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哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - I - 芯片連續(xù)沖模及其工作狀態(tài)動畫設(shè)計 摘要 本文提出了芯片的連續(xù)沖模及起工作狀態(tài)動畫的設(shè)計過程，第一章節(jié) 主要論述了沖模的一般設(shè)計過程及在沖模設(shè)計中一般用些什么材料，應(yīng)該 注意些什么問題，還有就是在沖壓所用的設(shè)備，模具所用的材料。第二章 節(jié)則具體論述了芯片連續(xù)沖模這個題目的具體設(shè)計步驟，包括條料的排樣， 凸模、凹模的設(shè)計計算及其他模具所用到的工件設(shè)計。第三章節(jié)論述了怎 樣用 PRO/E 制作該模具的工作狀態(tài)動畫設(shè)計，里面詳細(xì)論述了動畫制作的 步驟。 本設(shè)計的目的是芯片的連續(xù)沖模，它分為多個凸模一次沖成工件。它 根據(jù)沖壓模具設(shè)計的基本設(shè)計過程，對沖壓模具進行排樣的選擇、凹凸模 的設(shè)計，沖壓模具的零部件設(shè)計和總體設(shè)計的一個完整的模具設(shè)計過程。 本研究首先匯整國內(nèi)、外相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)資料，然后利用 電腦輔助設(shè)計（CAD）和 PRO/E 設(shè)計進行沖壓模具的零部件、總體設(shè)計 的繪制和工作狀態(tài)動畫的制作。由結(jié)果得知，本設(shè)計所得出的芯片連續(xù)沖 模模具，符合要求。 關(guān)鍵詞芯片沖模；連續(xù)沖模；PRO/E 動畫設(shè)計；CAD 制圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - II - The silicon steel sheet of the voltage transformer washes the trough mould and washes the hole mould to design Abstract This text has proposed two kinds of design processes of pressing the mould , the first kind is as the material with the silicon steel sheet , wash appointed position of slice print one trough of isosceles triangle , this is it wash trough and mould that design for voltage transformer silicon steel sheet to design in silicon steel; Another kind of method to as material , give silicon steel definitely wash with silicon steel sheet in the center position of block print one round hole too, in order to voltage transformer silicon steel sheet part needed, it specially silicon that steel sheet wash hole and design to wash hole mould for voltage transformer. Purpose that design originally whether electrical machinery voltage transformer wash block wash the trough and wash holes, get electrical machinery what voltage transformer need wash slices of part. It, according to pressing the basic design process of mold design, carry on blanking strength and calculate , press designing and an overall an intact mould design process designed of spare part of the mould in pressing the mould . This research gathers together whole and domestic, relevant regulations outside, the standard and relevant materials of product design at first, then utilize the computer auxiliary design (CAD ) to press the spare part of the mould and overall drawing that designed, washed the trough and washed the hole mould finally. Learnt by the result, the ones that originally designed and drew washed the trough mould and washed the hole mould , fulfil requirements. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - III - Keywords Press the mould; Wash the trough mould; Wash the hole mould. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - IV - 目錄 摘要 .......................................................................................................................I Abstract................