K20-沖壓模具、硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

- UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目： 硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： XXXX 職 稱：副教授 二○一二 年 五 月- XXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）課 題 名 稱硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 XXXX 院（系） 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師 XXXX 職 稱 副教授 學(xué) 歷 研究生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：1、好學(xué)上進(jìn)，能吃苦耐勞，刻苦鉆研，有相應(yīng)專業(yè)知識(shí)，具備獨(dú)立工作能力；2、能及時(shí)地查閱到國(guó)內(nèi)外與本課題相關(guān)的資料和文件；3、會(huì)計(jì)算機(jī)繪圖，能通過計(jì)算機(jī)繪圖繪制相應(yīng)的零件、部件和組件，繪制出總裝配圖；4、工作量要符合我院畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求；5、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的全部工作。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：設(shè)計(jì)課題： 硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模設(shè)計(jì)材料：硅鋼片 板材厚度：2.5mm 生產(chǎn)批量：大批量畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：第一階段：了解沖壓模的生產(chǎn)過程；查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析沖壓模的工藝特點(diǎn)，查找相關(guān)的裝置；第二階段：研究其它沖壓模的工作原理，提出沖壓模的設(shè)計(jì)思想；第三階段：給出總體方案，畫出工作草圖，通過計(jì)算機(jī)繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出沖壓?？傃b配圖；第四階段：撰寫出設(shè)計(jì)說明書；根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。- 接受任務(wù)日期 年 月 日 要求完成日期 年 月 日學(xué) 生 簽 名 年 月 日指導(dǎo)教師簽名 年 月 日系 主 任 簽 名 年 月 日- 摘要模具工業(yè)在制造業(yè)中占有及其重要的地位，它具有高效率、高精度、低耗能等優(yōu)點(diǎn)，是其他裝備難以勝任的，而模具工業(yè)的水平也是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高，操作簡(jiǎn)便。本設(shè)計(jì)為沖孔、落料的模具。本模具是一副沖制硅鋼片鐵芯和軛片的、少?gòu)U料排樣、連續(xù)沖裁模，采用杠桿、夾板式自動(dòng)送料模。本文對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的沖壓工藝進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)了級(jí)進(jìn)模及主要零部件，在這個(gè)課題設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了沖裁剪從排樣設(shè)計(jì)到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再到裝配的整個(gè)過程關(guān)鍵詞：模具、冷沖壓、沖模、沖壓、排樣AbstractMould industry plays in manufacturing and its important status, it has the high efficiency, high precision, low consumption etc, and is hard to do other equipment and mould industry level is the measure of a national product manufacturing level one of the important marks. Cold stamping production process is the main characteristics of the equipment to perform and stamping dies on processing, is easy to realize automation, productivity is high, easy operation.This design for punching, dropping material mold. This mold is a pair of blunt system of silicon steel iron core and yoke, less waste of layout, continuous punch die, using leverage, plywood type automatic feed mould. This paper for a simple stamping process are analyzed, and the design of progressive die and the main components, on the subject of detailed design is introduced from layout design rushed out to the mold structure design, again to assembly of the entire process Keywords: mold、cold stamping、dies,、stamping、layout1目錄摘要 IAbstractII1.緒論 21.1 概述 21.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步 .21.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 .31.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù) 31.5 課題的主要特點(diǎn)及意義 .52 沖壓工藝方案的制定 52.1 工藝分析 .52.2 工藝方案的確定 52.3 排樣圖設(shè)計(jì) .63 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 73.1 條料定位裝置 .73.2 出料裝置 .83.3 模具工作過程 .94 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 94.