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河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 鐵芯片無廢料跳步模設計 緒 論 模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產品的基礎工藝裝備，屬于高新技術產品。作為基礎工業(yè)，模具的質量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上稱為“工業(yè)之母”。近十年來，隨著國民經濟的快速發(fā)展，作為工業(yè)品基礎的模具行業(yè)，也得到了蓬勃發(fā)展，已成為國民經濟建設中的重要產業(yè)。據統(tǒng)計，我國（未包括臺灣、香港、澳門）現(xiàn)有模具廠已超過1700家，從業(yè)人員達60多萬人。 模具分為沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具等。其中，冷沖壓模具歷史悠久、用途廣、技術成熟，在各種模具中所占比重最多。汽車、摩托車、家電行業(yè)是模具最大的市場，占整個市場的60%以上。例如，一種車型的轎車共需模具4000套，價值達2億元`到3億元；單臺電冰箱需要模具生產的零件約150個，共需模具約350套，價值約400萬元；單臺彩電大約有150個零件需用模具生產，共需具約140套，價值達700萬元。其中所需模具大部分為冷沖壓模具。沖壓是在室溫下。利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。也叫冷沖壓. 在沖壓過程中，將材料加工成零件的一種特殊工藝裝配，稱為沖壓模具。沖模是在實現(xiàn)沖壓加工中必不可少的工藝裝配，與沖壓件是“一模一樣”的關系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產出合格的沖壓件：沒有先進的模具，先進的沖壓成型工藝就無法實現(xiàn)。在沖壓零件的生產中，合理的成形工藝、先進的模具、高效的沖壓設備是比不可少的三要素。 與切削加工相比，冷沖壓靠模具和設備完成加工過程，所以具有生產效率高、加工成本低、材料利用率高 、產品一致性好、操作簡單、便于實現(xiàn)機械化與自動化等一系列優(yōu)點。一臺普通沖壓設備每分鐘可生產零件好幾十件 ，而高速沖床的生產率可大每分鐘數(shù)百件甚至上千件。因此，大批量生產的機械、電子、輕工等產品，都大量使用冷沖壓零件。在國防方面，飛機、導彈、各種槍支與炮彈等產品中，冷沖壓加工的零件比例也是相當大的。隨著汽車和家用電器等行業(yè)的飛速發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達的國家，對發(fā)展冷沖壓生產給予了高度重視。據近年來的統(tǒng)計，美、日等發(fā)達國家的模具工業(yè)年產值已經超過機床工業(yè)產值的6%~12%。 由于 冷沖壓不需要加熱，也不想切削加工那樣，將大量的金屬切成碎屑而消耗大量能量，所以它是一種節(jié)能的加工方法；沖壓制品所用的原材料是冶金廠大量生產的廉價的鋼板和鋼帶，在沖壓加工中材料表面質量不受破壞，故沖壓件的表面質量好，著是任何其他加工方法所不能競爭的。 沖壓模具作為制造產品（或半產品）的一種工具，其作用是完成某種工藝。模具設計必須滿足工藝要求，最終滿足產品的形狀、尺寸和精度的要求。因此沖壓設計師必須掌握沖壓工藝，包括沖壓工藝的分類、各種工藝計算、工藝制訂等基礎知識，而后才可以選擇模具的類型，進行模具設計，使模具的類型、結構及尺寸等滿足工藝及產品的要求。 冷沖壓工藝大致分兩類：分離工序和成型工序。分離工序的目的是在沖壓過程中將沖壓件與板料按一定的輪廓線進行分離：分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。成型工序的目的是使沖壓毛胚在不破壞其完整性的條件下產生塑性變形，并轉化成產品所需要的形狀：成形工序又分為彎曲、拉深、翻邊、翻孔、脹形、擴孔、縮孔和旋壓等。 冷沖壓模具是沖壓生產的主要工藝設備。沖壓件的表面質量、尺寸精度、生產率以及經濟效益等，與模具結構及設計是否合理關系極大。 未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢：模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項： (1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術 模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2) 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 (3) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、 (4) 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。 (5) 提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。 (6) 優(yōu)質材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(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應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。 (7) 模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。 (8) 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 作為一名未來的模具設計工程師，這次沖壓模具的設計，就是我工作前進行模具設計的一次練習，是我對自己三年所學知識的一次綜合性運用；使我將所學的知識系統(tǒng)的連貫起來。在老師的指導下，進一步認識到自己的不足，進而加以提高。這次設計使我對沖壓模具的設計規(guī)程有了更加深入的了解，認識到了沖壓模具在社會生產領域中的重要性，這讓我對自己所從事的工作充滿了自豪感，對自己的以后的工作充滿了希望和信心。我以后一定會盡自己最大的努力，在模具制造和設計的這一行業(yè)中做出最大的貢獻，為我國的模具事業(yè)發(fā)展奉獻自己微薄的力量。 由于資料收集不足，文字水平有限，在設計中難免有許多不盡人意之處，還懇請老師給予引導指正。 第1章 設計內容及要求 1.1 制件圖、材料及要求 零件名稱：一字型，山字型工件 材料：硅鋼片 厚度：0.5mm 生產批量：大批量 設計方案：鐵芯片無廢料跳步模沖壓完成 圖紙要求： 1、 一張裝配圖（計算機繪圖） 2、 零件圖 3、 模板圖 4、 說明書不少于10000字 第2章、沖裁件的工藝分析 分析該零件的尺寸精度，其料黨的尺寸及公差26.9±0.02mm,按[1]表2.7.5查得，用一般精度的模具可達到的料帶公差為±0.15mm，即可滿足零件的精度要求，從零件的形狀.尺寸標注及生產批量等情況看，也均符合沖裁的工藝要求，并且只需一次落料即可，工件其它尺寸的公差未標注，全部視為自由公差，為IT12的尺寸精度一般的普通沖裁能夠滿足工件的要求。 沖壓工藝方案的確定: 該工件包括落料，切邊兩個基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：落料。采用單工序模生產。 方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產。 方案三：沖孔-落料級進沖壓。采用級進模生產。 方案一：模具結構簡單，只需一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求；方案二：模具制造的精度高，成本高，難以滿足大批量生產要求。。方案三也只需要一副模具，但對于同時沖兩個工件，還是這個好，此模具制造的精度高，模具制造的成本高。通過對以上三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案三為佳。 但由任務書可知，對于這個工件要求采用鐵芯片無廢料跳步模進行沖裁。 第3章 主要設計計算 3.1 排樣方式的確定 根據零件的形狀和復雜程度，我采用直排的方式排樣。 3.2 毛胚的確定 此模具為無廢料沖裁，沒有搭邊值，就同時沖下2個不同種的工件，由零件圖和排樣圖可以計算條料的寬度B=27mm，一個步距的長度為s=24.0mm可得下表： 3.1 排樣圖 名稱 公式 結果 備注 沖裁件的面積A A=102x27=2754 2754 此模具為無廢料沖模采用浮升，（打板）卸料板壓料裝置 條料寬度B B=27 27 步距S S=24 24 表3.1 排樣計算表 3.3 沖裁力的計算 3.3.1沖裁力 該模具采用單工序落料模，擬選擇彈性卸料卸下工件，沖壓力的計《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 算如下,由[1]p69可得沖裁力《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 《課本》P65表2.5.2 ： F=KLtτb 式中：F——沖裁力 L——是沖裁周邊的長度，這里面為總長度=222mm t——材料的厚度為0.5mm τb——材料的抗剪強度取500MPa K——安全系數(shù)是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學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1.3。 根據以上數(shù)據得計算可得F=N 下面我們分別對卸料力、推件力和頂件力進行計算： 卸料力Fx=KxF 推件力Ft=nKtF 頂件力Fd=KdF 式中：F——為沖裁力為72.02KN kx——卸料力系數(shù) Kt——推件力系數(shù) Kd——頂件力系數(shù) 有[1]得他們分別取0.05、0.63和0.08 n——同時卡在凹模內的沖裁件或廢料的個數(shù)《課本》P65表2.5.2 ，取h=1.2mm 則n =h/t=1.2/0.5=3 可得Fx=3.6KN Ft=181.49KN Fd=5.76KN 因為采用的彈性卸料和上出料方式，由[1]P71(2 6.7)可知沖壓的總工藝力為 F總=Fx+ Fd +F=81.38KN 3.3.2 壓力中心的確定及相關尺寸的計算 計算壓力中心，首先根據前面的設計畫出凹模型口圖如下圖，為了盡可能保證模柄軸線、壓力機滑塊的中心和壓力中心重合，依次防止偏載對模具和壓力機帶來的損害。