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................6 1.1 課題背景 ...................................................................................................6 1.2 沖模的特征和類型 ...................................................................................6 1.3 沖模的結(jié)構(gòu)組成 .......................................................................................7 1.4 沖模常用材料 ...........................................................................................7 1.5 沖壓設(shè)備 .................................................................................................11 1.5.1 沖壓設(shè)備類型 ..................................................................................11 1.5.2 常用沖壓設(shè)備規(guī)格 ..........................................................................12 1.6 本章小結(jié) .................................................................................................14 第 2 章 芯片連續(xù)沖模的設(shè)計 ..........................................................................15 2.1 排樣的選擇 .............................................................................................15 2.1.1 工件在條料上的排樣 ......................................................................15 2.1.2 搭邊和側(cè)搭邊的數(shù)值 ......................................................................15 2.2 凸模與凹模的設(shè)計 .................................................................................16 2.2.1 凸模和凹模之間的間隙及尺寸計算 ..............................................16 2.2.2 凹模的設(shè)計 ......................................................................................18 2.2.3 凸模的設(shè)計 ......................................................................................18 2.2.4 側(cè)刃及擋塊的設(shè)計 ..........................................................................19 2.3 其它主要零件的設(shè)計 .............................................................................20 2.3.1 導(dǎo)料板的設(shè)計 ..................................................................................20 2.3.2 下模板的設(shè)計 ..................................................................................21 2.3.3 下模座的設(shè)計 ..................................................................................21 2.3.4 下墊板的設(shè)計 ..................................................................................22 2.3.5 脫料板的設(shè)計 ..................................................................................22 2.3.6 上模板的設(shè)計 ..................................................................................23 2.3.7 墊板的設(shè)計 ......................................................................................24 2.3.8 模柄的設(shè)計 ......................................................................................24 2.3.9 上模座的設(shè)計 ..................................................................................24 2.3.10 彈性體的選用 ................................................................................24 2.3.11 導(dǎo)正銷的設(shè)計 ................................................................................24 