空調(diào)零部件（導(dǎo)流板）的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)【含12張圖紙】

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設(shè)計(jì)題目空調(diào)零部件（導(dǎo)流板）的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì),指導(dǎo)老師：符學(xué)龍 設(shè) 計(jì) 者：王文超,空調(diào)導(dǎo)流板,零件名稱：空調(diào)導(dǎo)流板 工件材料：Q235 材料厚度：1mm 生產(chǎn)批量：大批量,空調(diào)導(dǎo)流板的工藝分析,1.工件結(jié)構(gòu)形狀 2.工件尺寸精度 采用IT14級精度 3模具類型的確定,沖裁工藝方案的確定,排樣方式的選擇 材料利用率的提高,模具工序先后的確定 模架的選擇 送料導(dǎo)向方式的確定,模具結(jié)構(gòu)形式的確定,產(chǎn)品工序確定,1.拉深,2.拉深-沖孔,3.拉深-沖孔-翻邊,4.拉深-沖孔-翻邊-落料,級進(jìn)模具結(jié)構(gòu)分析,工藝零件 工作零件 定位零件 卸料零件 結(jié)構(gòu)零件 導(dǎo)向零件 固定零件 其它零件,模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),送料：導(dǎo)料板送進(jìn)， 側(cè)刃定距 沖裁：拉深-沖孔-翻邊-落料 卸料：彈壓卸料,謝謝各位老師,南京工程學(xué)院高等教育自學(xué)考試 畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位申請表 承辦學(xué)院 江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專業(yè) 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì) 姓 名 王文超 性 別 男 身份證號 320322198904280830 聯(lián)系電話 15152824266 準(zhǔn)考證號 088810202015 班 級 10模具（本） 入學(xué)年月 2010年 5 月 畢業(yè)年月 2012年 9 月 外 語 情 況 □國家大學(xué)英語四級考試成績達(dá)到授予標(biāo)準(zhǔn) □國家組織的本科段自學(xué)考試英語成績達(dá)70分及以上 本科畢業(yè) 證書編號 擬申報(bào)學(xué)士學(xué)位科類名稱 工學(xué)學(xué)士 申報(bào)材料目錄 1、學(xué)習(xí)成績單 2、“外語情況”欄目中材料原件及復(fù)印件 3、身份證復(fù)印件 4、在校期間無違紀(jì)（如考試作弊等）行為 承辦學(xué)院蓋章 年　　月　　日 南京工程學(xué)院自考辦推薦意見： （蓋章） 年 月 日 學(xué)位證書號碼： 南京工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 課 題 名 稱：空調(diào)零部件（導(dǎo)流板）的沖壓工藝 與模具設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 王文超 指 導(dǎo) 教 師： 符學(xué)龍 所 在 學(xué) 院： 江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì) 南京工程學(xué)院 2012年 2月 28日 說 明 1．根據(jù)教育部對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評估標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，系教學(xué)主任批準(zhǔn)后實(shí)施。 2．開題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報(bào)告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報(bào)告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于2000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個(gè)人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報(bào)告按不合格論。 5．開題報(bào)告檢查原則上在第8周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開題檢查后，應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報(bào)告。 學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名 王文超 學(xué) 號 088810202015 專 業(yè) 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 姓 名 符學(xué)龍 職 稱 講師 所在系部 機(jī)械與電子工程學(xué)院 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題名稱 空調(diào)零部件（導(dǎo)流板）的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義 1.主要內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對圖1所示的產(chǎn)品完成其成形工藝及模具設(shè)計(jì)，具體地說需要完成如下各項(xiàng)任務(wù)： （1）繪制產(chǎn)品零件圖（二維和三維）； （2）查閱資料并就自己承當(dāng)?shù)恼n題方向?qū)懗鲩_題報(bào)告； （3）完成產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)并繪制模具及模具零件的工程圖； （4）按規(guī)定格式和要求用Word打印畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一份； （5）用PowerPoint或其它軟件制作答辯提綱一份； 圖1 空調(diào)導(dǎo)流板的二維圖 2.意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對即將步入社會的我們設(shè)計(jì)能力的一次全面考核，是從學(xué)習(xí)書本知識向?qū)嶋H操作過渡的一個(gè)重要階段，目的在于培養(yǎng)我們獨(dú)立思考、動手以及解決問題的能力。從選定的課題入手，首先要仔細(xì)分析產(chǎn)品零件圖，只有對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料性能有了透徹的了解，才能進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，并逐層展開。最重要的我們能夠獨(dú)立思考與設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)與工具資料的幫助下，能夠有更多的創(chuàng)造、更多屬于自己的成果。四年中我們所學(xué)的一切專業(yè)知識都將在這里得到運(yùn)用，這將是我們踏上工作道路的最后一次演練，更是理論與實(shí)際相結(jié)合的實(shí)戰(zhàn)演練。 文獻(xiàn)綜述 中國沖壓模具現(xiàn)狀 　　根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1.1 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 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(xué)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(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于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(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 模具CAD/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，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(jì)算機(jī)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(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，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(jìn)了AutoCAD、CATIA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(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三 文獻(xiàn)綜述 維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具廠家 技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)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，并已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)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(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 ? 