U型鐵芯片沖壓模具設(shè)計(jì).docx

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 U型鐵芯片沖壓模具設(shè)計(jì)英文題目U-shaped iron chip stamping mould design學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化精品文檔摘 要沖壓成型是金屬成型的一種重要方法，它主要適用于材質(zhì)較軟的金屬成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密制件。本課題墊片作為設(shè)計(jì)模型，將冷沖模具的相關(guān)知識(shí)作為依據(jù)，闡述冷沖模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。本設(shè)計(jì)對(duì)給定工件進(jìn)行的復(fù)合模設(shè)計(jì)，利用Auto CAD軟件對(duì)制件進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖。明確了設(shè)計(jì)思路，確定了沖壓成型工藝過(guò)程并對(duì)各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其他部件的配合。并繪制了模具的裝配圖和零件圖。本課題通過(guò)對(duì)工件的沖壓模具設(shè)計(jì)，鞏固和深化了所學(xué)知識(shí)，取得了比較滿(mǎn)意的效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖。 關(guān)鍵詞：沖壓; 成型; 模具設(shè)計(jì)AbstractStamping is an important method of metal forming, it is mainly applied to relatively softmetal forming, can be a molding of precision parts of complex shape. This topic is to petrochemical, chemical, electric power industries in the flange gasket sealing structure asa design model, Die related knowledge as a basis to explain the design process of Die. The design of a given workpiece for progressive die design, the use of Auto CAD software to design parts drawing. Clear design ideas, determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation and verification. The structure of such a design die is used to ensure reliability, ensure coordination with other components. And the mapping of the mold assembly and part drawings. The subject of the workpiece by stamping die design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent.Keywords: stamping die; stamping molding; die design目 錄緒論31零件圖分析及工藝方案設(shè)定31.1零件圖及分析31.2工藝方案擬定32工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算52.1排樣圖及裁板方案：52.2計(jì)算各工序壓力值62.3壓力中心計(jì)算73 模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)選擇93.1 模具類(lèi)型的選擇93.2 操作方式93.3 卸料、出件、推件方式93.3.1 卸料方式93.3.2 出件方式103.3.3 推件方式103.4 確定送料方式103.5 確定導(dǎo)向方式103.6定位方式、上下模座104凸凹模，凹模，凸模設(shè)計(jì)計(jì)算124.1模具刃口尺寸計(jì)算124.1.1模具刃口概念124.1.2計(jì)算模具刃口尺寸134.2模具結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)144.2.1落料凹模板尺寸144.2.2沖孔凸模：154.2.3凸凹模的設(shè)計(jì)：164.3壓力機(jī)的選擇185其它零件的選取195.1模具定位零件的選取195.2卸料裝置的尺寸選取195.2.1卸料裝置的選擇：195.2.2彈性元件的選擇：195.2.3推件裝置的選擇195.3模架及其它零件選取206模具材料、總裝圖、裝配216.1模具材料的選用216.2總裝圖226.3模具的裝配236.3.1模具裝配的技術(shù)要求236.3.2沖裁模裝配前得準(zhǔn)備236.3.3模具組件裝配246.3.4模具總裝配24設(shè)計(jì)總結(jié)26致謝27參考文獻(xiàn)27附錄30緒論沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。