11 緒 論目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003 年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有 2 萬(wàn)多家，從業(yè)人員約 50 多萬(wàn)人，2004 年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004 年模具產(chǎn)值 530 億元。進(jìn)口模具 18.13 億 美元，出口模具4.91 億美元，分別比 2003 年增長(zhǎng) 18%、32.4%和 45.9%。進(jìn)出口之比 2004 年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá) 13.2 億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。在 2 萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有 20 多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。 近年來(lái)， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；“三資“及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是 15～20 萬(wàn)美元，有的高達(dá) 25～30 萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 2第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7）模具的精度將越來(lái)越高； 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； 39）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并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。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為 600～650 億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到 50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是“大而?！啊ⅰ按蠖?。2004 年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá) 48 億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的 90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多 15～20 萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30 萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá) 70%以上，而我國(guó)才達(dá)到 45％．1.3 限位板落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造方面1.3.1 限位板沖孔落料級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見(jiàn)的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對(duì)已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來(lái)的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在 IT12 級(jí)以下，不宜高于 IT10 級(jí)。只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出4圖（1）制件圖現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。限位板是典型的沖壓件，該模具工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就是沖孔和落料，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類型.因此，綜合考慮各種因素后采用復(fù)合模。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。1.3.2 限位板模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間 10 天；2.確定加工方案，所用時(shí)間 5 天；3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間 5 天2 沖壓件工藝分析設(shè)計(jì)內(nèi)容：工件名稱：限位板 生產(chǎn)批量：大批量 材料：A3厚度：6mm工件簡(jiǎn)圖：如下圖圖（1）所示 5A3 鋼是普通質(zhì)量碳鋼，在生產(chǎn)過(guò)程中不需要特別控制質(zhì)量要求，并且具有良好的沖壓性能，因此適合限位板的大量生產(chǎn)。