硅鋼鐵芯片沖壓模設計

PAGEPAGE36xxxx學院畢業(yè)設計系部：指導老師：專業(yè)：模具設計與制造班級：小組號：組長：同組人：日期：年月日目錄摘要 41.引言 51.1模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 51.2.課題來源和研究意義 71.3題目研究方法 81.4論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 92．沖裁件的工藝性分析 102.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 112.1.1沖裁件的形狀 112.1.2沖裁件的尺寸精度 123制件沖壓工藝方案的確定 133.1沖壓工序的組合 134制件排樣圖的設計及材料利用率的計算 144.1制件排樣圖的設計 144.1.1搭邊與料寬 144.2材料利用率的計算 165.確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心 175.1沖壓力 175.1.1沖裁力的計算 175.1.2卸料力、推件力及頂件力的計算 175.2壓力中心的計算 185.3壓力機的選用 196.凸、凹模刃口尺寸計算 206.1凸、凹模刃口尺寸計算原則 206.2凸、凹模刃口尺寸計算方法 216.2.1凸模和凹模分開加工 216.2.2凸模和凹模配合加工 227模具整體結(jié)構(gòu)形式設計 248、模具零件的結(jié)構(gòu)設計 258.1.凸凹模的設計 258.2.落料凹模的設計 258.3.沖頭固定板的設計 268.4選擇標準模架 278.5卸料、壓邊彈性元件的確定 279模具總體結(jié)構(gòu)設計 299.1模具類形的選擇 299.2定位方式的選擇 299.3卸料、出件方式的選擇 299.4導柱、導套位置的確定 2910.模具的動作原理 3011.模具的裝配 3111.1模裝配 3111.2模裝配 3112.結(jié)束語 32設計小結(jié) 33致謝 34參考文獻 35摘要隨著模具制造的技能化逐步向科學化發(fā)展，逐漸由以前手動方式發(fā)展為利用軟件等高科技方式來輔助設計的完成。冷沖模是其中的一種。畢業(yè)設計是在模具專業(yè)理論教學之后進行的實踐性教學環(huán)節(jié)。是對所學知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰(zhàn)演習。其目的是，綜合運用所學課程的理論和實踐知識,設計一副完整的模具訓練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業(yè)課程所學內(nèi)容，掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術(shù)文件等。沖壓工藝與模具設計應結(jié)合工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動強度、環(huán)境的保護以及生產(chǎn)的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達到設計圖樣上的各項技術(shù)要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。隨著模具的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已經(jīng)成為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設備。這次畢業(yè)設計是在學習完所有機械課程的基礎上進行的，是對我綜合能力的考核，是對我所學知識的綜合運用，也是對我所學知識的回顧與檢查。本次設計是在指導老師認真、耐心的指導下，對模具的經(jīng)濟性、模具的壽命、生產(chǎn)周期、及生產(chǎn)成本等指標下進行全面、仔細的分析下而進行設計的。在此,我表示衷心的感謝他們對我的教誨.沖模是模具設計與制造專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。它具有很強的實踐性和綜合性，通過學習這門課程，使我對沖壓模具有了新的認識，從中也學到了不少知識，激發(fā)了我對沖壓模具的愛好。關(guān)鍵詞：工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術(shù)文件等。1.引言1.1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求，市場需求量維持在700億至850億美元，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15%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2005年國內(nèi)模具進口總值達到700多億，同時，有近250個億的出口），到2007年模具產(chǎn)值預計為700億元，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2006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，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2005年我國汽車產(chǎn)銷量均突破550萬輛，預計2007年產(chǎn)銷量各突破700萬輛，轎車產(chǎn)量將達到300萬輛。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。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%。