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 .94.1.1 凸、凹模間隙的選擇 94.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 94.2 凸、凹模的設(shè)計(jì) .114.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式 114.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定 124.2.3 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 124.2.4 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 .134.3 模板的設(shè)計(jì) .144.4 其它零件的設(shè)計(jì) .145 沖壓設(shè)備的選用 145.1 沖壓力的計(jì)算 .155.2 選擇壓力機(jī) .156 壓力中心的計(jì)算 166.1 計(jì)算步驟 .166.2 計(jì)算壓力中心 .17參考文獻(xiàn) 187 總結(jié) 20致謝 2121.緒論1.1 概述冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱為冷沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料和復(fù)合材料。沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。1.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。3把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國(guó)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(duì)模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間 ”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在：（1）汽車覆蓋件模；（2）精密沖模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；（5）其它高技術(shù)含量的模具。目前我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的 40%以上 [2]，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步來體現(xiàn)出來。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。20 世紀(jì) 60 年代初期，國(guó)外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。通過以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。4模具 CAD/CAE/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化 [4]。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。模具 CAD/CAE/CAM 在近 20 年中經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。在級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國(guó) UGS 公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在 UG-II（現(xiàn)為 NX）軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 軟件 NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在 2003 年作為商品化產(chǎn)品投入市場(chǎng)。與此同時(shí)，新加波、馬來西亞、印度及我國(guó)臺(tái)灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)。我國(guó)從上世紀(jì) 90 年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在 AutoCAD 軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng) HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具和線切割自動(dòng)編程 5 個(gè)模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAC/CAM 系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模 CAD 系統(tǒng)等。近年來，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng) CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的 CAD 系統(tǒng) Fox-CAD 等。展望國(guó)內(nèi)外模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。今后 10 年新一代模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個(gè)方面。主要表現(xiàn)在：（1）模具 CAD/CAM 的專業(yè)化程度不斷提高；（2）基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAE/CAM 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪；（3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目；（4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。51.5 課題的主要特點(diǎn)及意義本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。2 沖壓工藝方案的制定2.1 工藝分析如圖所示為硅鋼片鐵芯的示意圖，這個(gè)零件是標(biāo)準(zhǔn)的小容量硅鋼片的鐵芯片，生產(chǎn)批量大，材料是硅鋼片，厚度 2.5mm，其形狀是“E”。鑒于其生產(chǎn)批量大，因此，重點(diǎn)考慮節(jié)省材料，提高材料利用率的問題。2.2 工藝方案的確定考慮到單工序模制造精度較低，生產(chǎn)效率低；復(fù)合模制造精度高但生產(chǎn)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要用于要求精度高的沖裁件；該工件徐大批量生產(chǎn)，工序?yàn)閮蓚€(gè)工序，零件較小且外形尺寸精度較高，所以應(yīng)該選擇效率高的級(jí)進(jìn)模。