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南昌航空大學科技學院學士學位論文
紡機搖架后支架零件沖壓模具設計與制造
學生姓名：朱學晶 班級：0681053
指導老師：羅海泉
摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)生產中應用廣泛的優(yōu)質、高效、低耗、適應性很強的生產技術或稱成型工具、成型工裝產品，是技術含量高、附加值高、使用廣泛的新技術產品，是價值很高的社會財富。
本課題的主要任務是紡機搖架后支架的沖壓工藝和模具設計。因為是紡機上的重要部件，精度要求比較高。采取的工藝方案是先落料—沖孔復合沖壓，然后再彎曲，采用復合模生產。設計的過程是：首先進行工藝方案的論證和各種參數(shù)的計算，確定模具各主要部件的結構和尺寸，進行刃口尺寸的計算和相關件的強度校核；查閱相關書籍，選取模具的標準零件；然后根據(jù)計算的參數(shù)繪制模具裝配圖和非標零件圖，再撰寫說明書。
關鍵詞：復合沖壓，復合模，彎曲，模具設計
指導老師簽名:
Textile Machinery Parts cradle after the stent design and manufacture of stamping dies
Student Name:Zhu Xuejing Class:0681053
Supervisor:Luo HaiQuan
Abscract:Mold is a modern industrial production of a wide range of high-quality, high-efficiency, low consumption and strong adaptability of the production technology, or molding tools, Prototyping Tool products, high technological content and high added value, the wider use of new technology products, is the high value of social wealth. The main task of the issue is Textile Machinery Swing stamping process and die design. As the important components, textile needs high precision. The program is the first of blanking-punching composite punch, then bending modulus composite production. The design process: First, the program for the verification process and the various parameters, Die identify the major components of the structure and size, Cutting Edge for the calculation of the size and intensity of the relevant pieces of the check; Access to the relevant books, To Die standard components; Then calculated the entries drawn die assembly and non-standard components map, Further written statement.
Keyword: Stamping compound，Compound，Die Bending，Mold Design
Signature of Supervisor:
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
后支架零件沖壓模具設計
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：
設計原始資料：1．零件圖；
2．零件材料牌號及厚度：Q235，δ2.0；
設計技術要求：1．年生產綱領：80000件；
2. 要求外文資料翻譯忠實原文；
3. 要求編制的沖壓工藝規(guī)程合理；
4. 要求設計的沖壓模具滿足加工要求；
5. 要求圖紙設計規(guī)范，符合制圖標準；
6. 要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設計計算正確，論文格式規(guī)范。
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內容及完成時間：
1．繪制零件圖，收集、查閱有關資料，外文翻譯(6000實詞以上)，撰寫開題報告；
3.1 －3.19 3周
2．對零件進行沖裁/彎曲工藝分析，確定工藝方案； 3.22－3.26 1周
3．計算、確定沖壓力模具工作部分尺寸及公差，選取模具結構
3.29－4.9 2周
4．設計模具裝配圖，拆繪主要零件圖； 4.12－5.21 6周
5．撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯。 5.24 －7.2 6周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1]．姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.6