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。 1.1.1 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 ?? 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 ? 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 ? 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。 1.2 沖壓模具的發(fā)展重點(diǎn)與展望 ? 發(fā)展重點(diǎn)的選取應(yīng)根據(jù)市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定?？煞譃楫a(chǎn)品重點(diǎn)、技術(shù)重點(diǎn)兩個(gè)方面來研究。 1.2.1沖壓模具產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)。 ? 沖壓模具共有7小類，并有一些按其服務(wù)對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進(jìn)模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產(chǎn)需矛盾大，發(fā)展前景好。 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點(diǎn)是技術(shù)要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強(qiáng)度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級進(jìn)模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。多功能、多工位級進(jìn)模中發(fā)展重點(diǎn)是高精度、高效率和大型、高壽命的級進(jìn)模。精沖模中發(fā)展重點(diǎn)是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度 1.2.2 沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。 模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā)展。因此從設(shè)計(jì)技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于大力推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)。模具CAD、CAM技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。 為了提高CAD、CAE、CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實(shí)用性十分重要。從加工技術(shù)來說，發(fā)展重點(diǎn)在于高速加工和高精度 文獻(xiàn)綜述 加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模具技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)之一。為了提高沖壓模具的壽命，模具表面的各種強(qiáng)化超硬處理等技術(shù)也是發(fā)展重點(diǎn)。 對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模具技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。 1.3中國沖壓模具發(fā)展趨勢 根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展?fàn)顩r，以及未來我國的模具行業(yè)做出調(diào)整后，將呈現(xiàn)出十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模具的比例將不斷提高；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大。這就是我國模具行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。 參考文獻(xiàn) [1]王孝培主編. 沖壓手冊[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990、20-22 [2]姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 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This topic is to petrochemical, chemical, electric power industries in the flange gasket sealing structure as a design model, Die related knowledge as a basis to explain the design process of Die. The design of the air guiding plate for the progressive die design, the use of Auto CAD software to design parts drawing. Clear design ideas, determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation and verification. The structure of such a design die is used to ensure reliability, ensure coordination with other components. And the mapping of the mold assembly and part drawings. Through this project stamping die design, consolidate and deepen the knowledge obtained satisfactory results, to achieve the desired design intent.. Keywords: Punching die; progressive die; stamping molding; die design; 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 III 頁 目 錄 第 1 章 緒 論 .........................................................1 1.1 沖壓及沖壓模具的概念、特點(diǎn) .......................................1 1.2 沖壓的基本工序及模具 .............................................1 1.3 沖壓加工的優(yōu)點(diǎn) ...................................................2 1.4 本課題的目的和意義 ...............................................2 第 2 章 沖裁件的工藝分析 ...............................................3 2.1 工件材料 .........................................................3 2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 ....................................................4 2.3 工件尺寸精度 .....................................................4 2.4 翻邊孔尺寸計(jì)算 ...................................................5 2.5 拉深展開長度計(jì)算 .................................................6 第 3 章 沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定 ...................................7 3.1 沖裁工藝方案的確定 ..............................................7 3.