沖壓模具工藝設(shè)計畢業(yè)論文

1、.目 錄摘要前言3第一章：引言41.1課題的研究背景和意義41.2課題研究的理論依據(jù)41.3模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景51.4 沖壓工藝介紹61.5沖壓工藝的種類61.6 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破6第二章：電源片的設(shè)計92.1 設(shè)計題目設(shè)計一電源片92.2外形及形狀尺寸分析9 2.2.1確定生產(chǎn)工件的基本工序10 2.2.2了解形成工件過程中的制造難點10 2.2.3尺寸和形成公差的分析112.3工藝方案的確定11 2.3.1方案種類的確定12 2.3.2方案優(yōu)缺點的比較12 2.3.3方案的確定122.4模具結(jié)構(gòu)形式的確13 2.4.1確定工位數(shù)和工序13 2.4.2初步確定模具的定位形式

2、13 2.4.3初步確定模具的卸料方式13 2.4.4初步確定模具導(dǎo)向裝置13 2.4.5初步確定模架的形式142.5必要的尺寸計算14 2.5.1排樣設(shè)計與計算14 2.5.2條料的利用率152.5.3沖裁壓力的計算162.6壓力機公稱壓力的確定17 2.6.1沖壓設(shè)備的選擇依據(jù)17 2.6.2壓力機的選擇172.7沖裁壓力機中心的確定172.8刃口尺寸計算19 2.8.1刃口尺寸計算19 2.8.2落料凹模板尺寸19 2.8.3沖孔凸模尺寸20 2.8.4沖孔刃口尺寸計算202.9模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計21 2.9.1其他模具零件結(jié)構(gòu)尺寸21 2.9.2模具的零件設(shè)計與計算21 2.9.3卸料

3、設(shè)計與計算22第三章：工藝制作243.1沖壓工藝規(guī)程243.2模具制造26設(shè)計總結(jié)33參考文獻34. v.前 言（電源片設(shè)計）畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)三年的綜合性實踐環(huán)節(jié)，目的是通過課題的設(shè)計研究，培養(yǎng)綜合運用各門課程知識的能力，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。但是，大專學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計不能完全等同于本科生，應(yīng)密切與生產(chǎn)實際相結(jié)合，應(yīng)與培養(yǎng)職業(yè)能力相結(jié)合，應(yīng)體現(xiàn)職高的特點。在指導(dǎo)教師周密安排和精心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計從確定設(shè)計課題、擬定設(shè)計方案、設(shè)計過程到畢業(yè)答辯都按照畢業(yè)設(shè)計工作計劃進行。第一，充分調(diào)研，確定應(yīng)用型畢業(yè)設(shè)計課題。選好畢業(yè)設(shè)計題目是實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計目標、保證畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的前提，我們的畢業(yè)設(shè)計

4、的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實際。這個課題能較全面地應(yīng)用學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識或者將來工作所需的專業(yè)技術(shù)，達到綜合運用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產(chǎn)技術(shù)問題，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們高職專科生的專業(yè)理論知識水平和實際設(shè)計能力，工作量恰當(dāng)，能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成。但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設(shè)計圖紙能真接用于生產(chǎn)，去造出零件，裝配成機器，并能滿足使用要求，也是不容易的。第二，反復(fù)論證，確定產(chǎn)品設(shè)計方案。明確課題的性質(zhì)、意義、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計要達到的技術(shù)經(jīng)濟指標和完成時間，并確定好正確合理的設(shè)計方案是完成設(shè)計任務(wù)的保證，指導(dǎo)教師、企業(yè)技術(shù)員讓我們參與設(shè)計方案的討論，

5、使我們對課題設(shè)計方案心中有數(shù)。第三，虛心求教，仔細認真地進行畢業(yè)設(shè)計。我們高職學(xué)生基礎(chǔ)理論知識不夠扎實，設(shè)計能力較差，為了使我們很快地進入工作狀態(tài)，指導(dǎo)教師耐心向我們介紹機械產(chǎn)品設(shè)計方法、一般步驟和設(shè)計過程中應(yīng)注意的事項。單位領(lǐng)導(dǎo)給我們足夠的空間到機加工生產(chǎn)車間，熟悉零件加工對設(shè)計的要求，使設(shè)計能用于生產(chǎn)。在設(shè)計中能主動請教指導(dǎo)老師，培養(yǎng)綜合運用機械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計算機繪圖、機械制造工藝等專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)查閱技術(shù)資料和其它專業(yè)文獻的能力。培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實的工作作風(fēng)。明確必須有高度責(zé)任心、嚴肅認真的工作習(xí)慣，才能做好設(shè)計工作，減少工作失誤，避免給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。

