車門(mén)墊板沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)【7張CAD圖】
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1 緒 論
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)……
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2007年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有6萬(wàn)多家，從業(yè)人員約100多萬(wàn)人……改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)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(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)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(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)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(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)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(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展……目前, 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的短期交貨、高精度、低成本的迫切要求, 模具產(chǎn)品必然會(huì)有如下發(fā)展趨勢(shì):
(1) 模具日趨大型化
一方面是由于用模具成形的零件日趨大型化,另一方面也是由于應(yīng)高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔(現(xiàn)在有的已達(dá)一模幾百腔) 的結(jié)果。例如: 自動(dòng)扶梯整體梯壓鑄模外形尺寸達(dá)1850mm ×l310mm ×l250mm , 重量達(dá)22t 。
(2) 模具的精度越來(lái)越高
現(xiàn)在模具的制造精度已達(dá)2～3μm , 不久lμm精度的模具也將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高, 有些模具加工精度的要求會(huì)在lμm 以內(nèi),這就要求發(fā)展超精加工。
(3) 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展
新型多功能復(fù)合模具是在多工位級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。一副多功能模具除了沖壓成形零件外, 還擔(dān)負(fù)著疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。這種多功能模具生產(chǎn)出來(lái)的不再是單個(gè)零件,而是成批的組件。如觸頭與支座的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等等。
（4）在模具設(shè)計(jì)中全面推廣CAD/ CAM/CAE 技術(shù)
模具CAD/ CAM/ CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑, 實(shí)踐證明模具CAD/ CAM/ CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。近年來(lái)模具CAD/ CAM 技術(shù)的硬件和軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度, 為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件。
（5）微機(jī)CAD/ CAM/ CAE 將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用
在90 年代, 能進(jìn)行復(fù)雜形體幾何造型和NC加工的CAD/ CAM 系統(tǒng)主要是在工作站上采用U2NIX操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的。隨著微機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn), 在90 年代后期新一代的微機(jī)CAD/CAM 軟件不僅在采用諸如UNRBS 曲面、三維參數(shù)化特征造型等先進(jìn)技術(shù)方面繼承了工作站級(jí)CAD/ CAM 軟件的優(yōu)點(diǎn), 而且Windows 風(fēng)格、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、特征樹(shù)、面向?qū)ο蟮确矫婢哂泄ぷ髡炯?jí)軟件所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。21112 基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/ CAM/ CAE 一體化系統(tǒng)走向成熟最新的CAD/ CAM 集成化系統(tǒng)Delcam’s PowerSolution 覆蓋幾何建模、逆向工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、工程制圖、仿真分析、快速原型、數(shù)控編程、測(cè)量分析等領(lǐng)域。系統(tǒng)的每一個(gè)功能模塊均可獨(dú)立運(yùn)行,又可通數(shù)據(jù)接口與其它系統(tǒng)相兼容, 并能按使用要求進(jìn)行組合, 形成專業(yè)化的CAD/ CAM 系統(tǒng), 做到了開(kāi)放性、兼容性和專業(yè)性的統(tǒng)一。21113 CAD/ CAM 軟件的智能化程度正在逐漸提高由于在現(xiàn)階段, 模具設(shè)計(jì)和制造在很大程度上仍然依靠模具設(shè)計(jì)與制造工程師的經(jīng)驗(yàn), 僅憑CAD/ CAM 軟件有限的數(shù)值分析功能無(wú)法為用戶提供完善和正確的設(shè)計(jì)結(jié)果, 因此軟件的智能化功能是必不可少的。面向制造、基于知識(shí)的智能化功能是衡量模具設(shè)計(jì)與制造軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。例如, Cimat ron 公司開(kāi)發(fā)的注塑模具專家軟件, 能方便地根據(jù)脫模方向自動(dòng)地產(chǎn)生分模線和分模面, 并在此基礎(chǔ)上自動(dòng)地將工件分為型腔與型芯兩部分。在模架的設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了模架零件的全相關(guān), 并能自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC 加工的鉆孔表格。在NC 加工方面, 實(shí)現(xiàn)了智能化的粗加工、加工參數(shù)的設(shè)定以及對(duì)整個(gè)加工過(guò)程和加工結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)分析, 這些智能化的功能都可以顯著地提高注塑模具的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。21114 模具3D 設(shè)計(jì)與3D 分析的重要性更加明確目前一些專業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件均采用3D 設(shè)計(jì), 在3D 型腔和型芯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上采用交互方法進(jìn)行3D 的模架配置和3D 的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 十分先進(jìn)。
