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1、摘要 闡述了沖壓復(fù)合模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工作過程,通過工藝分析,采用沖孔、落料工序;通過沖裁力、卸料力、頂件力等計算,確定模具類型。該模具性能可靠,運行平穩(wěn),提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。 關(guān)鍵字 沖壓工藝；落料；沖孔；復(fù)合模；模具結(jié)構(gòu)； Abstact Compound stamping die structure design and working process was introduced.Punching and blanking procedure were adopted through process analysis.Die type w

2、as deter-mined through the calculation of blanking force,stripping force and ejecting force.The die works stable so that the product quality and efficiency has been improved and working inten-sity and production cost has been reduced. Keywords punching technology；blanking; piercing； compound die

3、； die structure; 目錄 摘要 1 第1章 緒論 3 1.1 模具工業(yè)發(fā)展趨勢 4 1.2 本課題研究內(nèi)容、擬解決的主要問題 6 第2章 模具的設(shè)計 7 2.1沖壓件的工藝分析 7 2.2沖壓方案的制定 8 2.3 模具材料的選擇與熱處理 8 2.4 排樣計算條料寬度及確定步距 9 2.5計算沖裁力和壓力中心的確定 10 2.6 壓力機(jī)的選擇 13 2.7 確定凸凹模間隙，計算凸凹模刃口尺寸 14 2.8 工作零件的設(shè)計及計算 16 2.9 定位零件 19 2.10 卸料裝置 20 2.11 推件裝置 21 2.12 頂件裝置 21

4、2.13固定板、墊板的設(shè)計與選用 22 2.14 模架的設(shè)計與選用 24 2.15 模柄的設(shè)計和選用 26 2.16 緊固件的選用 27 2.17 繪制模具總裝配圖，計算模具閉合高度 28 結(jié)束語 29 致 謝 30 主要參考文獻(xiàn) 30 第1章 緒論 模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備,是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。 zQzE]i/Q 模具作為一種生產(chǎn)工具已經(jīng)廣泛的地應(yīng)用于各行各業(yè)，其發(fā)展之快，模具需求量之多，是前所未有的，今天，在國民經(jīng)濟(jì)的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工，模具已成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，已成為當(dāng)代工業(yè)

5、的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。 #c,!&j=fZp 為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計也是我們在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 ~%Y`z2+e9" 本次設(shè)計的目的： |c#VC
]J+ 一、綜合運用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實際知識，進(jìn)行一次冷沖壓模設(shè)計的實際訓(xùn)練，從而提高我們的獨立工作能力。 E_ +?%?D 二、鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識，以致能融會貫通，進(jìn)一步了解從模具

6、設(shè)計到模具制造的整個工藝流程。 (l3tUd 三、掌握模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。 $bX@lHbOE7 #=,[yv由于本人設(shè)計水平有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計過程中錯誤難免，敬請老師批評、指正，不勝感激。 gHHj({ 5q 1.1 模具工業(yè)發(fā)展趨勢 1.1.1 沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化 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(jī)朝著多工位多功能高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械乃至機(jī)

7、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(jī)紛紛投入使用如在數(shù)控四邊折彎機(jī)中送入板料毛坯后，在計算機(jī)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(jī)上沖壓電機(jī)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(jī)提高幾十倍，材料利用率高達(dá)97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)已達(dá)2000次/min以上在多功能壓力機(jī)方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN沖壓中心采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工

8、沖壓件的數(shù)量為普通壓力機(jī)的4~10倍，并能進(jìn)行沖孔分段沖裁彎曲和拉深等多種作業(yè)。 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(jìn)的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機(jī)激光切割和成形機(jī)CNC萬能折彎機(jī)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(jī)控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制

9、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。 1.1.2 沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn) 模具的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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

10、越來越細(xì)，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)品的沖裁模或彎曲模，這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(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問題另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售供貨服務(wù)等都還有待于進(jìn)一步提高。 1.2 本課題研究內(nèi)容、擬解決的主要問題 (1) 運用大學(xué)期間所學(xué)的