沖壓技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、售后服務(wù)全過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具技術(shù)水平的高低，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(kāi)發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。由于模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，有人說(shuō)，現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，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(kāi)發(fā)能力，因此已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。模具工業(yè)是無(wú)以倫比的效益放大器。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產(chǎn)品高一致性等特點(diǎn)。因此模具被稱(chēng)為效益放大器，在國(guó)外，模具被稱(chēng)為金鑰匙、進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力等等。從另一個(gè)角度上看，模具是人性化、時(shí)代化、個(gè)性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產(chǎn)業(yè)其產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也提高了。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料，模具可帶動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)100億元。 模具不是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。它具有單件生產(chǎn)和對(duì)特定用戶(hù)的依賴(lài)特性。就模具行業(yè)來(lái)說(shuō)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，不能采用通常的引進(jìn)產(chǎn)品許可證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓等方式，而主要是引進(jìn)已經(jīng)商品化了的CAD/ CAM /CAE軟件和精密加工設(shè)備等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面廣、集多種學(xué)科與工程技術(shù)于一體，是綜合型、技術(shù)密集型產(chǎn)品。如塑料模具的CAE技術(shù)要利用高分子材料學(xué)、流變學(xué)、傳熱學(xué)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等知識(shí)，涉及的領(lǐng)域還包括聲波及電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)等各類(lèi)物理場(chǎng)，通過(guò)工程分析、來(lái)建立塑料成型的數(shù)學(xué)和物理模型，構(gòu)造有效的數(shù)值計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真分析。現(xiàn)代化的模具要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程。這些模具的數(shù)字化代表了現(xiàn)代模具的一個(gè)方面，沒(méi)有模具的數(shù)字化，就沒(méi)有現(xiàn)代模具。模具的CAD/CAE/CAM技術(shù)日新月異，重要的工作是后續(xù)對(duì)人員的培訓(xùn)和對(duì)于引進(jìn)的軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。像我們熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM軟件上在中國(guó)保持其市場(chǎng)占有率并且在擴(kuò)大，而且在沖壓模具、多成份橡膠制鞋模具等領(lǐng)域開(kāi)拓，也將大顯身手；開(kāi)發(fā)FUTABA、LKM、MISUMI標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫(kù)的工作也已提上日程。這是為模具行業(yè)服務(wù)的具體體現(xiàn)。1零件圖分析及工藝方案設(shè)定1.1零件圖及分析工件名稱(chēng)：U型鐵心片圖 1 U型鐵心片工件簡(jiǎn)圖：如圖1所示生產(chǎn)批量：大批量材料：08F鋼材料厚度：1mm此工件有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料08F鋼，為優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其力學(xué)性能優(yōu)良，適合沖壓（，）。