畢業(yè)設計（論文）-自動擋料銷定位級進模設計.doc

四川理工學院畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計任務書專 業(yè)：模具設計與制造班 級：學生姓名：指導老師：設計評分：二OO 年 月29畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目： 自動擋料銷定位級進模設計機械工程系 專 業(yè)： 班級： 學 號：學生： 指導教師：接受任務時間教研室主任 （簽名）系主任 （簽名）1畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求1）按給定的主要技術參數(shù)，完成模具裝配圖和零件工作圖的設計（一套）：0#圖紙一張、3#圖紙不少于9張。2）提出所給沖壓件的工藝方案（至少兩種），進行分析、比較和論證。3)排樣圖設計。4）總的沖壓力及壓力中心計算。5）刃口尺寸計算。6）分析零件的沖壓工藝性。并進行相關計算。7）標準模具零件地選擇和校核；凸模、凹模和凸凹模結構設計、計算以及非標準模具零件地設計和計算。8）編寫冷沖壓工藝卡片。9）編寫冷沖模零件機械加工工藝過程卡。10）編寫設計計算說明書一份(字數(shù)不少于2萬字)。11）畢業(yè)設計說明書、冷沖壓工藝卡片、零件機械加工工藝過程卡片、設計圖等全部用電子版。2設計（論文）的原始數(shù)據(jù)：工件簡圖： 棘塊3.指定查閱的主要參考文獻1）中國模具工業(yè)協(xié)會標準委員會編.中國模具標準件手冊.上海:上?？茖W普及出版社,1989。2）冷沖模國家標準 國家標準局 .中國標準出版社，1989。3）沖壓工藝與模具設計 姜奎華 機械工業(yè)出版社，2002。4）模具制造工藝 黃毅宏 機械工業(yè)出版社，2004。5）沖模圖冊 李天佑 機械工業(yè)出版社，1998。6）冷沖模設計 丁松聚 機械工業(yè)出版社，1999。7）模具設計與制造簡明手冊 馮柄亮等 上海科技工業(yè)出版社，2002。8）冷沖壓與塑性成型工藝及模具設計 翁其金 機械工業(yè)出版社，1990。9)趙孟棟主編.冷沖模設計（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，1997。10）王孝培主編. 沖壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1990。11）肖景容、姜奎華主編.沖壓工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，1990。4進度安排設計（論文）各階段名稱起 止 日 期1熟悉、理解畢業(yè)設計課題、明確設計的目的；圍繞課題搜集、整理分析相關技術的資料；擬定設計方案。2初步計算與初校核。3復算與復核4結構設計。5系統(tǒng)整理、完善；編寫設計計算說明書。準備答辯、答辯摘 要本設計說明書中概括了模具市場的發(fā)展趨勢及沖壓技術的概念和發(fā)展方向，主要是棘塊沖壓模具的詳細設計過程，包括工藝方案的確定，模具刃口尺寸的計算，以及壓力機校核等。棘塊這種零件采用沖壓生產時必要的，由于零件的尺寸、結構、產量限制最好采用級進模生產，還采用自動擋料銷提高生產效率。但是棘塊零件的結構設計不是很合理，使得模具制造難度增大，若適當改變其結構可大大降低生產成本。關鍵詞：沖模；級進模；排樣。ABSTRACTThis brochure outlines the design of the development of the market die stamping technology trends and concepts and the development direction of the main block is the spine of the detailed design of stamping die process, including the determination of technology programs, the calculation of die cutting size, and press Check, etc. . Oxytropis block the use of such parts stamping production necessary, due to the size of components, structure, the best use of production-limiting progressive die production, and marketing materials to increase the use of automatic production efficiency. But the spine of the structural design of block parts is not very reasonable, making mold manufacturing difficult, if appropriate changes in its structure can greatly reduce the production costs.Keywords: Stamping mold; progressive mol目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 