筒形件端罩的沖壓模具設計及成形工藝-落料拉深沖孔切邊復合模含11張CAD圖+說明書,筒形件端罩,沖壓,模具設計,成形,工藝,落料拉深,沖孔,切邊,復合,11,CAD,說明書 河南機電高等專科學校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 尚文靜 學 號 111304203 指導教師 翟德梅 選題情況 課題名稱 端罩沖壓成形工藝與模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 2014 年3月 10日 端罩的沖壓成形工藝及沖壓模具設計 摘要：本設計題目為端罩的設計，體現(xiàn)了深薄壁類零件的設計要求、內容及方向，有一定的設計意義。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者冷沖模設計的基礎知識，為設計更復雜的冷沖模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。 本設計運用薄板類零件成型工藝及模具設計的基礎知識，首先分析了零件的成分及性能要求，為設計拉深及沖裁模的數(shù)據(jù)指標做好了準備；然后計算了零件的體積，便于設計落料模的刃口尺寸；最后設計了模具的結構特征，確定了模具的設計參數(shù)、設計要點及推出裝置的設計。 沖壓加工分為分離工序和成形工序兩大類。落料、打孔屬于分離工序，拉深屬于成形工序。設計任務是指導老師指定加工的零件為有孔拉深件，材料為鋁L3，厚度為2mm，大批量生產，其他具體要求參照零件圖。根據(jù)零件形狀，需要采用落料、拉深、沖孔3個工序，為提高成倍提高生產效率，提高沖壓件的質量，可采用落料和拉深過程集中于一套模具來完成，沖孔工序用簡單模完成。 關鍵詞：落料 拉深 沖孔 The drop-cylinder-shaped pieces of material, drawing, punching, trimming the compound die design Abstract：The design of the sets of topics for the long injection mold design, reflects the deep thin wall plastic parts of the design, content and direction of a certain design significance. Parts of the mold through the design, the designer has been further strengthened by the injection mold design based on knowledge, for the design of more complex injection molds made and lessons foreshadowing a more profound experience The use of thin design parts molding process and die design of the basic knowledge, first of all parts of the composition and performance requirements for the design and drawing Die data prepared for the target and then calculate the size of the parts, for design Blanking the edge-size; final design of the structure of the mold, a mold determine the design parameters, design elements and the introduction of the device design. Cutting and? piercing belong to separating , pulling and stretching belong to calendering. The spare parts fall to cut material-pull and stretch compound die and multiple hole punched die to process.The job is in order to process the multiple hole punched die and pull-stretch die design which is given by the tutor , the material is AL L3 , the thickness