畢業(yè)設(shè)計(jì)沖壓模具設(shè)計(jì)

1、關(guān)鍵詞 ：模具設(shè)計(jì)，排樣，冷沖模目錄前言 5冷沖壓的概述 12沖壓工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用 12模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 13§ 1.1零件簡圖 15§ 1.2沖壓件工藝性分析 15§ 1.3沖壓工藝方案的確定 16§ 1.4主要設(shè)計(jì)計(jì)算 17§ 1.5模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸 29§ 1.6模具總體設(shè)計(jì) 34總結(jié) 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40摘要模具屬于精密機(jī)械產(chǎn)品， 它主要由機(jī)械零件和機(jī)構(gòu)組成， 如成形工作零 件、導(dǎo)向零件、支承零件、定位零件及送料機(jī)構(gòu)、抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)等。 模具與相應(yīng)的成形設(shè)備（如沖床、塑料注射機(jī)、壓鑄機(jī)等）配套使用時(shí)，

2、可 直接改變金屬或非金屬材料的形狀、 尺寸、 相對(duì)位置和性能， 使之成形為合 格的制件。模具設(shè)計(jì)是模具制造的基礎(chǔ)，合理正確的設(shè)計(jì)是正確制造模具的保證；模具制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)提高模具質(zhì)量、精度以及縮短制造模具的周期具有重要的意義；模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率在很大程度上取決于 制造模具的材料及熱處理工藝；模具成本直接關(guān)系到制件的成本以及模具生 產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；模具工作零件的精度決定制件的精度；模具的壽命又與模具材料及熱處理、 模具結(jié)構(gòu)以及所加工制作材料等諸多因素有關(guān)；模具的安裝與使用直接關(guān)系到模具的使用性能及安全；而模具的標(biāo)準(zhǔn)化是模具設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)，對(duì)大規(guī)模、專業(yè)化生產(chǎn)模具具有極重要

3、的作用，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的高低是模具工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。本次設(shè)計(jì)繪圖采用 CAD進(jìn)行，CAD為計(jì)算機(jī)輔助制圖工具，是一款專業(yè) 機(jī)械平面制圖軟件，具有很強(qiáng)的圖象處理功能。前言當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、 更新快和市場競爭激烈。在 這種情況下，用戶對(duì)模具制造的要求是交貨期短、 精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。 因此.復(fù)具工q k知發(fā)挾ffj趨勢(shì)是非常明顯的.一、模具產(chǎn)M發(fā)展將大型化精辭化模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔（如塑封模已達(dá)到一模幾百腔 ）使模具日趨大型化。 隨著零件微型化，以及模 具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求（如多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高）精密 模具精度

4、已由原來的 5卩m提高到23卩m今后有些模具加工精度公差要 求在1卩m以下，這就要求發(fā)展超精加工。一、多功館復(fù)合模具將進(jìn)-步發(fā)展新型多功能復(fù)合具是在多工位級(jí)進(jìn)?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任 務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn)出來的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件,各種小型屯機(jī)、屯器及儀表的鐵芯組件凈三、熱流逍模H任塑料模氏門勺比垃悴遂步提髙由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變 革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚

5、至已達(dá)80鳩上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體還達(dá)不到10%個(gè)別企業(yè)已達(dá)到20% 30%制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。四、"體輔助注肘模具和潔應(yīng)高壓注射成形等工藝怕模具將社極發(fā)展輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、 制品翹曲變形少、表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點(diǎn)，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本，國外，已經(jīng)較成熟。國內(nèi)目前在汽車和家電 行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成形包括塑料熔體注射和氣體（一般均采用氮?dú)猓┳⑸涑尚蝺擅娌糠荩葌鹘y(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù) 需要確定和控制