緒論11.1 模具市場十大發(fā)展趨勢11.2 沖壓的概念、特點及應用21.3 沖壓的基本工序及模具31.4 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向4第2章 工藝性分析82.1 分析零件圖82.1.1、沖壓加工的經濟性分析82.1.2、沖壓件的工藝性分析82.2 確定沖壓件的總體工藝過程92.2.1、選擇沖壓基本工序92.2.2、確定沖壓次數(shù)和沖壓順序92.2.3、工序的組合方式10第3章 排樣圖設計123.1 排樣1133.2 排樣2143-3 排樣3153-4 排樣4163-5確定排樣方案163-6建議17第4章 計算沖壓力及確定壓力中心194.1 計算沖壓力194.1.1沖裁力的計算194.1.2 推件力的計算194.1.3 總沖壓力204.2 確定壓力中心20第5章 模具刃口尺寸計算225.1 確定制件尺寸公差225.2計算落料凸凹模刃口尺寸235.3計算沖孔凸凹模刃口尺寸245.4棘塊凸凹模尺寸公差標注25第6章 模具總體結構設計266.1 模具類型266.2 操作與定位方式266.3 卸料與出件方式266.4 模架類型及精度26第7章 凸凹模設計287.1 凹模設計287.1.1凹模洞口形狀的選擇287.1.2凹模的外形尺寸287.1.3凹模的固定方法307.2 凸模設計307.2.1凸模形式307.2.2凸模長度307.2.3落料凸模結構317.2.4沖孔凸模結構圖317.3凸凹模材料選取的原則327.3.1選取的一般原則327.3.2模具選材的具體考慮因素327.4凸模、凹模材料的選擇327.5凸模的校核33第8章 模具零部件設計358.1模架選用358.2 模柄選用368.3凸模固定板設計378.4墊板設計378.5 定位零件選用388.5.1自動擋料銷的工作過程和結構388.5.2始用擋料銷398.6導正銷408.7螺釘及銷釘選用408.7.1螺釘408.7.2釘規(guī)格的選用40第9章 壓力機選擇及校核419.1設備類型選擇419.2壓力機主要參數(shù)429.3壓力機校核429.3.1 工稱壓力429.3.2滑塊行程439.3.3滑塊行程次數(shù)439.3.4壓力機工作臺面才尺寸439.3.5滑塊模柄孔尺寸439.3.6閉合高度43設計總結44參考文獻45致謝46附圖47四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第一章 緒論1.1 模具市場十大發(fā)展趨勢 目前，國內市場對中高檔模具的需求量很大，但要求國產模具必須在質量、交貨期等方面滿足用戶的需求。另外，隨著近年來工業(yè)發(fā)達國家的人工費用增加，其模具生產正向發(fā)展中國家特別是東南亞國家轉移。因此，只要國產模具的質量能夠有提高，交貨期能夠保證，模具出口的前景是十分樂觀的。 有專家認為，伴隨著世界經濟的一體化浪潮，全球制造業(yè)加速向中國大陸地區(qū)轉移已是大勢所趨，中國也將逐步發(fā)展成為世界級的制造業(yè)基地。廣東珠江三角地區(qū)將在十年之內發(fā)展成為世界模具生產中心。 模具市場十大發(fā)展趨勢 一是模具日趨大型化。這是由于模具成型的零件日漸大型化和高生產效率要求而發(fā)展的一模多腔所造成的。 二是模具的精度越來越高。10年前，精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)在已達到2-3微米，不久1微米精度的模具將上市。這要求超精加工。 三是多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求也越來越高。 四是熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。由于采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)約制作的原材料，因此熱流道技術的應用在外國發(fā)展很快，許多塑料模具廠生產的塑料模具一半以上采用了熱流道技術，有的廠家使用率達到80%以上，效果十分明顯。熱流道模具在我國也已生產，有些企業(yè)使用率上升到20%30%。 五是隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。這類模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應淬火，澆口密封性好，模溫能準確控制，所以對模具鋼的性能要求很嚴。 六是標準件的應用將日漸廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質量和降低模具制造成本。因此，模具標準件的應用在十五期間必將得到較大的發(fā)展。 七是快速經濟模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量生產時代，21世紀，這種生產方式占工業(yè)生產的比例將達到75%以上。由此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產周期愈短愈好。因此開發(fā)快速經濟模具將越來越引起人們的關注。 八是隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。