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摘 要 本文介紹的模具實例結(jié)構(gòu)簡單實用 使用方便可靠 本套沖壓模具的設(shè)計 不是以復(fù)雜模具的設(shè)計為主 而主要是對模具設(shè)計知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和設(shè)計的練 習(xí) 以達到掌握沖壓模具設(shè)計的基本技能的目的 首先 對零件做整體的分析 包括 材料的使用 精度的要求 工序的要 求以及成本的要求等 為了降低成本 對排樣方式進行了合理的設(shè)計 其次 對零件整體進行工藝設(shè)計 通過工藝目的的設(shè)計 工序的順序設(shè)計 壓力機的 選擇等來實現(xiàn)所要達到的要求 再次 想要保證制件精度的要求 就要考慮模 具刃口尺寸的計算 因為刃口是沖制工件的主要工作部分 刃口處的精度就決 定了制件的精度 就必須根據(jù)公差來進行精確計算 最后 根據(jù)計算出的模具刃口尺寸設(shè)計出相應(yīng)的凸凹模 并且查找資料選 擇冷沖壓模的標準零件 符合標準后 就把凸凹模與其它各零部件進行總體裝 配 在確定了模具體閉合高度后 選出合適的壓力機在調(diào)試校驗后并進行試沖 加工 以達到符合的標準 最終完成加工 關(guān)鍵詞 沖壓模具 沖壓工藝 模具設(shè)計 Abstract The topic is the chain plate punching blanking compound mold design and the mold of article described an instance is simple and practical easy to use and is reliable This mold is not primarily designed to complex design but mainly on a systematic study of mold design knowledge and practice in order to achieve the purpose of master the basic skills of stamping mold design First of all do a thorough analysis for the parts which include the using of the material the requirement of accuracy and the requirement of working procedure and costs and so on For declining low cost proceeded the reasonable design to the row kind method Secondly do processing design for the whole parts and the purpose by craft designing and order of the working procedure and by the choice of punching machine Thirdly consider the calculation of size of the mould cutting edge in order to meet the need of accuracy Because the cutting edge is the main working part of the punching processing the accurate cutting edge guarantees the accurate parts So you needed to tolerance do accurate calculation Finally according to the calculated the size of mold cutting edge design the corresponding punch and mold and find information on selection criteria for cold stamping parts meet the standards put the punch and mold with the other components to the overall assembly In determining the specific mold closed height select the appropriate press in the debug and test validation washed after processing to meet compliance standards the final completion of the processing chain plate Keywords composite modulus stamping process mold design punching blanking 目 錄 摘要 1 Abstract 2 目錄 3 第 1 章 緒論 5 1 1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 5 1 2 沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 6 1 3 外國模具工業(yè)的發(fā)展狀況 7 1 4 課題研究的內(nèi)容 8 第 2 章 工藝性分析 9 2 1 零件的分析 9 2 1 1 沖壓件的尺寸精度 9 2 1 2 生產(chǎn)批量 9 2 2 工藝方案分析 10 2 3 模具間隙的確定 11 2 4 設(shè)備的選擇 12 第 3 章 排樣設(shè)計 15 3 1 搭邊 17 3 2 送料進距 17 3 