汽車前輪罩支架落料模具設(shè)計(jì)

汽車前輪罩支架落料模具設(shè)計(jì),汽車,前輪,支架,模具設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 標(biāo)致206轎車左/右前輪罩支架落料模具 設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 摘 要 本篇論文論述了模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展與現(xiàn)狀，并介紹了AutoCAD和Pro/e在模具設(shè)計(jì)中的結(jié)合應(yīng)用，詳細(xì)論述左/右前輪罩支架落料模具設(shè)計(jì)過程。據(jù)零件的形狀和工藝性要求，進(jìn)行工藝分析，制定了零件的沖壓成形工藝方案，重點(diǎn)闡述了落料模具設(shè)計(jì)。論述左/右前輪罩支架落料模具方案的比較和選擇。根據(jù)零件形狀、結(jié)合實(shí)際制定出合理的排樣設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了左/右前輪罩支架落料模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)（包括沖裁力、卸料力和頂出力的計(jì)算，彈簧、卸料螺釘?shù)倪x擇，凸、凹模設(shè)計(jì)，上、下模板，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇等）。簡述了沖壓設(shè)備的選擇，并且編制了模具主要零部件制造工藝。簡要闡述了利用AutoCAD進(jìn)行模具設(shè)計(jì)過程和Pro/e三維建模，以及兩者的結(jié)合,虛擬裝配和干涉檢查。 關(guān)鍵詞：落料模具設(shè)計(jì)；工藝分析；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；虛擬裝配 Abstract This thesis discussed the development and actuality of die industry in our country, and introduced the combined use of AutoCAD and Pro/e in die design. Particularly discussed the designing process of pushing mold of the right and left cover bracket of the front wheel. Arts and crafts analyzing based on the arts and crafts requirement and part’s shape. Brought forward the punching and forming schemes of the part. Stressed the design process of excision m- old. Compared and adopted the schemes of pushing mold of the right and left cover bracket of the front wheel. Designed the arrangements of the parts on the material based on the shape of the parts and practice condition. Particularly discussed the designing of the mold’s main parts’ structure, including calculating the punching force, protrusion force, choosing springs and bolts, designing concave and convex die, choosing the fixing boards and guiding pole and sheath. Simply discussed how to choose the pressing equipment. Arranged manufacture arts and crafts for the main parts of mould. Simply discussed the designing process of the die by combined use of AutoCAD and Pro/e. Did virtual assemblage and interference verification. Keyword: punch die design; arts and crafts analysis; structure design; virtual assemblage 前 言 制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其增加值約占我國國民生產(chǎn)總值（GDP）的40%以上，振興制造業(yè)是啟動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)新高潮的杠桿。從技術(shù)進(jìn)步角度看，以計(jì)算機(jī)為中心的新一代信息技術(shù)的發(fā)展，全面推動(dòng)了制造技術(shù)的飛躍發(fā)展，在不斷汲取其他相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)的基礎(chǔ)上，使創(chuàng)新貫穿于制造全過程，并使技術(shù)與管理相結(jié)合，不斷推出新的制造模式，推動(dòng)了人類生產(chǎn)活動(dòng)不斷進(jìn)步。 中國已加入WTO，我國將獲得一個(gè)更加穩(wěn)定的國際經(jīng)貿(mào)環(huán)境，大量外資企業(yè)將進(jìn)入中國，各行各業(yè)將面臨重大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，模具行業(yè)也不例外，同時(shí)由于國內(nèi)多數(shù)模具企業(yè)在技術(shù)上和質(zhì)量上與國外先進(jìn)水平存在較大差距，如何在最短時(shí)間內(nèi)縮小這種差距，是關(guān)系到國內(nèi)多數(shù)模具企業(yè)生存的關(guān)鍵問題。 隨著我國汽車、摩托車、家電等工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的外形在滿足性能要求的同時(shí)，變得越來越復(fù)雜，而這些產(chǎn)品的制造離不開模具，這就要求模具制造行業(yè)以最快的速度、最低的成本、最高的質(zhì)量生產(chǎn)出模具。為了達(dá)到上述要求，模具企業(yè)只有運(yùn)用先進(jìn)的管理手段和 CAD/CAM 集成制造技術(shù)，才能在激烈的市場(chǎng)競爭中立于不敗之地。 本篇論文主要側(cè)重于從工藝分析、沖裁力計(jì)算、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)繪圖等幾個(gè)方面入手，主要研究內(nèi)容通過分析計(jì)算設(shè)計(jì)出一套完整的左/右前輪罩落料模具。