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前言
本課題主要是針對(duì)插片來(lái)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)的沖裁模，由于沖裁工藝具有生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的運(yùn)用的汽車，航天，生活電器，以及軍事國(guó)防之中。所以模具被稱為“工業(yè)之母”，用以衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平在全球的地位。因此，沖壓技術(shù)水平的高低對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)產(chǎn)品效率、更新產(chǎn)品技術(shù)等方面具有重要的導(dǎo)向作用。與此同時(shí)，沖裁技術(shù)受到所需啟動(dòng)資金低，模具制造成本高，不適應(yīng)中小生產(chǎn)規(guī)模。但是總的說(shuō)來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的進(jìn)一步加強(qiáng)，模具行業(yè)，包括沖模一定會(huì)得到更普及地應(yīng)用，是國(guó)家興旺的關(guān)鍵。
摘要
此套模具是一套插片的級(jí)進(jìn)模。該插片的材料為Q235，通過(guò)對(duì)插片的排樣圖的分析和
比較，最終設(shè)計(jì)出一套該插片的級(jí)進(jìn)模。本次的課題從產(chǎn)品的工藝性，具體的設(shè)計(jì)參數(shù)出發(fā)，對(duì)模具的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)該產(chǎn)品的制作工序進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。通過(guò)該課題的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：插片，級(jí)進(jìn)模，Q235
目錄
前言 III
摘要 IV
1.沖壓件工藝分析 1
2.成型工藝分析 2
2.1排樣方案的選擇 2
3.工藝尺寸的計(jì)算 3
3.1插片工序的確定 3
3.2胚料尺寸及導(dǎo)料板間距 4
3.3利用率 4
3.4沖裁工藝方案確定 5
4.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
4.1模具導(dǎo)向 6
4.2側(cè)刃定位 6
4.3卸料方式 6
4.4工作零件 6
4.5壓料方式 6
5.模具尺寸計(jì)算 8
5.1模板外形尺寸 8
5.2模具高度尺寸 8
5.3刃口尺寸計(jì)算 8
6.沖壓設(shè)備的選擇 10
6.1沖裁功率 10
6.2沖壓設(shè)備的選擇 10
7.模具圖紙繪制 12
7.1裝配圖繪制 12
7.2零件圖繪制 12
致 謝 14
附錄 15
參考文獻(xiàn) 16
III
1.沖壓件工藝分析
如圖所示：插片
材料：Q235
條料厚度：1.2mm
未標(biāo)注公差精度等級(jí)IT14
表面光潔無(wú)毛刺，劃痕
大批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)沖裁級(jí)進(jìn)模
t=1.2mm
圖1-1沖壓件平面圖
圖1-2 產(chǎn)品三維圖
2.成型工藝分析
2.1排樣方案的選擇
圖2-1 排樣圖1
優(yōu)點(diǎn)：排樣簡(jiǎn)單，進(jìn)料方便，直接落料，得到產(chǎn)品
缺點(diǎn)：利用率低，生產(chǎn)量少，對(duì)于凸凹模設(shè)計(jì)比較復(fù)雜
圖2-2 排樣圖2
優(yōu)點(diǎn)：利用率，自動(dòng)化程度，生產(chǎn)量高
缺點(diǎn)：工位的排序稍微復(fù)雜，每個(gè)工序需要定位
3.工藝尺寸的計(jì)算
3.1插片工序的確定
圖3-1 排樣圖
工位1：沖切側(cè)刃；
