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序 號(hào)：20050374
畢業(yè)設(shè)計(jì)
題目： 沖孔、壓彎、切斷連續(xù)模
學(xué) 院： 工 學(xué) 院
姓 名： 王燕妮
學(xué) 號(hào)： 20050374
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)： 051班
指導(dǎo)教師： 段武茂
二OO九年 五 月
第 17 頁(yè) 共 17 頁(yè)
摘 要 模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。級(jí)進(jìn)模是一種復(fù)雜、精密的沖壓模具，它具有高效率、高精度和高壽命等優(yōu)越性，適用于各種沖壓行業(yè) 的自動(dòng)化生產(chǎn)。本文分析了回油管夾片零件的結(jié)構(gòu)工藝性和沖壓工藝,介紹了零件的排樣方案、模具的總體結(jié)構(gòu)、主要零部件的設(shè)計(jì)。該模具具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工制造容易、工作平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 模具設(shè)計(jì) 級(jí)進(jìn)模
Abstract: Mould & Die is important technical equipment in industrial production. It is also one of the most important developmental foundations for all departments of country economy. The progressive die is a kind of complex and precise forming die. It possesses many advantages such as high efficiency,accuracy and long life. So it is used for many kinds of automation production in sheet metal forming. The technological characteristic and the stamping technology of the oil return pipe equipment support were analyzed. Layout project, total structure of die, and design of the key parts were introduced. The die structure was compact, machining easy, working smoothly,operated conveniently and high production efficiency .
Key words: die design progressive die
目錄
一 引言.............................................................4
二 工件沖壓工藝的分析……………………………………………………………06
1.工件結(jié)構(gòu)的分析……………………………………………………………06
2.工件尺寸精度………………………………………………………………07
3.沖裁件斷面質(zhì)量……………………………………………………………07
4.零件材料分析………………………………………………………………07
三 工件沖壓方案的確定..............................................07
四 工件沖模結(jié)構(gòu)的形式……………………………………………………………08
1.模具形式……………………………………………………………………08
2.定位裝置……………………………………………………………………08
3.模架…………………………………………………………………………08
4.導(dǎo)料板………………………………………………………………………08
五 模具設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………08
1.排樣.計(jì)算條料寬度及確定步距…………………………………………08
2.材料利用率…………………………………………………………………09
3.計(jì)算沖裁力，切斷力和彎曲力……………………………………………10
4.確定模具壓力中心…………………………………………………………10
5.彎曲模，沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算……………………………………11
6.確定各主要零件尺寸………………………………………………………12
六 設(shè)計(jì)并繪制總裝圖，選取標(biāo)準(zhǔn)件………………………………………………13
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 16
一 引言
改革開放以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)，于是模具對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)來(lái)說(shuō)是越來(lái)越重要，尤其是沖壓技術(shù)的應(yīng)用.在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中,幾乎都有沖壓加工生產(chǎn),它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切有關(guān),而且與人民的生活相關(guān).
近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)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企業(yè)的生存空間。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、汽車、輕工、國(guó)防、電機(jī)電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個(gè)部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來(lái)越大的作用。
設(shè)計(jì)過(guò)程
設(shè)計(jì)題目：
圖一工件圖
工件簡(jiǎn)圖：如圖一所示.
生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn).
材料：Q235鋼
材料厚度：2mm
二.工件沖壓工藝分析：
1.工件結(jié)構(gòu)形狀的分析：
由圖一可知：該工件由圓弧和直線組成，并且是直角彎曲件。孔與孔之間，孔與工件邊緣之間的最小距離c滿足c>1-1.5t 要求.