（6）高速銑削(HSM) 加工將成為模具主要加工方法
HSM (指主軸轉(zhuǎn)速在10000r/ min 以上的高速加工是模具加工工藝的發(fā)展方向。近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工機(jī)床, 主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)40000～100000r/min , 快速進(jìn)給速度可達(dá)到30～40r/ min , 加速度可達(dá)1g , 換刀時(shí)間可提高到l～2s。這樣就大幅度提高了加工效率, 并可獲得Ra ≤lμm 的加工表面粗糙度。另外還可加工硬度達(dá)60HRC 的模塊, 形成了對(duì)電火花成形加工的挑戰(zhàn)。
（7）電火花銑削加工技術(shù)將得到發(fā)展
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù), 它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極做三維或二維的輪廓加工(像數(shù)控銑一樣) , 不再需要制造復(fù)雜的成形電極, 這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。
（8）新的表面精加技術(shù)將得到研究和開(kāi)發(fā)
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響。我國(guó)目前仍以手工拋光為主, 不僅效率低(約占整個(gè)模具生產(chǎn)周期的1/3) , 且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、質(zhì)量不穩(wěn)定, 制約了我國(guó)模具加工向更高層次發(fā)展。因此, 研究拋光的自動(dòng)化、智能化是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
另外, 由于模具型腔形狀復(fù)雜, 任何一種研磨拋光方法都有一定局限性, 應(yīng)注意發(fā)展特種研磨與拋光方法, 如擠壓衍磨、電化學(xué)拋光、超聲拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備, 以提高模具表面質(zhì)量。
（9）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高
模具標(biāo)準(zhǔn)件在縮短模具制造周期、提高質(zhì)量和降低成本等方面有十分顯著的作用。國(guó)內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高, 估計(jì)目前模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30 %左右, 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80 %左右。為了適應(yīng)模具工業(yè)發(fā)展, 模具標(biāo)準(zhǔn)化工作必須進(jìn)一步加強(qiáng), 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度要進(jìn)一步提高。
（10）新材料和先進(jìn)表面處理技術(shù)的應(yīng)用將更為普及
在模具的選材上, 可選用優(yōu)質(zhì)鋼材(如硬質(zhì)合金、陶瓷材料、復(fù)合材料等) 和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具壽命及滿足特殊產(chǎn)品的需要。模具熱處理發(fā)展的方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法即擴(kuò)滲(如滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、滲釩等) 以外, 應(yīng)發(fā)展設(shè)備昂貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積( TiN、TiC) 、等離子噴涂等技術(shù)。
（11）以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的逆向工程、并行工程和虛擬技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)
高速掃描機(jī)和以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能, 大大縮短了模具的研制制造周期。有些快速三維掃描系統(tǒng)可安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集, 采集的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件可自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序及不同格式的CAD 數(shù)據(jù), 用于模具制造的逆向工程和并行工程。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型……
1.3 沖裁模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1沖裁模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖裁是沖壓基本工序之一，它是利用拉深模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料或空心工序件制成開(kāi)口空心零件的加工方法。它不僅可以加工旋轉(zhuǎn)體零件，還可以加工盒形零件及其他形狀復(fù)雜的薄壁零件，但是，加工出來(lái)的制件的精度都很底。一般情況下，拉深件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)……
1.3.2沖裁件模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
2 車門(mén)墊板沖壓工藝的分析
2.1沖孔切斷工藝分析
原始資料：如圖所示
材 料： Q235
厚 度： 4mm
此工件為22型客車車門(mén)墊板.每輛數(shù)量為6個(gè),一般沖裁精度按未注公差計(jì)算，大批量生產(chǎn)。
2.2沖裁件工藝計(jì)算和工藝方案的確定
沖裁件的工藝計(jì)算是沖裁工藝設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，本制件的工藝計(jì)算屬于最簡(jiǎn)單的沖裁工藝，零件尺寸公差無(wú)特殊要求,按IT14級(jí)選取,利用普通沖裁方法可達(dá)到圖樣要求.由于該件外形簡(jiǎn)單,形狀規(guī)則,適于沖裁加工.材料為Q235鋼板，бb=450Mpa.