模具的發(fā)展是體現(xiàn)一個國家現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志，就我國而言，經(jīng)過了這幾十年曲折的發(fā)展，模具行業(yè)也初具規(guī)模，從當初只能靠進口到現(xiàn)在部分進口已經(jīng)跨了一大步，但還有一些精密的沖模自己還不能生產(chǎn)只能通過進口來滿足生產(chǎn)需要。隨著各種加工工藝和多種設計軟件的應用使的模具的應用和設計更為方便。隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，模具的設計和制造也越來越趨近于國際化?，F(xiàn)在模具的計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的研究和應用。大大提搞了模具設計和制造的效率。減短了生產(chǎn)周期。采用模具CAD/CAM技術(shù)，還可提高模具質(zhì)量，大大減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新和開發(fā)上。尤其是pro/E和UG等軟件的應用更進一步推動了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使模具工作零件的加工趨進于自動化。電火花和線切割技術(shù)的廣泛應用也對模具行業(yè)起到了飛越發(fā)展。模具的標準化程度在國內(nèi)外現(xiàn)在也比較明顯。特別是對一些通用件的使用應用的越來越多。其大大的提高了它們的互換性。加強了各個地區(qū)的合作。對整個模具的行業(yè)水平的提高也起到了重要的作用。沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當內(nèi)力的作用達到一定程度時，板料毛坯或毛坯的某個部位便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。沖壓生產(chǎn)靠模具與設備完成加工過程，所以它的生產(chǎn)率高，而且由于操作簡便，也便于實現(xiàn)機械化和自動化。利用模具加工，可以獲得其它加工方法所不能或難以制造的、形狀復雜的零件。沖壓產(chǎn)品的尺寸精度是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需要再經(jīng)過機械加工便可以使用。沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣大量的切削材料，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約材料。沖壓產(chǎn)品的表面質(zhì)量較好，使用的原材料是冶金工廠大量生產(chǎn)的軋制板料或帶料，在沖壓過程中材料表面不受破壞。因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點。沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位。現(xiàn)代各種先進工業(yè)化國家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達的。在我國的現(xiàn)代化建設進程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎工藝裝備將起到越來越大的作用。可以說，模具技術(shù)水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標。當今，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化（2）模具設計及制造技術(shù)的現(xiàn)代化（3）沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)（5）不斷改進板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。1.2.課題來源和研究意義本設計題目由實習單位提供，經(jīng)系指導老師審核通過的。本設計題目涉及的主要內(nèi)容是對沖壓模的設計,研究目的是在廠原有的基礎上，對模具進行改進設計，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。在二十世紀中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如:“模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。21世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應市場的要求，與之相適應，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢?，F(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達200億美元上下。美國的年產(chǎn)值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。而技術(shù)含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為11.2億美元,2003年就進口了近13.7億的模具,這還未包括隨設備和生產(chǎn)線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖壓模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。21世紀開始，CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)，其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron還引進了AutoCADCATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設計和模具結(jié)構(gòu)圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術(shù)大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益?？