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編 號(hào) 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目：止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及其連續(xù)模設(shè) 計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923278 學(xué)生姓名： 劉奎 指導(dǎo)教師： 鐘建剛（職稱：副教授 ） （職稱： ） II 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 止轉(zhuǎn)墊板冷 沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究 所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo) 注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何 其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 96 學(xué) 號(hào)： 0923278 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 來源于無錫海諾有限公司，是電器產(chǎn)品上的一個(gè)零件。 模具是機(jī)械工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一個(gè)專業(yè)方向，選擇模具方 向的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目完全符合本專業(yè)的要求，從應(yīng)用性方面來說，模 具又是生產(chǎn)效率極高的工具之一，能有效保證產(chǎn)品一致性和可更換 性，具有很好的發(fā)展前途和應(yīng)用前景。連續(xù)模在模具中技術(shù)含量高， 制造、裝配難度大，因此本課題研究連續(xù)模的沖壓工藝、排樣方案、 模具結(jié)構(gòu)分析等方面，同時(shí)要求學(xué)生要有良好的心理素質(zhì)和仔細(xì)認(rèn) 真的作風(fēng)，對(duì)學(xué)生也是一次很好的練習(xí)機(jī)會(huì)。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 綜合應(yīng)用各種所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷 沖壓工藝分析，制訂完整的沖壓工藝方案，并完成整副模具設(shè)計(jì)、 數(shù)據(jù)計(jì)算和圖紙（所有圖紙折合 A0 不少于 2.5 張）繪制，具體內(nèi)容 如下： II 1完成模具裝配圖：1 張（A0 或 A1） ； 2零件圖：主要是非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖（不少于 5 張） ； 3冷沖壓工藝卡片：1 張 ； 4設(shè)計(jì)說明書：1 份（15000 字以上，其中參考文獻(xiàn)不少于 10 篇，外文不少于 5 篇） ； 5翻譯 8000 以上外文印刷字符，折合中文字?jǐn)?shù)約 5000 字的有 關(guān)技術(shù)資料或?qū)I(yè)文獻(xiàn)，內(nèi)容要盡量結(jié)合課題。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 96 班 姓名 劉 奎 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 本設(shè)計(jì)為一止轉(zhuǎn)墊板的冷沖壓連續(xù)模具設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)零件的尺寸、材料、批量生 產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案，然后通過工藝 設(shè)計(jì)計(jì)算，確定排樣和裁板，計(jì)算沖壓力和壓力中心，沖孔、落料壓力，初選壓力機(jī)， 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設(shè)計(jì)選用零、部件，對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行校核，繪制模具 總裝草圖，以及對(duì)模具主要零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行編制。其中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要對(duì) 落料凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設(shè)備、緊固件等進(jìn) 行了設(shè)計(jì)，對(duì)于部分零部件選用的是標(biāo)準(zhǔn)件，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)部分零部件進(jìn) 行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次對(duì)止轉(zhuǎn)墊板進(jìn)行的連續(xù)模設(shè)計(jì)，利 用 CAXA 軟件對(duì)制件進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖。明確了設(shè)計(jì)思路，確定了沖壓成型工藝過程并對(duì)各 個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保 證了與其他部件的配合。并繪制了模具的裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵詞：止 轉(zhuǎn) 墊 板 ； 沖 壓 工 藝 ； 排 樣 ； 連 續(xù) 模 IV Abstract The design for a locking plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project. Progressive die design of the locking plate is, to design parts drawing using CAXA softwere. Defined the design, determine the stamping forming process and the detailed calculation and test for each specific parts. So the structure is designed to ensure reliable mould work, ensure the cooperation with other components. And to draw the mold assembly drawing and parts drawing. Key words: Locking plate; Staming process; Stock layout; Progressive die V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 ............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 ....................