6、，而且氣體輔助注射常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。 為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓 縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮， 高壓注射成型可強(qiáng)制樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、 耐高壓。特別是精密模具的型腔應(yīng)淬火，澆口密封性好，模具能準(zhǔn)確控制。 注射壓縮成型技術(shù)，是在模具預(yù)先半開模狀態(tài)或者在鎖模力保持中壓或低 壓，模具在設(shè)定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進(jìn)行壓縮成型，其效果是：（1）成型件局部內(nèi)應(yīng)力?。唬?）可得到縮孔少的厚壁成型件

7、； （3）對(duì)于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；（4）用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結(jié)構(gòu)是：（1）注射時(shí)樹脂以低的流動(dòng)阻力迅速充填型腔；（2）充填完后能立即遮斷澆口部；（3）壓縮作用應(yīng)僅限于型腔部。7L快速統(tǒng)濟(jì)模具的前寮十價(jià)廣陸現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時(shí)代， 到下一個(gè)世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工 業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá) 75%A上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一 方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來越引起人們的重視。例如，研制各種超塑性材料（環(huán)氧、聚脂等）制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡易模具：中、低熔點(diǎn)合金模 具、噴涂成型模具、快速電鑄模、

8、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及 快速原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展。快換模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。六、模具標(biāo)準(zhǔn)件知應(yīng)用將日漸廣眨使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂 統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)； 其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷隊(duì)保證伐貨迅速。七、模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不

9、大，一般在20%- 30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必 要。對(duì)于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝， 努力提高鋼的純凈度、 等向性、如采用粉末冶金工致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒 有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺 寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對(duì)形狀復(fù)雜的沖件及高速 沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。 這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維 或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模

10、具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模 具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(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。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積（TiN、TiC等）、芋離干順矗別支札 八、在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣cad/cam/caE支術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具 cad/cam/cae技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及 CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。

11、由于模具CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較 成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小 企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普 及 模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條伯。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步， 技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)扶持國產(chǎn)模具軟件的開發(fā)和應(yīng)用。加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)時(shí)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對(duì)于已普及了模具 CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具 cad/cam技術(shù)的深化應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從 CAPP,PDMCI

12、MS,VR逐步深化和提高。九、快速原型制造（RPM）找尺徉判集好旳垸展快速原型制造（RPM）技術(shù)是美國首先推出的。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積（即材料累加）成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動(dòng) 完成復(fù)雜的三維實(shí)體（原型）制造。RPM技術(shù)是集精密機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)Z后的次技術(shù)革命。RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化（SLA）疊層實(shí)體制造（LOM）激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）、三維打印（3D-P）熔融沉積成形（FDM） 等不同方法

13、得到制件原型。然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射（熱噴涂）等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進(jìn)、成本較低、設(shè)計(jì)制造周期短、精度適中等特點(diǎn)。從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法 所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技 術(shù)的結(jié)合將是傳統(tǒng)快逆制模技術(shù).進(jìn)一步深入發(fā)皿知方向.RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(dòng)（研磨）成形法中母模（電極研具）制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于 RE（逆向工程技術(shù)）/RPM的模具并行開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本 氏及開發(fā)周期麵

14、等優(yōu)心。十、高速銃削加工將得到更 泛1勺應(yīng)川國外近年來發(fā)展的高速銃削加工，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到40000 100000r/min,快速進(jìn)給速度可達(dá)到 3040m/min ,換刀時(shí)間可提高到 13S。 這樣就大幅度提高了加工效率，如在加工壓鑄模時(shí)，可提高78倍，并可獲得Raw 10um的加工表面粗糙度。形狀精度可達(dá)10um=另外，還可加工硬度達(dá)60HRC的模塊，形成了對(duì)電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此，高速銃削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工的發(fā)展，特別是對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制繪方面?t'入了新的牯力o十一、模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的牛IJ英國雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已在我國200