其中兩條邊公差等級(jí)為IT10級(jí)，其余公差等級(jí)屬于自由尺寸可以看做IT14級(jí)處理。有兩個(gè)的孔。1.2工藝方案擬定零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以有多種沖裁方法：因該工件屬大批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的生產(chǎn)批量，尺寸精度和材料種類(lèi)與厚度，選擇模具的導(dǎo)向方式與精度，定距方式及卸料方式等，現(xiàn)有如下兩種模具結(jié)構(gòu)方案： 方案一：采用復(fù)合沖裁模結(jié)構(gòu)。即：在壓力機(jī)滑塊一次行程中、在模具同一工位同時(shí)完成沖孔和落料。復(fù)合模有如下特點(diǎn)：1、沖裁出來(lái)的產(chǎn)品精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好。2、沖件表面較為平整。3、適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。4、沖模面積較少。方案二：采用級(jí)進(jìn)沖裁模結(jié)構(gòu)。即：在壓力機(jī)滑塊的一次行程、在模具不同工位分別進(jìn)行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。級(jí)進(jìn)模有如下特點(diǎn)：1、材料利用率較高。2、凸模形狀簡(jiǎn)單，提高模具使用壽命。3、工作效率比較高。通過(guò)了解，其工件包括下料、沖孔、落料幾個(gè)工序。有兩種可選方案。第一種：先沖孔，后落料，使用級(jí)進(jìn)模。第二中，先落料，再?zèng)_孔，使用復(fù)合模具。第一種，需要一副模具，生產(chǎn)效率高，輪廓尺度較大，成本較高，且工件尺寸較小，對(duì)其精度影響較大，精度難以達(dá)到要求（IT10）。第二種，也需要一副模具，成本低，生產(chǎn)效率高，也可以滿(mǎn)足精度要求，查 簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)P10，得最小孔距為1.3mm，最小孔邊距2mm。，工件最小孔距為5mm，最小孔邊距為4.5mm，符合要求，故選用第三種沖壓方式。2工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1排樣圖及裁板方案方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少?gòu)U料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案三：無(wú)廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過(guò)上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇對(duì)排最佳。圖 2 排樣圖查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P69表2.10得=3，=2。-沖裁件之間的搭邊值。-沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊。送料步距A：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱(chēng)為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。-送料步距-條料寬度-沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸-沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊-板材剪裁時(shí)的下偏差-材料利用率2.2計(jì)算各工序壓力值已知工件材料為08F鋼，力學(xué)性能為：，。沖裁力： P-沖裁力L-沖裁件受剪切周邊長(zhǎng)度（mm）t-沖裁件的料厚（mm）-材料抗剪強(qiáng)度（MPa） -卸料力系數(shù)-推件力系數(shù)-頂件力系數(shù)表 1 卸料力系數(shù)表材料及厚度/mm鋼小于等于0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.05大于6.50.020.030.0250.03鋁、鋁合金0.0250.080.030.07紫銅、黃銅0.020.060.030.092.3壓力中心計(jì)算模具壓力中心是指沖壓時(shí)所有工作力的合力的作用點(diǎn)位置。如果壓力中心和壓力機(jī)滑塊中心軸線不重合，將產(chǎn)生偏心載荷，影響模具壽命。因此，壓力機(jī)滑塊中心必須和壓力中心重合。計(jì)算壓力中心如圖所示（解析法）：圖 3 壓力中心計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)力學(xué)原理，諸分力對(duì)某軸之和等于其合力對(duì)同一軸之矩： 因?yàn)?，所以?