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 ................................................................................................................1 1.2.1 國外模具發(fā)展概況 ........................................................................................................1 1.2.2 國內(nèi)模具發(fā)展概況 .........................................................................................................2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 ............................................................................................................3 2 沖壓工藝設(shè)計(jì) .............................................................................................................................4 2.1 沖壓件簡(jiǎn)介 ...........................................................................................................................4 2.2 沖壓的工藝性分析 ...............................................................................................................4 2.3 沖壓工序 ...............................................................................................................................5 2.4 沖裁間隙 ................................................................................................................................5 2.5 沖壓工藝方案的確定 ...........................................................................................................6 3 止轉(zhuǎn)墊板連續(xù)模設(shè)計(jì) .................................................................................................................7 3.1 模具結(jié)構(gòu) ...............................................................................................................................7 3.2 確定其搭邊值 .......................................................................................................................8 3.3 確定排樣圖 ...........................................................................................................................8 3.4 材料利用率計(jì)算 ...................................................................................................................9 3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 ...................................................................................................9 3.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 ............................................................................9 3.5.2 沖 4 個(gè)小孔凸、凹模刃口尺寸的確定 ......................................................................10 3.5.3 中間大孔凸、凹模刃口尺寸的確定 ..........................................................................12 3.6 沖壓力計(jì)算 .........................................................................................................................12 3.6.1 落料部分沖壓力 ..........................................................................................................13 3.6.2 沖孔部分沖壓力 ..........................................................................................................13 3.6.3 側(cè)刃部分沖壓力 ..........................................................................................................14 3.6.4 總沖壓力 ......................................................................................................................14 3.7 壓力機(jī)選用 ..........................................................................................................................14 3.8 壓力中心計(jì)算 .....................................................................................................................15 3.