15、多家模具廠點(diǎn)得到應(yīng)用，取得良好效果。該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕牡哪Ｐ?所需的諸多功能，大大縮短的研制制造周期。如RENSCAN20快速掃描系統(tǒng)， 可快速安裝在已有的數(shù)控銃床及加工中心上，用雷尼紹的SP2-1掃描測頭實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，控制核心是雷尼紹TRACECU軟件，可自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工等程序及不同格式的CAD數(shù)據(jù)。用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。該公司又推出了 CYCLO高速掃描機(jī)，這是一臺(tái)獨(dú)立工作的專門用來掃 描的設(shè)備，不占用加工機(jī)床的工作時(shí)間。其掃描速度最高可達(dá)3m/min，大大縮短了模具制造周期，另外，其數(shù)據(jù)采集速度比RENSCAN20快，定時(shí)探針接觸力小，因

16、此可以用非常細(xì)的探針，用來掃描細(xì)小的模具和細(xì)微的特征表血，擴(kuò)人模具主產(chǎn)的叢種范圍。由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、定電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信 在“十五”期間將發(fā)揮更大作用。|-二、模具研磨拋光將向口動(dòng)化、料龍化方向發(fā)展模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。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，我國目前仍以手工研磨拋光為主，不僅效率低（約占整個(gè)模具制造周期的 1/3），且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究 拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動(dòng)化、智能化是重要

17、的發(fā)展趨勢(shì)。日本已研制 了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三給曲面模具研磨拋光的自動(dòng)化。 另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)注意發(fā)展特種研磨 與拋光、如擠壓衍磨、電化學(xué)拋光、超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備，以提離模H表iii顧呈"十三、模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和 笈民隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動(dòng)加工系統(tǒng)。這也是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有如下特征：多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔 性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。本說明書主要介紹了沖孔、落料符合模具的設(shè)計(jì)。 對(duì)于沖壓變形的概念也作了介紹，

18、其內(nèi)容包括：標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，凸凹模尺寸的計(jì)算等。本說明書 盡量做到簡潔明了，增加了可讀性與實(shí)用性。支架板冷沖模設(shè)計(jì)冷沖壓的概述：冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀，尺寸和性能的零件加工方法。它是壓力加工方法的一種，是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工方法之一。在冷沖壓加工中，冷沖模就是沖壓加工所用的工藝設(shè)備，沒有先 進(jìn)的冷沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。冷沖壓工序的分類：由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其沖壓方法可分為分離工序和變形工序兩大類。冷沖壓可分為 5 個(gè)基本工序：1)沖裁使板料實(shí)現(xiàn)分離的沖壓工序。2)彎曲將金屬

19、材料沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序。3)拉伸將平面板料變成各種開口空心件， 或者把空心件的尺寸作進(jìn)一步改變的沖壓工序。4)成形用各種步同性質(zhì)的局部變形來改變毛坯或沖壓件形狀的沖壓工序。5)立體壓制 將金屬材料體積重新分布的沖壓工序。、沖壓工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用冷沖壓工藝與其他加工方法相比，有以下特點(diǎn)：( 1) 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜， 用其他加工方法難以加工的工件。 冷沖壓的尺寸精度是由模具保證的， 因此， 尺寸穩(wěn)定，互換性好。（ 2） 材料利用率高，工件質(zhì)量輕，剛性好，強(qiáng)度高，沖壓過程耗能 少，因此工件成本較低。（ 3） 操作簡單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。（ 4）

20、冷沖壓加工中所需的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長， 成本較高，因此多用于成批，大量生產(chǎn)。由于冷沖壓有許多突出優(yōu)點(diǎn)，因此在各個(gè)行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ：1. 熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)資料及文獻(xiàn)。2. 對(duì)沖裁件進(jìn)行工藝性分析。3. 確定合理的沖裁的工藝方案。4. 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式。5. 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，主要包括：1）排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算： 選擇排樣方法， 確定搭邊值， 計(jì)算送料步 距與條料寬度，計(jì)算材料利用率，畫出排樣圓等。2）計(jì)算沖壓力：包括沖裁力，卸料力，推件力或頂件力。3）計(jì)算模具的壓力中心。4）計(jì)算凸凹模工作部分尺寸并確定其制造公差。5）彈性元件的選用。6選擇與確定模具的主要零部件

