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1、 1.緒論 進入21世紀，制造技術發(fā)展迅猛，模具技術作為現(xiàn)代制造技術的一個重要組成部分，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越重要的作用。模具作為重要的生產(chǎn)裝備和工藝發(fā)展方向，在現(xiàn)代工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重大作用。通過模具進行產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點，因而在機械、電子、輕工、家電、通信、軍事和航空航天等領域的產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了廣泛應用，作用不可替代，模具被贊為“金鑰匙”、“制造業(yè)之母”、“進入富裕社會的原動力”等。利用模具成形零件的方法，實質上是一種少無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成形加工零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)率，保證零件質量，節(jié)約原材料，降低生

2、產(chǎn)成本，從而獲得很高的經(jīng)濟效益。據(jù)粗略統(tǒng)計，70%以上的汽車、拖拉機、電機電器、儀器儀表零件，80%以上的塑料制品，85%以上的計算機、電子行業(yè)產(chǎn)品的零件，都是采用模具成形的方法來生產(chǎn)。因此，利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進行成批或大量生產(chǎn)的主要技術手段，它對于保證制品的質量、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等都具有重要意義。 在我國，隨著生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，特別是20世紀80年代以來，產(chǎn)品的更新?lián)Q代迅速加快，品種數(shù)量迅速增加。這使模具的需求量相應增加，質量要求也越來越高，從而使模具技術在國民經(jīng)濟中的地位和作用日趨重要。顯然，模具技術落后，制造周期長，質量低劣，必將影響生產(chǎn)發(fā)展和

3、產(chǎn)品的更新?lián)Q代，使產(chǎn)品喪失競爭力。 1.1國內模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內模具的現(xiàn)狀 我國的模具制造技術是隨著現(xiàn)代化工業(yè)建設的發(fā)展而發(fā)展起來的。20世紀50年代以前，我國的工業(yè)基礎非常薄弱，大部分工業(yè)品不能自行生產(chǎn)，因而所需要的模具很少，也談不上模具工業(yè)和模具技術，國內只能仿制一些簡單的模具，且主要依靠鉗工個人技術來實現(xiàn)。 解放后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各種工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的模具日益增多，模具制造水平處于參照外國模具圖樣進行加工，并且多為單工序模具、簡單的復合模具、少工序和較低精度的級進模具和機外脫模的塑料壓縮模具。隨著國際經(jīng)濟技術合作交流的發(fā)展，國外的模具技術書刊、模具設計手

4、冊、模具制造資料等相繼介紹到我國，對指導和促進模具技術的發(fā)展起到了重要作用，同時制造模具的一些專用加工設備如大型仿形銑床、坐標鏜床等的引進，為制造大型模具打下了物質基礎。到1956年，制造模具開始采用成形磨削加工，模具結構采用拼塊方式，初步解決了模具鉗工手工作業(yè)和熱處理變形問題。這對于提高模具質量和精度、縮短制造周期起到了重要作用。 20世紀50年代末，電火花加工技術開始應用于模具生產(chǎn)，這種方法可以把模具型腔、型面的精加工放在熱處理之后，避免了熱處理變形對精度的影響，使模具制造技術水平又有一個較大的提高。尤其是1963年，國內研制成功電火花線切割加工機床，從而可以加工更為復雜、精密的沖裁模等

5、，大大減少了模具鉗工的手工作業(yè)，并應用于塑料模、壓鑄模和其他成形模具的型孔加工。這一技術的應用和普及是我國模具制造技術發(fā)展的又一重要里程碑。 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展及相關學科的技術進步，推動了模具制造技術及模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具無論是從品種、數(shù)量還是精度方面，都有了大幅度的發(fā)展，模具對工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的影響也越來越大，模具制造業(yè)也成了現(xiàn)代工業(yè)中一個相對獨立的重要分支。模具標準化工作是代表模具工業(yè)和模具技術發(fā)展的重要標志。到目前為止，已經(jīng)制定了沖壓模、塑料模、壓鑄模和模具基礎技術等50多項國家標準、近300個標準號，基本滿足了國內模具生產(chǎn)技術發(fā)展的需要。模具的商品化程度也大大提高，

6、從“八五”期間的20%提高到目前的40%左右。一些先進、精密和高自動化程度的模具加工設備，如數(shù)控仿形銑床、數(shù)控加工中心、精密坐標磨床、連續(xù)軌跡數(shù)控坐標磨床、高精度低損耗數(shù)控電火花成型加工機床、慢走絲精密電火花線切割機床、精密電解加工機床、三坐標測量儀、擠壓研磨機等模具加工和檢測用的精密高效設備，由過去依靠進口到逐步自行設計制造，使模具加工工藝手段登上了一個新臺階，同時為先進加工工藝的推廣奠定了物質基礎。特別是模具成型表面的特種加工工藝的研究和發(fā)展，使模具加工的精度和表面粗糙度都有很大的改善。特種加工工藝設備的改進和提高，使模具加工自動化程度和效率都大大提高。模具新材料的應用，以及熱處理和表面處

7、理技術的開發(fā)和應用，使模具壽命大幅度提高?？焖俪尚图夹g在模具制造上的應用，是近20年以來模具制造技術的又一重大發(fā)展?？焖俪尚图夹g是綜合了機械工程、CAD、數(shù)控機床激光技術和材料科學技術的一種全新的制造工藝，應用于模具制造，可以使模具設計和制造更加快速、經(jīng)濟、實用，對于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品敏捷開發(fā)具有重要意義。 我國模具制造技術水平，從過去只能制造簡單模具發(fā)展到了可以制造大型、精密、復雜、長壽命模具。例如在沖壓模具方面，我國設計和制造的電機定轉子硅鋼片硬質合金多工位自動級進模和電子、電氣行業(yè)用的50余工位的硬質合金多工位自動級進模，都達到了國際同類模具產(chǎn)品的技術水平。凹模鑲件重復定