11、專業(yè)課程知識、理論和畢業(yè)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確地解決沖壓模具設(shè)計中的工藝分析、工藝方案論證、工藝計算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計等問題。 (2) 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過所給產(chǎn)品進(jìn)行該產(chǎn)品模具設(shè)計，獲得根據(jù)所生產(chǎn)制品來設(shè)計出經(jīng)濟(jì)高效、省力合理且能保證加工質(zhì)量的模具的能力。 (3) 進(jìn)行技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面的工藝分析。 (4) 確定工序過程安排、排料方案的確定和最佳模具結(jié)構(gòu)的工藝方案。 (5) 進(jìn)行毛坯尺寸、沖裁壓力、卸料力、材料利用率、模具壓力中心、彈性裝置的選用與計算、凸凹模刃口工作尺寸及公差的確定。 （6）對所選用的壓力機(jī)沖壓力校核和封閉高度校核等有關(guān)工藝參數(shù)校

12、核。 （7） 熟練掌握查閱手冊圖表資料文獻(xiàn)。充分利用與本沖壓設(shè)計有關(guān)的各種資料，做到科學(xué)合理地熟練運用。 第2章 模具的設(shè)計 2.1沖壓件的工藝分析 該零件圖由簡單直線和圓弧構(gòu)成，形狀對稱，復(fù)雜程度一般，外形總體尺寸95x60x0.2 mm。由于零件尺寸精度和表面質(zhì)量沒有特別要求，所以認(rèn)為一般沖壓加工方法能夠符合要求，本設(shè)計按公差等級IT14計算，工件具體各尺寸分別為： 沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡量避免尖角，本設(shè)計一律采用R1作為過渡尖角圓弧半徑，以便于模具加工，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。 本設(shè)計采用的材料為普

13、通黃銅，質(zhì)地較軟，具有良好的沖壓性能，且目前市場價格低廉，經(jīng)濟(jì)性好，便于大批量生產(chǎn)。 2.2沖壓方案的制定 方案一：單工序沖裁模 無導(dǎo)向單工序沖裁模結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短、成本低、但模具壽命低、沖裁精度差、操作也不安全。一般用于精度要求不高、形狀簡單、批量小或試制件；導(dǎo)柱式?jīng)_裁模比無導(dǎo)向式?jīng)_模裁的精度高、壽命長、使用安全方便，但輪廓尺寸較大、模具較重、制造工藝復(fù)雜、成本較高、它廣泛用于生產(chǎn)批量大、精度要求較高的沖裁件。 方案二：級進(jìn)模 級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適

14、用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 方案三：復(fù)合模 復(fù)合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小，適宜沖薄件，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大的沖裁件。 綜上比較，本設(shè)計采用級進(jìn)模和復(fù)合模均可，但考慮到零件形狀有一定復(fù)雜性，采用復(fù)合模更為經(jīng)濟(jì)，由于工件材料較軟且厚度較薄，這里采用正裝式復(fù)合模。 2.3 模具材料的選擇與熱處理 模具鋼選擇的不同直接影響生產(chǎn)率，一般主要根據(jù)沖壓件的材料和生產(chǎn)的規(guī)模來選取，經(jīng)分析，這里我們選取的模具鋼為，屬空淬模具鋼，具有深的空淬硬化性能，這對于要求淬火和

15、回火之后必須保持其形狀的復(fù)雜模具是極為有益的。該鋼由于空淬引起的變形大約只有含錳系的油淬工具鋼的1/4，耐磨性介于錳型和高碳高鉻型工具鋼之間，但其韌性比任何一種都好，特別適合用于要求具備好的耐磨性同時又具有特殊好的韌性的工具。 使用前要經(jīng)過等溫退火、淬火和回火三道熱工藝處理。等溫退火加熱至，保溫2h，爐冷至，等溫保溫4h，出爐空冷。淬火要先經(jīng)過兩次預(yù)熱，最終加熱至940~960，空冷，硬度可達(dá)62~65HRC?；鼗鹗菫榱讼龤堄鄳?yīng)力和穩(wěn)定組織，回火溫度為180~220，最終組織硬度達(dá)到60~64HRC。 2.4 排樣計算條料寬度及確定步距 排樣方案對材料利用率、沖件質(zhì)