圖示零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀對(duì)稱，是由圓、圓弧和直線段組成的。根據(jù)沖裁件尺寸查有關(guān)數(shù)據(jù)，得出其外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT11—IT13，中間孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.5mm。將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為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(biāo)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(jìn)行加工。該沖裁件拐角處的圓角半徑為 R4，沖裁件所要求的最小圓角半徑為，故沖裁半徑能夠滿足要求。）（ m5.162.0t5.Rmin???63 工藝方案的確定3.1 方案的擬定該零件的生產(chǎn)工序落料、沖孔，完成此工序可由一下三種方案：方案一：采用單工序模分兩次加工，先進(jìn)行沖孔，然后落料完成零件的生產(chǎn)過(guò)程。方案二：采用沖孔、落料復(fù)合模具。方案三：采用沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具。3.2 方案比較方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)需要兩道工序、兩副模具完成降低了生產(chǎn)效率。并且生產(chǎn)出的工件累計(jì)誤差較大，操作時(shí)不方便。由于該零件為大批量生產(chǎn)，相比較而言，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。查有關(guān)數(shù)據(jù)，零件所要求的最小模具壁厚大于 10mm，由零件圖可知，沖孔部分的孔中心與外緣之間的最小距離是 7mm，小于復(fù)合模具的最小壁厚，模具的強(qiáng)度不能達(dá)到要求；并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，7操作不方便，因此不可以采用沖孔、落料復(fù)合模。從中考慮沖孔、落料級(jí)進(jìn)模具，級(jí)進(jìn)模是由單副模具完成沖孔、落料生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，操作方便，但欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)進(jìn)行導(dǎo)正。3.3 方案選定通過(guò)對(duì)上述三種方案的綜合分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)工藝采用方案方案三級(jí)進(jìn)模具為最佳。4 必要的工藝計(jì)算4.1 排樣設(shè)計(jì)4.1.1 排樣方案擬定考慮到生產(chǎn)成本等因素，在設(shè)計(jì)復(fù)合模具之前，首先要設(shè)計(jì)板料的排樣圖。由零件圖可知，該零件的外形具有 T 形特點(diǎn)，排樣設(shè)計(jì)可以為直排、直對(duì)排的排樣方案。4.1.2 排樣方案比較根據(jù)市場(chǎng)上提供的材料，原材料選用 6×1000×2000 的 A3 鋼板。根據(jù)沖裁件的外型尺寸查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 2.9 得：搭邊值為 2mm 和1.5mm。直排時(shí)材料的利用率：直排時(shí)的排樣圖如圖（2）所示8圖（2）排樣一條料的寬度：B= 75 + 2×5 = 85（mm）計(jì)算步距：S =74 + 4 = 78（mm ）材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般市場(chǎng)供應(yīng)情況，為提高材料利用率選擇適當(dāng)規(guī)格的原材料。一個(gè)步距的材料利用率：計(jì)算沖壓件毛坯面積計(jì)算時(shí)可以將沖裁件分為三部分如圖（3）所示 ：圖（3）面積劃分其中沖裁件中的圓孔沖下的廢料屬于結(jié)構(gòu)廢料，在生產(chǎn)中不可以避免，計(jì)算時(shí)應(yīng)包括在沖裁件總面積之內(nèi)。分別計(jì)算三部分的面積： ）（ 22m14314A?????）（ 225.9B）（ 2210646C?????9沖裁件的總面積為： )m3581206.5421CBA2（總 ????利用公式 計(jì)算一個(gè)步距材料利用率Sn?式中 n——一個(gè)步局里沖裁件的個(gè)數(shù)；A——沖裁件毛坯面積（ ） ；2mB——條料寬度（mm） ；S——排樣步距（mm） 。%54107853????直對(duì)排材料利用率：直對(duì)排時(shí)的排樣圖如圖（4）所示：為了提高材料利用率，排樣圖中限位板頂部與限位板底部間距設(shè)計(jì)為 2mm 即可滿足沖裁搭邊要求。圖（4）排樣二計(jì)算步距：S =2×44 + 2×4 = 96 (mm)條料寬度：B =75 + 2×5 + 2 + 18 = 105 （mm） 10沖壓件的毛坯面積為：3585 2m一個(gè)步距材料利用率：（其中 n = 2）BSA??