62.3 排樣圖設(shè)計(jì)排樣圖是多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個(gè)沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對(duì)材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響。表 2-13 取搭邊值a=2.2mm，a1=2.0mm。故應(yīng)針對(duì)零件和零件展開后的工藝特點(diǎn)，并綜合考慮工藝分析各個(gè)因素后，設(shè)計(jì)合理的排樣圖及具體工位安排。故：條料寬度： ，取????07.07.0max0 232.2 ?????? ??????DBB=24mm；導(dǎo)料板之間的距離：S=B+Z=24+5=29mm；送料進(jìn)距：h=17.5+2.0=19.5mm;毛坯排樣圖如圖所示：根據(jù)以上分析，沖壓如圖 2-1 所示的零件的級(jí)進(jìn)模分為四個(gè)工位。第一工位：沖兩個(gè)工藝孔；第二工位：空步；第三工位：沖兩個(gè)矩形孔；第四工位：工位切斷。計(jì)算材料的利用率，一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁面積 A：A= 24×19.5-（3.5×20+14×2.5+14×5+14×2.5）= 258m故一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為： %410.924%10???????Bh?73 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具總體結(jié)構(gòu)如圖所示，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，切斷凸模 1，沖槽凸模 2，沖孔凸模 3，導(dǎo)正銷 29 分別和凸模固定板 16 采用壓入式裝配，用圓柱銷 20 在上模座上定位，與墊板 17 一起固定在上模座上；凹模 13 采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修，卸料板 15、導(dǎo)料板 14、凹模 13、下模座 12 用螺釘加以固定；條料送進(jìn)步距由調(diào)節(jié)螺釘 8 控制，所有凸模卸料由卸料板 16 完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面自動(dòng)落下。3.1 條料定位裝置側(cè)壓板是在條料送進(jìn)方向垂直方向上的定位，它是對(duì)條（帶、卷）料一側(cè)通過彈簧施加壓力，促使其另一側(cè)緊靠導(dǎo)料板的板狀零件，而且可以使連續(xù)沖壓保持較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。由于條料是用送料器通過導(dǎo)料槽 6 送入，而導(dǎo)料槽 6 是靠夾持板 5 固定確定定距，送料步可用調(diào)節(jié)螺釘 8 進(jìn)行調(diào)節(jié)距.，隨著條料的導(dǎo)入，由小導(dǎo)板 25 控制條料，側(cè)壓板是在條料送進(jìn)方向垂直方向上的定位，側(cè)壓板是對(duì)條（帶、卷）料一側(cè)通過彈簧施加壓力，促使其另一側(cè)緊靠導(dǎo)料板的板狀零件，使得有搭邊排樣的有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少?gòu)U料沖壓。83.2 出料裝置條料經(jīng)過沖兩個(gè)孔、沖兩個(gè)槽、切斷后，由送料器一直排出。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動(dòng)落下。93.3 模具工作過程 將寬度為 24mm 的卷料的料口放入導(dǎo)料槽 6 內(nèi)，并用調(diào)節(jié)螺釘 8 定位。上模下行，斜楔 4 推動(dòng)送料器后移，此時(shí)夾持板 5 松開。拉簧 11 被拉長(zhǎng)，而條料由于止退銷 10 插入以沖的工藝孔中不能后移。上模下行時(shí)拉簧收縮，送料器向左移，夾持板夾緊條料向左移（由于止退銷在條料送進(jìn)方向有斜面，因而不能阻止條料向左移）如此循環(huán)，完場(chǎng)送料工作第一步：上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出，上模上行條料靠送料器向前送一步；第二步：上模下行沖孔凸、凹模完成沖矩形孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出，上模上行條料靠送料器向前送一步；第三步：上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出完成整個(gè)沖壓過程。 4 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算4.1.1 凸、凹模間隙的選擇凸、凹模間隙值的大小對(duì)沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻(xiàn)[8]表 2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.360 mm， Zmax=0.500 mm。至于壓彎時(shí)凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度（彎曲線的長(zhǎng)度），取單邊間隙 C=（1.0～1.1）t，這里取 C=2.5mm。另外，設(shè)計(jì)中考慮在合模時(shí)使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。4.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計(jì)沖模的主要任務(wù)之一。（1） 沖 Φ4 孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算10圓孔形狀簡(jiǎn)單，為制造方便，查表得：mqp 014.,023.??????校核：，故符合條件140.37. minax???Zqp所以： ????014.014.0min 368.54????????pxdp? 2.023.00i 963. ????dZ（2） 沖矩形孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算矩形孔尺寸如圖所示 ，未注公差按 IT13 級(jí)處理，按一般要求：模具精度較工件精度高 2～3 級(jí)，查文獻(xiàn)[6]表 2-10 得：02.,.0???dp??校核：，故符合條件minax4. Zqp ???所以： ????02.02.min1 135135.????????oppxd? 000i 496??dZ????02.2.min2 .4???pxp? .0.0i 56131??? ???dd11（3） 切斷凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 2017.5查表 035.,.0???qp??校核； 故 符 合 條 件,62. minaxZqp ???所以： ????035.035.0min1d 172.517D????????dx? 025.025.i 946??pZp?????3.3.0min2 .???dxd 025.025.i 17519??? ???pp?4.2 凸、凹模的設(shè)計(jì)4.