畢業設計（論文）-止動墊圈零件的沖壓工藝及模具設計-長50

I1緒論1.1沖壓模具的研究現狀1.1.1沖壓模具簡介一般情況下我們對于模具的理解，是能沖壓做出來不同外形產品的一種裝備。壓力機工作，按照不同的技術指標，往指定的方向去施加力，原材料就會按規定的形狀分離開來或者變形的過程，最后得到產品需要的外形，這樣的過程就是沖壓技術。對于沖壓模具，就是把金屬或者非金屬的原材料放到模具里去，最后沖壓加工出指定外形的產品的一種裝備。1.1.2沖壓模具的特點現代化的工業生產里，沖壓模具在加工過程中用得還是很多的，有下面幾種優點：1、選沖壓加工的方式，可以讓整個加工變得更快更容易，加工的速度可以大大變快，在足夠少的時長里加工出更多的產品，并且保證加工的品質，工人的操作的時間變少了，工作的內容更簡單了。2、選沖壓模具的方式去生產，大多不用再切削原材料了，材料更節省，利用程度更高，進而加工的成本也變少了。3、如果加工出來的產品是用模具制造出來的，那么得到的產品外形以及大小尺寸基本是一樣的，模具生產的效果是相當穩固的，一般同一個批次的零件都是可以互相替代的，不管是維修還是重新安裝對機器都更方便。4、用了沖壓技術生產出來的產品，可塑能力更強、總質量不會很重、精密等級更高。不過用沖壓模具加工的話也會有一定的缺點：跟其它種類的模具相比，沖壓模具里用到的技術很多很密集，制造模具時對應的精度等級也更高，所以模具加工的條件很高，對設計人員的技術要求也不低，帶來的成本不會低。1.2.3沖壓模具技術發展現狀現階段我國的沖壓模具行業發展得相當迅速，相應技術也得到了一定的突破，不過跟發達國家的先進技術相比，差距還是很大的，主要有下面幾點：對于整個行業，沒有制定太多標準去參考，去進行規范化生產。還有比較困難的地方就是先關發展技術的限制，現在國產的模具不管是種類數量還是平直方面，都有很大的提升，不過對于各種市場上的產品，技術上差距還是比較明顯的。沖壓出來的產品各行各業基本都能覆蓋到了。國產的沖壓模具所選的加工類型還是比較少的，對于大型的、構造復雜的沖壓模具還是不多見的，在發達國家，他們的模具已經往自動化制造去改進，而且加工出來的零件更精密技術等級更高，甚至一次可以完成好幾個不同加工步驟。國產的模具加工出來的產品精密程度比不上先進水平，生產花費的時間更長一些，生產速度也不夠快。那些發達國家很早就開發了數控式磨床、電火花式機床等等，都是機電一體化的裝備，可以把加工、測量、裝配等模具加工涉及到的一些基本工序都做完。國產的模具制造工藝會還不能達到一體化，工藝方式更新慢、制造裝備也比較老舊，裝備以及加工方法不夠先進，加工出來的產品可能會有交叉的精密度，制造花費的時間就更長了。（4）模具自身的缺點會關系到工作壽命的長短，對于加工的原材料不能利用到最大程度，帶來的浪費也比較多。而國外的先進技術就能更多的利用到原材料，浪費很少，還能處理加強材料的性能，特別是如何處理鋼材料方面，加工之后可以讓鋼材料的功能更強大，會讓模具的使用時間更長。現階段我國對鋼材料的處理大多還只是普通的熱處理，不會讓材料的性能有更大的提高，也會限制了材料的功能性，原料浪費程度達到了40%，利用程度上還有很大改進的地方。（5）管理沖壓模具制造行業都不是很標準，擁有先進技術國家的模具加工單位，專業的技術人員大概有40%左右，而國內技術人員頂多占了8%，其它都是沒有設計開發能力的工人，所以不管是制造模具還是后期的系統維護，專業技術人員太少，會讓后期的發展跟不上，從而整個模具行業的進展也變得緩慢。1.2沖壓模具的發展趨勢在查閱了大量沖壓模具的資料文案之后，未來沖壓模具主要往下面幾個方面去開展：1.2.1研發推廣新技術隨著現代科學的深入，計算機科學已經開始普及到各行各業，CAE、CAM、CAD等軟件的開發運用，為模具提供了更多的設計方案，改進了加工的工藝流程，讓制造流程變得更加緊密，為模具行業帶來了更多的發展，同時制造模具的復雜程度以及工作量都大大減少，生產的速度也就更快了。