畢業(yè)設(shè)計(jì)沖壓模具設(shè)計(jì)極爪板CAD級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)

1、極爪板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)及其制造工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課 題 名 稱(chēng) 沖壓模具設(shè)計(jì) 極爪板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 沖壓模具CAD,三維模型 學(xué) 號(hào) 院(系)、專(zhuān)業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱(chēng) 2006年 6 月 1 日摘要多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)要求較高，同時(shí)對(duì)沖壓設(shè)備、原材料也有相應(yīng)的要求，模具的成本高。因此，在模具設(shè)計(jì)前必須對(duì)工件進(jìn)行全面分析，然后合理確定該工件的沖壓成形工藝方案，正確設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)和模具零件的加工工藝規(guī)程，以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。顯然，采用多工位級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓成形與采用普通沖模進(jìn)行沖壓成形在沖壓成形工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具加工等方面存在許多不同。本模具模架采用

2、四導(dǎo)柱導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及彈性卸料裝置，并在卸料板、凹模和固定板之間設(shè)置由小導(dǎo)柱和小導(dǎo)套組成的輔助導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，保證卸料板有足夠的運(yùn)動(dòng)精度，對(duì)凹模有導(dǎo)向和保護(hù)作用。關(guān)鍵詞：級(jí)進(jìn)模，落料，沖孔，沖壓，工藝ABSTRACTMulti-position progressive die structure is complicated, mold design and manufacturing techniques are required. Stamping equipment and raw materials also have a corresponding request. Manufacture of

3、 molds need a lot of money. Therefore. Before the mold design, We must conduct a comprehensive analysis of the workpiece. And then determine the reasonable parts of the stamping process plan. The correct design mold structure and mold machining process planning. In order to get the best technical an

4、d economic benefits. Clearly. Multi-position progressive die for stamping die for stamping and forming the ordinary in the stamping process. Mold design and mold the structure there are many different processing.The mold adopts four lead pillar and Four sets of lead and flexibility of the bead. And

5、be unloading to anticipate plank and fix plank of the constitution lend support to direction organization-small lead pillar with small lead a set. Assurance unloads to anticipate the plank contain enough sport accuracy.Key words: Progressive die，F(xiàn)all to anticipate，Blunt bore，Stamping，Crafts目錄1 緒論11.

6、1 冷沖壓簡(jiǎn)介11.2 多工位級(jí)進(jìn)模簡(jiǎn)介11.3 模具行業(yè)現(xiàn)狀21.4 我國(guó)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)31.5 選題背景及意義42 總體設(shè)計(jì)52.1 制件的工藝分析52.2 沖裁工藝方案的對(duì)比及確定62.3 沖裁件排樣設(shè)計(jì)82.4 沖裁力123 模具工作零件的設(shè)計(jì)163.1 凸、凹模的設(shè)計(jì)原則163.2 凹模設(shè)計(jì)163.3 凸模組件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)173.4 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算194 各種相關(guān)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)214.1 送料方式的確定214.2 定位方式的選擇及定位裝置214.3 卸料方式的選擇214.4 導(dǎo)料裝置234.5 模架的選擇254.6 頂出裝置264.7 其他結(jié)構(gòu)件275模具總裝配圖285.

7、1裝配圖的繪制285.2模具零件圖的繪制285.3 編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)286模具制造工藝296.1 凸模固定板加工工藝296.2 凸模加工工藝296.3 凹模板加工工藝307 模具工作原理318結(jié)束語(yǔ)329 參考文獻(xiàn)3310 致謝34第一章V極爪板級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)及其制造工藝 171 緒論QQ:1084755093 專(zhuān)業(yè)全套包滿(mǎn)意 CAD總裝配圖 三維建模 說(shuō)明書(shū)1.1 冷沖壓簡(jiǎn)介冷沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法，它是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料金屬進(jìn)行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。冷沖壓工藝與其他的加工方法相比，有以下的特點(diǎn)：(1) 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜、用其他加工

8、方法難以加工的工件，冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。(2) 材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強(qiáng)度高、沖壓過(guò)程耗能少。因此，工件的成本較低。(3) 操作簡(jiǎn)單勞動(dòng)強(qiáng)度低、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化、生產(chǎn)率高。(4) 沖壓工藝中所用的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、成本較高。因此，在單件、小批量生產(chǎn)中采用沖壓工藝受到一定的限制1。沖壓加工主要應(yīng)用2：由于沖壓具有如此優(yōu)越性，沖壓加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。例如，在宇航，航空，軍工，機(jī)械，農(nóng)機(jī)，電子，信息，鐵道，郵電，交通，化工，醫(yī)療器具，日用電器及輕工等部門(mén)里都有沖壓加工。不但整個(gè)產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個(gè)人都