2.4 模具簡介及零件工藝性分析 .................................................................25 2.5 本章小結(jié) ..................................................................................................25 第 3 章 連續(xù)沖模的 PRO/E 動畫設(shè)計 .............................................................26 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - V - 3.1 定義模具裝配的主體 .............................................................................26 3.1.1 設(shè)置工作目錄和打開文件 ..............................................................26 3.1.2 定義主體 ..........................................................................................26 3.2 定義一個主動畫 .....................................................................................27 3.3 創(chuàng)建快照 ................................................................................................27 3.4 創(chuàng)建關(guān)鍵禎序列 .....................................................................................36 3.5 時間區(qū)域的設(shè)定 .....................................................................................37 3.6 動畫的回放輸出 .....................................................................................37 3.7 本章小結(jié) .................................................................................................38 結(jié)論 ....................................................................................................................39 參考文獻 ............................................................................................................40 致謝 ....................................................................................................................41 英文資料 ............................................................................................................42 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 6 - 第 1 章 緒論 1.1 課題背景 沖壓工藝在機電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛，而沖模是實現(xiàn)沖壓工藝的 主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。 沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量（尺寸公差和表面粗糙度等） 、一次刃磨的壽命以及設(shè)計和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水 平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價的產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟效果顯著，深受 制造行業(yè)的重視。 本設(shè)計以其生產(chǎn)率高，操作簡便，適于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，是圍繞變 壓器硅鋼片沖槽和沖孔而設(shè)計的模具。本設(shè)計主要是沖模零件與結(jié)構(gòu)設(shè)計。 1.2 沖模的特征和類型 沖模是對金屬板材進行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具。在沖壓加工 過程中，沖模的凸模和凹模直接接觸被加工材料并相對作用使其產(chǎn)生塑性 變形達到預(yù)期的零件。因此對沖模的要求： 1.沖模應(yīng)具有足夠的強度、剛度和相應(yīng)的形狀尺寸精度； 2.沖模主要零件應(yīng)有足夠的耐磨性及使用壽命； 3.沖模的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保操作安全、方便，便于管理與維修； 4.沖模應(yīng)有使材料順利送進、工件方便取出，定位可靠的裝置，以 保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定； 5.為使沖模上下運動準(zhǔn)確，需要有導(dǎo)向裝置； 6.沖模零件的加工和裝配應(yīng)盡可能簡單，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，通用件， 以縮短模具的制造周期，降低成本； 7.