21、的結(jié)構(gòu)與尺寸。7繪制裝配圖與零件圖。8編寫設(shè)計(jì)說明書。§1.1 零件簡圖名稱：支架板，如圖1-1所示圖1-1沖壓零件材料：45鋼材料厚度：3mm§1.2沖壓件工藝性分析該零件結(jié)構(gòu)簡單，是由圓弧和直線組成的。此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。材料為45鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，有一個(gè) 0 45mm的孔和$ 68mm的孔；有表附1和表2查出,沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT12IT13 ,孔中心與邊緣距離尺寸公差為土 0.7，兩孔中心距為土 0.125。將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較， 可以認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其

22、他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求， 故決定采用沖孔落料復(fù)合沖裁模進(jìn)行加工，且一次沖壓成形。§1.3 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一 ：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二 ：落料 - 沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率 低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生 產(chǎn)效率都較高，且使用倒裝復(fù)合模。倒裝復(fù)合膜主要優(yōu)點(diǎn)是廢料能直接 從壓力機(jī)臺(tái)面落下，而沖裁件從上模推下，比較容易引出去，因此操作 方便安全。由于倒轉(zhuǎn)復(fù)合膜易于安裝送料裝置，生產(chǎn)

23、效率高，所以倒裝 復(fù)合模應(yīng)用比較廣泛。§1.4 主要設(shè)計(jì)計(jì)算（ 一 ）排樣方式的確定及其計(jì)算排樣：沖裁件在條料上布置的方法稱為排樣。排樣的原則如下 ：1）提高材料的利用率。 對(duì)于沖裁件來說由于產(chǎn)量大， 沖壓的生產(chǎn)率高， 所以材料費(fèi)用常會(huì)占沖裁總成本的 60以上。材料的利用率是一項(xiàng)很重 要的指標(biāo)。要提高材料利用率，就必須要減少廢料面積。沖裁過程中所 的。而工藝廢料則是由沖壓方式與排樣方式?jīng)Q定的。因此要提高材料利 用率主要應(yīng)從減小工藝廢料著手，設(shè)計(jì)出合理的排樣方案。產(chǎn)生的廢料可分結(jié)構(gòu)廢料與工藝廢料兩種。結(jié)構(gòu)廢料是由工件形狀決定2) 使工人操作方便， 安全， 減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 條料在沖

24、裁過程中 翻動(dòng)要少。在材料利用率相同或相近時(shí)，應(yīng)盡可能選條料寬，進(jìn)距小的 排樣方法，它還可減少板料裁切次數(shù)，節(jié)省剪裁備料的時(shí)間。3) 使模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命較高。4) 排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量。排樣方法：根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用原則，排樣方法可分為：a) 有廢料排樣法有廢料排樣是在沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間， 都有 工藝余料(稱搭邊)的存在。沖裁是沿著沖裁件的封閉輪廓進(jìn)行，所以 沖裁件質(zhì)量較好。模具的壽命較長，但材料的利用率較低。b) 少廢料排樣法少廢料排樣法是在沖裁件與沖裁件之間或只有在沖裁件與條料側(cè) 邊之間留有搭邊，而在沖裁件與條料側(cè)邊或沖裁件與沖裁件之間無搭 邊存在。這種排樣方法的沖