工位2：沖切長(zhǎng)圓孔；
工位3：沖切長(zhǎng)圓孔和外形廢料；
工位4：沖切外形廢料；
工位5：落料（第一個(gè)工件為落料，同時(shí)第二個(gè)工件利用第一個(gè)工件的落料
凸模刃口切下從模具的右側(cè)滑出）
3.2胚料尺寸及導(dǎo)料板間距
表3-1 最小搭邊值
由于不采用測(cè)壓裝置，適當(dāng)增加條料的側(cè)邊搭邊值，由《冷沖模設(shè)計(jì)與制造》一書中所查表2-19最小搭邊值可得，沖裁件工件間搭邊值a1=1.0mm，側(cè)邊搭邊值a=1.2×1.2=1.44mm。所以條料的寬度=1.44×2+18=20.88mm，則導(dǎo)料板之間的距離21.5cm。
3.3利用率
計(jì)算零件的面積為：
A=14×17-50.23=187.77cm2
材料總利用率&=產(chǎn)品面積÷（步距×料寬）×100％ & =187.77×283×100％=76.2％
3.4沖裁工藝方案確定
零件為四周對(duì)稱結(jié)構(gòu)，尺寸較小，采用條料毛胚直對(duì)產(chǎn)品的排樣具有可行性，再根據(jù)工序的組合，技術(shù)支持上總共有3種可行的工藝方法：
方案一：?jiǎn)喂ば蚰Ｉa(chǎn)。先落料，后沖孔。模具結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是需要兩副模具或者更多，兩道之上的工序，生產(chǎn)率低，且14個(gè)R1半圓U槽尺寸難以滿足該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的要求。
方案二：復(fù)合模生產(chǎn)。落料沖孔復(fù)合沖壓。只要一副模具，產(chǎn)品的形位精度和尺寸精度容易保證且生產(chǎn)率也高。R1半徑U型槽內(nèi)部精度難以保證，但是模具本身制造成本較高，同時(shí)，模具工作時(shí)上面的廢料和產(chǎn)品的清理也麻煩復(fù)雜，模具制造本身復(fù)雜工序多。
方案三：級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。沖孔落料級(jí)進(jìn)沖壓。生產(chǎn)效率高，模具結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。R1尺寸可以得到有效保證，因?yàn)楸诤裥∮?.5mm，可采用順裝式，提高模具的壽命和保證產(chǎn)品的平整和表面要求質(zhì)量。
方案總結(jié)：由于零件的半圓U形孔比較接近邊緣，復(fù)合工作時(shí)受到壁厚的限制，模具結(jié)構(gòu) 和強(qiáng)度可能難以保證要求，綜上，根據(jù)產(chǎn)品本身的性質(zhì)故采用級(jí)進(jìn)模加工。故采用方案三為佳。
4.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為保證產(chǎn)品的質(zhì)量總體要求和較高的生產(chǎn)率的原則下，應(yīng)該盡量簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)框架，減少模具的制造流程步驟和降低實(shí)際加工成本，初步設(shè)定插片級(jí)進(jìn)模的總體大概結(jié)構(gòu)如下說(shuō)明：
4.1模具導(dǎo)向
采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，對(duì)稱分布，防止凸凹模錯(cuò)位磨損以及精準(zhǔn)定位。
4.2側(cè)刃定位
粗定位用導(dǎo)料板定位用以控制條料左右間隙保證條料的順利進(jìn)給，精定位采用側(cè)刃定位，考慮到后期的拆裝方便，簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)，模具設(shè)計(jì)時(shí)不設(shè)始用擋料銷，第一次沖裁以側(cè)刃定位，使沖裁工位切掉少許的多余材料，為下次自動(dòng)送進(jìn)提供了擋料面。
4.3卸料方式