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 ..............................................8 第 4 章 模具總體設(shè)計(jì) ...................................................9 4.1 模具類型 ..........................................................9 4.2 操作與定位方式 ....................................................9 4.3 卸料與出件方式 ....................................................9 4.4 模架類型及精度 ....................................................9 第 5 章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................11 5.1 排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率 ........................11 5.1.1 排樣方式的選擇 ..............................................11 5.1.2 計(jì)算條料寬度 ................................................11 5.1.3 確定步距和排樣方式 ..........................................13 5.1.4 計(jì)算材料利用率 ..............................................14 5.2 沖壓力的計(jì)算 ....................................................15 5.2.1 沖裁力和彎曲力的計(jì)算 ........................................15 5.2.2 卸料力的計(jì)算 ................................................16 5.3 壓力中心的確定 ..................................................18 5.4 模具刃口尺寸的計(jì)算 ..............................................19 5.4.1 沖裁間隙分析 ................................................19 5.4.2 落料尺寸 ....................................................20 第 6 章 主要零部件設(shè)計(jì) ................................................21 6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................21 6.1.1 凹模的尺寸 ..................................................21 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 IV 頁 6.1.2 模具的其它零件 ..............................................21 6.1.2.1 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) ..........................................21 6.1.2.2 固定與聯(lián)接零件的設(shè)計(jì)與選取 ..............................22 第 7 章 校核模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù) ...............................25 7.1 校核模具閉合高度 .................................................25 7.2 沖壓設(shè)備的選定 ..................................................25 第 8 章 設(shè)計(jì)并繪制模具總裝圖及選取標(biāo)準(zhǔn)件 ..............................25 第 9 章 模具制造要點(diǎn) ..................................................26 第 10 章 模具的裝配與調(diào)試 .............................................28 10.1 模具的裝配與調(diào)試 ...............................................28 10.2 在壓力機(jī)上安裝與調(diào)試 ...........................................28 總 結(jié) ..............................................................29 致 謝 ..............................................................30 參考文獻(xiàn) ..............................................................31 附 錄 ..............................................................32 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 1 頁 第 1 章 緒 論 1.1 沖壓及沖壓模具的概念、特點(diǎn) 沖壓工藝是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力， 使其產(chǎn)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(jìn)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。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法 之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。 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(guān)重要，沒有符合要求的沖模， 批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工 藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得 出沖壓件。 1.2 沖壓的基本工序及模具 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(chǎn)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(zhì)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(chǎn) 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。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成 形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模等。