在第一章里簡要分析了模具工業(yè)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展前景，同時(shí)簡述了AutoCDA、Pro/e等計(jì)算機(jī)軟件在模具設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用；對(duì)零件進(jìn)行分析，制定出工件的加工工藝，初步擬定該落料模具的總體結(jié)構(gòu)；對(duì)排樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)、沖裁力的計(jì)算；對(duì)凸、凹模的設(shè)計(jì)；對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)件包括彈簧、導(dǎo)柱、導(dǎo)套和上、下模座選擇過程的分析。本文同時(shí)簡要論述了AutoCDA、Pro/e在本模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及兩者的結(jié)合。本文是在收集和閱讀了大量的模具設(shè)計(jì)知識(shí)、網(wǎng)上查閱資料，去各模具工廠參觀，以及現(xiàn)場(chǎng)觀看校模具工廠的設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)上形成的。 同時(shí)本文的形成，得益于尹綏玉老師、陳勇老師的自始至終的難點(diǎn)釋疑和全面指導(dǎo)，得到了校模具工廠各位師傅的幫助和疑難解答，在此一同表示感謝！ 目 錄 第一章 概論…………………………………………………………………………………1 1.1模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 ………………………………………………………………1 1.1.1 模具工業(yè)發(fā)展概況………………………………………………………………1 1.1.2模具工業(yè)未來前景………………………………………………………………2 1.2 CAD在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 ……………………………………………………………3 1.3 Pro/e在模具設(shè)計(jì)中的用 ……………………………………………………………4 第二章 工藝分析與模具結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)……………………………………………………5 2.1 工藝分析………………………………………………………………………………5 2.1.1沖裁件的形狀與尺寸要求 ………………………………………………………5 2.1.2左/右前輪罩支架結(jié)構(gòu)分析………………………………………………………5 2.2 制定工藝方案…………………………………………………………………………6 2.2.1零件工藝要求……………………………………………………………………6 2.2.2工序順序的編排與工序組合……………………………………………………6 第三章 工藝計(jì)算……………………………………………………………………………8 3.1 毛坯展開計(jì)算 ………………………………………………………………………8 3.2 排樣優(yōu)化設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………8 3.2.1搭邊………………………………………………………………………………8 3.2.2 排樣方案設(shè)計(jì) …………………………………………………………………9 3.2.3 排樣方案比較 …………………………………………………………………9 3.2.4 排樣方案選擇 …………………………………………………………………10 3.3 沖壓力的計(jì)算 ………………………………………………………………………11 3.3.1沖裁力的計(jì)算 …………………………………………………………………11 3.3.2退料力、頂出力的計(jì)算 ………………………………………………………12 3.3.3降低沖裁力的方法 ……………………………………………………………12 3.4計(jì)算壓力中心 ……………………………………………………………………13 第四章 沖壓設(shè)備選擇………………………………………………………………………14 4.1典型沖壓設(shè)備概述（曲柄壓力機(jī)）…………………………………………………14 4.2沖壓設(shè)備選擇原則……………………………………………………………………15 4.2.1沖壓設(shè)備類型的選擇……………………………………………………………15 4.2.2沖壓設(shè)備規(guī)格的確定……………………………………………………………15 4.3選擇沖壓設(shè)備…………………………………………………………………………16 第五章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17 5.1 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17 5.1.1方案分析…………………………………………………………………………17 5.1.2方案比較與選擇…………………………………………………………………17 5.2模具閉合高度分析 …………………………………………………………………18 5.2.1閉合高度概述……………………………………………………………………18 5.2.2估算模具閉合高度………………………………………………………………19 第六章 模具主要零部件設(shè)計(jì)………………………………………………………………20 6.1 凸、凹模設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20 6.1.1計(jì)算沖裁間隙……………………………………………………………………20 6.1.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算…………………………………………………………21 6.1.3凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………23 6.1.4凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………24 6.1.5凸、凹模最終確定結(jié)構(gòu)…………………………………………………………25 6.2 退料板設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………26 6.3 頂出裝置設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………26 6.4 彈簧的選擇 …………………………………………………………………………27 6.4.1 彈簧選擇原則 …………………………………………………………………27 6.4.2 退料彈簧的選擇 ………………………………………………………………28 6.4.3 頂出彈簧的選擇 ………………………………………………………………28 6.5螺釘?shù)倪x擇……………………………………………………………………………29 6.5.1 退料螺釘?shù)倪x擇 ………………………………………………………………29 6.5.2 頂出螺釘?shù)倪x擇 ………………………………………………………………30 6.6定位方式設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………30 6.7導(dǎo)向零件選擇 ………………………………………………………………………30 6.7.1 分析 ……………………………………………………………………………31 6.7.