雙孔鏈板片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)-沖壓模具含12張CAD圖,雙孔鏈板片,沖孔,復(fù)合,設(shè)計(jì),沖壓,模具,12,十二,cad 中文翻譯 成形模具設(shè)計(jì)中的板料成形數(shù)值模擬與試制模具的比較 A. ANDERSSON? , ? , _ 當(dāng)今，金屬板料成形數(shù)值模擬是一種用于預(yù)測汽車零部件成形能力的強(qiáng)有力的技巧。與傳統(tǒng)的方法比如使用試制模具，金屬板料成形數(shù)值模擬在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用程度的巨大的增加使實(shí)體模具在制造之前被測試成為可能。另外一種金屬板料成形模擬的優(yōu)點(diǎn)在于其可利用于工藝設(shè)計(jì)早期階段，例如在最初的設(shè)計(jì)階段。如今，金屬板料成形數(shù)值模擬的結(jié)果的精確度在很大程度上已足夠高，以致于可代替試制模具的使用。在沃爾沃汽車公司，車身部件工廠，該項(xiàng)研究已經(jīng)被啟動，金屬板料成形模擬以集成的模塊形式在模具設(shè)計(jì)與模具生產(chǎn)的工藝中被使用。 1 引言 傳統(tǒng)地，試制模具被用于驗(yàn)證某種模具設(shè)計(jì)能否生產(chǎn)滿足要求質(zhì)量的零件。試制模具通常由比生產(chǎn)用模具更便宜的材料制成。這是一種很省時(shí)且節(jié)約成本的方式。但是，如今另外一種更為行之有效的技術(shù)可以使用——金屬板料成形模擬。這種新技術(shù)基于成形工藝的數(shù)值模擬，并且對于每套實(shí)用模具可以降低10%的成本和15%的生產(chǎn)時(shí)間。金屬板料成形數(shù)值模擬技術(shù)不斷的發(fā)展，并且模擬的結(jié)果越來越精確。在將來，或許可以使用金屬板料成形數(shù)值模擬用于分析更多的工藝。如今，金屬板料成形數(shù)值模擬的結(jié)果的精確度在很大程度上已足夠高可代替試制模具的使用。 2 方法 該研究的目的在于分析和比較金屬板料成形數(shù)值模擬和試制模具在成形模具設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)。此研究中使用的方法基于專為該研究開發(fā)的產(chǎn)品可靠性模板（PSM) (Rundqvist and Sta°hl 2001年)和工藝一致性模板 (PCM)。PSM是一種把工藝中的不同因素（參數(shù)）按目錄編入不同因素組的模板。然后每種因素（參數(shù)）的影響被評定為0—3等級。基于模板的結(jié)果，對產(chǎn)品工藝有最大影響的參數(shù)可以被篩選出來，然后可以制作折中或是最小化這些影響的優(yōu)先表。PCM是通過高級專家測試在實(shí)際生產(chǎn)中對汽車元器件成形的連續(xù)測試來分析金屬板料成形數(shù)值模擬、試制模具的結(jié)果，生產(chǎn)零件的質(zhì)量 3 設(shè)計(jì)成形模具的工藝 圖1所示，一種在沃爾沃汽車公司車身部件工廠（VCBC）的開發(fā)一種成形模具的簡化生產(chǎn)工藝流程。 一種成形模具設(shè)計(jì)的工藝包括試制階段，該階段各種不同的模具設(shè)計(jì)被測試。這是一個(gè)在模具設(shè)計(jì)工藝中很重要的階段，目的在于驗(yàn)證零件將會滿足所要求的質(zhì)量。預(yù)測一種成形操作的結(jié)果是很困難的，但是通過使用金屬板料成形數(shù)值模擬方法使得對成形操作的結(jié)果有價(jià)值的預(yù)測成為可能。 零件/工藝最初的設(shè)計(jì) 零件 設(shè)計(jì) 硬質(zhì)模具/工藝設(shè)計(jì) 試制 模具 金屬板料成形數(shù)值模擬 圖1 VCBC設(shè)計(jì)成形模具的工藝方法 3.1 金屬板料成形數(shù)值模擬的使用 金屬板料成形數(shù)值模擬可以被利用到模具設(shè)計(jì)工藝的幾個(gè)階段。 ● 起初設(shè)計(jì)的早期階段，能夠快速驗(yàn)證汽車元器件設(shè)計(jì)的不同的方案 ● 預(yù)測并且驗(yàn)證成形工藝 ● 改善現(xiàn)有的工藝 3.1.1 金屬板料成形數(shù)值模擬的需求 ● 數(shù)值模擬軟件 ● 零件布局的CAD模型或模具成形表面的CAD模型 ● 描述特定金屬板料材料的參數(shù) ● 工藝參數(shù) ● 工作站（現(xiàn)今個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展快速的提升以致于個(gè)人計(jì)算機(jī)在將來會成為一種強(qiáng)有力的替代） ● 一名有能力可以操作該軟件并能夠分析數(shù)值模擬結(jié)果的員工 數(shù)值模擬軟件?，F(xiàn)今市場有各種各樣的商業(yè)軟件可供使用。為找到合適的軟件，必須分析所使用的領(lǐng)域。考慮到用戶界面友好性與軟件柔性，軟件包是不同的。 在進(jìn)行該項(xiàng)研究的VCBC，兩種不同的軟件包得以使用。一種是用戶友好的可快速提供結(jié)果的AUTOFORM（2001）。該軟件用于獲取合理的模具集合形狀的反復(fù)的分析工藝。另外一種軟件是LS—DYNA（2001），被用于驗(yàn)證AUTOFORM的結(jié)果。 ● CAD模型。為使用金屬板料成形數(shù)值模擬方法分析零件或者模具設(shè)計(jì)，就需要該零件或者模具的CAD模型。這種模型可以在大多數(shù)CAD軟件中構(gòu)造。例如，在VCBC使用的CATIA軟件。不同的數(shù)值模擬軟件需要不同類型的CAD模型。 ● 材料參數(shù)。單向拉深實(shí)驗(yàn)被用于描述材料參數(shù)。同樣有必要描述材料內(nèi)部斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。描述斷裂的數(shù)據(jù)是通過創(chuàng)建成形極限曲線來獲取的。成形極限曲線是一種顯示在斷裂發(fā)生前最大許用應(yīng)力數(shù)值的描繪在基準(zhǔn)應(yīng)力平面上的曲線。更為透徹的描述由Pearce于1991年提出。 ● 工藝參數(shù)。金屬板料成形數(shù)值模擬需要核實(shí)的工藝參數(shù)。 ● 工作站。用于進(jìn)行金屬板料成形數(shù)值模擬的模型通常很大以致于為獲得核實(shí)的運(yùn)算時(shí)間而需要使用工作站。但是，個(gè)人計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使幾臺PC聯(lián)網(wǎng)成為可能，這有可能會是工作站的替代。 ● 有能力的員工。為讀懂金屬板料成形數(shù)值模擬的結(jié)果，能夠輸入正確的數(shù)據(jù)并且擁有理解結(jié)果的能力是狠必要的。這就需要有能力的員工。這種能力應(yīng)該包括成形知識和數(shù)值模擬知識這由于考慮到生產(chǎn)工藝與翻譯結(jié)果二者的聯(lián)系。 表1 V-1158.的材料數(shù)據(jù) 壁厚(mm) Rp0.2屈服強(qiáng)度(Mpa) Rm抗拉強(qiáng)度極限 (MPa) n 值 (平均值) R 值 (平均值) 0.8 140 320 0.243 1.76 3.2 金屬板料成形數(shù)值模擬的結(jié)果 金屬板料成形數(shù)值模擬式如下的研究成為可能： ● 壁厚的分配 ● 斷裂的幾率 ● 拉深線 ● 起皺 ● 拉深/沖孔的壓力 ● 表面缺陷 ● 表面的穩(wěn)定性 ● 彈性回復(fù) ● 材料行為 ● 工藝監(jiān)測 ● 內(nèi)部拉深 ● 成形視窗 ● 力（凸模、沖孔） 圖2 壁厚的分配藍(lán)色區(qū)域顯示變薄20%，紅色10% 為驗(yàn)證可能的結(jié)果對VolvoS80的車身外側(cè)的數(shù)值模擬進(jìn)行了研究。用于該種汽車元器件的材料是一種有著良好成形能力的中碳鋼(V—1158)。材料的參數(shù)如表1所示。 3.2.1 壁厚的分配。 金屬板料成形數(shù)值模擬可以為部件壁厚的分配提供一個(gè)良好的近似值。在汽車工業(yè)對于考慮到壁厚減少的最大的許用量有要求，以確保在碰撞事故中的安全區(qū)域。 3.2.2 斷裂的幾率 成形工藝過程中可以使用成形極限曲線的方法評定斷裂的幾率，該幾率已在此部分的最初時(shí)間被描述好。 圖3 斷裂的幾率。 圖中，裂紋以紅色顯示。右側(cè)黑線代表成形極限曲線。同樣顯示數(shù)值模擬的結(jié)果（藍(lán)色點(diǎn)） 圖4 圖中的深藍(lán)色線顯示材料在成形操作時(shí)的流動情況。 如果材料流過圓角，零件上就會出現(xiàn)拉深線。如果拉深線出現(xiàn)在外觀零件的可見表面，該零件就會因質(zhì)量原因而廢掉。 3.2.3 拉深線 拉深線發(fā)生于當(dāng)一個(gè)可見的零件外部區(qū)域通過圓角滑入當(dāng)成形時(shí)。零件表面一點(diǎn)流動方式的曲線在數(shù)值模擬器件即出現(xiàn)這些線。拉深線在外部零件的可見表面是不應(yīng)該出現(xiàn)的。 在描述成形能力的圖5，有足夠應(yīng)變的表面可以看到。通過共同研究這些使預(yù)測這些表面的穩(wěn)定性成為可能。這是一種簡化的分寫。一種更為細(xì)致分析將會包括最終零件的應(yīng)力與應(yīng)變的聯(lián)系。 圖5該圖顯示對工藝監(jiān)測的一個(gè)實(shí)例。很容易理解成形工藝期間起皺的擴(kuò)展情況 3.2.4 起皺 可見的起皺在零件上市不允許的。這些可以通過金屬板料成形數(shù)值模擬來監(jiān)測。 3.2.5 力 為以一種精確的方法測量工藝，必須要知道哪些力對成形該零件是必要的。這些力的數(shù)據(jù)可以從金屬板料成形數(shù)值模擬的結(jié)果中獲取。 3.2.6 表面缺陷 汽車外部零件對可能發(fā)生于成形期間的表面的翹曲很敏感。這些翹曲可能很小但是零件噴涂后仍然可見，這就意味著這個(gè)零件必須被廢棄。這種缺陷可以通過人工檢查到當(dāng)它在表面輕微移動的時(shí)候。金屬板料成形數(shù)值模擬通過對盈利應(yīng)變分配的分析可以被用于監(jiān)測危險(xiǎn)區(qū)域 3.2.7 表面的穩(wěn)定性 穩(wěn)定的表面的獲得目的為增大零件的剛度以阻止零件的不穩(wěn)定和振動。金屬板料成形數(shù)值模擬可以通過對應(yīng)變分配的分析用于監(jiān)測危險(xiǎn)區(qū)域。 圖6 上圖顯示成形能力。上圖中的灰色區(qū)域暗指不穩(wěn)定的區(qū)域，粉紅色區(qū)域則為起皺區(qū)域。 在下圖中指示受壓小約束表面標(biāo)記為藍(lán)色。如果這些區(qū)域位于外觀零件的可見表面，則存在產(chǎn)生不穩(wěn)定區(qū)域的可能性。 3.2.8 彈性回復(fù) 彈性回復(fù)可以被用于描述在制件被取出成形模具后發(fā)生的一種幾何形狀的變化。這種幾何形狀的變化導(dǎo)致該零件與其他零件進(jìn)行裝配式的不匹配。 3.2.9 工藝監(jiān)測 在金屬板料成形數(shù)值模擬中，這種工藝可以通過動畫的方式細(xì)致地而執(zhí)行。 3.2.10 拉深 為使材料的消耗最小，優(yōu)化毛坯的外形是很重要的。金屬板料成形數(shù)值模擬可以通過分析內(nèi)拉深工藝最大程度的充分利用坯料。 3.2.11 成形視窗 成形視窗可以被描述為工藝參數(shù)的許用變動范圍。目的在于保證生產(chǎn)零件的質(zhì)量。 3.3 試制模具的使用 試制模具當(dāng)工藝方法設(shè)計(jì)需要驗(yàn)證時(shí)被使用（如圖1）?；谶@種設(shè)計(jì)試制模具用鋅合金鑄造。