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(jī)工作臺或墊板 上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機(jī)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(chǎn)生分離或塑性 變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，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(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 1.3 沖壓加工的優(yōu)點(diǎn) 與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方 面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下： (1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化。這是因?yàn)?沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十 次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一 個(gè)沖件。 （2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表 面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣” 的特征。 （3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到 汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較 高。 （4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而 是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能 加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。只有在沖壓件 生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 1.4 本課題的目的和意義 本課題的題目是，空調(diào)導(dǎo)引板成型工藝與成型模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)零件加 工包括了拉深、沖孔、翻邊、落料的加工。通過對沖孔模、落料模、彎曲模的學(xué)習(xí)， 分析和比較了各加工工藝方案，完成了模具總體的結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行毛坯尺寸、排樣、 工序尺寸、沖壓壓力、壓力中心、模具工作部分尺寸等工藝計(jì)算。繪制了裝配草圖 并進(jìn)行零部件初步選用設(shè)計(jì),然后確定外形尺寸,選擇沖壓設(shè)備,繪制總的裝配圖和 零件圖。該課題是通過空調(diào)導(dǎo)引板的成型工藝分析和成型模具設(shè)計(jì)，對沖壓成型工 藝進(jìn)行分析并對沖壓模具設(shè)計(jì)的一般步驟和方法進(jìn)行研究和探討。通過查閱相關(guān)資 料和對生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)研，對沖壓成形技術(shù)和模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢提出自己 的認(rèn)識和看法。該課題不僅具有實(shí)際意義并且也有很強(qiáng)的啟發(fā)性，可以起到總結(jié)和 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 考核作用。以下就是本文的詳細(xì)論述。 第 2 章 沖裁件的工藝分析 本次設(shè)計(jì)沖壓工件為空調(diào)導(dǎo)流板如圖 2.1： 圖 2.1 工件圖 零件名稱：空調(diào)導(dǎo)流板 生產(chǎn)批量：大批量 材料：Q235 材料厚度：1mm 2.1 工件材料 由圖 2.1 分析知：工件材料采用 Q235。 Q235 是一種鋼材的材質(zhì)。Q 代表的是這種材質(zhì)的屈服度，后面的 235，就是指 這種材質(zhì)的屈服值，在 235MP 左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。 由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣 泛。常軋制成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼，中 厚鋼板。大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵 塔、橋梁、車輛、鍋 爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不太高的機(jī)械零 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 件。 Q235 的機(jī)械性能: 抗拉強(qiáng)度（ b/MPa）：375-500 伸長率（5/%）： 26（a1.6mm） 25（a1.6-4.0mm） 24（a4.0-6.0mm） 23（a6.0-10.0mm） 22（a10.0-15.0mm） 21（a15.0mm） 其中 a 為鋼材厚度或直徑。 2.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 圖 2.2 工件三維立體圖 工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，如圖 2.2 所示，有一個(gè)拉深，另外有 2 個(gè)非圓形孔和 3 個(gè)圓孔，有 2 個(gè)翻邊，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為 1mm 滿足許用壁厚 要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚） ，可以沖裁加工。 2.3 工件尺寸精度 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用 IT14 級精 度，普通沖裁完全可以滿足要求。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。 2.4 翻邊孔尺寸計(jì)算 翻邊孔尺寸計(jì)算如圖 2.3 所示： 圖 2.3 翻邊孔計(jì)算 在進(jìn)行翻邊之前，需要在坯料上加工出待翻邊的孔，其孔徑 d 按彎曲展開的原 則求出，即 d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中符號均表示圖 2.3 中. 代入數(shù)據(jù)： d=4.5-2(2-0.430.5-0.721) =2.37mm 取 2.4mm。 豎邊高度則為： H=(D-d/2)+0.43r+0.72t 或 H=D/2(1-K)+0.43r+0.72t 如以極限翻邊系數(shù) K min 代入，便求出一次翻邊可達(dá)到的極限高度為 Hmax=D/2(1-Kmin)+0.43r+0.72t 代入數(shù)據(jù)： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 6 頁 Hmax=4.5/2（1-0.36）+0.430.5+0.72 =4.45mm。 所以經(jīng)過驗(yàn)證，最大翻邊高度 4.45mm，所以可以一次翻邊成形。 2.5 拉深展開長度計(jì)算 工件有拉深和翻邊，需要計(jì)算展開長度，拉深方式如圖 2.4 所示： 圖 2.4 拉深簡圖 展開計(jì)算公式為：D= 23212d-)(dl+ 代入數(shù)據(jù)： D= 1.6.74 =36.72mm。 取 D=36.8mm。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 7 頁 第 3 章 沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定 3.1 沖裁工藝方案的確定 該沖裁件包括落料、沖孔、翻邊、拉深成形工序?？刹捎玫臎_裁方案有單工序 沖裁，復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種，但零件屬于大批量生產(chǎn)，若采用單工序模需要模 具數(shù)量較多，生產(chǎn)率低，費(fèi)用較高，故不予采用。用復(fù)合?？梢允箾_件的精度和平 值度得到保證，生產(chǎn)率也較高，但應(yīng)零件的孔邊距較小，模具強(qiáng)度不能保證。