皮帶頭級進模設(shè)計【沖孔-落料-彎曲級進模】【說明書+CAD】

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立題意義及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與存在問題（附參考文獻）（一）立題意義本課題要求對給定零件皮帶頭進行排樣、沖裁、U型彎曲、級進沖壓模設(shè)計，通過對零件進行詳細的工藝分析確定零件的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導(dǎo)尺、擋料銷、導(dǎo)正銷等。通過該課題能夠掌握中等復(fù)雜程度零件沖壓模具設(shè)計與制造的一般方法，對零件沖壓工藝方案的制定、工藝計算及模具設(shè)計有了更深層次的認識，并學(xué)會對模具設(shè)計資料的檢索與整合以及對已有資料的充分合理的使用，該實踐性課題是對學(xué)生理論學(xué)習水平的實踐和檢驗，可對以后從事類似的工作有一定的指導(dǎo)性與實踐性意義。（二）研究現(xiàn)狀與存在問題沖壓作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。近幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設(shè)計和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。我國從上世紀90年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、標準件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程5個模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模CAC/CAM系統(tǒng)，西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等。展望國內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計算機技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40%以上，但在整個模具設(shè)計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。在設(shè)計制造方法、手段上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、制造周期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距。主要參考文獻：賈俐俐主編的沖壓工藝與模具設(shè)計，人民郵電出版社張正修主編的實用沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊，化學(xué)工業(yè)出版社陳炎嗣主編的沖壓模具實用結(jié)構(gòu)圖冊，機械工業(yè)出版社 二、本設(shè)計課題的主要設(shè)計、預(yù)期設(shè)計結(jié)果（一）本課題的主要研究內(nèi)容根據(jù)工藝分析選定模具種類，確定模具結(jié)構(gòu)型式；確定模具的壓力中心；確定模具閉合高度；凸、凹模和墊板等零件的強度計算。(二)擬解決的關(guān)健性問題優(yōu)化排樣，實現(xiàn)分步?jīng)_裁和U型彎曲。 (三)設(shè)計方法和研究步驟初步擬定以下計劃： （1）收集相關(guān)資料，復(fù)習模具設(shè)計的相關(guān)知識； （2）根據(jù)要求畫出設(shè)計草圖； （3）沖壓工藝方案的制定； （4）模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計； （5）模具零件的設(shè)計與計算； （6）沖壓設(shè)備的選用； （7）繪制裝配圖和零件圖； （8）圖紙審核；（9）編寫使用說明書和設(shè)計計算書。（四）預(yù)期目的能批量化生產(chǎn)，滿足實用性、功能性的市場要求。三、研究工作總體安排及具體進度1周 進一步熟悉有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容，繪制工件的零件圖0205周 根據(jù)工藝分析選定模具種類，確定模具結(jié)構(gòu)型式；確定模具的壓力中心；確定模具閉合高度；凸、凹模和墊板等零件的強度計算以及彈簧、橡皮等彈性零件的計算和選用；選擇沖壓設(shè)備0607周 校核模具與壓力機的有關(guān)尺寸和有關(guān)零件的強度及剛度，繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖0809周 繪制模具的裝配圖和零件圖1011周 整理設(shè)計說明書四、指導(dǎo)教師審查意見：簽字： 年月日五、系(教研室)審查意見： 簽字： 年月日六、學(xué)院審查意見： 分管院長簽章： 年月日4目錄 摘要 .1 ABSTRACT .2 1 引言 .3 1.1 本 設(shè) 計 的 目 的 和 意 義 .3 1.2 級 進 模 沖 壓 的 研 究 現(xiàn) 狀 .3 1.3 本 設(shè) 計 所 要 決 解 的 問 題 及 完 成 的 主 要 內(nèi) 