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電器開關網(wǎng)芯零件沖壓工藝及模具設計
摘要：沖裁是利用沖模使部分材料或工序件與另一部分材料、工（序）件或廢料分離的一種沖壓工序。沖裁是切斷、落料、沖孔、沖缺、沖槽、剖切、鑿切、切邊、切舌、切開、整修等分離工序的總稱。沖孔是將廢料沿封閉輪廓從材料或工序件上分離的一種沖壓工序，在材料或工序件上獲得需要的孔。
本設計進行了落料、拉伸復合模和單工序沖孔模具的設計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導尺、擋料銷、導正銷等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。模具的沖孔和落料凸模分別用不同的固定板固定，便于調整間隙；沖孔凹模和落料凹模則采用整體固定板固定。落料凸模內裝有導正銷，保證了工件上孔和外形的相對位置準確，提高了加工精度。如此設計出的結構可確保模具工作運行可靠和沖壓產品大批量生產的要求。
關鍵詞：復合模；沖壓模具；標準模架；沖壓設備；校核；沖孔；落料
指導了老師簽名：
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
電器開關網(wǎng)芯零件沖壓工藝及模具設計
II、畢業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：
一．原始資料：
（1）電器開關網(wǎng)芯零件圖 1張，零件大批量生產
（2）冷沖模標準 1套
二．技術要求：
（1）設計出的沖壓模具能保證有正確的板料定位和沖壓順序動作、送料和取件方便；模具結構
緊湊；裝配關系準確。
（2）設計出的模具零件圖尺寸齊全、加工要求和材料選擇合理。
III、畢業(yè)設計(論文)工作內容及完成時間：
3月19日～3月25日: 課題調研，查閱有關資料（至少含兩篇外文資料）；
3月26日～4月10日: 撰寫開題報告，翻譯一篇外文資料；
4月11日～4月19日: 熟悉AutoCAD/UG軟件，進行零件三維造型；
4月20日～4月28日: 針對所給的沖壓件進行工藝分析，提出工藝設計方案；
4月29日～5月25日: 繪制所需沖壓模具裝配圖；
5月26日～6月9日: 繪制沖壓模具全套模具零件圖；
6月10日～6月16日: 撰寫畢業(yè)設計論文，并裝訂。
Ⅳ、主要參考資料：
[1]王孝培主編. 沖壓手冊（修訂本）[M].北京：機械工業(yè)出版社. 1990年
[2]姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社. 1997年
[3]薛啓翔等編著. 沖壓模具設計制造難點與竅門[M].北京：機械工業(yè)出版社. 2003年
[4]Sang-Wook Lee. A Study on the bi-directional springback of sheet metal stamping[J]. Journal of
Materials Processing Technology. 167(2005):33-40
[5]S.H.Zhang,Z.R.Wang,Y.Xu,Z.T.Wang,L.X.Zhou. Recent developments in sheet hydroforming
technology[J]. Journal of Materials Processing Technology. 151(2004):237-241
機械與材料工程 系 材料成型及控制工程 專業(yè)類 038011 班
學生
日期：自2007 年 3 月 2 日至 2007 年 6 月 16 日
指導教師：
助理指導教師（并指出所負責的部分）：
系主任
附注：1、任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
2、此表供工科類用
03 級畢業(yè)論文開題報告
科院 系 材料成形及控制工程 專業(yè)
畢業(yè)論文題目電器開關網(wǎng)芯零件沖壓工藝及模具設計
論文題目：電器開關網(wǎng)芯零件沖壓工藝及模具設計
一、選題的依據(jù)及課題的意義
沖壓工藝規(guī)程是指導沖壓件生產過程的工藝技術文件。編制沖壓工藝規(guī)程通常針對某一具體的沖壓工件，根據(jù)其結構特點、尺寸精度要求以及生產批量，按照現(xiàn)有設備和生產能力，擬定出最為經濟合理，技術上切實可行的加工工藝方案。方案包括模具結構形式、使用設備、檢驗要求、工藝定額等內容。
?????? 為能編制出合理的沖壓工藝規(guī)程，不僅要求工藝設計人員本身應具備豐富的工藝設計知識和沖壓實踐經驗，而且還要在實際工作中，與產品設計、模具設計人員以及模具制造、沖壓生產人員緊密結合，及時采用先進經驗和合理化建議，將其融會貫穿到工藝規(guī)程中。
?????? 沖壓工藝規(guī)程一經確定，就以正式的沖壓工藝文件形式固定下來。沖壓工藝文件一般指沖壓工藝過程卡片，是模具設計以及指導沖壓生產工藝過程的依據(jù)。沖壓工藝規(guī)程的編制，對于提高生產效率和產品質量，降低損耗和成本，以及保證安全生產等具有重要的意義。
沖壓工序有哪些優(yōu)點？
1）生產效率高。壓力機的一次行程可完成一道工序，有時還可完成多道工序。
（2）材料利用率高。
（3）同一產品沖壓件的形狀和尺寸一致，互換性好。
（4）操做簡單，便于實現(xiàn)機械化和自動化生產。
二、研究概況及發(fā)展趨勢綜述
2.1 國內外模具工業(yè)與技術發(fā)展概況
改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，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，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。
例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的用戶。
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)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。
2.2 模具技術的發(fā)展趨勢
模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術