九是以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。同時，由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。 十是模具技術含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所導致模具市場走勢的變化。1.2 沖壓的概念、特點及應用沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）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（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下：（1）沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。（2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效益。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇螅賱t60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。1.3 沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合、級進和復合-級進三種組合方式。復合沖壓在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復合-級進在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。1.4 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。(1)沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT1617級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。(2)沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2 5微米，進距精度23微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法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，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm /min,加工精度可達1.5微米，表面粗糙度達Ra=010.2微米; 精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。(3) 沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的410倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標準化及專業(yè)化生產方面模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達70%80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?；驈澢＃@樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。第二章 工藝性分析2.1 分析零件圖產品零件圖是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據(jù)。圖2-1所示為棘塊。 圖2-1棘塊2.1.1、沖壓加工的經濟性分析沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其生產效率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優(yōu)點而得到廣泛應用。由于一套模具的費用很高，生產批量的大小對沖壓加工的經濟性起著決定性的作用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越低。反之，批量小時，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯。對于棘塊這種零件，由于是大批量生產，故而采用沖壓加工生產能夠減少單件產品的成本，可以取得很好的經濟效益。2.1.2、沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性分析是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術方面，主要分析該零件的形狀特點、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。良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結構簡單且壽命長，產品質量穩(wěn)定，操作簡單、方便等。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件的結構尺寸和精度要求。