沖模的工作依賴壓力機的運動和能力。沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)與壓力機的主要 技術(shù)參數(shù)相適應(yīng)； 8.沖模應(yīng)具有與壓力機連接的部位，有搬運吊裝部位，以適應(yīng)安裝和 管理的需要。 沖模的種類： 1.從工藝性質(zhì)分為沖裁模，彎曲模，拉深模，成形模等； 2.從工序組合分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模； 3.從材料送進方式分為手工送料模，半自動模，自動送料模； 4.從適用范圍分為通用模和專用模； 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 7 - 5.從導(dǎo)向方式分為無導(dǎo)向模，板式導(dǎo)向模，滑動導(dǎo)柱模；滾動導(dǎo)柱模。 此外還可以從模具材料，尺寸大小，制造難易等來區(qū)分。通常大多按 工藝和工序組合分類，如沖孔模，翻邊模，落料拉深復(fù)合模等。 1.3 沖模的結(jié)構(gòu)組成 沖模由五部分組成，即工作零件，輔助裝置，導(dǎo)向裝置，支承零件， 緊固零件。 1.工作零件 沖模的工作零件是凸模和凹模，在復(fù)合模中還有凸凹模。它們成隊互 相配合，完成對坯料的成形。它們的形狀，尺寸精度，固定方法及材質(zhì)處 理等決定著沖模的性能、模具成本及使用壽命。 2.輔助裝置 輔助裝置是協(xié)助凸模、凹模完成工藝成形必不可少的裝置，如材料送 進的定向定位裝置，廢料排除裝置，卸料退件裝置，壓料抬料裝置等。它 們的結(jié)構(gòu)形式對工件質(zhì)量、操縱安全、生產(chǎn)效率都至關(guān)重要，輔助裝置是 沖模設(shè)計中不容忽視的重要部分。 3.導(dǎo)向裝置 它們是保證上模、下模準(zhǔn)確運動的裝置，要求工作可靠，導(dǎo)向精度好， 有一定互換性。導(dǎo)向裝置目前已基本標(biāo)準(zhǔn)化，并有商品供應(yīng)。 4.支承零件 在上模座和下模座上安裝著凸模、凹模及其他所有的零件。它們與壓 力機連接，傳遞并承受著工作壓力。模座的形式現(xiàn)已規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，并 有商品模架出售。一些大工廠也將其作為通用件大批生產(chǎn)，以作備用，同 時也為設(shè)計提供方便，即只需要按要求選用。 5.緊固零件 中小型模具大多采用沉頭螺栓和銷子作可卸式連接。有些凸模、凹模 的連接則采用粘接或低熔點合金連接。大型模具的刃口或支架也有采用焊 接方法的。模具的連接可靠，拆卸方便也是沖模設(shè)計的一個基本要求。 1.4 沖模常用材料 沖壓用材料與沖壓生產(chǎn)的關(guān)系相當(dāng)密切，材料質(zhì)量的好壞直接影響到 沖壓工藝過程設(shè)計、沖壓件質(zhì)量、產(chǎn)品使用壽命和沖壓件成本。沖壓件材 料費用往往要占沖壓件成本的 60%到 80%。因此，應(yīng)提高沖壓件結(jié)構(gòu)的工 藝性和提高與穩(wěn)定材料的質(zhì)量。 沖模是在較大的沖擊、溫升、磨損等狀況下工作，尤其是凸模、凹模 的工作條件更差，所以沖模材料必須根據(jù)具體生產(chǎn)條件、用途來選用。目 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 8 - 前沖模常用的鋼材品種有： 表 1-1 普通碳素鋼熱軋鋼帶尺寸（GB/T 3524-1992） （mm） 厚 度 寬 度 2.0，2.5 50，60，65，70，75，80，85，90， 95，100，110，120，130，140，150， 160 2.5，2.75 50，60，65，70，75，80，85，90， 95，100，110，120，130，140，150， 160，170，180，190，200 3.0，3.25，3.5，4.0，4.25， 4.5，4.75，5.0，5.25，5.5， 5.75，6.0 50，60，65，70，75，80，85，90， 95，100，110，120，130，140，150， 160，170，180，190，200，210，220， 230，240，250，260，270，280，290， 300， 注：普通碳素鋼熱軋鋼帶，鋼號在合同中注明，其化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)符合 GB/T700- 1988 中的規(guī)定。 表 1-2 普通碳素鋼冷軋鋼帶尺寸（GB/T716-1991） （mm） 厚 度 寬 度 0.05，0.06，0.08 5100 0.10 5150 0.15，0.20，0.30，0.35，0.40，0.45，0.50，0.55， 0.60，0.65，0.70，0.75，0.80，0.85，0.90，0.95， 1.00，1.05，1.10，1.15，1.20，1.25，1.30，1.35， 1.40，1.45，1.50 10200 1.60，1.70，1.80，1.90，2.00，2.10，2.20，2.30， 2.40，2.50，2.60，2.70，2.80，2.90，3.00 50200 注：寬度在 150mm 以下的，寬度按 5mm 進級；大于 150mm 的，按 10 進級。 表 1-3 優(yōu)質(zhì)碳素鋼冷軋鋼帶尺寸（GB/T716-1991） （mm） 厚 度 0.05，0.06，0.08，0.10，0.12，0.15，0.18，0.20，0.22， 0.25，0.28，0.30，0.35，0.40，0.45，0.50，0.55，0.60， 0.65，0.70，0.75，0.80，0.85，0.90，0.95，1.00，1.05， 1.10，1.15，1.20，1.25，1.30，1.35，1.40，1.45，1.50， 1.55，1.60，1.65，1.70，1.75，1.80，1.85，1.90，1.95， 2.00，2.10，2.20，2.30，2.40，2.50，2.60，2.70，2.80， 2.90，3.00，3.10，3.20，3.30，3.40，3.50，3.60 寬 度 420（按 1mm 進級） ，2240（按 2mm 進級） ， 43，46，50，53， 56，60，63，66，70，73，76，80，83，86，90，93，96， 100，105250（按 5mm 進級） ，260，270，280，290，300 注：寬度在 0.2mm 以下的鋼帶，只訂制 TR（特級）及（硬）兩種。 