6、充分發(fā)揮主觀能動性，積極思考，大膽創(chuàng)新。第四，完善設(shè)計，準備畢業(yè)設(shè)計答辯完整的設(shè)計包括設(shè)計圖紙和設(shè)計說明書等技術(shù)文件。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，全面檢查設(shè)計技術(shù)資料，按照指導(dǎo)教師的批改，認真修改圖紙錯誤，認真修改設(shè)計說明書.應(yīng)該說，在指導(dǎo)教師的認真指導(dǎo)下，我基本完成了這套沖裁模的設(shè)計工作，通過這次設(shè)計，學(xué)到了很多知識和技術(shù)。2010年12月10日. v.第一章 引言本次畢業(yè)設(shè)計目的是通過設(shè)計，培養(yǎng)自己綜合運用所學(xué)理論知識分析和解決實際問題的能力。使我們獲得計算機輔助繪圖和手冊查閱等方面的初步訓(xùn)練，掌握資料收集及整理的方法。掌握模具設(shè)計的一般方法及規(guī)律，培養(yǎng)實際工程設(shè)計能力。1.1課題的研究背景和意義

7、冷沖壓是一種先進的金屬加工方法，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)備對板料金屬進行加工，以獲得所需要的零件形狀和尺寸。由于板料零件重量輕，有足夠的強度和剛度，可以根據(jù)不同用途，采用不同鋼材閘工成各種形狀尺寸的零件，以滿足產(chǎn)品要求。因此，現(xiàn)代汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表等輕重工業(yè)生產(chǎn)中，都大量使用冷沖壓零件。國防方面，如飛機，導(dǎo)彈等產(chǎn)品中，采用冷沖壓加工的零件比例也是相當(dāng)大的1。1.2課題研究的理論依據(jù)沖壓大致可分為分離工序與成形工序兩個類。分離工序又可分為落料、沖孔切割等。成形工序則可分為彎曲、拉深、脹形、擴口、等。根據(jù)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸精度和其他技術(shù)要求，可分別采用各

8、種工序?qū)Π辶厦鬟M行加工。1)沖裁過程沖裁即是分離工序，沖裁即是分離工序，工件受力時必須從彈、塑性變形開始，以斷裂告終2。當(dāng)凸模下降接觸板料，板料即受到凸、凹模壓力而產(chǎn)生彈性變形，由于力矩的存在，使板料產(chǎn)生彎曲，即從模具表面上翹起。隨著凸模下壓，模具刃口壓入材料，內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性條件時，產(chǎn)生塑性變形，不同的凸模行程，其變形程度不同，且凹模刃口附近變形大于凸模刃口附近的變形。由此可知，塑性變形從刃口開始，隨著切刃的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴大，直到板料的整個厚度方向上塑性變形，板料的一部分相對另一部分移動。力矩將板料壓向整個厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對于另一部分移動。力矩

9、將板料壓向切刃的側(cè)表面，故切刃相對于板料移動時，這些力將表面平壓，在切口表面上形成光亮帶。當(dāng)切刃附近材料各層中達到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時，便產(chǎn)生微裂，裂紋產(chǎn)生后，沿著大剪應(yīng)變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會合，板料就完全分離。2)剪切斷面分析由于沖裁件的變形特點，使沖出的工件斷面明顯地分成三個特征區(qū)，即圓角帶、光亮帶、斷裂帶3。圓角帶是沖裁刃口剛壓入材料時，刃口附近材料產(chǎn)生彎曲和伸長變形的結(jié)果，軟材料比硬材料的圓角大。影響圓角帶大小的因素除材料性質(zhì)外，還有工件輪廓形狀，凸模與凹模的間隙等。光亮帶是材料變形時，在毛坯一部分相對另一部分移動過程中，模具側(cè)壓力將毛坯壓平面形成的光亮垂直的斷面。通常光亮帶占