焖僭停≧P）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低和制造難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造。它標志著RPM應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。1.3題目研究方法本論文主要通過具體例子的方式對沖壓模具的生產(chǎn)流程進行介紹、分析、研究。通過對鐵芯片模具設計的說明，詳細地闡述了沖壓模具生產(chǎn)的一般流程。對零件加工工藝性分析、零件的加工方式、沖壓模具的結(jié)構(gòu)組成等進行介紹并對沖壓模具生產(chǎn)中常常出現(xiàn)的缺陷進行分析研究。步驟如下：（1）零件成型方案確定；（2）零件零件形狀分析，根據(jù)模擬結(jié)果進一步提出工藝改良方案；（3）使用CAD等軟件對零件進行分析，設計模具裝配圖和零件圖；（4）完成沖壓零件設計的文字說明。1.4論文構(gòu)成及研究內(nèi)容論文主要由緒論、零件的成型工藝分析、工藝方案制定、及設計計算、模具結(jié)構(gòu)零部件的設計計算，模具缺陷分析等五大部分構(gòu)成。論文主要圍繞該零件沖壓成形工藝及模具設計展開，綜合運用沖壓成形工藝及模具設計理論以及AUTOCAD等輔助設計軟件，完成設計計算，繪制模具的裝配圖和零件圖。2．沖裁件的工藝性分析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、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、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)合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。沖壓設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。沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通的沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。2.1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性2.1.1沖裁件的形狀圖1.零件及尺寸產(chǎn)品材質(zhì)為硅鋼片，此材質(zhì)抗拉強度230，抗剪強度190，材料厚度0.5。此制件的形狀較簡單，但產(chǎn)品四周無圓角過渡，這樣設計模具時，凹模熱處理后應力集中于尖角處，加工時容易開裂，便于模具的加工和減少沖壓時在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時也可以防止尖角部位刃口的過快磨損，應在產(chǎn)品的四周加上R角，根據(jù)產(chǎn)品材料厚度0.5，確定這里R角最小應為R0.5，更改后的產(chǎn)品圖如下：2.1.2沖裁件的尺寸精度沖裁件的精度主要以其尺寸精度、沖裁斷面粗糙度、毛刺高度三個方面的指標來衡量，根據(jù)零件圖上的尺寸標注及公差，可以判斷屬于尺寸精度為IT12—IT14的經(jīng)濟級普通沖裁。3制件沖壓工藝方案的確定3.1沖壓工序的組合沖裁工序可以分為單工序沖裁、復合工序沖裁和連續(xù)沖裁。沖裁方式根據(jù)下列因素確定：根據(jù)生產(chǎn)批量來確定對于年產(chǎn)量需求100萬件的該產(chǎn)品來說采用復合?；蜻B續(xù)模較合適。根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定復合沖裁所得到的沖裁件尺寸精度等級高，而連續(xù)沖裁比復合沖裁的沖裁件尺寸精度等級低。根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定產(chǎn)品的尺寸較小，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，因此常采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。連續(xù)沖裁又可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖裁件。根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易和成本的高低來確定,對復雜形狀的沖裁件來說，采用復合沖裁比采用連續(xù)沖裁較為適宜，因為模具制造安裝調(diào)整較容易，且成本較低。根據(jù)操作是否方便與安全來確定復合沖裁其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖裁較安全。綜上所述分析，在滿足沖裁件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，選擇倒裝復合沖裁方式，其模具壽命較長，生產(chǎn)率高，操作較方便和工作安全性高。4制件排樣圖的設計及材料利用率的計算4.1制件排樣圖的設計排樣時需考慮如下原則：提高材料利用率（不影響沖件使用性能前提下，還可適當改變沖件的形狀）合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命長。保證沖件的質(zhì)量和沖件對板料纖維方向的要求。4.1.1搭邊與料寬1．搭邊排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊值要合理確定，值過大，材料利用率低；值過小，搭邊的強度與剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。