容 .3 2 沖裁件的工藝性分析 .4 2.1 工 件 材 料 .4 2.2 工 件 結(jié) 構(gòu) 形 狀 .4 2.3 沖 裁 件 的 精 度 要 求 .4 3 沖裁工藝方案與模具設(shè)計 .6 3.1 工藝方 案 .6 3.2 選 擇 模 具 類 型 .7 3.3 操 作 方 式 .7 3.4 卸 料 以 及 出 件 的 方 式 .7 3.4.1 卸料的方式 .7 3.4.2 出件方式 .7 3.5 送 料 形 式 的 確 定 .7 4 排樣圖設(shè)計與材料利用率的計算 .8 4.1 排 樣 設(shè) 計 .8 4.1.1 排樣形式的確定 .8 4.1.2 計算條料寬度 .8 4.1.3 確定步距 .10 4.1.4 皮帶頭排樣圖 .10 4.2 材料利用率計算 .10 5 沖 壓 力 、 壓 力 中 心 的 計 算 .12 5.1 沖裁力的計算 .12 5.2 卸料力、頂件力的計算 .12 5.3 自由彎曲 .13 5.4 總沖壓力 .13 5.5 壓 力 中 心 的 確 定 .13 6 工 作 零 件 的 設(shè) 計 .15 6.1 凸凹模的刃口尺寸計算 .15 6.1.1 沖裁模的間隙 .15 6.1.2 落料部分尺寸計算 .16 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6.1.3 沖孔刃尺寸計算 .16 6.1.4 彎曲模工作部分的尺寸計算 .16 6.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .17 6.2.1 凸模 .17 6.2.2 凹模及外形尺寸計算 .18 6.2.3 卸料板的設(shè)計 .19 6.2.4 卸料螺釘?shù)倪x用 .19 6.3 模架的選擇 .19 6.4 模具閉合高度的計算 .19 7 選擇沖壓設(shè)備 .20 7.1 最大閉合高度的校核 .20 7.2 確定設(shè)備的規(guī)格 .20 8 模具總裝圖 .21 9 結(jié)束語 .23 參考文獻 .24 致謝 .25 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 0 摘要 為了實現(xiàn)皮帶頭的優(yōu)化排樣、實現(xiàn)分步?jīng)_壓、和 U 型彎曲多工位級進模的設(shè)計。 本設(shè)計通過分析工件的技術(shù)特點和結(jié)構(gòu)。依據(jù)工藝性選定模具類型，確定模具構(gòu)造型 式；固定模具的壓力中心,確定模具的高度,凸、凹模板尺寸計算。 關(guān)鍵詞：多工位級進模；U 型彎曲；排樣；沖壓；計算 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 Abstract In order to achieve the optimal layout of skin lead the stamping, implement step by step, and the u-shaped bent multi-station progressive die design. This design through the analysis of the characteristics of artifacts of technology and structure. Technology on the basis of the selected mold types, tectonic pattern was determined; fixed mound pressure center, determine the height of the mound, convex and concave mound strength calculation. Key words: multi-station progressive die; U-shaped bending; Layout; Stamping; to calculate 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 1 引言 1.1 本 設(shè) 計 的 目 的 和 意 義 本 設(shè) 計 按 照 給 皮 帶 頭 定 零 件 的 布 局 設(shè) 計 要 求 ,皮 帶 頭 的 排 樣 ,U 型 彎 曲 沖 壓 模 具 的 設(shè) 計 ,經(jīng) 過 分 析 個 別 進 行 了 詳 細 的 技 術(shù) 來 確 定 零 件 沖 壓 工 藝 方 案 ,制 定 零 件 制 造 工 藝 ,和 設(shè) 計 中 等 復(fù) 雜 零 件 沖 壓 模 具 設(shè) 計 與 制 造 的 普 通 技 巧 ,使 零 件 沖 壓 工 藝 方 案 ,工 藝 計 算 及 模 具 設(shè) 計 有 了 更 深 層 次 的 了 解 ,并 學(xué) 會 設(shè) 計 數(shù) 據(jù) 檢 索 和 整 合 ,并充分合理地使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù),實際的設(shè)計是實踐和理論研究水平測試,而且 對未來類似的工作具有一定的指導(dǎo)和現(xiàn)實意義。 