自行車腳蹬內(nèi)板沖孔翻邊落料模的設計-沖壓模具【含圖紙】

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它的使用場合、外觀要求等，從這里可以知道模具設計是一項很復雜的工作， 所以在設計要不斷的改進直到符合要求。 關(guān)鍵詞 ：翻邊 工藝性 級進模 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 2 前言 在本次設計中我所設計的是自行車腳蹬內(nèi)板沖孔翻邊落料模，此模具為小 型大批量生產(chǎn)，因此對模具的壽命和精密度要求都很高，所以在設計的任務主 要是模具類型的選擇和工作部分的制造，模具制造時的材料選擇，在滿足模具 工作負載的前提下盡量采用價格低廉的材料，多采用先進的模具材料，這樣不 僅能設計和制造出合格的模具，也能充分得利用現(xiàn)代科技為工業(yè)的發(fā)展提供技 術(shù)支持，在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具 的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設計 制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應用。 我所設計的題目是個小型的沖壓模具，其質(zhì)量和體積和大型的汽車覆蓋件 來比都是不能相比的，所以就要結(jié)合本零件的特點找出適合它的設計理念和設 計思路，這樣就不會產(chǎn)生設計出的模具無法使用或生產(chǎn)出的零件無法滿足其使 用性能等致命問題的出現(xiàn)。結(jié)合我國近年來模具的發(fā)展歷史，雖然在設計制造 方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平， 在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方 面，與國外相比還存在一定的差距。所以我所設計的模具要考慮到更多的方面， 結(jié)合我國的實際國情，和本公司的具體情況，多方考察找到適合自己特點的地 方，這樣不僅可以設計出合格的模具產(chǎn)品，還能提高自己的能力。 標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的 精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具， 已基本達到國際水平。近年來隨著數(shù)控技術(shù)的不斷推光和高技能人才的不斷出 現(xiàn)，我國的模具市場整體上還能滿足大多數(shù)企業(yè)的需求，但是很多的關(guān)鍵技術(shù) 和國外相比起來還是有很大差距的，這就要求我在引進國外模具的同時要更大 程度的把技術(shù)也引進過來。 但總體上和國外的多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu) 和功能上，我還有相當長的一段路要走，這就要求我的模具設計人員在工作中 要刻苦努力，不斷創(chuàng)新，打造屬于自己的品牌，所以需要我更多的努力去奮斗！ 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 3 自行車腳蹬內(nèi)板 工件名稱:自行車腳蹬內(nèi)板 生產(chǎn)批量:大批量 材料:Q235-F,厚 1.5mm 零件圖如下圖所示: 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 4 1零件的工藝性分析和工藝方案的確定 1.1 零件的工藝性分析 本工件的外形和兩個 的孔,屬于落料-沖孔工序,中間帶有凸臺的孔,m5. 可以采用兩種方法沖壓.第一種是先作淺拉深,然后從底部沖孔,在進行拉深時, 圓錐部位的材料一部分是從底面流動得來的,另一部分要從主板上流動而來,而 后者若材料流動留有余量,就要增加工件排樣的步距,從而造成材料消耗增加.第 二種是先沖預定孔,在進行沖壓.此則屬于翻邊工序.翻邊時材料流動的特點是預 孔周圍的材料沿著圓周方向伸長,使材料變薄;而在徑向材料長度幾乎沒有變化, 既材料在徑向沒有伸長,因而不會引起主板上的材料流動,在排樣時按正常沖裁 設計的搭邊值即可,可節(jié)省材料,該零件長年生產(chǎn),若采用單工序模制造工序多且 生產(chǎn)率低,故采用級進模。 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性在一般情況下，對沖壓件 工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求，沖裁件的形狀應能符合材料合理 排樣，減少廢料。 1.沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當?shù)膱A角； 2.沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應避免過長的懸臂與窄槽； 3.腰圓形件，圓弧半徑 R 應大于料寬的一半，即能采用少廢料排樣，如圓 弧半徑等于工件寬度之半，就不能采用少廢料排樣，否則會有臺肩產(chǎn)生； 4.沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過?。?5.沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離不宜太短。 1.2 沖裁工藝方案的確定 該工件包括沖孔、翻邊、落料三個基本工序，可有以下三種工藝方案。 方案一：先沖孔，后翻邊和落料，采用單工序模生產(chǎn)； 方案二：先沖孔翻邊后落料復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)； 方案三：沖孔翻邊落料級進沖壓，采用級進模生產(chǎn)。 