GPS導航儀外殼的級進模具設計【沖壓模】

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GPS 導航儀外殼的級進模具設計 【沖壓?！空? 要進入 20 世紀 90 年代以來，各式各樣的五金件成為了主流。由于在生活中許多都要用到五金件，因此，五金沖壓模具將不斷發(fā)展，在近幾十年里會有突飛猛進的成果。通過翻閱這些參考資料和文獻，深入了解了當代的模具先進制造技術和沖壓成型技術。查找整理資料后，對一些模具設計實例有了解與學習，進一步學習了沖壓模具設計的方法，并能對模具設計的成本價格做出估算，從而對模具設計有了方向性的指導。通過對深入學習，對此零部件模具設計時的設計方式有了雛形。先分析零件的沖壓工藝；確定模具的總體結(jié)構(gòu)；結(jié)合零件的沖壓工藝及模具的總體結(jié)構(gòu)設計排樣圖；根據(jù)排樣圖，計算利用率、沖載力、壓力、選用設備及刃口的尺寸。根據(jù)資料再用AutoCAD，對模具進行設計，然后繪出裝配圖和零件圖進行標注，并編制零件的加工工藝卡，使理論和生產(chǎn)實際知識綜合運用，從而培養(yǎng)和提高了我獨立工作的能力。關鍵詞：沖壓模具，力，圖IAbstractSince the 1990s, automobile security has become the biggest concern of producers and consumers. As the seat belt in the accident is still the major means of protection, so many high-end car manufacturers gradually increased for advanced seat belt Research and Technology has invested heavily, one result is to prompt the driver to wear seatbelts seat belts prompted. Read these references and literature, in-depth understanding of the contemporary mold of advanced manufacturing technology and injection molding technology. Find collating information, and learn about some of the mold design instance, to further study the method of stamping die design, and estimates of the cost price of the mold design, mold design has been directional guidance.Through in-depth study, this part mold design belt buckle designed to take shape. First analysis of the parts stamping process; to determine the overall structure of the mold; combination of parts stamping process and the overall structure of the mold design layout plan; layout diagram to calculate utilization, red contained, pressure, selection of equipment and the size of the cutting edge. Data re-use of PRO / E, mold design, then the three-dimensional map into a two-dimensional assembly drawings and parts diagrams to label, and the preparation of parts processing card, the integrated use of theory and production of practical knowledge, so as to nurture and improved my ability to work independently.Key Words:stamping die，force，drawingII目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IAbstract ......................................................................................................................................II目 錄 .......................................................................................................................................III第 1 章 緒論...............................................................................................................................11.1 課題背景及目的 ..........................................................................................................11.2 模具行業(yè)發(fā)展的研究現(xiàn)狀 ...........................................................................................11.3 模具及其功能與作用 ...................................................................................................21.3.1 