is a 2 mm, the large quantity quantity produce, other request to according to the spare parts diagram in a specific way. According to the spare parts’ shape,it need to to cut material,to pull and stretch,to punched hole 3 work, become for the exaltation to raise the production efficiency doubly, raise to? the quantity of part, to cut material and to pull and stretch adopt to compound die to complete, to punched hole adopt to pierce die to complete. Keywords:cut material ;pull and stretch ; piercing 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計任務書 系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學生姓名: 尚文靜 學 號: 111304203 設計題目： 端罩沖壓成形工藝與模具設計 起 迄 日 期: 2013年11月2日~ 4月13日 指 導 教 師: 翟德梅 2014 年 4 月 16 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的： 本畢業(yè)設計運用沖壓模具設計與模具制造技術中所學的知識，通過對落料、拉深、沖孔、切邊四道工序的設計及復合模設計的知識來完成設計。應當達到的目的為： 1.了解模具設計的方法和步驟。 2.掌握查找工具書的方法。 3.熟練應用cad等繪圖工具 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 制件外形： 材料：鋁 L3 厚：2mm 工作要求： 1.書寫設計說明書一份，字數(shù)10000字左右。 2.繪制模具裝配圖，及主要零件圖。 3.時間：10周 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計題目：端罩沖壓成形工藝與模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具112班 學生姓名 尚文靜 學 號 111304203 指導教師 翟德梅 2014年 4 月16 日 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00-05 拉深凸模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 1 備料：按尺寸80mm×60mm將毛坯鍛成圓柱形形 鋸床 虎鉗 鋸片 直尺 2 熱處理：退火 3 加工毛坯：銑（刨）六面，保證尺寸 銑床 虎鉗 面銑刀 游標卡尺 4 磨平面：磨上下平面及兩垂直面，保證垂直 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 5 鉗工：加工螺紋孔 虎鉗 量規(guī) 6 銑：銑削外輪廓，留余量0.2-0.3mm 銑床 虎鉗 周銑刀 游標卡尺 7 線切割：沖孔凹模 快絲機床 復式支撐夾具 鉬絲 游標卡尺 8 熱處理：淬火、回火，58-62HRC 9 磨端面：端面，保證與型面垂直 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 10 磨型面：研磨刃口，與凹模配合保證最小間隙 磨床 磁力夾具、虎鉗 砂輪 游標卡尺 編制： 尚文靜 校對： 審核： 批準： 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計評語 學生姓名： 尚文靜班級: 模具112班 學號： 111304203 題 目： 端罩沖壓成形工藝與模具設計 綜合成績： 良好 指導者評語： 1）該同學工作態(tài)度較認真，能較好的完成畢業(yè)設計任務； 2）該同學查閱了國內有關沖壓模具設計與制造方面的大量資料，制訂出了較合理的沖壓成形工藝及模具結構，設計中不存在創(chuàng)新； 3）該同學設計說明書內容較完整，計算較正確，格式較規(guī)范； 4）該同學裝配圖、零件圖設計較合理，圖紙質量較高； 5）建議該同學成績評定：良好； 6）可以提交答辯。 