沖壓工序：只有落料、沖孔；材料：該零件材料選用的是20鋼，為碳素鋼，具有良好的可塑性，具有良好的沖壓性能，適合沖裁；結構：相對簡單，棘塊厚度為4mm，有12mm和6mm的兩個孔。右下方突出的狹小部分頭部寬度只有4mm，與料厚相同，限于工件的用途，此部分不能加寬，但用沖壓加工的方法仍然可以成型；精度：全部為自由公差，尺寸精度要求不高可看作IT13級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。該工件可以用冷沖壓加工成型。2.2 確定沖壓件的總體工藝過程在綜合分析，研究零件成型性的基礎上，以材料的極限變形參數(shù)，各種變形性質的復合程度及趨向性，當前的生產條件和零件的產品質量要求為依據(jù)，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據(jù)技術上可靠，經濟上合理的原則對各種方案進行對比、分析，從而選出最佳的工藝方案（包括成形工序和各種輔助工序的性質、內容、復合程度、工序順序等），并盡可能的進行優(yōu)化。2.2.1、選擇沖壓基本工序剪切、落料、切邊、沖孔、彎曲、拉深、翻邊等是常見的沖壓工序，各工序有其不同的性質、特點和用途。有些可以從產品零件圖上直觀地看出沖壓該零件所需工序的性質。有些零件的工序性質，則必須經過分析和計算才能確定。就棘塊而言，很明顯，從零件圖上便能很直觀的看出需要沖孔和落料兩中基本工序。故，對于棘塊而言，所需的工序有沖12mm孔，沖6mm孔，落料。2.2.2、確定沖壓次數(shù)和沖壓順序（1）沖壓次數(shù)沖壓次數(shù)是指同一性質的工序重復進行的次數(shù)。如拉深件，可根據(jù)它的形狀和尺寸，以及板料許可的變形程度，計算出拉深次數(shù)。但對于平板件，如沖孔、落料件，一般來說都是一次成形。就棘塊來說，由于只有沖孔和落料兩種性質的工序，屬于平板件，故而沖12mm孔次數(shù)為一次，沖6mm孔的次數(shù)為一次，落料的次數(shù)為一次。（2）沖壓順序沖壓順序的安排應該有利于發(fā)揮材料的塑性以減少工序數(shù)量。主要是根據(jù)工序的變形特點和質量要求來安排。對于有孔或有缺口的平板件，若選用簡單模時，一般先落料，再沖孔或切口；若使用連續(xù)模時，則應先沖孔或切口。2.2.3、工序的組合方式一個沖壓件往往要經過多道工序才能完成。因此，編制工藝方案時，必須考慮是采用簡單模一個一個工序完成還是將某些工序組合起來，用復合?；蜻B續(xù)模生產。通常，模具的選用主要取決于沖壓件的生產批量，尺寸大小和精度要求等因素。生產批量大，沖壓工序應盡可能地組合在一起，采用復合?；蜻B續(xù)模沖壓；小批量生產時，通常選用單工序簡單模。但對于尺寸過小的沖壓件，考慮到單工序模上料不方便和生產效率低，也通常選用復合模或連續(xù)模生產；若采用自動送料，一般用連續(xù)模沖壓；為避免多次沖壓的定位誤差，通常選用復合模生產；當用幾個簡單模制造費用比復合模還高，而生產批量又不大時，也可考慮將工序組合起來，選用復合模生產。工序組合方式，可選用復合?；蜻B續(xù)模。一般來說，復合模的沖壓精度比連續(xù)模高，結構緊湊，模具輪廓尺寸比連續(xù)模小；但是，連續(xù)模的生產效率高，操作比較安全、簡便，容易實現(xiàn)單機自動化生產，若裝上自動送料裝置，可適用小件的自動沖壓。對于如圖2-1所示的棘塊，先擬訂以下三種工序組合方式：方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產。方案二：落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產。方案三：沖孔-落料級進沖壓，采用級進模生產。三種類型模具優(yōu)缺點比較如下：單工序模復合模級進模結構簡單較復雜復雜成本、周期小、短小、短高、長制造精度低較高高材料利用率高高低生產效率低低高維修不方便不方便方便產品精度高高低品質低低高安全性不安全不安全安全自動化易于自動化沖床性能要求低低高應用小批量生產大中型零件的沖壓試制大批量生產內外形精度要求高大批量生產中小零件沖壓分析：方案一模具結構簡單，即落料，沖12mm孔，沖6mm孔，各需要一套模具，使得成本高而生產效率低，不能達到大批量生產。方案二工件的精度及生產效率都較高，查文獻【1】p237表7-7有凸凹模的最小壁厚為a=8.5mm，若采用復合沖裁模壁厚實際a=3mm，顯然aa，則采用復合模生產不妥。方案三可以完成復雜零件的沖裁，雖然工位數(shù)量增加但是不影響生產效率。（1）操作安全簡單，不必將手伸入模具的危險區(qū)域，對于棘塊大批量生產采用自動擋料機構。(2)模具壽命長，工序分散在若干個工位，在工序集中的區(qū)域還可以設置空位，從而避免了凸、凹模壁厚過小的問題，改變了凸、凹模的受力狀態(tài)，提高了模具強度。(3)產品質量高，級進模在一副模具內完成產品的全部成形工序，克服了用簡單模時多次定位帶來的操作不變和累積誤差。(4)生產成本較低，級進模由于結構比較復雜，所以制造費用較高，同時材料利用率較低，單由于級進模生產率高、壓力機占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了產品的儲存和運輸，因而產品零件的綜合生產成本并不高。