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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全 日 制 普 通 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 沖孔落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) THE DESIGN OF PROGRESSIVE DIE FOR PUNCHING AND BLANKING 學(xué)生姓名： 李燦 學(xué) 號(hào)： 200940614311 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)： 2009 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng) 化(3)班 指導(dǎo)老師及職稱： 周光永 副教授 學(xué) 院： 工學(xué)院 湖南·長(zhǎng)沙 提交日期：2013 年 05 月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠(chéng) 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工 作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文 不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn) 的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律 結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 2013 年 5 月 26 日 目錄 摘要……………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………1 前言………………………………………………………………………………2 1.1 模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位………………………………………………………2 1.2 各種模具的分類(lèi)和占有量………………………………………………………3 1.3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀……………………………………………………………4 1.4 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………………5 2 沖壓模具三維 CAD 設(shè)計(jì)…………………………………………………………6 2.1 工件的三維 CAD 設(shè)計(jì)…………………………………………………………6 2.2 工藝結(jié)構(gòu)零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)………………………………………………7 2.2.1 工作零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)……………………………………………………7 2.2.2 定位零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)…………………………………………………9 2.2.3 卸料件的三維 CAD 設(shè)計(jì)……………………………………………………9 2.3 輔助結(jié)構(gòu)零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)………………………………………………10 2.3.1 導(dǎo)向零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)…………………………………………………10 2.3.2 固定零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)…………………………………………………11 2.3.3 緊固零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)…………………………………………………11 2.4 沖孔落料模的裝配過(guò)程三維 CAD 設(shè)計(jì)………………………………………13 2.5 生成爆炸圖………………………………………………………………………16 3 沖裁件的工藝分析…………………………………………………………………17 3.1 工件材料…………………………………………………………………………17 3.2 工件結(jié)構(gòu)形狀……………………………………………………………………17 3.3 工件尺寸精度……………………………………………………………………17 4 沖裁工藝方案………………………………………………………………………17 5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇………………………………………………………………18 5.1 模具的類(lèi)型的選擇………………………………………………………………18 5.2 卸料裝置…………………………………………………………………………19 5.2.1 條料的卸除……………………………………………………………………19 5.2.2 卸料方式………………………………………………………………………19 5.3 定位裝置…………………………………………………………………… ………19 5.3.1 送料形式…………………………………………………………………………19 5.3.2 定位零件…………………………………………………………………………19 5.4 模架類(lèi)型……………………………………………………………………………19 6 沖壓工藝計(jì)算…………………………………………………………………19 6.1 排樣…………………………………………………………………………………19 6.2 沖壓力計(jì)算…………………………………………………………………………20 6.3 沖裁間隙的計(jì)算……………………………………………………………………21 6.4 壓力中心的計(jì)算…………………………………………………………………21 6.5 模具工作部分尺寸及公差………………………………………………………22 6.5.1 切斷凸模尺寸……………………………………………………………………23 6.5.2 沖孔凸凹模尺寸………………………………………………………………………23 7 主要零部件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24 7.1 凹模的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………24 7.2 凸模的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………25 7.3 凸模固定板的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………26 7.4 墊板的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………27 7.5 卸料橡膠的計(jì)算……………………………………………………………………28 8 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件……………………………………………28 8.1 模具總體設(shè)計(jì)及壓力機(jī)的選型…………………………………………………28 8.2 模具裝配圖…………………………………………………………………………29 9 結(jié)論………………………………………………………………………………………30 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………30 致謝………………………………………………………………………………………………31 1 客車(chē)車(chē)門(mén)墊板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 學(xué) 生：李燦 指導(dǎo)老師：周光永 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：該論文是對(duì)客車(chē)車(chē)門(mén)墊板零件沖孔、落料的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。