按比例畫出工件形狀，將工件輪廓線分為L1，L2….L5的基本線段，并選定坐標系XOY，計算步驟如下： a 建立坐標系XOY如圖所示,因工件左右對稱，其壓力中心一定在對稱軸Y上，即X0=0 b 確定各個凹模的壓力中心在XOY坐標系中的坐標： 圖3.1 壓力中心計算示意圖 3.4 工作零件刃口尺寸計算 在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結合該模具的特點，工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割加工凸模﹑凹模﹑凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按配合加工的方法來計算，具體計算見表如下 表3.2 工作零件凹模刃口尺寸的計算 尺寸及分類 尺寸轉換 計算公式 結果 備注 落料 24 18 R=0 24 Ad=(A-X△) 24d=(24-0.5×0.87)=23.95(mm) 18d=(18-0.5×0.62)= 17.96(mm) 24 查[1]P55表2.3.2得間隙值Zmin=0.018, Zmax=0.024; 查[2]P56表3-8得因子X=0.5 18 18 沖孔 3 24 3 Bd=( B-X△) 3d=(3+0.5 ×0.43) =3.22(mm) 14.22 24 凸模的刃口尺寸按凹模的實際尺寸配制，并保證雙面間隙為0.018~0.024mm。凹模具的外形尺寸：參考[2]P97（4-7）和式（4-8），取凹模的厚度H=25.00mm，凹模壁厚C=35mm. 凸模具零件簡圖如下： 圖3.2 凸模零件簡圖 第4章 模具總體設計及主要零部件設計 4.1 模具結構的選擇 由零件圖分析該模具采用鐵芯片無廢料跳步模。條料的送進，由兩個導料銷控制去其方向，由擋料銷控制其進距。卸料采用彈性卸料裝置，將廢料從凹模上卸下?？烧{整頂件力。由于該打板在沖裁時能壓住料帶，并及時地將工件從凹模內落下，因此可使沖出的工件表面平整。適用于厚度較薄的中、小工件的沖裁。 4.2 卸料彈簧的設計與計算 根據模具結構初定8根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為3601N/6=600N。 根據預緊力Ppre（≥400N）和模具尺寸，由設計質料中選出序號57~61的彈簧，其最大工作負荷Pmax為720N，大于600N。 校驗是不是滿足?Hmax>Zmax.查質料中的彈簧規(guī)格及負荷曲線。并經過計算可得下列數(shù)據：由表4-6中數(shù)據可知，序號59~61的彈簧均滿足?Hmax≥Ztotal,根據模具結構確定使用59號綠色彈簧。該彈簧規(guī)格為： 外徑：D=30mm,鋼絲直徑：d=20mm.自由高度：H0=43mm 裝配高度：H2=H0-?Hpre=43-2=41mm 表4.1 彈簧數(shù)據表 序號 H0(mm) H1(mm) ?Hmax= H0- H1 ?Hpre(Ppre=600N) Ztotal=?Hpre+HW+?Hrep 57 45 30.2 14.8 10 17.3 58 60 40.2 19.8 13 20.3 59 80 52.8 27.2 17 24.3 60 100 65 35 23 30.3 61 130 83.8 46.2 30 37.3 注：HW=t+1=0.3+1=1.3 mm, ?Hrep=6 mm 模架選用后側導拄標準模架： 上模座：L×B×H=400×460×30mm 下模座：L×B×H=350×250×40 mm 導拄：d×L=32mm×160mm,導套：d×L×D=32mm×105mm×43mm 模架的閉合高度：290--340mm; 墊板厚度：18 mm； 凸模固定板厚度：20 mm上模底板厚30 mm 彈簧露出高度：5mm； 卸料板厚度：22mm； 凹模厚度：25mm； 下模底板厚：40mm 模具的閉合高度：Hd=310.5mm 4.3沖壓設備的選擇 表4.2 沖壓設備參數(shù)表 1 適用模高 連續(xù)模下模高度(參考) OCP-45 180-240 \ OCP-60 230-300 \ G1-80 250-320 200 OCP-80 250-330 200 G1-110 290-340 200 OCP-110 260-350 200 揚力-110 260-350 200 SN1-110 260-350 200 G1-160 380-440 200 OCP-160 350-450 200 G2-160 350-450 \ G1-200 370-440 \ 油壓機-200 500-1000 \ G2-250 430-550 225 4.4送料機機型﹑功能規(guī)格名稱﹑送料寬度﹑送料厚度 表4.3 送料機的各種參數(shù) 功能規(guī)格及送料機機型 送料寬度 送料厚度 搭配沖床 整平送料機TLN1-600 50-600 