīng)位置上，接著安裝橡膠和卸料板，再按凸凹模的內(nèi)形裝配調(diào)整沖孔凸模的固定板的相對位置及拉深凹模、落料凹模的位置，使沖孔凸凹模間隙趨于均勻，用螺栓固定。然后再以凸凹模的外形為基準(zhǔn)，裝配調(diào)整落料凹模相對位置，調(diào)整間隙，用螺栓固定。試沖無誤后，將沖孔凸模固定板和落料凹模固定板分別用定位銷在同一模座經(jīng)鉆鉸和鉆配，配鉸銷孔后打入定位。10 心得體會通過本次畢業(yè)設(shè)計，對所學(xué)的知識有了一個更深刻的了解和掌握，也有了一個較為完整的鞏固和復(fù)習(xí)，通過實際的設(shè)計過程，鍛煉了動手能力和實際操作能力，為以后參加工作做了一定的實際動手能力，更方便地更快地適應(yīng)工作，從設(shè)計中可以總結(jié)出一定的設(shè)計經(jīng)驗，取其利，避起弊，使以后的工作少走彎路，提高工作效率。經(jīng)過一段時間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設(shè)計。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設(shè)計工作中給予我很大的幫助。首先：我要感謝我的指導(dǎo)老師于老師，特別感謝于老師的近段設(shè)計期間對我的指導(dǎo)和幫助，特別是在離校期間的關(guān)心。其次：我要感謝的是我的同學(xué)們，在設(shè)計過程中遇到技術(shù)問題，通過與他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關(guān)，助我順利地完成設(shè)計。最后：我還要深深地感謝在工廠里的師傅們，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計期間，他們給予我以模具制造與設(shè)計方面上的經(jīng)驗指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1 劉建超、張寶忠主編 《沖壓模具設(shè)計與制造》 高等教育出版社 2006 年 4 月2 薛彥成主編《公差配合與技術(shù)測量》 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 年 2 月3 郝海濱主編 《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 年 3 月4 王芳主編 《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》機(jī)械工業(yè)出版社 2005 年 6 月5 楊占堯編《沖壓模具圖冊》高等教育出版社 2006 年 4 月6 王樹勛《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊大全》華南理工大學(xué)出版社 1999 年 6 月