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................15 3.9.1 凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) ..........................................................................................................16 3.9.2 小凸模 1 設(shè)計(jì) ..............................................................................................................17 3.9.3 小孔凸模 2 設(shè)計(jì) ..........................................................................................................18 3.9.4 落料凸模設(shè)計(jì) ..............................................................................................................18 3.9.5 中間大孔凸模設(shè)計(jì) ......................................................................................................19 VI 3.9.6 卸料板設(shè)計(jì) ..................................................................................................................20 3.9.7 凸模固定板設(shè)計(jì) ..........................................................................................................21 3.9.8 凸模墊板設(shè)計(jì) ..............................................................................................................21 3.9.9 側(cè)刃設(shè)計(jì) ......................................................................................................................22 3.9.10 側(cè)刃擋塊設(shè)計(jì) ............................................................................................................23 3.9.11 前側(cè)導(dǎo)板設(shè)計(jì) ............................................................................................................23 3.9.12 后側(cè)導(dǎo)板設(shè)計(jì) ............................................................................................................24 3.10 標(biāo)準(zhǔn)件確定 .......................................................................................................................24 3.10.1 模架確定 ....................................................................................................................24 3.10.2 上模螺釘確定 ............................................................................................................24 3.10.3 上模銷確定 ................................................................................................................25 3.10.4 下模螺釘確定 ............................................................................................................25 3.10.5 下模銷確定 ................................................................................................................25 3.10.6 卸料螺釘確定 ............................................................................................................25 3.10.7 彈性元件設(shè)計(jì) ............................................................................................................25 3.10.8 模柄確定 ....................................................................................................................26 3.10.9 模柄上止轉(zhuǎn)銷的確定 ................................................................................................26 3.11 模具閉合高度、校驗(yàn)壓力機(jī) ...........................................................................................26 4 結(jié)論與展望 ...............................................................................................................................27 4.1 結(jié)論 .....................................................................................................................................27 4.2 不足之處及未來展望 .........................................................................................................27 致 謝 ...........................................................................................................................................28 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................29 止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè);現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工 業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí)，也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。 