三墊圈沖裁復(fù)合模具設(shè)計(jì)
三墊圈沖裁復(fù)合模具設(shè)計(jì),墊圈,復(fù)合,模具設(shè)計(jì)
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱(chēng)
工序號(hào)
零件名稱(chēng)
凸凹模
零件號(hào)
00-03
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
45~50HRC
設(shè) 備
夾 具
名 稱(chēng)
輔 助
工 具
名 稱(chēng)
型 號(hào)
安 裝
工 步
安裝及工步說(shuō)明
刀 具
量 具
走 刀
長(zhǎng) 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
05
10
15
20
25
30
刨平面
型孔粗加工
加工余孔
磨平面
型孔精加工
線切割
刨刀
銑刀
銑刀
砂輪
砂輪
銅絲
游標(biāo)卡尺
千分尺
千分尺
千分尺
千分尺
千分尺
0.5
0.5
1
0.25
0.05
1
400
400
800
40
80
60
設(shè) 計(jì) 者
姜國(guó)茹
指 導(dǎo) 教 師
于智宏
機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱(chēng)
工序號(hào)
零件名稱(chēng)
凸模
零件號(hào)
00-03
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
45~50HRC
設(shè) 備
夾 具
名 稱(chēng)
輔 助
工 具
名 稱(chēng)
型 號(hào)
安 裝
工 步
安裝及工步說(shuō)明
刀 具
量 具
走 刀
長(zhǎng) 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
05
10
15
20
25
粗車(chē)外圓
精車(chē)外圓
鉗工劃線
磨外圓
鉗修
車(chē)刀
車(chē)刀
砂輪
游標(biāo)卡尺
千分尺
千分尺
5
8
0.5
0.2
0.2
1
0.5
0.5
300
1200
800
40
80
60
設(shè) 計(jì) 者
姜國(guó)茹
指 導(dǎo) 教 師
于智宏
三墊圈復(fù)合模具設(shè)計(jì)
摘 要: 本設(shè)計(jì)題目為三墊圈復(fù)合模具設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了典型復(fù)合模具設(shè)計(jì)的要求，內(nèi)容與方向。通過(guò)工藝分析，工藝方案的確定，確定了模具設(shè)計(jì)的方向， 對(duì)毛坯尺寸的確定，計(jì)算沖裁力，來(lái)計(jì)算壓力中心，選擇壓力機(jī)和壓力機(jī)的噸位。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用了沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。首先，分析了板材的性能要求，為選去模具的類(lèi)型做了準(zhǔn)備，同時(shí)，也為凸，凹模的材料有了依據(jù)。后分析沖裁件的特征，確定了模具設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇其他零件及卸料裝置。也為凸，凹模尺寸的計(jì)算有了根據(jù)。還有零件的加工工藝。
關(guān)鍵詞: 復(fù)合模 凸模 凹模
The piercing die design of the three pads
ABSTRACT: This design topic is designs for The piercing die design of the three pads, body now typical model The piercing die design of request, contents and direction.Pass the craft analysis, the craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine.
This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and cavitydie had a basis.Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device.Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis.Still there is spare parts to process a craft.
Keywords: The piercing die punch cavitydie
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
零件號(hào)
零 件 名 稱(chēng)
工序號(hào)
工 序 名 稱(chēng)
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱(chēng)
型 號(hào)
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
名 稱(chēng)
規(guī) 格
1
下料
鋸床
平口鉗
鋸
卡尺
2
車(chē)
車(chē)床
三抓
卡盤(pán)
車(chē)刀
卡尺
3
熱
4
車(chē)
車(chē)床
萬(wàn)能
夾具
游標(biāo)
卡尺
5
外圓磨
磨床
砂輪
游標(biāo)
卡尺
6
車(chē)
車(chē)床
萬(wàn)能
夾具
車(chē)刀
游標(biāo)
卡尺
7
線切割
電火花
銅絲
8
工具磨
銼
千分尺
9
鉗
鉗子
千分尺
10
鉗
鉗子
11
電鍍
12
鉗
千分尺
編制 姜國(guó)茹 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
1 緒 論
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè)。日本工業(yè)界認(rèn)為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會(huì)的動(dòng)力”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”。在德國(guó)模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱(chēng)。
模具是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％。
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
沖壓是一種先進(jìn)的少無(wú)切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē),航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