8、位精度＜0.005mm,步距精度＜0.005mm,模具成型表面粗糙度為Ra0.4~0.1μm，零件可以互換，模具壽命達1億沖次。級進沖裁技術和疊鉚原理相結合，在高速沖床上使用，具有自動沖切、疊壓、鉚合、扭角、計數(shù)分組和安全保護功能。在塑料模具方面，能設計和制造汽車保險杠及整體儀表盤大型注射模，大型彩色電視機、洗衣機和電冰箱等多種精密、大型注射模。例如天津市通信廣播公司模具廠設計和制造的汽車保險杠模具重達10余噸、模具尺寸精度可達10μm、型腔表面粗糙度為Ra0.1μm，型芯表面粗糙度為Ra3.2μm、模具壽命達30萬次以上，達到國際同類模具產(chǎn)品的技術水平。 我國模具制造行業(yè)近十余年來的年工業(yè)

9、產(chǎn)值，持續(xù)以15%的增長速度在迅速遞增，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟中一個舉足輕重的工業(yè)分支。 1.1.2國內模具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新材料、新設備不斷涌現(xiàn)，因而，促成了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。 （1）沖壓成形理論及沖壓工藝 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及配料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的發(fā)展，特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來我國已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元

10、等數(shù)值分析方法模擬金屬的塑性成形過程。據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的工藝性及可能出現(xiàn)的工藝問題，并通過在計算機上有選擇的修改有關參數(shù)，實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。 （2）沖壓模具的設計與制造 沖壓模具是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)的基本條件。在沖壓模具的設計與制造上，目前正朝著以下兩方面發(fā)展：一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等現(xiàn)代化生產(chǎn)需要，沖壓模具正向高效率、高精度、高壽命、自動化及多工位方向發(fā)展。在我國，工位數(shù)達50甚至更多的級進模、壽命達億次的硬質合金模、精度和自動化程度相當高的沖壓模具都已經(jīng)應用在生產(chǎn)中，同時，由于這樣的沖壓模具對加工、裝配、調整、維修要求很高，因此，各種高效、精

11、密，數(shù)控、自動化的模具加工機床和檢測設備也正在迅速發(fā)展；另一方面，為了產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制小批量生產(chǎn)的需要，鋅合金沖壓模具、聚氨酯橡皮沖壓模具、薄板沖壓模具、鋼帶沖壓模具、組合沖壓模具等各種簡易沖壓模具及其制造工藝也得到了迅速發(fā)展。 （3）模具材料模具材料及熱處理與表面處理工藝對模具加工質量和壽命的影響很大，世界各主要工業(yè)國在此方面的研究取得了較大的進步，并開發(fā)了許多新的鋼種，其硬度可達HRC58～70,而變形只有普通鋼的1/2～1/5。如火焰淬火鋼可局部硬化，且無脫碳；我國研制的65Hb、LD和CD等新鋼種，具有熱加工性能好、熱處理變形小、抗沖擊性能佳等特點。與此同時，還發(fā)展了一些新的熱處理

12、和表面處理工藝，主要有：氣體軟氮化、離子氮化、滲硼、表面涂金、化學氣象沉積、物理跡象沉積、激光表面處理等。這些方法能提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐腐蝕性，使模具壽命大大延長。 （4）沖壓模具的標準化和專業(yè)化 模具的標準化和專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的高度重視，這是由于模具標準化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提，而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質量、縮短模具制造周期、低成本的關鍵。我國已頒布了冷沖壓術語、冷沖模零部件的國家標準，沖壓模具的專業(yè)化正處在積極組織和實施中，但總的來說，我國沖壓模具的標準化和專業(yè)化水平還處于較低水平。 （5）沖壓模具CAD/CAE/CAM技術 模具CAD/CAE/CA

13、M技術是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行優(yōu)化設計從而顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量。隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM技術正成為發(fā)展方向，它能實現(xiàn)制造和裝配的設計、成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的防真，還可對模具可制造性進行評價，使模具設計與制造一體化、智能化。 (6)沖壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)技術水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需

14、要高精度、高自動化的壓力機與之匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設備也由單工序、單功能、低速朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方面發(fā)展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到了大幅度的提高。 沖壓生產(chǎn)的自動化是提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件的有效措施。由于冷沖壓操作簡單，坯料和工序件形狀比較規(guī)則，，一致性好，因此，容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。沖壓生產(chǎn)的自動化包括：原材料的運輸、沖壓工藝過程及檢測、沖模的更換與安裝、廢料處理等各個環(huán)節(jié)，但最基本的是壓力機自動化和沖壓模具自動化。適用與各種條件下自動操作的通用裝置和檢測裝置有：帶料、條料或工序件的自動送料裝置，自動出件與理件裝置，送料位

15、置和加工檢測裝置，安全保護裝置等，都是實現(xiàn)普通壓力機和沖壓模具子自動化的基本裝置。 （7）快速模具制造技術 由于傳統(tǒng)模具制作過程復雜、耗時長、費用高，因此，目前基于快速成型技術的快速模具制造技術已經(jīng)成為一個新的發(fā)展方向和研究熱點。目前，快速經(jīng)濟制模技術主要有低熔點合金制模技術、鋅基合金制模技術、噴涂成形制模技術等。采用快速模具制造技術，能簡化模具制造工藝，縮短制模周期，降低模具生產(chǎn)成本，在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟效益。 1.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著市場經(jīng)濟發(fā)展的需要和產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，對模具制造提出了越來越高的要求，模具制造質量提高、生產(chǎn)周期縮短已經(jīng)成為該行業(yè)發(fā)展的必然趨