%1.709615382??4.1.3、方案選定在考慮綜合因素情況下，選擇適當(dāng)?shù)牟牧弦?guī)格，減少在材料下料時(shí)的浪費(fèi)，通過(guò)上面的計(jì)算比較直排與直對(duì)排單個(gè)步距的利用率，選擇直對(duì)排為沖裁時(shí)的排樣方案。4.2 計(jì)算凸、凹模工作部分的尺寸凸、凹模工作部分的尺寸影響到模具的間隙，而模具的間隙有直接影響的沖裁件的質(zhì)量，合理的模具間隙不僅能夠得到良好質(zhì)量的沖裁件，而且能夠延長(zhǎng)模具的壽命。因此，凸、凹模工作部分尺寸的計(jì)算是非常重要的。該沖裁件所用的材料是 A3，板料的厚度是 6mm，由此查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 2.4 得到模具初始時(shí)的雙面間隙：=1.44mm =1.08mmmaxZminZ4.2.1 沖孔 凸、凹刃口尺寸的計(jì)算30?由于沖裁件中 的孔在圖形上的精度相對(duì)要求較高，采用配作法制作凸、凹模。其刃口尺寸計(jì)算如下：查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 2.6 得沖孔時(shí)的磨損系數(shù)：x=0.75按照公式 計(jì)算凸）（凸 ?0maxA???式中 A——凸模最大尺寸（mm） ；X——沖孔時(shí)磨損系數(shù)；——沖裁件的磨損系數(shù)；?11——凸模制造偏差（mm） ，一般取 = /4。凸A凸A?038. 038.15157.26?????）（凸沖孔凹模尺寸與凸模的基本尺寸相同為 30.15mm，不必標(biāo)注公差。但在技術(shù)要求里需注明，凹模實(shí)際刃口尺寸與凸模配制，保證最小雙面合理間隙值 =1.08mm。minZ4.2.2 外形落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算按照 IT14 級(jí)査取沖裁件中未標(biāo)注的尺寸公差：043.R2?074.5?043.18?074.56?03.R?查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 2.6 得磨損系數(shù)為：當(dāng) ≥0.50 時(shí)，x= 0.5；?當(dāng) ＜0.50 時(shí)，x= 0.75.落料時(shí)凸、凹模計(jì)算公式為： 凸）（ ?0maxjA???落料時(shí)以落料凹模為基模，所以 應(yīng)為凹模尺寸。jA將數(shù)據(jù)代入以上公式得： 1.01.06824375.12R??????）（凹 9.09.035）（凹 1.1.7.8??）（凹 9.09.0635)456(????凹 75.07.083.R4??）（凹落料凸模尺寸與凹模相配作，基本尺寸相同分別為21.68、52.63、17.68、55.63、3.78，不必標(biāo)注公差。在落料凸模的零件圖中技術(shù)要求要注明，凸模的實(shí)際尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面間隙值為 =1.08mm。minZ124.3 沖壓力的計(jì)算4.3.1 沖孔力、落料力的計(jì)算落料力和沖孔力計(jì)算公式如下：bLtF??落 bLtF??孔式中 L——沖裁周邊長(zhǎng)度；t——材料厚度；——材料的抗拉強(qiáng)度。b?查有關(guān)數(shù)據(jù)，A3 的抗拉強(qiáng)度為 450MPa。落料力的計(jì)算：落料件的外形是由三個(gè)半圓與若干直線段組成，其周邊長(zhǎng)度為： 213249256L????????=260.2（mm）沖裁件的板料厚度為 6mm。所以 KN54.7024562.0F???）（落沖孔力的計(jì)算： )m.915L（?所以 KN469.254062.F???（孔4.3.2 沖孔、落料時(shí)的推件力、卸料力計(jì)算沖孔時(shí)，由于沖下的廢料卡在凹模洞中，將廢料順著沖裁方向從凹模洞中推出，需要壓力機(jī)為其傳遞一定大小的力，計(jì)算公式如下： 孔推推 FnK?13式中 n——同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件個(gè)數(shù)， ；thn?——推件力系數(shù)；推K——沖孔力。孔F沖孔凹模壁取直筒形凹模刃口形式，由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 2.21 查得，h=12mm，則 。個(gè)26m1thn?查表 2.7 得 =0.045。推K所以 ）（孔推推 KN9.246.5.02Fn???落料時(shí)可以將落料凹模設(shè)計(jì)成斜壁式凹模，不必計(jì)算落料時(shí)的卸料力。4.3.3 總的沖壓力計(jì)算：沖裁時(shí)，總的沖壓力為 卸推孔落總 FF??以上計(jì)算已經(jīng)得出各個(gè)力的大小，將數(shù)據(jù)帶入上面公式得，979.9（KN）??9.246.5.702F總一般在沖裁工作中，為了保證壓力機(jī)能夠提供足夠的壓力，通常所選用的壓力機(jī)的噸位要比實(shí)際計(jì)算出的沖壓力要大 30%左右，即：）（總’總 %301F???