彈性卸料，條料會(huì)因?yàn)槟Σ磷饔冒谕鼓Ｉ?，利用彈簧的彈力作用于卸料板將條料從凸模上推出，從而起到彈性卸料的作用。
4.4工作零件
沖孔凸模為臺(tái)階式，落料凹模采用直通式，便于線切割加工，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，修磨后刃口尺寸不變。根據(jù)凹模刃口左右最大間隙以及條料寬度，導(dǎo)料板和側(cè)刃以及銷釘?shù)牟贾玫纫蛩兀醪綌M定凹模板的外形尺寸為192mm×90mm×15mm。凸模選用材料T10A來(lái)制造，凹模則選用材料Cr12MoV來(lái)加工制造。
4.5壓料方式
導(dǎo)料板在此套沖壓模中在充當(dāng)導(dǎo)料的同時(shí)，又充當(dāng)壓料的作用。
圖4-1凸模布局
圖4-2模具草圖
圖4-3俯視圖
5. 模具尺寸計(jì)算
5.1模板外形尺寸
考慮到各個(gè)模板的尺寸會(huì)受到銷釘，螺釘?shù)牟季侄鴷?huì)受到影響。矩形板式凹模尺寸包括凹模的長(zhǎng)度L，寬度B和厚度H。且凹模板厚度有經(jīng)驗(yàn)公式確定，但不得小于15mm。
H=KS（≧15mm）
其中H-----凹模板厚度
S------凹模寬度方向刃口最大距離
K------考慮板料的影響系數(shù)。
在《冷沖模的設(shè)計(jì)與制造》查表2-27可得系數(shù)K值取0.22.初步擬定凹模的外形尺寸為190mm×90mm ×15mm，導(dǎo)料板的外形尺寸210mm×13mm×5m，凸模固定板外形尺寸192mmx90mmx18mm，上下模板外形尺寸250mmx90mmx20mm。
5.2模具高度尺寸
模具的高度尺寸取決于閉合高度和最大開(kāi)模高度。
Hmin+10 ≤H≤ Hmax-5
當(dāng)模具沖裁工作時(shí)，凸模進(jìn)入條料進(jìn)入凹模，將廢料沖裁落下，但為了保證產(chǎn)品的絕對(duì)完成，一般凸模穿透條料進(jìn)入凹模，還會(huì)繼續(xù)進(jìn)入5-10mm的深度以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。此時(shí)，在CAD中測(cè)量，模具閉合高度為112mm.相同原理。模具最大開(kāi)模距離為142mm.
5.3刃口尺寸計(jì)算
根據(jù)零件尺寸的“入體原則”，如圖5-3
圖5-3零件圖具體尺寸
由《冷沖模的設(shè)計(jì)與制造》查表3-3-1，得到初始沖裁間隙：Zmin=0.135mm，Zmax=0.185mm，Zmax-Zmin=0.05mm。間隙均勻度允許取Zmin的20%，為0.027mm。對(duì)于IT14級(jí)公差，統(tǒng)一取刃口磨損系數(shù)X=0.5。刃口制造公差的確定，考慮線切割加工凹模和落料凸模，根據(jù)表2-8，可取凸凹模刃口的孔類和軸類尺寸公差為：&r=0.02mm，&a=0.03mm，孔距尺寸公差為&c=0.02mm，查表2-7的沖孔凸模刃口公差也為0.02mm。滿足要求凸凹模分別制造。列表計(jì)算。見(jiàn)下表：
沖件尺寸
沖件公差
刃口磨損尺寸變化
刃口公差
公式
沖孔尺寸
R1+0.02 -0.03
0.05
凸模變小
&=0.02
Dt=(dmin+x△)0 -&t
落料尺寸
14+0.04 -0.02
0.06
凹模變大
Ra=(Rmax-x△)+1/2&A 0
中心距
13+0.05 -0.03
0.08
不變
&=0.02
Ca=Cr=C+1/2&c
不變
6.沖壓設(shè)備的選擇
6.1沖裁功率
通常，沖裁力是指沖裁過(guò)程中的沖裁力的最大值。其中影沖裁力的因素有很多。但主要還是圍繞材料本身的力學(xué)性能，條料的厚度，沖裁輪廓線長(zhǎng)度，模具間隙大小有關(guān)。
F=KLτb
F------沖裁力（mm）
L------沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）
T------材料厚度(mm)
Τb-----材料抗拉強(qiáng)度（mpa）
K------修正系數(shù)
產(chǎn)品的L為2620mm，T為1.2mm，查《簡(jiǎn)明機(jī)械手冊(cè)》得知Q235D的Τb為235mpa.
