2546 墊板沖壓成形工藝及模具設(shè)計
2546 墊板沖壓成形工藝及模具設(shè)計,墊板,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計
河南機電高等?？茖W(xué)校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中期檢查表學(xué)生姓名 陶玉梅 學(xué) 號 061304210 指導(dǎo)教師 原紅玲課題名稱 墊板的沖壓成形工藝及模具設(shè)計難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務(wù)書 有 無開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進(jìn)度 快 按計劃進(jìn)行 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 中 差中期成績評定：所在專業(yè)意見：負(fù)責(zé)人： 2009 年 4 月 10 日墊 板 沖 孔 落 料 級 進(jìn) 模 設(shè) 計摘要：通過分析制件的工藝性可確定制件的成形加工需要一副模具完成。在這副級進(jìn)模中，可以完成包括沖孔、落料兩道沖壓工序。首次沖孔采用始用擋料銷定位；落料采用固定擋料銷和導(dǎo)正銷定位。相對其他冷沖壓模具而言，它具有以下一些優(yōu)點：① 模具壽命較長； ②生產(chǎn)效率高；③成本低。關(guān)鍵詞：級進(jìn)模、始用擋料銷、固定擋料銷、導(dǎo)正銷Backing plate——Piercing and blankingprogressive die designAbstract：backing plate——Piercing and blanking progressive die design .Through the analysis of the piece,make sure that one mold can produce the baking plate we need. In this progressive die,it includues piercing and blanking –two working procedures.When we first cut the hole,the work piece holded by starting stop ;when blanking ,the material are loated by the pilote and stop pin.Comparing to other press methods, it has some chracteristices fellowing:First,the life of the mold is long ;Second,the efficiency of the mold is high.Third,the cost of the mold is low.Keys words: progressive die; starting stop; the pilote ;stop pin. 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書系 部： 材 料 工 程 系 專 業(yè)： 模 具 設(shè) 計 與 制 造 學(xué) 生 姓 名 : 陶 玉 梅 學(xué) 號: 061304210 設(shè)計題目： 墊板沖壓成形工藝及模具設(shè)計 起 迄 日 期: 2009 年 3 月 11 日~ 5 月 20 日 指 導(dǎo) 教 師: 原 紅 玲 2009 年 3 月 11 日畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：本設(shè)計的課題來自工廠的墊板零件，通過對本制件的模具設(shè)計，應(yīng)該熟悉沖壓模設(shè)計的一般流程，要對沖壓模模具結(jié)構(gòu)有一定的了解。同時要熟練應(yīng)用有關(guān)軟件繪制零件的零件圖。2．本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：題目：墊板沖壓模具設(shè)計 原始資料情況：材料：A3 料厚：0.5mm 生產(chǎn)批量：大批量設(shè)計要求：（1）墊板的結(jié)構(gòu)工藝分析；（2）墊板沖裁模的設(shè)計，繪制模具總裝一張；（3）畫出非標(biāo)零件圖；（4）編寫設(shè)計說明書一份；（5）編制主要零件加工工藝過程卡。所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日系部意見：系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 1 頁 共 31 頁1 緒 論模具行業(yè)概況：模具工業(yè)是國民經(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)國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨立的行業(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)造富裕社會的動力”.美國工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”。在我國.1998年3月在《國務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》模具被列為機械工業(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)展國民經(jīng)濟(jì)的重要位置.目前,我國沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的40%以上,處于主導(dǎo)地位.沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法,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,在汽車,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,薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國民經(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)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%.隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進(jìn)行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖生產(chǎn)實習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對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，我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識。同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計中，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。在設(shè)計的過程中，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，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免有不河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 2 頁 共 31 頁妥之處，肯請各位老師指正。墊 片 成 形 工 藝 及 模 具 設(shè) 計 的 進(jìn) 度1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 10 天；2.確定加工方案，所用時間 8 天；3.模具的設(shè)計，所用時間 40 天；4．模具的調(diào)試．所用時間 5 天。在設(shè)計的過程中，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，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免有不妥之處，肯請各位老師指正。設(shè)計者：陶玉梅河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 3 頁 共 31 頁2 制件的工藝性分析工件名稱：墊板生產(chǎn)批量：大批量材料：A3厚度：0.5mm工件簡圖見圖 1圖 1 制件圖制件的總體分析：工藝性：墊板屬于中等尺寸零件，料厚 0.5mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求無，圖示零件材料為 A3 鋼，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。零件外形可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：φ4.5mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級，符合一般級進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求。由以上分析可知，圖示零件具有較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 4 頁 共 31 頁3 工藝方案的確定墊板零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單模分兩次加工，即先落料,后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料——沖孔復(fù)合模。采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔——落料級進(jìn)模。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。分析各方案的優(yōu)缺點方案一：生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。方案二：沖壓生產(chǎn)率較高，壓力機一次行程內(nèi)可完成兩個以上工序，實現(xiàn)操作機械化，自動化難，制件和廢料排除較復(fù)雜，另外復(fù)合模制造的復(fù)雜性和價格較高。方案三：只需要一副模具，生產(chǎn)率高，壓力機一次行程內(nèi)可完成多個工序，實現(xiàn)操作機械化自動化容易，尤其適應(yīng)于單機上實現(xiàn)自動化，沖模的制造復(fù)雜性和價格低于復(fù)合模，精度也可也得到保證。通過上述三個方案的比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三更佳。河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 5 頁 共 31 頁4 主要工藝參數(shù)計算4.1排樣的設(shè)計與計算設(shè)計級進(jìn)模時，首先要設(shè)計條料排樣圖。根據(jù)工件的形狀選擇有廢料排樣，且為直排的形式，雖然材料的利用率低于少廢料和無廢料排樣，但工件的精度高墊板零件設(shè)計為單向排列，采用直排的排樣方案（如圖 2 所示） 圖 2 排樣圖4.1.1 確定搭邊與搭肩值搭邊和搭肩值一般是由經(jīng)驗確定的查表而取最小搭邊值為 a=1.0mm 和 b=1.2mm 4.1.2 計算送料步距和條料的寬度 條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由B-0Δ= 〔D max+2a〕 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值 代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 31.4mm。導(dǎo)料板間距離的計算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計算得導(dǎo)料板間距離為 32.4mm。 4.1.3 計算材料的利用率河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 6 頁 共 31 頁查工具書可得所用板料規(guī)格為 500x1000x0.3,生產(chǎn)時條料規(guī)格為 31.4x1000x0.3。材料利用率 的計算公式為 ?= %10?BlnA式中 A—一個沖裁件的面積，mm 2;n—板料（或條料.帶料）上沖壓件的數(shù)量；B—條料（或條料.帶料）寬度，mm; L—板料（或條料.帶料）長度， mm根據(jù)所選的板料長度、工件尺寸、搭邊值可知:n=33所以材料的利用率為＝＝66.4％?