10、全斷面的二分之一到三分之一。塑性好的材料，其光亮帶大，同時還與凸、凹模間隙及模具刃口的磨損程度等加工條件有關(guān)。要想牛市沖裁件切斷面的光潔和度與尺寸精度，可通過增加光亮帶的高度或采用整個工序來實現(xiàn)。增加光亮帶高度的關(guān)鍵是延長塑性變形階段，推遲裂紋的產(chǎn)生。這可以通過增加金屬塑性和減少刃口附近的變形與應(yīng)力集中來實現(xiàn)。3)模具間隙模具間隙是指凸、凹模刃口之間縫隙的距離，用符號c表示，俗稱單面間隙。而雙面間隙用Z來表示4。間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中的極其重要的問題。a)間隙對工件質(zhì)量的影響沖裁件質(zhì)量是指切斷面質(zhì)量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應(yīng)平直、光潔，即無裂紋

11、、撕裂、夾層、毛刺等缺陷5。零件表面應(yīng)盡可能平整，即穹彎小。尺寸應(yīng)保證不超出圖紙規(guī)定的公差范圍。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸凹模間隙大小及分布的均勻性，模具刃口狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度材料特性等，其中間隙值大小與均勻程度是主要因素。b)間隙對沖裁力的影響間隙Z減小，則沖裁力增大。其原因是間隙小，材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，材料不易產(chǎn)生撕裂，故使沖裁力增大c)間隙對模具壽命的影響沖裁凸、凹模的損壞有磨損、崩刃和折斷等形式6。模具壽命系以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后的總的壽命。當(dāng)凸、凹模刃口磨鈍后，材料內(nèi)裂紋的發(fā)生點就由刃口尖端向側(cè)面移動，所以隨著刃口的磨損，毛刺

12、高度增加。d)凸凹模間隙的確定凸、凹模間隙對沖裁件的質(zhì)量、沖裁力、模具壽命都有很大影響7。為此設(shè)計模具時一定要選擇合理的間隙，便沖裁件的斷面質(zhì)量較好、所需沖裁力小，模具壽命高。但分別從質(zhì)量、精度、沖裁力等方面的要求各自確定的合理間隙值不相同。生產(chǎn)過程中通常選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶蜑楹侠淼拈g隙1.3模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年國內(nèi)模具進口總值達到600多億，同時，有近200個億的出

13、口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計為600億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。

14、在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。1.4 沖壓工藝介紹沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有6070%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。沖壓件與鑄件、鍛

15、件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。1.5沖壓工藝的種類沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也

16、稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。模具的精度和結(jié)構(gòu)直接

17、影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。模座、模架、導(dǎo)向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自

18、動沖壓生產(chǎn)線。在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。1.6 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 阻力一：機械化、自動化程度低美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的510倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資

19、大，國內(nèi)難以起步。突破點：加速技術(shù)改造要改變當(dāng)前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機連線自動化、機器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達到當(dāng)今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。阻力二：生產(chǎn)集中度低許多汽車集團大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件

20、種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。突破點：走專業(yè)化道路迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強，成為國際上有競爭實力的沖壓零部件供應(yīng)商。阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強度板、合金化鍍鋅板、

21、超寬板(1650mm以上)等都依賴進口。突破點：所用的材料應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴大應(yīng)用已勢在必行。阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進工藝推廣慢在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達到了國際先進水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)

22、儲備。突破點：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學(xué)研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。阻力五：大、精模具依賴進口當(dāng)前，沖壓模具的材料、設(shè)計、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標準化程度尚低，大約為40%45%，而國際上一般在70%左右。突破點：提升信息化、標準化水平必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，特別是成形過程的計算機模擬

23、分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE)。加速我國模具標準化進程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標準件使用覆蓋率達到60%，2010年達到70%以上基本滿足市場需求。阻力六：專業(yè)人才缺乏業(yè)內(nèi)掌握先進設(shè)計分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進行工程設(shè)計，掌握設(shè)計權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。突破點：提高行業(yè)人員素質(zhì)這是一項迫在眉睫的任務(wù)，又是一項長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家