模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。
(5)提高模具標準化程度
我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術
選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。
(7)模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。
(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
CNC雕刻機在國內的發(fā)展上從最近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機主機生產廠一點也不敢松懈的真正原因所在。
作為用戶當然要選合適的設備，如果選型不當，不但不能賺錢反而令陷入為機器打工的苦澀局面。那么什么樣的機床才是好機床？
我們認為好機床的定義是這樣的：
能夠在短期內收回投資的機床才是好機床。
數(shù)控機床的設計使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準，這樣花錢和掙錢的比例關系將直接影響您的生意，所以仔細分析功能進行選型是有效投資的必要條件。
在國外很早就有雕銑機的名詞（CNC engraving and milling machine），嚴格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機還是購買數(shù)控銑式加工中心是經常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機床（HSC MACHINE）。
還是讓我們首先搞清楚三個機型區(qū)別：
1、數(shù)控銑和加工中心 用于完成較大銑削量的工件的加工設備
2、數(shù)控雕銑機 用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設備
3、高速切削機床 用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設備
深入分析上述設備的結構可以幫我們做出正確的選擇
一、從機械角度
機床的機械分為兩個部分，移動部分和不移動部分：工作臺，滑板，十字花臺等為移動部分，床座，立柱等為非移動部分
1、數(shù)控銑加工中心：
非移動部分鋼性要求非常好 移動部分鋼性要求非常好
優(yōu)點：能進行重切削； 缺點：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機床靈活性，對于細小的部分和快速進給無能為力。
2、數(shù)控雕銑機
非移動部分鋼性要求好 移動部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。
優(yōu)點：可進行比較細小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進行高速加工； 缺點：由于鋼性差所以不可能進行重切削。
3、高速切削機床
非移動部分鋼性要求非常好 移動部分鋼性要求比較好，而且盡可能的輕巧。
優(yōu)點：能進行中小量的切削（例一般φ10的平底刀，對于45號鋼（300）深切深度以0.75為好）； 缺點：正確使用下能發(fā)揮高效，低成本，使打磨量變?yōu)闃O少。不正確使用，馬上就會使刀具的廢品堆積如山。
如何從機械上做到上面又輕、剛性又好矛盾的要求，關鍵在于機械結構上的功夫。
1、床體采用高低筋配合的網(wǎng)狀架構，有的直接采用蜂巢的相接的內六角網(wǎng)狀結構
2、超寬的立柱和橫梁，大家知道龍門式的結構由于其極好的對稱性和極佳的鋼性被高速切削設備 廠家一直做為首選結構。
3、對于移動部分有與數(shù)控銑顯著的不同之處是加寬了很多導軌與導軌之間的距離，以克服不良力矩的問題。
4、從材料上講一般采用了米漢那鑄鐵，也就是孕育鑄鐵，在澆注鐵水時加入一定比例的硅（Si）從而改變了鐵的內部結構，使之更加耐沖壓，剛性上有顯著提高。
5、機床的剛性主要用于克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強大沖擊，所以導軌、絲桿要求粗一些，以及加強連接部分剛性
二、從數(shù)控角度分析
1、數(shù)控銑加工中心 對數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉速0~8000RPM左右
2、雕銑機 要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉速3000~30000RPM左右
3、高速切削機床 要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及極好的伺服電機特性，主軸轉速1500~30000RPM左右
三、編程軟件上分析
從軟件的角度上講，數(shù)控銑加工中心，高速切削機床雕銑機都可以使用標準的CAD/CAM軟件如： MasterCam Cimatron PE UG等。
銑床通常以為Cimatron 刀路 較好一點，新版的軟件充分考究到刀具的每時每刻的切削量的均勻性，尤其是刀進入走出工作的一刻的速度和圓滑性，以及在拐點的跟隨差算法問題（following Error），使結果和設計圖形更加貼進，CAD部分剛大量采用直觀的三維實體造型如Solidworks等再通過IGS等轉入CAM軟件進行加工。
不過不用擔心，CAD/CAM的發(fā)展速度遠勝于機床的CNC的發(fā)展速度。
雕刻加工因其刀具的特殊性的有相當?shù)募毿〉慕嵌瓤刂?，用TYPE3為好。
四、--刀庫自動換刀和全自動對刀要求
加工中心是一個體面的名詞，但我覺得對刀庫的要求一定要結合實際。
加工中心是為了完成多種工序于自動狀態(tài)的數(shù)控設備，主要是對于一些固定的大批量的生產作業(yè)，如果我們加工一個很多孔、牙的箱體，而且要天天做差不多的（一批量最小2百個以上）那就一定選加工中心，對于模具行業(yè)和小批量生產單位千萬不要動不動就上加工中心，因為見過太多的廠家買加工中心，當數(shù)控銑來使用，使用刀庫對數(shù)控系統(tǒng)的成本上來講很簡單，但主軸和刀庫、空壓機以及各種刀柄等會增加成本，所以對于一臺設備的差價大于10萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒。不然悲劇就會發(fā)生，問題也相對增多了不少。效率上如何，對于生產量同一品種不到一、二百個的工件盡量不要使用加工中心，效率太低。