由于現(xiàn)在模具生產(chǎn)要采用一系列高新技術(shù)，如 CAD/CAE/CAM/CAPP 等技術(shù)、計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成形技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加 工及超精加工、微細(xì)加工、復(fù)合加工、表面處理技術(shù)等等。因此，模具工業(yè)已成為高新 技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。模具技術(shù)水平在很大程度上決定于人才的整體水平，而 模具技術(shù)水平的高低，又決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此模具技術(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！ 如今汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)部門極其依賴模 具。沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具不是一般的工藝裝備，而是技術(shù)密集型的產(chǎn) 品，工業(yè)發(fā)達(dá)國家把模具作為機(jī)械制造方面的高科技產(chǎn)品來對(duì)待他們認(rèn)為：“模具是發(fā) 展工業(yè)的一把鑰匙” ；“模具是一個(gè)企業(yè)的心臟” ；“模具是富裕社會(huì)的一種動(dòng)力” 。 沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度 大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使 用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動(dòng)送料技 術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具 有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 沖壓模具作為模具行業(yè)里不可或缺的一部分，已成為制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備。 用模具生產(chǎn)制件所達(dá)到的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低耗能、低耗 材，使模具工業(yè)在制造業(yè)中的地位越來越重要。 工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對(duì)模具的要求越來越高，盡管 改革開放以來，模具工業(yè)有了較大發(fā)展，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場(chǎng)的 需要，因此，要使國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門獲得高速發(fā)展，加速實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義四個(gè)現(xiàn)代化，就 必須盡快將模具工業(yè)搞上去，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 1.2.1 國外模具發(fā)展概況 全球主要模具生產(chǎn)國包括亞洲地區(qū)的日本、韓國與大陸，以及美洲地區(qū)的美國、歐 洲地區(qū)的德國。技術(shù)先進(jìn)國家如日本、美國、德國等，對(duì)于高精度與復(fù)合性模具開發(fā)， 不論在設(shè)計(jì)能力或制造技術(shù)上，均有領(lǐng)先的地位，同時(shí)也擁有訓(xùn)練精良的技術(shù)研發(fā)人才。 國外模具設(shè)計(jì)預(yù)想十分明確，力求設(shè)計(jì)的模具盡可能以低價(jià)格，短周期，高質(zhì)量去 適應(yīng)。自動(dòng)化生產(chǎn)并符臺(tái)生產(chǎn)批量等各種因素的要求，從而降低產(chǎn)品成本和價(jià)格，以獲 得最大的利潤。國外多工位級(jí)進(jìn)模大多采用鑲拼結(jié)構(gòu)，凸模用標(biāo)準(zhǔn)型式進(jìn)行鑲嵌，凹模 拼塊用環(huán)氧樹脂粘結(jié)周定，普遍使用氣動(dòng)迭料器，通過鎖緊進(jìn)給機(jī)構(gòu)，利用壓縮空氣推 動(dòng)活塞往復(fù)進(jìn)行送料。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 如今高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國 際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力 保 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 證在歐美，CAD/CAE/CAM 已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在 CAD 的應(yīng)用方面，已經(jīng) 超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，目前 3D 設(shè)計(jì)已達(dá)到了 70% 89%。 PRO/E、UG、CIMATRON 等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成 2D 設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得 3D 模型，為 NC 編程和 CAD/CAM 的集成提供了保證。應(yīng)用 3D 設(shè) 計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍 應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。CAE 技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在沖模設(shè)計(jì) 中應(yīng)用 CAE 軟件，模擬金屬變形過程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等 缺陷。CAE 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來越大，意大利 COMAU 公司應(yīng)用 CAE 技術(shù)后， 試模時(shí)間減少了 50%以上。 經(jīng)過多年的耕耘，不僅在模具精度、具結(jié)構(gòu)、模具壽命、制模周期等方面取得了明 顯的突破，而且在板才成型的過程模擬、模具優(yōu)化和可靠性設(shè)計(jì)等方面形成了新的理論 和方法，為適應(yīng)新的市場(chǎng)環(huán)境，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速制模，開辟新的技術(shù)空間，打下了基礎(chǔ)。 1.2.2 國內(nèi)模具發(fā)展概況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展， 但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命 的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。 