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套選擇…………………………………………………………………31 6.8支撐零件選擇（上、下模座）……………………………………………………32 6.8.1上、下模座選擇原則……………………………………………………………32 6.8.2上、下模座的選擇………………………………………………………………32 第七章 模具總圖繪制………………………………………………………………………33 7.1繪制二維工程圖………………………………………………………………………33 7.2 三維建?！?3 7.3干涉檢查、分析………………………………………………………………………34 第八章 模具主要零部件制造工藝的編制…………………………………………………35 8.1上模座…………………………………………………………………………………35 8.2下模座…………………………………………………………………………………36 8.3凸?！?7 8.4退料板…………………………………………………………………………………38 8.5頂出器…………………………………………………………………………………39 8.6導(dǎo)柱……………………………………………………………………………………40 8.7導(dǎo)套……………………………………………………………………………………40 第九章 結(jié)論…………………………………………………………………………………41 結(jié)束語 ………………………………………………………………………………………42 致謝 …………………………………………………………………………………………43 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………44 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第一章 概論 1.1模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 1.1.1 模具工業(yè)發(fā)展概況 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國（未包括香港、臺(tái)灣、澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%，2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場(chǎng)來看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進(jìn)口量下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。主要表現(xiàn)在以下幾方面。 1）研究開發(fā)幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金等新材料，并采用了熱處理新工藝，使模具使用壽命得到延長。 2）發(fā)展了多工位級(jí)進(jìn)模和硬質(zhì)合金等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模。 3）研究開發(fā)了一些新技術(shù)和新工藝，如三維曲面數(shù)控仿形加工、模具表面拋光、表面皮紋加工以及皮紋輥壓制造技術(shù)、模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各種快速模具制造技術(shù)等。 4）模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展，國內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、CNC仿形銑床和加工中心、CNC電火花線切割機(jī)床以及高精度電火花成形機(jī)床等。 5）模具CAD/CAM技術(shù)已得到較廣泛的應(yīng)用，模具計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)制造中。各院校、研究機(jī)構(gòu)正在開展模具智能制造、并行工程、虛擬制造、敏捷制造和快速制造等先進(jìn)制造技術(shù)的研究。 6）各大專院校和研究所培養(yǎng)了一批高級(jí)模具技術(shù)人才，現(xiàn)代模具制造技術(shù)中的高科技含量逐漸增加。 雖然我國模具工業(yè)已得到較大的發(fā)展，但仍然不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要?！笆濉逼陂g，我國模具市場(chǎng)在汽車（含摩托車）、家用電器、電子及通信產(chǎn)品、建材、玩具、儀器儀表等行業(yè)將會(huì)有更大的需求。據(jù)預(yù)測(cè)，到2006年底模具產(chǎn)值將達(dá)到460億元，年均增長率為12%，模具自給率從目前的70%提高到接近80%，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的9000萬美元增長到2006年底的2億美元。模具先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，要求機(jī)床行業(yè)提供高精高效高速銑削、數(shù)控電加工、虛擬軸數(shù)控加工、復(fù)合加工和低速線切割等機(jī)床。 1.1.2 模具工業(yè)未來前景 根據(jù)當(dāng)前模具工業(yè)的形勢(shì)分析可看出，我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。 目前，電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬的。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。 我國模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能的模具生產(chǎn)出來的不再是成批零件，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。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。 隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。國內(nèi)熱流道模具也已經(jīng)生產(chǎn)，有些企業(yè)已達(dá)30％左右，但總的來看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。同時(shí)，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強(qiáng)物制作簡易模具。這類模具制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價(jià)格便宜，壽命較高。還可用水泥塑料制作汽車覆蓋件模具。中、低熔點(diǎn)合金模具，噴涂成型模具，電鑄模，精鑄模，層疊模，陶瓷吸塑模及光造型和使用熱硬化橡膠快速制造低成本模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。 模具行業(yè)中壓鑄模的比例將不斷提高。隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展，對(duì)壓鑄模的數(shù)量、壽命和復(fù)雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復(fù)雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復(fù)雜程度也將隨著相應(yīng)提高。 