1.2 級 進 模 沖 壓 的 研 究 現(xiàn) 狀 隨 著 當 代 工 業(yè) 的 迅 速 發(fā) 展 和 電 子 行 業(yè) 的 飛 速 發(fā) 展 ， 代 表 在 沖 壓 模 具 發(fā) 展 方 向 和 技 術(shù) 水 平 的 多 工 位 級 進 沖 壓 技 術(shù) 、 汽 車 覆 蓋 件 成 型 技 術(shù) 、 精 沖 技 術(shù) 在 我 國 得 到 了 越 來 越 廣 泛 的 應(yīng) 用 并 成 為 企 業(yè) 增 強 其 市 場 競 爭 力 的 重 要 因 素 。 目 前 ,已 經(jīng) 有 幾 個 國 內(nèi) 企 業(yè) 能 產(chǎn) 生 自 動 沖 切 ,疊 壓 ,鉚 合 ,計 數(shù) 分 組 和 安 全 保 護 保 護 功 能 ,如 多 功 能 模 具 。 高 速 沖 壓 方 面 中 國 已 成 功 開 發(fā) 超 高 速 模 具 速 度 每 分 鐘 2000 次 。 大 型 尺 寸 精 沖 模 和 中 厚 板 精 沖 模 在 中 國 也 已 達 到 一 定 的 高 度 。 而 為 了 滿 足 現(xiàn) 代 生 產(chǎn) 方 式 朝 著 單 件 ， 小 批 量 方 向 發(fā) 展 的 需 要 ， 數(shù) 控 沖 壓 技 術(shù) 因 其 模 具 簡 單 ， 能 加 工 復(fù) 雜 零 件 ， 為 實 現(xiàn) 板 料 的 柔 性 沖 壓 創(chuàng) 造 了 條 件 ， 因 而 國 內(nèi) 已 有 越 來 越 多 的 企 業(yè) 開 始 采 用 這 一 先 進 沖 壓 技 術(shù) 。 1.3 本 設(shè) 計 所 要 決 解 的 問 題 及 完 成 的 主 要 內(nèi) 容 優(yōu) 化 排 樣 ， 實 現(xiàn) 分 步 沖 裁 和 U 型 彎 曲 檢 查 模 具 設(shè) 計 知 識 根 據(jù) 圖 紙 設(shè) 計 草 圖 ; 沖 壓 工 藝 方 案 制 定 、 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 模 具 零 件 設(shè) 計 計 算 ;沖 壓 設(shè) 備 的 選 擇 。 繪 制 裝 配 圖 和 零 件 圖 。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 2 沖裁件的工藝性分析 2.1 工 件 材 料 在 進 行 皮 帶 頭 沖 裁 時 ，選 用 硬 黃 銅 作 為 沖 壓 件 材 料 ，黃 銅 擁 有 良 好 的 可 沖 壓 性 能 ；沖 裁 件 的 構(gòu) 造 簡 單 ，且 材 料 良 好 的 抗 拉 性 能 也 符 合 所 需 要 求 。黃 銅 的 力 學(xué) 性 能 及 材 料 狀 態(tài) 如 下 ： 表 2-1 極限強度（MPa） 材料狀態(tài) 抗剪 抗拉 b 伸長率 0屈服強度 （MPa） s 彈性模量 （E/MPa） 硬 420 420 10 480 2.2 工 件 結(jié) 構(gòu) 形 狀 沖 壓 件 形 狀 比 較 單 一 ，有 兩 個 相 同 方 形 孔 ，以 中 間 一 個 大 的 方 形 孔 對 稱 ， 孔 與 邊 沿 之 間 的 距 離 符 合 要 求 ，材料厚度為 1 毫米，符 合 沖 裁 加 工 的 要 求 。 2.3 沖 裁 件 的 精 度 要 求 工 件 沒 有 外 形 公 差 的 要 求 ， 精 度 要 求 在 經(jīng) 濟 精 度 的 范 圍 內(nèi) 就 可 以 了 ,工 件 的 精 度 不 高 于 IT14 級 ， 所 以 沖 壓 件 的 公 差 尺 寸 以 IT14 級 精 度 來 確 定 。 經(jīng) 查 表 ， 各 尺 寸 公 差 、 偏 差 如 下 所 示 ： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 ， ， ， ， ， ， ， 0.620.2190.60.253.025170.421.6 ， ， ， ， ， ， .1835.18 938 故 一般沖裁件應(yīng)該能夠滿足要求。5 根據(jù)以上的分析可以知道，該加工件能夠進行沖裁加工。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 3 沖裁工藝方案與模具設(shè)計 3.1 工藝方 案 沖 裁 過 程 根 據(jù) 工 序 的 組 合 程 度 可 分 三 大 類 型 它 們 分 別 為 ： 單 工 序 沖 裁 、 復(fù) 合 沖 裁 和 級 進 沖 裁 。 單 工 序 模 ： 在 一 副 模 具 中 只 實 現(xiàn) 一 個 工 序 。 復(fù) 合 模 ： 復(fù) 合 模 ： 壓 力 機 在 一 個 單 位 時 間 內(nèi) 工 作 的 行 程 ， 在 模 具 中 相 同 地 點 一 并 實 現(xiàn) 2 個 以 及 多 個 加 工 內(nèi) 容 。 這 樣 的 復(fù) 合 模 壓 出 高 精 密 零 件 ,生 產(chǎn) 率 高 。 級 進 沖 裁 件 連 續(xù) 下 料 加 工 的 幾 個 過 程 ,按 一 定 順 序 的 級 進 模 的 組 成 ,在 壓 模 不 同 位 置 并 且 實 現(xiàn) 兩 個 或 兩 個 以 上 的 沖 裁 ,除 了 第 一 次 沖 程 ,后 每 個 沖 程 可 以 完 成 沖 裁 件 。 級 進 模 的 生 產(chǎn) 效 率 很 高 。 方 案 一 ： 采用沖孔-落料-彎曲級進模加工此零件。 方 案 二 ： 采用沖孔、落料、彎曲單工序模進行加工此零件。 方 案 三 ： 采用沖孔-落料-彎曲復(fù)合模進行加工此零件。 