9、直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機(jī)，火車(chē)，汽車(chē)，拖拉機(jī)上就有許多大，中，小型沖壓件。小轎車(chē)的車(chē)身，車(chē)架及車(chē)圈等零部件都是沖壓加工出來(lái)的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，自行車(chē)，縫紉機(jī)，手表里有80%是沖壓件；電視機(jī)，收錄機(jī)，攝像機(jī)里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專(zhuān)用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)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(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。當(dāng)然，沖壓加工也存在著一些問(wèn)

10、題和缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在沖壓加工時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)兩種公害，而且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。不過(guò)，這些問(wèn)題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來(lái)的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題一定會(huì)盡快二完善的得到解決2。隨著沖壓技術(shù)的不斷進(jìn)步和沖壓生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對(duì)沖壓設(shè)計(jì)工作提出了愈來(lái)愈高的要求。沖壓設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，其設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是再創(chuàng)造的勞動(dòng)過(guò)程。沖壓設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，不僅直接影響沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量、成本及生產(chǎn)效率，而且也影響著沖壓生產(chǎn)的組織與管理3。 1.2 多工位級(jí)進(jìn)模簡(jiǎn)介沖模按其功能和模具結(jié)構(gòu)，

11、有單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模之別。它們都是借助壓力機(jī)，將被沖的材料放入凸、凹模之間，在壓力機(jī)的作用下使材料產(chǎn)生變形或分離，完成沖壓工作。而這其中多工位級(jí)進(jìn)模也代表了沖壓模具的發(fā)展方向。級(jí)進(jìn)模，又稱(chēng)連續(xù)模、多工位級(jí)進(jìn)模等，指模具上沿被沖原材料的直線(xiàn)送進(jìn)方向，具有至少兩個(gè)或兩個(gè)以上工位，并在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上完成兩個(gè)或兩個(gè)以上沖壓工序的沖模。與其他沖模相比，其主要有以下特點(diǎn)1：(1) 所使用的材料主要為黑色或有色金屬，材料的形狀多為具有一定寬度的長(zhǎng)條料、帶料或卷料。(2) 所用壓力機(jī)剛性要足夠，精度好，而且滑塊要能長(zhǎng)期承受較大的側(cè)向力。(3) 送料方式為按“步距”間歇或直線(xiàn)連續(xù)送給。

12、(4) 沖壓的全過(guò)程在未完成成品件前的毛坯件始終不離開(kāi)條料和載體。(5) 在一副模具的不同工位上，可以完成多種性質(zhì)的沖壓工序。(6) 適合大批量中小型定型產(chǎn)品零件的生產(chǎn)，沖壓精度高，生產(chǎn)率高，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。(7) 模具綜合技術(shù)含量高，制造周期較長(zhǎng)、成本高1。1.3模具行業(yè)的現(xiàn)狀1.3.1模具行業(yè)總體現(xiàn)狀：模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是工業(yè)之母。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)模具，它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。根據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，本世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)零件粗加工的75%、精加工的50%都需要通過(guò)模具來(lái)完成

13、。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法不能比擬的4。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。國(guó)務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定把模具列為機(jī)械工業(yè)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。由于我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，前景

14、廣闊，國(guó)內(nèi)外模具及模具加工設(shè)備廠(chǎng)商普遍看好中國(guó)市場(chǎng)4。近年來(lái)，我國(guó)模具行業(yè)快速發(fā)展，繼在“九五”期間取得良好成績(jī)后，今后幾年將擁有更為廣闊的市場(chǎng)前景?！熬盼濉逼陂g，我國(guó)模具行業(yè)產(chǎn)值的年均增幅約為13，模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也有了較大的改善，模具商業(yè)化程度提高了近10，并且中高檔模具和塑料模具占總量比例明顯提高。模具行業(yè)的進(jìn)出口比例逐步趨向合理，進(jìn)口量現(xiàn)在是市場(chǎng)總量的20，金額近10億美元，而出口額已提前一年達(dá)到1億美元的規(guī)劃指標(biāo)。以2005年全國(guó)模具產(chǎn)值600億元為基礎(chǔ)，按“十一五”期間年均增速12%15%測(cè)算，總量目標(biāo)為：按年均速12%推算，2010年約1000億元，2020年約2600億元。按年