指導者(簽字)： 2014 年 4 月16日 畢業(yè)設計評語 評閱者評語： 該同學畢業(yè)設計任務來自生產實際，工作量大小適中，能夠按照要求完成設計說明書的撰寫，設計思路較清晰，裝配圖及零件圖上存在細節(jié)問題，建議成績評定為良好，可以提交答辯。 評閱者(簽字)： 2014年 4 月18 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日 目錄 1 緒論 1 1.1 沖壓模具市場情況 1 1.2 沖壓模具水平狀況 1 1.2.1 模具設計與制造能力狀況 1 1.2.2 專業(yè)化程度及分布狀況 2 1.3 沖壓模具的發(fā)展重點與展望 2 1.3.1 沖壓模具產品發(fā)展重點 2 1.3.2 沖壓模具技術發(fā)展重點 3 2 成形制品的工藝性分析 4 2.1沖裁件的結構工藝性 4 2.2模具結構選擇 4 2.3確定工藝方案 5 3 加工工藝的設計 7 3.1拉深工藝的設計 7 3.1.1外形毛坯尺寸的確定 7 3.1.2拉深模工作部分參數(shù) 7 3.1.3工作部分尺寸的確定 9 3.1.4 工藝力的計算 10 3.2 沖壓工藝設計 12 3.2.1模具間隙的設計 12 3.2.2凸凹模刃口尺寸計算 13 3.2.3排樣的設計 15 4 模具結構的設計 17 4.1落料，拉深工序的結構設計 17 4.2沖孔、切邊工序的結構設計 17 4.3模具工作過程 19 5 模具主要零件的結構 20 5.1落料凹模 20 5.2拉深凸模 20 5.3凸凹模 21 5.4彈性卸料板 22 5.5沖孔凸模 23 5.6墊板 24 5.7其它零件 25 6 零件的加工 28 結束語 29 致 謝 30 參考文獻 31 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 零件號 零 件 名 稱 00-01 落料凹模 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 1 2 3 4 5 6 7 8 備料 銑削 車削 銑削 銑削 加工各孔 熱處理 鉗工休正 車床 銑床 車床 銑床 銑床 搖臂鉆床 加熱爐 鉗工臺 C6140 X5032 C6140 X5032 X5032 三爪卡盤 虎鉗 三爪卡盤 虎鉗 虎鉗 虎鉗 車刀 銑刀 車刀 銑刀 銑刀 鉆頭 焊接式車刀 面銑刀 焊接式車刀 面銑刀 面銑刀 卡尺 卡尺 卡尺 卡尺 卡尺 卡尺 卡尺 8小時 1小時 2小時 4小時 3小時 1小時 1小時 5小時 編制 尚文靜 校對 審核 批準 端罩沖壓成形工藝與模具設計 1 緒論 1.1 沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場競爭激烈。 1.2 沖壓模具水平狀況 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也能生產了。精度達到1～2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙度達到Ra≤1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≥300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。 1.2.1 模具設計與制造能力狀況 在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結構功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產化進程中前進了一大步，但在制造質量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 模具制造技術正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。 1.2.2 專業(yè)化程度及分布狀況 我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產自配比例過高。國外模具自產自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產自配比例為60%。這就對專業(yè)化產生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模具生產能力的分布基本上跟隨沖壓件生產能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在本地。 1.3 沖壓模具的發(fā)展重點與展望 發(fā)展重點的選取應根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定?？砂串a品重點、技術重點和其他重點分別敘述。 