2570 動片零件沖孔落料級進模設計

2570 動片零件沖孔落料級進模設計,零件,沖孔,落料級進模,設計 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）任務書系 部：材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學 生 姓 名 : 申祖博 學 號:0312129 設計(論文) 題目：動片零件沖孔落料級進模具 起 迄 日 期: 2006 年 3 月 25 日~ 5 月 13 日 指 導 教 師: 于智宏 發(fā)任務書日期: 2006 年 4 月 3 日畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的：該課題來源于于智宏老師. 在完成該課題之后，應對沖壓工藝生產較為熟悉，能熟練掌握相關設計手冊的使用，能獨立完成一套模具的設計及模具工作零件加工工藝的編制。能夠運用模具設計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：（1）沖壓件工藝性分析；（2）沖壓工藝方案的確定；（3）主要設計計算；（4）模具總體設計；（5）模具主要零部件設計；（6）模具總裝配；零件名稱：動片零件 零件材料：鋁 生產批量：大量生產所在專業(yè)審查意見：負責人： 年 月 日系部意見：系領導： 年 月 日河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 1 頁 共 23 頁動片零件沖孔落料級進模設計緒 論現(xiàn)代工業(yè)產品的生產對模具要求越來越高，模具結構日益復雜，制造難度日益增大。模具制造正由過去的勞動密集和主要依靠工人的手工技巧及采用傳統(tǒng)機械加工設備轉變?yōu)榧夹g密集，更多的依靠各種高效、高精度的數(shù)控切削機床、電加工機床，從過去的機械加工時代轉變成機、電結合加工以及其他特殊加工時代，模具鉗工量正呈逐漸減少之勢。現(xiàn)代模具制造集中了制造技術的精華，體現(xiàn)了先進制造技術，已成為技術密集型的綜合加工技術。模具是機械，汽車，電子，通訊，家電等工業(yè)產品的基礎工藝裝備，屬于高新技術產品。作為基礎工業(yè)，模具的質量，精度，壽命對其它工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上稱為“工業(yè)之母” 。近十年來，隨著國民經濟的快速發(fā)展，作為工業(yè)品基礎的模具工業(yè)，也得到了蓬勃發(fā)展，已成為國民經濟建設中的重要產業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，我國（未包括臺灣，香港，澳門）現(xiàn)有模具生產廠家已超過 1700 家，從業(yè)人員達到 60 多萬人。模具分為冷沖壓模具，熱鍛模具，塑料模具，鑄造模具，橡膠模具和玻璃模具等。其中冷沖壓模具歷史悠久，用途廣，技術成熟，在各種模具中所占比重最多。汽車，摩托車，家電行業(yè)是模具最大的市場，占整個模具市場的 60%以上。例如一種車型的轎車共需模具約 4000 套，價值達 2 億元—3 億元；單臺電冰箱需要模具生產的零件約 150 個，共需模具約 350 套，價值約 400 萬元；單臺彩電大約有 150 個零件需用模具生產共需模具約 140 套，價值達 700 萬元。其中所用模具大部分為冷沖壓模具。利用模具生產零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產的主要技術手段，它對于保證制品質量，縮短試制周期，進而爭先占領市場，以及產品更新?lián)Q代和新產品開發(fā)都具有決定性意義。由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個部門得到了廣泛的應用，使得模具行業(yè)的產值已經大大超過機床工業(yè)的產值。這一情況充分說明在國民經濟蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈的爭奪中，愈來愈多地采用模具來進行生產，模具工業(yè)明顯的成為技術，經濟和國力發(fā)展的關鍵。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 2 頁 共 23 頁從我國的情況來看，不少工業(yè)產品質量上不去，新產品開發(fā)不出來，老產品更新速度慢，能源消費指標高，材料消耗量大，這些都與我國模具生產技術落后，沒有一個強大的，先進的模具工業(yè)密切相關。因此要使國民經濟各個部門獲得高速發(fā)展，加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產形成一個獨立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經濟中的關鍵作用。