一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模，已趨供過于求。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來，模具工業(yè)一直 以 15%左右的增長(zhǎng)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。 我國涌現(xiàn)出了一大批模具行業(yè)的龍頭企業(yè)，如，汽車覆蓋件模具有“四大家” ，模具行 業(yè)已有近百家企業(yè)被授予“中國重點(diǎn)骨干模具企業(yè) ”稱號(hào)；在產(chǎn)業(yè)布局上，我國模具業(yè)正在 從較發(fā)達(dá)的珠三角、長(zhǎng)三角地區(qū)向內(nèi)地和北方擴(kuò)展，出現(xiàn)了一些新的模具生產(chǎn)較集中的 地區(qū)，更為重要的是，我國模具產(chǎn)業(yè)不僅規(guī)模龐大，而且檔次也越來越豐富，大型、精 密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具為代表的高水平模具比例達(dá)到了 35%以上。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn) 品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。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?jiǎng)恿?。一些國?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。 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)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等 方面做出了貢獻(xiàn)。 當(dāng)前國際經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于恢復(fù)過程，國際投資、消費(fèi)市場(chǎng)正在進(jìn)一步升溫，經(jīng)濟(jì)形勢(shì) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 企穩(wěn)向好的趨勢(shì)日益明顯，這給模具行業(yè)步入發(fā)展快車道帶來良好的發(fā)展環(huán)境。隨著世 界經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)，相信中國模具的發(fā)展將會(huì)進(jìn)一步的加快速度。中國廉價(jià)勞動(dòng)力成本的優(yōu) 勢(shì)和整體經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的良好勢(shì)頭，中國模具發(fā)展的前景將十分廣闊，預(yù)計(jì)在今后 的十年里， 止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 3 中國將一躍成為全球最大的模具制造業(yè)基地之一。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 沖壓模具的設(shè)計(jì)在其生產(chǎn)、加工以及使用過程中尤為重要。特別是它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 對(duì)加工、裝配、工期、成本乃至沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率產(chǎn)生極大的影響。本課題要 求對(duì)給定零件止板墊片進(jìn)行落料、沖孔、成形連續(xù)模設(shè)計(jì)，通過對(duì)零件進(jìn)行詳細(xì)的沖壓 工藝、排樣方案、模具結(jié)構(gòu)分析確定零件的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝， 如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導(dǎo)尺、擋料銷、 導(dǎo)正銷等。從應(yīng)用性方面來說，模具是生產(chǎn)效率極高的工具之一，能有效保證產(chǎn)品一致 性和可更換性，具有很好的發(fā)展前途和應(yīng)用前景。通過該課題能夠讓學(xué)生掌握中等復(fù)雜 程度零件沖壓連續(xù)模設(shè)計(jì)與制造的一般方法，對(duì)零件沖壓連續(xù)模工藝方案的制定、工藝 計(jì)算及連續(xù)模具設(shè)計(jì)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，并學(xué)會(huì)對(duì)模具設(shè)計(jì)資料的檢索與整合以及對(duì) 已有資料的充分合理的使用，連續(xù)模在模具中技術(shù)含量高，制造、裝配難度大，該課題 將會(huì)是對(duì)學(xué)生理論學(xué)習(xí)水平的實(shí)踐和檢驗(yàn)，可對(duì)以后從事類似的工作有一定的指導(dǎo)性與 實(shí)踐性意義。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 沖壓工藝設(shè)計(jì) 2.1 沖壓件簡(jiǎn)介 形狀和尺寸如下圖所示。材料為 10 鋼，板材厚度為 0.7mm。 零件圖如下： 圖 2.1 零件圖 圖中尺寸未注公差取國標(biāo) GB/T15055-2007沖壓件未注尺寸偏差極限 2標(biāo)準(zhǔn)中的 m 級(jí)。材料為帶料，規(guī)格可定制。 分析圖中尺寸可得兩類，第一類為沖裁件線性尺寸，分別有： ， ， ， ， 。第二類為沖裁圓度半徑線性尺寸，有：R3.5。5.0R2.1.420.4 第一類沖裁件線性尺寸，查參考文獻(xiàn)2，P3，表 1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限 偏差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為： 0.12， 0.10, 5.0R25.1R 0.15， 0.20， 0.20。.4. 第二類沖裁圓角半徑線性尺寸，查參考文獻(xiàn)2，P4 ，表 5 未注公差沖裁圓半徑線性 尺寸的極限偏差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸為： 0.40。.3 2.2 沖壓的工藝性分析 沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面內(nèi) 容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材 料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分 析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此工藝分析，主要是討論在不 影響零件使用的前提下，能否以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來。 影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素： 1沖裁件形狀，內(nèi)、外形是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜； 2沖裁件外形和內(nèi)孔圓角半徑避免太??； 3沖裁件凸出的懸臂與窄槽的寬度不宜過小； 4沖孔時(shí)孔不宜過?。?5沖裁時(shí)孔與孔之間、孔與邊緣之間距離不宜過?。?止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 5 6沖壓材料，是否是常見材料。 