0.3-2.3 OCP-160 三合一整平送料機BLS300 300 0.1-0.6 OCP-110 盤式料架送料機TLV300-F 300 0.1-1.2 OCP-110 三合一整平送料機TLN1-600 50-600 0.3-2.3 G2-250 NC送料機 500型 500 0.1-1.4 SN2-160 200 0.1-3.2 NC送料機 400型 400 0.1-1.6 OCP-110 150 0.1-3.2 NC送料機 300型 300 0.1-2.0 OCP-110 120 0.1-3.2 NC送料機 500型+整平機 500 0.2-1.5 SN2-160 250 0.2-2.5 NC機 400型二合一整平送料機 400 0.2-1.5 OCP-110 200 0.2-2.5 NC機 400型二合一薄材整平送料機 400 0.1-0.8 OCP-110 使用夾模器裝夾模具快捷.方便,且安全可靠.現(xiàn)用夾模器的規(guī)格有兩種:上模用夾模器如(a)圖所示;下模用夾模器如(b)圖所示 圖4.1 上模用夾模器 圖4.2 下模用夾模器 使用夾模器則必須有夾模槽,上下承板夾模槽要與沖床上下工作臺固定槽相對應,另外,下承板若有定位槽,也要與工作臺相對應.承板上的夾模槽和定位槽結構如圖4.3所示. (左邊) 定位槽 夾模槽 (右邊) 定位槽 圖4.3定位槽與夾模槽的位置 夾模器的可夾持的板厚是固定的,上夾模器為T=30.0mm, 下夾模器T=25.0mm,故上下承板厚度盡量與此對應,如模具結構上有特殊要求,需在模槽位置上銑削讓位以滿足要求. 應此要80噸和110噸共享的，G1-80和G1-110 自動送料機為：整平送料機TLN1-600 4.5 模具的總體設計 4.5.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用多任務序沖壓，所以模具類型為鐵芯片無廢料跳步模。 4.5.2 定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，有側擋裝置?？刂茥l料的送進步距采用擋料銷初定距，由操作者利用導料銷和擋料銷實現(xiàn)精定距。而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定的余量，可以靠操作工來目測定。 4.5.3 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整等因素該落料模采用后浮升頂料銷和導料塊的導向方式。 4.6 主要零部件的設計 4.6.１ 工作零件的結構設計 根據模具設計的基本形式，可以確定模具的基本結構原理圖如下：一張模具裝配圖 4.6.2 落料凸模的設計 根據制件的零件圖可以知道落料凸模的結構，其總長L可根據具體設計按如下方式計算： L=60mm 其中：H1為凸模固定板厚20mm h2為卸料板的厚度22mm t為料厚0.5mm h為附加長度取33mm, 凸模材料：Cr12MoV 淬火 凸模（56～60）HRC 凹模（58～62）HRC 4.6.3 落料凹模的設計 結合工件外形并考慮加工，，采用線切割機床加工凹模，6個M10的螺釘固定在模板上，具體尺寸如下： 凹模的設計 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，安排凹模在模架的位置時，要根據壓力中心的數(shù)據，將壓力中心和模柄中心重合，下面對其輪廓尺寸進行計算： 凹模的厚度 H=KB 根據[1]表4-34 取K=0.16 由[1]P104表2.9.5 則H=0.16×126=20.16mm b=126mm 此為最小值圓整到25mm即H=25mm 所以凹模的壁厚取35mm 取凹模厚度為25mm 4.6.4 定位零件的設計 落料凹模的下部設置兩個導料銷，借助中間擋料銷進行導正，導料銷應在卸料板壓緊板料之前完成導正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凹模端面1.3mm，導料銷露出凹模端面部分的長度為4mm。導料銷采用H7/m6安裝在落料凹模端面，導料銷導正部分與導正孔采用H9/h9配合。擋料銷采用H7/m6安裝在落料凹模端面，與卸料板的配合為H9/h8,露出凹模端面高度為3 mm。 起定距的擋料銷選用標準件，規(guī)格為8×16mm 材料 45鋼 （43-48）HRC。 圓柱銷（GB119-76）材料35鋼 熱處理 HRC28-38 4.7 卸料部件的設計 4.7.1 卸料板的設計 卸料板上設置4個卸料螺釘，選用標準件為M12×100mm，螺紋部分為16×12mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。 卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40~45HRC，尺寸如下圖。 4.7.2 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設置4個卸料螺釘M12×100mm，d為16mm，螺紋部分為16×12 mm。卸料釘尾部應留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。 