1.2 CAD在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 模具行業(yè)是國家工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)行業(yè)，各種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)首先應(yīng)用于模具行業(yè)，CAD/CAE技術(shù)作為一項(xiàng)重要的技術(shù)手段，正越來越廣泛地在模具行業(yè)得以應(yīng)用。 傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)是經(jīng)過概念設(shè)計(jì)—分析—樣品生產(chǎn)—分析—設(shè)計(jì)—分析—生產(chǎn)——這樣繁雜的過程后才最終確定那些復(fù)雜的模具原形。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，CAD/CAE技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，這種技術(shù)使得模具在進(jìn)行真實(shí)的生產(chǎn)（包括樣品生產(chǎn)）之前就已經(jīng)通過了計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行了精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析以及成形仿真過程。 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用相應(yīng)的CAD軟件，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能、外觀和結(jié)構(gòu)要求，先設(shè)計(jì)草圖，然后生成相應(yīng)的實(shí)體，接著子裝配和總體裝配，仿真模具開模過程，檢查干涉情況，并進(jìn)行真實(shí)渲染。整個(gè)過程也可以從上到下進(jìn)行修改，每個(gè)過程的參數(shù)都可以改變，并可以設(shè)定參數(shù)間的關(guān)聯(lián)性。 隨著科技的不斷進(jìn)步，制造業(yè)正向數(shù)字化、全球化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，產(chǎn)品的生命周期越來越短，新產(chǎn)品的上市速度越來越快。模具是制造業(yè)的基本工藝設(shè)備，模具設(shè)計(jì)的、制造的效率對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)效率有決定性影響。因此在模具設(shè)計(jì)的過程中，利用先進(jìn)的CAD/CAE技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)省事、省力，而且最為重要的是保證了成型后制品的準(zhǔn)確性，減少了試模的次數(shù)，縮短了模具的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的周期。 1.3 Pro/e在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Pro/ E 是一個(gè)參數(shù)化的實(shí)體造型軟件,不但能生成真實(shí)的幾何形體,還可進(jìn)行精確的模型分析,運(yùn)動(dòng)分析,干涉檢查等。Pro/ E 的參數(shù)化特征造型技術(shù)大大減輕了設(shè)計(jì)人員的繪圖工作量,提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量,利用Pro/ E相應(yīng)的開發(fā)工具及技術(shù)開發(fā)沖壓模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、加工設(shè)計(jì)等同時(shí)進(jìn)行,從而達(dá)到縮短模具的生產(chǎn)制造周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的集成關(guān)鍵是建立單一的圖形數(shù)據(jù)庫、在CAD、CAE、CAM，各單元之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳遞與轉(zhuǎn)換，使CAM、CAE階段完全吸收CAD階段的三維圖形，減少中間建模的時(shí)間和誤差；借助計(jì)算機(jī)對(duì)模具性能、模具結(jié)構(gòu)、加工精度、金屬液體在模具中的流動(dòng)情況及模具工作過程中的溫度分布情況等進(jìn)行反復(fù)修改和優(yōu)化，將問題發(fā)現(xiàn)于正式生產(chǎn)前，大大縮短制模具時(shí)間，提高模具加工精度。 Pro/ENGINEER 軟件采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化造型技術(shù)，具備概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的功能，為模具的集成制造提供了優(yōu)良的平臺(tái)。Pro/ENGINEER 軟件為模具制造過程引進(jìn)并行工程技術(shù)提供了可靠保證。 并行工程是設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行產(chǎn)品三維零件設(shè)計(jì)時(shí)就考慮模具的成型工藝、影響模具壽命的因素，并進(jìn)行校對(duì)、檢查，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的錯(cuò)誤。在初步確立產(chǎn)品的三維模型后，設(shè)計(jì)、制造及輔助分析部門的多位工程師同時(shí)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程詳圖設(shè)計(jì)、模具性能輔助分析及數(shù)控機(jī)床加工指令的編程，而且每一個(gè)工程師對(duì)產(chǎn)品所做的修改可自動(dòng)反映到其他工程師那里，大大縮短設(shè)計(jì)、數(shù)控編程的時(shí)間。 在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件，將原來模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→模具型腔、型芯二維設(shè)計(jì)→工藝準(zhǔn)備→模具型腔、型芯設(shè)計(jì)三維造型→數(shù)控加工指令編程→數(shù)控加工的串行工藝路線改為由不同的工程師同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝準(zhǔn)備的并行路線，不但提高了模具的制造精度，而且能縮短設(shè)計(jì)、數(shù)控編程時(shí)間達(dá)40%以上。 要實(shí)施并行工程關(guān)鍵要實(shí)現(xiàn)零件三維圖形數(shù)據(jù)共享，使每個(gè)工程師使用的圖形數(shù)據(jù)是絕對(duì)相同，并使每個(gè)工程師所做的修改自動(dòng)反映到其他有關(guān)的工程師那里，保證數(shù)據(jù)的唯一性和可靠性。Pro/ENGINEER軟件具有的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化實(shí)體特征造型技術(shù)為實(shí)現(xiàn)并行工程提供了可靠的技術(shù)保證。 第二章 工藝分析和模具結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 2.1 工藝分析 沖裁件的工藝性是指工件在沖裁加工中的難易程度。