【文章內(nèi)容簡介】 個復(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。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。 沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工 機電工程系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 雙孔墊片沖壓 模具設(shè)計與制造 6 業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕 工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇螅賱t 60%以上，多則 90%以上。不少過去用鍛造 =鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向： 科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。 (1)沖壓成形理論 及沖壓工藝方面 形理論的研究是提高沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內(nèi)外已開始應(yīng)用塑性成形過程的計算機模擬技術(shù)，即利用有限元（ FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計人員可預(yù)測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關(guān)參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具 的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。 推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴大沖壓工藝應(yīng)用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm，精度可達 IT16~17 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に嚕芗庸こ鲇闷胀庸し椒y以加工的材料和復(fù) 雜形狀的零件，在特定生產(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復(fù)雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復(fù)雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調(diào)的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術(shù)，我國已自主設(shè)計制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點成形設(shè)備， 機電工程系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 雙孔墊片沖壓 模具設(shè)計與制造 7 解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時 利用反復(fù)成形技術(shù)可消除材料內(nèi)殘余應(yīng)力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAE 技術(shù)為主要手段，能快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。 (2)沖壓設(shè)備和沖壓生產(chǎn)自動化方面 良好的沖壓設(shè)備是提高沖壓生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前沖壓設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產(chǎn)效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓 力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達 97%；公稱壓力為 250KN 的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達 2021 次 /min 以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的 2021KN“沖壓中心”采用 CNC 控制，只需 5min 時間就可完成自動換模、換料和調(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金屬板材加工中心 ，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的 4~10 倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應(yīng)市場的激烈競爭，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應(yīng)這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設(shè)備和模具。其中，無需設(shè)計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、 CNC 萬能折彎機等新設(shè)備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元（ FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（ FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展 趨勢。 FMS 系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設(shè)備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn) 24 小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。 (3)沖壓標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)方面 沖壓的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產(chǎn)，沖模零件既具的一定的復(fù)雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標(biāo)準(zhǔn)化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化 ， 機電工程系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 雙孔墊片沖壓 模具設(shè)計與制造 8 從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度已達 70%80%，模具廠只需設(shè)計制造工作零件，大部分模具零件均從標(biāo)準(zhǔn)件廠購買，使生產(chǎn)率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產(chǎn)品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標(biāo)準(zhǔn)化與專業(yè)化生產(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標(biāo)準(zhǔn)件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標(biāo)準(zhǔn)件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不 了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高（一般在 40%以下），標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務(wù)等都還有待于進一步提高。 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍不斷地擴大，如家用電器、儀表儀器、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工業(yè)產(chǎn)品中 ,一個設(shè)計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件 ,加上利用工程塑料特有的性質(zhì) ,可以一次 成型非常復(fù)雜的形狀 ,因此 ,近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升 . 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，該方法全部熱塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且運用于多種原料，能夠成批，連續(xù)的生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，高速化，因此，具有得極高的經(jīng)濟效益。 作為注塑成型的加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面的水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在 市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。 與其他行業(yè)相比模具制造業(yè)存在成本高，要求制造周期短、技術(shù)性強的特點，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機的應(yīng)用，這些問題得到很大的改善。由于有了計算機輔助設(shè)計和計算機輔助加工，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所生產(chǎn)的精度與質(zhì)量。預(yù)硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的應(yīng)用，大大地方便了加工幾熱處理。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)件為基礎(chǔ)的特殊定制零件的普及，明顯地縮短了模具制造周期。 近年來，塑料成型加工機械和成型模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命 的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計和制造技術(shù)角度來看，模具的發(fā)展趨勢主要有以下幾方面： 機電工程系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 雙孔墊片沖壓 模具設(shè)計與制造 9 （ 1）加深理論研究 在模具設(shè)計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計 以由經(jīng)驗設(shè)計段逐漸向理論計算設(shè)計方面發(fā)展。 （ 2）高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構(gòu)；熱流道澆注系統(tǒng)注射模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大的作用。 （ 3）大型、超小型及高精密 由于 塑料應(yīng)用的擴大，塑料制件以應(yīng)用到建筑、機械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領(lǐng)域，于是出現(xiàn)各種大型、精密和高手命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工的、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。 （ 4）革新模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花色和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝的研究，這大大縮短了模具制造周期，降低了成本。 在模具制造工藝上，為縮短模具生產(chǎn)周期，減少鉗工等手工操作的工作量，在模具加工工藝上作了許多改進，特別是異形型腔 的加工，采用了各種仿型機床、光控機床、數(shù)控機床、坐標(biāo)機床等。這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工的精度。 （ 5）標(biāo)準(zhǔn)化 開展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作，使模板導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化、商品化，以適應(yīng)大規(guī)模地成批地生產(chǎn)塑料成型模具。 本次設(shè)計中 ,我的設(shè)計課題為儀表外殼注塑模設(shè)計。我首先搜集了大量和資料，并進行了分析，吸取了國內(nèi)外的有關(guān)資料，結(jié)合自己現(xiàn)有的專業(yè)知識進行這次模具設(shè)計。 由于我們對注塑模也是剛剛接觸，缺乏經(jīng)驗，所設(shè)計的模具可能存在問題與不足，在此希望老師能予以指正。 第二章 沖壓模具設(shè)計 一．沖壓 件工藝分析 材 料： A3 生產(chǎn)批量：大批量 機電工程系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 雙孔墊片沖壓 模具設(shè)計與制造 10 材料厚度： 2mm 圖 圖 （一）材料 ： 該沖裁件的材料 A3 鋼是普通碳素鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。 （二）零件結(jié)構(gòu) ： 該零件結(jié)構(gòu)簡單，在轉(zhuǎn)角處有四個半徑為 2mm 的圓角，并在對稱中心線上有兩個直徑為 10mm 的圓孔?？着c孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為 7mm（直徑為 10mm 的孔與最邊緣的之間的尺寸）。由此可以看出該零件具有良好的沖壓性能。 （三）尺 寸精度： 機電工程系 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計） 雙孔墊片沖壓 模具設(shè)計與制造 11 零件上所有未標(biāo)公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。 零件外形尺寸： mm? mm? mm? 零件內(nèi)形尺寸： mm? 孔心距尺寸： 37 ? 結(jié)論：適合沖裁 二．工藝方案及模具結(jié)構(gòu) 類型 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案： ，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。 沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 方案一： 模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。 方案 二： 只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。 方案 三： 需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高， 但 制造難度大，并且沖壓后成品件 留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度 ， 作不方便。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案 二方案為佳。 工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為了便于操作，所以復(fù)合模結(jié)構(gòu)采用倒裝復(fù)合模及彈性卸料和定位釘定位方式。 三．排樣設(shè)計 可采用以下兩種排樣方式： （一）少廢料排樣 （二）無廢料排樣 由于該工件結(jié)構(gòu)比較簡單，無論采用一方案還是二方案都能滿足要求。相比而言少廢料排樣比無廢料排樣材料利用率低，但無廢料排樣會加快