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滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系 畢業(yè)設(shè)計 題目 托板沖壓模具設(shè)計 專業(yè) 班級 學(xué)號 指導(dǎo)教師 完成日期 1 摘 要 本文首先分析了沖壓技術(shù)在社會中的地位和發(fā)展前景，結(jié)合國內(nèi)市場的情況，模 具要改進(jìn)的地方以及要向別人借鑒的地方。首先要對所給的設(shè)計課題進(jìn)行分析，要分 析模具進(jìn)行加工的方向，所用的材料及精度是否符合要求。其次在此基礎(chǔ)上，提出了 沖裁模的總體結(jié)構(gòu)方案，詳細(xì)的分析了模具的類型及根據(jù)生產(chǎn)條件來確定制件的操作， 根據(jù)出件的容易程度來確定出件方式和卸料方式。當(dāng)確定了模具的總體結(jié)構(gòu)方案后， 對沖裁件的工藝進(jìn)行計算，計算后就對模具進(jìn)行總體的結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計及選擇。 本課題取得的結(jié)論就是對零件進(jìn)行工藝性分析，提出了制件的工藝性方案為級模， 采用此工藝方案提出了沖件有較好的精度和平整度。根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用 正裝式級進(jìn)模；采用自動送料，為保證制件的質(zhì)量提出了彈壓卸料形式；制件的出件 方式為上出件；考慮廢料的遺留問題，采用下出件的方式。對壓力中心的計算是提出 初選壓力機(jī)的依據(jù)，確定初選的壓力機(jī)后，對凸模、凹模的刃口進(jìn)行計算，因主要沖 裁件的尺寸精度主要取決于凸模、凹模刃口尺寸及公差的計算，模具的合理間隙也是 靠刃口尺寸及其公差來保證；模具總裝圖零件圖的繪制等。作為模具的設(shè)計與制造， 本課題提出的級進(jìn)模設(shè)計方案仍然有許多不完善的地方，比如還是用半自動化操作， 若要發(fā)展此行業(yè)就要不斷的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，盡量采用全自動化的機(jī)器 來代替人工操作。對于現(xiàn)在國內(nèi)的發(fā)展情況來看，本課題的研究結(jié)果仍然具有相當(dāng)?shù)?成效，并有較高的參考價值和實用價值。 關(guān)鍵詞：級進(jìn)模；工藝性分析；結(jié)構(gòu)方案；零部件；總裝圖；零件圖 2 Abstract This course design is a standard of progressive die design, it is a production company of equipment by the TIPTOP components-QDT53 type adjustment washers. This paper first analyzes the stamping technology in social status and the development prospect, combining the domestic market, mould to improve the place and ask people reference place. First of all to the design task analysis, the analysis of the direction of the mould processing, used materials and precision whether meet the requirements. Then based on this, puts forward the general structure of the stamping die scheme, and detailed analysis of the types and the die according to the production conditions to make sure the products operation, according to a degree of easy to determine a way and discharging mode. Be sure the overall structure of the die after scheme, hedge cutting a process of calculation, to die in overall after the structure of the components of the design and choice. This subject is the conclusion is obtained to parts technology are analyzed, and the drawing of the scheme for the technology level modules, use this technology plan put forward the stamping is of high precision and smoothness. According to the parts of the cutting process plan, the loading is progressive die; The automatic feed, to ensure that the products quality put forward when unloading form; Drawing of a way for on a; Consider the legacy of waste, adopt a way. The calculation of the pressure center is put forward based on primary press, determine the primary after press, to the punch, concave die calculated the blade, for the main blanking pieces mainly depends on the size of the accuracy of the punch, concave die size and the calculation of the tolerance, mould reasonable clearance is also depend on the size and tolerance to ensure; Mold assembly figure component drawing, etc. As the die design and manufacture, the subject of the proposed design scheme of progressive die there are still many drawbacks, such as or with half an automatic operation, if we are to develop this industry will continuously improve the production efficiency, reduce the production cost, make use of the automatic machine instead of manual operation. For