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。本設(shè)計(jì)中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用 T10A 鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時(shí)表面可進(jìn)行滲氮處理。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，12異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量。凸模固定方式如圖所示：凸模以過渡配合固緊在凸模固定板上，頂端形成臺(tái)肩，以便固定，并保證在工作時(shí)不被拉出，安全可靠。4.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。一般不宜過長(zhǎng)，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟?。根?jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長(zhǎng)度 L 為：L=h1+h2+h3+h式中， —凸模的長(zhǎng)度（mm）；h1—凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度 t，一般在沖制t3 mm，h 0=t；所以，這里取 h0=3 mm。。故初步有了凹模外形尺寸 L×B×H=132.5×50×10 mm。。4.3 模板的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)進(jìn)模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是級(jí)進(jìn)模比不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時(shí)還具有一定的導(dǎo)向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當(dāng)凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。另外，在進(jìn)行級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，有一項(xiàng)很重要，就是設(shè)計(jì)讓位，一般彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動(dòng)態(tài)讓位。本設(shè)計(jì)中在凹模板上直接開槽讓位，工件成形后由凹模終端的斜面滑出，保證了送料的順暢。凹模外形尺寸前面已述，該級(jí)進(jìn)模其它模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下：凸模固定板 ；mhBL250.13???墊板 ；導(dǎo)料板 ；6.2卸料板 ；；故：模具閉合高度 m154015620135????模H4.4 其它零件的設(shè)計(jì)在級(jí)進(jìn)模中，一些輔助零件對(duì)模具的順利工作也起著重要的作用。針對(duì)該級(jí)進(jìn)模，這里主要介紹導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)。本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過導(dǎo)正削與在前一個(gè)工位上沖了的兩個(gè) 的孔實(shí)現(xiàn)精確4?定位，保證產(chǎn)品的精度。進(jìn)行導(dǎo)正銷設(shè)計(jì)時(shí)注意到控制導(dǎo)正銷的長(zhǎng)度，保證當(dāng)模具在自由狀態(tài)時(shí)導(dǎo)正銷的直壁部分伸出卸料板的長(zhǎng)度要小于產(chǎn)品的一個(gè)料厚，這樣就可以有效地避免帶料現(xiàn)象。模具在自由狀態(tài)時(shí)導(dǎo)正銷的直壁部分伸出卸料板的長(zhǎng)度為 0.3mm。155 沖壓設(shè)備的選用根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，但它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能靠?jī)蓚€(gè)方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。綜合考慮，采用開式曲柄壓力機(jī)。5.1 沖壓力的計(jì)算該級(jí)進(jìn)模采用下出料方式。根據(jù)公式?jīng)_裁力： 得，?Lt3.1?沖F???87590.243.1F?沖 462沖 ?13沖 ???.92FF321沖沖沖沖 ?606.54n沖推推 k0推沖總5.2 選擇壓力機(jī)根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，初步選用型號(hào)為 J23-16 開式雙柱可傾壓力機(jī)。該型號(hào)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下：公稱壓力 250KN;滑塊行程 80mm;最大閉合高度 250mm;16封閉高度調(diào)節(jié)量 70mm；最大裝模高度 180mm;連桿調(diào)節(jié)量 45mm;工作臺(tái)尺寸（前后 mm 左右 mm） ;3605?墊板厚度 m50模柄孔尺寸（直徑 mm 深度 mm） ;7?滑塊中心至床身中心距離 180mm;最大傾斜角 30°由 4.3 節(jié)計(jì)算知：模具閉合高度 m15?模H6 壓力中心的計(jì)算沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的壽命。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍，以下通過解析法確定模具的壓力中心。6.1 計(jì)算步驟（1）建立平面直角坐標(biāo)系 ；（2）計(jì)算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離 x1、x 2、x 3、…x n 和 y1、 y2、 y3、… y n ；（3）將計(jì)算數(shù)據(jù)分別代入式中，即可求得壓力中心坐標(biāo)（x 0, y0）。 176.2 計(jì)算壓力中心根據(jù)排樣圖設(shè)計(jì)及各工位在模具上的相對(duì)位置，建立直角坐標(biāo)系，如圖所示：圖 6-1 壓力中心計(jì)算圖由對(duì)稱性可知，各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)落在 x 軸上，即坐標(biāo) ，將所計(jì)算的各工位上的沖壓力及圖中所標(biāo)注的 x 坐標(biāo)值代入式中得：坐標(biāo)，故在此坐標(biāo)系中模具壓力中心坐標(biāo)為（10.5，0）。 工件的壓5.10?x力中心如上計(jì)算所得，模具壓力中心幾乎對(duì)稱，所以把模具的壓力中心位置放在壓力機(jī)滑塊中心。18參考文獻(xiàn)[1] 李碩本等編著 .沖壓工藝?yán)碚撆c新技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.11[2] 中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì) .