7生產(chǎn)量的大小，一般來說，大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用連續(xù)和高效沖壓設(shè)備，以提高 生產(chǎn)效率；中小批量生產(chǎn)時(shí)，常采用簡(jiǎn)單模或復(fù)合模，以降低模具制造費(fèi)用。 8沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。 本沖壓件工藝分析如下： 1沖壓材料，為 10 鋼，是常見的沖裁材料。 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 b (MPa)：370（查參考文獻(xiàn)4P411 頁，表 7-1） 抗剪強(qiáng)度 (MPa)：300 伸長(zhǎng)率 10 ()： 29 屈服點(diǎn) s (MPa)：210 由于零件是一個(gè)平面形狀，內(nèi)部有 3 個(gè)孔，外部是圓弧和直線組成。關(guān)鍵是沖孔和 落料能否同時(shí)進(jìn)行？ 2圖形分析形狀不是太復(fù)雜，主要是圓形、圓弧形狀。 3沖裁件外形和內(nèi)孔圓角半徑。 本沖裁件無內(nèi)形圓角半徑尺寸，只有一個(gè) 90的外形圓角半徑尺寸，為： R3.5。 查參考文獻(xiàn)3，P1-44 ，表 3-18 沖裁件圓角 r 的最小值，90時(shí)為 0.5t=0.35mmt=0.7mm，因此完全符合要求。 6沖裁時(shí)孔與孔之間、孔與邊緣之間距離 從產(chǎn)品圖中可知孔與孔之間距離很大，應(yīng)該符合要求。孔與邊緣之間的距離最小， 為：1.4mm，查參考文獻(xiàn)3 ，P1-45，表 3-19 孔與孔之間、孔與邊緣之間距離的許可值， 得：1.2t=0.84mm<1.4，因此符合要求。 8生產(chǎn)批量。本沖裁件產(chǎn)量為 200 萬件/年，因此屬于大批量生產(chǎn)，可選用連續(xù)和高 效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率。 9沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求。 尺寸 230.1，有較高的公差要求，2 個(gè) 4.2 的小孔要求對(duì)稱分布，其它尺寸沒 有較高公差要求，按未注公差處理。表面粗糙度沒有特殊要求。 2.3 沖壓工序 沖壓工序?yàn)椋郝淞?、沖孔。 2.4沖裁間隙 根據(jù)料厚 t=0.7 和材料 10 鋼，查參考文獻(xiàn)4 ，P46 頁，得單面間隙 C0.031 0.039 。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 因此雙面間隙為：0.0620.078mm。 2.5 沖壓工藝方案的確定 經(jīng)過對(duì)沖壓件的工藝分析后，結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，并在分析沖壓工藝， 工序順序組合方式的基礎(chǔ)上，提出各種可能的沖壓分析方案。 方案一：?jiǎn)喂ば蚰?。根?jù)本產(chǎn)品形狀特點(diǎn)，分三個(gè)單工序模，即：外形落料模，沖 小孔模和內(nèi)形沖孔模。這些單工序模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低廉，但生產(chǎn)速度慢， 因此批量不能太大，不能適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)。在各副后續(xù)模具間定位精度較低，各結(jié)構(gòu)間 定位不高。 方案二：復(fù)合模。根據(jù)參考文獻(xiàn)4，P257 頁，表 5-17 凸凹模最小壁厚，得到 t=0.7 時(shí)，凸凹模的最小壁厚為 2mm，D=15mm。本產(chǎn)品的最小壁厚為 1.4，故不能采用復(fù)合模。 方案三：連續(xù)模。優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化，日產(chǎn)量非常高。可節(jié)省勞動(dòng)力成本， 能保證產(chǎn)品精度和質(zhì)量。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，模具調(diào)試難度大，制造周期 長(zhǎng)，通常材料利用率較低，因此生產(chǎn)批量必須大，否則產(chǎn)品成本很高。本產(chǎn)品適宜設(shè)計(jì) 成連續(xù)模。 因此綜合考慮工藝和模具設(shè)計(jì)的可行性，產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)周期，產(chǎn)品批量，節(jié)省成 本等因素，采用方案三。 止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 7 3 止轉(zhuǎn)墊板連續(xù)模設(shè)計(jì) 3.1 模具結(jié)構(gòu) 由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結(jié)構(gòu)采用沖孔、落料的工序設(shè)計(jì)，并采用正裝方式 設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，即凹模裝在下模部分，同時(shí)為了正確控制送料步距采用側(cè)刃定距。由于 料不厚，沖壓速度較快，卸料采用彈性卸料結(jié)構(gòu)，建議彈性材料采用彈簧。廢料和產(chǎn)品 均采用在凹模（下模）向下推出。帶料采用自右向左自動(dòng)送料裝置，模具結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所 示。 圖 3.1 模具結(jié)構(gòu)圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 3.2 確定其搭邊值 搭邊值的大小應(yīng)考慮以下因素： 材料的機(jī)械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。本產(chǎn) 品是 10 鋼，屬于低碳鋼，正好是表中的基準(zhǔn)值。 1.沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復(fù)雜或尺寸較大時(shí)，搭邊值大一些。本產(chǎn)品最外層是 由 20，R3.5 和直線組成的類似圓的圖形。 2.材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。本產(chǎn)品厚度為 0.7mm 3.材料及擋料方式 采用自動(dòng)送料，有側(cè)刃裝置。 4.卸料方式 彈性卸料比剛性卸料大搭邊值小一些。本模具采用彈性卸料。 5.材料為：10 鋼，落料部分全是圓弧和直線。 綜上所述，根據(jù)參考文獻(xiàn)1P72 頁，表 2-13 搭邊 a 和 a1 數(shù)值 1得： 兩工件間的搭邊值：a=1.0mm 工件側(cè)面搭邊值：a 1=1.2mm 3.3 確定排樣圖 在沖壓零件中，材料費(fèi)用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材 料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認(rèn)真計(jì)算，確保排樣相對(duì)合理，以達(dá)到較 好的材料利用率。 排樣方法可分為三種： 1有廢料排樣 2少廢料樣 3無廢料排樣 少廢料排樣的材料利用率也可達(dá) 70%90%。但采用少、無廢料排樣時(shí)也存在一些缺 點(diǎn)，就是由于條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定們所產(chǎn)生的誤差，使工作的質(zhì)量和精度 較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質(zhì)量和模具壽命。 