1.3.1 沖壓模具產品發(fā)展重點 沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產需矛盾大，發(fā)展前景好。 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點是技術要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級進模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。多功能、多工位級進模中發(fā)展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進模。精沖模中發(fā)展重點是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度。 1.3.2 沖壓模具技術發(fā)展重點 模具技術未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產與高精度化發(fā)展。因此從設計技術來說，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術的應用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術。模具CAD、CAM技術應向宜人化、集成化、智能化和網絡化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。 為了提高CAD、CAE、CAM技術的應用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術來說，發(fā)展重點在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≤0.1μm的各種精密加工。提高模具標準化程度，搞好模具標準件生產供應也是沖壓模具技術發(fā)展重點之一。 為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強化超硬處理等技術也是發(fā)展重點。對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機輔助應用技術等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務，全面提高企業(yè)水平和模具質量，這更是沖壓模具技術發(fā)展的重點。 2 成形制品的工藝性分析 成型制品： 2.1沖裁件的結構工藝性 此制品的材料為鋁L3。純鋁具有許多優(yōu)良的物理性能，其中它的密度很小接近2700kg/m3。易加工，鋁的塑性好，可軋成薄板和箔，擠壓成各種民用的型材，耐腐蝕，鋁有良好的耐大氣腐蝕和水腐蝕的能力。能抵抗多數(shù)酸和有機物的腐蝕，而且它的導電導熱性能好，發(fā)散性強，有吸音性。 此零件的沖裁工藝主要有落料和沖孔兩步，由表18.2-5(1)可知自由凸模沖孔的最小尺寸鋁為d≥0.8t。此零件h=16mm,d=45mm，則滿足條件，可以一次拉成(工藝設計中會說明此零件可一次拉成）。此零件成形過程共分為四步，即落料、拉深、沖孔、切邊，四個工序需要依次進行，可采用的方案可設計成連續(xù)模、單工序模、和復合模。 2.2模具結構選擇 方案對比 1.單工序模： 這種模具的制造成本較低，但是制品的誤差較大生產效率較低。若采用此種模具則至少需要3套模具，分別為落料模，拉深模。和沖孔模。 2.復合模： 復合模的設計難點是如何在同一工作位置上合理布置幾隊凸凹模，在結構上的主要特征是有一個既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模。它的制造成本較高。但是制品的誤差較小，生產效率較高能在一套模具上同時進行多道工序，如此零件采用復合模則可大大縮短制件的成形周期，而且制品的質量可以保證。 3.連續(xù)模： 連續(xù)模是一種工位多，效率高的沖模，整個沖件的成形是在連續(xù)過程中逐步完成的，連續(xù)成形是工序集中的工藝方法，可使切邊，切口，切槽，沖孔，落料等多種工序在一副模具上完成，它不但可以完成沖裁工序還可以完成成形工序、甚至裝配工序。許多需要多工序沖壓的復雜沖壓件可以在一副模具上完成成形。就此零件來看需設計成多工位級進模才能完成拉深成形工藝，但是這種模具設計難度較大需要很好的定位和導向裝置，就目前水平來看很難實現(xiàn)，而且制品精度也難以保證。 綜上所述，對于此零件用復合模來制造比較好。 2.3確定工藝方案 此零件毛坯為平板類毛坯，應此就工藝上來說需完成三道工序即落料，沖孔，和拉深。 成形方案一 先用壓力機落料----沖孔-----拉深 此方法在拉深過程中容易產生起皺和拉裂等問題，因為第二步的沖孔工序將坯料的中間去掉，則在拉深過程中材料的抵抗失穩(wěn)的能力就大大降低了。 