有什么好辦法提高效率，不使用刀庫，又不會造成人為的換刀誤差，只有全自動對刀系統(tǒng)，刀往上一裝，一個按鈕，機床自動對刀，直接加工，誤差在0.001~.0003μm內,與自動換時間來比,慢不了一點效率。如果是加工中心又無自動對刀裝置機床與不帶刀庫，但是自動對刀的機床相比，實踐中的效率后者遠高于前者。又好請您注意自動對刀儀的最好品牌的價格如（Marposs）不過一萬元左右，而且不太可能損壞，如此分析對于勞動力大把的國內模具加工，以及小批量工業(yè)零件的加工如果充分考慮資金的利用價值一定不應采用加工中心設備，另外，國內廠家的刀庫基本上還很多問題。進口的也相當貴。（BT40的10把刀庫不會低于10萬人民幣）。
五、高速切削設備的看法
精明的加工商一定會大量時間考慮機床的準備時間和人員的人為因素所造成的損失，我們永遠記住不用在這方面提醒他們。而我們該做的是如何從機床的加工時間上來給他們更高的加工效率，以及進可能的降低他們的打磨時間。甚至零打磨。高速切削設備的閃亮登場是讓加工商砰然心動的事件。先不要考慮其昂貴的造價（150萬左右），單從使用上講我認為一定是那句老話：它對有些人來講是一塊香香的肉，對另外一些人來講是劇毒的毒藥，日本人以及歐洲人不遺余力的宣傳高速切削的好處而讓人采用他們的設備。當然有些不實用的做法。在數(shù)控機床行業(yè)8年內實戰(zhàn)經驗告訴我他們的成本應在60~70萬左右。如此之高的利潤率是讓我看到了他們的本質。國內的數(shù)控機床的毛利應為（30~40%）之間。這是合理的，正直的利潤。如果您愿意維護他們高利潤我想在相同時間就不可能掙更多的錢。更要考慮到售后服務等等。我不敢相信他們的服務可以在1~2天內解決所有的問題。因為我們現(xiàn)有的科技還不能實現(xiàn)"固體傳真"。
從振興民族工業(yè)的角度上看應該支持國內機床廠的發(fā)展。 高速切削的本質是把刀具的行走的長度在短時間內走完。大家知道
距離 =速度 × 時間
刀具的說明已經固定國 切削的方式決定長了就意味著無利可圖 提高速度就等于把時間縮短。
高速切削因當前的機床本身的主軸和采用的刀具的限制決定了它不可能是一定好，目前國外通用的做法是第一臺設備不采用高速切削，而第二臺或第三臺則可考慮這種設備。
成功的做法例如：
1臺仿形銑把大部分切削量完成（重切削）而剩于2~3mm的加工余量，把剩余的切削量在高速機床上快速完成，這樣做有很多好處 ：
1）重切削機床很多，加工費很低
2）加工量大，精度要求不高極易達到
3）刀具便宜
4）轉入高速切削后，因為加工對象已接近成形，所以第一刀的切削量很均勻
5）成形快速準確
6）免太多打磨，配合尺寸精確
7）刀具雖貴，但時間短，切削量不大，性能價格比率很好
8）很多細微之處，如小角度導度等，細致加工一次完成而不用電火花幫快，
9）極好的表面光潔度（鏡面效果）
如此看來，設備的協(xié)調本是取勝之道，因為它的剩余量有2~3個mm所以在工作臺上XY上做兩個校準G54的檔板就完成工件裝夾的問題，而對于切削量不大的工件則直接在高速機床完成了。
六、還有一個問題要討論是主軸的問題
對于數(shù)控銑和加工中心因為要求低轉速大扭據(jù)，所以一定需要主軸變速箱來的減速比來提升扭力的轉速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。 對于雕銑機來說要主軸工作在2~3萬RPM才可工作，回轉精度一般2個μ左右，不然斷刀現(xiàn)象全很嚴重，所以一定要用電主軸，即電機和主軸是一體的。 對于高速切削設備來講，要求內藏式電主軸，而且在低轉速時也要用一定的扭矩要有油水冷卻機來保持主軸工作溫度恒定主軸功率要在7.5~8KW以上,轉速要超過25000RPM。
三、研究內容及實驗方案
1．研究內容
1） 沖壓信息數(shù)據(jù)采集與處理及沖壓工藝選擇，通過在圖書館和網(wǎng)上查閱有關CAD/CAM、沖壓工藝和加工方面的資料，了解AutoCAD的使用方法和技巧，
2） 譯外文資料一篇
3） 零件圖進行消化、分析并運用AutoCAD軟件繪制二維圖。
目前,機械式開關設備的發(fā)展已相當成熟,低壓電器的發(fā)展趨勢是向著智能、環(huán)保、安全的方向發(fā)展.因此,IEC60947-5(低壓開關設備和控制設備控制電路電器和開關元件)系列產品標準又增添了新的產品技術內容,標準分別是IEC60947-5-8:使能開關和IEC60947-5-9:流速開關.
四、目標、主要特色及工作進度
目 標：
1） 采用AutoCAD繪制零件圖、并設計模具圖。
2） 設計出合格、結構簡單的模具并使用AutoCAD繪制裝及編制沖壓工藝規(guī)程。
3） 掌握一般的設計方法，并在設計中學習和積累經驗。為以后工作中進行設計打下基礎
主要特色：
使用計算機輔助設計；保證零件的形狀、 尺寸穩(wěn)定性好；保障零件具有最佳的綜合力學性能等。
工作進度：
1、課題調研，查閱文獻 3月21日~3月26日
2、翻譯外文資料一篇 3月27日~4月 2日
3、撰寫開題報告 4月 3日~4月 9日
4、分析零件圖及確定工藝 4月10日~4月16日
5、設計模具 4月17日~4月8日
6、設計復合模并編制工藝規(guī)程 5月5日~5月31日
7、整理數(shù)據(jù)、撰寫論文 6月1日~6月16日
五、主要參考文獻（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出）
[1]陳炎嗣，郭景儀.沖壓模具設計與制造技術.北京：北京出版社，1991-04.
[2]郭春生，湯寶駿，孫繼明.汽車大型覆蓋件模具.北京：國防工業(yè)出版社，1993-10.
[3]楊玉英.大型薄板成型技術.北京：國防工業(yè)出版社，1996-02.
[4]鄧仕珍.汽車車身制造工藝學.北京：北京理工大學出版社，1997-09.
[5]Gang Liu,Zhongqin Liu,Youxia Bao.Optimization desing of drawbead in drawing tools of autobody cover panel,Journal of Engineering mateials and Technology.