3 條料寬度 17 3 4 本章小結(jié) 18 第 4 章 模具總體設(shè)計 19 4 1 模具類型的選擇 19 4 2 定位方式的選擇 19 4 3 卸料 出件方式的選擇 20 第 5 章 模具的裝配和沖裁模具的試沖 21 5 1 模具的裝配 21 5 2 沖裁模具的試沖 22 5 3 裝配圖 25 結(jié)論與展望 26 致謝 27 參考文獻 28 第 1 章 緒論 1 1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快 近年來 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 長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā) 展速度快于一般模具產(chǎn)品 塑料模和壓鑄模比例增大 專業(yè)模具廠數(shù)量及其產(chǎn) 能增加較快 三資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速 股份制改造步伐加快等 從地區(qū)分 布來說 以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地 區(qū) 南方的發(fā)展快于北方 目前發(fā)展最快 模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和 浙江 這兩個省的模具產(chǎn)值已占全國總產(chǎn)值的 6 成以上 我國模具總產(chǎn)值雖然 已位居世界第三 但設(shè)計制造水平在總體上要比德國 美國 日本 法國 意 大利等發(fā)達國家落后許多 也要比英國 加拿大 西班牙 韓國 新加坡等落 后 落后和差距主要表現(xiàn)在下列 5 方面 1 供不應(yīng)求 國內(nèi)自配率只有 70 左右 其中中低檔模具供過于求 中高 檔模具自配率只有 50 左右 2 組織結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)都不合理 我國模具生產(chǎn) 廠點中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間 分廠 自產(chǎn)自配比例高達 60 左右 國 外 70 以上是商品模具 國內(nèi)模具總產(chǎn)值中 大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具 所占比例不足 30 國外在 50 以上 3 產(chǎn)品水平和國際水平相比還有很大差距 模具生產(chǎn)周期比國際水平長許 多 產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度 型腔表面粗糙度 壽命及模具的復(fù)雜程度等 方面 4 能力較差 經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低 水平也較低 不重視產(chǎn)品開發(fā) 在市場經(jīng)濟中常處于被動地位 隨之而來的是我國模具企業(yè) 經(jīng)濟效益差 大都微利 不少企業(yè)虧損 缺乏后勁 5 技術(shù)水平相比 模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后 國內(nèi)大多數(shù)模具 企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式 真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多 根據(jù)模具行業(yè)實際情況 今后發(fā)展進步的重點應(yīng)放在如下方面 1 制訂法律法規(guī) 出臺相應(yīng)政策 引導(dǎo)投資方向 建議借鑒日本在 20 世紀 六七十年代的幾個振興法 振興措施 及其實踐經(jīng)驗 針對我國模具工業(yè)振興的 具體對象 制訂我們的法律法規(guī) 2 加快體制改革 努力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 目前模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理 主 要表現(xiàn)在企業(yè)組織結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 技術(shù)結(jié)構(gòu)及進出口結(jié)構(gòu)等方面 十一五 期 間應(yīng)在有關(guān)政策的引導(dǎo)下 采取積極措施進行調(diào)整 使之逐步合理化 3 堅持擴大開放 加強國內(nèi)外企業(yè)之間的交流與合作 進一步加強吸收外 資工作的力度 積極引進技術(shù)和裝備 4 在國家有關(guān)部門大力支持下 加強產(chǎn)學(xué)研合作 推進模具行業(yè)科技開發(fā) 和技術(shù)攻關(guān)工作 組織行業(yè)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研重點單位 分工合作 聯(lián)合作戰(zhàn) 爭取早 出成果 多出成果 共同享受成果 并加速成果產(chǎn)業(yè)化 以迅速提高行業(yè)的技 術(shù)水平 5 用電子信息工程等高新技術(shù)和先進適用技術(shù)改造企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式 將先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力 6 制訂和完善模具標準 組織模具標準件大批量規(guī)模化生產(chǎn) 搞好模具標 準件的產(chǎn)需銜接 促進模具行業(yè)發(fā)展 7 加強人才培訓(xùn) 