畢業(yè)設(shè)計論文踏板落料沖孔模具設(shè)計.docVIP

重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 踏板落料沖孔模具設(shè)計重 慶 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文題 目 踏板落料沖孔模具設(shè)計 二級學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 系 主 任 時 間 目錄摘 要Abstract緒 論 1沖壓成形理論及沖壓工藝方面 1沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件 1沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 2沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 31汽車踏板的工藝分析及工藝方案的確定 41.1汽車踏板的工藝性分析 41.2汽車踏板的工藝方案的確定 52 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 72.1 模具類型的選擇 72.2 操作方式 72.3 卸料方式 72.4 確定送料方式 82.5 確定導(dǎo)向方式 83 模具總體設(shè)計 104汽車踏板模具壓力機選擇及模架的確定 114.1確定模具結(jié)構(gòu) 114.2計算沖裁力，初選壓力機規(guī)格 114.3凹模周界的確定 134.4模架尺寸的選用 135汽車踏板模具主要設(shè)計計算 145.1排樣 145.2沖孔凸模刃口尺寸及公差的計算 175.2.1沖孔凸模1刃口尺寸及公差的計算 185.2.2沖孔凸模2刃口尺寸及公差的計算 195.2.3沖孔凸模3刃口尺寸及公差的計算 205.3凹凸模尺寸設(shè)計 215.3.1外形落料件的計算 225.3.2沖內(nèi)孔件的計算 225.4落料凹模尺寸的設(shè)計 245.5推件零件的設(shè)計 255.5其他零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 276模具的技術(shù)要求及材料的選用 296.1冷沖模材料的性能 296.2冷沖模材料的選擇原則 306.3彈性元件的選用及計算 306.4沖模零件材料選用及熱處理 327汽車踏板落料沖孔模具裝配圖 338運動仿真 35總 結(jié) 37致 謝 38參考文獻 39文獻綜述 4045緒 論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下:沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件在沖模的設(shè)計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應(yīng)高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應(yīng)的新型模具材料及其熱處理技術(shù)，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設(shè)備以及模具CAD/CAM技術(shù)也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復(fù)雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2m，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出達到國際水平的精度達25m，進距精度23m，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)成套轎車覆蓋件模具，在設(shè)計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術(shù)、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術(shù)水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000-40000r/min）,加工精度一般可達10m，最好的表面粗糙度Ra1m），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，模具加工過程中的檢測技術(shù)也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面性能良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)程度已達70%80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢＃@樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。