表 1-4 呂及合金板的厚度、寬度允差 （mm） 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 9 - 板 料 寬 度 400 500 600 800 1000 1200 1400 1500 2000 厚 度 公 差 寬 度 公 差 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.08 -0.10 -0.10 -0.15 -0.15 -0.15 -0.20 -0.25 -0.05 -0.06 -0.08 -0.10 -0.10 -0.15 -0.15 -0.15 -0.20 -0.25 -0.08 -0.10 -0.12 -0.15 -0.10 -0.20 -0.20 -0.20 -0.25 -0.30 -0.10 -0.12 -0.12 -0.15 -0.15 -0.20 -0.20 -0.20 -0.25 -0.30 -0.12 -0.12 -0.13 -0.16 -0.16 -0.22 -0.22 -0.24 -0.28 -0.33 -0.14 -0.17 -0.17 -0.25 -0.25 -0.26 -0.29 -0.34 -0.14 -0.17 -0.17 -0.25 -0.25 -0.26 -0.29 -0.34 -0.27 -0.27 -0.28 -0.30 -0.35 寬度100 者 為 53 寬度1000 者 為 105 1.碳素工具鋼（T8A、T10A） 該種材料是沖模中應(yīng)用最廣、價格最便宜的材料，適宜簡單形式的沖 模。優(yōu)點是加工性好，有一定的硬度。缺點是淬火變形大，耐磨性較差。 2.低合金工具鋼（CrWMn、9CrSi、9Mn2V、GCr15） 此類材料有較高的硬度和耐磨性，淬火變形小易淬透，機械加工也容 易，所以可用來制造較復(fù)雜形狀的沖模。 3.高碳高鉻模具鋼（Cr12、Cr12MoV） 這類鋼具有強度高、耐磨、易淬透、變形小等優(yōu)點。用于沖壓力大、 壽命高、形狀復(fù)雜的沖模。 4.高速工具鋼（W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2） 高速鋼熱處理后具有很高的抗壓屈服強度和良好的韌性、紅硬性和耐 磨性，當(dāng)沖壓件的形狀復(fù)雜、強度高、模具工作條件最苛刻時，可采用高 速鋼為模具材料。 5.硬質(zhì)合金（YG、YT） 這類材料是以碳化鎢、碳化鈦為基體，以鈷、鎳等鐵族金屬作粘結(jié)劑， 經(jīng)燒結(jié)而成的一種多相組合材料。其耐磨、硬度、力學(xué)強度都較高。可用 作大批量、壽命高的小型沖模。其缺點是不能進行切削加工，價格也較貴。 6.鋼結(jié)硬質(zhì)合金（YE） 這是一種以合金鋼為基體，以碳化鎢或碳化鈦為硬質(zhì)相，用燒結(jié)方法 制造的一種材料。它即具有合金鋼的可鍛造、機械加工、焊接及熱處理的 性能，又具有硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性的特點。其使用壽命約為一般 模具鋼的幾十倍至幾百倍，是一種很好的模具材料。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 10 - 沖模的凸、凹模材料及其他零件材料的選用，可參見下表 1-3 及表 1- 4。 表 1-5 凸模、凹模、凸凹模及其鑲件材料的選用 熱處理 HRC沖模 種類 對沖模 的要求 材 料 凸 模 凹 模 薄材 （3） 復(fù)雜形狀 CrWMn、Cr12Mov 9Mn2V、 Cr6WV Cr4W2MoV、GCr15 Cr2Mn2SiWMoV YG15、YE65 5862 6064 沖 裁 模 高度耐磨 大批量 Cr12MoV、GCr15 YG15、YE65 5862 6064 一般要求 T8A、T10A 5660 高度耐磨 大批量生產(chǎn) CrWMn、Cr12MoV 9Mn2V、 Cr6WV Cr4W2MoV、GCr15 Cr2Mn2SiWMoV 6064 彎 曲 模 加熱彎曲 5CrNiMo、 5CrNiTi 4Cr5MoSiV 4Cr5Mo2SiV 5060 熱處理 HRC 沖 模 種類 對沖模 的要求 材 料 凸 模 凹 模 一般要求 T8A、T10A 5862 6064 Cr12MoV、Cr4W2MoV Cr2Mn2SiWMoV GCr15 5862高度耐磨 大批量 YG15、YG20 、YE65 拉 深 模 加熱拉深 5CrNiMo、5CrNiTi 4Cr5MoSiV 4Cr5Mo2SiV 5660 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 11 - 表 1-6 沖模一般材料選用及熱處理 零件名稱 材 料 熱處理 HRC 上模板，下模板 HT200、ZG35 Q235、Q275、45 導(dǎo) 柱 6064 導(dǎo) 套 20、T8A、T10A、 GCr15 鋼 20 滲碳 深度 0.81.2 5862 固定板、中墊板、 承料板、側(cè)導(dǎo)板 模柄 Q235、Q275、Q295 4348卸料板、摧板、 頂板 45 T10A、T8A、CrWMn 5660 頂桿、打桿、打板 擋料銷、擋板 45 4348 側(cè)刃、廢料切刀 導(dǎo)頭、導(dǎo)銷 T10A、T8A、CrWMn 5660 斜楔、滑塊 導(dǎo)向塊 T10A、T8A 5862 壓邊圈 T8A 5458 彈簧、簧片 65Mo、60Si2Mn 4348 銷釘、螺釘 螺栓 Q235、45 (45)4348 螺母、墊圈 Q235 1.5 沖壓設(shè)備 1.5.1 沖壓設(shè)備類型 沖壓變形工序是在沖壓設(shè)備上完成的。沖壓設(shè)備按驅(qū)動方式分為兩 大類，一類是機械壓力機，如最常用的曲柄壓力機，另一類是液壓機，如 四柱式萬能液壓機等。 機械壓力機和液壓機，在使用性能方面有很大的差別，所以在設(shè)備選 定之后，必須按沖壓設(shè)備的特點，進行沖模設(shè)計。 液壓機可以在全程范圍內(nèi)給出它的名義噸位，用以完成變形工序。機 械壓力機受其本身傳動系統(tǒng)強度的限制，可能給出的滑塊力（許用的滑塊 力）隨曲軸的轉(zhuǎn)角位置而變化，只有在接近滑塊的下死點位置時，才可能 給出名義噸位的滑塊力。機械壓力機與液壓機可能給出的力與行程關(guān)系曲 線的對比，示于圖 1-1。表-7 為機械壓力機與液壓機在性能方面的比較。