【正文】 模具產(chǎn)業(yè)的進(jìn)出口 近幾年來，我國每年進(jìn)口模具約占市場總量的 20％左右，已超過 10 億美元 ，成為世界上最大的模具進(jìn)口國其中塑料與橡膠模具占全部進(jìn)口模具的 50％以上，沖壓模具占全部進(jìn)口模具約 40％ 中、高檔模具進(jìn)口比例占市場總量的40％以上 (2) 我國模具技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步主要表現(xiàn)在 1)研究開發(fā)了模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些新的熱處理工藝，延長了模具的使用壽命。如三維 曲面數(shù)控加工；模具表面拋光、表面皮紋加工及皮紋輥制造技術(shù)；模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各種快速成型技術(shù)等。三維造型軟件和仿真軟件的廣泛應(yīng)用，不僅能自動編程，還能進(jìn)行干涉檢查，保證設(shè)計和工藝的合理性 。發(fā)達(dá)國家正在研制數(shù)控自動化光整加工設(shè)備。適合仿造零件和模具的加工，不需要圖紙，直接用實物就能加工。 7 第 2 章 薄板槽型零件工業(yè)性分析和工藝方案的擬定 薄板槽型零件工藝性分析 所需加工的工件名稱：薄板槽型零件 零件的生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)（ 150 萬件 /年） 零件的材料： 10 鋼，厚 1mm 預(yù)計薄板槽型零件的日產(chǎn)量約為 6000 件 /天 薄板槽型零件的工件圖如圖 和圖 所示： 圖 零件三維圖 圖 零件二維圖 8 工件的工藝性分析是根據(jù)工件的圖樣，分析沖壓件的形狀、尺寸、表面質(zhì)量等是否符合沖 壓工藝要求。零件材料為 10 鋼，厚度 t=1mm。確定工藝方案主要是確定各次沖壓加工的工序性質(zhì)、工序數(shù)量、工序順序、工序的組合方式等。 工序數(shù)量 工序數(shù)量是指不同性質(zhì)進(jìn)行相同次數(shù)的工序重復(fù)進(jìn)行的數(shù)量。 沖壓工藝方案分析和確定 方案 1：單工序模→落料 +沖槽； 方案 2：單工序模→沖槽 +落料； 方案 3：復(fù)合?！淞?+沖槽； 方案 4：復(fù)合?！鷽_槽 +落料； 方案 5：級進(jìn)?！淞?+沖槽； 方案 6：級進(jìn)模→沖槽 +落料。 （ 2）方案 2：同方案 1 都為單工序模，唯一不同的就是工序的順序相反。 級進(jìn)模生產(chǎn)的缺點(diǎn)有沖件精度為 IT13~IT10 級，精度較低，且沖件平整度較差，質(zhì)量要求高時需要校平。 上面分析了方案 方案 方案 5 和方案 6，即單工序模和級進(jìn)模都不滿足該薄板槽型零件的生產(chǎn)要求。 結(jié)合本設(shè)計的要求即厚度 t=1mm，材料為 10 鋼，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，精度要求為 IT7 級的薄板槽型零件，本方案滿足其生產(chǎn)要求，故暫時保留方案 3。由于它們唯一的區(qū)別是工序順序相反。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏?，是提高材料利用率、降低成本和保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。有少廢料和無廢料排樣，這兩種排樣方式對節(jié)省材料具有重要意義，并有利下一次沖裁多個工件，故可以提高生產(chǎn)率。這種排樣方式能保證沖裁件的質(zhì)量 ，沖模壽命也長，但材料利用率相對較低。搭邊還可以保持條料有一定的剛度，便于送料?？蓞⒄?《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》中表 216 列出了沖裁時常用的最小搭邊值。 沖裁力是凸模與凹模相對運(yùn)動使工件與板料相分離所需要的力。 按式（ 31）： Lt??沖 (31) 式中： 沖F —— 沖裁力（ N） L—— 工件外輪廓周長（ mm）， t—— 材料厚度（㎜）， ? ? —— 材料的抗剪強(qiáng)度（ MPa）。 