16、勢?？v觀模具制造業(yè)近十余年來的發(fā)展道路，其主要發(fā)展方向可以歸納為如下幾個方面。 1.模具生產(chǎn)的專業(yè)化和標準化程度不斷提高 多年來的模具制造實踐表明，要使模具技術高速發(fā)展，實現(xiàn)專業(yè)化、標準化生產(chǎn)是關鍵，目前美國模具專業(yè)化程度已超過90%，日本也超過了75%。而我國模具專業(yè)化程度還處在25%左右。 實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)，前提是要模具標準化，這樣可使專業(yè)模具生產(chǎn)廠減少30%～50%的制造工作量，降低成本50%。有了模具的各項標準，才可能采用專用的先進生產(chǎn)設備和技術，建立專門的機械化和自動化生產(chǎn)線，才可能采用高精度的、專用的質量檢測手段，從而實現(xiàn)提高模具質量、縮短生產(chǎn)周期、降低制造成本的目標。

17、2.模具粗加工技術向高速加工發(fā)展 以高速銑削為代表的高速切血加工技術代表了模具零件外形表面粗加工發(fā)展的方向。高速銑削可以大大改善模具表面的質量狀況，并大大提高加工效率和降低加工成本。例如IN-GERSOLL公司生產(chǎn)的VHM型超高速加工中心的切削進給速度為76m∕min;主軸轉速為45000r∕min；瑞士SIP公司生產(chǎn)的AFX立式精密坐標鏜床的主軸轉速為30000r∕min；日本森鐵工廠生產(chǎn)的MV-40型立式加工中心，其轉速達40000r∕min。另外，毛坯下料設備出現(xiàn)了高速鋸床、陽極切割和激光切割等高速、高效率加工設備，還出現(xiàn)了高速磨削設備和強力磨削設備等。 3.成形表面的加工向精度、自

18、動化方向發(fā)展 成形表面的加工向計算機控制和高精度加工方向發(fā)展。數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花成形加工設備、計算機控制連續(xù)軌跡坐標磨床和配有CNC裝修設備與精密測量裝置的成形磨削加工設備等的推廣使用，是提高模具制造技術水平的關鍵。 4.光整加工技術向自動化方向發(fā)展 當前模具成形表面的研磨、拋光等光整加工仍然以手工業(yè)為主，不僅花費工時多，而且勞動強度大、表面質量低。工業(yè)發(fā)達國家正在研制有計算機控制、帶有磨料磨損自動補償裝置的光整加工設備，可以對復雜型面的三維曲面進行光整加工，并開始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的質量和效率。 5.反響制造工程制模技術的發(fā)展 以三坐標測量機和快速成型制造技

19、術為代表的的反向制造工程制模技術是一種以復制為原理的制造技術。它是模具制造技術上的又一重大發(fā)展，對模具制造具有重要影響。這種技術特別適用于多品種、少批量、形狀復雜的模具制造，對縮短模具制造周期，進而提高產(chǎn)品的市場競爭能力有重要意義。 6.模具CAD/CAM技術將有更快的發(fā)展 模具CAD/CAM技術在模具設計和制造上的優(yōu)勢越來越明顯，它是模具技術的又一次革命，普及和提高模具CAD/CAM技術的應用是模具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。 7.研制和發(fā)展模具用材料 模具材料是影響模具壽命、質量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要方面。沒有充足的、高質量的、品種系列齊全的模具用材料，模具工業(yè)要趕上世界先進水平就只

20、能是紙上談兵。加速研發(fā)急需的模具新鋼種，如高強韌、高耐磨新型優(yōu)質模具鋼，大力發(fā)展硬質合金模具材料已經(jīng)勢在必行。 1.3加強板模具設計與制造方面 1.3.1加強板模具設計的設計思路 此工件形狀、結構都比較簡單，而且上下對稱，生產(chǎn)批量為中批量，用簡單模分兩次加工，就生產(chǎn)批量來說有些費時，用級進模加工要設導正銷，模具加工、安裝較復雜，用復合模加工既能保證精度，還能保證生產(chǎn)效率，所以采用復合模加工。設計此模具時，要設計好模具的工作零部件，其它的零件根據(jù)模具結構的需要添加即可，但必須要保證模具工作時的正常運行. 加強板沖壓工藝的分析 1.3.2加強板模具設計的進度 1.了解目前國內外沖壓模

21、具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間15天； 　　2.確定加工方案，所用時間5天； 3.模具的設計，所用時間30天 4.模具的裝配，所用時間5天； 5.模具的安裝，所用時間5天； 6.模具的調試，所用時間5天。 2加強板沖壓工藝分析 2.1沖壓件的工藝分析 工件名稱：中批量 材 料：Q215-A 厚 度：1.5mm

22、 工件簡圖：如圖下圖所示： 圖2-1 該零件的形狀簡單、對稱，是有圓弧和直線組成的。沖裁件內外形所能達到的經(jīng)濟精度為IT11—IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標注、生產(chǎn)批量等情況也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進行加工。由于此工件上的孔較小，所以設計出來的凸模必須要校核其強度。 2.