(5)設計和制造難度大，對經驗的依賴性強，級進模結構復雜，技術含量高，設計靈活性大、難度大；設計和制造中的經驗、推斷和目測工作量多，人才培養(yǎng)時間長，個人之間的差異大；同一產品零件可有多種不同德設計方案，設計的靈活性大；設計和制造周期長，費用高，適用大批量生產。級進模還受產品零件尺寸限制，產品尺寸不宜太大。（6）按訂單生產，而不是按計劃生產，訂貨市場影響大，交貨期要求短。結論：采用方案三為佳。 第三章 排樣圖設計沖壓件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣工作雖然看似比較簡單，但很有講究，而且非常重要。排樣是否合理，對材料利用率的大小有直接影響。還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。沖壓件大批量生產成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產生的廢料，可分為兩種情況：（1）結構廢料 由于工件結構形狀的需要，如工件內孔的存在而產生的廢料稱為結構廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。（2）工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。因此，提高材料利用率要從減少工藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。一般而言，排樣原則有：1.提高材料利用率。對沖壓件來說，由于產量大，沖壓生產效率高，原材料費用常會占到沖件總成本的60%以上，所以材料利用率是是一項很重要的經濟指標；2.使工人操作方便、安全，減輕工人的勞動強度，保證有較高的生產效率。應盡量選條料寬、進距小的排樣方法；3.使模具結構簡單，模具壽命較高；4.排樣應保證沖壓件的質量。由于棘塊的外形比較復雜，為了節(jié)約材料要通過多次作圖分析來確定工件在條料上的方位。通常來說，對于這種形狀較復雜的沖裁件，要用計算的方法選擇一個合理的排樣方式是比較困難的?？捎煤窦埰?-5個樣件，在擺出各種可能的排樣方案后，從中選擇一個比較合理的方案作為排樣圖。根據(jù)材料的經濟實用程度，排樣方法可分為有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣3種：（1）有廢料排樣，沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料。（2）少廢料排樣，沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側邊之間有搭邊存在。（3）無廢料排樣，工件與工件之間。工件與條料側邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。3.1 排樣1（圖3-1）圖3-1 排樣1由文獻【2】p72表2-13如圖3-2查得搭邊a和a1的值分別為：a=3.2mm，a1=3.5mm （1） 條料寬度確定采用有側壓裝置查文獻【2】p73表2-4條料寬度公差。按如下公式求得條料寬度：（2） 進距A確定按文獻【2】p74公式則一個步距內的材料利用率為：=S/(AB)100% =251/（21.240.9）100%=28.95%圖3-2 搭邊值3.2 排樣2（圖3-3）圖3-3 排樣2由文獻【2】p72表2-13如圖3-2查得搭邊a和a1的值分別為：a=3.2mm，a1=3.5mm （1） 條料寬度確定采用有側壓裝置查文獻【2】p73表2-4條料寬度公差。按如下公式求得條料寬度：（2） 進距A確定按文獻【2】p74公式則一個步距內的材料利用率為：=S/(AB)100% =（2512）/（40.936.18）100% =34%3-3 排樣3（圖3-4）圖3-4 排樣3采用這種排樣搭邊值分兩種情況，由文獻【2】p72表2-13查得搭邊a和a1的值分別為：a=2.8mm或a=2.5mm，a1=2.8mm （1） 條料寬度確定采用有側壓裝置查文獻【2】p73表2-4條料寬度公差。按如下公式求得條料寬度：（2） 進距A確定由autocad軟件測定。 則一個步距內的材料利用率為：=S/(AB)100% =（251）/（29.528.8）100% =29.5%3-4 排樣4（圖3-5）圖3-5 排樣4（1） 條料寬度確定采用有側壓裝置查文獻【2】p73表2-4條料寬度公差。按如下公式求得條料寬度：（2） 進距A確定由autocad軟件測定則一個步距內的材料利用率為：=S/(AB)100% =（251）/（36.724.34）100% =28.1%3-5確定排樣方案由材料利用率可知， ，即采用排樣2方式材料利用率要高一些。但是沖孔凸模之間距離太短，凹模上孔之間距離太短凹模強度不夠，并且沖裁時板料還要調轉180，操作不方便，板料會翹曲沖裁精度會大大降低，排樣2不宜采用，排樣1、4和3能達到凹模強度要求，從材料利用率考慮選擇排樣3要合理些。采用GB/T 708-1988規(guī)格為15001800mm的板料來裁剪條料，縱橫剪裁對比如下： 若用縱裁: 裁板條數(shù)N: N=B/b=1500/29.5=50條余25mm 每條個數(shù)n: n=(1800-2.8)/28.8=62個余12mm 每板總個數(shù): =Nn=5062=3100個材料利用率: 若用橫裁: 裁板條數(shù)N: N=1800/b=1800/29.5=61條余0.5mm 每條個數(shù)n: n=(1500-2.8)/28.8=52個余0.1mm 每板總個數(shù): =Nn=6152=3172個材料利用率: 綜上兩種裁板方案,可見橫裁有較高的材料利用率,且工件沒有纖維性的考慮,因此決定采用橫裁,總的材料利用率為29.3%。