連接處蓋板的沖壓模具設計（全套含CAD圖紙）,連接,蓋板,沖壓,模具設計,全套,cad,圖紙 摘要 隨著時代的發(fā)展，新型材料的出現(xiàn)。機械行業(yè)不斷地發(fā)展，模具的需求及精度要求也不斷的提高。復合的金屬材料也讓冷沖壓的模具需求不斷地增強，連接處的蓋板的需求也不斷地提高，像航空航天、汽車配件、電器等日常跟我們相關的產(chǎn)業(yè)。連接處蓋板的沖壓模具設計可以更好的讓我們清楚設計沖壓模具的時候才能更好地知道它的每個步驟，每個流程。只有理解了加工的每個步驟，才能更好地設計每個工位應該做什么，把握每個工位的精度的要求。同時設計沖壓模具的時候還需要考慮到凸凹模刃口的和模具的壽命。 關鍵詞：發(fā)展、新材料、需求、產(chǎn)業(yè) I Ⅰ 目 錄 前言 1 1 任務分析 2 1.1 任務名稱及任務圖紙 2 1.2 任務要求 2 2 沖裁方案的制定與選擇 3 2.1 沖裁的工藝分析 3 2.2 方案的制定 3 2.3 方案的優(yōu)缺點 3 3 排樣圖的選擇與確定 4 3.1 排樣圖的方案的制定 4 3.2 排樣圖的搭邊值計算與材料的利用率 4 3.2.1 查找搭邊值并求出步距 4 3.2.2 材料的利用率 5 4 模具總體結(jié)構(gòu)的設計 6 4.1 模具樣式的確定 6 4.2 操作與定位方式 6 4.3 卸料與出件方式 6 4.3.1 卸料的形式 6 4.3.2 出料的方式 6 4.4 導向的方式 6 4.5 選擇模架和其精度 6 4.6 凸模的設計與加工 6 5 沖壓力與壓力中心的計算 7 5.1 沖裁力的定義及計算 7 5.2 卸料力、推件力、頂件力定義與計算 7 5.3 壓力機公稱壓力的確定 8 5.4 計算各主要板料的厚度 8 5.4.1 凹模的厚度 8 5.4.2 凸模固定板的厚度 9 5.4.3 卸料板的厚度 9 6 凸凹模的刃口尺寸的計算 10 6.1 確定初始沖裁間隙的范圍和刃口磨損系數(shù) 10 6.2 計算刃口尺寸 11 7 各個板的設計與加工 13 7.1 凹模設計與加工 13 7.1.1 裝配方式 13 7.1.2 凹模的加工方式 13 7.1.3 落料凹模圖 13 7.2 凸模設計與加工 13 7.2.1 裝配方式 13 7.2.2 凸模長度的計算 13 8 模具的裝配圖 15 總結(jié) 16 致謝 17 參考的資料文獻 18 前言 沖壓是利用安裝在沖壓機上的模具進行對材料施加壓力，使其發(fā)生分離或者塑性形變，從而獲得所需要一定形狀零件的加工方法。它對環(huán)境的要求比較低，經(jīng)常在常溫下進行所以我們有時又叫做冷沖壓。熱沖壓是相對于冷沖壓而言的，是將沖壓的材料加熱到一定的溫度，降低沖壓力或者有利于材料的塑性流動性，提高材料的可變形程度。 沖壓是一種先進的加工切削方式，它沒有或者比較少切削碎料產(chǎn)生。跟其他機械加工方式相比較：具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品的互換性好、制品尺寸精度穩(wěn)定、加工范圍廣的特點，易于達到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕量化、操作簡單、容易實現(xiàn)機械化與自動化等一些優(yōu)點。到今天沖壓模在汽車、航空航天、軍工以及日常用品等產(chǎn)品中得到廣泛的運用。我們?nèi)粘Ｓ玫淖疃嗟木褪菃喂ば蚰?，復合模，級進模。它們優(yōu)缺點的比較。 單工序模是沖壓模具中的一個類型，它就是在沖床的一次行程內(nèi)，只加工或者只完成一道工序。它有模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，加工成本低；模具通用性能好，不受沖壓件的尺寸的限制適合中小型的生產(chǎn)：也適合小批量零件或者試制件。它的缺點是產(chǎn)品的精度不高，生產(chǎn)效率低[1]。 