進(jìn)行零件的形狀、尺寸、 精度工藝分析，確定合理的工藝方案，確定工序數(shù)目。確定毛坯尺寸，合理排樣，繪制排樣圖。 計(jì)算沖孔力、切斷力、卸料力、推件力、總沖壓力，確定壓力中心。計(jì)算主要結(jié)構(gòu)零件的尺寸。 確定凸、凹模結(jié)構(gòu)，并繪制零件圖，設(shè)計(jì)定位零件，壓料、卸料零部件。設(shè)計(jì)固定零件，選擇其 他標(biāo)準(zhǔn)件。最后用 CAD 和 pro-e 分別畫(huà)出二維與三維裝配圖，三維圖并生成爆炸圖。 關(guān)鍵詞：客車(chē)車(chē)門(mén)墊板；落料；沖孔；級(jí)進(jìn)模； The Progressive Die Design of Passenger Car Door Plate Student:Lican Tutor:Zhouguangyong (College of engineering and technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract: This article was the progressive die design of passenger car door plate for punching and blanking. Analyzed Parts of shape, size, and precision process, determined the reasonable process scheme and the number of processes. Determined the size of blank and reasonable layout, drew layout. Calculated punching force, cutting force, stripping force, pushing force, and total punching pressure, determined the center of pressure. Calculated the main structure size of parts. Determined structure of convex and concave die, and drew the drawing of parts, designed positioning parts, pressing parts, unloading parts. Designed Fixed parts, selected other standard parts. Finally, used CAD and Pro-E to draw 2D and 3D assembling drawings, and generated explosive view. Key words: The passenger door plate; Blanking; Punching; Progressive die; 1 前沿 模具工業(yè)作為一種新興工業(yè)，它有節(jié)約原材料、節(jié)約能源、較高的生產(chǎn)效率，以 2 及保證較高的加工精度等特點(diǎn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中越來(lái)越重要。模具技術(shù)成為衡量一個(gè)國(guó) 家制造水平的重要依據(jù)之一，其中沖裁模具在模具工業(yè)中占有舉足輕重的地位。 沖壓是使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法。沖壓利用沖壓模具對(duì)板料進(jìn) 行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。因此冷沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地 位：是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，同時(shí)也是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。所以模具工業(yè) 是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。 模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用 模具生產(chǎn)零件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的軋制鋼板或鋼帶為坯料，且在生產(chǎn)中 不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和原材料等一系 列優(yōu)點(diǎn)，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和 工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平地提高，在很大程度上取決于模具工 業(yè)的發(fā)展。 目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用模具成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 一般采用壓力機(jī)進(jìn)行零件加工，一臺(tái)普通壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，而 高速壓力機(jī)的生產(chǎn)效率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)、汽車(chē)、 拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表等產(chǎn)品，有 60﹪左右的零件是利用模具加工出來(lái)的； 而自行車(chē)、手表、洗衣機(jī)、電冰箱及電風(fēng)扇等輕工業(yè)產(chǎn)品，90﹪左右的零件是利用模 具生產(chǎn)出來(lái)的；至于日常生活所用的五金、餐具等的大批量生產(chǎn)基本上也是靠模具來(lái) 進(jìn)行生產(chǎn)的。顯而易見(jiàn)，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中的作用和地位正日 趨上升。 1.1 模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)） 的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消 耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平 的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的 質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān) 注。早在 1989 年 3 月中國(guó)政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具 列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。 模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車(chē)，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最 3 廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部 件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)的模具市場(chǎng) 為例。汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模 具市場(chǎng)一半左右。汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車(chē)工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展 零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)和重型汽車(chē)，汽車(chē)模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中 得到了明確。汽車(chē)基本車(chē)型不斷增加，2005 年將達(dá)到 170 種。一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模 具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，汽車(chē)將不斷換型，汽車(chē)換型時(shí)約有 80％的模具需要更換。中國(guó)摩托車(chē)產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)摩托車(chē)共有 14 種排量 80 多個(gè)車(chē)型，1000 多個(gè)型號(hào)。單輛摩托車(chē)約有零件 2000 種，共計(jì) 5000 多個(gè)， 其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個(gè)型號(hào)的摩托車(chē)生產(chǎn)需 1000 副模具，總價(jià)值為 1000 多萬(wàn)元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場(chǎng)。 目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國(guó)是美國(guó)，日本，法國(guó)，瑞士等國(guó) 家。中國(guó)模具出口數(shù)量極少，但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一 些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出 口將會(huì)有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展有著特別重要的意義。 1.2 各種模具的分類(lèi)和占有量 模具主要類(lèi)型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模， 陶瓷模等。除部分沖模以外的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳?維的模具形腔是材料成型。 1）沖模：沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總 數(shù)的 50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模， 彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按 組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。 2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓 設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模， 水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模 等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑 性模具等。 3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的 35％，而且 4 有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模， 泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速 下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的 6％。 5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類(lèi)粉末冶金模有：壓 模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。 模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造 （凝固理論） ，塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程 度顯而易見(jiàn)。 1.3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大 的動(dòng)力。20 世紀(jì) 90 年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣，1994 年增長(zhǎng)到 130 億元人民幣，1999 年已達(dá)到 245 億元人民幣， 2000 年增至 260~270 億元人民幣。今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以 10％~15％的速度快速增長(zhǎng)。 目前，我國(guó) 17000 多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬(wàn)。除了國(guó)有的專業(yè)模具 廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè) 等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為 迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家， 成為我國(guó)國(guó)內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán) 公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛加入了對(duì)模具制 造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。 中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷(xiāo)售的約占 三分之一。其中，沖壓模具約占 50％（中國(guó)臺(tái)灣：40％） ，塑料模具約占 33％（中國(guó) 臺(tái)灣：48％） ，壓鑄模具約占 6％（中國(guó)臺(tái)灣：5％） ，其他各類(lèi)模具約占 11（中國(guó)臺(tái) 灣：7％） 。 中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)，分為萌芽期（1961——1981） ，成長(zhǎng)期（1981—— 1991） ，成熟期（1991——2001）三個(gè)階段。 萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和 機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷(xiāo)表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn) 5 業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模 具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981 年——1991 年是臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長(zhǎng)的時(shí)期。