國內的互聯網也在不斷突破新技術，所以模具的自動化程度也大大改善了，對于信息的交換變得更加容了。1.2.2數字化和自動化的提高隨著自動化技術的普及，人工操作的強度可以大大減少，人工制造出來的產品一般會有一定的誤差，那么自動化生產之后能保證一定的產品精度等級，誤差會大大減少，用模具加工出來的產品質量基本是一樣的。自動化的生產會讓制造的速度大大提升。1.2.3進一步統一標準化對于國內的模具加工企業，還沒有很全面的系統的標準去進一步把控生產，每個企業做出來的產品只要符合現有的標準就能發到市場，對于質量等級并沒有一個標準去把它規定死，所以很多模具廠家的技術還是比較低端的，也不把精力放在改善技術上，這樣低端的入門級別的制造太多，對整個行業發展并沒有好處。1.2.4高速銑削加工的應用國外的模具生產技術一直在改進，德國的科學家Salomon又開發了一種高速的銑削加工方式，制造模具的時候也能用上。這個銑削方式可以讓制造的速度變快，做出來的產品也能有很高的精密程度。所以加速推動了模具的發展。1.2.5材料處理能力的提高國產模具質量上不去還有一方面是因為，處理原材料的問題上達不到更高要求，國內能選的原料鋼材的類別是很少的，也就常見的幾種，一般只會對原材料進行熱處理，加強它的硬度，但是怎么讓鋼材的定向性能更強大也是沒有特定的技術，未來的模具發展過程里，盡可能的多開發一些新型的材料，專研材料的特定性，加強模具本身的特性。對于我國現階段的沖壓模具行業，加工總量以及加工水平方面是有了一定的儲存量，跟先進技術國家去比還是有很大需要改善的地方，同時也需要我們新生代的模具從業人員去奮斗，努力提升國內的技藝，達到先進的制造水準。1.3本設計的目的和意義1.3.1課題背景一個國家的制造業能力的高低，主要看模具行業發展的如何，這也反映了國家經濟建設的基本。對于電子電器、汽車制造、儀器儀表等生產企業，模具運用得是相當多的，各行各業零件的加工制造會大范圍的用到模具，其中沖壓模具占到了整個模具加工的很大部分。這幾年國內的經濟、科技發展得很快，帶來的模具制造技術也提升不少，對于技術等級比較高的汽車覆蓋零件、電子信息產品等等，已經開發出了級進沖壓模具，可以進行多工位的生產，得到的產品精密程度更高，一部分國內的生產廠家已經能做到發達國家的技術水準了。對于多工位的級進模具，這種加工方式的速度更快，得到的產品精密等級更高，工作的時間更長，經常會用到汽車制造的行業、電子電器的生產、儀器儀表的制造等等。級進模在最大的優點是在一次工藝流程里，可以把彎曲、成形、彎曲、沖裁等工序全部都完成，這樣機床的使用程度就更高，整個過程直接是自動化處理。1.3.2研究意義我國的經濟發展得越來越快，市場上產品更新換代特別快，相應的質量等級只會更高，尤其是電子產品還有日常生活的五金產品等等，對應的產品精密程度條件很高，工期也要越短越好。企業競爭壓力越大，想要獲得更多的收益，就要控制好制造成本。想要很好的適應市場大環境，我們就要想辦法開發更多的及進模具，改進傳統的沖壓模具的生產模式。結合上面的觀點，這次課題選級進模具來進行加工，設計出止動墊圈的工藝流程，整個過程是屬于究連續的模式。先分析零部的構成，畫出零件圖，在選出最合理的沖壓工藝方案，畫出沖壓級進模具的構造圖紙。設計沖壓模時分下面幾步：模具的整體是怎么分布排位的；求出加工時受到的總壓力大小；求出壓力中心的位置；求出工作部位的尺寸大小；驗算彈簧以及橡膠等零部件的效果；把凸凹模的構造確定下來；設計卸料的裝置以及相關零部件。分析過零件進行過驗算之后，要能畫出模具整體的裝配圖等：1、查相關模具設計的資料文獻，學習模具生產的過程，制造模具的步驟等等方面，聯系這次需要設計的零件，選出沖壓機的型號，選好對應的參數；2、分析零件的構成圖，確定零件加工的條件等級，決定模具的造型以及類別，設計出需要進行加工的級進模具；3、用CAD等軟件畫出模具的裝備圖；4、把零部件上的尺寸大小標注清楚；5、選制造模具適用的材料，分析整體工藝的流程：6、畫出零件圖以及裝配圖；7、把說明書書寫清楚。