提高人才素質(zhì) 8 努力發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具鋼和各種先進適用的模具加工和測試設(shè)備 以及刀具 夾具 努力改善模具行業(yè)和有關(guān)的周邊配套條件 1 2 沖壓模的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 近年來 我國沖壓模具水平已有很大提高 大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重 量達 50 多噸的模具 為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了 精度達到 1 2 m 壽命 2 億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn) 表面粗 糙度達到 Ra300mm 精沖模及中厚板精沖模國 內(nèi)也已達到相當(dāng)高的水平 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下 經(jīng)過幾十年努力 現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達到較高水平 包括信息工程和虛擬技 術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢 1 全面推廣 CAD CAE CAM 技術(shù) 2 高速銑削加工 發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并可獲得極高的表面光潔 度 高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展 對汽車 家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了 新的活力 3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功 能 大大縮短了模具的在研制制造周期 4 電火花銑削加工 削加工技術(shù)是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù) 它是有高速 旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 像數(shù)控銑一樣 因此不再需要 制造復(fù)雜的成型電極 這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展 5 提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高 目前我國模具標準件使用率已達到 30 左 右 國外發(fā)達國家一般為 80 左右 6 優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù) 優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要 模具熱處理和表面處理技術(shù)是能否充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(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 7 模具研磨拋光將自動化 智能化 模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命 制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響 研究自動化 智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作 以提高模具表面質(zhì) 量是重要的發(fā)展趨勢 8 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 1 3 外國模具工業(yè)的發(fā)展狀況 國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司 的模具廠 一般規(guī)模都不大 但專業(yè)化程度高 生產(chǎn)效率極高 國外模具企業(yè)一般不超過 100 人 多數(shù)在 50 人以下 在人員結(jié)構(gòu)上 設(shè)計 質(zhì)量控制 營銷人員超過 30 管理人員在 5 以下 我國每個職工平均每年 創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右 而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15 20 萬美元 有的達到 25 30 萬美元 國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70 以上 而我國才達到 45 國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營 合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不 多 國外模具企業(yè)對人員素質(zhì)要求較高 技術(shù)人員一專多能 一般能獨立完成 從工藝到工裝的設(shè)計 操作人員具備多種操作技能 營銷人員對模具的了解和 掌握很深 國內(nèi)模具企業(yè)分工較細 缺乏綜合素質(zhì)較高的人員 國外模具企業(yè) CAD CAE CAM 的技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛 逆向工程 快速原 型制造鑄造模具的使用也比較多 國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國 