課題研究的主要目標 ........................................................................................21.3.2 課題研究的主要內(nèi)容 ........................................................................................31.3.3 課題研究的主要要求 ........................................................................................31.3.4 設計課題的要求 ................................................................................................4第 2 章 沖模設計程序與步驟概述...........................................................................................42.1 沖件工藝性分析 ...........................................................................................................42.2 確定合理的沖壓工藝 ...................................................................................................42.3 進行工藝計算 ...............................................................................................................42.4 模具總體設計 ...............................................................................................................52.5 選擇沖壓設備 ...............................................................................................................52.6 模具圖樣設計 ...............................................................................................................62.6 級進模結(jié)構(gòu)設計方法 ...................................................................................................6第 3 章 拉深模及沖裁模設計...................................................................................................93.1 毛坯尺寸計算 ...............................................................................................................93.2 工藝方案的確定 .........................................................................................................103.3 進行工藝計算 .............................................................................................................113.3.1 排樣 .................................................................................................................113.3.2 搭邊 .................................................................................................................113.3.3 條料寬度的確認 .............................................................................................123.4 沖裁間隙 .....................................................................................................................12III3.5 沖壓工藝力和壓力中心的計算 .................................................................................143.5.1 沖裁力的計算 ..................................................................................................143.5.2 卸料力、推件力及頂件力的計算 ..................................................................143.5.3 壓力機公稱壓力的確定 ..................................................................................153.5.4 模具壓力中心的確定 ......................................................................................153.6 模具零件加工工藝 .....................................................................................................163.7 沖裁模的結(jié)構(gòu)設計 .....................................................................................................193.7.1 模具類型的選擇 ..............................................................................................193.7.2 定位方式的選擇 ..............................................................................................193.7.3 卸料、出件方式的確定 ..................................................................................203.7.4 模架的選用 .....................................................................................................213.7.5 沖壓設備的選擇 ..............................................................................................253.8 模具結(jié)構(gòu)詳細設計 .....................................................................................................25第 4 章 零部件的設計與選用...............................................................................................274.1 支撐固定及卸料零件 .................................................................................................274.2 彈性元件 .....................................................................................................................294.3 擋料銷 .........................................................................................................................294.4 模架及其他零部件的選用 .........................................................................................30第 5 章 模具制造工藝與工藝規(guī)程.......................................................................................315.1 模具制造工藝規(guī)程 .....................................................................................................315.1.1 工藝規(guī)程的定義、內(nèi)容與特點 ......................................................................315.1.2 工藝規(guī)程的文件形式 ......................................................................................315.2 模具制造工藝規(guī)程的技術基礎 .................................................................................325.2.1 模具成型件的結(jié)構(gòu)工藝及其要素 ..................................................................325.2.2 工藝基準的確定 ..............................................................................................325.2.3 模具成型件的加工方法與制造精度 ..............................................................325.2.4 加工方法與表面粗糙度 ..................................................................................325.3 模具零件制造工藝規(guī)程的基本內(nèi)容 .........................................................................335.3.1 模具零件毛坯和加工余量 ..............................................................................33 IV5.3.2 模具零件制造工序、工序尺寸與公差 ..........................................................33 第 6 章 