復合模也是沖壓模具中的一種形式，它就是在沖床的一次行程中，完成兩種或者兩種以上的不同的沖壓成型工藝的模具。使生產(chǎn)的效率得到極大地提高，沖壓件的質(zhì)量得到提高以及生產(chǎn)時的成本得到相應的降低，所以在生產(chǎn)的過程中得到廣泛的運用。但是由于多工序的復合模的設計和制造比單工序模的設計與制造來的復雜，成本也就相對而言來的高。所以我們只有在需要大批量的零件生產(chǎn)或者對零件生產(chǎn)加工的安全性、可操作性有特別要求的時候才會考慮到使用。 級進模是沖壓模具中一種先進的、高效的沖壓模具。如果在零件生產(chǎn)中碰到較為復雜的，具有沖裁、彎曲、成形、拉深等多工序的零件，運用單工序模會很麻煩，既不高效又不能保證精度尺寸，但是運用級進模就可以運用一套模具進行沖壓完成。級進模是自動化、半自動化的生產(chǎn)設備，是確保沖壓加工的質(zhì)量穩(wěn)定的一種結(jié)構(gòu)形式。合理的結(jié)構(gòu)形式既要保證生產(chǎn)產(chǎn)品的所有要求，又要縮短模具設計與制造的周期時間，還要降低加工模具的生產(chǎn)成本，以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)對模具的高質(zhì)量，高效率，低成本的要求。 13 1 任務分析 1.1 任務名稱及任務圖紙 任務名稱：連接處蓋板的沖壓模具設計 圖紙：如圖1-1所示 圖1-1 1.2 任務要求 加工時注意尺寸與精度，表面粗糙度。還需要考慮所加工材料的性能。 2 沖裁方案的制定與選擇 2.1 沖裁的工藝分析 材料：08鋼——優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，硬度較低（交貨狀態(tài)的硬度為131HBS）具有良好的沖壓成形性能。 2.2 方案的制定 從圖紙中可以看出來，這個零件中出現(xiàn)了沖孔、落料這兩種工序，所以我們也會有以下三種方案： 方案一：先沖半徑為5的孔，再沖不規(guī)則的的孔，最后再整體落料的單工序模。 方案二：沖半徑為5和不規(guī)則的孔——整體落料的復合模。 方案三：第一步先沖定位半徑為2.5的孔，第二步是沖半徑為5的孔，第三步是沖不規(guī)則的孔，最后是整體落料的四個工位級進模。 2.3 方案的優(yōu)缺點 方案一是分別的兩種不同的工序，就需要兩套模具進行加工，成本過于高昂并且加工的精度得不到保障。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，加工容易。 方案二是將沖孔與落料的復合模。只需要一套模具。它的優(yōu)點是造價成本也不高，加工起來也方便。 方案三是采用的多工位級進模。其加工效率高，尺寸的精度容易保證，它是自動化或半自動化的生產(chǎn)方式，其質(zhì)量穩(wěn)定，簡而言之就是“一模一件”。但是加工復雜，輪廓的尺寸比較大，縱然成本也相對比較高。2.4方案的選擇 綜上三種方案的優(yōu)缺點，以及根據(jù)零件的加工的尺寸要求和批量，綜合決定選擇方案三：沖孔——落料的多工位級進模進行設計與生產(chǎn)。 3 排樣圖的選擇與確定 3.1 排樣圖的方案的制定 由于零件是對稱的我們可以有兩種排樣的方式：排樣方案一是橫著排方案二是豎著排都只 能一次性的加工一個。排樣的樣式如圖下所示： 圖3-1 方案一 圖3-2 方案二 3.2 排樣圖的搭邊值計算與材料的利用率 3.2.1 查找搭邊值并求出步距 經(jīng)過查資料可以知道最小的搭邊值是多少。因為材料的厚度為1mm,材料選用的是08鋼，所以可以知道搭邊值,圓(r>2t)與側(cè)邊的值為 ：a=3,a1=2.5;矩形件（邊長l≤50）與側(cè)邊的值為：a=4,a1=3。所以方案二的步距為S=50+3=53mm；方案一的步距為S=125+4=129mm。 