壓力中心坐標(biāo)為：mm mm3 模具類(lèi)型及結(jié)構(gòu)選擇3.1 模具類(lèi)型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模方式?jīng)_壓，復(fù)合沖裁模在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個(gè)既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模。按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。正裝式復(fù)合模工作時(shí)，坯料是在壓緊的狀態(tài)下分離，沖出的制件平直度高，較適用于材質(zhì)較軟或厚度較薄的平直度要求較高的沖裁件。但分離后的制件容易和廢料混在一起，影響操作從而影響生產(chǎn)率。倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)在于便于翻轉(zhuǎn)條料、往復(fù)沖裁、實(shí)現(xiàn)對(duì)排排樣，沖模的安裝調(diào)試也較方便，缺點(diǎn)是由于復(fù)合模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有孔與孔，孔與邊最小距離要求。且沖裁完成后，制件掉在工作區(qū)，出件不夠安全，但可以使用有氣源沖壓車(chē)間，將制件用氣體吹出。且有孔與孔，孔與邊最小距離要求。結(jié)合正裝式復(fù)合模與倒裝式復(fù)合的優(yōu)缺點(diǎn)并查表沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P74表2-15，得最小壁厚滿(mǎn)足要求，本次制件的最小距離滿(mǎn)足要求，故本次選用倒裝式復(fù)合模 。3.2 操作方式零件的生產(chǎn)批量為批量生產(chǎn)，但合理安排生產(chǎn)可用手動(dòng)送料方式，既能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。3.3 卸料、出件、推件方式3.3.1 卸料方式在沖裁時(shí)，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要在下模設(shè)置卸料裝置。在下模的卸料裝置一般有三種形式：第一種剛性卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁。第二種彈性卸料，常用于沖裁厚度少于1.5mm的板料，由于有壓料作用，沖裁件平整。第三種廢料切刀卸料，主要用于大中型零件沖裁或成形見(jiàn)切邊。由于該零件的條料較薄，故采用第二種彈性卸料結(jié)構(gòu)。沖孔廢料直接由凸模從凸凹模內(nèi)孔推下。3.3.2 出件方式因采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，故制件由推件裝置推出。3.3.3 推件方式推件裝置的目的都是從凹模中卸下制件或廢料。倒裝式復(fù)合模直接利用壓力機(jī)的剛性打桿裝置進(jìn)行推件，把卡在凹模與凸模之間的制間推下。推件裝置一般是剛性的。其基本零件有打桿、推板、連接推桿和推件塊，為了使剛性推件裝置能夠正常工作，推力必須均衡。為此，連接推桿需要24根且分布均勻，長(zhǎng)短一致。本次設(shè)計(jì)選用2根連接推桿。3.4 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長(zhǎng)度L故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。3.5 確定導(dǎo)向方式方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱(chēng)的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)模或縱向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：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。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。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(dòng)沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱(chēng)線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。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，該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案二最佳。3.6定位方式、上下模座擋料銷(xiāo)用于限定條料的送進(jìn)距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷(xiāo)有固定擋料銷(xiāo)和活動(dòng)擋料銷(xiāo)，而固定擋料銷(xiāo)分為圓形和鉤形，一般安裝在凹模上，圓形擋料銷(xiāo)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，根據(jù)所設(shè)計(jì)的模具選擇活動(dòng)擋料銷(xiāo)、活動(dòng)導(dǎo)料銷(xiāo)上、下模座上不僅要安裝沖模的全部零件，而且要承受和傳遞沖壓力。