24、，大批掌握先進技術(shù)、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計劃、分層次地培養(yǎng)。. v.第二章 電源片的設(shè)計2.1題目設(shè)計電源件。零件圖如下:、圖1所示沖裁件，材料為20F,厚度為2mm，大批量生產(chǎn)。試制定工件沖壓工藝規(guī)程、設(shè)計其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程.零件名稱:電源片生產(chǎn)批量:大批材料:20Ft=2mm 零件名稱：電源片2.2外形及形狀尺寸分析，2.2.1確定生產(chǎn)工件的基本工序 沖裁是利用模具板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序沖截包括落料、沖孔、切口、剖切、修邊等，綜合分析該工件的外形尺寸及基本結(jié)構(gòu)可知生產(chǎn)該工件所需基本工序有落料、沖孔。材料:該沖裁件的材料20F是優(yōu)質(zhì)碳素

25、鋼，屬低碳鋼,具有良好的抗脆裂性,良好的冷成型性能.零件結(jié)構(gòu):該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，并在轉(zhuǎn)角有四處有圓角，避免了尖角的存在，該零件包括沖孔和落料兩個工序,且形狀規(guī)則,比較適合沖裁.沖裁變形過程分析：當(dāng)凸凹模間隙正常時，其沖裁過程可分為三個階段；即彈性變形階段，塑性變形階段和斷裂分離階段對于普通沖裁零件的斷面做出進一步分析，我們可以發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律，零件的斷面與零件的表面并非完全垂直，是有一定的錐度。除光亮帶以外，其余均粗糙，并帶有毛刺和蹋角，而角高的質(zhì)量的沖裁件斷面應(yīng)該是：光亮帶較寬，約占整個斷面的1/3以上，蹋角斷裂帶毛刺和錐度都很小，整個沖裁件表面無折彎現(xiàn)象。沖裁斷面質(zhì)量隨之減小，且斷面大部分是

26、斷裂帶，塑性好的材料與其相反，其光亮帶所占比例較大。蹋角毛刺越大而斷面帶較小，對于同一種材料而言，光亮帶 斷裂帶蹋角毛刺四部分在斷面上所占的比例也不是固定的。與材料本身的厚度沖裁間隙模具結(jié)構(gòu)沖裁速度刃口鋒利程度等等因素有關(guān)，其中影響最大的是沖裁間隙。 沖裁間隙:是指沖裁凸模與凹模刃口之間的間隙，凸模與凹模多一側(cè)的間隙成為單邊間隙，兩側(cè)間隙之和稱為雙邊間隙，沖裁間隙的數(shù)值等于凹模刃口尺寸與凸模刃口尺寸之差。 當(dāng)沖裁間隙合理時，能夠使材料在凸凹模刃口處產(chǎn)生上下裂紋相互重合與同一位置，沖裁質(zhì)量較為滿意； 間隙過小時，光亮帶增加，蹋角和毛刺會減少，但過小則會在凸模刃口處產(chǎn)生裂紋與在凹模入口處產(chǎn)生下裂紋

27、向外錯開一段距離。 此外，沖裁間隙對沖裁件尺寸，沖裁力，模具的壽命都影響。 由模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計手冊附表1沖模初始雙面間隙查得Zmin=0.120;Zmax=0.160;所以由此可得出凹模尺寸，間隙選擇原則。除沖裁間隙之外，在沖裁過程中，凸凹模的刃口尺寸及制造公差直接影響沖裁件的尺寸精度，并且合理的沖裁間隙也要依靠凸凹模刃口尺寸的準確性來保證，在確定刃口尺寸及制造公差時遵循以下原則：1. 落料尺寸決定凹模尺寸，沖孔尺寸決定于凸模尺寸；2. 根據(jù)磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取之間尺寸公差范圍內(nèi)的最小值設(shè)計沖孔模時，凸模基本尺寸則應(yīng)取制件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸；3. 不管是落料還是沖孔，

28、在初始設(shè)計模具時，沖裁間隙一般應(yīng)采用最小的合理間隙值；4. 沖裁模刃口尺寸的制造偏差方向，原則上是單項“人體”原則，即凹模（內(nèi)表面）刃口尺寸制造偏差取正值，凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取負值；5. 根據(jù)加工方法的不同，可分為互換加工方法和配合加工方法。2.2.2了解形成工件過程中的制造難點表2-1 自由凸模沖孔的最小尺寸簡明手冊p沖孔材料鋼7010帕d1.5ta1.35ta1.1ta1.2t鋼（4070）10帕d1.3ta1.2ta0.9ta1.0t鋼4010帕d1.0ta0.9ta0.7ta0.8t銅、黃銅d0.9ta0.8ta0.6ta0.7t鋁、鋅d0.8ta0.7ta0.5ta0.6