25、裁只沿著沖裁件的部分外輪廓進(jìn)行，材料 的利用率可達(dá)70%90%。c) 無廢料排樣法無廢料排樣法是在沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與側(cè)邊之間均無搭邊存在。這種排樣方法的沖裁件實(shí)際上是直接由切斷條料獲得。所以材料的利用率可達(dá) 85%95%。由于加工的支架板零件的競速要求，所以只能選擇第一種排樣方 法：有廢料排樣法。設(shè)計(jì)倒裝復(fù)合模。首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。我們 采用直排的排樣方案。材料的利用率高，如圖1-2所示圖1-2排樣搭邊排樣時(shí)將沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的 工藝余料稱為搭邊。1）搭邊的作用：A. 起補(bǔ)償條料的裁剪誤差、 送料步距誤差以及補(bǔ)償由于條料與導(dǎo) 料板之間有間隙所造成的送

26、料歪料誤差的作用。若沒有搭邊則可能發(fā) 生工件缺角、缺邊或尺寸超差等廢品。B. 使凸凹刃口雙邊受力。 由于搭邊的存在，使凸凹模刃口沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，受力平衡、合理間隙不易破壞。模具壽命與工作斷面質(zhì)量都能提高。C. 對(duì)于利用搭邊拉條料的自毆打那個(gè)送料模具， 搭邊使條料有 定的剛度以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。2) 搭邊的數(shù)值搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，起不到上述應(yīng)有作用。過小的搭 邊還可能唄拉入凸模和凹模的間隙，使模具容易磨損，甚至損壞模具 刃口。搭邊的合理數(shù)值就是保證沖裁件質(zhì)量，保證模具較長壽命，保 證自動(dòng)送料時(shí)不被拉彎拉斷下允許的最小值。搭邊的合理數(shù)值，主要決定于沖裁件質(zhì)量、材料厚度、材料種類、

27、仲裁件的大小及沖裁件的輪廓形狀等。查表得到的最小搭邊值：工件間 a=2.5mm 取 a=3mm側(cè)面 a 1=2.8mm 取 a1=3mm二) 送料步距與條料寬度的計(jì)算 送料步距 A條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距。每一個(gè)步距可以沖出 一個(gè)零件，也可以沖出幾個(gè)零件，送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì) 應(yīng)沖裁間的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。每次只沖一個(gè)零件的步距 A 的計(jì)算公式為：A = D + a式中 D 平行于送料方向的沖裁件寬度a 沖裁件之間的搭邊值/步距 A= 145 + 3= 148 mm 條料寬度B條料是由板料裁剪下料而得，為了保證送料順利，裁剪時(shí)的公差帶分布規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值( -

28、)條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般 都有導(dǎo)向，當(dāng)使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而又無側(cè)壓裝置時(shí)，在寬度方向也會(huì)產(chǎn)生 送料誤差。條料寬度 B的計(jì)算應(yīng)保證在這二種誤差的影響下，仍然保證 在沖裁件與條料側(cè)邊之間有一定的搭邊值a。條料寬 b=( D + 2 ai + ) 0-A式中D-沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸；ai 沖裁件與條料側(cè)邊的搭邊；板料剪裁時(shí)的下偏差。查表得 =1.0 B = ( 210 + 2 X 3 + 1.0) 0= 217 0 mm一心一心 材料利用率的計(jì)算：材料的利用率通常是以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯 面積的百分率來表示：二負(fù) 100% =旦 100%s2AB式中一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積St）

29、 一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積A送料步距B條料寬度材料利用率21465212.5 151 .6二 67%（三）沖裁力的計(jì)算沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。在沖裁過程中，沖裁力的大小是不斷變化的，如右1-3圖所示，圖中AB段為彈性變形階段，板料上 的沖裁力隨凸模的下 圖1-3壓直線增加。BC段為塑性變形階段,C點(diǎn)為沖裁力的最大值。凸模再壓下，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)展，沖裁力下降，所以CD是斷裂階段。到達(dá)D點(diǎn)，上、下裂紋重合，板料已經(jīng)分離。 DE所用的壓力，僅是克服摩擦的阻力，推出已分離的料。沖裁力是指板料作用再凸模上的最大抗力。對(duì)于普通平刃口的沖裁，沖裁力F 二 K L t式