這次設計的零部件，在實際生產中也是常見的，所以對應的模具構成也不復雜。繼而分析模具上的零部件構造，選多步漸進的方式。這次設計讓我學會怎么查資料，怎么把理論知識運用到實際生產中去，能不能實際動手加工出需要的機械產品出來，為之后的生活以及學習做了一個很好的鋪墊。2零件工藝分析2.1止動墊圈零件分析我們在設計沖壓模具的構造之前，首先要看用模具加工出什么樣的產品，畫出零件的二維圖，見下圖。分析止動墊圈零件的構成，這個零部件的外形還是比較簡單的，中間為Φ20圓，左側為寬8mm并有L形彎曲，右側為寬8mm矩形，零件材料厚度1.0mm，確定產品的外形以及需要用到什么地方，這里選Q235型號的材料去加工。從止動墊圈零件的外形構造上看，要經過沖孔、落料、彎曲等基本的工序。表2.1止動墊圈零件外殼制品的加工條件項目參數加工的批量大數量批次加工的材料Q235材料的厚度1.0mm精度等級IT9表面粗糙度未注圓角R0.5圖2-1止動墊圈零件構成圖①確定止動墊圈的尺寸大小從上面的零件圖來看，相關尺寸大小已經標注，對于止動墊圈零件，公差方面沒有具體的要求，確定達IT9級的加工精度就可以了，零件的體積上看上去并不大，所以用沖壓加工的方法就可以了。②確定止動墊圈的造型從止動墊圈零件的外形以及構成來看，沖壓模具要完成落料、沖孔、彎曲這幾個工序，走一次流程不一定能全部做完，所以每個工序也要設計出來，最后達到零件的標準。2.2加工材料特性止動墊圈零件選的是Q235的金屬材料，常常在模具加工時會用到的材料，它的加工效果比較好，因此在現階段的生產里用得還是比較多的，對于車輛制造、化工設備等等加工的裝備里常常會用到。2.3材料成型性能對于Q235的金屬材料，它的加工性能還是比較好的，遇到強酸或者強堿的環境，影響不大表面還是很穩定的，而且在高溫環境下性能也很固定，所以用得很多，能加工出不同類型的金屬產品，所選材料的相關參數見下表。表2.2硬Q235型號材料的相關參數項目參數抗拉強度屈服強度伸縮率2.4沖裁方案這次加工止動墊圈產品要經過沖孔、落料、彎曲等這幾道重要的工序，所以先給出了三種加工流程，再互相進行比較，選出最合理的加工工藝流程，下面把這三種方案列出來：1、用連續模具進行加工對產品進行沖孔、落料、彎曲等不同的加工工序，按照需要的前后順序一步步地去加工，連續沖壓產品的方式就是連續模具。2、用單工序的模具進行加工產品要進行加工的所用工序都放在一套模具里面去完成。3、用復合模具進行加工把落料、沖孔以及彎曲成型工序放在一起完成，做成復合形式的沖壓模具，另外做一個單工序模具對產品中沖孔部分的成型進行加工。分析上面幾種不同加工方法，對于第二種單工序的模具，整體的構成不會太復雜，但是想要做出一個產品，肯定不止一道工序，那么就要做好幾個不同的模具才能完成所有的工序，這樣加工花費的時間變長，速度變慢，如果是選單工序的模具去加工產品，每加工一個不同工序，都要對產品再定位，這樣出現誤差的可能性就更大了，一步步的誤差也會累積變多，這次產品相對復雜不適合單工序的方式。第一種是級進模具，如果需要制造的產品是比較大型的，那么對應的模具也會很大，花費的成本相應也會更多，第三種方法只用到了兩套模具，零件外形相對復雜一點的話也能達到加工的條件，比較之后，止動墊圈零件的沖壓模具，選第三種形式更合適。3止動墊圈沖壓模具設計3.1展開計算3.1.1圓角半徑r>t/2的彎曲件這類彎曲件的展開長度是根據彎曲前、后中性層長度不變的原則進行計算的，中性層是計算彎曲件展開長度的基準。其展開長度等于直線部分長度和彎曲部分中性層展開長度之和。具體計算步驟如下圖3-1.式中L——彎曲件毛坯展開長度，mm；——彎曲件各直線段長度之和，mm——彎曲件各彎曲線段中性層展開長度之和，mm彎曲線段中性層長度計算公式為：式中a——彎曲件內角；R——彎曲件內緣半徑，mm；x——位移中性層系數；t——板料厚度彎曲半徑R=1mm時，r/t=1/1=1，由下表3-1知，x=0.31表3-1中性層的位移系數值L=≈2.1mm=3mm+48mm+2.1mm=53.1mm3.1.2止動墊圈毛坯展開圖由3.1.1知，=53.1mm，B=20mm圖3-1止動墊圈零件展開圖3.2排樣設計我們在設計模具構成的時候，加工材料被利用的程度多少是要重點考察的，模具里面是怎么排樣分布的，直接關系到材料利用的多少。