有鑒于模 具產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自 1982 年起，臺(tái)灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入 “策略性工業(yè)適用范圍” ，大力推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷(xiāo)策 略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械五金業(yè)，汽機(jī)車(chē)及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模 具與塑料模具，逐漸形成臺(tái)灣模具工業(yè)兩大主流。從 1985 年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行 計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)和制造等 CAD/CAM 技術(shù)，所以臺(tái)灣模具業(yè)接觸 CAD/CAM/CAE/CAT 技術(shù)的時(shí)間相當(dāng)早。 成熟期，在國(guó)際化，自由化和國(guó)際分工的潮流下，1994 年，1998 年，由臺(tái)灣地 區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃”與“工業(yè)用模具技 術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃” ，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級(jí)，朝向開(kāi)發(fā)高附加 值與進(jìn)口依賴高的模具。1997 年 11 月間臺(tái)灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力，獲得世界模具協(xié) 會(huì)（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會(huì)，正式成為世界模具協(xié)會(huì)會(huì)員， 。整體而言，臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè) 在這一階段的發(fā)展，隨著機(jī)械性能，加工技術(shù)，檢測(cè)能力的提升，以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)，臺(tái)灣模具廠商供應(yīng)對(duì)象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車(chē)運(yùn)輸工具業(yè)，提升 到計(jì)算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)車(chē)用大型鈑金沖壓，大型塑 料射出及精密鍛造等模具。 1.4 我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā) 展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具 工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以 15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十 分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要 動(dòng)力。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的 快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制 造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù) 量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類(lèi)大型，精 密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后， 我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。 1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車(chē)，家電等工業(yè)的快速發(fā)展， 6 成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。 2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模 具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術(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，可顯著地提 高模具設(shè)計(jì)制造水平。 4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)， 模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)， 以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 2 沖壓模具三維 CAD 設(shè)計(jì) 三維 CAD 技術(shù)的出現(xiàn)，使零件設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以直接在非常直觀的三維 環(huán)境下進(jìn)行，模具設(shè)計(jì)完成后，可直接根據(jù)投影關(guān)系自動(dòng)生成工程圖，徹底解決了傳 統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的弊端。目前，三維 CAD 技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)，縮短了新產(chǎn)品 的開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品的更新周期，使得開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品達(dá)到“高質(zhì)量、低成本、上市快”的 目標(biāo)成為可能。 下面我將應(yīng)用 PRO-E 軟件進(jìn)行如圖 2.1 所示的沖孔落料級(jí)進(jìn)模的三維 CAD 設(shè)計(jì)。 圖 2.1 沖孔落料級(jí)進(jìn)模裝配圖 Fig. 2.1 Assembling drawing of progressive die for punching and blanking 2.1 工件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 客車(chē)車(chē)門(mén)墊板工程圖如圖所示 2.2 所示，它的實(shí)體圖如圖 2.3 所示： 7 圖 2.2 客車(chē)車(chē)門(mén)工程圖 Fig. 2.2 Engineering drawing of passenger car door 圖 2.3 客車(chē)車(chē)門(mén)實(shí)體圖 Fig. 2.3 Entitative graph of passenger car door 2.2 工藝結(jié)構(gòu)零件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 2.2.1 工作零件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 工作零件包括沖孔凸模、落料凸模、凹模。