因此，搭邊的最小寬度大于塑性變形區(qū)的寬度，一般可取等于材料的厚度。搭邊值的大小還與材料的力學性能、厚度、零件的形狀與尺寸、排樣的形式、送料及擋料方式、卸料方式等因素有關(guān)。搭邊值一般由經(jīng)驗確定，根據(jù)所給材料厚度δ=0.5mm，確定搭邊工作間a1為2.0mm,a為2.0mm。具體排樣圖如下：2．送料步距和條料寬度的確定送料步距條料在模具上每次送進的距離成為送料步距。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為S=D+a1(1)S=19+2.0=21mm式中D——平行于送料方向的沖裁寬度；a1——沖裁之間的搭邊值。（2）條料寬度條料寬度的確定原則：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。產(chǎn)品總長為99。當用孔定距時，可按下式計算條料寬度B-Δ=(Dmax+2a)-Δ=(52+2×2.0)-0.5=56-0.5mm式中B——條料的寬度（mm）；Dmax——沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a——側(cè)搭邊值；Δ——條料寬度的單向（負向）公差；剪切條料寬度偏差Δ=0.5,因此B=56-0.5。導料板間距離：B0=B+Cmin=56+0.5=56.5mmCmin——條料與導料板間的最小間隙。4.2材料利用率的計算一個步距內(nèi)的材料利用率η為η=nF/Bs×100%（3）η=1×868.78/21×56×100%=73.88%式中F——一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）；n——一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；B——條料寬度（mm）；s——步距；5.確定總沖壓力和選用壓力機及計算壓力中心5.1沖壓力沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。5.1.1沖裁力的計算平刃口沖裁力可按下式計算落料力計算F=KLδτ(5-1)F=1.3×167.43×0.5×190=20.678KN式中F——沖裁力（N）；L——沖裁件周邊長度（mm）；τ——材料抗剪強度（MPa）；190MPδ——材料厚度；(mm)K——系數(shù)，通常K=1.3；沖孔力計算F=nKLδτ(5-2)F=6×1.3×3.14×3.1×0.5×190=7.21KN5.1.2卸料力、推件力及頂件力的計算生產(chǎn)中常用下列公式計算F卸=K卸F落(5-3)=0.045×20.678=0.931KNF退=K退F沖(5-4)=0.05×7.21=0.361KN式中F——沖裁力；F卸、F頂——分別為卸料系數(shù)和頂件系數(shù)綜上所述，總的沖裁力為F總=F落+F沖+F卸+F頂=29.18KN5.2壓力中心的計算采用解析法求壓力中心，求XG，YG建立坐標系如下圖：F1——沖孔力1F1=Ltσb,得F1=1.2KNF2——沖孔力2F2=Ltσb,得F2=1.2KNF3——沖孔力3F3=Ltσb,得F3=1.2KNF4——沖孔力4F4=Ltσb,得F4=1.2KNF5——沖孔力5F5=Ltσb,得F5=1.2KNF6——沖孔力6F6=Ltσb,得F6=1.2KNF7——落料力F7=Ltσb,得F7=20.678KNY1——F1到X軸的力臂Y1=2.5X1——F1到Y(jié)軸的力臂X1=-22Y2——F2到X軸的力臂Y2=-4.5X2——F2到Y(jié)軸的力臂X2=-22Y3——F3到X軸的力臂Y3=2.5X3——F3到Y(jié)軸的力臂X3=0Y4——F4到X軸的力臂Y4=-4.5X4——F4到Y(jié)軸的力臂X4=0Y5——F5到X軸的力臂Y5=2.5X5——F5到Y(jié)軸的力臂X5=22Y6——F6到X軸的力臂Y6=-4.5X6——F6到Y(jié)軸的力臂X6=22Y7——F7到X軸的力臂Y7=0X7——F7到Y(jié)軸的力臂X7=0根據(jù)合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3…）/（F1+F2+F3…）YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=-0.258XG=（X1F1+X2F2+X3F3…）/（F1+F2+F3…）XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=05.3壓力機的選用初步確定壓力機的型號：F公稱≥F總因此選擇壓力機的型號為：J53—63壓力機型號為J53—63壓力機的基本參數(shù)如：（表一）公稱壓力/KN630墊板尺寸/mm滑塊行程/mm270直徑80滑塊行程次數(shù)/（次/min）22模柄孔尺寸/mm直徑60深度80最小封閉高度/mm190滑塊底面積尺寸/mm封閉高度調(diào)節(jié)量80滑塊中心線至床身距離/mm床身最大可傾角20°立柱距離/mm工作臺尺寸/mm前后450左右4006.凸、凹模刃口尺寸計算6.1凸、凹模刃口尺寸計算原則設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。沖裁間隙對沖裁力的影響：雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當單邊間隙介于材料厚度5%~20%范圍時，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不大。沖裁間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響：間隙對斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝攩芜呴g隙增大到材料厚度的15%~25%左右時斜料力幾乎減到零。沖裁間隙對尺寸精度的影響：間隙對沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。