15、均速12%推算，2010年約1200億元，2020年約3100億元。經(jīng)過(guò)“十一五”努力，使我國(guó)模具水平到2010年時(shí)進(jìn)入亞洲先進(jìn)水平的行列，再經(jīng)過(guò)10年的努力，2020年時(shí)基本達(dá)到國(guó)際水平，使我國(guó)不但成為模具生產(chǎn)大國(guó)，而且進(jìn)入世界模具生產(chǎn)制造強(qiáng)國(guó)之列1。我國(guó)模具行業(yè)的生產(chǎn)一直小而散亂，跨行業(yè)、投資密集、專(zhuān)業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，對(duì)模具的需求量加大。改革開(kāi)放20多年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，設(shè)計(jì)、制造加工能力和水平、產(chǎn)品檔次都有了很大的提高；大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了一個(gè)新臺(tái)階，模具質(zhì)量及壽命明顯提

16、高，模具交貨期大大縮短。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)廣泛地得到應(yīng)用，并開(kāi)發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE/CAM軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。近年來(lái)，模具工業(yè)以每年10%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(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。從業(yè)人員約60萬(wàn)，年模具總產(chǎn)值突破300億人民幣（排名躍升世界第四），并以平均17%的速度增長(zhǎng)，高于我國(guó)GDP的平均增長(zhǎng)值一倍多。但是我國(guó)模具工業(yè)無(wú)論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都存在很大差距，滿(mǎn)足不了工業(yè)高速發(fā)展的需要。我國(guó)大部分模具企業(yè)自產(chǎn)自用，真正

17、作為商品流通的模具僅占1/3。所產(chǎn)模具基本上以中低檔為主，而國(guó)內(nèi)需要的大形、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的模具還主要依靠進(jìn)口5。1.3.2我國(guó)模具的現(xiàn)狀：按照我國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分，我國(guó)模具基本分為10大類(lèi)，其中沖壓模和塑料成形模兩大類(lèi)占主要部分。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國(guó)沖壓模占50%左右，塑料成形模占20%，拉絲模（工具）約占10%1。我國(guó)沖壓模大多為簡(jiǎn)單模、單工序模和復(fù)合模等，大型多工位級(jí)進(jìn)模、精沖模、精密級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬(wàn)次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到3到5 m，有50個(gè)以上的級(jí)進(jìn)共位，與國(guó)際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬(wàn)次相比，處于20世紀(jì)80年代中期

18、至90年代初期的國(guó)際先進(jìn)水平1。1.4 我國(guó)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)和銷(xiāo)售形勢(shì)是“產(chǎn)銷(xiāo)兩旺”，主要是因?yàn)槠?chē)工業(yè)的發(fā)展和國(guó)家“十一五”規(guī)劃確定要以重化工業(yè)為重點(diǎn)的拉動(dòng)。根據(jù)對(duì)部分模具標(biāo)準(zhǔn)件企業(yè)的書(shū)面調(diào)查，2007 年與2004 年相比，產(chǎn)量平均增長(zhǎng)37.6%，銷(xiāo)售額平均增長(zhǎng)39.66%。重視技術(shù)改造, 加大對(duì)新設(shè)備的投資，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的“硬件”實(shí)力。根據(jù)對(duì)部分單位的調(diào)查，近3 年來(lái)每個(gè)單位平均投資為1326.27 萬(wàn)元，主要增添了加工中心、數(shù)控設(shè)備等。在引進(jìn)、消化的基礎(chǔ)上開(kāi)展自主創(chuàng)新，使新型模具標(biāo)準(zhǔn)件品種增多，特別是出現(xiàn)了不少與汽車(chē)模具配套的新產(chǎn)品。國(guó)外模具標(biāo)準(zhǔn)件快

