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限位板沖壓成形與模具設(shè)計(jì)
目 錄
1 緒 論 1
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀 3
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢 5
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 6
1.3 限位板沖裁件模具設(shè)計(jì)與制造方面 6
1.3.1 限位板沖裁模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 6
1.3.2限位板沖裁模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 7
2 限位板沖壓工藝的分析 8
2.1限位板工藝分析 8
2.2沖裁工藝計(jì)算和工藝方案 9
3 模具總體設(shè)計(jì) 15
3.1 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.1.1 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.1.2擋料銷位置的確定 17
3.1.3導(dǎo)料銷位置的確定 18
3.2卸料裝置的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化 18
3.2.1彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式 18
3.2.2卸料螺釘?shù)倪x用 18
3.2.3卸料彈簧的設(shè)計(jì)及選用 19
3.3推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 20
3.3.1剛性推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 20
3.3.2推件塊的設(shè)計(jì) 20
3.3.3連接推桿的選用 20
3.3.4推板的設(shè)計(jì) 20
3.3.5打桿的設(shè)計(jì) 20
3.4支撐固定零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 21
3.4.1模架的選用 21
3.4.2 凸模固定板的設(shè)計(jì) 21
3.4.3墊板的設(shè)計(jì) 21
3.5導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 21
3.6 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化 22
3.7 模架的設(shè)計(jì) 22
4 沖壓設(shè)備的選用 23
5 繪制模具總裝圖 25
結(jié)束語 27
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
1 緒 論
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快，使模具的需要不斷增加，而對模具的質(zhì)量要求越來越高。模具技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用越來越顯得更為重要。
模具是一種特殊的模型，用來塑造(制造)產(chǎn)品；從工藝的角度，模具是一種成型制品的特殊工藝裝備。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“工業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還比較的落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。
沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法，具有節(jié)能省材、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、重量輕、加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車、航空航天、儀器儀表、家電、電子、通訊、軍工、日常用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計(jì)，薄板成型后，制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中，與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一，在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
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(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)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(jì)，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個(gè)億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計(jì)為600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)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(gè)型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時(shí)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(jì)2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)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(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，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(dá)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%。
鑒于模具作為包括機(jī)床工具、汽車制造、食品包裝等在內(nèi)的機(jī)械行業(yè)中機(jī)械基礎(chǔ)件產(chǎn)業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力當(dāng)中，處于非常關(guān)鍵并服務(wù)全行業(yè)的地位，其發(fā)展對產(chǎn)業(yè)配套能力的提升和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢的形成將起到重要作用。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。
在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海交通大學(xué)CAD國家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口。
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。
1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年10%的增幅。
汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，。保有量為1500萬輛，預(yù)計(jì)到2005年汽車年產(chǎn)量將達(dá)300萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動(dòng)模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽車行業(yè)將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。 家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量已超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了1000萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。
其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
巨大的市場需求將推動(dòng)中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展……
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。根據(jù)一些文獻(xiàn)介紹。有些國家模具生產(chǎn)的總產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)總產(chǎn)值，其發(fā)展速度超過了機(jī)床、汽車、電子等工業(yè)。模具工業(yè)已發(fā)展成獨(dú)立行業(yè)，成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。美國人世界人士認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，德國的同行認(rèn)為“模具工業(yè)是關(guān)鍵工業(yè)”，日本模具協(xié)會認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會繁榮富裕的動(dòng)力”，是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”。日本模具工業(yè)的產(chǎn)值達(dá)到了13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本機(jī)床工業(yè)總產(chǎn)值9000億日元。模具制造技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，前景廣闊。
1.3 限位板沖裁件模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1 限位板沖裁模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖裁時(shí)利用模具使板料沿一定輪廓線產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。常用的沖裁有落料、沖孔、切邊、切斷等，其中，以落料、沖孔應(yīng)用最多。落料是沿工件的外形封閉輪廓線沖切，沖下部分為工件；沖孔是沿工件的內(nèi)形封閉輪廓線沖切，沖下部分為廢料。
沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對沖裁工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應(yīng)滿足材料交省、工序較少、模具加工交易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。
1.3.2限位板沖裁模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
2 限位板沖壓工藝的分析
2.1限位板工藝分析
工件名稱：限位板
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：A3
厚 度：6mm
工件簡圖如圖所示：
1-1 限位板
2.2沖裁工藝計(jì)算和工藝方案
沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖裁模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。
該零件形狀簡單、對稱，是有圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形狀所能達(dá)到餓經(jīng)濟(jì)精度為IT11——IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm。將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。該工件的圓角半徑已經(jīng)給出R=4，模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單。
2.2.1 工藝方案的確定
該零件所需的沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂以下三種工藝方案；
方案一：用簡單模分兩次加工，即落料——沖孔。
方案二：沖孔、落料復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級進(jìn)模。
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二、三更具有優(yōu)越性。
該零件30mm的孔與邊緣之間的最小距離為6mm，大于此零件要求的最小壁厚，可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料級進(jìn)模。符合模模具的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。級進(jìn)模雖生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的行位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合模為佳。
2.2.2必要的工藝計(jì)算
（1） 排樣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。該零件具有T形的特點(diǎn)，直排列時(shí)材料的利用率較低，采用直對排（見下圖）的排樣方案可以提高材料的利用率，較少廢料。
1-2 排樣圖
查表取搭邊值為5.4mm和4.8mm。
計(jì)算調(diào)料寬度：B=(75+5.4+4.2+18)mm=108mm
步距：S=（74+26）mm=100mm
（2） 計(jì)算凸、凹模刃口尺寸
查表得間隙值Zmin=1.080mm Zmax=1.440mm
A. 沖孔30mm凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。由于制件結(jié)構(gòu)簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查表得凸、凹模制造公差：
校核：
查表得:IT14級時(shí)磨損系數(shù)x=0.5mm。
按式
B. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。對外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。
工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)資料得出其極限偏差：
。
查表得磨損系數(shù)x為：當(dāng)
按式：
落料凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是170.68mm，73.63mm，74.63mm，21.71mm，3.78mm。不必標(biāo)公差，但要在技術(shù)要求條件中注明:凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配合，保證最小雙面合理間隙Zmin=0.246（落料凹模刃口部分尺寸見下圖）。
1-3 落料凹模刃口部分尺寸
（3） 沖壓力的計(jì)算
落料力
沖孔力
沖孔時(shí)的推件力
取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表查的，h=12mm，則n=h/t=12mm/6=3個(gè)，查表得，
落料時(shí)卸料力
查表取:
總沖壓力為:
為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右，即：