1汽車踏板的工藝分析及工藝方案的確定 1.1汽車踏板的工藝性分析圖1-1 踏板零件圖圖1-2 踏板 UG 截圖沖壓工序：落料、沖孔生產(chǎn)批量：大批量；材 料：Q235鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁；材料厚度：1.5mm；結(jié) 構(gòu)：該工件屬一般落料沖孔件且為對稱結(jié)構(gòu)，四個圓孔在一定的公差范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)相對簡單；精 度：四個圓孔控制在一定的公差范圍內(nèi)，其余尺寸精度較低，對工件厚度變化也沒有作要求，普通沖裁完全能滿足要求。1.2汽車踏板的工藝方案的確定方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔-落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。方案三：落料-沖孔復(fù)合模沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。表1-3 各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較模具種類比較項目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級進模復(fù)合模零件公差等級低一般可達IT13IT10級可達IT10IT8級零件特點尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強度限制，尺寸可以較大，厚度可達3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率低較低工序間自動送料，可以自動排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔?，必須手動或機械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時，比級進模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)根據(jù)分析結(jié)合表分析：方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，但不能滿足汽車踏板孔的精度要求，模具制造工作量和成本比較高。適合大批量生產(chǎn)。方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，可生產(chǎn)出平直度好且具有良好的剪切斷面的產(chǎn)品。復(fù)合模 成本少、生產(chǎn)周期短且材料利用率高。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三最佳。2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定2.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模方式?jīng)_壓，所以模具類型為復(fù)合模。2.2 操作方式零件的生產(chǎn)批量為大批量，但合理安排生產(chǎn)可用手動送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。2.3 卸料方式剛性卸料與彈性卸料的比較：剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取（0.20.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。 工件平直度較高，料厚為0.5mm相對較薄，卸料力較小，彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，所以采用彈性卸料，如圖圖2-1 卸料裝置。 圖2-1 卸料裝置2.4 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用縱向送料方式，即由下向上送料。如圖2-2圖2-2 送料方式模具俯視圖2.5 確定導(dǎo)向方式方案一：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。兩導(dǎo)柱，導(dǎo)套分別裝在上、下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套錢的有效區(qū)域?？捎糜跊_壓較窄條料，且可用邊角料。送料及操作方便，可縱向、橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具，因由彎曲力矩，上模座在導(dǎo)柱上運動不平穩(wěn)。方案二：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。導(dǎo)向的各種方式如圖2-3可見 ： 圖2-3 導(dǎo)向模架根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該級復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，即方案一最佳。 模具除簡單沖模外，一般沖模多利用模架的結(jié)構(gòu)。