now the development of domestic situation, this topic research results are still quite results and have higher reference value and practical value. Keywords: progressive die; Technology analysis; Structure scheme; and Components. Assembly figure; Parts drawing 1 目 錄 引言...................................................................................................................................2 1 緒論.............................................................................................................................3 1.1 國內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................................................3 1.2 國際模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................................................3 1.3 模具行業(yè)發(fā)展前景分析 ....................................................................................................................4 1.4 模具行業(yè)發(fā)展趨勢分析 ....................................................................................................................4 2 沖裁件的工藝分析和沖壓工藝方案.........................................................................5 2.1 沖裁件的工藝分析 ............................................................................................................................5 2.2 沖裁工藝方案 ....................................................................................................................................8 2.3 模架及其零件的選擇 ........................................................................................................................8 2.4 操作與定位方式 ................................................................................................................................8 2.5 卸料裝置與出件方式 ........................................................................................................................9 2.6 沖裁件的排樣 ....................................................................................................................................9 2.7 沖裁力計算、選擇壓力機(jī) ..............................................................................................................10 2.8 壓力中心計算 ..................................................................................................................................13 3 沖裁模零部件的設(shè)計與選用...................................................................................13 3.1 模具間隙 ..........................................................................................................................................13 3.2 模具凸凹模尺寸及公差的計算 ......................................................................................................14 3.3 凹模結(jié)構(gòu)尺寸與固定方式 ..............................................................................................................16 3.4 固定板的設(shè)計 ..................................................................................................................................17 3.5 卸料裝置的設(shè)計 ..............................................................................................................................17 3.6 凸模的設(shè)計 ......................................................................................................................................19 3.7 壓力機(jī)閉合高度的校核 ..................................................................................................................20 3.8 上、下模座的設(shè)計 ..........................................................................................................................21 4 模具總裝圖草圖.......................................................................................................21 結(jié)論.................................................................................................................................23 致 謝.............................................................................................................................24 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................25 2 引言 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖 然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到 20 世紀(jì) 80 年代后期， 中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企 業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。冷沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)中具有很重要的作用， 其在機(jī)械制造、電子、電器 等各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。用冷沖壓加工方法可以得 到形狀復(fù)雜、用其它加工方法難以加工的工件，如薄殼零件等。冷沖壓的尺寸精度是 由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。 沖壓是利用壓力機(jī)和沖模對材料施加壓力，使其分離或產(chǎn)生塑性變形，以獲得一 定形狀和尺寸的制品的一種少、無切削加工工藝。通常該加工方法在常溫下進(jìn)行，主 要用于金屬板料成型加工，故又稱沖壓或者板料成型。沖壓按其功能和模具結(jié)構(gòu)，有 單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模之別。它們在壓力機(jī)的壓力下，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。沖壓技術(shù)在機(jī)械、 航空、汽車、電子、輕工、儀表和家電等工業(yè)部門生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。 級進(jìn)模是沖壓模具的一種，它是在單工序沖壓模具基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多工序集成 模具。它又稱為跳步模、連續(xù)模和多工位級進(jìn)模。被沖材料在模具上沿直線方向送料， 在壓力機(jī)一次行程中，在多個不同工位完成不同的加工工序。級進(jìn)模在過去，由于技 術(shù)水平的限制（主要是制造精度的限制） ，工位相對很少，一般為 3 至 5 個工位，10 個 工位就算很多了，而且也比較少見。近年來由于對沖壓自動化、高精度、長壽命提出 了更高的要求，模具設(shè)計與制造高新技術(shù)的應(yīng)用和進(jìn)步。多工位級進(jìn)模的工位數(shù)量可 以達(dá)到幾十個，多的以有 70 多個。多工位級進(jìn)模作為現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)的先進(jìn)模具，它具 有沖壓生產(chǎn)效率高；操作安全，自動化程度高；沖件質(zhì)量高；模具壽命長；設(shè)計制作 難度大，但沖壓生產(chǎn)的總成本較低。 多工位級進(jìn)模是在普通級進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的精密、高效、高壽命的先進(jìn)模 具。多工位級進(jìn)模在不同的工位可以連續(xù)完成復(fù)雜零件的沖裁、彎曲、拉深、翻孔、 翻邊及其它成形等工序。主要用于生產(chǎn)批量大、材料厚度較薄、形狀復(fù)雜、精度要求 較高的中小型沖壓件的生產(chǎn)。 多工位級進(jìn)模是當(dāng)代沖壓模具中生產(chǎn)效率最高、最適合大量生產(chǎn)應(yīng)用，已越來越 多地被廣大用戶認(rèn)識并使用的一種高效、高速、高質(zhì)、長壽的先進(jìn)模具。它的廣泛應(yīng) 用，展示了現(xiàn)代沖壓模具水平的一個重要標(biāo)志。 3 1 緒論 1.1 國內(nèi)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 中國模具行業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部 地區(qū)。南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū)，其 模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。廣東是中國現(xiàn)在最主要的模具市場，而且還 是中國最大的模具出口與進(jìn)口省。2004 年，廣東省模具業(yè)穩(wěn)居全國模具行業(yè)的頭把交 椅，產(chǎn)值達(dá) 185 億元，模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額約占全國的 40以上。目前在全國排 序前 10 名的企業(yè)中，廣東占有 5 家，世界最大的模架供應(yīng)商和亞洲最大的模具制造廠 都在廣東。深圳模具業(yè)發(fā)展迅猛，已具規(guī)模優(yōu)勢，年產(chǎn)值超過 100 億元，占廣東省模 具業(yè)的近 60，占全國模具業(yè)的近 25，已成為國內(nèi)模具制造中心。 模具行業(yè)的發(fā)展同時也存在以下幾個問題：（1）產(chǎn)品質(zhì)量不高； （2）標(biāo)準(zhǔn)化水 平不高；（3）缺遷相關(guān)人才； （4）受到外資企業(yè)的挑戰(zhàn)； （5）缺乏自有品牌。 所以應(yīng)采取措施大力促進(jìn)模具行業(yè)的發(fā)展，具體如下： (1)促進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整：近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、 精密、復(fù)雜、長壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和 壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠商數(shù)量及能力增加較快。