模具行業(yè)“ 十一五”規(guī)劃[J].模具工業(yè)，2005（7）：3-8[3] 李大鑫，張秀錦 .模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述[J].模具制造，2005 （2）：1-4[4] 李德群，肖祥芷 .模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢(shì)[J].模具工業(yè)，2005（7）：9-12[5] 杜繼濤，甘屹 .支架精密多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè)，2005（9）：15-17[6] 姜奎華主編 .沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5[7] 薛啓翔等編著 .沖壓模具設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)與竅門[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.7[8] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6[9] 鄭家賢遍著 .沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1[10] 《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè) 》編寫組編著.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6[11] 竇智.級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)及生產(chǎn)中的故障排除[J].沖模技術(shù)，2005（3）：27-29[12] 王孝培主編 .沖壓手冊(cè)（修訂本）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[13] Yazheng Liu, Jinghong Sun, et al. 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Cold stamping production process is the main characteristics of the equipment to perform and stamping dies on processing, is easy to realize automation, productivity is high, easy operation.This design for punching, dropping material mold. This mold is a pair of blunt system of silicon steel iron core and yoke, less waste of layout, continuous punch die, using leverage, plywood type automatic feed mould. This paper for a simple stamping process are analyzed, and the design of progressive die and the main components, on the subject of detailed design is introduced from layout design rushed out to the mold structure design, again to assembly of the entire process Keywords: mold、cold stamping、dies,、stamping、layout1目錄摘要 IAbstractII1.緒論 21.1 概述 21.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步 .21.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 .31.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù) 31.5 課題的主要特點(diǎn)及意義 .52 沖壓工藝方案的制定 52.1 工藝分析 .52.2 工藝方案的確定 52.3 排樣圖設(shè)計(jì) .63 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 73.1 條料定位裝置 .73.2 出料裝置 .83.3 模具工作過程 .94 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 94.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 .94.1.1 凸、凹模間隙的選擇 94.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 94.2 凸、凹模的設(shè)計(jì) .114.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式 114.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定 124.2.3 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 124.2.4 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 .134.3 模板的設(shè)計(jì) .144.4 其它零件的設(shè)計(jì) .145 沖壓設(shè)備的選用 145.1 沖壓力的計(jì)算 .155.2 選擇壓力機(jī) .156 壓力中心的計(jì)算 166.1 計(jì)算步驟 .166.2 計(jì)算壓力中心 .17參考文獻(xiàn) 187 總結(jié) 20致謝 2121.緒論1.1 概述冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱為冷沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料和復(fù)合材料。沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。1.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。3把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國(guó)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(duì)模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間 ”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在：（1）汽車覆蓋件模；（2）精密沖模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；（5）其它高技術(shù)含量的模具。