19、速進(jìn)入我國(guó)，使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，促使國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件企業(yè)采取了諸多新的應(yīng)對(duì)舉措5。比如，加速新型模具標(biāo)準(zhǔn)件的研制；根據(jù)企業(yè)自身的實(shí)力和市場(chǎng)不同層次的需求，有針對(duì)性地拓展市場(chǎng)，向相關(guān)行業(yè)發(fā)展，保證了以“標(biāo)準(zhǔn)件為主”向“多種經(jīng)營(yíng)”發(fā)展，以籌措集累資金，保證模具標(biāo)準(zhǔn)件專(zhuān)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展；積極開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)件已開(kāi)始遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)外，有的企業(yè)出口銷(xiāo)售額已占總銷(xiāo)售額的30% 以上；采取先進(jìn)的銷(xiāo)售經(jīng)營(yíng)措施。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件從改革開(kāi)放以前的“自產(chǎn)自銷(xiāo)，自我配套”，到近年來(lái)的“委托經(jīng)銷(xiāo)”向“網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售”發(fā)展，為此，標(biāo)準(zhǔn)件委員會(huì)經(jīng)過(guò)3年的努力已建成“中國(guó)模標(biāo)商務(wù)網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)了與中國(guó)模協(xié)“信息網(wǎng)”的鏈接，現(xiàn)已開(kāi)通為用戶(hù)服務(wù)；

20、加大了標(biāo)準(zhǔn)件委員會(huì)主辦的“模標(biāo)商情”雜志的信息量，設(shè)立了“專(zhuān)題論述”、“協(xié)會(huì)信息”、“技術(shù)交流”、“經(jīng)驗(yàn)交流”、“專(zhuān)題論述”、“企業(yè)采風(fēng)”等欄目，加大了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件企業(yè)的宣傳力度。沖模CAD/CAM技術(shù)已成為沖壓工藝與模具的主要發(fā)展方向之一。我國(guó)在沖壓模具的CAD/CAM方面也取得了重大的發(fā)展。上海交通大學(xué)在80年代初期開(kāi)展了打規(guī)模的CAD/CAM研究開(kāi)發(fā)工作，采用交互設(shè)計(jì)方法進(jìn)行條料排樣，模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)方面采用了典型結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零件的自動(dòng)調(diào)用和交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，開(kāi)發(fā)了智能化數(shù)據(jù)庫(kù)，貯存了各種沖模的典型結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)零件、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 、設(shè)計(jì)方法和步驟，并向用戶(hù)開(kāi)放，目前在上海交通大學(xué)已建立了模具C

21、AD/CAM國(guó)家工程中心6?，F(xiàn)代沖壓加工的發(fā)展趨勢(shì)，可以概括為以下幾個(gè)方面6：深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過(guò)程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過(guò)程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案。深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限變形程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對(duì)沖壓過(guò)程進(jìn)行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測(cè)某一工藝過(guò)程中坯料對(duì)沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案，使塑性變形理論逐步起到對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的直接指導(dǎo)作用。 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強(qiáng)鋼板

22、、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料所替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強(qiáng)研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。在模具設(shè)計(jì)與制造中，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)（CAD/CAM），發(fā)展高精度、高壽命模具和簡(jiǎn)易模具（軟模、低熔點(diǎn)金模具等）制造技術(shù)以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS）、多工位高速自動(dòng)沖壓機(jī)以及智能機(jī)器人送料取件，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線(xiàn)沖壓生產(chǎn)。精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超塑成形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，

23、某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì)1。1.5 選題背景及意義1.5.1選題背景和簡(jiǎn)介：該模具用于大批量生產(chǎn)某汽車(chē)集團(tuán)下屬公司的電器產(chǎn)品中沖件，沖件材料為厚度0.5mm的T2銅帶。沖件形狀較復(fù)雜，沖件的沖壓內(nèi)容包括落料、沖孔、壓形等，一般需要安排多個(gè)工位才能沖壓成形。該沖件年產(chǎn)量300萬(wàn)件。在對(duì)該級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，要認(rèn)真分析沖件的特點(diǎn)，合理確立沖壓加工的先后順序。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要確保本方案的正確實(shí)施。1.5.2選題目的和意義：通過(guò)對(duì)本課題的設(shè)計(jì)實(shí)踐，能夠培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，運(yùn)用所學(xué)到的基礎(chǔ)課程及專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)，充分發(fā)揮個(gè)人積極性，從而提高學(xué)生模具設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)能力

