打印機(jī)刮板的沖壓模具設(shè)計(jì)

1、南昌航空大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文高職學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 打印機(jī)刮板的沖壓模具設(shè)計(jì) 院 （系）： 高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 姓 名： XXX 學(xué) 號： 099XXX 指導(dǎo)教師： X X X 二零一二年五月十二日南昌航空大學(xué)高職學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：打印機(jī)刮板的沖壓模具設(shè)計(jì)II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：1. 打印機(jī)中刮板的零件圖2. 材料為 20號鋼板3. 零件設(shè)計(jì)和加工工藝規(guī)程編制合理4. 模具設(shè)計(jì)要求滿足加工工藝，并且結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，便于移動，操作簡單，安全I(xiàn)II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時間

2、：1. 收集有關(guān)資料，寫出開題報(bào)告 （2周）2月13日-2月26日2進(jìn)行工藝方案設(shè)計(jì)并編制加工工藝規(guī)程 （2周）2月27日-3月11日3進(jìn)行模具設(shè)計(jì)方案的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算 （3周）3月12日-4月01日4繪制模具裝配圖及其部分零件圖 （4周）4月02日-4月29日5. 外文資料翻譯（不少于6000實(shí)詞） （1周）4月30日-5月06日6撰寫畢業(yè)論文 （3周）5月07日-5月27日7準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 （2周）5月28日-6月08日 、主 要參考資料：【1】濮良貴等主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，2001【2】翁其金等主編.沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2004【3】模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會編.沖模

3、設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社，2004【4】王先逵主編.機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2001【5】A H BURR.MECHANICAL ANALYSIS AND DESIGN.1981,ELSEVIER 高等職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 機(jī)電一體化 專業(yè) 099XXX 班學(xué)生（簽名）： XX日期： 自 2012 年 2 月 13 日至 2012 年 6 月 8 日指導(dǎo)教師（簽名）： XXX助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 系（室）主任（簽名）：目錄摘 要ABSTRACT第1章 緒 論1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景.91.2 沖壓工藝介紹.91.3 沖壓工藝的種類.101.4 沖壓行業(yè)阻力和障

4、礙與突破.111.5沖壓模具設(shè)計(jì)要點(diǎn).131.5.1沖壓模具的功能.131.5.2沖壓模具的一般設(shè)計(jì)程序.141.6沖壓模具設(shè)計(jì)要點(diǎn).151.7.沖壓設(shè)備的選擇.161.7.1設(shè)備類型的選擇.161.7.2設(shè)備類型的選擇原則.19第2章 沖裁件的工藝分析.202.1 工件材料212.2 工件結(jié)構(gòu)形狀222.3 工件尺寸精度222.4 工件展開長度計(jì)算232.5 沖裁工藝方案的確定.242.6 模具結(jié)構(gòu)形式的確定.26第3章 模具總體設(shè)計(jì).273.1 模具類型的選擇.273.2 操作方式.273.3 卸料、出件方式.273.4 確定送料方式.283.5 確定導(dǎo)向方式.283.6 模具設(shè)計(jì)計(jì)算.2

5、93.6.1 排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率.293.6.2 沖壓力的計(jì)算 333.6.3 壓力中心的確定 363.6.4 模具刃口尺寸的計(jì)算 373.6.4.1 沖孔模中凸模的尺寸及制造精度.373.6.5 模具彎曲部分工作尺寸計(jì)算.383.6.5.1凸、凹模間隙 .38第4章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù).414.1 校核模具閉合高度414.2 沖壓設(shè)備的選定414.3 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件.42第5章 模具的安裝調(diào)試.425.1 模具的安裝調(diào)試42設(shè)計(jì)總結(jié)44參考文獻(xiàn)45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