2.2.1 工藝方案的確定
根據(jù)制件的工藝分析可知，制件形狀簡(jiǎn)單，零件屬于大批量生產(chǎn),工藝性較好.但不宜采用復(fù)合模.因?yàn)樽钫瑼的距離為6.5mm(見(jiàn)表2-27),所以不能采用復(fù)合模．如果采用落料后再?zèng)_孔，則效率太低，而且質(zhì)量不宜保證．由于該件批量較大,因此確定零件的工藝方案為沖孔-切斷級(jí)進(jìn)模較好,并考慮凹模刃口強(qiáng)度,其中間還需留一空步.
2.2.2 排樣方案
由于該零件形狀簡(jiǎn)單,外形規(guī)則.并且為了提高經(jīng)濟(jì)效益.故采用無(wú)廢料排樣方式.如下圖所示:
排樣圖
3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 模具工作部分的計(jì)算
3.1.1 沖裁力的計(jì)算
沖裁力的計(jì)算 根據(jù)式（2-4），沖孔力
F=Ltбb =494×4×450N=889200N
切斷力
F=Ltбb =375×4×450N=675000N
根據(jù)式（2-5）,沖孔部分和切斷部分的卸料力
F卸=（F1+F2）K卸
查表2-20，F(xiàn)卸=0.04，故
F卸=（889200+675000）×0.04N=62568N
根據(jù)式（2-7）,沖孔部分推料力
F卸 1=F1K推n
查表2-20 得K推=0.04,故
F推=889200×0.04×8/2N=71136N
切斷部分推件
F推2=F2K推n=675000×0.04×8/4N=54000N
所以 F總=F1+F2+F卸+F推1+F推2
=(889200+675000+62568+71136+54000)N
=1751904N
3.1.2壓力中心的計(jì)算
壓力中心分析圖下圖所示：
壓力中心分析圖
根據(jù)式（2-8）和式（2-9）得
X0=
=192.6
取整數(shù)為193。
Y0=
=37.96
取整數(shù)為38。
3.1.3凸凹模工作部分的尺寸和公差
凹模厚度：按式（2-19），其中b=115mm(按大孔)，K按表2-24查得，K=0.03
H= Kb=0.3×115mm=34.5mm
但該件上還需沖一較小孔和切斷，且均在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾?，故取H=40mm.
按式（2-20），C=（1.5 ~2）H≈80mm
根據(jù)工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸：
長(zhǎng)度*寬度為480mm×120mm.
計(jì)算凸凹模工作部分尺寸：由表2-9查的Zmin=0.64mm，Zmax=0.88mm。沖孔凸模I
工件孔尺寸：寬22mm時(shí)，長(zhǎng)85mm
由表2-12查得：尺寸為22mm時(shí) ?P =0.02mm；
尺寸為85mm時(shí) ? P=0.025mm。
查表2-13，x=0.5。
根據(jù)表2-14，Bp=（B+X△）。根據(jù)表2-16，查得△=0.52mm。
則 Bp1=(22+0.5×0.52)mm=22.26mm
Bp2=（85+0.5×1）mm=85.5mm
沖孔凸模Ⅱ
工件孔尺寸：寬22mm、25mm，長(zhǎng)50mm、115mm、(見(jiàn)圖6-1)。
根據(jù)表2-12查得：尺寸為20mm、25mm、長(zhǎng)50mm時(shí) p=0.02mm，尺寸為115mm時(shí) ? p =0.025mm。
查表2-13，x=0.5。
根據(jù)表2-16，尺寸20、25、50的公差分別為
△1=0.52mm 、△2=0.63mm、△3=0.81mm。
根據(jù)表2-12公式
Bp1=（20+0.5×0.52）mm=20.26mm
Bp2=（25+0.5×0.63）mm=25.31mm
Bp3=（50+0.5×0.81）mm =50.4mm
Bp4= (115+0.5×1)mm=115.5mm
切斷凸模寬度
工件寬度 40mm（見(jiàn)圖6-1）
由表2-12查得：尺寸為40mm時(shí) P=0.02mm。
查表2-13，x=0.5。