=979.9×1.3=1273.9（KN）4.4 壓力中心的計(jì)算由于沖壓件外形不是中心對(duì)稱圖形，所以需要找出其壓力中心，并在沖裁時(shí)候使模柄軸線與壓力機(jī)滑塊中心線保持重合，這樣才能保證滑塊不會(huì)承受偏心載荷；否則，會(huì)導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響之間質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。采用解析法求模具的壓力中心坐標(biāo)。14按照一定的比例畫(huà)出工件圖形，如圖（5）所示。以限位板底邊上中點(diǎn)為原點(diǎn)，建立 xoy 坐標(biāo)系，如圖中所示。圖（5） 壓力中心坐標(biāo)系沖裁件的外形是由圓、圓弧和直線段組成，將其周邊分成 、 、 、1L23、 、 、 七個(gè)基本線段，如圖中所示。 4L567L圖中尺寸為圖（1）中所給出的數(shù)據(jù)。求各個(gè)線段的中心位置：從工件圖形中可以看出，工件為左右對(duì)稱圖形。所以，壓力中心在 x 方向的坐標(biāo)為：=0；Cx在 y 軸方向上，沖裁件左右對(duì)稱，求算線段壓力中心坐標(biāo)時(shí)主要是求出圓弧 、2L、 的坐標(biāo) 、 、 ，利用公式：4L624y6計(jì)算LRbsin180???式中 R——圓弧半徑（mm） ；——圓弧中心角的一半；15b——圓弧對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)（mm） ；L——弧長(zhǎng)（mm） 。將相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入上面公式，得：=5.73 =3.6 =692y4y6最終求得各個(gè)基本線段長(zhǎng)度和重心在 y 軸方向上的坐標(biāo)為：=56mm =0；1L1=56.55mm =-0.174；2 2=4mm =10.8；3 3y=12.56mm =12；4L4=62mm =10.8。5 5=69.12mm =696 6y=94.25mm =557L7壓力中心在 y 軸方向上的坐標(biāo)利用下面的公式計(jì)算得出：；????n1iiin21C LyL? ?將以上數(shù)據(jù)代入公式得：25.941.625.14.56 5.637873.560yC ????????=29即如圖建立的坐標(biāo)系，工件的壓力中心坐標(biāo)為（0，29） 。165 模具的總體設(shè)計(jì)通過(guò)以上的分析，此零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，選用級(jí)進(jìn)模具，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。因是大批量生產(chǎn)，但工件簡(jiǎn)單，所以采用手動(dòng)從右往左送料方式比較好，能夠使模具制造簡(jiǎn)單。本工件在生產(chǎn)過(guò)程中是大批量生產(chǎn)，沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷(xiāo)定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷(xiāo)定位。送料時(shí)始用擋料銷(xiāo)與固定擋料銷(xiāo)作為粗定距，為保證沖裁件的尺寸精度，需要在凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo)，利用條料上先沖下的 φ30mm 的孔做導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。由于板料厚度較厚，不需要采用壓料裝置。模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 6 mm，料厚比較厚，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來(lái)卸下條料廢料。為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)向，由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。模具的動(dòng)作過(guò)程如下：模具工作時(shí)，條料由導(dǎo)料板導(dǎo)向，人工送入工作臺(tái)面，采用始用擋料銷(xiāo)手動(dòng)進(jìn)行首次定位。上模部分隨壓力機(jī)滑塊下行，進(jìn)行沖裁，導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)上下模的運(yùn)動(dòng)起到可靠的導(dǎo)向，完成 φ30mm 的沖孔動(dòng)作，落料凸模進(jìn)行一次空行程。始用擋料銷(xiāo)在彈簧作用下回到原來(lái)位置，上?；爻?，等待下一次沖裁。上?；爻毯螅瑮l料由導(dǎo)料板導(dǎo)向繼續(xù)送進(jìn)，固定擋料銷(xiāo)對(duì)條料進(jìn)行初定位。上模下行，第一次沖出的 φ30mm 的孔作為導(dǎo)正孔與導(dǎo)正銷(xiāo)配合對(duì)板料進(jìn)行精確定位。沖孔凸模與落料凸模同時(shí)完成沖裁，沖裁件與沖孔廢料分別從落料凹模沖孔凹模的凹模洞中落下，落料件的廢料由固定卸料板卸下。上?；爻?，準(zhǔn)備下一次的沖裁。