[6]劉是.基于回彈控制的提高轎車沖壓成形精度力法研究.上海交通大學博士論文，2001
1 目 錄 中文摘要 . 英文摘要 . 1 緒論 .1 1.1 概述 .1 1.2 沖壓技術的進步 .1 1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 .2 1.4 模具 CAD/CAE/CAM技術 .6 1.5 課題的主要特點及意義 .8 2 沖壓工藝方案的制定 .8 2.1 工藝分析 .9 2.2 排樣圖設計 .11 3 模具總體結構設計 .11 3.1定位裝置 .13 3.2 出料裝置 .15 4 模具零件的設計與計算 .16 5 沖壓設備的選用 .18 6 壓力中心的計算 .20 7 沖壓件的工藝分析 .20 8 沖孔工序的計算 .21 8.1 確定模具壓力中心 。 。 21 計算凸、凹模刃口尺寸 21 2 模具總體設計及主要零部件設計 22 模具生產中的故障分析及其解決辦法 。 25 總結 26 致謝 .27 參考文獻 .28 附錄 附錄 A 畢業(yè)論文開題報告 附錄 B1 翻譯原文 附錄 B2 翻譯譯文 Electrical switches network-parts stamping process and die design
Name: Shuaikaichun Classes: 03801118
Instructor:Tanxianfeng
Abstract: Die Blanking is to use some of the material or process conditions and other materials, processes or pieces of waste separation of a stamping process. Blanking is Cut-off、Falls the material、Punch holes、Flushes lacks、Flushes the trough、Splits cuts、Splits cuts、The chisel cuts、Cutting edge、Cuts the tongue、Incision、Renovation and other separation processes known. Punch will be closed along the contour waste materials or processes from the isolated pieces of a stamping process, the materials or processes obtained on the needs holes.
The design of the loading material, tensile modulus and single composite processes Piercing Die Design. This paper briefly outlined the Stamping Die current development status and trends. Identify the product of a detailed analysis and the process. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and design the sets on the main mold parts, such as: Terrace die、Cavity die、Punch-holder、Dunn age、Die holder、Stripper、 Jig、Pin stop、Pilot and so on. Die-standard model planes, to choose a suitable stamping equipment. Design work on the parts and specifications will press for the necessary checking calculation. Punch and Die blanking punch were different plate fixed to facilitate adjustment gap; Punch and Die blanking die is used overall fixed plate. Blanking punch contents is a derivative sales, and guarantee the work piece and the shape of the holes in the relative position accurately, improve processing accuracy. So the structure is designed to ensure reliable operation of die stamping products and the requirements of large-scale production.
Keywords: Combination die；Stamping die tool；Standard die set；Stamping Equipment；Check；Punch；Blanking.
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1 緒論
1.1 概述
沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產之中。
在吸收了力學、數(shù)學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后，已經形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產品為龍頭，以模具為中心，結合現(xiàn)代先進技術的應用，在產品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經濟發(fā)展、實現(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 沖壓技術的進步
進幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術在生產的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質的飛躍[1]。
現(xiàn)代沖壓生產是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術的參與和介入，沖壓生產方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造（圖1-1）。生產過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經是沖壓生產的發(fā)展方向。
圖1-1 沖壓作業(yè)方式的進化
沖壓自動化生產的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質的飛躍。結合現(xiàn)代技術信息系統(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)代沖壓新的生產模式—計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產品概念形成、設計、開發(fā)、生產、銷售、售后服務全過程通過計算機等技術融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經濟效益，使現(xiàn)代沖壓技術水平提高到一個新的高度。
1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀
模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產業(yè)服務。由于模具生產要采用一系列高新技術，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術、計算機網(wǎng)絡技術、激光技術、逆向工程和并行工程、快速成型技術及敏捷制造技術、高速加工及超精加工技術等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術產業(yè)的一個重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。
模具工業(yè)是無以倫比的"效益放大器"。用模具加工產品大大提高了生產效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產品高一致性等特點。因此模具被稱為"效益放大器"，在國外，模具被稱為"金鑰匙"、"進入富裕社會的原動力"等等。從另一個角度上看，模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造性的產品。更重要的是模具發(fā)展了，使用模具的產業(yè)其產品的國際競爭力也提高了。據(jù)國外統(tǒng)計資料，模具可帶動其相關產業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動相關產業(yè)100億元。