例如，快速原型零件從這種試制模具中生產(chǎn)出來。試制模具與生產(chǎn)模具制件有幾點(diǎn)不同。因此，在試制模具中生產(chǎn)如此多的零件是不可能的。另外一點(diǎn)不同在于試制模具比生產(chǎn)模具要便宜更多。但是，由于兩種形式模具件的區(qū)別的存在，對于在這兩種形式模具中生產(chǎn)處的零件有同樣的質(zhì)量沒有保證。 圖7 藍(lán)綠色線顯示坯料閉合后的板料位置。拉深線即可以通過與底部區(qū)域的線的比較測量。 4 產(chǎn)品可靠性模板(PSM) PSM可以用于確定哪個(gè)參數(shù)對工藝的穩(wěn)定性有巨大的影響。同樣使確定某種影響的程度成為可能。這就為對大多數(shù)極其困難的問題提供了數(shù)值上的幫助。這些極困難的問題就特別的有趣當(dāng)他們被解決的時(shí)候因?yàn)樗麄兪亲罱档托实?。對PSM更為細(xì)致的描述由Rundqvist 和 Sta°hl 于2001年提出。一個(gè)PSM被使用的例子由. Pettersson于1991年提出，在該例子中在VCBCPSM被用于分析不同的工藝。 5 結(jié)果 使用試制模具的技巧已經(jīng)與金屬板料成形數(shù)值模擬的技巧從兩個(gè)方面進(jìn)行了比較。第一方面是預(yù)測生產(chǎn)工藝不同的參數(shù)的能力，在第3部分已經(jīng)提到。第二方面是驗(yàn)證哪個(gè)工藝參數(shù)應(yīng)該加以研究的能力。 5.1 預(yù)測工藝與生產(chǎn)工藝一致性的研究 PCM提供試制模具與數(shù)值模擬考慮生產(chǎn)工藝的相關(guān)性透徹的比較。表2顯示應(yīng)用的不同領(lǐng)域不同的技巧與能力預(yù)測在生產(chǎn)工藝中的行為。表2 的數(shù)值已經(jīng)通過與高級成形專家深入的研究而確定。 表2中，使用到下面的等級 5 結(jié)果顯示與生產(chǎn)工藝非常一致。4 4 結(jié)果顯示與生產(chǎn)工藝良好的一致。個(gè)別地方可能有分歧。 3 結(jié)果顯示與生產(chǎn)工藝在大多數(shù)地方較好的一致。 2 結(jié)果顯示與生產(chǎn)工藝在某些地方較好的一致。需要對結(jié)果進(jìn)行間接地理解。 1 結(jié)果顯示與生產(chǎn)工藝完全沒有一致性。它不能被用于工藝預(yù)測或者是檢驗(yàn)。 對于表2的結(jié)論包括如下 ● 斷裂的幾率與實(shí)際斷裂間的差異在于斷裂幾率顯示區(qū)域沒有發(fā)生裂紋而是縮頸出現(xiàn)的地方。 ● 參數(shù)“材料特點(diǎn)”指的是預(yù)測零件質(zhì)量的能力依賴于材料質(zhì)量的波動。 ● 工藝監(jiān)測使控制在工藝過程中不同參數(shù)的如何改變成為可能。 ● 成形視窗對于監(jiān)測工藝對波動的敏感程度是一個(gè)輔助工具。 ● 模具沖裁力的數(shù)值基于可以測量試制模具中的成形力的假設(shè)。 表2 工藝一致性模板（PCM）：產(chǎn)品工藝的一致性 參數(shù) 工藝 壁厚分配 斷裂幾率 斷裂 拉深線 起皺 表面缺陷 表面的穩(wěn)定性 彈性回復(fù) 材料性能 工藝監(jiān)測 內(nèi)部拉深 凸模沖壓力 拉深量 沖裁力 成形視窗 數(shù)值模擬 4 4 4 4 4 2 2 2 4 4 4 3 2 2 4 試制模具 3 3 4 3 4 4 4 3 2 3 4 3 4 3 3 5.2 對于生產(chǎn)工藝中何種因素可以分析的研究 依據(jù)PSM模型，將對生產(chǎn)工藝有特殊性的不同因素分成不同因素組的放啊已經(jīng)被運(yùn)用在此次研究中。在先前的研究中(Andersson et al. 1999年)，關(guān)于這兩種鋁成形的技巧的不同因素已經(jīng)被研究了。在這項(xiàng)研究中為方便的比較這兩種技巧由于預(yù)測和驗(yàn)證被考慮這項(xiàng)工作得以修正。 在表3中，使用到下面的等級 3 結(jié)果顯示對生產(chǎn)工藝極好的預(yù)見性。 2 結(jié)果顯示對生產(chǎn)工藝直接的預(yù)見性。 1 結(jié)果顯示對生產(chǎn)工藝間接地預(yù)見性。 0 結(jié)果根本不能預(yù)測生產(chǎn)工藝。 5.3 測試能力的局限/擴(kuò)大 對表2和表3的分析顯示出在模具設(shè)計(jì)工藝過程中使用金屬板料成形數(shù)值模擬的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。然而，金屬板料成形數(shù)值模擬的最大優(yōu)點(diǎn)之一在于其使對不同零件、模具或是工藝的設(shè)計(jì)的測試成為可能，從而潛在的節(jié)省了時(shí)間和金錢。在這個(gè)方面，試制模具更為局限和昂貴，這就意味著僅有極少數(shù)量的試制模具被生產(chǎn)出來。試制模具的使用對測試有助于可能性的局限，然而，金屬板料成形數(shù)值模擬的使用有助于測試可行性范圍的擴(kuò)大。 表3 利用PSM預(yù)測生產(chǎn)工藝中的不同因素（參數(shù)）的比較的可能性考慮試制模具中的測量力的可能性 因素分組 金屬板料成形數(shù)值模擬 試制模具 A 模具 A1 模具幾何外形 2 2 A2 微觀形狀/表面 0 1 A3 拉深筋 1 2 B 材料 B1 壁厚分配 2 2 B2 斷裂的幾率 2 2 B3 拉深線 2 2 B4 起皺 2 2 B5 表面缺陷 1 2 B7 表面穩(wěn)定性 1 2 B8 彈性回復(fù) 1 2 B9 材料性能 2 2 B10 內(nèi)部拉深 2 2 B11 表面粗糙度、擦損 0 2 C 工藝 C1 沖壓速度 1 2 C2 溫度 0 1 C3 潤滑 1 2 C4 凸模沖壓力 2 2 C5 沖孔沖壓力 2 2 C8 成形視窗 2 2 D 人為因素 D1 控制 1 2 D2 變換頻率 1 2 E 維護(hù) E2 沖壓力維護(hù) 1 1 F 特殊因素 F1 模具潔凈成素 0 2 G 進(jìn)口設(shè)備 G1 操控設(shè)備 1 3 6 結(jié)論 金屬板料成形數(shù)值模擬的使用與試制模具的使用相比可極大地減少金錢和時(shí)間的花費(fèi)。要點(diǎn)在于研究的數(shù)值模擬與實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)之間的良好的一致性。金屬板料成形數(shù)值模擬對于預(yù)測和驗(yàn)證成形工藝也要比試制模具高級。 當(dāng)開始使用金屬板料成形數(shù)值模擬時(shí)，所需投入相對較小。投入工作站和軟件是很必要的，這些大概花費(fèi)500，000SEK。此外，擁有有能力勝任金屬板料成形模擬工作的員工同樣是比不可少的。與投資一套試制模具（每套50，000SEK）相比，如果在合適的時(shí)候使用金屬板料成形數(shù)值模擬在降低金錢和時(shí)間消耗方面的益處是很明顯的。 正如起初是所提到的，現(xiàn)今金屬板料成形數(shù)值模擬結(jié)果的精確性已足夠高可以在很大程度上代替試制模具的使用。模具設(shè)計(jì)工藝中試制模具的使用對于某些時(shí)候?qū)τ隍?yàn)證某些工藝參數(shù)可能是必要的，但是如下的優(yōu)點(diǎn)則很緊密的和金屬板料成形數(shù)值模擬聯(lián)系在一起。 對于極重要的最初階段工藝的更為深入的研究; 對于零件，模具和工藝設(shè)計(jì)測試的更高的柔性; 對于何時(shí)應(yīng)該采用試制模具，使試制模具更具成效的更為深入的理解; 對于更大膽的設(shè)計(jì)汽車提供更大的潛力; 對于應(yīng)用于汽車零部件的新材料的測試的更為可靠; 鑒于更前衛(wèi)的設(shè)計(jì)，更低的耗費(fèi)，和更短的交貨時(shí)間以得到更強(qiáng)的競爭力。 7 總結(jié) 在該項(xiàng)研究得以進(jìn)行的VCBC，金屬板料成形數(shù)值模擬現(xiàn)今已經(jīng)是模具設(shè)計(jì)工藝的一個(gè)自然的部分。金屬板料成形數(shù)值模擬自從1995年起被使用，并且試驗(yàn)一直很好。現(xiàn)如今所有的工藝如此的復(fù)雜以致于基于數(shù)值模擬的試驗(yàn)選擇成形條件是困難的。在VolvoS80開發(fā)期間，該車是第一款全部使用數(shù)值模擬技術(shù)的汽車項(xiàng)目，當(dāng)?shù)谝淮伪煌度雽?shí)際生產(chǎn)時(shí)在工藝問題上有很大的降低得以完成。 致 謝 作者想要表達(dá)對VCBC的同事，此項(xiàng)工作期間提供大量的數(shù)據(jù)信息和有趣的討論。同樣的感謝他的導(dǎo)師Jan-Eric Sta°hl教授（產(chǎn)品與材料工程分院，蘭德大學(xué)），和他的合作導(dǎo)師Kjell Mattiasson教授（Chalmers University of Technology)，感謝他們的支持以及對該文章的修正。 57 開題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 姓名 職 稱 講師/工程師 所在系部 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題名稱 鏈板片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義? 1．主要內(nèi)容： （1）確定模具類型； （2）制定工藝流程，選擇排樣圖，對材料的利用率進(jìn)行計(jì)算； （3）初步確定沖模結(jié)構(gòu)； （4）沖裁力的計(jì)算； （5）主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算。 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義： 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在教師的指導(dǎo)下，運(yùn)用已學(xué)的知識、獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究活動，學(xué)會分析和解決學(xué)術(shù)問題的方法，鍛煉解決某一學(xué)術(shù)問題的能力。是對我們的知識能力進(jìn)行一次全面的考核，同時(shí)也是對我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后工作打下良好的基礎(chǔ)。 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們進(jìn)行最后一次知識的全面檢驗(yàn)，是對我們基本知識、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測試，這是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一個(gè)目的。我們在學(xué)習(xí)期間，已經(jīng)按照學(xué)校的規(guī)定，學(xué)完了公共課、基礎(chǔ)課、專業(yè)課以及選修課等，每門課程也都經(jīng)過了考試或考查。學(xué)習(xí)期間的這種考核是單科進(jìn)行，主要是考查我們對本門學(xué)科所學(xué)知識的記憶程度和理解程度。但畢業(yè)設(shè)計(jì)則不同，它不是單一地對我們進(jìn)行某一學(xué)科已學(xué)知識的考核，而是著重考查我們運(yùn)用所學(xué)知識對某一問題進(jìn)行探討和研究的能力，是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識、基本技能，研究和解決問題的能力。