但是，我國面具工業(yè)要想在盡可能短的時間內趕上世界工業(yè)發(fā)達國家的水平，還要付出許多艱苦的努力，主要應叢下列幾個方面采取措施：（1）進行專業(yè)化、標準化生產 （2）采用先進的制造技術（3）研制和發(fā)展模具用材料（4）進一步推廣應用計算機輔助設計和輔助制造（CAD/CAM）（5）加強模具技術人才的開發(fā)為了適應模具工業(yè)的發(fā)展，迎接新時代技術革命，今后將改變“大而全” 、“小而全”的生產體制，大力推進專業(yè)化生產，在管理體制上實現(xiàn)科學化。在模具的要求方面將朝著高效率、高精度、高壽命的方向發(fā)展，以適應制品日趨精密、復雜和成型工藝的高速化、自動化、精密化的要求。在模具加工設備方面將著重研制和開發(fā)高效、高精度、大型自動化的關鍵設備。此外健全和完善模具的有關標準，并大力推廣和實施這些標準；建立保質、保量、供應及時的模具標準件、商品化供應渠道；加強智力開發(fā)和人才培養(yǎng)，很抓模具的基礎理論研究和關鍵技術開發(fā)…，使整個模具工業(yè)在范圍和素質上獲得空前的發(fā)展。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 3 頁 共 23 頁工件簡圖生產批量：大批量材 料：鋁材料厚度：1mm設計要求：級進模河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 4 頁 共 23 頁1 沖壓件工藝性分析沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。所謂沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產率較、成本較低的條件下得到質量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件的質量、模具壽命和生產效率有很大影響。1.1 沖裁件的結構工藝性（1） 沖裁件的形狀 沖裁件的形狀應力求簡單、對稱，有利于材料的合理利用。（2） 沖裁件內形幾外形的轉角 沖裁件內形幾外形的轉角處要盡量避免尖角，應以圓弧過度，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。圓角半徑 R 的最小值參考《沖壓模具設計與制造》表2.7.1，0.5≥0.18t=0.18,滿足要求。（3） 沖裁件上凸出的懸臂和凹槽 盡量避免沖裁件上過長的凸出懸臂和凹槽，懸臂和凹槽寬度也不宜過小。（4） 沖裁件的孔邊距 為避免工件變形和保證模具強度，孔邊距不能過小?？走吘嘧钚≈祬⒖肌稕_壓模具設計與制造》圖 2.7.2，滿足要求。（5） 在彎曲件上沖孔時，孔邊應與直臂之間保持一定距離，以免沖孔是凸模受水平推力而折斷。（6） 沖孔時，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應太小，否則凸模易折斷或壓彎?？椎淖钚〕叽鐓⒖肌稕_壓模具設計與制造》表2.7.2，d=3≥0.8t=0.8;b=2.5≥0.7t=0.7,滿足要求。 1.2 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度（1） 沖裁件的經濟公差等級不高于 IT11 級，一般要求落料件公差等級最好低于 IT10 級，沖孔件最好低于 IT9 級。（2） 沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙、刃口銳鈍河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 5 頁 共 23 頁以及沖模結構等有關。當沖裁厚度為 2mm 以下的金屬板料時，其斷面粗糙度 Ra一般可達 12.5～3.2μm。1.3 沖裁件尺寸標注沖裁件尺寸的基準應盡可能與其沖壓時定位基準重合，并選擇在沖裁過程中基本上下不變動的面或線上。綜上，此工件包含有落料和沖孔兩個工序。材料為鋁，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結構簡相對復雜，有一個孔（孔為非圓孔） ，且孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為 1mm（工件孔與 R2.5mm 外圓之間的壁厚） 。工件尺寸精度相對較高,應用定位精度較高的沖裁才能滿足要求。 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 6 頁 共 23 頁2 沖壓工藝方案的確定在沖裁工藝性分析的基礎上，根據(jù)沖裁件的特點來確定工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。（1） 工序數(shù)由沖壓工藝性分析可知其工序包含沖孔和落料兩個工序。（2） 沖裁工序的組合根據(jù)生產批量、沖裁件尺寸和精度等級、對沖裁件尺寸形狀的適應性、模具制造安裝調整的難易和成本的高低、操作是否安全與方便等因素綜合考慮，確定其沖裁工序的組合方式為級進沖裁。（3） 沖裁工序順序的安排先沖孔或沖缺口，最后落料或切斷，將沖裁件與條料分離。綜上所述，對于一個沖裁件，可以得出多種工藝方案。必須對這些方案進行比較，選取在滿足沖裁件質量與生產率的前提下，模具制造成本較低，模具壽命較高、操作較方便及安全的工藝方案。