[2]．解汝升. 沖壓模具設計與制造技術. 北京：中國標準出版社，1997
[3]．許發(fā)樾主編. 實用模具設計與制造手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.2
[4]．廖念釗等主編. 互換性與技術測量. 北京：中國計量出版社，2001
[5]. Wilson，F(xiàn).W.Die design handbook MaGraw Hill 1990.6
系 機械設計 專業(yè)類 班
學生（簽名）：
日期： 自 年 月 1 日至 2010 年 7 月 2 日
指導教師（簽名）：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
系（室）主任（簽名）：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
學士學位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。
作者簽名： 日期：
學位論文版權使用授權書
本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學科技學院可以將本論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
作者簽名： 日期：
導師簽名： 日期：
南昌航空大學科技學院學士學位論文
1 緒論
1.1 背景
模具是現(xiàn)代工業(yè)生產中應用廣泛的優(yōu)質、高效、低耗、適應性很強的生產技術，或稱成型工具、成型工裝產品，是技術含量高、附加值高、使用廣泛的新技術產品，是價值很高的社會財富。由于模具生產技術的現(xiàn)代化，在現(xiàn)代工業(yè)生產中，模具己廣泛應用于電動機和電器產品、電子計算機產品、儀表、家用電器產品與辦公設備、汽車、軍械、通用機械等產品的生產中。模具技術水平的高低，己成為衡量一個國家制造水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。目前，我國經濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購的趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進?！笆晃濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在質和量的方面有很大提高，而且在行業(yè)結構、產品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展。隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)產品的外形在滿足性能要求的同時，變的越來越復雜，而產品的制造離不開模具，利用計算機輔助軟件進行模具設計不但提高模具的制造精度而且還縮短了設計及加工的時間。
國外工業(yè)先進國家都擁有上萬個模具企業(yè)與支持模具企業(yè)或為模具企業(yè)提供生產裝備的企業(yè)相組成的強大的產業(yè)基礎。這是為適應社會產品工業(yè)化規(guī)模生產的重要條件和特點。如汽車的工業(yè)化規(guī)模生產需要一大批專業(yè)性模具企業(yè)為其提供模具，同時根據(jù)汽車零件的生產技術要求，這些模具企業(yè)還配有相應的先進技術裝備，包括數(shù)控計算機數(shù)控機床、CAD/CAM系統(tǒng)，以及各種工藝裝備。模具的社會效益很高，是高技術含量的社會產品，其價值和價格主要取決于模具材料、加工、外購件的勞動與消耗三項直接發(fā)生的費用和模具設計與試模等技術費用，后都，是模具價值和市場價格的主要組成部分，其中一部分技術價值計入了市場價格，而更大一部分價值，則是模具用戶和產品用戶受惠變?yōu)樯鐣б妗Ｈ珉娨暀C用模，其模具費用公為電視機產品價格的1/3000~1/5000，盡管模具的一次投資較大，但在大批量生產的每臺電視機的成本中僅占極小的部分，甚至可以忽略不計，而實際上，很高的模具價值為社會所擁有，變成了社會財富。所以設計模具具有非常重要的現(xiàn)實意義。
冷沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝，隨著工業(yè)水平的不斷進步，冷沖壓技術和設備日益完善，在汽車、機械制造、電子電器等行業(yè)中，沖壓加工得到了廣泛的應用。大到汽車的覆蓋件，小到鐘表以及儀器儀表元件，大多是由冷沖壓方法制成的。學習、研究和發(fā)展冷沖壓技術，對發(fā)展我國國民經濟和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設具有重要意義。傳統(tǒng)的沖壓工藝及模具設計只能在眾多簡化和假設的基礎上進行初步的設計計算，然后依靠大量的經驗，反復試模、修模來保證沖壓件的成形品質。從而拖延新產品的開發(fā)，造成研發(fā)成本過高，在市場競爭中處于被動的地位。70年代起，有限元法開始應用于板料成形過程的模擬，各種成熟的CAE仿真軟件應用于模具工業(yè)中，有效地用來解決模具制造中的難題如拉裂、起皺、回彈的預測。伴隨沖壓成形的計算機仿真技術日漸成熟，并在沖壓工藝與模具設計中發(fā)揮出越來越大的作用，成熟的仿真技術可以減少試模次數(shù)，在一定條件下還可使模具和工藝設計一次合格從而避免修模。這就可以大大縮短新產品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高產品品質和市場競爭力。
1.2 冷沖模成形特點