6、的精密制件。本課題就是將石化、化工、電力等行業(yè)的法蘭密封結(jié)構(gòu)中的墊片作為設(shè)計(jì)模型，將冷沖模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述冷沖模具的設(shè)計(jì)過程。 本設(shè)計(jì)對指定工件進(jìn)行的級進(jìn)模設(shè)計(jì)，利用Auto CAD軟件對制件進(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程并對各個具體部分進(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。 本課題通過對工件的沖壓模具設(shè)計(jì)，鞏固和深化了所學(xué)知識，取得了比較滿意的效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖。 關(guān)鍵詞：釋放鍵；級進(jìn)模；彎曲；沖孔Abstract: Stamping is an important met

7、hod of metal forming, it is mainly applied to relatively soft metal 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 as a design model, Die related knowledge as a basis to explain

8、 the design process of Die. The design of the suspension by the 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 s

9、uch a design die is used to ensure reliability, ensure coordination with other components. And the mapping of the mold assembly and part drawings. Suspension of the project through the stamping die design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desire

10、d design intent. Keywords: stamping die; stamping molding; die design第1章 緒 論1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時，有近200個億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)

11、業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計(jì)2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。1.2 沖壓工藝介紹沖壓是靠壓力

12、機(jī)和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有6070%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強(qiáng)的特點(diǎn)。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強(qiáng)筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度

13、可達(dá)微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進(jìn)模，可在一臺壓力機(jī)上完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。1.3 沖壓工藝的種類沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成

14、所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生

15、產(chǎn)準(zhǔn)備時間。模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故

16、。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。 1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機(jī)械化、自動化程度低美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價格昂貴，是普通壓力機(jī)的510倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機(jī)械化、自動化程度

17、。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機(jī)連線自動化、機(jī)器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機(jī)方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達(dá)到當(dāng)今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。阻力二：生產(chǎn)集中度低許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處

18、于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。突破點(diǎn)：走專業(yè)化道路迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團(tuán)中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強(qiáng)，成為國際上有競爭實(shí)力的沖壓零部件供應(yīng)商。阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強(qiáng)度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進(jìn)口。突破點(diǎn)：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強(qiáng)、高耐蝕和各種規(guī)

19、格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴(kuò)大應(yīng)用已勢在必行。阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)儲備。突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡

20、快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實(shí)體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。阻力五：大、精模具依賴進(jìn)口當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計(jì)、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標(biāo)準(zhǔn)化程度尚低，大約為40%45%，而國際上一般在70%左右。突破點(diǎn)：提升信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，特別是成形過程的計(jì)算機(jī)模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到60%，2010年達(dá)到

21、70%以上基本滿足市場需求。 阻力六：專業(yè)人才缺乏業(yè)內(nèi)掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。突破點(diǎn)：提高行業(yè)人員素質(zhì)這是一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)，又是一項(xiàng)長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進(jìn)技術(shù)、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計(jì)劃、分層次地培養(yǎng)。1.5 模具設(shè)計(jì)過程與要點(diǎn) 本課題的主要目的是通

22、過對打印機(jī)中刮板的設(shè)計(jì)和制造過程的分析，完成該零件的沖壓模具設(shè)計(jì)。1.5.1 沖壓模具的功能 沖模的功能是具有制造出一定數(shù)量的沖壓產(chǎn)品的能力，且加工還有高效率、高精度、互換性好及節(jié)約原材料等功效。在此，可以把制造出所需的沖壓產(chǎn)品視之為對沖模的一級功能要求。如圖2.1所示，被加工材料送至固定在沖壓設(shè)備上的沖模里，經(jīng)過沖壓加工，獲得所需形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品。在實(shí)現(xiàn)沖模的一級功能要求中，即在沖模使材料變成產(chǎn)品的加工過程中，由于除了要保證使材料經(jīng)受既定的沖壓加工(塑性成形)以外，前后還必須有正確的導(dǎo)向、定位以及方便的卸料與出件等動作所以，沖模實(shí)際上是由具有不同功能的零部件組成的一種裝置。圖1-1 沖