按式（ 34）： 沖推推 FKF n? （ 34） 式中： 15 推F —— 推件力（ N） 推K —— 推件力因數(shù)，其值由表 31 查得 ?推K n—— 工件卡在凹模內(nèi)的個數(shù)，取 1n? 則推件力為： KNKNF 7 2 7 3 ????推 總的沖裁力計算 KNKNKNKNFFFF 2 4 4 70 6 0 7 3 4 ??? ＋＋＋＋ 頂卸沖總 壓力中心的確定 沖裁模的壓力中心就是沖裁力合力的作用點(diǎn)。 由于該工件為對稱的沖壓件，所以其壓力中心在于輪廓圖形的幾何中心 O點(diǎn)。 （ 3）所選壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。 由復(fù)合模的特點(diǎn)，為了安全起見，防止設(shè)備超載，可按公稱壓力? ? 總壓 ～ FF ? 的原則選用壓力機(jī)。沖裁的合理間隙也要靠凸凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。 （ 2）考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設(shè)計凸、凹模刃口尺寸時，對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。一般模具粗造精度比工件精度高 3— 4 級。 m inm a x ZZ －＋ 凹凸 ??? （ 41） 式中： 凸? —— 凸模的制造公差； 凹? —— 凹模的制造公差。此方法是先加工好其中的 — 件 (凸模或凹模 )，作為基準(zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件為標(biāo)準(zhǔn)來加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。由公差表查得工件各尺寸的公差等級，然后確定 x，由表 42 可知，對于該落料件的尺寸，當(dāng) ?? 時，? ；當(dāng) ??? 時， ? 。 由《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》表 查得： in ?Z ， ax ?Z 。 成形凸模的基本尺寸計算如下： 第一類尺 寸：磨損后增大的尺寸按式（ 42）計算： ? ? mm1 9 . 7 0 . 1 3 ?? ???凸 ? ? mm5 4 . 6 0 . 1 8 ?? ???凸 20 B 類尺寸計算公式： ? ?0 4m inj x ??? －＋BB （ 43） 式中： jB —— 基準(zhǔn)件尺寸（ mm）； minB —— 工件極限尺寸（ mm）； ? —— 工件公差（ mm）。 材料： Cr12MoV； 硬度： HRC58～ 62 圖 沖槽凸模零件圖 22 在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的。 材料： Cr12MoV； 硬度： HRC60～ 64。 Kb?H （ 51） 式中： b —— 凹模刃口的最大尺寸； K—— 系數(shù)，其值見《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》表 2— 17，取 K=。 材料： T10A； 硬度： HRC58～ 62 25 圖 落料凸模零件圖 模架的選擇 模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。模板厚度一般等于凹模厚度的 1～ 倍。四角導(dǎo)柱式模架主要用于精度要求高的沖壓件和大型沖壓件。 上模座： mm50mm2 5 0mm2 5 0 ?? 材料為 HT200 下模座： mm65mm2 5 0mm2 5 0 ?? 材料為 HT200 導(dǎo) 柱： 2 0 035mm/mm/d ??? L 材料為 20Cr 導(dǎo) 套： 4812535mm/mm/mm/d ????? DL 材料為 20Cr 模架的閉合高度： 210mm～ 255mm 考慮到其它零件的安裝位置，則所設(shè)計的最終的結(jié)構(gòu)、具體尺寸及各零件的安裝位 置如下。常用模柄形式如圖 所示。 