根 據(jù) 分 析 結(jié) 合 表 分 析 ： 方 案 一 ： 采 用 級 進 模 加 工 ， 生 產(chǎn) 效 率 高 ， 操 作 簡 單 ， 便 于 實 現(xiàn) 機 械 化 與 自 動 化 ， 適 用 于 大 批 量 生 產(chǎn) 方 案 二 ： 用 單 工 序 模 加 工 此 零 件 ， 短 的 生 產(chǎn) 周 期 ,簡 單 的 處 理 和 形 狀 ,但 必 須 要 有 兩 副 模 具 ,勞 動 強 度 ,生 產(chǎn) 效 率 低 ,適 用 于 小 批 量 生 產(chǎn) 。 方 案 三 ： 用 復(fù) 合 加 工 此 零 件 ， 沖 出 了 精 度 高 ,生 產(chǎn) 效 率 高 , 適 合 大 規(guī) 模 生 產(chǎn) 。 尤 其 是 孔 和 制 件 的 外 觀 很 容 易 保 證 零 件 的 同 心 度 、 模 具 結(jié) 構(gòu) 不 簡 單 ,很 難 生 產(chǎn) ， 加 工 時 產(chǎn) 生 的 廢 料 需 要 及 時 清 理 ， 操 作 不 安 全 ， 而 且 復(fù) 合 模 存 在 最 小 壁 厚 問 題 。 根 據(jù) 以 上 分 析 ， 對 照 單 一 過 程 模 具 ,復(fù) 合 模 具 和 級 進 模 具 。 各 有 各 的 優(yōu) 缺 點 ， 但 是 結(jié) 合 此 設(shè) 計 的 加 工 要 求 以 及 條 件 限 制 ， 故 采 用 方 案 一 進 行 皮 帶 頭 零 件 的 加 工 。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 3.2 選 擇 模 具 類 型 根據(jù)沖壓工藝分析表明,級進模沖壓的形式,所以選擇級進模模具的類型 3.3 操作方 式 手動送料形式，符合批量大的生產(chǎn)要求，降低成本，而且經(jīng)濟實用性能大大的 升高了。 3.4 卸 料 以 及 出 件 的 方 式 3.4.1 卸料的方式 常用卸料裝置的比較。 固定卸料裝置。常用于硬,厚,精度要求不高卸載后密度沖裁工件。較厚和低精度 的工件切割后卸料。當卸料板卸料和凸模之間的間隙和相關(guān)材料的厚度的變化,采取單 邊距離(0.2 0.5 T)。如果固定卸料版還起導(dǎo)板作用的時候，一半按 H7/h6 配合制造。 彈壓卸料裝置。當彈壓卸料既作為卸料起作用而且又起壓料的作用，因為有壓料 作用，沖壓較平坦。所以，工件的平整度較好。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模 的卸料裝置。 彈壓卸料所得的是平整度較高的材料，而此加工零件厚度為 1mm，并且卸料能力較 小，相對于固定卸料裝置的模具設(shè)計彈壓卸料裝置的模具設(shè)計比較簡約，條料可以在 進料狀態(tài)被看見。并且彈性卸料板工件夾是靈活的,不會傷害工件外觀,所以可以使用 彈性卸載。 3.4.2 出件方式 因為采取級進模生產(chǎn),所以加工完成的工件由底部落下來。 3.5 送 料 形 式 的 確 定 采用的沖壓裝備是開式壓力機，且與送料平面形成 90 度夾角，因為凹模長度為 210mm 大于寬度 55mm 所以采取的是水平送料形式，依據(jù)習慣從左至右送料。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 4 排樣圖設(shè)計與材料利用率的計算 4.1 排 樣 設(shè) 計 4.1.1 排樣形式的確定 依據(jù)材料的合理利用情況，可以將排樣的形式劃分為以下 3 類： （1）有廢料排樣：沿著工件的全部外形進行沖裁，工件與工件之間，工件與條料 側(cè)邊之間都有搭邊的存在，經(jīng)過沖裁后搭邊就變成了廢料。 （2）少廢料排樣：沿沖件的部分外形切斷，搭邊廢料只有在沖壓板和條料邊緣之 間。但通過調(diào)整帶鋼質(zhì)量和沖壓質(zhì)量差和邊緣毛刺零件定位誤差，影響模具壽命，材 料利用率高，模具結(jié)構(gòu)簡單。 （3）無廢料排樣：不浪費布局沖壓件及帶無研磨。沖壓件質(zhì)量和模具壽命差，但 利用率最高。 對比以上三種排樣形式的研究是得出， （2）的樣式排樣符合沖壓模具的相關(guān)要求。 考慮到該工件的外形特征和材料的利用情況，故選擇的排樣方式為少廢料直排方式 4.1.2 計算條料寬度 搭邊的作用是補償定位誤差和誤差補償板，確保滿足零件的要求；增加材料的剛 度，便于送進，提高勞動生產(chǎn)率；避免材料前沿毛刺被拽入模具,因而模具壽命提高了。 搭邊值如表 4-1 所列經(jīng)驗值最小搭邊。 依據(jù)零件排樣，由查表值得出排樣工序間搭邊經(jīng)驗值為 1.2mm, 工件和橫向間搭邊 值為 1.5mm, 因為零件是油金屬的切屑所得的，所以要確保送料無阻礙，應(yīng)該使上偏差 值為 0，下偏差的值為 ； a-沖裁件之間的搭邊值； b1-側(cè)邊切削寬度邊緣的距離；（查表值）取 1.5mm。 單一的偏差帶寬度；（查表值）取 0.4mm。 B0=2821.521.5 =33.00-0.50mm 故條料寬度為 33.0mm 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 表 4-1 最小搭邊的經(jīng)驗值 表 4-2 普通剪床用帶料寬度偏差（mm） 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 表 4-3 側(cè)刃沖切得料邊定距寬度 b1（mm） 4.1.3 確定步距 進給步長的代表為 S，模具材料每個傳輸距離稱為送料間隔，每一步都可以是單一 或多個部分，每一個步距都從單一或多個部件。