對于沖壓模具，把原材料合理的分布到條帶上，這樣的排列方式就叫排樣。排樣分布得合不合理，直接有關材料的利用的多少，而且排樣分布得合理，可以讓沖壓加工的速度更快，加工出來的零件精密程度更高。如果生產的產品數量很大，排樣有效合理的話可以帶來更高的收益。一般有下面幾種排樣的形式：1、有廢料排出的排樣：順著加工件外圍的一圈進行沖裁，零件跟零件之間、零件跟原料條的邊上都留出一定的搭邊，這樣原料是多浪費一些，但是多了搭邊，加工沖壓的質量就比較高，模具用的時間也會更長。

2、沒有廢料排出的排樣：零件跟零件之間、零件跟原料條的邊上都不剩下搭邊，就順著原料的邊緣線去沖壓，模具刃口沖壓之后就得到零件。這樣的模具加工出來的產品品質不會很高，而且模具工作的磨損大壽命短，不過可以節約資源，材料一點不浪費。3、有少量廢料排出的排樣：順著加工件的形狀輪廓線去沖壓，只有少量的邊緣那里留出搭邊。

這種形式跟前面兩種比起來，對于材料的使用程度還有加工產品的緊密程度，都是相對更合適的。不過修邊條的品質不一樣，加工的位置也會有一定的誤差，一旦沖裁位置偏移一點，那么邊緣上的毛刺很容易被沖進縫隙中去，影響到模具的質量。只有零件的形狀適當，才能選這種排樣的形式，不然做不出合格的產品來。少量廢料以及沒有廢料排出的模具構成相對不復雜，沖裁力相對更小，生產的速度更快，材料利用得也多，但是加工出來的產品品質不會很高，而且模具工作的磨損大壽命短，一旦刀模具被損壞，那么加工的毛坯料的橫截面也不會達到想要的質量。結合止動墊圈零件的相關條件，這次沖壓模具要做成有廢料排出的分布形式。3.3搭邊值選取在排樣時，零件跟零件之間，或者零件跟原料條的邊緣線之間留出一定程度的多余料就叫搭邊。有時加工定位會有誤差，或者想要原料條的剛度更高，那么就留出一定的搭邊去沖壓，這樣不僅是方便送料進去，產品的成型質量相對更好。當然搭邊留得太多也不好，資源浪費；搭邊留得太少也不好，容易被沖斷，或者把工件的邊緣壓翹起來，也就是啃刀情況，嚴重的時候還會把多余料扯進模具的縫子里去、模具的刃口被磨壞，模具的工作時長就變短了。

按下面幾點來確定搭邊的大小：①分析加工的原材料的力學特征等，材料硬一點的搭邊可以留少些，材料軟的話搭邊要多留一些。②確定加工件的外形和尺寸大小。如果零件尺寸比較大或者零件外面帶突起或者比較尖的話，這時搭邊就要多留一些。③材料的厚度。如果沖壓的材料比較薄，那么搭邊就多留一些。

④原料怎么送料進去怎么擋料的。如果是手工送料進模具的話搭邊可以留小些、帶側壓板導向的模具搭邊也可以留小些。要看實際加工產品的外形，查表選出搭邊大小，這里的搭邊留出寬，側面的邊留寬。3.4參數計算3.4.1送料步距從工件的排樣分布以及它的尺寸大小來看，沖壓模具進給一步的距離（S）就是在加工時兩個原料胚塊之間間隔移動的總長，也是就工件的總寬加上搭肩寬度的總數：3.4.2條料的寬度對于沖壓模具原料條寬度上一般有0.50mm誤差距離經過上面求解分析，確定沖壓模具的排樣分布如下圖：圖3-2模具的排樣圖3.4.3材料利用率零件圖來看，再加上零件的展開圖、排樣分布，確定一個步距下能使用多少原料：其中： ；；；；查表，把參數代進去，算出材料在66.2%的使用率。圖3-3止動墊圈的面積3.4.4計算壓力中心如圖3-1所示，該制件是不對稱形狀，所以需要校核一下該制件的壓力中心，計算過程如圖5-1所示。圖3-4止動墊圈零件圖圖3-5建立坐標系，確定原點，并將各線段編號圖3-6計算各線段的中點①直線段的重心在線段的中心點②圓弧、的重心按公式計算首先選取一個坐標系，選取圖3-4中點O位置為坐標原點，然后確定各線段中點到該原點的坐標值；再根據如下公式進行計算。