模具的使用...............................................................................................................34 6.1 模具檢測 ...................................................................................................................346.2 模具使用安全 ...........................................................................................................346.3 模具使用的要求 .......................................................................................................34 第 7 章 模具總裝圖...............................................................................................................35 總結(jié)與展望...............................................................................................................................37主要參考文獻...........................................................................................................................38致 謝.........................................................................................................................................390第 1 章 緒論1.1 課題背景及目的這些年來，中國模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展。沖壓技術在機械、航空、汽車、摩托車等行業(yè)中應用十分廣泛，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。沖壓工藝具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在某些領域已取代機械加工，并正逐步擴大其工藝范圍。因此，沖壓技術對發(fā)展生產(chǎn)、增強效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。當前，世界范圍內(nèi)的制造業(yè)面對著市場激烈競爭的嚴峻挑戰(zhàn)，在新能源的開發(fā)方面，多國競爭更是方興未艾，產(chǎn)品的開發(fā)周期已經(jīng)從過去的 1 年縮短至半年左右，并且還將繼承縮短。沖壓模具的制造周期是影響成品上市快慢的重要因素，沖壓模具的質(zhì)量在很大程度上決定了成品本身的外觀和質(zhì)量，所以沖壓模具是決定成品開發(fā)是否成功的樞紐因素。1.2 模具行業(yè)發(fā)展的研究現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母” 。75％的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50％的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎行業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應用范圍十分廣泛。 “九五”以來，發(fā)達國家紛紛將制造業(yè)轉(zhuǎn)移到我國，使我國模具工業(yè)面臨空前的發(fā)展機遇。模具已從過去的“附屬產(chǎn)品”逐漸成為“獨立”的新型產(chǎn)業(yè)，我國已成為模具生產(chǎn)大國和消費大國。國內(nèi)各行業(yè)的高速發(fā)展，在對模具工業(yè)提出了越來越高要求的同時，也大大加速模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，國際模具行業(yè)競爭激烈，近兩年來德國模具整體價格已下降 1／4 左右，且全球 58％的模具由德國等西歐國家生產(chǎn)，中國等亞洲國家僅占極小的比例。目前，我國有模具生產(chǎn)廠點約兩萬家左右，2003 年我國模具工業(yè)產(chǎn)值達到 450 億元，2005 年模具產(chǎn)值預計為 600 億元。按模具總量排名，緊隨日本、美國之后，居世界第 3 位。近兩年，我國的模具技術有了很大的提高，有些已接近或達到國際水平。我國的模具行業(yè)雖也已步入了高速發(fā)展時期，但存在的問題仍然不少。1目前，中國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬。1999 年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達 245 億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占 11%。這些年來，中國模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展。模具工業(yè)是我國金屬制品的支柱，多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)都需要模具，小到手機蓋板，大到汽車頂，新加坡車門，都需要模具作為生產(chǎn)設備。機械、汽車、電子等產(chǎn)業(yè)是模具工業(yè)的主要市場，其中汽車、摩托車行業(yè)占有模具工業(yè)一半市場。國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。每一型號的汽車都需要幾千副模具，價值上億元；每一型號的摩托車將近千副模具，價值 1000 多萬元。