模具不是批量生產的產品。它具有單件生產和對特定用戶的依賴特性。就模具行業(yè)來說，引進國外先進技術，不能采用通常的引進產品許可證和技術轉讓等方式，而主要是引進已經商品化了的CAD/ CAM /CAE軟件和精密加工設備等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面廣、集多種學科與工程技術于一體，是綜合型、技術密集型產品。如塑料模具的CAE技術要利用高分子材料學、流變學、傳熱學、計算力學、計算機圖形學等知識，涉及的領域還包括聲波及電磁場、溫度場等各類物理場，通過工程分析、來建立塑料成型的數(shù)學和物理模型，構造有效的數(shù)值計算方法，實現(xiàn)成型過程的動態(tài)仿真分析?，F(xiàn)代化的模具要實現(xiàn)數(shù)字化設計、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產流程。這些模具的數(shù)字化代表了現(xiàn)代模具的一個方面，沒有模具的數(shù)字化，就沒有現(xiàn)代模具。模具的CAD/CAE/CAM技術日新月異，重要的工作是后續(xù)對人員的培訓和對于引進的軟件進行二次開發(fā)。像我們熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM軟件上在中國保持其市場占有率并且在擴大，而且在沖壓模具、多成份橡膠制鞋模具等領域開拓，也將大顯身手；開發(fā)FUTABA、LKM、MISUMI標準模架數(shù)據(jù)庫的工作也已提上日程。這是為模具行業(yè)服務的具體體現(xiàn)。
1、我國模具工業(yè)基本狀況簡介
我國模具工業(yè)近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產廠點約有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，任務飽滿，2004年模具產值530億元。進口模具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%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。
在２萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產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)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬產值，自有資金有限，靠自我發(fā)展很困難。 近年來， 模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；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。
2004年模具行業(yè)還顯現(xiàn)另外兩個特點，一是各地政府對模具工業(yè)的發(fā)展進一步關注。許多地方政府進一步認識到模具工業(yè)對發(fā)展制造業(yè)的重要意義，因此加強了模具工業(yè)園區(qū)的建設。已有的園區(qū)進一步擴大，如寧波余姚、寧海和蘇州昆山等模具園區(qū)都有所擴大；新的模具工業(yè)園區(qū)正在加緊建設，如重慶、大連、深圳市等已建立模具園區(qū)；另外沈陽、西安、成都、上海、寧波北侖、浙江黃巖等地都在積極籌備建立模具園區(qū)，以利帶動地區(qū)模具及相關產業(yè)鏈乃至制造業(yè)的發(fā)展，有些高科園內模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘?，像天津高新區(qū)就有40多家模具企業(yè)。
二是外資及社會投資模具產業(yè)增長顯著。許多地方加強了吸引外資及合資投入模具工業(yè)的工作，特別是在高新技術園區(qū)和工業(yè)園區(qū)，外資、合資模具企業(yè)進一步增加，如蘇州昆山模具園區(qū)，60%以上是外資企業(yè)。大連模具園區(qū)到日本、韓國招商。而有些地區(qū)高科技園內模具企業(yè)已占有相當?shù)姆萘浚裉旖蚋咝聟^(qū)有40多家模具企業(yè)。由于汽車產業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產業(yè)有所加強，如五糧液集團投資5億元建立汽車模具生產廠，比亞迪公司投資2億元建立了北京汽車模具公司，等等。
從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)（模具產值已占全國總量的70%左右）發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產較為集中的省份是廣東和浙江。我國模具總量雖然已位居日、美、德之后，但設計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，也要比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等有差距。
2、落后和差距主要表現(xiàn)在下列幾方面
（1）總量供不應求、產品結構不夠合理。
其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率嚴重不足，大量進口。國內模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例不足30%，國外在50%以上。
（2）企業(yè)組織結構都不夠合理。
我國模具生產廠點中多數(shù)是自產自配的工模具車間（分廠），自產自配比例高達60%左右，國外70%以上是商品模具；專業(yè)模具廠也大多數(shù)是"大而全 "、"小而全"的組織形式，國外模具企業(yè)是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的90%，可見其規(guī)模效益。
（3） 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低，技術結構、模具產品水平比國際水平低許多。而模具生產周期卻要比國際水平長許多。
產品水平低主要表現(xiàn)在對后續(xù)使用模具制造制件的工藝（如沖壓工藝）理解上，在模具設計上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上等?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術密集型、資金密集型的產業(yè)，由于模具行業(yè)是微利行業(yè)，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少，至使科技進步的步伐跟不上模具市場的需要。雖然國內許多企業(yè)已引進了不少國外先進設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，引進設備不配套、設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低，開發(fā)能力較差，科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少。不重視產品開發(fā)，在市場經濟中常處于被動地位。
（4）技術人才嚴重不足，經濟效益欠佳。隨著時代的進步和技術的發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計異常短缺，高級鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平也較低，我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合1萬美元左右，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。我國模具企業(yè)大都微利，缺乏后勁。
（5）與國際水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。技術落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽視。國內大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。信息化、數(shù)字化管理在模具企業(yè)應用現(xiàn)在剛剛開始。
（6）專業(yè)化、標準化、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，模具專業(yè)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占40%左右，其余為自產自用。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。與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低， 模具標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。
20年來我國模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD/ CAM已很普遍，CAM/CAPP也在積極推廣。如今我國生產的模具精度已達到微米級，與20年前相比，模具壽命提高了幾十倍，模具生產周期縮短了約3/4，模具的標準件使用覆蓋率從幾乎是零，達到45%左右。
20年來我國模具人才的培養(yǎng)也上了一個很大的臺階。20年前我國大專院校都沒有設立模具專業(yè)的，而如今，已有六、七十所大專院校設立了模具專業(yè)。中國模協(xié)在全國建有38個模具人才培訓基地，CIMATRON也是中國模協(xié)的人才培訓基地之一，自然肩負著軟件的推廣、軟件的二次開發(fā)及人才培訓工作。
上述情況正是我們模具行業(yè)和模具相關行業(yè)要一同努力，使之發(fā)展的領域，在這里，我們要感謝CIMATRON軟件對中國模具行業(yè)的貢獻，希望CIMATRON中國公司進一步在模具軟件的開發(fā)、普及和培訓人才方面，與中國模具企業(yè)一同發(fā)展。