是讓我們對四年所學(xué)知識和技能進(jìn)行系統(tǒng)化、綜合化運(yùn)用、總結(jié)和深化的過程。通過這個(gè)過程，鍛煉了我們的思維能力、動手能力，并加深了我們掌握知識的深度 目前，世界模具時(shí)常仍供不應(yīng)求。近幾年，世界模具市場總量一直為600-650億美元左右，其中美國、日本、法國、瑞士等國一年出口模具約占本國模具總產(chǎn)量的1/3?？梢娧芯亢桶l(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平對于國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力提高的重要性。也正因?yàn)闆_壓模具具有如此廣闊的發(fā)展前景，所以在選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)課題時(shí)我就選擇了“鏈板片沖孔落料復(fù)合模”這一課題。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義? 文獻(xiàn)綜述 我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題具體說是鏈板片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)，鏈板片屬于工業(yè)產(chǎn)品，具有復(fù)雜的曲面，要求有良好的外觀質(zhì)量。因此，沖裁力等要選擇適當(dāng)，需要借助PRO/E軟件進(jìn)行分模設(shè)計(jì)，并完成模具的2D總裝圖和若干零件圖的繪制。這些實(shí)踐將對我今后的工作益處甚多。 在大學(xué)期間，我努力學(xué)習(xí)本專業(yè)知識，打下良好的理論基礎(chǔ)，并能堅(jiān)持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻(xiàn)，并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料，積極開展調(diào)研論證,此外，還充分利用課余時(shí)間，系統(tǒng)學(xué)習(xí)過moldflow，Mastercam，pro/E等軟件，但這些還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。沒有經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，一切都是紙上談兵。只有通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，才能更深切的理解，更靈活的運(yùn)用這些專業(yè)知識。至于那些軟件，也只有通過設(shè)計(jì)過程中的反復(fù)運(yùn)用，才能熟練運(yùn)用。 通過本次設(shè)計(jì)，應(yīng)使我在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉： ① 對零件的工藝性進(jìn)行分析的能力； ② 制訂工藝流程，選擇排樣圖，對材料的利用率進(jìn)行計(jì)算的能力； ③ 初步確定沖模結(jié)構(gòu)的能力； ④ 了解模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件以及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合。 在本次鏈板片模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在每一步設(shè)計(jì)中的不合理處，會找出各種解決方案讓設(shè)計(jì)趨于合理，同時(shí)掌握了最先進(jìn)的設(shè)計(jì)，加工及分析技術(shù)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)設(shè)計(jì)真正成為了實(shí)際工作前的一次全過程模擬。 由于模具成型方式具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可節(jié)約材料及生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，發(fā)展模具工業(yè)已成為當(dāng)代促進(jìn)塑料制品及機(jī)電產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)廉價(jià)生產(chǎn)的重要手段。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和模具使用的日益廣泛，模具工業(yè)己成為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，被稱為“工業(yè)之母”。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家對模具工業(yè)極為重視，早在50年代就已使模具擺脫了依附和從屬的地位，使之成為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門。從工業(yè)產(chǎn)值對比來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的模具總產(chǎn)值早己超過了機(jī)床的總產(chǎn)值。如日本，1987年模具總產(chǎn)值為124億美元，而機(jī)床總產(chǎn)值為102億美元:1991年前者為131億美元，后者為120億美元。我國模具設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國家落后許多。其主要原因是:一方面我國沖壓模具設(shè)計(jì)與制造大多數(shù)仍依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和工藝人員的技巧，先進(jìn)的模具CAD/CAE/CAM 軟件的應(yīng)用不夠廣泛，技術(shù)不成熟;而在歐美，模具CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍采用的技術(shù)，該技術(shù)已較成熟;另一方面，我國沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用水平與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比存在著較大差距，沖壓模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化程度和商品化水平亦較低。 沖壓制品的使用越來越泛，在很多方面，它己成為金屬制品的替代物。沖壓模具 文獻(xiàn)綜述 作為成型方式中的一種，沖壓模具是家用電器、汽車和航空航天等領(lǐng)域中塑料制品的重要生產(chǎn)工具。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛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)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模定企業(yè)的生存空間。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。 提高模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量，縮短模具制造周期，能盡快縮小國內(nèi)模具水平與國外的差距。據(jù)統(tǒng)計(jì)一，采用模具CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、制造，設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了50%，制造時(shí)間縮短了30%，模具成本下降了10%。由于模具設(shè)計(jì)質(zhì)量提高，可靠性增強(qiáng)，零件加工精度得到保證，模具裝配與返修時(shí)間能大幅度地縮短。據(jù)介紹， 國內(nèi)沖壓模具行業(yè)正在不斷追趕世界先進(jìn)水平，不斷縮小與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距，不少國產(chǎn)精密沖壓模具在主要性能上已經(jīng)能夠和進(jìn)口產(chǎn)品媲美，行業(yè)總體水平顯著提高，不僅實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，還有相當(dāng)一部分產(chǎn)出口到美國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。目前，我國精密沖壓模具正在積極走向國際舞臺，參與國際競爭。雖然和發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距，但是按照目前國內(nèi)行業(yè)的發(fā)展趨勢，今后幾年，國內(nèi)沖壓模具行業(yè)必將實(shí)現(xiàn)趕超，成為推動國內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量，提升行業(yè)整體技術(shù)水平向更高層次發(fā)展，模具行業(yè)進(jìn)一步提升技術(shù)和工藝水平，將大幅提升國內(nèi)企業(yè)把握市場的能力，從而在今后的五到十年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平的雙重質(zhì)變。 文獻(xiàn)綜述 研究內(nèi)容 提高模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量，縮短模具制造周期，盡快縮小國內(nèi)模具水平與國外的差距。據(jù)統(tǒng)計(jì)一，采用模具CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、制造，設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了50%，制造時(shí)間縮短了30%，模具成本下降了10%。由于模具設(shè)計(jì)質(zhì)量提高，可靠性增強(qiáng)，零件加工精度得到保證，模具裝配與返修時(shí)間能大幅度地縮短。 參考文獻(xiàn) [1] 王剛，單巖.MOLDFLOW模具分析應(yīng)用實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005 [2] 陳立亮.材料加工CAD/CAE/CAM技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [3]王剛，單巖.MOLDFLOW模具分析應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005 [4]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].第2版.北京：高等教育出版社，2007 [5]馬文琦，孫紅鐿.塑料成型模擬軟件技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社，2006 [6]黃虹.塑料成型加工與模具[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [7]李志剛.