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 12 - 液 壓 機 機 械 壓 力 機距 下 死 點 的 行 程 位 置可給出的壓力 圖 1-力 與 行 程 的 關(guān) 系 曲 線 表 1-7 機械壓力機與液壓機的比較 性 能 機械壓力機 液 壓 機 加工速度 比液壓壓力機快 很慢 行程長度 不能夠太長（6001000mm） 做成 100mm 以上比較容易 行程長度的變 化 一般小型壓力機的行程 做成不可調(diào)的，因為行程長 度調(diào)節(jié)會使機構(gòu)復(fù)雜 行程長度變化容易 行程終端的位 置 終端位置能夠準(zhǔn)確地確定 就壓力機本身來說不能準(zhǔn)確確 定 所產(chǎn)生的壓力 與行程位置的 關(guān)系 離下死點愈遠(yuǎn)，所產(chǎn)生的壓 力愈小 公稱壓力與行程位置沒有關(guān)系 加壓力的調(diào)節(jié) 一般難于做到，即使做到也 不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié) 容易調(diào)節(jié) 保壓作用 不能 能 錘擊作用 有一定的錘擊作用 沒有 過載的可能性 會產(chǎn)生，但大中型壓力機 均有過載保護裝置 不會產(chǎn)生 維修的難易 較易 較為麻煩 1.5.2 常用沖壓設(shè)備規(guī)格 壓力機型號規(guī)格表示方法 鍛壓機械的基本型號是由一個漢語拼音字母（以下簡稱字母）和幾個 阿拉伯?dāng)?shù)字（以下簡稱數(shù)字）組成。字母代表鍛壓機械的大類，稱為類別。 同一類鍛壓機械中分為若干列，稱為列別，由第一個數(shù)字（自左向右）代 表。同一列中又分為若干組，由第二位數(shù)字代表。在第二位數(shù)字之后的數(shù) 字代表鍛壓機械的主要規(guī)格。第二位數(shù)字與規(guī)格部分的數(shù)字之間以一短橫 線“- ”隔開。 在類、列、組和主要規(guī)格完全相同，只是次要參數(shù)與基型不同的鍛壓 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 13 - 機械，按變型處理，即在原型號的字母后（第一位數(shù)字前）加一個字母 A、B、C 等，依次表示第一、第二、第三、 種變型。 對型號已確定的鍛壓機械，如在結(jié)構(gòu)和性能上有所改進時，按改進處 理，即在原型號的末端加一個字母 A、B、C、 等，依次表示第一、第 二、第三、次改進。 例如，經(jīng)過第一次變型、第一次改進后的 800kN 曲柄壓力機 J23-80壓 力 機 的 改 進 代 號壓 力 機 的 規(guī) 格 代 號壓 力 機 的 組 別 代 號壓 力 機 的 列 別 代 號壓 力 機 的 變 型 設(shè) 計 代 號壓 力 機 的 類 別 代 號 鍛壓機械共分八類，各類分別以一個相應(yīng)的字母代表，如表 1-8 所列。 表 1-8 鍛壓機械類別代號表 序 號 類別名稱 漢語簡稱 拼音代號 1 機械壓力機 機 J 2 液壓機 液 Y 3 自動鍛壓機 自 Z 4 錘 錘 C 5 鍛機 鍛 D 6 剪切機 切 Q 7 彎曲校正機 彎 W 8 其他 他 T 每一大類分成 10 列，分別以 0、1、2、、8、9 表示。每列又分 成 10 組，也以 0、1、2、、8、9 表示。 1.6 本章小結(jié) 本章主要介紹了課題背景、沖模的特征和類型、沖模的結(jié)構(gòu)組成、沖 模的常用材料、沖壓設(shè)備、沖模設(shè)計要領(lǐng)。其中沖壓設(shè)備包括沖壓設(shè)備的 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 14 - 類型和常用沖壓設(shè)備規(guī)格。沖模設(shè)計要領(lǐng)包括沖模設(shè)計原始資料、成本分 析與結(jié)構(gòu)方案、設(shè)計步驟與要點、沖壓設(shè)備的選用。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 15 - 第 2 章 芯片連續(xù)沖模的設(shè)計 2.1 排樣的選擇 2.1.1 工件在條料上的排樣 在沖裁過程中，材料的利用率主要視排樣而定，排樣的正確與否，不 但影響材料的利用率，而且影響模具的壽命與生產(chǎn)率。因此，設(shè)計時應(yīng)考 慮最合理的、最經(jīng)濟的排樣。 由于此芯片材料為 H62 且較薄 0.5mm，各沖裁孔的間隙又較小，為了 保證較好的強度，故此芯片采用直排樣法。如圖 21： 圖 21 零件的排料圖 2.1.2 搭邊和側(cè)搭邊的數(shù)值 搭邊的作用是補償送料的誤差，保證沖出合格的工件，搭邊還可以保 持條料有一定的強度與剛性，便于送進。 搭邊應(yīng)合理確定，搭邊值過大，材料利用率低。搭邊過小，在沖裁中 將會被拉斷，使工件產(chǎn)生毛刺，有時還會拉入凹模和凸模間隙中，損壞刃 口，降低模具的使用壽命。 根據(jù)本芯片的形狀，據(jù)經(jīng)驗查表 21。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 16 - 表 21：搭邊及側(cè)搭邊數(shù)值表 矩形或類似矩形工件長50材 料 厚 度 a(條料橫向搭 邊) b(條料縱向搭 邊) a(條料橫向搭 邊) b(條料縱向搭邊) <0.25 1.2 1.5 1.52.5 1.82.6 <0.250.5 1.0 1.2 1.22.2 1.52.5 <0.51 1.0 1.2 1.52.5 1.82.6 <11.5 1.2 1.5 1.82.8 2.23.3 2.2 凸模與凹模的設(shè)計 2.2.1 凸模和凹模之間的間隙及尺寸計算 在落料沖孔的凸模和凹模之間，一般應(yīng)保持一定的間隙，所謂間隙， 即凸模與凹模工作部分尺寸之差如圖 22 所示 。 考慮沖裁間隙不應(yīng)過大過大由于材料過薄近似 拉伸,直至拉斷使工件斷面產(chǎn)生毛刺。間隙過小，上 下兩裂紋不重合，相距彼此平行，使工件斷面出現(xiàn) 毛刺及二次光亮帶。芯片材料厚度為 t=0.5mm，根 據(jù)芯片材料和厚度查表 22。 表 22：芯片材料厚度表 軟鋼（0..80.2%C ） 紫銅、黃 銅 最大 最小 材料 厚度 t t% 雙面 t% 雙面 <0.2 0.010 0.014 0.3 0.015 0.021 0.4 0.020 0.028 0.5 0.025 0.035 0.6 0.030 0.042 0.7 5 0.035 7 0.049 查得 Z=0.0250.035mm。 