結(jié)合本零件的特點，經(jīng)過對模具的分析可以得出，采用級進模生產(chǎn)比較適 合本零件的生產(chǎn)。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 5 2排樣方案的確定及計算 設計級進模時，首先要考慮條料的排樣圖。本工件的形狀是兩頭小中間大， 直接排樣時材料利用率低，應采用斜隊排樣示的排樣方法，設計成隔位沖壓， 可顯著地減少廢料，常用的排樣方法有三種： 1.有廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都 留有搭邊，此種排樣的缺點是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì) 量，模具壽命也高； 2.少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的在； 3.無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在， 模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。 少廢料、無廢料排樣的缺點是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣 可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點。并且 工件須具有一定的形狀才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件 的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式。 根據(jù)本零件的特點，適合采用有廢料斜排的方式,這樣不僅使沖出的零件達 到要求，有可以盡可能大的提高材料的利用率。 查表 2.1 可得最小搭邊值：a=1.3mm a 1=1.2mm 表 2.1 最小搭邊值表 搭邊值/mm 圓形工件 矩形件 矩形件 L50 條料厚度 t/mm a a1 a a1 a a1 -0.25 1.2 1.0 1.5 1.2 1.8-2.6 1.5-2.5 0.25-0.5 1.0 0.8 1.2 1.0 1.5-2.5 1.2-2.2 0.5-1.0 0.8 1.0 1.0 1.2 1.8-2.6 1.5-2.5 1.0-1.5 1.3 1.2 1.5 1.2 2.2-3.2 1.8-2.8 1.5-2.0 1.5 1.3 1.8 1.5 2.4-3.4 2.03.0 本模具采用無側(cè)壓裝置，條料與導料板間間隙最小值為 1mm。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 6 條料寬度 B： 02ZaD 其中 垂直送料方向上零件尺寸 條料與條料板間間隙Z 條料寬度公差值 有公式得： mB13.2576.0 布距 S： 2.13m4. 該采用下圖的排樣方式,共分 5 個工位 第一工位:沖 的工藝孔15 第二工位:翻邊 第三工位:沖 底孔;整形m9 第四工位:沖 2 個 孔5. 第五工位：落料,工件從底孔中漏出。 由以上分析可以得知，該模具的動作過程為：先沖出翻邊時用的工藝孔， 然后翻邊，沖孔、整形和落料，模具的動作需要在不同的工位上完成不同的動 作，所以模具的定位要絕對正確，只有這樣才能保證送進步距的精確，沖制出 合格的產(chǎn)品，所以在級進模中最重要的設計工作就是送料裝置的設計和制造。 通過上面的計算可以得出該工件的排樣圖如圖 2.1 所示。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 7 圖 2.1 排樣圖 翻邊凸模必須有圓角，工件 的部位有公差要求,而且不允許有圓角,因m5.2 此該工位要有整形工序，整形和 孔的沖裁兩道工序在一個工位上完成。19 模具使用條料,用手工送進,沒有設置定位裝置。第二個翻邊以后,板料下面 形成明顯凸包。手工送料時,放在下一工位的凹模中即可。第二和第五工位的凸 模設有導正銷進行精確定位，在第一和第二工位個設置一個始用擋料銷、供條 料開始送進的第一、第二工位使用。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 8 3主要工序力的計算 3.1 翻邊力的計算 翻邊的計算有：計算翻邊前的毛坯孔徑；變形程度計算；翻邊力的 計算 。根據(jù)工件圖計算翻邊前毛坯孔徑，稱為底孔孔徑，底孔周邊材料在翻邊 時材料沒有徑向流動。在分析它的橫截面時，可把它看作彎曲。既如圖 3.1 紅 線所示的部位。翻邊后移動到實線位置，而其長度不變，前后兩部分中心線長 度相等。這與彎曲材料展開的計算是相同的。計算時應按點劃線的圓弧和直線， 通過幾何關(guān)系計算其長度，先計算 BC 段長，先用做圖法求出點劃線上的 B 點、 C 點的位置。在直角三角形 BDC 中，用勾股定理計算 BC 長。具體計算可以參照 圖 3.1。 圖 3.1 工藝孔的確定圖mBD2C4.163.2 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 9 mAB3.2196. 有以上分析，EC 應是 AB 和 BC 的和。 5.CE74. 因此，計算出底孔所需的直徑為： md92.1674.2.60 考慮到翻邊后還有沖裁 孔，故留有余量，將工藝孔定為 .校核變形15 程度。材料翻邊過程是底孔沿著圓周方向被拉伸長的過程，其變形量不應超過 材料的伸長率，否則會出現(xiàn)裂紋。用變形前、后圓周長之比，表示變形程度。 在翻邊計算中稱其為翻邊系數(shù) m，即： 789.015Ddm 式中 翻邊前的孔徑（mm） ； 翻邊后的孔徑（mm） 。 按表 3.1 可知允許的 m 值為 0.72，因此計算出的值比 m 大，即設計合理。 翻邊時不會出現(xiàn)裂紋。 表 3.1 一些材料的翻邊系數(shù) 翻邊系數(shù) 退火材料 K Kmin 白鐵皮 . . 黃銅 t.-mm . . 鋁 t.-mm . . 硬鋁 . . 軟鋼 t.-mm . . 