沖壓模具--在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓--是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。
沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類：
１．根據(jù)工藝性質分類
（１）沖裁模??沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
（２）彎曲模??使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（３）拉深模??是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。
（４）成形模??是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
?２．根據(jù)工序組合程度分類
（１）單工序模??在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
（２）復合模??只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
（３）級進模（也稱連續(xù)模）??在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
各類冷沖壓模成形特點如下：
1.2.1 沖裁模
沖裁模的成形特點是：將一部分材料與另一部分材料分離。如圖1.1所示的沖裁模成形過程，沖裁模分為落料模和沖孔模。落料模的成形特點是將材料封閉的輪廓分開，而最終得到的是一個平整的零件；沖孔模是將零件內的材料與封閉的輪廓分離，使零件得到孔。
圖1.1沖裁模成形過程
1.2.2 彎曲模
彎曲模的成形特點是：將板料或沖裁后的坯料通過壓力在模具內彎曲成一定的角度和形狀。如圖1.2所示彎曲模成形過程，是將平直的板料壓成帶有一定角度的彎曲形狀。
圖1.2彎曲模成形過程
1.2.3 拉深模
拉深模的成形特點是：將經過沖裁得到的平板坯料，壓制成開口的空心零件。如圖1.3所示拉深模成形過程，是將平板的坯料拉深成筒形零件。
圖1.3拉深模成形過程
1.2.4 多工位級進模
多工位級進模的成形特點是：可以完成多道沖壓工序，局部分離與連續(xù)成形結合；配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置；模具結構復雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，制造和裝調難度大。
1.3 冷沖模具的發(fā)展趨勢
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越意識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。近年來許多模具企業(yè)因此加大了用于技術進步的投資力度，一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等國際通用軟件，個別廠家還引進了DYNAFORM等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。
目前，以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等。而模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。專家認為，未來沖壓模具制造技術有以下幾大發(fā)展趨勢：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術
? ? 模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
? ? (2)高速銑削加工
? ? 國外近年來發(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。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(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。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。??
? ? (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
? ? 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
? ? (4)電火花銑削加工
? ? 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉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雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(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，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
? ? (6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術
