基于三維的蓋板復(fù)合模的設(shè)計與裝配【說明書+CAD+PROE】

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裝備，在制造行業(yè)中占有及其重要的地位。沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量 （尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的壽命及設(shè)計和制造模具的周期密切相關(guān)。 提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價的產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟效果顯著， 深受制造行業(yè)的重視。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)對模具要求越來越高，模具結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜， 制造難度日益增大。模具制造正由過去的勞動密集和主要依靠工人的手工技巧及采用 傳統(tǒng)機械設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集，更多地依靠各種高效、高精度的數(shù)控切削機床、電加 工機床，從過去的機械加工時代轉(zhuǎn)變成機、電結(jié)合加工以及其他特殊加工時代，模具 鉗工量正呈逐漸減少之勢?，F(xiàn)代模具制造集中了制造技術(shù)的精華，體現(xiàn)了先進制造技 術(shù)，已經(jīng)成為技術(shù)密集型的綜合加工技術(shù)。 1.2、模具制造的特點 沖模是專用的工藝裝備，沖模制造屬于單件生產(chǎn)。盡管采取了一些措施，如模架 標準化、毛坯專用化、零件商品化等，適當集中模具制造中的部分內(nèi)容，使其帶有批 量生產(chǎn)的特點，但是對于整個模具制造過程，尤其對工作零件的制造仍然屬于單件生 產(chǎn)。其制造具有以下特點： （1）形狀復(fù)雜，加工精度高，因此需要應(yīng)用各種先進的加工方法（如數(shù)控銑、數(shù)控電 加工、坐標鏜、成型磨、坐標磨等）才能保證加工質(zhì)量。 （2）模具性能優(yōu)越，硬度高，加工難度大，需要先進加工設(shè)備和合理安排加工工藝。 （3）模具生產(chǎn)批量小，大多具有單件生產(chǎn)的特點。應(yīng)采用少工序、多工步的加工方案， 即工序集中的方案；不用或少用專用工具加工。 （4）模具制造完成后均需調(diào)整和試模，只有試模成型出合格制件后，模具制造方算。 沖模的生產(chǎn)流程與設(shè)備狀況、人員配置及其業(yè)務(wù)水平等多種因素有關(guān)。我國模具 的現(xiàn)狀 1.3、模具的作用 一方面是將壓力機的作用力通過模具傳遞給金屬板料，在某內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的 內(nèi)力。當內(nèi)力的作用達到一定的數(shù)值時，板料毛坯的某個部分便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用 性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得滿足一定性能要求及符合所需尺寸及形狀的制品；另一 方面，通過模具的作用，可以保證上下模之間的正確導(dǎo)向，并使坯料穩(wěn)固地壓緊與精 確的定位，從而沖制出達到一定精度要求的沖件。在生產(chǎn)實際中，模具的作用在于保 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 證沖件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本等。為此，除了采用行之有效的工藝手段、進 行正確的模具設(shè)計及選擇合理的模具結(jié)構(gòu)之外，還必須以先進的模具制造技術(shù)作為保 證。對于各類模具的制造，一般都應(yīng)滿足如下幾個基本要求。 （1）制造精度高 模具的精度主要是由沖件精度和模具結(jié)構(gòu)的要求所決定的。為了保證沖件的精度， 模具工作部分的精度要求一般要比沖件的精度高 23 倍；為此，對于組成模具的零部 件也就要提出較高的要求。如對于凸模和凹模之間間隙，必須要有嚴格的控制，并精 確地保證其間隙的均勻性；對拉深凸模和凹模刃口部分的圓角要保證相當準確的尺寸， 零件其他的尺寸精度、導(dǎo)向精度、孔的位置精度也都必須達到規(guī)定的加工精度要求。 并且還必須保證其裝配質(zhì)量。 （2）操作性能良好 將模具安裝到?jīng)_床上時，其方法要簡便，調(diào)整工作量要少，操作時送料時定位要 快速、準確可靠，出料順暢自如。在整個使用過程中，沖孔的尺寸和形狀變化極小， 可放心地進行生產(chǎn)。取出制件方便，無螺釘松動極模具零件破損等故障。 （3）使用壽命長 模具加工費用約占成本的 10%30%，其使用壽命的長短將直接影響到產(chǎn)品成本的 高低、工藝部分負荷的輕重等。為了保證高效率地進行生產(chǎn)，都要求模具具有較長的 使用壽命。 （4）制造周期短 模具制造周期的長短主要決定于制模技術(shù)和生產(chǎn)管理水平的高低。為了滿足生產(chǎn) 的需要，提高產(chǎn)品的競爭能力，必須在保證質(zhì)量的前提下盡量縮短模具的制造周期。 在規(guī)定的時間內(nèi)完成制造，且在規(guī)定的使用期間內(nèi)，沖件的沖制能符合使用要求。 （5）模具成本低 模具的成本應(yīng)該應(yīng)該是生產(chǎn)單件（或千件）時所發(fā)生的模具費用。即： 模具成本=（模具制造費 +維修保養(yǎng)費）/（制造總生產(chǎn)數(shù)） 模具成本與模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具材料、加工精度和加工方法等都有關(guān)。在 設(shè)計和加工模具時，應(yīng)根據(jù)實際情況作全面的考慮。即應(yīng)該在保證沖件質(zhì)量的前提下， 選擇與沖件生產(chǎn)量相適應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)和方便實用的零件制造方法，盡量降低模具的制 造費用和維修費用。在不影響使用的前提下，模具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單、材料便宜，并盡 量采用標準件，使模具成本降低到最低限度。 1.4、沖模的分類 沖模的形式有很多，一般可以用不同的特征來分類。一般沖模按工藝性質(zhì)分為： 沖裁模、彎曲模、拉伸模、翻邊模、脹形模和立體成形模；按工序組合可分為：單工 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 序模、 連續(xù)模和復(fù)合模；按導(dǎo)向方式分：無導(dǎo)向模和導(dǎo)向模；按機械化程度可分為：手工操 作模、半自動模和自動化模；按生產(chǎn)適應(yīng)度分：通用模、組合模和專用模；按模具材 料分：金屬模和非金屬模；按生產(chǎn)管理分為：小型、中型和大型。 1.5、模具零件的分類 根據(jù)沖件的形狀、大小、精度和不同的工藝要求，以及考慮到生產(chǎn)量、經(jīng)濟性等 不同的要求，模具的結(jié)構(gòu)型式和復(fù)雜程度各不相同。但其模具的結(jié)構(gòu)組成是很有規(guī)律 性的。對功能齊全的手工送料模具來說，根據(jù)其模具的作用情況，模具零件又可分為 工藝零件、傳動零件和輔助結(jié)構(gòu)零件三種。其中工藝零件可分為：工作零件（凸模、 凹模、凸凹模及凸?；虬寄５蔫偲磯K） ，定位零件（當療效、導(dǎo)正銷、定位板、導(dǎo)料板、 導(dǎo)料銷、側(cè)壓板及側(cè)刃） ，卸料、推料及壓料零件（卸料板、壓料板、頂件器、頂桿、 推件器、推桿及廢料刀） 。