29、t紙膠板、 布膠板d0.7ta0.6ta0.4ta0.5t硬紙d0.6ta0.5ta0.3ta0.4t該工件尺寸的公差. 查上表，表1-1得凸模沖孔的最小直徑為d3，而零件中d=4 3.最小圓角半徑查表1-7，查模具設(shè)計與制造手冊普通沖裁件的最小圓角半徑得查表1-6得，普通沖裁最小孔邊距b1.5t得b3，而零件的孔邊距是b=4.5，所以沖孔邊緣離外形的距離不是零件形成過程的制造難點，也不會影響制件的質(zhì)量甚至模具的壽命。2.2.3尺寸和形狀公差的分析尺寸精度:零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按T14級確定工 件尺寸的公差.查公差表可得各零件外形: 73-0.87mm 120-0.87m

30、m 77mm R30 mm R2mm零件內(nèi)形: 10 mm 孔中心距37mm結(jié)論:適合沖裁.表22 沖裁件的合理精度等級（SJ1628-80）類 別材料厚度(毫米) 精 度 等 級 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10精密沖裁普通沖裁0.50.51133孔中心距3孔邊距32.3工藝方案的確定2.3.1.方案種類的確定： 沖裁工藝方案可分為單工序沖裁、復(fù)合模沖裁、級進模沖裁, 單工序沖裁是指在 壓力機一次形成類只完成一種沖壓工序;復(fù)合模沖裁是指在壓力機的一次行程中,在模具的同一工作位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序;級進沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序排列成一定的順序,在壓力機一次行程中條料

31、在沖模的不同工序位置上分別完成工件所需的工序,在完成所有要求的工序后,以后每次沖程都可以得到一個完整的沖裁件.此三種方案都可以完成落料、沖孔工序.該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn).落料一沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn).沖孔一落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn).2.3.2方案優(yōu)缺點的比較： 表23單工序模、復(fù)合模和級進模的比較比 較 項 目單 工 序 模復(fù) 合 模級 進 模沖壓精度較低較高一般沖壓生產(chǎn)率低，壓力機一次行程內(nèi)只能完成一個工序較高，壓力機一次行程內(nèi)可完成兩個以上的工序高，壓力機一次行程內(nèi)能完成多個工序?qū)崿F(xiàn)操作機械化、自動化的可能性較易

32、，尤其適合于多工位壓力機實現(xiàn)自動化難，制件和廢料排除較復(fù)雜，只能在單機上實現(xiàn)部分機械操作容易，尤其適應(yīng)于單機上實現(xiàn)自動化生產(chǎn)通用性通用性好，適合于中小批量生產(chǎn)及大型零件的大量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于大批量生產(chǎn)通用性較差，僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn)沖裁制造的復(fù)雜性和價格結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價格低復(fù)雜性和價格都價高復(fù)雜性和價格低于復(fù)合模 方案適合沖裁小批量和試制,工件尺寸等級較低、成本低、生產(chǎn)效率低、制造簡 單,操作簡便,但需要兩道工序、 兩套模具才能完成零件的加工，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求.由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級進沖裁方式。 方案只需要一套模具，沖壓件

33、的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困 難，但安全性較差。 方案也只需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。 欲保證沖壓件的形位精度，模具加工難度大，裝配精度要求高，安全性好。 通過以上三種方案的分析比較，對該工件沖壓生產(chǎn)以采用方案為佳。 2.3.3方案的確定 方案模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工,生產(chǎn)效 較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求.由于零件結(jié)構(gòu)簡單，為提高生產(chǎn)效率， 采用復(fù)合沖裁或級進沖裁方式。但從生產(chǎn)安全性考慮，最后考慮采用級進模具最合適。而方案又可以根據(jù)工序分為沖