所以模座不僅要有足夠的強(qiáng)度，還要有足夠的剛度。模座的剛度不足，會(huì)降低沖模壽命。因此，模座要有足夠的厚度，一般取為凹模厚度的11.5倍。在該模具中可選用滑動(dòng)導(dǎo)向中間導(dǎo)柱模架的模座。上、下模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸心線應(yīng)與基準(zhǔn)面垂直，其垂直度誤差按為100:0.01mm。模座的上、下平面的表面粗糙度為0.8，只有在保證平行度要求下才允許降低為1.6。矩形模座的長(zhǎng)度應(yīng)比凹模長(zhǎng)度大4070mm，而寬度尺寸可與凹模同寬或梢大。因?yàn)椴捎昧藢?dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，應(yīng)為其留出足夠的安裝位置。本工件采用，落料-沖孔倒裝復(fù)合模沖裁，使用倒裝式復(fù)合模便于對(duì)排排樣，沖模的安裝調(diào)試也較方便，也可達(dá)到工件精度要求，且沖孔后廢料直接沖漏料孔漏下。上模（凹模）使用推件裝置將殘余在凹模中的制件推出，為保證推力均衡，設(shè)計(jì)2個(gè)連接桿。下模（凸凹模）使用彈性卸料，選用橡膠。定位零件使用擋料銷(xiāo)、導(dǎo)料銷(xiāo)，導(dǎo)料銷(xiāo)與坯料接觸面積小，送料阻力小，一般適用于帶料沖壓。4凸凹模、凹模、凸模設(shè)計(jì)計(jì)算4.1模具刃口尺寸計(jì)算4.1.1模具刃口概念沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，它對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。間隙對(duì)模具壽命的影響模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過(guò)小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。間隙對(duì)沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的520%左右時(shí)，沖裁力的降低不超過(guò)510%。間隙對(duì)卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的1525%左右時(shí)的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。間隙值的確定由以上分析可見(jiàn)，凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小合理間隙，最大值稱(chēng)為最大合理間隙。考慮到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值。4.1.2計(jì)算模具刃口尺寸 圖 4 刃口計(jì)算簡(jiǎn)圖使用單配加工法：查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P56表2.6 得 查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P60表2.6 得對(duì)于尺寸a，b，c，d，e，=1.0=0.75，=0.75，=0.75，=0.75該工件d件為沖孔，其余尺寸均為落料。沖孔凸模，由于尺寸d尺寸隨凸模磨損變小，故落料凹模，由于 a,b尺寸隨凹模磨損變大，c尺寸隨凹模磨損變小，e尺寸不隨凹模磨損變化。故凸凹模外形各尺寸按落料凹模相應(yīng)尺寸，圓孔尺寸按沖孔凸模相應(yīng)尺寸配作，保證雙面間隙在0.140-0.100mm。4.2模具結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)4.2.1落料凹模板尺寸（1）凹模厚度 -系數(shù)，考慮板厚的影響，其值查表 -凹模刃口的最大尺寸 mm（2）凹模寬度-垂直于尺寸方向的刃口最大尺寸-凹模壁厚（3）凹模長(zhǎng)度將計(jì)算出的尺寸套國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2858.1，最終確定其外形尺寸為。結(jié)構(gòu)形式采用整體式結(jié)構(gòu)形式，固定方法通過(guò)螺栓直接與模座相連。螺孔，銷(xiāo)孔。各螺孔，銷(xiāo)孔的大小數(shù)量，位置均可以從典型組合標(biāo)準(zhǔn)GB2873.2中查得。材料及技術(shù)要求。材料選取CrWMn，熱處理硬度為。圖5 凹模4.2.2沖孔凸模確定凸模外形尺寸。凸模長(zhǎng)度的計(jì)算。查標(biāo)準(zhǔn)型組合得凸模固定板，空心墊板，凹模厚度計(jì)算的凸模的結(jié)構(gòu)形式，由于凸模截面較小，因此采用階梯式，查GB2863.2得材料選擇為T(mén)8A，固定方法采用固定板壓入式固定，凸模與固定板配合選用H7/m6，形式如圖7。圖6 凸模圖7 凸模固定示意圖4.2.3凸凹模的設(shè)計(jì)凸凹模結(jié)構(gòu)形式選用直通式，因?yàn)槁淞鲜墙孛孑^大，固定方法選用螺釘，固定板固定法如圖圖9，另外此法固定。凸凹模長(zhǎng)度的計(jì)算。參考標(biāo)準(zhǔn)典型組合GB2873，得凸凹模長(zhǎng)度44mm，得固定板配合段，卸料板，彈性元件安裝高度，（查簡(jiǎn)明沖壓手冊(cè)P390表B-14得，聚氨脂橡膠可以符合卸料力要求（）,模具安裝橡膠時(shí)預(yù)先壓縮10%，橡膠高度為。）