該工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產。方案二：落料-沖孔復合沖壓。采用復合模生產。方案三：落料-沖孔級進沖壓。采用級進模生產。方案一模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足顧客的要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產效率都較高，但工件最小壁厚 1mm，小于凸、凹模許用最小壁厚 2.7mm，模具強度不足，無法沖出合格工件，模具易損壞，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產采用方案三為佳。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 7 頁 共 23 頁3 主要設計計算3.1 排樣方式的確定及其計算設計級進模，首先要設計排樣圖。由于零件的外形，參考《沖壓模具設計與制造》表 2.5.1，在滿足排樣方案應遵循的原則的前提下，確定其排樣方式為直對排。設計成換向沖壓，可顯著地減少廢料，提高材料利用率。所謂換向沖壓就是將其中一排沖壓以后，將條料換向，沖壓另一排。其排樣圖如右圖所示： 排樣方案排樣方案確定后，為保證準確的計算，要先確定搭邊值：排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間的留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；同時，搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。影響搭邊值的因素：（1） 材料的力學性能 硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大些。（2） 材料厚度 材料越厚，搭邊值應該越大。（3） 沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。（4） 送料及擋料方式 用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。（5） 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。通過以上分析，查《沖壓模具設計與制造》表 2.5.2 得：取最小工藝搭邊值 a(工件與條料邊)=1.0mm a 1(工件間)=0.8mm。計算下列參數(shù)： （1） 沖裁件面積 A： 由于該工件結構不對稱，普通公式計算相當送料方向河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 8 頁 共 23 頁復雜，經 CAD 畫圖得出其面積為 83mm2。（2） 條料寬度 B： 采用無側壓裝置，條料與導料板間間隙經查《沖壓模具設計與制造》表 2.5.5 取 Cmin=0.5mm,B=2×9.8-2.5+2×1+0.8=19.9mm。（3） 步距 S S=14.09+0.8=14.9mm。（4） 一個步距的材料利用率：η= =2×83/19.9×14.9=60%%10?BSnA如上圖所確定的排樣方案，條料寬度為 19.9mm，步距為 14.9mm。一個步距的材料利用率分別為 60％。查《沖壓模具手冊》材料標準，宜選600mm×1200mm 的鋼板。每張鋼板可剪裁為 30 張條料（19.9×1200mm） 。 3.2 沖壓力的計算（1） 沖裁力 F 的計算：沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，他是隨著凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一。用普通平刃模具沖裁時，其沖裁力 F 一般按下式計算： F=KLtτ b =1.3×48.9×1×78=4958N。式中：F——沖裁力；￣L——沖裁件周邊長度；t——材料厚度；τ b ——材料抗剪強度；K——系數(shù)。系數(shù) K 是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口的磨損、板料力學性能厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取 K=1.3。查《沖壓模具手冊》材料抗剪強度為 78 MPa（退火狀態(tài)） 。（2） 卸料力和推件力的計算： 在沖裁結束時，由于材料的彈性恢復（包括徑向彈性恢復和彈性翹曲的恢復）及摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在凹模內，而使沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內的料推出。從凸模上將工件或廢料取下來所需的力稱為卸料力；將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱為推件力。卸料力、推件力是由壓力機和模具卸料裝置傳遞的。所以在選擇設備的公稱壓力或設計沖模時，應分別予以考慮。