23、模的一級功能要求由于沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)方式不是單件生產(chǎn)、而是批量生產(chǎn)，因此，為達(dá)到所需沖壓產(chǎn)品的數(shù)量，還需具有某些二級功能要求。沖模的二級功能要求是對其一級功能要求的完善、強(qiáng)化或補(bǔ)充。從沖模的使用角度出發(fā)，其二級功能要求主要應(yīng)包括如圖1-2所示的各項(xiàng)內(nèi)容。顯然，沖模的二級功能要求愈完善，則沖模的結(jié)構(gòu)可能會愈復(fù)雜。應(yīng)當(dāng)指出，沖模功能的各項(xiàng)內(nèi)容正是沖模設(shè)計(jì)的依據(jù)和條件。 圖1-2 沖模的二級功能要求1.5.2沖壓模具的一般設(shè)計(jì)程序依據(jù)沖壓件的產(chǎn)品圖樣進(jìn)行沖壓工藝過程設(shè)計(jì)并確定工藝方案后，可進(jìn)行沖模的設(shè)計(jì)。在模具設(shè)計(jì)時，要收集、準(zhǔn)備有關(guān)的設(shè)計(jì)參考資料;經(jīng)過充分理解、研究和確定內(nèi)容之后，便可著手繪制模具的

24、草圖；在繪制草圖階段，進(jìn)行討論，以防發(fā)生設(shè)計(jì)上的重大錯誤；然后，再繪正式圖。一般模具設(shè)計(jì)圖可按圖1-3之方框圖的步驟完成。由此方框圖可知：在沖模設(shè)計(jì)過程中，必定有沖壓工藝方案的分析、確定及工藝計(jì)算，從工藝方案分析開始到正式繪制模具圖，中間各種步驟還應(yīng)有反復(fù)分析與交叉進(jìn)行的過程?？杉庸ば苑治龉に嚪桨复_定工藝計(jì)算編寫模具設(shè)計(jì)說明書產(chǎn)品圖、實(shí)物資料構(gòu)思圖討論模具構(gòu)思圖繪制正式圖完成模具圖研究校對樣品、參考資料圖1-3 模具設(shè)計(jì)程序1.6 沖壓模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)模具總體結(jié)構(gòu)形式的確定是設(shè)計(jì)時必須首先解決的問題，也是沖模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它直接影響沖壓件的質(zhì)量、成本和沖壓生產(chǎn)的水平。模具類型的選定，應(yīng)以合理的沖壓工

25、藝過程為基礎(chǔ)，根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、精度要求、材料性能、生產(chǎn)批量、沖壓設(shè)備、模具加工條件等多方面的因素，做綜合的分析研究并考慮綜合經(jīng)濟(jì)效果，在滿足沖壓件質(zhì)量要求的前提下，達(dá)到最大限度地降低沖壓件的成本。確定模具結(jié)構(gòu)形式時，必須解決以下幾方面的問題：(1)模具類型：單工序模，級進(jìn)模，復(fù)合模等；(2)操作方式：手工操作，自動化操作，半自動化操作；(3)進(jìn)出料方式：根據(jù)原材料的型式確定進(jìn)料方法，取出和整理零件的方法，原材料的定位方法； (4)壓料與卸料方式：壓料或不壓料，彈性或剛性卸料等；(5)模具精度：根據(jù)沖壓件的特點(diǎn)確定合理的模具加工精度，選取合理的導(dǎo)向方式及模具固定方法等。同時，在制造模具時

26、，除生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本、沖壓件的質(zhì)量要求外，在設(shè)計(jì)沖模時還必須對其維修性能、操作方便、安全性特別是手工操作模的安全方面等予以充分的注意。1.7.沖壓設(shè)備的選擇1.7.1設(shè)備類型的選擇設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸、形狀與精度要求來進(jìn)行。壓力機(jī)原理圖如圖1-4所示。圖1-4 曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)(1) 根據(jù)沖壓件的大小進(jìn)行選擇，參照表1.1。表1.1 按沖壓件大小選擇設(shè)備零件大小選用類型特點(diǎn)適用工序小型或中小型開式機(jī)械壓力機(jī)有一定的精度和剛度，操作方便分離及成形（深度淺的成形件）大中型閉式機(jī)械壓力機(jī)精度與剛度更高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)分離、成形（深度大的成形件）(