1.4 模具CAD/CAE/CAM技術
沖壓技術的進步首先通過模具技術的進步來體現(xiàn)出來。對沖模技術性能的研究已經成為發(fā)展沖壓成形技術的中心和關鍵。
20世紀60年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設計與制造中的應用。通過以計算機為主要技術手段，以數(shù)學模型為中心，采用人機互相結合、各盡所長的方式，把模具的設計、分析、計算、制造、檢驗、生產過程連成一個有機整體，使模具技術進入到綜合應用計算機進行設計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特征。
模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員借助于計算機對產品性能、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及生產管理進行設計和優(yōu)化[4]。模具CAD/CAE/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本和提高產品質量已成為模具界的共識。
模具CAD/CAE/CAM在近20年中經歷了從簡單到復雜，從試點到普及的過程。進入本世紀以來，模具CAD/CAE/CAM技術發(fā)展速度更快，應用范圍更廣。
在級進模CAD/CAE/CAM發(fā)展應用方面，本世紀初，美國UGS公司與我國華中科技大學合作在UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設計、條料排樣、壓力計算和模具結構設計等模塊。具有特征識別與重構、全三維結構關聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產品投入市場。與此同時，新加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關機構和公司也在開發(fā)和試用新一代級進模CAD/CAM系統(tǒng)。
我國從上世紀90年代開始，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學模具技術國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進模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計、模具結構設計、標準件及典型結構建庫工具和線切割自動編程5個模塊。上海交通大學為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等。近年來，國內一些軟件公司也競相加入了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等[4]。
展望國內外模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展，本世紀的科學技術正處于日新月異的變革之中，通過與計算機技術的緊密結合，人工智能技術、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關聯(lián)設計等一系列與模具工業(yè)相關的技術發(fā)展之快，學科領域交叉之廣前所未見。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當今最好的設計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結合的產物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在[4]：
（1）模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高；
（2）基于網(wǎng)絡的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結構初見端倪；
（3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；
（4）與先進制造技術的結合日益緊密。
1.5 課題的主要特點及意義
該課題主要針對電器開關網(wǎng)芯零件，在對網(wǎng)芯零件沖孔、落料和拉伸等成形工藝分析的基礎上，提出了該零件采用落料拉伸復合模和單工序沖孔的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設計過程中綜合考慮采用有廢料排樣，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產率。
本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于提高設計者的創(chuàng)新能力、協(xié)調能力，開闊設計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺。
落料、拉伸復合模
2 沖壓工藝方案的制定
圖2-1 零件圖
材料：H62普通黃銅 料厚：1.2mm
該零件為某電器開關網(wǎng)芯，是一家電器生產企業(yè)產品中的一個主要零件，如圖2-1所示,該零件生產屬于中、大批量生產，零件結構緊湊，沖裁壁厚很?。虾駷?.2mm），適宜用復合沖裁，復合沖裁是在壓機的一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序。復合沖裁與采用連續(xù)沖裁相比，模具制造，安裝調整較易，成本較低。復合模結構緊湊，沖出的制件精度較高，生產率也高，適合大批量生產，特別是孔與制件的同心度容易保證。
2.1 工藝分析
圖2-2 零件圖
制件如圖2-2所示
材料為H62，板厚1.2mm，制件精度為IT10級.，形狀簡單，尺寸不大，大批量生產，屬普通沖壓件。
工藝性分析
根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在沖壓工藝設計和模具設計時，應特別注意以下幾點：
1） 該制件為落料拉深件，在設計時，毛坯尺寸要計算準確
2） 沖裁間隙、拉深凸凹模間隙應符合制件的要求
3） 各工序凸凹模動作行程的確定應保證各工序工作穩(wěn)妥、連貫。
工藝方案的分析和確定
1）工藝方案的分析
根據(jù)制件的工藝性分析，其基本工序有落料、拉深兩種。
拉深件的毛坯尺寸及拉深次數(shù)，應通過計算確定
a: 毛坯直徑D的計算
因為拉深相對高度h/d=16/31.2>0.5 h<20. 由表4-3可得
修邊余量：δ=1.2mm
毛坯直徑D按下式計算:
D=[d 12+4d2(h+δ)+6.28rd1+8r2]1/2
=[900+2146.56+847.8+11.52]1/2
=63mm
確定是否用壓邊圈：毛坯相對厚度T/D×102=1.9 查表的出可用可不用壓邊圈
b: 拉深次數(shù)n的計算
采用查表法，當T/D=1.9%，H/D=16-4.5/31.2=0.37
由表4-8查得n=1。采用一次拉伸
C: 確定拉伸直徑
由表4-5查得拉伸極限系數(shù)為M1=0.72, 拉伸直徑：d=0.72×63=45.36mm
d底部的圓角半徑
R=4.5mm
E;拉伸高度
拉伸比k=D/d
H=0.25(DK-d)+0.43r/d(d+0.32r) 將數(shù)據(jù)代入的H=12.53mm
（2）工藝方案的確定
因制件有落料、拉深兩道工序，先落料，后拉深，故采用落料、拉深復合模。
2.2 排樣圖設計
圖2-3 排樣圖
沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經濟利用率，還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。
沖壓件大批量生產成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。
毛坯排樣圖如圖2-3所示：
3 模具總體結構設計
模具總體結構如圖3-1所示，凡屬模具，無論其結構形式如何，一般都是由固定和活動兩部分組成。固定部分是用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機的工作臺面上，稱下模；活動部分一般固定在壓力機的滑塊上，稱上模。上模隨著滑塊作上下往復運動，從而進行沖壓工作。
一套模具根據(jù)其復雜程度不同，一般由數(shù)個、數(shù)十個甚至更多的零件組成。但無論其復雜程度如何，或是那一種結構形式，根據(jù)模具零件的作用又可以分成五個類型的零件。
1.工作零件 是完成沖壓工作的零件，如凹模、凸模、凹凸模等。見圖3-1中的件4、9、16.
凸模
凹模
2.定位零件 這些零件的作用是保證送料時有良好的導向和控制送料的進距，如擋料銷、定距側刀、導正銷、定位板、導料板、側壓板等。見圖3-1中的件6.
3.卸料、推件零件 這些零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除，以保證下一次沖壓工序順利進行。如推件器、卸料板、廢料切刀等，見圖3-1中的推件器11、卸料板8、頂桿3、推桿13.
推件器
卸料板
4.導向零件 這些零件的作用是保證上模與下模相對運動有精確的導向，使凸模、凹模間有均勻的間隙，提高沖壓件的質量。如導柱、導套、導板等，件圖3-1中的導柱20、導套18.
5.安裝、固定零件 這些零件的作用是使上述四部分零件聯(lián)結稱“整體”，保證各零件間的相對位置，并使模具能安裝在壓力機上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等，見圖3-1中的件23、1、14、2、5、7、17.