步距和布局的方法，是基于對一個邊 的長度。確定結(jié)構(gòu)與帶寬度的模具。 以確定的步距原則：第一，最小的寬沖裁件周圍保證搭邊值；最大寬度可以切割 時順利導(dǎo)向板料之間，還有一定的間隙。 級進模送料步距 S S= Dmax + a1 S31.71.2 32.9mm 4.1.4 皮帶頭排樣圖 根據(jù)上述分析，設(shè)計出皮帶頭的排樣： 4.2 材料利用率計算 材料利用率是指沖裁件的實際沖裁面積和選用的金屬板料總面積的比值。衡量合 理利用材料的經(jīng)濟性指標是材料利用率。 材料利用率為： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 （4-2） 式中 A 1一一沖裁面積（mm 2） ； B 一一條料寬度(mm)； H 一一進距(mm)； n 一一沖裁數(shù)目； 沖孔廢料垃圾可以分為兩大類：一是浪費的結(jié)構(gòu)是由沖壓件的形狀特點而產(chǎn)生的，一 般是固定的，另一方面是由于之間的沖壓和條帶上的重疊的兩側(cè)。切割料頭,尾巴和正 面剩下的原料,稱為工藝廢料。因此要提高材料利用率，重要的是從過程中降低廢料的 產(chǎn)生。 所以一個進距的材料利用率為： A1=2*=6.28 1A/BS100%=6.28/（33*32.9）*100%=0.57% A2=6*22+8.44*6.07+8.44*6.07=234.46 2A/BS100%=234.46/（33*32.9）*100%=21.59% A3=4*22+4*22=176 3A/BS100%= 176/（33*32.9）*100%=16.21% A4=8.37*15.93-（7.97*7.97*）/2=33.56 4A/BS100%=33.56/（33*32.9）*100%=3.1% =(A1+A2+A3+A4)/BS*100%=(6.28+234.46+176+33.56)/(33*32.9)*100%=41.48% 根據(jù)直排材料利用率的計算結(jié)果可以達到 41.48%，符合要求。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 5 沖 壓 力 、 壓 力 中 心 的 計 算 5.1 沖裁力的計算 沖裁力是落料凸模材料上的壓力，它是隨凸模到材料的凸模行程的變化而變化的。 一般認為沖裁力指的是最大沖裁力,它是選擇壓力機的一個重要基礎(chǔ)。 沖裁力： F=KL0t 公式（5-1） 式中：L 0(mm)一一沖裁件周長； T/（mm）一一工件厚度； /（MPa）一一材料抗剪強度； 一一系數(shù)；振動模間隙值、邊緣損失、力學(xué)性能和厚度變化要等因素 的影響給定修正系數(shù)通常 K 取 1.33 L1=2=6.28 L2=2=6.28 L3=（6+22）*2=56 L4=(8.44+6.07)*2=29.02 L5=(8.44+6.07) *2=29.02 L6=(4+22)*2=52 L7=(4+22)*2=52 L8=57.63 L 總 =L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8=6.28+6.28+56+29.02+29.02+52+52+57.63=288.23mm b=420pa, 所以 F=KLt b =1.3*288.23*1.420 =157373.58N 5.2 卸料力、頂件力的計算 在沖裁結(jié)束，由于彈性恢復(fù)和摩擦會使沖壓模具材料部分的梗塞，沖裁的剩余材 料會依附在凸模里面。使切削工作仍在繼續(xù),必須將依附在凸模內(nèi)的材料掃除,把廢料 從凹模里壓出。從凸模上卸下箍著的力稱卸料力；將廢料從凸模上卸下的力叫卸料力, 逆方向沖裁材料從模具推出所需的力稱為頂件力。生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力 F X=KXF 查表值黃銅 K X =0.020.06 取 0.05 F X =0.05*157373.58=7868.70N 頂件力 FD = KD F 查表值 FD =0.030.09 取 0.08 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 FD =0.08*157373.58=12589.89N （K X 、 KD為卸料力系數(shù)， ） 5.3 自由彎曲 對 U 型件 K=0.306 取 0.5 查表得 =420 2bFBt彎 曲 b BU 型件寬度 F= 0.5*22*1*420=4620N 5.4 總沖壓力 FZ=F+FX+FD +F =157373.58N+7868.70N+12589.89N+4620N =182452.17N 按公稱壓力應(yīng)大于或等于壓力，壓力根據(jù)計算結(jié)果可供選擇的 j21s-25a 型壓力機 表 5-4 卸料力、推件力和頂料力系數(shù) 5.5 壓 力 中 心 的 確 定 沖裁時的合力作用點稱為沖模壓力中心。要確保模具的壓力中心和壓力機滑塊中心 一致,否則,按滑塊在偏心荷載影響下,滑塊導(dǎo)軌和局部地方異常磨損，合不能確保合理 的間隙從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和使模具使用壽命下降,乃至毀壞模具。 