首先根據(jù)工件的具體尺寸，繪制出工 作零件的草圖，然后根據(jù)設(shè)計(jì)出的大致尺寸進(jìn)行三維 CAD 設(shè)計(jì)，初步三維零件圖繪制， 圖形繪制完后根據(jù)后續(xù)零件的設(shè)計(jì)可在命令界面上對(duì)已完成的零件進(jìn)行修改，圖 2.4、圖 2.5、圖 2.6、圖 2.7 為已修改完畢后的沖孔凸模、落料凸模以及凹模三維圖： 8 圖 2.4 沖孔凸模 Fig. 2.4 Punching die 圖 2.5 沖孔凸模 Fig.2.5 Punching die 9 圖 2.6 切斷凸模 Fig.2.6 Convex die of cutting 圖 2.7 凹模 Fig. 2.7 Concave die 10 2.2.2 定位零件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 定位零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)，定位零件就是一個(gè)其控制條料送進(jìn)距離和保證送進(jìn)方 向的定位銷(xiāo)。是標(biāo)準(zhǔn)件 GB119-86，定位銷(xiāo) φ12，其零件實(shí)體如圖 2.8： 圖 2.8 定位銷(xiāo) Fig.2.8 Locating pin 2.2.3 卸料件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 卸料零部件包括彈壓卸料板和卸料橡膠。卸料板具有卸料和壓料的雙重作用。卸 料板的設(shè)計(jì)在已經(jīng)設(shè)計(jì)出零件的基礎(chǔ)上得出具體尺寸。下圖 2.9 為卸料板的三維實(shí)體 圖： 圖 2.9 卸料板 11 Fig. 2.9 Stripper 2.3 輔助結(jié)構(gòu)零件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 2.3.1 導(dǎo)向零件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 首先是導(dǎo)向零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)，對(duì)于生產(chǎn)批量大，要求模具壽命高，工件精度 較高的冷沖壓模具，一般采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套來(lái)保證上下模的精確導(dǎo)向。它們是標(biāo)準(zhǔn)零件， 導(dǎo)柱 GB2861.1-81、導(dǎo)套 GB2861.6-81。標(biāo)準(zhǔn)件號(hào)為：導(dǎo)柱 A32h5×220，導(dǎo)套 A32H6×75。它們的實(shí)體圖如圖 2.10 所示： 圖 2.10 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 Fig. 2.10 Guide pillar and guide bushing 2.3.2 固定零件的三維 CAD 設(shè)計(jì) 接下來(lái)是固定零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)，包括上下模座三維 CAD 設(shè)計(jì)和模柄三維 CAD 設(shè)計(jì)。上下模座已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分別為 GB2855.5-81、GB2855.6-81。標(biāo)準(zhǔn)件號(hào)為：上 模座 610×310×65、下模座 610×310×75。它們的具體結(jié)構(gòu)根據(jù)出料方式和已設(shè)計(jì) 出的具體零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)修改。實(shí)體圖如圖 2.11 所示： 圖 2.11 上模座和下模座 Fig. 2.11 The base of upper die and the base of lower die 模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力機(jī)的滑塊上，按 GB2862.3-81 標(biāo)準(zhǔn)選取， 它的實(shí)體圖如圖 2.12 所示： 12 圖 2.12 模柄 Fig. 2.12 Shank of die 2.3.3 緊固零件及其他零件三維 CAD 設(shè)計(jì) 最后是緊固及其他零件的三維 CAD 設(shè)計(jì)，螺釘與銷(xiāo)釘是用于模具零部件進(jìn)行固定 于定位的元件。通常兩者選用相同的直徑，按標(biāo)準(zhǔn)選取。螺釘選用內(nèi)六角形為宜，設(shè) 計(jì)時(shí)，應(yīng)不少于 3 個(gè)螺釘，擰入被連接件的深度：鑄鐵為 2d；鋼為 1.5d(d 為螺釘直 徑)，標(biāo)準(zhǔn)為：GB70-85。銷(xiāo)釘設(shè)計(jì)為 2 個(gè)，壓入連接件與被連接件的深度為直徑的 2 倍，標(biāo)準(zhǔn)為：GB119-86，連接件的銷(xiāo)釘孔應(yīng)同時(shí)鉆、鉸；卸料螺釘標(biāo)準(zhǔn)為 GB2867.5- 81，標(biāo)準(zhǔn)為 M12×120。螺紋用修飾命令表示。它們的實(shí)體圖如圖 2.13 所示： 圖 2.13 緊固零件實(shí)體 Fig. 2.13 Entity of fastenings 根據(jù)沖裁模具在沖裁過(guò)程中的功能需要，還需要設(shè)計(jì)出墊板、凸模固定板以及擋 鐵。其具體尺寸也是根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)出和選好的一些零部件，配合其具體要求設(shè)計(jì)出具 13 體尺寸結(jié)構(gòu)。具體實(shí)體圖如圖 2.14、2.15、2.16 所示： 圖 2.14 墊板 Fig. 2.14 Plate 圖 2.15 凸模固定板 Fig. 2.15 Fixed plate of punching die 14 圖 2.16 擋鐵 Fig. 2.16 Iron for stopping 2.4 沖孔落料模的裝配過(guò)程三維 CAD 設(shè)計(jì) 裝配過(guò)程即是 PRO-E 的組件功能，它能將之前所有的零部件全都整合到一個(gè)界面， 可根據(jù)設(shè)計(jì)人員的需要進(jìn)行不同零部件之間的裝配與組合。最后組裝成為一個(gè)完整的 模具。圖 2.17 為沖孔落料模的裝配過(guò)程： （a） 插入模柄 （b）插入導(dǎo)柱導(dǎo)套 （c）插入下模座 15 （d）插入凹模 （e）插入卸料板 （f）插入墊板 （g）插入凸模固定板 （h）插入沖孔凸模 （i）插入落料凸模 （j）插入擋鐵 （k）插入零件圖 16 （l）插入模柄螺釘 （m）插入凹模螺釘 （n）插入凸模固定板螺釘 （o）插入卸料螺釘 （p）插入圓柱銷(xiāo) （q）插入定位銷(xiāo) （r）插入卸料橡膠 圖 2.17 沖孔落料模的裝配過(guò)程 Fig.2.17 Assembling process of punching and blanking die 2.5 生成爆炸圖 17 三維 CAD 爆炸圖的生成是在將組件裝配完成后，將各零件在視圖中分解開(kāi)來(lái)，可 以在爆炸圖中清晰地看到各個(gè)零件的形態(tài)，圖 2.18 為爆炸圖： 圖 2.18 爆炸圖 Fig. 2.17 Explosive view 3 沖裁件的工藝分析 3.1 工件材料 該沖裁件材料為 Q235 是普通碳素鋼，具有較好的沖壓性能。 3.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 圖 2.1 所示為客車(chē)車(chē)門(mén)墊板，每輛車(chē)數(shù)量為 6 個(gè)，材料為 Q235，厚度 t=4mm。 未標(biāo)注公差均按 14 級(jí)處理。 18 圖 3.1 客車(chē)車(chē)門(mén)工程圖 Fig. 3.1 Engineering drawing of passenger car door 零件結(jié)構(gòu):該沖裁件外形簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，比較適合沖裁。 3.3 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(jí)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(píng)比適宜沖裁加工。 4 沖裁工藝方案 完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。