輔助結(jié)構(gòu)零件可分為：支持及夾持零件，導(dǎo)向零件，緊固及 其他零件。 工藝零件：這類零件是直接參加完成沖壓工序及與材料和沖件相互接觸，它們對 完成工藝過程起主要作用，直接使板料產(chǎn)生金屬流動、造成塑性變形或引起材料分離 的零件。其中包括： （1） 工作零件直接完成工作要求的一定變形或造成材料分離的零件。如凸模、 凹模、凸凹模等； （2） 定位零件用以確定加工中材料和毛坯正確位置的零件。如擋料銷、定位 板、定距側(cè)刃等； （3） 卸料、推料及壓料零件用于夾持毛坯或在沖壓完成后進行推料及卸料的 零 件。在某種情況下，也能起到限位，校正和幫助提高沖件精度的作用。如卸 料板、壓邊圈、頂件器、肥料切刀及與模具安裝在一起的送料、送件裝置等。 （4） 傳動零件使板料進給送料、或使模具工作部分產(chǎn)生某種特定的運動方向， 使得壓力機垂直上下運動變成工藝過程中所需的運動方向的零件。如凸輪、 斜楔、滑板、鉸鏈接頭等。 （5） 輔助結(jié)構(gòu)零件這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料直接發(fā)生 作用。只是在模具結(jié)構(gòu)中有安裝夾持及裝配的作用，對模具完成工藝過程起 保證作用或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟婆c輔助的作用。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 第 2 章 冷沖壓概述及方案的選擇 2.1 冷沖壓概述 沖壓是塑性加工的基本方法之一。它是利用安裝在壓力機上的模具，對板料施加 壓力使其變形和分離，從而獲得具有一定形狀尺寸的零件的壓力加工方法。 沖壓加工的應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬 材料，在汽車、拖拉機、電機、電器、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十 分重要的地位。 現(xiàn)代沖壓加工發(fā)展趨勢如下： （1）深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理論、失穩(wěn)理論與極限 變形程度等；應(yīng)用有限元、邊界元等技術(shù)，對沖壓過程進行數(shù)字模擬分析，以預(yù)測某 一工藝過程中坯料對沖壓的適應(yīng)性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，從而優(yōu)化沖壓工藝方案， 使塑性變形理論逐步起到對生產(chǎn)過程的直接指導(dǎo)作用。 （2）制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾 層鋼板和其他復(fù)合材料或高分子材料替代。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，加強研究各種新材 料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術(shù)。 （3）在模具設(shè)計與制造中，開發(fā)并應(yīng)用計算機輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)（CAD/CAM） ， 發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具（軟模、低熔點合金模具等）制造技術(shù)以及通用 組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量 的要求。 （4）推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓設(shè)備、沖壓柔性加工系統(tǒng)（FMS） 、多工位高速自動沖壓機 以及智能機器人送料取件，進行機械化與自動化的流水線沖壓生產(chǎn)。 （5）精沖與半精沖、液壓成形、旋壓成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形、超 塑成形等技術(shù)得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被它們所取代，產(chǎn)品 的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟。 總之，隨著冷沖壓工藝和設(shè)備的不斷發(fā)展，特別是特種沖壓工藝及多工位自動沖 模的應(yīng)用，使得沖壓技術(shù)提高到一個新水平，沖壓件的應(yīng)用將開辟新的廣闊領(lǐng)域。 2.2 冷沖壓的特點 （1）能沖壓出其他加工工藝無法加工的形狀復(fù)雜的制件。例如，從儀器儀表小型 零 件到汽車駕駛室、縱梁等大型零件，均由沖壓加工完成。 （2）沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓加工是靠模具成型，模具的制造精 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 度 高、使用壽命長，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制件互換性好。尺寸精度一般可達到 IT1014 級，最高可達到 IT6 級，有的制件不再需機械加工，便可滿足裝配和使用要求。 （3）沖壓件具有重量輕、強度高、剛性好和表面粗糙度小等優(yōu)點。 （4）生產(chǎn)率高。例如，以汽車覆蓋件為樣的大型沖壓件的生產(chǎn)效率，可達每分鐘 數(shù)件；高速沖壓小型制件，每分鐘可達到上千件。 （5）材料利用率高。一般為 7085%。因此沖壓加工能實現(xiàn)少廢料，甚至無廢料生 產(chǎn)。在某些情況下，邊角余料也可充分利用。 （6）操作簡單，便于組織生產(chǎn)。 （7）易于實現(xiàn)機械化與自動化生產(chǎn)。由于沖壓加工所用毛坯多為條料或帶料，又 是冷態(tài)加工，故大批量生產(chǎn)時易于實現(xiàn)機械化和自動化。 （8）冷沖壓的缺點是模具制造周期長、制造成本高，故不適于單件小批生產(chǎn)。 2.3 冷沖壓基本工序 沖壓工藝大致可分為分離工序和成形工序（又分彎曲、拉深、成形）兩大類。分 離工序是在沖壓過程中使沖壓件與坯料沿一定的輪廓線相互分離，同時沖壓件分離斷 面的質(zhì)量也要滿足一定的要求；成形工序是使沖壓坯料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變 形，并轉(zhuǎn)化成所要求的成品形狀，同時也應(yīng)滿足尺寸公差等方面的要求。 2.4 冷沖壓材料 冷沖壓工藝對材料的要求： （1）首先要滿足沖壓件的使用要求：強度、剛度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕等。 （2）滿足沖壓工藝條件應(yīng)具有良好的塑性和表面質(zhì)量。 （3）應(yīng)具有光潔平整無缺陷損傷的表面狀態(tài)，加工時不易破裂，也不易擦傷模具。 2.5 本次設(shè)計重點 本次設(shè)計實例為一個倒裝沖裁復(fù)合模的設(shè)計。 復(fù)合模是指壓力機在一次行程中，板料同時完成落料和沖孔等多個工序的沖裁。 復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上有一個既為落料凸模又為沖孔凹模的凸凹模。 復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，工件精度高，特別是工件內(nèi)孔對外形的位置精度 容易保證，并且這類模具對條料的要求低，邊角余料也可以進行沖壓。 本次設(shè)計分為兩大部分：沖裁件工藝性分析及工藝方案確定、加工工藝設(shè)計及模 具零部件設(shè)計。