翻邊力的計算采用以下公式： dDtFS1. 式中， 翻邊力（N） ； 板料厚度，t=1.5mm；t 翻邊前孔徑（mm） ；d 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 10 翻邊后孔徑（mm） ；D 材料屈服點。s 在計算翻邊力時，翻邊孔徑取實際孔徑值 與翻邊所需孔徑相比縮小15 1.92mm，則 也應縮小 1.92mm，翻邊后的實際孔徑應為 17.08mm。故將19 d=15mm，D=17.08mm 代入上式中，則： NmMPamF2587108.7245. 翻邊凸凹模間隙的計算：在平面毛坯上沖孔的翻邊和先拉深后沖孔后沖孔 的翻邊所用的凸、凹模間隙值可按表 3.2 選取。 表 3.2 翻邊時的凸、凹模間隙值表 材料厚度 . . . . . . . 平毛坯翻邊 . . . . . . . 拉深后翻邊 . . . . . . . 當翻邊時內(nèi)孔有尺寸精度要求時，尺寸精度有凸模保證，此時應按下式來 計算凸、凹模的尺寸： 0POPDdZpd02 式中， 凸、凹模直徑p、 凸、凹模公差Pd 豎孔內(nèi)徑公差 如果對翻邊豎孔的外徑精度要求較高時，凸、凹模之間應取小間隙，以便 凹模對直壁外側(cè)產(chǎn)生擠壓作用，從而控制其外形尺寸。 在該模具中 43.002.p02.d 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 11 0PDp02.4315dZpd002.731645 3.2 沖裁力的計算 該模具采用平刃口模具進行沖裁，其理論沖裁力 F（N） 可按下式計算： LtF 式中： 沖裁件周長 mmL 材料厚度 mmt 材料抗剪強度 Mpa 但選擇設備時，需要考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素，實 際沖裁力可能增大，所以應?。?LtF3.1 因為在該模具中需要沖壓的部位主要有外形，兩個直徑為 的孔、直徑5. 為 的孔和直徑為 的工藝孔，因此可到其周長分別為：106.4mm 1915 、17.27mm、59.66mm、47.1mm 材料厚度 mm .t 材料抗剪強度 Mpa340 故 ： LtF.1外 N2.7054340.6Lt1. 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 12 1.450340.273 LtF198.3546.9t1.203017 抗剪強度取 =340MPa 。沖裁共有四個部位，分別是第一工位 孔和第三 15 工位 孔、第四工位兩個 孔、第五工位落料。前三個部位都是圓孔，沖195. 裁圓周容易計算。落料沖裁邊長通過幾何計算可求出，其值為 162.7mm。計算 出各工位的沖裁力，分別是： 孔沖裁力為 30430N，兩個 孔 沖裁力為 17612N， 孔的沖裁力195.15 為 24034N，落料時的沖裁力是 82994N 。 整形壓力的計算與校正壓力相同，采用下式計算： pAF 式中， 整形力（N） ； 單位整形力（Mpa） ；P 工件整形面積(mm 2)。A 關(guān)于單位整形力的選擇與彎曲校正以及校平工藝的校平力不同，整形力是 使整形局部的壓強超過材料的抗壓強度，而產(chǎn)生變形，但是最后作用在校平面 上的壓強必須低于材料的抗壓強度。綜合以上因素，p 值取 150Mpa。事實上， 校平力的大小取決于模具在壓力機上安裝時對壓力機的調(diào)整，而調(diào)整壓力機的 依據(jù)是否符合要求。 故得該工件的整形壓力為： NF75.298.150 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 13 4模具中主要尺寸的計算 在確定工件零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法 及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對比較簡單，適宜采 用線切割機床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方 法可以保證這些零件各孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸 計算就分開加工的方法計算。 由工件圖可知，該工件屬于無特殊要求的一般沖裁件。有兩個 的圓和5. 的孔組成可由沖孔來獲得，有關(guān)沖孔獲得查表 4.1 得。19 表 4.1 初始雙面間隙值表 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、50 65Mn 材料 厚度 t/mm Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin 最小合理間隙值 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 0.090 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.090 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 - - 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 - - 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 - - 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 - - 由于所有尺寸都未表注公差，查沖裁件外徑與內(nèi)孔尺寸公差表 4.2 得: 基本尺寸 ，52619.5、和、 可轉(zhuǎn)換成 。