隨著我國汽車、摩托車市場競爭逐漸白熱化，十幾年、幾十年不變的型號車將淘汰出局，消費者除追求其性能更完善，配置更為優(yōu)良外，對車輛外觀也十分挑剔。為了滿足消費者的需要，汽車、摩托車行業(yè)必須不斷地推出新產(chǎn)品、新型號。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展，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。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校也在積極開展模具技術的研究和開發(fā)。1.3 課題研究的主要目標和內(nèi)容1.3.1 課題研究的主要目標1、 翻譯 1-2 篇與專業(yè)課程相關的最新英文文獻，文獻翻譯要求在 2000 字以上；2、 查閱和整理文獻并提交一篇反映課題內(nèi)容的文獻綜述，文獻綜述在 3000 字以上；3、按照要求結(jié)合文獻綜述，按時提交一份開題報告；根據(jù)選定的沖壓件進行測繪設計， （或模擬數(shù)據(jù)） ；4、獨立完成零部件沖壓模具的設計。確定沖壓工藝方案，設計合理的模具結(jié)構(gòu)；合理的選用模具材料和壓力機，具有分析解決沖壓工藝中質(zhì)量問題的能力，內(nèi)容上注重理論與實踐相結(jié)合，全方位地表達模具的工作情況，模具的設計要有效地體現(xiàn)出“以應用為目的”的特色，實用價值要高。5、完成模具總裝配圖設計、模具主要零部件的設計，設計圖正確、實用、美觀。2選擇一至二個成型零件進行加工制造工藝設計。6、按照開題報告的進度計劃，獨立進行模具設計所需的結(jié)構(gòu)設計、數(shù)據(jù)計算，結(jié)合個人的設計思路及相關的計算及理論依據(jù)，撰寫課題論文，做到文字通順，數(shù)據(jù)準確，內(nèi)容精煉，講述要詳細，針對性、實用性要強，論文正文不少于 15000 字。7、目的：畢業(yè)設計（論文）是本（專）科教學過程最后的也是最重要的實踐教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計（論文）的目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，提高分析與解決實際問題的能力；使學生得到從事實際工作所必需的基本訓練并具備科學研究工作的初步能力。通過這一教學環(huán)節(jié)，學生可以得到科學研究素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和工程實踐能力的培養(yǎng)和訓練，因而是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的一次較為系統(tǒng)的訓練。1.3.2 課題研究的主要內(nèi)容1）模具的設計計算；2）模具的材料選用；3）模具零件的三維實體繪制及裝配；4）典型零件的數(shù)控編程及仿真加工；5)模具運動仿真。6）畢業(yè)設計計算說明書((一篇完整的畢業(yè)設計說明書或畢業(yè)論文通常由題名（標題） 、摘要、目次頁（目錄） 、引言（前言） 、正文、結(jié)論、致謝（謝辭） 、參考文獻和附錄等幾部分構(gòu)成（排版要求按教務處規(guī)定執(zhí)行） 。1.3.3 課題研究的主要要求要求：畢業(yè)設計（論文）應注重以下方面能力的培養(yǎng)：1、調(diào)查研究，檢索和查閱中外文獻和收集資料的能力；2、理論分析，進行方案設計論證、分析比較的能力；3、設計、計算和繪圖的能力；4、實驗研究和數(shù)據(jù)處理的能力；5、外文閱讀和翻譯能力；6、計算機應用能力；31.3.4 設計課題要求： 本次設計對汽車驅(qū)動橋后蓋進行沖壓模具設計，利用相關的三維繪圖軟件繪制沖壓模具零件的三維實體模型，再將建模過程中產(chǎn)生的上模座、下模座、凸模、凹模等三維零件模型按照需要添加的裝配約束把各零件按實際工作時的位置放置在一起，完成零件模型的裝配。對典型零件進行工藝規(guī)程設計。第 2 章 沖模設計程序與步驟概述2.1 沖件工藝性分析1）根據(jù)鎖提供的產(chǎn)品圖樣，分析沖壓檢的形狀、尺寸、精度、斷面質(zhì)量、裝配關系等要求。2）根據(jù)沖壓檢的生產(chǎn)批量，決定模具的結(jié)構(gòu)形式、選用材料。3）分析圖樣上沖壓件所用材料是否符合沖壓工藝要求。決定是否采用條料、板料、卷料還試邊角廢料。4）根據(jù)工廠現(xiàn)有設備情況以及沖壓件和沖壓件批量對設備的要求選擇合適的壓力機。5）根據(jù)工廠的制造水平及裝備情況，為模具結(jié)構(gòu)設計提供依據(jù)。6）了解模具標準部件商品的供應狀況。2.2 確定合理的沖壓工藝方案1）根據(jù)對制件所作的工藝分析，確定基本的工序性質(zhì)，如落料、沖孔、彎曲等。2）進行工藝計算，確定工序數(shù)目，如拉深次數(shù)等。3）根據(jù)沖件生產(chǎn)批量和條件（材料、設備沖件精度）確定工序組合，如采用復合沖壓工序或連續(xù)沖壓工序。4）根據(jù)各工序的變形特點、尺寸要求等確定工序排列順序，如采用先沖孔后彎曲，還是先彎曲后沖孔。42.3 進行工藝計算1）計算毛坯尺寸，合理排樣并繪制排樣圖，計算出材料利用率。2）計算沖壓力，其中包括沖裁力、彎曲力、拉深力、卸料力、推件力、壓邊力等，以確定壓力機。3）選定壓力機型號、規(guī)格。4）計算壓力中心，以免模具受偏心負荷而影響模具的使用壽命。5）計算并確定模具主要零件（凸模、凹模、凸模固定板、墊板等）的外形尺寸以及彈性元件的自由高度。6）確定凸凹模間隙，計算凸凹模工作部分的尺寸。7）確定拉深模的壓邊圈、拉深次數(shù)、各種中間工序模具的尺寸分配，以及半成品尺寸計算等。2.4 模具總體設計2.4.1 進行模具結(jié)構(gòu)設計，確定結(jié)構(gòu)件形式和標準。1）成形工作零件與標準確定 如凸模、凹模及凸凹的結(jié)構(gòu)形式是整體、組合還是鑲拼的。2）選定定位元件 如采用定位板或擋料銷或?qū)дN等。對于級進模，還要考慮是否用始用擋料銷、導正銷和定距凸模（側(cè)刃）等。3）卸料與推件機構(gòu)及構(gòu)件的確定 卸料有剛性卸料和彈性卸料兩種形式。剛性卸料通常采用固定卸料板結(jié)構(gòu)形式，彈性卸料常采用彈簧或橡皮作為卸料元件。4）導向零件的種類和標準的確定 包括是否采用導向零件，采用何種形式的導向零件。