30、中F 沖裁力 (NL沖裁件的周長 (mmt材料的抗剪強(qiáng)度K 系數(shù)是考慮到刃口鈍化間隙不均勻，材料力學(xué)性能與厚度波動(dòng)等因素而增加的安全系數(shù)。常取K = 1.3沖裁件的周長L = 660 mm板料厚度t = 3 mm抗剪強(qiáng)度.可查表得：三 取260 Mpa F=1.3 X 660X 3X 260= 669240 N(四) 卸料力與推件力：沖裁時(shí)，材料再分離前存在著彈性變形，在一般沖裁條件下，沖裁后材料的彈性恢復(fù)，使落料與沖孔廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將梗塞 在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。卸料力尸卸=K卸 F推件力尸推=nK

31、推 F式中f 沖裁力K卸一一卸料力系數(shù)K推一一推件力系數(shù)由表查得K 卸=0.04K 推=0.045 F卸 = 0.04 X 669240=26770 NF推 = 1 X 0.045 X 669240=30116 N壓力機(jī)所需總壓力：=669240 + 26770 + 30116=726126 N沖壓設(shè)備的選用：沖壓設(shè)備的選用包括選擇設(shè)備類型和確定設(shè)備規(guī)格兩項(xiàng)內(nèi)容。根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量大小，沖壓件的幾何形狀，尺寸精度等要求，選擇壓力機(jī)為：J22 - 800（五）模具壓力中心的計(jì)算：沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機(jī)滑塊的中心線重合。否則滑塊就會(huì)

32、受到偏心載荷而導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具的不正常摩擦，降低模具壽命甚至磨損模具。壓力中心的計(jì)算是通過空間平行力及合力的作用線的求解方法。圖1-4L!=13334L2=6.105L3=82.5L4= 23.55x, = 46.25x2=72.808x3=133.75x 4=196.495y, = 32.75y2=19.692y3=oy4=13.505Ls=115L6=23.55L7=180L8= 23.55X5=210x6=196.495x7=105x 8=13.505ys=72.5y6=131.495y7=145y8=131.495L 9=65.5L10=14.392L11=141.3L12=213.

33、52X9=0x10=14.439x11=141.3x12=145y9=98.75y10=51.061yii=8712=87由以上計(jì)算可得壓力中心A的位置為(104.69 , 99.857 )(六) 凸模和凹模工作部分尺寸的計(jì)算 尺寸計(jì)算的原則因此應(yīng)以落料凹模為設(shè)計(jì)A. 落料時(shí)，落料件的尺寸由凹模決定,基準(zhǔn)。沖孔的尺寸是由凸模決定的，因此應(yīng)以沖孔凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。B. 凸模和凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律。凹模磨損后會(huì)增大落料件的尺寸，凸模磨損后會(huì)減少?zèng)_孔件的尺寸，為了提高模具壽命，在制造新 模具時(shí)應(yīng)把凹模尺寸做得趨向于落料件的最小極限尺寸，把凸模尺寸做得趨向于沖孔件的最大極限尺寸。C. 凸模和凹模之間應(yīng)該有

34、合力間隙。由于間隙在模具磨損后會(huì)增大，所以在設(shè)計(jì)圖凸模和凹模尺寸時(shí)取初始間隙的最小值Zmi n.D. 凸模和凹模的制造公差，應(yīng)于沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)。E. 尺寸計(jì)算時(shí)要考慮模具的制造特點(diǎn)：一種是分別加工法，另種是單配加工法。根據(jù)上述計(jì)算原則，可得計(jì)算公式：落料：D 凹=(DmaxX%'凹D凸(D凹Zmin)(Dmax XZmin)凸 沖孔:d 凸=(dmi n X).凸d凹 =（d 凸Zmi n）式中Gin X- ZmQ亠'凹0=必3 °.02mmD凹、D凸一一分別為落料凹模和凸模的基本尺寸;d凹、C凸分別為沖孔凹模和凸模的基本尺寸；Dmax -落料件的最大極限尺寸