外差距已經(jīng)不大 有些已經(jīng)達到國外水平 但一些中小型模具企業(yè)與國外的差 距還是很大的 1 4 課題研究的內(nèi)容 1 從老師指定的零件圖入手 根據(jù)零件的材料與厚度 進行工藝分析與計 算 初步確定零件的加工制造工藝 確定模具的類型 根據(jù)制件的形狀確定加 工工序 2 要進行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本次設(shè)計還需要選擇模架 尺寸規(guī)格的選擇還 需要進一步的計算 本次設(shè)計先設(shè)計出排樣圖 計算出搭邊值 這要考慮到提 高原材料的利用率 確定模具的壓力中心后計算沖裁力 頂件力等 算出總力 后即可根據(jù)模具設(shè)計大典選擇壓力機的種類及型號 之后計算模具的刃口尺寸 再確定模具的主要結(jié)構(gòu)要素 如確定送料方式 確定卸料方式 選擇各模具零 件的標準外形尺寸 有上模板 固定板 凹模 卸料板 固定板 下墊板的尺 寸 再確定一下螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量與尺寸 3 進行模具的裝配圖與零件圖的設(shè)計 查找零件與裝配的技術(shù)要求 以及 各零件的材料 硬度和規(guī)格 最后用計算機繪制正式的裝配圖 再由指導(dǎo)教師 指定零件圖 用計算機繪出圖紙 標明尺寸 技術(shù)要求以及形位公差 粗糙度 等 經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤后 撰寫設(shè)計論文 最后進行修改 工作即可完成 第 2 章 工藝性分析 2 1 零件的分析 材料 10 鋼 零件簡圖 如圖所示 圖 沖裁件 10 鋼為普通碳素鋼 具有較好的沖載成型形性能 零件結(jié)構(gòu)較簡單 無尖 角 對沖載加工較為有利 所以該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖載要求 2 1 1 沖壓件的尺寸精度 零件圖上的尺寸示標注公差 沖裁件的精度按 IT13 確定 沖模制造精度按 IT6 IT7 確定 2 1 2 生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批量 大批量 2 2 工藝方案分析 工件為圖一所示的落料沖孔件 材料為 10 鋼 生產(chǎn)批量為大批量 圖 2 3 沖壓件 零件為滿足沖孔落料件 可提出加工方案如下 方案一 先落料 后沖孔 采用兩套單工方模生產(chǎn) 方案二 落料沖孔復(fù)合模沖壓 采用復(fù)合模生產(chǎn) 方案三 沖孔落料連續(xù)沖壓 采用級進模生產(chǎn) 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單 但需要兩道工序 兩幅模具 生產(chǎn)效率低 零件精 度較差 在批量較大的情況下不適合使用 方案二只需要一副模具 沖壓件形 位精度和尺寸精度易保證 且生產(chǎn)效率較高 盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜 但 是由于零件的幾何精度較為簡單 模具制造并不困難 方案三也只需要一副模 具 生產(chǎn)效率也高 但與方案二相比零件的精度稍差 欲保證沖壓件的形狀精 度 需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷 模具制裝配較復(fù)合模具復(fù)雜 所以 比較三個方案 采用方案三生產(chǎn) 2 3 模具間隙的確定 凸模與凹模圖樣分別加工主要適用于圓形或簡單形狀的工件 設(shè)計時需在 圖紙上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差 凸凹模分別加工方法的優(yōu)點是 凸凹模具有互換性 制造周期短 便于成 批制造 其缺點是 為了保證初始間隙在合理范圍內(nèi) 需要采用較小的凸凹模 具制造公差 所以模具制造成本相對較高 同時 為保證一定的間隙 模具的制造公差必須滿足下列條件 2 2 pmaxindZ 即 2 3 i0 4 2 4 maxin6d 式中 凸模制造公差 p 凹模制造公差 d 最大合理間隙 maxZ 最小合理間隙 in 表 2 3 系數(shù) K 非 圓 形 圓 形 1 0 75 0 5 0 75 0 5 材料 厚度 t mm 工件公差 mm 1 1 2 2 4 4 0 16 0 20 0 24 0 30 0 17 0 3 5 0 21 0 4 1 0 36 0 42 0 50 0 60 0 16 0 20 0 24 0 30 0 16 0 20 0 24 0 30 0 25 0 4 9 0 31 0 5 9 由圖 1 1 可知 該零件屬于無特殊要求的一般沖孔 落料件 外輪廓由落 料獲得 上下的兩個沖孔由沖孔獲得 最小合理間隙 2Cmin 0 012 最大合理間隙 2Cmax 0 016 則 2Cmax 2Cmin 0 016 0 012 0 004mm 2 4 設(shè)備的選擇 對于沖裁工序 壓力機的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時總壓力的 1 1 1 3 倍 即 P 1 1 1 3 F 3 11 總p 沖裁時 壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁時各工藝力的總和 F 總p F F F F 33 5244KN 1 67622 KN 2 01464 KN 37 21486KN 總pQ1 所以 F 37 21486KN 總 因此壓力機可以選取 160KN 噸位的壓力機 型號 J23 16 在沖裁高強度材料或厚料和大尺寸沖件時 需要的沖裁力很大 當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn) 場沒有足夠大噸位壓力計時 