3.1定位裝置
定位部分零件的作用是是毛坯（條料或塊料）送料時有準確的位置，保證沖出合格制件，不至沖缺而造成浪費。本模具中采用固定擋料銷。固定擋料銷結構簡單，常見的為圓頭形式。
圖3-1 模具結構示意圖
1-下模板 2-內六角螺釘 3-頂桿 4-凹模 5-內六角螺釘 6-擋料銷 7-圓柱銷 8-卸料板 9-拉伸凹模 10-內六角螺釘 11-推件器 12-內六角螺釘 13-推桿 14-模柄 15-擋料銷 16-凸模 17-圓柱銷 18-導套 19-圓柱銷 20-導柱 21-圓柱銷 22-內六角螺釘 23-上模板
3.2 出料裝置
（一） 推件裝置
推件有彈性和剛性兩種形式，但本零件厚度為1..2mm，若用彈性卸料，當沖裁較厚時推件的力量不足，故用剛性推件裝置。推件是靠壓力機的橫梁作用，推桿的長度根據(jù)壓力機相應尺寸來確定，一般在推件位置時（即滑塊在上死點時），推桿要超出滑塊孔的高度5-10MM，推件的行程即為橫梁的行程。
（二）卸料裝置
卸料裝置也有剛性卸料和彈性卸料兩種形式。對于卸料力要求大、卸料板與凹模間又要求有較大的空間位置時，可采用剛性卸料，此形式卸料力大，但無壓料作用，毛坯材料厚度大于0.8mm以上時采用。
4 模具零件的設計與計算
4.1凸、凹模的設計
計算落料凸凹模刃口尺寸
查手冊，由制件外形尺寸可得，制造公差為△=0.12mm;
精度IT10級，x=1。
凸模δp=0.020mm,凹模δd=0.030mm
凹模：
Dd=(D-x△)+δd
=(63-1*0.12)+0.030
=62.88+0.030
凸模:
Dp=(Dd-Zmin)- δp
=(D-x△-Zmin) - δp
=(63-1*0.12-0.246)-0.020
=62.63-0.020
計算拉深凸凹模工作部分的尺寸
查手冊: 凸模δp=0.080mm,凹模δd=0.12mm
制件要求外形尺寸
凹模:
Dd=(D-0.75△) +δd
=(45-0.75*0.12)+0.12
=44.91+0.12mm
凸模:
查手冊,拉深模單邊間隙Z=(1.3~1.5)t=2.5mm
Dp=(D-0.75△-2Z) - δp
= (45-0.75*0.12-2*2.5)-0.080
=44.91-0.080mm
落料力的計算
查手冊，H62 τ=420MPa
F沖=L tτ=（29+56）*1.2*3*420=128520KN
卸料力的計算
查手冊K1=0.04~~0.05，取K1=0.04。
F卸=K1F沖=0.04*128520=5140.8KN
拉深力的計算
查手冊 20鋼 σb=420MPa, K1=0.04
F拉=L tσb k1
=0.04*3.14*45.36*1.2*420
=2871KN
壓力機總壓力
F總=F落+F卸+F拉
=128520+5140.8+2871
=136532KN
凹模周界尺寸計算
因制件外形簡單,制件尺寸也不大,而且只有一個工位,故應采用整體式圓形凹模比較合理.
a 凹模具厚度尺寸
H=
=13.9mm
由于沖裁輪廓線全長L=251.2>50mm,故應乘以修正系數(shù)K
查手冊,K=1.37
H凹模=1.37*13.9=19mm
b 凹模外形尺寸計算
凹模具壁厚 W=1.2H
=1.2*19
=22.8MM
則凹模外形尺寸D為制件最大尺寸和凹模雙邊壁厚之和
即: D=L+2W
=45+2*22.8
=90.6mm
根據(jù)冷沖壓典型組合尺寸有關標準
凹模外徑D取146mm
5 沖壓設備的選用
選擇壓力機
根據(jù)上述沖壓力的計算，初步選用型號為J23-16開式雙柱可傾壓力機。該型號壓力機主要技術規(guī)格如下[8]：
公稱壓力 160KN;
滑塊行程 55mm;
最大閉合高度 220mm;
最大裝模高度 180mm;
連桿調節(jié)量 45mm;
選擇模架
上模座：240*294*40 （GB2855.6-81）
下模座：254*240*45 （GB2855.6-81）
導 柱：28*160 （GB2861.2 -81）
28*160 （GB2861.2 -81）
導 套：42*85*28 （GB/T2861.6 -81）
42*85*28 （GB/T2861.6 -81）
模 柄：A60x100
由4.3節(jié)計算知：模具閉合高度
故，所選壓力機裝模高度與模具閉合高度滿足下式
還可以看出取在：，這樣可以避免連桿調節(jié)過長，螺紋接觸面積過小而被壓壞。
圖中零件說明見表5-l.
圖5-1
技術要求：
1.外形銳邊倒鈍角；
2.在適當位置安裝吊棒；
3.導柱與導套的配合為H7/H6；
4.卸料板與落料凹模的單邊間隙為0.4mm；
5.擋料銷與凹模的配合為H9/d9.
6 確定壓力中心
由于該制件的毛坯及各工序件都為長方形軸對稱圖形，而且只有一個工位，
因此壓力中心必定與制件的幾何中心重合
沖孔模
零件簡圖：如圖所示；生產批量：大批量；材料：H62；
材料厚度：1.2mm。
7 沖壓件的工藝分析
該零件形狀簡單、對稱，是由圓筒組成的。由表查出，沖裁件內外所能達到的精度為IT11，將以上精度與工件簡圖中所標注的尺寸公差相比較,可認為該工件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證.其他尺寸標注,生產批量等情況,也均符合沖裁的工藝要求,故決定采用沖孔模進行加工,且一次沖壓成形.