24、。通過(guò)對(duì)本課題的設(shè)計(jì)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)學(xué)生四年學(xué)習(xí)生涯的總練習(xí)?？梢藻憻?、檢驗(yàn)、考核學(xué)生，使學(xué)生在親身體會(huì)之后，明確了今后努力的方向。通過(guò)對(duì)本課題的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使學(xué)生將理論與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合，拉近了學(xué)校與工廠(chǎng)企業(yè)的距離。2總體設(shè)計(jì)2.1 制件的工藝分析2.1.1 已知條件本課題來(lái)源于某家用電器制造廠(chǎng)生產(chǎn)需要，形狀與手相似，故稱(chēng)之為極爪板。(1) 零件的材料： T2銅。(2) 零件厚度： t=0.5mm。(3) 生產(chǎn)批量：年產(chǎn)量大于300萬(wàn)件，屬于大批量。(4) 零件尺寸： 如圖2.1所示圖2-1 零件圖2.1.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析制件為一近似手爪形狀，在手爪中間有一翻邊，兩邊有拉伸深度為0.5mm孔

25、，對(duì)制件技術(shù)要求是表面不得有劃痕，無(wú)毛刺等，因此要求沖件間隙合理，工作面表面粗糙度值要小。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，以適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需求。零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)、形狀復(fù)雜，但成形工藝復(fù)雜，包括沖裁、拉伸和翻邊，但沒(méi)有違反沖裁的工藝性原則，零件能滿(mǎn)足沖壓工藝相關(guān)要求，可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、避免復(fù)雜形狀的曲線(xiàn)，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀，以減少?gòu)U料，本零件外輪廓曲線(xiàn)有點(diǎn)復(fù)雜，達(dá)不到無(wú)廢料排樣要求。沖裁件各直線(xiàn)或曲線(xiàn)的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁有尖角。除在少、無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具的制造和提高模具的壽命。沖孔件上孔和孔

26、、孔與邊緣之間的距離不能過(guò)小，以避免工件變形、模壁過(guò)薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命，本零件上的相關(guān)距離滿(mǎn)足要求。2.1.3 分析工件的技術(shù)要求課題要求用一副模具制成零件，存在許多困難，主要有：翻邊和拉深孔如何形成的，即極爪板零件中間的工藝采用什么方式加工而成？并且其成型的先后順序是怎樣的？如果先進(jìn)行翻邊工序，在進(jìn)行拉伸，那么在拉伸進(jìn)行時(shí)將會(huì)對(duì)翻邊造成誤差。由于零件外輪廓復(fù)雜，落料凹模的加工工藝怎樣？精度如何保證？（1）加工表面的尺寸精度及尺寸基準(zhǔn)：工件中對(duì)標(biāo)有尺寸精度的尺寸按照零件圖精度進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，對(duì)其他未標(biāo)尺寸按相關(guān)國(guó)標(biāo)進(jìn)行精度設(shè)計(jì)，即按國(guó)標(biāo)對(duì)非圓形工件精度等級(jí)取IT14級(jí)設(shè)計(jì)，對(duì)圓

27、形工件精度等級(jí)取IT10級(jí)設(shè)計(jì)。零件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，防止避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。孔位尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過(guò)程中始終不參加變形的面或線(xiàn)上，不能與參加變形的部分有關(guān)聯(lián)。（2）主要加工表面的形位公差精度：通過(guò)分析零件圖，零件的主要形位公差精度未標(biāo)注，形位公差精度按一般的精度要求處理即可滿(mǎn)足相關(guān)工藝要求。（3）表面質(zhì)量要求：工件表面沒(méi)有標(biāo)相關(guān)質(zhì)量精度要求，按照一般要求處理即可滿(mǎn)足其工藝要求，即表面粗糙度。2.2 沖裁工藝方案的對(duì)比及確定2.2.1 沖裁工序的組合沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)

28、完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾個(gè)沖程外，每次沖程都可完成一個(gè)沖裁件。沖裁組合方式的選擇由以下幾個(gè)方面來(lái)綜合考慮8：（1）生產(chǎn)批量：模具費(fèi)用在制件成本中占很大比例，因此生產(chǎn)批量在很大程度上決定所用模具結(jié)構(gòu)。一般說(shuō)來(lái)，新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，力求制造快，成本低，采用單工序沖裁，對(duì)于中批和大批量生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)要求完善，要求效率高、壽命長(zhǎng)，采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁。（2）沖裁件尺寸精度：復(fù)合沖裁所得的工件公差等級(jí)高，內(nèi)、外形同軸度一般可達(dá)，因?yàn)樗苊饬硕啻螞_壓