設計中最常用的有滑動導柱導套導向和滾動導柱導套導向。2.4.2 模架種類及規(guī)格的確認1）繪制模具整體結(jié)構(gòu)草圖，初步計算并確定模具閉合高度，概算模具外形尺寸。2.5 選擇沖壓設備根據(jù)工廠現(xiàn)有設備情況以及要完成的沖壓工序性質(zhì)，沖壓加工所需的變形力、變5形功及模具閉合高度和輪轂尺寸等主要因數(shù)，選用壓力機的型號、規(guī)格，選用壓力機時必須滿足以下條件：1） 壓力機公稱壓力必須大于沖壓力。2） 模具的閉合高度應在壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間當多副模具安裝在同一臺壓力機上時，多副模具應該有同一個閉合高度。3）壓力機的滑塊行程必須滿足制件的成形要求。拉深時為了便于放料和取料，其行程必須大于拉深高度的 2-2.5 倍。4）為了便于安裝模具，壓力機工作臺面尺寸應大于模具下模座尺寸，一般每邊大 50-70mm。臺面上的孔應能保證制件或廢料漏卸。2.6 模具圖樣設計2.6.1 繪制模具總圖1）主視圖 常取模具的工作位置，采用剖面畫法。2）俯視圖和仰視圖 俯視圖（或仰視圖）一般是將模具的上模部分（或下模部分）拿掉，視圖只反映模具的下模俯視（或上模仰視）可見部分，這是沖模的一種習慣畫法。3）側(cè)視圖和局部視圖等視圖必要時畫出。4）制件圖 常畫在圖樣的右上角，要注明制件的材質(zhì)、規(guī)格以及制件本身的尺寸、公差及有關的技術要求。對于有數(shù)副模具沖壓成的制件，除畫出本工序成品制件圖外，上要畫出上工序的半成品圖（毛坯圖一般放在圖樣的左上角） 。5）排樣圖 對落料模、復合模和級進模，必須在制件圖的下面畫出排樣圖。排樣圖上應標有料寬、步距和搭邊值。復雜和多工位級進模的排樣圖，一般單獨繪制在一張圖樣上。6）技術要求及說明 一般在標題欄的上方寫出該模具的沖壓力、模具閉合高度、模具標記所選設變型號等其他要求。2.6.2 三維造型的意義三維造型技術的應用，使設計更加直觀和方便，而且在實際生產(chǎn)中，可以縮短設計時間，在市場競爭中，模具設計與制造的效率很重要，在對新產(chǎn)品的需求設計中，設計環(huán)節(jié)起到了相當?shù)臎Q定作用，因此，想從競爭中立于不敗之地，唯獨要縮短設計6時間，三維造型技術的應用便顯示出了其強大的優(yōu)越性，所有，在設計中應該發(fā)揮三維造型的作用，為我們更好的服務。2.7 級 進 模 結(jié) 構(gòu) 設 計 方 法級 進 模 是 用 多 個 零 件 按 照 一 定 關 系 裝 配 而 成 的 有 機 整 體 ， 結(jié) 構(gòu) 是 模 具 的 “形 ”。 模 具 的 優(yōu) 劣 很 大 程 度 上 體 現(xiàn) 在 模 具 結(jié) 構(gòu) 上 ， 因 此 級 進 模 的 結(jié) 構(gòu) 對 模 具 的 工 作 性 能 、加 工 性 、 成 本 、 周 期 、 壽 命 等 起 著 決 定 性 作 用 。2.7.1 級 進 模 結(jié) 構(gòu) 設 計 原 則級 進 模 結(jié) 構(gòu) 設 計 是 要 遵 從 以 下 原 則 ：a． 盡 量 選 用 成 熟 的 模 具 結(jié) 構(gòu) 或 標 準 結(jié) 構(gòu) ；b． 模 具 要 有 足 夠 的 剛 性 ， 以 滿 足 壽 命 和 精 度 的 要 求 ；c． 結(jié) 構(gòu) 應 盡 量 簡 單 、 實 用 ， 要 具 有 合 理 的 經(jīng) 濟 性 ；d． 能 方 便 的 送 料 ， 操 作 要 安 全 簡 便 ， 出 件 容 易 ；e． 要 考 慮 廢 料 的 處 理 ；f． 模 具 零 件 之 間 定 位 要 準 確 可 靠 ， 連 接 要 牢 固 ；g． 要 有 利 于 模 具 零 件 的 加 工 ；h． 模 具 結(jié) 構(gòu) 要 與 現(xiàn) 有 的 沖 壓 設 備 相 協(xié) 調(diào) ；i． 模 具 容 易 安 裝 ， 易 損 件 更 換 方 便 。2.7.2 級 進 模 設 計 步 驟1） 分 析 產(chǎn) 品 零 件 圖 ， 生 產(chǎn) 、 技 術 要 求 ；2） 基 本 工 序 的 分 解 ；3） 初 步 工 藝 方 案 的 設 計 ；4） 毛 坯 的 展 開 ；5） 工 藝 性 分 析 ；6） 毛 坯 排 樣 ；7） 沖 裁 刃 口 設 計 ；8） 工 藝 優(yōu) 化 成 組 ；9） 工 序 排 樣 ， 畫 出 工 序 排 樣 圖 ；10） 工 藝 計 算 ；11） 結(jié) 構(gòu) 概 要 設 計 ， 選 擇 壓 力 機 ；712） 結(jié) 構(gòu) 設 計 ， 畫 出 模 具 裝 配 圖 ；13） 零 件 設 計 ， 畫 出 零 件 圖 。2.7.3 結(jié) 構(gòu) 設 計 內(nèi) 容結(jié) 構(gòu) 設 計 大 體 可 以 分 為 兩 步 ： 第 一 步 根 據(jù) 工 序 排 樣 的 結(jié) 果 確 定 模 具 的 基 本 結(jié) 構(gòu)框 架 ， 確 定 組 成 級 進 模 的 主 要 結(jié) 構(gòu) 單 元 及 形 式 ， 對 模 具 制 造 和 使 用 提 出 要 求 ； 第 二步 確 定 各 結(jié) 構(gòu) 單 元 的 組 成 零 件 及 零 件 間 的 連 接 關 系 。 結(jié) 構(gòu) 設 計 的 結(jié) 果 是 模 具 裝 配 圖和 零 件 明 細 表 。2.7.4 結(jié) 構(gòu) 概 要 設 計 內(nèi) 容概 要 設 計 是 級 進 模 結(jié) 構(gòu) 設 計 的 開 始 ， 它 以 工 序 排 樣 圖 為 基 礎 ， 根 據(jù) 產(chǎn) 品 零 件 要求 ， 確 定 級 進 模 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 框 架 。 結(jié) 構(gòu) 概 要 設 計 包 括 ：（ 1） 模 具 基 本 結(jié) 構(gòu) ： 倒 裝 關 系 的 確 定 ； 導 向 方 式 確 定 ； 卸 料 方 式 確 定 ；（ 2） 模 具 基 本 尺 寸 ： 模 具 平 面 尺 寸 、 模 板 厚 度 、 模 具 閉 合 高 度 ；（ 3） 模 架 基 本 結(jié) 構(gòu) ： 模 架 的 外 形 與 尺 寸 ； 導 柱 與 導 套 ； 模 座 形 式 ； 模 柄 ；（ 4） 壓 力 機 的 選 擇 ： 壓 力 機 的 類 型 ； 壓 力 機 規(guī) 格 ；（ 5） 模 具 價 格 與 加 工 周 期 （ 畢 業(yè) 設 計 可 以 省 略 ） 。