切料處相當(dāng)于落料，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，由于凹模并非整體，因此還應(yīng)換算到以凸模為基準(zhǔn)進(jìn)行配研。此處為單面剪切，凸模與擋鐵貼靠后與凹模之間的間隙為一般沖裁模單邊間隙的2/3，因此zmin=(2/3) ×0.64/2mm=0.21mm
按表2-14公式
Ad=（A-X△）
Ap= Ad-zmin=（A-X△-zmin）
=（40-0.5×0.5-0.21）mm
=39.54mm
凹模工作部分尺寸均按凸模研配，保證兩側(cè)共有0.64~0.88mm的均勻間隙，切斷部分保證具有0.21~0.29的均勻間隙。
計(jì)算側(cè)壓力： 切斷部分是單側(cè)沖裁。所以凸模切刃的另一側(cè)需要有擋塊平衡側(cè)壓力。側(cè)壓力的大小可按剪切時(shí)計(jì)算側(cè)壓力的計(jì)算方法計(jì)算，即
側(cè)壓力 F側(cè)=（0.10~0.18）F2
=0.15×675000N
=101250N
設(shè)計(jì)擋塊時(shí)需要按側(cè)壓力核算壓應(yīng)力以及螺釘?shù)拇笮〖皵?shù)量。
3.1.4其它主要零件的計(jì)算
凸模固定板的厚度：
H1=0.7H=0.7×40mm=28mm,取整數(shù)為30mm.
墊板的采用與厚度：是否采用墊板，以承壓面較小的凸模進(jìn)行計(jì)算，沖小矩形孔的凸模承壓面的尺寸如圖下圖所示。
小矩形凸模
按式（2-10），其承壓應(yīng)力
σ= =MPa
= MPa
= 205.99MPa
查表2-39得鑄鐵模板的[p] 為90～140MPa
故 ﹥[p]
因此需要采用墊板，墊板厚度為8mm。
卸料橡皮的自由高度：根據(jù)工件材料厚度為4mm，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模深度取1mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量為2mm,再考慮開(kāi)啟時(shí)卸料板高出凸模1mm，則總的工作行h工 件=8mm，根據(jù)式（8-5），橡皮的自由高度h自 由=h工 件/（0.25-0.03）=27～32mm.
取 h自 由=32mm
模具在組裝時(shí)橡皮的預(yù)壓量為
h預(yù)=10％～15％×h自 由=3.2～4.8mm
取 h預(yù)=4mm
由此可算出模具中安裝橡皮的空間高度尺寸為28mm.
3.1.5選用模架、確定閉合高度及總體尺寸
模具總體設(shè)計(jì) ： 有了上述各步計(jì)算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案，便可以對(duì)模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫(huà)出模具草圖，如下圖所示：
模具結(jié)構(gòu)草圖
從模具結(jié)構(gòu)圖初算出閉合高度：
H模=(65+8+74+40+75-1)mm
=261mm
根據(jù)凹模的外形尺寸，確定下模板的外形尺寸為610mm×310mm。
模具主要零部件的設(shè)計(jì) 本模具是采用手工送料的級(jí)進(jìn)模，切斷凸模面積較大可直接用螺釘與圓柱銷固定，沖孔凸模則需用固定板固定，凹?？芍苯佑寐葆敽蛨A柱銷固定。切斷凸模的外側(cè)須有擋塊以克服側(cè)壓力，擋塊同時(shí)起定位作用。另外，橫向的定位可在凹模上增設(shè)一個(gè)定位銷。卸料裝置采用彈性的，導(dǎo)向裝置采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。
選定設(shè)備 該模具的總沖壓力：
F總=1751904N
閉合高度：H模=261mm
外廓尺寸：610mm×310mm
某工廠有1500kN的壓力機(jī)和3150kN的壓力機(jī)，根據(jù)所需要的總沖壓力來(lái)看，須選用3150kN的壓力機(jī)。該壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格為：
最大沖壓力 3150KN
滑塊行程 460mm
連桿調(diào)節(jié)量 150mm