1）.簡單幾何圖形壓力中心的位置 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 2）.多凸模模具的壓力中心的確定 3）復(fù)雜形狀零件模具的壓力中心確定 根據(jù)力學(xué)定律, 力等于軸向力和轉(zhuǎn)矩分量，同軸坐標代數(shù)壓力中心設(shè)置為(X 0 Y0 )121nic nilxlxl121nic nilylyl 坐標系統(tǒng)是基于沖裁輪廓線如圖所示根據(jù)幾何分解為 l1 l7組，用解析法的基本 路線得到模具壓力中心坐標。 根據(jù)上述計算結(jié)果不妨得出，該工件沖裁力較低，壓力中心接近模具幾何中心， 為了保證產(chǎn)品的精度和使用要求及后續(xù)工序的沖制需要，模具壓力選擇在此處。 。 圖 5-2 X0=（3.14*1.07+3.14*1.07+56*47.78+14.51*63.2+52*72.42+52*87.74+57.63*131.7） /（3.14+3.14+56+14.51+52+52+57.63）=19618.5244/238.42=82.28 Y0=(26.45*3.14+26.45*3.14+14*56+14*29.02+14*52+14*52+14*57.63)/(3.14+3.14+56+14.51+52+ 52+57.63)=3619.206/238.42=15.18 中心壓力坐標值（X 0 Y0）=(82.28,15.18) 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 6 工 作 零 件 的 設(shè) 計 6.1 凸凹模的刃口尺寸計算 6.1.1 沖裁模的間隙 (1)間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件真實尺寸的大小差異叫做尺寸精度,差異越小,精度較高。沖裁件的偏差和 模具制造偏差，都屬于差異值偏差的范圍， (2)間隙對模具壽命的影響 沖床沖孔，模具間隙較小的摩擦，間隙太小會影響模具的應(yīng)力增加，摩擦嚴重影 響模具的壽命，但是如果間隙太過于大的話，會增大零件表面的毛刺，卸料力也隨著 增大然而刃口處的磨損也會大大升高。延遲制造裝備精度的差距帶來的負面影響，從 而提高了模具的壽命。 (3)間隙對沖裁力的影響 由于增大了間隙的距離，沖裁件對應(yīng)拉伸應(yīng)力也增加,材料發(fā)生斷裂分離幾率增大,一 定程度上使切削力下降。繼續(xù)增加間隙值的凸面和凹面,因為裂紋的影響并不是并列的,沖 裁力下降緩慢。當單向差距 5% - 5%的材料厚度、低切削力并不重要(不超過 5% 5%),間 隙減少,材料,降低壓應(yīng)力的拉伸應(yīng)力的增加,材料不容易撕裂, 提高沖裁力,規(guī)范的間 隙范圍內(nèi),沖裁力為最小值。 (4)間隙值的確定 從上面的分析可以看出，間隙值的大小對沖裁件精度、模具壽命、沖裁力的影響 很大，是模具設(shè)計中一個極其重要的工藝參數(shù)，因此要選擇一個最合適的間隙值來配 合沖模壽命最長、沖裁力最小的各方面要求?？紤]到偏差和模具制造生產(chǎn)和使用磨損, 一般只選擇一個合適的類別作為一個合理的間隙,只要在這個間隙內(nèi)的差距,可以沖出 合格的零件，這個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 。minZmaxZ 考慮到模具在使用過程中的逐步磨損應(yīng)使用最低的時候，新的模具設(shè)計制造的 Cmin 合 理間隙值。 確定合理間隙的方法兩類,他們分別為經(jīng)驗確定法以及理論確定法。在本設(shè)計中選 擇的是理論確定法。故應(yīng)選擇間隙較大的值。12%的差距暫時采取的厚度，所以公式： Zmin=厚度12% 取中間間隙可得： Zmin=112%=0.12mm 因為零件外形較單一，因此可分別加工凹、凸模。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 6.1.2 落料部分尺寸計算 落料尺寸以確沖出的制件是合格的。因為這個產(chǎn)品使用 IT14 水平精度，于是 X 值 為 0.5。 6.1.3 沖孔刃尺寸計算 沖孔凸模刃刀口尺寸的計算： 6.1.4 彎曲模工作部分的尺寸計算 對于 U 形件彎曲，必須合理選擇凸、凹模間隙；皮帶頭彎曲部分為 U 形件。間隔 太大，太大的回彈，不能確保外形狀和尺寸不改變；間隙過小，間隙太小,會使零件側(cè) 壁厚度變薄,模具壽命下降,彎曲力大。根據(jù)材料性質(zhì)和厚度的鋼片的選擇產(chǎn)品：黃銅 屬于有色金屬，取 C=1.0 t=1mm。 （1）橫向彎曲寬度尺寸圖所示,應(yīng)該基于模部分,確保模具尺寸,確保單邊間隙 C， 。 2pdLC 外形尺寸標注的彎曲件 （2）在內(nèi)側(cè),當彎曲寬度尺寸如圖所示,應(yīng)該基于凸模部分,首先計算穿孔大小、 模具尺寸根據(jù)穿孔,保證單邊間隙 C， 。 （6-7）2dpL 凸模尺寸為： Lp1=(L1+0.5) 0-bt=(20+0.5*0.18)0-0.045=20.090-0.045mm Lp2=(L2+0.5) 0-0.045=(22+0.5*0.18) )0-0.045=22.090-0.045mm 凹模尺寸為： Ld1=(Lp1+2C)+dt0=(20.09+2*1)+0.0450=22.09+0.0450mm 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 16 Ld2=(Lp2+2C)+0.0450=(22.09+2*1) )+0.0450=24.09mm 內(nèi)形尺寸標注的彎曲件 （3）彎曲回彈的影響 因為許多因素影響回彈數(shù)值和各類因素經(jīng)常相互影響,因此很難準確計算或分析。 