我國(guó)模具業(yè)發(fā)展尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。
第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
我國(guó)模具業(yè)未來(lái)發(fā)展方向主要包括以下幾方面:
① 模具日趨大型化；
② 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；
④ 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；
⑤ 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；
⑥ 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
⑦ 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；
⑧ 模具的精度將越來(lái)越高；
⑨ 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；
⑩ 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1998年3月，《國(guó)務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要位置。目前,我國(guó)沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上,處于主導(dǎo)地位。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過(guò)這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過(guò)在圖書(shū)館借閱相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿(mǎn)的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
第二章 工藝分析
工件名稱(chēng)：墊圈
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：A3
厚 度：1.5mm
工件簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1
設(shè)計(jì)方案：復(fù)合模一次沖壓完成
第三章 工藝方案的確定
該工件只需要采用沖孔和落料兩道工序即可完成，材料為A3鋼，A3鋼具有良好的沖壓性能，適合沖裁。
外形落料的工藝性：該墊圈料厚為2mm，外形比較簡(jiǎn)單，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。
沖孔的工藝性：φ14.5的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
此工件只有外形落料和沖孔兩個(gè)工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
該工件僅包含落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案：
第一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。
第二：落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。
第三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但需要兩道工序兩副模具，由于兩次定位使得工件的形位誤差難以保證，尺寸較小，制件的質(zhì)量較差，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求，操作也不安全，故不宜采用。
方案二：只需一副模具，由于一次成形，減少了多次定位出現(xiàn)的定位誤差，并且在模具結(jié)構(gòu)中采用彈性壓料裝置，使其制件質(zhì)量較好，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高。
方案三：也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作較方便，工件精度也能滿(mǎn)足要求，但是成本較復(fù)合模高。
通過(guò)對(duì)上述三種方案分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用第二種方案進(jìn)行沖裁為好。
第四章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1排樣方式的確定及其毛坯尺寸計(jì)算
設(shè)計(jì)復(fù)合模，首先要設(shè)計(jì)的就是排樣方式，該零件形狀比較規(guī)則，直排可以顯著地減少?gòu)U料，所以采用直排的方式排樣，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需要沖孔和落料兩個(gè)工序就可以完成零件的制造。工序方案如圖所示。
4.2條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
查表取得搭邊值為a1=2mm和a=2.2mm。
條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由
b-Δ=〔D+2a+c1〕- Δ﹝2﹞
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為95.8mm。
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為96.3mm。
材料利用率的計(jì)算：
由文獻(xiàn)﹝2﹞ 材料利用率通用計(jì)算公式
=
式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm2;
n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—條料寬度，mm;
s—進(jìn)距， mm
得 ==70.3%
可得下表：
項(xiàng)目
公式
結(jié)果
備注
沖裁件的面積A
A=24×65-2×π(8.5/2)×(8.5/2)-(16-4π)+0.5×L×R
6196.6mm
查表2.5.2得最小搭邊值a=2.2mm
a1=2.0mm采用導(dǎo)料銷(xiāo)導(dǎo)料
條料寬度B
B=90.87+2.2×2+0.1
95.77mm
步距S
S=90+2
92mm
材料的利用率η總
η=6196.595/95.77×92×100%
70.3%
沖裁力公式為
P= P孔+P落
由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分：
沖φ14.5mm孔的力P1、落外型料的力P2，向下推出φ14.5mm沖孔廢料的力P3，向上頂出工件的力P5。