通過以上分析可以看出，沖裁間隙對斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時，則應適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹模基本尺寸應取接近或等于零件的最小極限尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上X=1;零件精度IT11-IT13X=0.75;零件精度IT14X=0.5。不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時，一般沖模精度較零件高3-4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6-IT7級選??；對于形狀復雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應部位公差值的1/4來選取；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標注公差，則可按IT14級取值。零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應按“入體”原則標注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標注的，則應換算成單向標注。磨損后無變化的尺寸除外。6.2凸、凹模刃口尺寸計算方法6.2.1凸模和凹模分開加工這種方法主要適用于圓形或簡單刃口。設計時，需在圖樣上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保證沖模的制造公差與沖裁間隙之間滿足：δd+δp≤Zmax-Zmin(6-1)6.2.2凸模和凹模配合加工配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個，然后依此為基準再按最小合理間隙配做另一件。采用這種方法不僅容易保證沖裁間隙，而且還可以放大基準件的公差，不必檢驗δd+δp≤Zmax-Zmin。同時還能大大簡化設計模具的繪圖工作。目前，工廠對單件生產(chǎn)的模具或沖制復雜形狀的模具，廣泛采用配合加工的方法來設計制造。沖孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式計算：沖孔時dp=(dmin+XΔ)-δp(6-2)落料時Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)-δp(6-3)孔心距Lp=L±δp’(6-4)式中Dpdp——分別為落料和沖孔凸模的刃口尺寸（mm）；Dmax——為落料件的最大極限尺寸（mm）；dmin——為沖孔件的最小極限尺寸（mm）；Δ——工件公差；Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；δp’——刃口中心距對稱偏差，通常取δp’=Δ/8；Lp——凸模中心距尺寸（mm）；L——沖件中心距基本尺寸（mm）；Zmin——最小沖裁間隙（mm）；落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)+Δ/4=52-0.5×0.04=51.98+0.02;Aj2=(Amax-XΔ)+Δ/4=19-0.5×0.04=18.98+0.02;Aj3=(Amax-XΔ)+Δ/4=8.5-0.5×0.04=8.48+0.02;Aj4=(Amax-XΔ)+Δ/4=0.5-0.5×0.04=0.48+0.02;落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+Δ/4=52-2×0.03=51.94+0.02;Ah2=(Aj2-2Z)+Δ/4=19-2×0.03=18.94+0.02;Ah3=(Aj3+2Z)+Δ/4=8.5+2×0.03=8.56+0.02;Ah4=(Aj4-Z)+Δ/4=0.5-0.03=0.47+0.02;沖孔凸模尺寸：Bj=(Amin+XΔ)-Δ/4=3.1+0.2×0.1=3.12-0.02沖孔凹模尺寸：Bh=(Bj+2Z)-Δ/4=3.1+2×0.03=3.16-0.02孔心距Lp=L±δp’Lp1=7±0.01Lp2=44±0.01Lp3=28±0.01Lp4=2.5±0.01Lp5=4.5±0.017模具整體結(jié)構(gòu)形式設計落料沖孔模結(jié)構(gòu)形式：下模采用彈壓卸料裝置，上模采用借力打力的方法，用打料桿進行打料的方法來卸料，整個模具結(jié)構(gòu)緊湊，簡單，容易加工和裝配，調(diào)試也方便。8、模具零件的結(jié)構(gòu)設計8.1.凸凹模的設計材料：Cr12Mov硬度：58～62HRC（如圖）8.2.落料凹模的設計因制件形狀簡單，總體尺寸不大，選用整體式方形凹模較為合理。選用Cr12MoV為凹模材料。凹模周界由《冷沖壓工藝與模具設計》得出凹模周界的計算公式厚度H=Kb（≥15mm）式中：b——沖裁件的最大外形尺寸，b=52K——系數(shù)，查表得K=0.62則H=0.62×52=32.24mm凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=32.24~48.36mm本設計中取c=40-45mm由《模具設計指導》表5-43圓形凹模標準可查到較為靠近的凹模周界尺寸為140×100。硬度：58～62HRC（如圖）8.3.沖頭固定板的設計材料：45#（如圖）確定其他零件的尺寸參數(shù)由《模具設計指導》表5-4，可得復合模的典型組合尺寸140×100（單位為mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型組合標準，即可方便的確定其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。