由于手柄零件的外形尺寸較小，并且形狀簡單，由圖3-4所示，工件關于X軸對稱，故只需要計算X軸方向的坐標原點位置即可。計算過程如下：≈7.9止動墊圈關于X軸對稱，故故坐標原點向X軸正方向平移7.9。4工藝力計算以及沖壓設備選擇4.1落料彎曲模具壓力4.1.1沖裁力在沖裁加工時，凸模被壓力機壓進凹模材料有多深，影響著沖裁力的大小。一般我們提到沖裁力其實是壓力機壓的最大數，確定了壓力機的型號以及模具的構成。模具的邊緣刃部沖裁時容易有一定程度的損耗、模具會有少許的波動、模具材料的受到的沖壓力、材料尺寸厚度的誤差等方面要一一分析，沖裁力一般是包含落料力、推件力、成型力等力的集合，上面所有力加起來就是模具的沖裁力大小。CAD軟件上有自動測量尺寸的功能，確定產品外圍一圈的周長大小、沖孔多寬。產品外圍一圈的周邊長度：對于止動墊圈零件，求出沖壓模具的落料力大小：把已知參數代入求出：=59355N≈59.4KN接著求出零件從沖壓模具卸料出去力的大小：代入求出：把零件推出模具要加的推件力大小：代入求出：加工零件被頂出去的施加力大小：代入求出：CAD軟件上有自動測量尺寸的功能，確定產品外圍一圈的周長大小、沖孔多寬。產品外圍一圈的周邊長度：對于止動墊圈零件，求出沖壓模具的落料力大小：把已知參數代入求出：=14130N≈14.1KN上面各個參數的意義是：、4.1.2計算彎曲力大小工件在準備固定成型時要加一個壓力，這個就是成型力，關系到選什么型號的壓力機，還有加工過程里的工藝怎么設定。毛坯的尺寸大小、零件的外形、原材料的機械性、成型選擇的方式，模具的構造等等方面，都會影響成型力的大小。按照理論是很難確認的，大多按實際加工的情況來定。1.按近似壓彎力公式式中——自由彎曲力（N）B——彎曲的寬度，；t——彎曲件的厚度，；R——彎曲件的內彎曲半徑，；——材料的抗拉強度；Q235的力學性能表查得K—安全因數，一般取。2.壓料力壓料力的值可近似取自由彎曲力的30%～80%，因為零件有0.5mm厚，一般會裝彈性的裝置用來卸料，求出這里模具施加總的沖壓力的和：=59.4KN+3.0KN+3.0KN+3.0KN+14.1KN+1.6KN+1.3KN=85.4KN表4-1卸料力、推件力、頂出力的因數材料08F材料厚度/mm>0.1~0.50.045~0.0550.0650.08>0.5~2.50.04~0.050.0500.06>2.5~6.50.03~0.040.0450.054.2壓力機選擇上面圖中確定了刃口位置的坐標，模具的壓力中心又算出來了，從零件的外形來看，左右是相互對稱的，那么模具的壓力中心跟零件的壓力中心是重合在一起的。在設計沖壓模具時，重要的一步要選出合適的壓力機，壓力機的公稱壓力大小關系到模具工作的總時長，所選壓力機的壓力不能太大也不太小，沖壓出的零件條件要全部滿足才行，模具工作狀態下要穩定連續地加工。沖壓設備要考慮的參數有很多，一般有零部件的尺寸大小、模具本身的尺寸大小、加工時模具上要加的力的大小，我們這從幾點去分析選定：1、0.82、壓力機的行程要符合加工的條件，這樣生產出來的產品更容易從模具里取出來。3、壓力機裝模的高一定要要超過模具自身的高度。4、打開壓力機滑塊話，要方便產品送進去以及取出來。5、壓力機工作臺大小要適合模具的安裝。查找相關壓力機的資料，加上模具安裝多高，這次就選J21-16型號的壓力機。J21-16型號壓力機的相關參數見下表：表4.2壓力機的參數壓力機的型號J21-16標準的壓力/kN160滑塊的行程/mm70滑塊行程的次數(次/min)115最大的封閉高度/mm300封閉高度的調節量/mm60立柱的間距/mm220工作臺的尺寸/mm前后—左右—4.3沖裁的間隙沖壓模具在工作的時候，壓力機加上一定的沖壓力，把原材料壓變形或者分割切斷得到需要的產品就叫沖裁加工。一般在對產品進行沖裁時，還要留出一定的縫隙，這樣產品做好之后，才能更容易從模具里被分離出來。這次止動墊圈零件，選的材料有1.0mm厚。查手冊，這個零件的凸凹模兩個平面之間縫隙至少留0.1mm寬，凸凹模兩個平面之間縫隙最多留0.14mm寬。