為了不影響生產(chǎn) 可采取一些有效措施降低沖裁 力 以充分利用現(xiàn)有設(shè)備 同時 降低沖裁力還可以減少沖擊 振動和噪聲 對改善沖壓環(huán)境也有積極意義 目前 降低沖裁力的方法主要有以下幾種 1 采用階梯凸模沖裁 在多凸模的沖模中 可根據(jù)凸模的截面尺寸的大小 將凸模設(shè)計成不同的 長度 使工件端面呈階梯型布置 這樣 各凸模沖裁力的最大值不同時出現(xiàn) 從而減少了沖裁力 缺點是長凸模插入凹模較深 易磨損 階梯凸模不僅能降低沖裁力 在直徑相差懸殊 彼此距離又較小的多孔沖 裁中 還可避免小直徑凸模因受材料流動擠壓的作用而產(chǎn)生傾斜或斷面現(xiàn)象 這時一般將小直徑凸模做短一些 此外 各層凸模的布置盡量對稱 是模具受 力平衡 階梯凸模間的高度差 H 與板料厚度有關(guān) 可按如下關(guān)系確定 料厚 t 3mm 時 H t 料厚 t 3mm 時 H 0 5t 階梯凸模沖裁的沖裁力 一般只按產(chǎn)生最大沖裁力的那一層階梯進行計算 2 采用斜刃口沖裁 一般在使用平刃口模具沖裁時 因整個刃口面都同時切入材料 切斷是沿 沖裁件周邊同時發(fā)生的 因此沖床的負荷是突然增加的 故所需的沖裁力很大 采用斜刃口模具沖裁 就是將沖模的凸?；虬寄Ｖ瞥膳c軸線傾斜一定角度的斜 刃口 這樣 沖裁時整個刃口不是全部同時切入 而是逐步將材料切斷 因而 能顯著降低沖裁力 斜刃口的配置形式是采用斜刃口沖裁時 會使板料產(chǎn)生彎曲 斜刃口的配 置原則是 必須保證沖裁件平整 只允許廢料產(chǎn)生彎曲變形 為此 落料時凸 模應(yīng)為平刃口 沖孔時凹模應(yīng)為平刃口 而將凸模做成斜刃口 斜刃口還對稱 布置 以免沖裁時承受單項側(cè)壓力而發(fā)生偏移 啃傷刃口 向一邊傾斜的單邊 斜刃口沖模 只能用于切口或切斷 斜刃口的主要參數(shù)是斜刃角和斜刃高度 H 斜刃角越大越省力 但過大的 斜刃角會降低刃口強度 并使刃口易于磨損 從而降低使用壽命 斜刃角不能 過小 過小的斜刃角起不到較少力作用 斜刃高度 H 也不易過大或過小 過大 的斜刃高度會使凸模進入凹模過深 加快刃口磨損 而過小的斜刃高度也起不 到減力的作用 斜刃口沖裁的主要缺點是刃口制造與刃磨比較復(fù)雜 刃口容易磨損 沖裁 件也不夠平整 并且省力不省功 因此一般情況下盡量不用 只用于大型 板 厚沖裁件 如汽車覆蓋件 的沖裁 3 采用加熱沖裁 金屬材料在加熱狀態(tài)下的抗剪強度會顯著降低 因此采用加熱沖裁能降低 沖裁力 下表為部分鋼在加熱狀態(tài)時的抗剪強度 從表中可以看出 當(dāng)鋼加熱 至 900 時 其抗剪強度最低 沖裁最為有利 所以一般加熱沖裁是把鋼加熱 到 800 900 時進行的 表 4 金屬材料在加熱狀態(tài)的抗剪強度 加熱溫度 結(jié)構(gòu) 200 500 6 00 7 00 8 00 9 00 1 000 Q195 Q215 360 320 2 00 1 10 6 0 3 0 2 0 10 鋼 Q255 450 450 2 40 1 30 9 0 7 0 6 5 Q275 530 520 3 30 1 60 9 0 7 0 6 0 采用加熱沖裁時 條件不能過長 搭邊應(yīng)適當(dāng)放大 同時模具間隙適當(dāng)減 少 凸 凹模應(yīng)選用耐熱材料 刃口尺寸計算時要考慮沖裁件的冷卻收縮 模 具受熱部分不能設(shè)置橡皮等 由于加熱沖裁工藝復(fù)雜 沖裁件精度也不高 所 以只用于厚板或表面質(zhì)量與精度要求都不高的沖裁件 加熱沖裁的沖裁力按平均刃口沖裁力公式計算 但材料的抗剪強度應(yīng)根據(jù) 沖裁溫度按上表選取 第 3 章 排樣設(shè)計 沖載件在條料或板料上的布置方式稱為排樣 排樣方案對材料的利用率 沖載件質(zhì)量 生產(chǎn)率 生產(chǎn)成本和模具結(jié)構(gòu)形式都有重要的影響 排樣圖是排樣設(shè)計最終的表達形式 通常應(yīng)繪制在沖壓工藝規(guī)程的相應(yīng)卡 片上和沖裁?？傃b圖的右上角 排樣圖的內(nèi)容應(yīng)反映出排樣方法 沖裁件的沖 裁方式 用側(cè)刃定距時側(cè)刃的形狀與位置 材料利用率等 1 排樣的設(shè)計原則 提高材料的利用率 沖裁件生產(chǎn)批量大 生產(chǎn)效率高 材料費用一般會 占總成本的 60 以上 所以排樣的利用率是衡量排樣經(jīng)濟性的一項重要指標 在不影響零件性能的前提下 應(yīng)合理設(shè)計零件外形及排樣 提高材料的利用率 改善操作性 沖裁件排樣應(yīng)使工人操作方便 安全 勞動強度低 一般 來說 在沖裁生產(chǎn)時應(yīng)盡量減小條料翻動次數(shù) 在材料利用率相同或相近時 應(yīng)選用條料寬度及進料小的排樣方式 使模具結(jié)構(gòu)簡單合理 使用壽命高 保證沖載件質(zhì)量 2 排樣方式的分類 按照材料的利用率 排樣可分為有廢料排樣 少 廢料排樣和無廢料排樣三種 廢料是指沖裁中除零件以外的其它板料 包括工 藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料 a b c 圖 2 4 排樣方式 有廢料排樣 有廢料排樣是指在沖載件與沖載件之間 沖載件與條料側(cè) 邊之間均有工藝廢料 沖裁是沿沖裁件中除零件以外的其他板料 包括工藝廢 料和結(jié)構(gòu)廢料 如圖 2 1 a 所示 少廢料排樣 少廢料排樣是指只在沖裁件之間或只在沖裁件與條料側(cè)邊 之間留有搭邊 如圖 2 1 b 所示 沖裁只沿沖裁件的部分輪廓進行 材料的 利用率可達 70 90 無廢料排樣 無廢料排樣是指在沖裁件與沖裁件之間 沖裁件與條料側(cè) 邊之間均無搭邊存在 沖裁件實際上是直接由切斷條料獲得 如圖 2 1 c 所 示 材料的利用率可達 85 90 3 排樣設(shè)計 圖 2 5 排樣圖 材料利用率計算 2 1 0S 式中 材料利用率 S 工件的實際面積 S 所用材料面積 