在一般情況下，通常對彎曲回彈的模具設(shè)計，根據(jù)實際的測試模型計算確定主要是經(jīng) 驗然后改正。 只有彎曲工件的彎曲半徑 R（58）T 時，計算基本正確。導(dǎo)線接頭的彎曲半徑很 小（r=1mm） ，可忽略其影響。 6.2 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.2.1 凸模 凸模的固定形式有如下幾種： a、壓入式，b、螺塞固定式，c、螺釘固定式，d、側(cè)向螺釘固定式，e、球鎖，f、咬 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 口式，g、粘接型式，h、襯套式。 在本模具設(shè)計中采用（a）固定方式 6.2.2 凹模及外形尺寸計算 沖孔和落料模，用線切割機床，模具放置，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力 中心與模柄中心重合。根據(jù)外形的尺寸按照一下公式可以計算得出凹模的厚度： H 凹 K*b 0.432.9 13.165mm (K 查表值一般取 0.20.6 在這里我們?nèi)?K 為 0.4) 因為計算得出的凹模厚度為 13.165mm 取整為 14mm; 凹模寬度 =28213 =54mm 按照 JB/T 7643.1-2004 原則 取凹模寬度 B 為 55mm 凹模長度 LnS+兩邊距離 532.14+22025200.7210.7mm 根據(jù) JB/T 7643.1-2004 原則，和凹模寬度比擬，取凹模長度 L=210mm。 （其中 S 為垂直于送料兩邊最大距離，根據(jù)表 6-1 獲得 K 值。 ） 凹模外形尺寸 LBH=210mm55mm14mm 表 6-1 凹模厚度系數(shù) K 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 18 6.2.3 卸料板的設(shè)計 選擇Q235作為卸料版的材料，使用模具組210mm55mm作為參考，其厚度為5mm 6.2.4 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板設(shè)置兩排螺紋，公稱直徑 5 毫米，螺紋 M8 x2mm 個別尾要留下足夠的空間 距離，以確保放電能順利進行。卸料螺釘擰緊后，卸料螺釘旋緊后,在螺紋及卸料版之 間應(yīng)該使用墊片用來保證卸料螺紋超過凸凹模水平面 1mm。 6.3 模架的選擇 本模具選擇對角導(dǎo)柱的模架，,所以模具基于平滑的滑動導(dǎo)料銷。經(jīng)常使用級進模 橫向送料或縱送料沖裁模,?；谀＞咻喞叽?選擇模組規(guī)格。上模座基礎(chǔ)上根據(jù) GB / T 2855.2 - 1990 的規(guī)定以 20 毫米厚板固定板厚度為 5 毫米厚度 12 毫米卸料板厚度 為 5 毫米, 下模架根據(jù) GB / T 2855.2 - 1990 的規(guī)定需要 20 毫米厚度,導(dǎo)柱的選擇需 要依據(jù)模架規(guī)格來選定，分別為：17h16mm*73mm*17mm, 17h18.5mm*73mm*17mm;導(dǎo) 套為 22h*16.9mm*27mm 6.4 模具閉合高度的計算 =20mm+5mm+5mm+22mm+14mm+19mm=85mm 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 19 7 選擇沖壓設(shè)備 7.1 最大閉合高度的校核 在設(shè)計模具時，模具的閉合高度數(shù)值應(yīng)該滿足下式： 因為選用的模架閉合高度為 85mm,經(jīng)過計算得知與上式相符。 所以應(yīng)該選擇開式固定臺深頸壓力機 j23-25a。 7.2 確定設(shè)備的規(guī)格 開式固定臺深頸壓力機 j23-25a，的主要參數(shù)如下： 公稱壓力/KN： 250 滑塊行程（mm）： 80 最大閉合高度/mm： 460 最大裝模高度/mm： 180 工作臺： （前后/mm）*(左右/mm) 200*200 模柄孔尺寸： (直徑/mm)*(深度/mm) 40*70 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 20 8 模具總裝圖 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 21 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 22 9 結(jié)束語 時間過得很快，轉(zhuǎn)眼間，我的畢業(yè)設(shè)計也進入到了尾聲。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年 所學(xué)知識的一種檢驗。