%104.31)5(2???4.2沖壓力的計算并初步選取壓力機的噸位4.2.1 沖裁力的計算沖裁力的大小隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化，本模具采用普通平刃口模具沖裁，其沖裁力 F 按下式計算：F=KLtΓb沖裁力公式為 P＝P 孔 +P 落式中 P—沖裁力P 孔 —沖孔沖裁力P 落 —落料沖裁力① 沖孔沖裁力 P 孔河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 7 頁 共 31 頁P 孔 ＝K tτL孔式中 K—系數(shù)，查表取 K＝1.3—沖孔周長，L＝3.14×4.5＝14.13mm孔t—材料厚度，t＝0.5mmτ—材料抗剪強度，MPa，查手冊 A3 鋼 τ＝（370～460）MPa，取 τ＝400 MPa所以 P 孔 ＝K tτ＝1.3×14.13×0.5×420＝3857.4NL孔取 P 孔 ＝3.9KN② 落料沖裁力 P 落P 落 ＝K tτL落式中 —落料件外形周邊尺寸落＝3.14×29x35.4/360＋3.14×6=81.95+18.84＝100.79mm落所以 P 落 ＝KLtτ＝1.3×100.79×0.5×420=27515.6N取 P 落 ＝27.5KN4.2.2 卸料力、推件力及頂件了力的計算卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設(shè)備公稱壓力或設(shè)計沖裁的時候應(yīng)分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等?，F(xiàn)在按照下面的經(jīng)驗公式計算：卸料力 PxPx＝ P 落K式中 Px—卸料力河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 8 頁 共 31 頁—卸料系數(shù)，查表 ＝0.045xKxK所以 Px＝0.045×27.5＝1.24KN 推料力 t＝ P 孔 ntt式中 —推料系數(shù),查表取 =0.065tKtKn—同時卡在凹模洞孔內(nèi)的件數(shù),取 n=8所以 =0.065×3.9×8=2.028KNt4.2.3 總沖壓力 P總沖裁時,壓力機的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓力,總的沖壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同,當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出件的模具時,總的沖壓力為=P+ Px+ + Px =3.9+27.5+1.9+2.0=35.3KN總 t4.3 壓力機的公稱壓力的確定初選開式可傾壓力機參數(shù)壓力機型號為 J23-6.3查手冊選擇壓力機的參數(shù)如表一： 公稱壓力 63KN最大閉合高度 150 mm閉合高度調(diào)節(jié)量 35mm河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 9 頁 共 31 頁工作臺尺寸 200×310mm工作臺孔尺寸 160×140mm模柄孔尺寸 Ф25×40mm4.4 壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則沖壓時滑塊會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊的滑軌和模具的導(dǎo)向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質(zhì)量降低模具壽命甚至損壞模具。而本模具所沖裁的制件形狀完全對稱于相互垂直的 兩條對稱線，所以模具的壓力中心在幾何圖形的中心點上。4.5 工作部分的尺寸計算4.5.1 計算沖孔凸、凹模工作部分的尺寸并確定其公差該零件屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而中間的小孔尺寸則是由沖孔得到。查表而知：Zmin = 0.04, Zmax = 0.06mmZmax –Zmin = 0.02mm基本尺寸小于或等于 18 時，δT=0.020，δA=0.020基本尺寸小于或等于 30 時，δT=0.020，δA=0.025由板料厚度級零件的形狀 可得 X = 0.5設(shè)凸、凹模分別按 IT9、IT10 級精度制造，分別計算 da 如下：沖 ?4.5mm 的孔河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 10 頁 共 31 頁沖孔時，間隙取在凸模上，則：凹模尺寸=(dmax-χ△) td0 ??式中：---沖孔凹模刃口尺寸addmax ---沖孔件孔的最大極限尺寸，mm, d =4.5mmmin minZmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mm，△=0.3mmx——磨損系數(shù)，x=0.5δ——凸模和凹模的制造公差，mm,查表 δ=0.02mm所以 =(4.8-0.5×0.3) +0.020 =4.65 +0.020 mmad校核：|δT|+|δA|= 0.02 mm +0.02 mm =0.04 mm＞Zmax –Zmin=0.02mm，不滿足間隙公差條件，因此只有縮小 δT、δA，提高制造精度，才能保證間隙配合在合理范圍內(nèi)可取 δA≤0.6(Zmax－Zmin)=0.6×0.02=0.012mm=4.65 +0.0120 ad落料凸模的基本尺寸與凹模相同，基本尺寸為 4.65, 不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.04mm. （落料凸模、凹模刃口部分尺寸分別見圖 3、4）4.5.2 落料凸模、凹模刃口尺寸的計算因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求。采用配作法，計算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計算公式計算。