工藝設(shè)計過程包括分析工序組成、沖裁件排樣設(shè)計、凸凹模刃口尺寸 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 計算、 沖裁工藝力計算；模具零部件設(shè)計過程有凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計、坯料在模具中的定位設(shè)計、 卸料裝置設(shè)計、導(dǎo)向裝置設(shè)計、模架設(shè)計。 2.6 沖裁件工藝性 沖裁件的工藝性是指沖裁件對工藝的適應(yīng)能力。即沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、 工件精度等在沖裁時的難易程度。 2.6.1 沖裁件形狀尺寸要求： （1） 沖裁件的形狀設(shè)計應(yīng)盡量簡單、對稱，同時應(yīng)減少排樣廢料。 （2） 外形內(nèi)孔轉(zhuǎn)角處避免過尖的銳角。 （3） 避免工件上有細長臂及狹長槽，以防凸模折斷。工件上的凸起和凹槽寬度 不應(yīng)小于板料厚度 t 的兩倍。 2.6.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 （1）金屬沖裁件的內(nèi)、外形的經(jīng)濟精度不高于 IT11 級。 （2）非金屬沖裁件的內(nèi)、外形的經(jīng)濟精度為 IT14、IT15 級。 本次設(shè)計的沖裁件如圖 2.1，其形狀結(jié)構(gòu)簡單、對稱；無銳角；無細長臂及狹長槽； 但孔至邊緣距離有點小。沖裁件基本上符合上述的工藝性要求。 圖 2.1 沖裁件零件圖 2.7 確定沖裁工藝方案 制訂沖裁工藝方案的總原則是在保證零件質(zhì)量的前提下使工序數(shù)目最少。 制訂沖裁工藝方案的步驟如下： 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 （1）分析沖裁件的工藝性：根據(jù)產(chǎn)品圖紙，分析沖裁件的形狀特點、尺寸大小、 精度要求、斷面質(zhì)量及所用材料是否符合沖裁工藝的要求；能否用沖裁的方法經(jīng)濟地 制造出來。 （2）擬定工藝方案：根據(jù)沖裁件的幾何形狀、尺寸大小、精度等級和生產(chǎn)批量等， 列出各種不同的沖裁工藝方案，加以分析比較，確定一種最合理的方案。 （3）確定模具類型與結(jié)構(gòu)形式：根據(jù)確定的工藝方案、沖裁件的形狀特點、精度 要求、生產(chǎn)類型、模具制造條件及操作習(xí)慣等確定沖模的類型及結(jié)構(gòu)形式。 （4）選擇沖壓設(shè)備：根據(jù)沖裁工序的性質(zhì)確定設(shè)備的類型，并根據(jù)沖裁工藝力和 零件尺寸，選擇沖壓設(shè)備的噸位。 本次設(shè)計的零件形狀規(guī)則，尺寸為 97mm75mm,尺寸要求較高，斷面質(zhì)量較好，材料為 3mm 厚的 B3 鋼板，均符合沖裁工藝的要求；沖裁工序包括一個落料工序和一個沖孔工序，為提高生產(chǎn) 效率，降低成本，可選用復(fù)合沖裁與連續(xù)沖裁，根據(jù)尺寸精度的要求，選用復(fù)合沖裁模，模架選用 中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架；沖裁工藝力為 447KN，選用公稱壓力為 600KN 的開式可傾壓力機。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 第 3 章 沖裁工藝設(shè)計與參數(shù)計算 3.1 沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大 小、精度等級等是否符合沖裁加工的工藝要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料的消耗 少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單等。通常對沖裁 件的工藝性影響最大的是幾何尺寸和精度要求。 3.2 沖裁件的形狀和尺寸要求 （1） 沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱，最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形 狀或有這些形狀所組成，是排樣時廢料最少。 （2） 沖裁件的凸出懸臂和凹槽的寬度不宜太小，以免凸模折斷。 （3） 沖裁件的外形或內(nèi)形的轉(zhuǎn)角處，要避免尖角出現(xiàn)，應(yīng)以圓弧過渡，以便于 模具加工，減少熱處理或沖壓時在尖角處斷裂的現(xiàn)象，同時可以防止尖角 部位的刃口磨損過快而使模具壽命降低。 （4） 沖孔時，由于受到?jīng)_孔凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過小。沖孔的孔徑 尺寸與孔的形狀、材料的機械性能、材料厚度等相關(guān)。 （5） 沖裁件的孔與孔之間、空與邊遠之間的距離不應(yīng)過小。否則，模具的強度 和沖裁件的質(zhì)量不能保證。在彎曲件或拉伸件上沖孔時，為了避免沖孔時 時凸模受水平推力而折斷，其孔邊與零件直壁間應(yīng)保持一等的距離。 3.3 沖裁件的精度與斷面粗糙度 （1） 沖裁件的經(jīng)濟精度一般不高于 IT11 級，最高可達 IT8IT10 級。 （2） 沖裁件的斷面粗糙度一般為 Ra=12.550m,最高可達 Ra=6.3m 。 綜上所述： 材料：Q235 普通碳素鋼，有較好的沖壓性能，有參考文獻 2附表 12 黑色金屬的 力學(xué)性能 查得： b 為 440470Mpa 取 b 為 450Mpa。 結(jié)構(gòu)形狀：該工件外形簡單、規(guī)則，適合沖壓加工。 尺寸精度：公差的尺寸精度未標注，按沖孔件一般的經(jīng)濟精度選擇 IT11 級。 結(jié)論：工藝性較好，可以沖裁。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 3.4 沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁模的凸模與凹模刃口輪廓相應(yīng)尺寸的差值，單邊間隙用 C 表示， 雙邊間隙用 Z 表示。 圓形沖裁雙邊間隙為 Z=D-d 式中 Z沖裁間隙，mm； D凹模刃口尺寸，mm； d凸模刃口尺寸，mm。 沖裁間隙值的大小對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命、沖裁力和卸料力的影響很大，是 模具設(shè)計中的一個重要因素。因此設(shè)計模具時一定要選擇一個合理的間隙，考慮到模 具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙， 這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 Zmin，最大值稱為最大合理間隙 Zmax。由于模 具在使用過程中會逐步磨損，設(shè)計和制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙。 合理間隙值的選取主要與沖壓件材料的力學(xué)性能、材料厚度、制件使用要求等因 素有關(guān)，不同行業(yè)的沖裁間隙值也有所不同 查表 2-5（冷沖壓及模具設(shè)計） ，確定間隙 Zmin=0.460mm , Zmax=0.640mm。根據(jù) 零件設(shè)計及尺寸精度要求，選用沖裁間隙為 Z=0.500mm。 3.5 凸、凹模刃口尺寸計算 沖裁工作中，沖裁件的尺寸精度主要取決于凸模和凹模工作部分（刃口部分）的 尺寸精度，合理的間隙值也是凸、凹模刃口尺寸來實現(xiàn)和保證的。因此，正確地確定 凸、 凹模刃口尺寸及公差，在設(shè)計和制造模具時是很重要的。 