3.2.2 材料的利用率 條料寬度公式計算：B -0△=(Dmax+2a1+z)-△0 查表得：△=1.1，所以條料的寬度為139上偏差為0，下偏差為-1.1 這零件圖可以當成一個近似的長方形的面積來計算面積為5078.5㎜2，一個步距里的零件的面積 B×S=139×50=6950㎜2　。 導板間距為： B0=B+Z= Dmax+2a+2z=139+8=147mm (Z---導料板與最寬條料之間的間隙，其值可參考表2-21) 所以材料的利用率為 η=(A/BS)X100% =(5078.5/6950)X100% =69.1% 運用同樣的方式進行計算出方案二的材料利用率： η=(A/BS)X100% =(5078.5/6890)X100% =73.08% 所以通過材料的利用率的比較，我們選用方案二的排樣方式。 4 模具總體結(jié)構(gòu)的設計 4.1 模具樣式的確定 因為此零件中有些凸模不便于加工，所以我采用多工位的級進模。 4.2 操作與定位方式 因為零件是大批量的生產(chǎn)，所以手動送料是不太現(xiàn)實的。雖然也可以達到效果但是所需要的成本過于昂貴。因此我們的這套模具選用的是送料帶傳送。產(chǎn)品中有孔的需求，為了保證孔的精度以及很好的定位，在此模具中增加導料板導料，并且運用定位銷定位，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷。 4.3 卸料與出件方式 4.3.1 卸料的形式 采用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝配依靠橡皮的彈力來卸料，卸料力不大，但沖壓時可兼起壓料作用，可以保證沖裁件表面的平面度。所以我才用的是彈性的卸料的方式。 4.3.2 出料的方式 為了方便操作，提高零件生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模喇叭口推出的出件方式。 4.4 導向的方式 因為是四個工位的沖壓級進模為了確保每個步距都是53mm，所以我們采用導正銷進行定位。在沖裁的過程中為了導正銷能準確的定位，我還用厚度為1mm的導料板進行導料。 4.5 選擇模架和其精度 由于零件材料較薄，尺寸不大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用對角導柱導套的模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙為IT14等級。所以選擇Ⅰ級精度模架。 4.6 凸模的設計與加工 為了方便加工與模具的安裝和后期的修理更換，直接采用臺階式的安裝在凸模固定板上以H7/m6的過渡配合。凸模直接做成搭肩式的，這樣有助于裝配與定位。 5 沖壓力與壓力中心的計算 5.1 沖裁力的定義及計算 沖裁力是在沖裁的時候凸模沖穿板料所需的力，它是隨凸模進入板料的深度而變化的。你需要經(jīng)歷過材料的彈性形變階段，塑性剪切階段。經(jīng)過了這兩個階段后，他的沖裁力達到了最大值，之后會出現(xiàn)剪裂紋，裂紋擴展、重合的階段。最后還需要客服材料與凸模刃口的摩擦力。 其沖裁力可按下式計算 F=KLt F—— 沖裁力，N； L—— 沖裁周邊長度，mm; t—— 材料厚度，mm； —— 材料抗剪強度，Mpa； K—— 安全系數(shù)，一般取K＝1.3，考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動，材料機械性能的變化，材料厚度及偏差等因素,鋼08的抗剪強度為260—360Mpa，取=260 Mpa[4]。 所以F=260X328.5X1=85410N 5.2 卸料力、推件力、頂件力定義與計算 沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性恢復及摩擦的存在，被分離的胚料會梗塞在凹?？卓趦?nèi)或緊箍在凸模上。從凸模上卸載下緊箍的材料所需要的力稱為卸料力，將卡在凹模內(nèi)的材料順沖裁方向推出所需要的力稱為推件力，逆沖裁方向?qū)⒉牧蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。 