最大裝模高度 400mm
滑塊底面尺寸 800mm×970mm
工作臺(tái)尺寸 980mm×1100mm
因此根據(jù)沖壓力、閉合高度、外廓尺寸等數(shù)據(jù)，選定該設(shè)備是合適的。
繪制模具總圖
總模具圖如附圖所示
4 沖裁模具的安裝與調(diào)試
4.1 沖裁模具的安裝
4.1.1 沖空切斷級(jí)進(jìn)模裝配的技術(shù)要求
（1）.裝配好的沖模，其閉合高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；
（2）.模柄8裝入上模座1后，其軸心線對(duì)上模座1上平面的垂直度誤差，在全長(zhǎng)范圍內(nèi)不大于0.05mm；
（3）.導(dǎo)柱3與導(dǎo)套2裝配后，其軸心線應(yīng)分別垂直于下模座16的底平面和上模座1的上平面，其垂直度誤差應(yīng)符合表8-4的規(guī)定；
（4）.上模座1的上平面應(yīng)與下模座16的下平面平行，其平行度應(yīng)符合規(guī)定；
（5）.裝入模架的每對(duì)導(dǎo)柱3和導(dǎo)套2的配合間隙應(yīng)符合表8-5的規(guī)定；
（6）.裝配好的模架，其上模座1沿導(dǎo)柱3上、下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)阻滯現(xiàn)象；
（7）.裝配好的導(dǎo)柱，其固定端面與下模座下平面應(yīng)保留1~ 2mm；
（8）.凸模17、18與凹模14的配合間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，沿整個(gè)刃口輪廓應(yīng)均勻一致；
（9）.定位裝置應(yīng)保證定位正確可靠，卸料、頂料裝置要?jiǎng)幼黛`活、準(zhǔn)確，出料孔要暢通無(wú)阻，保證制件及廢料不卡在沖模內(nèi)；
（10）.模具應(yīng)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試模，沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
4.1.2 沖裁模的裝配
（1）模柄的裝配
沖裁模一般選用標(biāo)準(zhǔn)模架，裝配時(shí)需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行補(bǔ)充加工，然后進(jìn)行模柄、凸模和凹模等裝配。模柄8和上模座1的配合為H7/m6。先將模柄8壓入模座孔內(nèi)，并用角尺檢查模柄圓柱面與上模座上平面的垂直度，其誤差不大于0.05mm。模柄垂直度檢查合格后再加工騎縫銷孔，裝入騎縫銷。然后將端面在平面磨床上磨平。在凸模固定板上壓入多個(gè)凸模，應(yīng)先壓入容易定位和便于作為其他凸模安裝基準(zhǔn)的凸模。凡較難定位或要依靠其他零件通過(guò)一定工藝方法才能定位的凸模，應(yīng)后壓入。
（2）凸模和凹模的裝配
模具的凹模為整體式凹模。凹模與固定板的配合常采用H7/m6或H7/n6?？傃b前應(yīng)先將凹模壓入固定板，并在平面磨床上將上、下平面磨平。凸模與固定板的配合常采用H7/m6或H7/n6。凸模壓入固定板后，其固定端的端面和固定板的支撐面應(yīng)處于同一平面。凸模應(yīng)和固定板的支撐面垂直。
（3）沖裁模的總裝
把凹模14放在下模座上，按中心線找正凹模的位置后用平行夾頭夾緊，通過(guò)螺釘孔在下模座16上鉆出錐窩。然后拆去凹模，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻螺紋。再重新將凹模板置于下模座上校正，校正后用螺釘緊固。然后再鉆鉸銷釘孔，打入銷釘定位。
在凹模板上安裝擋鐵21并用內(nèi)六角螺釘20固定。
配鉆卸料螺釘孔 將卸料板13套在已裝入固定板的凸模17、18上，在凸模固定板與卸料板之間墊入適當(dāng)高度的等高墊塊，并用平行夾頭將其夾緊。按卸料板上的螺釘孔在固定板上鉆出錐窩，拆其平行夾頭后，按錐窩鉆固定板上的螺釘孔。