在沖裁過(guò)程中，始用擋料銷(xiāo)只在首次沖裁時(shí)使用，以后各次沖裁時(shí)都由固定擋料銷(xiāo)控制送料步距作為初定位，導(dǎo)正銷(xiāo)進(jìn)行精確定位進(jìn)行沖裁。176 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。沖裁件中的孔為圓形結(jié)構(gòu)，為了方便凸模的加工和工作過(guò)程中的凸模替換，將凸模設(shè)計(jì)成階梯形狀，根據(jù) JB/T5826 標(biāo)準(zhǔn)選擇凸模。沖孔凸模的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖（6）18所示：圖（6）沖孔凸模6.1.2 落料凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)落料件外形較沖孔復(fù)雜，是一個(gè)不規(guī)則的輪廓，考慮選用直通式凸模，但由于直通式凸模不便于固定，在凸模的端面加工時(shí)留出一個(gè)高為 5mm 的凸臺(tái)用于凸模的固定。模具工作時(shí)，沖孔凸模與落料凸模同時(shí)進(jìn)行沖裁，將它們?cè)O(shè)計(jì)為同等長(zhǎng)度。該凸模要與導(dǎo)正銷(xiāo)配合對(duì)板料精確定位，因此在凸模 R22mm 圓弧中心處鉆出一個(gè) φ26mm 的通孔。由于落料時(shí)是以凹模為基刃，凸模的尺寸按照落料凹模尺寸進(jìn)行配作，要求的不是過(guò)于嚴(yán)格，其結(jié)構(gòu)如圖（7）所示：19圖（7）落料凸模6.1.3 凹模板的設(shè)計(jì)如將沖孔凹模與落料凹模分別設(shè)計(jì)制造，在滿足最小壁厚的前提下，會(huì)使模具結(jié)構(gòu)尺寸大大增加，制造不方便，并且增加了模具制造時(shí)的經(jīng)濟(jì)成本。所以考慮將兩個(gè)凹模設(shè)計(jì)在同一個(gè)板料上作為一個(gè)整體。落料凹模刃口處加工成斜壁式，沖孔凹模刃口處為直臂式。計(jì)算凹模板的外形尺寸，以便后面的模架選擇。根據(jù)沖裁件的排樣圖查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 2.22 得，凹模板的厚度系數(shù)為：k=0.35所以，凹模板的高度 H= k×b =0.35×75 = 26.25（mm）凹模板的厚度 C= 1.5H =1.5×26.25 = 39.4（mm）凹模板外形尺寸的確定：20凹模外形長(zhǎng)度 L=96+37+15+2×39.4 = 226.8（mm）凹模外形寬度 B=75+2×39.4 = 153.8（mm）依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，將凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化 315×200×28凹模結(jié)構(gòu)及尺寸如圖（8）所示：圖（8）凹模板6.1.4 導(dǎo)正銷(xiāo)的設(shè)計(jì)導(dǎo)正銷(xiāo)能夠在標(biāo)準(zhǔn)件中查詢得到，但從沖裁件尺寸標(biāo)注可以看出，第一次沖下的孔邊沿到落料件邊緣距離為 7mm。如選用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)正銷(xiāo)，其尾部直徑尺寸過(guò)大，落料凸模上也應(yīng)鉆出相同尺寸的孔與之配合從而會(huì)導(dǎo)致落料凸模的強(qiáng)度不夠，因此導(dǎo)正銷(xiāo)在設(shè)計(jì)過(guò)程中單獨(dú)制造出來(lái)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與尺寸如圖（9）所示：21圖（9）倒正銷(xiāo)6.1.5 固定擋料銷(xiāo)位置的確定選用固定擋料銷(xiāo)來(lái)對(duì)板料進(jìn)行初定位，必須確定擋料銷(xiāo)在模具上正確位置，擋料銷(xiāo)位置如圖（10）其確定如下：圖（10）固定擋料銷(xiāo)位置由圖形（2）和圖形（10）中可以得 出：22擋料銷(xiāo)與沖裁件的直邊部分接觸進(jìn)行初定位，有幾何關(guān)系得：條料每前進(jìn)一個(gè)步距，等于直邊到擋料銷(xiāo)的距離。即 ）（ 429DLS???L=74mm所以固定擋料銷(xiāo)應(yīng)在距落料件中心 74mm 處。6.1.6 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模平齊，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取 1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度查表取 8～10mm。導(dǎo)料板采用 Q235 鋼制作，熱處理硬度為 40～48HRC，用螺釘和銷(xiāo)釘固定在凹模上。經(jīng)查表分析得，導(dǎo)料板長(zhǎng)度 L=315mm，寬度 B=45.5mm ，厚度 h=10mm6.1.7 卸料板的設(shè)計(jì)卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為 20mm。在前面已確定了采用剛性卸料板，設(shè)計(jì)卸料板為一整體板。卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40～48HRC。6.1.8 始用擋料銷(xiāo)位置確定根據(jù)步距要求，模具上需要兩個(gè)始用擋料銷(xiāo)。其位置確定如圖（11）：圖（11）始用擋料銷(xiāo)位置）（ m42537L1??23根據(jù)選擇的板料尺寸，與搭邊值大小， m80L2?6.2 模架的選擇根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，所選擇模架尺寸如下：上模座：315×200×45下模座：315×200×55 導(dǎo)柱：35×180導(dǎo)套：35×115×43墊板：315×200×10卸料板：315×200×20凸模固定板：315×200×326.3 模具的閉合高度選擇模架時(shí)，選用兩塊 315×45.5×10 的導(dǎo)料板；模柄選用旋入式模柄，螺紋部分的尺寸為 M36×2.5，與壓力機(jī)配合部分的高度為 73mm。所以模具閉合高度可以根據(jù)裝配關(guān)系計(jì)算為：H 下 模 座凸 模凹 模 板模 柄墊 板上 模 座高 ）（ hhh????1=45+10+73+28+（100-1）+55=310（mm）247 沖壓設(shè)備的選擇選擇型號(hào)為 JA21-160 的開(kāi)式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)能夠滿足使用要求。型號(hào)為 JA21-160 的壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：1600KN滑塊行程：160mm最大閉合高度：450mm封閉高度調(diào)節(jié)量：130mm工作臺(tái)尺寸：（前后×左右）710mm×1120mm工作臺(tái)板厚度：130mm模柄孔尺寸： 70×80mm?258 模具總裝圖的繪制圖（12）裝配圖1-下模座 2-緊固螺釘 3-凹模板 4-導(dǎo)料銷(xiāo) 5-固定擋料銷(xiāo) 6-導(dǎo)正銷(xiāo) 7-落料凸模 8-凸模固定板 9-墊板 10-上模座 11-定位銷(xiāo) 12-模柄13-止動(dòng)銷(xiāo) 14-沖孔凸模 15-緊固螺釘 16-導(dǎo)柱 17-卸料板18-導(dǎo)套 19-托料板 20-螺釘 21-定位銷(xiāo)模具總裝圖如上圖（12）所示。269 設(shè)計(jì)總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是我進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后的一次綜合性學(xué)習(xí)檢測(cè)，它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。本次模具設(shè)計(jì)工件是限位板，限位板屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。限位板沖孔落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。致 謝本人交上的這份畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然進(jìn)了我最大努力，但并不能稱之為完整或者完美。27但在我學(xué)習(xí)過(guò)程中老師和同學(xué)的幫助堪稱完美！首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她幫我仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原老師在模具行業(yè)里學(xué)識(shí)淵博，為人熱情，一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪，在她的指導(dǎo)下使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向她表示真誠(chéng)的感謝！同時(shí)，我還要感謝材料工程系模具專業(yè)的所有老師，有了他們的敬業(yè)教導(dǎo)，才有了我專業(yè)知識(shí)的積累和進(jìn)步。感謝母?！幽蠙C(jī)電高等專科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。最后,感謝我的同窗學(xué)友，因?yàn)槲覀冇泄餐睦硐肱c追求。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！雖然此文歷經(jīng)幾次修改，但由于筆者水平有限，文中仍會(huì)存在許多不足和缺陷，敬請(qǐng)諸位老師和學(xué)友不吝批評(píng)指正，以使我更加深入地研究和提高！參考文獻(xiàn)[1]陳錫棟、周小玉主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[ M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[2]李紹林、馬長(zhǎng)福主編.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)[ 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