4.4計算刃口加工零件有1.0mm厚，是屬于普通等級的厚度，所以可以分開來求出刃口的尺寸大小。4.4.1凸、凹模刃口的尺寸大小分析零件的尺寸大小，這里是分開進行加工的，所以凸凹模刃口上各個尺寸大小也要單獨求出來，還要考慮到的是凸模以及凹模之間留一定適當的縫隙大小，加工件刃口公差以及沖裁留的縫隙必須要滿足下面條件：查手冊，這里選的沖壓模具：，校驗模具之間留的縫隙大小：｜｜+｜｜≤調節加工件的尺寸公差大小：在算沖孔的尺寸大小之前，要先知道模具里凸模刃口的尺寸大小，從凸模的尺寸大小再求出凹模刃口的尺寸大小。可以看出止動墊圈零件的凸模公差屬于正數公差，凹模的公差屬于負數公差：其中：，這里取x=1，這里取IT9級別如果確定用標準的公差時，把相關參數代進去，那么沖孔（）之后的尺寸大小在下面范圍：求出沖壓模具的落料尺寸大小時，先決條件就是要把凹模的刃口的尺寸大小確認好，再用具體尺寸大小算出凸模刃口的尺寸大小。按照上面的方式求出凹模的尺寸大小之后，尺寸數值一般會跟產品最大的偏差數值接近，那么對于模具的落料尺寸大小，凹模的制造公差也就是正數公差，凸模的制造公差也就是負數公差。具體要滿足下面條件：查手冊，取x=1這里零件的落料尺寸大小在mm，mm，mm，代入求得：4.4.2彎曲的尺寸查手冊，取x=1，這里取IT9級別這里零件的彎曲尺寸大小在mm，mm，代入求得：凸模直徑：凹模直徑：第五章模具結構設計5.1凹模的刃口這里模具的沖孔工序會選線切割機去進行加工。在1970年模具加工里就用到線切割的設備，大多數情況下，線切割處理之后，還要用酸進行腐蝕處理。設計的凸模造型，通常都會做成直通的形式，這樣零件加工起來也很方便，直通形式的凸模在線割的時候更方便，如果是圓形的凸模，大多會做成臺階形式的。查設計資料，經常用到模具加工里面的集中材料是：、、等，這些原材料在經過淬火處理之后，能達到以內的硬度。這次設計的零件，我們選作為原材料。對于模具凹模的刃口形狀，通常情況下會做成下面幾種模樣：圖5.1凹模刃口的形狀上面列舉的幾種不同的沖裁凹模孔的大小以及形態，可以適用到很多加工的情形下。上面的c型，d型，e型，f型都帶了斜孔，加工起來肯定不容易，還要加上放電處理才行，多以真正模具上用的不是很多，這次我們的凹模就選b型的形狀。5.2定位零件的設計把原材料放在模具里，一定要放在合適的地點，這樣沖壓出來的產品質量才能過關。這時一般會用到定位裝置。我們從這次要加工的零件外形來看，結合模具的構成，產品的精度條件，生產的速度等等方面，確定選什么零部件用來定位。常見的有導料板、導料銷、固定銷、側刃、導料槽或者定位板，都可以起到定位的作用。這里加工止動墊圈零件用到的是復合模具，對于落料彎曲的復合模具，我們安裝了導料銷可以引導加工條料的移動方向。5.3模架及其零件的設計模架上面主要會安裝上模座、下模座、用來導向的裝置等等部件，模架在整個模具里起到了一個支撐的作用，是模具的骨干，作用很大，缺一不可，模具里面所有的零部件都要固定到模架上面，模具在沖裁加工時，會受到不同的沖擊力，那么最后都是模架在承受，所以強度一定要滿足條件。對于落料沖孔成型的復合模具，選后側帶導柱形式的模架，造型見下圖：圖5.2后側帶導柱的模架構成圖5.3后側帶導柱的模架構成5.4導柱、導套的選用對于模具的導柱形式，我們常常會選標準件來安裝，那么要確定所選導柱的直徑有多大，這里的導柱留多長，要確保導柱最頂頭的平面一直到上模座的頂面之間相隔10mm到15mm以內。一個模具在工作分開到最極限的位置時，導柱最頂頭的平面一直到導套最下部位的平面之間相隔超過10mm，導柱的精度、導套的精度查表4-1來選。對于落料沖孔彎曲的復合模具里：導柱的大小：導套的大小：表5.1導套之間配合的空隙大小5.5落料凹模這次模具落料的凹模要跟下模座固定在一起，一般會用到銷、螺釘及盤等固定零件去聯接住。直刃壁的構成可以當作凹模刃口的形態，凹模的構成直接關系到加工件的質量高低，還有模具內部還會受到一定程度的損耗，那么整個刃壁達高。