中國模具設(shè)計(jì)大典（第一卷）[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003 [8]B.H.Lee，B.H.Kim.Optimization of part wall thicknesses to reduce warpage of injection一molded parts based on the modified complex method[J].Polymor-plastics technology engineering，1995，34(5):793 [9]B.H.Lee，B.H.Kim.Automated design for the runner systerm of injection molds based on packing simulation [J].Polymer-plastics technology engineering，1996，35(l):147 [10]B.H.Lee，B.H.Kim.Automated selection of gate location based on desired quality of injection-molded part[J].Polymer-plastics technology engineering，1996，35(2):253 [11]B.H.Lee，B.H.Kim.Variation of part wal1 thicknesses to reduce warpage of injection-molded part:robust design against process variability[J].Polymer-plastics technology engineering，1997，36(5):791 1．設(shè)計(jì)、研究思路： 本畢業(yè)設(shè)計(jì)分以下步驟進(jìn)行； （a）認(rèn)真跟老師溝通，了解所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品； (b)復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識，理順設(shè)計(jì)的大概思路； (c)查閱大量資料，細(xì)致化自己的思路； (d)查閱網(wǎng)上最新資料，開動腦筋，看能不能走出自己的路； (e)跟老師溝通，看有無出錯(cuò)； （f）熟悉各類軟件，如AutoCAD，PRO/E，MOLDFLOW 等; (g)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的一系列任務(wù)； 2．課題研究的主要內(nèi)容： 圖1.1為鏈板片零件圖，零件雖小，但有著復(fù)雜的外形和光滑的外表，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和模具的制造加工工藝出發(fā)盡量簡化模具的結(jié)構(gòu)。 研究內(nèi)容 零件的尺寸為：長為60mm、寬度為24mm、內(nèi)圓直徑為10mm、外圓半徑為12mm、厚度為0.5mm。要求零件表面美觀、光潔、在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。通過對正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍的分析比較，正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡單，可以直接利用壓力機(jī)打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。 3．解決的關(guān)鍵問題 本塑件主要有兩個(gè)曲面結(jié)構(gòu)，一個(gè)加強(qiáng)筋，及帶有側(cè)孔的中空四棱柱組成。且相應(yīng)部位有倒角。有可能遇到的主要問題： 1）沖壓件工藝分析； 2）沖裁方案的確定； 3）模具總體結(jié)構(gòu)的確定； 4）模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算； 5）刃口尺寸的計(jì)算； 6）主要零部件設(shè)計(jì)； 7）沖壓設(shè)備的校核。 這些問題都是設(shè)計(jì)該模具的關(guān)鍵問題，在設(shè)計(jì)過程中，本人將通過查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料來解決。 4．預(yù)期成果 （1）該沖壓件模具任務(wù)書一份； （2）開題報(bào)告一份、外文翻譯資料一份； （3）3D開模圖一份； （4）2D裝配圖一份和零件圖若干份（不少于3張A0圖紙）； （5）畢業(yè)論文一份； （6）答辯用PPT一份； 研究計(jì)劃 第一周 查閱、消化國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)資料； 第二周 英文資料翻譯及撰寫開題報(bào)告； 第三周 英文資料翻譯及撰寫開題報(bào)告； 第四周 英文資料翻譯及撰寫開題報(bào)告； 第五周 完成零件造型及二維圖的繪制； 第六周 確定毛坯排樣圖及工序排樣圖； 第七周 進(jìn)行沖壓工藝分析； 第八周 模具總裝圖的設(shè)計(jì)與二維圖紙繪制； 第九周 模具總裝圖的設(shè)計(jì)與二維圖紙繪制； 第十周 模具零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)與二維圖紙的繪制； 第十一周 模具零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)與二維圖紙的繪制； 第十二周 模具設(shè)計(jì)說明書等相關(guān)資料的編寫、修改與完善，準(zhǔn)備答辯。 特色與創(chuàng)新 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)及其應(yīng)用日趨成熟，模具CAD/CAM技術(shù)日益深入人心，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，對于大型復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)是必不可少的技術(shù)。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，本人將全部應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)來設(shè)計(jì)與制造模具。在模具設(shè)計(jì)方面，應(yīng)用CAD軟件對模具進(jìn)行分析，并完成三維模具總裝圖；使用CAD軟件繪制各零件圖，從而優(yōu)化了模具結(jié)構(gòu)。由于學(xué)習(xí)該軟件需要一定的塑件成型實(shí)踐知識，在使用上要多查閱這方面的資料。 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見 主任簽名： 年 月 日 學(xué)院（系部）意見 教學(xué)院長（主任）簽名： 年 月 日 摘 要 本文是對墊片的沖孔及其落料及其落料模具的設(shè)計(jì)，通過對零件圖形的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝性的分析，決定采取沖孔和落料在同一道工序完成的復(fù)合模。同時(shí)考慮到倒裝式復(fù)合模的沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，無頂件裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，故采用倒裝式復(fù)合模具。 此倒裝式復(fù)合模具的設(shè)計(jì)，包含：1、首先對零件的工藝性進(jìn)行分析，然后選擇了幾個(gè)可行方案，接著對工藝方案進(jìn)行演算和比較，最終確定采用倒裝式復(fù)合沖裁模，2、制定工藝流程，選擇排樣圖，對材料的利用率進(jìn)行計(jì)算，3、初步確定沖模結(jié)構(gòu)，包括：（1）模具的具體形式（2）定位裝置（3）卸料裝置（4）導(dǎo)向零件（5）模架4沖裁力計(jì)算5、模具刃口尺寸的計(jì)算6、沖裁模具主要零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算，包括：（1）落料凹模（2）沖孔凸模（3）凸凹模7、標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算，包括（1）模架（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套（3）上、下模座（4）卸料螺釘8、其它支撐零件，包括（1）模柄（2）固定板及墊板9、緊固件的選擇。 關(guān)鍵詞：鏈板片、沖壓工藝、倒裝復(fù)合模 Abstract This article is to punching and blanking of gasket and the design of the blanking die, based on the graphic structure and parts in the production of manufacturability analysis, decided to take a process with punching and blanking in the same compound die. At the same time considering the flip chip type compound die of punching waste directly by punching punch from intensive inner hole pushed down, no top device, simple structure, convenient operation, the flip chip type composite mould is adopted. The flip chip type compound mould design, includes: 1, first of all parts of the manufacturability analysis, and then select several feasible scheme, then the process calculation and comparison, the final determination by flip chip type compound blanking die, 2, making process, choose the layout diagram, the material utilization ratio is calculated, 3, preliminary determine the punching die structure, including: (1) the particular form of mould (2) the positioning device (3) discharging device (4) guide elements (5) die set 4 blanking force calculation blade dimension calculation of 6, 5, die blanking die design and calculation of main parts, including: (1) (2) of blanking die punching punch (3) intensive 7, the design and calculation of standard parts, including (1) (2) the guide pin, guide sleeve (3) (4) the upper and lower die shoe discharging screw 8, other supporting parts, including (1) (2) the handle fixed plate and plate 9, selection of fasteners. Keywords:chain plate, stamping process, flip composite modulus 目 錄 1.