影響這些力的因素較多,主要有材料的力學性能,板料厚度,模具間隙,工件形狀及尺寸模具的工作狀態(tài)及尺寸,模具的工作狀態(tài)及潤滑情況等,實際上難以準確計算和確定這些力。為了較合理正確地確定沖裁力,建議采用以下公式計算:卸料力 Fχ ：F χ = Kχ F=0.06×4958=297.5N推件力 FT ： F T = nKTF=6×0.05×4958=1487N式中：F χ 、K T ——卸料力、推件力系數(shù)。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 9 頁 共 23 頁n——同時卡在凹模的工件個數(shù) n=h /t,其中 h 為凹模行斜壁垂直部分高度 mm; t 為材料厚度 mm, 凹模型口直壁高度 h=6mm查《沖壓模具設計與制造》表 2.6.1 取卸料力系數(shù) Kχ 為 0.06，取推件力系數(shù) FT為 0.05。該模具采用級進模，擬選擇彈性卸料裝置、下出件。根據(jù)計算結果，沖壓設備擬選用 J23-40。總結 3.1、3.2 得下表 1:表 3-1 條料及沖壓力的相關計算項目分類項目 公式 結果 備注沖裁件的面積 A經 CAD 畫圖得知83mm2條料寬度BB=2×9.8-2.5+2×1+0.819.9mm步距 S S=14.09+0.8 14.9mm排樣一個步距的材料利用率ηη= %10?BSnA=2×83/（19.9×14.9）×100%=60%60%查《沖壓模具設計與制造》表2.5.2，最小搭邊值a=1mm,a1=0.8mm；采用無側壓裝置沖裁力 F F=KLtτ b=1.3×48.9×1×784958NL=48.9mmτ b=78MPa卸料力FχFχ = Kχ F=0.06×4958 297.5N推件力 FT FT=nKTF=6×0.05×4958 1487N查《沖壓模具設計與制造》表 2.6.1得：Kx=0.06, KT=0.05n=h/t=6/1=6沖壓力沖壓工藝總力 FZFZ= F+ Fχ + FT=4958+297.5+14876742.5N彈性卸料，下出件3.3 沖壓設備的確定壓力機應根據(jù)沖壓工序的性質、生產內批量的大小、模具的外形尺寸和計算河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 10 頁 共 23 頁的沖裁力工藝總值等情況來進行選擇。由表 1 知其沖壓工藝總力為 6742.5N，所選壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，經查《沖壓模具手冊》選擇壓力機為開式雙柱可傾壓力機 J23-40 能滿足使用要求。其主要技術參數(shù)如下： 公稱壓力： 40kN滑塊行程： 40mm最大閉合高度： 160mm連桿調節(jié)高度： 45mm工作臺尺寸（前后×左右）： 180mm×280mm墊板尺寸（厚度×孔徑）： 30mm×120mm模柄孔尺寸： φ30mm×50mm最小傾斜角度： 30 03.4 壓力中心的確定及相關計算模具的壓力中心就是沖壓合力的作用點。為保證壓力機和模具的正常工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，在沖壓時滑塊兒就會承受偏心載荷，這樣會使沖模與壓力機的滑塊歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，造成刃口和其他零件的損壞，甚至會引起壓力機導軌的磨損。影響壓力機的精度。從而影響制件質量和降低模具使用壽命甚至損壞模具。說明：對于形狀簡單而對稱的工件如矩形、圓形、正多邊形，其沖裁的壓力中心與工件的幾何中心重合，可不必計算。而對于形狀復雜或不對稱的工件就必須按解析法求出其壓力中心。計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖 1 所示。在圖中將 xOy 坐標系建立在圖示的中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成 L1到 L14一共 14 組基本線段，求出各基本線段的坐標值如下表 2：由該工件圖可得復雜形狀零件模具壓力中心的計算原理與多凸模沖裁壓力中心的計算原理相同。其具體步驟如下 ：（1）選定坐標軸 x 和 y。（2）將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡單的線段，求出各線段長度。（3）確定各線段的重心位置 x 和 y。（4）按《沖壓模具設計與制造》公式（2.6.12）和（2.6.13）算出壓力中心的坐標（x 0，y 0） 。圖 1 凹模型口圖xL234L234567890河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 11 頁 共 23 頁表 3-2 壓力中心數(shù)據(jù)表各基本要素壓力中心的坐標值 基本要素長度L/mm x yL1=7.4 -2.5 7L2=0.7 0.25 9.8L3=5.14 0.3 12.4L4=0.9 0.4 15.2L5=10.9 5.7 12.4L6=6.8 6 4L7=3.2 1.8 0.8L8=0.9 0.2 0.5 L9=3.8 0.1 2.1 L10=0.7 -0.15 3.9L11=1.66 0 -9.2L12=1.66 0 -6.6 L13=2.9 -1.5 -7.9L14=2.9 1.5 -7.9合計 48.9 1.9 5用解析法求出壓力中心 C 點坐標值：（x 0 ,y0）x0=L1x1+L2x2+…+L14x14/L1+L2+…+L14=1.9y0=L1y1+L2y2+…+L14y14/L1+L2+…+L14= 5所求壓力中心坐標值為（1.9，5） 。