中國汽車模具公司 今后的發(fā)展方向，應(yīng)該注重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和定位，進(jìn)一步提升模具的制造技術(shù)水平， 占領(lǐng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高、技術(shù)含量高的高檔模具市場。 (2) 加大設(shè)備投入,積極鼓勵企業(yè)與大專院校進(jìn)行技術(shù)合作，廣泛采用計算機(jī)輔助 技術(shù)、人工智能技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計決策、模擬分析和估化設(shè)計，增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力。 (3) 促進(jìn)聯(lián)合重組和積極開拓國外市場 1.2 國際模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中 國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國家將 模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化。 日本的模具產(chǎn)能約占全球的 40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具。現(xiàn)在 模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成 本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有 70%以 上是非核心技術(shù)人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術(shù)含量不高的模具轉(zhuǎn)向人力 成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國生產(chǎn)技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。其次是日本使用模具的主要 企業(yè)有加快向國外轉(zhuǎn)移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。 隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不 4 斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。 德國主要世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)。德國擁有世 界領(lǐng)先的汽車、船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為 重要的地位。由于德國將將技術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國之本，預(yù)計未來德國不 會放棄模具制造領(lǐng)域，相反會加強(qiáng)技術(shù)含量較高的模具的研究和開發(fā)。 1.3 模具行業(yè)發(fā)展前景分析 (1)中國模具市場前景廣闊 模具應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大、已應(yīng)用領(lǐng)域?qū)δ＞咛岢龅母嗪透咭?，使模具?業(yè)發(fā)展速度快于其他制造業(yè)的發(fā)展速度已成為普遍規(guī)律，目前世界模具市場供不應(yīng)求， 隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，模具制造業(yè)逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國 進(jìn)行模具采購趨向日趨明顯，外資和民營資本繼續(xù)看好我國模具行業(yè)，我國模具行業(yè) 機(jī)遇大于挑戰(zhàn)，未來國際模具市場前景廣闊，我國模具仍有較大發(fā)展空間。 (2)模具產(chǎn)品市場競爭力不斷提升 當(dāng)前，我國面臨發(fā)達(dá)國家的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展中國家價格優(yōu)勢的雙重壓力。羅百輝 指出，中國模具企業(yè)必須在技術(shù)、管理和人才培訓(xùn)方面下功夫，積極引進(jìn)國外先進(jìn)的 模具制造技術(shù)，提升高端模具產(chǎn)品開發(fā)能力，調(diào)整模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不斷提高我國模具 產(chǎn)品的國際競爭力。 (3)模具行業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增長 我國國民經(jīng)濟(jì)在“十二五”期間將繼續(xù)保持較快的發(fā)展速度，給模具行業(yè)的發(fā)展 提供了可靠的宏觀支持。模具行業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。 1.4 模具行業(yè)發(fā)展趨勢分析 （1）模具市場全球化，模具生產(chǎn)周期進(jìn)一步縮短 模具市場全球化是當(dāng)今模具工業(yè)最主要的特征之一，模具的購買者和生產(chǎn)商遍布 全世界，模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡單、精度低的模具加工企業(yè)向技術(shù)相對 落后、生產(chǎn)率較低的國家遷移，發(fā)達(dá)國家的模具生產(chǎn)企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水準(zhǔn)的模具 上，模具生產(chǎn)企業(yè)必須面對全球化的市場競爭，同時模具生產(chǎn)廠家不得不千方百計地 加快生產(chǎn)進(jìn)度，努力簡化和廢除不必要的生產(chǎn)工序，模具的生產(chǎn)周期將進(jìn)一步縮短。 （2）模具 CAD/CAM 向集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 軟件的功能模塊越來越齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)信息的綜 合管理與共享，支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程。 （3）模具技術(shù)向高速加工、硬銑削和復(fù)合加工方向發(fā)展 隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過 1m 的超精加工技術(shù)和集 電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工在今后的模具制造中將有廣闊 的前景。 