8 沖孔工序的計算
沖孔力
F= Ltb= (109.13Χ1.2Χ420) N=55KN
卸料力
F=KF
K由表2-2查的K=0.02，將以上數(shù)據(jù)代入得1.1KN
8.1確定模具壓力中心
由于此零件是圓型，所以它的壓力中心就在它的幾何中心位置。
9計算凸、凹模刃口尺寸
查表得間隙值Zmax=0.1mm Zmin=0.07mm
Zmax-Zmin=(0.1-0.07)mm=0.03mm
由表查得凸、凹模制造公差：
落料部分： d=0.030mm p=0.020mm
d+p=(0.030+0.020)mm
=0.050mm
d+pZmax-Zmin
沖孔部分： d1=0.030mm p1=0.020mm
d1+p1=(0.030+0.020)mm
=0.050mm
d1+p1Zmax-Zmin
由表查得 x=0.75
所以落料部分
Dd=(D-x)=(45-0.75Χ2.20)mm=44.35mm
Dp=(Dd-Zmin)=(44.35-0.07)mm=44.28mm
沖孔部分：
dp1=(d1+x)=(30+0.75Χ1.6)mm=31.2mm
dd1=(dp1+Zmin)=(35.2+0.10)=35.3mm
10模具總體設計及主要零部件設計
沖孔模的結構形式 帶導柱沖孔模（圖10-1）
這種沖孔模，一般用于較小的鍛件的冷沖孔，凸模與凹模間隙小于1.5MM
圖10-1
沖孔凸凹模間的間隙 沖孔時，刃口設置在凸模上、凹模只起支承鍛件的作用、凸模按鍛件圖制造，依靠放大凹?？椎某叽绔@得間隙，其間隙=h1tanmm,且保證0.5mm<<3mm.當<0.5mm時應設置導柱導套。
卸料裝置 采用彈性卸料 選用聚氨酯 25*8.5*20
其優(yōu)點如下：
（1）具有較高的強度、單位壓力和剪切力。
（2）硬度低的60A聚氨酯橡膠具有比天然橡膠更好的流動性
（3）耐磨、耐油、耐老化以及抗撕裂性能好。
（4）可以進行表面無損成型。
（5）聚氨酯橡膠模結構簡單，制造容易。
（6）切削性能好
沖壓設備的選擇
選用 開式壓力機
公稱壓力：63KN
滑塊行程：35mm
最大閉合高度 150mm;
封閉高度調節(jié)量 35mm;
選擇模架
上模座：240*294*40 （GB2855.6-81）
下模座：254*240*45 （GB2855.6-81）
導 柱：28*150 （GB2861.6-81）
28*150 （GB2861.6-81）
導 套：42*90*28 （GB/T2861.6-81）
42*90*28 （GB/T2861.6-81）
模 柄：A60x100
墊板厚度?。?mm
凸模固定板厚度取:20mm
凹模的厚度已定為：34mm
卸料板厚度?。?2mm
圖中零件說明見表10-l.
圖10-1
技術要求：
1.外形銳邊倒鈍；
2.在適當位置安裝吊棒；
3.導柱與導套的配合為；H7/m6；
4.卸料板與沖頭的單邊間隙為0.4mm;
5.凸模與凹模固定板的配合為H7/m6。
11 模具生產中的故障分析及其解決辦法
在模具的生產中，有時會出現(xiàn)一些故障，給生產造成影響，下面介紹該模具在生產中可能出現(xiàn)的故障及其解決辦法。
11.1 產品毛刺增大
當模具生產一段時間后，會出現(xiàn)生產零件毛刺增大的現(xiàn)象，這時應當檢查凸、凹模刃口，如果發(fā)現(xiàn)刃口磨損或產生崩刃，應進行刃磨，刃磨后給凸模或凹模墊上相應厚度的墊片。當凹模經過多次刃磨后，應當檢查刃口直壁是否已被磨去，如果無刃口直壁，則要更換凹模鑲塊。
如果凸、凹模刃口無磨損，而零件上的毛刺不均勻，是因為沖裁間隙產生了偏移，這時要進行間隙調整。
11.2 廢料上浮
在沖壓生產中，廢料上浮是個影響較大的問題，它不但影響生產，甚至會損壞模具。一般來說，圓形或方形等規(guī)則形狀的廢料容易產生上浮，而形狀較復雜的異形廢料則較少產生上浮[13]。在該模具生產中對于此種現(xiàn)象產生原因及解決辦法可參考如下：
（1）沖裁間隙大，如果試模階段就經常出現(xiàn)廢料上浮，則說明沖裁間隙太大，應當重新制作凹模并減小沖裁間隙。如果只是偶爾產生廢料上浮，可以在凹模腔內用電火花放電來增加粗糙度。
（2）凸模表面太光滑，廢料在大氣壓的作用下附著在凸模上，可以在凸模上增加氣孔。
（3）沖壓速度較高，應考慮降低速度，如因生產需要無法降速，可以凸模上增加頂桿，頂下廢料。另外，還有一些人為因素，如刃磨后沒有充分退磁、沖壓生產時使用過多的沖壓油等，這些都應盡量避免。
12 總結
設計是源頭，設計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%～80%。所以，作者在設計時詳盡地考慮了模具結構，考慮提高生產率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設計，在實際生產中要具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進行模具調整也是必需的。在生產中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時，應該多注意細節(jié)，找出根本原因，針對其維修。在拆裝模具時，要認真仔細，以防損傷模具。定期的維護、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。
從整個設計過程來看，該電器開關網(wǎng)芯零件采用復合模，模具結構設計合理，加工簡單，操作方便，工作效高，零件成形質量好，大大提高了生產率，降低了生產成本，滿足了生產需求，而且該設計思路可擴展推廣到其它類似零件的產品模具設計中。當然，由于作者知識水平有限，對實踐的缺乏，當中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實踐當中不斷地完善和創(chuàng)新！
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