8第 3 章 沖裁模設計3.1 毛坯尺寸計算圖 2.1 零件圖（1）名稱：GPS 面板 材料： 不銹鋼，厚度為 1.0mm，抗剪強度：400~520MPa；（2）生產(chǎn)批量：大批量；（3）結(jié)構(gòu)：平板件；（4）尺寸精度：制件精度為 IT11-12 級。通過分析，此制件為簡單型冷沖件，形狀相對簡單。需要切邊、沖孔、打包等多道工序完成加工。在整個模具的設計工程中，模具的結(jié)構(gòu)設計安排的是否合理將極大的影響整副模具的使用性能。材料為不銹鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，工件尺寸精度不是很高，主要是凸包工序。93.2 工藝方案的確定（1）工序性質(zhì)：切邊、沖孔、打包。（2）組合程度：1）單序模：沖孔、切邊、打包。2）級進模：切邊、沖孔、打包。方案①模具結(jié)構(gòu)比較簡單，但模具比較多，生產(chǎn)效率太低，制造成本高，不適合大批量加工。方案②只需要一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度比較容易保證，由于該件的幾何形狀簡單，采用級進模的方式，生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。通過對上述兩種方案的比較，該件的生產(chǎn)采用第二種方案為佳，生產(chǎn)效率高，既能滿足制造要求又能符合經(jīng)濟要求。3.3 進行工藝計算圖 3.1 毛坯圖據(jù)圖 3.1 毛坯圖所示，此工件相對簡單，尺寸上圖都已標注。毛坯的尺寸 L 為：毛呸長度方向尺寸為卷料寬度方向尺寸 L2=124mm；產(chǎn)品的厚度尺寸為 1.0mm；經(jīng)過計算，該零件的毛胚尺寸為 124X1.0mm。103.3.1 排樣排樣起先是指沖裁件在條料、帶料、板料上的布置方式。排樣圖既要在冷沖壓工藝規(guī)程中反映出來，用來指導沖壓生產(chǎn)，又要在模具裝配里反映出來，在模具加工和裝配中起參考作用，所以畫排樣圖是冷沖壓工藝和模具設計中極為重要的，且技術性很強的設計工作。選擇合理的排樣布局方式，是提高材料利用率、降低生產(chǎn)成本和保證工件質(zhì)量的有效措施。根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直排、單行排、多行排、斜排、對頭直排和對頭斜排等 多種排列方式。排樣方法可分為三種，有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣。在沖壓生產(chǎn)實際中，由于零件的形狀、尺寸、精度要求、批量大小和原材料供應等方面的影響，沒有一種固定不變的合理排樣方案。因此，決定排樣方案時應遵循的原則是：保證在最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率的條件下得到符合技術條件的要求的零件，同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應情況。綜合考慮我們選用直排式，有廢料排樣113.3.2 搭邊排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差；二是增加條料剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗確定的。搭邊值為 6.35mm3.3.3 條料寬度的確定根據(jù)材料的合理利用程度，排料方法選用直排。查李奇涵主編的《沖壓成形工藝與模具設計》P56 表 3-9，得，a=2.5， =3.0 考1a慮此制件的特殊性，取 a=2.5mm =3.0mm1a=（ 127.3+2x6.35）=140式中：B——料寬基本尺寸；——條料寬度方向制件輪廓最大尺寸；ln——側(cè)刃個數(shù)；b——側(cè)刃沖切的料邊寬度；——條料剪切公差，此處查表得 =0.1??3.4 沖裁間隙沖 裁 間 隙 是 指 沖 裁 模 的 凸 模 和 凹 模 刃 口 之 間 的 尺 寸 之 差 。 單 邊 間 隙 用 C 表 示 ，雙 邊 間 隙 用 Z 表 示 。 凸模和凹模刃口尺寸和公差直接影響工件的尺寸精度。由于凹、凸模之間存在著間隙，所以沖裁件斷面都有錐度。沖孔落料件都是測量其光亮帶部分的尺寸，而沖孔的光亮帶是凸模擠入而形成的，落料的光亮帶是落料件12擠入凹模型孔形成的，故沖孔時孔的尺寸由凸模決定，落料時的外形尺寸由凹模決定。由于沖裁時凸、凹模的磨損，使凸、凹模實體尺寸變小，故在設計凸、凹模尺寸時應考慮凸、凹模的磨損方向，使其磨損之后還能保證沖件尺寸的要求?？紤]凸、凹模制造公差的方向，確定凸、凹模的基本尺寸。1、凸、凹模制造公差： maxin,0.4,.6ZZ????????凸 凹 凸 凹＋2、刃口尺寸計算公式：（1） 、沖孔磨后變小的公式： ??0mini0bxZ????凸 凹凸凹 凸（2） 、落料磨后變大的公式： ??max0inAZ?????凹凸凹凸 凹按以上（1） 、 （2）之法可得出：（3） 、沖孔磨后變大的公式： ??max0inZ?????凹凸凹凸 凹（4） 、落料磨后變小的公式： ??0mini0BbxZ????凸 凹凸凹 凸（5） 、C 是磨后不變的尺寸，其公式為 ??min/28C???凸 凹以上各式中： 、 、 、 ——為凸、凹?；境叽纾籦凸 凹 A凹 凸、 —— 為最大、最小極限尺寸；maxin——為最小初始間隙；iZ——為工件公差；?13——精度等級系數(shù)，并有：（高于）IT11 時xx=1;IT11~IT12 時 x=0.75；、 ————凸、凹模制造公差。?凸 凹3、具體的計算如下：查表確定初始間隙： ;014.maxin?Z??ni4、計算凸、凹模制造公差： m06.16.044凹凸 ???Z?3.5 沖壓工藝力和壓力中心的計算3.5.1 沖裁力的計算1.沖裁力的計算：沖裁力是沖裁過程中凸模對板料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。對沖裁力有直接影響的因素主要有板料的力學性能、厚度與沖裁件的輪廓周長。平刃口沖裁力可按下式計算：（公式 3-12）??KLF?