23、2沖壓工藝計算和工藝方案 2.2.1工藝方案的確定 該零件所需的沖壓工序為落料和沖孔，可擬定出以下三種工藝方案： 方案一：用簡單模分兩次加工，即沖孔—落料。 方案二：沖孔、落料復合模。 方案三：沖孔、落料級進模。 該零件Φ2.9的孔與外緣之間的最小距離為5.5mm，查相關資料零件的最小壁厚為4.9mm，由于5.5mm﹥4.9mm，所以可以采用沖孔、落料復合?；驔_孔、落料級進模。采用沖孔落料復合模，復合模具的形位精度和尺寸精度容易保證且生產(chǎn)率高。級進模雖生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜。通過對上述三種方

24、案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復合模為佳。 2.2.2.模具零部件的工藝計算 （1）排樣的設計 設計復合模時，首先要設計條料排樣圖，該零件的形狀為矩形，形狀比較簡單，采用直排的排樣方案即可以提高材料的利用率，減少廢料。查表2.1取得搭邊值工件間為1.8mm，側面為2.0mm。 計算條料的寬度： B=103+22.0=107mm 步距：S=17+1.8=18.8mm 材料利用率的計算 根據(jù)一般的市場供應情況，原材料選用100020001.5mm的冷軋薄鋼板，每塊可剪成1101000的規(guī)格條料18條。 一個步距內零件的實際面積S1=10317=1751mm 一個步距

25、內所需毛坯面積S0=110mm20.6mm=2266mm 材料厚度t 矩形件邊長L≥50mm 工件間a 側面a ﹤0.25 2.8 3.0 0.25～0.5 2.2 2.5 0.5～0.8 1.8 2.0 0.8～1.2 1.5 1.8 1.2～1.6 1.8 2.0 則一個步距材料的利用率為ｎ=S1/S0100%=75.7% 表2.1最小搭便值 （2）計算凸、凹模刃口尺寸，查表2.2得間隙Zmin=0.132mm，Zmax=0.240mm。 1）沖孔凸凹模刃口尺寸的計算 由于制件結構簡單，精度要求不高，所

26、以采用凸模和凹模分開加工的方法制造凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下： 查表2.3得凸、凹模制造公差 δ凸=0.020mm δ凹=0.020mm 表2.2較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙 材料厚度t/mm 08、10、35、09Mn2、Q235 Zmin Zmax 小于0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.9 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 1.2 0.126 0.180 1.5

27、 0.132 0.240 表2.3簡單形狀沖裁件沖裁時的δ凸、δ凹值 （單位：mm） 基本尺寸 凸模公差δ凸 凹模公差δ凹 ≤18 0.020 0.020 ＞18～30 0.020 0.025 ＞30～80 0.020 0.030 ＞80～120 0.025 0.035 校核：Zmax-Zmin=0.108mm，而δ凸+δ凹=0.040mm 滿足Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹的條件 查表2.4得：IT14級時磨損系數(shù)X=0.75，△=0.2 按式B凸=(

28、B+XΔ) B凸1=(3.5+0.750.2) =3.65 B凸2=(2.9+0.750.2) =3.05 B凹=（B凸+Zmin） B凹1=（3.65+0.132） =3.782 B凹2=（3.05+0.132） =

29、3.182 表2.4磨損系數(shù)x 材料厚度t/mm 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm ≤1 ＜0.16 0.17～0.35 ≥0.36 ＜0.16 ≥0.16 ＞1～2 ＜0.20 0.21～0.41 ≥0.42 ＜0.20 ≥0.20 ＞2～4 ＜0.24 0.25～0.49 ≥0.50 ＜0.24 ≥0.24 ＞4 ＜0.30 0.31～0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 式中 B凸1—較大凸模的尺寸； B凸2—較小凸模的尺寸； B凹1—較大凹模的尺寸；

30、 B凹2—較小凹模的尺寸。 2）外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算。 對外輪廓的落料，形狀也較簡單，故采用分開加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下： 當以凹模為基準體時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸，工件圖中已注明公差。 查表2.4得磨損系數(shù)X取1，△=0.2 查表2.3得凸、凹模制造公差得: δ凸=0.025mm δ凹=0.035mm 按式（2.15）：D凹=（Dmax-X*Δ） D凹1=（103-10.2） =102.8 D凹2=（17-10.2） =16.8 D凹3=（13-10.2） =

31、12.8 D凹4=（2.828-10.2） =2.628 D凹5=（5.5-10.2） =5.3 D凸=（D凹- Zmin） D凸1=（102-0.132） =101.9 D凸2=（16.8-0.132） =16.7 D凸3=（12.8-0.132） =12.7 D凸4=（2.628-0.132）

32、 =2.496 D凸5=（5.3-0.132） =5.168 凹模磨損后無變化的尺寸是350.2. 式中D凹1、D凹2、D凹3、D凹4、D凹5為下圖2-2中所指各邊的制造尺寸，D凸1、D凸2、D凸3、D凸4、D凸5分別為與其各邊配合的凸模的尺寸。 圖2-2工件尺寸示意圖 （3）沖裁力的計算 沖孔力：F孔=L*t*σb =(111.5450)N =7.5KN 落料力：F落=L*t*σb =(228.71.5450)N

33、 =154.4KN 式中 L—沖裁周邊長度； t—材料厚度； σb—材料的抗拉強度。查相關資料得其σb為450Mpa。 沖孔時的推件力為： F推=n* K推*F孔 取直筒形刃口的凹模刃口形式，查有關資料得h =6mm,則n=h/t=6mm/2=3個。 查表2.5 K推=0.05 F推=n*K推*F孔=30.057.5KN=1.125KN 落料時的卸料力 F卸 =K卸*F落 查表2.5 K卸=0.03 F卸= K卸*F落=0.03154.