(4)壓力中心的計(jì)算
用解析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)。按比例畫出工件尺寸，選用坐標(biāo)系XOY，如圖所示。
1-4 壓力中心
因工件左右對稱，即Xc=0.故只需計(jì)算Yc。將工件沖裁周邊分成L1，L2，L3，L4，L5，L6基本線段，求出各段長度的中心位置：
L1=56mm Y1=0mm
L2=56.52mm Y2=9mm
L3=12.56mm Y3=18+Rb/l=18+16/3.4=23.1mm
L4=62mm Y4=37.5mm
L5=9.08mm Y5=67.01mm
L6=94.2mm Y6=53mm
3 模具總體設(shè)計(jì)
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件；而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)該具有呀了得作用，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下條料廢料。
因是大批量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，從右往左送料。
應(yīng)該零件制造采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向、由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
3.1 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.1 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
a.落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件板，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒刃口，并查表，取得刃口高度h=12mm。該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。
查表得k=0.3
即 凹模高度
凹模壁厚
凹模的外型尺寸的確定：凹模外形長度L=（75+2x46.2）mm=142.5mm
凹模外形寬度B=（74+2x33.75）mm=141.5mm
凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為160mmx160mmx25mm
b.沖孔30mm凸模設(shè)計(jì)。為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以選用B形圓凹模。凸模固定板厚度取28mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定
由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強(qiáng)度足夠，所以無需對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模刃口1mm。
C.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要根據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
1-5 凸凹模的結(jié)構(gòu)
校核凸凹模的強(qiáng)度：查表得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，而實(shí)際最小壁厚為9mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的人口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.24mm-0.36mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸24mm的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高3-4級，即定位
3.1.2擋料銷位置的確定
由模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，導(dǎo)料銷及導(dǎo)料銷都應(yīng)通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應(yīng)高出卸料板3mm。
根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時(shí)擋料銷位置如圖6
1-6 擋料銷的位置
L=D/2+C+d/2+0.1
=[72/2+74.2+6/2+0.1]mm=113.3mm
3.1.3導(dǎo)料銷位置的確定
導(dǎo)料銷位于條料的同一側(cè)，采用從右向左的送料方式，送料的方向?qū)Я箱N應(yīng)裝在后側(cè)。
3.2卸料裝置的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化
3.2.1彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式
模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，選用手冊【6】圖7－7（b）的卸料板形式。由表7－8查得彈性卸料板厚度為12mm。裝模具時(shí)卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為0.10mm，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具凸凹模工作刃口0.3～0.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為3.5mm。
3.2.2卸料螺釘?shù)倪x用
采用圓柱頭卸料螺釘45鋼，熱處理硬度35～45HRC
規(guī)格 M12×90 JB/T7650.5
3.2.3卸料彈簧的設(shè)計(jì)及選用
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選6根彈簧，每根彈簧的卸料力為：
根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸,查手冊【5】試選彈簧的具體參數(shù)是:D=35mm, d=6mm, H0=120mm , t=14.5mm, F許=960N, H1=88.4mm, 并計(jì)算如下：
，
校核：＞
所以所選彈簧是合適的。
彈簧的規(guī)格為：
外 徑：D=35mm
鋼絲直徑：d=6mm
自由高度：H0=120mm
裝配高度：H2=H0-△H0 =120mm－26.04mm＝93.96mm
3.3推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.3.1剛性推件裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應(yīng)采用剛性推件裝置。其結(jié)構(gòu)形式見手冊
3.3.2推件塊的設(shè)計(jì)
本推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計(jì)成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時(shí)不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面0.2～0.5mm。
推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復(fù)雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關(guān)系，屬內(nèi)導(dǎo)向。
3.3.3連接推桿的選用
為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用3根推桿。每根推桿所承受的力為：
由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：φ6×65mm