29、的定位誤差，并且在沖裁過(guò)程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整、不翹曲。級(jí)進(jìn)沖裁所得的工件的尺寸公差等級(jí)較復(fù)合沖裁低，工件有拱彎、不夠平整。單工序沖裁的工件精度最底。（3）對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性 復(fù)合沖裁可用于各種尺寸的工件。材料厚度一般在3mm以下。但工件上孔與孔間和孔與邊緣之間的距離不能過(guò)小?？走吘嘈∮谧钚『侠碇禃r(shí)。若采用復(fù)合沖裁，則該部位的凸凹模的壁厚因小于最小極限值，易因強(qiáng)度不足而破裂。此時(shí)也不宜采用單工序沖裁，因孔邊距過(guò)小，落料后沖孔時(shí)，這些部位會(huì)發(fā)生外脹和歪扭變形，得不到合格的產(chǎn)品，這時(shí)宜采用級(jí)進(jìn)沖裁，這樣可避免這些缺陷。級(jí)進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形零件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)

30、合沖裁要大。但級(jí)進(jìn)沖裁受壓力機(jī)臺(tái)面尺寸與工序數(shù)的限制，沖裁工件一般為中、小型件。為提高生產(chǎn)效率和材料利用率常采用多排沖壓。級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)廣泛采用多排沖壓，但復(fù)合沖裁則很少使用。（4）模具制造、安裝調(diào)整和成本 對(duì)復(fù)雜形狀的工件，采用復(fù)合沖裁與采用連續(xù)沖裁相比，模具制造，安裝調(diào)整較易，成本較底。尺寸中等的工件，由于制造多副單工序比復(fù)合模昂貴、也宜采用復(fù)合沖裁。對(duì)簡(jiǎn)單形狀、精度要求不高的零件，采用級(jí)進(jìn)沖裁，模具結(jié)構(gòu)較之復(fù)合模簡(jiǎn)單，易于制造。（5）操作方便與安全 復(fù)合沖裁工件不能漏下，出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí)操作者不必將手伸入模具的危險(xiǎn)區(qū)域。對(duì)大量生產(chǎn)，還采用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，模具內(nèi)

31、裝有安全檢測(cè)裝置8。表2.1 模具種類(lèi)比較模具種類(lèi)比較項(xiàng)目單 工 序 模復(fù) 合 模級(jí) 進(jìn) 模沖件精度較低高一般生產(chǎn)效率較低較高高生產(chǎn)批量適合大、中、小批量適合大批量適合大批量模具復(fù)雜程度較易較復(fù)雜復(fù)雜模具成本較低較高高模具制作精度較低較高高模具制造周期較快較長(zhǎng)長(zhǎng)模具外形尺寸較小中等較大沖壓設(shè)備能力較小中等較大工作條件一般較好好2.2.2工藝方案的比較根據(jù)以上情況，結(jié)合工件的外形尺寸和形狀，確定工件包括落料、沖孔、彎曲等工序，可以有以下三種工藝方案：方案一：?jiǎn)喂ば蚰_裁對(duì)本制件沖壓生產(chǎn)而言單工序模具結(jié)構(gòu)單一，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)精度不高，而且鈑金零件不能過(guò)于復(fù)雜，否則就需要多副單工序模具才能實(shí)現(xiàn)。而

32、且此零件要大批量生產(chǎn)故用單工序模無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)的要求。方案二：復(fù)合模沖裁復(fù)合模可以克服單工序模生產(chǎn)精度和生產(chǎn)效率的問(wèn)題但是復(fù)合模有最小壁厚的限制無(wú)法沖裁零件中的孔,故不適合。方案三：級(jí)進(jìn)模沖裁級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，占用的操作人員少，非常適合大批量生產(chǎn)。若采用方案一，需四副模具才能完成，一副拉伸，一副落料，一副沖孔，一副翻邊。生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，浪費(fèi)了人力、物力、財(cái)力，從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，難以滿(mǎn)足工件要求的大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)要求（年產(chǎn)量大于300萬(wàn)件）。同時(shí)由于采用L了多副模具，生產(chǎn)過(guò)程中零件在不同模具中的精確定位問(wèn)題很難得到保證，除此之外設(shè)備和人員的增加在所難免，占地面積也會(huì)