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：
P=KLtτ﹝3﹞
式中 P—沖裁力（kN）
L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）
t—沖裁件材料厚度（mm）
τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)
K—系數(shù)，一般取1.3。
上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類(lèi)和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢(xún)。為方便計(jì)算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb
式中 σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè)﹝1﹞表8—7得A3的σb=450MP
（1） 沖孔沖裁力P孔
P孔=L孔σbt=14.5×3.14×2×450=40977.7N
（2） 落料沖裁力P落
P落=L落σbt=（28+50+90）×3.14×450=475008.8N
(3)推件力Pt
Pt=Kt P孔n
其中 Kt——推件系數(shù)，查表取Kt=0.055；
n——同時(shí)卡在凹模洞口內(nèi)的件數(shù)，取n=2。
所以 Pt=0.055×2×40997.8=4509.8N
(4)卸料力Px。
Px= P落Kx
式中 Px——卸料力；
Kx——卸料系數(shù)，查表Kx=0.05
所以 Px=0.05××40977.8=2049.9N
（5）頂件力Pd。
Pd=Kd（P落+ P落）
式中 Pd——頂件力
Kd——頂件系數(shù)，查表取Kd=0.06
所以 Pd=0.06×（40977.8+475008.8）=3096.4N
（6）總沖壓力P總 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)，總的壓力為
P總= P孔+P落+ Px+ Pt=40977.7+475008.8+2049.9+4509.8
=522566.2N
初選壓力機(jī)：J23-63
所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)，見(jiàn)表一。
表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
公稱(chēng)壓力/kN
滑塊行程/mm
最大封閉高度/mm
模柄
直徑
/mm
工作臺(tái)尺寸/mm
可傾斜角/·
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
JG23-63
630
130
360
50
480×710
30
80
4.3壓力中心的確定及相關(guān)尺寸的計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
該磨具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造壓力中心與模柄中心線相重合。
4.4工作零件刃口尺寸的計(jì)算
在確定工作零件刃口尺寸之前，首先要考慮到工作零件的加工方法和模具的裝配方法，結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)比較簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸凹模、凹模、凹模固定板以及卸料板等，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(jiǎn)化，因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分別加工的方法來(lái)計(jì)算。
4.4.1沖孔加工工序
同樣也是采用自由公差為IT14級(jí)精度，單一的沖孔只沖1個(gè)Φ14.5mm的孔，還要保證孔與孔的相互位置關(guān)系均為IT14級(jí)的制造精度，凸、凹模的加工精度同樣也取IT6級(jí)和IT７級(jí)進(jìn)行加工制造。
當(dāng)沖該孔的時(shí)候，因?yàn)镮T14級(jí)?。?.5查表2.3.3可得最大、最小沖裁間隙分別為Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm。計(jì)算如下：
（mm）
（mm）
校核：|δA| +|δT|≤Zmax-Zmin
0.114≤Zmax-Zmin
滿(mǎn)足間隙公差條件
4.4.2落料加工工序
在落料加工工序中要完成的是對(duì)直徑為28mm、50mm、90mm的圓形進(jìn)行落料，其尺寸公差均未標(biāo)注，根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)則取自由公差為IT14級(jí)精度，標(biāo)準(zhǔn)公差值由課本表2.3.3查得其公差是0.62mm和0.52mm，然后查課本表2.3.3查得沖模設(shè)計(jì)時(shí)的最大、最小間隙分別Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm則
Zmax- Zmin=（0.360-0.246）mm=0.114mm
由于制件的精度為IT14級(jí)，x取0.52設(shè)凸、凹模的加工精度分別為IT6級(jí)和IT6級(jí)，可以滿(mǎn)足落料時(shí)的精度要求：
落Φ28的料： （mm）
（mm）
落Φ50的料：
（mm）
（mm）
落Φ90的料：
（mm）
（mm）
校核：|δA| +|δT|≤Zmax-Zmin
|δA| +|δT|＝0.114mm
0.114mm≤0.114mm，可以滿(mǎn)足公差條件。
4.5卸料件的設(shè)計(jì)
由以上計(jì)算可知卸料力為F=20 49.9N，這個(gè)力相對(duì)適中，可采用彈簧卸料裝置較為合適
4.5.1彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算：
1）根據(jù)分析采用的復(fù)合模沖壓力適中，相應(yīng)的卸料力也適中，要求卸料裝置的承載能力也適中，所以采用彈簧是合適。
2）根據(jù)模具安裝位置擬選6個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的預(yù)壓力為
F0≧Fx/n=2049.9/6=341.6N
3)查有關(guān)彈簧規(guī)格，初選彈簧規(guī)格為：22mm×3.5mm×128mm。其具體參數(shù)為：D=22mm，d=3.5mm，t=12.1mm，F(xiàn)2=478.43N，△H2=33.95mm，H0=128mm，n=10mm，f=3.395mm。
4）計(jì)算△H0：△H0= F0△H2/ F2=341.6×33.95/478.43=24.2mm
5）校核：設(shè)△H1=3mm， △H2=5mm
△H=△H0+△H1+△H2=32.2mm
由于33.95﹥32.2，即△H2﹥△H