凹模輪廓的尺寸大小：凹模的厚度：其中：查手冊，取k=0.15那么可以知道凹模應該高于15mm，有厚求出凹模輪廓的尺寸大小之后，接下來確定凹模板的尺寸大小制造凹模選的是原材料，調質之后達到的硬度。最后畫出凹模的形狀，見下圖：圖5.4落料沖孔彎曲復合模具的凹模構成5.6凸凹模根據零件外形，我們要把用來落料的凹模跟沖孔的凸模做到一個零件上去，這樣做出來的模具構成更不會很復雜。模具選的是Cr12材料做出來的，也是沖頭的材料，要調質處理達到的硬度。加工處理之后，模具在真正工作時，不再容易出現彎曲的情況，或者脫落的不良情形。這次設計的零件不用彎曲太高，除此之外，我們還要加用來排氣的孔，這樣零件彎曲起來更方便了。零件的凸模凹模構成見下圖：圖5.5落料沖孔彎曲的凸凹模具構成5.7凸模這次的設計里，固定凸模的時候要安裝固定板，可以把凸模安全穩定地固定到模座上去。凸模跟固定板之間用或的比例去進行配合過渡。模具在工作時一定要可靠穩定，我們拉料時不能把凸模也帶著被拉出來，凸模選的是的材料,熱加工之后要達到的硬度。沖孔的形狀這里是圓形的，所以對于圓形的凸模也可以看成是標準數。求出凸模的總長度：其中：，大多會取0~10mm因為，=7mm,=11mm,=12mm,=7mm那么可以求出：=（7+11+12+7）mm=37mm畫出凸模的構成二維圖，見下圖：圖5.6凸模的構成5.8模柄模具上還會安裝模柄，模柄主要作用是把模具固定到上模座上面的。一般情況下，模柄尺寸大小主要看壓力機的型號，所選壓力機上的模柄孔大小要跟模柄的直徑一樣寬才行，比壓力機模柄孔再小5-10mm的深度。圖5.7模柄常見的結構形式止動墊圈落料彎曲模采用a型結構形式的模柄。5.9其他支撐與固定零件5.9.1凸模及凸凹模固定板對于模具的凸模，還有凸凹模上的固定板，主要是為了把沖孔的凸模固定住，還有把落料沖孔的復合凸凹模給固定住。一般都是用凸臺去固定的。凸模跟固定板之間是按來配合安裝的，想要模具安裝得更穩定，固定板零部件上表面以及下表面的粗糙程度要達到范圍以內，剩余的平面可以小于。凸凹模的固定板選Q235A材料做出來。圖5.8凸凹模的固定板(上固定板）5.9.2墊板模具中一般還會安裝墊板，模具在工作時，墊板可以分攤一些凸模上受到的壓力，模具在運行的時候就不容易出現某一個地點受到太大的力，讓模具受力產生形變的情況就可以排除了。墊板的形式跟固定板是一樣的。5.10卸料出件機構模具把料卸出來的方法大多分兩種：彈性的卸料以及剛性的卸料，模具把零件推出去的形式也分兩種：如果加工件的材料是很薄的話，那么就用彈性裝置的卸料，反之如果加工件的材料有一定的厚度，那么肯定要用剛性的卸料，這樣才推得動。這次設計的復合模具，原料不算太厚，就用彈性的卸料裝置，用彈性裝置，加工零件的表面精度可以保證。上模部位用彈性的推件法，可以很好地很容易的推出零件。分析之后畫出模具的卸料裝置，如下圖：圖5.9模具的卸料裝置圖5.10模具的卸料板5.11緊固件模具上所有零部件之間要用銷釘或者螺釘去聯接，這時比較多見的緊固零件，把各個部位的零部件緊緊固定好，讓模具的強度更高，工作時可以更加安全穩定的運行。螺釘起到的作用就是聯接固定零部件，實際生產加工里用得最多的還是六角形的螺釘。我們這里選的是規格的螺釘。螺釘安裝進入需要固定的零部件里面有多深：求出螺釘安裝進入需要固定零件至少達多深：6模具的裝配與檢測6.1模具裝配模具各個部位設計好了之后，要把各個零部件安裝到一起變成一個整體，按下面的順序來操作：①要把模柄壓進上模座的孔里面去，安裝模柄時，柄的方向跟上模座的水平方向要保持垂直的角度，模柄裝好之后，柄的最頂頭的大端面跟上模座板都磨平，這樣之后的安裝精度才能保證。②設計的凸模全都要固定到凸模的固定板上去，裝凸模的時候，要跟凸模的固定板保持垂直的角度，固定好之后，凸模跟固定板的端平面都要磨平，這樣之后的固定就不會有不好的影響。③凹模板要經過下墊板跟下模座固定到一起，用螺絲緊緊地固定住，銷釘可以確定加工位置。