33、相應(yīng)擴(kuò)大。若采用方案二，由于有拉伸，沖孔，翻邊，不可能在一副模具中完成，需要多副模具才能完成。根據(jù)復(fù)合模的特點(diǎn)，制件的精度和批量都能滿(mǎn)足，但用三副以上模具，使生產(chǎn)效率大大下降，且提高了生產(chǎn)成本，因此對(duì)于定位產(chǎn)生的誤差和生產(chǎn)效率上的提高還是有限的，同時(shí)關(guān)于定位、設(shè)備、人員、占地等問(wèn)題依然存在。若采用方案三，只需一副模具即可成型，能滿(mǎn)足生產(chǎn)所需的精度和批量，操作安全方便，且生產(chǎn)效率高。雖然級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、周期長(zhǎng)、模具成本及模具制造周期較之前兩個(gè)方案都高，但在其他方面對(duì)于方案一和方案二都有所進(jìn)步，總的成本也比單工序模和復(fù)合模低，只采用一副模具和一臺(tái)壓力機(jī)，定位、設(shè)備、人員、占地、精度要求等問(wèn)題也得到

34、改善。通過(guò)上述三種方案的分析比較，沖壓方法采用方案三為佳，即采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。由于工件的成型內(nèi)容，在級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工制造上都有一定的困難，且級(jí)進(jìn)模是單件生產(chǎn)，試模失敗后很難修改，因此要精心設(shè)計(jì)，各種問(wèn)題都應(yīng)該考慮周全，確保模具合格。2.3 沖裁件排樣設(shè)計(jì)2.3.1 排樣方法根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法分三種：（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(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料。（2）少?gòu)U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(cè)邊之間有搭邊存在。（3）無(wú)廢料排樣工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在，條料沿直線(xiàn)

35、或曲線(xiàn)切斷而得到工件所示。有廢料排樣法的材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。少、無(wú)廢料排樣法的材料利用率較高，同時(shí)，少、無(wú)廢料排樣法有利于一次沖裁多個(gè)工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這兩種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但它們的應(yīng)用范圍有一定局限性，受工件形狀的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會(huì)直接影響工件尺寸而使工件精度降低。同時(shí)也會(huì)降低沖模的壽命，并會(huì)影響到工件的斷面質(zhì)量，所以少、無(wú)廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。成形此零件包括拉伸、翻邊、沖孔等工序。為使材料很好定位，在最初安排了側(cè)刃和

36、沖導(dǎo)正銷(xiāo)孔，在每一成形工位前，應(yīng)先沖掉周?chē)恋K成形的廢料。在拉伸和沖孔工位中，為了使成型不發(fā)生干涉及簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)及制造成本，選擇具體工位如下：圖2-2 排樣圖1：沖預(yù)制孔和工藝定位孔。2：導(dǎo)正精定位和拉伸。3：導(dǎo)正精定位和翻邊。4：導(dǎo)正、落料當(dāng)排樣圖確定之后，也就確定了：（1） 制件在模具中沖制順序 （2） 模具上共有幾個(gè)工位（3） 模具的每個(gè)工位工序性質(zhì)是什么（4） 沖壓一次能出幾件（5） 制件的排樣方式（6） 排樣的裁體形式與送料方向的設(shè)定（7） 導(dǎo)料方式、浮頂器和導(dǎo)正銷(xiāo)的設(shè)置（8） 材料利用率的高低（9） 工位間步距大小（10） 步距的定位方式（11） 沖壓用材料的寬度、厚度、供料形式及

37、有關(guān)要求（12） 磨具基本結(jié)構(gòu)的組成與特點(diǎn)2.3.2 搭邊值的選用搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。此外，還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個(gè)封閉輪廓線(xiàn)沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。另外，還可以防止沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺拉入模具中損壞模具。搭邊值要合理確定。如果搭邊值過(guò)大，那么材料利用率低；如果搭邊值過(guò)小，那么材料利用率高，但是過(guò)小時(shí)不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過(guò)程中會(huì)被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會(huì)被拉入凸模和凹模之間，損壞模具刃口，降低模具壽命