所以，所選彈簧是合適的。
第五章 模具的總體設(shè)計(jì)
5.1模具類(lèi)型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類(lèi)型為復(fù)合模，凸凹模在下，落料凹模和沖孔凸模在上，為典型的倒裝沖孔落料復(fù)合模。
5.2定位方式的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，控制條料的送進(jìn)步距采用活動(dòng)擋料銷(xiāo)定距，簡(jiǎn)單，可靠，定位方便。
5.3卸料、出件方式的選擇
因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可以采用彈性卸料。又因?yàn)槭菑?fù)合模生產(chǎn)，所以采用上出件比較便于操作和提高生產(chǎn)效率。
5.4導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整等因素該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
5.5工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)模具設(shè)計(jì)的基本形式，可以確定模具的基本結(jié)構(gòu)原理。
5.5.1沖孔凸模的設(shè)計(jì)
5.5.1.1沖孔凸模長(zhǎng)度
根據(jù)制件的零件圖可以知道，沖孔凸模的結(jié)構(gòu)為圓形，具體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需要而定。因?yàn)樗玫臎_孔凸模均為圓形，而且由[1]P38(3)的數(shù)據(jù)可得，這里所用的圓形凸模都是不需要特殊保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工方便，另一方面又便于裝配和更換。其總長(zhǎng)L可根據(jù)具體設(shè)計(jì)按如下方式計(jì)算，首先其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：
由上圖得
L=Ht+l自
Ht=（0.6+0.8）Hk
Hk=
l自=Ha
以上各式中 Ht——固定凸模部分長(zhǎng)度；
Hk——沖孔凸模厚度；
P孔——沖孔沖裁力，P孔=40977.7N；
K——系數(shù)，根據(jù)L孔=14.5×3.14，查表得K=1;
l自——凸模自由長(zhǎng)度；
所以Hk===16mm
Ht=（0.6+0.8）×16=（10.2～13.6）mm，取Ht=12mm
該凸?？蛇x用標(biāo)準(zhǔn)件BII型式，即如上圖所示取D=Φ22mm，l=40mm
5.5.1.2凸模強(qiáng)度——壓應(yīng)力校核。校核公式為
≦【σ】壓
式中 P孔——沖孔沖裁力，N, P孔=40997.8N；
Fmin——凸模最小斷面積，mm2；Fmin=170.6 mm2；
【σ】壓——凸模材料的許用壓應(yīng)力，Mpa，凸模材料選用Cr12，《查手冊(cè)》，
【σ】壓=（1000～1600）Mpa，取【σ】壓=1000Mpa，
==240.3Mpa﹤【σ】壓
所以凸模強(qiáng)度符合要求。
5.5.1.3凸模剛度——細(xì)長(zhǎng)桿失穩(wěn)校核。
凸模校核公式 lmax≦
lmax——凸模最大自由長(zhǎng)度，mm；
P——凸?？倝毫Γ琋, P孔=40997.8N;
E——凸模材料彈性模量，Mpa，一般取E=2.1×105;
Jmin——凸模最小斷面積直徑，mm，d=14.7mm；
——支承系數(shù)，無(wú)導(dǎo)板導(dǎo)向取=2mm；
n——安全系數(shù)，鋼取2～3mm。
代入公式，得
lmax≦=107.01mm
實(shí)際l自=28mm﹤107.01mm
所以凸模剛度符合要求。
5.5.2落料凹模組件的尺寸確定和示意圖
凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合
因?yàn)楸纠a(chǎn)批量較大，所以采用刃口較高的圓形凹模，其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計(jì)算：
凹模厚度 H=kb≥15mm而0.25×89.57=22.4mm，圓整后取H=23mm
凹模壁厚 C=(1.5～2)H (≥30～40mm)=34.5～46mm
取凹模厚度 H=22mm 凹模壁厚C=35mm
凹模直徑 B=89.57+2c=89.57+70=159.57mm
式中b----凹?？椎淖畲髮挾?，mm但B不小于15mm
C-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；
K=系數(shù)，取0.25
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為15mm，所以根據(jù)《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件》表5-8查得螺孔選用4×M6的螺釘固定在下模座。如下圖所示：
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.0d=1.0×7=7mm
a3=1.5d=10.5mm
凹模上螺孔間距由表5-7查得最小間距為5mm。
螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于14。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用圓凹模板100×100T10A（JB/T7643.4）
即如下圖所示形式：
5.5.3凸凹模的設(shè)計(jì)
結(jié)合工件外形并考慮加工，凸凹模采用整體凸凹模，將落料凸凸模設(shè)計(jì)成直通式，沖裁的凸凹模外形及孔均采用線切割機(jī)床加工，1個(gè)M8的螺釘固定在下墊板上，該副模具中共有三個(gè)凸凹模，與凸模固定板配合按H6/m5。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖分別如下所示：
凸凹模1 凸凹模2
凸凹模3
5.5.4導(dǎo)料銷(xiāo)及擋料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)
條料采用兩個(gè)導(dǎo)料銷(xiāo)導(dǎo)料，送進(jìn)方向上采用一個(gè)擋料銷(xiāo)進(jìn)行定位，導(dǎo)料定位都較可靠，方便，將其固定在卸料板上，在凹模板上設(shè)置避讓孔，其深度稍大于銷(xiāo)頭部高度。
5.5.5卸料部件的設(shè)計(jì)
5.5.5.1 卸料板的設(shè)計(jì)
4.5.5.1.1卸料板的形狀與尺寸。 卸料板取如下圖所示的圓形版，直徑視情況而定，厚度Hx=14mm；卸料板材料選A3(45鋼)，不用熱處理淬硬。
5.5.5.1.2卸料板上成形孔的設(shè)計(jì)。 取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1～0.3mm。所以卸料板上與凸模裝配的成形孔尺寸為