435.0.52.3074.0 、 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 14 沖裁凸、凹分別加工時，其工作部分尺寸的計算公式 工序性質(zhì) 沖件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 0D0min)(pZdpdxDd0)( 沖孔 0d0pxpdZpd0min 表中： 分別為落料凸、凹模的刃口尺寸（mm）dP、 分別為沖孔凸、凹模的刃口尺寸（mm）p、 分別為凸、凹模的制造公差dp 制件的制造公差（mm） 最小合理間隙值（mm）minZ x 磨損系數(shù) 表 4.2 沖裁件和拉深件未注公差尺寸的偏差表 尺寸的類型 基本尺寸 包容表面 被包容表面 孔中心距 +0.25 -0.25 3-6 +0.30 -0.30 0.15 6-10 +0.36 -0.36 10-18 +0.43 -0.43 0.215 18-30 +0.52 -0.52 30-50 +0.62 -0.62 0.31 50-80 +0.74 -0.74 80-120 +0.87 -0.87 0.435 120-180 +1.00 -1.00 180-250 +1.15 -1.15 0.575 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 15 表 4.3 圓形或方形件沖裁時凸模、凹模的制造公差表 公稱尺寸 凸模制造公差 凹模制造公差 18 . . 18- . . 30- . . 80- . . 120- . . 表 4.4 系數(shù) x 非圓形沖件 圓形沖件 1 0.75 0.5 0.75 0.5 材料厚度 t/mm 沖件公差 /mm 1 0.36 0.16 1-2 0.42 0.20 2-4 0.50 0.24 4-5 0.60 0.30 沖 孔：因為該工件為一般精度零件，查表 4.2 可得其制件公差為19 ，查表 4.3 可得凸凹模的制造公差 ，查表 4 .174.0 02.p5.d 可得該工件中所需的凸凹模初始間隙為： 磨損系數(shù):x 取 0.5。13.minZ 0pxdp02.02.6195dZdp0min025.25.391 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 16 沖 孔：沖制該孔時所需的磨損系數(shù) x 取 0.5，凸凹模的制造公差為5. 制件公差02p.d 3.00px 02.0.2.6513. dZdp0min02.2.78513 孔心距：查表 4.2 可得 45. 1.Ld 05437.21.5 3.02. 落料：凸凹模的制造公差為 其他參數(shù)如沖孔時一樣。.p.d 0 xDd 03. .3.6574minpZdp 02. 02.498651 通過以上計算，得出各步的沖壓力分別是： 第一工位： 孔沖裁，沖裁力為 24034N； 1 第二工位：翻邊沖孔力為 2587N； 第三工位： 孔沖裁和整形，沖裁力總合力為 75864N；9 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 17 第四工位：兩個 孔沖裁，沖壓力為 17612N；5. 第五工位：外形落料，沖壓力為 82944N。 有上述計算，可計算出壓力中心在第三工位中心線左側(cè) 22.26mm 處。 根據(jù)計算結(jié)果沖壓設備擬選 J23-25 來進行沖壓生產(chǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)如下 所示： 公稱壓力： k/250 滑塊行程： m6 最大閉合高度： /7 封閉高度調(diào)節(jié)量： 5 立柱距離： /20 工作臺尺寸： m637 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 18 5模具結(jié)構(gòu)設計 模具類型主要分為三種分別是：單工序模、復合模和級進模。 單工序模又稱簡單沖裁模，是指在壓力機一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序 的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。 復合模是指在一次壓力機的行程中在模具的同一工位上同時完成兩道或兩 到以上不同沖裁工序的模具。復合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要 特征是有一個或幾個具有雙重作用的工作零件凸凹模，如落料沖孔復合模 中有一個既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。 級進模是在沖壓過程中，在一個工位上只完成一個工序的沖壓。效率較高， 由沖壓工藝分析可知，該模具采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。 模架選用對角導柱標準模架，可承受較大的沖壓力。為防止裝模時，上無 轉(zhuǎn) 裝配，將模架中兩對導柱與導套制作成粗細不等：180 導柱 分別為mLd21593,28 導套 分別為D43,4 上模座厚度去 ，即35mH上 模 上模墊板厚度取 ，即2020墊 固定卸料板厚度 ，即115凹 下固定板厚度取 ，即 mH下 固 定 下模墊板厚度取 ，即m00下 墊 板 下模座厚度取 ，即4545下 模 由上述數(shù)據(jù)可以知道本壓力機已滿足了該零件沖壓生產(chǎn)的需要。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 19 6模具主要零部件設計 6.1 定位方式的選擇 定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或 工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對條料進行定 位的定位零件有擋料銷、導料銷、導料板、側(cè)壓裝置、導正銷、側(cè)刃等，用于 對工序進行定位的定位零件有定位銷、定位板等。 定位零件基本上都已標準化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模 具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應的標準。 