圖 22 工作間隙 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 17 - 由公差表查得公差精度為 67 級 X=0.75 落料凸模凹模的尺寸計算公式：D A=(amax-x) + DT=（a max-x-z min） - （公式 1-1） 沖孔凸模凹模的尺寸計算公式：d T=(amin +x) - dA=(amin+x+z min)+ （公式 1-2） 式中 amax工件最大極限尺寸 x系數(shù)按工件精度確定，67 級 x=0.75 amin工件最小極限尺寸 dT、 DT凸模尺寸 dA、D A凹模尺寸 Z min凸、凹模的最小雙面間隙 工件公差 T、 A凸、凹模的制造偏差 A=0.6（Z max-Zmin） T=0.4（Z max-Zmin） 但不小于 0.001 毫米 根據(jù)本芯片的形狀選用落料凸凹模的計算公式，根據(jù)公式（1-2）得： dTa1=(amin+x) - dAa1=(amin+x) + =（ 16.5 +0） -0.01 =(16.5+0.025)+0.01 =16.5-0.01 =16.525+0.01 dTb1=(amin+x) - dAb1=(amin+x) + =（ 4+0） -0.01 =（4+0.025x1 ） +0.01 =4-0.01 =4.025+0.01 dTa2=(amin+x) - dAa2=(amin+x) + =8-0.01 =8.025+0.01 dTb2=(amin+x) - dAb2=(amin+x) + =4-0.01 =4.025+0.01 dTa3=(amin+x) - dAa3=(amin+x) + =16.5-0.01 =16.525+0.01 dTb3=(amin+x) - dAb3=(amin+x) + 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 18 - =2-0.01 =2.025+0.01 dTa4=(amin+x) - dAa4=(amin+x) + =6-0.01 =6.025+0.01 dTb4=(amin+x) - dAb4=(amin+x) + =1.4-0.01 =1.425+0.01 dTa5=(amin+x) - dAa5=(amin+x) + =8.5-0.01 =8.525+0.01 dTb5=(amin+x) - dAb5=(amin+x) + =0.6-0.01 =0.625+0.01 2.2.2 凹模的設(shè)計 凹模的設(shè)計形式分為很多種，為了拆換方便，采用鑲塊式凹模。 凹模壁厚的選擇如表 2-3。 表 2-3：凹模材料壁厚表 料厚 t 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1. 1.2 1.5 最 小 壁厚 a 1.4 1.6 1.8 2.0 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8 最小直 徑 D 15 18 21 根據(jù)材料厚度 t=0.5mm 查得最小壁厚 a=1.6mm 為了達到強度的要求取 a=3mm 凹模材料均為 T10A。為了提高加 工精度采用線切割加工凹模， HRC5560。 凹模鑲塊如圖 23 所示。 2.2.3 凸模的設(shè)計 凸模的材料與凹模的材料相同均為 T10A HRC 5566 采用線切割加 工。 圖 23 凹模鑲塊 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 19 - 為了便于拆裝，凸模采用銷固定的方式，凸模固定方式如圖 24(a), 凸模形狀、尺寸如圖 24(b) 所示： 為簡要只列舉其一，其它凸模分別見 零件圖 2（b） 、 （c ） 、 （d） 。 2.2.4 側(cè)刃及擋塊的設(shè)計 側(cè)刃是用作限定被加工條料的跳步 步距之用。 側(cè)刃主要用在： 1.保證條料的精確送料，以提高工 件精度； 2.用于成批或大量生產(chǎn)，以提高勞動生產(chǎn)率； 3.在沖制 0.5 毫米以下的薄料時，工件不對稱度和不同軸度要求高， 由于用導(dǎo)頭定位易把孔緣折彎時； 4.進給步距較小，采用其它定位較困難時。 裝有定距側(cè)刃的沖模，雖能保證可靠的和精確地限定條料的步距和提 高勞動生產(chǎn)率。但同時也有下面一些缺點： 增加廢料量，增加了沖裁 力，而且使模具的維修和制造復(fù)雜化。側(cè)刃磨損后會影響條料的送進步距， 多工位跳步模尤其嚴(yán)重，因此本模具采用導(dǎo)頭來糾正誤差。側(cè)刃尺寸參考 國標(biāo) GB2865.181 材料 T10A。 。 為便于加工，側(cè)刃擋塊則與導(dǎo)料板為一體， （見導(dǎo)料板尺寸） ，由于 側(cè) 圖 24 凸磨固定方式 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 20 - 刃切邊是屬于除了，但對于工件并沒有多大的影響，所以側(cè)刃切邊以凸模 為尺寸基準(zhǔn)，側(cè)刃凹模尺寸如圖 25 所示。 2.3 其它主要零件的設(shè)計 2.3.1 導(dǎo)料板的設(shè)計 導(dǎo)料板的作用是對條料起導(dǎo)向作用。因本模具的結(jié)構(gòu)形式是導(dǎo)料板與 側(cè)刃擋塊為一體的，所以導(dǎo)料板的材料為 T10A。 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式，到了板形狀及尺寸如圖 26 所示，其中（a） 圖是上導(dǎo)料板， （b）圖是下導(dǎo)料板。 為了達到強度要求，導(dǎo)料板厚度為 6mm 每塊導(dǎo)料板采用開口螺釘固 定于下模板上，孔徑均為 5mm。為了便于進料，在進料口方向?qū)?dǎo)料板制 成斜面，如圖 26 所示。 圖 25 側(cè)刃凹模尺寸 圖 26 導(dǎo)料板尺寸 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 21 - 2.3.2 下模板的設(shè)計 下模板是作為鑲嵌凹模及固定導(dǎo)料板的。凹模的鑲嵌為間隙配合。根 據(jù)排樣的設(shè)計，模板采用標(biāo)準(zhǔn)模板 160X125X20，其中 5 孔為導(dǎo)料板固 定孔，8 孔為模板與模座的固定螺紋孔。6 孔為定位銷的定位孔。如 圖 27 所示： 其它分別為導(dǎo)正銷孔、導(dǎo)正凹模及工件凹模。其主要尺寸見零件圖 1。 2.3.3 下 模 座的設(shè)計 下模座采用滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座，GB/T2855.6-90 160 x125x40 材料為 45#其中落料孔應(yīng)比模板上的凹模鑲嵌孔小，因此落料孔的位置尺 寸如圖 28 所示，其中 8 孔為模板固定孔。為了定位準(zhǔn)確，在墊板上 放有定位銷，其銷為 6，在相對應(yīng)的模板及模坐上則有對應(yīng)的銷孔。達 圖 27 下模板尺寸 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 22 - 到了準(zhǔn)確定位。