用級 進(jìn)模沖裁時(shí)，生產(chǎn)率高，操作方便，通過合理的設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避 免模具強(qiáng)度不夠的問題。根據(jù)以上分析，該零件采用級進(jìn)模沖裁工藝方案。 方案種類 該工序包括落料、沖孔、翻邊、拉深成形等工序，可有以下三種工藝方案 方案一：先拉深，再沖孔，再翻邊，后落料。單工序模生產(chǎn)。 方案二：拉深-沖孔-翻邊-落料級進(jìn)沖壓。級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案三：落料-拉深-沖孔-翻邊復(fù)合模沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。 三種類型模具優(yōu)缺點(diǎn)比較如表 3.1： 表 3.1 單工序模 復(fù)合模 級進(jìn)模 結(jié)構(gòu) 簡單 較復(fù)雜 復(fù)雜 成本、周期 小、短 小、短 高、長 制造精度 低 較高 高 材料利用率 高 高 低 生產(chǎn)效率 低 低 高 維修 不方便 不方便 方便 產(chǎn)品精度 高 高 低 品質(zhì) 低 低 高 安全性 不安全 不安全 安全 自動化 易于自動化 沖床性能要求 低 低 高 小批量生產(chǎn) 大批量生產(chǎn) 大批量生產(chǎn) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁 應(yīng)用 大中型零件的沖 壓試制 內(nèi)外形精度要求高 中小零件沖壓 根據(jù)分析結(jié)合表 3.1 分析： 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生 產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。 方案二只需一副模具，可以完成復(fù)雜零件的沖裁，雖然工位數(shù)量增加但是不影 響生產(chǎn)效率。 方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹 模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高， 板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二最佳。 3.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 級進(jìn)模是指在條料的送料方向上，具有兩個(gè)以上的工位，并在壓力機(jī)的一次行 程中，在不同的工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級進(jìn)模的定距 方式有兩種：擋料銷定距和側(cè)刃定距。 本模具采用側(cè)刃定距。側(cè)刃代替了擋料銷控制條料送進(jìn)距離（步距） ，側(cè)刃是 特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等 于送料近距的料邊。在條料送進(jìn)過程中，切下的缺口向前送進(jìn)被側(cè)刃擋塊擋住，送 進(jìn)的距離即等于步距。 除定距外，條料送進(jìn)時(shí)，需要定位，本設(shè)計(jì)采用 10 個(gè)定位螺釘代替導(dǎo)料板對 條料進(jìn)行定位。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 第 4 章 模具總體設(shè)計(jì) 4.1 模具類型 根據(jù)前面對零件的沖壓工藝性分析，模具的類型采用級進(jìn)模見 3.1 分析。加工 工序依次為拉深、沖孔、翻邊、落料。 4.2 操作與定位方式 零件雖屬于大批量生產(chǎn)，但在此安排手工送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn)，且能夠 降低模具的成本。 初次送料時(shí)為了便于順利將板材推進(jìn)模具中安裝一個(gè)承料板，承料板是用于接 長凹模上平面。 由于零件輪廓復(fù)雜，厚度較高，為保證兩孔的中心距，宜采用導(dǎo)尺導(dǎo)向，由自 動擋料銷進(jìn)行初定位，導(dǎo)正銷進(jìn)行精確定位。 4.3 卸料與出件方式 考慮到零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，厚度較高等因素，在此采用剛性卸料裝置。另外為了 安裝采用自動擋料銷安裝剛性卸料裝置是必要的，卸料板與各凸模沒有配合的要求， 卸料板上穿過凸模的孔一般制成與凸模仿形的，可有明顯的間隙。 由于是大批量生產(chǎn)，為了便于操作，提高生產(chǎn)效率，沖件和廢料采用凸模直接 從凹模洞口推出的下出件方式。 4.4 模架類型及精度 模架主要有以下幾種用途和功能如表 4.1： 表 4.1 類型 用途和功能 對角導(dǎo)柱模架 在凹模面積的對角中心線上，裝有前、后導(dǎo)柱，其有效區(qū)在毛 坯進(jìn)給方向的導(dǎo)套間。 。受力平衡，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動平穩(wěn)。 適用于縱向或橫向送料，使用面寬，常用于級進(jìn)?；驈?fù)合模。 其凹模周界范圍為 。mm505063 后側(cè)導(dǎo)柱模架 兩導(dǎo)柱，導(dǎo)套分別裝在上、下模座后側(cè)，凹模面積是導(dǎo)套前的 有效區(qū)域。可用于沖壓較寬條料，且可用邊角料。送料及操作 方便，可縱向、橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模， 不宜勇于大型模具，因有彎曲力矩，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動不平 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 穩(wěn)。其凹模周界范圍 。mm25045063 后側(cè)導(dǎo)柱窄形模架 主要用于窄形零件盒特殊沖壓工工藝的沖模。 ，起凹模周界范 圍為 28025 中間導(dǎo)柱圓形模架 常用于電機(jī)行業(yè)沖模，或用于沖壓圓形制件的沖模。其凹模周 界范圍為 。3806163 中間導(dǎo)柱模架 其凹模面積是導(dǎo)套間的有效區(qū)域，僅適用于橫向送料，常用于 彎曲?；驈?fù)合模。具有導(dǎo)向精度高、上模座在導(dǎo)柱上，運(yùn)動平 穩(wěn)的特點(diǎn)。其凹模周界范圍為 mm505063 四導(dǎo)柱模架 模架受力平衡，導(dǎo)向精度高。適用于大型制件，精度很高的沖 模，以及大批量生產(chǎn)地自動沖壓生產(chǎn)線上的沖模。其凹模周界 范圍為 m406325016 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì) 量，該級復(fù)合模采用了四導(dǎo)柱導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，四導(dǎo)柱模架導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn) 確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 第 5 章 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 排樣、計(jì)算條料寬度、確定步距、材料利用率 5.1.1 排樣方式的選擇 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完 全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽 命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣 方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最 佳。 5.1.2 計(jì)算條料寬度 搭邊的作用是補(bǔ)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。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖 件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。 搭邊值通常由表 5.1 所列搭邊值和側(cè)搭邊值確定。 根據(jù)零件形狀，查表 5.1，并考慮到工件的切邊，工件之間搭邊值 a=1mm, 工 件與側(cè)邊之間搭邊值取 a1=1.5mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利， 規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值 B0- =（Dmax2a12b1） 0- 式（5.1） 式中 Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a1沖裁件之間的搭邊值； b1工件與側(cè)邊之間搭邊值。 