成形方案二 沖孔-----落料-----拉深 此方法進行到落料工序是與前一種形成相同的問題，制品容易產生缺陷。 成形工藝方案三 落料-----拉深-----沖孔 此方法能大大提高材料的抗失穩(wěn)能力，從而提高產品質量，達到產品精度要求。 綜上所述應采用第三中工藝方案。 因為此零件的工序涉及到拉深與沖裁兩道重要的工序，而拉深件坯料形狀和尺寸是以沖件形狀和尺寸為基礎按體積不變原則和相似原則確定，對于形狀復雜的拉深件，利用相似原則僅能初步確定坯料形狀，必須通過多次試壓反復修改才能最終確定出坯料形狀，因此拉深見的模具設計一般是先設計拉深模，坯料尺寸確定后再設計沖裁模。 3 加工工藝的設計 3.1拉深工藝的設計 制件外形 3.1.1外形毛坯尺寸的確定 根據(jù)公式計算得外形毛坯尺寸 D = = = = =69mm 查表4.3可知鋁的第一次拉深系數(shù)M1為0.48-0.50。以后各次拉深系數(shù)MN為0.73-0.75。最大相對高度h/d=17.2/45=0.38，零件總拉伸系數(shù)m=>0.50，所以一次拉深即可。 3.1.2拉深模工作部分參數(shù) 1.圓角半徑 1）拉深凹模的圓角半徑可按經驗公式確定 Rd=0.8 式中Rd---凹模圓角半徑（mm） D---毛坯直徑(mm) d---凹模內徑(mm) t---材料厚度(mm) 則 Rd=0.8=5.8mm 2)拉深凹模的圓角半徑，選用規(guī)則 1.除最末一次拉深工序外，其他所有各次拉深工序中，凹模圓角半徑相等或取略小的數(shù)值。 2.在最后一次拉深工序中，凸模圓角半徑與工件的圓角半徑相等，但對于厚度小于6mm的材料，其數(shù)值不得小于（2—3）t。對于厚度大于6mm的材料，其值不得小于（1.5—2）t。 3.如果制件要求的圓角半徑很小，則在最后一次拉深工序以后，須進行整形。 根據(jù)上述要求凸模圓角半徑rp=5mm 2.間隙 拉深模的凸模及凹模的單邊間隙C=dd-dp/2 間隙值應合理選擇，否則C過小會增加摩擦力，使拉深件容易破裂，且易擦傷表面和降低模具壽命，C過大，又易使拉深件起皺，且影響制件精度，在確定間隙時須考慮到毛坯在拉深中外緣變厚現(xiàn)象，材料厚度偏差幾拉深件的精度要求，由以前的分析可知該制件不用壓邊圈。 則C=（1—1.1）tmax tmax----材料厚度的最大極限尺寸（mm） 則C=2mm 3.1.3工作部分尺寸的確定 確定凸模和凹模工作部分尺寸，應考慮模具的磨損和拉深件的彈復，其尺寸公差只在最后一道工序考慮。 最后一道工序凸凹模工作部分尺寸應按拉深件尺寸標注方式不同，由公式進行計算。在此選擇下列公式。 Dd=（d+0.4Δ+2C）0+δd dp=（d+0.4Δ）-δp0 Dd-----凹模尺寸 dp-----凸模尺寸 d-----拉深件外形的基本尺寸、 C-----凸凹模的單邊間隙 δd----凹模制造公差 δp----凸模的制造公差 Δ----拉深件的基本尺寸的公差 Dd =（d+0.4Δ+2C）0+δd =（41+0.4×0.25+2×2）+00.05 =45.1+00.05 Dp =（d+0.4Δ）-δp0 =（41+0.4×0.25）-00.035 =41.1-00.035 由表19.4-40可得圓形拉深模凸、凹模的制造公差 δd=0.05 δp=0.035 2) 拉深凸模的出氣孔尺寸 出氣孔的尺寸可查表19.4-41 得 d=5mm. 3.1.4 工藝力的計算 為了防止在拉深過程中制件的邊臂或凸緣起周皺，應使毛坯（或半成品）被拉入凹模圓角以前保持穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定程度主要取決于毛坯的相對厚度t/d×100，由表19.4-42(1)可知該零件不用壓邊圈。 （1）沖裁力的計算及壓力中心的確定 由于該零件為軸對稱零件，故不必進行壓力中心的計算。 沖裁力的計算 計算沖裁力的目的是為了合理地選定壓力機和設計模具。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力。 沖裁力F0=LtΤb 式中 F0-----沖裁力（N） t-----材料厚度（mm） Τb-----材料抗剪強度(N) L------沖裁周長（mm） 而實際沖裁力為F=1.3 F0=1.3 LtΤb= Ltσb 沖孔F=2×3.14×30×70=14067N 卸料力及推件力的計算 依據(jù)經驗公式有。 推件力 F1=nK1F 頂件力 F2=K2F 卸料力 F3=K3F 式中 F-----沖裁力。（N） n-----同時梗塞在凹模內的零件數(shù)。 、--------推件力、頂件力、卸料力系數(shù)，可查表19.1-12 =0.03---0.07 =0.03—0.07 =0.05—0.08 （2）拉深力的計算 1.