因為該模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側(cè)壓裝置。 控制條料的送進步距采用擋料銷初定距，導正銷精定距。而第一件的沖壓位置 因為條料長度有一定余量，可以靠操作工目測來確定。 6.2 卸料出件方式的選擇 卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具 工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸 下來稱為卸料。 卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置 , 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模 上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性 卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸料力不太大 但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料 切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。 出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我通常把超過上模內(nèi)的出件 裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為 1.5mm，相對較薄， 卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。 又因為是級進模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 20 6.3 導向方式的選擇 在沖壓過程中，導向結(jié)構(gòu)一般情況下直接與模架聯(lián)系在一起，該模具采用 中間導柱的導向方式，提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，故該級進模 采用中間導柱的導向方式。 常用的模架有：滑動式導柱導套模架、滾動式導柱導套模架，模架有上、 下模座和導向零件組成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面， 并承受沖壓全過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設備的滑塊和 工作臺固定。上、下模間的精度由導柱、導套的導向來實現(xiàn)。 對角模架：由于導柱安裝在模具的中心對稱的對角線上，所以上模座在導 柱上滑動平穩(wěn)，常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、級進模； 后側(cè)導住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便，因?qū)ё?安裝在后側(cè)，工作時偏心距會造成導柱導套單邊磨損，并且不能用浮動模柄結(jié) 構(gòu)； 中間導柱模架：導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)，準確，但只能在 一個方向送料； 四導柱模架：具有平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點，常用于沖壓尺寸 較大或精度較高的沖壓件； 滾軸式導柱導套模架的導向精度高，使用壽命長，主要用于高精度、高壽 命的精密模具及薄材料的沖裁模具。 根據(jù)標準模架的選擇，為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該 級進模采用對角導柱的導向方式。 模具上模部分主要由上模板、墊片、凸模、凸模固定板及卸料板等組成。 卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導 料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 條料送經(jīng)時采用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個導正銷利 用條料上的孔作導正銷孔進行導正，以此作為條料送進的精確定距。操作時完 成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前 推緊，沖壓時凸模上的導正銷再作精確定距?；顒訐趿箱N位置的設定比理想的 幾何位置向前偏移 0.2mm，沖壓過程中粗定位完成后，當導正銷作精確定位時， 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 21 由導正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約 0.2mm 而完成精確定距。用這種方 法定距，精確可達到 0.02mm。 模具的上模部分有：上模座、墊板、凸模固定板、卸料板組成。卸料板和 卸料螺釘用彈簧與凸模固定板相聯(lián)。 下模部分由下模座、凹模板、墊板、導尺等組成。 通過以上設計，可得到如圖 6.1 所示的模具裝配圖。 圖 6.1 裝配圖 第二工位的翻邊凸模工作部分尺寸，如圖 6.2 所示，導正銷的直邊部位， 高度為 1.2mm。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 22 圖 6.2 翻邊凸凹模 圖中凸凹模的尺寸是由零件圖尺寸計算得出的。圓角尺寸 R2mm 是翻邊工藝 的需要；此處若設計為尖角，將使材料難以流動，導致板料發(fā)生撕裂；圓角值 選的過大，會給下一步的整形增加難度，故選用 R=2mm。 