包括工件面積與廢料面積 0 A 步距 相鄰兩個制件對應(yīng)點的距離 B 條料寬度 由圖可知 條料寬度 94mm 定步距 58mm 一個步距內(nèi)的材料利用率 0 F 3274 7 94 58 60 注 沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)書 206 頁表 9 6 26 頁 3 1 搭邊 沖裁件與沖裁件之間 沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝預(yù)料稱為搭邊 搭邊的作用是避免因誤送發(fā)生零件缺角 搭邊或尺寸超差 使凸凹模刃口受力 均勻 提高模具的使用壽命及沖裁件的斷面質(zhì)量 此外利用搭邊還可以實現(xiàn)模具 的自動送料 搭邊的合理數(shù)值主要取決與沖裁件的板料厚度 材料性質(zhì) 外廓形狀及尺 寸大小等 一般來說 材料硬時 搭邊值可取小些 軟材料或脆性材料 搭邊 值可取大些 板料厚度大 需要的搭邊值大 沖裁件的形狀復(fù)雜 尺寸大 過 度圓角半徑小 需要的搭邊值大 手工送料或有側(cè)壓板導(dǎo)料時 搭邊值可取小 些 3 2 送料進距 模具每沖裁一次 條料在模具上前進的距離稱為送料進距或步距 當(dāng)單個 進距內(nèi)只沖裁一個零件時 送料進距的大小等于調(diào)料上兩個對應(yīng)點之間的距離 A D a 2 2 1 式中 A 為送料進距 單位 mm D 為平行于送料方向的沖裁件寬度 單 位 mm a 為沖裁件之間的搭邊值 單位 mm 1 3 3 條料寬度 沖裁前通常需要按要求將板料裁剪為適當(dāng)寬度的條料 為保證送料順利 不因過寬而發(fā)生卡死現(xiàn)象 條料的下料公差規(guī)定為負偏差 條料在模具上送料 時 一般都有導(dǎo)料裝置 有時還要使用測壓裝置 條料寬度 B L 2a 2 3 式中 B 為條料寬度 單位 mm L 為沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸 單位 mm a 為沖裁件與條料之間的搭邊 單位 mm 為條料下料時的下偏差 值 單位為 mm 3 4 本章小結(jié) 本章介紹了沖壓件的過程分析 包括沖壓件變形階段分析 沖壓件的質(zhì)量 分析 鏈板片的工藝分析 主要是沖壓方案的選擇 排樣設(shè)計 搭邊設(shè)計 調(diào)料寬度 送料進距等 本章重點介紹了鏈板片沖孔落料復(fù)合模的工藝方案的 選擇 由于材料的利用率不可能為 100 及盡量提高材料的利用率 因此選用少 廢料排樣的方式 第 4 章 模具總體設(shè)計 4 1 模具類型的選擇 模具類型分為三種 分別是 單工序模 復(fù)合模和級進模 單工序模又稱簡單沖裁模 是指在壓力機一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序 的模具 如落料模 沖孔模 切斷模 切口模等 復(fù)合模是指在一次壓力機的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道或兩 到以上不同沖裁工序的模具 復(fù)合模是一種多工序沖裁模 它在結(jié)構(gòu)上的主要 特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件 凸凹模 如落料沖孔復(fù)合模 中有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模 級進模 也叫連續(xù)模 據(jù)說連續(xù)模在標準術(shù)語將取消 由多個工位組成 各工位完成不同的加工 各工位順序關(guān)聯(lián) 在沖床的一次行程中完成一系列的 不同的沖壓加工 一次行程完成以后 由沖床送料機按照一個固定的步距將材 料向前移動 這樣在一副模具上就可以完成多個工序 一般有沖孔 落料 折 彎 切邊 拉伸等等 在沖壓過程中 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起 該模具采用 中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式 提高模具壽命和工件質(zhì)量 方便安裝調(diào)整 故該復(fù)合模 采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方 確定沖壓工藝方案后 應(yīng)通過分析比較 選擇合理的模具結(jié)構(gòu)型式 使其 盡量滿足以下要求 1 能沖出符合技術(shù)要求的工件 2 能提高生產(chǎn)率 3 模具制造和維修方便 4 模具有足夠的壽命 5 模具易于安裝調(diào)整 且操作方便 安全 4 2 定位方式的選擇 因為該模具采用是條料 控制條料的送進方向采用導(dǎo)料板 無側(cè)壓裝置 控制條料的送進步距采用擋料銷初定距 導(dǎo)料銷精定距 而第一件的沖壓位置 因為條料長度有一定余量 可以靠操作工目測定 定位零件基本上都已標準化 可根據(jù)坯料和工序件形狀 尺寸 精度及模 具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標準 4 3 卸料 出件方式的選擇 卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后 把沖件或廢料從模具 工作零件上卸下來 以便沖壓工作繼續(xù)進行 通常 把沖件或廢料從凸模上卸 下來稱為卸料 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置 彈性卸料裝置和廢料切刀三種 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成 一般安裝在下模的凹模上 彈性卸料裝置 由卸料板 卸料螺釘和彈性元件 彈簧或橡膠 組成 彈性卸料裝置可安裝于 上模或下模 