由以上計算結果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點 O 較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標原點 O。若選用 J23-25 沖床，工件的幾何中心仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內，滿足要求。3.5 工作零件刃口尺寸計算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設計中的一項重要工作。凸、凹模刃口尺寸計算要遵循如下計算原則：（1） 設計落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設計沖孔凸模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。（2） 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹?；境叽鐟〗咏虻扔诠ぜ淖钚O限尺寸；設計沖孔模時，凸模基本尺寸則取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。（3） 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。（4） 選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值。（5） 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 12 頁 共 23 頁標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。在確定工作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的裝配方法。結合該模具的特點，適宜采用線切割機床分別加工沖孔凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證工件和孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算。所謂分別制造就是凸、凹模刃口分別按照各自的基本尺寸及公差互不相干的分別制造，制造后裝配使用。分開加工方法的優(yōu)點是：凸凹模具有互換性，制造周期短，便與成批制造。其缺點是：為了保證初始間隙在合理范圍內，需要采用較小的凸、凹模具制造公差才能滿足 δ T+δ A ≤（Z max-Zmin）的要求，所以模具制造成本相對較高。具體計算過程見下表 3：表 3-3 工作零件刃口尺寸計算尺寸及分類尺寸轉換 計算公式 結果 備注RA=2.31+00.006R2.5 R2.50-0.25 RT=2.290-0.006RA=5.010+0.008R5.05 R5.050-0.04 RT=4.990-0.008RA=7.75+00.009R7.8 R7.80-0.058 RT=7.730-0.009RA=9.00+00.009R9.05 R5.050-0.058 RT=8.980-0.009RA=0.31+00.006落料R0.5 R0.50-0.25RA=(Dmax-X ?)0+δART=（D A-Zmin/2） -δT 0RT=0.290-0.006沖孔兩個圓弧R1.5R1.50-0.04RT=(dmin+ X )0-δT?RA=(dT+Zmin/2)0+δART=1.530-0.006查《沖壓模具設計與制造》表2.3.3 得雙面間隙Zmax=0.06mm,Zmin=0.04mm 磨損系數(shù)《沖壓模具手冊 》取X=0.75，按IT6-IT7 級制造。校核滿足 δ T+δ A ≤（ Zmax-Zmin）河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 13 頁 共 23 頁RA=1.550+0.0063.6 卸料橡膠的設計（1）橡膠的選用原則：a.為保證橡膠的正常工作，所選橡膠應滿足預壓力要求：F 0≥F X式中：F 0——橡膠在預壓縮狀態(tài)下的壓力（N） ；Fx——卸料力（N） 。b.為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高度的 45%，橡膠預壓縮量一般取自由高度的 10%～15%。c．橡膠高度與直徑之比應按下式校核： 0.5≤H 自由 /D≤1.5。（2）橡膠選擇步驟：a．根據(jù)工藝性質和模具結構確定橡膠性能、形狀和數(shù)量。沖裁卸料用較硬橡膠；拉深壓料用較軟橡膠。b. 