前言 1 2.沖壓件工藝分析 5 3.沖裁方案的確定 7 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 9 5 模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 13 5.3 沖壓設(shè)備的選擇 17 5.3.1 壓力中心的確定 17 5.3.3 沖壓設(shè)備的校核 19 5.4.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù) 20 6 主要零部件設(shè)計(jì) 23 6.2 凸模的設(shè)計(jì) 24 6.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 24 6.2.2 凸模材料的確定 25 6.3 凸凹模的設(shè)計(jì) 26 6.3.1 凸凹模外形的確定 26 6.3.3 凸凹模精度的確定 27 6.3.4 凸凹模壁厚的確定 27 6.4 卸料裝置的選用 28 6.4.1 卸料裝置的選用 28 6.4.2 卸料板外型的設(shè)計(jì) 28 6.4.3 卸料板材料的選擇 30 6.4.5 卸料板整體精度的確定 30 6.5 卸料橡膠的選用 30 6.6 固定板的設(shè)計(jì) 31 6.6.1 凸模固定板的設(shè)計(jì) 31 6.6.2 凸凹模固定板的設(shè)計(jì) 32 6.7 墊板的設(shè)計(jì) 32 6.8 上下模座、模柄、打桿的選用 33 6.8.1 上下模座的選用 33 6.8.2 模柄的選用 33 結(jié)論 35 致謝 37 參考文獻(xiàn) 39 IV 1.前言 當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 1、模具產(chǎn)品將日趨高精度化、大型化、復(fù)雜化 模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(塑封模已達(dá)到一模幾百腔)使模具日趨大型化。 隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位復(fù)合模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。 2、多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展 新型多功能復(fù)合模具是在多工位復(fù)合?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn)出來的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。 3、熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至已達(dá)80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體還達(dá)不到10%，個(gè)別企業(yè)已達(dá)到20%-30%。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 4、模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 5、模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視 在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精料化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)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普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 6、在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣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?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM/CAE技術(shù)已基本成熟。由于模具CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)扶持國產(chǎn)模具軟件的開發(fā)和應(yīng)用。 加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度。應(yīng)該一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。對于已普及了模具CAD/CAM技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。 7、快速原型制造(RPM)技術(shù)得到更好的發(fā)展 快速原型制造(RPM)技術(shù)是美國首先推出的。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動完成復(fù)雜的三維實(shí)體(原型)制造。RPM技術(shù)是集精密機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。 RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實(shí)體制造(LOM) 激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通過一些傳統(tǒng)的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具有技術(shù)先進(jìn)、成本較低、設(shè)計(jì)制造周期短、精度適中等特點(diǎn)。從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技術(shù)與快速原型制造技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模技術(shù)，進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。 RPM技術(shù)還可以解決石墨電極壓力振動(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構(gòu)建了基于RE(逆向工程技術(shù))/RPM的模具并行開發(fā)系統(tǒng)，具有開發(fā)質(zhì)量高、開發(fā)成本低及開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 本文主要講解了鏈板片落料沖孔模的加工制造過程，步驟分為：1、沖壓件工藝分析2、沖裁方案的確定3、模具總體結(jié)構(gòu)的確定4、模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算5、模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算6、主要零部件設(shè)計(jì)。本文計(jì)算過程嚴(yán)謹(jǐn)、圖片豐富，詳細(xì)的講述了一個(gè)鏈板片落料復(fù)合模的加工過程，詳細(xì)易懂。但由于作者水平有限再加之時(shí)間倉促，本文還有諸多值得商榷之處，歡迎各位老師給與寶貴意見。 39 2.沖壓件工藝分析 墊片年產(chǎn)量為20萬件，采用大批量生產(chǎn)，材料為10鋼，厚度為0.5mm，未注公差為IT14。零件如圖2-1所示： 圖2-1 墊片零件簡圖 2.1 材料分析 由下表2-1可知：10鋼具有較好的沖裁成形性性能，適合要求較高的零件。綜合評比均適合沖裁加工。 表2-1 部分碳素鋼抗剪性能 材料名稱 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度τ/MPa 10 已退火 300-360 2.2 零件結(jié)構(gòu) 零件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，無尖角，對沖裁加工較為有利。凸、凹模允許的最小壁厚4.5mm，小于最小孔邊距5mm。所以，用倒裝式復(fù)合模沖壓這個(gè)零件。 2.3 尺寸精度 由于本零件給定的精度都按生產(chǎn)所需經(jīng)濟(jì)精度要求IT14查表2-2得： 屬于A類尺寸的有： 屬于B類尺寸的有： 通過查公差等級表2-2，我們發(fā)現(xiàn)普通沖裁能夠滿足零件精度要求。 表2-2 常見零件公差等級表 公差等級 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 基本尺寸/mm /μm /mm ≤3 ＞3~6 ＞6~10 ＞10~18 ＞18~30 ＞30~50 ＞50~80 ＞80~120 ＞120~180 ＞180~250 ＞250~315 ＞315~400 ＞400~500 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46 0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 3.沖裁方案的確定 3.1 沖裁工藝方案的確定 在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定工藝方案。工藝方案分為沖裁工序的組合和沖裁順序的安排。 3.2 沖裁工藝方法的選擇 沖裁工序分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種。 單工序沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。 復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的沖壓工序。 級進(jìn)沖裁是把沖裁件的若干個(gè)沖壓工序，排列成一定的順序，在壓力機(jī)的一次行程中條料在沖模的不同位置上，分別完成工件所要求的工序。 