34、孔落料；落料沖孔；由于孔邊距小，沖孔邊緣離外形距離對形成過程有一定的影響。根據(jù)上述分析最后確定方案的沖孔落料最為合適。2.4模具結(jié)構(gòu)形式的確定2.4.1 確定工位數(shù)和工序 該工件采用的是沖孔-落料級進模，工件的外形尺寸，故排樣圖可有：2.4.2初步確定模具的定位形式 因為該模具采用的是板料，控制板料的送進方向采用導(dǎo)料板，控制條料的送進步距采用側(cè)刃定距。2.4.3初步確定模具的卸料方式 因為工料料厚2mm，材料20F，精度要求不高，較厚，故可以采用剛性卸料。又因為是級進模具生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作和提高生產(chǎn)效率。2.4.4初步確定模具導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向方式的選擇：為了提高模具壽命和工作質(zhì)量，

35、方便安裝調(diào)整，該級進模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式導(dǎo)向。比較項目無導(dǎo)向模導(dǎo)柱模導(dǎo)板模導(dǎo)向精度取決與壓力機導(dǎo)軌導(dǎo)向精度IT67IT67安裝與調(diào)整安裝與調(diào)整困難，制件質(zhì)量不穩(wěn)定，工作零件壽命短安裝與調(diào)整方便，制件質(zhì)量穩(wěn)定安裝與調(diào)整較方便，但導(dǎo)向零件磨損較快，影響凸模壽命和導(dǎo)向精度操作定位可見，變化較靈活，操作方便定位可見，變化受到導(dǎo)柱位置限制，操作較方便定位不可見，操作不方便應(yīng)用范圍用于彎曲，拉伸，成形等單工序模，是與中小批量的生產(chǎn)適于大批量生產(chǎn)精度要求較高的各種沖壓件用于級進模和單工序模，導(dǎo)板可兼作卸料板2.4.5初步確定模架的形式查模具設(shè)計與簡明手冊采用滑動式后側(cè)導(dǎo)柱2.5必要的尺寸計算2.5.1

36、排樣設(shè)計與計算（一）排樣方法的確定排樣方法有：無廢料、少廢料和有廢料排樣。有廢料排樣：沿制件的全部外形輪廓沖裁，在制件之間及之間與條料側(cè)邊之間，都有工藝余料存在。因留有搭邊，所以制件質(zhì)量和壽命較高，但材料利用率低。少廢料排樣：沿制件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只有制件之間留有搭邊，材料利用率提高。無廢料排樣：就是無工藝搭邊的排樣，制件直接由切斷材料獲得。該沖裁件結(jié)構(gòu)簡單，并具有對稱性，最小孔邊距4.5，比較小，考慮到保證制件質(zhì)量的問題，應(yīng)采用有廢料排樣。（二） 確定搭邊值材料的厚度工件間a1延邊a工件間a1延邊a工件間a1延邊a0.251.82.02.22.52.83.00.250.51.21.

37、51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.02.0.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t查查沖壓模具設(shè)計與制造表179,按矩形確定搭邊值: 兩工件間的搭邊:a=1.5; 工件

38、邊緣搭邊:a 1=1.2;（三）確定條料的步距 步距為:78.2條料寬度與是否有側(cè)壓裝置有關(guān).有側(cè)壓裝置時條料的寬度:B=(D+2a+)-=（120+21.5+0.7）=123.7無側(cè)壓裝置時條料的寬度：B=D+2(a+)+c=120+2（1.5+0.7+0.3）=124.7綜合分析工件的結(jié)構(gòu)形狀，選無側(cè)壓裝的。確定后排樣圖如圖2所示.2.5.2條料的利用率一個步距內(nèi)的材料利用率為.裁單件材料的利用率按2式計算,即=1550（7032.2）100%=68.8% (3-3)式中 A沖裁面積(包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料)；n 一個沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目；b條料寬度；h進距。查板材標準，宜選900mmX 1000

39、mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為14張條料(70looomm)，每張條料可沖378個工件，則總為：總=100%=100%=65.1%2.5.3沖裁壓力的計算（一）沖裁力沖裁力Fp= F1=1.3Lt (3-4)=1.32654340=577941N578 (KN)式中：Fp沖裁力（N）；L工件外輪廓周長， 落料周長L1=270 、 圓孔周長L2=84.78 、 方孔周長L3=299，L=L1+L2+L3+270+84.78+299=654（）總周長L654mm；t材料厚度；材料的抗剪強度（Mpa），查得2340Mpa。（二）卸料力 FQ(3-5)式中：KP卸料力因數(shù)，其值由2表2-15查得KP0.