3.5.1 尺寸計算原則 （1）落料時，先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺寸的基本尺寸取接近或等于零件 的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)，仍能沖出合格零件。凸模刃口的基 本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個最小合理間隙值來確定。 （2）沖孔時，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大 極限尺寸，以保證凸模磨損在一定的范圍內(nèi)，仍能使用，而凹模刃口的基本尺寸按凸 模刃口的基本尺寸加上一個最小合理間隙值來確定。 （3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的 制造精度比沖裁件的精度高 23 級，對于規(guī)則形狀的制件，模具可按 IT67 級精度取 其公差。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 3.5.2 刃口尺寸計算方法 根據(jù)上述原則，就可確定凸、凹模的刃口尺寸及公差，但由于模具的加工和測量 方法不同，在進行具體計算與尺寸公差標注時，其方法也不同，通常有兩種：凸模與 凹模分開加工法和凸模與凹模配合加工法。 凸模與凹模分開加工法適用于圓形或形狀簡單的沖裁件。為了保證間隙在合理范 圍內(nèi)，須滿足 凸+ 凹 Zmax Zmin，這就需要采用較小的凸、凹模制造公差。模 具制造公差小，造成模具制造困難，成本提高，特別是單件小批生產(chǎn)時，采用這種方 法更不經(jīng)濟。 配合加工法在加工時先按零件的尺寸和公差，計算出沖孔凸?；蚵淞习寄５某叽?， 并制造出來，然后以此為基準件，配制沖孔凹?；蚵淞贤鼓?，故只需要保證最小間隙 即可。 為了滿足生產(chǎn)，減小成本，本次設(shè)計選用配合加工法。其計算方法如下： （1）落料：設(shè)零件尺寸為 D- ，則 D 凹= （D ） + 凹 式中： D 凹落料凹模刃口尺寸，mm； D 凸凹模刃口尺寸，mm ，按凹模實際尺寸配制，保證雙邊間隙 Zmin； 零件公差，mm； 凹沖孔凸模制造公差，取值為 /4； 磨損系數(shù)。 （2）沖孔：設(shè)零件尺寸為 d+ 則 d 凸=（d + ）- 凸 式中：d 凸沖孔凸模刃口尺寸，mm； d 凹沖孔凹模刃口尺寸，mm，按凸模實際尺寸配制，保證雙邊間隙 Zmin； 零件公差，mm； 磨損系數(shù)。 現(xiàn)在要沖壓的零件如圖 3.1 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 圖 3.1 沖裁件尺寸圖 凸模刃口尺寸計算如下： 據(jù)冷沖壓及模具設(shè)計查表 2-8 得 凸=0.020mm 查表 2-9 得 =1 ；=0.20mm 則：C 凸= （7+10.10 ） +0.020mm=7.2+0.020mm 凹模刃口尺寸計算如下： 據(jù)冷沖壓及模具設(shè)計 查表 2-8 得 A 尺寸： 凹=+0.035mm ；B 尺寸： 凹 =+0.030mm ；C 尺寸： 凹=+0.020mm 查表 2-9 得 =0.75 ；=0.32mm 則：A 凹=(93-0.75 0.32) +0.035mm=92.76+0.035mm B 凹=(75-0.750.32) +0.030mm =74.76+0.030mm R 凹=(10-0.750.32) +0.020mm =9.76+0.020mm 3.6 沖裁工藝力計算 沖裁工藝力是使材料在沖裁工序中完成其分離所必需的作用力和其他附加力的總 稱。它包括沖裁力、卸料力、推出力和頂件力。計算沖裁工藝力的目的是為了合理地 選用壓力機和為設(shè)計模具提供重要依據(jù)。 3.6.1 沖裁力的計算 沖裁力的大小主要與材料的性質(zhì)、厚度和零件的展開長度有關(guān)。用平刃口沖裁模 沖裁時，其沖裁力可按下式計算 P 沖=KL t0 式中：P 沖沖裁力， N； K系數(shù)，是考慮到模具刃口磨損，間隙不均勻，材料機械性能及厚度的波 動等實際因素而給出的修正量，一般取 K=1.3； L沖裁件的周長，mm； t 材料的厚度，mm； 0材料的抗剪強度，MPa 。 查沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)表 1-8，得 0 =350N/mm，可得： 落料沖裁力：P 落=1.3(273+2 55+210)3350 =435162N=435KN 沖孔沖裁力：P 孔=1.3423.53 350 =12001.08N=12KN 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 3.6.2 卸料力、推件力和頂件力的計算 將緊箍在凸模上的料卸下所需的力稱為卸料力；將卡在凹模中的料推出所需的力 稱 為推件力。將卡在凹模中料逆著沖裁力方向頂出所需的力稱為頂件力。 影響卸料力、推件力和頂件力的因素很多，主要有材料的機械性能、材料厚度、 沖裁間隙、零件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸以及潤滑情況等。在生產(chǎn)中，都是采用簡單的經(jīng)驗公 式來計算 P 卸= K 卸P 沖 P 推=nK 推P 沖 P 頂=n K 頂P 沖 式中：P 卸、P 推、P 頂分別為卸料力、推件力、頂件力，N； K 卸、K 推、K 頂分別為卸料力系數(shù)、推件力系數(shù)、頂件力系數(shù)，其數(shù)值 可查表求得； P 沖沖裁力， N； n同時卡在凹模洞口內(nèi)的件數(shù)，n=h/t，h 為凹模刃口直壁高度，mm；t 為料厚，mm。 查沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)表 3-13，3-14 得： K 卸=0.0250.04，K 推 =0.030.05， K 頂=0.040.06 取 K 卸=0.03 ，K 推=0.04 ，K 頂=0.05， 則：凸模卸料力 P 卸 1=0.0312KN=0.36KN 凸凹模卸料力 P 卸 2=0.03435KN=13.05KN 凹模推件力 P 推=0.04435=17.4KN 凸凹模頂件力 P 頂=0.0512=0.6KN 3.7 壓力中心分析 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作， 應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心 載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從 而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中，可能會出現(xiàn)由于沖件 的形狀特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相 重合的情況，這時應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。 對于簡單幾何圖形壓力中心的位置 (1）對稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心上。 (2）沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中心。 本次設(shè)計的沖裁件為規(guī)則幾何圖形,故模具的壓力中心即為沖裁件的幾休中心。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 第 4 章 模具設(shè)計 4.1 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1.1 凹模 1凹模的結(jié)構(gòu)形式： 沖裁模常用的結(jié)構(gòu)形式主要有： （1）整體式凹模 整體式凹模結(jié)構(gòu)簡單，強度好，但在使用中，凹模刃口局部磨 損、損壞就必須整體更換，同時由于凹模的非工作部分也采用模具鋼材，所以，制造 成本較高。