其三種工序的性能見表3-1： 表3-1 單工序沖裁、級進(jìn)沖裁和復(fù)合沖裁性能 比較項(xiàng)目 單工序模 復(fù)合模 級進(jìn)模 生產(chǎn)批量 小批量 中批量和大批量 中批量和大批量 沖壓精度 較低 較高 較高 沖壓生產(chǎn)率 低，壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能完成一個(gè)工序 較高，壓力機(jī)一次行程內(nèi)可完成二個(gè)以上工序 高，壓力機(jī)在一次行程內(nèi)能完成多個(gè)工序 實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動化的可能性 較易，尤其適合于多工位壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動化 制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作 容易，尤其適應(yīng)于單機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動化 生產(chǎn)通用性 通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn) 通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn) 沖模制造復(fù)雜性和價(jià)格 結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價(jià)格低 沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級進(jìn)模低 沖裁較簡單零件時(shí)低于復(fù)合模 復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進(jìn)模低，沖模的輪廓尺寸較小。由于零件的生產(chǎn)要求的是大批量生產(chǎn)、零件的尺寸較小，制造相對比較難，為提高生產(chǎn)率，根據(jù)上述方案分析、比較，宜采用復(fù)合模沖裁。 3.3 沖裁結(jié)構(gòu)的選取 按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見表3-2： 表3-2 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍 比較項(xiàng)目 正裝（順裝）式復(fù)合模 倒裝式復(fù)合模 結(jié)構(gòu) 凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模 凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模 優(yōu)點(diǎn) 沖出的沖件平直度較高 結(jié)構(gòu)較簡單 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作 不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件 適用范圍 沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件 不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛 通過對正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍的分析比較，正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡單，可以直接利用壓力機(jī)打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。 4 模具總體結(jié)構(gòu)的確定 4.1 模具類型的選擇 按照復(fù)合模工作零件的安裝位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模兩種，兩種的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見表4-1。 表4-1 正裝式復(fù)合模、倒裝式復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍 比較項(xiàng)目表 正裝(順裝)式復(fù)合模 倒裝式復(fù)合模 結(jié)構(gòu) 凸凹模裝在上模，落料凹模和沖孔凸模裝在下模 凸凹模裝在下模，落料凹模和沖孔凸模裝在上模 優(yōu)點(diǎn) 沖出的沖件平直度較高 結(jié)構(gòu)較簡單 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作 不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件 適用范圍 沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件 不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸料可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛 正裝式復(fù)合模適合于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。倒裝式冷沖模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式冷沖模結(jié)構(gòu)簡單，可以直接利用壓力機(jī)打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。 綜上所述，該制件結(jié)構(gòu)形狀簡單，精度要求較低，孔邊距較大，宜采用倒裝式復(fù)合模。 由以上沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模沖壓，模具類型為倒裝式復(fù)合模。 4.2 送料方式的選擇 由于零件的生產(chǎn)批量是大批量及模具類型的確定，合理安排生產(chǎn)可采用前后自動送料方式。 4.3 定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)布局采用擋料銷定距。而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。 4.4 卸料、出件方式的選擇 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)卸料版只起卸料作用時(shí)與凸模間隙隨材料厚度的增大而增加，單邊間隙?。?.2～0.5）t。 當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙，此時(shí)要求凸模卸料時(shí)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的材料。 彈性卸料具有卸料與壓料的雙重作用，主要用在沖料厚在2mm及以下厚度的板料，卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t，若彈性卸料板還要起對凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙性小于沖裁間隙，常用作落料模、沖孔模、癥狀復(fù)合模的卸料裝置。 由于有壓料作用，沖裁件比較平整。彈壓卸料板與彈性元件、卸料螺釘組成彈壓裝置。 工件平直度較高，料厚為0.5mm相對較薄，卸料力不大，由于彈性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)狀態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的柔性力，不會損傷工件表面，故可采用彈性卸料。 4.5 導(dǎo)向方式的選擇 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)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。 方案二：采用后側(cè)式導(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(shí)，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損對模具使用壽命有一定影響。 方案三：采用四導(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及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 方案四：采用中間導(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。 （a） （b） （c） （d） （a）中間導(dǎo)柱模架 （b）后側(cè)導(dǎo)柱模架 （c）對角導(dǎo)柱模架 （d）四角導(dǎo)柱模架 圖4-1 導(dǎo)柱模架 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合圖4-1中模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動作。由于前面和左、右不受限制，能滿足工件成型的要求。即方案二最佳。 5 模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 5.1 排樣設(shè)計(jì) 由于產(chǎn)量大，材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，要提高材料利用率就必須減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動要少，使工人操作方便、安全，減輕勞動強(qiáng)度，排樣應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量，無論是采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排列方式，可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用。現(xiàn)工件外形為圓形，采用有廢料的直排法，比較方便、合理。 5.1.1 確定搭邊值 搭邊起補(bǔ)償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補(bǔ)償于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易破壞，模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，搭邊使條料有一定的剛度，以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。搭邊的合理數(shù)值主要決定于材料厚度、材料種類、沖裁件的大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大，形狀愈復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)愈大。選擇工件間搭邊值a=3mm、側(cè)面a=3mm。 5.1.2 送料步距與條料寬度的計(jì)算 采用直對排的排樣方案，如圖5-1所示。 送料步距A：送料步距的大小應(yīng)為條料上沖裁件的對應(yīng)點(diǎn)之間的距離，每次沖1個(gè)零件的步距按式： A＝寬＋a1，A＝24+3＝27mm 條料寬度B： B：B＝長+2a=（60+2×3）mm=66mm 圖5-1 排樣圖 沖壓件的毛坯面積的計(jì)算，利用cad測量得面積為1316.4mm2 5.1.3 材料利用率的計(jì)算 材料利用率是指沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比，他是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率計(jì)算式為： 式中，A為一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積，B為條料寬度,S為步距,即每次條料送進(jìn)模具的距離。