40、04。則卸料力：FQ=0.04577941=23118N23 (KN)（三）推件力推件力計算按2式2-11：F推=Nk1FP (3-7) 式中：K1推件力因數(shù)，其值由2表2-15查得10.06；n梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料的數(shù)量，n=ht,h為刃口部分的高， mm;t為材料的厚.h=8mm t=2mm n=ht=82=4(mm)推件力則為：F推160.06578=554.88 (KN)其中n=16是因有十二個孔.（四）模具總沖壓力為： F總 F落F卸F壓578+23+544.8=1156(KN)2.6壓力機公稱壓力的確定2.6.1沖壓設(shè)備的選擇依據(jù)：1所選壓力機的公稱壓力必須大于總沖壓力，即F壓

41、F總2壓力機的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖裁，彎曲等模具，其行程不于過大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離或滾珠導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。對于拉深模，壓力機的行程至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上，以保證毛坯的放進和成行零件的取出。3所選壓力機的最大高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。4壓力機工作臺面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受里條件也是不利的。2.6.2壓力機的選擇根據(jù)總沖壓力 F總=1156KN,模具閉合高度,沖床工

42、作臺面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,用J23-63開式雙柱可傾沖床,并在工作臺面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下：公稱壓力： 125KN 滑塊行程：145mm 行程次數(shù)：38次分根據(jù)總沖壓力 F總=1156KN,模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等,并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備,選用J23-125開式雙分最大閉合高度： 480mm 模柄尺寸：6080工作臺尺寸（前后左右）：7101080mm2.7沖裁壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑快的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速

43、磨損，減低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定：（1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。如圖3所表示由于工件x方向?qū)ΨQ，故壓力中心X0=60mmyc= 13.026計算時，忽略邊緣4-R2圓角.2.8刃口尺寸計算， 落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配制;沖孔部分明中孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。2.8.1刃口尺寸計算. 對于孔10

44、的凸凹模的制造公差由2表2-12查得凹=0.025mm, 凸=0.020mm由于凹凸ZmaxZmin，故采用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由2表2-13查得，X0.5D= (d+x)=（10+0.5*0.4）=10.2mm R=1/2d=5.1mm d=(10+0.40.5+0.132)=10.3 mm R=1/2d=5.15mm 沖孔：d=（10.2+0.132） =10.332mm 落料：D=（125-47.98）=77.02mm2.8.2落料凹模板尺寸:凹模厚度: H=Kb(15mm)H=O. 28 X 65=60.2 mm凹模邊壁厚c(1.5-2)H = (1. 5-2) 18.2 =(

45、27.3-36.4)mm 實取c=30mm凹模板邊長: L=b+2c=420+2 X 30=480mm查標準JB/T一6743.1-94:凹模板寬B=480mm故確定凹模板外形為:48048046(mm)凹棋板作成薄型形式并加空心墊板后實取為:48048046(mm)2.8.3沖孔凸模尺寸:凸模長度:L凸=h1+h2+h3 =34+62+18 =112mm其中:hl-凸模固定板厚 h2一空心墊板厚h3-凹模板厚凸模強度校核:該凸模不屬于細長桿，強度足夠.2.8.4沖孔刃口尺寸計算對于孔30的凸凹模的制造公差由2表2-12查得凹=0.025mm, 凸=0.020mm由于凹凸ZmaxZmin，故采

46、用凸模與凹模配合加工方法。因數(shù)由2表2-13查得，X0.5則d凸(d+X)(10+0.5*0.52) mm (3-11)10.18 mm D凹按凸模尺寸配制，其雙面間隙為0.04 0.06mm. 其工作部分結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-8圖3-8 沖孔刃口尺寸圖3-7落料力刃口尺寸2.9模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.9.1其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)級進模形式特點: 凹模板尺寸并查標準JB/T-6743.1-94，確定其它模具模板尺寸列于表2序號名稱長寬厚（mm）材料數(shù)量1托料板70702845鋼12凸模固定板4804804645鋼13墊板4804805645鋼14卸料板4804805645鋼15導(dǎo)料板48048060Q23516下模座5405406045鋼12.9.2模具的零件設(shè)計與計算1凸模的外形尺寸計算沖裁時所受的應(yīng)力，有平均應(yīng)力和刃口的接觸應(yīng)力k兩種因為孔徑d=30mm，材料厚度t=2mmdt,