板料剪裁下的偏差；（其值查表 5.2）可得=0.4mm。 B0- =36.821.5+21 =41.80-0.40mm 故條料寬度為 41.8mm。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 表 5.1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值 圓件及類似圓形制件 矩形或類似矩形制 件長度50 矩形或類似矩形制件長度50材料厚度 t（mm) 工件間 a 側(cè)邊 a1 工件間 a 側(cè)邊 a1 工件間 a 側(cè)邊 a 1 0.25 1.0 1.2 1.2 1.5 1.52.5 1.82.6 0.25 0.5 0.8 1.0 1.0 1.2 1.22.2 1.52.5 0.51 .0 0.8 1.0 1.0 1.2 1.52.5 1.82.6 11.5 1.0 1.3 1.2 1.5 1.82.8 2.23.2 1.52 .0 1.2 1.5 1.5 1.8 2.03.0 2.43.4 2.02 .5 1.5 1.9 1.8 2.2 2.23.2 2.73.7 表 5.2 普通剪床用帶料寬度偏差（mm） 條料寬度 b(mm) 條料厚度 t(mm) 50 50100 100200 200 0.4 0.5 0.6 0.7 2 0.5 0.6 0.7 0.8 23 0.7 0.8 0.9 1.0 35 0.9 1.0 1.1 1.2 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 表 5.3 側(cè)刃沖切得料邊定距寬度 b1（mm） 條料寬度 b(mm) 條料厚度 t(mm) 金屬材料 非金屬材料 1.5 1.5 2.0 1.52.5 2.0 3.0 1.52.5 2.5 4.0 5.1.3 確定步距和排樣方式 排樣設(shè)計(jì)的原則 提高材料的利用率：沖裁件生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率高，材料費(fèi)用一般會占總成本 的 60 以上，所以材料利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，應(yīng)合理的設(shè)計(jì) 零件外形及排樣，提高材料利用率。 改善操作性：沖裁件排樣應(yīng)使工人操作方便、安全、勞動強(qiáng)度低。一般來說，在 沖裁生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量減少條料的翻動次數(shù)，在材料利用率相近的情況下，應(yīng)選用條料 寬度及進(jìn)距小的排樣方式。 使模具結(jié)構(gòu)簡單合理，使用壽命高。 保證沖裁件的質(zhì)量。 沖裁件在板料、條料或帶料上的布置法稱為排樣法， 稱為排樣。排樣是否合理，直接影響到材料的利用率，零件質(zhì)量，生產(chǎn)率，模具結(jié) 構(gòu)與壽命等。因此，在沖壓工藝中和模具設(shè)計(jì)中，排樣是一項(xiàng)極為重要的技術(shù)性很 強(qiáng)的工作。 根據(jù)工件的形狀，排樣采用直排形式，采用始用擋料銷控制初始步距，采用 活動擋料銷控制沖壓過程中的送料步距。根據(jù)材料的厚度查模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜 合手冊表 2.7（附錄 3）最小工藝搭邊值，工件間距 a1=1mm,邊距 a=2.5mm，送料方式采用手動送料。由于工件本身形狀的限制，故菜用了有廢料 的排樣方式，這雖然在材料利用率方面沒有少廢料排樣和無廢料排樣高但能夠消除 條料寬度誤差和條料導(dǎo)向誤差的影響，并可以感受模具的受力狀態(tài)提高模具的壽命。 排樣圖如圖 5.1。 送料步距 S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè) 或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模 具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最 大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。 級進(jìn)模送料步距 S S=Dmax+a1 式（5.1） Dmax 為零件橫向最大尺寸， a1為搭邊值 S22.81 23.8mm 排樣圖如圖 5.1 所示。 1 拉 深2 沖 孔3 翻 邊4 落 料 拉 深沖 孔翻 邊落 料 拉 深沖 孔翻 邊落 料 圖 5.1 排樣圖 5.1.4 計(jì)算材料利用率 沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利 用材料的重要指標(biāo)。 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 A/BS100% 式（5.1） 式中 A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積； B條料寬度； S步距； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和 結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決 定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用 率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié) 構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則： 1） 、提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的 形狀） 。 2) 、排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強(qiáng)度小且安全。 3) 、 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。 4) 、保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積，根據(jù) CAD-工具-查詢-面積得： A=721mm2 所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率： H=ABS100% 式（5.1） 代入數(shù)值得： H=72141.823.8100% =72.5% 根據(jù)計(jì)算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達(dá) 72.5%，滿足要求。 5.2 沖壓力的計(jì)算 5.2.1 沖裁力和彎曲力的計(jì)算 在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁 力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具重要依據(jù)之一。 用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算： F=KLt b 式（5.2） 式中 F沖裁力； L沖裁周邊長度； t材料厚度； b材料抗剪強(qiáng)度； 系數(shù)； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 工件周長 L 計(jì)算為： L= 4.1+25.42+22.8 =109.396mm 取 L=110mm。 系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力 學(xué)性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。 b的值查表為 303372Mpa,取 b=370Mpa 所以 F=KLt b =1.31101370 =52910N 根據(jù)計(jì)算，模具沖裁力約為 53KN。 翻邊力計(jì)算： 查冷沖模設(shè)計(jì) ，第 216 頁，翻邊力公式為 F 翻=1.1(D-d)t s 其中 F 翻翻邊力(N) D翻邊后中經(jīng)(mm) d翻邊直徑(mm) t材料厚度(mm) s 材料的屈服點(diǎn)(MPa) 這里 D=4.5mm，d=2.4mm, t=1mm, s=500MPa 于是 F 翻=21.13.14(4.5-2.4)1500 =7253.4(N) 5.2.2 卸料力的計(jì)算 在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)（包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù)）及摩擦 的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使 沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。 