（數控模具設計）沖壓模具畢業(yè)設計

沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。經濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。(1)沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效益。沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以(2.)沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使 維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各 模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在 國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。(3)沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高等多種作業(yè)。近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內亦開始使用的類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標準化及專業(yè)化生產方面模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?；驈澢＃@樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高規(guī)?；a，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。設計要求:設計該零件的沖裁模3.生產批量:中批量4.未注公差:按IT14級確定.受凸模強度的限制,孔的尺寸不應太小.沖孔的最小尺寸取決于材料性能,凸沖裁件孔與孔之間:孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質量的制約,其值不應過小,一般要求C≥(1～1.5)t,C′>(1.5～2)t所以由沖件圖滿足工藝性要求,而孔到邊緣的距離至少增加3才能滿足工藝性要求由以上分析可得,沖件的長改為90.4,寬改為24才能滿足工藝性要求,如圖2—1所示,如果征得有關同意,我們才能繼續(xù)做下一步的沖裁件的經濟公差等級不高于IT14級,一般落料公差等級最好低于分別為0.40,0.08.而沖件落料公差,最高精度沖孔公差分別為0.5,0.15由可用于一般精度的沖裁,普通沖裁可以達到要求.由于沖裁件沒有斷面粗糙度的要求,我們不必考慮.具有良好的塑性級較高的彈性,沖裁性較好,可以沖裁加工.該沖裁件包括落料和沖孔兩個基本工序,可采用的沖裁方案有單工序沖裁,復合沖裁和級進沖裁三種.零件屬于中批量生產,因此采用單工序須要模具數量較多,生產率低,所用費用也高,不合理;若采用復合沖,可以得出沖件的精度和平直度較好,生產率較高,但因零件的孔邊距太小,模具強度不能保證;用用級進模沖裁時,生產率高,操作方便,通過合理設計可以達到較好的零件質量和避免模具強度不夠的問題,根據以上分析,該零件采用根據零件的沖裁工藝方案,采用級進沖裁模.零件中批量生產,安排生產可采用手工送料方式能夠達到批量生產,且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導料板導向，導正銷導正，為了提高材料利用率采用始用擋料銷和固定擋料銷?？紤]零件尺寸較大，厚度較高，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。由于零件材料較厚，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用導向平穩(wěn)的中間導柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級模架精度。4.2設計沖壓力與壓力中心,初選壓力機.(1).沖裁力根據零件圖,用CAD可計算出沖一次零件內外周邊之和卸料力:查表3-22,取Kx=0.06,則推件力:由表3-28,根據材料厚度取凹模刃口直壁高度h≥8mm,為了修模時(2)壓力中心根據排樣,我們可以在CAD里使用查詢便能得出沖孔的壓5-2所示先取原點在O處,則它的壓力中心為A(48.76,-39.而落料各邊的壓力中心分別為B(0,-3);C(0,-21);D(45.2,0);E(45.2,-24);F(90.4,-12).由式3-31得:所以由以上可以算得壓力中心為G(48.11,-22.88)(3).計算凸凹模刃口尺寸及公差由于材料較厚,模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡單,并且還可以放大基準件的制造公差,(一般可取沖件公差的1/4),使制造容易,因此采用配作加工為宜.由落料尺寸得,凹模會變小,所以得下圖4-4以凹模為基準,配作凸模.如(2).由沖孔尺寸凸模磨損后變小有:而b5,b7為自由尺寸,其公差為IT14,所以查表可得△5=0.3,△7=0.255.模具的總裝圖與零件圖1.墊板;2.凸模固定板;3.銷釘;4.卸料板;5.凸模;6.導板;7.凹模;8.導正銷;9.始用擋料銷;10.模柄;11.上模座;12.導套;13.導柱;14.下模座;15.螺釘;16.定位銷;17.螺釘;18.承料板;19.導料板.(1).凹模設計凹模采用矩形板狀結構和直接通過螺釘,銷針與下模座固定的固定方式.考慮凹模的磨損和保證沖件的質量根據表3-28,凹模刃口采用直筒形刃口模漏料孔可設計成近似于刃口輪廓的簡化形狀,如圖5-21所示),凹模輪廓尺寸計算如下:凹模輪廓尺寸的確定凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(長X寬)及厚度尺寸H.從凹模外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C.對于簡單對稱形狀刃口凹模,由于壓力中心即對稱中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴大一個凹模壁厚來確定,所以:都能達到要求,因此得以校核.凹模刃口尺寸及其它具體見零件圖5-21.或壓力機根據模柄孔尺寸為φ60,壓力中心仍在模柄投影面積,可設他們在同軸線上.(2).凸模設計落料凸模刃口部分為方形,又在它里面開孔,裝配導正銷,為便于凸模和固定板的加工,可通這設計成鉚接方式與固定板固定.沖孔凸模由于相隔很近,不宜采用階梯結構,設計成鉚接方式.凸模的尺寸根據導料板尺寸、卸料板附零件圖為準，在這只是初步設計。(1).反鉚反磨平是為了裝配的要求;(2).裝配的尺寸為H7/m6,可得φ8,φ10的上下偏差;(4).15是工作尺寸要求;(5).圓形凸模要有同軸度的要求,參照ISO標準得出;(6).刃口尺寸由前面計算可得;(8).工件表面粗糙度要求較高,取0.8,其余的可取6.3;對圖5-5,5-6,5-7說明.(1).反鉚反磨平是為了裝配的要求;(2).裝配的尺寸為H7/m6,可得裝配尺寸的上下偏差;(4).15是工作尺寸要求;(5).刃口尺寸由前面計算可得,圖5-6為配作尺寸按配作要求配作;(7).工件表面粗糙度要求較高,取0.8,其余的可取6.3;(8).保持刃口鋒利,為了減小毛刺.(9).材料為CrWMn.(3).選擇堅固銷釘規(guī)格的選用:銷釘的公稱直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規(guī)格,定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標準定位零件.裝置,規(guī)格為:導正銷:使用導正銷的目的是消除送料時用擋料銷和導料板等定位零件作粗定位時的誤差,保證沖件在不同工位上沖出的內形與外形之間的相對位置公差要求.導正銷主要用于級進模,也可用于單工序模.導正銷通常設(4).設計和選用卸料與出件零件卸料以固定板卸料