2.工件尺寸精度
根據(jù)工件圖尺寸要求，此件屬于高弧形件，尺寸公差要求如圖所示。此工件的公差等級(jí)均按IT14級(jí)要求。要求普通沖裁尺寸精度低于IT13級(jí)，現(xiàn)工件的設(shè)計(jì)精度低于IT13級(jí)，所以尺寸精度滿足要求。
3.沖裁件斷面質(zhì)量
因?yàn)橐话愕钠胀_裁方式?jīng)_2mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra可達(dá)到12.5-3.2，毛刺允許高度為0.01-0.05mm，本零件在斷面粗糙度和毛刺高度上沒(méi)有嚴(yán)格的要求，所以只要精度達(dá)到一定的要求，其斷面質(zhì)量就可以保證。
4.零件材料分析
對(duì)于沖壓材料一般要求的力學(xué)性能是強(qiáng)度低.塑性高.表面質(zhì)量和厚度公差符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。尤其是板料彎曲時(shí)材料的塑性高低也影響工件的成形。本設(shè)計(jì)的零件材料是Q235鋼，屬碳素結(jié)構(gòu)鋼，其綜合力學(xué)性能較好，用沖裁的加工方法是完全可以成形。另外工件對(duì)于厚度和表面質(zhì)量沒(méi)有嚴(yán)格要求，所以盡量采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的板材，其沖裁出的工件的表面質(zhì)量和厚度公差就可以保證，即工件的材料性能符合冷沖壓加工要求。
三.工件沖壓工藝方案的確定
完成此工件要沖孔，切斷，壓彎三道工序，根據(jù)零件特征采用先沖孔后切斷，最后壓彎。其加工的工藝方案分為以下3種：
方案一：采用單工序逐步加工。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造周期短、成本低但生產(chǎn)率低、工件精度低,不適合大批量生產(chǎn)。
方案二：采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，板料的定位精度比級(jí)進(jìn)摸低,沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。
方案三：采用級(jí)進(jìn)模加工。級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。
比較三個(gè)方案，由于零件為大批量生產(chǎn)，小孔比較接近邊緣，復(fù)合模沖裁零件時(shí)受到壁厚的限制，模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度相對(duì)較難實(shí)現(xiàn)和保證，因此采用級(jí)進(jìn)模加工。
四.工件沖模結(jié)構(gòu)的形式
1.模具形式
采用固定擋料銷定位的級(jí)進(jìn)模。
2.定位裝置
始用擋料銷限定條料的初始位置，進(jìn)行沖孔。滾輪與上模的凸輪板接觸，以控制導(dǎo)料板的張開與收攏，即上模在上死點(diǎn)位置時(shí)，導(dǎo)料板張開，便于送料。工作時(shí)條料從右方送進(jìn)，開始兩個(gè)工件采用始用擋料銷擋料，之后擋料則用定位板，并由裝在卸料板上的導(dǎo)料銷將料導(dǎo)正。工件沖出后即從漏孔中落下，生產(chǎn)效率很高。
3.模架
若采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，可以縱向，橫向送料，常用于小型沖模。若采用中間導(dǎo)柱模架兩個(gè)導(dǎo)柱左右對(duì)稱分布，受力均衡，但是只能從正前方送料。若采用四導(dǎo)柱模架，起導(dǎo)向精度與鋼度都較好，常用于大型沖模，切價(jià)格較高。
綜合以上因素本設(shè)計(jì)決定采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
4.導(dǎo)料板
在此沖裁模中，導(dǎo)料板固定卸料板制成一體。為使條料順利通過(guò)，兩導(dǎo)料板之間距離應(yīng)等于條料最大寬度加上一個(gè)間隙值。采用彈性卸料板，用卸料螺釘固定在下模上。
五.模具設(shè)計(jì)計(jì)算
1.排樣.計(jì)算條料寬度及確定步距
采用單排方案，如圖2.
圖2（排樣圖）
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.6，確定搭邊值，由零件形狀，按圓形件取搭邊值，因?yàn)閞>2t，取a=1.5mm，側(cè)邊取搭邊值a1=1.8mm
則步距 ： h=37+1.5=38.5mm
條料寬度 ： =
查《沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)》表2.7得 △=0.5
==mm
2.板料的利用率
材料的利用率通常是以一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率來(lái)表示：
=100%=×100%
：一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積；
： 一個(gè)步距內(nèi)零件所需毛坯面積；
A ： 送料步距；
B ： 條料寬度。
=×100%=42.99%
3.計(jì)算沖裁力，切斷力和彎曲力
該模具采用彈性卸料和上出料方式
1） 沖孔力：查表得K=1.3，=300MPa
大孔：=KLt=1.3×2×7××2×300=34288.8N
小孔：=KLt=1.3×2×3.5××2×300=17144.4N
2） 切斷力： = KLt=1.3×（2×3+2×8.5+7×）×2×300=35084.4N
3） 壓彎力： == （r：彎曲件的內(nèi)彎曲半徑，=375～500. 取=400 ）
==6794.7N
4） 卸料力
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》（賈崇田.李名望主編，人民郵電出版社）
2.10得 =0.025～0.06 取=0.05
故=F
==0.05×34288.8=1714.44N
==0.05×17144.4=857.22N
==0.05×35084.4=1754.22N
==0.05×6794.7=339.735N
凹模刃口形式如下圖所示：
根據(jù)材料厚度t=2mm > 3mm 取H=2mm
則最大沖壓力：=++++++
=34288.8+17144.4+35084.4+1714.44+857.22+1754.22+0
=89129.08N
4.確定模具壓力中心
如下圖所示，沖孔時(shí).的壓力中心在兩中心線上，由力矩平衡原理得 ×X=×（20-X）
34288.8×X=17144.4×（20-X）
解得 X=10mm
5.彎曲模，沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算
對(duì)沖孔14和7采用凸凹模分開的加工方法。
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》（賈崇田.李名望主編，人民郵電出版社）表2.13查得：
=0.246mm ， =0.360mm
- =0.360-0.246=0.114mm
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》查表2.16可知
對(duì)沖 14孔時(shí)：
=0.020mm， =0.020mm
+=0.020+0.020=0.0400.114
對(duì)沖 7孔時(shí)：
=0.020mm， =0.020mm
+=0.020+0.020=0.0400.114
切斷部分：14弧
=0.020mm， =0.020mm
+=0.020+0.020=0.0400.114
切弧時(shí)：=0.025mm， =0.020mm
+=0.025+0.020=0.0400.114
可見均能滿足分別加工+≤- 的要求， 查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.15得 x=0.5
（1） 沖孔：
14凸模：===mm
凹模：===mm
7凸模： ===mm
凹模：===
（2） 切斷：
14?。?==mm
== =mm
20弧：===mm
===mm
（3） 彎曲模的凸凹模單邊間隙可按如下公式計(jì)算：
=+ct=t++ct
—彎曲模凸模凹模單邊間隙；
t—材料厚度基本尺寸；
—材料厚度的正偏差；
c—間隙系數(shù)，《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》查表3.13得c=0.05
=2+0+0.05×2=2.1
注：沖裁間隙除了對(duì)沖裁件的質(zhì)量起著決定性的作用以外，對(duì)模具壽命也有較大的影響。間隙過(guò)小會(huì)使模具壽命降低。同時(shí)，小間隙還使模具制造的難度增加。因此沖才間隙是保證合理沖才過(guò)程的最主要的工藝參數(shù)。
6.確定各主要零件尺寸.