凹模的側(cè)壁設計為直邊，如果凹模設計為與凸模相配合的形狀，在下止點 使凸、凹模相接觸，從而起到校正的作用。則凸、凹模之間的距離就要相當精 確。而第三 工位是校正，兩個工位的凸模高度調(diào)整若有誤差，就會使其中一 個不起作用，因此第二工位設計為凸、凹模“不接觸” 。由于在凹模的圓角處材 料沒有徑向流動，對圓角的大小沒有要求，故此處按零件的要求，設計圓角取 值為 R=1.5mm。 第三工位整形，凸、凹模尺寸按零件要求設計 ,整形凸模對制件最后尺寸 影響很大.板料材質(zhì)的力學性能每批都有差異,影響到工件的回彈不一樣.遇到這 種情況,按照工件尺寸和公差要求,作幾個不同規(guī)格的凸模,以便供生產(chǎn)選用,保 證工件的精度。 凹模板有兩部分組成，第一至第四工位共用一塊凹模板，各凹模部分分別 設置凹模鑲套，第五工位落料凹模單獨為一部分。 凸模固定板、卸料板、凹模板均采用線切割機床來加工，使其各型孔之間 的定位尺寸精度有保證。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 23 7模具的裝配、調(diào)試和檢測 7.1 模具的裝配 根據(jù)級進模裝配要點，選凹模作為裝配基準件，先裝下模，再裝上模，并 調(diào)整間隙、試沖、返修，具體裝配見表 7.1。 表 7.1 級進模的裝配表 序號 工序 工藝說明 1 凸、凹模 預配 （1）裝配前仔細檢查各凸模形狀以及凹模形孔，是否符合 圖紙要求尺寸精度、形狀。 （2）將各凸模分別與相應的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否 加工均勻。不合適則應重新修磨或更換。 2 凸模裝配 以凹模孔定位，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中， 并擰緊牢固 3 裝配下模 （1） 在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、導料板； （2） 在下模座、導料上，用已加工好的凹模分別確定其 螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲 （3） 將下模座、導料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在 一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 4 裝配上模 （1） 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.12mm 片，然后將凸模與固定板的組合裝入凹模； （2） 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔。銷孔位 置并鉆絞螺孔、銷孔； （3） 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起， 但不要擰緊； （4） 將卸料板套裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料 螺釘，調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端 約 1mm；復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘； 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 24 （5） 安裝導正銷、承料板； 7.2 沖裁模具的調(diào)試 模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設計 和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M行適當?shù)恼{(diào)整和修理， 直到模具正常工作中沖出合格的制件為止。 沖裁模具經(jīng)試沖合格后，應在模具模座正面打上編號、沖模圖號、制件號、 使用壓力機型號、制造日期等。并涂油防銹后經(jīng)檢驗合格入庫。 在模具制造中，模具零件的檢驗與模具裝配試模后的驗收是模具加工過程 中的重要工藝環(huán)節(jié)。模具零件加工及裝配質(zhì)量好壞，對模具的使用壽命有著較 大的影響。加強模具裝配后及模具零件加工各工序間質(zhì)量檢驗，是確保模具質(zhì) 量的重要手段。因此，模具生產(chǎn)單位在生產(chǎn)過程中，要健全模具零件及模具裝 配前后的檢驗與驗收制度。即根據(jù)本廠產(chǎn)品要求和工藝水平，編制切合實際的 質(zhì)量檢驗規(guī)程。實行以檢驗人員專職檢驗與生產(chǎn)工人自檢互檢相互結(jié)合的檢驗 方法，嚴格按圖樣技術(shù)條件和有關(guān)工藝文件進行必要的檢查。在檢驗中，除了 進行工序間的檢驗和裝配后的驗收外，還加強各工序?qū)嶋H操作的檢查，以督促 執(zhí)行工藝規(guī)定，防止廢品的產(chǎn)生。 7.3 模具的檢測 模具的檢驗與驗收和設計、制造一樣是模具制造中不可分割的部分，在模 具生產(chǎn)中起著積極的作用，是滿足現(xiàn)代模具制造業(yè)發(fā)展的需要。同時，在檢測 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 25 技術(shù)對于模具制造質(zhì)量的提高、延長模具的壽命和能生產(chǎn)出高效、優(yōu)質(zhì)制品零 件，有著十分重要的意義。模具的檢測主要是檢查在設計、制造或裝配中出現(xiàn) 的缺陷，并在交付客戶前做最后的驗證，保證模具的合格性和安全性并能生產(chǎn) 出合格的產(chǎn)品，模具零件加工及裝配質(zhì)量好壞，對模具的使用壽命有著較大的 影響。 加強模具裝配后及模具零件加工各工序間質(zhì)量檢驗，是確保模具質(zhì)量的重 要手段。