如圖3-6圖3-6 板材裁剪樣圖3-6建議通過各種排樣方案都可以看出利用率都很低，產生的廢料可分為兩種情況，一是結構廢料，二是工藝廢料。結構廢料是由于工件結構形狀的需要，如工件內孔的存在而產生的廢料，一般不能改變。工藝廢料是工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要截取的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料。由于工件通過多種排樣方式后材料利用率都不是很高，并不能減少更多的工藝廢料，為了考慮適當?shù)慕洕?。在不影響使用情況下可以著手改變一點工件的結構。如圖3-7：圖3-7 修改樣圖采用上圖結構后材料利用率可達到30%以上，原先的尖角該成圓角，避免工件應力集中降低使用壽命，也使模具制造更容易且提高模具的壽命。第四章 計算沖壓力及確定壓力中心4.1 計算沖壓力沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。沖裁力是選擇壓力機的主要依據(jù)，也是設計模具所必須的數(shù)據(jù)。4.1.1沖裁力的計算沖裁力按文獻【2】p50公式2-1，進行計算式中 L沖裁件周邊長度，用autocad軟件查詢得L=146.9458mm t材料厚度，t=4mm 材料抗剪強度，查文獻【3】p38表2-3查得20鋼的抗剪強度 =300 MPa K系數(shù)，考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學性能與厚度波動等因素而增加的安全系數(shù)。一般常取K=1.3。所以，4.1.2 推件力的計算由于影響推件力的因素主要有材料的力學性能、材料厚度、模具間隙、凸凹模表明粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。要準確計算這些力是很困難，實際生產中常有經驗公式文獻【2】p52 進行計算，但實際生產時，凹?？卓谥袝瑫r卡有好幾個工件，所以計算推件力時應該考慮工件的數(shù)目， 式中 F沖裁力，F(xiàn)=230KN； n工件數(shù)目，由文獻【3】p101表4-2得，根據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度h8mm，為了修模時能保證模具仍有足夠的強度，必須留有一定的富余量，所以取直壁高度h=8+4=12 mm,故留在凹模內的沖件數(shù)：n=h/t=12/4=3 系數(shù)，查文獻【2】p52表2-2，取 所以 ，4.1.3 總沖壓力因采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，所以總壓力為 因此可以初步選定壓力機的型號為J21-40。4.2 確定壓力中心壓力中心是指沖壓力合力的作用點。模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線重合。否則滑塊就會受到偏心載荷而導致滑塊導軌和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。因此壓力中心的確定是非常有必要的。對于圖2-1所示零件，由于其形狀比較復雜，要根據(jù)合力對某軸之力矩之和的力學原理求得。如圖4-1所示。圖4-1 壓力中心（1）先選定坐標軸x和y（2）將工件周邊分成若干段簡單的直線和圓弧段，求出各段壓力中心的坐標尺寸。=31 =20.06 =-24.28=9 =6.06 =-16.25=27.6252 =16.67 =-10.09=37.6991 =73.55 =-14=18.8494 =54.22 =-21.45=11.4886 =28.76 =-18.49 =5 =33.64 =-23.46=6.2832 =36.42 =-26.19（3）計算壓力中心A的坐標位置：計算出C點的坐標如圖4-1表示。第五章 模具刃口尺寸計算凸模和凹模工作部分尺寸直接決定了沖裁件的尺寸和間隙大小，是模具上最重要的尺寸。一般來說，凸模和凹模工作部分尺寸計算的原則如下：1.落料時，落料件的尺寸是由凹模決定的，因此應以落料件凹模為設計基準。沖孔件的尺寸是由凸模決定的，因此應以沖孔件凹模為設計基準。2.凸模和凹模應考慮磨損規(guī)律。凹模磨損后會增大落料件的尺寸，凸模磨損后會減小沖孔件的尺寸。為了提高模具壽命，在制造新模具時應把凹模尺寸做得趨向于落料件的最小極限尺寸，把凸模尺寸做得趨向于沖孔件的最大極限尺寸。3.凸模和凹模之間應保證有合理間隙，對于落料件，凹模是設計基準，間隙應由減少凸模尺寸在取得；對于沖孔件，凸模是設計基準，間隙應由增大凹模尺寸來取得。由于間隙在模具磨損后會增大，所以在設計凸模和凹模時取得初始間隙的最小值Z。4.凸模和凹模的制造公差應與沖裁件的尺寸精度相適應。而偏差值應按入體方向標注。5.尺寸計算要考慮模具制造的特點。模具制造有兩種加工方法：分別加工法和單配加工法。分別加工法主要用于沖裁件的形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設備加工凸模和凹模的模具。單配加工法則多用于沖裁件的形狀復雜、料薄、間隙小的模具。對于圖