將凸模固定板11中的凸模17、18插入凹模型孔中。在凹模14與凸模固定板11之間墊入適當(dāng)高度的等高墊塊，將墊板放在凸模固定板11上，裝上上模座，用平行夾頭將上模座1和凸模固定板11夾緊。通過(guò)凸模固定板上模座1上鉆錐窩。拆開(kāi)后按錐窩鉆孔。然后用圓柱銷6緊固上模座。
調(diào)整凸、凹的配合間隙。將裝好的上模部分套在導(dǎo)柱上，用錘子輕輕敲擊凸模固定板11的側(cè)面，使凸模插入凹模的型孔；再將模具翻轉(zhuǎn)，用透光調(diào)整法調(diào)整凸、凹模的配合間隙，使配合間隙均勻。
將卸料板13套在凸模上，裝上橡皮和卸料螺釘，裝配后要求卸料運(yùn)動(dòng)靈活并保證在橡皮作用下卸料板處于最低的位置時(shí)，凸模的下端面應(yīng)壓在卸料板的孔內(nèi)0.3~ 0.5mm左右。
4.2 沖裁模具的調(diào)試
模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后，必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試?yán)?，可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷，找出產(chǎn)生原因……
4.2.1 沖裁模的調(diào)試要點(diǎn)
(1)凸、凹模刃口及其間隙的調(diào)整
沖裁模的上、下模要吻合。特別是對(duì)于無(wú)導(dǎo)向裝置的沖模，上、下模安裝在壓力機(jī)上時(shí)，其工作零件要咬合，凸模進(jìn)入凹模的深度要適中，不能太淺和太深，以能沖下制品為準(zhǔn)。其調(diào)整是依靠調(diào)整壓力機(jī)連桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的。凸、凹的間隙要均勻一致。對(duì)于我所設(shè)計(jì)的模具而言，調(diào)整比較方便，只要能保證導(dǎo)向件運(yùn)動(dòng)靈活而無(wú)發(fā)澀現(xiàn)象即可保證間隙均勻；對(duì)于無(wú)導(dǎo)向沖模，為了使間隙均勻，可以在凹模刃口周圍襯以紫銅皮或硬紙板進(jìn)行調(diào)整，也可以用塞尺及透光測(cè)試方法在壓力機(jī)上調(diào)整，直到上、下模的凸、凹模相互對(duì)中間隙均勻后，再用螺釘緊固模板于壓力機(jī)工作臺(tái)面上，方可進(jìn)行試沖。
(2)定位裝置的調(diào)整
在調(diào)整沖模時(shí)，應(yīng)充分保證坯件的定位的穩(wěn)定、可靠性，并時(shí)常檢查定位銷、定位塊、定位桿定位時(shí)是否合乎定位要求，有無(wú)位置偏移。假如位置不合適及定位現(xiàn)狀不準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)修整其位置和形狀，必要時(shí)要重新更換定位零件。
（3）卸料系統(tǒng)的調(diào)整
卸料系統(tǒng)的卸料板要調(diào)整至與沖件貼附；卸料彈簧或卸料橡皮彈力要足夠大；卸料板的行程要調(diào)整到足夠使制品卸出的位置；漏料空應(yīng)暢通無(wú)阻；打料桿、推料板應(yīng)調(diào)整到順利將制品推出，不能有卡住、發(fā)澀現(xiàn)象。
（4）導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)整
模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套要有良好的配合精度，不能發(fā)生位置偏移及發(fā)澀現(xiàn)象。
4.2.2調(diào)試方法
（1）模具卸料困難 模具卸料困難的調(diào)整方法
①模具的制造與裝配不正確，如卸料板與凸模配合過(guò)緊或因卸料板傾斜、卸料零件裝配不當(dāng)，使得卸料機(jī)構(gòu)不能正常工作或被卡死不動(dòng)作，使得卸料困難或根本卸不出料來(lái)，應(yīng)修正卸料裝置或重新裝配，使其調(diào)整正確。
②橡皮彈力不夠，應(yīng)重新更換彈力大的橡皮。
③凹模有倒錐，或裝配時(shí)凹模與下模座漏料孔沒(méi)有對(duì)正，致使漏不下料來(lái)應(yīng)重新安裝凹模及修正凹?？缀吐┝峡住?