材料：聚氨酯 圖 橡膠墊板零件圖 30 第 6 章 頂出、卸料裝置及定位零件的設(shè)計 出件裝置的設(shè)計 頂件裝置的設(shè)計 頂件裝置的作用是將工件從凹模中頂出，凹模裝在模座上時，如果工件不能通過模具的底部漏出，則需要借助于裝在壓力機(jī)工作臺下的頂件裝置利用彈簧和氣墊驅(qū)動推板頂出工件。其卸料可靠、安全；但操作不便，生產(chǎn)效率不高。但由于受彈簧、橡膠等零件的限制，卸料力較小。根據(jù)凸、凹模和模架的形狀和尺寸，考慮到它與其它零件之間的間隙，依據(jù)有關(guān)設(shè)計資料和技術(shù)要求，該卸料板的具體形狀和尺寸如圖 所示。 在本次設(shè)計中，取 ?預(yù) ， mm2s ?工 ， mm3s ?磨 。如圖 中所示的銷 a；二是在與送料的垂直方向上的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向，如圖 中所示的銷 b、 c。根據(jù)國標(biāo)選擇的擋料銷為： A8 JB/ 34 第 7 章 模具的裝配及總裝配圖 模具的裝配 沖模的裝配就是根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)條件 ，以一定的裝配順序和方法，將符合圖樣技術(shù)要求的模具零件，經(jīng)適當(dāng)協(xié)調(diào)加工后組裝成滿足使用要求的模具整體。 沖模的裝配方法 由于沖模生產(chǎn)是屬于單件小批量生產(chǎn)，裝配時沖模零件的加工誤差積累會影響裝配精度，因此傳統(tǒng)的沖模裝配工藝基本上都是采用修配和調(diào)整的配作裝配法。 ① 配作裝配法， ② 直接裝配法。 總裝配圖 通過以上設(shè)計，可得到如圖 所示的模具總裝配圖。 35 則模具的閉合高度 2 1 7 m m6 5 m m2 0 m mmm12 0 m m4 1 m m2 0 m mmm50 ?? ＋＋＋＋＋＋模H 圖 模具總裝配三 維圖 36 第 8 章 沖壓模具合理使用與維護(hù) 沖壓模具的使用及維護(hù) （ 1）模具使用前應(yīng)嚴(yán)格檢查，清除雜物。 （ 4）沖壓毛坯要清潔，并按要求均勻的涂好潤滑劑。 （ 8）搬運(yùn)模具要輕拿輕放，以免損壞模具的刃口及導(dǎo)向裝置。 （ 2）正確選用模具材料 應(yīng)根據(jù)模具的工作條件、性能要求和工廠實際情況選用模具材料。機(jī)加工要防止產(chǎn)生尖銳轉(zhuǎn)角或過小圓角半徑、表面刀痕、磨痕和裂口等缺陷，否則會引超應(yīng)力集中。因此我對畢業(yè)設(shè)計非常重視，經(jīng)過我一個多月的努力，終于完成了該畢業(yè)設(shè)計。 在該零件模具的設(shè)計過程中，我參照《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》中的模具設(shè)計的例子，并參照了其它參考資料，認(rèn)真對零件進(jìn)行了工藝分析，并參照國標(biāo)所給定的一些零件的形狀和尺寸以及一些零件的設(shè)計范圍，精心選擇了標(biāo)準(zhǔn)件和進(jìn)行了非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計，并精心設(shè)計了凸模和凹模的形 狀和尺寸，而且還對它們進(jìn)行了校核，順利完成了該模具總的設(shè)計。 在該畢業(yè)設(shè)計過程中得到了許多老師及同學(xué)的幫助，特別是吳紅兵老師的悉心指導(dǎo)，使我受益匪淺 。 楊 林 。我的大學(xué)生涯既將結(jié)束，感謝各位老師在這四年中對我的教育和幫助，我在這向你們說一聲 “你們辛苦了” 。另外，在設(shè)計過程中，可能存在沒有考慮到的 其他因素，這需要我在今 后的學(xué)習(xí)和工作中不斷地積累經(jīng)驗，并不斷學(xué)習(xí)和應(yīng)用新的科研成果。更重要的是使我掌握了搞科研項目的方法和過程，為以后上研究生和工作打下了良好的基礎(chǔ)。 38 參考文獻(xiàn) [1] 劉建超，張寶忠 . 沖壓模具設(shè)計與制造 [M]. 北京 :高等教育出版社 , . 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