良好的沖裁工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡單等。而沖裁件的形狀特點(diǎn)，尺寸大小，尺寸標(biāo)注方法，精度要求和材料性能等是影響沖裁工藝性的主要因素。 2.1.1 沖裁件的形狀與尺寸要求 沖裁件的形狀應(yīng)盡量簡單、對(duì)稱，最好是由圓弧和直線組成。應(yīng)該避免沖裁件上有過長的懸臂和狹槽，其最小寬度要大于料厚t的兩倍。沖裁件上的孔與孔徑、或孔與邊緣的距離b、b1也不能過小， 一般b1.5t, b1t。為了防止沖裁時(shí)凸模折斷或壓彎，沖孔的尺寸也不能太小。 2.1.2. 左/右前輪罩支架結(jié)構(gòu)分析[1] 圖2.1為左/右前輪罩支架零件圖。該零件材料為08AL料厚t=1mm。該零件是大批量生產(chǎn)，其形狀簡單，外形由圓弧和直線組成。該零件左右輪罩對(duì)稱，孔徑以及離邊緣的距離滿足沖壓工藝要求，適合沖模生產(chǎn)。 圖2.1左/右前輪罩支架零件圖 2.2 制定工藝方案 2.2.1零件工藝要求 該零件左右對(duì)稱，要沖出滿足工藝要求零件，至少需要以下六道工序： （1）落料；（2）沖孔；（3）拉深成型 ；（4）翻邊；（5）翻孔；（6）切開。 2.2.2工序順序的編排與工序組合 1）方案編制 方案一：第一序 落料；第二序 沖孔；第三序 拉深成形；第四序 翻孔翻邊；第五序 切開 方案二：第一序 落料；第二序 沖孔切開；第三序 拉深成形；第四序 翻孔翻邊； 方案三：第一序 落料；第二序 翻邊成形；第三序 沖孔；第四序 翻孔切開； 2）方案比較與選擇 方案比較：方案一工序太多，一共要設(shè)計(jì)五套模具，大大增加了生產(chǎn)制造成本；方案二有四道工序，雖然克服了方案一的缺點(diǎn)，但該方案在第二序就將制件切開，不便于后面的模具設(shè)計(jì)和制造；方案三改進(jìn)了前兩方案的缺點(diǎn)，將左/右前輪罩支架作為整體進(jìn)行沖裁，共四道工序，第四道工序切開。這樣需設(shè)計(jì)四套模具，既方便模具設(shè)計(jì)也節(jié)省成本。方案選擇： 根據(jù)沖裁工藝性應(yīng)滿足材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的原則。同時(shí)考慮零件的精度要求、現(xiàn)有設(shè)備情況和沖裁方便等因素，通過方案比較，選擇方案三為最終確定工藝方案。 本課題只進(jìn)行左/右前輪罩支架落料模具設(shè)計(jì)，本論文詳細(xì)論述了左/右前輪罩支架落料模具設(shè)計(jì)的過程。 第三章 工藝計(jì)算 3.1 毛坯展開計(jì)算 根據(jù)該零件的各組成特征， 按照各特征的規(guī)則形狀或近似形狀進(jìn)行展開，再將已展開的毛坯板料進(jìn)行過渡處的圓弧修正。初步確定輪廓尺寸，然后通過試模、實(shí)驗(yàn),最終得毛坯精確尺寸。如圖3.1所示 圖3.1毛坯形狀和尺寸 3.2 排樣優(yōu)化設(shè)計(jì) 排樣是沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏担墙档统杀竞捅ＷC工件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。本落料模具采用有廢料排樣，模具沿工件外沿進(jìn)行沖裁，工件周邊都留有搭邊。這樣能保證沖裁件的質(zhì)量穩(wěn)定，沖模壽命也長。 3.2.1搭邊 搭邊是排樣時(shí)工件之間，以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料尺寸（，a），從而可以補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊保證了條料有一定的剛度，便于送料。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。由于本工件的料厚較小只有1mm，查文獻(xiàn)[1]表2-16以及結(jié)合工廠師傅經(jīng)驗(yàn)選擇搭邊值。 a=2.5；=2.0 3.2.2排樣方案設(shè)計(jì) 本落料模具有如下二種排樣方案： 方案一： 圖3.2排樣（方案一） 方案二： 圖3.3排樣（方案二） 3.2.3 排樣方案比較 排樣時(shí)，在保證工件質(zhì)量的前提下，主要考慮如何提高材料的利用率，通過計(jì)算材料的利用率來選擇最優(yōu)排樣方案。材料利用率計(jì)算公式如下： 一個(gè)進(jìn)距的材料利用率計(jì)算見式（3.1）： （3.1） 式中 A——沖裁件面積； ——一張板料上沖裁件總數(shù)目； B——板料寬度mm； L——板料長度mm。 使用AutoCAD軟件查詢命令得沖裁件的面積為S： S=90118.95； 計(jì)算各方案的利用率： 方案一如圖3.1所示，利用率計(jì)算如下： A=90118.95； =3； B=334.34+3a=341.84mm； L=358.973+2a+2=1085.91mm; 由式（3.1）得： =72.83% 方案二，如圖3.3所示，利用率計(jì)算如下： A=90118.95; =3; B=363.97mm; L=1012.02mm; 由式（3.1）得： =73.34% 3.2.4 排樣方案選擇 比較兩個(gè)方案，方案二利用率較高，同時(shí)也便于送料，所以最終選擇方案二為最終確定排樣方案。如圖3.4所示： 送料方向 圖3.4排樣送料方案圖 3.3 沖壓力的計(jì)算 為了進(jìn)行模具設(shè)計(jì)滿足沖壓設(shè)備，需要計(jì)算沖壓力，包括沖裁力、退料力、頂出力。 3.3.1沖裁力的計(jì)算 本模具采用平刃口凸模和凹模沖裁，其沖裁力計(jì)算如下式（3.2）： （3.2） 式中 ——沖裁力（N）； L——沖裁件的周長（mm）； t——材料厚度（mm）； ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。 考慮到凸、凹模刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化以及材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需的沖裁力還需增加30%，故選擇沖床的沖裁力（N）： =1.3 (3.3) 式中 ——材料的抗拉強(qiáng)度。 由AutoCAD軟件查詢命令求得落料零件周長為： L=1187.23mm； 所給材料厚度： t=1mm; 查文獻(xiàn)[1]，書末附錄A得材料抗剪強(qiáng)度： =380MPa 由式（3.3）得：=1.3=1.31187.231380N=586491.62 N; 3.3.2退料力、頂出力的計(jì)算 由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔部分的材料會(huì)緊箍在凸模上，而落下部分材料會(huì)卡在凹模洞口中。從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力稱為退料力；逆著沖裁方向頂出來的力稱為頂出力。如圖3.5所示： 圖3.5 卸料力、頂出力 影響退料力、頂出力的因素很多，如材料種類，材料厚度，沖裁間隙，零件形狀尺寸以及潤滑狀況等。通常采用經(jīng)驗(yàn)公式見式（3.4），（3.5）： 退料力 （3.4） 頂出力 （3.5） 式中 F——沖裁力（N）； 、——分別為卸料力頂出力因素，可由文獻(xiàn)[1]中表2-15查得。 由料厚為：t=1mm; 查文獻(xiàn)[1]表2-15得： =0.04； =0.04； 退料力 =0.04586491.62N=23459.66 N； 頂出力 =23459.66 N； 3.3.3 降低沖裁力的方法[1] 在沖裁高強(qiáng)度或厚度大、周邊長的工件時(shí)所需的沖裁力往往超過所給的沖床的噸位，為此一般采用如下幾種降低沖裁力的方法。 