5 (4)模具產(chǎn)品將向大型、精密、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展 一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產(chǎn)效率開發(fā)的“一模多腔”造成了模 具日趨大型化，另一方面電子信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)的迅猛發(fā)展帶來了零件微型化及精密化， 國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一般為 80左右，隨著我國模具工業(yè)的發(fā)展，模 具標(biāo)準(zhǔn)化工作必將加強(qiáng)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將進(jìn)一步提高，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用和生產(chǎn)在 “十一五”期間必將得到較大的發(fā)展。 (5)快速經(jīng)濟(jì)模具前景十分廣闊 多品種小批量生產(chǎn)時代的到來，人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此快速經(jīng) 濟(jì)模具將有廣闊的發(fā)展前景。 (6)優(yōu)質(zhì)模具材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)受到重視 因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的 45以上，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和 應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命顯得十分重要。 2 沖裁件的工藝分析和沖壓工藝方案 沖裁件的工藝性分析是指沖裁件對沖裁工藝的適用性，即沖裁加工的難易程度。 良好的沖裁工藝性，是指滿足沖裁件使用要求的前提下，能以最簡單的、最經(jīng)濟(jì)的沖 裁方式加工出來。因此，在編制沖壓工藝規(guī)程和設(shè)計模具之前，應(yīng)從工藝性角度分析 沖件設(shè)計得是否合理，是否符合沖裁的工藝性要求。 2.1 沖裁件的工藝分析 沖裁件圖樣： 圖 2-1 托板 2.1.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)尺寸分析 6 （1）沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過渡，以便于模具加工， 減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快的磨損，保證模具的強(qiáng)度，延長壽 命。 （2）沖孔時，因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小，如果太小，則要采用護(hù) 套。因為沖裁件中沖孔的基本尺寸為 10，經(jīng)查表，分析知沖裁件中沖孔的基本尺 寸比表的值大，所以凸模不需要采用護(hù)套。 （3）沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離，受模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的制 約，其值不應(yīng)過小，一般要求 C 11.5t，均符合 C 11.5t 的要求。 2.1.2 沖裁件的精度及斷面粗糙度 沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級不高于 IT11 級，一般落料件公差等級最好低于 IT10 級， 沖孔公差等級最好低于 IT9 級。由于此零件為調(diào)整墊片，可確定沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等 級為 IT12 級，則查表 2-1 可知凸模、凹模分別按 IT7 和 IT8 加工制造。則查沖裁件 外形、內(nèi)孔及孔中心距一般精度的公差值表確定零件尺寸公差值。 表 2-1 模具精度與沖裁件精度關(guān)系 表 2-2 沖裁件外形、內(nèi)孔及孔中心距一般精度的公差值 mm 表 2-3 未注公差成形圓角半徑線性尺寸的極限偏差 mm （1）落料 7 尺寸 37.6 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.2，其為外形尺寸則取 37.6（ ） 。 02.- 尺寸 32 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.2mm，其為外形尺寸則取 32（ ） 。 02.- 尺寸 27.25 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.2mm，其為外形尺寸則取 27.25（ ） 。.0- 尺寸 21.4 查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.14mm，其為外形尺寸則取 21.4（ ） 。.140- 尺寸 R4 查表 2-3 可知其尺寸公差值為 2mm，其為外形尺寸則取 R4（ ） 。 5.10- 可確定沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級為 IT12 級。 （2）沖孔 尺寸 10 查查表 2-2 可知其尺寸公差值為 0.14mm，此尺寸為內(nèi)孔尺寸，則取 10（ ） ?？纱_定沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級為 IT12 級。 14.0 （3）查普通沖裁件斷面的表面粗糙度表可知： 表 2-4 普通沖裁件斷面的表面粗糙度表 用普通沖裁方式?jīng)_裁厚度為 12的金屬板料時其斷面粗糙度 Ra 一般可達(dá) 6.3 m。 （4）查沖裁件斷面允許毛刺的高度表可知： 表 2-5 沖裁件斷面允許毛刺的高度 mm 沖裁件新模試沖時允許的毛刺高度0.05； 沖裁件生產(chǎn)時允許的毛刺高度0.15。 2.1.3 選材 沖裁件的材料選用 Q235；查表 2-6 知，材料狀態(tài)未經(jīng)退火的，抗剪強(qiáng)度 304373MPa,伸長率 2125%，抗拉強(qiáng)度 432461MPa，屈服強(qiáng)度 235 MPa。根據(jù)以上 分析，該零件的工藝性較好，可以沖裁加工。 表 2-6 部分常用沖壓材料的力學(xué)性能 8 2.2 沖裁工藝方案 在分析了沖裁件的工藝性之后，通常在對工藝性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序組合方 式的分析基礎(chǔ)上，制定幾種不同的沖壓工藝方案。從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用 情況、模具制造的難易程度和模具壽命高低、工藝成本、操作方便和安全程度等方面， 進(jìn)行綜合分析、比較，確定適合于工廠具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟(jì)合理該零件包括落料、 沖孔兩個基本工序，可以用以下 3 種工藝方案 方案一：先落料、后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合膜生產(chǎn)。 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩套模具，生產(chǎn)效率較低，難以滿足該 零件的年產(chǎn)量要求。 方案二：用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外邊緣的相 對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。 