4.7.3 頂件裝置 頂件裝置一 般是彈性的。其基本組成有頂桿，頂件塊和裝在下模底下的彈頂器，彈頂器可以做通用的，其彈性組件是彈簧或橡膠，如圖所示。這種結構的頂件力容易調節(jié)，工作可靠，沖件平直度較高。 推件塊或頂件塊在沖裁過程中是在凹模中運動的零件，它有如下要求：模具處于閉合狀態(tài)時，其背后有一定的空間，以備修模和調整的需要；模具處于開啟狀態(tài)時，必須順利復位，工作面高出凹模平面，以便繼續(xù)沖裁；它與凹模和凸模的配合應順利滑動，不發(fā)生干涉。為此，推件塊和頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國家標準h8制造，也可以根據板料厚度取適當間隙。推件塊和頂件塊與凸模的配合一般呈較松的間隙配合，也可以板厚取較適當間隙 4.7.4 快拆裝置 A.由于連續(xù)模相對來說結構較為復雜﹐沖子入子零件較多﹐因此在沖壓過程中不穩(wěn)定因素也較多﹐因此經常會設計到修模﹐為了方便拆模﹐易損壞和不穩(wěn)定因素較多的沖子或入子零件盡量設計為快拆結構。 B.對于較大產品而設計的連續(xù)模﹐模具本身重量很大﹐模具零件很多﹐對其進行裝拆相當不便﹐為了便于修模﹐模具上的入子﹑沖子零件盡量都做成快換結構﹐以便在不對模具全部拆開的情況下進行模具維護。 C.對于模板上較易損壞或是具有不穩(wěn)定因素的地方﹐我們可考慮在這個地方做入子﹐入子并做成快換模式。 強度 A.一般來說﹐用連續(xù)模生產的產品批量較大﹐為了使模具的模板類零件在生產中不致因強度問題而損壞甚至報廢﹐我們在設計模板時﹐盡量避免因孔過大﹐入子孔過多而影響模板強度﹔孔較多時﹐可以將其分散到不同工位來設計﹐模板盡量依等強度原則來設計。 B.考慮到產品的設計變更﹐設計﹑加工﹑組立過程中的錯誤以及模板的等強原則﹐我們在設計中應適當預留空工位﹐空工位的數(shù)量可以依據產品的大小﹑產品的復雜程度而定﹔空工位的位置則可以依據產品所需的沖壓加工工藝來定。 4.8沖孔模各模板﹑零件的名稱﹑材質﹑硬度及功能 1. 名稱:上模座HH 材質: A3 熱處理硬度: NONE 功能:是上模部分及外導柱或外導套的固定板.沒有上托板時,還具有上托板的功能. 2. 名稱:上墊板BP 材質:Cr12Mo1V1 熱處理硬度: HRC52 功能:承受夾板上沖子的作用力,保證彈簧有足夠的壓縮行程. 3. 名稱:上夾板PP 材質: S45C 熱處理硬度: NONE 功能:對沖子與內導柱起夾持與定位作用. 4. 名稱:上打背板SB 材質: Cr12Mo1V1 熱處理硬度: HRC52 功能:支承打板上的入子. 5. 名稱:上打板SP 材質:SLD 熱處理硬度: HRC52 功能:在合模時起壓料作用,在開模時起卸料作用,需要硬度及耐磨損性,是工作模板,是沖子的導向板. 6. 名稱:下模板DB 材質: SLD 熱處理硬度: HRC58 功能:凹模刃口需要硬度及耐磨損性,是工作模板. 7. 名稱:下墊板CB 材質: Cr12Mo1V1 熱處理硬度HRC52 功能:承力部件,保證下模板沖裁刃口強度及對下模板入子的固定與承力. 8. 名稱:下模座DD 材質: A3 熱處理硬度: NONE 功能:是下模部分及外導套或外導柱的固定的板. 9. 名稱:下墊腳CC 材質: A3 熱處理硬度: NONE 功能:位于下托板與下模座之間,起墊高及方便排廢料作用,根據需要調整其高度,可使模具適用于不同的沖壓設備,下墊腳排布的位置會影響到整個模具的受力狀況, 從而影響各模板的工作質量及產品的質量. 10. 名稱:下托板DH 材質: A3 熱處理硬度: NONE 功能:將模具的下部分通過夾模器連接固定在沖壓設備的床臺上. 11. 沖頭:沖切材料的凸模稱為沖頭(punch)﹑凹模稱為模板(die).沖頭及模板需要硬度及耐磨損性,一般選用SLD,熱處理HRC58. 4.9 模具零件公差及間隙標準 模板厚度公差要求: 4.8.1 配合性模板(厚度對入子零件的上下裝配關系有較大影響的模板)厚度尺寸公差取值±0.03; 4.8.2 非配合性模板厚度公差取值±0.08. 4.8.3零件外形和模板孔的公差及間隙要求: 詳見附表一: <<模具零件公差及間隙一覽表> 4.10 沖裁刃口要求及沖裁間隙標準 沖裁刃口要求 一般沖裁刃口留修(直段)3MM,斜度1°. 一般3MM以下的小孔(含3MM),沖裁刃口留修2MM,斜度1° 表4.4 模具零件公差及間隙一覽表 板件名稱 零件形式 Z>0.04(含0.04) 0.020.04的模具要求相同. 活動定位銷孔 (.04)±0 (雙面) +0.01 0 滑塊孔 C+0.03 +0.01 0 滑塊 +0 ±0.01 案內消孔 C+0.1 ±0.01 下模(公母模) 沖孔、切邊、半剪 C+Z ±0.01 C+Z C+Z +0.005 0 切邊部分擋刀直壁 C+0.02 +0.01 0 C+0 +0.01 0 +0 +0.005 0 導正銷逃孔 (.20)±0 (雙面) ±0.01 C+0.05 ±0.01 C+0.05 ±0.01 內導柱孔(不用導套) (.01)±0 (雙面) +0.01 0 C+0.005 C+0.003 0 -0.002 模板內導套孔 (.01)±0 (雙面) +0.01 0 C+0.005 C+0.003 0 -0.005 下料母模外形 +0 ±0.01 與Z>0.04的模具要求相同. 