目前我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的 40%以上 [2]，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步來體現(xiàn)出來。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。20 世紀(jì) 60 年代初期，國(guó)外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。通過以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。4模具 CAD/CAE/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化 [4]。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。模具 CAD/CAE/CAM 在近 20 年中經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。在級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國(guó) UGS 公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在 UG-II（現(xiàn)為 NX）軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 軟件 NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在 2003 年作為商品化產(chǎn)品投入市場(chǎng)。與此同時(shí)，新加波、馬來西亞、印度及我國(guó)臺(tái)灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)。我國(guó)從上世紀(jì) 90 年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在 AutoCAD 軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng) HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具和線切割自動(dòng)編程 5 個(gè)模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAC/CAM 系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模 CAD 系統(tǒng)等。近年來，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng) CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的 CAD 系統(tǒng) Fox-CAD 等。展望國(guó)內(nèi)外模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。今后 10 年新一代模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個(gè)方面。主要表現(xiàn)在：（1）模具 CAD/CAM 的專業(yè)化程度不斷提高；（2）基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAE/CAM 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪；（3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目；（4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。51.5 課題的主要特點(diǎn)及意義本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。2 沖壓工藝方案的制定2.1 工藝分析如圖所示為硅鋼片鐵芯的示意圖，這個(gè)零件是標(biāo)準(zhǔn)的小容量硅鋼片的鐵芯片，生產(chǎn)批量大，材料是硅鋼片，厚度 2.5mm，其形狀是“E”。鑒于其生產(chǎn)批量大，因此，重點(diǎn)考慮節(jié)省材料，提高材料利用率的問題。2.2 工藝方案的確定考慮到單工序模制造精度較低，生產(chǎn)效率低；復(fù)合模制造精度高但生產(chǎn)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要用于要求精度高的沖裁件；該工件徐大批量生產(chǎn)，工序?yàn)閮蓚€(gè)工序，零件較小且外形尺寸精度較高，所以應(yīng)該選擇效率高的級(jí)進(jìn)模。62.3 排樣圖設(shè)計(jì)排樣圖是多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個(gè)沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對(duì)材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響。表 2-13 取搭邊值a=2.2mm，a1=2.0mm。故應(yīng)針對(duì)零件和零件展開后的工藝特點(diǎn)，并綜合考慮工藝分析各個(gè)因素后，設(shè)計(jì)合理的排樣圖及具體工位安排。故：條料寬度： ，取????07.07.0max0 232.2 ?????? ??????DBB=24mm；導(dǎo)料板之間的距離：S=B+Z=24+5=29mm；送料進(jìn)距：h=17.5+2.0=19.5mm;毛坯排樣圖如圖所示：根據(jù)以上分析，沖壓如圖 2-1 所示的零件的級(jí)進(jìn)模分為四個(gè)工位。第一工位：沖兩個(gè)工藝孔；第二工位：空步；第三工位：沖兩個(gè)矩形孔；第四工位：工位切斷。計(jì)算材料的利用率，一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁面積 A：A= 24×19.5-（3.5×20+14×2.5+14×5+14×2.5）= 258m故一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為： %410.924%10???????Bh?73 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具總體結(jié)構(gòu)如圖所示，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，切斷凸模 1，沖槽凸模 2，沖孔凸模 3，導(dǎo)正銷 29 分別和凸模固定板 16 采用壓入式裝配，用圓柱銷 20 在上模座上定位，與墊板 17 一起固定在上模座上；凹模 13 采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修，卸料板 15、導(dǎo)料板 14、凹模 13、下模座 12 用螺釘加以固定；條料送進(jìn)步距由調(diào)節(jié)螺釘 8 控制，所有凸模卸料由卸料板 16 完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面自動(dòng)落下。