其加工工藝方案分為以下 3 種： 1.方案一：?jiǎn)喂ば蚰Ｉa(chǎn)。先沖孔，后落料； 2.方案二：級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓； 3.方案三：復(fù)合模生產(chǎn)。沖孔—落料復(fù)合沖壓。 各模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及比較如下表 3.1： 表 3.1 各類(lèi)模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較 Table3.1 All kinds of die structure and characteristics of the comparison 模具種類(lèi)比較項(xiàng) 目 單工序模 （無(wú)導(dǎo)向） （有導(dǎo)向） 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模 19 零件公差等級(jí) 低 一般 可達(dá) IT13～I(xiàn)T10 級(jí) 可達(dá) IT10～I(xiàn)T8 級(jí) 零件特點(diǎn) 尺寸不受 限制厚度 不受限制 中小型 尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0.2～6mm 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 生產(chǎn)效率 低 較低 工序間自動(dòng)送料，可以自 動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅?面上，必須手動(dòng)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(wú)導(dǎo)向的 稍高 沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)，比復(fù) 合模低 沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比 級(jí)進(jìn)模低 適用場(chǎng)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，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(jiǎn)單，制造周期短，制造簡(jiǎn)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 作量和成本在沖裁簡(jiǎn)單的零件時(shí)比復(fù)合模低。 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(duì)位置精度較高，板 料的定位精度比方案二低，模具輪廓尺寸較小。 綜上對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。 5 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇 5.1 模具的類(lèi)型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)模方式?jīng)_壓，所以模具類(lèi)型為級(jí)進(jìn)模。 5.2 卸料裝置 5.2.1 條料的卸除 因采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。 5.2.2 卸料方式 20 彈性卸料板有敞開(kāi)的工作空間,操作方便,生產(chǎn)效率高,沖壓前對(duì)毛坯有壓緊作用, 沖 壓后又使沖壓件平穩(wěn)卸料,從而制件較為平整,而且本模具所需的卸料力不大,適合用彈 性卸料。 5.3 定位裝置 5.3.1 送料形式 因選用的沖壓設(shè)備為開(kāi)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(zhǎng)度 L 故采用橫向手動(dòng)送料方式，即由右向左（或由左向右）送料既能滿足生產(chǎn) 要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 5.3.2 定位零件 零件尺寸較大，厚度較薄，形狀較為簡(jiǎn)單規(guī)范，采用定位銷(xiāo)即可。 5.4 模架類(lèi)型 1.中間導(dǎo)柱模架：省料，導(dǎo)向精度較高；不能左右進(jìn)料。 2.四角導(dǎo)柱模架：導(dǎo)向精度高，前后左右都可以進(jìn)料；取放工件不夠方便。 3.后側(cè)導(dǎo)柱模架：導(dǎo)向精度較高，前后左右都可以進(jìn)料，取放工件方便，導(dǎo)柱阻 力不對(duì)稱。 4.對(duì)角導(dǎo)柱模架：導(dǎo)向精度較高，前后左右都可以進(jìn)料；取放工件不夠方便。 綜上，結(jié)合本沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)，決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。 由于零件材料較薄，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級(jí)進(jìn)模因此采用導(dǎo)向精度較 高的后側(cè)導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級(jí)模架 精度。 6 工藝計(jì)算 6.1 排樣 本零件形狀規(guī)則，為提高材料的利用率采用無(wú)廢排樣方式?？紤]到零件的壁厚較 小，為提高凹模刃口強(qiáng)度，其中間還需要留一空步，排樣如下圖： 21 圖 6.1 排樣圖 Fig. 6.1 Layout 由于采用無(wú)廢排樣方式，材料的利用率近似為 100%，大大提高了材料的利用率。 6．2 沖壓力計(jì)算 沖裁力 F 一般按下式計(jì)算： bLtF?? （1） 式中：F—沖裁力； L—沖裁周邊長(zhǎng)度； t—材料厚度； b—材料抗剪強(qiáng)度；Q235， b 的值查《沖壓成型工藝與模具設(shè)計(jì)》,取?? b=450Mpa 1）沖孔力計(jì)算 F1=Lt b=494×4×450=889KN 2）切斷力計(jì)算 F2=Lt b=375×4×450=675KN? 3）卸料力計(jì)算 Fx= Kx(F1+ F2)=0.05×(889+675)=78.2KN 4）推件力計(jì)算 22 FT=nKT((F1+ F2)=2×0.05×(889+675)=156.4KN 5）總壓力計(jì)算 F 總= F1+ F2+ Fx +FT=889+675+78.2+156.4=1798.6KN 表 4.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) Table 4.1 The unloading force and pushing force and coefficient of punching force 材料 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 ≤0.1 ＞0.1~0.5 ＞0.5~2.5 ＞2.5~6.5 ＞6.5 0.06~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.025~0.08 0.02~0.06 0.03~0.07 0.03~0.09 6.3 沖裁間隙的計(jì)算 沖裁模的凸凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，其雙面間隙用 Z 表示，單面間 隙為 Z/2，從沖裁過(guò)程分析中可知，它對(duì)沖裁件斷面的質(zhì)量有極大的影響；此外，它 還影響模具的壽命、沖裁力、推件力、頂件力和沖裁的尺寸精度，是一個(gè)非常重要的 工藝參數(shù)。設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，才能使沖裁件斷面質(zhì)量較好，所需沖 裁力較小，模具壽命較長(zhǎng)?？