這種結(jié)構(gòu)形式適用于中小型沖壓件及尺寸精度要求比較高的模具 （2）組合式凹模 組合式凹模工作部分和非工作部分是分別制造的。工作部分采 用模具鋼制造，非工作部分則由普通材料制造，模具制造成本低，維修方便。 （3）鑲拼式凹模 拼鑲式凹模常用于一些大型或形狀復(fù)雜的凹模，以利于加工； 對于個別部位容易損壞的凹模，也常常采用局部拼鑲，以便于更換修理。 本次設(shè)計凹模選用整體式，凸凹模選用組合式。 2凹模刃口形式 凹模的刃口形式有以下幾種： （1）圓柱形孔口凹模（圖 4.1a、b） 此種凹模刃口強度高，修磨后孔口尺寸不變， 適用于沖裁形狀復(fù)雜、精度要求較高的制件。 （2）錐形孔口凹模 （圖 4.1c、d） 此種凹?？變?nèi)不易積存制件或廢料，孔壁所受 的摩擦力及脹形力小，一般用在精度要求不高、形狀簡單、材料厚度較薄的制件的沖 裁。 （3）凸臺式孔口凹模（圖 4.1e） 此種凹模適用于沖裁 0.3mm 以下的工件。 本次設(shè)計凹模刃口選用圓柱形孔口 b，凸凹模刃口選用圓柱形孔口 a。 圖 4.1 凸模刃口形式 3凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 沖裁時凹模承受沖裁力和側(cè)向力的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 比較復(fù)雜，目前還不可能用理論計算法確定凹模尺寸，在生產(chǎn)中大都采用下列經(jīng)驗公 式概略的計算凹模尺寸。 凹模厚度 H=Kb 凹模壁厚 C=(1.52)H（小型凹模） 或 C=（23）H（大型凹模） 式中：K系數(shù)，可查表獲得； b沖裁件最大外形尺寸，mm。 形狀復(fù)雜或制件尺寸較大時，凹模壁厚 C 應(yīng)取較大值，且 C3040mm；一般凹 模厚度 H 不得小于 15mm。 據(jù)模具設(shè)計與制造查表 2-14 得 K=0.35，則 H=0.3597=33.95mm，取值 35mm； C=1.520=30mm。 4凹模材料和技術(shù)要求 凹模材料可與凸模相同或優(yōu)于凸模，淬火硬度可與凸模相同或略高于凸模，如可取 HRc6064，具體硬度值要根據(jù)凹模所選用的材料和凹模的作用而定。凹模刃口要鋒利， 強度要大，表面粗糙度要小（一般為 Ra=1.600.40m）外輪廓棱角要倒鈍等。 4.1.2 凸模 凸模又稱沖頭，是沖模的關(guān)鍵零件之一，凸模本身按其作用又可分為工作部分和 固定部分。 1凸模的結(jié)構(gòu)形式 常見的凸模結(jié)構(gòu)形式如表 4-1。 本次設(shè)計為了便于裝配，選用第一種形式的凸模。 表 4-1 常用凸模形式 簡 圖 特 點 適 用 范 圍 典型圓凸模結(jié)構(gòu)。下端為工作 部分，中間的圓柱部分用以與固 定板配合（安裝），最上端的臺 肩承受向下拉的卸料力 沖圓孔凸模，用以沖 裁（包括落料、沖孔） 直通式凸模，便于線切割加工， 如凸模斷面足夠大，可直接用螺 各種非圓形凸模用以 沖裁（包括落料、沖孔） 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 釘固定 斷面細弱的凸模，為了增加強 度和剛度，上部放大 凸模受力大，而凸模 相對來說強度、剛度薄 弱 凸模一端放長，在沖裁前，先 伸入凹模支承，能承受側(cè)向力 單面沖壓的凸模 整體的凸模結(jié)構(gòu)上部斷面大， 可直接與模座固定 單面沖壓的凸模 凸模工作部分組合式 節(jié)省貴重的工具鋼或 硬質(zhì)合金 組合式凸模，工作部分輪廓完 整，與基體套接定位 圓凸模。節(jié)省工作部 分的貴重材料 2凸模的固定方式 凸模在上模的正確固定應(yīng)該是既要保證凸模工作可靠和良好的穩(wěn)定性，還要使凸 模在更換或修理時拆裝方便。常用的固定形式見表 4-2。 本次設(shè)計為了便于裝配，選用第一種固定方式。 表 4-2 常見的凸模固定形式 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 點 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 1 凸模與固定板緊配合，上端帶臺肩， 以防拉下。圓凸模大多用此種形式固 定 2 直通式凸模，上端開孔，插入圓銷 以承受卸料力 3 用于斷面不變的直通式凸模，端部 回火后鉚開 4 凸模與固定板配合部分斷面較大， 可用螺釘緊固 5 用環(huán)氧樹脂澆注固定 6 上模座橫向開槽，與凸模緊配合， 用于允許縱向稍有移動的凸模 7 凸模以內(nèi)孔螺紋直接緊固于壓力機， 用于中小型雙動壓力機 8 用螺釘和圓銷固定的凸模拼塊，也 可用于中型或大型的整體凸模 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 9 負荷較輕的快換凸模，沖件厚度不 超過 3mm 3凸模長度的確定 凸模長度一般根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定，凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口 內(nèi)對板料進行沖切，若凸模過長又降低其工作時的穩(wěn)定性。凸模長度可按計算結(jié)果根 據(jù)國標的長度系列選取。凸模長度 L 的計算公式為： L=H 固+H 卸+H 導(dǎo)+a 式中 H 固固定板的厚度，mm； H 卸固定卸料板的厚度，mm； H 導(dǎo)導(dǎo)尺厚度，mm a附加長度，它包括凸模的修磨量、凸模進入凹模的深度及凸模固定 板與卸料板的安全距離等，一般可取出 1020mm。 本次設(shè)計為倒裝復(fù)合模，凸模的長度根據(jù)固定板、凹模來計算，其中 H 固=24mm， H 凹=35mm，為了減小沖裁力，沖裁時應(yīng)先沖孔，則須凸模略長一點，選 定此距離為 4mm，則凸模的長度為 L=24+35+4=63mm。 4凸模材料和技術(shù)要求 凸模大都用碳素工具鋼和合金工具鋼制造，如 T10A、 T12A、CrWMn 、 Cr12、Cr12MoV、9CrSi 等。凸模工作端（即刃口）淬硬至 HRc5862(Cr12、Cr12WMn、9CrSi 等) ，凸模尾端淬火后回火，硬度為 HRc4348 為 宜。不同的凸模技術(shù)條件不盡相同，通用的技術(shù)條件主要有：凸模頂面與凸模固定板 裝配后一起磨平；刃口要鋒利不倒鈍；工作部位表面光滑，粗糙度一般為 Ra=1.60.4 m；小直徑的凸模軸端不允許打中心孔等。 4.2 卸料結(jié)構(gòu)設(shè)計 沖裁模的卸料裝置是用來對條料、坯料、工件、廢料進行推、卸、頂出的機構(gòu)， 以便下次沖壓的正常進行。 4.2.1 卸料、推料和頂料結(jié)構(gòu) 卸料結(jié)構(gòu)是用于將條料、廢料從凸模上卸下的裝置，分剛性（固定卸料板）和彈 性兩種。固定卸料板固定在凹模上面，卸料力大，但無壓料作用，多用于厚料沖裁模， 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 凸模與卸料板單面有 0.20.5mm 的間隙。彈性卸料板是利用彈簧或橡膠的彈壓力進行 卸料，除卸料外，還對毛坯有壓料作用，適用于薄料沖裁，卸料板形孔與凸模的單面 間隙一般為 0.050.1mm。 常見的卸料板結(jié)構(gòu)形式見表 4-3。 表 4-3 常見的卸料板結(jié)構(gòu)形式 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 特 點 無導(dǎo)向彈壓卸料板，廣泛應(yīng)用于薄材料和沖件要 求平整的落料、沖孔、復(fù)合模等模具上的卸料。卸 料效果好、操作方便。彈壓元件可用彈簧或硬橡膠 板，一般以使用彈簧較好 平板式固定卸料板，結(jié)構(gòu)比彈壓卸料板更簡單， 一般適用于沖制較厚的各種板材，若沖件平整度要 求不高，也可沖制0.50.8mm 的各種板材 半固定式卸料板，一般適用于較厚材料的沖件沖 孔模。