從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；一般按以下公式計(jì)算： 卸料力 Fx=KxF 式（5.3） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 Fx=KxF =0.05553KN=2.915KN （K x 、K D為卸料力系數(shù)，其值查表 5.3 可得） 所以總沖壓力 Fz=F+Fx+FD 式（5.4） =53KN+7.25KN+2.915KN =63.165KN 壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)為 J2310。 J2310 壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)表 5.4 標(biāo)稱壓力 Fg/10KN 6.3 標(biāo)稱壓力行程 Sg/mm 3.5 滑塊 固定行程 S/mm 50 滑塊 調(diào)節(jié)行程 S/mm 50/6 標(biāo)稱壓力行程次數(shù) n/次 mm1 160 快速型 標(biāo)稱壓力行程 Sg/mm 1 快速型 滑塊行程 S/mm 20 快速型 標(biāo)稱行程 快速型 次數(shù)(不小于) n/次 mm1 350 最大封閉高度 固定和可損 H/mm 170 最大封閉高度 活動臺最低 H2/mm 最大封閉高度 活動臺最高 H1/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 H/mm 40 標(biāo)準(zhǔn)型 滑塊中心到機(jī)身距離 C/mm 110 標(biāo)準(zhǔn)型 工作臺尺寸左右 L/mm 315 標(biāo)準(zhǔn)型 工作臺尺寸前后 B/mm 200 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 標(biāo)準(zhǔn)型 工作臺孔尺寸左右 L1/mm 150 標(biāo)準(zhǔn)型 工作臺孔尺寸前后 B1/mm 70 工作臺孔尺寸直徑 D1/mm 110 磨柄孔尺寸 （直徑*高度） 磨柄孔尺寸（直徑*高 度） 3050 表 5.5 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KX KT KD 鋼 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.060.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 5.3 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具 正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力 機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損， 降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定： 1）.對稱形狀的單個(gè)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(shí)，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(jìn)模的壓力中心可以用解析計(jì)算法求出沖 模壓力中心。 X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) 式（5.5） Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）公式（5.6） 由于該工件在 Y 方向上高度對稱，所以代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 壓力中心為（11.4，19） 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 5.4 模具刃口尺寸的計(jì)算 5.4.1 沖裁間隙分析 根據(jù) JB/Z27186 規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號 C 表示，其值可為正也可為負(fù)，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質(zhì)量有 極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖 裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝 參數(shù)。 1） 、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精 度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠睿?模具本身的制造偏差。 2） 、間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù) 之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙 越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對模具壽命極為不 利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和 裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。 3） 、間隙對沖裁工藝力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減 小。通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的 520%左右時(shí)，沖裁力 的降低不超過 510%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模 里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的 1525%左右時(shí)的卸料 力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、頂件力迅速增大?4） 、間隙值的確定 由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很 大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、 尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到 模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g 隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小 合理間隙 Cmin，最大值稱為最大合理間隙 Cmax。考慮到模具在使用過程中的磨損 使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值 Cmin。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。 根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗(yàn)，在確定間隙值時(shí)要按要求分類選用。對于尺寸 精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求 不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。其間隙暫 取厚度的 12%，所以由公式： Zmin=厚度12% 式（5.7） 取中間間隙可得： Zmin=112%=0.12mm 由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。 5.4.2 落料尺寸 落料凹模刃口尺寸大小為： 為保證沖出合格沖件。沖裁件精度 IT10 以上，X 取 1. 沖裁件精度 IT11- IT13,X 取 0.75. 沖裁件精度 IT14，X 取 0.5。由于本產(chǎn)品采用 IT14 級精度，所以 X 取 0.5. 