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸：D=( /p)1.27(F(d?c．求橡膠自由高度尺寸：H 自由 =4 H 工d. 校核橡膠高度與直徑之比。如果超過 1.5，則應把橡膠分成若干塊，在其間墊以綱圈；若小于 0.5，則應重新確定其尺寸。卸料橡膠的設計計算見表 4。選用的 4 塊橡膠的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產生歪斜，影響模具正常工作。表 3-4 卸料橡膠的設計項目 公式 結果 備注卸料板工作行程h 工h 工 =h1+t+h23mmh1為凸模凹進卸料板的高度1mmh2為凸模沖裁后進入凹模的深度 1mm橡膠工作行程 H 工 H 工 =h 工 +h 修 7mm h 修 為凸、凹模修模量，取 4mm橡膠自由高度 H 自由H 自由 =4 H 工 28mm 取 H工 為 H 自由 的 25﹪橡膠的預壓縮量H 預H 預 =15﹪H 自由 6mm 一般 H預 =10﹪～15﹪H 自由每個橡膠承受的載荷 F1F1=F 卸 /4 74.4N 選用四個圓筒形橡膠橡膠的外徑 D D= /p).27(F(d1?20mm校核橡膠的自由高 H 自由0.5≤H 自由/D=1.4≤1.5 滿足要求d 為圓筒橡膠的內徑，取d=15mm；p=0.5Mpa河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 14 頁 共 23 頁橡膠的安裝高度H 安H 安 =H 自由 -H 預 22mm4 模具總體設計4.1 模具的類型選擇由沖壓工藝分析可知，采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。級進模是一種工位多、效率高的沖模。整個沖件的成形是在連續(xù)過程中完成的。連續(xù)成形是工序集中的工藝方法，可以使多種工序在一副模具上完成?？傊夁M模比單工序模生產率高，減少了模具和設備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)自動化。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈秃夏_裁有困難時，可用級進模逐步沖出。但級進模輪廓尺寸較大，成本較高，一般適用于大批量生產小型沖壓件。4.2 定位方法的選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料板，無側壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用固定擋料銷初定距，而第一件的沖壓位置因為條料的長度有一定的余量，可以靠操作工目測來定。4.3 卸料、出件方式的選擇卸料裝置是多工位級進模結構中的重要部件。它的作用除了沖壓開始前壓緊帶料，防止各凸模沖壓時由于先后次序的不同或受力不均而引起帶料竄動，并保河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 15 頁 共 23 頁證沖壓結束后及時平穩(wěn)的卸料外更重要的是卸料板將對各工位上的凸模在受側向作用力時，起到精確導向和有效的保護。卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導向零件所組成。因為工件的厚度為 1mm，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，所以采用下出件的方式比較便于操作與生產率的提高。4.4 導向方式的選擇為提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該模具采用中間導柱的導向方式。河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 16 頁 共 23 頁5 模具主要零部件設計5.1 工作零件的結構設計5.1.1 落料凸模的設計及計算結合工件外形尺寸并考慮加工，落料凸模可選用成標準凸模，然后進行加工。凸模長度尺寸應根據(jù)模具的具體結構，并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來確定。當采用彈壓卸料板時，其凸模長度按下式計算：L= h1+ h2+ t+ h = 20+ 15+ 1+ 14 = 50mm式中：L——凸模長度（mm） ；h1——凸模固定板的厚度（mm） ；h2————卸料板的厚度（mm） ；t——材料的厚度（mm） ；h——增長長度。它包括凸模的修模量，凸模進入凹模的深度（0.5到 1） ，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取 10 到 20mm。 因此應選用為：尺寸 d: 24.2D(m6)|基本尺寸: 30D(m6)|極限偏差: ＋0.021 ＋0.008D1: 35河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 17 頁 共 23 頁尺寸 h|Ⅰ型: 3L|50: 然后把 d 24.2mm 加工成零件外形。