38、。影響搭邊值大小的因素主要有：（1）材料力學(xué)性能：塑性好的材料，搭邊值要大些，硬度高，強(qiáng)度大的材料，搭邊值小一些。（2）材料的厚度：材料越厚，搭邊值也越大。（3）工件的形狀和尺寸：工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。（4）排樣的形式：對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊。（5）送料及檔料方式：用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。確定搭邊值 、的確定：根據(jù)材料厚度，查文獻(xiàn) 2 P49 表2-14最小工藝搭邊值，取 ，2.3.3條料寬度的確定圖2-3 條料寬度圖2-4 最小間隙圖2-5 極限偏差由于采用自動(dòng)送料裝置來(lái)定距送給，條料寬度便無(wú)須考慮側(cè)刃切去的寬度，所以條料的寬度為： (2.1) 式中

39、：沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸； 沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊； 板料剪裁時(shí)的下偏差。查文獻(xiàn)3表3-11，查得= 0.5調(diào)整得。2.3.4 步距的確定由于采用直排布置，其送料步距基本尺寸為：(2.2) 式中：平行于送料方向的沖裁件寬度； 沖裁件之間的搭邊值?？紤]到制件形狀較復(fù)雜、距離也都較接近，適量放大搭邊值可以提高材料的剛度，以滿(mǎn)足材料在模具中順利送進(jìn)，因此選取。2.3.5 材料利用率的確定由計(jì)算機(jī)CAD軟件分析圖形得：面積: 1416.2460周長(zhǎng): 302.3950邊界框: X: -27.5700 - 27.5700 Y: -23.2100 - 33.0600質(zhì)心: X: 0.0000

40、Y: 3.7493慣性矩: X: 298056.0839 Y: 337585.7567慣性積: XY: 0.0000旋轉(zhuǎn)半徑: X: 14.5071 Y: 15.4391主力矩與質(zhì)心的 X-Y 方向: I: 278148.0879 沿 1.0000 0.0000 J: 337585.7567 沿 0.0000 1.0000用制件的面積與所用板料面積的百分比，作為衡量排樣合理性的指標(biāo)，稱(chēng)為材料的利用率。用表示：= (S1/S0)100% = (S1/AB)100% (2.3)式中：S1一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積； S0一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積； A 送料步距； B 條料寬度。由上數(shù)據(jù)得沖裁板料時(shí)，所

41、產(chǎn)生的廢料分為工藝廢料與設(shè)計(jì)廢料兩種。工藝廢料指制件之間和制件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，還有因不可避免的料頭和料尾而產(chǎn)生的廢料，它主要決定于沖壓方法和排樣形式；設(shè)計(jì)廢料指由于制件有內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，這是由于制件本身的形狀結(jié)構(gòu)要求所決定的。這里所計(jì)算的材料利用率為去除工藝廢料后制件面積與一個(gè)步距內(nèi)所需毛坯面積之比7。2.4 沖裁力2.4.1 沖裁力的計(jì)算沖壓力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù),也是設(shè)計(jì)模具所必需的數(shù)據(jù)。對(duì)于普通平刃口的沖裁，其沖裁力為： (2.4) 對(duì)于拉伸 (2.5) 對(duì)于翻邊 (2.6) 式中：沖裁力；沖裁件周長(zhǎng)； 板料厚度；材料的抗剪強(qiáng)度；系數(shù)。考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料

42、力學(xué)性能與厚度波動(dòng)等因素而增加的安全系數(shù)，常取=1.3。本材料，定位孔：預(yù)制孔：工件外輪廓：翻邊工藝：拉深工藝:預(yù)制孔直徑：最大翻邊高度： 因?yàn)楣识淮沃苯臃吘涂梢?，所以以上?jì)算成立。2.4.2 卸料力、推件力由于材料的回彈作用，在沖裁時(shí)，彎曲的制件常常會(huì)被梗塞在凹模中，而穹彎的廢料則會(huì)金箍在凹模上，克服由于材料的回彈和塑性變形而使制件（或廢料）約束于凹模中的里成為推件力；而將廢料（或制件）從凸模上退下來(lái)時(shí)所需的力稱(chēng)為卸料力。卸料力不僅僅是設(shè)計(jì)卸料板時(shí)候的一個(gè)重要參數(shù)，同時(shí)還是沖小孔時(shí)候影響模具壽命的一個(gè)主要因素，合理的確定推件力和卸料力可使模具的結(jié)構(gòu)緊湊和保證沖裁的生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定16。卸料力、推件力和沖輪廓的形狀，沖裁間隙，材料種類(lèi)和厚度，潤(rùn)滑情況，凹模洞口形狀等因素有關(guān)。在汽車(chē)吸氣閥片級(jí)進(jìn)模中，我設(shè)計(jì)的是