【正文】 ........................................................ 33 第 7 章 模具的裝配及總裝配圖 ................................................................................ 34 模具的裝配 ........................................................................................... 34 沖模的裝配方法 ........................................................................ 34 總裝配圖 ............................................................................................... 34 第 8 章 沖壓模具合理使用與維護(hù) ............................................................................ 36 沖壓模具的使用及維護(hù) ....................................................................... 36 提高模具使用壽命的途徑 .................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 38 附 錄 ............................................................................................................................ 39 致 謝 ...................................................................................................................... 40 1 第 1 章 緒論 選題的背景及意義 美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石 ；日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會的原動力” 。計算完成后，按照零件計算結(jié)果繪制模具零部件三維圖、工程圖及模具裝配圖。 本文采用 UG 三維設(shè)計軟件進(jìn)行 薄板槽型 的沖壓工藝分析及 復(fù)合 模具的設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 薄板槽形落料成形模 Plate groove blanking die 姓 名 學(xué) 號 專業(yè)班級 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 091 班 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 機(jī)電與能源工程學(xué)院 完成日期 2021 年 5 月 20 日 寧波理工學(xué)院 I 摘 要 模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù) 先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備 , 具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點 ,被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。用模具制造的零件表現(xiàn)出來的高效率、高精度、高復(fù)雜性、低消耗和低成本是任何其他加工方法無法比擬的。按照沖壓 復(fù)合 模具的設(shè)計步驟 ,進(jìn)行工藝分析，確定沖壓工序，根據(jù)計算規(guī)則計算出毛坯尺寸、凸模、凹模尺寸及沖壓力等。通過 上述過程最終完成薄板槽型的沖槽、落料 復(fù)合模 具的設(shè)計。德國給模具工業(yè)冠以“金屬加工業(yè)中的帝王”稱 號；歐盟一些國家稱“模具就是黃金”；中國模具權(quán)威稱“模具是印鈔機(jī)”。 沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)高效的加工方法之一。板料、模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。 沖壓加工的特點如下： （ 1） 借助壓力機(jī)的壓力，利 用模具能獲得壁薄、質(zhì)量輕、剛性好、形狀復(fù)雜的零件，這些零件用其他的方法難以加工甚至無法加工； （ 2）沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性； （ 3）沖壓加工是少、無切削加工的一種，部分零件沖壓直接成形，大部分無需任何再加工，材料利用率高，達(dá) 85%以上； （ 4）生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，適合于大批大量生產(chǎn)； （ 5）操作簡單，便于組織生產(chǎn)和管理。 沖壓加工的應(yīng)用十分廣泛，不僅可以加工金屬材料，而且可以加工非金屬材料。 沖壓加工在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。不但整個產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復(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。 當(dāng)然，沖壓加工也存在著一些問題和缺點。不過，這些問題并不完全 是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。 在實際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較小而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。根據(jù)工序組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合、級進(jìn)和復(fù)合 — 級進(jìn)三種組合方式。 級進(jìn)沖壓 —— 在壓力機(jī)的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 A、復(fù)合模具的定義： 復(fù)合模具是 在一次下壓的過程中 ,可以同時完成多道 3 工序的 模具。 D、復(fù)合模的選擇原則： ① 批量生產(chǎn)，當(dāng)要大批量生產(chǎn)零件時，由于復(fù)合模的特點 3，可以大大提高效率，減小成本，因為復(fù)合模的成本要較高不適用小批量生產(chǎn)的零件； ② 復(fù)合工序的多少，一般復(fù)合模會是小于四道工序 ，過多工序會使模具過于復(fù)雜，強(qiáng)度、可靠性等也下降，制造業(yè)困難。 國內(nèi)外發(fā)展的狀況 國外發(fā)展?fàn)顩r 高新技術(shù)在模具企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用 (1) 廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù) 超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段， 3D 設(shè)計已達(dá)到了 70～ 80%。 數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加 工精度和質(zhì)量。 (2) 普遍采用高速切削加工技術(shù) 特征：以高切削速度、高進(jìn)給速度、高加工質(zhì)量。 轉(zhuǎn)速： 15000～ 30000r/min。 (3) 普遍應(yīng)用快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù) 塑料模具：有專門提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司塑料模具廠家利用快速原型澆制硅膠模具，用于少量翻制塑料件。 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。近年來，我國的模具工業(yè)一直以每年 13％左右的增長速度快速發(fā)展我國模具行業(yè)在“十五”期間的增長速度達(dá)到 13％ ~15％。比如沖模廣泛使用合金工具鋼代替碳素工具鋼，提高模具壽命，減少模具熱處理變形。 3)研究開發(fā)了一些模具加工新技術(shù)和新工藝。 4)模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展，已廣泛使用精密坐 標(biāo)磨床、數(shù)控 (CNC)銑床、 CNC 電火花線切割機(jī)床和高精度電火花成型機(jī)床等。 5)模具計算機(jī)輔助設(shè)計和制造 (模具 CAD/CAM/CAE)已在國內(nèi)得到了廣泛 5 的開發(fā)應(yīng)用。 (3) 中國模具工業(yè)存在的問題 精密加工設(shè)備還很少大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出許多先進(jìn)的技術(shù)如 CAD／ CAE／ CAM 技術(shù)的普及率 還不高 現(xiàn)代模具發(fā)展趨勢 (1) 粗加工向高速加工發(fā)展（以高速銑削加工為代表，高速銑削加工主軸轉(zhuǎn)速可達(dá) 4000~10000r/min，快速進(jìn)給速度可達(dá) 30~40m/min,與傳統(tǒng)銑削加工相比，工件溫升低，熱變形小，效率高，還可加工硬度達(dá) HRC60 的模塊。 (3) 光整加工向自動化發(fā)展（目前模具的研磨、拋光等光整加工仍然以手工作業(yè)為主，不僅費工費力，而且表面 質(zhì)量低。 (4) 快速成形加工模具技術(shù)將得到發(fā)展 快速原型制造技術(shù)是通過計算機(jī)控制逐層堆積材料來制造復(fù)雜形狀的實體樣件或模具零件，不用工裝和刀具能實現(xiàn)零件的單件生產(chǎn)。 高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)用于逆向工程，掃描系統(tǒng)和加工中心結(jié)合，從實物掃描到加工一步完成，可大幅縮短制模周期。 (5) 模具 CAD／ CAE／ CAM 正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 模具設(shè)計中常用的繪圖軟件有 CAD、 CAXA 電子圖板，常用的三維造型和加工軟件有 PRO/E、 UG、 CAXA 機(jī)械制造工程師、 MOSTERCAM。運(yùn)用三維造型和加工軟件，可生成刀 6 具軌跡并輸出加工程序代碼，通過仿真進(jìn)行加工精度檢查和干涉檢查，從而保證設(shè)計和工藝的合理性。沖壓工藝一般具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點。根據(jù)零件進(jìn)行復(fù) 合模設(shè)計，圖 為零件三維圖，圖 為薄板槽型零件圖。材料 10 號鋼塑性、韌性很好，易冷熱加工成形，正火或冷加工后 切削加工性能 好，焊接 性優(yōu)良，無回火脆性，淬透性和淬硬性均差。 薄板槽型零件沖壓工藝方案擬定 工藝方案確定是在對沖壓件的工藝性分析之后應(yīng)進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。沖壓工藝方案的確定要考慮多方面的因素，有時還要進(jìn)行必要的工藝計算，因此實際中通常提出幾種可能的方案，進(jìn)行分析比較后確定最佳方案。結(jié)合本設(shè)計來看的話則有落料和沖孔兩種類型。工序數(shù)量的確定主要取決于幾何形狀的復(fù)雜程度、尺寸大小和精度材料沖壓成型性能、模具強(qiáng)度等，并與沖壓工序性質(zhì)有關(guān)。 組合方式 一個沖壓件往往需要經(jīng)過多道工序才能完成，因此制定工藝方案時，必須考慮采用單工序模分散沖壓還是將工序組合起來采用復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模沖壓。 分析比較上述 6 種方案，可以看出： （ 1）方案 1：此方案為單工序模，用此方案生產(chǎn)零件尺寸和厚度不受限制，生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)成本低，且生產(chǎn)操作較為方便。結(jié)合本設(shè)計來看，本設(shè)計為大批量 生產(chǎn)的薄板槽型零件，而方案 1 生產(chǎn)率低，故排除方案 1。因此，結(jié)合本設(shè)計生產(chǎn)大批量薄板槽型零件的條件可知，本方案不適合生產(chǎn)托板。本方案生產(chǎn)產(chǎn)品的優(yōu)點有工序間可自動送料，故生產(chǎn)率高，可以使用高速壓力機(jī)，沖件小時多排沖壓法應(yīng)用較多，模具制造的工作量和成型較復(fù)合模低，適合沖件大批量生產(chǎn)，而且安全性高。 結(jié)合本設(shè)計要求看，可以查出本設(shè)計精度要求為 IT7 級，故方案 5 的精度達(dá)不到要求，所以排除方案 5。因本設(shè)計的精度要求為為 IT7 級，故方案 6 也被排除。下面繼續(xù)分析方案 3 和方案 4： （ 5）方案 3：本方案是復(fù)合模生產(chǎn)，工序順序是先落料后沖槽。 方案 3 的生產(chǎn)缺 點有：操作時出件較為困難，速度不宜太高；安全性較差需采取安全措施。 （ 6）方案 4：本方案和方案 3 都是復(fù)合模生產(chǎn)，具有相似的優(yōu)點和缺點，所以也滿足本設(shè)計的要求。 針對方案 3 和方案 4 的復(fù)合模生產(chǎn)，因為都滿足本設(shè)計的要求，本著最優(yōu)原則對它們進(jìn)行比較。 因為一般多工序沖壓時，有 落料和沖槽，則先落料后沖槽能夠減少定位誤差和避免換算尺寸。 11 第 3 章 工藝參數(shù)的計算 毛坯尺寸的計算 排樣 排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。 排樣的方式 排樣的方式有多種多樣。這種排樣能保證沖裁件的質(zhì)量，沖模壽命也長，但材料 利用率低。同時因沖裁周邊減少，又可簡化沖模結(jié)構(gòu)和降低沖裁力。 考慮到操作方便及使模具結(jié)構(gòu)簡單，故該零件采用直排的有廢料排樣。如下圖 所示。搭邊的作 用是補(bǔ)償條料的定位誤差和剪板誤差，確保沖壓出合格零件。搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗確定的。 12 按《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》表 216 查得最小搭邊值： mma 2? ， mma ? 條料寬度： mmb 79? 步距： ??? mm 材料的利用率 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。材料利用率的計算公式如下： 計算沖裁件的面積 A： ? ?? ? 222 mm7864mm1055861025586 ?????? ?＋＋＋A 一個步距的材料利用率 : %100bhn ?? A? (31) 式中： A—— 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積 n—— 一個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目 b—— 條料寬度 h—— 步距 所以該零件的一個步距的材料利用率： 92 .6%% mm78641%100bhn 2 ??????? A? 圖 排樣圖 13 各部分工藝力的計算 工藝力主要包括沖裁力、卸料力、推件力、頂出力、翻邊力等。從凸模上將工件或廢料取下來所需的力稱為卸料力。從凹模內(nèi)將工件或廢料逆