360-0.32 Dd=( Dmaxx) +0.020=(360.320.5) +0.020=35.74 +0.020 Dp=( DdZ min) 0-0.02=(35.740.12) 0-0.02=35.620-0.02 220-0.24 Dd=( Dmaxx) +0.020=(220.240.5) +0.020=21.88 +0.020 Dp=( DdZ min) 0-0.02=(21.880.12) 0-0.02=21.760-0.02 150-0.16 Dd=( Dmaxx) +0.020=(150.160.5) +0.020=14.92 +0.020 Dp=( DdZ min) 0-0.02=(14.92 0.12) 0-0.02=14.8 0-0.02 40-0.08 Dd=( Dmax x) +0.020=(40.080.5) +0.020=3.96 +0.020 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 21 頁 Dp=( DAZ min) 0-0.02=(3.960.12) 0-0.02=3.84 0-0.02 2.40-0.06 Dd=( Dmax x) +0.020=(2.40.060.5) +0.020=2.37 +0.020 Dp=( DAZ min) 0-0.02=(2.370.12) 0-0.02=2.25 0-0.02 Dd 、D p落料凹模、凸模尺寸（mm） ； Dmax落料件的最大極限尺寸（mm） ； X磨損系數(shù)；(詳見附錄 1) 、 凸模、凹模制造公差（mm） ；（詳見附錄 2）dp Zminz最小合理間隙（mm）. 備注：凸模相應(yīng)切邊的尺寸按照凹模刃口尺寸進(jìn)行配做，保證間隙在 0.160.18mm 之間。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 22 頁 第 6 章 主要零部件設(shè)計(jì) 6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.1 凹模的尺寸 凹模厚度 1+ kb (15) 凹模壁厚度為 c=(1.52)H (3040mm) 式中 b 為沖裁件的最大外形尺寸；K 為系數(shù),是考慮板料厚度影響的系數(shù)可以 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)表 282 中查得代入數(shù)據(jù)可得沖孔凹模 落料凹模： H=16mm 選取凹模尺寸為：凹模輪廓輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸 L X B(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(kuò)大一個(gè)凹 模壁厚來確定,所以: L=230 B=125 6.1.2 模具的其它零件 輔助結(jié)構(gòu)零件不直接參與完成工藝過程，也不與毛坯直接發(fā)生作用，只對模具 完成工藝過程起保證作用或是對模具的功能起到完善的作用，輔助零件包括導(dǎo)向零 件、固定零件、緊固及其它零件。 6.1.2.1 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向裝置用于沖裁模具上、下模之間的定位連接和運(yùn)動導(dǎo)向，導(dǎo)向零件可以消 除壓力機(jī)滑塊運(yùn)動誤差對模具運(yùn)動精度的影響，保證凸、凹模間間隙分布均勻，便 于模具安裝和調(diào)整，因而可以提高模具的使用壽命和沖裁件精度。因此，在設(shè)計(jì)生 產(chǎn)沖裁件批量較大的沖裁模時(shí)，一般均采用導(dǎo)向裝置，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。 常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套式、滾珠導(dǎo)套式，其中圓柱形導(dǎo)柱、導(dǎo)套 式導(dǎo)向裝置加工容易，裝配簡單，滑動導(dǎo)向剛度大，精度高，穩(wěn)定性好，是冷沖模 應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 23 頁 （1）根據(jù)模座可配合 82的導(dǎo)柱和 24的導(dǎo)套，長度依據(jù)閉合高度進(jìn)行選擇， 長 195mm。 （2）配合：導(dǎo)套孔徑與導(dǎo)柱相配，一般采用 H7/r6，精度要求很高的時(shí)候?yàn)?H6/r5 配合。為了保證導(dǎo)向，要求導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合間隙小于凸、凹模之間的間隙。 外徑 D 與上模座相配，采用 H7/r6 過盈配合；導(dǎo)柱一端與下模座過盈配合（H7/r6） ， 另一端則與導(dǎo)套滑動配合，兩端的標(biāo)稱尺寸相同，公差不同。導(dǎo)套與導(dǎo)柱采用間隙 配合，一般精度為 H7/h6。結(jié)構(gòu)及配合關(guān)系如圖 6.1.2 所示。 圖 6.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套 6.1.2.2 固定與聯(lián)接零件的設(shè)計(jì)與選取 固定與聯(lián)接零件用來將凸、凹模固定在上下模座上，以及將上下模座固定在壓 力機(jī)上。主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、模座和固定板，以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取?1）模柄 模柄的尺寸與所選壓力機(jī)相適配，選直徑 40mm,長度為 88mm 模柄是將上模安裝在壓力機(jī)滑塊上的零件。模柄安裝在上模座上的垂直度影響導(dǎo) 向裝置的配合精度和使用壽命，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的模柄。常用 的模柄形有壓入式、凸緣式、旋入式和浮動式，綜合考慮到導(dǎo)向精度、制造成本， 安裝難易程度等因素，現(xiàn)采用壓入式模柄，通過過渡配合 H7/m6，將模柄壓入上模 座，并用止轉(zhuǎn)銷防止轉(zhuǎn)動。這種模柄易于保證其與上模座的垂直度要求，適合于上 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 24 頁 模座較厚的沖模。模柄通常用 Q235 鋼制造，裝入上模座后，其中心線與上模座上 平面的垂直誤差在全長范圍內(nèi)不大于 0.05mm。 圖 6.2 模柄 2）模架與模座 上、下模座用以安裝全部模具零件，構(gòu)成模具的整體和傳遞沖壓力。因此，模 座不僅要有足夠的強(qiáng)度，還要有足夠的剛度，上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體 稱為模架。模架是模具的主體結(jié)構(gòu)。冷沖模的主要零件都要通過螺釘、銷釘?shù)冗B接 到模架上，以構(gòu)成一副完整的沖模。模架在起連接作用的同時(shí)，還用于保證凸模和 凹模具有正確的位置，即起導(dǎo)向作用。模架的結(jié)構(gòu)形式，按導(dǎo)柱在模座上的固定位 置不同，有對角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架和四導(dǎo)柱模架。設(shè)計(jì)時(shí)， 矩形模座的外徑應(yīng)比凹模直徑大 40-70mm，寬度取與凹模相同的尺寸。下模座輪廓 尺寸應(yīng)比壓力機(jī)工作臺漏料孔至少大 40-50mm，模座厚度通常取為凹模厚度的 1- 1.5 倍。 1根據(jù)凹模周界的特點(diǎn)可以知道，該模具較長但較窄，故選用 4 導(dǎo)柱窄形上 下模座 查簡明設(shè)計(jì)手冊可得： 上模座選用 LBH=40030040mm 下模座選用 LBH=40030050mm 如圖 6.3 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 2結(jié)構(gòu)形式（見裝配圖） 圖 6.3 下模座 3材料一般選用鑄鐵或鑄鋼（HT200、QT400-18） 4技術(shù)要求 （1）上、下兩平面應(yīng)保持平行，平行度偏差不應(yīng)該超過規(guī)定的數(shù)值； （2）安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套的孔位置應(yīng)該一致，而且要求孔與地面垂直； （3）一般加工過程為毛坯經(jīng)過時(shí)效處理后在銑（或刨）床上粗加工上 下兩平面，留精加工余量，最后在平面磨床上精磨到符合圖樣要求。 （3）墊板 墊板置于模座和固定板之間，分散凸模傳遞的壓力，選用矩形墊板，由于整 個(gè)模具較大，沖裁力也較大，墊板的厚度 h=20mm，其外形尺寸和輪廓應(yīng)與凸模固定 板相同，故整體外形尺寸為 LBH=23012520mm，材料選用 45 鋼，熱處理硬 度 43-48HRC，為便于模具裝配，墊板上的銷孔通孔可以比銷釘直徑大 0.3-0.5mm （4）螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于對模具板件固定與定位，通常兩者選用相同的直徑，螺釘?shù)闹?徑與布置參見圖，上模座與凸模固定板之間靠 8 個(gè)內(nèi)六角螺釘固定連接，其墊板相 應(yīng)處采用過孔，墊板與凸模固定板之間采用銷釘定位，在左右對角處用兩個(gè)銷釘將 三者定位連接。凹模板與下模座采用 4 個(gè)內(nèi)六角螺釘固定連接，再用 4 個(gè)銷釘定位 連接。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 26 頁 第 7 章 校核模