27、2)考慮精度與剛度：在選用設(shè)備類型時，還應(yīng)充分注意到設(shè)備的精度與剛度。壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成，如果剛度較差，負(fù)載終了和卸載時模具間隙會發(fā)生很大的變化，影響沖壓件的精度和模具壽命。設(shè)備的精度也有類似的問題。尤其是在進(jìn)行校正彎曲、校形及整修這類工藝時更應(yīng)選擇剛度與精度較高的壓力機(jī)。在這種情況下，板料的規(guī)格應(yīng)該控制更嚴(yán)，否則，因設(shè)備過大的剛度和過高的精度反而容易造成模具或設(shè)備的超負(fù)載損壞。(3)根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量選擇，參照表1.2。表1.2 按生產(chǎn)批量選擇設(shè)備沖壓件批量設(shè)備類型特點(diǎn)適用工序小批量薄板通用機(jī)械壓力機(jī)速度快、生產(chǎn)效率高質(zhì)量較穩(wěn)定各種工序厚板液壓機(jī)行程不固

28、定，不會因超載損壞設(shè)備拉深、彎曲、脹形大中批量高速壓力機(jī)高效率沖裁多工位自動壓力機(jī)高效率，消除了半成品堆儲問題各種工序4545(4)考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際可能：在進(jìn)行設(shè)備選擇時，還應(yīng)考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際可能。如果目前還沒有較理想的設(shè)備供選擇，則應(yīng)該設(shè)法利用現(xiàn)有設(shè)備來完成工藝過程。(5)考慮技術(shù)上的先進(jìn)性：需要采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行沖壓生產(chǎn)時，可以選擇帶有數(shù)字顯示的、利用計(jì)算機(jī)操作的及具有數(shù)控加工裝置的各類新設(shè)備。1.7.2設(shè)備類型的選擇原則設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)沖壓件形狀的大小、模具尺寸及工藝變形力等進(jìn)行。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長設(shè)備的壽命觀點(diǎn)出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大剩余。最新的觀點(diǎn)是使設(shè)備

29、留有3040%的余量，即指使用設(shè)備容量的6070%。還有的建議只使用容量的50%，即取設(shè)備的噸位為工藝變形力的2倍。第2章 沖裁件的工藝分析本次設(shè)計(jì)沖壓工件如下圖，材料為20號鋼，厚度為1.25mm。 圖2-1 工件三維圖 以下為工件二維零件圖，其最大尺寸230mm，加工精度選擇IT14。 圖2-2 工件二維圖2.1 工件材料由圖1-1分析知：此工件材料采用20號鋼，生產(chǎn)批量為大批量，需要用模具進(jìn)行生產(chǎn)。該鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼，冷擠壓、深談淬硬鋼。該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好?？估瓘?qiáng)度為253-500MPa，伸長率24%。 20鋼特性與15鋼基本相仿，但強(qiáng)度稍高。用途：適用于制造汽車、拖

30、拉機(jī)及一般機(jī)械制造業(yè)中建造不太重要的中小型滲碳碳氮共滲等零件，如汽車上的手剎蹄片、杠桿軸、變速箱速叉、傳動被動齒輪及拖拉機(jī)上凸輪軸、懸掛均衡器軸、均衡器內(nèi)外襯套等；在熱軋或正火狀態(tài)下用于制造受力不大，而要求韌性高的各種機(jī)械零件；在重、中型機(jī)械制造業(yè)中，如鍛制或壓制的拉桿、鉤環(huán)、杠桿、套筒、夾具等。在汽輪機(jī)和鍋爐制造業(yè)中多用于壓力6N/平方，溫度450的非腐化介質(zhì)中工作的管子、法蘭、聯(lián)箱及各種緊固件；在鐵路、機(jī)車車輛上用于制造十字頭、活塞等鑄件。 20F鋼力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度410MPa 屈服強(qiáng)度245MPa 伸長率>=25% 斷面收縮率>=55% 硬度<=HB156 彈性模量