34、4KN=4.632KN 總沖裁力為: F總= F落+F孔+F推+F卸 =(154.4+7.5+1.125+4.632)KN =167.7KN 為了保證沖裁力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應比計算的沖裁力大30%左右，即F總=1.3F總=1.3167.7=218KN 表2.5卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 料厚/mm K卸 K推 K頂 鋼 ≤0.1 0.06～0.09 0.1 0.14 ＞0.1～0.5 0.04～0.07 0.065 0.08 ＞0.5～2.5

35、 0.025～0.06 0.05 0.06 ＞2.5～6.5 0.02～0.05 0.045 0.05 ＞6.5 0.015～0.04 0.025 0.03 純銅、黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09 鋁、鋁合金 0.03～0.08 0.03～0.07 （4）壓力中心的計算 計算壓力中心時，先畫出凹模型腔圖，如下圖2-3所示： 圖2-3 壓力中心 表一：壓力中心坐標 基本要素長度 L/mm 各基本要素壓力中心的坐標值 X Y L1＝14.172 -103 0

36、 L2＝2.000 -102.263 -7.793 L3＝101.586 -50.5 -8.5 L4＝17.000 0 0 L5=101.586 -50.5 -8.5 L6=2.000 -102.293 -7.793 L7=10.990 -97.5 -8.5 L8=10.990 -56.5 -8.5 L9=9.106 -21.5 -8.5 合計269.43 3模具的結構設計 3.1模具總體設計 根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，可采用倒裝復合模具，可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件

37、，卸料可靠，便于操作。工件留在落料凹?？锥粗?，應在凹模孔設置推件塊；卡于凸凹模上的廢料可由卸料板頂出；而沖孔廢料則可以在下模座中開設通槽，使廢料從孔洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應具有壓料的作用，應選用彈性卸料板來卸下條料廢料。 因是中批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從前向后送料。因采用的是倒裝復合模，所以直接用擋料銷和導料銷即可。 由于該零件導向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側導柱模架。 3.2模具主要零部件的結構設計 （1）凸模、凹模、凸凹模的結構設計，包括以下幾方面： 1）落料凹模的結構設計。 在落料凹模內部，由于要

38、設置推件塊，所以凹模刃口采用直筒形式刃口，并查相關資料，取得刃口高度h=6mm。該凹模的結構簡單，宜采用整體式。 查表3.1得k=0.35 即 凹模高度H=k*b=0.22108mm=23.76mm (取42mm) 凹模壁厚C=1.5*H=1.526mm=39mm(取42.5mm) 凹模的外形尺寸的確定:凹模外形長度L=(103+242.5)mm=188mm 凹模外形寬度B=103+0.1842.5mm=110.65mm(取112mm) 凹模整體尺寸為18811242mm 表3.1凹模厚度系數(shù)k S／mm 材料厚度t／mm ≤1 ＞1～3 ＞3～6 ≤50

39、 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 ＞50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 ＞100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 ＞200 0.10～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22 圖3-1 2）沖孔凸模的設計。 該沖孔凸模為圓形凸模；故采用直通式。其固定方式采用N7/h6鉚接固定，裝配后再磨平。凸模固定板厚度去24mm

40、,凹模長度根據(jù)結構的需要來確定 L=h凸模固定板+h落料凹模=(15+40)mm=55mm 由于此凸模直徑較小，且長度較長，，所以需對其進行強度校核。沖裁時凸模進入凹模刃口1mm。 圖3-2 凸模的校核： 凸模1的校核 dmin≥4t/﹝y﹞ 41.520.8/440=0.04≤3.63 所以凸模滿足使用要求。 凸模2的校核 41.529.8/440=0.06≤3.03 所以凸模滿足使用要求。 3）凸凹模的結構設計。 本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有

41、一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結構設計要求，凸凹模的結構簡圖如下圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 圖3-3 校核凸凹模的強度：查相關資料得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，而實際最新壁厚為8.745mm，故符合強度要求。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.246mm～0.36mm。 3.3其他零部件的設計 （1）下模座的設計如下所示： 材料為HT200.

42、圖3-4 （2）推件塊的設計如下： 圖3-5 技術要求：材料45； 熱處理硬度為43～48HRC; 其余表面粗糙度為Ra3.2. （3）推板的設計如下： 圖3-6 技術要求：材料為45； 熱處理硬度為43～48HRC; 其余表面粗糙度為Ra3.2. （4）墊板的設計如下： 圖3-7 技術要求：材料為45； 未注圓角為R1，未注明倒角為C1； 其余表面粗糙度為Ra3.2. （5）凸模固定板的設計如下：

43、 圖3-8 技術要求：1.材料為45； 2.未注圓角為R1，未注明倒角為C1； 3.各凸模安裝孔對A的位置度公差均為0.020mm； 4.其余表面粗糙度為Ra3.2. （6）凸凹模固定板的設計如下: 圖3-9 技術要求：1.材料為45； 2.未注圓角為R1，未注明倒角為C1； 3.其余表面粗糙度為Ra3.2. (7)卸料板的設計如下： 圖3-10 技

44、術要求：1.材料為45； 2.熱處理硬度：43～48HRC； 3.與凸凹模配作，保持單邊過盈0.05～1mm。 （8）打桿的設計如下： 圖3-11 技術要求：1.材料為45； 2.熱處理硬度為43～48HRC 3.其余表面粗糙度為Ra3.2. (9)上模座的設計如下： 圖中未標注的表面粗糙度為Ra3.2. 圖3-12 (10)卸料彈簧的設計。 1）根據(jù)模具結構初選6根彈簧，每根彈簧的預壓力為 F0≥F卸/n=（4.6