捎靡韵鹿竭M(jìn)行沖裁間隙的計(jì)算 Z/2=(t-b)tanβ=t(1-b/t) tanβ （2） 式中：Z/2—單面間隙； t—材料厚度； b—光亮寬度，即產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入的深度； b/t—產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入材料的相對(duì)深度； β—剪裂紋與垂線的夾角。 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2.11 得 b/t=60%，β=5°帶入公式（2） ，計(jì)算得 到 Z/2≈0.14（mm） 。 6.4 壓力中心的計(jì)算 用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。 X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln) Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln） 23 （3） 用解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫(huà)出凹模形口圖，如圖 6.2 所示。在圖中將 XOY 坐 標(biāo)系建立在圖示對(duì)稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成 L1~L5共 3 組基本線 段 (注：由于圖中 3 個(gè)圓弧形孔均以一個(gè)點(diǎn)為圓心的等分列陣排列，所以其幾何圖形 為一組) ，用解析法求得該模具壓力中心的坐標(biāo)。 圖 6.2 壓力中心圖 Fig. 6.2 The drawing of center of pressure 將數(shù)據(jù)帶入公式（3） ，故 X0=375×187.5+214×95.5+20×215+130×247.5+5×280+100×305+25×330/（375+2 14+20+130+5+100+25）=192.6 取整為 193，Y0=375×71.5+214×12.5+280×12.5/（375+214+280）=37.96 取整為 38。 6.5 模具工作部分尺寸及公差 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸、 凹模刃口部分的尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證。正確地確定凸、凹模刃口部分尺寸是相當(dāng)重要的。 確定凸、凹模刃口尺寸及制造公差時(shí)，需考慮下述原則。 1）落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，設(shè)計(jì) 落料模時(shí)，應(yīng)先決定凹模尺寸，用減少凸模尺寸來(lái)保證合理間隙；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，應(yīng) 先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來(lái)保證合理間隙。 2）考慮刃口的磨損對(duì)沖裁件尺寸的影響。凹模刃口磨損后尺寸變大，其刃口的 24 基本尺寸應(yīng)接近或等于沖裁件的最小極限尺寸；凸模刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)取取接 近或等于沖裁件的最大極限尺寸，這樣，在凸、凹模磨損到一定程度的情況下，扔能 沖出合格的零件。 3）考慮沖裁件的精度與模具精度間的關(guān)系。在選擇模具制造公差時(shí)，既要保證 沖裁件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖裁件精度高 2-3 級(jí)。 對(duì)于形狀復(fù)雜或厚度較薄的沖裁件，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須 采用配合加工。用該方法加工凸?；虬寄r(shí)，在圖紙上只需要標(biāo)注作為基準(zhǔn)件的凹模 或沖孔凸模的尺寸和公差，對(duì)于配制的落料凸?；驔_孔凹模只標(biāo)注基本尺寸，并在圖 紙上注明要保證的間隙。這種加工方法的特點(diǎn)是模具間隙在配制中保證，因此不需要 校核 δp+δd≦Zmax-Zmin，加工基準(zhǔn)件時(shí)可以適當(dāng)放寬公差，使加工容易，且尺寸標(biāo) 注簡(jiǎn)單。 6.5.1 切斷凸模尺寸 凸凹模配合加工時(shí)，對(duì)工件的形狀進(jìn)行分析后凹模尺寸全為 A 類(lèi)尺寸則凹模尺寸 按照以下公式進(jìn)行計(jì)算 Ad= ???25.0)(x （4） 式中 Ad—凹模刃口尺寸，mm A—工件基本尺寸，mm —工件公差，mm? X—磨損系數(shù)。 為保證沖出合格沖件。沖裁件精度 IT10 以上，X 取 1. 沖裁件精度 IT11~IT13,X 取 0.75. 沖裁件精度 IT14，X 取 0.5。由于本產(chǎn)品采用 IT14 級(jí)精度，所以 X 取 0.5. 由厚度與材料查表知：Z max =0.58，Z min =0.50。將數(shù)據(jù)代入公式（4） 經(jīng)計(jì)算得 = =?0A15.0)62.4(???15.0693? = =.375.7 凸模尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 Zmin —Zmax。 6.5.2 沖孔凸凹模尺寸 凸凹模配合加工時(shí)，對(duì)工件的形狀進(jìn)行分析后凹模尺寸全為 B 類(lèi)尺寸則凸模尺寸 按照以下公式進(jìn)行計(jì)算 Bp= 025.)(???xB 25 （5） 式中 Ad—凹模刃口尺寸，mm A—工件基本尺寸，mm —工件公差，mm? X—磨損系數(shù)。 為保證沖出合格沖件。沖裁件精度 IT10 以上，X 取 1. 沖裁件精度 IT11~IT13,X 取 0.75. 沖裁件精度 IT14，X 取 0.5。由于本產(chǎn)品采用 IT14 級(jí)精度，所以 X 取 0.5. 由厚度與材料查表知：Z max =0.58，Z min =0.50。將數(shù)據(jù)代入公式（5） = =0??B013.)52.(???013.26? = =.0.0 = =0??13.).(?13.? = =B02.587??02.48 = = 0??13.0)6.(?13.06? = = 9. 9. 凹模尺寸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為 Zmin —Zmax。 7 主要零部件設(shè)計(jì) 7.1 凹模的設(shè)計(jì) H=ks，其中 k=0.3（按大孔 s=115mm） 。故，H=ks=0.3×115=34.5mm。 如壓力中心分析圖所示沖裁左側(cè)小孔和切斷工序都在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模 厚度應(yīng)適當(dāng)增加，取 H=40mm。 凹模板寬度 B=s+（2.5~4.0）H=375+100=475 （這里 s 為切斷刃口長(zhǎng)） ，取整數(shù) B=480mm。 凹模板長(zhǎng)度 L=s1+s2=(60+12.5)+55=127.5,取整 L=120mm。 故凹模尺寸為 480mm×120mm×40mm 材料選用 T8A。 凹模的固定方法采用螺釘、銷(xiāo)釘直接固定在模座上。零件圖如下： 26 圖 7.1 凹模零件圖 Fig. 7.1 Drawing of concave die 7.2 凸模的設(shè)計(jì) 1）沖孔凸模： 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 7.2 凸模零件圖 27 Fig. 7.2 Drawing of punching die 凸模結(jié)構(gòu)基本類(lèi)型采用整體式，凸模的基本結(jié)構(gòu)形式為直通式兩類(lèi)。 凸模的固定方式采用固定板固定，采用臺(tái)階固定，凸模材料選用 T8A。 凸模的長(zhǎng)度凸模的尺寸根據(jù)凸模固定板尺寸 h1、卸料板尺寸 h2、材料厚度 h3 和 安裝橡膠高度 h。所以凸模的尺寸為： L=30+20+4+28=82mm. 2）落料凸模 長(zhǎng)度：有關(guān)計(jì)算基本與沖孔凸模相同，材料也是選用 T8A。