1）采用斜刃口模具 在采用普通的平刃口模具沖裁時(shí)，其整個(gè)刃口平面都同時(shí)接觸板料，沖裁大型或厚板工件的沖裁力往往很大。若將凸模（或凹模）刃口平面做成與其軸線傾斜一個(gè)角度。則沖裁時(shí)其刃口逐步切入材料，從而降低了沖裁力。設(shè)計(jì)斜刃口時(shí)，應(yīng)注意將斜刃對(duì)稱布置。以免沖裁時(shí)凹模承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃壞刃口。 2）采用階梯形布置的凸模 在多凸模沖模中，將凸模設(shè)計(jì)為階梯行布置，即將凸模做成不同高度，使各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而減少總的沖裁力。當(dāng) 幾個(gè)凸模的直徑相差懸殊時(shí)，為了提高模具壽命，避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)擠壓力的作用而產(chǎn)生的作用而產(chǎn)生折斷或傾斜，一般都把小凸模做短些。 3.4 計(jì)算壓力中心 沖裁模的壓力中心就是沖裁力合力的作用點(diǎn)。沖裁時(shí)，模具的壓力中心一定要與沖床滑塊的中心線重合。否則滑塊就會(huì)承受偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導(dǎo)致沖床滑塊與導(dǎo)軌和模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須要確定模具的壓力中心，并使其通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與沖床滑快中心重合。 對(duì)稱形狀的工件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，對(duì)于復(fù)雜工件或多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計(jì)算法求得，也可以用軟件求得。 本零件外形不是規(guī)則弧線，手動(dòng)計(jì)算不準(zhǔn)確故采用AutoCAD查詢命令求得。首先將零件圖創(chuàng)建面域，再使用查詢命令，選擇對(duì)象為剛創(chuàng)建的面域，即可求得零件質(zhì)心，如圖3.6所示，O點(diǎn)即為本零件壓力中心： 圖3.6零件質(zhì)心 第四章 沖壓設(shè)備選擇[1] 沖壓加工中常用的機(jī)械壓力機(jī)屬于鍛壓機(jī)械中的一類，機(jī)械壓力機(jī)按其結(jié)構(gòu)形式和使用對(duì)象分為若干系列，每個(gè)系列又分若干組。在選用時(shí)應(yīng)使沖壓設(shè)備的類型和規(guī)格滿足所設(shè)計(jì)模具和生產(chǎn)的要求。 4.1典型沖壓設(shè)備概述（曲柄壓力機(jī)） 曲柄壓力機(jī)是以曲柄傳動(dòng)的鍛壓機(jī)械，它能完成各種沖壓工序，如沖裁、彎曲、拉深、脹形、擠壓和模鍛等，是沖壓車間的主要設(shè)備。 曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)： 1）公稱壓力 曲柄壓力機(jī)的公稱壓力是指滑塊離下止點(diǎn)前某一特定距離或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點(diǎn)前某一特定角度時(shí)，滑塊上所允許承受的最大作用力。例如J31-315壓力機(jī)的公稱壓力為3150KN，它是指滑塊離下止點(diǎn)前10.5mm或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點(diǎn)前，滑塊上所允許承受的最大作用力。公稱壓力是壓力機(jī)的的一個(gè)主要參數(shù)。 2）滑塊行程 它是指滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離，其大小隨工藝用途和公稱壓力的不同而不同。例如，沖裁用的曲柄壓力機(jī)行程較小，拉深用的壓力機(jī)行程較大。 3）行程次數(shù) 它是滑塊每分鐘從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，然后再回到上止點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)。。一般小型壓力機(jī)和用于沖裁的壓力機(jī)行程次數(shù)較多，大型壓力機(jī)和用于拉深的壓力機(jī)行程次數(shù)較小。 4）閉合高度 它是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊下平面到工作臺(tái)上平面的距離。當(dāng)閉合高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí)，閉合高度最大，稱為最大閉合高度；將滑塊調(diào)整到最下位置時(shí)，閉合高度最小，稱為最小閉合高度。閉合高度從最大到最小可以調(diào)節(jié)的范圍，稱為閉合高度調(diào)節(jié)量。 5）裝模高度 當(dāng)工作臺(tái)面上裝有工作墊板，并且滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊下平面到墊板上平面的距離為裝模高度。在最大閉合高度狀態(tài)時(shí)的裝模高度為最大裝模高度，在最小閉合高度狀態(tài)時(shí)的裝模高度為最小裝模高度。裝模高度與閉合高度之差為墊板厚度。 4.2 沖壓設(shè)備選擇原則 沖壓設(shè)備的選擇是工序設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。合理地選用設(shè)備對(duì)工件質(zhì)量的保證、生產(chǎn)率的提高、操作時(shí)的安全性都有重大的影響，也為模具的設(shè)計(jì)帶來方便。沖壓設(shè)備的選擇主要決定其類型和規(guī)格。 4.2.1沖壓設(shè)備類型的選擇 沖壓設(shè)備類型的選定主要取決于工藝要求和生產(chǎn)批量。 對(duì)于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)用開式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量 。可是，由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。 對(duì)于大中型沖壓件的生產(chǎn)，多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)，其中有一般用途的通用壓力機(jī)，也有臺(tái)面較小而剛度大的專用擠壓壓力機(jī)、精壓機(jī)等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。 在小批量生產(chǎn)當(dāng)中，尤其是大型厚板料沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機(jī)。液壓機(jī)沒有固定的行程，不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸茸兓d，而且在需要很大的施力行程加工時(shí)，與機(jī)械壓力相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。但是，液壓機(jī)的速度小，生產(chǎn)效率低，而且零件的尺寸精度有時(shí)因?yàn)槭艿讲僮饕蛩氐挠绊懚皇址€(wěn)定。 