45、310／6）=772N 2）查有關彈簧規(guī)格，初選彈簧規(guī)格為：35mm6mm80mm,即 彈簧外徑D=35mm，材料直徑d=6mm，自由高度H0=80mm，節(jié)距t=9.6mm，F(xiàn)1=1725N，極限載荷時彈簧高度H1=65mm。 彈簧最大許可壓縮量 Lmax=(80-65)mm=15mm 彈簧預壓縮量 L= F0／F1Lmax=772／172515mm=6.7mm 校核卸料板工作行程： t+h1+h2=(1.5+1+0.5)mm=3mm 凸模刃模量和調節(jié)量 h3=5mm 彈簧實際總壓縮量 L總=L+t+h1+h2+h3

46、 =(6.7+3+5)mm =14.7mm 由于15mm＞14.7mm,即Lmax＞L總，所以所選彈簧合適。 彈簧的規(guī)格為： 外 徑： D=35mm 鋼絲直徑： d=6mm 自由高度： H0=80mm 裝配高度: H2=H0-L=(80-6.7)mm=73.3mm 彈簧的窩座深度：h= H0-Lmax+h卸料板+t+1-h凸凹模-h修模 =（80-15+10+1.5+1-34-5）mm

47、 =38.5mm 彈簧的外露高度：H3=H2-h-h卸料板窩深 =（73.3-38.5-3） =31.8mm 3.4模架的設計 模架各零件標記如下： 上模座：297mm228mm40mm 下模座：297mm228mm40mm 導柱:B35h5210mm55mm 導套：B35H6110mm43mm 模柄:Φ60mm115mm 墊板厚度:188mm108mm15mm 卸料板厚度:188mm108mm12mm 凸模固定板厚度:188mm108mm15m

48、m 模具的閉合高度: H閉=h上模座+h墊板+h凸模固定板+h落料凹模+t+h卸料板彈簧外露+h下模座 =(40+15+15+42+1.5+31.8+40)mm =185.3mm≈186mm 3.5沖壓設備的選擇 選擇型號為JB23-100的開式雙柱可傾壓力機能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力：1000KN 滑塊行程：130mm 最大閉合高度：480mm 最大裝模高度：380mm 連桿調節(jié)高度：100mm 工作臺尺寸（前后左右）： 710mm1080mm 墊板尺寸（厚度孔徑）： 100mm250mm 模柄尺寸： Φ60mm75mm

49、 3.6繪制模具總圖 圖3-13 3.7校核沖壓設備基本參數(shù) (1)模具閉合高度校核： H閉=H上+H下+H凹+H卸+H凸+H凸凹模+H墊板+H橡皮-1.5=182.5mm 沖床的最大閉合高度為270mm，最大裝模高度為220mm，最小裝模高度為165mm。安裝模具時需在工作臺面上配備墊塊，墊塊實際尺

50、寸可配置。 (2)沖裁所需總壓力P0=218KN，沖床的公稱壓力P公=250KN，P0＜P公，滿足生產(chǎn)要求。 (3)模具最大安裝尺寸為294130，沖床工作臺臺面尺寸為560370，能滿足模具的正常安裝。 4模具的裝配、安裝與調試 4.1沖裁模具的裝配 4.1.1沖裁模具裝配的技術要求 1)裝配好的沖模，其閉合高度應復合設計要求。 2)模柄裝入上模座后，其軸心線對上模座上平面的垂直度誤差，在全長范圍內不大于0.05mm。 3)裝入模架的每對導柱和導套的配合間隙（或過盈）應符合手冊的規(guī)定。 4)導柱與導套裝配后

51、，其軸心線應分別垂直于下模座的低平面和上模座的上平面。 5)上模座的上平面應與下模座的下平面平行。 6)裝配好的導柱，其固定端面與下模座下平面應保留1～2mm距離，選用B型導套時，裝配后其固定端面應低于上模座上平面1～2mm。 7)裝配好的模架，其上模座沿導柱上下移動應平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。 8)凸模和凹模的配合間隙應符合設計要求，沿整個刃口輪廓應均勻一致。 9)定位裝置要保證定位準確可靠，卸料、頂料裝置要動作靈活、正確，出料孔要暢通無阻，保證制件或廢料不卡在凹模內或凸模上 10)模具應在生產(chǎn)現(xiàn)場進行試模，沖出的制件應復符合設計要求。 4.1.2沖裁模的裝配要點 沖裁模一般選用標準

52、模架，裝配時需對標準模架進行補充加工，然后進行模柄、凸模和凹模等的裝配。 1)模柄的裝配 模柄與上模座的配合為H7/m6.先將模柄壓入模座孔內，并用90角尺檢查模柄圓柱面與上模座上平面的垂直度，其誤差不大于0.05mm。模柄垂直度檢驗合格后再加工騎縫銷孔，裝入騎縫銷（也可以用螺釘），然后將端面在平面磨床上磨平。在凸模固定板上安裝多個凸模時，一般應先安裝容易定位和便于作為其他凸模安裝基準的凸模。較難定位或要依靠其他零件通過一定工藝方法才能定位的凸模，應后安裝。 2)凹模與凸模的裝配 凸模、凹模與固定板的配合常采用H7/m6或H7/n6?？傃b前應先將凹模壓入固定板，并在平面磨床上將上、下平