? ? 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術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是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(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應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。
? ? (7)模具研磨拋光將自動化、智能化
? ? 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質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，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。
? ? (8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
? ? 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)
1.4 本文主要研究內容
1．繪制零件圖，收集、查閱有關資料，外文資料翻譯(6000字符)，撰寫開題報告；
2．對零件進行沖裁/彎曲工藝分析，確定工藝方案；
3．計算、確定沖壓力模具工作部分尺寸及公差，選取模具結構；
4．設計沖孔落料復合模具或級進模一套，繪制裝配圖，拆繪主要零件圖；
5．任選模具一個主要工作零件，進行機加工藝規(guī)程設計；
6．撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯。
2 工藝方案的選擇
2.1零件的工藝性分析
本設計是關于紡織機搖架后支架沖壓工藝分析及模具設計，材料是Q235號鋼，板厚是δ2.0mm。如圖2-1所示
沖壓工藝設計的基本要求為：
（1）材料利用率要高，即原始材料消耗要盡可能少；
（2）考慮工廠的具體生產條件，制定出的工藝方案要技術上方便可行，經濟上合理；
（3）工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律，能保證沖制合格的工件；
（4）工序數(shù)量盡可能少，生產效率盡可能高；
（5）制定的工藝規(guī)程，要方便工廠、車間的生產組織與管理。
良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結構簡單、操作方便、壽命長、產品質量穩(wěn)定等等。從某種意義上講，沖壓工藝的質量就決定了模具的質量，因此，制定合理的沖壓工藝方案是至關重要的。由零件圖可知，零件的形狀簡單，便于實現(xiàn)少廢料排樣；在各直線或曲線的連接處，都采用了圓角過渡；零件的精度和斷面粗糙度等都符合沖裁工藝的要求。零件尺寸公差沒有特殊要求，按IT10取，利用普通的沖裁形式可以達到圖樣要求。由于該零件外形簡單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工。材料為Q235號鋼，板厚是δ2.0mm。
圖2-1
2.2 模具的結構形式
冷沖模的結構形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進模、復合模等。各種沖模的構成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。
由于本制件結構簡單，精度要求不高，經分析由落料、沖孔二道工序組成。如果使用單工序模則會使制造周期增長，不利于提高生產率；經分析可知：該制件也不適合級進模。故采用在壓力機一次行程內，完成落料、沖孔及拉深等數(shù)道工序的復合模。復合模具由以下特點：
1）沖件精度高，不受送料誤差的影響，內外形相對位置一致性好；
2）沖件表面較為平整；
3）適宜沖薄料；
4）可以充分利用短料和邊角余料；
5）沖模面積較小。
因此，本制件在技術和經濟上都較為合理的工藝方案為復合模沖壓。該零件包括落料、沖孔和彎曲三個基本工序，可以采用以下三種工藝方案：
① 先落料，再沖孔，然后彎曲，采用單工序模生產。
② 落料—沖孔復合沖壓，再彎曲，采用復合模生產。
③ 沖孔—落料連續(xù)沖壓，再彎曲，采用級進模生產。
方案①模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能憲成零件的加工，生產效率較低．難以滿足零件大批量生產的需求。由于零件結構簡單，為提高生產效率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。由于孔邊距尺寸13-0.43，有公差要求．為了更好地保證此尺寸精度，最后確定用復合沖裁方式進行生產。
工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以復合模結構采用彈性卸料和定位釘定位方式。
2.2.1 沖裁力和彎曲力的計算
1） 理論沖裁力（N）可按下式計算：
F0=Lt （2.1）
式中 L――沖裁件周長（mm）；
t――材料厚度；
――材料抗剪強度（Mpa）。
選擇設備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素，實際沖裁力可能增大，所以應取
F=1.3F0=1.3LtLtb
式中 F――最大可能沖裁力（稱沖裁力）；
b――材料抗拉強度（Mpa）。
本制件中，F(xiàn)Ltb=＝66200 (N)
2）理論彎曲力（F）可按下式計算：
（2.2）
式中 m――相對彎矩；
t――彎曲件的抗彎系數(shù)；
――材料的屈服極限（Mpa）。