5.1.2 沖孔凸模的設計及計算因為所沖的孔為非圓形，而且不屬于需要特別保護的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工簡單，另一方面由便于裝配與更換。其中工件孔凸?？蛇x用標準件 B 型式（尺寸為 3mm×50mm） ，然后對其進行加工?？椎耐鼓＝Y構可參考零件圖。尺寸 d: 3.0D(m6)|基本尺寸: 6D(m6)|極限偏差: ＋0.012 ＋0.004D1: 9尺寸 h|Ⅰ型: 3尺寸 h|Ⅱ型: -5.1.3 凹模的設計及計算凹模采用整體式結構，各沖裁的凹?？拙捎秒娀鸹ň€切割加工，安排凹模在模架上的位置時，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。沖裁時凹模承受沖裁力和側向擠壓力的作用。由于凹模結構形式及固定方法不同，受力情況又比較復雜，目前還不能理論方法確定凹模輪廓尺。在生產中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖件的輪廓尺寸，或凹?？卓谌斜陂g距離，按經驗公式《沖壓模具設計與制造》公式 2.9.3、2.9.4 計算：凹模厚度 H=kb=0.3×14.09=4.3mm＜15mm （查《沖壓模具設計與制造》表 2.9.5 得 k=0.3）式中：b——凹模刃口的最大尺寸（mm） ；河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 18 頁 共 23 頁k——系數(shù)；與材料厚度有關。因為凹模厚度需≥15mm，所以取 H=15mm凹模壁厚 c=（1.5∽2）H(≥30～40mm)=22.5～30mm取凹模厚度 H=15mm, 凹模壁厚 c=30mm凹模寬度 B=b+2c=（14.09+60）=74.1mm 取 100mm凹模長度 L 取 100mm（送料方向）凹模輪廓尺寸為 100mm×100mm×15mm。結構可參考模具裝配圖。5.2 定位零件的設計起定距作用的固定擋料銷，可選用標準件 8×10，然后進行加工，尺寸 d(h11)|基本尺寸: 8尺寸 d(h11)|極限偏差: 0/－0.090尺寸 d1(m6)|基本尺寸: 4尺寸 d1(m6)|極限偏差: +0.012/+0.004尺寸 h: 2L: 105.3 導料板的設計到料板的內側與條料接觸，外側與凹模齊平，導料板與條料之間的間隙取1mm,這樣就可確定了導料板的寬度，導料板的厚度按《沖壓模具設計與制造》表2.9.7 選擇。導料板采用 45 鋼制作，熱處理硬度為 40∽45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導料板的進料端安裝有承料板。5.4 卸料部件的設計 5.4.1 卸料板的設計卸料板的周界尺寸與凸凹模的周界尺寸相同，厚度為 10mm。卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40∽45HRC。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 19 頁 共 23 頁5.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用卸料板上設置 4 個卸料螺釘，公稱直徑為 10mm，螺紋部分為 M8×8mm。卸料螺釘?shù)奈膊繎粲凶銐虻男谐炭臻g。卸料螺釘擰緊后，應使卸料板超出凸模端面1mm，有時誤差可以通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。5.5 模架及其他零部件的設計根據(jù)標準規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座，下模座，導柱，導套組成的導柱模模架；另一類是由彈壓導板，下模座，導柱，導套組成的導板模模架。模架及其組成零件已經標準化，并對其規(guī)定了一定的技術條件。該模具采用中間導柱模架，這種模架的導柱在模具中間位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凸凹模周界尺寸為依據(jù)，查《沖壓模具手冊》選擇模架規(guī)格為：導柱 d/mm×L/mm 分別為 φ20×100，φ22×100；導套 d/mm×L/mm×D/mm 分別為 φ20×65×23，φ22×65×23。上模坐 L/mm×B/mm×L/mm 為 100×100×25；下模坐 L/mm×B/mm×L/mm 為100×100×30上模座的厚度 H 上模 取 25mm，上模座墊板的厚度 H 墊 取 10mm，固定板的厚度取 15mm，下模座的厚度 H 下模 取 30mm，那么，該模具的閉合高度：H 閉 =H 上模 +H 墊 +H 下模 +H+L-h2=（25+10+30+15+50-1）=129mm式中：L-沖孔凸模長度，L=50mm；H-凹模厚度，H=15mm；h2-凸模沖裁進入凹模的深度，h 2=1mm?？梢娫撃＞唛]合厚度小于所選壓力機 J23-40 的最大閉合高度（160mm） ，可以使用。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 20 頁 共 23 頁6 模具總裝配通過以上設計，可得到這套模具的總裝圖。