下料公模外形 C-Z ±0.01 沖孔母模外形 C+Z ±0.01 沖孔公模外形 +0 ±0.01 打 板 一般沖子導向孔 C+0.015 +0.010 -0.005 C+0.005 C+0.005 +0.005 0 導正銷孔 C+0.01 C+0.005 內導柱孔(不用導套) (.01)±0 (雙面) +0.01 0 C+0.005 C+0.003 0 -0.002 打板內導套孔 (.01)±0 (雙面) +0.01 0 C+0.005 C+0.003 0 -0.005 成形模內打外形 C-0.1 ±0.01 與Z>0.04的模具要求相同. 沖孔落料復合模不共享內打外形 -0.03 ±0.01 沖孔落料復合模共享內打外形 沖孔落料復合模不共享外打外形 -Z+0.03 ±0.01 夾 板 沖子固定孔 C+0.02 ±0.01 C+0.01 C+0.01 +0.01 0 導正銷固定孔 C+0.01 +0.01 0 C+0.01 C+0.01 +0.01 0 內導柱孔(不用導套) (.01)±0 (雙面) +0.01 0 (.01)±0 (雙面) +0.01 0 +0 ±0.005 打背打墊 沖子及導柱消孔 +1(設計定) +0.1 0 與Z>0.04的模具要求相同. 內打背外形 -1 +0.1 0 下墊 落料孔 +1 +0.1 0 4.11 模具總裝圖 通過以上的設計，可得到如圖 所示的模具總裝圖： 模具上模部分主要由上模墊板、凸模、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用卸料螺釘,等高套彈性卸料。下模部分由下模板，下墊板，下模座等組成。成品件由下模自由落下。 條料送進時采用活動擋料銷和落料凹模上安裝的兩個導料銷，利其進行導正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完成第一步沖壓后，把條料抬起向前移動，把落料孔套在在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時再由凹模上的導料銷和擋料銷配合再作精確定距?；顒訐趿箱N位置的設定比理想的幾何位置向前偏移，沖壓過程中粗定位完成以后，當用導料銷作為精確定位時，由導料銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm 而完成精確定距。用這種方式定距。精度可達到0.2mm 4.12模具工作零件的加工工藝 本副模具，模具零件加工的關鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術，這些零件的加工就變得相對簡單。 凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。其具體加工過程是：凸、凹模，卸料板等零件均是需要淬硬的零件，凸、凹模淬硬以前，在模架的上、下模板上進行裝配，在凸、凹模板上劃出各個孔的圓孔的線，并根據設計劃出壓力中心線，使壓力中心線與上、下模座中心線對，鉆、攻螺孔，將上、下模座、凸凹模進行校配，校正導料銷間距后，鉆、鉸銷釘孔。將凸、凹模、固定板和卸料板熱處理淬硬（在淬硬以前要加工出穿絲孔）后，進行線切割加工，用平面磨床磨平后重新裝配。 第5章 模具的裝配和調整 要制造出一副合格的冷沖模，除了要保證模具零件的加工精度外，還必須做好裝配工作。裝配就是按照規(guī)定的技術要求把所有零件連接起來，使之成為合格的模具。裝配是模具制造的過程的一個重要環(huán)節(jié)，裝配質量的好壞直接影響沖件的質量和模具的使用壽命。例如，在加工凸模和凹模的尺寸已達到要求，但是，如果裝配時調整不好，將造成間隙不均勻，甚至沖制出不合格的沖件。 5.1 主要組件的裝配 5.1.1 凸模的裝配 凸模與固定板的配合要求為H7/m6。裝配時，先在壓力機上將凸模壓入固定板內，檢查凸模的垂直度，然后將固定板的上平面與凸模尾部一齊磨平，為了保持凸模刃口鋒利，還應將模的端面磨平。 5.1.2 彈壓卸料板的裝配 彈壓卸料板起壓料和卸料作用。裝配時，應保持它與凸模之間有適當?shù)拈g隙，其裝配方法是，將彈壓卸料板套在已裝入固定板的凸模內，在固定板與卸料板之間墊上平行墊片，并用平行夾板將它們夾緊，然后，按照卸料板上的螺紋孔在固定板上投影，拆開后鉆固定板上的螺釘穿過孔。 5.2 總裝配 根據裝配要點，先裝上模，再裝下模，并調整間隙、試沖、返修。 具體的裝配如下： 首先，凸、凹模的預裝配，這個過程就是仔細檢查一下各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求的尺寸精度、形狀。并且將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯浜希瑱z查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換。這一步也是相當重要的，防止因為一些較小的錯誤而造成裝配的不能順利進行。 凸模的裝配，為了下一步裝配的方便，因為落料模的凸模的部分比較復雜，所以要先裝配凸模的部分，即將各個凸模插入到的相應孔內。然后，將凸模壓入固定板凸模固定板的相應孔內，還有內導套，在上墊板上用彈簧孔，放入彈簧，放入等高套，將外型凸模固定在固定板上，有上墊板壓住，蓋上上模座，上模座上有過孔， 其次，裝配下模，把快拆的下模入子放入下模板內。