但由于是直接固定在 上模座上的，所以要加上墊板的厚度。 其零件圖如下： 圖 7.3 切斷凸模零件圖 Fig. 7.3 Drawing of Convex die of cutting 3）凸模的校核： 沖孔力最大且孔的面積又比落料的面積小，故只需要對(duì)最小凸模進(jìn)行強(qiáng)度和剛度 校核。 a）強(qiáng)度校核 參照資料《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P46 中公式 2.26 進(jìn)行計(jì)算的最小刃口承受的 28 壓應(yīng)力 σc=F/S=889×1000/22×85=475(MPa)遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力[σc]（普通沖裁，模具 鋼的許用應(yīng)力可以取[σc]=1000~1600MPa。 b）剛度校核 參照資料《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》P46 中公式 2.32 進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算得出其壓桿失穩(wěn)臨界載荷 F=π2EJ/（μlmax） 2=3.142×2.1×105×20×823/12(0.7×82) 2=5.77×105KN 遠(yuǎn)大于 F 總=1798.6KN 。 經(jīng)計(jì)算凸模強(qiáng)度和剛度符合要求。 7.3 凸模固定板的設(shè)計(jì) H 固=（0.8~0.9 ）H 凹=27.6~31mm， （H 凹按安全厚度 34.5mm 計(jì)算） ，取整數(shù) H 固=30mm。材料選用 45 鋼。其零件圖如下： 圖 7.4 凸模固定板零件圖 Fig. 7.4 Drawing of fixed plate of punching die 7.4 墊板的設(shè)計(jì) 是否采用墊板是通過(guò)計(jì)算判斷模座是否能夠承受承壓面較小的凸模的壓力。沖小 矩形孔的凸模承壓面的尺寸如圖小矩形凸模： 29 圖 7.5 凸模零件圖 Fig. 7.5 Drawing of punching die 其承壓力計(jì)算如下： =F/A=（22+85）×2×4×450/（8×22）MPa=205.99 ? MPa，查閱有關(guān)資料得鑄鐵 為 90~140 MPa，所以需要采用墊板，材料選用 45 鋼。 其厚度取 8mm。 7.5 卸料橡膠的計(jì)算 工件材料厚度為 4mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取 1mm，考慮模具維修時(shí)預(yù)留 2mm 的刃磨量，再考慮開(kāi)啟時(shí)卸料板高出凸模 1mm，則總的工作行程 H1=8mm。? 橡膠自由高度為 Ho= H1/（0.25~0.30 ）=27~32mm，取自由度為 32mm。? 模具裝配時(shí)橡膠的預(yù)壓量 Ho=（0.10~0.15 ）Ho=3.2~4.8mm，取預(yù)壓量為 32mm。 所以，模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為 28mm。 8 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件 8.1 模具總體設(shè)計(jì)及壓力機(jī)的選型 根據(jù)上面的計(jì)算數(shù)據(jù)及確定的工藝方案，對(duì)模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)如下圖所示： 30 圖 8.1 總體示意圖 Fig. 8.1 Schematic diagram of the overall 該模具為采用手工送料的級(jí)進(jìn)模，切斷凸模面積較大可直接用螺釘與圓柱銷(xiāo)固定， 沖孔凸模則由固定板固定，凹?？芍苯佑寐葆斉c圓柱銷(xiāo)固定。切斷凸模的外側(cè)須有擋 塊以克服側(cè)壓力，擋塊同時(shí)起定位作用。另外，橫向的定位可在凹模上增設(shè)一個(gè)定位 銷(xiāo)。卸料裝置采用彈性的，導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。 從圖中可初步計(jì)算出模具的閉合高度為： H=（65+8+65+40+82）mm=260mm 根據(jù)凹模的外形尺寸，確定下模座的外形尺寸為 610mm×310mm。 根據(jù)模具總壓力 1798.6KN、閉合高度為 261mm、外輪廓尺寸為 610mm×310mm 等 參數(shù)，可選用閉式單點(diǎn)壓力機(jī)，J31-250 公稱壓力 2500KN。該壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格 為： 最大沖壓力： 2500KN 滑塊行程： 315mm 31 公稱壓力行程： 10.4mm 最大閉合高度： 490mm 工作臺(tái)尺寸： 950mm×1000mm 滑塊底面尺寸： 850mm×850mm 因此，該設(shè)備滿足模具的沖壓力、閉合高度、外形輪廓尺寸等要求。 8.2 模具裝配圖 模具總裝配圖是裝配、安裝及拆繪模具零件圖的依據(jù)，能更清楚的表達(dá)模具的主 要結(jié)構(gòu)形狀、工作原理、各零件之間的裝配關(guān)系及固定連接方式。模具視圖一般為主 視圖和俯視圖兩個(gè)，主視圖應(yīng)標(biāo)明模具的閉合高度，裝配圖的右上角畫(huà)出三維示意圖， 還應(yīng)有標(biāo)題欄、明細(xì)表等。 由以上設(shè)計(jì)得到下圖的模具裝配圖。模具上模部分主要由模柄、上模座、墊板、 凸模、凸模固定板、墊板、卸料橡膠、卸料板等組成。條料從右方送進(jìn)，第一工位為 沖孔，第二工位為落料，下模部分由下模座、凹模、凹模墊板等組成，有排廢料斜口。 模具總裝配圖二維圖如下圖所示： 圖 8.2 裝配圖 Fig. 8.2 Assembling drawing 32 9 結(jié)論 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我能夠真正的鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中， 我運(yùn)用到了許多繪圖和分析軟件，在此基礎(chǔ)上掌握了運(yùn)用專業(yè)軟件解決實(shí)際問(wèn)題的能 力。本課題的研究涉及了一些二維和三維的軟件的應(yīng)用，如 AUTO CAD，PRO/E 等。這 使我運(yùn)用這些軟件的能力得到了提升。同時(shí)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還涉及到?jīng)_孔模的相關(guān)知識(shí)。 因此通過(guò)本次學(xué)習(xí)對(duì)我進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題有著 深遠(yuǎn)的意義。 另外，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我掌握了寫(xiě)論文的一般步驟及方法。同時(shí)也提高了 我如何快速而有效的查閱相關(guān)信息的方法，不僅鍛煉了我在遇到困難時(shí)冷靜分析、獨(dú) 立思考及解決問(wèn)題的能力，而且培養(yǎng)了我和同學(xué)相互討論，相互學(xué)習(xí)的習(xí)慣。在今后 的工作中，我應(yīng)該保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去學(xué)習(xí)，去工作，爭(zhēng)取成為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員， 為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。 參考文獻(xiàn) [1]王秀鳳，張永春.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造（第二版）[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2010. 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