a、凹模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸 A第一類尺寸：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 11 頁 共 31 頁b、凹模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸 B第二類尺寸：B j=(Bmax+x△) 0-0.25△c、凹模磨損后會保持不變的尺寸 第三類尺寸 C第三類尺寸：C j=(Cmin+0.5△)?0.125△圖 3 落料凹模刃口部分尺寸圖 4 落料凸模刃口部分尺寸河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 12 頁 共 31 頁由手冊表查得:尺寸 29mm 的工件制造公差為 0.52mm尺寸 3mm 的工件制造公差為 0.25m第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：A1=(Amax－x△) 0+0.25△ =（29－0.5×0.52） = mmá0.52?74813.0?A2=(Amax－x△) 0+0.25△ =(3－0.5×0.25)= mm6.0落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 28.74mm,2.875mm, 不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.04mm. （落料凸模、凹模刃口部分尺寸分別見圖 3、4）河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 13 頁 共 31 頁5 模具總體設(shè)計5.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進(jìn)模，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模，采用下出料方式。5.2 定位方式的選擇本工件是大批量生產(chǎn)，第一個工位采用始用擋料銷定位，第二個工位采用固定擋料銷與導(dǎo)正銷共同定位。送料時始用擋料銷與固定擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝一個導(dǎo)正銷，利用條料上 φ4.5 mm 的孔做定位孔進(jìn)行內(nèi)形定位，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。5.3 導(dǎo)向方式的選擇為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。采用手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對角導(dǎo)柱模架。5.4 卸料方式的選擇本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從凹?？锥粗新湎?。卡在落料凸模上的條料由彈性卸料板卸下。河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 14 頁 共 31 頁6 模具主要零部件的設(shè)計6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1.1 凹模的設(shè)計在本模具中采用螺釘和銷釘將凹模直接固定在支撐件上,凹模刃口為直壁式 ,凹模采用銷釘和螺釘固定時要保證螺釘(或沉孔)間、螺孔與銷孔間及螺孔與凹模刃壁間的距離不能太近,否則會影響模具的壽命。圖 5 整體式凹模的結(jié)構(gòu)整體式凹模的局部結(jié)構(gòu) 如圖 5 所示。整體式凹模裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即凹模高度 H=KB（不小于 8mm）凹模壁厚 C=(1.5~2)H送料方向上凹模長度 L=s1+ks2式中 B----垂直送料方向凹模刃口間的最大距離，mm 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離L-----送料方向上凹模長度s1-------送料方向上凹模刃口間的最大距離s2-------送料方向上凹模刃口至凹模邊緣的最小距離河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 15 頁 共 31 頁K=系數(shù)，取 0.40所以 凹模高度 H=KB=0.40×29=11.6mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)值 H=16mmC=2H=32mmL=29+0.4×20=37mm凹模的外形尺寸確定：125mm×100mm×16mm凹模與凹模固定板采用過盈配合，無需設(shè)計凹模上用來固定的螺釘之間以及螺釘與外緣間的距離 。6.1.2 沖孔凸模的設(shè)計沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級形式如圖 6 所示：圖 6 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，設(shè)計該模具為沖孔落料級進(jìn)模，采用剛性卸料板，其凸模長度用下列公式計算：L=h1+h2+h3+h式中 L—凸模長度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mm河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 16 頁 共 31 頁h3—橡膠的高度，mm沖裁 φ4.5mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）小凸模長度 L=16+14+10=40mm小凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即校核公式為 ≤minFP孔 ???式中 P 孔 —沖孔沖裁力,N, P 孔 =3680NFmin—凸模最小斷面積， , Fmin= /4=15.92m214.3d2m---凸模材料的許用壓力，Mpa,如凸模材料選用 Cr12，查??手冊 =（1000～160）Mpa,取 =1200 Mpa????因為 = =231.5 Mpa＜minFP孔 9.153680??所以凸模強度符合要求。外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）外形凸模的設(shè)計：外形凸模用線切割機床加工成直通式凸模，用兩個 M8 的螺釘固定在墊板上，由于采用彈性卸料板，凸模按下式計算L=h1+h2+h3其中： h 1為固定板厚度（16 mm），h 2為卸料板厚度（14mm），h 3為橡膠的（10mm）長度態(tài)下 所以：L=16+14+10=40mm 凸模固定板材料可用 45 鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格查手冊可得 125×100×16 。