復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。 方案三：采用級進(jìn)模加工。級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)效率高，減少了模具和設(shè)備的 數(shù)量，工件精度要求高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 根據(jù)以上的分析采用的沖裁工藝方案為方案三，沖孔落料連續(xù)沖壓工藝方案。 2.3 模架及其零件的選擇 標(biāo)準(zhǔn)沖裁模架主要有兩大類：一類是由上、下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模 架；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架。導(dǎo)柱模模架的特 點(diǎn)是安裝在模具的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠。導(dǎo)柱模架按其導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式 分滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架兩種。因滑動導(dǎo)向模架中導(dǎo)柱和導(dǎo)套通過小間隙或無 間隙滑動配合，導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工與裝配方便，故應(yīng)用廣泛。采用對角導(dǎo)柱 模架的特點(diǎn)是便于橫向或縱向送料，由于導(dǎo)柱安裝在模具中心對稱位置，沖壓時可以 防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。分析可知采用對角導(dǎo)柱模架。查國標(biāo)知對角導(dǎo) 柱模架的標(biāo)準(zhǔn)號為 GB/T2853.1-81，導(dǎo)柱的標(biāo)準(zhǔn)號為 GB/T2861.1-81，其規(guī)格為 22130；導(dǎo)套的標(biāo)準(zhǔn)號為 GB/T2861.7-81，其規(guī)格為 225527；上模座與下模座的 標(biāo)準(zhǔn)由凹模的周界（凹模的周界由凹模的外形尺寸計算可知） ，查冷沖模國標(biāo)可知上模 座為 GB/T2860.1-81，其規(guī)格為 13016524；下模座為 GB/T2855.4-81，其規(guī)格為 13016535。 2.4 操作與定位方式 2.4.1 操作方式 因為本產(chǎn)品是一個由 TIPTOP 公司生產(chǎn)的工裝元件 QDT53 型調(diào)整墊片,則此產(chǎn) 9 品為大批量生產(chǎn)，且此零件的尺寸比較小，則為了提高生產(chǎn)效益，降低成本，采用自 動化操作,在每一次沖壓后采用機(jī)械手將已沖裁好的零件取出，此操作能更好地控制制 件的質(zhì)量和精度要求。 2.4.2 定位方式 定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸、凹模有正確的位置，根據(jù)坯 料或工序件的形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形狀與生產(chǎn)率要求等選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 用于對條料進(jìn)行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷，導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè) 刃等；用于對工序件進(jìn)行定位的定位零件有定位銷、定位板等。此課程設(shè)計為級進(jìn)模 設(shè)計且采用自動送料裝置，則采用固定擋料銷與導(dǎo)正銷配合使用控制送料步矩且使用 初始擋料銷作為初次沖裁定位，從而達(dá)到快速且準(zhǔn)確定位的目的。 2.5 卸料裝置與出件方式 根據(jù)沖裁件材料的性質(zhì)，工件的尺寸和形狀特點(diǎn)確定卸料和出料的結(jié)構(gòu)類型。如： 是采用彈卸料還是固定卸料；頂件出料還是漏料出料的形式。在確定卸料、出料的形 式時一般是： （1）沖裁件料厚在 1.5mm 以下時選用彈壓卸料形式。 （2）沖裁件要求平整時選用彈壓卸料和頂料的形式。 （3）多工位級進(jìn)模沖裁時宜選用彈壓卸料形式。 沖裁件料厚為 2mm，材料 Q235，故選用彈壓卸料下出料形式以獲得平整制件，使 零件從下模座板取出。 2.6 沖裁件的排樣 （1）參數(shù)確定 查表知，排樣的搭邊參數(shù)為：a1=2；a=2 （2）排樣圖選擇圖樣 直排的排樣圖 10 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一個進(jìn)距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率 表示： =(nF/AB)100% （5.3） 式中 材料利用率（%） ； n沖裁件的數(shù)目； F沖裁件的實際面積 (mm2)；包括工件面積與廢料面積； B板料寬度(mm)； A送料進(jìn)距； 根據(jù)公式(5.3) ： 100%sB = 100% 1835.7642 =68% 由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用 率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 2.7 沖裁力計算、選擇壓力機(jī) 2.7.1 沖裁力計算 普通平刃沖裁模取 KP=1.3。沖裁件材料 Q235；查表知，材料狀態(tài)未經(jīng)退火的， 抗剪強(qiáng)度 304373MPa,則取沖裁力 =343MPa； 計算沖裁輪廓長度可得 L=214.66mm，則沖裁力： F= （N）LtKp 768.12076.354.1 11 2.7.2 卸料力、推料力和頂料力計算 多工位級進(jìn)模沖裁時宜選用彈壓卸料形式，且沖裁件料厚為 2mm，材料 Q235，故 選用彈壓卸料頂料出料形式以獲得平整制件。 表 2-7 卸料力、推料力和頂件力系數(shù) 板料厚度 t/mm K 卸 K 推 K 頂 鋼 40.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.06-0.09 0.04-0.07 0.025 0.06 0.02-0.05 0.015-0.04 0.10 0.065 0.05 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 0.03-0.08 0.030.07 0.030.07 純銅、黃銅 0.02-0.06 0.030.09 0.030.09 則查表 2-7 得 K 推=0.05,卸料力 K 卸=0.04 推料力: F 推=nK 推 F=（4/2） 12107N768.1205. 卸料力: F 卸=K 卸 F= N3.4.704. 2.7.3 選擇壓力機(jī) (1)沖壓力之和 沖壓總力: =F + F 推 + F 卸 = (N) 138 67.138027.4821076.120NK (2) 壓力機(jī)公稱壓力的確定： 選擇壓力機(jī)要求壓力機(jī)公稱壓力大于所有沖壓力之和，T 。則查表 2-7 得F T=160 =132NK 則壓力機(jī)的初選為 J23-16。 