式中 ——沖裁力（ ） ； ——沖裁件周邊長度（ ） ；NLm——材料抗剪強度（ ） ——材料厚度（ ） ；?aMP?——系數(shù)，通常 。K3.1查表可知 ，抗剪強度按 計算，則沖裁力為：b=460~52Pab=490Pa?TKLF 405.168????2、沖孔力的計算：；053.1??；TFnK6.4推推 ?；260頂頂 ?143.5.2 卸料力、推件力及頂件力的計算根據(jù)沖裁件料厚查《冷沖模設計及制造》表 3-16 可得：；06.、05.、045.頂推卸 ???KKK所以： ；TF814卸卸 ?3.5.3 壓力機公稱壓力的確定沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖壓力 ， 為沖裁力和與沖裁)(總F總力同時發(fā)生的卸料力、推件力或頂出力的總和。根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)，沖壓力計算應分別對待，即當模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和下出件方式時：（公式 3-16）準卸總 F??當模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和上出件方式時：（公式 3-17）頂卸總F當模具結(jié)構(gòu)采用剛性卸料裝置和下出件方式時：（公式 3-18）推總 ??本論題模具采用彈壓卸料裝置和下出件方式，其總壓力包括：沖裁力、卸料力和推件力。所以其總壓力為：=48.4T準卸總 F??一般按公稱壓力的 80%要大于等于沖壓總壓力來選用壓力機，即（公式 3-19）總公 稱F??%80所以：預選壓力機的公稱壓力為： (KN)T61公 稱F3.5.4 模具壓力中心的確定模具的壓力中心，就是沖壓力合力的作用點。求壓力中心的方法是：采用求空間平行力系的合力作用點。根據(jù)力學原理，各分力對某軸力矩之和等于某合力對同軸之矩，則可得壓力中心15坐標計算公式：（公式 3-20）12310 niniFxFxx?????…（公式 3-21）12310 niniFyFyy????…據(jù)此，本設計確定零件的壓力中心如下：1）把整個刃口輪廓按基本要素劃分成 、 、… ，并計算各基本線段長度，應為1L210產(chǎn)品為規(guī)則形狀的圖片所以壓力中心為產(chǎn)品中心3.6 模具零件加工工藝各種結(jié)構(gòu)的沖裁模，一般都是由工作零件(包括凸模、凹模)、定位零件(包括擋料銷、導尺等)、卸料零件( 如卸料板)、導向零件( 如導柱、導套)和安裝固定零件(包括上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷)等 5 種基本零件組成。采用彈性卸料板的沖裁模，其凸凹模的長度應根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。采用線切割機床加工，為了使模具裝配方便將落料凸凹模設計成直通式，采用彈性卸料板的沖裁模，基本結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。凸凹模的長度按式 (3—2)計算：L＝25 ＋20＋3+1+3mm (公式 3—2)式中 L1──凸凹模固定板厚度，單位 mm；l2──缷料板的厚度，單位 mm；l3──導尺的厚度，單位 mm。16圖 3.3 沖針式中的 15~20mm 包括凸凹模進入凹模的深度、凸凹模修磨量、沖模在閉合狀態(tài)下缷料板到凸凹模固定板間的距離。一般應根據(jù)具體結(jié)構(gòu)再加以修正。這里設計的凸凹模長度按式 (3—3)計算：L= 25+20+3+1+3 (公式 3—3)式中 l1──凸凹模固定板厚度，單位 mm；l2──缷料板的厚度，單位 mm；t──材料厚度，單位 mm；其中，式中 h 取 15~20mm。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙在 0.1mm。凸凹模固定板厚度取 25mm。卸料板的厚度為 20mm， ，緩沖長度 2mm.則凸凹模長度根據(jù)公式 L＝l1＋l2 +h ，即 L=(25＋20＋3+1+3)mm ＝52mm。結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成直通式，采用線切割機床加工，所以無需對其進行強度校核。沖裁時凸凹模進入凹模刃口 3mm。如圖 3.4 所示:17圖 3.4 凹模凹模類型很多，凹模的外形有圓形和板形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲嵌式；刃口也有平刃和斜刃。這次設計凹模采用板形，結(jié)構(gòu)采用整體式，刃口采用平刃。凹模的固定方法，采用螺釘和銷釘將凹模固定在下模座上，保證螺釘（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，不然會影響模具壽命。凹模外型尺寸按公式如下計算： 12()L??為壓力中心到最遠型孔的壁間距。按照型孔的布置，凹模的外形尺寸 分別為：1L 1L平行于送料方向的凹模型孔最遠壁間距離：∥＝30mm；1L垂直于送料方向的凹模型孔最遠壁間距離：⊥=55mm；1為凹模型孔到孔壁的距離：2L=30mm，2L18平行于送料方向的凹模外形尺寸為：L∥ =2( ∥＋ )=2 (30+55)=170m12L?判斷送料方向：所以為橫向送料。該副落料沖壓冷沖模的送料導向零件采用用導料板，可以很好的起到定位和導向的作用，而且結(jié)構(gòu)簡單實用。由于本次設計采用級進模，所以在卸料板上開有擋料銷的讓孔，可以很好的保證模具的運作。如圖：3.7 沖裁模的結(jié)構(gòu)設計3.7.1 模具類型的選擇19圖 3.7.1 級進模3.7.2 定位方式的選擇緊固零件有：螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。卸料螺釘 M6 固定螺釘 M10 以及 φ10 銷釘。定位零件是指保證條料或毛坯在模具中的位置正確的零件。包括導料板（或?qū)Я箱N） 、擋料銷等。導料板對條料送進起導向作用，擋料銷限制條料送進的位置。屬于送進導向的定位零件有導料銷、導料板、側(cè)壓板等；屬于送料定距的定位零件有用擋料銷、導正銷、側(cè)刃等；屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。所以，綜合考慮，該模具應采用擋料