摩擦壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)，所以在小批量生產(chǎn)中用來完成彎曲、成型等沖壓工作。但是、摩擦壓力機(jī)的行程次數(shù)較少，生產(chǎn)率低，而且操作也不太方便。 在大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。 4.2.2沖壓設(shè)備規(guī)格的確定 在沖壓設(shè)備的類型選定之后，應(yīng)該進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定設(shè)備的規(guī)格。沖壓設(shè)備規(guī)格的確定主要取決于工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)于曲柄壓力機(jī)必須滿足以下要求： 1） 所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即： 2）壓力機(jī)的行程大小要適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開高度，因此對(duì)于沖裁模具，其行程不宜過大，以免發(fā)生模座與導(dǎo)向裝置脫開的不良后果。 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)。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間。 4）壓力機(jī)的工作臺(tái)面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并要留有安裝固定的余地。一般每邊應(yīng)大出50~70mm以上。壓力機(jī)臺(tái)面上的漏料孔尺寸必須大于工件（或廢料）的尺寸。 4.3 選擇沖壓設(shè)備 本模具是根據(jù)神龍公司現(xiàn)有設(shè)備所設(shè)計(jì)的一套落料模具，根據(jù)公司所提供的現(xiàn)有沖壓設(shè)備，同時(shí)根據(jù)上面計(jì)算所得到本落料模所需沖裁壓力，選擇沖壓設(shè)備型號(hào)為： JD31-250 公稱壓力 =2500KN； 最大閉合高度為 =490mm； 最小閉合高度為 =290mm； 計(jì)算所需沖裁力為 =586491.62 N<=2500KN，所以滿足要求。 第五章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1方案分析 在上述計(jì)算和分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)零件要求，現(xiàn)設(shè)計(jì)了如下兩套模具結(jié)構(gòu)方案： 方案一 模具采用正裝，凸、凹模用整體結(jié)構(gòu)，彈性卸料，下模板挖出落料孔，如圖2.3所示： 圖5.1 左/右前輪罩支架落料模具（方案一） 1-凹模 2-下模板 3-導(dǎo)柱 4-導(dǎo)套 5-上模板 6-卸料板 7-凸模8-彈簧 方案二 模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，凹模裝在上模板上，凸模裝在下模板上，凸、凹模采用鑲塊拼接結(jié)構(gòu)，彈性卸料，零件由頂出器頂出。如圖2.4所示： 圖2.4 左/右前輪罩支架落料模具（方案二） 1- 凸模 2-卸料板3-下模板 4-導(dǎo)柱 5-導(dǎo)套 6-上模板 7-凹模 8-彈簧9-頂出器 5.1.2方案比較與選擇 方案比較：方案一，凸、凹模采用整體結(jié)構(gòu)，便于制造但是不便于維護(hù)。同時(shí)在下模板上挖出尺寸較大的落料孔，大大削弱了模板的強(qiáng)度，影響模具壽命。方案二，凸、凹模采用鑲塊拼接結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)和更換，用頂出器頂料，解進(jìn)了方案一的不足。 方案選擇：根據(jù)比較可知，方案二比較合理，能夠滿足模具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要求，所以最終選擇方案二為本左/右前輪罩支架落料模具結(jié)構(gòu)型式。 5.2模具閉合高度分析 5.2.1閉合高度概述 模具的閉合高度是指模具在最低工作位置時(shí)，上、下模之間的距離。 在確定模具閉合高度應(yīng)了解沖床的閉合高度。沖床的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底平面到工作臺(tái)（不包括沖床墊板厚度）的距離。沖床的調(diào)節(jié)螺桿可以上、下調(diào)節(jié)，當(dāng)滑塊在下止點(diǎn)位置，調(diào)節(jié)螺桿向上調(diào)節(jié)，將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)的距離，稱為沖床的最大閉合高度。當(dāng)滑塊在下止點(diǎn)位置，調(diào)節(jié)螺桿向下調(diào)節(jié)，將滑塊調(diào)整到最下位置時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)的距離，稱為沖床的最小閉合高度。 為使模具正常工作，模具閉合高度必須與沖床的閉合高度相適應(yīng)，應(yīng)介于沖床最大和最小閉合高度之間由式（5.1）確定。 +10-10 （5.1） 如果模具閉合高度小于沖床的最小的閉合高度時(shí)，可以采用墊板，其厚度為 則關(guān)系見式（5.2）。 -+10--10 （5.2） 其中，-和- 分別為模具安裝在沖床墊板上時(shí)，沖床的最大和最小裝模高度。 5.2.2估算模具閉合高度 已經(jīng)選擇沖壓設(shè)備型號(hào)為 JD31-250。 沖床最大閉合高度為=490mm 沖床最小閉合高度為=290mm 所以在模具設(shè)計(jì)的中在各零件厚度的確定時(shí)保證閉合高度應(yīng)滿足: +10mm=300mm-10mm=480mm 第六章 模具主要零部件設(shè)計(jì) 6.1 凸、凹模設(shè)計(jì)[1] 6.1.1計(jì)算沖裁間隙 沖裁間隙是沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差，其雙面間隙用Z表示，單面間隙為Z/2。沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙好是沖裁模設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的工藝參數(shù)。 設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，使沖裁件的斷面質(zhì)量較好，所需沖裁力較小，模具壽命較高。但分別按質(zhì)量、精度、沖裁力等方面的要求，各自確定的合理間隙并不相同，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的零件。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙值。對(duì)于具體選擇，在一般條件下我們可以參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，此外也可以采用經(jīng)驗(yàn)公式，如式（6.1）。 Z=mt (6.1) 式中 t——材料厚度（mm）； m——系數(shù)，與材料性能及厚度有關(guān)。 