表 2-8 型號 J23 系列壓力機(jī)參數(shù) 12 型號 基本參 數(shù)名稱 單 位 Unit J23-3.15 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-20 J23-25 J23-35 J23-40 J23-63 J21-80 J21-125 公 稱力 KN 31.5 63 100 160 200 250 350 400 630 800 125 滑塊行 程 S Mm 25 35 45 55 70 65 100 100 100 120 130 快 速 time 200 170 145 125 125 行程 次數(shù) 低 速 min 55 50 450 40 40 38 封閉高 度 Max mm 120 150 180 220 250 260 250 280 380 380 480 連桿調(diào) 節(jié)量 mm 25 30 35 45 45 55 66 60 80 80 100 滑塊中 心至機(jī) 身距離 (深喉) mm 90 110 130 160 160 200 210 210 310 310 380 左 右 mm 100 140 170 200 200 250 242 242 400 400 430 滑塊 底面 尺寸 前 后 mm 90 120 150 180 180 220 220 220 360 360 370 直 徑 mm 25 30 30 40 40 40 50 50 50 50 50 模柄 孔尺 寸 深 度 mm 40 55 55 60 60 60 70 70 70 70 70 工作臺 板厚度 h3 mm 30 30 35 40 40 50 60 60 80 80 100 13 傾斜角 Max deg 25 25 25 30 30 15 15 15 30 工作臺 離地面 距離 mm 700 750 730 750 750 800 800 850 8750 850 850 前 后 mm 670 780 900 1150 1150 1345 1550 1550 1958 1920 2320 左 右 mm 534 620 665 847 847 950 1140 1140 1500 1500 1735 外形 尺寸 高 mm 1310 1503 1658 1910 1940 2130 2280 2310 2868 2650 3110 電動機(jī) 功率 KW 0.55-6 0.75-6 1.1-6 1.5-6 1.5-6 2.2-4 3-4 4-4 7.5-4 7.5-4 11-4 重量 KG 194 400 576 1055 1150 1800 2450 2600 5500 5200 9800 2.8 壓力中心計算 為了保證精沖模，在受力情況下能平穩(wěn)工作，模具的壓力中心必須與壓力機(jī)滑塊 的中心線相重合，這樣能提高模具壽命，減少模具和壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損，避免出現(xiàn)沖 壓事故，模具的壓力中心是沖裁合力的中心，也就是精沖剪輪廓線的重心。由沖件圖 可知，該圖形為規(guī)矩對稱的沖件，壓力中心位于其輪廓圖形的幾何中心。 3 沖裁模零部件的設(shè)計與選用 3.1 模具間隙 沖裁間隙：沖裁模的凸模和凹模之間的雙面間隙。由于沖裁間隙對斷面質(zhì)量、制 件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響規(guī)律并非一致，并不存在一個能同時滿足斷 面質(zhì)量、模具壽命、尺寸精度及沖裁力的要求的絕對合理的間隙值。較小間隙有利于 提高沖裁件的斷面質(zhì)量和尺寸精度，較大的間隙值則有利于提高模具壽命、降低沖裁 力。 各行業(yè)甚至各工廠所認(rèn)為的合理間隙值并不一致。 表 3-1 汽車拖拉機(jī)行業(yè)沖裁模初始雙面間隙表 14 由于沖裁件材料為 Q235 且材料厚度為 2mm，則可以查表 3-1 可知沖裁模的凸模 和凹模之間的雙面間隙最大值為 =0.36,最小值為 =0.246。maxZminZ 3.2 模具凸凹模尺寸及公差的計算 查表 3-1 可知沖裁模的凸模和凹模之間的雙面間隙最大值為 =0.36,最小值為max =0.246。minZ 則 - =0.36-0.246=0.114mmaxin 3.2.1 沖孔模凸凹模尺寸計算 表 3-2 規(guī)則形狀沖裁模凹凸模制造公差 mm 查表 3-2 得 =+0.02 mm =-0.02 mm凹凸 因為 0.04mm<0.114 mm 凸凹 故能滿足分別加工法的要求。 此沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級在 IT10 級至 IT12 級，則取系數(shù) x=0.75。 沖裁的孔尺寸為 10（ ） ，則=0.14 14.0 15 凸模尺寸： 000pmi .2-.2(x)(1.754)15mpd 凹模尺寸： 0. 0.dpin0..63dZ 3.2.2 落料模凸、凹模尺寸計算 查表 3-2 得 =+0.025 mm =-0.02 mm凹凸 因為 0.045 mm133120, 所以所選的壓力機(jī)符合要求。 3.8 上、下模座的設(shè)計 上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，并分別與壓力機(jī)的滑塊 21 和工作臺連接，以傳遞壓力。因此，上、下模座的強(qiáng)度和剛度是主要考慮的問題。模 座的外形尺寸根據(jù)凹模周界尺寸和安裝要求確定。上模座與下模座的標(biāo)準(zhǔn)由凹模的周 界（凹模的周界由凹模的外形尺寸計算可知） ，查冷沖模國標(biāo)可知上模座為 GB/T2860.1-81，其規(guī)格為 13016524；下模座為 GB/T2855.4-81，其規(guī)格為 13016535。 4 模具總裝圖草圖 圖 5-12 所示是一副零件比較齊全的級進(jìn)沖裁模。工作時，條料沿導(dǎo)料板送料至初 始擋料銷送處定位，開動壓力機(jī)， （再次沖壓時使用固定擋料銷與導(dǎo)正銷進(jìn)行定位） 。 上模隨滑塊向下運(yùn)動，具有鋒利刃口沖孔凸模 19、落料凸模 17 與凹模 2 一起穿過條料 使沖件和沖孔廢料與條料分離而完成沖裁工作?；瑝K帶動上模回升時，卸料裝置將箍 在凸模上的條料卸下，將卡在凹模與凸模之間的沖件推出于凹模下面，而卡在凸模內(nèi) 的沖孔是在一次次沖裁過程中由凸模逐漸次向下推出的，而落料的廢料處于條料上， 隨著送料的步進(jìn)而送出去。將推出在凹模下面的沖件用機(jī)械手取走，又可同時進(jìn)行下 一次沖壓循環(huán)。 如下圖所示： 圖 4-1 總裝草圖 1-下模座；2- 凹模；3- 承料板；4- 導(dǎo)料板；5-卸料板；6-凸模固定板；7-墊板；8-上模座板；9- 轉(zhuǎn)止銷；10-模柄；11-銷；12- 卸料螺釘；13- 橡膠；14-導(dǎo)套；15-導(dǎo)柱；16、20-螺釘；17-落料凸模； 22 18-導(dǎo)正銷；19-沖孔凸模 23 結(jié)論 80 年度以來，中國沖壓模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對沖壓模具 工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。