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?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。 （圖 7）河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 17 頁 共 31 頁圖 7 整體式凹模的尺寸凹模的長度選取要考慮以下因素：a)保證有足夠的位置安放卸料板b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。選取凹模邊界為 125mm×100mm。凹模材料選用 Cr12 制造，熱處理硬度為58～62HRC。6.2定位零件的設(shè)計 在本模具中采用的是條料，所以導(dǎo)料板，導(dǎo)正銷和固定擋料銷作為定位裝置，起導(dǎo)向同時起定位的作用。用擋料銷擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料的送進(jìn)距離。在本模具中試用固定擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，在模具中廣泛應(yīng)用作定距裝置。6.2.1 始用擋料銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 18 頁 共 31 頁圖 8 始用擋料銷的設(shè)計擋料銷標(biāo)記： 45?6 GB/T2866.1—81（圖 8）材料：45 鋼 GB/699—88熱處理：硬度 43～48HRC技術(shù)條件：按 GB2870—816.2.2 固定擋料銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖 9河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 19 頁 共 31 頁圖 9 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)選用直徑 φ4mm，h=3mm 材料為 45 鋼 A 型固定擋料銷（JB/T7649.10—94）6.2.3 導(dǎo)正銷的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)正銷主要用于級進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計，尺寸精度，材料的熱處理等可參照 JB/T7647.1—94 和JB/T7647.2—94 選定。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊選用如圖 10圖 10 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式D=d-a式中 D——導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸d——沖孔凸模直徑河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 20 頁 共 31 頁a——導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值沖裁 φ4.5mm 孔的導(dǎo)正銷 查表得 h=0.6t 2a=0.04mmD=d-a=4.65-0.04=4.61mmh=0.6×0.5=0.3mm 6.2.4 導(dǎo)料板的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)查表分析得導(dǎo)料板長度 L=140mm，寬度 B=30mm ，厚度 h=6mm 如圖 11。圖 11 導(dǎo)料板的設(shè)計6.3 導(dǎo)向裝置的設(shè)計導(dǎo)向裝置用來保證上模相對于下模正確的運動，對于生產(chǎn)批量較大，零件的要求較高，壽命要求較長的模具，一般都需要采用導(dǎo)向裝置，本模具中應(yīng)用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置來完成導(dǎo)向，選用對角式導(dǎo)柱模架。6.4 卸料裝置的設(shè)計本模具設(shè)計了彈性卸料板，使用橡膠作為彈性元件。彈性卸料版兼有壓料作用，河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 21 頁 共 31 頁由于板料只有 0.3mm，用剛性的卸料裝置已毀壞板料，故選用彈性卸料裝置。彈性元件的計算如下：1、 確 定 自 由 高 度9.21030.25~.3ILHhm????自 修 ?！獩_ 模 工 作 行 程 （ ） 對 沖 裁 模 而 言 ，I 1ILt??——預(yù) 留 的 修 模 量 。 根 據(jù) 模 具 設(shè) 計 壽 命 一 般 取h修 模 ??4~6m2、 確 定 和L預(yù) H裝??0.1~.5(0.9215)m???預(yù) 自87?預(yù)裝 自——橡 皮 的 預(yù) 壓 縮 量L預(yù)——沖 模 裝 配 好 以 后 橡 皮 的 高 度H裝3、 確 定 橡 皮 橫 截 面 積 ??2Am21.247690FKNAqMpa??預(yù)——所 需 的 彈 壓 力 （ ）預(yù)——橡 皮 在 預(yù) 壓 縮 狀 態(tài) 下 的 單 位 壓 力 :約 為q ??0.26~.5Mpa6.5 連接與固定裝置的設(shè)計6.5.1 模柄的設(shè)計本模具屬于中小型模具,采用模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是:一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠；二要與上模正確而可靠的連接。在本模具中選用壓入式模柄，通過它與模柄孔采用過渡配合。這種模柄可較好的河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 22 頁 共 31 頁保證垂直度和同軸度,適用與各種中、小型模具。模柄材料通常采用 Q235 或 Q275 鋼,在此選用 Q235 鋼.其支撐面應(yīng)垂直于模柄的軸線(垂直度不應(yīng)超過 0.02:100)，壓入上模座后應(yīng)將底面磨平。模柄在本模具選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并根據(jù)前文壓力機的參數(shù)確定模柄的直徑和長度?，F(xiàn)制草圖如下并標(biāo)明其具體尺寸，如圖 12：圖 12 模柄結(jié)構(gòu)及尺寸6.5.2 固定板的設(shè)計將凸模或凹模按一定相對的位置壓入固定后，作為一個整體安裝在上模座或下模座上。