在確定拉深件所需的壓力機噸位時必須先求出拉深力，值得注意的是，在選擇設備噸位的時候并不能單單根據(jù)所有力的疊加來選擇，而需要考慮在所有力的基礎上增加一定的比例去選擇。根據(jù)由表19.4-46(1)可得拉深力公式。 F=3.14 d1tσbk1 F---拉深力 t---材料厚度 σb-----材料的抗拉強度 k1-----系數(shù) 則F=3.14×45×2×70×0.65=12858 壓力機噸位的選擇 對于單動壓力機F>F拉+F壓 對于雙動壓力機F1>F拉 ，F(xiàn)2>F壓 式中F----壓力機的公稱壓力 F1-----內滑快的公稱壓力 F2-----外滑快的公稱壓力 F拉-----拉深力 F壓-----壓邊力 2.切邊力 F切＝1.3πDtδ ＝1.3×3.14×45×2×320N ＝117561.6N ≈117.6KN 式中D——工件外輪廓直徑，D＝45mm。 3.2 沖壓工藝設計 沖裁是利用模具使板料產生分離的沖壓工序，包括落料，沖孔，切邊，剖切，修邊等，用它可以制作零件或為彎曲，拉深，成行等工序準備毛坯，從板料沖下所需形狀的零件叫落料，在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料），叫沖孔。本零件所用到的沖壓工藝主要有落料和沖孔兩步。 3.2.1模具間隙的設計 模具間隙是指凸、凹模刃口間縫隙的距離。若用符號C表示，俗稱單面間隙。 而雙面間隙用Z表示，間隙對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命的影響很大，是沖裁工藝與模具設計中的一個及其重要的問題。 由表19.1-6(1)可查得軟鋁3的沖裁模初始雙面間隙Z為Zmin=0.100mm，Zmax=0.140mm 3.2.2凸凹模刃口尺寸計算 模具刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差來保證，在生產實踐中可以發(fā)現(xiàn)： (1)由于凸凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都是帶有堆度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。 (2)在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，沖件孔徑是以小端尺寸為基準的。 (3)沖裁時凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大。結果使間隙越用越大。 所以在決定模具刃口尺寸及其制造公差是需考慮下述原則 落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸有凸模決定，故設計落料模時以凹模為基準，間隙取在凸模上，設計沖孔磨時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。 考慮到沖裁中凸凹模的磨損，設計落料模是凹模基本尺寸應取在工件尺寸公差范圍內的較小尺寸；設計沖孔模時，凸模基本尺寸則應取工件的尺寸公差范圍內的較大尺寸，這樣凸、凹模磨損到一定程度仍能沖出合格的零件。 由于磨損間隙會越用越大，則設計時凸、凹模間隙應取最小合理間隙。 由于沖孔和落料外形都比較簡單，則采用凸、凹模分別制造法來進行設計。 落料 設工件尺寸為 Dd=（D-x△）0+δ Dp=(Dd-Zmin) -δp0=( D-x△- Zmin) -δp0 沖孔 dp=(d+x△) -δp0 dd=(dp+Zmin) 0+δ=( d+x△+Zmin) 0+δd 式中 Dp Dd——落料凹模和凸模的刃口尺寸，（mm） dp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，（mm） d--------沖孔工件孔徑的基本尺寸，（mm） D--------落料工件外徑的基本尺寸，（mm） △--------工件制造公差（mm） X-----系數(shù) Zmin-----最小合理間隙 δp ------制造公差 由表19.1-6查得Zmin=0.100mm，ZMAX=0.140mm . 則雙面間隙Zmax -Zmin=0.140-0.100=0.040mm 由表19.1-9查出，凸，凹模的極限偏差落料部分基本尺寸為67mm則 δd=+0.03mm, δp=-0.02mm δd+δp=0.05>ZMAX -Zmin 沖孔部分基本尺寸為32mm,則 δd=+0.03mm, δp=-0.02mm δd+δp=0.05>ZMAX -Zmin 由上式計算落料部分尺寸由表19.1-10取x=0.5,則 落料凹模：Dd=（D-x△）0+δd=（67-0.5×0.25）0-0.03=68.880-0.03 凸?