由于彎曲力受材料性能、零件形狀、彎曲半徑、凹模支點間距離、彎曲方式及模具結構等多種因素的影響，用理論公式來計算不但計算復雜，而且也不一定正確。因此在生產中經常采用經驗公式計算，作為工藝和模具設計以及選擇設備的依據(jù)。
彎曲力計算的經驗公式：
對于U型彎曲件： （2.3）
式中 ――自由彎曲力（N）；
B――彎曲件的寬度（mm）；
――材料抗拉強度（Mpa）；
t――彎曲件的厚度（mm）；
r――彎曲件的圓角半徑（mm）；
K――安全系數(shù)，一般取K=1.3。
本制件中=23606（N）
2.2.2 卸料力、推件力和頂件力的計算
1）卸料力：
F卸＝K卸F （2.4）
式中 F卸－－卸料力（N）；
K卸――卸料系數(shù)；
F――沖裁力（N）。
查表2-20[16]得 K卸＝0.48 所以 F卸=0.045=2980 (N)
2）頂件力：
F頂＝K頂F （2.5）
式中 F頂－－頂件力（N）；
K頂――頂件系數(shù)（N）；
F――沖裁力（N）。
查表2-20[16] 得 K頂＝0.050 所以F頂=0.050=3310（N）
3）推件力：
F推＝K推F （2.6）
式中 F推－－推件力（N）；
K推――推件系數(shù)（N）；
F――沖裁力（N）。
查表2-21[16]得 K推＝0.06
所以F推＝0.06＝3970（N）
4）彎曲頂件力
（2.7）
式中 －－頂件力（N）；
――自由彎曲力（N）。
K――系數(shù)；可查表2.1
所以=7082（N）
表2.1 系數(shù)關系表
用途
彎曲件復雜程度
簡單
復雜
頂件
0.1-0.2
0.2-0.4
壓料
0.3-0.5
0.5-0.8
（資料來源：《中國模具設計大典》，2003年1月第一版，第174頁）
落料沖孔總的沖壓力為F總=F+F卸+F頂+F推=76.46（KN）
彎曲總壓力為
2.3 制定模具的工藝卡
根據(jù)工藝方案：落料-沖孔，再彎曲的順序制定本模具的工藝卡。工藝卡包括：零件名稱、零件材料、毛胚的形狀及尺寸、工序簡圖、使用的設備、檢查。具體見沖壓工序卡。
3 沖壓模具設計
3.1 排樣
排樣設計的工作內容：
1）選擇排樣方法：有廢料排樣法、少廢料排樣法、無廢料排樣法。
2）計算條料寬度及送料步距。
3）畫出排樣圖。
4）計算材料的利用率。
查《沖壓模具設計與制造》表2.5.2.確定搭邊值：
確定后往樣圖如圖2.1所示。
兩工件間的搭邊 =2.5mm
工件邊緣的搭邊 a=2.6mm
送進步距 H=53mm
條料寬度 B=（D+2a1）=112.92mm
一個步距內的材料利用率是：
（3.1）
=
=64.5%
板料規(guī)格擬選用 1.2mm×900mm×1800mm(10鋼)
若用橫裁：裁板條數(shù) n1 = A/b =1800/113=15余6mm
每條個數(shù) n2 = (B-a1)/h = (900-1.5)/53 =16余17mm
每板總個數(shù) n總 = n1×n2 = 15×16=240個
材料利用率
（3.2）
=
=57.2%
圖3.1排樣圖
3.2 模具壓力中心的確定
模具的壓力中心，就是沖壓力的作用點。為了使模具內容能夠正常而又平衡的工作，特別是對于大而復雜的沖件、多凸模沖孔以及連續(xù)沖裁時，必須使壓力中心通過壓力機滑塊的中心線。對于帶有模柄的沖裁模，壓力中心需通過模柄的軸心線。否則，在沖裁過程中，會產生偏心載荷，形成彎距，使得模具歪斜，加快壓力機滑塊與導軌之間以及模具導向裝置的磨損，刃口迅速變鈍。在實際生產過程中，可能出現(xiàn)由于沖裁件的形狀特殊，從模具結構方面考慮，不宜使壓力中心與模柄中心線相重合，此時應注意使壓力中心偏離，不超過所選壓力機模柄孔投影面積的范圍。
由于本制件在X軸方向上對稱，所以其Y軸坐標在工件中間兩個圓圓心的連線上。
在Y軸方向上：Y1=1.5 Y2=8 Y3=4 Y4=14.5 Y5=26.5 Y7=44
Y8=Y9=47 Y10=47.12
在y方向上左右對稱，所以Y0=Y1+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7+Y8+Y9+Y10/10
=23.962
所以壓力中心的位置為：X0=0 Y0=23.962
3.3 壓力機的選擇
落料沖壓模具壓力機的選擇：由于復合模的特點，為防止設備超載，可按公稱壓力的原則選壓力機。由于模具中有打料桿，故選擇帶有打料桿的壓力機。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查《沖壓模具設計手冊》選定壓力機為：
壓力機型號: J23-16
公稱壓力/KN: 160
滑塊固定行程/mm： 70
滑塊調節(jié)行程/mm： 70/8
(最大閉合高度)固定臺和可傾/mm： 220
(最大閉合高度)活動臺位置(最低/最高)/mm： 300/160
閉合高度調節(jié)量/mm： 60
3.4 模具主要零部件的設計
凸凹模刃口尺寸計算原則:
(1)落料時,落料件的外徑尺寸等于凹模的內徑尺寸;沖孔時,沖孔件的內徑等于凸模的外徑尺寸.所以落料時應以凹模為設計尺寸,然后按間隙值確定凸模尺寸;沖孔模應以凸模為設計基準,然后按間隙值確定尺寸.
(2)凸、凹模應考慮磨損規(guī)律.凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小,凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸增大,故設計落料模時,制造模具時凹模刃口尺寸應趨向于工件的最小極限尺寸;設計沖孔模時,其刃口基本尺寸應趨向于工件的最大極限尺寸.
(3)凸、凹模之間應保證合理的間隙值.由于間隙在模具磨損后增大,所以在設計凸、凹模時均取最小合理間隙Zmin .一般沖模精度較工件精度高2～3級.若零件沒有標準公差,則對于非圓件按GB非配合尺寸的IT14級處理,圓形件一般按IT10級處理.