用螺死固定，下面預裝下模座，劃出凹模板相應螺孔、銷孔位置，并鉆絞螺孔、銷孔。用螺釘將固定板組與下模座連接在一起，但不要擰緊，然后，復查凸﹑凹模間隙并調整合適后，緊固螺釘。切紙檢查，合適后打入銷釘。 再次，上模的裝配，裝配的過程和前面加工過程一樣，總結起來就是要先把要裝配的各個部分定位劃線，再淬火，線切割加工。具體為，將上模部分的所用部件固定在上模座上，根據設定的零部件的相對位置定位，并根據劃出壓力中心線，使壓力中心線與上模座中心線對正、鉆、攻螺孔，將下模座、凸凹模、進行校配，校正導尺間距后，鉆、鉸銷釘孔。 5.3 沖裁模試沖的缺陷和調整 模具裝配好后，必須在生產條件下進行試沖。沖出的工件按沖壓的零件產品圖或試樣進行檢查驗收。在檢查驗收過程中，如發(fā)現(xiàn)各種缺陷，則要仔細分析，找出原因，并對模具進行適當?shù)恼{整和修整，然后再試沖，直到模具正常工作并得到合格的沖件為止。 最后，裝機試沖并根據試沖結果作相應的調整。直到試沖合格后，將模具連同合格制件一同歸庫。 沖裁模試沖時的缺陷 產生的原因 調整方法 送料不暢通或料被卡死 （1） 凸模與卸料板之間的間隙過大，使搭邊翻扭 （2） 側刃與側刃擋塊不密合形成方毛刺，使條料卡死 根據情況銼修或重裝導料板；減小凸模與導料板之間的間隙重裝導料板 修整側刃擋塊消除間隙 刃口相咬 （1） 上模座、下模座、固定板、凹模、墊板等零件安裝面不平行 （2） 凸模、導柱等零件安裝不垂直 （3） 導柱與導套配合間隙過使導向不準 （4） 卸料板的孔位不正確或歪斜，使沖孔凸模位移 修整有關零件，重裝上?；蛳履? 重裝凸模或導柱 更換導柱或導套 修整或更換卸料板 卸料不正常 （1） 由于裝配不正確，卸料機構不能動作。如卸料板與凸模配合過緊，或卸料板傾斜而卡緊 （2） 彈簧或橡皮的彈力不足 （3） 凹模有倒錐度造成工件堵塞 修整卸料板、頂件器等零件 更換彈簧或橡皮 修整凹模 沖件質量不好： （1） 有毛刺 （2） 沖件不平 （3） 落料外形和內孔位置不正，成偏位現(xiàn)象 （1） 刃口不鋒利或淬火硬度低 （2） 配合間隙過大或過小 （3） 間隙不均勻使沖件一邊有顯著帶斜角毛刺 合理調整凸模與凹模的間隙及修磨工作部分的刃口 （1） 凹模有導錐度 （2） 頂件塊和工件接觸面過小 （3） 導正釘與預沖孔配合過緊，使沖件壓出凹陷 修整凹模 更換頂件塊 修整導正銷 （1） 擋料銷位置不正 （2） 落料凸模上的導正銷的尺寸過小 修整擋料銷 更換導正銷 5.4 模具設計要點 5.4.1 送料 A.在設計模具時，如果卷料的寬度不準，應考慮在模具前部加切邊，如果產品的精度要求較高且產品較大，建議兩邊加切邊。 B.如果料帶兩邊整齊平直，則用浮升導料銷進行導料即可，否則建議用導料塊進行導料。 C.在排浮升塊或是頂料銷時，盡量避開在送料過程中有向下的小折﹑打凸與其干涉，浮升塊前部要做斜度，以方便送料，在排頂料銷時，還應注意避開料帶上已沖出的孔，以免送料過程中料被頂料銷掛住，如果無法避免，建議用浮升塊代替。 D.為了防止導正銷將料片留在上模，在導正銷兩邊應考慮加脫料裝置。 E.如有向下較高的折彎，且在料浮升時此折尚不能高出下模面的話，此時建議將下模避位向模具后部開通，以方便送料。 F.考慮到材料在壓線，打凸等工藝時對料帶外形的影響，應先進行這些工序后再切邊，以保證后工位的導料。 G.考慮到壓毛邊工序對料帶外形的影響，可考慮先壓毛邊后切邊的做法。也可以在產品上采用對稱壓毛邊的方法，但要注意的是，對稱壓毛邊應為兩邊向中間壓以抵消其受力。如果雙邊壓困難時，另一邊應加擋料塊，但擋料塊的直段高度不要太高，略大于材料厚度即可。 H.如果料帶為單邊連料，在設計中要注意在單邊成形時防止料帶的扭曲變形----對于單邊折彎的工件，可考慮在另一邊加對稱折彎，然后再切除的辦法。如果這樣設計有困難時，則應考慮在前工位加壓線的辦法以減小變形。 I.在折彎成形的地方要考慮產品的順利脫料----如用頂料銷不能保證其能順利脫料的話，建議用滑塊脫料。 5.4.2 出料 A.如果出料方式為模外出料的話，我們在模具的最后一個工位上，下模板相應位置應加工斜面，注意斜面位置應保證產品的重心落在斜面上，斜面角度建議不小于30°。如果斜面位置對模具強度有影響，且產品靠近料帶方向的的折彎向上的話，可考慮用后續(xù)料帶將產品推出模面。如果以上方案均較難實現(xiàn)，就可以考慮在出料的地方設置氣嘴用壓縮空氣將產品吹離模面，也可以考慮設置專用的出料裝置出料。 B.如果產品較小，出料方式為模內出料的話，我們應考慮在出料的地方用下墊腳將產品與廢料隔開。如果產品為左右件對排的話，我們則應在考慮將產品與廢料隔開的同時，還考慮將左﹑右件隔開(當然排料帶時也應考慮其落料的位置)。 5.4.3 精度 A.為了保證料帶在送進時的定位精度，我們一般均設計側刃定位外加導正銷對料帶進行導正，同時在料帶的兩側，還有導料塊或是導料銷對料帶導向。如果產品厚度較薄且導正精度要求較高時，在導正銷所對應的下模位置要做浮升套。不論下模板是做浮升套還是直接開孔，下墊板和下模座均需開漏料孔。 B.為了防止在沖壓過程中由于誤送而損壞模具，在生產批較大的連續(xù)模中應考慮加誤送檢測裝置。 C.為了保證產品在送料過程中的定位精度，在不同工位盡量使用同一組導正孔進行導正。