16、量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命等有重要影響，本設(shè)計采用有廢料排樣。 條料寬度 （采用無側(cè)壓裝置模具） 式中 ——條料寬度方向沖裁件的最大距離； a——側(cè)搭邊值； Δ——條料寬度的單向偏差； Z——導(dǎo)料銷與最寬條料間的間隙； 根據(jù)零件形狀查表可得：兩沖件間按矩形取搭邊值a1=3.4mm，側(cè)邊取搭邊值a=3.6mm，寬度偏差Δ=0.5mm，Z=0.5mm。 所以條料寬度 步距S=95+3.4=98.4mm； 根據(jù)工件形狀采用單排樣方式，如下圖 由此可計算一個步距內(nèi)的材料利用率η： η=44.81% 2.5計算沖裁力和壓力中心的確定 2.5.1）

17、沖裁力 通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。平刃口沖裁模的沖裁力F一般按下式計算： F=KLt L——沖裁周邊長度； t——材料厚度； ——材料抗剪強(qiáng)度； K——修正系數(shù)； 為計算簡便，也可按下式估算沖裁力： F 式中——材料抗拉強(qiáng)度（Mpa） 查閱相關(guān)資料知=450 Mpa 落料力 =26423760 N 沖孔力 =20520 N 則沖裁力 F=+=44280 N 卸料力 F==0.03 N 推件力 N 頂件力 N 其中、、——卸

18、料力、推件力、頂件力系數(shù) 由于本設(shè)計采用的是彈性卸料裝置的復(fù)合模，則總沖壓力可由下式計算： =F+++=50036N 2.5.2）壓力中心的確定 模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對于有模柄沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)考慮，不宜于使壓力中心與模柄中心相重合的情況，這時應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍

19、。 考慮工件形狀圓弧段比較多，用計算的方法計算非常繁瑣，這里我采用懸掛法來確定工件的壓力中心，具體做法是用勻質(zhì)細(xì)金屬絲沿沖裁輪廓彎制成模擬件，然后用縫紉線將模擬件懸吊起來，并從吊點作鉛直線，再取模擬件的另一點，以同樣的方法作另一鉛直線，兩直線的交點即為壓力中心，考慮工件為對稱圖形，則壓力中心一定在對稱線上，則只需另作一條鉛直線即可確定壓力中心，根據(jù)以上分析，取坐標(biāo)系如下圖： 在模擬件上任取一點A，用細(xì)線系住并懸掛起來，待其模擬件穩(wěn)定不動后，作鉛直線AG與OX相交于G，點G（39.8，0）即為沖件壓力中心點。 2.6 壓力機(jī)的選擇 壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于50.036K

20、N，由此查詢國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14347-1993）選擇公稱壓力為63kN的Ⅰ類開式固定標(biāo)準(zhǔn)工作臺。如下圖： 技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力： 63KN 　　滑塊行程： 50mm 　　行程次數(shù)： 160次∕分　 最大封閉高度：170mm 　　裝模高度調(diào)節(jié)量：40mm 　　工作臺尺寸（前后左右）： 200mm 315mm 工作臺孔尺寸（前后左右直徑）130mm60mm100mm 2.7 確定凸凹模間隙，計算凸凹模刃口尺寸 確定凸、凹模合理間隙的方法有理論法和查表法兩種。由于理論計算法在生產(chǎn)中使用不方便，常用查表法來確定間隙值。查相關(guān)資料有：

21、根據(jù)凸凹模的加工方法的不同，刃口的計算方法也不同，基本上可分為兩類：凸模與凹模分別加工法，凸模與凹模配合加工法。 凸凹模分別加工法目前多用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，且模具制造困難，成本較高。 凸凹模配合加工法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準(zhǔn)件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實際尺寸按間隙配制另一件。因為這種加工方法的特點是模具的間隙由配置保證，工藝比較簡單，并且還可以適當(dāng)放大基準(zhǔn)件的制造公差，使得制造也容易。本設(shè)計中的沖件形狀不是圓形或者簡單規(guī)則形式（方形或矩形），且精度要求不高，故采用此方法。目前，一般工廠也常常采用此方法。 沖孔 圖a為沖孔凸模刃口輪廓，圖中虛線表示沖孔凸模刃口磨損后尺寸的變化情況。 沖孔時應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件來配作凹模，凸模刃口尺寸計算如下： 凸模磨損后變小的尺寸有d1，d2，d3，d4，b1，b2。按以下公式計算： （——工件公差，x——有關(guān)系數(shù)，可查表） 則 d1=（46+0.5 d2=d3=d4 凸模磨損后不變的尺寸有c1，c2，c3。按以下公式計算： （——凸模制造偏差） 則c1=40mm