53、面磨平。凸模壓入固定板后，其固定端的端面和固定板的支撐面應處于同一平面。凸模應和固定板的支撐面垂直。 3)沖裁模的總裝 沖壓模具上模部分通過模柄安裝在壓力機的滑塊上，是模具的活動部分。下模部分被固定在壓力機的工作臺上，是模具的固定部分。模具工作時，上模部分和下模部分的工作零件必須保證正確的相對位置，才能使模具正常工作。模具裝配時，為了方便地將上下兩部分的工作零件調整到正確位置，并使凸模、凹模具有均勻的間隙，要正確安排上下模座的裝配順序。 裝配有模架的模具時，一般是先裝配模架，再進行模具工作零件和其他結構零件的裝配。上下模的裝配順序應根據(jù)上模和下模上所安裝的模具零件在裝配和調整過程中所受限

54、制的情況來決定。如果上模部分的模具零件在裝配和調整過程中所受限制的情況來決定。如果上模部分的模具零件在裝配和調整時所受限制最大，則應先安裝上模部分，并以它為基準調整下模部分的零件，保證凸、凹模配合間隙均勻。反之，則應先裝模具的下模部分，并以它為基準調整上模部分的零件。 上、下模的裝配順序應根據(jù)模具的結構來決定。對于無導柱的模具，凸、凹模的配合間隙是在模具安裝到壓力機上時才進行調整，上、下模的裝配可以分別進行。 4.1.3模具的裝配 模具裝配沒有嚴格的工藝裝配，裝配工藝過程有模具鉗工掌握。但模具裝配都有一定的裝配順序。例如：級進模先裝配下模，在以下模為準來裝配上模;復合模是先裝凸凹模，然后

55、裝凹模和凸模，最后總裝；導板模則以卸料板為基準件進行裝配；無導柱、導套的模具，可以先裝配下模，也可以先裝配上模等。冷沖模裝配的主要技術要求是保證凸、凹模的均勻配合間隙。 （1） 將凸凹模與凸凹模固定板裝在一起 （2） 將下模座放在墊塊上，將剛裝好的凸凹模和凸凹模固定板與下模座對準、放好，然后用螺釘緊固起來。 （3） 將彈簧放在螺釘上，再裝卸料板，螺釘要對準卸料板上的孔，然后擰緊，下模裝配完畢，將下模部分放在一邊，開始裝上模部分。 （4） 將打板裝入模柄的打桿孔中，將已裝配好的打桿和模柄與上模座裝在一起，當模柄裝入上模座后，用螺釘緊固，然后把這一部分倒放在墊塊上。 （5） 將墊板與上模

56、座裝在一起。 （6） 將三個小凸模裝入凸模固定板，然后將這一部分與上一步剛裝的那一部分裝配在一起，一定要對齊。 （7） 將推件塊與三個凸模配合。 （8） 將落料凹模裝入，然后將螺釘裝入螺釘孔，將上模部分緊固起來，在打入銷釘。 （9） 將導柱插入導套，上下模閉合，模具裝配完畢。 4.2加強板模具的安裝 4.2.1沖壓模具安裝時應注意以下幾點： 1）整理工作臺，準備工具、材料、圖樣、模具。 2)安裝前，應將上下模座和滑塊低面的油垢擦拭干凈，并檢查有無遺物，防止影響正常安裝和發(fā)生意外事故。 3）檢查壓力機和沖模的閉合高度，壓力機的閉合高度應略大于沖模的閉合高度。 4）檢查壓力機

57、上的打料裝置，應將其暫時調整到最高位置，以免調整壓力機閉合高度時折彎。 5）檢查下模頂桿和上模打桿是否符合壓力機打料裝置要求（大型壓力機，則檢查氣墊裝置）. 6)切斷壓力機開關。 7）給壓力機注油，合上開關讓壓力機空轉，觀察設備的運行狀況，觀察離合器、制動器、彈簧以及安全裝置的狀況，如有異常，要進行修理。 4.2.2沖壓模具的安裝步驟 1）安裝沖壓模熟悉沖壓工藝和沖壓模具圖樣，檢查所要安裝的沖模和壓力機是否完好正常。 2）沖壓模放入壓力機前，清除黏附在沖壓模上下表面、壓力機滑塊底面與工作臺面上的雜物，并擦洗干凈。 3）測量沖壓模的閉合高度，并根據(jù)測量的尺寸調整壓力機滑塊的高度，使

58、滑塊在下止點時，滑塊底面與壓力機工作臺面之間的距離略大于沖壓模的閉合高度。 4)準備好安裝沖壓模所需的緊固螺栓、螺母、壓板、墊板、墊塊及沖壓模上的附件（頂桿、打桿等）。 5）取下模柄鎖緊塊，將沖壓模推入，使模柄進入壓力機滑塊的模柄孔內，合上鎖緊塊，將壓力機滑塊停在下止點，并調整壓力機滑塊高度，使滑塊與沖壓模頂面貼合。 6）緊固鎖模塊，安裝下模壓板，如模具有彈頂器時，應先安裝彈頂器。 7）調整壓力機上的連桿，將滑塊向上調3～5mm，開動壓力機使滑塊停在上止點，擦進導柱導套部位并加潤滑油后，再點動壓力機，使滑塊上下運動1～2次后停在下止點，靠導柱導套將上下模具的位置導正后，將壓板螺栓擰緊。