螺紋孔為通孔。 2.3.4 下墊板的設(shè)計 下墊板采用標(biāo)準(zhǔn)墊板 GB 2858.3-81 160 x125x8 材料為 45#，其中落 料孔的尺寸與下模座的相同，如圖 28 所示，不再做相應(yīng)的介紹。為了 定位準(zhǔn)確，在墊板上放有定位銷，其銷為 6，在相對應(yīng)的模板及模坐上 則有對應(yīng)的銷孔。達到了準(zhǔn)確定位。 圖 28 下模座尺寸 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 23 - 2.3.5 脫料板的設(shè)計 脫料板在零件加工中起到脫料、導(dǎo)向及壓緊的作用。加工時由于工 件受力較大，如果壓料板壓料過松，則會產(chǎn)生毛刺甚至拉斷搭邊，壓料板 主要就是將搭邊緊壓在模板上，達到緊固的作用。因壓料板與模板直接接 觸，容易磨損，故材料采用 A3 鋼，有導(dǎo)料板的模具，壓料板應(yīng)采用 T 形。 考慮導(dǎo)料板厚度為 6mm 為了便于壓緊，壓料板凸起面厚度應(yīng)為 6mm，其 整塊壓料板的形狀及尺寸如圖 29 所示，為了達到平穩(wěn)，采用四塊橡膠 作為彈性原件。其中 4-M8 螺紋孔為橡膠固定孔。其中 2-16 孔為小導(dǎo)套 鑲嵌孔，其孔要求精度較高，應(yīng)采用絞削來完成，以達到精度要求。 2.3.6 上模板的設(shè)計 上模板的作用是固定凸模，使凸模準(zhǔn)確定位，模板采用標(biāo)準(zhǔn)模板 GB 2858.2-81 160 x125x20。由于本模具的凸模大多數(shù)是方形凸模，定位方 圖 29 脫料板尺寸 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 24 - 式應(yīng)選擇較好的定位方式，這樣才能達到精確定位。為了定位準(zhǔn)確，凸模 采用了銷固定的方式，將上模板凸?？鬃龀沙量盏男问?。用兩圓柱銷阻止 其向下及左右的移動，而上方則有墊板定位，如此達到了精確定位（見圖 2-8） 。而圓形凸模（如：導(dǎo)正銷凸模）則直接用軸線進行定位，定位準(zhǔn)確。 凸模在凸模板上的安裝尺寸如圖 210 所示。其中 4-M10 孔為墊板、模板 及上模座的固定螺紋孔。4-11 為橡膠螺栓固定孔，由于橡膠固定螺栓應(yīng) 能移動。故將其孔制成 11 孔，以達到能上下移動的目的。而 2-10 孔 則是小導(dǎo)柱固定孔。 另外為了使模板與墊板、模座之間有個準(zhǔn)確的定位，防止移位，造成 凸模磨損加快，加工不準(zhǔn)確等，在墊板上鑲有兩定位銷，而在模板、模座 上則有兩銷孔。利用兩銷孔達到模板、模座與墊板間的定位。 2.3.7 墊板的設(shè)計 墊板處于模座與模板之間，起到阻止模柄下移，防止凸模上移的作用。 另外，由于凸模硬度較高，在沖擊力的作用下容易將模座損壞，模座更換 不便。使用了墊板以后，可以有效防止模座的損壞，墊板更換方便。提高 了經(jīng)濟性。墊板采用 GB 2858.3-81 160 x125x8 材料為 45 鋼。為了墊板能 夠準(zhǔn)確與模板、模座定位，在墊板上鑲有兩 6 銷，用于墊板與模座、模 板間的定位。由于墊板與模板上所鉆的孔相同，所不同的是墊板上沒有凸 ?？住?圖 210 凸模在凸模板上的安裝尺寸 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 25 - 2.3.8 模柄的設(shè)計 模柄采用標(biāo)準(zhǔn)壓入式模柄， A 50 x 95 GB 2862.1-81 材料為 A3 在 木柄上鉆有配鉆孔 8，用于與模座固定。 2.3.9 上模座的設(shè)計 上模座采用標(biāo)準(zhǔn)模座 GB/T 2855.5-90 160 x125x35,其加工形狀及尺寸 見零件圖。在模座上鑲嵌模柄的孔緣有一配鉆孔 8，用來與模柄進行固 定。 2.3.10 彈性體的選用 本模具的彈性體采用橡膠，在選擇橡膠時，必須滿足工藝要求與模具 結(jié)構(gòu)的空間要求，一般情況下，橡膠板最大壓縮量不宜超過自由長度的 15%。 橡膠板裝于模具上，一般應(yīng)預(yù)壓縮 1015%。所選用的橡膠板厚度為 H=L/(0.250.3)。各種截面橡膠板的尺寸按 GB 2867.9-81 來選用。根據(jù)本 模具的結(jié)構(gòu)及工藝性，本模具選用橡膠為 D=32mm d=10.5mm H=25mm 2.3.11 導(dǎo)正銷的設(shè)計 由于此模具屬于級進模。為了控制每一個工步的精確送料及保證安全 生產(chǎn)，級進模必須具有較好的定位裝置，如：使用導(dǎo)料板、側(cè)刃、自動送 料裝置等，均可實現(xiàn)定位，但由于磨損和模具的制造偏差的影響。多工位 級進模中條料送進時的積累誤差仍可能很大，因此，側(cè)刃、導(dǎo)料板、自動 送料裝置均屬粗定位。故在此模具中使用了導(dǎo)正銷與側(cè)刃配合，達到了精 確定位。導(dǎo)正銷為 10，固定于脫料板上。 2.4 模具簡介及零件工藝性分析 本芯片為薄板材料，H62 厚度為 0.5mm，由于個別邊寬度較窄，最小 部分為 0.6mm。故不能采用一次沖裁成形，應(yīng)采用級進模分別沖出。又由 于料薄，粗定位采用導(dǎo)料板與側(cè)刃進行粗定位。而精確定位則由導(dǎo)正銷來 完成。 沖裁件簡圖如圖 211 所示。 其中第 1 工位為側(cè)刃切邊，第 2 工位沖導(dǎo)正銷孔，第 3 工位沖芯片邊 上的 16.5x4 方孔（分別為兩芯片的左右的邊） ，第 5 工位沖芯片邊上的 8x4 方孔。第 7 工位沖芯片中間的 16.5x2 方孔。第工 9 位沖芯片中間的 8x1.4 帶斜槽的方孔。第 11 工位單向除料，另一側(cè)留著連接所有工件，使 用時方便、省力。其余 4、6、8、10 工位分別為空位，便于加工。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 26 - 2.5 本章小結(jié) 本章為芯片連續(xù)沖模的設(shè)計，主要有三大部分：一是排樣的選擇，其 中包括工件在調(diào)料上的排樣、搭邊和側(cè)搭邊的數(shù)值。二是凸模與凹模的設(shè) 計，其中包括凸模和凹模之間的間隙及尺寸計算、凹模的設(shè)計、凸模的設(shè) 計、側(cè)刃及擋塊的設(shè)計。三是其它主要零件的設(shè)計，其中包括導(dǎo)料板的設(shè) 計、下模板的設(shè)計、下模座的設(shè)計、下墊板的設(shè)計、脫料板的設(shè)計、上模 板的設(shè)計、墊板的設(shè)計、模柄的設(shè)計、上