通過這次畢業(yè)設(shè)計的實際操作以及最后的總結(jié)，我覺得最重要 的一點就是要有一個清晰的整體思路，首先要認真研究自己所要設(shè)計的課題，及時在 圖書館和網(wǎng)站尋找相關(guān)的資料，其次，每次認真研讀老師對課題的講解，并且在評價 其他同學(xué)的設(shè)計時要結(jié)合自己所做的設(shè)計，找出其相似的不足，然后深入了解，只有 基本的都搞清楚了，才能避免迷迷糊糊的去做了，既浪費了時間，也給自己造成更大 的壓力，已經(jīng)畫好的圖紙要花更多的時間去進行修改，到頭來一點收獲也沒有。最后， 我在做畢業(yè)設(shè)計的這段時間，暴露了自己很多問題。由于對級進模沖壓理論知識的不 熟悉，因為開始的時候沒有認真尋找基本的理論資料，而導(dǎo)致排樣的一些小細節(jié)經(jīng)常 會出現(xiàn)不必要的錯誤?？偟膩碚f，在以后作為一名設(shè)計制造的工作人員，就應(yīng)該要求 自己要有嚴謹?shù)墓ぷ魉刭|(zhì)，因為在這次畢業(yè)設(shè)計中我遇到的很多問題都是由于自身的 不夠嚴謹而導(dǎo)致的。同時只要有足夠的堅持與毅力，下定決心，真正去做，就沒有什 么辦不到的事。此次的畢業(yè)設(shè)計不僅鍛煉了我的思考能力而且還有我的動手能力，對 我今后有很大的啟發(fā)，不僅是在現(xiàn)在的學(xué)習上還是以后的工作中，都要嚴謹，堅持， 養(yǎng)成良好的習慣，雖然畢業(yè)設(shè)計過程比較短暫，但我學(xué)習了很多在書本上所學(xué)習不到 的東西，使我開拓眼界，感受頗深。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 23 參考文獻 1 儲凱，許斌，李先民，李維民.機械工程材料.重慶：重慶大學(xué)出版社，2004.2 2 王新華.沖模設(shè)計與制造實用計算手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003.3 3 姜奎華.沖壓工藝與模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，1998.5 4 萬戰(zhàn)勝.沖壓工藝與模具設(shè)計.北京：中國鐵道出版社，1998.5 5 郝彬海.沖壓模具簡明設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11 6 許發(fā)樾.實用模具設(shè)計與制造手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004.4 7 吳宗澤，羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.北京：高等教育出版社，1999 （2004 重?。?8 涂光祺.沖模技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2001.11 9 中國模具工業(yè)協(xié)會標準委員會編.中國模具標準件手冊.上海：上?？茖W(xué)普及出版社，1989. 10 中國機械工程學(xué)會，中國模具設(shè)計大典委員會.中國模具設(shè)計大典.江西：江西科學(xué)技術(shù)出版 社，2003.1 11 馮柄堯 韓泰榮 殷振海 蔣文森.模具設(shè)計與制造簡明手冊.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社， 1992.4 12 王秀鳳 萬良輝.冷沖壓模具設(shè)計與制造.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.4 13 王芳主 冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo). 北京：機械工業(yè)出版社，1998.10 14 彭建生 模具設(shè)計與加工速查手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.7 15 賈俐俐 沖壓工藝與模具設(shè)計。北京：人民郵電出版社，2008.9 16 柯旭貴 先進沖壓工藝與模具設(shè)計。北京：高等教育出版社，2008.6 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 24 致謝 畢業(yè)設(shè)計完成之際，心情異常的復(fù)雜，有一種如釋重負的感覺，卻又有一種空落 落的感覺。大學(xué)四年一晃而過，在經(jīng)歷了工作的繁忙，設(shè)計上的焦灼之后，突然覺得 它是一個人生的標點符號，學(xué)生時代雖然已經(jīng)要劃上句號，我卻對校園生活越來越不 舍。 在這里，首先要感謝徐洪煙導(dǎo)師，在我從畢業(yè)設(shè)計無從下手到完成的這段期間， 徐洪煙導(dǎo)師總是通過專業(yè)的知識耐心的給我講解，傳授給我很多學(xué)習的知識和方法。 本設(shè)計從選題、繪圖，研究，修改，定稿，導(dǎo)師都給了我不少寶貴的意見，借此機會， 在此向徐洪煙老師表示感謝。 感謝我的輔導(dǎo)員和各位老師，在大學(xué)四年中在學(xué)習和生活中給予的幫助，以及對 我的鼓勵和包容。 感謝我身邊所有的同學(xué)們，在畢業(yè)設(shè)計路上的陪伴、討論，特別感謝我舍友給予 對我畢業(yè)設(shè)計的修改與幫助。 感謝金山學(xué)院，給我了一個平臺鍛煉成長，展示自己，感謝這四年精彩的大學(xué)生 活，這將成為我人生中最美麗燦爛的青春。 感謝我的家人，沒有他們辛勤的付出也沒有今天的我。