④打料桿及頂料桿長(zhǎng)度不夠，難以頂出制件及廢料，應(yīng)重新更換打料桿及頂料桿或加厚頂料板。
（2）凸、凹模刃口相咬，發(fā)生啃刃及凸、凹模間隙不均
①凸模、凹模或?qū)е?、?dǎo)套安裝時(shí)不垂直于工作臺(tái)面，致使凸模與凹模不同心造成“戶啃”，致使模具損壞。此時(shí)，應(yīng)重新安裝凸、凹模及導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
②上模座、下模座、墊板以及固定板的上、下平面安裝后不平行，造成凸凹模軸心線偏斜，而相互啃刃。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)卸下模具，重新調(diào)整與安裝。
③卸料板、推件板上的孔位不正確或裝配后孔位歪斜，造成沖孔凸模偏移而啃壞凹模刃口，應(yīng)更換零件及重新安裝。
④導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙大于沖模凸、凹模間隙，使凸、凹模由于導(dǎo)向精度不高而偏移發(fā)生啃刃。此時(shí)，應(yīng)更換精度高的模架。
⑤無(wú)導(dǎo)向沖模安裝不當(dāng)或機(jī)床滑塊與導(dǎo)軌間隙大于沖裁間隙，造成凸、凹模啃刃，應(yīng)更換精度較高的壓力機(jī)進(jìn)行試沖。
（3）沖裁零件毛刺過(guò)大 沖裁零件產(chǎn)生毛刺過(guò)大的原因主要有以下幾個(gè)方便：
①間隙偏大、偏小或不均勻。當(dāng)制品零件沖裁后產(chǎn)生較大毛刺時(shí)，可以通過(guò)觀察其剪切面來(lái)分析產(chǎn)生毛刺的原因，以便根據(jù)產(chǎn)生毛刺產(chǎn)生的不同情況，進(jìn)行調(diào)整模具及修正。
若制件剪切斷面上光亮帶過(guò)寬，甚至出現(xiàn)兩個(gè)光亮帶和被擠出的毛刺時(shí)，表明凸、凹模間隙偏小。則在調(diào)整時(shí)，可用油石進(jìn)行修研凸、凹模。若切斷時(shí)，修研切刀；若沖孔模時(shí)，修研凹模，使其達(dá)到合理的間隙值。若制件剪切斷面上光亮帶過(guò)窄，表明塌角又較大，且整個(gè)斷面有很大的傾斜度，產(chǎn)生撕裂毛刺時(shí)，則表明沖裁間隙過(guò)大。在調(diào)整時(shí)，對(duì)于切刀，只好更換一個(gè)。對(duì)于沖孔模，更換一個(gè)凹模來(lái)保證間隙值，以防出現(xiàn)過(guò)大的毛刺。有些毛刺不是太大，但已影響了質(zhì)量，有時(shí)在調(diào)整時(shí)，也可以將凸?；虬寄Ｐ毕拢匦峦嘶?，用捻壓的方法修整間隙。
若制品零件剪切面光亮帶寬窄不均，且毛刺偏向一邊，則表明間隙不均勻，此時(shí)應(yīng)重新調(diào)整間隙，使之均勻。如果局部毛刺較大，應(yīng)局部對(duì)間隙進(jìn)行修整，直到毛刺消除為止。
②凸、凹模刃口不鋒利或淬火硬度不夠。當(dāng)凸模刃口不鋒利時(shí)，會(huì)在落料件周邊上產(chǎn)生毛刺，沖孔件產(chǎn)生大圓角；當(dāng)凹模刃口不鋒利，則沖孔件孔邊毛刺大，落料件圓角偏大；當(dāng)凸、凹模刃口全不鋒利變鈍，則會(huì)在落料及沖孔件上全產(chǎn)生毛刺。根據(jù)上述不同的毛刺情況，在試模調(diào)整時(shí)，對(duì)凸?；虬寄＿M(jìn)行刃磨，使刃口變鋒利。若由于淬火硬度太低而使刃口變鈍，則應(yīng)重新對(duì)其進(jìn)行淬硬處理，磨削后再裝配使用。
③導(dǎo)柱、導(dǎo)套間隙過(guò)大。導(dǎo)柱、導(dǎo)套間隙過(guò)大，模具上、下模在閉合時(shí)，使凸、凹模相對(duì)位置變化，導(dǎo)致間隙不均，使制品產(chǎn)生毛刺。此時(shí)，應(yīng)更換導(dǎo)柱、導(dǎo)套或重新更換精度高的模架。
④凹?？子械瑰F。落料凹?？子械瑰F，則落料件從凹模孔通過(guò)時(shí)，制件邊緣被擠出毛刺。調(diào)整的辦法是修整凹?？祝瑢㈠F度修磨掉。
⑤壓力機(jī)精度不高。壓力機(jī)的滑塊與導(dǎo)軌之間間隙過(guò)大，則致使沖壓時(shí)凸、凹模位置變化，造成間隙不均而產(chǎn)生毛刺。此時(shí)，應(yīng)更換精度較高的壓力機(jī)試模。