模架的和種類很多，要根據(jù)模具的精度要求，模具的類別，模具的大小選擇合適的模架。模架的選擇可從實用模具技術(shù)手冊P192頁選擇標準架。根據(jù)查閱的內(nèi)容及分析，此級進?？蛇x用對角導(dǎo)柱模架導(dǎo)、導(dǎo)柱安裝在后側(cè)，有偏心裁荷時容易歪斜，滑動不夠平穩(wěn)，可從左右前三個方向關(guān)料操作比較方便。常用于一般要求的小型工件的沖裁和拉深模。所選模架的結(jié)構(gòu)及尺寸關(guān)系如圖2-4所示：其余尺寸見上下模座零件圖，可以沖壓手冊沖壓模具常用標準件選擇。 1上模座 2下模座3導(dǎo)柱 4導(dǎo)套圖2-4 后側(cè)導(dǎo)柱模架3 模具總體設(shè)計 3-1 模具主視圖 3-2 模具裝配圖4汽車踏板模具壓力機選擇及模架的確定4.1確定模具結(jié)構(gòu)導(dǎo)向：導(dǎo)柱、導(dǎo)套式 滑動式后側(cè)導(dǎo)柱模架卸料：彈性卸料 沖孔出料：下出料定位：導(dǎo)料銷定位4.2計算沖裁力，初選壓力機規(guī)格該制件采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模。 沖裁力。 沖裁力（N）； 沖裁周邊長度的總和(mm)； 板料厚度(mm)； 材料的抗剪強度（Mpa）， ； 材料的抗拉強度（Mpa）?？紤]模具間隙的不均勻，刃口的磨損、材料力學(xué)性能與厚度的波動等因素引入的修正系數(shù)，一般去K=1.3。通過前面的“汽車踏板CAD圖 ”標注尺寸，計算可得 ：，由給定條件可知：，查工具書可得：。 所以 卸料力。 卸料力系數(shù)。 查沖壓模具設(shè)計手冊表1-12取 故 留在凹模洞口內(nèi)的件數(shù)； 推件力系數(shù)。查沖壓模具設(shè)計手冊表1-12取， 故選擇沖床時的總沖壓力為: 確定模具壓力中心。因為該汽車踏板為沿中心線對稱不為點對稱圖形，由UG-分析-質(zhì)量屬性，可得沿孔一端邊界水平距離為82mm處為該汽車踏板的壓力中心。 初選壓力機公稱壓力： 取系數(shù)為1.3則： 初選開式壓力機型號J23-100公稱壓力1000，由模具設(shè)計手冊壓力機的主要工藝參數(shù)如下：公稱壓力：1000KN最大裝模高度：300mm滑塊行程: 140mm行程次數(shù): 60次/分最大閉合高度：400mm工作臺尺寸：前后600mm 左右400mm模柄孔尺寸：直徑60mm 深度75mm4.3凹模周界的確定根據(jù)零件的形狀，凹模外形采用矩形凹模厚度： =KB，且大于15mm，查表K=0.22則： =KB=0.19X180=34.2mm ，取為36mm 涂抹壁厚c： C=(1.52) =(5472),取為60mm 凸模長L： L=b+2c= 凸模寬B: 查表得凸抹的外形尺寸315mm250mm4.4模架尺寸的選用該設(shè)計所選壓力型號J23-100公稱壓力1000，最大裝模高度：300mm則由表滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格表選用模架規(guī)格BLH為250315（275-320）則上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套所選用的零件件號、名稱及標準編號。表4-1 滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格編號名稱件號規(guī)格1上模座GB/T 2855.5-1990315x250x552下模座GB/T 2855.5-1990315x250x703導(dǎo)柱GB/T 2861.1-199040x2604導(dǎo)套GB/T 2861.1-199040x140x53圖4-1 后側(cè)導(dǎo)柱模架5汽車踏板模具主要設(shè)計計算5.1排樣在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少廢料具有重要的意義。在模具設(shè)計中，排樣設(shè)計是一項極為重要的、技術(shù)性很強的設(shè)計工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等。所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng)濟效益的重要因素之一。 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種：一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。 提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣，使工藝廢料盡量小。另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)馗淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。 (1). 搭邊 排樣時，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能出現(xiàn)“啃刀”現(xiàn)象或沖裁時被拉斷，有時還會拉入模具間隙中，損壞模具刃口，從而影響模具壽命。 搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： 材料的力學(xué)性能 硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 工件的形狀與尺寸 尺寸大或帶有突尖的復(fù)雜形狀時，搭邊要取得大些。 材料厚度 薄材料的搭邊應(yīng)取得大些。 送料方式及擋料方式 用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些。(2). 排樣方法 常用的排樣方法有三種： 廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高。 少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。 無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。 少廢料、無廢料排樣的缺點是工件質(zhì)量差，模具壽命不高。但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點，并且工件須具有一定的形狀，才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式。 根據(jù)本零件的特點，適合采用廢料直排的方式,這樣不僅使沖出的零件達到質(zhì)量要求，還可以在一定程度上提高材料的利用率。 綜上所述：計算條料寬度及確定步距查表2-1確定兩工件間按圓形取搭邊值,側(cè)邊搭邊值，進料步距為119(mm)。有定距側(cè)刃時的條料寬度確定：條料寬度按照相應(yīng)的公式計算 查表2-2 式中，B 條料寬度；D 工件展開寬度；a 側(cè)邊搭邊值； 條料公差值； 條料與導(dǎo)料板之間的間隙，一般薄料時取 (薄料2mm)；故計算得： 導(dǎo)料銷的入端導(dǎo)料寬度： (查表得，式中)；畫出排樣圖，如下圖所示，采用從右至左送進方式。表5-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值材料厚度t（mm)圓件及類似圓形制件矩形或類似矩形制件長度50矩形或類似矩形制件長度50工件間a側(cè)邊a1 工件間a側(cè)邊a1工件間a側(cè)邊 a10.251.01.21.21.51.52.51.82.60.250.50.81.01.01.21.22.21.52.50.51.00.81.01.01.21.52.51.82.611.51.01.31.21.51.82.82.23.21.52.01.21.51.51.82.03.02.43.42.02.51.51.91.82.22.23.22.73.7圖5-1 工件排樣圖（3） 計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。一個步距內(nèi)的材料利用率/BS100% 公式（6-3）式中 A一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；B條料寬度；S步距；由此可之，值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標。因此，排樣時應(yīng)考慮如下原則：1）、提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的形狀）。2) 、排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強度小且安全。3) 、 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。4) 、保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，運用CAD軟件，工具-查詢-面積： A=120.12mm2所以一個步距內(nèi)的材料利用率=BS100% 公式（6-4） =12990.78(180119)100% =60.64%根據(jù)計算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達60.64%，滿足要求5.2沖孔凸模刃口尺寸及公差的計算沖孔凸模公稱尺寸計算公式： 沖孔凸模公稱尺寸，mm ； 沖孔件最小極限尺寸，mm ； 系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，可以按下列關(guān)系取值。 當(dāng)制件公差為IT10以上，取； 當(dāng)制件公差為IT11到IT13，?。?當(dāng)制件公差為IT14取。 凸模制造公差。5.2.1沖孔凸模1刃口尺寸及公差的計算查公差配合表得：13為IT12級，?。辉O(shè)凸分別按IT6級加工制造，則： 沖孔凸模1長度L的確定：考慮到固定板厚度、露出部分的長度及自身強度等因素，可確定凸模長度為 圖5-2 凸模1UG截圖圖5-3 凸模1零件圖5.2.2沖孔凸模2刃口尺寸及公差的計算查公差配合表得：12為IT12級，??；設(shè)凸分別按IT6級加工制造，則： 沖孔凸模1長度L的確定：考慮到固定板厚度、露出部分的長度及自身強度等因素，可確定凸模長度為 圖5-4 凸模2UG截圖 圖5-5 凸模2零件圖5.2.3沖孔凸模3刃口尺寸及公差的計算查公差配合表得：12為IT12級，??