由于加大凹模與卸料板之間的空間，沖制后 的沖件可利用壓力機的傾斜或安裝推件裝置使沖件 脫離模具，同時操作也較方便，由于卸料板是半固 定式，因此凸模高度尺寸也可相應(yīng)減少 彈壓式導(dǎo)板。導(dǎo)板由獨立的小導(dǎo)柱導(dǎo)向，用于薄 料沖壓。導(dǎo)板不僅有卸料功能，更重要的是對凸模 導(dǎo)向保護，因而提高了模具的精度和壽命 當沖件材料厚度0.83mm 時，導(dǎo)板孔與凸模配 合為 H7/h6 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 廢料切刀也是卸料的一種形式，它是利用沖裁時凹模下壓廢料于切刀刃 口上，將廢料切斷，從而達到卸料的目的。 推（頂）件結(jié)構(gòu)是用于將制件或廢料從凹模型腔中推（頂）出的裝置，也分剛性 和彈性兩種。 本次設(shè)計的卸料裝置選用無導(dǎo)向彈壓卸料板，推件裝置選用有導(dǎo)向彈性推件板。 4.2.2 卸料結(jié)構(gòu)關(guān)系尺寸計算 卸料板的形狀一般與凹模形狀相同，卸料板的厚度，可按下式確定： Hx=（0.81.0）Ha 式中 Hx 卸料板厚度，mm； Ha凹模厚度，mm 。 本次設(shè)計中，凹模厚度 Ha = 35mm，則 Hx=(0.81.0)35=(2835)mm，取 28mm。 卸料板型孔形狀基本上與凹模孔形狀相同（細小凹?？准疤厥庑涂壮猓?，因此在 加工時一般與凸模配合加工。在設(shè)計時，當卸料板型孔對凸模兼起導(dǎo)向作用時，凸模 與卸料板的配合精度為 H7/f6；對于不兼導(dǎo)向作用的彈性卸料板，一般卸料板型孔與凸 模單面間隙為 0.050.1mm，而剛性卸料板凸模與卸料板單面間隙為 0.20.5mm，并保 證在卸料力的作用下，在使工件或廢料拉進間隙內(nèi)為準。 卸料板一般選用 45 鋼制造，不需要熱處理。 4.2.3 彈簧和橡膠的選用與計算 為了保證有足夠的卸料力，以便使制件和廢料能順利地從凸、凹模上卸下來，在 設(shè) 計沖模時，必須恰當?shù)剡x用彈簧和橡膠的尺寸。 本次設(shè)計采用橡膠卸料。 在選用橡膠卸料或頂件時，應(yīng)根據(jù)卸料力和要求的壓縮量校核橡膠的工作壓力和 許可的壓縮量，看能否滿足沖壓工藝的需要。 橡膠板的壓縮量不能過大，否則會影響其壓力和壽命，最大壓縮量不能超過其厚 度的 45%，預(yù)壓縮量約為其厚度的（1015）%。橡膠高度 H 可按下式來計算： H=L/（0.250.30） 式中 L所需的工作行程（壓縮量） ，mm； 本次設(shè)計中，工作行程 L=4mm，推件橡膠厚度 H=4/(0.250.30)mm=13.316mm，選 用 15mm；卸料橡膠略厚，厚度選用 18mm。 4.3 定位形式與結(jié)構(gòu)設(shè)計 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 模具上定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確定位，根據(jù)毛坯形狀、 尺寸及模具的結(jié)構(gòu)形式，可以選用不同的定位方式，常見的定位零件有擋料銷、定位 板、導(dǎo)正銷和側(cè)刃等。 1擋料銷 擋料銷的作用是給予條料或帶料在送料時以確定的送進距離。主要有固定擋料銷、 活動擋料銷、自動擋料銷、始用擋料銷和定距側(cè)刃等。 （1）固定擋料銷 其結(jié)構(gòu)簡單，常用的為圓頭形式，一般裝在凹模上，適用于帶 固定卸料板和彈性卸料板的沖模中。 。 （2）活動擋料銷 擋料銷能自由活動，其后端都帶有彈簧或彈簧片，送料較固定 擋料銷稍為方便，不必將條料在擋料銷上套進套出，但定位時需將條料前后移動，因 此生產(chǎn)率低，適用于沖裁窄形制件（620mm）和一般制件。 （3）自動擋料銷 當采用這種擋料銷時，無需將料抬起或后拉，只要沖裁后將料 往前推，便自動擋料，故能連續(xù)送料沖壓。 （4）始用擋料銷 又稱臨時擋料銷，一般用在級進模上，當開始沖裁時，作確定 條料的準確位置用，用時將擋料銷向里壓緊。 2定位板、定位釘 定位板、定位釘是對單個毛坯或半成品按其外形或內(nèi)孔進行定位的零件。由于坯 料形狀不同，定位形式也很多。定位板與定位釘一般采用 45 鋼制成，淬火硬度為 4348HRc。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 3導(dǎo)正銷 導(dǎo)正銷多用于連續(xù)模中沖裁件的精確定位，沖裁時為減少條料的送進誤差，保證 工件內(nèi)孔與外形的相對位置精度，導(dǎo)正銷先插入已沖好的孔中，將坯料精確定位。導(dǎo) 正銷可裝落料凸模上，也可裝在固定板上。 4定距側(cè)刃 側(cè)刃多用于連續(xù)模，工作時在條料側(cè)邊沖去一個狹條，狹條長度等于步距，以此 作為送料進距。帶側(cè)刃的沖裁模操作方便，送料步距正確，易于實現(xiàn)沖壓自動化，但 浪費材料。 本次設(shè)計中為了送料方便，選用擋料銷作為定位元件，同時考慮到結(jié)構(gòu)上的要求， 選用自動擋料銷。 4.4 沖模導(dǎo)向、安裝和有關(guān)零、部件 4.4.1 導(dǎo)向 在大批量生產(chǎn)中為了便于裝模，或在精度要求較高的情況下，模具都采用導(dǎo)向裝 置，以保證精確的定位，提高沖件質(zhì)量及模具壽命。 1上下模導(dǎo)向的基本形式 （1）導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向 在上下模座上分別設(shè)置兩對或四對導(dǎo)柱、導(dǎo)套對凸、凹模 進行導(dǎo)向。導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是模具行業(yè)應(yīng)用最廣泛的 導(dǎo)向裝置。 （2）導(dǎo)板導(dǎo)向 模具中導(dǎo)板既對凸模起導(dǎo)向作用又起卸料板作用，導(dǎo)板與凸模采 用 H7/h6 配合，導(dǎo)板厚度應(yīng)增高，在沖壓過程中使凸模與導(dǎo)板始終保證配合。 （3）套筒式導(dǎo)向 這種導(dǎo)向十分精確，導(dǎo)柱和套筒有很大的接觸面，磨損較慢， 使用時間長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且工作空間太小操作不便，只有在沖制鐘表等精密小零件 時才使用。 （4）導(dǎo)向塊導(dǎo)向 對于一些中型或大型沖模，尤其是彎曲、拉深、整形等有較大 側(cè)向力的模具，往往采用導(dǎo)塊導(dǎo)向。 2模架 模架由模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模柄等零件組成。模架已納入冷沖模國家標準。 模架可分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架。 （1）滑動導(dǎo)向模架 滑動導(dǎo)向模架的導(dǎo)柱導(dǎo)套為間隙配合，其配合種類有 H7/h6、 H6/h5 兩種?；瑒訉?dǎo)向模架按導(dǎo)柱導(dǎo)套的多少及布置形式可分為后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架、中 間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架、對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架、四導(dǎo)柱導(dǎo)套模架。 后側(cè)導(dǎo)柱模架：其兩個導(dǎo)柱、導(dǎo)套處于模架后側(cè)，可實現(xiàn)縱向、橫向送料，送 料方便。但由于導(dǎo)柱導(dǎo)套偏置，易引起單邊磨損，不適于浮動模柄的模具。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 中間導(dǎo)柱模架：其兩個導(dǎo)柱、導(dǎo)套位于模具左右對稱線上，受力均衡，但只能 沿前后單方向送料。 