制造模具時常用兩種方法來保證合理的間隙：
（1）、是分別加工法。分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差，分別進行制造用凸模和凹模的尺寸和公差來保證間隙要求。
（2）、是單配加工法，用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理的間隙。加工后，凸模和凹模必須對號入座，不能互換。
3.4.1 沖孔凸模的結構設計
如圖3.2所示沖孔凸模的結構（材料為Q235）：
圖3.2沖孔凸模
(1)沖裁間隙的確定: 普通沖裁件,其經濟精度為IT12～IT14,取IT13.沖孔比落料高一個等級.確定沖裁間隙主要有理論法和經驗公式法.經驗公式: C=mt
式中 C－－合理沖裁間隙(mm);
m－－系數(shù),與板厚及材料有關;
t－－板料厚度.
查表得: m=12.5%
所以
C=mt=12.5%1.2=0.15(mm) （3.3）
沖孔凹模應以凸模為設計基準,然后按間隙值確定其尺寸.
(2）沖孔凸模刃口尺寸計算： 模具刃口尺寸及其公差的計算與加工方法有關，基本上可以分為兩類：一種是分開加工，一種是配合加工。本模具零件采用配合加工的方法。配合加工就是用凸模與凹模相互單配的方法來保證合理間隙。加工后，凸模與凹模必須對號入座，不能互換。一般情況下，落料件以凹模為基準，沖孔件以凸模為基準。作為基準的模具零件圖紙上標注尺寸及公差，在相配合的非基準的模具零件圖紙上標注相同的基本尺寸，但不標注公差，在技術要求中要說明非基準的模具零件要按作為基準的模具零件的實際尺寸配做，保證間隙在Zmin～Zmax范圍內。
表2.1刃口尺寸計算
基本尺寸及分類
沖裁間隙
磨損系數(shù)
計算公式
制造公差
計算結果
落料的凹模
D max
=107.92
Zmin=0.132
Zmax=0.180
Zmax—Zmin
=0.180-0.132
=0.048
制件精度為：IT14級，故x=0.5
Dd=（D max—x△）
△/4
Dd=107.9025相應凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.132～0.180.
D max
=16
△/4
Dd=15.99
同上
基本尺寸及分類
沖裁間隙
磨損系數(shù)
計算公式
制造公差
計算結果
D max
=21
同上
Dd=（D max—x△）
△/4
Dd=20.9875
同上
D max
=R6
同上
Dd=（D max—x△）
△/4
Dd=5.99
同上
沖孔凸模
d min
=7.8
同上
△/4
相應凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.132～0.180.
d min
=7.5
同上
△/4
相應凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.132～0.180.
d min
=6
同上
△/4
相應凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.132～0.180.
孔邊距
L=13
同上
制件精度為IT14級，故x=0.5
Bj=（Bmin+x△）
△/4
Lp=12.99
孔心距
L=20
同上
Ld=（Lmin+0.5△）
Ld=300.03
(3)承壓應力校核: 沖裁時，凸模承受的壓應力p ，必須小于凸模材料強度允許的壓應力[p]:
p =[p ] （3.4）
對于圓形凸模，由上式可得
即 dmin
式中 p —— 凸模承受的壓應力（Mp）；
F —— 沖裁力；
A —— 凸模最小截面積；
[p ] ——凸模材料的許用壓應力（Mp）；
d ——凸模最小直徑（mm）；
t ——毛坯厚度（mm）；
——毛坯材料的抗剪強度（Mp）。
對于本凸模帶入數(shù)值得：
dmin ＝4.5mm （3.5）
d＝7.8，7.5，64.5
本制件滿足應力校核的條件。
3.4.2 凸凹模的結構設計
(1）凹凸模厚度 從強度考慮,壁厚受最小值限制.凸凹模的最小壁厚受模具結構的影響.由于本模具結構采用倒裝式,內孔會積存廢料,所以最小壁厚要大些.倒裝式復合模的凸凹模最小壁厚:對于黑金屬和硬材料約為壁厚的1.5倍,但不小于0.7mm.如圖3.3。
由以上數(shù)據(jù)可知:本凸凹模符合要求.
凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配做，保證雙面間隙值在0.064～0.092之間。
凸凹模
3.5 沖壓模具標準件的選擇
3.5.1 模架的選擇
模架是由上、下模座、模柄及導向裝置（導柱和導套）組成。
一般模架均已例如標準，設計模具時，應加一正確選用，對模架的基本求要有足夠的強度與剛度；要有足夠的精度；上、下模之間的導向要精確。根據(jù)本模具的特點以及壓力機的最大閉合高和閉合高的調節(jié)量，根據(jù)落料凹模的外形尺寸及橡膠尺寸，參照有關標準，可選擇I級精度后側導柱模架。
上模架如圖3.4所示.
下模架如圖3.5所示.
圖3.4上模架
圖3.5下模架
圖3.5
3.5.2 擋料銷
擋料銷用于限定條料送進距離、擋住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷兩類。
固定擋料銷分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。圓形擋料銷結構簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會削弱凹模的強度。鉤形擋料銷遠離凹模刃口，不會削弱凹模強度。為防止形狀不對稱的鉤頭轉動，需要加定向銷，因此增加了制造的工作量。綜合以上兩種擋料銷，考慮到本制件精度要求不高，為了簡化制造工藝，降低模具成本，選用容易制造的活動擋料銷。
3.5.3 卸料裝置
（1）卸料裝置的選擇
卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動卸料板、彈壓卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把材料從凸模上卸下外，有時也起壓料或為凸模導向的作用。因此，在大批量生產用的模具上，要用淬硬得的卸料板。固定卸料板適用于沖制材料厚度大于和等于0.8mm的帶料或條料。彈壓卸料板主要用于沖制薄件和要求平整的沖件。此卸料板常用于復合沖裁模。其彈力來源于彈簧或橡皮。本課題選用固定卸料板,彈力來源于橡皮，用卸料螺釘與下模架連接。
（2）卸料橡膠的計算
下卸料裝置采用橡膠作為彈性元件。由式計算橡膠的自由高度為：
（3.6）
式中 ——工作行程與模具修磨量或調整量之和。
=30mm+1mm+4mm=15mm
則
取
橡膠的裝配高度
取
橡膠的斷面面積，在模具裝配時，根據(jù)模具空間大小確定。
3.5.4 推件裝置
推板
推桿
推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可以用于卸料和緩沖。剛性推件器一般置于上模，推件力大且可靠，其推件力通過打桿→推板→推桿→推塊傳至工件。
推桿常選用3～4個且分布均勻、長短一致。推桿裝載上模板的孔內，為保證凸模支承剛度和強度，放推桿的孔不能全挖空，推板的形狀要按被拆下的工件形狀來設計。沖壓模選擇推桿和推板。（如上圖）
3.5.5 導向零件設計與標準
導向零件可保證模具沖壓時，上、下模有一精確的位置關系。在中、小型模具中廣泛采用的導向零件是導柱和導套。
導柱（導套）常用兩個。對中型沖?；驔_制精度要求高的自動化沖模，則采用四個導柱。在安裝圓形沖件等一類無方向性的沖模時，為避免裝錯，將對角模架和中間模架上的兩個導柱，做成直徑不等的型式；四導柱的模架，可做成前后導柱的間距不同的模座。對可能產生側向推力時，要設置止推塊，使導柱不受彎曲力。
一般導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合。高速沖裁、精密沖裁或硬質合金沖裁模具，要求采用滾珠導向結構?？紤]到本套模具的成本和精度，選用滑動導柱、導套?；瑒訉е?、導套的型式和尺寸通過《沖壓模具標準手冊》選取。沖壓模選用的導柱的型號是，導套是。
3.5.6 模柄的選用
中、小型沖模通過模柄將上模板固定在壓力機的滑塊上。常用的模柄形式如下。
(1）壓入式模柄 它與上模座孔采用H7/h6的過渡配合，并加銷釘防轉。
(2）旋入式模柄 通過螺紋與模座聯(lián)接，用螺釘防松，裝卸方便，多用于有導模的沖模。
(3）凸緣模柄 用3～4個螺釘固定在上模座的窩孔內，多用于較大型的模具上。