31、206000MPa 泊松比0.3 由于該零件有1個3mm和2個橢圓形的孔，而且有直線組成的不規(guī)則輪廓外形，有1處彎曲，因而模具包含有沖孔、彎曲、落料工序。對于3小孔，由于孔徑大于或者等于料厚，不屬于深孔沖裁，因此在模具設(shè)計(jì)時沒有必要對沖孔小凸模采取適當(dāng)保護(hù)措施加以保護(hù)，也沒有必要對凸模進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。從材質(zhì)上看，沖裁材料母線為20號鋼，屬低強(qiáng)度、高延伸性、高延伸率、塑性及流動性好的軟材料，有利于成型，總體來說，該零件沖壓工藝性較好。2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有1段彎曲，有1個圓形孔，2個橢圓形孔,孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為1.25mm滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣

32、之間的壁厚），可以沖裁加工。2.3 工件尺寸精度根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT14級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。2.4 工件展開長度計(jì)算 一般折彎:(R=0, =90°) L=A+B+K 1. 當(dāng)0¢T£0.3時, K=0 2. 對于鐵材:(如SPCC,SGCC,SECC,SECD,SPTE, SUS等)a. 當(dāng)0.3¢T¢1.5時, K=0.4Tb. 當(dāng)1.5£T¢2.5時, K=0.35T c. 當(dāng) T/2.5時, K=0.3T

33、3. 對于其它有色金屬材料如AL,CU.當(dāng) T$0.3時, K=0.4T圖2-3 工件展開長度、工件厚度為1.25mm，所以展開長度為： L1=230mm L2=6+3.6+6+4+10+9.8+1.25×0.8=40.4mm如圖1-4所示: 圖2-4工件展開圖2.5 沖裁工藝方案的確定方案一：先沖孔，再彎曲，后落料。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔-彎曲-落料級進(jìn)沖壓。級進(jìn)模生產(chǎn)。方案三：落料-彎曲-沖孔復(fù)合模沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。表2-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較模具種類比較項(xiàng)目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級進(jìn)模復(fù)合模零件公差等級低一般可達(dá)IT13IT10級可達(dá)IT10IT8級零件特點(diǎn)尺寸不

34、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(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)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(jī)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(jìn)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，

35、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，精度也能滿足要求，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(qiáng)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，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二最佳。2.6 模具結(jié)構(gòu)形式的確定級進(jìn)模是指在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位

36、，并在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級進(jìn)模的定距方式有兩種：擋料銷定距和側(cè)刃定距。本模具采用側(cè)刃定距。側(cè)刃代替了擋料銷控制條料送進(jìn)距離（步距），側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等于送料近距的料邊。在條料送進(jìn)過程中，切下的缺口向前送進(jìn)被側(cè)刃擋塊擋住，送進(jìn)的距離即等于步距。第3章 模具總體設(shè)計(jì)3.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進(jìn)模。3.2 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(jì)效益。3.3 卸料、

37、出件方式3.3.1 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?。?.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

38、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1.25mm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(jìn)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。3.3.2 出件方式因采用連續(xù)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。3.4 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(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(jìn)

39、?；蚩v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，偏心距會造成導(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(zhǔn)確。但只能一個方向送料。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，該級復(fù)合模采用對角側(cè)導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，即方案一最佳。3.6 模具設(shè)計(jì)計(jì)算3.6.1 排樣、計(jì)算條料寬度

40、、確定步距、材料利用率3.6.1.1 排樣方式的選擇方案一：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：少廢料排樣 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)簡單。方案三：無廢料排樣 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?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。3.6.1.2 計(jì)算條料寬度搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值通常由表3-1所列搭邊值和側(cè)搭邊值確定。根據(jù)零件形狀，查表4，并考慮到工件的切邊，工件之間搭邊值a=2mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值取a1=2.5mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值B0=（Dmax2a12b