所以計(jì)算得加工該零件的材料利用率如下： 5.2 沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計(jì)算： （5-3） 式中：-材料抗剪強(qiáng)度，見表5-4（MPa）； L-沖裁周邊總長（mm）； T-材料厚度（mm）； 系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取1～3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度τ時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，而取Kp=1.3的近似計(jì)算法計(jì)算。 的數(shù)值取決于材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在設(shè)計(jì)資料及有關(guān)手冊中查找，本設(shè)計(jì)取值的通過查表5-1確定，材料厚度＝0.5mm，?。?60Mpa。 表5-1 不銹鋼抗剪性能 材料名稱 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度（Mpa） 10 已退火 300-360 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算： 式中 FP-------沖裁力（N）； L--------沖裁周邊長度（mm）； t--------沖裁料厚(mm)； τb--------------- 抗剪強(qiáng)度（MPa）； （1）落料力計(jì)算 按上式： 式中： F落――落料力（N）； L――工件外輪廓周長（mm）； T――材料厚度（mm），t=0.5mm； τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。材料為10鋼，由查表，。 根據(jù)零件圖可算落料輪廓長度 L=147.4mm 則 （2）沖孔力 式中 ――沖孔力（N）； L――工件外輪廓周長（mm）； T――材料厚度（mm），t=0.5mm； τ――材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。 由查表， 。 根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長度 L=62.8(mm) 則 2. 落料時(shí)的卸料力的計(jì)算 =KX 式中 -----------卸料力（N）； -----------落料力（N） KX ------卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表3-11，P57其值為0.03～0.04，取K=0.04。 則 =KX =0.04×27=1.1（KN） 3. 沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 =nkT 式中 -------------推料力（N）； K1------推料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表3-11，其值 為0.05； n------ 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），其中，h=4mm，t=0.5mm，取n=8， 則 =nkT=8×0.05×12=4.8(KN) 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 = + ++ 式中：沖裁力 =27KN，=12KN，卸料力=1.1KN，推料力=4.8KN，則: = + ++=44.9kN 5.3 沖壓設(shè)備的選擇 5.3.1 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)所有沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則會使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （1）對稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （2）工件形狀相同且分布位置對稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （3）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。 因?yàn)樵摿慵淖笥?、上下基本對稱，所以該零件的對稱中心就是該零件的壓力中心，并且在柄投影范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)合理。 5.3.2沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)模具閉合高度、沖裁力等，壓力機(jī)型號為J23-16，能滿足各項(xiàng)要求，因此選取J23-16號壓力機(jī)。 計(jì)算得總沖壓力是44.9KN，所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力的1.3倍。所以選用公稱壓力為160KN的機(jī)械壓力機(jī)。壓力機(jī)主要參數(shù)經(jīng)查《沖模設(shè)計(jì)手冊》、《沖壓模具設(shè)計(jì)師手冊》、《沖壓手冊》得表5-6。 表5-2 J23系列開式可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 型號 J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-35 J23-40 J23-63 滑塊公稱 壓力 31.5 63 100 160 250 350 400 630 滑塊行程 25 35 45 55 65 100 100 120 封閉高度 120 150 180 220 270 290 330 360 連桿調(diào)節(jié)量 25 30 35 45 55 60 65 70 滑塊中心線至機(jī)身距離 90 110 130 160 200 200 250 300 滑塊地面尺寸 左右 100 140 170 200 250 250 300 300 前后 90 120 150 180 220 220 260 260 模柄孔尺寸 直徑 25 30 30 40 40 40 50 50 深度 40 55 55 60 60 60 70 80 墊塊厚度 30 30 35 40 50 65 65 90 最大傾斜角 45 45 35 35 30 30 30 30 工作臺尺寸 左右 250 310 370 450 560 610 700 710 前后 160 200 240 300 370 380 460 480 5.3.3 沖壓設(shè)備的校核 該模具的閉合高度由以下零件高度相加之和求的。 該模具閉合高度： H閉=H上+H下+H墊+L+H-h （8-1） 式中： L-沖孔凸模長度； H-凸凹模厚度； h-沖孔凸模沖裁后進(jìn)入凸凹模的深度h=2mm。 根據(jù)公式（8-1）得模具的閉合高度為： H閉=H上+H下+H墊+L+H-h =195（mm） 可見該模具的閉合高度在所選模具閉合高度之間，則該模架可以使用，該模具的閉合高度小于所選壓力機(jī)型號為J23-16的最大閉合高度為220mm，可以使用。 5.4刃口尺寸的計(jì)算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。 5.4.1 沖裁間隙的確定 根據(jù)實(shí)用間隙表5-1查得材料不銹鋼的最小雙面間隙Zmin=0.04mm，最大雙面間隙Zmax=0.06mm。 表5-1 沖裁模初始雙邊間隙值 材料 厚度 08、10、35、 09Mn、Q235 16Mn 40、50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 小于0.5 極小間隙(或無間隙) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 .3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 5.4.2 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù) 在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵循以下原則： （1）根據(jù)落料和沖孔的特點(diǎn)，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凹模尺寸，故沖孔以凹模為基準(zhǔn)件，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。 （2）根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；凹模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應(yīng)使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。 （3）凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理的間隙。 （4）凸模和凹模的制造公差應(yīng)與沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)。 制造模具時(shí)常用以下兩種方法來保證合理間隙： （1）分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動范圍之內(nèi)，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具。 （2）單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。先加工基準(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)件配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常，落料件選擇凹模為基準(zhǔn)模，沖孔件選擇凸模為基準(zhǔn)模。這種方法多用于沖裁件的形狀復(fù)雜、間隙較小的模具。 根據(jù)上述計(jì)算法則，對于采用配合加工的方法： （1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸---第一類尺寸A Aj=(Amax-x△) （2）凸模或凹模磨損后會減小的尺寸---第一類尺寸B Bj=(Bmin+x△) （3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸---第一類尺寸C Cj=(Cmin+) 其中，x為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度IT10級以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?，故按IT14級精度，x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于A類尺寸的有： 屬于B類尺寸的有： 屬于C類尺寸的有： 注：①凸?；虬寄Ｄp后將會增大的尺寸——第一類尺寸A。 ②凸?；虬寄Ｄp后將會減小的尺寸——第二類尺寸B。 ③凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸——第三類尺寸C。 其中，x為磨損系數(shù)。 具體計(jì)算如表5-2。 表5-2 工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計(jì)算后尺寸 備注 落料 保證雙邊間隙為0.04-0.06。 