F=2620x1.2x235=738840N=74KN
6.2沖壓設(shè)備的選擇
表6-2壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格
根據(jù)所需的沖裁力F=74KN，最大閉合高度112mm，可選取壓力機(jī)J23-10。其主要參數(shù)為：公稱壓力：100KN，裝模高度：112mm-142mm,墊板孔徑：直徑160mmm，臺(tái)面尺寸：370mmx240mm，模柄安裝孔：直徑30mmx55mm。
7.模具圖紙繪制
7.1裝配圖繪制
此套模具的上模部分由上模板，凸模，凸模固定板，卸料板，導(dǎo)柱組成。卸料方式采用彈性性卸料，以彈簧為彈性元件。下模部分由下模板，卸料板，凹模組成。側(cè)刃用以控制步距，以達(dá)到定位的效果。
沖壓機(jī)沖壓五次可以得到一個(gè)產(chǎn)品。
圖7-1 裝配圖
7.2零件圖繪制
本套模具的凸模選用材料T10A來(lái)制造，凹模則選用材料Cr12MoV來(lái)加工制造。T10A屬于低淬透性冷作模具鋼，也是應(yīng)用廣泛的冷作模具鋼。該鋼具有高硬度、耐磨性、熱加工性。熱處理可采用淬火+高溫回火。（詳細(xì)圖紙見(jiàn)附錄） 總結(jié)
時(shí)光如白駒過(guò)隙，大學(xué)三年時(shí)光就這么偷偷的從指縫中溜走。轉(zhuǎn)眼間三年就這么過(guò)去了，還記得三年前那個(gè)穿迷彩服在操場(chǎng)軍訓(xùn)的自己，如今卻要在不久就要離開(kāi)學(xué)校走向社會(huì)了?；叵朐趯W(xué)校為期三年的學(xué)習(xí)歷程，有過(guò)歡笑，有過(guò)淚，這所有的美好回憶將是我大學(xué)三年最大的收獲。對(duì)于專業(yè)課，三年下來(lái)，對(duì)沖壓模具和注射模都有一定的了解，明白了模具大概的工作原理以及模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在模具設(shè)計(jì)方面，明白了沖壓模的排樣圖的規(guī)劃布置，工序數(shù)量的選擇，模具類型的抉擇，凸凹模刃口計(jì)算以及沖裁噸位的選擇，在注塑模方面，明白了兩板模和三板模之間的區(qū)別，能自己簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)出一套注塑模。從教主系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，推出系統(tǒng)以及導(dǎo)向系統(tǒng)都有一定的認(rèn)識(shí)。很感謝這三年在健雄學(xué)到的知道，我想以后在未來(lái)的路上，這些東西對(duì)我人生將是一比無(wú)比的財(cái)富。
致謝
在這次沖壓模的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，老師在對(duì)于題材的選擇，指導(dǎo)，構(gòu)思，以及后期材料的收集都給予了我很大的幫助，謝謝老師三年來(lái)的的諄諄教誨，讓我在無(wú)論是在生活上還是在學(xué)習(xí)上都有了很大的自身能力提升。也感謝同學(xué)們?nèi)陙?lái)的相互照應(yīng)，大家彼此的友情將會(huì)銘記于心，不論多少年，都要將這份情誼保留。在專業(yè)課這一方面，是老師的幫助讓我從一無(wú)所知到現(xiàn)在對(duì)沖壓模有自己的見(jiàn)解和認(rèn)識(shí)。生活上，讓我明白了一個(gè)人要學(xué)會(huì)自立自強(qiáng)，凡事要靠自己才是硬道理。最后我想對(duì)那些百忙之中抽時(shí)間來(lái)對(duì)本文進(jìn)行論文答辯的老師們表示最真摯的感謝。
附錄
參考文獻(xiàn)
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【8】秦松祥，沖壓件生產(chǎn)指南，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2009
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