對角導(dǎo)柱模架：其兩個導(dǎo)柱、導(dǎo)套布置于模具的對角線上，不但受力均衡，且 能實現(xiàn)縱橫兩個方向送料。 四導(dǎo)柱模架：其具有四個沿四角分布的導(dǎo)柱導(dǎo)套，不但受力均衡，導(dǎo)向功能強， 且剛度大，適合于大型模具。 （2）滾動導(dǎo)向模架 滾動導(dǎo)向是在導(dǎo)套導(dǎo)柱之間通過一組滾珠，使之進行滾動導(dǎo) 向。滾珠裝在保持架內(nèi)，排列對稱，分布均勻，與中心線成 角，使每個滾珠在上下 運動時都有各自的滾道，以減少磨損。滾珠應(yīng)選用同一直徑，公差不超過 0.003mm。 本次設(shè)計選用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，其導(dǎo)柱中心通過壓力中心，導(dǎo)向情況好，結(jié)構(gòu) 也比四導(dǎo)柱導(dǎo)套模架簡單。 4.4.2 結(jié)構(gòu)件與安裝 1上下模板 模板分上模板和下模板，整個模具的各個零件都直接或間接地固定在上下模板上， 因此它是整個模具的基礎(chǔ)。上模板通過模柄安裝在沖床滑塊上，下模板用壓板和螺栓 固定在工作臺上。模座分為導(dǎo)柱（套）和不帶導(dǎo)柱（套）兩種。 帶導(dǎo)柱（套）模板與導(dǎo)柱導(dǎo)套構(gòu)成模架，國標規(guī)定模板的規(guī)格由凹模周界即 LB 或 D 來確定。不帶導(dǎo)柱（套）的模板一般用在敞開模中，國標也有規(guī)定，但一般工廠 多為自行設(shè)計確定。 滑動導(dǎo)向模板一般由鑄鐵制作，滾動導(dǎo)向模板一般由鑄鋼或鍛件制作，不帶導(dǎo)柱 （套）的模板有鑄鐵與鍛件兩種。 本次設(shè)計選用帶導(dǎo)柱（套）模板，其外形尺寸根據(jù)凹模周界及整體結(jié)構(gòu)要求確定 為 179mm430mm。 2墊板與固定板 墊板的作用主要是承受凸?；虬寄毫?，防止過大的沖壓力在上下模板上壓出凹 坑，而影響模具的正常工作。墊板的外形尺寸與凹模周界尺寸一致，其厚度尺寸可參 照 周界尺寸按國標確定，一般為 310mm。當材料為 45 鋼時，熱處理后硬度為 4045HRc；當材料為 T7 時，淬火硬度為 5256HRc。 固定板主要用于小型凸、凹模等工作零件的固定。固定板的外形與凹模輪廓尺寸 基本是一致的，厚度可按經(jīng)驗公式（0.60.8）Hd 選取，Hd 為凹模厚度。材料一般選 用 Q235。 本次設(shè)計墊板選用 45 鋼，厚度為 8mm；固定板選用 Q235，厚度根據(jù)經(jīng)驗公式確定 為 H 上固=24mm，H 下固=32mm。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 3模柄 模柄是連接上模與壓力機的零件，1000KN 以下壓力機的模具安裝一般均選用模柄 連接，對于大型模具可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。常用的模柄有壓入 式模柄、凸緣式模柄、槽形模柄、通用模柄、活動模柄、浮動式模柄等。若采用浮動 模柄，沖床滑塊的運動誤差不會影響上、下模的導(dǎo)向，但導(dǎo)柱與導(dǎo)套不能脫離。 本次設(shè)計中選用最常用的壓入式模柄，查冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計資 料,選用模柄 A50110 GB2862.1-81.Q235 4.4.3 緊固件選用 在冷沖模各種零件之間，尤其是上、下模各類零件與模座的結(jié)合部分，多采用螺 釘緊固、銷釘定位。鏍釘主要連接沖模中各零件，使其成為整體，而銷釘則起固定作 用。在螺釘?shù)倪x用中多采用內(nèi)六角螺釘，這種螺釘?shù)膬?yōu)點是緊固牢靠，由于螺釘頭埋 入模板內(nèi)，模具的外形比較美觀，裝拆空間小。也有時用外方角螺釘。對于一些輔助 件的緊固也有用開口螺釘、沉頭螺釘?shù)?。銷釘均選用圓柱銷，設(shè)計時，圓柱銷不能少 于兩個。 本次設(shè)計中用于固定的螺釘選用內(nèi)六角螺釘，共有 4 個 M1290GB/T70-1985 螺釘、 4 個 M1260GB/T70-1985 螺釘、4 個 M1270 GB/T70-1985 螺釘；卸料螺釘選用 4 個 1290GB2867.5-81 圓柱頭卸料螺釘。 銷釘選用圓柱銷，共有 2 個 1690GB/T119-1986 圓柱銷、2 個 1670GB/T119-1986 圓柱銷、2 個 12100GB/T119-1986 圓柱銷。 第 5 章 PRO/E 三維技術(shù)簡介 5.1 CAD/CAM 集成軟件的邏輯結(jié)構(gòu) 目前 CAD、CAE 和 CAM 技術(shù)都已發(fā)展到相當實用的水平。發(fā)達國家競相推出其 成熟的商品化軟件，對 CAD、CAE 和 CAM 技術(shù)在各自領(lǐng)域的發(fā)展起到了相當重要的 促進作用。由于制造業(yè)產(chǎn)品信息相當復(fù)雜，要實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)自動化，在分離的 CAD、 CAE、CAM 之間還需要大量的人工工作，這給企業(yè)自動化生產(chǎn)帶來了極大的障 礙。CADCAECAM 的集成是解決這個障礙的必然趨勢。CAD 包括幾何造型、自動繪 圖、產(chǎn)品裝配；CAE 包括工程分析、動態(tài)模擬等；CAM 包括工藝過程規(guī)劃（CAPP） 、 數(shù)控（NC ） 、 機器人和生產(chǎn)信息管理等。對于一個廣義的 CAD/CAE/CAM 集成系統(tǒng)而言，它包括以 上的全部內(nèi)容。應(yīng)把以至（生產(chǎn)計劃與控制）等各種功能不同的軟件有機的結(jié)合在起 來用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，以保證系統(tǒng)內(nèi) 信息流的暢通，并協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)的運行。這是 CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）的主要思 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 想。目前，廣泛研究的狹義的 CAD/CAE/CAM 集成，主要是幾何造型、工程分析、工 藝規(guī)劃和數(shù)控加工的集成，它是 CIMS 的核心技術(shù)，是當今制造業(yè)中計算機應(yīng)用的研 究熱點之一。 5.2 CAD/CAM 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 現(xiàn)有的或正在開發(fā)的 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)可分為三種類型。 （1）傳統(tǒng)型系統(tǒng) 這類系統(tǒng)有 I-DEAS、UG-、CATIA 等較著名的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是以 某種應(yīng)用功能（如工程繪畫、曲面設(shè)計或有限元分析等）為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，后來逐 漸將其功能擴充到 CAD/CAE/CAM 的其它領(lǐng)域。由于當時硬件環(huán)境、設(shè)計思想和設(shè)計 方法的局限性使這些系統(tǒng)無法適應(yīng)高度集成化的要求。 （2）改造型系統(tǒng) 這類系統(tǒng)是 20 世紀 80 年代中期發(fā)展起來的，如 solidworks、 Pro/ENGINEER 等。這些系統(tǒng)提高了某些功能的自動化程度，如參數(shù)化特征設(shè)計、系 統(tǒng)數(shù)據(jù)與文件管理、數(shù)控加工程序的自動生成等。 