依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料 卸料力不太大但沖壓時可兼起壓 料作用 故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件 廢料切刀是在沖裁過程 中沖裁廢料切斷成數(shù)塊 從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料 我們通常把裝在上模內(nèi)的出 件裝置稱為推件裝置 把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便 以及工件料厚相對較薄 卸料力也比 較小比較便于操作與提高生產(chǎn)效率 第 5 章 模具的裝配和沖裁模具的試沖 5 1 模具的裝配 根據(jù)沖壓模具裝配要點 選凹模作為裝配基準件 先裝下模 再裝上模 并調(diào)整間隙 試沖 返修 具體裝配見表 9 1 表 9 1 沖壓模具的裝配 序 號 工序 工藝說明 1 凸 凹模預(yù)配 1 裝配前仔細檢查各凸模形狀以及凹模形孔 是 否符合圖紙要求尺寸精度 形狀 2 將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?檢查其間 隙是否加工均勻 不合適者應(yīng)重新修磨或更換 2 凸模 裝配 以凹?？锥ㄎ?將各凸模分別壓入凸模固定板 8 的形 孔中 并擰緊牢固 3 裝配 下模 1 在下模座 1 上劃中心線 按中心預(yù)裝凹模 17 導(dǎo)料板 5 2 在下模座 1 導(dǎo)料板 5 上 用已加工好的凹模 分別確定其螺孔位置 并分別鉆孔 攻絲 3 將下模座 1 導(dǎo)料板 5 凹模 17 擋料銷 20 凹?？蜓b在一起 并用螺釘緊固 打入銷釘 4 裝配 上模 1 在已裝好的下模上放等高墊鐵 再在凹模中放 入 0 12 片 然后將凸模與固定板的組合裝入凹模m 2 預(yù)裝上模座 劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔 銷 孔位置并鉆絞螺孔 銷孔 3 用螺釘將固定板組合 墊板 上模座連接在一 起 但不要擰緊 4 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上 裝上 橡膠 14 和卸料螺釘 12 并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量 使卸料板 高出凸模下端約 1 復(fù)查凸 凹模間隙并調(diào)整合適后 m 緊固螺釘 切紙檢查 合適后打入銷釘 5 試沖 與調(diào)整 裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 5 2 沖裁模具的試沖 模具裝配以后 必須在生產(chǎn)條件下進行試沖 通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計 和制造的不足 并找出原因給與糾正 并能夠?qū)δ＞哌M行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理 直到模具正常工作中沖出合格的制件為止 沖裁模具經(jīng)試沖合格后 應(yīng)在模具模座正面打上編號 沖模圖號 制件號 使用壓力機型號 制造日期等 并涂油防銹后經(jīng)檢驗合格入庫 沖裁模具試沖 時常見的缺陷 產(chǎn)生原因和調(diào)整方法見表 9 2 缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 沖件毛 刺過大 1 刃口不鋒利或淬火硬度 不夠 2 間隙過大或過小 間隙 不均勻 1 修磨刃口使其鋒 利 2 重新調(diào)整間隙 使其均勻 沖件不 平整 1 凸模有倒錐 沖件從孔 中通過時被壓彎 2 頂出件與頂出器接觸零 件面積大小 3 頂出件 頂出器分布不 均勻 1 修磨凹模孔 去 除導(dǎo)錐現(xiàn)象 2 更換頂出桿 加 大與零件的接觸面積 尺寸超 差和形狀不 準確 凸模 凹模形狀及尺寸精 度差 修整凸模 凹模形狀 及尺寸 使其達到形狀及 尺寸精度要求 凸模折 斷 1 沖裁時產(chǎn)生側(cè)壓力 2 卸料板傾斜 1 在模具上設(shè)置擋 塊抵消側(cè)向力 2 修整卸料板或使 凸模增加導(dǎo)向裝置 凹模被 脹裂 1 凹?？子械瑰F度形象 2 凹?？變?nèi)卡住廢料 1 修磨凹模孔 消 除倒錐現(xiàn)象 2 修抵凹?？赘叨?凸 凹 模刃口相咬 1 上 下模座 固定板 凹模 墊板等零件安裝基面不 平行 2 凸 凹模錯位 3 凸模 導(dǎo)柱 導(dǎo)套與安 裝基面不垂直 4 導(dǎo)向精度差 導(dǎo)柱 導(dǎo) 套配合間隙過大 5 卸料板孔位偏斜使沖孔 凸模位移 1 調(diào)整有關(guān)兩件重 新安裝 2 重新安裝凸 凹 模 使之對正 3 調(diào)整其垂直度重 新安裝 4 更換導(dǎo)柱 導(dǎo)套 5 調(diào)整及更換卸料 板 沖裁件 剪切斷面光 亮帶寬 甚 至出現(xiàn)毛刺 沖裁間隙過小 適當(dāng)放大沖裁間隙 對于沖孔模間隙加大在凹 模方向上 對落料間隙加 大在凸模方向上 剪切斷 面光亮帶寬 窄不均勻 局部有毛刺 沖裁間隙不均勻 修磨或重新調(diào)整凸模 或凹模 調(diào)整間隙保證均 勻 外型與 內(nèi)孔偏移 1 在連續(xù)模中孔與外形偏 心 并且所偏的方向一致 表 明側(cè)刃的長度與布局不一致 2 連續(xù)模多件沖裁時 其 它孔形正確 只有一孔偏心 表明該孔凸凹模相對位置有變 化 3 復(fù)合模孔形不正確 表 明凸凹模相對位置有偏移 1 加大 減小 側(cè)刃長 度或磨小 加大 擋料塊 尺寸 2 重新裝配凸模并 調(diào)整其位置使之正確 3 更換凸 凹 模 重新進行裝配調(diào)整合適 送料不 暢通 有時 被卡死 易發(fā)生在連續(xù)模中 1 兩導(dǎo)料板之間的尺寸過 小或有斜度 