因此，模具生產(chǎn)單位在生產(chǎn)過程中，要健全模具零件及模具裝配前后 的檢驗與驗收制度。只有這樣才能保證模具的合格性和安全性并能生產(chǎn)出合格 的產(chǎn)品。其具體方法可詳細查 7.2 所示。 表 7.2 模具中常見缺陷和調(diào)整方法表 缺陷 產(chǎn)生原因 調(diào)整方法 沖件毛刺過 大 1.刃口不鋒利或淬火硬度不 夠 2間隙過大或過小，間隙不 均勻 1修磨刃口使其鋒利 2重新調(diào)整間隙，使其均勻 沖件不平整 1凸模有倒錐，沖件從孔中 通過時被壓彎 2頂出件與頂出器接觸零件 面積 1修磨凹?？祝コ龑уF現(xiàn)象 2更換頂出桿，加大與零件的 接觸面積 尺寸超差和 形狀不準確 凸模、凹模形狀及尺寸精度 差 修整凸模、凹模形狀及尺寸， 使其達到形狀及尺寸精度要求 凹模被脹裂 1凹模孔有倒錐度形象 2凹?？變?nèi)卡住廢料 1修磨凹?？祝瑰F現(xiàn)象 2修抵凹?？赘叨?凸、凹模刃 口相咬 1.上、下模座，固定板、凹 模、墊板等零件安裝基面不 平行 2.凸模、導柱、導套與安裝 基面不垂直 1調(diào)整有關(guān)兩件重新安裝 2重新安裝凸、凹模，使之對 正 3調(diào)整其垂直度重新安裝 4更換導柱、導套 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 26 送料不暢通， 有時被卡死 1兩導料板之間的尺寸過小 或有斜度 2凸模與卸料板之間的間隙 太大，致使搭邊翻轉(zhuǎn)而堵塞 1粗修或重新調(diào)整裝配導料板 2減小凸模與導料板之間的配 合間隙，或重新調(diào)整澆注卸料 板孔 3重新調(diào)整裝配導料板，使之 平行 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 27 8模具材料的選用要求和選擇原則 利用模具生產(chǎn)制品零件，其模具質(zhì)量的好壞，壽命的長短，直接關(guān)系到產(chǎn) 品制造精度、性能和成本。是提高勞動生產(chǎn)率、降低消耗、創(chuàng)造效益，盡快使 產(chǎn)品占領市場的重要性條件。而模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率很 大程度上取決于設計時對模具材料的選用、熱處理工藝要求、模具零件配合精 度及公差等級的選擇和表面質(zhì)量要求。 8.1 冷沖模材料的選用要求 冷沖模材料應具有的性能： 冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工 作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、 堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材， 應具有的性能。 1. 應具有較高的變形抗力：主要抗力指標包括淬火、回火抗壓強度、彎強 度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指標，高的硬度是保持模具耐磨性的必 要條件。工作零件熱處理后的硬度在 60HRC 強度和抗彎強度才能保證模具具有 較高的變形能力。 2. 應具有較高的斷裂抗主要抗力指標有材料的抗沖擊性能抗壓強度、抗彎 強度 斷裂抗力和沖擊載荷下抵抗模具裂紋產(chǎn)生一個特性，也是作為防止斷裂的 一個重要依據(jù)。其基體中碳含量越高沖擊韌性越高。故對韌性的要求應依據(jù)載 荷較大的冷沖鐓及剪切模易受偏心彎曲載荷細長凸?；蛴袘械哪＞撸?需要有較高的韌性。 3. 應具有較高的耐磨性和抗疲勞性能：對于在一定條件下工作的模具鋼， 為了提高耐磨性，需要在硬度高的基體上均勻分布有大量細小硬的碳化物 相同 硬度下，提高鋼的性能是模具在交變應力條件下產(chǎn)生的疲勞破壞，如模具長期 使用有刮痕凹槽等。 4. 應具有較好的冷、熱加工工藝性：鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工 性、淬透性、淬硬性較小的脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工， 易于成形及防止熱處理后變形等。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 28 8.2 材料的選擇原則 1.要選擇滿足模具零件工作要求的最佳綜合性能的材料：要選擇滿足模具 零件工作要求的最佳綜合性能的材料； 2.要針對模具的失效形式選用鋼材，鋼材的失效是影響模具壽命的主要因 素包括： 為防模具開裂，要選用韌性好的材料； 為防磨損，應選用合金元素高的材料； 對于大型沖模應選用淬透性好的材料； 為保持鋼材硬度能力，要選用耐回火性高的含鉻、鉬合金鋼； 為防熱處理變形，對于形雜的零件應選用含碳量高、淬透性好的高合金材 料。 3.要根據(jù)制品批量大小，以最低的成本的選材原則選用； 對于需沖壓數(shù)量較多模具，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，而數(shù)量少的則采用碳素 鋼，以降低成本。 4要根據(jù)沖模零件的作用選擇； 凸模凹模鋼材選用，對于數(shù)量不多或厚度不大的可采用有色金屬或黑色金 屬，而對于支撐板、卸料零件、導向件應選用一般鋼材。 5要根據(jù)沖模精密程度選用。 在制造小型精密模具而又復雜時可選用優(yōu)質(zhì)合金鋼制作，而對于比較簡單， 形狀、精度有要求不高的模具應選用比較便宜的碳鋼或低合金鋼。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 29 總結(jié) 通過這次設計，使我懂得了很多關(guān)于模具的知識，更讓我對模具的設計到 制造，以及開發(fā)有了一個系統(tǒng)的認識，雖然我設計的并不是一個很復雜模具， 但是對我這些剛學完模具課程就要做出屬于自己的模具來說還是有很大的難度 的，從剛開始任務書的下達到今天的成果，這其中的問題都是我以前從沒有遇 見的很陌生的問題，根本不知道從什么地方下手，在指導老師和同學們的幫助 下，在加上我的獨自鉆研，每個問題都在我的面前被解決了，看來我在以后的 工作和學習中都不能滿足現(xiàn)在所掌握的知識，因為科技是不斷向前發(fā)展的，我 只有不斷的充實自己才能設計出自己滿意的產(chǎn)品來。 