1）.凹模尺寸的確定：
工件的材料厚度為2mm，取凹模孔口高度h=7mm見下圖
凹模厚度H的確定：H===22mm，
P為總壓力：W=1.2H=1.2×30=36mm
送料方向上的凹模的長(zhǎng)度：=b+2W=147mm
b-工件長(zhǎng)37mm
取送料方向的凹模長(zhǎng)度=170mm
垂直于送料方向上的凹模的寬度：=S+（2.5～4.0）H=20++2.5H=75mm
2）.凸模長(zhǎng)度的確定：切斷的凸模選用凸緣式，沖孔用的凸模采用標(biāo)準(zhǔn)A型圓凸模，凸模長(zhǎng)度計(jì)算為=+++Y
-凸模固定板的厚度，取為15mm.
-固定卸料板的厚度，=0.8H=17.6mm
-導(dǎo)料的寬度，取為6mm
Y-修模長(zhǎng)度，Y取為20mm
=+++Y=15+0.8H+6+20=58.6mm
取=59mm
3）彎曲模凸模和凹模寬度尺寸的計(jì)算
當(dāng)工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，則：
==
=
當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)候，則
=
==
4）墊板厚度的確定
墊板的平面形狀尺寸與固定板相同，其厚度取為。材料為45鋼的矩形墊片，主要用于緩沖和擴(kuò)散凸/凹模傳來(lái)的壓力，避免模座因承受過(guò)大壓力出現(xiàn)形變，從而形象模具正常工作。
5) 固定擋料銷確定
根據(jù)零件的形狀選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ａ型固定擋料銷。
6）模柄的選用
選用帶凸緣的模柄
7）壓力機(jī)的確定
總壓力=89129.08N，最大閉合高度應(yīng)大于沖模閉合高度的+6mm；工作臺(tái)臺(tái)面尺寸應(yīng)能滿足模具的正確安裝。按上述要求，結(jié)合工廠實(shí)際，可選用公稱壓力為100KN的開式壓力機(jī)。
基本參數(shù)為：公稱壓力：100KN
滑塊行程：60mm
最大閉合高度：180mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：50mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）： 240mm × 360mm
工作臺(tái)孔尺寸（前后×左右×直徑）:90mm×180mm×130mm
模柄孔尺寸（直徑×深度）：30×50mm；
工作臺(tái)厚度：50mm
六.設(shè)計(jì)并繪制總裝圖，選取標(biāo)準(zhǔn)件
上模座：L/mm×B/mm×H/mm=320×250×50
下模座：L/mm×B/mm×H/mm=370×250×55
導(dǎo)柱?。?
導(dǎo)套 :
墊板?。?
凸模固定板：
凹模：
固定卸料板:
裝配圖見附圖：
參考文獻(xiàn)
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致謝
在此，我要向我的指導(dǎo)老師段武茂老師致以崇高的敬意!段老師深厚淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度和平易近人的性格使我受益匪淺!從本文的選題到課題的深入，導(dǎo)師都給以精心的指導(dǎo)。在此我再次向段武茂老師表達(dá)最衷心的感謝!感謝他在論文遇到難題后抽空指點(diǎn)我。他豐富的知識(shí)和敏捷的思維和樂(lè)于助人的
精神是我學(xué)習(xí)的榜樣。感謝我的同學(xué)在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的幫助，正是因?yàn)槟銈兊膸椭攀刮铱梢皂樌赝瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)，謝謝江西農(nóng)業(yè)大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的栽培！