；設(shè)凸分別按IT6級加工制造，則： 沖孔凸模1長度L的確定：考慮到固定板厚度、露出部分的長度及自身強度等因素，可確定凸模長度為 圖5-6 凸模3 UG截圖 圖5-7 凸模3 零件圖5.3凹凸模尺寸設(shè)計汽車踏板沖裁零件如下圖所示，材料為Q235，材料厚度t=1.5mm 圖5-8 工件零件圖由零件圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般落料沖孔件，五個孔由沖孔獲得，其余尺寸均由落料獲得。查表4-10 沖裁模初始雙面間隙Z得，則5.3.1外形落料件的計算落料時以凹模為基準，配作凸模，由圖可以看出凹模磨損后尺寸變大則計算如下表以落料凹模為基準的刃口尺寸計算表：表5-2 以落料凹模為基準的刃口尺寸計算表凹模磨損后尺寸零件尺寸及公差刃口尺寸計算公式磨損系數(shù)刃口尺寸及公差180精度66精度15精度47精度R10精度79精度43精度R15精度5.3.2沖內(nèi)孔件的計算沖孔時以凸模為基準，配作凹模。由圖可以看出凸模磨損后尺寸有兩種磨損情況變大，不變。則計算如下表以沖孔凸模為基準的刃口尺寸計算表：表5-3 以沖孔凸模為基準的刃口尺寸計算表凸模磨損后尺寸零件尺寸及公差刃口尺寸計算公式磨損系數(shù)刃口尺寸及公差13精度取5精度取R6精度取25精度取15C97C凹凸模刃口尺寸如圖5-9 凹凸模刃口尺寸零件圖：圖5-9 凹凸模刃口尺寸零件圖考慮到固定板厚度、露出部分的長度及自身強度等因素，可確定凹凸模長度為圖5-10 凹凸模UG截圖圖5-11 凹凸模零件圖5.4落料凹模尺寸的設(shè)計(1). 落料凹模外形尺寸的確定 落料凹模厚度H的確定: (但必須，如果按公式計算出的結(jié)果小于15，就按15定)。式中， 系數(shù)，見下表。 沖裁件最大的外形尺寸。表5-4 系數(shù)K值b/mm料厚t/mm0.512330.30.350.350.420.60.20.220.220.280.420.150.180.180.20,30.10.120.120.150.22根據(jù)上述條件，凹模厚度確定為：。 落料凹模壁厚C的確定: (但算出的結(jié)果必須，級進模由于多數(shù)沖薄料，可取)。故，考慮到落料凹模上螺紋孔和銷釘孔的分布情況及保證凹模有足夠的強度，壁厚確定為： 。(2). 凸、凹模間隙的確定：精沖凸、凹模間隙很小，一般雙邊間隙進為材料厚度的。確定精沖凸、凹模間隙值是依據(jù)板料厚度、材料性能、零件的形狀等。板料薄、塑性差、沖外形的取小值；反之取大值。參考值件沖壓模具設(shè)計手冊表2-18 精沖模具凸、凹模刃口間隙值（雙面）。(3). 凸凹模刃口圓角半徑的確定：落料凹模圓角半徑一般取，沖孔凸模圓角半徑一般取以下，在實際生產(chǎn)中，宜先取較小值試沖。當(dāng)加大壓料力還不能得到理想斷面時，再加大圓角半徑。 5-12 落料凹模零件圖 5-13 落料凹模UG截圖5.5推件零件的設(shè)計(1). 卸料零件的設(shè)計設(shè)計卸料零件的目的，是將沖裁后卡在凸模上或凸凹模上或凹模上的制件或廢料卸掉，保證下次沖壓時能正常進行，常用的卸料方式有以下幾種： 彈性卸料板 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于沖裁料厚在1.5mm以下的板料。由于有壓料作用，沖裁比較平整。彈壓卸料與彈性元件、卸料螺釘組成彈性卸料裝置，卸料板與凸模配合的單邊間隙選擇，若彈壓卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用，二者的配合應(yīng)小于沖裁間隙。彈性元件的選擇應(yīng)滿足卸料力和沖模結(jié)構(gòu)要求。本副模具的卸料板如下圖所示： 5-14 卸料板本副模具的推件塊如下圖所示： 5-15推件塊5.5其他零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5-15 下模座 5-16 上模座 5-17 墊 板5-18 凹凸模固定板6模具的技術(shù)要求及材料的選用利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn)品制造精度、性能和成本，是提高勞動生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使產(chǎn)品占領(lǐng)市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很大程度上取決于設(shè)計時對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。6.1冷沖模材料的性能冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應(yīng)具有以下幾個方面的性能： 應(yīng)具有較高的變形抗力：主要抗力指標包括淬火、回火抗壓強度、抗彎強度等。其中硬度是模具重要的抗力指標，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作零件熱處理后的硬度在60HRC，強度和抗彎強度才能保證，模具才會具有較高的變形能力。 應(yīng)具有較高的斷裂抗力：主要抗力指標有材料的抗沖擊性能、抗壓強度、抗彎強度、 斷裂抗力等。