在本模具中只有凸模需要由固定板來固定。固定板的厚度一般取凹模厚度的 0.6～0.8 倍,其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同,需考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸凹模安裝孔與凸凹模采用過渡配合 H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸凹模端面和固定板一起磨平?，F(xiàn)選用標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板尺寸為: 125mm×100mm×16mm固定板材料一般采用 Q235 或 45 鋼，模具選用材料 45 鋼。6.5.3 墊板的設(shè)計墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和模板相同，厚度取 6mm河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 23 頁 共 31 頁6.5.4 螺釘與銷釘?shù)脑O(shè)計螺釘和銷釘都是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計模具是按標(biāo)準(zhǔn)選用即可，螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘，螺釘、銷釘規(guī)格根據(jù)沖壓力的大小、凹模厚度等確定。所以螺釘?shù)囊?guī)格選用 M8、M10.6.5.5 卸料板的設(shè)計 卸料板的邊界尺寸和固定板相同，選用材料為 45 鋼，厚度為 14mm.6.6 模架及組成零件的確定6.6.1 模架的選用本模具選用由上模座,下模座,導(dǎo)柱,導(dǎo)套組成導(dǎo)柱模模架及其零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在此選用對角導(dǎo)柱模架。6.6.2 模座的確定本模中具選用標(biāo)準(zhǔn)模架，因在前述中確定了凹模尺寸為 80㎜×80㎜ ×16㎜ ，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定下模座尺寸為: 125㎜×100㎜×35㎜.上模座尺寸為: 125㎜×100㎜×30 ㎜.導(dǎo)柱 d/mm×L/mm 分別為 ?22×100mm；導(dǎo)柱 d/mm×L/mm 分別為 ?25×100mm；導(dǎo)套 d/mm×L/mm 分別為 ?22×80×28mm；導(dǎo)套 d/mm×L/mm 分別為 ?25×80×28mm；模柄：?33×78mm；墊板厚度：125㎜×100㎜×6 ㎜模具的閉合高度：H 閉= hhhh???墊 板 卸 料 板 導(dǎo) 料 板上 模 座 凸 模 落 料 凹 模 下 模 座 橡 膠=30+6+40+16+14+35+6+10河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 24 頁 共 31 頁=157mm河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 25 頁 共 31 頁7 模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù)的校核J23-6.3 型壓力機的閉合高度要求在 115mm—185mm 之間，模具的閉合高度在157mm，模具的閉合高度符合要求；本模具的外形尺寸為 200mm×220mm×165mm；工作臺尺寸(左右×前后)200mm×310mm ；工作臺孔尺寸(左右×前后) 160mm×140mm；工作臺尺寸滿足使用要求。J23-6.3 型壓力機的沖壓力為 63KN， 為 35.3KN，滿足使用要求；P總J23-6.3 型壓力機模柄孔尺寸為 φ25，所選模柄尺寸為 φ25，滿足使用要求。經(jīng)校核 J23-6.3 型壓力機符合此連續(xù)模設(shè)計的要求，可以被采用。河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 26 頁 共 31 頁8 繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖8.1模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖8.2模具的工作原理本模具為用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料連續(xù)模。上，下模用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。沖孔凸模4 與落料凸模 14 之間的距離就是送料步距. 條料送進(jìn)時由固定擋料銷 20 進(jìn)行初定位，由兩個安裝在落料凸模上的導(dǎo)正銷 15 進(jìn)行精定位。 ，壓力機上行進(jìn)行首件沖裁時為保證首件的正確定距，在此級進(jìn)模中，采用始用擋料銷 21，它安裝在導(dǎo)料板中間。原理：條料沿導(dǎo)料板 17 送進(jìn)，在條料上沖制首件時，用手推始用擋料銷，使它從導(dǎo)料板中伸出來抵住條料的前端即可沖第一件上的孔，壓力機上行，條料繼續(xù)送進(jìn)，導(dǎo)正銷 15 與擋料銷 20 配合使用，控制送料步距，壓力機下行完成沖裁。當(dāng)沖壓完成時，沖孔廢料和制件依次落入不同的凹模洞中，上模上行回程，完成一此沖裁過程，然后，再開始下一個行程。圖 13 模具總裝圖河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 27 頁 共 31 頁234220211A-19181761541109 5678AA20420321241,6132BB河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 28 頁 共 31 頁設(shè)計總結(jié)畢業(yè)設(shè)計是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(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)系實踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我在溫習(xí)學(xué)過的知識的同時又學(xué)習(xí)了許多新知識，對一些原來一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計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運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設(shè)計可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習(xí)舊知識的同時也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。