2 凸模與卸料板之間的間 隙太大 致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞 3 導(dǎo)料板的工作面與側(cè)刃 不平行 卡住條料 形成毛刺 大 1 粗修或重新調(diào)整 裝配導(dǎo)料板 2 減小凸模與導(dǎo)料 板之間的配合間隙 或重 新調(diào)整澆注卸料板孔 3 重新調(diào)整裝配導(dǎo) 料板 使之平行 4 修整側(cè)刃及擋塊 之間的間隙 使之達到嚴 密 卸料及 卸料困難 1 卸料裝置不動作 2 卸料力不夠 3 卸料孔不暢 卡住廢料 4 凹模有錐度 5 漏料孔太小 6 推桿長度不夠 1 重新裝配卸料裝 置 使之靈活 2 增加卸料力 3 修整卸料孔 4 修整凹模 5 加大漏料孔 6 加長打料桿 5 3 裝配圖 結(jié)論與展望 本文闡述了沖壓模具設(shè)計的全過程 在設(shè)計過程中 我們遵循沖壓工藝的 基本理論和沖壓模具的設(shè)計步驟 利用繪圖軟件 進行了模具的設(shè)計 完成的 具體工作如下 1 沖壓零件工藝分析 2 排樣方案設(shè)計 3 沖壓力的計算 4 模具壓力中心的計算 5 凸凹模刃口尺寸的計算 6 凸模 凹模 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 模具總體設(shè)計的主要零部件設(shè)計 8 沖壓設(shè)備的選擇 9 模具零件圖 裝配圖的繪制 以 CAD 軟件為工具 進行沖壓件的模具設(shè)計 大大提高了模具設(shè)計的效 率 充分體現(xiàn)了軟件設(shè)計的靈活和高效 因?qū)嶋H情況所限 我只完成了模具的 設(shè)計部分 未能將其制造成實物 深感遺憾 因為通過實際的制造過程能將我 們的模具理論設(shè)計應(yīng)用到實際的制造中 讓我去發(fā)現(xiàn)和彌補理論設(shè)計中的不足 和缺陷 計算機技術(shù)為機械設(shè)計領(lǐng)域帶來了新的理念和方法 也促進了沖壓模具設(shè) 計和制造手段的進步 我們相信 將計算機三維設(shè)計運用于沖壓模具的設(shè)計和 制造是模具設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展的必然 充分利用計算機技術(shù)進行模具 CAD CAE CAM 系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論和實踐意義 致謝 經(jīng)過近一段時間的緊張思考設(shè)計 我的設(shè)計工作如期完成了 并取得了比 較滿意的成果 在此向所有熱心幫助我的老師 同學(xué) 以及我的家人致以最真 摯的謝意 首先 感老師在我設(shè)計過程中給予我的耐心指導(dǎo)和諸多寶貴意見 老師淵 博的專業(yè)知識 嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 兢兢業(yè)業(yè)的工作精神無一不深深地感染和影 響著我 其次 感謝班里同學(xué)在方案的提出和完善過程中給予我的諸多寶貴意見 還有我宿舍的所有舍友對我的支持與鼓勵 在此我向他們表示最誠摯的謝意 最后 深深地感謝我的家人 他們是我完成學(xué)業(yè)的堅強后盾 他們的支持 關(guān)愛和鼓勵是我進取的最大動力 參考文獻 1 馬朝興主編 沖壓模具設(shè)計手冊 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2009 年 2 劉靖巖 模具設(shè)計與制造 北京 中國輕工業(yè)出版社 2005 年 3 高軍主編 沖壓工藝及模具設(shè)計 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2010 年 4 萬戰(zhàn)勝主編 沖壓工藝及模具設(shè)計 北京 中國鐵道出版社 1994 年 5 鄭可皇主編 實用沖壓模具設(shè)計手冊 M 宇航出版社 1990 年 6 李天佑主編 沖模圖冊 M 太原 重型機械學(xué)院 1994 年 7 張正修主編 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 要點及實例 北京 機械工業(yè)出版社 2007 年 8 沖模設(shè)計手冊 編寫組編著 沖模設(shè)計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1999 年 9 姜奎華主編 沖壓工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 1998 年 10 鄭家賢主編 沖壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 2005 年 11 紀名剛 機械設(shè)計 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室 2002 年 12 聯(lián)合編寫組 機械設(shè)計手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 1989 年 13 Yazheng Liu Jinghong Sun et al Experiment investigation of deep drawing sheet texture evolution Journal of Materials processing Technology 140 2003 509 513 14 Yingbin Bao A comparative study on various ductile crack formation criteria Journal of engineering materials and 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