本文針對一個由 TIPTOP 公司生產(chǎn)的工裝元件QDT53 型調(diào)整墊片級進(jìn)模關(guān)鍵技術(shù)問題，立足我國模具技術(shù)現(xiàn) 狀，在級進(jìn)模設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域展開研究工作，設(shè)計出了一個由 TIPTOP 公司生產(chǎn)的工裝元 件QDT53 型調(diào)整墊片級進(jìn)模的具體實例，說明其設(shè)計流程，具體的工作如下： 首先，以調(diào)整墊片沖壓模具為對象進(jìn)行相關(guān)尺寸計算，具體包括沖裁工藝概述、零 件工藝分析、沖裁模間隙、凸模與凹模刃口尺寸的計算、沖裁排樣與搭邊的設(shè)計、沖 裁工藝力和壓力中心的計算和沖裁工藝設(shè)計。 其次，則對調(diào)整墊片進(jìn)行級進(jìn)模具設(shè)計，具體分為對級進(jìn)沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計、級進(jìn) 模工作零部件的設(shè)計和級進(jìn)模輔助零部件的設(shè)計，繪制出了總裝配圖。 最后，對模具重要零部件設(shè)計時所選用的材料以及其加工工藝進(jìn)行綜合的總結(jié)與分 析，使得該模具設(shè)計的經(jīng)濟(jì)可行性更加明了。 在設(shè)計過程中，制件的設(shè)計與模具設(shè)計關(guān)系密切，好的制件結(jié)構(gòu)不僅僅可以簡化 模具結(jié)構(gòu)、降低生產(chǎn)成本，甚至能極大地提高設(shè)計人員在設(shè)計沖壓模時的工作效率以 及減少設(shè)計時間，這在當(dāng)今以設(shè)計快來搶占市場的時代顯得尤其重要。所以，在設(shè)計 沖壓模之前，一定要花相對較大的力氣來研究制件結(jié)構(gòu)，做到合理、簡潔、高效、易 生產(chǎn)，這樣不僅僅可以極大縮短之后的相關(guān)設(shè)計工作，更可以比競爭對手更快地生產(chǎn) 出產(chǎn)品搶占市場，提高企業(yè)的效益。因為現(xiàn)階段沖壓模技術(shù)已經(jīng)成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化都 已經(jīng)做到一個比較高的程度了，所以想要大幅度提高沖壓模技術(shù)顯得很不現(xiàn)實。而如 果能在制件結(jié)構(gòu)上多下些功夫，對沖壓模的開發(fā)是有巨大助益的。這一點(diǎn)將會是左右 今后沖壓模發(fā)展的重要因素，作為一個設(shè)計人員，不得不對其予以高度的重視。 本次論文設(shè)計從收集資料到設(shè)計模具，最后繪制模具 CAD 圖的一個過程，基本完 成任務(wù)?？偟膩碚f，從調(diào)整墊片實物圖到查閱手冊確定各個部件的尺寸，直至最后繪 制工程圖。每一步都花了大量的時間和精力，也基本了解了沖壓模具設(shè)計的流程，為 今后的深入學(xué)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)。同時，也深刻地認(rèn)識到模具工業(yè)發(fā)展的重大意義， 為此，在以后的工作和生活中，我將更加努力的學(xué)習(xí)專業(yè)知識，不斷地提高自己的專 業(yè)知識水平，尤其是注塑模與沖壓模的專業(yè)研究深度，在未來的社會建設(shè)中貢獻(xiàn)自己 的一份力量。 本課題的設(shè)計根據(jù)工件的要求，生產(chǎn)批量及市場的行情不斷改進(jìn)模具的結(jié)構(gòu)，采 用符合市場發(fā)展的模具結(jié)構(gòu)，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同 批量的生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。 24 致 謝 在圖書館查閱了大量相關(guān)書籍，以及上網(wǎng)查找有關(guān)資料，向老師和學(xué)長學(xué)姐們了 解許多有關(guān)模具方面的知識。設(shè)計過程也參考了一些類似的實例，認(rèn)真的計算相關(guān)數(shù) 據(jù)，認(rèn)真的學(xué)習(xí)了設(shè)計的內(nèi)容。 對于一個非模具專業(yè)的學(xué)生來說，此次設(shè)計，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用多學(xué)科理論、知 識和技能，以解決較復(fù)雜的工程實際問題的能力，主要包括設(shè)計、實驗研究方案的分 析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設(shè) 計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計方法，適應(yīng)社會對人 才培養(yǎng)的需要，讓我感受到了作為一名高級工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的基本精神，需要 強(qiáng)化的工程實踐意識，以及對設(shè)計工作的質(zhì)量要負(fù)責(zé)，具有高度的責(zé)任感，樹立實事 求是的科學(xué)作風(fēng)，并嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。 由于實踐經(jīng)驗的缺乏，且水平有限，設(shè)計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各 位老師和同學(xué)批評指正。 25 參考文獻(xiàn) 1徐政坤.沖壓模具設(shè)計與制造.化學(xué)工業(yè)出版社,1999. 2陳于萍、高曉康.互換性與測量技術(shù).高等教育出版社 2007. 3馮炳孝。模具設(shè)計與制造簡明手冊.上海:科學(xué)技術(shù)出版社 1985. 4模具標(biāo)準(zhǔn)選編組。模具標(biāo)準(zhǔn)匯編(一).北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版 1992 . 5中華人民共和國國家模具標(biāo)準(zhǔn) 6呂思科、羅素華機(jī)械制圖.北京理科大學(xué)出版社 2007.7 7 王秀鳳.萬良輝.冷沖壓模具設(shè)計與制造.北京航空航天大學(xué)出版社 2005.4 8 張榮清模具設(shè)計與制造北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.2. 9 中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 . 沖壓模具卷（上、下）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.4. 10 陳錫棟 周小玉實用模具技術(shù)手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20025 11 薛啟翔沖壓模具與制造北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.2 12 陳炎嗣多工位級進(jìn)模設(shè)計與制造M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.2 13 劉建超、張寶忠主編沖壓模具設(shè)計與制造北京：高等教育出版社， 2004.2 14 傅建軍.模具總之工藝. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2010.1 15 李曉輝 薛欣計算機(jī)輔助設(shè)計與繪圖北京：清華大學(xué)出版社，2006.6