其零件參數(shù)如下表所示：凹模周界凸凹模長度配用模架閉合高度H孔距尺寸最小最大SS1S2S3140×10045189220零件名稱及標準編號墊板凸模固定板凹模卸料板凸凹模固定板墊板140×100×8140×100×15140×100×30140×100×15140×100×15140×100×8螺釘圓柱銷卸料螺釘樹脂螺釘圓柱銷圓柱銷M8×60φ8×50M8×60M10×60φ8×60φ10×608.4選擇標準模架由凹模周界尺寸及模架閉合高度在189~220mm之間，查《模具設計指導》表5-7選用標準模架：14號后側(cè)導柱標準模架214×185×189—210ⅠGB/T2851.1—1990，上模座214×185×35，下模座214×185×45，導柱22×180，導套35×80×60。8.5卸料、壓邊彈性元件的確定沖壓工藝中常用的彈性元件有彈簧和橡膠，但是由于這副模具所需的卸料力較大，如果選用彈簧，即使使用8個彈簧，每個彈簧所承擔的負荷也將達到F預=F卸/n=931/8N=116.375N。同時由于這是一落料模，模具的行程較大，也給彈簧的選用帶來困難。即使試用了彈簧，也勢必造成為了安裝彈簧而選用較大的模架。因此我們選用橡膠作為卸料的彈性元件。1、確定卸料橡膠（1）確定橡膠的自由高度H自，由《模具設計指導》表3-9得：H自=L工/0.25~0.30+h修模L工——沖模的的工作行程（mm）.對沖裁模而言，L工=t+1h修模——預留的修模量式中，L工為模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程為拉升件的厚度加1mm。故L工=3mm，h修模的取值范圍為2~4mm，在這取中間值3mm。H自=（3/0.3+3）mm=13mm（2）確定L預和H裝。由表3-9可得如下計算公式：L預——橡膠的預壓縮量H裝——沖模裝配好以后橡膠的高度L預=（0.1~0.15）H自=0.1×13mm=1.3mm≈2mmH裝=H自-L預=（13-1）mm=12mm（3）確定橡膠橫截面積A（mm2）A=F/qF——所需的彈壓力q——橡膠在與壓縮狀態(tài)下的單位壓力F由前可知為F=931N，q=0.26~0.50Mpa。在這里由于根據(jù)模具的行程，取q=0.5Mpa則A=931/0.5mm2=1862mm2核算橡膠的安裝空間：可以安裝橡膠的空間可按凹模外形表面積與凸凹模地步面積之差的80%估算。經(jīng)計算A=140×100-868.78=13131.22mm2，則可以安裝橡膠的面積為S=10505mm2，大于所需橡膠面積，因此足以安裝橡膠的需要。9模具總體結(jié)構(gòu)設計9.1模具類形的選擇由沖壓工藝分析和設計目的、要求以及從經(jīng)濟方面考慮，本套模具倒裝落料沖孔復合模。工序簡單，模具結(jié)構(gòu)也不復雜，到模具計算尺寸復雜。9.2定位方式的選擇該模具活動部件采用導柱導套定位，固定部件采用銷釘定位。9.3卸料、出件方式的選擇根據(jù)模具沖壓的運動特點以及推件力的大小,該模具采用彈壓卸料方式比較方便，因為工件料厚為0.5mm。利用剛性打料裝置頂出模具零件，從而把產(chǎn)品頂出，即安全又可靠。9.4導柱、導套位置的確定為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該簡單模采用后側(cè)導柱模架。其導柱和導套則根據(jù)所選定的模架按標準選取。10.模具的動作原理本模具（裝配圖如圖所示）在一次行程過程中完成制件的落料，沖孔兩道工序的全部工作：在壓力機滑塊下行前，卸料板需要用高出凸模1-2毫米。當壓力滑塊下行時，毛坯料被壓在凹模與卸料板之間，繼續(xù)下行，毛坯料被凸模和凹模，沖頭和凸模之間的小間隙沖壓成出產(chǎn)品。完全將產(chǎn)品切開后，沖床滑塊到最低點，壓力滑塊上行，卸料板將廢料頂出，產(chǎn)品在凹模，上?；阶罡唿c時，沖床打料將產(chǎn)品打下。完成一次沖壓工序。本次設計的落料沖孔模，在壓力機的一次行程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位同時完成兩道工序,其沖裁件的相互位置精度高,對條料的定位精度也比較高，因為需要用導料板對條料寬度進行導向。沖壓件精度高,可以很好的保證工件的形狀和尺寸精度,模具結(jié)構(gòu)較一般,制造精度要求比較高,制造周期短,價格相對較低，節(jié)約了成本。工序較集中排除了半成品搬運時間，提高了生產(chǎn)效率。這種模具適用于生產(chǎn)批量大,精度要求高,內(nèi)外形尺寸差較大的沖裁件。這樣操作方便，生產(chǎn)效率提高很多。所選的模架螺釘?shù)攘慵际菑臉藴始羞x取,這樣可有效的降低成本。11.模具的裝配根據(jù)簡單模的工作特點,先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過程如下:11.1模裝配11111111.2模裝配11111112.結(jié)束語模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。經(jīng)國務院批準，從1997年到2000年，對80多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。本設計就是本著這個思想對產(chǎn)品模具進行分析設計，力求設計出技術(shù)水平高、經(jīng)濟效益好的模具，同時也圍繞著對新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個理念展開設計。汽車彎曲件零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復雜。通過對零件圖的綜合分析與實習單位的實際生產(chǎn)要求，設計出了最可行的加工方案。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點，加工過程又不會影響制品尺寸，這非常符合實習公司的實際生產(chǎn)要求，對單位能保持全國模具行業(yè)的領先地位也有一定的促進作用。整套模具的設計過程中使用了先進的CAD/CAM技術(shù)進行輔助設計，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使得設計更為便捷。由此可以看到，在大型級進模、高精密、高復雜性、高技術(shù)含量先進模具的設計中，使用先進的CAD/CAE/