；境叽鐬?9mm。間隙配做保證Zmin=0.100mm 沖孔凸模：dp=(d+x△) -δp0=（30+0.5×0.21）0.020=30.110.020 凸?；境叽鐬?0mm。間隙配做保證Zmin=0.100mm. 3.2.3排樣的設計 這里毛坯直徑為69不算太小，考慮到操做方便，排樣采用單排，取其搭邊數(shù)值：由表19.1-17可得：條料兩邊a=2.1mm,進距方向a1=1.56mm，于是有 進距 h=D+a1=69+1.56=70.56mm 條料寬度 b=D+2a=69+2×2.1=73.2mm 板料規(guī)格擬用2mm×900mm×1800mm(鋁板) 若用縱裁：裁板條數(shù)n1===12條 每條個數(shù)：n2===26個 每板總個數(shù)：n總= n1 ×n2=12×26=312個 材料利用率：η總=×100=52.4％ 若用橫裁：裁板條數(shù)n1===25條 每條個數(shù)：n2===13個 每板總個數(shù)：n總= n1 ×n2=25×12=300個 材料利用率：η總=×100 =50.4％ 由此可見，縱板有較高的材料利用率，且該零件沒有纖維方向性的 考慮。故決定采用縱裁。 排樣圖如下圖所示： 4 模具結構的設計 此零件成形需用復合模，復合模具有許多優(yōu)點；內外形相對位置及零件尺寸的一致性非常好，制件精度高；制件表面平直；適宜沖制薄料。也適宜沖制脆性軟質材料；可充分利用短料或邊角余料；模具結構緊湊，要求壓力機工作臺面積較小。但復合模也存在一定的缺點。凸凹模壁厚（制件內形與外形之間，內形與內形之間的尺寸）受到限制，尺寸不能太小，否則影響模具強度，制件不能從壓力機工作臺孔中漏出，必須解決出件問題，復合模復合的工序內容多時，特別是既有沖裁工序又有成形工序時，會對模具刃口的刃磨帶來不便。 因此在設計是必須解決上述問題。 4.1落料，拉深工序的結構設計 首先要考慮落料凸模（兼拉深凹模）的壁厚是否過薄。本例凸凹模壁厚b==12mm。能保證足夠強度，故可采用復合模。 落料拉深復合模常采用如圖所示的典型結構即落料采用正裝式，拉深采用倒裝式，在模座下面設有彈性卸料裝置。這種結構的優(yōu)點是操作方便，出件暢通無阻，生產率高，缺點是彈性卸料裝置使模具結構較復雜特別是拉深深度大，料較厚，卸料力大的情況，需要較多，較長的彈簧，使模具結構復雜。 為了簡化上模部分，可采用剛性卸料板，其缺點是拉深件留在剛性卸料板內，不易出件，帶來操作上的不便，對于本例，由于拉深深度不算大，材料也不厚，因此采用彈性卸料較合適。 考慮到裝模方便，模具采用后側布置的導柱、導套模架。 4.2沖孔、切邊工序的結構設計 沖孔工序需要沖出一個直徑為30的孔，孔徑較大，凸模的強度，剛度能夠滿足要求。采用正裝式，切邊工序需要切掉寬度為1.2 mm的修邊余量，用凸凹模的內側就可完成沖裁，沖孔完成后制件由剛性卸料板向下頂出，沖孔完成后制件由剛性卸料板向下頂出，沖孔廢料由彈性橡皮向上頂出。切邊廢料由壓邊圈向上頂出。 模具工作部分尺寸計算 落料凸凹模 1.落料凹模的外形尺寸確定； 取凹模壁厚為30—40mm（1.5—2倍的凹模厚度）。調整到符合標準即凹模外徑設計為Ф130mm。 2.選擇標準模架，確定閉合高度及總體尺寸 由凹模外形尺寸Ф140 mm，選后側滑動導柱導套模架，再按其標準選擇具體結構尺寸如下表。 名稱 尺寸 材料 技術要求 上模板 300mm×260mm×40mm HT250 滲碳58-62HRC 下模板 300mm×250mm×50mm HT250 滲碳58-62HRC 導柱 Ф25mm×75mm 15 導套 Ф25mm×50mm×30mm 15 壓入式模柄 Ф50mm×70mm Q235 模柄閉合高度最大250mm，最小200mm，模具的實際閉合高度一般為： H模=上模板厚度+墊板厚度+沖頭長度+凹模厚度+下模板厚度-沖頭進入凹模深度 =40+40+65+48+50-1-（1+16-2）mm=228mm 查開式壓力機技術參數(shù)可知，250KN壓力機最大閉合高度為;固定臺和可傾式最大閉合高度為250mm；活動臺式最大為 360mm。最小為180mm，故實際設計的 模具閉合高度H模=228mm .符合要求 4.3模具工作過程 模具打開，將條料沿導料螺釘送進，當條料遇到定位銷時，啟動壓力機，上模下行。外凸凹模12與凹模24完成落料，上模繼續(xù)下降，外凸凹模12與內凸凹模20進行正拉深，在拉深的同時凸模15與推料板2上行，當拉深完成時凸模15將沖出一個小孔，而且凸凹模將制件外緣切下，加工完成后上?；爻蹋＞叽驐U碰到壓力機打桿，打桿8下行通過頂桿推料板16將制件向下推，則制件脫離外凸凹模時，沖下孔的廢料通過橡皮17頂出，通過橡皮向上的頂出壓邊圈將制件頂出。 5 模具主要零件的結構 5.1落料凹模 此落料凹模的尺寸和厚度已定下圖所示，需要有3個螺紋孔；以便和下模板固定；需要有兩個與下模板同時加工的銷釘孔；有一個擋料銷用的銷孔； 5.2拉深凸模 設計的外形尺寸如下圖所示。