根據(jù)本工件的形狀和批量，對(duì)模壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。 排樣時(shí)工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償 定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進(jìn)。 本產(chǎn)品外形是帶大圓弧形，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮 單斜排，具體由下面計(jì)算決定。 送料步距 A22.52mm。 （通過 CAXA 軟件測(cè)得） 條料寬度 B(D+2a 1+nC) 其中：20，a 11.2， n=2，C=1.5 （ 查參考文獻(xiàn)1，P74，表 2-16 b1 和 C 值） B20+21.2+21.5=25.4mm 因此帶料寬度為 25.4mm。 排樣方案：第 1 工位沖 4 個(gè)小孔，第 2 工位沖中間圓孔，第 3 工位落料，第 1 個(gè)側(cè) 刃放在第 1 工位，第 2 個(gè)側(cè)刃放在第 4 工位，由于各工位間有足夠的空間和安裝固定凸 ?？臻g，且工位數(shù)不多，故無需設(shè)置空工位。排樣工位圖如圖 3.2 所示。側(cè)刃形狀和大小 止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 9 參考參考文獻(xiàn)4，P282，表達(dá) 5-43 定距側(cè)刃的結(jié)構(gòu)尺寸。 排樣圖如圖 3.2 所示。 3.2 排樣圖 3.4 材料利用率計(jì)算 在沖壓零件中，材料利用率是一個(gè)非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的 途徑之一。 由于本產(chǎn)品采用連續(xù)模生產(chǎn)，送料采用自動(dòng)送料，因此可以假設(shè)原材料為帶料，通 常帶料是定做的，因此尺寸為：寬 25.4mm，厚 0.7mm，長(zhǎng)度很長(zhǎng)故不計(jì)算。材料利用率 只需計(jì)算一個(gè)送料步距就可以了。 材料利用率計(jì)算公式： %10S 其中：S 0一個(gè)送料步距內(nèi)總面積 S 實(shí)際產(chǎn)品面積 故 S0=22.5225.4=572.008 mm2 S=S 落 -S 孔 =217.904mm2 由于形狀復(fù)雜計(jì)算不方便，采用 CAXA 軟件畫圖測(cè)量 S 的值。 故材料利用率 %09.3810.5794%10 S 可見材料利用率遠(yuǎn)小于 45%，材料利用率偏低，建議在沖壓本產(chǎn)品時(shí)套沖其它小零 件或利用沖下的廢料沖壓其它產(chǎn)品。本模具設(shè)計(jì)時(shí)暫不考慮這些建議。 3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 本模具有多工序組成，側(cè)刃不需要計(jì)算，只需計(jì)算與產(chǎn)品沖裁部份有關(guān)的工序，即 沖孔和落料，共有三種不同結(jié)構(gòu)的尺寸，即落料、4 個(gè)小孔和中間圓孔，下面分三部份分 別計(jì)算。 3.5.1 落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 （1）計(jì)算原則 本產(chǎn)品外形屬于落料工序，因此計(jì)算原則以凹模為基準(zhǔn)，配做凸模。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 由于外形復(fù)雜，故采用凸、凹模配合加工法來制造，并進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 （2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計(jì)算。 工件尺寸有 200.20，230.10，R3.50.40 凸、凹模制造公差取對(duì)應(yīng)尺寸公差的 1/4。 沖裁雙面間隙 Zmin=0.062，Z max=0.078， （3）落料凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 由于以凹模為基準(zhǔn)，所以查參考文獻(xiàn)1P64-P65 頁，得公式 磨損后凹模尺寸變?。ˋ 類） ，設(shè)工件尺寸為 ，則，0A0)(dAd 磨損后凹模尺寸變大（B 類） ，設(shè)工件尺寸為 ，則，BB 磨損后凹模尺寸不變（C 類） ，設(shè)工件尺寸為 C，則， 2/ddC 式中 d=/4 分析三個(gè)尺寸得： ， 均屬于磨損后尺寸變大的尺寸，即 B 類；20.4.53R 屬于磨損后尺寸不變的尺寸,即 C 類。1.023 1 尺寸計(jì)算20. 轉(zhuǎn)化為單向尺寸： 04. B=20.2mm， =0.40mm 凹模偏差 d=/4=0.10mm t=0.7，查參考文獻(xiàn)1 ，P64，表 2-11 得磨損系數(shù) =0.5 所以 mBdd 10.10.0 2)45.2()( 2尺寸 計(jì)算4.53R 轉(zhuǎn)化為單向尺寸： 80.9 B=3.9mm， =0.80mm 凹模偏差 d=/4=0.20mm t=0.7，查參考文獻(xiàn)1 ，P64 ，表 2-11 得磨損系數(shù) =0.5 所以 mBdd 20.20.0 53)85.93()( 3尺寸 計(jì)算1.2 C=23mm， =0.2mm 凹模偏差 d=/4=0.05mm 所以 025.3/pC 因此凹模尺寸為：230.025， ，mR.20.1 凸模尺寸為以凹模為基準(zhǔn)，配做，保證雙面間隙為 0.0620.078mm。 3.5.2 沖 4 個(gè)小孔凸、凹模刃口尺寸的確定 （1）計(jì)算原則 沖孔計(jì)算原則以凸模為基準(zhǔn)，凹模大一個(gè)最小雙面間隙。 由于圓形便于加工，故采用分開加工法制造并計(jì)算。 （2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 止轉(zhuǎn)墊板冷沖壓工藝及連續(xù)模設(shè)計(jì) 11 這四個(gè)小孔兩兩相等，尺寸為 4.20.15，R0.50.12 定位尺寸為 14.20.2，230.1。 因此有兩類尺寸，各 2 個(gè)尺寸。 1定形尺寸計(jì)算 查參考文獻(xiàn)1P63 頁，得計(jì)算公式： 凸模尺寸： dpp0)( 凹模尺寸： Zdmin 其中工件尺寸為： 0 1 4.20.15 的計(jì)算 查參考文獻(xiàn)1，P63，表 2-10 得凸、凹制造公差分別為： 凸模制造公差 p=0.020，凹模制造公差 d=0.020 所以： p+d=0.040 Zmax-Zmin=0.078-0.062=0.0160.040 故不能滿足 p+dZ max-Zmin 要求，所以取 p=0.4(Zmax-Zmin)=0.006mm d=0.6(Zmax-Zmin)=0.009mm 將尺寸 4.20.15 化為單向公差尺寸： ，=0.3030.54 根據(jù) t=0.7，查參考文獻(xiàn) 1，P64 ，表 2-11 得磨損系數(shù) =0.5 所以凸模尺寸： mdpp 06.06.0 9).()( 凹模尺寸： Zd 9min 5435493 2 R0.50.12 的計(jì)算 查參考文獻(xiàn)1，P63，表 2-10 得凸、凹制造公差分別為： 凸模制造公差 p=0.020，凹模制造公差 d=0.020 所以： p+d=0.040 Zmax-Zmin=0.070-0.054=0.0160.040 故不能滿足 p+dZ max-Zmin 要求，所以取 p=0.4(Zmax-Zmin)=0.006mm d=0.6(Zmax-Zmin)=0.009mm 將尺寸 R0.50.12 化為單向公差尺寸： ，=0.24R24.038 根據(jù) t=0.7，查參考文獻(xiàn) 1，P64 ，表 2-11 得