3.1 條料定位裝置側(cè)壓板是在條料送進(jìn)方向垂直方向上的定位，它是對(duì)條（帶、卷）料一側(cè)通過彈簧施加壓力，促使其另一側(cè)緊靠導(dǎo)料板的板狀零件，而且可以使連續(xù)沖壓保持較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。由于條料是用送料器通過導(dǎo)料槽 6 送入，而導(dǎo)料槽 6 是靠夾持板 5 固定確定定距，送料步可用調(diào)節(jié)螺釘 8 進(jìn)行調(diào)節(jié)距.，隨著條料的導(dǎo)入，由小導(dǎo)板 25 控制條料，側(cè)壓板是在條料送進(jìn)方向垂直方向上的定位，側(cè)壓板是對(duì)條（帶、卷）料一側(cè)通過彈簧施加壓力，促使其另一側(cè)緊靠導(dǎo)料板的板狀零件，使得有搭邊排樣的有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少?gòu)U料沖壓。83.2 出料裝置條料經(jīng)過沖兩個(gè)孔、沖兩個(gè)槽、切斷后，由送料器一直排出。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動(dòng)落下。93.3 模具工作過程 將寬度為 24mm 的卷料的料口放入導(dǎo)料槽 6 內(nèi)，并用調(diào)節(jié)螺釘 8 定位。上模下行，斜楔 4 推動(dòng)送料器后移，此時(shí)夾持板 5 松開。拉簧 11 被拉長(zhǎng)，而條料由于止退銷 10 插入以沖的工藝孔中不能后移。上模下行時(shí)拉簧收縮，送料器向左移，夾持板夾緊條料向左移（由于止退銷在條料送進(jìn)方向有斜面，因而不能阻止條料向左移）如此循環(huán)，完場(chǎng)送料工作第一步：上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出，上模上行條料靠送料器向前送一步；第二步：上模下行沖孔凸、凹模完成沖矩形孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出，上模上行條料靠送料器向前送一步；第三步：上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出完成整個(gè)沖壓過程。 4 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算4.1.1 凸、凹模間隙的選擇凸、凹模間隙值的大小對(duì)沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻(xiàn)[8]表 2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.360 mm， Zmax=0.500 mm。至于壓彎時(shí)凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度（彎曲線的長(zhǎng)度），取單邊間隙 C=（1.0～1.1）t，這里取 C=2.5mm。另外，設(shè)計(jì)中考慮在合模時(shí)使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。4.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計(jì)沖模的主要任務(wù)之一。（1） 沖 Φ4 孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算10圓孔形狀簡(jiǎn)單，為制造方便，查表得：mqp 014.,023.??????校核：，故符合條件140.37. minax???Zqp所以： ????014.014.0min 368.54????????pxdp? 2.023.00i 963. ????dZ（2） 沖矩形孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算矩形孔尺寸如圖所示 ，未注公差按 IT13 級(jí)處理，按一般要求：模具精度較工件精度高 2～3 級(jí)，查文獻(xiàn)[6]表 2-10 得：02.,.0???dp??校核：，故符合條件minax4. Zqp ???所以： ????02.02.min1 135135.????????oppxd? 000i 496??dZ????02.2.min2 .4???pxp? .0.0i 56131??? ???dd11（3） 切斷凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 2017.5查表 035.,.0???qp??校核； 故 符 合 條 件,62. minaxZqp ???所以： ????035.035.0min1d 172.517D????????dx? 025.025.i 946??pZp?????3.3.0min2 .???dxd 025.025.i 17519??? ???pp?4.2 凸、凹模的設(shè)計(jì)4.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。本設(shè)計(jì)中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用 T10A 鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時(shí)表面可進(jìn)行滲氮處理。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，12異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量。凸模固定方式如圖所示：凸模以過渡配合固緊在凸模固定板上，頂端形成臺(tái)肩，以便固定，并保證在工作時(shí)不被拉出，安全可靠。4.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。一般不宜過長(zhǎng)，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷８鶕?jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長(zhǎng)度 L 為：L=h1+h2+h3+h式中， —凸模的長(zhǎng)度（mm）；h1—凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度 t，一般在沖制t3 mm，h 0=t；所以，這里取 h0=3 mm。。故初步有了凹模外形尺寸 L×B×H=132.5×50×10 mm。。4.3 模板的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)進(jìn)模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是級(jí)進(jìn)模比不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時(shí)還具有一定的導(dǎo)向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當(dāng)凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。另外，在進(jìn)行級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，有一項(xiàng)很重要，就是設(shè)計(jì)讓位，一般彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動(dòng)態(tài)讓位。