（4）制品零件翹曲不平 制品零件在沖壓后，產(chǎn)生翹曲不平。其主要原因及調(diào)整方法如下。
①落料凹模有錐度。落料凹模若有錐度，則制件不能自由落下而被擠壓變相產(chǎn)生翹曲。這時(shí)，應(yīng)修磨凹模刃口，消除倒錐，使制件能順利落下。
②沖裁間隙不合理或刃口不鋒利。沖裁間隙不合理，不僅會(huì)使制件產(chǎn)生過(guò)大的毛刺，而且會(huì)使制件沖壓后翹曲不平。調(diào)整時(shí)，應(yīng)使間隙修磨合理、刃口修磨鋒利或在模具上增設(shè)壓療裝置或增大壓料力。
③推件塊與制件的接觸面太小。推件時(shí)，若推件塊與制品的接觸面太小，則由于推力作用，使接觸不到的面發(fā)生翹曲變形。調(diào)整時(shí)，應(yīng)更換推件塊，使其與制件接觸面加大，在推件時(shí)平起平落，減少制品零件的翹曲。
④模具設(shè)計(jì)不合理。 在模具設(shè)計(jì)時(shí)，頂出桿或推桿若設(shè)計(jì)得分布不均，致使制品在頂出及退出時(shí)受力不均而產(chǎn)生翹曲。此時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整模具頂推件系統(tǒng)，使之對(duì)制品受力均勻或使頂件及推件工作正常，不以致于造成偏斜。
（5）制品零件的的內(nèi)孔與外形相對(duì)位置不正確 若出現(xiàn)制件內(nèi)孔與外形位置偏差時(shí)，主要是定位零件的位置和尺寸不對(duì)。在調(diào)整時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整定位零件的位置和更換定位零件，直到孔位合適位置。若倒料板和凹模送料中心線不平行，即條料送進(jìn)時(shí)偏移送料中心線，導(dǎo)致制件孔形誤差，則應(yīng)修正導(dǎo)料板，使其平行于導(dǎo)料中心線。
（6）凹模被脹裂 在試模過(guò)程中，若凹模被擠裂，則表明凹模有倒錐現(xiàn)象。在調(diào)整時(shí)，應(yīng)用風(fēng)動(dòng)砂輪修磨刃口，消除倒錐或重新更換凹模。
（7）凸模被折斷 在試模時(shí)，凸模被折斷表明卸料板傾斜或凸、凹模位置變化。此時(shí)，應(yīng)調(diào)整卸料板或凸凹模的相對(duì)位置，并更換凸模重新安裝。
5 結(jié)論
通過(guò)對(duì)本套22型客車車門(mén)墊板沖孔―落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)、計(jì)算，使我對(duì)沖裁模的設(shè)計(jì)流程有了更深一層的了解，包括沖裁件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇、必要的工藝計(jì)算、主要零部件的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)型號(hào)的選擇、總裝圖及零件圖的繪制。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸是一點(diǎn)也馬虎不得，只要一個(gè)數(shù)據(jù)有誤，就得全部改動(dòng)，使設(shè)計(jì)難度大大的增加。在這次設(shè)計(jì)中，我感覺(jué)要完成這次設(shè)計(jì)不僅要有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還要有過(guò)硬的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)作保障，方才能很好的完成這次設(shè)計(jì)。所以說(shuō)我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中不僅要學(xué)好應(yīng)該所學(xué)的，還要盡可能多的去拓展我們?cè)谄渌矫娴念I(lǐng)域，只有這們我們才能立于不敗之地。
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