卸料板高出凸凹模1mm，得凸凹模長(zhǎng)度：圖 8 凸凹模圖 9 凸凹模固定示意圖為了減小孔壁磨損減小型孔內(nèi)工件聚集的數(shù)量并使模具制造容易，其中凹模刃口形式選擇臺(tái)階形式。其臺(tái)階高度為 -凹模直壁洞口的高度-梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)-條料厚度4.2.4凸凹模強(qiáng)度核準(zhǔn)在復(fù)合沖裁中，凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口。內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的孔邊距，擋沖裁件孔邊距較小時(shí)，必須考慮凸凹模強(qiáng)度。為保證凸凹模強(qiáng)度，其壁厚不應(yīng)小于允許的最小值，則凸凹模強(qiáng)度不夠，就不宜采用復(fù)合模進(jìn)行沖裁。查沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)P237表7.7得凸凹模壁厚7最小壁厚2.5，復(fù)合要求。4.3壓力機(jī)的選擇查簡(jiǎn)明沖壓手冊(cè)P25表3-3，表3-4，選用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。查簡(jiǎn)明沖壓手冊(cè)P359附錄A。選取公稱(chēng)壓力為160KN的J23-16開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。擬選J23-16開(kāi)式壓力機(jī)，公稱(chēng)壓力為,滿(mǎn)足壓力要求。沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必須使沖模的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，滿(mǎn)足下式：最大閉合高度，最小閉合高度，沖模閉合高度。5其它零件的選取5.1模具定位零件的選取5.1.1定位零件的選取原則沖模的定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。導(dǎo)料銷(xiāo)：一般設(shè)兩個(gè)，位于條料的同側(cè)定位零件選擇。選擇采用活動(dòng)式導(dǎo)料銷(xiāo)，擋料銷(xiāo)。彈簧的規(guī)格選擇。查標(biāo)準(zhǔn)GB/T2886.5得 GB/20895.2卸料裝置的尺寸選取5.2.1卸料裝置的選擇：卸料類(lèi)型為，彈性卸料方式。卸料螺釘選擇由GB2873.2查的，,數(shù)量為4個(gè)。卸料板尺寸查GB2873.2得,材料選用45號(hào)鋼。卸料板與凸模的間隙取雙邊，與導(dǎo)料銷(xiāo)，擋料銷(xiāo)的配合為H8/d95.2.2彈性元件的選擇：彈性元件采用圓筒形聚胺脂彈性體。數(shù)量為4個(gè)，查簡(jiǎn)明沖壓手冊(cè)P390表B-14得，聚氨脂橡膠可以符合卸料力要求（）,模具安裝橡膠時(shí)預(yù)先壓縮10%，橡膠高度為單個(gè)彈性體要承受的卸料力： N5.2.3推件裝置的選擇推件選用標(biāo)準(zhǔn)推件方式打桿。查標(biāo)準(zhǔn)GB2867.1得A12X110推板查標(biāo)準(zhǔn)GGB2867.4得B95連接桿查標(biāo)準(zhǔn)GB2867.3得8X305.3模架及其它零件選取模架的選擇（1）因沖裁件尺寸不大，精度不高，為了送料及操作方便，選用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱的模架。（2）模架規(guī)格。分別由GB2855查得，上模座125X125X35。下模座125X125X45。（3）導(dǎo)柱，導(dǎo)套規(guī)格。分別由標(biāo)準(zhǔn)GB2861查得：導(dǎo)柱A22h6X130，導(dǎo)套A22H7X80X30。模柄的選擇選擇選入式模柄，因?yàn)檫x擇J23-16型壓力機(jī)，其模柄孔直徑為40mm，深度為60mm，故查GB2862.2得模柄的規(guī)格為B40X85.Q235。6模具材料、總裝圖、裝配6.1模具材料的選用模具鋼一般于冷間使用，在壓強(qiáng)下，連續(xù)作業(yè)，其自身溫度會(huì)上升，另一方面，又受很大的沖擊，因此沖床用模具的工作條件是相當(dāng)惡劣的。由模具鋼的工作條件，它應(yīng)有以下的性能。使用性能：（1）優(yōu)良的耐磨損性（2）韌性大，耐沖擊性能（3）由熱處理的變形率?。?）淬火性良好（5）硬度大（6）對(duì)脫碳的抵抗力大（7）熱處理簡(jiǎn)單（8）價(jià)格低（9）有市場(chǎng)性工藝性能：（1）可鍛性（2）可切削性（3）可耐磨性（4）熱處理工藝性由此選用CrWMn鋼其力學(xué)性能如下，CrWMn鋼工藝性能，CrWMn鋼具有良好的鍛造性能。W的存在使得碳化物偏折嚴(yán)重，需要通過(guò)鍛拔來(lái)細(xì)化。退火工藝，CrWMn鋼鍛后需進(jìn)行等溫球化退火，退火溫度為179-720攝氏度，等溫溫度700-720攝氏度，退火后的組織比較均勻，退火后硬度為207-255HBS。