59、、 8）開動壓力機，并逐步調整滑塊高度，先將上下模之間放入紙片，使紙片剛好切斷后再放入試沖材料，剛好沖下零件后，將可調連桿螺釘擰緊。 9）若上模有頂桿（或打料桿）時，要在壓力機上裝入打料橫桿，并調整壓力機的打料橫桿限制螺釘，以便打料橫桿能通過打料桿打下上模內的沖壓廢料或工件。 10)安裝好后進行試沖，如出現(xiàn)故障，則要從分析原因入手，進行模具的調整與修理，直至模具工作正常并沖出合格的沖壓件為止。 4.2.3沖裁模調試要點 1）模具閉合高度調試 模具應與沖壓設備配合好，保證模具應有的閉合高度和開啟高度。 2）凸、凹模刃口及間隙調試 刃口要鋒利，間隙要均勻 3）定位裝置的調試 定

60、位要準確、可靠 4)導向機構的調試 導柱、導套要有好的配合精度，保證模具運動平穩(wěn)、可靠 5)卸料及出件裝置的調試 卸料及出件要通暢，不能出現(xiàn)卡住現(xiàn)象 4.2.4沖裁模試沖時出現(xiàn)的問題及調整方法 沖裁模試沖時出現(xiàn)的問題及調整方法見表1. 存在問題 產(chǎn)生原因 調整方法 送料不通暢或料被卡住 1.凸模與卸料板之間間隙過大，使搭邊翻扭 2.兩導料板之間的尺寸過小或有斜度 3.用側刃定距的級進模，導料板的工作面與側刃不平行，或側刃與側刃擋塊不密合，形成毛刺。 1.減小凸模與卸料板之間的間隙 2.根據(jù)情況銼修或磨或重裝 3.重裝導料板，修整側刃擋塊，消除間隙 制件

61、不平 1.頂料桿和工件接觸面過小 2.凹模有導錐度 3.導正銷與預沖孔配合過緊，將沖壓件壓出凹陷 1.更換頂料桿，增加與工件接觸面積 2.修正凹模 3.修整導正銷,保持與導入孔成功配合. 制件有毛次 1.刃口不鋒利或淬火硬度低 2.配合間隙過大或過小 3.間隙不均勻使沖件的一邊有顯著的帶斜角的毛刺 1.刃磨刃口，使其鋒利 2.調整凸、凹模之間間隙，使其均勻一致 表4.1沖裁模試沖時出現(xiàn)的問題及調整方法 刃口相咬 1.凸模、導柱等零件安裝不垂直 2.上模座、下模座、固定板、凹模、墊板等零件安裝面不平行 3.卸料

62、板的孔位不正確或歪斜，使沖孔凸模位移 4.凸、凹模相對位置沒有對正 5.導柱、導套配合間隙過大，使導向不正 1.重裝凸?；驅е３执怪? 2.修整有關零件，重新裝上?；蛳履? 3.修整或更換卸料板 4.調整凸、凹模，使其對正并保持間隙均勻 5.更換導柱或導套 卸料不正常 1.凹模和下模座的漏料孔沒有對正，料被賭死而排不出 2.由于裝配不正確，使卸料機構不能動作，如：卸料板與凸模配合過緊或卸料板裝配后有傾斜現(xiàn)象而卡緊凸模 3.彈簧或橡皮的彈力不足 1.修整漏料孔 2.修整卸料板 3.更換彈簧或橡皮 內孔與外形位置不正，成偏位情況 1.落料凸模上導正銷尺寸過小 2.

63、倒料板與凹模送料中心線不平行，使孔偏斜 3.擋料釘位置不正 4.側刃定距不準 1.更換導正銷 2.修整導料板 3.修整擋料釘 4.磨修或更換側刃 凹模被脹裂 凹?？子械瑰F現(xiàn)象，即上口大，下口小，或凹模刃口深度太長，積存的件數(shù)太多，脹力太大- 42 - 修整凹模刃口，消除倒錐現(xiàn)象或減小凹模刃口長度，使沖下的制件盡快漏掉 5.結束語 加強板的設計屬于比較簡單的沖裁模設計。在加強板的工藝分析中，考慮到加強板的形狀、結構和生產(chǎn)批量，我采用了倒裝復合模，結合倒裝復合模的優(yōu)缺點和工件的要求，采用倒裝復合膜比較合適。在加強板的工藝計算這一塊，計算出了送料步距、搭

64、便值、推件力、卸料力等，這些力的計算相當重要，決定了材料的利用率和壓力機沖裁力的大小。在模具的結構設計這一部分，我采用了畫圖的方式來表達，這一部分中比較重要的是凹模各項尺寸的計算，有了凹模的基本尺寸，其他板的大致尺寸也就基本上確定了下來，在這一部分中，我做的可能不太好，由于時間的倉促，有些零件設計的可能不符合國標。之后還對彈簧進行了設計，這里都是根據(jù)已有數(shù)據(jù)來設計的，應該還行。下面附出了凸模、凹模的加工工藝規(guī)程。第四部分是模具的安裝與調試。在這一部分中，我列出了沖裁模裝配注意事項、沖裁模裝配的技術要求、沖裁模裝配要求、沖裁模的裝配要點、模具的裝配、沖裁模調試的要點以及模具試沖時出現(xiàn)的問題及調整方法。通過此次畢業(yè)設計，我收獲特別多，在搞設計的這段日子里，每天都在學習，每天都在進步，感覺每天過的特別充實；我自認為模具的設計既是一件簡單的事，又不是一件簡單的事，既枯燥又有樂趣，在設計中會遇到很多模棱兩可的事情，有時候都無從下手，但是不要放棄，繼續(xù)努力做下去，做到這一步的時候，感覺特別輕松，雖然知道設計的模具可能生產(chǎn)不出合格的制件，但是有一種成功感。 在今后的日子里，我會好好學習，爭取能設計出合格的模具，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 44