當(dāng)t<3mm時(shí) 軟鋼、純鐵 m=6%~9% 銅、鋁合金 m=6%~10% 當(dāng)t>3mm時(shí) 軟鋼、純鐵 m=15%~19% 銅、鋁合金 m=16%~21% 由于各類間隙值之間沒有絕對(duì)的界限，因此，還必須根據(jù)沖裁件的情況、模具結(jié)構(gòu)、沖壓方法以及模具加工方法等因素，酌情增減間隙值，如： （1）對(duì)于尺寸精度、斷面垂直度要求高的沖裁件，應(yīng)選用較小間隙值。對(duì)于尺寸精度和斷面垂直度要求不高的沖裁件，應(yīng)以降低沖裁力、提高模具壽命為主，可采用大間隙值。 （2）在同樣條件下，非圓形凸、凹模刃口形狀比圓形的間隙大。 （3）凹模為斜壁刃口時(shí)，應(yīng)比直壁刃口間隙小。 本模具沖裁件材料為08AL t=1mm 綜合考慮各方面因素取 m=7% 由式（6.1）得 Z/2=mt=0.07mm 6.1.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來保證和實(shí)現(xiàn)。所以正確地確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。 6.1.2.1尺寸計(jì)算原則 在決定模具刃口尺寸及制造公差時(shí)，需要考慮下述原則： （1）落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。 （2）考慮到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)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)較小的值。對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。 （3）在確定模具刃口制造公差時(shí)，要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數(shù)值。一般模具制造精度比工件精度高3~4級(jí)。 6.1.2.2尺寸計(jì)算方法 由于模具加工和測(cè)量方法的不同，凸模、與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式和制造公差的標(biāo)注也不同，基本上可分為兩類。 1.凸模與凹模分開加工 采用這種方法，要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口部分尺寸與公差，它用于圓形或簡單形狀的工件。為了保證間隙值，必須滿足式（6.2）的條件： （6.2） 式中 ——凸模的制造公差； ——凹模的制造公差。 在落料模設(shè)計(jì)中設(shè)工件尺寸為。根據(jù)刃口尺寸計(jì)算原則，落料時(shí)應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。由于基準(zhǔn)件凹模的刃口尺寸在磨損后會(huì)增大，因此應(yīng)使凹模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值。仍然是凸模取負(fù)偏差，凹模取正偏差。 2.凸模與凹模配合加工 對(duì)于形狀復(fù)雜或料薄的沖裁，為了保證凸、凹之間一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（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。這種方法的特點(diǎn)是： 1）模具間隙在配制中保證，因此不需要校核，所以加工基準(zhǔn)件時(shí)可以適當(dāng)放寬公差，使其加工容易。 2）尺寸標(biāo)注簡單，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，配制件僅標(biāo)注基本尺寸并注明配做所留間隙值。 因此目前一般工廠大多采用這種方法，但用此方法制造的凸、凹模不能互換。對(duì)于與基準(zhǔn)件相配合的非基準(zhǔn)件凸?；虬寄５娜锌诔叽绾凸钜话悴辉趫D樣上標(biāo)注，而僅是標(biāo)注基本尺寸，并注明其公差按基準(zhǔn)件實(shí)際尺寸配做，并用保證應(yīng)留的間隙值。 本落料模要加工的工件輪廓復(fù)雜，而且料薄厚度只有1mm,所以為了保證凸、凹之間一定的間隙值，必須采用配合加工。因凹模磨損后尺寸會(huì)增大，所以以凹模為基準(zhǔn)件，凸模配合凹模進(jìn)行加工，單邊間隙保證0.07mm。 圖 6.1 凹模尺寸 圖6.2凸模尺寸 6.1.3 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.3.1凸模結(jié)構(gòu)形式 凸模的結(jié)構(gòu)形式，主要根據(jù)沖裁件的形狀和尺寸而定。常見的圓形凸模結(jié)構(gòu)形式如圖6.3所示： 圖6.3凸模結(jié)構(gòu)形式 圖中a、c適用的沖裁直徑d=1~2mm，為了避免應(yīng)力集中和保證強(qiáng)度與剛度方面的要求，而做成圓滑過渡的階梯形或在中部增加過渡階段。圖b適用的沖裁直徑d=8~30mm。圖d適用于沖制孔徑與料厚相近的小孔。采用保護(hù)套結(jié)構(gòu)可以提高抗彎能力，又能夠節(jié)省模具鋼。圖e適用于沖大孔徑或落料用凸模，為了減少磨削面積，凸模外徑與端面都加工成凹進(jìn)形狀。 6.1.3.2凸模長度設(shè)計(jì) 對(duì)采用彈性卸料板的沖裁模，其凸模長度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。除了在特別細(xì)長的凸模具，或板料厚度較大的情況下，應(yīng)進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核，檢查危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長度是否滿足強(qiáng)度要求。在一般情況下凸模的強(qiáng)度是足夠的所以不用進(jìn)行校核。 綜合分析本落料模零件形狀和尺寸，凸模采用圖6.3圖e所示結(jié)構(gòu)，凸模厚度=55mm，材料T10A， 58-62 HRC，刃口厚度22mm。 如圖6.4所示，因?yàn)榱陷^薄只有1mm且凸模具不是要很厚所以不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。 圖6.4凸模結(jié)構(gòu) 1-模板 2-凸模 6.1.4 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.4.1凹模結(jié)構(gòu)型式 常見的幾種凹模刃口形式如圖6.5所示： 圖 6.5凹模結(jié)構(gòu)形式 圖6.5 中a為錐形刃口凹模，沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較小。但刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡單，精度要求不高的，材料較薄工件的沖裁。 圖6.5 b、c為柱形刃口或錐形凹模。刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。當(dāng)t<0.5mm時(shí),h=3~5mm;t=0.5~5mm時(shí),h=5~10mm;t=5~10mm時(shí),h=10~15mm。 6.1.4.2凹模外形尺寸計(jì)算 凹模外形尺寸常用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定。 凹模厚度確定公式（6.3）： H=Kb （6.3） 凹模壁厚（指凹模刃口與邊緣的距離）的確定見式（6.4） C=(1.5~2)H （6.4） 式中 b——凹?？椎淖畲髮挾龋╩m）； K——因數(shù)，查書[1]表2