如果有困難，所用的導正孔盡量在同一工位沖出，以保證定位基準發(fā)生變化后，不致有太大的誤差。 結論 本課程設計是我們進行完了三年的模具設計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們三年來所學課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。 通過這次畢業(yè)設計使我再復習老知識的同時學到了許多新知識，對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量、冷沖模具設計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中。同時還使我更清楚了模具設計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經濟性，加工工藝的合理性。 在設計的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應用手冊等隊要設計的問題進行查詢，我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設計，使設計更具合理性。也使我學會了設計過程中對資料的查詢和運用。 通過對正裝下頂出落料模的設計，使我對落料模有了深刻的認識，特別是這種正裝下頂出落料模具的設計。落料模的主要零件的加工一般比較簡單，多采用線切割進行加工，設計中很多數(shù)值不容易從純理論的角度精確的計算出來，多需要在試模后再進行調整。在模具的設計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然對它們做出了解決 ，但是感覺這些方案還是不能盡如人意，如壓力計算時的公式的選用、凸凹模間隙的計算、卸件機構選用，都還可以進行進一步的調整，使生產效率提高。因為工件的形狀較規(guī)對壓力的計算可以用公式直接計算，卸件可以采用卸料板和頂件器彈出制件，減少了設計的工作量。 由于能力有限，設計中難免有疏漏之處，懇請老師給予指正。 致謝 光陰似箭，歲月如梭，三年的大學生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類學校的學生，做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情。 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。 在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。 由于資質有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，由于有了課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經驗對我以后的工作一定大有益處。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導老師原紅鈴老師在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致于深深的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負他們給予我的知識和對我們寄予的厚望！ 參考文獻 1. 劉建超 主編. 沖壓模具設計與制造 高等教育出版社. 2004 2. 吳泊杰 主編 沖壓工藝與模具 電子工業(yè)出版社.2004 3. 王孝培 主編 沖 壓 手 冊 機械工業(yè)出版社.2002 4.沖模設計手冊編寫組 沖模設計手冊 機械工業(yè)出版社.1999 5.許發(fā)樾 主編 使用模具設計與制造 機械工業(yè)出版社.2002 6.彭建聲 主編 簡明模具工實用技術手冊 機械工業(yè)出版社.1993 7.黃毅宏 主編 模具制造工藝 機械工業(yè)出版社.1999 8王樹勛 主編 模具實用技術設計綜合手冊 華南理工大學出版社.1997 9.陳錫棟 主編 實用模具技術手冊 機械工業(yè)出版社.2002 10薛嚴成 主編 公差配合與技術測量 機械工業(yè)出版社.2004 11.模具實用技術叢書編委會編 沖模設計應用實例 機械工業(yè)出版社.2000 附表 主要零件的標準號及選用材料 零件名稱 標準號 選用材料 熱處理HRC 上托、底座 GB2855.5—81 Q235 導柱 A32h5X160 GB2861.1—81 T10A 滲碳58～62 導套 A32H6X105X43 T10A 滲碳58～64 頂桿 GB2867.3—81 45 43～48 彈簧 GB2089—80 65Mn 43～48 卸料螺釘 GB2867.6—81 45 35～40 螺栓 A3 43～48 螺母 A3 Q235 螺釘 GB70—80 45 43～48 模柄 A30X70 GB2862.1—81 Q235 擋料銷 GB2866.11—81 45 43～48 導料銷 GB2866.11—81 45 43～48 銷釘 GB119—85 A3 43～48 圓柱銷 GB119-76 35 28～38 第 32 頁 共 32 頁