(4）浮動模柄 通過凹球面模柄與凸球面墊塊聯(lián)接，裝入壓力機滑塊后，允許模柄與模柄軸心線之間的偏離，可減少滑塊誤差對模具導向精度的影響。
沖壓模具采用比較常見的浮動式模柄。
3.5.7 凸模固定板與墊板
凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除保證凸模安裝孔外， 還要考慮螺釘與銷釘孔的位置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。
墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓力，保證模座以免被凸模端面壓陷。
墊板
凸模固定板
32
南昌航空大學科技學院學士論文
3.5.8 沖壓模具結構圖
1下模座 2螺釘M6×60 3導柱 4卸料螺釘M10×90 5卸料橡皮?36X50 6卸料板 7導料銷 8推塊 9小凸模（三） 10小凸模（一） 11凸模固定板 12推桿 13螺釘M12×70 14推板 15模柄 16打桿 17螺釘M10×25 18圓柱銷?10×38 19上模座 20圓柱銷?10×50 21墊板 22小凸模（二） 23圓柱銷?10×80 24凹模 25導套 26凸凹模 27圓柱銷?6×70
圖3.7裝配圖
結 論
本次設計的主要內容是紡機搖架后支架的沖壓工藝和模具設計。
經過近3個月的時間，這套系統(tǒng)由最初的構想經過不斷的修整，最終得到了實現(xiàn)。
我所設計的后支架只用兩道工序就可以使支架成型，和傳統(tǒng)的幾道工序成型相比，工作效率得到了極大的提高。而且，也節(jié)省了原材料。
因為只使用兩套模具就使工作要求得到實現(xiàn)，和傳統(tǒng)的使用幾套模具才可以達到工作要求相比，更加的經濟。而且，零件的精度也得到了提高。
定位方面，采用了彈簧柱銷結構控制工件的位置，結構簡單，而且十分的經濟。
本次設計在零件的選型上十分重視系統(tǒng)的經濟性，在滿足工作時所需要的工作載荷以外，大部分考慮因素都在系統(tǒng)的經濟性，簡單性上面。
經過了大量的理論上的設計計算和調試校驗。表明系統(tǒng)性能及各項指標與理論符合的很好?？偟膩碚f，這次畢業(yè)設計是成功的。
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致謝
衷心感謝羅海泉老師的精心教導,他教導令我受益終生。
在本次畢業(yè)設計中,我從指導老師身上學到了很多東西。羅老師認真負責的工作態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平都使我受益匪淺。無論在理論上還是在實踐中,都給予我很大的幫助,使我得到不少的提高.這對我以后的工作和學習都是一種巨大的幫助。
同時也感謝有關老師和本組和本寢室同學的熱心幫助。
在此向各位老師和同學致謝。
學生簽名：朱學晶
日 期：2010-5-20
附錄A：沖壓彎曲工藝規(guī)程卡片
南昌航空大學科技學院
產品名稱
工件名稱
后支架
產量
第 頁
產品圖號
工件圖號
80000件
共 頁
材料牌號及
技術規(guī)格
Q235鋼
毛料形狀及尺寸
板材1800mmX900mmX1.2mm
橫裁成900mmX113mmX1.2mm
工序
號
工序
名稱
工 序 草 圖
工裝名稱
設備
檢驗
要求
工種
備注
1
下料
鋼板1.2mmX113mmX900mm
2
落料
沖孔落料復合模
500（KN）沖床
按草圖
檢驗
量具用
異形塞規(guī)
原底圖
總號
日期
更改標記
編制
校對
核對
文件號
簽名
底圖
總號
簽字
簽名
日期
日期
南昌航空大學科技學院
產品名稱
工件名稱
后支架
產量
第 頁
產品圖號
工件圖號
80000件
共 頁
材料牌號及
技術規(guī)格
Q235鋼
毛料形狀及尺寸
板材1800mmX900mmX1.2mm
橫裁成900mmX113mmX1.2mm
工序
號
工序
名稱
工 序 草 圖
工裝名稱
設備
檢驗
要求
工種
備注
3
彎曲
彎曲模
400（Tf）
沖 床
按草圖檢驗
原底圖
總號
日期
更改標記
編制
校對
核對
文件號
簽名
底圖
總號
簽字
簽名
日期
日期