有兩個固定用的螺釘孔，以便和下模板固定；在底部加工兩個頂桿貫穿用的孔。 5.3凸凹模 凸凹模設計的外形尺寸要與其他零件相配合。在凸凹模上加工出四個螺釘孔以便和其他零件固定；加工出一個銷釘孔，做為定位用。 5.4彈性卸料板 內行與凸凹模間隙配合，外形根據(jù)橡皮的數(shù)量和其他零件尺寸來定。在模板上加工出四個螺釘孔和一個擋料銷孔，以便和螺釘與擋料銷配合。該零件用擋料銷來定位所以不用再加工出定位用的銷孔。在模板上加工出深度為5mm直徑為30mm的凹槽。用來安裝橡皮。 5.5沖孔凸模 沖孔凸模的加工與設計需要嚴格要求并嚴格執(zhí)行。應為此零件直接參與零件的沖壓工序。零件硬度58—62HRC，需要進行熱處理來提高硬度。凸模的工作尺寸一定要嚴格保證，以保證加工出合格的制件。 5.6墊板 此墊板的加工較為簡單，加工出四個螺釘孔用來與上模板固定。 5.7其它零件 其它零件按照需要和國標來選擇。 落料拉深復合模零件表 序號 名稱 數(shù)量 材料 規(guī)格 熱處理 01 螺栓銷 2 35 M6×96 02 卸料板 1 Q235 177×130×12 03 上模板 1 HT250 260×300×40 04 擋料銷 1 T8 05 彈簧 4 65Mn 06 銷 1 T8 Φ6×60 07 模柄 1 Q235 08 打料桿 1 45 09 墊板 1 Q235 10 螺釘 1 45 M4×110 11 墊板 1 45 12 凸凹模 1 Cr12 熱處理58-62HRC 13 卸料螺釘 4 45 14 導套 2 15 Φ25×50×30 15 凸模 1 Cr12 熱處理58-62HRC 16 推料板 1 45 17 橡皮 1 18 卸料螺釘 1 45 19 螺釘 4 45 M6×80 20 凸凹模 1 Cr12 熱處理58-62HRC 21 螺釘 2 45 M6×60 22 頂桿 3 45 23 頂件塊 1 45 24 凹模 1 Cr12 熱處理58-62HRC 25 螺母 2 45 M6 26 下模板 1 HT250 27 導柱 2 15 Φ25×75 6 零件的加工 落料凹模的加工工藝 此落料凹模為圓柱形，屬回轉體零件，故可用車床加工外形，對于中間的凹模落料孔，則可用銑銷加工成形，銷孔和螺釘孔可用搖臂鉆床加工。 則此零件的加工工藝路線為： 備料---銑平面---車外形---銑Φ66.88的孔---銑Φ70的孔---銑床加工各孔---熱處理---鉗工 結束語 大學三年的學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產實習，我對于冷沖模具、塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導老師的細心指導下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題，鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設計工作者應有的素質。 設計中，我充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 致 謝 首先感謝本人的導師翟德梅老師，她對我的仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議。翟德梅老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！ 感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。 感謝和我在一起進行課題研究的同窗張帥奇同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。 最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！ 參考文獻 [1] 中國模具設計大典編委會.中國模具設計大典.江西科學技術出版社，2003 [2] 原紅玲主編.沖壓工藝與模具設計.機械工業(yè)出版社.2010 [3] 閻亞林主編.沖壓與塑壓成形設備.高等教育出版社.2010 [5] 楊占堯主編.沖壓模具圖冊.高等教育出版社，2006 [6] 寇世瑤主編.機械制圖.高等教育出版社，2004 [7] 王芳主編.冷沖壓模具設計指導.機械工業(yè)出版社，1996 [8] 王孝培主編.沖壓手冊. 機械工業(yè)出版社，2000 [9] 周士昌 蔡春源主編.機械設計手冊.機械工業(yè)出版社，2006 [10] 史鐵梁 主編.模具設計指導.機械工業(yè)出版社，2003 [11] 《沖模設計手冊》編寫組. 沖模設計手冊.機械工業(yè)出版社，1996 31