本設(shè)計(jì)中在凹模板上直接開槽讓位，工件成形后由凹模終端的斜面滑出，保證了送料的順暢。凹模外形尺寸前面已述，該級(jí)進(jìn)模其它模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下：凸模固定板 ；mhBL250.13???墊板 ；導(dǎo)料板 ；6.2卸料板 ；；故：模具閉合高度 m154015620135????模H4.4 其它零件的設(shè)計(jì)在級(jí)進(jìn)模中，一些輔助零件對(duì)模具的順利工作也起著重要的作用。針對(duì)該級(jí)進(jìn)模，這里主要介紹導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)。本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過導(dǎo)正削與在前一個(gè)工位上沖了的兩個(gè) 的孔實(shí)現(xiàn)精確4?定位，保證產(chǎn)品的精度。進(jìn)行導(dǎo)正銷設(shè)計(jì)時(shí)注意到控制導(dǎo)正銷的長(zhǎng)度，保證當(dāng)模具在自由狀態(tài)時(shí)導(dǎo)正銷的直壁部分伸出卸料板的長(zhǎng)度要小于產(chǎn)品的一個(gè)料厚，這樣就可以有效地避免帶料現(xiàn)象。模具在自由狀態(tài)時(shí)導(dǎo)正銷的直壁部分伸出卸料板的長(zhǎng)度為 0.3mm。155 沖壓設(shè)備的選用根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，但它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能靠?jī)蓚€(gè)方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。綜合考慮，采用開式曲柄壓力機(jī)。5.1 沖壓力的計(jì)算該級(jí)進(jìn)模采用下出料方式。根據(jù)公式?jīng)_裁力： 得，?Lt3.1?沖F???87590.243.1F?沖 462沖 ?13沖 ???.92FF321沖沖沖沖 ?606.54n沖推推 k0推沖總5.2 選擇壓力機(jī)根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，初步選用型號(hào)為 J23-16 開式雙柱可傾壓力機(jī)。該型號(hào)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下：公稱壓力 250KN;滑塊行程 80mm;最大閉合高度 250mm;16封閉高度調(diào)節(jié)量 70mm；最大裝模高度 180mm;連桿調(diào)節(jié)量 45mm;工作臺(tái)尺寸（前后 mm 左右 mm） ;3605?墊板厚度 m50模柄孔尺寸（直徑 mm 深度 mm） ;7?滑塊中心至床身中心距離 180mm;最大傾斜角 30°由 4.3 節(jié)計(jì)算知：模具閉合高度 m15?模H6 壓力中心的計(jì)算沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的壽命。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍，以下通過解析法確定模具的壓力中心。6.1 計(jì)算步驟（1）建立平面直角坐標(biāo)系 ；（2）計(jì)算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離 x1、x 2、x 3、…x n 和 y1、 y2、 y3、… y n ；（3）將計(jì)算數(shù)據(jù)分別代入式中，即可求得壓力中心坐標(biāo)（x 0, y0）。 176.2 計(jì)算壓力中心根據(jù)排樣圖設(shè)計(jì)及各工位在模具上的相對(duì)位置，建立直角坐標(biāo)系，如圖所示：圖 6-1 壓力中心計(jì)算圖由對(duì)稱性可知，各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)落在 x 軸上，即坐標(biāo) ，將所計(jì)算的各工位上的沖壓力及圖中所標(biāo)注的 x 坐標(biāo)值代入式中得：坐標(biāo)，故在此坐標(biāo)系中模具壓力中心坐標(biāo)為（10.5，0）。 工件的壓5.10?x力中心如上計(jì)算所得，模具壓力中心幾乎對(duì)稱，所以把模具的壓力中心位置放在壓力機(jī)滑塊中心。18參考文獻(xiàn)[1] 李碩本等編著 .沖壓工藝?yán)碚撆c新技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.11[2] 中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì) .模具行業(yè)“ 十一五”規(guī)劃[J].模具工業(yè)，2005（7）：3-8[3] 李大鑫，張秀錦 .模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述[J].模具制造，2005 （2）：1-4[4] 李德群，肖祥芷 .模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢(shì)[J].模具工業(yè)，2005（7）：9-12[5] 杜繼濤，甘屹 .支架精密多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè)，2005（9）：15-17[6] 姜奎華主編 .沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.5[7] 薛啓翔等編著 .沖壓模具設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)與竅門[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.7[8] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)編.沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6[9] 鄭家賢遍著 .沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1[10] 《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè) 》編寫組編著.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.6[11] 竇智.級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)及生產(chǎn)中的故障排除[J].沖模技術(shù)，2005（3）：27-29[12] 王孝培主編 .沖壓手冊(cè)（修訂本）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[13] Yazheng Liu, Jinghong Sun, et al. 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