我這次設計的是大家都很熟悉的自行車的腳蹬內(nèi)板沖孔翻邊落料模，它的 使用場合我可以知道是一個不斷的受到?jīng)_擊和磨損的地方，所以在選擇材料的 時候我必須考慮到這一點，達到零件的使用性能要求，和外觀美觀要求，我采 用的是級進模來進行該零件的生產(chǎn)，因為級進模具有生產(chǎn)率高，精度高，自動 化高等優(yōu)點，越來越受到很多模具設計者的厚愛。在導向方式的選擇上，我采 用導柱和導套配合的方式，因為該導向方式在級進模的應用中有很大的市場潛 力，因為其導向精度高，且不容易損壞，目前已有專門的廠家來進行生產(chǎn)。已 形成了標準件的生產(chǎn)。模架的選擇采用對角型模架進行裝配，這樣不但可以提 高模具的設計速度而且還可以提高模具的設計質(zhì)量，這樣對制造商和客戶都有 很大好處，所以它的發(fā)展速度現(xiàn)在很快。 在此次設計中使我對中國目前的模具市場以及怎樣才能更快的更好的設計 出符合要求的模具，這就要求我在設計模具的時候要更多的考慮到它的使用性， 雖然我所設計出的模具可能有很多不足的地方，也許從一開始就是個錯，但是 它畢竟是我所設計的第一套模具，所以它會一直影響我的工作和學習，它要求 我在以后的工作中不但要做好自己的本職工作，在任何時候都不能忘記學習， 因為很多先進的技術(shù)是不斷向前發(fā)展的，只有這樣才能設計出符合現(xiàn)代工業(yè)所 需的模具，也會有助于提高我的設計能力和知識水平。 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 30 致謝 經(jīng)過一個月的時間我的畢業(yè)設計終于完成了。在這其中不僅是我的工作， 更是對我三年來我所學習課程的的一次總結(jié)，從一開始接到設計任務書到完成， 我無不感謝幫助我的老師和同學們，他們不僅幫我查找資料而且?guī)臀也檎椅以?設計中出現(xiàn)的錯誤，及時的提醒我要時刻要注意的問題。如果沒有他們的幫助 和支持我的這份畢業(yè)設計是不可能完成的，更不可能在怎么短的時間內(nèi)完成的， 在此再次對他們表示衷心的感謝！ 三年來老師的教導在這次畢業(yè)設計中充分表現(xiàn)了出來，沒有老師們?nèi)杖找?夜的辛苦工作，我是不可能掌握那么多的知識和做人的道理的，老師對我的恩 惠我是永遠不能忘記的，它將陪伴著我走過我的人生長途。因為這是在其他地 方學不到的東西是用金錢無法比擬的。在生活中老師們教了許多課堂上學不到 的知識，這不僅增加了我的知識面更激發(fā)了我要創(chuàng)造夢想，實現(xiàn)夢想的激情。 此次畢業(yè)設計的順利完成,我要感謝我的指導教師張九強,從一開始耐心細 致的講解,以及給我提供一些相關(guān)的材料,可以說,沒有張老師這位負責的指導老 師,我的畢業(yè)設計也不可能這樣順利的完成, 張老師非常關(guān)注我的設計,而且在 他很忙的情況下還對我進行指導,不時地給我提出修改的意見。同時還要感謝三 年當中對我進行教育的各位老師,沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我。通過三 年課程的認真學習，使我在此基礎上利用所學東西順利進行并完成了設計。 在大學生活快要過完的時候，真是有太多的話要講了，三年的時間很快就 要過去了有太多的故事讓人留戀，在此非常的感謝張老師在百忙中抽出時間對 我的畢業(yè)設計進行指導和修改，也感謝三年來所有的任科老師。由于時間倉促， 加上我個人能力有限，設計中難免有不足之處還請各位指導老師進行批評指正， 最后祝愿各位老師：全家歡樂！工作順利！ 王永喜 2006 年 12 月 25 日 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 31 參考文獻 1 張超英.沖壓模具與制造.北京：化學工業(yè)出版社 2003.6 2 羅學科.模具識圖與制圖.北京：化學工業(yè)出版社 2003.6 3 韓洪濤.機械制造技術(shù).北京：化學工業(yè)出版社 2003.7 4萬本善.實用沖模結(jié)構(gòu)圖解與沖壓新工藝詳圖及常用數(shù)據(jù)速查速用手冊 北京：科大電子出版社 2004.8 5 李銘杰.沖模設計應用實例. 北京：機械工業(yè)出版社 2003.8 6 王立剛.沖 模 設 計 手 冊 . 北京：機 械 工 業(yè) 出 版 社 2002.5 7 郭 書 彬 .最新沖壓新工藝新技術(shù)與沖模設計圖集及典型疑難實例應用手冊. 北 京：機械工業(yè)出版社 2003.9 8王芳.冷沖壓模具設計指導. 北京：機械工業(yè)出版社 1998.10 9李奇，江瑩模具構(gòu)造與制造. 北京：青華大學出版社.2004.8 10 王秀鳳.冷沖壓模具設計與制造.北京：航空航天大學出版社 2005.4 11 成虹.沖壓工藝與模具設計.北京：高等教育出版社 2006.7 12 楊玉英，崔令江.實用沖壓工藝及模具設計手冊.機械工業(yè)出版社 2005.1 13 彭建生.模具設計與加工速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社 2005.7 14 徐政坤.沖壓模具及設備. 北京：機械工業(yè)出版社 2005.1 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 32 濟源職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）意見表 指導教師意見： 教師簽字： 年 月 日 評閱人意見： 評閱人簽字： 年 月 日 答辯委員會意見： 成 績 評 定： 答辯組組長簽字： 年 月