沖擊載荷下抵抗模具產(chǎn)生裂紋的性質(zhì)也是作為防止斷裂的一個重要依據(jù)，模具材料基體中碳含量越高，沖擊韌性越高。故載荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷的細長凸?；蛴袘?yīng)力集中的模具，都需要有較高的韌性。 應(yīng)具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高耐磨性，可在硬度高的材料表面上均勻涂抹大量細小硬的碳化物。在相同硬度下提高鋼的耐磨性可減小模具在交變應(yīng)力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期使用刮痕凹槽等。 應(yīng)具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工工藝性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后變形等。6.2冷沖模材料的選擇原則 要選擇滿足模具零件工作要求的最佳綜合性能的材料。 要針對模具失效形式選用鋼材：鋼材的失效是影響模具壽命的主要因素，包括：a 為防模具開裂，要選用韌性好的材料。b 為防磨損，應(yīng)選用合金元素高的材料。c 對于大型沖模應(yīng)選用淬透性好的材料。d 為保持鋼材硬度性能，要選用耐回火性高的含鉻、鉬合金鋼。e 為防熱處理變形，對于形雜的零件應(yīng)選用含碳量高、淬透性好的高合金材料。 要根據(jù)制品批量大小，以最低成本的選材原則選用：對于需沖壓數(shù)量較多模具，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，而數(shù)量少的則采用碳素鋼，以降低成本。 要根據(jù)沖模零件的作用選擇：凸、凹模模具應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的鋼材制作，對于數(shù)量不多或厚度不大的可采用有色金屬或黑色金屬。而對于支撐板、卸料零件、導(dǎo)向件應(yīng)選用一般鋼材。 要根據(jù)沖模精密程度選用：在制造小型精密模具而又復(fù)雜時，可選用優(yōu)質(zhì)合金鋼制作，而對于比較簡單，形狀、精度要求不高的模具應(yīng)選用比較便宜的碳鋼或低合金鋼。綜合考慮以上因素，根據(jù)中國模具設(shè)計大典推薦的優(yōu)先模具材料，沖孔凸模、落料凸模、凹模都選用淬火變形小的Cr12模具鋼進行熱處理。6.3彈性元件的選用及計算選用聚氨酯橡膠做彈性元件，已知： 根據(jù)模具的安裝空間，取圓筒形聚氨酯橡膠6個，則每個橡膠承受的預(yù)壓力為： 取 由橡膠壓縮量與單位壓力的關(guān)系表得 則橡膠的橫截面積為： 設(shè)卸料螺釘直徑為8mm，橡膠上螺釘直徑為12mm，則有： 求得橡膠外徑： D= 為保證足夠的卸料力，取D=40mm。 橡膠的自由高度： 橡膠的安裝高度 卸料板的工作行程 凹?；蛲鼓Ｈ心チ?因為 0.5所選橡膠符合要求。橡膠的安裝高度： 6-1 橡膠UG截圖橡膠壓縮量與單位壓力的關(guān)系壓縮量/10101520253035單位壓力p/MPa聚氨酯橡膠1.12.54.25.6合成橡膠0.260.50.741.061.522.16.4沖模零件材料選用及熱處理沖模零件材料選用及熱處理標準，見下表。 表6-1 沖模零件材料選用及熱處理標準零件名稱選用材料牌號熱處理硬度HRC上、下模座HT200時效或回火模柄Q235淬火，回火墊板45淬火，回火卸料板Q235淬火，調(diào)質(zhì)凹凸模Cr12淬火、回火凹凸模固定板Q275淬火、調(diào)質(zhì)凸模固定板Q275淬火、調(diào)質(zhì)導(dǎo)料板Q275淬火、回火推件塊Q275淬火、調(diào)質(zhì)打桿45淬火，回火螺釘、銷釘45淬火、回火7汽車踏板落料沖孔模具裝配圖圖7-1 總裝配圖 圖7-2 透視圖圖7-2 爆炸視圖8 運動仿真（1）打開UG NX 8.0，新建文件名為FZ-1-2的仿真文件，再點擊-，在欄中點出菜單。（2）在裝配欄中點擊出，將文件名為ZP-1-2的裝配文件加載到選擇欄中。（3）點擊進入仿真模式，在運動導(dǎo)航器中新建仿真。在環(huán)境菜單中單擊運動學(xué)，點確定。連桿的創(chuàng)建圖8-1 連桿的創(chuàng)建運動副的創(chuàng)建，主要是滑動副圖8-2 創(chuàng)建滑動副模型檢查圖8-3 模型檢查解算方案圖8-3 解算方案運動仿真,生成AVi格式視頻 總 結(jié)歷經(jīng)了近四個月的注塑模具畢業(yè)設(shè)計，通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，對模具專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，使我在這短暫的時間里，對注塑模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。使我對塑料模具設(shè)計的各種成型方法，成型零件的設(shè)計，常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，主要工藝參數(shù)的計算，模具的總體結(jié)