5.3 PRO/E 軟件簡介 1985 年，PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988 年， V1.0 的 Pro/ENGINEER 誕生了。經(jīng)過 10 余年的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維 建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER2000i2。PTC 的系列軟件包括了在 工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制 造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊 密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 主要特性： （1）全相關(guān)性：Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開 發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔， 包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改， 卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮 其作用。 （2） 基于特征的參數(shù)化造型：Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾 何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的 進行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的， 因而易于使用。 （3） 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些 特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性） ，然后修改參數(shù)很容易的進行 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 （4） 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實 現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的 開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了 Pro/ENGINEER 獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 （5） 裝配管理：Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例 如“嚙合” 、 “插入” 、 “對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級 的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 （6） 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最 普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí) 和使用。 結(jié)束語 本次設(shè)計用時三個月。在此期間，我閱讀了大量的參考資料，在認真分析了零件 結(jié)構(gòu)與工藝性的基礎(chǔ)上，對模具進行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和各個構(gòu)件的設(shè)計，對設(shè)計的各 個環(huán)節(jié)進行了仔細的安排，力求把模具做的合理，符合實際要求。 本次畢業(yè)設(shè)計是基于 PRO/E 的蓋板復(fù)合模設(shè)計。本次設(shè)計的思路為：分析工件的 沖壓工藝性確定工藝方案確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式工藝設(shè)計及工藝參數(shù)的計算 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計繪制圖紙。 此次設(shè)計綜合了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識，將所學(xué)知識與實際應(yīng)用聯(lián)系在一起。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，自己重新溫習(xí)了有關(guān)模具設(shè)計的知識，既加深了對它的進一步領(lǐng) 會，又把以前在學(xué)習(xí)模具設(shè)計與制造時沒有理解沒有學(xué)好的部分認真消化了。重要的， 在本次設(shè)計中比較系統(tǒng)地學(xué)會了模具的在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，知道了為什么要學(xué)習(xí)它， 怎樣去學(xué)習(xí)它，以及如何具體的把它應(yīng)用于實踐中，加深了對先進技術(shù)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力 的理解。通過親身設(shè)計看到了模具的應(yīng)用可以在實際中簡化生產(chǎn)過程，節(jié)省原材料， 提高生產(chǎn)效率。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 這次設(shè)計的整個過程在讓我學(xué)到了很多模具以及專業(yè)知識的同時，也學(xué)到了許多 查閱資料，自我學(xué)習(xí)，統(tǒng)籌安排，合作分工等許多工作和人生的道理。指導(dǎo)老師的諄 諄教導(dǎo)也使我肅然起敬，老師對工作一絲不茍的工作作風都是我們學(xué)習(xí)的榜樣。相信 它們會在我以后的學(xué)習(xí)、工作、交際中起到更好的激勵作用，讓自己走向更高的人生 階段。 謝致 本論文是在導(dǎo)師馬海健老師的精心指導(dǎo)下完成的。馬海健老師在學(xué)術(shù)上治學(xué)嚴謹、 工作認真、對學(xué)生要求嚴格；在生活中平易近人、善解人意，成為我的良師益友，對 我的課題的順利完成幫助巨大。為此，我特別感謝我的導(dǎo)師馬海健老師對我學(xué)習(xí)上的 指導(dǎo)、生活上的關(guān)心！ 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 參考文獻 1 機械電子工業(yè)部.模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計基礎(chǔ)M.機械工業(yè)出版社.1993，11 2 機械電子工業(yè)部.模具制造工藝和裝備M.機械工業(yè)出版社.1993，11 3 陳孝康，陳炎嗣著.實用模具設(shè)計手冊M.中國輕工業(yè)出版社 2001，1 4 丁松聚主編.冷沖模設(shè)計M.機械工業(yè)出版社.2005，1 5 張榮清主編.模具設(shè)計與制造M.機械工業(yè)出版社.2003,8 6 孫鳳勤主編.模具制造工藝與設(shè)備M.北京:機械工業(yè)出版社,2002 7 孫鳳勤主編.沖壓與塑壓設(shè)備M.北京:機械工業(yè)出版社,1997 8 汪大年主編.金屬塑性成形原理M.北京:機械工業(yè)出版社,1986 9 黃毅宏主編.模具制造工藝M.北京:機械工業(yè)出版社,1989 10