模具的上模部分主要有上模板、墊板、落料凸模、沖孔凸模、凸模固定板等組成。下部分由下模座、凹模、凹模固定板、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。沖孔廢件從漏料孔中漏出，工件從凹模中落下。工作原理:條料送進時采用固定擋料銷進行定位，而有導料銷和導料板保證送料沿正確的方向送進。當條料送到指定位置時，上模在壓力機的作用下進行沖壓。當沖壓完成時，上模上行回程，卡在落料凸模上的廢料由彈性卸料板卸下，工件從凹模中落下。然后，再開始下一個行程。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，并調整間隙，試沖。返修。1. 凸、凹模預配 裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀；將各凸模分別與相應的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應重新修磨或更換。2.凸模裝配 以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。3.裝配下模 在下模座上劃中心線，按中心預緊凹模、導料板； 在下模座、導料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； 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 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.12mm 的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應螺孔、銷孔位置并鉆鉸 螺孔、銷孔； 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約 1mm； 復查凸、凹模間隙并調整合適后緊固螺釘； 安裝導正銷、承料板； 切紙檢查，合適后打入銷釘。5.試沖與調整 裝機試沖并根據(jù)試沖結果作相應調整。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 21 頁 共 23 頁設計總結在河南機電高等?？茖W校學習三年，收獲頗豐。三年來，在老師悉心的指導下，大大豐富了自己的文化知識，同時也為自己創(chuàng)造了一個很好的發(fā)展機會，為以后的人生道路選擇了正確的方向。目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。隨著工業(yè)產品質量的不斷高，沖壓產品生產正呈現(xiàn)多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度較快等變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造技術轉變。通過沖壓課程設計，我進一步鞏固了沖裁理論知識。并且也加深了相關理論知識的認識。同時熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個過程中，增強了自己的動手能力及獨立思考解決問題的能力。當然，由于本人水平有限及缺乏生產實際經驗，該設計難免存在不足之處。希望老師對此提出批評意見，在此表示萬分的感謝。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 22 頁 共 23 頁致謝國學大師王國維在《人間辭話》闡述了一個人要成為大學問家必經歷三種境界：“昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望斷天涯路；衣帶漸寬終不悔，惟伊消得人憔悴；眾里尋他千百度，慕然回首，那人卻在燈火闌珊處。 ”其實這三種境界，簡而言之為樹立目標、為之奮斗、達到目標。換句話說作畢業(yè)設計也是樹立目標、為之努力、達到目標。在接到畢業(yè)設計題目的那一刻開始，就得到了于老師的多方面的指導，如明白畢業(yè)設計題目的要求、在畢業(yè)設計中應注意的問題等等。在此對于老師表示深深的謝意。 “三人行，必有我?guī)煛?。在作畢業(yè)設計將近一個月的過程中，由于本人水平有限，遇到過不少棘手的問題，曾得到多位同學的大力幫助。在此對提供過幫助的同學表示深深的謝意。在畢業(yè)設計過程中，我參考了其它很多的文獻如王孝培所編的《沖壓手冊》 ，其不僅鞏固了我所學的知識，并且擴大了自己的視野。最重要的是這些文獻幫助我順利完成了畢業(yè)設計論文。在此對這些文獻的作者表示深深的謝意。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書/ 論文第 23 頁 共 23 頁參考文獻1.《沖壓模具手冊》 王孝培主編 機械工業(yè)出版社2.《沖壓模具設計與制造》 劉建超主編 高等教育出版社3.《沖壓工藝學》 吳詩淳主編 西安工業(yè)大學出版社4.《冷沖模設計》 丁松聚主編 機械工業(yè)出版社5.《公差配合與技術測量》 薛彥成主編 機械工業(yè)出版社