影響這三個力的因素比較多，想要精確計算出是困難的，所以我們都是按照經(jīng)驗值來計算。經(jīng)驗公式為： F（x）=K(x)F F(t)=nK(t)F F(d)=K(d)F K(x)、K(t)、K(d)—分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)和頂件力系數(shù)，其值查表 F—沖裁力（N） n—同時卡在凹?？變?nèi)的沖件（或廢料）數(shù)，n=h/t(h為凹模孔口的直刃壁高度，t為材料的厚度)。凹模刃口深度取10mm則卡在凹模洞口的零件有n=10/1=10(個)。 所以F（x）=0.05X85410=4270.5N F(t)=10X0.055X85410=469755N 5.3 壓力機公稱壓力的確定 經(jīng)過分析與選擇，我們采用的是的是彈性卸料的裝置和凸模直接將零件從凹模洞口推下的下出件方式所以沖裁時的總沖壓力等于沖裁力、卸料力和推件力三者的總和。又因為在沖裁工序的時候，壓力機的公稱壓力P應大于或等于沖裁時總沖壓力的1.1到1.3倍，所以我們的壓力機選用65噸的。 5.4壓力中心的確定 因為是對稱圖形，上下關于X軸對稱，左右關于Y軸對稱。壓力中心（0,0）。如圖所示： 圖5-1 5.4 計算各主要板料的厚度 5.4.1 凹模的厚度 根據(jù)經(jīng)驗公式H=Kb， H—凹模的厚度 K—考慮板厚的影響而取的系數(shù)，其值見表2-1 b—沖裁件的最大外形尺寸 所以H=125X0.3=37.5。根據(jù)H和完整工位的步距可以估算出凹模的外形尺寸：200X200X38。從而可以清楚的知道凹模固定板的外形尺寸為200X200X38。 5.4.2 凸模固定板的厚度 凸模固定板的的厚度一般公式為h=(0.6—0.8)H選取，我們在暫時選取0.6，所以h=38x0.8=30.4。我們湊個整數(shù)取30mm，及外形尺寸為200X200X30。 5.4.3 卸料板的厚度 卸料一般分為可以分為固定卸料，彈性卸料和廢料切刀。我采用的是卸料板卸料的方式。所以固定卸料板的外形尺寸因與凹模板的尺寸相同，當然也可以略小一點。它的厚度一般是凹模的0.8-1倍。所以我們?nèi)?0mm。 6 凸凹模的刃口尺寸的計算 6.1 確定初始沖裁間隙的范圍和刃口磨損系數(shù) 根據(jù)相關條件和要求，參照表6-1、表6-2選取或計算沖裁間隙的最小值和最大值。根據(jù)沖裁件各尺寸精度等級或表2-6確定刃口磨損系數(shù)x 表6-1 公稱尺寸 凸模偏差 凹模偏差 ≤18 -0.020 +0.020 >18~30 -0.020 +0.025 >30~80 -0.020 +0.030 >80~120 -0.025 +0.035 >120~180 -0.030 +0.040 >180~260 -0.030 +0.045 >260~360 -0.035 +0.050 >360~500 -0.040 +0.060 >500 -0.050 +0.070 表6-2 材料 厚度 t 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 6.2 計算刃口尺寸 圖6-3 入體原則：落料的時候以凹模的尺寸為基礎；沖孔的時候以凸模的尺寸為基礎。根據(jù)入體原則來確定刃口沖裁件尺寸及偏差。 以落料凹模刃口尺寸。 凹模磨損后增大的尺寸計算；取規(guī)則形狀（圓形、矩形）沖裁時凹凸模刃口的制造公差如圖6-3制件精度為IT14級，故X=0.5，所以外形尺寸計算公式為： 落料：設工件尺寸為 =（-） =（-）=（--） 沖孔：設工件孔的尺寸為 =（+） =（+）=（++） 式中：，——沖孔時凸凹模直徑 ，——落料時凸凹模尺寸 ——工件最小的孔徑 ——工件最大的外徑 表6-3 凸凹模刃口尺寸 制件 尺寸 制件公差△ 刃口磨損凸模尺寸變化 刃口磨損系數(shù)x 刃口尺寸公差 刃口尺寸計算 1000.4 0．