35、；dmin 沖孔件的最小極限尺寸； 沖裁件的公差，查表知 取0.4 ;X磨損系數(shù)，當(dāng)工件公差為IT13 IT11時(shí)，取X= 0.75 ;凹、凸一一分別為凹模和凸模的制造公差，凸模偏差取負(fù)向，凹模取正向。落料:D凹=(210+ 0.75 X 0.4 )0.045=209.7 00.045 mm0D 凸=(209.7 0.46 )=209.24 °003 mmD凹=(145-0.75 X 0.4 )0.040=144.7 0°.04 mmD 凸=(144.7-0.46)0-0.030=144.24 _q03 mm沖孔:d 凸=(45 + 0.75 X 0.4)0-0.02d 凹

36、 = (45.3 + 0.46) 0=45.76 00.03 mmd 凸=(68 + 0.75 X 0.4 )-0.020=68.3 _0.02 mmd 凹=(68.3 + 0.46)0.03=68.76 00.03 mm§ 1.5選擇與確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸凹模外形尺寸的選擇凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模的厚度還應(yīng)考慮修磨量，凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被材料的厚度和沖裁件的最大 外形尺寸來確定的。凹模厚度H= kb凹模壁厚C=( 1.5-2 ) H式中b沖裁件的最大外形尺寸；k系數(shù)，考慮板料厚度，查表 4-3取k= 0.18凹模厚度H= 0.18 X 21

37、0= 38 取 40mm凹模壁厚C=( 1.5-2 ) H= 80mm凹模一般采用螺釘固定在下模作上。凹模的型孔軸線與頂面應(yīng)保持垂 直，凹模的底面與頂面應(yīng)保持平行。為了提高模具壽命與沖裁件精度，凹模的底面與頂面應(yīng)保持平行。型孔的孔壁應(yīng)光滑，表面粗糙度為Ra = 0.80.4m底面與銷孔的Ra = 1.60.8凹模的材料與凸模一樣，其熱處理硬度應(yīng)略高于凸模，達(dá)到60-64HR 凸凹模凸凹模的外內(nèi)緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸，對(duì)于倒裝復(fù)合模，因?yàn)榭變?nèi)會(huì)積存廢料，脹力大，所以最好壁厚要大些。沖孔的圓形凸模，采用臺(tái)階形狀以降低沖裁力。如圖1-5所示S.1JJ.S0Q.02A90圖1-

38、5落料凸模凹模的刃口形式，應(yīng)采用刃口強(qiáng)度高的凹模，見圖1-8所示的刃口形式。由一I圖1-5凹模本模具為復(fù)合沖裁模， 因此除沖孔凸模和落料凹模外，必然還有一個(gè)凸凹模。凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-9所示圖1-6凸凹模 橡皮的選用冷沖模中所用橡皮一般為聚氨脂橡皮(PUR). 橡膠允許承受的載荷較 彈簧大，并且安裝調(diào)整方便，所以在沖壓模中應(yīng)用廣泛。聚氨脂橡膠的總壓縮量一般是35，對(duì)于沖裁模，其預(yù)壓量一般取10% 15%橡膠的高度與D有適應(yīng)比例，一般應(yīng)保持如下關(guān)系：H= ( 0.51.5 )D/ H 取 70mm 擋料銷固定擋料銷分圓形和鉤形兩種。裝在凹模上。圓形擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近會(huì)削弱凹模強(qiáng)度。固定擋料銷的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如下圖：14圖1-7擋料銷 推件裝置剛性推件裝置常用于倒裝復(fù)合模中，裝于上模部分，推件力是由壓力機(jī) 的橫桿傳給推件板，推件力大且可靠。推板一般裝在上模座的孔內(nèi)。為 了保