3.3.4推板的設(shè)計(jì)
由推出結(jié)構(gòu)需要，推板適宜選用圓形即手冊的A型。
3.3.5打桿的設(shè)計(jì)
打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。
其材料45鋼 熱處理硬度43～48HRC
規(guī)格： A11×110mm JB/T7650.1
3.4支撐固定零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
由凹模周界L＝160mm,B=160mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為Cr12,01級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
3.4.1模架的選用
上模座標(biāo)記：200×160×35 GB/T2855.5
下模座標(biāo)記：200×160×40 GB/T2855.6
模柄標(biāo)記： Bφ40×90 GB/T2862.3—81（見于手冊5）
3.4.2 凸模固定板的設(shè)計(jì)
因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。
凸模固定板的設(shè)計(jì):
為了保證安裝、固定牢靠，凸模固定板必須有一定的厚度，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凸模固定板厚度。
H=（1～1.5）D=（1～1.5）×11.215mm＝11.215mm～16.823mm
查手冊表7-2本模具取H=16mm，其外形尺寸應(yīng)與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為160mm×160mm×16mm
3.4.3墊板的設(shè)計(jì)
在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設(shè)有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強(qiáng)度，所以應(yīng)設(shè)一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取160mm×160mm×12mm。
3.5導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本組模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模座只需兩對相同型號的導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具沖裁間隙小應(yīng)按H6/h5配合，材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC ，技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
導(dǎo)柱標(biāo)記： B20h5×100×30 GB/T2861.2
導(dǎo)套標(biāo)記： B20H6×45×23 GB/T2861.2
3.6 緊固零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下：
內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)記：GB/T70.1 M10×70
螺釘標(biāo)記：GB/T5782 M12×35
銷釘標(biāo)記：GB/T11.21 8m6×80
3.7 模架的設(shè)計(jì)
模架各零件標(biāo)記如下：
上模座：200mmx160mmx40mm
下模座：200mmx160mmx45mm
導(dǎo) 柱：B35h5x210mmx55mm
導(dǎo) 套：B35H6X110mmX43mm
模 柄：@60mmX115mm
墊板厚度：160mmX160mmX12mm
卸料板厚度：160mmX160mmX16mm
凸模固定板厚度：160mmX160mmX20mm
模具的閉合高度：
=40+12+20+16+27.04+45+25
=180.04mm180mm
4 沖壓設(shè)備的選用
表一 開式雙柱可傾式壓力機(jī)型號和技術(shù)參數(shù)
型號
JB23-80
JB23-100
JB23-100
JB23-100A
JB23-125
公稱壓力/KN
800
1000
1000
1000
1250
滑塊行程/mm
130
130
150
16-140
145
最大閉合高度/mm
380
480
430
400
480
工作臺尺寸/mm
540*800
710*1080
710*1080
600*900
710*1080
墊板尺寸/mm
100*200
100
100*150
110
110*250
模柄孔尺寸/mm
60*80
60*75
76*76
60*80
60*80
最大傾斜角度
30
30
20
30
25
根據(jù)前面已知條件，為了安全本設(shè)計(jì)選擇型號為JB23-125的開式雙柱式可傾壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要數(shù)據(jù)參數(shù)如下：
公稱壓力：1250KN
滑塊行程：145mm
最大閉合高度：480mm
最大裝模高度：370mm
連桿調(diào)節(jié)長度：110mm
工作臺尺寸（前后X左右）：710mmX1080mm
墊板尺寸（厚度X孔徑）：100mmX250mm
模柄孔尺寸：@60mmX80mm
最大傾斜角度：25°
5 繪制模具總裝圖
繪制模具總裝圖如圖所：
1-7裝配圖
其工作過程是：條料在送進(jìn)模具時(shí)由擋料銷24限位，導(dǎo)料銷導(dǎo)向，使得條料精確定位。模具在工作時(shí)，上模部分隨壓力機(jī)下行，當(dāng)上模部分與條料接觸時(shí)，卸料板起壓料作用與凹模一起作用將條料壓緊隨上模下行，壓力機(jī)滑塊繼續(xù)下行沖孔凸模進(jìn)入凸凹模在壓力及刃口作用下完成沖裁。
壓力機(jī)滑塊回程，上模部分跟著一起上行，在打料桿等一系列推件裝置的作用下將制件推出凹模腔內(nèi)，沖孔廢料從凸凹模型孔內(nèi)落下，與此同時(shí)卸料板在彈簧恢復(fù)的作用下也將條料從凸凹模上撥落下來，完成卸料，卸料裝置復(fù)位。條料再送進(jìn)一個(gè)步距等待下一次回程沖裁。
結(jié)束語
限位板屬于簡單的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
限位板沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
限位板沖孔落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師丁海老師，他仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。丁海老師淵博的知識，誠懇的為人，他我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別是遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗同學(xué)，和他們在一起討論、研究使我受益非淺。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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【7】薛啓翔主編，沖壓模具與制造。化學(xué)工業(yè)出版社，2004年3月
【8】中國機(jī)床總公司編著，全國機(jī)床產(chǎn)品供貨目錄。機(jī)械工業(yè)出版社，2002年6月
【9】馮炳堯主編，模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985年6月
【10】王孝培主編，沖壓手冊。機(jī)械工業(yè)出版社，1988年2月
【11】劉建超、張寶忠主編，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造。高等教育出版社，2004年6月
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