8 變大 0.5 查看表格2-2 凹模：= 凸模： = 500.2 0.4 變大 凹模： = 凸模： = 1250.5 1 變大 凹模：= 凸模：= R5±0.1 0.2 變小 凹模： = 凸模: = R4±0.1 0.2 變小 凹模：= 凸模： = 200.25 0.5 變小 凹模： 凸模： 500.3 0.6 不變 _____ _____ C=50±0.15 12.5±0.2 0.4 不變 _____ _____ C=12.5±0.1 注：查表知道規(guī)則形狀沖裁時凸凹模刃口的制造公差 7 各個板的設計與加工 7.1 凹模設計與加工 7.1.1 裝配方式 凹模是采用可拆卸的凹模塊裝在凹模板上的，凹模板采用螺釘、銷釘固定的方式固定在凹模固定板上的。 7.1.2 凹模的加工方式 由于有一步是整體落料，所以會用到數(shù)控加工的方式，而其余加工難度不是很大，普通機床就可以完成。 7.1.3 落料凹模圖 圖7-1 7.2 凸模設計與加工 7.2.1 裝配方式 凸模采用的事臺階式安裝的方式，這樣方便于凸模和凸模固定板的加工方式。 7.2.2 凸模長度的計算 凸模的長度是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定的，我們采用的是彈性卸料，凸模長度按公式L=h1+h2+h3計算， 式中 L---凸模長度，mm； h1---凸模固定板厚度，mm; h2----卸料板厚度，mm ; h3----卸料彈性元件被預壓后的厚度 所以L=66 8 模具的裝配圖 1-上模座 2-螺釘 3-凸模 4銷釘 5-凸模 6-凸模固定板蓋板 7-導套 8-卸料螺釘 9-導柱 10-凸模固定板 11-整體落料的凸模 12-彈性卸料板 13-卸料板 14-凹模固定板 15-凹模固定板墊板 16-下模座 17-凹模塊 18-定位銷 19-導料板 20-凸模 總結(jié) 通過此次的畢業(yè)設計，自己從中明白了不少的道理，通時檢驗了平時學習的質(zhì)量。并培養(yǎng)了我們查閱課外資料的能力和獨立設計的能力。我這次設計的是沖孔落料的多工位級進模。通過單工序模，復合模，級進模的優(yōu)缺點的比較與選擇可以更加的清楚那種模具適合于那種類型的生產(chǎn)。 通過畢業(yè)設計是很好的一次查漏補缺，從當初的選題到數(shù)據(jù)的分析，草圖的繪制與修改，每一步都需要不斷地推敲與思考，在設計的當中不僅要考慮到材料的選擇與需求考還要慮到凸凹模的加工?？傊＞咴O計是很好的培養(yǎng)了自己全面思考的統(tǒng)籌的能力，讓自己之前比較薄弱的環(huán)節(jié)得到了加強。  致謝 感謝指導老師的全力的指導，能讓我從當初那一塌糊涂到如今的完整，老師付出了很多的努力，也很辛苦。我在此真心的感謝老師對我的耐心的指導。同時我也要感謝我的舍友們對我提供無私的幫助，不論我在什么時間，他們都是那么的無私。三年內(nèi)能和他們做舍友，我感到真的很開心。  參考的資料文獻 [1] 丁友生、甘輝、吳治明等編著.《冷沖模設計與制造》.浙江大學出版社，第二版 [2] 翁其金主編.《沖壓工藝與沖模設計》.機械工業(yè)出版社，第二版 [3] 鐘翔山等編著.《沖壓模具設計技巧、經(jīng)驗及實例》.化學工業(yè)出版社 [4] 王孝培主編.《沖壓手冊（第三版）》.機械工業(yè)出版社，2010 [5] 丁友生、鄒吉權(quán)、柳玉起主編.《冷沖壓模具設計與項目實踐》.浙江大學出版社 [6] 李名望主編.《沖壓模具結(jié)構(gòu)設計200例》.化學工業(yè)出版社 [7] 陳炎嗣主編.《沖壓模具設計手冊：多工位級進模》.化學工業(yè)出版社.2013 [8]赫濱海主編.《沖壓模具簡明設計手冊（第二版）》.化學工業(yè)出版社 [9]廖偉主編.《沖壓模具設計技巧與禁忌簡明手冊》.化學工業(yè)出版社.2014 [10]洪慎章主編.《沖壓成形設計數(shù)據(jù)速查手冊》.化學工業(yè)出版社.2015 17