沖孔 中心距 Cj=(Cmin+) 6 主要零部件設(shè)計(jì) 雖然各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，但組成模具的零件種類是基本相同的，根據(jù)它們在模具中的功用和特點(diǎn)，可以分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩類。 設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結(jié)合模具的特點(diǎn)，本套模具主要采用螺釘固定模具零件，銷釘起零件的定位作用，采用擋料銷送進(jìn)定距和導(dǎo)料銷送進(jìn)定位，無測壓裝置。下面分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。 6.1 凹模的設(shè)計(jì) 凹模的外形一般有矩形和圓形兩種。凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，如圖7—1所示。 凹模各尺寸計(jì)算公式如下： 凹模厚度 （6-1） 凹模邊壁厚 （6-2） 凹模板邊長 （6-3） 凹模板邊寬 （6-4） 式中： b1-沖裁件的橫向最大外形尺寸； b2-沖裁件的縱向最大外形尺寸； K-系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表6-1。 表6-1 系數(shù)K值 材料料寬s/mm 材料厚度t/mm ≤1 >1～3 >3～6 ≤50 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 查表6-1得：K=0.3 根據(jù)公式（7-1）可計(jì)算落料凹模板的尺寸： =0.3×60 =18(mm) 根據(jù)公式（7-2）可計(jì)算凹模邊壁厚： C =(1.5～2)H =(1.5～2)×18 =27～36(mm) 取凹模邊壁厚 c=35mm 選凹模尺寸為 140mm×120mm×25mm 6.2 凸模的設(shè)計(jì) 6.2.1 凸模結(jié)構(gòu)的確定 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式和臺階式。因?yàn)樵撝萍螤畈粡?fù)雜，所以將落料模設(shè)計(jì)成臺階式凸模，臺階式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。 6.2.2 凸模材料的確定 該模具要求有較高的壽命和較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力,所以凸模的材料應(yīng)選Cr12，熱處理58～62HRC。 6.2.3 凸模精度的確定 根據(jù)凸模作為工作零件，其精度要求較高，所以選用IT7級，表面粗糙度為Ra1.6um，同軸度為0.02。 6.2.4 凸模高度的確定 因?yàn)樵撝萍螤畈皇呛軓?fù)雜，所以將沖孔模設(shè)計(jì)成臺階式凸模。凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。凸模的高度是凸模固定板的厚度、落料凹模與附加長度的總和，如圖6-3所示。 圖6-1 凸模高度尺寸 凸模高度為： L=h1+h2+附加長度 (6-5) 式中： h1-凸模固定板厚度，可得： h1=18mm； h2-凹模厚度，可得： h2=25mm； 附加長度包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凸凹模的深度。（附加長度取1mm） 由公式(7-5)得： L=18+25+1=44(mm) 由以上可得凸模簡圖如圖6-2所示： 圖6-2 凸模 6.3 凸凹模的設(shè)計(jì) 6.3.1 凸凹模外形的確定 凸凹模的外形由本套模具所設(shè)計(jì)的零件圖樣外形確定。凸凹模的外形尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和修磨量，一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的，與落料凹模配合確定，其內(nèi)孔尺寸與沖孔凸模配合確定。 6.3.2 凸凹模材料的選取 由于沖模為復(fù)合模，所以材料要有良好的耐磨性、高強(qiáng)度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性、熱處理工藝性等。Cr12剛具有較好的淬透性，很高的耐磨性，有較高的沖擊韌度和承載強(qiáng)度，且淬火變形小。為滿足以上要求，在該模具中凸凹模材料選用Cr12鋼。 6.3.3 凸凹模精度的確定 零件精度：由于該零件為工作零件，起主要成型的作用，對精度要求較高，外形精度公差為IT7。 6.3.4 凸凹模壁厚的確定 凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強(qiáng)度方面考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直筒型刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大一些。 凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚見表6-3。正裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小一些。 表6-3 凸凹模的最小壁厚 材料厚度t/mm 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 最小壁厚mm 1.4 1.8 2.3 2.7 3.2 3.6 4.0 4.4 4.9 5.2 5.8 材料厚t/mm 2.8 3.0 3.2 3.5 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 最小壁厚mm 6.4 6.7 7.1 7.6 8.1 8.5 8.8 9.1 9.4 9.7 10 凹模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)凸凹模內(nèi)外刃口最小壁厚為1.8mm，該壁厚為1.8mm即可，本設(shè)計(jì)中凸凹模的壁厚為7mm，故該凸凹模的側(cè)壁強(qiáng)度要求足夠。 6.3.5 凸凹模洞口類型的選取 本設(shè)計(jì)采用的是倒裝式復(fù)合模，故凸凹模在下模，采用下出料方式，需要設(shè)計(jì)凸凹模洞口類型，排出積存廢料。 凸凹模洞口的類型如圖6-3所示，其中a、b、c型為直筒式刃口凹模，其特點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復(fù)雜的精密制件。但因廢料的聚集而增大了推件力和凸凹模的漲裂力，給凸、凸凹模的強(qiáng)度都帶來了不利影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用a、c型，下出件用b、d型其中d型是錐筒式刃口，在凸凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大。 綜上所述，本設(shè)計(jì)選用a型洞口。 (a)直通式 (b)直通式 (c)直通式 (d)錐筒式 (e)錐形式 圖6-3 凸凹模洞口的類型 6.4 卸料裝置的選用 6.4.1 卸料裝置的選用 彈性卸料裝置由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)攘慵M成。 彈性卸料起導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模按H7/h6配合制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹間隙小，此時(shí)，凸模與固定板以H7/h6配合。此外，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具工件零件刃口0.3～0.5mm，以便順利卸料。 6.4.2 卸料板外型的設(shè)計(jì) 在沖壓工藝分析中已經(jīng)選擇了卸料裝置為彈性卸料，采用卸料板卸料。卸料板不僅有卸料作用，還具有用凸凹模導(dǎo)向，對凸凹模起保護(hù)作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相等。卸料板與凸凹模的間隙值由表7-4確定，取0.1mm。 卸料板的厚度查表7-5，卸料板與凹模的外形尺寸相同。根據(jù)凹模的尺寸140mm×150mm×25mm，從而確定卸料板的尺寸。 查表6-5卸料板厚度為14mm。 表6-4 卸料板與凸凹模間隙值 材料厚度t/mm ＜0.5 0.5～1 ＞1 單邊間隙Z/mm 0.05 0.1 0.15 表6-5 固定卸料板厚度 沖件厚度t 卸料板寬度 <50 50～80 80～125 125～200 >200 >0.8 6 6 8 10 12 >0.8～1.5 6 8 10 12 14 >1.5～3 8 10 12 14 16 卸料板如圖6-4所示。 圖6-4 卸料板 6.4.3 卸料板材料的選擇 卸料板主要是起卸料的作用，對它的強(qiáng)度和硬度要求較高，所以材料選擇是45鋼。45鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的質(zhì)量較好，含碳量（0.45%）波動小，性能較穩(wěn)定。經(jīng)過熱處理（調(diào)質(zhì)）后具有良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強(qiáng)度、硬度，又具有較好的塑性、韌性。 6.4.4 卸料板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 卸料板與凸凹模應(yīng)該是間隙配合，要保證單邊間隙為0.15mm。 本套模具采用了一個(gè)擋料銷和兩個(gè)導(dǎo)料銷進(jìn)行條料的定位和導(dǎo)料。根據(jù)條料的寬度（94.4mm）和搭邊值（2.2mm）確定擋料銷和導(dǎo)料銷的位置，由于兩個(gè)導(dǎo)料銷之間的距離必須大于一個(gè)步距，所以兩個(gè)導(dǎo)料銷之間的距離為52mm。 模具采用的是彈壓卸料板、彈簧和卸料螺釘進(jìn)行卸料。四個(gè)卸料螺釘對稱分布，使每個(gè)卸料螺釘受力均勻。 6.4.5 卸料板整體精度的確定 卸料板外輪廓的精度要求不高，所以選IT14級，粗糙度為Ra3.2；而內(nèi)輪廓的精度要求比外輪廓的要求稍高，所以選IT11級，粗糙度為Ra1.6；四個(gè)螺紋孔和擋料銷、導(dǎo)料銷有定位作用，所以精度要求要高一些為IT7級，粗糙度為 Ra3.2。 6.5 卸料橡膠的選用 在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的元件是彈簧和橡膠，考慮模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為橡膠。橡膠允許承受的負(fù)載較大，占據(jù)空間尺寸較小，安裝調(diào)整較方便靈活，而且成本低，是中小型沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置常用的彈性元件。 卸料橡膠的選用與計(jì)算步驟： （1）確定自由高度H自 H自=L工/(0.25～0.30)+h修模 （6-7） 式中： L工-沖模的工作行程，對沖裁模而言，L工=t+1； h修模-預(yù)留的修模量，根據(jù)模具設(shè)計(jì)壽命一般取4～6 mm。 根據(jù)公式（7-7）得： H自=L工/（0.25～0.30）+h修模 =3/（0