Dx=Dt+C=89.32+1.3=90.62（mm）
式中Dt——落料凸凹模刃口尺寸；
C——彈壓卸料板與凸凹模的雙面間隙；
5.5.5.2卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱(chēng)直徑為6mm，螺紋部分為8×8。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸凹模端面1mm，有誤差時(shí)通過(guò)在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。
5.5.6推件塊的設(shè)計(jì)
推件塊用來(lái)推出卡在凹模里的之間，要有一定的行程空間，材料選用45鋼，其具體尺寸設(shè)計(jì)如下圖所示：
5.5.7模架及其它零部件的設(shè)計(jì)
4.5.7.1該模具采用中后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具后側(cè)位置，模具較敞開(kāi)。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。根據(jù)模具周界的具體尺寸，查[2]P273得采用中間導(dǎo)柱模架最適合具體規(guī)準(zhǔn)是：
上模座100×100×30 GB/T2855.5
下模座100×100×40 GB/T2855.61的標(biāo)準(zhǔn)模架，材料為HT200。
上模座厚度取30mm，固定板厚度取15mm，下模座厚度取40mm，那么該模具的閉合高度：
H閉＝H上模+Ｌ+H+H下模-h2
＝30+40+15+20+40-1=144
其中：L為凸模長(zhǎng)度，Ｌ＝40mm；
H為凹模厚度，H=28mm；
h2為沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=1.
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-6.3的最大裝模高度（150mm），可以使用。根據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的最大閉合高度設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套，有模座上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的尺寸確定選擇的尺寸查[2]p280和p284得：
導(dǎo)柱：B22h5×80×35GB/T2861.2
B25h5×80×35GB/T2861.2
導(dǎo)套：C22H6×100×33 GB/T2861.8
C25H6×100×33 GB/T2861.8
5.5.7.2模柄與上模座的聯(lián)接采用旋入式的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：
5.5.8模具總裝配圖
通過(guò)以上的設(shè)計(jì)，可得到如圖 所示的模具總裝圖：
模具上模部分主要由上模座、上墊板、凸模、凸模固定板、空心墊板、凸凹模等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性組件。下模部分由下模座、凸凹模板、卸料板、彈簧等組成。沖孔廢料由漏料孔漏出，制件由推件塊從下模推出。
5.5.9模具零件的加工工藝
本副模具模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對(duì)簡(jiǎn)單。
凹模、固定板以及卸料板都屬于板類(lèi)零件，其加工工藝比較規(guī)范。其具體加工過(guò)程是：凹模，導(dǎo)料板等零件均是需要淬硬的零件，凹模淬硬以前，在模架的上模板上進(jìn)行裝配，在凹模板上劃出各個(gè)孔的圓孔的線，并根據(jù)劃出壓力中心線，使壓力中心線與下模座中心線對(duì)正、鉆、攻螺孔，將下模座、凹模、導(dǎo)尺進(jìn)行校配，校正導(dǎo)尺間距后，鉆、鉸銷(xiāo)釘孔，將三板固定，鉆孔并安裝擋料銷(xiāo)，安裝承料板。然后，將下模全部拆開(kāi)，將凸凹模熱處理淬硬（在淬硬以前要加工出傳絲孔）后，進(jìn)行線切割加工，用平面磨床磨平后重新裝配。
固定在上模座的上模部分，各凸模和凸模固定板都應(yīng)淬硬，裝配前將凸模淬硬，并完成全部加工，墊板裝配前不淬硬。
結(jié)束語(yǔ)
本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到了的知識(shí)，同時(shí)感觸最深刻的是：所學(xué)知識(shí)只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長(zhǎng)時(shí)間記憶。對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題，如怎樣使制造的模具既能滿(mǎn)足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)沖壓手冊(cè)、模具制造簡(jiǎn)明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行查詢(xún)，我了解了通過(guò)更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)資料的查詢(xún)和運(yùn)用。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類(lèi)型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對(duì)產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過(guò)必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫(xiě)沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
沖壓模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問(wèn)題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過(guò)程。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問(wèn)題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。
從陌生到開(kāi)始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過(guò)程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)，為將來(lái)的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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