通過對墊板制件冷沖模的設(shè)計，我對沖裁模有了更為深刻的認(rèn)識，特別是這種沖孔落料級進(jìn)模具的設(shè)計。在模具的設(shè)計過程中也遇到了一些難以處理的問題，雖然設(shè)計中對它們做出了解決 ，但還是感覺這些方案中還是不能盡如人意，如壓力計算時的公式的選用、凸凹模間隙的計算、卸件機構(gòu)選用、工作零件距離的調(diào)整，都可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善，使生產(chǎn)效率提高。歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認(rèn)識有了一個質(zhì)的飛躍。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認(rèn)識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。在這次設(shè)計過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師原紅玲老師在這一段時間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 29 頁 共 31 頁向他們致于深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝!河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 30 頁 共 31 頁致 謝首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師知識淵博、為人誠懇、細(xì)心、耐心。她對我的教導(dǎo)使受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我許多鼓勵和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！感謝母?！幽蠙C電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗同學(xué)，和他們在一起討論、研究使我受益匪淺。我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！在這次設(shè)計過程中得到了老師以及同學(xué)的幫助，我受益匪淺。在此，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師原紅玲老師在這一段時間給予無私的幫助和指導(dǎo)，并向她致以深深的敬意，對關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師表示衷心的感謝河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 31 頁 共 31 頁參 考 文 獻(xiàn)[1]趙志偉等.模具發(fā)展現(xiàn)狀［J］ 。模具制造，2007，6：2～4。[2]李紹林、馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊[ M]。上海科學(xué)技術(shù)出版社，1998。[3]陳錫棟、周小玉主編.實用模具技術(shù)手冊[ M]。北京：機械工業(yè)出版社，2001。[4]沖模設(shè)計手冊編寫組編著.沖模設(shè)計手冊[ M]。北京：機械工業(yè)出版社，2000。 [5]原紅玲主編.沖壓工藝與模具設(shè)計[ M]。北京：機械工業(yè)出版社，2008，19～121。 [6]王秀鳳，張永春主編.冷沖壓模具設(shè)計與制造[ M]。北京;北京航空航天大學(xué)出版社，2008。 [7]《模具手冊》編寫組.模具制造手冊[ M]。北京：機械工業(yè)出版社，1992。河南機電高等專科學(xué)校畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書畢業(yè)設(shè)計題目：墊板沖壓成形工藝及模具設(shè)計系 部 材 料 工 程 系 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 模具 062 學(xué)生姓名 陶 玉 梅 學(xué) 號 061304210 指導(dǎo)教師 原 紅 玲 2009 年 5 月 15 日插圖清單圖 1 制件圖…………………………………………………………………………2圖 2 排樣圖…………………………………………………………………………4圖 3 落料凹模刃口部分尺寸………………………………………………………10圖 4 凸模刃口部分尺寸……………………………………………………………11圖 5 整體式凹模的結(jié)構(gòu)………………………………………………………13圖 6 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………14圖 7 整體式凹模的尺寸………………………………………………………16圖 8 始用擋料銷的設(shè)計…………………………………………………………17圖 9 固定擋料銷的設(shè)計…………………………………………………………17圖 10 導(dǎo)正銷的設(shè)計……………………………………………………………18圖 11 導(dǎo)料板的設(shè)計……………………………………………………………17圖 12 模柄結(jié)構(gòu)及尺寸………………………………………………………………20圖 13 模具總裝圖……………………………………………………………………23表格清單表 1 凹模工作尺寸的計算………………………………………………………16表 2 冷卻水路的設(shè)計……………………………………………………………18
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