④凸模固定板要經過上墊板跟上模座固定到一起，螺釘在一開旋轉時不要鎖死，凸模凹模在合模情況下，我們可以敲打凸模的固定板，隨時調整凸模凹模之間留多大的空隙，大小確定好之后在把螺絲旋緊，在把用來的定位銷釘安裝上去。⑤模具上模部位要安裝卸料板以及彈簧裝置，用卸料專用的螺絲去相連。模具安裝時一定要注意下面幾點：整個模具的外表面部分一定進行鈍化處理，這樣模具加工出來的產品才夠平整，質量才能達標。模具裝配好了之后，模具上的零部件都在準確的位置，對應的位置準確，不能影響模具工作的效果。6.2模具檢測對于設計好的模具，還有重要的一個檢測的步驟不能遺漏，一般情況下模具在加工生產之前要校驗的，主要檢查下面幾點：A.檢查凸模凹模的刃口部位，刃口是不是夠鋒利，檢查加工件表面的粗糙程度，看是不是滿足加工的條件；B.模具的導柱跟導套之間配合的行程是不是足夠的，不能出現配合的長度不夠讓導柱滑出去了。C.模具里面不用工作的部位要磨圓潤，不能突起刮到加工件出現質量問題；D.原材料要不要進行熱處理，零件的硬度等級一定要滿足條件；E.加工件上面不能有砂眼毛刺等等，直接關系到模具接下來加工的產品質量高低；6.3環境及經濟性分析原則一個模具是否具備經濟性，需要從如下的角度進行分析之后得知：1.首先是生產性能是否達標，也就是說在生產的時候能不能保證產品的精度問題，精度不達標，一切休談。只有精度達標之后，才會考慮其自身的經濟性的問題。2.接下來是在運行過程中的安全性，這部分涵蓋的問題有很多，首先是操作者的安全，還有就是設備自身的安全，整個設備中需要有各種異常狀態之后自動停機的設置，還有就是需要配備有相關的急停裝置才可以。3.最后是生產效率的問題，整個生產過程是一個連續生產的過程，所以要保證其能夠承擔長期的，不斷重復的生產過程，這也是設備自身經濟性的一個非常重要的指標。7模具裝配圖本模具用于成形Q235材料的止動墊圈，具有落料、沖孔、彎曲三個工序，因此其落料凸模有一部分為彎曲模。考慮到彎曲成形要滯后于落料沖孔工序，為此設計了一個活動凸模塊和彎曲凸模。圖7-1止動墊圈落料沖孔彎曲復合模主視圖圖7-2止動墊圈落料沖孔彎曲復合模俯視圖圖7-3止動墊圈落料沖孔彎曲復合模B-B剖視圖結論這次設計的止動墊圈外形相對復雜，從外形的工藝特性定下加工的方式。逐一計算選出最適合的排樣分布，根據沖壓力大小選適合的壓力機。工件兩邊是對稱的，確定好加壓的中心，零件彎曲成型的工藝方法。最后確定凹凸模的整體構造，按所有結論畫出總裝圖。整個設計過程中，讓我切身感受到了知識運用的重要，雖然每個知識點都學過，但當你要真正靈活運用時并不是那么容易的，我查了大量的設計與制造專業的書籍，畫圖用到了CAD軟件，原本不能熟練運用每個功能鍵，整個設計下來，也能靈活畫圖還熟悉其它一些辦公軟件。經過這次可以讓了解要設計出一個復合模的基本的流程，第一次自主設計出一個零件出來。在論文完成過程中，在對該零部件的零件圖認真研究的基礎上，從中確定了該零部件選用的加工方法、材料；此外通過對改零部件的相關參數進行計算得到得出了該零部件沖裁力、工作尺寸等相關數據，確定了選用的壓力機等相關事宜。畢業設計用到的不光光是理論知識，實際加工生產時完全不是同一個概念。這次設計讓我知道自己的知識儲備還是太弱了，要加深的東西還有很多，在實際工作中遇到的問題必須結合實際加工情況，才能更快地解決問題。工廠企業設計的模具都有各自的一套標準，模具依照的原理，如何成型的都要自己解決。這次設計增強了我動手操作的能力，要時刻復習自己專業課知識，查了設計手冊和資料同時讓我對機械制造、加工的工藝有了更全面更系統的了解。當然，這個設計肯定還有不足的地方，畢竟大都是設定成最理想的情況，能不能直接用到實際生產里還不一定，還有可以改進的地方，還涉及到了生產成本高低的問題，想要做一個完美的工藝流程還要不斷學習的。相信這次設計的經驗以及解決方式為以后的工作大有好處。謝謝各位指正！感恩所有，感恩一切！我會努力，成為最好的自己！用我的能力來回報這個有愛的社會！致謝大學我選擇機械專業，從一開始茫然到邁入機械加工的大門，我也