使用CrWMn鋼退火表CrWMn鋼回火方案回火用途加熱溫度加熱介質(zhì)硬度消除應(yīng)力油，硝鹽，堿6.2總裝圖圖 10 模具總裝圖6.3模具的裝配6.3.1模具裝配的技術(shù)要求（1）凡與模具工作需要無(wú)關(guān)的角部都應(yīng)倒角，模具安裝面應(yīng)光滑平整，不應(yīng)有突出的螺釘頭、銹斑、毛刺、碰傷等缺陷。（2）模具零件的材料、幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度和熱處理等均應(yīng)符合圖樣要求。（3）模架的三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：上 模座上平面與下平面的平行度，導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座的垂直度和導(dǎo)套孔軸心線對(duì)上模座上平面的垂直度均應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度等級(jí)要求。（4）模架的上模沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)且無(wú)阻滯現(xiàn)象。（5）裝配好的沖裁模，其閉合高度應(yīng)符合要求。（6）模柄的軸心線應(yīng)與上模座上平面垂直，其垂直度誤差在全長(zhǎng)范圍內(nèi)應(yīng)不大于0.05mm。（7）裝配后的凸模與凹模間的間隙應(yīng)符合圖樣要求，且沿整個(gè)輪廓上間隙應(yīng)均勻一致。（8）制件毛坯的定位應(yīng)準(zhǔn)確、可靠、安全、出件和排樣應(yīng)暢通無(wú)阻。（9）裝配后的沖模應(yīng)刻有模具的編號(hào)、圖號(hào)及生產(chǎn)日期等內(nèi)容，對(duì)于大，中型模具，應(yīng)設(shè)有起吊孔、吊環(huán)，以便于模具的搬運(yùn)和安裝。（10）模具應(yīng)在生產(chǎn)條件下試模，沖出的零件應(yīng)符合要求。6.3.2沖裁模裝配前得準(zhǔn)備（1）熟讀裝配圖。裝配圖是沖模進(jìn)行裝配的主要技術(shù)依據(jù)。通過(guò)對(duì)裝配圖的分析研究，了解所要裝配的沖模主要特點(diǎn)和技術(shù)要求，各零件的安裝部位及其作用，零件與零件間的相互位置、配合關(guān)系及連接方式。從而確定合理的裝配基準(zhǔn)和裝配順序。（2）清點(diǎn)檢查零件。根據(jù)總裝圖上的模具零件明細(xì)表來(lái)清點(diǎn)、清洗零件，并檢查主要零件的尺寸和形位精度，查明各部分配合面的間隙，加工余量及有無(wú)變形及裂紋等缺陷。（3）布置好工作場(chǎng)地，準(zhǔn)備好所需的工、卡、量具及設(shè)備。（4）準(zhǔn)備好標(biāo)準(zhǔn)件及所需的輔助材料。按圖樣準(zhǔn)備好標(biāo)準(zhǔn)螺釘、銷(xiāo)釘、彈簧、橡膠及裝配時(shí)所需的輔助材料。6.3.3模具組件裝配（1）模架的裝配主要是指導(dǎo)柱、導(dǎo)套與上、下模座之間的裝配，本次選用壓入式裝配，導(dǎo)柱、導(dǎo)套、與上下模座之間采用過(guò)盈配合。裝配成套的模架，其三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，即上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度，導(dǎo)柱軸線對(duì)下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔軸線對(duì)上模座上平面的垂直度，應(yīng)符合相應(yīng)的精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，查沖壓模具設(shè)計(jì)與制造P143表1-75，表1-76得，相應(yīng)精度要求為0.020mm，0.020mm，0.012mm。裝配后的模架，上模座沿導(dǎo)柱上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)和無(wú)阻滯現(xiàn)象。（2）凸模與固定板連接，采用臺(tái)肩固定法，靠過(guò)盈配合滿(mǎn)足固定要求。裝配時(shí)，將凸模固定板型孔臺(tái)階朝上，放在兩個(gè)等高墊鐵上，將凸模工作端朝下放入型孔對(duì)正，用壓入機(jī)分多次壓入，要邊壓入邊檢查凸模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，導(dǎo)入圓角和導(dǎo)入斜度。壓入后臺(tái)階面要接觸，然后將凸模尾端磨平。壓入時(shí)最好在手動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行，首次壓入時(shí)不要超過(guò)3mm。（3）本次凸凹模的結(jié)構(gòu)為直通式，采用螺釘固定方式，在凸凹模下端部涂抹紅丹粉，將凸凹模輕輕壓入固定板的淺凹槽中，使用螺釘孔位置復(fù)印到固定板上，取下凸凹模，在固定板上鉆出螺釘孔，用螺釘將凸凹模固定。（4）模柄的裝配，本次采用旋轉(zhuǎn)入式模柄，在裝配凸模固定板和上墊板之前，應(yīng)先將模柄旋入上模座內(nèi)，檢查模柄圓柱度和上模座的垂直度，保證誤差小于0.05mm，鉆騎縫銷(xiāo)孔，壓入騎縫銷(xiāo)。6.3.4模具總裝配模具的主要組件裝配完畢后開(kāi)始進(jìn)行模具總裝配。為了使裝配后凸、凹模易于對(duì)中，且間隙均勻，總裝時(shí)必須要考慮裝配基準(zhǔn)及上、下模的裝配次序，否則，可能出現(xiàn)無(wú)法裝配的現(xiàn)象。沖裁模的裝配次序與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，本次有導(dǎo)柱的復(fù)合模，上、下模的裝配應(yīng)以凸凹模為基準(zhǔn)，先裝凸凹模所在部分。（1） 加工下模座漏料孔，確定凸凹模組件在下模座上的位置，然后用平行夾板將凸凹模組件和下模座夾緊，在下模座上劃出漏料孔線，加工下模座的漏料孔，下模座漏料孔尺寸應(yīng)比凸凹模漏料孔大0.51mm.（2） 安裝固定凸凹模組件，將凸凹模組件放在下模座上重新找正位置，用平行夾板夾緊。利用凸模固定板上的螺孔，在下模座上鉆出螺釘孔（3） 安裝上模、調(diào)整沖裁間隙。用平行夾板將凹模、中間墊板、凸模組件、上墊板和上模座夾緊，然后調(diào)整沖孔凸模與凸凹模中沖孔凹模的沖裁間隙，調(diào)整落料凹模與凸凹模中落料凸模的沖裁間隙。（4） 鉆、鉸上模部分的銷(xiāo)孔和螺孔。（5） 拆掉平行夾板，將打桿、推板裝于上模座和模柄孔內(nèi)，利用定位銷(xiāo)先將上模座、上墊板與凸模組件初步固定。（6） 在中間墊板、凹模與凸模組件間裝入推板、推件塊、打入定位銷(xiāo)，再用緊固螺釘固定。（7） 將彈壓卸料板套在凸凹模上，用平行夾板將卸料板和下模座壓緊，然后在鉆出上鉆出卸料螺釘孔。（8） 裝入定位零件、橡膠和卸料螺釘。（9） 裝配完畢對(duì)模具各部分全面檢查。設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)是源頭，設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個(gè)模具成本的70%80%。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)詳盡地考慮模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，模具設(shè)計(jì)又不能完全依賴(lài)于設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中要具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時(shí)，應(yīng)該多注意細(xì)節(jié)，找出根本原因，針對(duì)其維修。在拆裝模具時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)，以防損傷模具。定期的維護(hù)、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。從整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，該工件采用復(fù)合模設(shè)計(jì)，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工簡(jiǎn)單，操作方便，工作效高，零件成形質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，滿(mǎn)足了生產(chǎn)需求，而且該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展推廣到其它類(lèi)似零件的產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)中。當(dāng)然，由于作者知識(shí)水平有限，對(duì)實(shí)踐的缺乏，當(dāng)中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實(shí)踐當(dāng)中不斷地完善和創(chuàng)新！致 謝參 考 文 獻(xiàn)1 李碩本等編著.沖壓工藝?yán)碚撆c新技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.112 中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì).模具行業(yè)“十一五”規(guī)劃J.模具工業(yè)，2005（7）：3-83 李大鑫，張秀錦.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述J.模具制造，2005 （2）：1-44 李德群，肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況及趨勢(shì)J.模具工業(yè)，2005（7）：9-125 姜奎華主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.56 薛啓翔等編著.沖壓模具設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)與竅門(mén)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.77 模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì)編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.68 鄭家賢遍著.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2